CN108206591A - 一种磁共振接收系统及其磁共振接收终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁共振接收系统及其磁共振接收终端，该终端包括：磁共振LC谐振回路，与磁共振LC谐振回路连接的电路保护电容，对用电设备的充电电压进行采样的采样电路，与采样电路连接的比较器，比较器的负输入端与参考电压电路连接，比较器的输出端和触发器连接，触发器的两个输出端与对应的输出放大器连接，各输出放大器与图腾柱连接，图腾柱与第一场效应管的栅极连接，采样电路和第二场效应管之间还设有同步控制器，电路保护电容的两端分别与第二场效应管的源极以及第一场效应管的漏极连接，第二场效应管的漏极分别与触发器的电源端以及图腾柱的电源端连接。内建采样、互锁及功率调整功能，实现无线充电的同时，保证了供电的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及无线供电领域，特别是涉及一种磁共振接收系统及其磁共振接收终端。
背景技术
随着科学技术的发展，磁共振技术开始走进人们的生活和工作中。
目前，对用电设备进行充电通常采用的是有线充电，如通过充电枪对电动汽车进行充电以及普通的插头插座式充电。对于用电设备来说，在采用有线充电时存在着很多的环境限制，如充电设备和电源之间的距离要保持在一定范围之内等。随着技术的进步，人们开始寻求充电技术的突破，尤其是在50W以内的用电器充电中，人们正在尝试采用无线充电的方式对这些用电设备进行充电。但是，目前进行无线充电的用电设备端的无线供电接收端电路需要较多的外围零件与其进行搭配，且无法保证供电的稳定性，在无线充电时易对用电设备造成损坏。
因此，如何实现对小功率用电设备进行无线充电的同时，保证供电的稳定性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁共振接收系统及其磁共振接收终端，可以实现对小功率用电设备进行无线充电的同时，保证供电的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种磁共振接收终端，包括：用于接收磁共振发射端发射的电磁能量的磁共振LC谐振回路，与所述磁共振LC谐振回路的输出端连接的电路保护电容，对用电设备的充电电压进行采样的采样电路，所述采样电路的输出端与比较器的正输入端连接，所述比较器的负输入端与参考电压电路连接，所述比较器的输出端和触发器的输入端连接，所述触发器的两个输出端分别与第一输出放大器以及第二输出放大器连接，所述第一输出放大器和所述第二输出放大器与图腾柱的两个输入端连接，所述图腾柱的输出端与第一场效应管的栅极连接，其中，所述采样电路的输出端还与同步控制器的同步第一输入端连接，所述同步控制器的同步第二输入端与第二场效应管的漏极连接，所述同步控制器的同步输出端和第二场效应管的栅极连接，所述电路保护电容的两端分别与所述第二场效应管的源极以及所述第一场效应管的漏极连接，所述第一场效应管的源极接地，所述第二场效应管的漏极分别与所述触发器的电源端以及所述图腾柱的电源端连接。
优选地，所述采样电路包括串联的第一分压电路和第二分压电路，所述第一分压电路的输入端为所述采样电路的采样端，所述第一分压电路的输出端为所述采样电路的输出端，所述第二分压电路的第一端和所述第一分压电路的输出端连接，所述第二分压电路的第二端接地；其中，所述第一分压电路包括至少两个分压电阻。
优选地，所述参考电压电路为0.7V参考电压输出电路。
优选地，还包括：设置在所述比较器和所述触发器之间的限流电阻。
优选地，还包括：设置在所述电路保护电容和所述第二场效应管的源极之间的第一电感。
一种磁共振接收系统，包括：
如上述任一项所述的磁共振接收终端；
与所述磁共振接收终端连接，用于向所述用电设备进行充电的充电部。
优选地，所述充电部包括：向所述用电设备输出电能的输出电容，所述输出电容的一端接地，另一端分别与调节电阻的第一端以及所述第二场效应管的漏极连接，所述调节电阻的第二端接地，所述调节电阻的电阻调节端和所述采样电路连接。
优选地，所述充电部还包括：与所述输出电容并联的滤波电容。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明实施例所提供的磁共振接收终端，包括：用于接收磁共振发射端发射的电磁能量的磁共振LC谐振回路，与磁共振LC谐振回路的输出端连接的电路保护电容，对用电设备的充电电压进行采样的采样电路，采样电路的输出端与比较器的正输入端连接，比较器的负输入端与参考电压电路连接，比较器的输出端和触发器的输入端连接，触发器的两个输出端分别与第一输出放大器以及第二输出放大器连接，第一输出放大器和第二输出放大器与图腾柱的两个输入端连接，图腾柱的输出端与第一场效应管的栅极连接，其中，采样电路的输出端还与同步控制器的同步第一输入端连接，同步控制器的同步第二输入端与第二场效应管的漏极连接，同步控制器的同步输出端和第二场效应管的栅极连接，电路保护电容的两端分别与第二场效应管的源极以及第一场效应管的漏极连接，第一场效应管的源极接地，第二场效应管的漏极分别与触发器的电源端以及图腾柱的电源端连接。磁共振LC谐振回路接收外界的磁共振发射端发射的电磁能量，并通过第二场效应管向用电设备进行充电，其中，采样电路还对用电设备的充电电压进行采样，并通过比较器对采样电压和参考电压进行比较，通过比较器的不同输出来控制第一场效应管的开闭，从而控制电路保护电容的工作状态，以进行限压，当充电电压过大时，可以根据第一场效应管的工作状态断开磁共振LC谐振回路和后续电路的连接，以对用电设备以及整个磁共振接收终端起到保护作用，同时使得对用电设备进行充电时的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具体实施方式所提供的磁共振接收终端的处理部的结构示意图；
图2为本发明一种具体实施方式所提供的磁共振接收终端结构示意图；
图3为本发明一种具体实施方式所提供的磁共振接收系统结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种磁共振接收系统及其磁共振接收终端，可以实现对小功率用电设备进行无线充电的同时，保证供电的稳定性。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参考图1和图2，图1为本发明一种具体实施方式所提供的磁共振接收终端的处理部的结构示意图；图2为本发明一种具体实施方式所提供的磁共振接收终端结构示意图。
本发明的一种具体实施方式提供了一种磁共振接收终端1，包括：用于接收磁共振发射端发射的电磁能量的磁共振LC谐振回路11；与磁共振LC谐振回路11的输出端连接的电路保护电容12；与电路保护电容12的两端连接的处理部13。其中，处理部13包括对用电设备的充电电压进行采样的采样电路131，采样电路131的输出端与比较器132的正输入端连接，比较器132的负输入端与参考电压电路133连接，比较器132的输出端和触发器134的输入端连接，触发器134的两个输出端分别与第一输出放大器135以及第二输出放大器136连接，第一输出放大器135和第二输出放大器136与图腾柱137的两个输入端连接，图腾柱137的输出端与第一场效应管138的栅极连接，其中，采样电路131的输出端还与同步控制器139的同步第一输入端连接，同步控制器139的同步第二输入端与第二场效应管1310的漏极连接，同步控制器139的同步输出端和第二场效应管1310的栅极连接。其中，电路保护电容12的两端分别与第二场效应管1310的源极以及第一场效应管138的漏极连接，第一场效应管138的源极接地，第二场效应管1310的漏极分别与触发器134的电源端以及图腾柱137的电源端连接。
在本文中，处理部具有5个管脚，其中，管脚01为第二场效应管的源极，管脚02为第二场效应管的漏极，管脚03为采样电路的采集端，管脚04为接地端，管脚05为第一场效应管的漏极。
优选参考电压电路为0.7V参考电压输出电路，进一步地，该磁共振接收终端还包括：设置在比较器132和触发器134之间的限流电阻1311。其中，第一场效应管和第二场效应管均为金属-氧化物半导体场效应晶体管。
在本实施方式中，采样电路对用电设备的充电电压进行采样，该参考电压电流输出0.7V的参考电压，当采样电路输出的采样电压高于参考电压时，比较器输出高电平，经过限流电阻进入触发器触发，触发器正向端输出高电平，图腾柱将电流放大输出高电平使得第一场效应管接通从而驱动对用电设备进行充电。而当采样电压低于参考电压时，比较器输出低电平，经过限流电阻进入触发器触发，触发器的反相端输出低电平，此时，图腾柱对地导通，第一场效应管的栅极对地放电，第二场效应管停止工作，停止向用电设备充电。其中，同步控制器的设置使得第二场效应管实现了同步整流，降低了第二场效应管的压降，避免第二场效应管由于压降过大引起的过大的功耗而使得发热过大。以上，使得本实施方式所提供的磁共振接收终端实现了内建采样、0.7V参考电压、放大、比较、互锁等功能，在其外部只需配合少量的元件即可对用电设备进行充电，适合小功率直流供电的用电设备和防水电器。该终端参考电压电流的设置，实现了限压功能，当充电电压过大时，当图腾柱输出高电平时，第一场效应管导通，电路保护电容对地导通，相当于电路保护电容并在磁共振LC谐振回路的谐振电容上，破坏原有的正常谐振状态，实现了根据第一场效应管的工作状态断开磁共振LC谐振回路和后续电路的连接，以对用电设备以及整个磁共振接收终端起到保护作用，同时使得对用电设备进行充电时的稳定性。
需要说明的是，在本文中各具有接地端的元件根据需要接地端相应接地，如图1所示，参考电压电路接地端接地，触发器接地端接地。
还需要说明的是，在本实施方式中，所谓的图腾柱包括上下两个三极管，上三极管的集电极与第二场效应管的漏极连接，上三极管的基极和第一输出放大器的输出端连接，上三极管的发射极和下三极管的集电极连接，下三极管的基极和第二输出放大器的输出端连接，下三极管的发射极接地。
在本发明的一种实施方式中，如图1所示，采样电路131包括串联的第一分压电路31和第二分压电路32，第一分压电路31的输入端为采样电路的采样端，第一分压电路31的输出端为采样电路的输出端，第二分压电路32的第一端和第一分压电路31的输出端连接，第二分压电路32的第二端接地；其中，第一分压电路31包括至少两个分压电阻。
进一步地，磁共振接收终端还包括：设置在电路保护电容和第二场效应管的源极之间的第一电感。
在电路保护电容和第二场效应管之间设置第一电感，能够有效减少磁共振LC谐振回路接收的电能对整个磁共振接收终端中电路的冲击以及能够改善波纹。
请参考图3，图3为本发明一种具体实施方式所提供的磁共振接收系统结构示意图。
相应地，本发明一种实施方式还提供了一种磁共振接收系统，包括：如上述任一实施方式所提供的磁共振接收终端1；与磁共振接收终端1连接，用于向用电设备进行充电的充电部2。
其中，充电部2包括：向用电设备输出电能的输出电容21，输出电容21的一端接地，另一端分别与调节电阻22的第一端以及第二场效应管1310的漏极连接，调节电阻22的第二端接地，调节电阻22的电阻调节端和采样电路131的采样端连接。充电部2还包括：与输出电容21并联的滤波电容23。
在本实施方式中，磁共振LC谐振回路11包括并联的第二电感111和第一电容112。优选第一电容112和电路保护电容12为耐压400V以上的金属电容。其中，输出电容的两端与用电设备连接以为用电设备进行供电，而通过调节调节电阻22的电阻值来调整输出电容的输出电压。为了保证得到稳定的电压，在使用时还可以在该磁共振接收系统的外部加上直流转直流稳压器。当不同的用电设备对充电电压需求不同时，只需调节调节电阻的阻值即可，可以适用于多种不同的用电设备，从而避免了为每一种用电设备定制对应的无线供电接收终端，降低了无线充电的成本。
其中，本实施方式所提供的磁共振接收系统工作频率为固定20KHz，输出电压可调为6-24V，最大输出电流可达2A，具有自动限压功能，可为小于50W功率的用电器进行无线供电。
综上所述，本发明实施方式所提供的磁共振接收系统及其磁共振接收终端，可以作为用于无线供电接收端的厚膜电路，只需非常少的外围元件与其搭配，即可输出可调电压。其还具有限压功能，能够在充电电压过大时，控制磁共振LC谐振回路停止向后续电路供电，保证了整个系统的安全性和稳定性。
以上对本发明所提供一种磁共振接收系统及其磁共振接收终端进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种磁共振接收终端，其特征在于，包括：用于接收磁共振发射端发射的电磁能量的磁共振LC谐振回路，与所述磁共振LC谐振回路的输出端连接的电路保护电容，对用电设备的充电电压进行采样的采样电路，所述采样电路的输出端与比较器的正输入端连接，所述比较器的负输入端与参考电压电路连接，所述比较器的输出端和触发器的输入端连接，所述触发器的两个输出端分别与第一输出放大器以及第二输出放大器连接，所述第一输出放大器和所述第二输出放大器与图腾柱的两个输入端连接，所述图腾柱的输出端与第一场效应管的栅极连接，其中，所述采样电路的输出端还与同步控制器的同步第一输入端连接，所述同步控制器的同步第二输入端与第二场效应管的漏极连接，所述同步控制器的同步输出端和第二场效应管的栅极连接，所述电路保护电容的两端分别与所述第二场效应管的源极以及所述第一场效应管的漏极连接，所述第一场效应管的源极接地，所述第二场效应管的漏极分别与所述触发器的电源端以及所述图腾柱的电源端连接。
2.根据权利要求1所述的磁共振接收终端，其特征在于，所述采样电路包括串联的第一分压电路和第二分压电路，所述第一分压电路的输入端为所述采样电路的采样端，所述第一分压电路的输出端为所述采样电路的输出端，所述第二分压电路的第一端和所述第一分压电路的输出端连接，所述第二分压电路的第二端接地；其中，所述第一分压电路包括至少两个分压电阻。
3.根据权利要求2所述的磁共振接收终端，其特征在于，所述参考电压电路为0.7V参考电压输出电路。
4.根据权利要求3所述的磁共振接收终端，其特征在于，还包括：设置在所述比较器和所述触发器之间的限流电阻。
5.根据权利要求1至4任一项所述的磁共振接收终端，其特征在于，还包括：设置在所述电路保护电容和所述第二场效应管的源极之间的第一电感。
6.一种磁共振接收系统，其特征在于，包括：
如权利要求1至5任一项所述的磁共振接收终端；
与所述磁共振接收终端连接，用于向所述用电设备进行充电的充电部。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述充电部包括：向所述用电设备输出电能的输出电容，所述输出电容的一端接地，另一端分别与调节电阻的第一端以及所述第二场效应管的漏极连接，所述调节电阻的第二端接地，所述调节电阻的电阻调节端和所述采样电路连接。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述充电部还包括：与所述输出电容并联的滤波电容。
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