CN107240961A - 无线功率发送装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无线功率发送装置，根据本发明的一实施例的无线功率发送装置包括：第一基板，形成有电源转换电路和第一送电线圈，所述电源转换电路用于将从外部输入的输入电源转换成输出交流电源并输出，所述第一送电线圈被施加所述输出交流电源；第二基板，形成有与所述第一送电线圈并联连接的第二送电线圈，并层叠在所述第一基板。

Description

无线功率发送装置
技术领域
本发明涉及一种无线功率发送装置。
背景技术
无线功率传输(Wireless power transfer)技术中通过线圈以无线的方式发送功率并接收以无线的方式发送的功率，其被广泛地应用于智能手机等多种通信设备和多种家电设备的充电器领域中，并且日后可能应用到电动汽车等，所以其应用范围非常广。在无线功率传输技术领域中，为了通过降低送电线圈的电阻值而减少发热等，或者为了降低制造成本，在进行着多种尝试。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)韩国公开专利公报第2014-0060866号
发明内容
根据本发明的一实施例，旨在提供一种能够减少发热并降低制造成本的无线功率发送装置。
根据本发明的一实施例的无线功率发送装置包括：第一基板，形成有电源转换电路和第一送电线圈，所述电源转换电路用于将从外部输入的输入电源转换成输出交流电源并输出，所述第一送电线圈被施加所述输出交流电源；第二基板，形成有与所述第一送电线圈并联连接的第二送电线圈，并层叠在所述第一基板。
根据本发明的实施例的无线功率发送装置可以通过减少送电线圈的电阻值而减少发热等，并且可以降低制造成本。
附图说明
图1是概略地示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的图。
图2概略地示出图1中示出的根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的第一基板部的平面图。
图3概略地示出图2中示出的根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的第一基板部的第一送电线圈的剖面。
图4概略地示出图1中示出的根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的第二基板部的平面图。
图5概略地示出图1中示出的根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的第二基板部的剖视图。
图6概略地示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的电路图。
图7概略地示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的EMI电感器的构成。
图8示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的实施例的外观。
图9示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的实施例的内部基板。
符号说明
1：无线功率发送装置 10：第一基板部
20：第二基板部 110：第一送电线圈
120、320：电源转换电路 121、321：输入电路
122、322：送电电路 130、330、331：输入端口
140、340、341：输出端口 200、310、311：送电线圈
具体实施方式
以下，参照附图而对根据本发明的一实施例的无线功率发送装置进行说明。
图1是概略地示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的图，根据本发明的一实施例的无线功率发送装置1包括：第一基板部10和第二基板部20。
第一基板部10包括：电源转换电路，用于将从外部输入的输入电源转换成用于无线功率传输的输出交流电流；第一基板，形成有被施加所述输出交流电源的第一送电线圈。即，第一基板部10可以是形成有所述电源转换电路和所述第一送电线圈的2层印刷电路基板(Prinded circuit board：PCB)。第一基板部10可以得到交流电源的输入，在此情况下，所述电源转换电路可以包括：输入电路，用于将输入交流电源转换成输出直流电源；送电电路，用于将所述输出直流电源转换成所述输出交流电源。后面将会参照图2和图3而对第一基板部10的具体构成进行说明。
第二基板部20包括形成有与所述第一送电线圈并联的第二送电线圈的第二基板。即，第二基板部20可以是形成有第二送电线圈的2层印刷电路基板(PCB)。后面将会参照图4和图5而对第二基板部20的具体构成进行说明。
图2概略地示出图1中示出的根据本发明的一实施例的无线功率发送装置1的第一基板部10的平面图，第一基板部10可以包括第一送电线圈110、电源转换电路120、输入端口130和输出端口140。
第一送电线圈110可以是多层印刷电路板(Multilayer printed circuit board：MLB)，且被施加输出交流电源，并通过无线的方式发送功率。即，如果在第一送电线圈110的两端被施加输出交流电源，则第一送电线圈110周围的磁场产生变化，并且在位于距第一线圈110的预定距离之内的收电线圈产生感应电动势。可通过这种方式而以无线方式传输功率。
如图1所述，第一基板部10可以是形成有电源转换电路和第一送电线圈的2层印刷功率基板，在此情况下，第一送电线圈110可以是2层MLB线圈。并且，如图2所示，第一送电线圈110的一端连接到第一端子a1，另一端连接到第二端子a2。
电源转换电路120可以将从外部输入的电源转换成输出交流电源后输出。如图1所示，从外部输入的电源可以是交流，在此情况下，电源转换电路120可以包括：输入电路，用于将输入交流电源转换成输出直流电源后输出；以及送电电路，用于将输出直流电源转换成输出交流电源。虽未被图示，但所述输出交流电源被施加到第一端子a1和第二端子a2。
输入端口130可以得到从外部输入的电源的施加。如上所述，从外部的输入的电源可以是交流(例如，商用交流电源)。
输出端口140可以输出所述输出直流电源。如上所述，电源转换电路120可以包括：输入电路，用于将输入交流电源转换成输出直流电源后输出。输出端口140可以是用于输出从输入电路输出的输出直流电源的端口。输出端口140可以是USB(Universal Serial Bus)端口，也可以被省略。
图3概略地示出图2中示出的根据本发明的一实施例的无线功率发送装置1的第一基板部10的第一送电线圈110的剖面。
如图3所示，第一送电线圈110可以包括：第一线圈图案111，在2层印刷电路基板114的一面形成；以及第二线圈图案112，在2层印刷电路基板114的另一面形成。第一线圈图案111和第二线圈图案112可以通过多个通道(via)113连接。并且，第一线圈图案111的外侧末端连接到第一端子(图2的a1)，第二线圈112的内侧末端可以连接到第二端子(图2的a2)。为此，在2层印刷电路基板114的一面可以形成有连接第一线圈图案111的外侧末端和第一端子(图2的a1)的引入线，在2层印刷电路基板114的另一面可以形成有连接第二线圈图案112的内侧末端和第二端子(图2的a2)的引入线。
图4概略地示出图1中示出的根据本发明的一实施例的无线功率发送装置1的第二基板部20的平面图，图5概略地示出图1中示出的根据本发明的一实施例的无线功率发送装置1的第二基板部20的剖视图。
如图4和图5所示，第二基板部20可以是形成有与第一送电线圈(图2的110)并联的第二送电线圈的印刷电路基板。其中，第二送电线圈可以是2层MLB(Multilayer printedcircuit board)线圈。具体地，第二基板部20可以包括：2层印刷电路基板24、形成于2层印刷电路基板24的一面的第三线圈图案21、形成于2层印刷电路基板24的另一面的第四线圈图案22。第三线圈图案21和第四线圈图案22可以通过多个通道23连接。
第二送电线圈的一端可以连接到第三端子b1，第二送电线圈的另一端可以连接到第四端子b2。例如，第三线圈图案21的外侧末端可以连接到第三端子(图4的b1)、第四线圈图案22的内侧末端可以连接到第四端子(图4的b2)。为此，印刷电路基板24的一面可以形成有连接第三线圈图案21的外侧末端和第三端子(图4的b1)的引入线，在印刷电路基板24的另一面可以形成有连接第四线圈图案22的内侧末端和第四端子(图4的b2)的引入线。
第一端子(图2的a1)和第三端子(b1)可以彼此电连接，第二端子(图2的a2)和第四端子(b2)可以彼此电连接。
即，根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的送电线圈可以是层叠作为2层MLB线圈的第一送电线圈和作为2层MLB线圈的第二送电线圈并彼此并联而形成的4层MLB线圈。因此，送电线圈的电阻值会降低。并且，第二基板部(图1至图5的20)只形成有送电线圈。因此，本发明的无线功率发送装置中，只有形成有送电线圈的一部分具有4层印刷电路基板的形态，其余部分可以利用2层印刷电路基板而实现。据此，可以减少制造成本。
图3至图5中示出送电线圈为4层MLB线圈的情形，但是根据需要，送电线圈还可以包括图4和图5中示出的与第二基板部类似地形成的额外的基板部，从而形成为5层以上的MLB线圈。
图6概略地示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的电路图，根据本发明的一实施例的无线功率发送装置可以包括：输入电路121、送电电路122和送电线圈200。
输入电路121将从外部输入的输入交流电源Vin转换成输出直流电源而输出。输入电路121可以包括：整流部1211和转换部1212。
整流部1211可以将输入交流电源Vin整流，并将输入直流电源输出。
转换部1212可以将输入直流电源升压或者降压而输出所述输出直流电源。转换部1212可以包括：第一电容器C1，连接到用于输出所述输入直流电源的第一节点N1和第一接地端G1之间；第一二极管D1，连接到第一节点N1和第二节点N2之间；第二电容器C2，连接到第一节点N1和第二节点N2之间；电阻R，连接到第一节点N1和第二节点N2之间；第二二极管D2，连接到第二节点N2和第三节点N3之间；第一切换元件S 1，连接到第三节点N3和第一接地端G1之间；变压器T，包括连接到所述第一节点N1和第三节点N3之间的一次线圈以及与所述一次线圈磁耦合的二次线圈；第三二极管D3，连接到变压器T的二次线圈的一端和输出所述输出直流电源的直流输出节点N4之间；以及第三电容器C3，连接到直流输出节点N4和第二接地端G2之间。输出直流电源可以通过输出端口(图2的140)输出。即，输出端口(图2的140)可以包括连接到直流输出节点N4的端子以及连接到第二接地端G2的端子。第一接地端G1和第二接地端G2可以彼此电隔离。
送电电路122将输出直流电源转换成输出交流电源后输出。如图6所示，送电电路122可以包括半桥逆变器，所述半桥逆变器可以包括：第二切换元件S2，连接到直流输出节点N4和交流输出节点N5之间；以及第三切换元件S3，连接到交流输出节点N5和第二接地端G2之间。图6中示出了送电电路122为半桥逆变器的情形，但是可以将全桥逆变器等其他多种电路使用为送电电路。
送电线圈200被施加输出交流电源，并以无线方式发送功率。送电线圈200可以是MLB线圈。具体地，如图1至图5所示，送电线圈200可以是如下的4层MLB线圈，包括：第一送电线圈，形成于第一基板并且是2层MLB(Multilayer printed circuit board)线圈；第二送电线圈，与所述第一送电线圈并联，并且是形成于第二基板的2层MLB线圈。在此情况下，输入电路121和送电电路122可以形成于第一基板。
根据本发明的一实施例的无线功率发送装置还可以包括：谐振电容器Cr，布置在送电线圈200和送电电路之间。
图7的(a)和(b)概略地示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的EMI(electro magnetic interference，电磁干扰)电感器的构成，根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的EMI电感器可以包括多个电感器L1、L2、L3。
如图7所示，电感器L1、L2、L3可以以串联形态连接。具体地，电感器L1可以连接在节点N6和节点N7之间、电感器L2可以连接在节点N7和节点N8之间、电感器L3可以连接在节点N8和节点N9之间。图6等中说明的输出交流电源可以施加到节点N6，节点N9可以连接到送电线圈(图6的200)的一端。电感器L1、L2、L3可以配备于第一基板部(图2的10)。具体地，电感器L1、L2、L3可以形成于第一基板部的印刷电路基板(图3的114)，并形成在靠近第一端子(图2的a1)或第二端子(图2的a2)的区域。
并且，可以使节点N6、N7、N8、N9中的一部分电连接而另一部分电隔离，从而调节EMI电感器的电感。为此，如图7的(a)所示，可以形成连接各个节点N6、N7、N8、N9之间的导线，并且可以使导线形成为所述导线中的一部分可被切断以调节EMI电感器的电感；也可以如图7的(b)所示，形成分别与节点N6、N7、N8、N9连接的导线，并在各个导线的末端形成端子以连接各个导线的末端。
虽未被示出，但是也可以在各个节点N6、N7、N8、N9之间布置切换元件。
图8示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的实施例的外观，根据本发明的一实施例的无线功率发送装置可以包括：送电线圈310、电源转换电路320、输入端口330以及直流输出端口340。
送电线圈310和电源转换电路320可以分别布置在图8中示出的区域。并且，输入端口330和直流输出端口340可以形成为与图8示出的形态类似的形态。
如图1至图5所示，送电线圈310可以具有层叠2个基板而形成的4层MLB线圈形态。如图1至图3所示，电源转换电路320可以形成于所述2个基板中的某一个基板。
电源转换电路320可以将输入到输入端口330的输入交流电源转换成输出直流电源，并将输出直流电源转换成输出交流电源。输出直流电源可以通过直流输出端口340而输出。输出交流电源被施加到送电线圈310。
送电线圈310得到输出交流电源的施加，并以无线方式发送功率。
图9示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的实施例的内部基板，根据本发明的一实施例的无线功率发送装置可以包括：送电线圈311、输入电路321、送电电路322、输入端口331和输出端口341。
如图1至图5所示，送电线圈311可以具有层叠2个基板而形成的4层MLB线圈形态。如图1至图3所示，输入电路321和送电电路322可以形成于所述2个基板中的某一个基板。
输入电路321将输入到输入端口330的输入交流电源转换成输出直流电源而输出。输出直流电源可以通过直流输出端口341输出。并且，送电电路322可以将输出直流电源转换成输出交流电源而输出。输出交流电源被施加到送电线圈311。
送电线圈311被施加输出交流电源，并以无线方式发送功率。
以上，对本发明的实施例进行了详细的说明，但是本发明的权利范围不限于此，在本发明的所属技术领域具有基本知识的人员应当认识到，可以在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术思想的范围内，进行多种修改和变形。

Claims (15)

1.一种无线功率发送装置，包括：
第一基板，形成有电源转换电路和第一送电线圈，所述电源转换电路用于将从外部输入的输入电源转换成输出交流电源并输出，所述第一送电线圈被施加所述输出交流电源；以及
第二基板，形成有与所述第一送电线圈并联连接的第二送电线圈，并层叠在所述第一基板。
2.如权利要求1所述的无线功率发送装置，其中，
所述第一送电线圈和所述第二送电线圈是2层多层印刷电路板线圈。
3.如权利要求1所述的无线功率发送装置，其中，
所述第一基板包括：
第一端子，连接到所述第一送电线圈的一端；以及
第二端子，连接到所述第一送电线圈的另一端，
所述第二基板包括：
第三端子，连接到所述第二送电线圈的一端；以及
第四端子，连接到所述第二送电线圈的另一端，
其中，所述第一端子和所述第三端子彼此电连接，所述第二端子和所述第四电子彼此电连接。
4.如权利要求1所述的无线功率发送装置，其中，所述电源转换电路包括：
输入电路，用于将所述输入电源转换成输出直流电源；以及
送电电路，用于将所述输出直流电源转换成所述输出交流电源。
5.如权利要求4所述的无线功率发送装置，其中，所述输入电路包括：
整流部，用于对所述输入电源进行整流而将输入直流电源输出；以及
转换部，用于将所述输入直流电源转换成所述输出直流电源而输出。
6.如权利要求5所述的无线功率发送装置，其中，所述转换部包括：
变压器，包括一次线圈和二次线圈，所述一次线圈连接到从所述整流部输出所述输入直流电源的第一节点与第二节点之间，所述二次线圈磁耦合于所述一次线圈而输出所述输出直流电源；以及
第一切换元件，连接到所述第二节点与第一接地端之间。
7.如权利要求4所述的无线功率发送装置，其中，所述无线功率发送装置还包括：
输出端口，布置在所述第一基板，并用于输出所述输出直流电源。
8.如权利要求4所述的无线功率发送装置，其中，所述送电电路包括：
半桥逆变器或全桥逆变器，用于输入所述输出直流电源，并执行切换操作而将所述输出直流电源转换成所述输出交流电源。
9.如权利要求1所述的无线功率发送装置，其中，所述第一基板包括：
多个电磁干扰电感器，形成为在所述电源转换电路的输出端与所述第一送电线圈的一端之间串联连接的形态。
10.如权利要求9所述的无线功率发送装置，其中，所述第一基板还包括：
至少一个导线，用于连接节点、所述电源转换电路的输出端、以及所述第一送电线圈的一端中的至少一部分之间，所述节点布置在所述多个电磁干扰电感器中的各个电磁干扰电感器之间。
11.如权利要求9所述的无线功率发送装置，其中，所述第一基板还包括：
多个端子，分别连接到节点、所述电源转换电路的输出端、以及所述第一送电线圈的一端，并以能够使导线连接的方式形成，所述节点布置在所述多个电磁干扰电感器中的各个电磁干扰电感器之间。
12.一种无线功率发送装置，包括：
电源转换电路，形成于第一基板，并将从外部输入的输入电源转换成输出交流电源而输出；以及
送电线圈，包括第一线圈图案和第二线圈图案，且被施加所述输出交流电源，所述第一线圈图案形成于所述第一基板，所述第二线圈图案形成于层叠在所述第一基板的一面的第二基板并与所述第一线圈图案电连接。
13.如权利要求12所述的无线功率发送装置，其中，
所述第一基板和所述第二基板为2层印刷电路基板。
14.如权利要求12所述的无线功率发送装置，其中，所述电源转换电路包括：
输入电路，用于将所述输入电源转换成输出直流电源；以及
送电电路，用于将所述输出直流电源转换成所述输出交流电源。
15.如权利要求14所述的无线功率发送装置，其中，所述无线功率发送装置还包括：
输出端口，布置在所述第一基板，并输出所述输出直流电源。
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