CN106972649A - 无线充电系统 - Google Patents

Abstract

一种无线充电系统包括一充电装置及一电子装置，所述充电装置为所述电子装置进行无线充电，所述充电装置包括一发射电路及一第一控制器，所述电子装置包括一接收电路及反馈电路，所述发射电路将一交流电源所提供的交流电转换为具有一谐振频率的磁场能量并传输至所述接收电路，所述接收电路将所述磁场能量转换为电能为所述负载充电，所述第一控制器根据所反馈的功率及供电信息调整所述发射电路的谐振频率。如此避免了因充电装置与电子装置距离较远而导致电子装置充电效率降低的问题，并且方便充电。

Description

无线充电系统

技术领域

本发明涉及一种无线充电技术领域，尤其涉及一种无线充电系统。

背景技术

无线充电是近年来兴起的一种新型充电技术，目前无线充电技术已广泛应用于汽车及移动设备等，具有广阔的发展前景。然而，在实际应用中，无线充电需要适应较长距离的供电传输，如此将会极大地降低充电效率。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种可提高充电效率的无线充电系统。

一种无线充电系统，包括一充电装置及一电子装置，所述充电装置为所述电子装置进行无线充电，所述充电装置包括一发射电路及一第一控制器，所述电子装置包括一接收电路、一负载及反馈电路，所述发射电路将一交流电源所提供的交流电转换为具有一谐振频率的磁场能量并传输至所述接收电路，所述接收电路将所述磁场能量转换为电能为所述负载充电，所述反馈电路获取所述负载的功率及供电状态信息，并根据所述负载的功率及供电状态信息调整所述接收电路的谐振频率，所述反馈电路还将所述负载的功率及供电状态信息反馈至所述第一控制器，所述第一控制器根据所述反馈电路所反馈的功率及供电状态信息调整所述发射电路的谐振频率。

进一步地，所述充电装置还包括一第一整流电路，所述第一整流电路将所述交流电源所提供的交流电转换为一直流电，所述第一整流电路的第一输入端与所述交流电源的第一输出端相连，所述第一整流电路的第二输入端与所述交流电源的第二输出端相连，所述第一整流电路的第一输出端接地，所述第一整流电路的第二输出端输出整流后的电压信号。

进一步地，所述充电装置还包括一控制电路，所述控制电路接收所述第一整流电路输出的直流电压，并将所接收的直流电压传输至所述发射电路，所述控制电路包括第一至第四电子开关，所述第一电子开关的第一端连接至所述第一控制器，所述第一电子开关的第二端连接至所述第一整流电路的第二输出端，所述第一电子开关的第三端连接至所述发射电路，所述第二电子开关的第一端连接至所述第一控制器，所述第二电子开关的第二端通过一电阻接地，所述第二电子开关的第三端连接至所述第一电子开关的第三端，所述第三电子开关的第一端连接至所述第一控制器，所述第三电子开关的第二端连接至所述第一电子开关的第二端，所述第三电子开关的第三端连接至所述发射电路，所述第四电子开关的第一端连接至所述第一控制器，所述第四电子开关的第二端通过所述电阻接地，所述第四电子开关的第三端连接至所述第三电子开关的第三端。

进一步地，所述发射电路包括一发射线圈及一第一电容，所述发射线圈的第一端通过所述第一电容连接于所述第一电子开关的第三端与第二电子开关的第三端之间的节点，所述发射线圈的第二端连于所述第三电子开关的第三端与第四电子开关的第三端之间的节点。

进一步地，所述侦测电路包括一第一放大器及一第二放大器。所述第一放大器的正相输入端连接至所述发射线圈的第二端，所述第一放大器的反相输入端接地，所述第一放大器的输出端连接至所述第一控制器，所述第一放大器的电源端连接至一5V直流电源，所述第一放大器的接地端接地。所述第二放大器的正相输入端连接所述第四电子开关的第二端，所述第二放大器的反相输入端接地，所述第二放大器的输出端连接至所述第一控制器，所述第二放大器的电源端连接至所述5V直流电源，所述第二放大器的接地端接地。

进一步地，所述电子装置还包括一第二整流电路，所述接收电路包括一接收线圈，所述第二整流电路接收所述接收电路所输出的交流电并将所述交流电转换为直流电，所述第二整流电路包括一第一二极管、一第二二极管、一第二电容及一第三电容。所述接收线圈的第一端与所述第二电容的第一端相连，所述接收线圈的第二端与所述第二电容的第二端相连，所述第一二极管的阳极连接至所述第二电容的第一端，所述第一二极管的阴极连接至所述第三电容的第一端，所述第二电容的第二端连接至所述第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极连接至所述第三电容的第二端。

进一步地，所述电子装置还包括一驱动电路，所述驱动电路将所述第二整流电路输出的直流电压转换为所述负载所需要的充电电压，并为所述负载进行充电，所述驱动电路包括一电感及一齐纳二极管，所述电感的第一端连接至所述第一二极管的阴极，所述电感的第二端连接至所述齐纳二极管的阴极，所述齐纳二极管的阳极接地，所述齐纳二极管的阳极还连接至所述第二电容的第二端，所述负载的第一端连接至所述齐纳二极管的阴极，所述负载的第二端连接至所述齐纳二极管的阳极。

进一步地，所述反馈电路包括一第二控制器、一第三放大器及一第四放大器。所述第三放大器的正相输入端连接至所述第二控制器，所述第三放大器的反相输入端接地，所述第三放大器的输出端连接至所述接收线圈的第一端，所述第三放大器的电源端连接至所述5V直流电源，所述第三放大器的接地端接地。所述第四放大器的正相输入端连接至所述负载的第一端，所述第四放大器的反相输入端接地，所述第四放大器的输出端连接至所述第二控制器，所述第四放大器的电源端连接至所述5V直流电源，所述第四放大器的接地端接地。

进一步地，所述第一电子开关及第三电子开关均为一PMOS场效应管，所述第二电子开关及所述第四电子开关均为一NMOS场效应管。

进一步地，所述第一电子开关及第三电子开关的第一端至第三端分别对应于所述PMOS场效应管的栅极、源极及漏极，所述第二电子开关及第四电子开关的第一端至第三端分别对应于所述NMOS场效应管的栅极、源极及漏极。

上述无线充电系统通过所述电子装置中的反馈电路向所述充电装置反馈功率及供电状态信息，以使得所述充电装置及所述电子装置分别提高所述发射线圈及所述接收线圈的谐振频率。如此避免了因充电装置与电子装置距离较远而导致电子装置充电效率降低的问题，并且方便充电。

附图说明

附图说明

图1为本发明无线充电系统的较佳实施方式的方框图。

图2为图1中充电装置的较佳实施方式的方框图。

图3为图1中电子装置的较佳实施方式的方框图。

图4为图1中充电装置的较佳实施方式的电路图。

图5为图1中电子装置的较佳实施方式的电路图。

主要元件符号说明

无线充电系统 100

交流电源 200

充电装置10

第一整流电路11

控制电路 12

发射电路 13

侦测电路 14

第一控制器15

电子装置 20

接收电路 21

第二整流电路 22

驱动电路 23

反馈电路 24

负载 25

第二控制器 26

第一至第四电子开关 Q1-Q4

第一至第四放大器 U1-U4

电阻 R1

第一至第三电容 C1-C3

发射线圈 Lr1

接收线圈 Lr2

电感L1

第一至第二二极管 D1-D2

齐纳二极管 ZD1

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明中，当一个组件被认为是与另一个组件“相连”时，它可以是与另一个组件直接相连，也可以是通过居中组件与另一个组件间接相连。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，而非旨在于限制本发明。

如图1所示，本发明较佳实施方式提供一种无线充电系统100，所述无线充电系统100包括一充电装置10及一电子装置20。所述无线充电装置10用于为所述电子装置20进行无线充电。

如图2所示，所述充电装置10包括一第一整流电路11、一控制电路12、一发射电路13、一侦测电路14及一第一控制器15。

在一具体实施例中，所述第一整流电路11为一桥式整流电路。

所述第一整流电路11连接一交流电源200以将所述交流电源200所提供的交流电转换为直流电压。

所述控制电路12用于接收所述第一整流电路11输出的直流电压，并将所接收的直流电压传输至所述发射电路13。

所述发射电路13用于将所述控制电路12所传输的直流电压转换为具有一谐振频率的磁场能量，并将所述磁场能量发射出去。

所述控制电路12还用于控制所述发射电路13所发射出去的磁场能量的谐振频率大小。

所述侦测电路14用于侦测所述发射电路13所发射的能量的功率大小。

如图3所示，所述电子装置20包括一接收电路21、一第二整流电路22、一驱动电路23、一反馈电路24及一负载25。

所述接收电路21用于接收所述发射电路13所传输的磁场能量并转换为交流电。

所述第二整流电路22用于接收所述接收电路21所输出的交流电，并将所述交流电转换为直流电。

所述驱动电路23将所述第二整流电路22输出的直流电压转换为所述负载25所需要的充电电压，并为所述负载25进行充电。

所述反馈电路24用于获取所述负载25的功率及供电状态信息，所述反馈电路24还通过所述接收电路21将所述负载25的功率及供电状态信息耦合至所述发射电路13，并通过所述侦测电路13将所述负载25的功率及供电状态信息传输至所述第一控制器15。

如图4所示，所述第一整流电路11的输入端1与所述交流电源200的第一输出端相连，所述第一整流电路11的输入端3与所述交流电源200的第二输出端相连，所述第一整流电路11的输出端2接地，所述第一整流电路11的输出端4输出整流后的电压信号。

所述控制电路12包括第一至第四电子开关Q1-Q4，所述第一电子开关Q1的第一端连接至所述第一控制器15，所述第一电子开关Q1的第二端连接至所述第一整流电路11的输出端4，所述第一电子开关Q1的第三端连接至所述发射电路13。

所述第二电子开关Q2的第一端连接至所述第一控制器15，所述第二电子开关Q2的第二端通过一电阻R1接地，所述第二电子开关Q2的第三端连接至所述第一电子开关Q1的第三端。

所述第三电子开关Q3的第一端连接至所述第一控制器15，所述第三电子开关Q3的第二端连接至所述第一电子开关Q1的第二端，所述第三电子开关Q3的第三端连接至所述发射电路13。

所述第四电子开关Q4的第一端连接至所述第一控制器15，所述第四电子开关Q4的第二端通过所述电阻R1接地，所述第四电子开关Q4的第三端连接至所述第三电子开关Q3的第三端。

所述发射电路13包括一发射线圈Lr1及一第一电容C1，所述发射线圈Lr1的第一端通过所述第一电容C1连接于所述第一电子开关Q1的第三端与第二电子开关Q2的第三端之间的节点，所述发射线圈Lr1的第二端连于所述第三电子开关Q3的第三端与第四电子开关Q3的第三端之间的节点，所述发射线圈Lr1的第二端还连接于所述侦测电路14。

所述侦测电路14包括一第一放大器U1及一第二放大器U2。所述第一放大器U1的正相输入端连接至所述发射线圈Lr1的第二端，所述第一放大器U1的反相输入端接地，所述第一放大器U1的输出端连接至所述第一控制器15，所述第一放大器U1的电源端连接至一5V直流电源，所述第一放大器U1的接地端接地。所述第二放大器U2的正相输入端连接所述第四电子开关Q4的第二端，所述第二放大器U2的反相输入端接地，所述第二放大器U2的输出端连接至所述第一控制器15，所述第二放大器U2的电源端连接至所述5V直流电源，所述第二放大器U2的接地端接地。

在一具体实施例中，所述第一电子开关Q1及第三电子开关Q3均为一PMOS场效应管，所述第二电子开关Q2及所述第四电子开关Q4均为一NMOS场效应管。

在一具体实施例中，所述第一电子开关Q1及第三电子开关Q3的第一端至第三端分别对应于所述PMOS场效应管的栅极、源极及漏极。所述第二电子开关Q2及第四电子开关Q4的第一端至第三端分别对应于所述NMOS场效应管的栅极、源极及漏极。

如图5所示，所述接收电路21包括一接收线圈Lr2，所述第二整流电路22包括一第一二极管D1、一第二二极管D2、一第二电容C2及一第三电容C3。所述接收线圈Lr2的第一端与所述第二电容C2的第一端相连，所述接收线圈Lr2的第二端与所述第二电容C2的第二端相连，所述第一二极管D1的阳极连接至所述第二电容C2的第一端，所述第一二极管D1的阴极连接至所述第三电容C3的第一端，所述第二电容C2的第二端连接至所述第二二极管D2的阴极，所述第二二极管D2的阳极连接至所述第三电容C3的第二端。

所述驱动电路23包括一电感L1及一齐纳二极管ZD1，所述电感L1的第一端连接至所述第一二极管D1的阴极，所述电感L1的第二端连接至所述齐纳二极管ZD1的阴极，所述齐纳二极管ZD1的阳极接地，所述齐纳二极管ZD1的阳极还连接至所述第二电容C2的第二端。

所述负载25的第一端连接至所述齐纳二极管ZD1的阴极，所述负载25的第二端连接至所述齐纳二极管ZD1的阳极。

所述反馈电路24包括一第二控制器26、一第三放大器U3及一第四放大器U4。所述第三放大器U3的正相输入端连接至所述第二控制器26，所述第三放大器U3的反相输入端接地，所述第三放大器U3的输出端连接至所述接收线圈Lr2的第一端，所述第三放大器U3的电源端连接至所述5V直流电源，所述第三放大器U3的接地端接地。所述第四放大器U4的正相输入端连接至所述负载25的第一端，所述第四放大器U4的反相输入端接地，所述第四放大器U4的输出端连接至所述第二控制器26，所述第四放大器U4的电源端连接至所述5V直流电源，所述第四放大器U4的接地端接地。

下面将介绍本发明无线充电系统100的工作原理：

使用时，所述第一整流电路11将所述交流电源200所提供的交流电整流后输出直流电至所述控制电路12，所述第一控制器15控制所述第一电子开关Q1及所述第三电子开关Q3导通。所述第一整流电路11输出的直流电为所述发射电路13充电一预设时间后，所述第一控制器15控制所述第一电子开关Q1及所述第三电子开关Q3截止，并控制所述第二电子开关Q2及所述第四电子开关Q4导通。此时，所述发射电路13通过所述发射线圈Lr1将具有谐振频率的磁场能量发射出去。

同时，所述接收线圈Lr2接收所述发射线圈Lr1所发出的能量，并将所接收的磁场能量转换为交流电并传输至所述第二整流电路22，所述第二整流电路22将所述接收电路21输出的交流电整流后输出直流电至所述驱动电路23，所述驱动电路23以输出所述负载25所需要的充电电压。此时，所述反馈电路24获取所述负载25的功率及供电状态信息并将所述负载25的功率及供电状态信息通过所述接收线圈Lr2耦合至所述发射线圈Lr1，并通过所述侦测电路14传输至所述第一控制器15。所述反馈电路24还根据所述负载25的功率及供电状态信息调整所述接收线圈Lr2的谐振频率。

如此，所述第一控制器15将所述发射电路13所发射的功率与所述负载25所接收的功率进行比较，并根据所述反馈电路24所反馈的功率及供电状态信息调整所述发射电路13所发射能量的谐振频率大小。

例如，当所述充电装置10与所述电子装置20距离较远而导致所述电子装置20的充电效率不高时，所述反馈电路24根据所获取的功率及供电状态信息以提高所述接收线圈Lr2的谐振频率，同时所述第一控制器15根据所述反馈电路24所反馈的功率及供电状态信息以对应提高所述发射线圈Lr1的谐振频率，以使得所述发射线圈Lr1与接收线圈Lr2的谐振频率相同。如此，所述充电装置10可以向所述电子装置20进行无线充电。其中，所述第一控制器15通过延长所述第一电子开关Q1及所述第三电子开关Q3导通时间，以提高所述发射线圈Lr1的谐振频率。

上述无线充电系统通过所述电子装置20中的反馈电路24向所述充电装置10反馈功率及供电状态信息，以使得所述充电装置10及所述电子装置20分别提高所述发射线圈Lr1及所述接收线圈Lr2的谐振频率。如此避免了因充电装置与电子装置距离较远而导致电子装置充电效率降低的问题，并且方便充电。

Claims (10)

1.一种无线充电系统，其特征在于，所述无线充电系统包括一充电装置及一电子装置，所述充电装置为所述电子装置进行无线充电，所述充电装置包括一发射电路及一第一控制器，所述电子装置包括一接收电路、一负载及反馈电路，所述发射电路将一交流电源所提供的交流电转换为具有一谐振频率的磁场能量并传输至所述接收电路，所述接收电路将所述磁场能量转换为电能为所述负载充电，所述反馈电路获取所述负载的功率及供电状态信息，并根据所述负载的功率及供电状态信息调整所述接收电路的谐振频率，所述反馈电路还将所述负载的功率及供电状态信息反馈至所述第一控制器，所述第一控制器根据所述反馈电路所反馈的功率及供电状态信息调整所述发射电路的谐振频率。

2.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述充电装置还包括一第一整流电路，所述第一整流电路将所述交流电源所提供的交流电转换为一直流电，所述第一整流电路的第一输入端与所述交流电源的第一输出端相连，所述第一整流电路的第二输入端与所述交流电源的第二输出端相连，所述第一整流电路的第一输出端接地，所述第一整流电路的第二输出端输出整流后的电压信号。

3.如权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，所述充电装置还包括一控制电路，所述控制电路接收所述第一整流电路输出的直流电压，并将所接收的直流电压传输至所述发射电路，所述控制电路包括第一至第四电子开关，所述第一电子开关的第一端连接至所述第一控制器，所述第一电子开关的第二端连接至所述第一整流电路的第二输出端，所述第一电子开关的第三端连接至所述发射电路，所述第二电子开关的第一端连接至所述第一控制器，所述第二电子开关的第二端通过一电阻接地，所述第二电子开关的第三端连接至所述第一电子开关的第三端，所述第三电子开关的第一端连接至所述第一控制器，所述第三电子开关的第二端连接至所述第一电子开关的第二端，所述第三电子开关的第三端连接至所述发射电路，所述第四电子开关的第一端连接至所述第一控制器，所述第四电子开关的第二端通过所述电阻接地，所述第四电子开关的第三端连接至所述第三电子开关的第三端。

4.如权利要求3所述的无线充电系统，其特征在于，所述发射电路包括一发射线圈及一第一电容，所述发射线圈的第一端通过所述第一电容连接于所述第一电子开关的第三端与第二电子开关的第三端之间的节点，所述发射线圈的第二端连于所述第三电子开关的第三端与第四电子开关的第三端之间的节点。

5.如权利要求4所述的无线充电系统，其特征在于，所述侦测电路包括一第一放大器及一第二放大器。所述第一放大器的正相输入端连接至所述发射线圈的第二端，所述第一放大器的反相输入端接地，所述第一放大器的输出端连接至所述第一控制器，所述第一放大器的电源端连接至一5V直流电源，所述第一放大器的接地端接地。所述第二放大器的正相输入端连接所述第四电子开关的第二端，所述第二放大器的反相输入端接地，所述第二放大器的输出端连接至所述第一控制器，所述第二放大器的电源端连接至所述5V直流电源，所述第二放大器的接地端接地。

6.如权利要求5所述的无线充电系统，其特征在于，所述电子装置还包括一第二整流电路，所述接收电路包括一接收线圈，所述第二整流电路接收所述接收电路所输出的交流电并将所述交流电转换为直流电，所述第二整流电路包括一第一二极管、一第二二极管、一第二电容及一第三电容。所述接收线圈的第一端与所述第二电容的第一端相连，所述接收线圈的第二端与所述第二电容的第二端相连，所述第一二极管的阳极连接至所述第二电容的第一端，所述第一二极管的阴极连接至所述第三电容的第一端，所述第二电容的第二端连接至所述第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极连接至所述第三电容的第二端。

7.如权利要求6所述的无线充电系统，其特征在于，所述电子装置还包括一驱动电路，所述驱动电路将所述第二整流电路输出的直流电压转换为所述负载所需要的充电电压，并为所述负载进行充电，所述驱动电路包括一电感及一齐纳二极管，所述电感的第一端连接至所述第一二极管的阴极，所述电感的第二端连接至所述齐纳二极管的阴极，所述齐纳二极管的阳极接地，所述齐纳二极管的阳极还连接至所述第二电容的第二端，所述负载的第一端连接至所述齐纳二极管的阴极，所述负载的第二端连接至所述齐纳二极管的阳极。

8.如权利要求7述的无线充电系统，其特征在于，所述反馈电路包括一第二控制器、一第三放大器及一第四放大器。所述第三放大器的正相输入端连接至所述第二控制器，所述第三放大器的反相输入端接地，所述第三放大器的输出端连接至所述接收线圈的第一端，所述第三放大器的电源端连接至所述5V直流电源，所述第三放大器的接地端接地。所述第四放大器的正相输入端连接至所述负载的第一端，所述第四放大器的反相输入端接地，所述第四放大器的输出端连接至所述第二控制器，所述第四放大器的电源端连接至所述5V直流电源，所述第四放大器的接地端接地。

9.如权利要求3述的无线充电系统，其特征在于，所述第一电子开关及第三电子开关均为一PMOS场效应管，所述第二电子开关及所述第四电子开关均为一NMOS场效应管。

10.如权利要求9所述的无线充电系统，其特征在于，所述第一电子开关及第三电子开关的第一端至第三端分别对应于所述PMOS场效应管的栅极、源极及漏极，所述第二电子开关及第四电子开关的第一端至第三端分别对应于所述NMOS场效应管的栅极、源极及漏极。