CN107634589A - 一种腔体自适应谐振式无线充电设备及其控制方法 - Google Patents

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CN107634589A CN201610555964.1A CN201610555964A CN107634589A CN 107634589 A CN107634589 A CN 107634589A CN 201610555964 A CN201610555964 A CN 201610555964A CN 107634589 A CN107634589 A CN 107634589A
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陈智明
聂启国
陈宵
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Abstract

本发明提供一种腔体自适应谐振式无线充电设备,包括壳体、接收模块、及位于壳体内的控制电路;壳体的外壁设有一端敞口的腔体,腔体用于限制电磁辐射散射,提高电磁辐射聚集度;腔体的底部设有由导磁材料制成的主导磁棒,主导磁棒的轴线方向垂直于所述腔体的开口方向,主导磁棒上缠绕有主感应线圈,主感应线圈的两端与所述控制电路连接;接收模块套设在所述腔体内,接收模块内设有与主导磁棒平行的副导磁棒,副导磁棒上缠绕有副感应线圈,副感应线圈的两端与充电负载连接。本发明腔体自适应谐振式无线充电设备,结构简单紧凑,大大提高了转化率,降低了能量损耗,提高了无线充电效率,并大大减少了无线充电时间。

Description

一种腔体自适应谐振式无线充电设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及无线充电领域,特别涉及一种腔体自适应谐振式无线充电设备及其控制方法。
背景技术
一般而言,若电子装置装配有一充电电池,当电子装置内的充电电池的电量不足时,使用者即可使用一充电装置对充电电池进行充电。现有的充电装置具有一变压器以及一连接线,使用者将该变压器插接于电源且使该连接线插设于电子装置,使现有的充电装置可透过连接线而传输电流至电子装置中。然而,现有充电装置于充电前,使用者必须利用双手分别抓持电子装置以及连接线,以执行将连接线插接于电子装置的动作;充电完毕后,使用者亦必须再利用双手分别抓持电子装置以及连接线,以执行将连接线拔离于电子装置的动作,其实于充电操作上并无便利性。
随着充电技术的日益发展,目前市场上已经出现了无线充电技术。无线充电技术(Wireless charging technology;Wireless charge technology),源于无线电能传输技术,小功率无线充电常采用电磁感应式大功率无线充电常采用谐振式(大部分电动汽车充电采用此方式)由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置,该装置使用接收到的能量对电池充电,并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量,两者之间不用电线连接,因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。
现有技术中公开了一种无线充电装置,参阅图1和图2,包括:发射信号源1',平板电容第一电极板2',平板电容第二电极板3',储能模块4',接收端同轴电缆5',接收线圈6',发射线圈7',发射端同轴电缆8'。发射机1'与发射端同轴电缆8'连接,发射端同轴电缆8'的另一端的内导体和发射线圈7'的一个接头连接,发射端同轴电缆8'的外导体和发射线圈7'的另一个接头连接。发射端同轴电缆8'的内导体还和平板电容第一电极板2连接。发射端同轴电缆8'的外导体接地。储能模块4'与接收端同轴电缆5'连接,接收端同轴电缆5'的另一端的内导体和接收线圈6'的一个接头连接,接收端同轴电缆5'的外导体和接收线圈6'的另一个接头连接。接收端同轴电缆5'的内导体还和平板电容第二电极板3'连接。接收端同轴电缆5'的外导体接地。
从图2中可以看出,现有技术中的无线充电设备的磁感线向周边散射,副感应线圈对主感应线圈所产生的电磁辐射利用率极低,能量损耗严重。
该无线充电装置与现有市面上的所有无线充电装置一样,即发射线圈与接收线圈同轴设置,该种方式使电磁辐射损耗极高,从而降低了利用率,且产生的电流、电压小,使无线充电效率极低,充电时间长。传统的无线充电设备所产生的电流为500mA左右,且转化率只有10%~30%,浪费严重;且四处散射的电磁辐射对人体及周边电器都具有一定的危害。
发明内容
【1】要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑、充电效率高,转化率高、功率大,损耗低且安全系数高的腔体自适应谐振式无线充电设备。
【2】解决问题的技术方案
本发明提供一种腔体自适应谐振式无线充电设备,其包括壳体、接收模块102、及位于所述壳体内的控制电路;
所述壳体的外壁设有一端敞口的腔体,所述腔体用于限制电磁辐射散射,提高电磁辐射聚集度;所述腔体的底部设有由导磁材料制成的主导磁棒901,所述主导磁棒的轴线方向垂直于所述腔体的开口方向,所述主导磁棒上缠绕有主感应线圈9,所述主感应线圈的两端与所述控制电路连接;
所述接收模块套设在所述腔体内或位于所述腔体正上方,所述接收模块内设有与所述主导磁棒平行的副导磁棒101,所述副导磁棒上缠绕有副感应线圈10,所述副感应线圈的两端与充电负载连接。
进一步的,所述主导磁棒的两端朝所述腔体的开口方向折弯形成U形导磁棒,所述主感应线圈缠绕在所述U形导磁棒上。
进一步的,所述腔体的外侧设有由金属材料制成、且用于反射和屏蔽电磁辐射的反射罩。
进一步的,所述腔体的侧壁设有第一径向定位部,所述接收模块的侧壁设有与所述第一径向定位部对应的第二径向定位部,所述第二径向定位部与所述第一径向定位部相配合并使所述副导磁棒与所述主导磁棒位于同一平面内。
进一步的,所述腔体的外侧设有用于放置所述主导磁棒的空腔902,所述空腔内填充有塑料泡沫。
进一步的,所述控制电路包括整流硅桥1、APFC电路2、变压器3、AD/DC模块4、CPU5、驱动芯片6和MOS模块7,所述整流硅桥1、所述APFC电路2、所述变压器3和所述AD/DC模块4依次连接,所述AC/DC的输出端分别与所述CPU、驱动芯片和MOS模块连接并用于供电,所述CPU的信号输出端与所述驱动芯片的信号输入端连接,所述驱动芯片的信号输出端与所述MOS模块的信号输入端连接,所述主感应线圈位于所述MOS模块的输出端与所述AC/DC的输出端之间。
进一步的,所述APFC电路为MT7933或LNK330B。
进一步的,还包括检测电路,所述检测电路包括与所述主感应线圈平行的检测感应线圈8,所述检测感应线圈的一端与所述CPU连接、另一端接地。
本发明还提供一种腔体自适应谐振式无线充电设备的控制方法,其包括以下步骤:
A、硅桥整流,整流硅桥1将外部交流电源整流成所需的直流电,并将该直流电输送给APFC电路;
B、有源功率因数校正,APFC电路将从整流硅桥输出端得到的直流电进行有源功率因数校正,提高功率因数后输送给变压器;
C、变压,变压器将从APFC电路输出端得到的直流电进行变压处理,并得到所需的高频交流电;
D、高频直流转换,AC/DC模块将从变压器输出端得到的交流电进行转换并输出直流电,用于对CPU、驱动芯片、MOS模块及主感应线圈9进行供电;
E、充电负载检测,当接收模块插入腔体时,通过检测电路检测副感应线圈的阻抗,并反馈给CPU,通过CPU计算出充电负载的频率;
F、输出控制,CPU计算后将数据信号传递给驱动芯片,驱动芯片推动MOS模块输出一个与充电负载相匹配的频率,实现磁共振,从而完成输出控制。
如权利要求9所述的控制方法,其特征在于:在步骤E中,CPU同时计算出充电负载的电感量、频率、功率和副导磁棒的大小。
【3】有益效果
本发明腔体自适应谐振式无线充电设备,结构简单紧凑,发射线圈和接收线圈不同轴设置,且设置在腔体内,使发射线圈产生的电磁辐射束缚在腔体内,并使其集中朝接收线圈发射,大大提高了转化率,降低了能量损耗,提高了无线充电效率,并大大减少了无线充电时间;且发射端的导磁材料采用U形结构,进一步提高了能量转化率和充电效率;能产生较大电流和电压;通过变频方式,根据不同的负载调节震荡频率,能自动产生与负载对应的电流、电压。
附图说明
图1为现有技术中的无线充电设备的结构示意图;
图2为现有技术中的无线充电设备的磁感线示意图;
图3为现有技术中的无线充电设备的充电负载的充电曲线示意图;
图4为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备的控制电路结构示意图;
图5为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备实施例一的结构示意图;
图6为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备实施例二的结构示意图;
图7为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备实施例三的结构示意图;
图8为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备实施例四的结构示意图;
图9为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备实施例五的结构示意图;
图10为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备实施例六的结构示意图;
图11为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备的使用示意图;
图12为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备的磁感线示意图;
图13为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备的充电负载的充电曲线示意图;
图14为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备的APFC(MT7933)的电路图;
图15为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备的MT7933的启动程序示意图;
图16为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备的MT7933功率因数校正示意图;
图17为本发明腔体自适应谐振式无线充电设备的MT7933辅助绕组检测功能示意图
具体实施方式
下面结合附图,详细介绍本发明实施例。
参阅图4至图17,本发明提供一种腔体自适应谐振式无线充电设备,其包括壳体11、接收模块102、及位于壳体内的控制电路;
在壳体的外壁设有一端敞口(开口)的腔体(相当于插孔),腔体用于限制电磁辐射散射,使电磁辐射朝开口端反射,提高电磁辐射聚集度和整体强度,并降低损耗;在腔体的底部设有由导磁材料制成的主导磁棒901,该主导磁棒的轴线方向垂直于腔体的开口方向,在主导磁棒上缠绕有主感应线圈9,主导磁棒和主感应线圈构成发射端,该主感应线圈的两端与控制电路连接;
接收模块可拔插地套设在腔体内(相当于插头),即为插接式无线充电,在该接收模块内设有与主导磁棒平行的副导磁棒101,在副导磁棒上缠绕有副感应线圈10,副导磁棒和副感应线圈构成接收端,副感应线圈的两端与充电负载连接,充电负载包括各类手机、MP3、MP4、PAD移动电源等各类便携设备。
该接收模块也可以位于腔体正上方,此时,腔体深度较浅,主导磁棒位于腔体内,且在腔体内装有填充物,该填充物将整个腔体填满,使腔体开口端与壳体平齐,即形成一个平面,此时,接收模块放置在该平面上即可实现无线充电,即为贴合式无线充电。
为了提高使用便捷性,该腔体可制成条形凹槽的形式,充电负载、如手机、PAD等可直接放置在该条形凹槽内,边充电边使用,此时壳体起到支撑座的作用;为了提高使用舒适性,该条形凹槽倾斜设置,参阅图11。
为了进一步提高转化率,提高充电效率,该主导磁棒的两端朝腔体的开口方向折弯形成U形导磁棒,即整体呈U形,主感应线圈缠绕在U形导磁棒上。为了提高电磁辐射的集中的,并屏蔽电磁辐射外泄,从而提高设备的安全性,避免对周边人体及电子设备造成伤害,在腔体的外侧设有由金属材料制成的反射罩,该反射罩能反射发射端产生的电磁辐射,使其朝着接收端一侧聚集,同时能避免散射造成伤害,本实施例中,该反射罩由铝合金制成。为了确保接收模块插入时使主导磁棒与副导磁棒平行或位于同一平面内,在腔体的侧壁设有第一径向定位部,接收模块的侧壁设有与第一径向定位部对应的第二径向定位部,第二径向定位部与第一径向定位部相配合并使副导磁棒与主导磁棒位于同一平面内,为了方便加工,可将腔体制成长方体。同时在腔体的外侧设有用于放置主导磁棒的空腔902,在空腔内填充有塑料泡沫,该塑料泡沫能将主导磁棒固定在空腔内。
以下针对发射模块和接收模块的不同结构进行举例说明;
发射模块包括主导磁棒及缠绕在该主导磁棒上的主感应线圈;
接收模块包括副导磁棒及缠绕在该副导磁棒上的副感应线圈;
以下实施例中不同之处仅为主导磁棒和副导磁棒之间的位置关系、及各自的形状上的区别;
实施例一,参阅图5,主导磁棒整体呈U形,副导磁棒为直条形,且该接收模块能插入腔体内,并使副导磁棒位于主导磁棒之间;此时发射模块相当于插座,而接收模块相当于插头;
实施例二,参阅图6,腔体深度较浅,主导磁棒也为U形且位于腔体内,同时在腔体内装有填充物,该填充物将整个腔体填满,并使腔体开口端与壳体平齐,即形成一个平面,此时,接收模块贴合安装在辐射模块上表面,此时,接收模块内的副导磁棒为直条形,且该副导磁材料的长度小于主导磁棒两折弯段之间的距离;
实施例三,参阅图7,腔体深度较浅,主导磁棒也为U形且位于腔体内,同时在腔体内装有填充物,该填充物将整个腔体填满,并使腔体开口端与壳体平齐,即形成一个平面,此时,接收模块贴合安装在辐射模块上表面,此时,接收模块内的副导磁棒为直条形,且该副导磁材料的长度大于或等于主导磁棒两折弯段之间的距离;
实施例四,参阅图8,腔体深度较浅,主导磁棒也为U形且位于腔体内,同时在腔体内装有填充物,该填充物将整个腔体填满,并使腔体开口端与壳体平齐,即形成一个平面,此时,接收模块贴合安装在辐射模块上表面,且接收模块内的副导磁棒也为U形状,且其与主导磁棒对称设置;
实施例五,参阅图9,主导磁棒整体呈开口向上的U形结构,副导磁棒为开口向下的U形结构,且该接收模块能插入腔体内,并使副导磁棒位于主导磁棒之间;此时发射模块相当于插座,而接收模块相当于插头;
实施例六,参阅图10,该实施例中仅对主导磁棒进行限定,该实施例中的主导磁棒为工字形。;
上述实施例仅是本申请的优选实施方式。
本申请中,副导磁棒可插入至主导磁棒内(插接式无线充电)、或位于主导磁棒上端(贴合式无线充电),且副导磁棒可以为直条形、U形或工字形等,而主导磁棒的两端分别设有延伸部,主感应线圈可以缠绕在主导磁棒主体上、或延伸至两端的延伸部上,该延伸部可以向一个方向延伸,即形成U形状,或向两个方向延伸,即形成工字形,也可以向三个或多个方向延伸,均属于本申请的保护范围。
本申请中的无线充电设备上的主感应线圈所产生的电磁辐射集中对副感应线圈位置进行放射,副感应线圈对主感应线圈所产生的电磁辐射利用率高,能量损耗小,从而提高了充电效率,减少了充电时间。
感应电动势的大小跟穿过闭合电路的磁通量的关系如下:
现有技术中无线充电技术中副线圈的磁通量小于主线圈磁通量的1/2,而在实际应用中,加上其他杂散辐射及线圈损耗,实际转换率低于20%,制约了无线充电技术的应用。本申请中通过双极共振槽,通过闭合线圈的磁通量,理论上可以高达100%,实验样机的实际转换效率高达85%以上,且可以提供样机测试。
以下对控制电路的结构进行详细阐述;
该控制电路包括整流硅桥1、APFC电路2、变压器3、AD/DC模块4、CPU5、驱动芯片6和MOS模块7,整流硅桥1、APFC电路2、变压器3和AD/DC模块4依次连接,整流硅桥与外部电源连接,AC/DC的输出端分别与所述CPU、驱动芯片和MOS模块连接并用于供电,所述CPU的信号输出端与所述驱动芯片的信号输入端连接,所述驱动芯片的信号输出端与所述MOS模块的信号输入端连接,所述主感应线圈位于所述MOS模块的输出端与所述AC/DC的输出端之间,本实施例中的APFC电路采用MT7933或LNK330B;为了提高设备适用范围,使其能根据不同的设备进行电流、电压调准,本实施例中还包括检测电路,该检测电路包括与主感应线圈平行的检测感应线圈8,检测感应线圈的一端与CPU连接、另一端接地,该检测感应线圈用于检测副感应线圈的阻抗,并将该阻抗值输送给CPU,通过CPU计算得出该副感应线圈的电感量、频率、功率和副导磁棒的大小,即能判断负载的类型,实现自适应充电,避免产生过高的电压电流损坏充电负载、或产生过低的电压电流延长充电时间。
本发明还提供上述腔体自适应谐振式无线充电设备的控制方法,其包括以下步骤:
A、硅桥整流,整流硅桥1将外部220V的交流电源整流成所需的直流电,并将该直流电输送给APFC电路;
B、有源功率因数校正,APFC电路将从整流硅桥输出端得到的直流电进行有源功率因数校正,提高功率因数后输送给变压器;
C、变压,变压器将从APFC电路输出端得到的直流电进行变压处理,并得到所需的交流电;
D、交直流转换,AC/DC模块将从变压器输出端得到的交流电进行转换并输出直流电,用于对CPU、驱动芯片、MOS模块及主感应线圈9进行供电;
E、充电负载检测,当接收模块插入腔体时,通过检测电路检测副感应线圈的阻抗,并反馈给CPU,通过CPU计算出充电负载的电感量、频率、功率和副导磁棒的大小;
F、输出控制,CPU计算后将数据信号传递给驱动芯片,驱动芯片推动MOS模块输出一个与充电负载相匹配的频率,实现磁共振,从而完成输出控制。
为了提高自动化程度,避免CPU在空载时空运算,在腔体内可设置用于检测接收模块是否插入的接收模块检测装置,该接收模块检测装置可安装在腔体底部,可以为距离感应器或接近开关或机械式接触开关。
以下通过传统无线充电技术与本申请中的无线充电技术同时对同一型号的移动终端进行充电比较,充电效率曲线参阅图3(传统技术)和图14(本申请技术),详细参数参阅表1和表2,其中,表1为现有技术中的无线充电技术的实验数据,表2为本申请中无线充电技术的实验数据;
表1(现有技术中实验数据)
充电终端 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 10h
终端1(600mA) 18% 35% 51% 65% 77% 84% 90% 95% 98% 100%
终端2(400mA) 25% 48% 65% 79% 88% 95% 100%
表2(本申请中实验数据)
充电终端 0.5h 1h 1.5h 2h 2.5h 3h 3.5h
终端1(600mA) 30% 58% 85% 100%
终端2(400mA) 60% 100%
以下对本申请中的APFC电路进行详细阐述,本实施例中,该APFC采用MT7933或LNK330B;
MT7933,其电路图参阅图15;
MT7933是一个单级、高功率因数,原边控制交流转直流驱动芯片。MT7933集成片上功率因数校正(PFC)功能,在临界导通模式下运行,实现了高功率因数并减少功率MOS管开关损耗。利用美芯晟科技特有的控制技术,无需光耦及副边感应器件就可以精确地调制电流。
MT7933同时实现了各种保护功能,包括过流保护(OCP)、过压保护(OVP),短路保护(SCP)和过热保护(OTP)等,以确保系统可靠的工作。
其包括有6个管脚,参阅表3;
表3(MT7933管脚说明)
且其电器参数参阅表4;
表4(MT7933电器参数)
电流控制,
通过检测原边电学参数,MT7933能够精确调节电流。电流能够通过下面的公式很容易的设置:
式中NP是原边绕组匝数,NS是次级绕组匝数;VFB(=400mV)是内部参考电平,RS是一个外部电流感应电阻。
启动过程
启动过程中,VDD通过一个连接到母线的启动电阻充电。当VDD达到18V时,COMP被内部电路预充电。当COMP达到0.8V后,内部控制回路已经建立好,发出“LoopOK”内部信号。然后PWM信号被发送到DRV脚,使系统启动工作。一旦辅助绕组上的电压升得足够高,芯片的电源将由辅助绕组提供。当VDD低于7.2V时,PWM信号将会关闭(欠压锁定阈值电压)。同时,COMP脚电容被放电到零。整个启动程序如图15所显示。
功率因数校正
在外部MOS管的导通时间内,原边电流会从0mA线性增加到峰值,该电流通过感应电阻由CS脚检测。当原边电流达到阀值极限,MT7933会立即关闭MOS管。当副边电流耗尽时,MT7933会再次开启MOS管。通过美芯晟科技的专有技术,峰值电流的阀值会跟踪整流后的母线电压的正弦波形。因此,电感电流的包络也是正弦波形,因而可实现高功率因数,参阅图16。
辅助绕组电学参数检测
功率MOS管的开通是通过检测DSEN脚波形决定的,该波形通过电阻分压器在辅助绕组上取样得到。当DSEN波形在关断时间内低于0V,这就表明功率MOS管漏极电压已经降至谷底或者附近,MT7933将会再次启动功率MOS管。此外,最小关断时间机制保证了系统的抗干扰能力。除此以外,MT7933还具有短路、开路和过流保护等功能,这些功能都是通过检测辅助绕组的波形信息来触发的。这是因为在功率MOS管关断时间内,辅助绕组电压与输出电压(次级绕组电压)成正比。辅助绕组电压的检测是由DSEN脚在栅极驱动信号结束后经过一个前沿消隐时间后,进行采样的。辅助绕组检测功能如图17所示。
过电压保护
MT7933内置两个过压保护机制:(1)DSEN脚电压高于3.2V且发生三次,则被判定为输出开路。MT7933将关闭PWM开关信号,VDD电压逐渐降至UVLO阈值,并进入重启模式。输出电压的过压保护阈值VOUT_OV可以由下式来设定:
式中Ns是次级绕组,Na是辅助绕组,VD3是次级绕组整流二极管的正向压降。(2)如果VDD脚的电压超过24V三次,MT7933自动关闭PWM信号,VDD逐步降至UVLO阈值,并进入重启模式。建议设计合适的变压器Na与Ns比例。将VDD电压设置在12V到22V之间。
短路保护
如果DSEN脚电压在关断时间内低于400mV,并持续5~10毫秒,则开启短路保护功能。PWM驱动信号将停止。当VDD电压逐渐降至低于UVLO阈值时,系统将进入重启模式。上述重启过程将一直重复,直到短路消除。
过流保护
一旦CS脚电压超过1.8V,MT7933将立即关断功率MOS管。这种逐周期过流检测的方式保护了相关的元件免于损坏,如功率MOS管,变压器等等。
MT7933是一个单级、原边反馈的交流转直流LED驱动芯片。通过检测原边电信息,LED电流可精确调制。MT7933集成功率因数校正功能,消除了对市电网络的电流谐波污染。其工作在CRM(临界导通模式),降低了开关损耗,提高了系统效率。
本实施例中的腔体自适应谐振式无线充电设备,将传统无线充电设备电流的500mA提升至5A,且转化率由传统的20%~40%提升至80%~85%。
本发明腔体自适应谐振式无线充电设备,结构简单紧凑,发射线圈和接收线圈不同轴设置,且设置在腔体内,使发射线圈产生的电磁辐射束缚在腔体内,并使其集中朝接收线圈发射,大大提高了转化率,降低了能量损耗,提高了无线充电效率,并大大减少了无线充电时间;且发射端的导磁材料采用U形结构,进一步提高了能量转化率和充电效率;能产生较大电流和电压;通过变频方式,根据不同的负载调节震荡频率,能自动产生与负载对应的电流、电压。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种腔体自适应谐振式无线充电设备,其特征在于:包括壳体、接收模块(102)、及位于所述壳体内的控制电路;
所述壳体的外壁设有一端敞口的腔体,所述腔体用于限制电磁辐射散射,提高电磁辐射聚集度;所述腔体的底部设有由导磁材料制成的主导磁棒(901),所述主导磁棒的轴线方向垂直于所述腔体的开口方向,所述主导磁棒上缠绕有主感应线圈(9),所述主感应线圈的两端与所述控制电路连接;
所述接收模块套设在所述腔体内或位于所述腔体正上方,所述接收模块内设有与所述主导磁棒平行的副导磁棒(101),所述副导磁棒上缠绕有副感应线圈(10),所述副感应线圈的两端与充电负载连接。
2.如权利要求1所述的腔体自适应谐振式无线充电设备,其特征在于:所述主导磁棒的两端朝所述腔体的开口方向折弯形成U形导磁棒,所述主感应线圈缠绕在所述U形导磁棒上。
3.如权利要求1所述的腔体自适应谐振式无线充电设备,其特征在于:所述腔体的外侧设有由金属材料制成、且用于反射和屏蔽电磁辐射的反射罩。
4.如权利要求1所述的腔体自适应谐振式无线充电设备,其特征在于:所述腔体的侧壁设有第一径向定位部,所述接收模块的侧壁设有与所述第一径向定位部对应的第二径向定位部,所述第二径向定位部与所述第一径向定位部相配合并使所述副导磁棒与所述主导磁棒位于同一平面内。
5.如权利要求1所述的腔体自适应谐振式无线充电设备,其特征在于:所述腔体的外侧设有用于放置所述主导磁棒的空腔(902),所述空腔内填充有塑料泡沫。
6.如权利要求1所述的腔体自适应谐振式无线充电设备,其特征在于:所述控制电路包括整流硅桥(1)、APFC电路(2)、变压器(3)、AD/DC模块(4)、CPU(5)、驱动芯片(6)和MOS模块(7),所述整流硅桥(1)、所述APFC电路(2)、所述变压器(3)和所述AD/DC模块(4)依次连接,所述AC/DC的输出端分别与所述CPU、驱动芯片和MOS模块连接并用于供电,所述CPU的信号输出端与所述驱动芯片的信号输入端连接,所述驱动芯片的信号输出端与所述MOS模块的信号输入端连接,所述主感应线圈位于所述MOS模块的输出端与所述AC/DC的输出端之间。
7.如权利要求6所述的腔体自适应谐振式无线充电设备,其特征在于:所述APFC电路为MT7933或LNK330B。
8.如权利要求6所述的腔体自适应谐振式无线充电设备,其特征在于:还包括检测电路,所述检测电路包括与所述主感应线圈平行的检测感应线圈(8),所述检测感应线圈的一端与所述CPU连接、另一端接地。
9.一种如权利要求1至8任一项所述的腔体自适应谐振式无线充电设备的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
A、硅桥整流,整流硅桥1将外部交流电源整流成所需的直流电,并将该直流电输送给APFC电路;
B、有源功率因数校正,APFC电路将从整流硅桥输出端得到的直流电进行有源功率因数校正,提高功率因数后输送给变压器;
C、变压,变压器将从APFC电路输出端得到的直流电进行变压处理,并得到所需的交流电;
D、交直流转换,AC/DC模块将从变压器输出端得到的交流电进行转换并输出直流电,用于对CPU、驱动芯片、MOS模块及主感应线圈9进行供电;
E、充电负载检测,当接收模块插入腔体时,通过检测电路检测副感应线圈的阻抗,并反馈给CPU,通过CPU计算出充电负载的频率;
F、输出控制,CPU计算后将数据信号传递给驱动芯片,驱动芯片推动MOS模块输出一个与充电负载相匹配的频率,实现磁共振,从而完成输出控制。
10.如权利要求9所述的控制方法,其特征在于:在步骤E中,CPU同时计算出充电负载的电感量、频率、功率和副导磁棒的大小。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112977102A (zh) * 2021-04-19 2021-06-18 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 一种电动汽车动态谐振式磁耦合无线充电系统
CN113085599A (zh) * 2021-04-02 2021-07-09 中惠创智(深圳)无线供电技术有限公司 一种电动自行车无线充电装置
WO2023000768A1 (zh) * 2021-07-21 2023-01-26 Oppo广东移动通信有限公司 充电组件及电子设备组件

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