CN108879982A - 双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置及其使用方法，双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置由发射端和接收端组成，发射端用于提供交流恒流电流；接收端用于接收感应发射端的交流恒流电流，并将交流恒流电流整流得到直流充电电流。本发明在实现恒流无线充电的同时完成了定时翻转即振荡，省去了独立的振荡器环节，并具有天然的短路限流保护功能，简化了原边驱动和保护电路的结构。
Description
技术领域
本发明属于无线充电和功率电子技术领域，涉及一种双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置及其使用方法。
背景技术
近年来随着无线供电技术的迅速发展，促生了许多无线充电的应用，例如：手机平板电脑等消费电子类产品的充电、医疗设备的无线充电、智能穿戴的设备的充电。在各种无线供电方式中，磁感应耦合无线供电(Inductive Coupled Power Transmission,ICPT)技术由于其具有非辐射特性、电气隔离、能跨过非金属介质等优点，在短距离和小功率电子设备的无线充电中应用尤为广泛。磁感应耦合无线供电的原理，是利用交变电压驱动发射线圈，其激发的磁力线跨越空气间隙耦合至副边的接收线圈，感应电压经过整流稳压后供后续设备充电使用。
电磁感应的物理原理是交变电磁场在线圈中产生感应电压，这决定了接收线圈是电压输出型，但给电池充电的过程往往需要恒流模式。所以，绝大多数的无线充电器需要在接收端引入额外的稳压和充电管理电路。其中发射端部分通过振荡器和斩波电路将直流电源变换为数十至数百kHz的交流电，驱动发射线圈并将部分磁力线耦合至接收端的接收线圈；接收端一般包含三级：第一级是整流滤波电路，将接收线圈感应的交流电压变回直流电源；第二级是稳压电路，应对线圈位置变化引起的电压波动，为后续充电管理提供稳定的电源；第三级是充电管理电路，将直流电压源变为恒流源对电池充电，同时对电池电压进行监控，一旦达到终止电压后停止充电过程。这一类基于ICPT技术的无线充电器的发射端结构较为简单，但接收端相对复杂。近年来随着技术的发展，虽然许多公司推出了集成化单芯片无线供电方案，例如TI公司的BQ5105x系列单芯片无线充电管理IC，将整个接收和充电部分集成在一起，但内部组成仍然明显地包含上述三级结构。该类方案存在几方面的问题难以解决：
(1)从接收线圈到电池之间，先后经过了整流、稳压、恒流三级变换，转换效率损失较大，即使每一级都达到90％以上的效率，三级串联后整体效率仍会降至70％左右；
(2)由于接收端的全部电路和电池往往都封装在狭小空间内，散热条件较差；三级转换的损耗引起的发热温升还进一步限制了大功率的充电应用，目前TI、东芝公司最大功率的无线充电IC都仅能支持10-15W传输功率；
(3)大部分无线供电系统的收发线圈都是松耦合结构，传统方案中因为漏感引入的复感抗串联在接收回路中，充电过程中负载电流变化会引起输出电压较大范围的跌落，这对稳压器提出了较高的设计要求，同时导致对供电电压、斩波频率、线圈圈数等参数的适应范围很窄。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置及其使用方法，解决了现有技术中无线充电装置转换效率低、散热条件差以及参数适应范围窄的问题。
本发明所采用的技术方案是，双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置，其特征在于，包括发射端和接收端；
所述发射端用于提供交流恒流电流；
所述接收端用于接收感应发射端的交流恒流电流，并将交流恒流电流整流得到直流恒流充电电流。
进一步的，所述发射端包括发射线圈、电流取样器、H桥斩波电路、正门限电压源、负门限电压源、比较器一、比较器二和双稳态触发器；
所述H桥斩波电路用于给发射线圈施加正极性或负极性的激励电压，H桥斩波电路的控制端与双稳态触发器的输出Q端相连接，H桥斩波电路的供电端连接电源；
所述电流取样器用于采集发射线圈的电流大小，并电流线性转化为电压，电流取样器的输出端分别与比较器一的正输入端和比较器二的负输入端相连接组成控制闭环；
所述正门限电压源用于提供电压Uth+，对应一定的正峰值门限电流，正门限电压源与比较器一的负输入端相连接；
所述负门限电压源用于提供电压Uth-，对应一定的负峰值门限电流，负门限电压源与比较器二的正输入端相连接；
所述比较器一用于比较比较器一的正输入端和比较器一的负输入端电压的大小，在比较器一的输出端输出不同的电压；比较器一的输出端与双稳态触发器的清零R端连接；
所述比较器二用于比较比较器二的正输入端和比较器二的负输入端电压的大小，在比较器二的输出端输出不同的电压；比较器二的输出端与双稳态触发器的置位S端连接；
所述双稳态触发器用于在比较器一和比较器二的输出端的电压触发下从低电平的工作状态到高电平的工作状态的转换；
所述发射线圈用于发射出发射端的磁场并将磁场传递给接收端。
进一步的，所述接收端包括接收线圈、整流电路、电子开关、电池和过压检测电路模块；
所述接收线圈用于接收发射线圈的磁场，接收线圈的输出端与整流电路连接；
所述整流电路用于将交流恒流电流整流滤波为直流恒流源，整流电路与电子开关相连接；
所述电子开关用于开启和切断充电电路，电子开关分别与电池和过压检测模块相连接；
所述过压检测模块用于监测电池的电压是否达到预定的阈值。
进一步的，所述发射线圈与接收线圈的距离为0.5-5cm。
进一步的，所述电流取样器采用霍尔电流传感器、高频互感器、罗氏线圈的任意一种；
所述H桥斩波电路采用4枚MOS管或绝缘栅双极型晶体管及其驱动、保护电路的任意一种组合；
所述正门限电压源和负门限电压源采用带隙基准源；
所述双稳态触发器采用R-S触发器、边缘R-S触发器、J-K触发器的任意一种。
进一步的，所述电子开关采用MOS管、继电器、大电流可控开关元件的任意一种；
所述整流电路采用同步整流电路或二极管整流桥的任意一种。
本发明所采用的另一种技术方案是，具体按照以下步骤进行：
步骤一、首次上电时发射线圈初始电流为零，电流取样器的取样电流为零值，低于正门限电压源的电压Uth+，但高于负门限电压源的电压Uth-，比较器一和比较器二均输出为低电平，双稳态触发器保持初始状态不变；
步骤二、通过H桥斩波电路给发射线圈施加正极性的激励电压，发射线圈具有自感，随着时间的增长，发射线圈上的电流不断升高，电流取样器采集发射线圈上的电流并相应的转化为电压，电流取样器的输出电压超过正门限电压源的电压Uth+时，比较器一输出变高，驱动双稳态触发器的R端，使其输出清零并维持低电平，双稳态触发器的输出Q端通过H桥斩波电路使发射线圈激励电压的极性翻转；
步骤三、发射线圈极性翻转之后，发射线圈上的电流逐渐降至零并随后负向增大，电流取样器采集发射线圈上的电流并相应的转化为电压，电流取样器输出低于负门限电压源的电压Uth-时，比较器二输出变高，驱动双稳态触发器的S端，使其输出置位并维持高电平，双稳态触发器的输出Q端通过H桥斩波电路使发射线圈激励电压再次回到正极性；
步骤四、步骤二到步骤三重复进行，双稳态触发器不断地定时翻转，产生周期变化的交流激励电压，在周期变化中，若电池的电压或电源发生一定变化，双稳态触发器会自动调节激励电压的翻转周期，使发射线圈上的电流波形始终为峰-峰值恒定的三角波，从而实现了恒流驱动，且电流值为正门限电压源对应的正峰值门限电流和负门限电压源对应的负峰值门限电流；
步骤五、接收线圈根据互感器原理接收感应发射端的交流恒流电流，交流恒流电流经过整流电路整流滤波后变为直流恒流源，直接对电池进行恒流充电，电池的电压将不断的升高，过压检测模块监测电池的电压达到阈值时，通过电子开关切断充电通路，结束充电。
进一步的，所述步骤二中发射线圈上的电流是电压对时间的正向积分，所用公式是其中，I1(t)是正向积分电流，t0是电压对时间正向积分开始时的时间，t1是电压对时间正向积分结束时的时间，I(t0)是电压对时间正向积分开始时的电流，L是电感，u是电源的电压，t是时间。
进一步的，所述步骤三中发射线圈上的电流是电压对时间的负向积分，所用公式是其中，I2(t)是负向积分电流，t1是电压对时间正相积分结束时的时间，t2电压对时间负向积分结束时的时间，I(t1)是电压对时间正向积分结束时的电流，L是电感，u是电源的电压，t是时间。
本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明提出了一种双稳态交流恒流电路，利用了发射线圈自身的电感特性和电流取样器、双门限比较器和双稳态触发器，共同实现了一种结构简单的交流恒流电路，从而实现原边交流恒流驱动。本发明一方面降低了副边恒流充电电路的复杂度，另一方面提高了转换效率，在同等条件下增大了无线充电允许的功率，在原边电路中引入双稳态恒流机制，在实现恒流的同时完成了定时翻转即振荡，省去了独立的振荡器环节，并具有天然的短路限流保护功能，简化了原边驱动和保护电路的结构，还扩大了供电电压、线圈电感量关键参数的适应范围。
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，下面描述中的附图仅仅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是双稳态原边恒流磁耦合无线充电装置图；
图2是双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置实施例图。
图中，1.比较器一，2.比较器二，3.发射线圈，4.电流取样器，5.电源，6.H桥斩波电路，7.负门限电压源，8.正门限电压源，9.双稳态触发器，10.接收线圈，11.整流电路，12.电子开关，13.电池，14.过压检测模块。
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。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。
双稳态原边恒流磁耦合无线充电装置的结构，如图1所示，包括发射端和接收端；
发射端用于提供交流恒流电流；
发射端包括发射线圈3、电流取样器4、H桥斩波电路6、正门限电压源8、负门限电压源7、比较器一1、比较器二2和双稳态触发器9；
H桥斩波电路6用于给发射线圈3施加正极性或负极性的激励电压，H桥斩波电路6的控制端与双稳态触发器9的输出Q端相连接，H桥斩波电路6的供电端连接电源5；
电流取样器4用于采集发射线圈3的电流大小，并电流线性转化为电压，电流取样器4的输出端分别与比较器一1的正输入端和比较器二2的负输入端相连接组成控制闭环；
正门限电压源8用于提供电压Uth+，对应一定的正峰值门限电流，正门限电压源8与比较器一1的负输入端相连接；
负门限电压源7用于提供电压Uth-，对应一定的负峰值门限电流，负门限电压源7与比较器二2的正输入端相连接；
比较器一1用于比较比较器一1的正输入端和比较器一1的负输入端电压的大小，在比较器一1的输出端输出不同的电压；比较器一1的输出端与双稳态触发器9的清零R端连接；
比较器二2用于比较比较器二2的正输入端和比较器二2的负输入端电压的大小，在比较器二2的输出端输出不同的电压；比较器二2的输出端与双稳态触发器9的置位S端连接；
双稳态触发器9用于在比较器一1和比较器二2的输出端的电压触发下从低电平的工作状态到高电平的工作状态的转换；
发射线圈3用于发射出发射端的磁场并将磁场传递给接收端；
接收端包括接收线圈10、整流电路11、电子开关12、电池13和过压检测电路模块14；
接收端用于接收感应发射端的交流恒流电流，并将交流恒流电流整流得到直流恒流充电电流；
接收线圈10用于接收发射线圈3的磁场，接收线圈10的输出端与整流电路11连接；
整流电路11用于将交流恒流电流整流滤波为直流恒流源，整流电路11与电子开关12相连接；
电子开关12用于开启和切断充电电路，电子开关12分别与电池13和过压检测模块14相连接；
过压检测模块14用于监测电池13的电压是否达到预定的阈值。
电流取样器4采用霍尔电流传感器、高频互感器、罗氏线圈的任意一种；
H桥斩波电路6采用4枚MOS管或绝缘栅双极型晶体管及其驱动、保护电路的任意一种组合；
正门限电压源8和负门限电压源7采用带隙基准源；
双稳态触发器9采用R-S触发器、边缘R-S触发器、J-K触发器的任意一种；
电子开关12采用MOS管、继电器、大电流可控开关元件的任意一种；
整流电路11采用同步整流电路或二极管整流桥的任意一种。
发射线圈3与接收线圈10的距离为0.5-5cm。
双稳态原边恒流磁耦合无线充电装置的使用方法应用一种双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置，具体按照以下步骤进行：
步骤一、首次上电时发射线圈3初始电流为零，电流取样器4的取样电流为零值，它低于正门限电压源8的电压Uth+，但高于负门限电压源7的电压Uth-，比较器一1和比较器二2均输出为低电平，双稳态触发器9保持初始状态不变；
步骤二、通过H桥斩波电路6给发射线圈3施加正极性的激励电压，由于发射线圈3具有自感，而发射线圈3电感上的电流是电压对时间的正向积分，其中，I1(t)是正向积分电流，t0是电压对时间正向积分开始时的时间，t1是电压对时间正向积分结束时的时间，I(t0)是电压对时间正向积分开始时的电流，L是电感，u是电源5的电压，t是时间，随着时间的变长，发射线圈3上的电流不断升高，电流取样器4采集发射线圈3上的电流并相应的转化为电压，电流取样器4的输出电压超过正门限电压源8的电压Uth+时，比较器一1输出变高，驱动双稳态触发器9的R端，使其输出清零并维持低电平，双稳态触发器9的输出Q端通过H桥斩波电路6使发射线圈3激励电压的极性翻转；
步骤三、发射线圈3极性翻转之后，发射线圈3上的电流随时间负向积分，其中，I2(t)是负向积分电流，t1是电压对时间正相积分结束时的时间，t2电压对时间负向积分结束时的时间，I(t1)是电压对时间正向积分结束时的电流，L是电感，u是电源5的电压，t是时间，电流逐渐降至零并随后负向增大，电流取样器4采集发射线圈3上的电流并相应的转化为电压，电流取样器4输出低于负门限电压源7的电压Uth-时，比较器二2输出变高，驱动双稳态触发器9的S端，使其输出置位并维持高电平，双稳态触发器9的输出Q端通过H桥斩波电路6使发射线圈3激励电压再次回到正极性；
步骤四、步骤二到步骤三重复进行，双稳态触发器9不断地定时翻转，产生周期变化的交流激励电压，在周期变化中，若电池13的电压或电源5发生一定变化，双稳态触发器会自动调节激励电压的翻转周期，使发射线圈3上的电流波形始终为峰-峰值恒定的三角波，从而实现了恒流驱动，且电流值为正门限电压源8对应的正峰值门限电流和负门限电压源7对应的负峰值门限电流；
步骤五、接收线圈10根据互感器原理接收感应发射端的交流恒流电流，交流恒流电流经过整流电路11整流滤波后变为直流恒流源，直接对电池13进行恒流充电，电池13的电压将不断的升高，过压检测模块14监测电池13的电压达到阈值时，通过电子开关12切断充电通路，结束充电。
本发明在发射端实现发射线圈3的交流恒流驱动后，根据互感器原理，接收线圈10的感应电流亦为恒定交流电流，且与电池13的电压无关。在松耦合的条件下，副边(接收线圈10)感应电流值为原边电流的K/n，其中K是耦合系数，n为原边(发射线圈3)与副边的匝数比；交流恒流电流经过整流滤波后变为直流恒流源，能够直接对电池13进行恒流充电，以此实现了副边的恒流充电功能，省去了传统方案中的稳压和恒流充电两级变换结构。在充电的过程中，电池13的电压将不断的升高，在接收端有一个过压检测模块14，监测电池13电压达到阈值时，通过电子开关12切断充电通路，结束充电。
实施例
本发明在48V/60Ah大型蓄电池快速无线充电中的应用，要求恒流20A充电，56V充满停止，平均充电功率达到1000W。
将220V市电经过整流滤波后得到300V直流电为H桥驱动器供电，如图2所示，H桥驱动器的输出端经过±100A/5V的霍尔电流传感器后接发射线圈3，霍尔传感器的输出端分别与比较器1的正输入端和比较器2的负输入端相连，霍尔电流传感器将-100A～+100A电流线性转化为-5V～+5V电压，根据蓄电池所需的电流取正门限电压源Uth+＝3V，对应正峰值门限电流+60A；取负门限电压Uth-＝-3V，对应负峰值门限电流-60A。
首次上电时发射线圈3初始电流为零，霍尔电流传感器的输出为0V，它低于正门限电压3V，但高于负门限电压-3V，这段时间比较器1和比较器2均输出低电平，R-S触发器保持初始状态不变；
通过H桥驱动器给发射线圈3施加正极性的激励电压，发射线圈3上的电流因自感会不断升高，发射线圈上的电流根据积分，发射线圈上的电流升至+60A时，霍尔电流传感器采集发射线圈3上的电流并相应的转化为电压，霍尔电流传感器的输出值超过正门限电压源3V，比较器一1输出变高，驱动R-S触发器的清零(R)端，使其输出清零并维持低电平0V，并通过H桥驱动器使发射线圈激励电压极性翻转；
此后发射线圈3上的电流从+60A逐渐降至零并随后负向增大根据积分，至-60A时霍尔电流传感器输出低于负门限电压-3V，比较器二2输出变高，驱动R-S触发器的置位(S)端，使其输出置位并维持高电平5V，并通过H桥驱动器使发射线圈3激励电压再次回到正极性；
上述过程周而复始，R-S触发器不断地定时翻转，在发射线圈3上产生周期性的交流激励电压，在这一过程中，如果电池13的电压或300V直流电源发生变化，R-S触发器会自动调节激励电压的翻转周期，使发射线圈3上的电流波形都始终为±60A的恒定的三角波，因此在原边电路中引入双稳态恒流机制，从而实现了恒流驱动。
根据互感器原理，当发射线圈3和接收线圈10两者的匝数比1:1且之间的耦合系数为67％时，线圈的感应电流为峰值±40A的三角波，经整流后得到峰值40A(均值20A)的直流充电电流，给蓄电池恒流充电。在充电的过程中，电池13的电压将不断的升高，当电压达到56V时，与电池13并联的过压检测模块14关闭MOS管电子开关，切断充电通路，结束充电。
该装置的充电功率平均值达到1000W，整机效率高达93％以上，相比传统无线充电方案，功率和效率都有大幅提升。
本发明能够克服接收端电路复杂、变换级数多损耗大、参数适应范围窄等缺点，并具有以下显著的优点：
(1)本发明的无线充电装置，发射线圈3输出为交流恒流源，接收线圈10只需一级整流即可直接实现对电池恒流充电，省去了传统方案中的稳压、恒流变换两个步骤，不仅节省了空间，还减少了发热损耗环节、提升了效率，因此允许大功率充电设计，功率达到1000W，整体效率可达93％以上；
(2)本发明在原边电路中引入双稳态恒流机制，在实现恒流的同时完成了定时翻转即振荡，省去了独立的振荡器环节，并具有天然的短路限流保护功能，简化了原边驱动和保护电路的结构；
(3)本发明通过发射线圈3上的电流峰值检测来调节H桥斩波电路6的高低电平持续周期，因此工作频率会随驱动电压、负载和线圈位置的特性自动变化，因此无论原边或是副边都无需额外稳压，拥有更宽的电源电压、线圈匝数、相对位置参数的适应性；
(4)根据互感定律，在原边恒流的前提下，副边电流值取决于耦合系数，因此充电速度调节功能的实现只需改变发射线圈和接收线圈之间的相对距离即可实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置，其特征在于，包括发射端和接收端；
所述发射端用于提供交流恒流电流；
所述接收端用于接收感应发射端的交流恒流电流，并将交流恒流电流整流得到直流恒流充电电流。
2.根据权利要求1所述的双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置，其特征在于，所述发射端包括发射线圈(3)、电流取样器(4)、H桥斩波电路(6)、正门限电压源(8)、负门限电压源(7)、比较器一(1)、比较器二(2)和双稳态触发器(9)；
所述H桥斩波电路(6)用于给发射线圈(3)施加正极性或负极性的激励电压，H桥斩波电路(6)的控制端与双稳态触发器(9)的输出Q端相连接，H桥斩波电路(6)的供电端连接电源(5)；
所述电流取样器(4)用于采集发射线圈(3)的电流大小，并电流线性转化为电压，电流取样器(4)的输出端分别与比较器一(1)的正输入端和比较器二(2)的负输入端相连接组成控制闭环；
所述正门限电压源(8)用于提供电压Uth+，对应一定的正峰值门限电流，正门限电压源(8)与比较器一(1)的负输入端相连接；
所述负门限电压源(7)用于提供电压Uth-，对应一定的负峰值门限电流，负门限电压源(7)与比较器二(2)的正输入端相连接；
所述比较器一(1)用于比较比较器一(1)的正输入端和比较器一(1)的负输入端电压的大小，在比较器一(1)的输出端输出不同的电压；比较器一(1)的输出端与双稳态触发器(9)的清零R端连接；
所述比较器二(2)用于比较比较器二(2)的正输入端和比较器二(2)的负输入端电压的大小，在比较器二(2)的输出端输出不同的电压；比较器二(2)的输出端与双稳态触发器(9)的置位S端连接；
所述双稳态触发器(9)用于在比较器一(1)和比较器二(2)的输出端的电压触发下从低电平的工作状态到高电平的工作状态的转换；
所述发射线圈(3)用于发射出发射端的磁场并将磁场传递给接收端。
3.根据权利要求2所述的双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置，其特征在于，所述接收端包括接收线圈(10)、整流电路(11)、电子开关(12)、电池(13)和过压检测电路模块(14)；
所述接收线圈(10)用于接收发射线圈(3)的磁场，接收线圈(10)的输出端与整流电路(11)连接；
所述整流电路(11)用于将交流恒流电流整流滤波为直流恒流源，整流电路(11)与电子开关(12)相连接；
所述电子开关(12)用于开启和切断充电电路，电子开关(12)分别与电池(13)和过压检测模块(14)相连接；
所述过压检测模块(14)用于监测电池(13)的电压是否达到预定的阈值。
4.根据权利要求3所述的双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置，其特征在于，所述发射线圈(3)与接收线圈(10)的距离为0.5-5cm。
5.根据权利要求2所述的双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置，其特征在于，所述电流取样器(4)采用霍尔电流传感器、高频互感器、罗氏线圈的任意一种；
所述H桥斩波电路(6)采用4枚MOS管或绝缘栅双极型晶体管及其驱动、保护电路的任意一种组合；
所述正门限电压源(8)和负门限电压源(7)采用带隙基准源；
所述双稳态触发器(9)采用R-S触发器、边缘R-S触发器、J-K触发器的任意一种。
6.根据权利要求3所述的双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置，其特征在于，所述电子开关(12)采用MOS管、继电器、大电流可控开关元件的任意一种；
所述整流电路(11)采用同步整流电路或二极管整流桥的任意一种。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置的使用方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：
步骤一、首次上电时发射线圈(3)初始电流为零，电流取样器(4)的取样电流为零值，低于正门限电压源(8)的电压Uth+，但高于负门限电压源(7)的电压Uth-，比较器一(1)和比较器二(2)均输出为低电平，双稳态触发器(9)保持初始状态不变；
步骤二、通过H桥斩波电路(6)给发射线圈(3)施加正极性的激励电压，发射线圈(3)具有自感，随着时间的增长，发射线圈(3)上的电流不断升高，电流取样器(4)采集发射线圈(3)上的电流并相应的转化为电压，电流取样器(4)的输出电压超过正门限电压源(8)的电压Uth+时，比较器一(1)输出变高，驱动双稳态触发器(9)的R端，使其输出清零并维持低电平，双稳态触发器(9)的输出Q端通过H桥斩波电路(6)使发射线圈(3)激励电压的极性翻转；
步骤三、发射线圈(3)极性翻转之后，发射线圈(3)上的电流逐渐降至零并随后负向增大，电流取样器(4)采集发射线圈(3)上的电流并相应的转化为电压，电流取样器(4)输出低于负门限电压源(7)的电压Uth-时，比较器二(2)输出变高，驱动双稳态触发器(9)的S端，使其输出置位并维持高电平，双稳态触发器(9)的输出Q端通过H桥斩波电路(6)使发射线圈(3)激励电压再次回到正极性；
步骤四、步骤二到步骤三重复进行，双稳态触发器(9)不断地定时翻转，产生周期变化的交流激励电压，在周期变化中，若电池(13)的电压或电源(5)发生一定变化，双稳态触发器(9)会自动调节激励电压的翻转周期，使发射线圈(3)上的电流波形始终为峰-峰值恒定的三角波，从而实现了恒流驱动，且电流值为正门限电压源(8)对应的正峰值门限电流和负门限电压源(7)对应的负峰值门限电流；
步骤五、接收线圈(10)根据互感器原理接收感应发射端的交流恒流电流，交流恒流电流经过整流电路(11)整流滤波后变为直流恒流源，直接对电池(13)进行恒流充电，电池(13)的电压将不断的升高，过压检测模块(14)监测电池(13)的电压达到阈值时，通过电子开关(12)切断充电通路，结束充电。
8.根据权利要求7所述的双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置的使用方法，其特征在于，所述步骤二中发射线圈(3)上的电流是电压对时间的正向积分，所用公式是其中，I1(t)是正向积分电流，t0是电压对时间正向积分开始时的时间，t1是电压对时间正向积分结束时的时间，I(t0)是电压对时间正向积分开始时的电流，L是电感，u是电源(5)的电压，t是时间。
9.根据权利要求7所述的双稳态原边恒流磁感应耦合无线充电装置的使用方法，其特征在于，所述步骤三中发射线圈(3)上的电流是电压对时间的负向积分，所用公式是其中，I2(t)是负向积分电流，t1是电压对时间正相积分结束时的时间，t2电压对时间负向积分结束时的时间，I(t1)是电压对时间正向积分结束时的电流，L是电感，u是电源(5)的电压，t是时间。
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