CN107612090A - 移动式无线万能充电器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种移动式无线万能充电器，包括：直流电源V1、集成功率放大电路、集成可调电容阵列C2、发射端线圈L5、起振器、频率跟踪电路、数字输入、开关，所述直流电源V1、集成功率放大电路、集成可调电容阵列C2、发射端线圈L5、起振器、频率跟踪电路集成于充电器内部，所述数字输入、开关设置于充电器外壳上。本发明采用了磁耦合谐振式无线电能传输技术，实现对用电设备的无线充电，主要包括电源部分和发射端线圈部分，采用可调电容阵列，可以根据负载的谐振频率调节发射部分的电容值，使得充电器与负载有共同的谐振频率；在功率允许的范围内只要改变装置中的谐振电容就可以实现对不同负载的充电。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动式无线万能充电器，具体是一种磁耦合谐振式无线电能传输装置。
背景技术
随着移动智能终端的飞速发展，各种移动用电设备越来越多，而这类用电设备由于受到电池容量的影响，给持续使用带来不便，市场上缺少兼容多种用电设备的无线充电器，而有线充电会受到取电不便以及充电线长度的影响，使得这种充电方式具有一些缺陷，因此各种无线充电装置受到的广泛的关注。
目前市场上的充电装置以有线充电为主，也有一些无线充电装置正在推广，然而，受到设备型号不同的限制，很多无线充电装置不能多用，需要对应特定的产品，因此，在使用量上受到了极大的限制。
相比于有线充电，无线充电更为安全。近些年，随着磁耦合谐振式无线电能传输的不断发展，技术上越来越成熟，而且市场上对该项技术的使用也越来越迫切。
发明内容
本发明的目的是满足人们在不受时间地点的限制下进行充电的需求，提供一种多用的高效的非接触式无线充电器，能够在功率允许的范围内适配不同负载。
按照本发明提供的技术方案，所述的移动式无线万能充电器包括：直流电源V1、集成功率放大电路、集成可调电容阵列C2、发射端线圈L5、起振器、频率跟踪电路、数字输入、开关，所述直流电源V1、集成功率放大电路、集成可调电容阵列C2、发射端线圈L5、起振器、频率跟踪电路集成于充电器内部，所述数字输入、开关设置于充电器外壳上；所述集成功率放大电路将直流电源V1转换为高频交流电，并将其功率放大，包括：电感L1、L2、L3、L4、LP，电容C1、CP以及开关管S1、S2，直流电源V1正极经过电感L1分别连接电感L2一端、电感L3一端、电容C1一端，电容C1另一端分别连接电容Cp一端、电感Lp一端以及发射端线圈L5一端，电感L2另一端、电容Cp另一端、电感Lp另一端相连并且连接电感L4一端和集成可调电容阵列C2一端，电感L4另一端经过开关管S2的源极和漏极接地，并与直流电源V1构成回路，电感L3另一端经过开关管S1接地，可调电容阵列C2另一端连接发射端线圈L5另一端；在发射端线圈L5的回路中并联频率跟踪电路，频率跟踪电路跟踪发射端线圈L5的电流，同时调节频率，使发射端的线圈L5和集成可调电容阵列C2始终处于谐振状态，而且此频率也是开关管S1、S2的触发信号；起振器连接开关管S1、S2的栅极，为开关管S1、S2提供起振频率，使开关管S1、S2开始工作，即为功率放大电路提供初始触发脉冲；集成可调电容阵列C2在数字输入的控制下，被输入电容值数据，进而调节接入电路的电容的大小，使得发射端的线圈L5和集成可调电容阵列C2的谐振频率与负载侧的接收端线圈和谐振电容的谐振频率相同，实现高效的无线充电。
进一步的，直流电源V1包括可充电储能电池及其充电电路，充电接口设置在充电器外壳上。
进一步的，所述集成功率放大电路由直流电源V1提供直流电，转化为交流电压和电流，为后面的发射端线圈L5供电，集成功率放大电路的开关管采用MOSFET管。
进一步的，所述集成电容阵列有多个电容构成电容矩阵，能够根据输入电容值，控制电容的接入，使接入电路的电容为所需值。
进一步的，在充电器外壳内设有一圈线圈槽，发射端线圈L5位于所述线圈槽中。
进一步的，所述开关串接在起振器电源回路中，开关打开时充电器可以为负载充电。
由直流电源为功率放大电路提供直流电压，由起振器为功率放大电路提供起始触发脉冲，集成可调电容阵列和发射端线圈构成无线电能传输的发射部分，为负载提供能量，由开关控制整个装置是否工作。
本发明的优点在于：本发明采用可调电容阵列，可以根据负载的谐振频率调节发射部分的电容值，使得充电器与负载有共同的谐振频率；在功率允许的范围内只要改变装置中的谐振电容就可以实现对不同负载的充电。频率跟踪电路可以跟踪发射端线圈的电流，然后进一步消除与电压的相位差，并将其频率作为MOSFET管的触发信号，这样可以使装置始终工作在谐振状态；根据负载的要求由数字输入来调节装置中的谐振电容大小。
附图说明
图1是充电系统的电路原理图。
图2是本发明的内部结构图。
图3是本发明的主视图。
图4是本发明的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明的电路部分包括：直流电源V1、集成功率放大电路、集成可调电容阵列C2、发射端线圈L5、起振器1、频率跟踪电路2、数字输入3、开关4，所述直流电源V1、集成功率放大电路、集成可调电容阵列C2、发射端线圈L5、起振器1、频率跟踪电路2集成于充电器内部，所述数字输入3、开关4设置于充电器外壳6上；所述集成功率放大电路将直流电源V1转换为高频交流电，并将其功率放大，包括：电感L1、L2、L3、L4、LP，电容C1、CP以及开关管S1、S2，直流电源V1正极经过电感L1分别连接电感L2一端、电感L3一端、电容C1一端，电容C1另一端分别连接电容Cp一端、电感Lp一端以及发射端线圈L5一端，电感L2另一端、电容Cp另一端、电感Lp另一端相连并且连接电感L4一端和集成可调电容阵列C2一端，电感L4另一端经过开关管S2的源极和漏极接地，并与直流电源V1构成回路，电感L3另一端经过开关管S1接地，可调电容阵列C2另一端连接发射端线圈L5另一端；在发射端线圈L5的回路中并联频率跟踪电路2，频率跟踪电路2跟踪发射端线圈L5的电流，同时调节频率，使发射端的线圈L5和集成可调电容阵列C2始终处于谐振状态，而且此频率也是开关管S1、S2的触发信号；起振器1连接开关管S1、S2的栅极，为开关管S1、S2提供起振频率，使开关管S1、S2开始工作，即为功率放大电路提供初始触发脉冲；集成可调电容阵列C2在数字输入3的控制下，被输入电容值数据，进而调节接入电路的电容的大小，使得发射端的线圈L5和集成可调电容阵列C2的谐振频率与负载侧的接收端线圈和谐振电容的谐振频率相同，实现高效的无线充电。
集成功率放大电路由直流电源V1提供直流电，转化为交流电压和电流，为后面的发射端线圈L5供电，集成功率放大电路的开关管采用MOSFET管。
所述集成电容阵列4有多个电容构成电容矩阵，能够根据输入电容值，控制电容的接入，使接入电路的电容为所需值。
如图2所示，在充电器外壳6内设有一圈线圈槽7，发射端线圈L5位于线圈槽7中。实施例中，发射端线圈L5分为圆形线圈和正方形线圈两种，圆形线圈半径为10cm，正方形线圈边长为20cm，匝数为10匝，绕在充电器内部的边缘，集成电路板8被线圈槽7围于内部。
如图3，4所示，所述数字输入3、开关4设置于充电器外壳6上。直流电源V1包括可充电储能电池及其充电电路，充电接口5设置在充电器外壳6上。直流电源V1一般可以使用锂电池，其作用是储存电能，当其电能被消耗完之后可以通过充电接口5为其充电。开关4则用来控制整个的装置的工作，开关4打开，起振器1工作，为MOSFET管提供触发脉冲，同时触发功率放大电路工作。开关4串接在起振器1电源回路中，开关4打开时充电器可以为负载充电。数字输入3是带按钮和显示屏的模块，用户根据具体充电对象输入数字，而需要输入的数值会在技术支持的说明书、手册、网页中说明。
数字输入3可以根据不同的用电设备输入不同的数值，该数值可以控制图1中的可调电容阵列，从而控制接入电路中的电容大小，使得充电装置的谐振频率与用电设备匹配，进而更高效的为用电设备充电。
功率放大电路将直流电源V1转换为高频交流电，并将其功率放大。L5、C2是置于充电装置中的发射端线圈和谐振电容，L6、C3表示负载侧的接收端圈和谐振电容，当两边谐振频率相同时可以实现高效的无线充电。起振器为功率放大电路提供初始触发脉冲；频率跟踪电路2则是跟踪发射端线圈的电流，同时可以调节频率，使发射端的L5和C2始终处于谐振状态，并可以将此频率作为开关管S1、S2的触发信号。数字输入3可以输入所需的电容值，集成可调电容阵列C2在数字输入3的控制下调节接入电路的电容的大小，不同的用电设备的设备有着不同的L6、C3，也就对应了不同的谐振频率，为了使充电设备中的谐振频率和用电设备的谐振频率相同，就要通过调节C2使得两边的谐振频率相同，进而更高效的为用电设备充电。
该装置的传输距离可达20～30cm，便于用户在使用的同时进行充电。
本发明采用功率放大电路将电池的直流电转化成高频的交流电，然后根据磁耦合谐振式无线电能传输的原理实现无线充电，该装置可以根据不同负载对谐振频率的需求然后通过可调电容阵列选择接入电容的大小，从而实现对不同负载的充电。
Claims (6)
1.移动式无线万能充电器，其特征是：包括直流电源V1、集成功率放大电路、集成可调电容阵列C2、发射端线圈L5、起振器(1)、频率跟踪电路(2)、数字输入(3)、开关(4)，所述直流电源V1、集成功率放大电路、集成可调电容阵列C2、发射端线圈L5、起振器(1)、频率跟踪电路(2)集成于充电器内部，所述数字输入(3)、开关(4)设置于充电器外壳(6)上；所述集成功率放大电路将直流电源V1转换为高频交流电，并将其功率放大，包括：电感L1、L2、L3、L4、LP，电容C1、CP以及开关管S1、S2，直流电源V1正极经过电感L1分别连接电感L2一端、电感L3一端、电容C1一端，电容C1另一端分别连接电容Cp一端、电感Lp一端以及发射端线圈L5一端，电感L2另一端、电容Cp另一端、电感Lp另一端相连并且连接电感L4一端和集成可调电容阵列C2一端，电感L4另一端经过开关管S2的源极和漏极接地，并与直流电源V1构成回路，电感L3另一端经过开关管S1接地，可调电容阵列C2另一端连接发射端线圈L5另一端；在发射端线圈L5的回路中并联频率跟踪电路(2)，频率跟踪电路(2)跟踪发射端线圈L5的电流，同时调节频率，使发射端的线圈L5和集成可调电容阵列C2始终处于谐振状态，而且此频率也是开关管S1、S2的触发信号；起振器(1)连接开关管S1、S2的栅极，为开关管S1、S2提供起振频率，使开关管S1、S2开始工作，即为功率放大电路提供初始触发脉冲；集成可调电容阵列C2在数字输入(3)的控制下，被输入电容值数据，进而调节接入电路的电容的大小，使得发射端的线圈L5和集成可调电容阵列C2的谐振频率与负载侧的接收端线圈和谐振电容的谐振频率相同，实现高效的无线充电。
2.根据权利要求1所述的移动式无线万能充电器，其特征是：直流电源V1包括可充电储能电池及其充电电路，充电接口(5)设置在充电器外壳(6)上。
3.根据权利要求1所述的移动式无线万能充电器，其特征是：所述集成功率放大电路由直流电源V1提供直流电，转化为交流电压和电流，为后面的发射端线圈L5供电，集成功率放大电路的开关管采用MOSFET管。
4.根据权利要求1所述的移动式无线万能充电器，其特征是：所述集成电容阵列(4)有多个电容构成电容矩阵，能够根据输入电容值，控制电容的接入，使接入电路的电容为所需值。
5.根据权利要求1所述的移动式无线万能充电器，其特征是：在充电器外壳(6)内设有一圈线圈槽(7)，发射端线圈L5位于所述线圈槽(7)中。
6.根据权利要求1所述的移动式无线万能充电器，其特征是：所述开关(4)串接在起振器(1)电源回路中，开关(4)打开时充电器可以为负载充电。
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| CN (1) | CN107612090A (zh) |
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