CN202094682U

CN202094682U - 一种非接触手机充电器

Info

Publication number: CN202094682U
Application number: CN2011202052375U
Authority: CN
Inventors: 洪劲松; 肖冰; 李松林; 王秉中
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-06-17

Abstract

本实用新型属于充电设备技术领域，公开了一种非接触手机充电器。针对现有的手机充电器必须依赖插头插座金属接触的缺点，本实用新型的非接触手机充电器具体包括变压器、电源管理模块、主控模块、至少一个分控模块、时序控制模块、初级线圈控制电路、耦合线圈和次级线圈控制电路。本实用新型的非接触手机充电器基于初次级线圈的感应耦合原理，只需手机和充电器相互靠近即可充电，同时该充电器可以为多部手机充电，提高了手机充电的便捷性和安全性。

Description

一种非接触手机充电器

技术领域

本实用新型属于充电设备技术领域，尤其涉及一种手机充电器。

背景技术

手机充电器是常用的电子产品。目前的手机充电器在进行充电时，必须通过插头插座的金属接触才能连通电路进行充电，使用起来不方便，而且充电器容易磨损，可能存在电安全问题，并且经过长期使用后会出现插接时接头接触不良，以及充电器和手机之间导电的触点外露引起的氧化和腐蚀等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的手机充电器必须依赖插头插座金属接触的缺点，提出了一种非接触手机充电器。

本实用新型的技术方案是：一种非接触手机充电器，其特征在于，包括变压器、电源管理模块、主控模块、至少一个分控模块、时序控制模块、初级线圈控制电路、耦合线圈和次级线圈控制电路，其中，变压器用于将市电转换为电源管理模块的工作电压；电源管理模块用于为主控模块、分控模块和时序控制模块提供直流工作电压；主控模块用于控制充电器的整个充电过程；分控模块用于控制同时进行的充电过程；初级线圈控制电路用于产生方波，输送至初级线圈；耦合线圈，包括相互耦合的初级线圈和次级线圈，初级线圈用于接收初级线圈控制电路产生的方波，耦合给次级线圈，次级线圈用于感应初级线圈的方波，得到电压信号输入给次级线圈控制电路；次级线圈控制电路，用于将从次级线圈中感应出的方波转换直流电压；时序控制模块，用于提供手机充电器的时钟控制信号，还与初级线圈相连接用于反馈充电过程中的各个状态。

本实用新型的有益效果：本实用新型的非接触手机充电器基于初次级线圈的感应耦合原理，只需手机和充电器相互靠近即可充电，同时该充电器可以为多部手机充电，提高了手机充电的便捷性和安全性。

附图说明

图1是本实用新型的非接触手机充电器系统结构示意图。

图2是本实用新型的非接触手机充电器工作流程示意图。

图3是本实用新型的耦合线圈示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明的具体实施方式。

本实用新型的非接触手机充电器系统结构示意图如图1所示，包括变压器、电源管理模块、主控模块、至少一个分控模块、时序控制模块、初级线圈控制电路、耦合线圈和次级线圈控制电路，其中，变压器用于将市电转换为电源管理模块的工作电压；电源管理模块用于为主控模块、分控模块和时序控制模块提供直流工作电压；主控模块用为于控制充电器的整个充电过程；分控模块用于控制同时进行的充电过程；耦合线圈，包括相互耦合的初级线圈和次级线圈，初级线圈用于接收初级线圈控制电路产生的方波，耦合给次级线圈，次级线圈用于感应初级线圈的方波，得到电压信号输入给次级线圈控制电路；次级线圈控制电路，用于将从次级线圈中感应出的方波转换直流电压；时序控制模块，用于提供手机充电器的时钟控制信号，还与初级线圈相连接用于反馈充电过程中的各个状态。由于篇幅的限制，在图1中只画出了一个分控模块，本领域的普通技术人员可以根据上述描述得出多个分控模块的电路连接。

下面结合一个实施例进行阐述。

变压器采用220/18V变压器，用于将220V/50Hz市电转换为18V直流电压；电源管理模块，采用非同步控制器TPS40200芯片，驱动2个PMOSFET，采用buck电路的方式将18V的直流电压转换成5V的直流电压，初级线圈控制电路，用于产生高电压位为20V、低电压位为0V、频率0.36MHz、占空比55％的方波，输送至初级线圈；耦合线圈，包括相互耦合的初级线圈和次级线圈，初级线圈用于接收初级线圈控制电路产生的方波，耦合给次级线圈，次级线圈用于感应初级线圈的方波，得到高电压位为12V、低电压位为0V、频率0.36MHz、占空比55％的方波，然后再将其输入次级线圈控制电路；次级线圈控制电路，用于将从次级线圈中感应出的方波转换为5V直流电压。

时序控制模块，采用NE555芯片，用于控制无加载时的等待时间和脉冲宽度等。

主控模块和分控模块均采用MC9RSO8KA芯片作为控制芯片，其为8字节的RS08中央处理芯片。

这里的手机充电器还包括指示模块，所述指示模块包括与主控模块相连接的指示灯装置，用于提示充电过程中充电器的状态。

指示模块还包括与主控模块相连接的声音装置，用于提示充电过程中充电器的状态。所述声音装置由声控芯片AP8910A控制。

这里的手机充电器还包括电池模块，用于储存次级线圈控制电路输入的5V直流电压。

这里，指示灯装置为指示灯，声音装置为喇叭。

这里，手机充电器工作流程如图2所示，具体如下：

220V/50Hz市电连通后，系统检查是否短路或异常，如果短路或异常则指示灯和喇叭将进行报警，否则继续充电过程。接下来系统检查是否空载，如果空载则等待时间Δt后进入待机状态，否则加载电压，然后声音和指示灯提示，连接成功并充电。检查充电是否完成，如果已经完成则移除负载完成充电，否则继续充电。

充电器工作时，将其接在220V/50Hz的市电上，通过220/18V变压器转换为18V的直流电压，并在其输出前端加接电容电感，去除输出电流中由于器件间电磁干扰存在的交流成分，得到较为稳定的18V直流电压，输入电源管理模块。

电源管理模块接收220/18V变压器输出的18V直流电压，加在电源管理模块的非同步控制器TPS40200芯片上，驱动2个PMOSFET，采用buck电路的方式将18V的直流电压转换成5V的直流电压，为包括主控模块的MC9RSO8KA芯片、分控模块的MC9RSO8KA芯片、时序控制模块的NE555芯片、声控芯片AP8910A等器件提供稳定的5V直流工作电压。在其输出前端加接电容电感，去除输出电流中由于器件间电磁干扰存在的交流成分。并且电源管理模块自带反馈电路和前置补偿电路，目的是得到较为稳定的5V直流电压。

当主控模块工作时，主控模块的MC9RSO8KA芯片将产生一个脉冲宽度调制(PWM)控制信号，驱动指示灯和喇叭工作以显示系统成功连接，并且输出到分控模块。分控模块的MC9RSO8KA芯片也采用产生一个脉冲宽度调制(PWM)控制信号的方式分别控制每个单独的充电过程以实现同时为多台手机充电的目的。

时序控制模块提供系统中的时钟控制信号，使用NE555芯片，用于控制无加载时的等待时间和脉冲宽度等。NE555芯片与主控模块的芯片MC9RS08KA8直接相连接，还通过初级线圈控制电路中的外围电路与耦合线圈中的初级线圈相连接，反馈充电过程中的各个状态。

分控模块控制初级线圈控制电路的能量转换过程。初级线圈控制电路包括3420驱动芯片和两个高低电压模式工作的NMOSFET用于产生输入初级线圈的方波电压波形。分控模块将直接为3420驱动芯片输入一个采用PWM控制方式的方波电压波形，高电压5V、低电压0V，占空比55％。而此能量波形不能驱动耦合线圈高效工作，需通过3420驱动芯片驱动两个NMOSFET将其转换为高电压20V、低电压位0V，占空比55％的方波波形，用以向耦合线圈中的初级线圈输送能量。初级线圈控制电路采用谐振半桥结构，耦合线圈的漏感与半桥电容构成谐振回路，谐振回路的目的是以最高的效率将能量耦合到次级线圈当中。

耦合线圈示意图如图3所示。耦合线圈工作频率为0.36MHz。当在初级线圈中输入高电压20V、低电压位0V，占空比55％的方波电压时，次级线圈中将感应出高电压12V、低电压位0V，占空比55％的方波电压。初次级线圈上的电压比由线圈匝数比确定。初级线圈的直径D、次级线圈直径D2、两线圈的间距Z根据实际情况进行具体选择，使耦合线圈的耦合系数最大。因为在线圈的中央位置电磁场场强最大，所以D略大于D2。而耦合系数随Z增大显著减小。

次级线圈控制电路的功能是将次级线圈中感应出的高电压12V、低电压位0V，占空比55％的方波电压转换为能够为电池模块进行充电的5V的直流电压。

次级线圈的输入先经过2503N芯片，它将次级线圈输入电压由12V的方波电压转换为高电压6V、低电压位0V，占空比55％的方波。再经过次级线圈控制电路中的集成电路MA2CE RH939与外围控制电路后，最后将输出5V直流电压，储存在电池模块中。

本实用新型针对现有的手机充电器必须依赖插头插座金属接触的缺点，提出了非接触手机充电器，并且可以同时为多部手机充电。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种非接触手机充电器，其特征在于，包括变压器、电源管理模块、主控模块、至少一个分控模块、时序控制模块、初级线圈控制电路、耦合线圈和次级线圈控制电路，其中，变压器用于将市电转换为电源管理模块的工作电压；电源管理模块用于为主控模块、分控模块和时序控制模块提供直流工作电压；主控模块用于控制充电器的整个充电过程；分控模块用于控制同时进行的充电过程；耦合线圈，包括相互耦合的初级线圈和次级线圈，初级线圈用于接收初级线圈控制电路产生的方波，耦合给次级线圈，次级线圈用于感应初级线圈的方波，得到电压信号输入给次级线圈控制电路；次级线圈控制电路，用于将从次级线圈中感应出的方波转换直流电压；时序控制模块，用于提供手机充电器的时钟控制信号，还与初级线圈相连接用于反馈充电过程中的各个状态。

2.根据权利要求1所述的手机充电器，其特征在于，所述的主控模块和分控模块均采用MC9RSO8KA芯片作为控制芯片。

3.根据权利要求1所述的手机充电器，其特征在于，所述的时序控制模块采用NE555芯片。

4.根据权利要求1所述的手机充电器，其特征在于，所述的变压器为220/18V变压器。

5.根据权利要求1所述的手机充电器，其特征在于，所述的电源管理模块采用非同步控制器TPS40200芯片。

6.根据权利要求1所述的手机充电器，其特征在于，还包括指示模块。

7.根据权利要求6所述的手机充电器，其特征在于，所述的指示模块包括与主控模块相连接的指示灯装置，用于提示充电过程中充电器的状态。

8.根据权利要求6或7所述的手机充电器，其特征在于，所述的指示模块还包括与主控模块相连接的声音装置，用于提示充电过程中充电器的状态。

9.根据权利要求8所述的手机充电器，其特征在于，所述声音装置由声控芯片AP8910A控制。

10.根据权利要求9所述的手机充电器，其特征在于，还包括电池模块，用于储存次级线圈控制电路输入的5V直流电压。