CN203632273U - 一种无线充电移动设备蓄电池 - Google Patents

Abstract

一种能进行无线充电的移动设备蓄电池。它是在非电磁屏蔽的绝缘外壳中，特斯拉线圈、输出电流电压控制芯片、蓄电池顺序电连接。利用特斯拉感应原理实现无需充电线连接的情况下对手机蓄电池进行充电。当有特斯拉放电线圈放电时，电池中的特斯拉线圈接收发射线圈发出的电磁波，根据特斯拉原理，接收线圈产生感应电流。产生的电流经过输出电流电压控制芯片的处理，输出与蓄电池相符的电压与电流，通过电线连接输出到蓄电池正负极上，对蓄电池进行充电。

Description

一种无线充电移动设备蓄电池

技术领域

本实用新型涉及一种新型充电方式的移动设备蓄电池，可使电池在无连接充电线路情况下进行充电。 

背景技术

目前，公知的手机电池需要在连接充电线的情况下才能进行充电，但连接充电线具有受充电线长度的距离限制，并且由于充电线直接连接在220V家用电源上。在充电用变压接头损坏的情况下，220V电压可能直接加载到电池和装载电池的移动设备上，从而可能引起电池过压造成电池起火或爆炸，或者使装载电池的物体漏电，从而对使用人造成伤害。无线充电的电池利用特斯拉无线感应的原理，利用特斯拉线圈进行电力的发射与接收，从而电池可进行无充电线连接的充电。

发明内容

为了解决现有电池受充电线长度而造成的充电时使用距离的限制，并且解决在充电变压接口损坏时对电池电压过载可能引发电池损坏或燃烧爆炸，以及过载电压加载到移动设备上引起移动设备使用者触电从而受到的人身安全威胁问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在非电磁屏蔽的绝缘材料外壳中，特斯拉线圈与输出电流电压控制芯片的输入接口电连接，输出电流电压控制芯片的正极输出接口与蓄电池正极电连接，输出电流电压控制芯片的负极输出接口与蓄电池负极电连接。当有特斯拉放电线圈放电时，电池中的特斯拉线圈接收发射线圈发出的电磁波，根据特斯拉原理，接收线圈产生感应电流。产生的电流经过输出电流电压控制芯片的处理，输出与蓄电池相符的电压与电流，通过电线连接输出到蓄电池正负极上，对蓄电池进行充电。利用特斯拉感应原理，电力的传输不需要通过电线连接，从而解决了电池充电需要充电线连接的限制和充电变压接头损坏，将高压电流通过充电线加载到移动设备上从而造成人体触电。同时由于通过特斯拉感应原理，电池内特斯拉线圈产生电流，且产生的电流通过输出电流电压控制芯片处理后，输出与蓄电池充电相符的电压与电流，再通过电线传输到蓄电池的正负极。因此，高电压不能传输到蓄电池上，从而杜绝了因变压接头损坏，将高压电流加载到蓄电池上引起电池损坏或燃烧爆炸。

有益效果：

本实用新型的有益效果是，可以解决充电线长度造成的充电时使用位置的限制，并且解决充电变压接口损坏，输出高压电流对电池和人体造成损害的安全缺陷。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

 图1是无线充电移动设备蓄电池俯视剖面构造图；

图2是无线充电移动设备蓄电池侧视剖面构造图；

图3是无线充电移动设备蓄电池立体分解构造图；

图4是充电芯片电路原理图。

图中1.特斯拉线圈 ，2. 输出电流电压控制芯片，3.非电磁屏蔽绝缘外壳 ，4. 输出电流电压控制芯片输入接口，5. 输出电流电压控制芯片正极输出接口，6. 输出电流电压控制芯片负极输出接口，7.蓄电池正极电极 ，8.蓄电池负极电极，9.蓄电池。 

具体实施方式

在图1中，在非电磁屏蔽绝缘外壳（3）中，特斯拉线圈（1）、输出电流电压控制芯片输入接口（4）电连接，特斯拉线圈（1）与输出电流电压控制芯片（2）之间由绝缘材料分隔开，防止特斯拉线圈（1）与输出电流电压控制芯片（2）之间接触而短路。输出电流电压控制芯片正极输出接口（5）与蓄电池正极电极（7）电连接，输出电流电压控制芯片负极输出接口（6）与蓄电池负极电极（8）电连接。

在图2中，在非电磁屏蔽绝缘外壳（3）中，蓄电池（9）与特斯拉线圈（1）和输出电流电压控制芯片（2）之间由绝缘材料分隔开，防止蓄电池（9）短路。调整输出电流电压控制芯片（2）的控制单元，使通过特斯拉线圈（1）产生的电流，通过输出电流电压控制芯片输入接口（4）输入后输出处理成与蓄电池（9）额定充电电压与电流相符的电压与电流。其余部件与图1实施方式相同。

在图4中，L2感应得到的1.6MHz（取决于发射端）的正弦电压有效值约有16V（空载）。经桥式整流D5（由4只1N4148高频开关二极管构成）和C5滤波，得到约 20V的直流。作为充电控制部分的唯一电源。

由R4,RP2和TL431构成精密参考电压4.15V（锂离子电池的充电终止电压）经R12接到运放IC的同相输入端3。当IC2的反相输入端2低于 4.15V时（充电过程中），IC3输出的高电位一方面使Q4饱和从而在LED2两端得到约2V的稳定电压（LED的正向导通具有稳压特性），Q5与 R6、R7便据此构成恒流电路I0=2-0.7R6+R7。另一方面R5使Q3截止，LED3不亮。

当电池充满（略大于4.15V）时，IC3的反相输入端2略高于4.15V。运放便输出低电位，此时Q4截止，恒流管Q5因完全得不到偏流而截止，因而停止充电。同时运放输出的低电位经R8使Q3导通，点亮LED3作为充满状态指示。

两种充电模式由R6、R7决定。这个非序列值可以在E24序列电阻的标称值为918的电阻中找到，就用918的也行。

如果作为产品设计，这部分电路应当尽可能微型化（电流表电压表只是在实验品中调试时用，产品中不需要），最好成为电池的附属电路。

3 主要元器件选择

可调电阻RP1和RP2：用精密可调的

整流桥D5-D8：用高频开关管1N4148

精密电压源：TL431

运放IC3：OPA335,TI公司的轨对轨精密单运放

晶体管Q3、Q4和Q5：要求漏电流小于0.1uA,放大倍数大于200,图中已标型号

发光管LED2：普亮（红），正向VA特性尽可能陡直（动态电阻小，稳压特性好）

 调试要点

在发送单元的FUSE1回路上串入电流表，以保持监测。按以下顺序调试。

1 调工作频率

调PR1使F1-F2产生的方波频率与C8L1的谐振频率一致。此时电流表的读数最小，接收线圈L2所得的感应电压最大，暂不接被充电池BT2.。

2 调基准电压

保持线圈与L2相距2cm并同轴，此时C5两端的直流电压应当有18-20V，调RP2使其两端电压为4.15V,这就是锂离子电池的充电终止电压。改变L1与L2的间距，在0-6cm之间基准电压应当恒定为4.15V，任何一项调试必须在保证其他条件不变的情况下进行。

3 调充电控制

增大L1与L2的间距（约55mm），使C5两端的直流电压降为8V。或者关掉发送单元，在C5两端接上8V的实验电源；在运放输出高电位的情况下，将R10换成5M的电位器，由大往小调，在能保证Q4完全饱和的情况下，对其电阻的最大值取3/4,成为调定的R10。这是为了即保证控制可靠，又要尽可能省电。

4 调充满显示

在运放输出高电位时，保证Q3截止（LED3不亮）的前提下，R5取最大；在运放输出低电位时，在LED3中串入电流表，调R8使电流表读数为0.5mA,此时LED3有足够的亮度（方法同4-3,目的同4-3）；这样，接收单元的充电控制电路总耗电不到2mA。其中R4支路有1mA左右，Q3和Q4有0.5mA（Q3和Q4不会同时导通），IC2耗电更小（小于 0.01mA）。

 性能测试

应保证L1与L2附近没有其他金属或磁介质。

1 耦合性能

在接收单元空载（不接被充电池）情况下，保持L1与L2同轴，改变L1-L2间距，测量接收单元C5两端电压DCV，在5cm内，充电控制电路能保证准确可靠的工作，6cm仍可充电。

2 充电控制

保持L1与L2同轴并固定于相距2cm,接上待充电池，并接上电压表，断开SW,电流表读数为10mA,此为慢充电工作方式；接通SW,电流表读数为30mA,此为快充电工作方式；当充电使电压表读数达到4.15V时，LED3熄且LED2亮，同时电流表读数为零，表明电池BT2已被充满并自动停止充电，并且显示这一状态测试时，被充电池可用一只20000uF电容代替，以缩短充电时间便于测试。

Claims (2)

1.一种无线充电移动设备蓄电池，在非电磁屏蔽的绝缘外壳中，特斯拉线圈、输出电流电压控制芯片、蓄电池电极顺序电连接，其特征是：特斯拉线圈与输出电流电压控制芯片的输入接口电连接，输出电流电压控制芯片的正极输出接口与蓄电池正极电连接，输出电流电压控制芯片的负极输出接口与蓄电池负极电连接。 

2.根据权利要求1所述的无线充电移动设备蓄电池，其特征是特斯拉线圈与蓄电池平行设置，其间为绝缘隔离层，特斯拉线圈与输出电流电压控制芯片并列设置，其间为绝缘隔离层。 

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