CN202749884U

CN202749884U - 一种多电源输入的无线充电器

Info

Publication number: CN202749884U
Application number: CN2012204823451U
Authority: CN
Inventors: 赵亚凤; 张洪镇; 郭婷婷; 陈福盈
Original assignee: Northeast Forestry University
Current assignee: Northeast Forestry University
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2022-09-21

Abstract

一种多电源输入的无线充电器，涉及一种无线充电器。它解决了现有的无线充电器充电输出电量小、只能一对一充电、通用性差的问题。全桥整流电路的电源输出端先后经过滤波电路和稳压电路连入2M有源晶振逆变高频电路；太阳能电池板的电源信号输出端经太阳能控制器后接入2M有源晶振逆变高频电路；2M有源晶振逆变高频电路的电源输出端与功率放大电路的电源输入端连接；功率放大电路的电源输出端与并联谐振回路电路的电源输入端连接；并联谐振回路电路的输出电源经初级绕组和次级绕组变压后输入至2M有源晶振特定频率产生电路的电源输入端，2M有源晶振特定频率产生电路的电源输出端与充电电路的电源输入端连接。本实用新型适用于无线充电场合。

Description

一种多电源输入的无线充电器

技术领域

本实用新型涉及一种无线充电器。

背景技术

无线电技术现在已经广泛用于通信领域。然而，无线通信传送的都是微弱的信息，而不是功率较大的能量。因此许多使用极为方便的便携式的移动产品，都要不定期地连接电网进行充电，也因此不得不留下各种插口和连接电缆。如果彻底去掉这些插口和连接电缆,移动终端设备就可以获得真正的自由。因此就出现了无线充电技术。无线充电是一种不需要通过导体连接，或者插接其他辅助充电设施的新型充电技术。应用该技术可增强用电的安全性，且不会出现接触不良等安全隐患，因此受到各国研究者的关注。

现在市场中也存在着类似的充电设备，其原理是通过两线圈相互感应并进行电能转换的形式实现所谓的无线充电。但是这种充电技术实现充电的前提是两线圈必须相靠极近，且传输效率也不是太理想。此外，这种无线充电器是一对一针对性设计，就注定这款设备的使用范围非常有限，使得它不能大范围推广并被大众接受。

综上可知，现在的无线电力装置技术中，能传输的距离短，但其不能离发射器太远，根本发挥不到无线的作用，而且其输出的能量小，只适用于电量需求小的电器，还有待于进一步提高。因为一直无法突破效率和距离这个瓶颈,使它一直不进入实用领域。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有的无线充电器充电输出电量小、只能进行一对一充电、通用性差的问题，从而提出一种多电源输入的无线充电器。

一种多电源输入的无线充电器，它包括全桥整流电路、滤波电路、稳压电路、太阳能电池板、太阳能控制器、2M有源晶振逆变高频电路、功率放大电路、并联谐振回路电路、初级绕组、次级绕组、2M有源晶振特定频率产生电路和充电电路；

全桥整流电路的电源输入端接入交流电源，所述全桥整流电路的电源输出端与滤波电路的电源输入端连接，所述滤波电路的电源输出端与稳压电路的电源输入端连接；所述稳压电路的电源输出端与2M有源晶振逆变高频电路的一号电源输入端连接；

太阳能电池板的电源信号输出端与太阳能控制器的电源输入端连接；所述太阳能控制器的电源输出端与2M有源晶振逆变高频电路的二号电源输入端连接；

所述2M有源晶振逆变高频电路的电源输出端与功率放大电路的电源输入端连接；所述功率放大电路的电源输出端与并联谐振回路电路的电源输入端连接；并联谐振回路电路的输出电源经初级绕组和次级绕组变压后输入至2M有源晶振特定频率产生电路的电源输入端，所述2M有源晶振特定频率产生电路的电源输出端与充电电路的电源输入端连接；充电电路的电源输出端为负载的充电接入端。

本实用新型采用可切换的两种模式进行充电器，充电输出电量大；并且本实用新型可以同时为若干个目标进行无连接线的充电。本实用新型通用性强，可以广泛适用于各种型号的手机；并且，由于采用无线充电的方式，本实用新型消除了插拔电源时漏电、触电等各种安全隐患。同时本实用新型能够利用太阳能绿色能源为设备充电，减少了能量的浪费，节能减排。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的具体电路结构示意图；图3是本实用新型中的带有百叶窗的平台式壳体的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图2说明本具体实施方式，一种多电源输入的无线充电器，它包括全桥整流电路2、滤波电路3、稳压电路4、太阳能电池板5、太阳能控制器6、2M有源晶振逆变高频电路7、功率放大电路8、并联谐振回路电路9、初级绕组10、次级绕组11、2M有源晶振特定频率产生电路12和充电电路13；

全桥整流电路2的电源输入端接入交流电源1，所述全桥整流电路2的电源输出端与滤波电路3的电源输入端连接，所述滤波电路3的电源输出端与稳压电路4的电源输入端连接；所述稳压电路4的电源输出端与2M有源晶振逆变高频电路7的一号电源输入端连接；

太阳能电池板5的电源信号输出端与太阳能控制器6的电源输入端连接；所述太阳能控制器6的电源输出端与2M有源晶振逆变高频电路7的二号电源输入端连接；

所述2M有源晶振逆变高频电路7的电源输出端与功率放大电路8的电源输入端连接；所述功率放大电路8的电源输出端与并联谐振回路电路9的电源输入端连接；并联谐振回路电路9的输出电源经初级绕组10和次级绕组11变压后输入至2M有源晶振特定频率产生电路12的电源输入端，所述2M有源晶振特定频率产生电路12的电源输出端与充电电路13的电源输入端连接；充电电路13的电源输出端为负载充电接入端。

本实用新型的电路主体如图2所示，图中：标记R1~R5为电阻，C1~C4、C6~C7为电容，D1为全桥整流电路，T为变压器、K为继电器控制器、GND表示电源地。

本实用新型利用电磁共振、电磁波感应原理及相关的交流感应技术，通过产生磁场，并通过电磁共振将能量传输给装有专门接受能量的接收装置，由此进行充电。

本实用新型的接收线圈由合金磁性合金绕制而成，小巧方便为日常生活提供了莫大的方便。而且此平台可以同时为几个设备充电，实现了无触点充电一对多充电的现实。

本实用新型通过太阳能电池板产生的电能经过太阳能控制器为充电设备进行供电，也可以通过220V交流电压通过变压后为设备进行供电，使能源利用率更高。

本实用新型还可以增加更高性能的电路系统，采用了高效能的电子元件，将外界因素对产品性能的负面影响降到最低，最大程度的发挥设备的工作能力。

本实用新型还可以加入被充电对象检测部分，使得整个系统更加智能化，可以随时检测到被充电对象，随时检测设备本身运行情况，更加方便使用。

本实用新型的参数选择：本实用新型中供电电源有两种：220V交流和24V直流,采用继电器进行选择。按照交流优先的原则：继电器的常闭触点与直流电源连接。经继电器选择的+24V直流电主要为发射线圈供电,。

此外，经78L12降后为集成电路供电，为保证继电器的动作不影响发送电路的稳定工作,电容C3的容量不小于2200uF。

电能的无线传送实际上是通过发射线圈和接收线圈的互感作用实现的，这里发射线圈和接收线圈构成一个无磁芯的变压器的原、副线圈。为保证足够的功率和尽可能高的效率,应选择较高的调制频率，同时要考虑到器件的高频特性，经实验选择，1.6MHz为最佳。

78L12为CMOS六非门CD4069，这里只用了三个非门，由F1、F2构成方波振荡器,产生1.6MHz的方波，经F3缓冲并整形，得到幅度约11V的方波来激励VMOS功放管IRF640。足以使其工作在开关状态(丁类),以保证尽可能高的转换效率。对于方波振荡器，其振荡频率f＝11.4MHz。

具体实施方式二、本具体实施方式与实施方式一所述的一种多电源输入的无线充电器的区别在于，它包括带有百叶窗的平台式壳体，全桥整流电路2、滤波电路3、稳压电路4、太阳能电池板5、太阳能控制器6、2M有源晶振逆变高频电路7、功率放大电路8、并联谐振回路电路9、初级绕组10、次级绕组11、2M有源晶振特定频率产生电路12和充电电路13的主体位于带有百叶窗的平台式壳体中，全桥整流电路2的电源输入端的端子和充电电路13的电源输出端的端子嵌固在带有百叶窗的平台式壳体上。

使用磁耦合共振原理进行充电必须考虑发热和散热问题，这是由无线充电原理决定的。百叶窗平台为产品快速散热并维持产品正常工作而设计。由于本实用新型使用高频电磁感应来进行电能的传输，使得产品本身受其影响而导致本体发热现象，因此选用良好的导热散热材料做为产品的载体和保护壳，并且利用良好的结构设计使散热效果更为理想。

本实施方式将充电平台设计成百叶形式，不仅可以改善设备的散热性能而且可以使电磁能最高百分比的利用。

本实施方式中的主要元器件选择：

电源变压器T：可以经整流滤波后得到约24V的直流电压。

太能能控制器：可以将太阳能输出稳定24V直流电压

继电器：DC24V，经测量其可靠吸合电流为130mA。

保险管FUSE)：快速反应的1A。

可调电阻：用精密可调的。

谐振电容：瓷介电容耐压不小于63V。

整流桥：用高频开关管1N4148。

精密电压源：TL431。

运放：OPA335,TI公司的轨对轨精密单运放。

晶体管：要求漏电流小于0.1uA,放大倍数大于200。

发光管：普亮(红),正向VA特性尽可能陡直(动态电阻小,稳压特性好)。

发送线圈：用U1mm的漆包线在U66mm的圆柱体上密绕20匝,直径大约3cm,用502胶适当粘接,脱胎成桶形线圈。

接收线圈：用U0.4mm的漆包线在同样的圆柱体上密绕20匝,脱胎后整理成密圈形然后粘接固定。这是为了使接收单元尽可能薄型化。

以下通过具有的性能测试说明本发明的优势：

在接收单元空载(不接被充电池)情况下,保持发射线圈和接收线圈同轴,改变发射线圈和接收线圈间距,测量接收单元两端电压DCV。

保持发射线圈和接收线圈同轴并固定于相距20cm,接上待充电池,并接上电压表。

充电效率：

仍保持发射线圈和接收线圈同轴相距20cm,充电器分别工作于快充和停充。进行测量。

负载功率=负载电流*接收端电压；

功率=发射端电流*电源电压24V；

效率=负载功率/发射消耗功率；

本实用新型克服了传统有线连接的缺点，并用共振技术做为连接充电基站和设备的纽带，实现了端口统一、无线连接的充电方式，实现了多种设备可用一台充电基站同时为若干个目标进行充电。此外，更是解决了插拔电源时漏电、触电等各种安全隐患。同时还可以利用太阳能绿色能源为设备充电，减少了能量的浪费，节能减排。

最为重要的是这款发明使用了无线充电的前沿技术——电磁共振技术，并在电路的设计和元器件的选择上耗费了巨大心血，采用肖特基二极管等优等元件极大的提高了电能传输距离和电能的传输效率。

同时，相比于目前的为数不多的无线充电器，本实用新型实现了无线充电的通用性，可以适用于任何的手机品牌，且由于充电器的电路设计和元器件的选择恰当使本实用新型的充电效率大幅度提高。

Claims

1.一种多电源输入的无线充电器，其特征是：它包括全桥整流电路（2）、滤波电路（3）、稳压电路（4）、太阳能电池板（5）、太阳能控制器（6）、2M有源晶振逆变高频电路（7）、功率放大电路（8）、并联谐振回路电路（9）、初级绕组（10）、次级绕组（11）、2M有源晶振特定频率产生电路（12）和充电电路（13）；

全桥整流电路（2）的电源输入端接入交流电源（1），所述全桥整流电路（2）的电源输出端与滤波电路（3）的电源输入端连接，所述滤波电路（3）的电源输出端与稳压电路（4）的电源输入端连接；所述稳压电路（4）的电源输出端与2M有源晶振逆变高频电路（7）的一号电源输入端连接；

太阳能电池板（5）的电源信号输出端与太阳能控制器（6）的电源输入端连接；所述太阳能控制器（6）的电源输出端与2M有源晶振逆变高频电路（7）的二号电源输入端连接；

所述2M有源晶振逆变高频电路（7）的电源输出端与功率放大电路（8）的电源输入端连接；所述功率放大电路（8）的电源输出端与并联谐振回路电路（9）的电源输入端连接；并联谐振回路电路（9）的输出电源经初级绕组（10）和次级绕组（11）变压后输入至2M有源晶振特定频率产生电路（12）的电源输入端，所述2M有源晶振特定频率产生电路（12）的电源输出端与充电电路（13）的电源输入端连接；充电电路（13）的电源输出端为负载的充电接入端。

2.根据权利要求1所述的一种多电源输入的无线充电器，其特征在于它包括带有百叶窗的平台式壳体，全桥整流电路（2）、滤波电路（3）、稳压电路（4）、太阳能电池板（5）、太阳能控制器（6）、2M有源晶振逆变高频电路（7）、功率放大电路（8）、并联谐振回路电路（9）、初级绕组（10）、次级绕组（11）、2M有源晶振特定频率产生电路（12）和充电电路（13）的主体设置在带有百叶窗的平台式壳体中，全桥整流电路（2）的电源输入端的端子和充电电路（13）的电源输出端的端子嵌固在带有百叶窗的平台式壳体上。