CN203707819U - 无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线充电系统，包括发射器和接收器，发射器包括振荡器、放大器以及发射线圈模块，振荡器产生的交流信号经放大器放大后产生放大的交流信号，放大的交流信号流经发射线圈模块产生近场通信频率的磁场，在磁场耦合的作用下接收器的接收线圈模块产生交流电流，并在整流模块和稳压模块的作用下将交流电流转换为直流电压以对充电电池充电，发射线圈模块产生的磁场频率为近场通信频率，该磁场既可以产生电磁信号与其它设备进行通信，又可与接收器上的接收线圈模块相互作用以对充电电池进行充电，成本较低；同时接收线圈模块与发送线圈模块耦合作用后产生的电流较小，适用于小型化的电子设备。

Description

无线充电系统

技术领域

本实用新型涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种无线充电系统。

背景技术

随着科技的发展各种电子设备在人们日常生活中应用日益广泛，而电子设备（例如动态令牌）上使用的充电电池的充放电成为关注的焦点，现有技术中一般采用USB连线来充电，不够便携；并且电子设备通过USB连线来充电时，需要在电子设备上设置USB接口，不利于电子设备的防水、防静电设计，同时USB接口为机械连接方式，多次插拔后易出现接触不良的情况。

针对上述技术问题，现有技术提出无线充电系统，包括发射器和接收器，发射器由电源转换器、驱动器、发射线圈、电压和电流检测以及控制器组成，接收器由接收线圈、整流模块、电压调节模块以及控制器组成，电力通过发射线圈以及接收线圈之间形成的耦合磁场进行传输，而该耦合磁场由交流电流经过发射器形成，如果接收线圈较为接近，大部分耦合磁场的场力线会耦合至接收线圈形成交流电，对其整流可形成直流电压，该发射器和接收器采用QI标准，需要按照标准绕制线圈，成本高，且充电电流较大，不适用于小型电子设备上小容量的电池进行无线充电。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种无线充电系统，旨在降低无线充电系统的成本的同时，降低充电电流，减小无线充电系统的体积，便于电子设备的便携化设计。

本实用新型提出一种无线充电系统，包括与电源电连接的发射器以及与充电电池电连接的接收器，所述发射器包括依次电连接的振荡器、放大器以及发射线圈模块；所述接收器包括依次电连接的接收线圈模块、整流模块以及稳压模块；所述振荡器的输入端与电源的输出端连接，输出端与放大器的输入端连接；所述放大器的两个输出端分别与所述发射线圈模块的两个输入端对应连接；所述接收线圈模块的两个输出端分别与所述整流模块的两个输入端对应连接，所述整流模块的两个输出端分别与所述稳压模块的两个输入端对应连接，所述稳压模块的输出端与所述充电电池连接，其中：

所述振荡器产生的交流信号经放大器放大后发送至发射线圈模块，所述发射线圈模块产生频率为近场通信频率的磁场，所述接收线圈模块在所述发射线圈模块产生的磁场的作用下，产生电流信号并且经整流模块以及稳压模块的整流稳压作用后，转换成直流信号，该直流信号输出至充电电池对充电电池进行充电。

优选地，所述接收线圈模块包括连接在所述整流模块的两个输入端之间的接收线圈，所述接收线圈以PCB布线的方式设置于所述接收器所在的电路板上。

优选地，，所述接收器还包括与所述充电电池连接的充电保护模块，所述充电保护模块用于检测电池电量并在电池电量充满时产生提示信号。

优选地，所述振荡器包括第一电容、第二电容、晶振、第一电阻、第二电阻、第一反相器以及第二反相器，其中：

所述晶振的第一端经所述第一电容接地，第二端经所述第二电容接地；所述第一反相器的输入端与所述晶振的第一端连接，所述第一反相器的输出端分为两路，一路经第一电阻与晶振的第二端连接，另一路与第二反相器的输入端连接；所述第二反相器的输出端与所述放大器连接；所述第二电阻一端与所述第一反相器的输入端连接，另一端与所述晶振的第二端连接。

优选地，所述放大器包括第三反相器、第四反相器、第五反相器、第三电阻、第四电阻、MOS管、第三电容、第四电容、可变电容以及第五电阻，其中：

所述第三反相器的输入端与第二反相器的输出端连接，输出端与所述MOS管的栅极连接；所述第三反相器、第四反相器以及第五反相器并联；所述MOS管的漏极经所述第三电阻与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管的栅极经所述第四电阻接地，所述MOS管的源极接地；所述第三电容一端、所述可变电容的一端、所述第五电阻的一端、所述第四电容的一端、所述发射线圈模块的第一输入端两两互联；所述第三电容的另一端分两路，一路与所述MOS管的漏极连接，一路与所述发射线圈模块的的第二输入端连接；所述可变电容的另一端与所述发射线圈模块的的第二输入端连接；所述第五电阻的另一端与电源输入端连接；所述第四电容的另一端接地。

优选地，所述发射线圈模块包括发射线圈，所述发射线圈与所述可变电容并联。

优选地，所述接收线圈模块还包括第五电容、第六电容、第七电容，其中：

所述第五电容一端分两路，一路与所述接收线圈的第一端连接，另一路经第六电容与所述接收线圈的第二端连接，所述第五电容另一端与所述整流模块的第一输入端连接；所述第七电容一端与所述接收线圈的第二端连接，另一端与所述整流模块的第二输入端连接。

优选地，所述整流模块包括第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二级管，其中：

所述第一二极管的正极分两路，一路与所述稳压模块的第一输入端连接，另一路与所述第二二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第三二级管的正极连接；所述第三二极管的正极经所述第五电容与所述接收线圈的第一端连接，所述第三二极管的负极与所述稳压模块的第二输入端连接；所述第四二极管的负极与所述第三二极管的负极连接，所述第四二极管的正极分两路，一路与所述第二二极管的负极连接，另一路与所述接收线圈的第二端连接。

优选地，所述稳压模块包括第八电容、第九电容、第十电容、第六电阻、稳压管以及三极管，其中：

所述三极管的集电极与所述第八电容连接，所述三极管的基极与所述稳压管的负极连接，所述三级管的发射极分两路，一路与所述充电电池连接，另一路与经所述第九电容接地；所述稳压管的负极与所述第六电阻连接，所述稳压管的正极接地；所述第八电容一端经所述第六电阻与稳压管的负极连接，另一端接地；所述第十电容与所述第八电容并联。

优选地，所述接收器设置于信息安全设备中。

本实用新型提出的无线充电系统，包括发射器和接收器，发射器包括振荡器、放大器以及发射线圈模块，振荡器产生的交流信号经放大器放大后产生放大的交流信号，放大的交流信号流经发射线圈模块产生频率为近场通信频率的磁场，在磁场耦合的作用下接收线圈模块产生交流电流，并在整流模块和稳压模块的作用下将交流电流转换为直流电压以对充电电池充电，发射线圈模块产生的磁场频率为近场通信频率，该磁场既可以产生电磁信号与其它设备进行通信，又可与接收器上的线圈相互作用以对充电电池进行充电，成本较低；同时接收线圈模块与发送线圈模块耦合作用后产生的电流较小，适用于小型化的电子设备；进一步的，接收器的线圈通过PCB布线实现，不用单独绕制线圈，在降低成本的同时，更便于减小体积，有利于电子设备的小型化设计。

附图说明

图1为本实用新型无线充电系统的结构示意图；

图2为本实用新型无线充电系统中的发射器的电路示意图；

图3为本实用新型无线充电系统中的接收器的电路示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例就本实用新型的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，图1为本实用新型无线充电系统较佳实施例的结构示意图。

本实施例提出一种无线充电系统，包括与电源电连接的发射器10以及与充电电池电连接的接收器20，所述发射器10包括依次电连接的振荡器11、放大器12以及发射线圈模块13；所述接收器20包括依次电连接的接收线圈模块21、整流模块22以及稳压模块23；所述振荡器11的输入端与电源的输出端连接，输出端与放大器12的输入端连接；所述放大器12的两个输出端分别与所述发射线圈模块13的两个输入端对应连接；所述接收线圈模块21的两个输出端分别与所述整流模块22的两个输入端对应连接；所述整流模块22的两个输出端分别与所述稳压模块23的两个输入端对应连接，所述稳压模块23的输出端与所述充电电池30连接，其中：

所述振荡器11产生的交流电压信号经放大器12放大后发送至发射线圈模块13，所述发射线圈模块13产生的频率为近场通信频率的磁场，所述接收线圈模块21在所述发射线圈模块13产生的磁场的作用下，产生电流信号并且经整流模块22以及稳压模块23的整流稳压作用后，转换成直流电流，该直流电流输出至充电电池30对充电电池30进行充电。

在本实施例中，发射线圈模块13产生的频率优选为13.56MHZ，由于普通的近场通讯电磁信号的频率为13.56MHZ，则将发射线圈模块13产生磁场设置为的13.56MHZ，使得该发射线圈模块13既可进行充电，又可产生电磁信号与其它装置进行通信。

在本实施例中，接收器可设置于需要进行无线充电的设备上，在本实施例中该设备优选为充电电流较小的信息安全设备，如电子签名装置和动态令牌。

进一步地，所述接收线圈模块21包括连接在所述整流模块22的两个输入端之间的接收线圈L2，所述接收线圈L2以PCB布线的方式设置于所述接收器20所在的电路板上。

将接收线圈L2以PCB布线的方式设置于所述接收器20所在的电路板上，不用单独绕制线圈，在降低成本的同时，更便于减小体积，有利于电子设备的小型化设计。

进一步地，所述接收器20还包括与所述充电电池30连接的充电保护模块24，所述充电保护模块24用于检测充电电池30电量并在充电电池30电量充满时产生提示信号。该充电保护模块24可在与其连接的充电电池30充电完成后，产生提示信号（如光信号以及声音信号等）以保护充电电池30，并且节约电能。

本实用新型提出的无线充电系统，包括发射器10和接收器20，发射器10包括振荡器11、放大器12以及发射线圈模块13，振荡器11产生的交流信号经放大器12放大后产生放大的交流信号，放大的交流信号流经发射线圈模块13产生频率为近场通信频率的磁场，在磁场耦合的作用下接收线圈模块21产生交流电流，并在整流模块22和稳压模块23的作用下将交流电流转换为直流电流以对充电电池30充电，发射线圈模块13产生的磁场频率为近场通信频率，该磁场既可以产生电磁信号与其它设备进行通信，又可与接收器20上的接收线圈模块21相互作用以对充电电池30进行充电，成本较低；同时接收线圈模块21与发送线圈模块13耦合作用后产生的电流较小，适用于小型化的电子设备；进一步的，接收器20上的接收线圈L2通过PCB布线实现，不用单独绕制线圈，在降低成本的同时，更便于减小体积，有利于电子设备的小型化设计。

参照图2，图2为本实用新型无线充电系统中的发射器10的电路示意图。

在本实施例中，所述振荡器11包括第一电容C1、第二电容C2、晶振Y、第一电阻R1、第二电阻R2、第一反相器U1以及第二反相器U2，其中：

所述晶振Y的第一端经所述第一电容C1接地，第二端经所述第二电容C2接地；所述第一反相器U1的输入端与所述晶振Y的第一端连接，所述第一反相器U1的输出端分为两路，一路经第一电阻R1与晶振Y的第二端连接，另一路与第二反相器U2的输入端连接；所述第二反相器U2的输出端与所述放大器12连接；所述第二电阻R2一端与所述第一反相器U1的输入端连接，另一端与所述晶振Y的第二端连接。

电源信号在晶振Y的作用下产生方波信号，串联的第一反相器U1和第二反相器U2对方波信号进行整形后形成较标准的方波信号。

在本实施例中，所述放大器12包括第三反相器U3、第四反相器U4、第五反相器U5、第三电阻R3、第四电阻R4、以及MOS管Q1，其中：

所述第三反相器U3的输入端与第二反相器U2的输出端连接，输出端与所述MOS管Q1的栅极连接；所述第三反相器U3、第四反相器U4以及第五反相器U5并联；所述MOS管Q1的漏极经所述第三电阻R3与所述MOS管Q1的栅极连接，所述MOS管Q1的栅极经所述第四电阻R4接地，所述MOS管Q1的源极接地，所述第三电容C3一端、所述可变电容C5的一端、所述第五电阻R5的一端、所述第四电容C4的一端以及所述发射线圈模块13的第一输入端两两互联；所述第三电容C3的另一端分两路，一路与所述MOS管Q1的漏极连接，另一路与所述发射线圈模块的第二输入端连接；所述可变电容C5的另一端与所述发射线圈模块13的第二输入端连接，所述第五电阻C5的另一端与电源输入端Vcc连接，所述第四电容C4的另一端接地。

所述发射线圈模块13包括发射线圈L1，所述发射线圈L1与所述可变电容C4并联。

在本实施例中，发射线圈L1绕制与发射器10中的电路板上，不用按照标准绕制线圈，降低成本，且天线可以根据需求修改，设置灵活，不用单独设置绕制的线圈，利于发射器10的小型化设计，并且使得发射器10便于携带。

第三反相器U3、第四反相器U4以及第五反相器U5输入的信号为方波信号，有高压信号也有低压信号；当第三反相器U3、第四反相器U4以及第五反相器U5输入的信号为高压信号时，通过第三反相器U3、第四反相器U4以及第五反相器U5的反相作用输出低压信号，此时由于MOS管Q1的栅极为低电压，MOS管Q1截止，所述第三电容C3放电，发射线圈L1储能，产生磁场；而当第三反相器U3、第四反相器U4以及第五反相器U5输入的信号为低压信号时，通过第三反相器U3、第四反相器U4以及第五反相器U5的反相作用输出高压信号，此时由于MOS管Q1的栅极为高电压，MOS管Q1导通，所述第三电容C3充电，发射线圈L1同样产生磁场，以保证发射线圈L1产生稳定的磁场。

参照图3，图3为本实用新型无线充电系统中的接收器20的电路示意图。

所述接收线圈模块21还包括第五电容C5、第六电容C6以及第七电容C7，其中：

所述第五电容C5一端分两路，一路与所述接收线圈L2的第一端连接，另一路经第六电容C6与所述接收线圈L2的第二端连接，所述第五电容C5另一端与所述整流模块22的第一输入端连接；所述第七电容C7一端与所述接收线圈L2的第二端连接，另一端与所述整流模块的第二输入端连接；所述接收线圈L2的第二端与所述整流模块22连接。

所述整流模块22包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3以及第四二级管，其中：

所述第一二极管D1的正极分两路，一路与所述稳压模块23连接，另一路与所述第二二极管D2连接，所述第一二极管D1的负极与所述第三二级管的正极连接；所述第三二极管D3的正极经所述第五电容C5与所述接收线圈L2的第一端连接，所述第三二极管D3的负极与所述稳压模块23连接；所述第四二极管D4的负极与所述第三二极管D3的负极连接，所述第四二极管D4的正极分两路，一路与所述第二二极管D2的负极连接，另一路与所述接收线圈L2的第二端连接。

所述稳压模块23包括第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第六电阻R6、稳压管D5以及三极管Q2，其中：

所述三极管Q2的集电极与所述第八电容C8连接，所述三极管Q2的基极与所述稳压管D5的负极连接，所述三极管Q2的发射极分两路，一路与所述充电电池30连接，另一路与经所述第九电容C9接地；所述稳压管D5的负极与所述第六电阻R6连接，所述稳压管D5的正极接地；所述第八电容C8一端经所述第六电阻R6与稳压管D5的负极连接，另一端接地；所述第十电容C10与所述第八电容C8并联。

接收线圈L2在发射线圈L1所产生的磁场的耦合作用下产生交流电流，该交流电流第五电容C5、第六电容C6以及第七电容C7进行整形后，通过第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3以及第四二级管的整流作用形成直流电流，该直流电流经稳压管D5的稳压作用后将三级管的基极电压稳定为稳压管D5的电压，例如稳压管D5的稳定电压为5V，则三极管Q2的基极电压对应为5V，以维持三极管Q2的实时导通。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无线充电系统，包括与电源电连接的发射器以及与充电电池电连接的接收器，其特征在于，所述发射器包括依次电连接的振荡器、放大器以及发射线圈模块；所述接收器包括依次电连接的接收线圈模块、整流模块以及稳压模块；所述振荡器的输入端与电源的输出端连接，输出端与放大器的输入端连接；所述放大器的两个输出端分别与所述发射线圈模块的两个输入端对应连接；所述接收线圈模块的两个输出端分别与所述整流模块的两个输入端对应连接，所述整流模块的两个输出端分别与所述稳压模块的两个输入端对应连接，所述稳压模块的输出端与所述充电电池连接，其中： 

所述振荡器产生的交流信号经放大器放大后发送至发射线圈模块，所述发射线圈模块产生频率为近场通信频率的磁场，所述接收线圈模块在所述发射线圈模块产生的磁场的作用下，产生电流信号并且经整流模块以及稳压模块的整流稳压作用后，转换成直流信号，该直流信号输出至充电电池对充电电池进行充电。 

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收线圈模块包括连接在所述整流模块的两个输入端之间的接收线圈，所述接收线圈以PCB布线的方式设置于所述接收器所在的电路板上。 

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收器还包括与所述充电电池连接的充电保护模块，所述充电保护模块用于检测电池电量并在电池电量充满时产生提示信号。 

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述振荡器包括第一电容、第二电容、晶振、第一电阻、第二电阻、第一反相器以及第二反相器，其中： 

所述晶振的第一端经所述第一电容接地，第二端经所述第二电容接地；所述第一反相器的输入端与所述晶振的第一端连接，所述第一反相器的输出端分为两路，一路经第一电阻与晶振的第二端连接，另一路与第二反相器的输入端连接；所述第二反相器的输出端与所述放大器连接；所述第二电阻一 端与所述第一反相器的输入端连接，另一端与所述晶振的第二端连接。 

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述放大器包括第三反相器、第四反相器、第五反相器、第三电阻、第四电阻、MOS管、第三电容、第四电容、可变电容以及第五电阻，其中： 

所述第三反相器的输入端与第二反相器的输出端连接，输出端与所述MOS管的栅极连接；所述第三反相器、第四反相器以及第五反相器并联；所述MOS管的漏极经所述第三电阻与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管的栅极经所述第四电阻接地，所述MOS管的源极接地；所述第三电容一端、所述可变电容的一端、所述第五电阻的一端、所述第四电容的一端、所述发射线圈模块的第一输入端两两互联；所述第三电容的另一端分两路，一路与所述MOS管的漏极连接，一路与所述发射线圈模块的的第二输入端连接；所述可变电容的另一端与所述发射线圈模块的的第二输入端连接；所述第五电阻的另一端与电源输入端连接；所述第四电容的另一端接地。 

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述发射线圈模块包括发射线圈，所述发射线圈与所述可变电容并联。 

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述接收线圈模块还包括第五电容、第六电容、第七电容，其中： 

所述第五电容一端分两路，一路与所述接收线圈的第一端连接，另一路经第六电容与所述接收线圈的第二端连接，所述第五电容另一端与所述整流模块的第一输入端连接；所述第七电容一端与所述接收线圈的第二端连接，另一端与所述整流模块的第二输入端连接。 

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述整流模块包括第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二级管，其中： 

所述第一二极管的正极分两路，一路与所述稳压模块的第一输入端连接，另一路与所述第二二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第三二级管的正极连接；所述第三二极管的正极经所述第五电容与所述接收线圈的 第一端连接，所述第三二极管的负极与所述稳压模块的第二输入端连接；所述第四二极管的负极与所述第三二极管的负极连接，所述第四二极管的正极分两路，一路与所述第二二极管的负极连接，另一路与所述接收线圈的第二端连接。 

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述稳压模块包括第八电容、第九电容、第十电容、第六电阻、稳压管以及三极管，其中： 

所述三极管的集电极与所述第八电容连接，所述三极管的基极与所述稳压管的负极连接，所述三级管的发射极分两路，一路与所述充电电池连接，另一路与经所述第九电容接地；所述稳压管的负极与所述第六电阻连接，所述稳压管的正极接地；所述第八电容一端经所述第六电阻与稳压管的负极连接，另一端接地；所述第十电容与所述第八电容并联。 

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收器设置于信息安全设备中。