CN206004328U - 一种无线供电发射机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线供电发射机，包括用于输出PMW方波的信号源；与信号源连接的信号放大模块；分别与信号源和信号放大模块连接、用于为信号源和信号放大模块供电的低压电源；高电平控制端与信号放大模块的输出端连接、低电平控制端接地、两个开关端与串联谐振环的谐振电容或者谐振线圈并联的双向压控开关，双向压控开关用于依据放大后的PWM方波进行相应的导通或者闭合，进而相应的控制串联谐振环向外发射磁能；用于将市电转换为磁能发送出去的串联谐振环，串联谐振环的两端与市电连接。本申请提供的无线供电发射机中，串联谐振环直接使用市电的交流电，不需要整流和滤波,只需一个低压电源，电路简单且稳定可靠，调试方便，极大地降低了成本。

Description

一种无线供电发射机

技术领域

本实用新型涉及无线供电技术领域，特别是涉及一种无线供电发射机。

背景技术

随着科技的进步，无线供电技术也得到了极大的发展。现有技术中的无线供电发射机一般是基于逆变的原理，即先对取自市电网上的交流电进行整流、滤波，得一个相对稳定的直流电，或者将市电先降压，然后整流、滤波得到直流电，再通过一个半桥或全桥逆变电路，将直流电转化为高频交流电，最后由发射线圈发射出去，这种电路十分复杂，别的不说，只是全桥或半桥逆变电路的驱动隔离电源就有多个，另外还需要多路隔离的驱动信号，再加上输出用的工作电源，电路复杂，调试麻烦，而且成本高昂。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的无线供电发射机是本领域技术人员目前需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种无线供电发射机，电路十分简单，且稳定可靠，调试非常方便，极大地降低了成本。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种无线供电发射机，包括：

用于输出PMW方波的信号源；

与所述信号源连接、用于对所述PWM方波进行放大的信号放大模块；

分别与所述信号源和所述信号放大模块连接、用于为所述信号源和所述信号放大模块供电的低压电源；

高电平控制端与所述信号放大模块的输出端连接、低电平控制端接地、两个开关端与串联谐振环的谐振电容或者谐振线圈并联的双向压控开关，所述双向压控开关用于依据放大后的PWM方波进行相应的导通或者闭合，进而相应的控制所述串联谐振环向外发射磁能；

用于将市电转换为磁能发送出去的所述串联谐振环，所述串联谐振环的两端与所述市电连接。

优选地，所述双向压控开关包括第一IGBT和第二IGBT，其中：

所述第一IGBT的栅极与所述第二IGBT的栅极连接，其公共端作为所述高电平控制端；所述第一IGBT的发射极与所述第二IGBT的发射极连接，其公共端作为所述低电平控制端；所述第一IGBT的集电极以及所述第二IGBT的集电极分别作为所述双向压控开关的两个开关端。

优选地，所述双向压控开关包括第一NMOS和第二NMOS，其中：

所述第一NMOS的栅极与所述第二NMOS的栅极连接，其公共端作为所述高电平控制端；所述第一NMOS的源极与所述第二NMOS的源极连接，其公共端作为所述低电平控制端；所述第一NMOS的漏极以及所述第二NMOS的漏极分别作为所述双向压控开关的两个开关端。

优选地，该无线供电发射机还包括：

第一端与所述市电连接、第二端与所述串联谐振环的两端连接、用于滤除所述串联谐振环流向所述市电的高频分量以及所述市电流向所述串联谐振环的高频分量的滤波电路。

优选地，所述滤波电路包括第一电容、共轭电感以及第二电容，其中：

所述共轭电感的第一端与所述第一电容并联，并联的公共端作为所述滤波电路的第一端；所述共轭电感的第二端与所述第二电容并联，并联的公共端作为所述滤波电路的第二端。

优选地，所述第一电容和所述第二电容均为X电容。

优选地，所述信号放大模块为运算放大器。

本实用新型提供了一种无线供电发射机，包括用于输出PMW方波的信号源；与信号源连接、用于对PWM方波进行放大的信号放大模块；分别与信号源和信号放大模块连接、用于为信号源和信号放大模块供电的低压电源；高电平控制端与信号放大模块的输出端连接、低电平控制端接地、两个开关端与串联谐振环的谐振电容或者谐振线圈并联的双向压控开关，双向压控开关用于依据放大后的PWM方波进行相应的导通或者闭合，进而相应的控制串联谐振环向外发射磁能；用于将市电转换为磁能发送出去的串联谐振环，串联谐振环的两端与市电连接。

可见，与现有技术相比，本申请提供的无线供电发射机中，串联谐振环直接使用市电网上的交流电，不需要整流和滤波；另外，信号源和信号放大模块之间可以直接连接，信号放大模块与双向压控开关之间也可以直接连接，不需要对信号隔离，也不需要对电源隔离，只需要一个低压电源即可，电路十分简单，且稳定可靠，调试非常方便，极大地降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型提供的一种无线供电发射机的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种无线供电发射器的结构示意图；

图3为本实用新型提供的另一种无线供电发射器的结构示意图；

图4为本实用新型提供的另一种无线供电发射机的结构示意图；

图5为本实用新型提供的一种双向压控开关的结构示意图；

图6为本实用新型提供的另一种双向压控开关的结构示意图；

图7为本实用新型提供的一种滤波电路的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种无线供电发射机，电路十分简单，且稳定可靠，调试非常方便，极大地降低了成本。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在对本申请提供的无线供电发射机介绍前，首先对串联谐振环进行说明：

谐振环：工作于谐振状态下的线圈与电容的连接有两种连接方式：串联和并联，谐振状态下的这种由一个线圈与一个电容的组合称之为谐振环，由串联方式组成的谐振环就叫串联谐振环。

实施例一

请参照图1，图1为本实用新型提供的一种无线供电发射机的结构示意图，包括：

用于输出PMW方波的信号源1；

与信号源1连接、用于对PWM方波进行放大的信号放大模块2；

分别与信号源1和信号放大模块2连接、用于为信号源1和信号放大模块2供电的低压电源3；

可以理解的是，信号源1和信号放大模块2共用一个低压电源3，不需要隔离。

高电平控制端P与信号放大模块2的输出端连接、低电平控制端G接地、两个开关端K1、K2与串联谐振环5的谐振电容C或者谐振线圈L并联的双向压控开关4，双向压控开关4用于依据放大后的PWM方波进行相应的导通或者闭合，进而相应的控制串联谐振环5向外发射磁能；

用于将市电转换为磁能发送出去的串联谐振环5，串联谐振环5的两端与市电连接。

具体地，这里的串联谐振环5由一个谐振电容C和谐振线圈L串联而成。串联谐振环5和双向压控开关4构成无线供电发射器。

双向压控开关4的两个开关端K1、K2可以与串联谐振环5的谐振电容C并联，具体地，如图2所示，图2为本实用新型提供的一种无线供电发射器的结构示意图；或者双向压控开关4的两个开关端K1、K2与串联谐振环5的谐振线圈L并联，具体地，请参照图3，图3为本实用新型提供的另一种无线供电发射器的结构示意图。其中，图中AC1和AC2表示市电。

本实用新型对于具体选用哪种无线供电发射器不做特别的限定，根据实际情况来定。

另外，串联谐振环5的两端分别与市电网的交流电相连，直接使用交流电作为发射电源。

下面就双向压控开关4的两个开关端K1、K2与串联谐振环5的谐振电容C并联时的无线供电发射机的工作原理作说明：

信号源1生成PWM方波信号并输出至信号放大模块2，信号放大模块2将PWM方波信号放大后输出至双向压控开关4的高电平控制端P，当高电平控制端P接收到的PWM方波信号为高电平时，双向压控开关4的两个开关端K1、K2导通，市电交流电直接加在谐振线圈L的两端，这时谐振线圈L贮存能量；当高电平控制端P接收到的PWM方波信号为低电平时，双向压控开关4的两个开关端K1、K2断开，此时谐振线圈L与谐振电容C组成的串联谐振环5按自身的固有频率产生谐振，将电能转化为磁能，并通过谐振线圈L对外发射；上述过程不断循环，能量持续地向外发射。

下面就双向压控开关4的两个开关端K1、K2与串联谐振环5的谐振线圈L并联时的无线供电发射机的工作原理作说明：

信号源1生成PWM方波信号并输出至信号放大模块2，信号放大模块2将PWM方波信号放大后输出至双向压控开关4的高电平控制端P，当高电平控制端P接收到的PWM方波信号为高电平时，双向压控开关4的两个开关端K1、K2导通，市电交流电直接加在谐振电容C的两端，这时谐振电容C贮存能量；当高电平控制端P接收到的PWM方波信号为低电平时，双向压控开关4的两个开关端K1、K2断开，此时谐振电容C与谐振线圈L组成的串联谐振环5按自身的固有频率产生谐振，将电能转化为磁能，并通过谐振线圈L对外发射；上述过程不断循环，能量持续地向外发射。

本实用新型提供了一种无线供电发射机，包括用于输出PMW方波的信号源；与信号源连接、用于对PWM方波进行放大的信号放大模块；分别与信号源和信号放大模块连接、用于为信号源和信号放大模块供电的低压电源；高电平控制端与信号放大模块的输出端连接、低电平控制端接地、两个开关端与串联谐振环的谐振电容或者谐振线圈并联的双向压控开关，双向压控开关用于依据放大后的PWM方波进行相应的导通或者闭合，进而相应的控制串联谐振环向外发射磁能；用于将市电转换为磁能发送出去的串联谐振环，串联谐振环的两端与市电连接。

可见，与现有技术相比，本申请提供的无线供电发射机中，串联谐振环直接使用市电网上的交流电，不需要整流和滤波；另外，信号源和信号放大模块之间可以直接连接，信号放大模块与双向压控开关之间也可以直接连接，不需要对信号隔离，也不需要对电源隔离，只需要一个低压电源即可，电路十分简单，且稳定可靠，调试非常方便，极大地降低了成本。

实施例二

请参照图4，图4为本实用新型提供的另一种无线供电发射机的结构示意图，本实施例提供的无线供电发射机在实施例一的基础上：

作为优选地，双向压控开关4包括第一IGBT和第二IGBT，其中：

第一IGBT的栅极与第二IGBT的栅极连接，其公共端作为高电平控制端P；第一IGBT的发射极与第二IGBT的发射极连接，其公共端作为低电平控制端G；第一IGBT的集电极以及第二IGBT的集电极分别作为双向压控开关4的两个开关端K1、K2。

具体地，请参照图5，图5为本实用新型提供的一种双向压控开关的结构示意图。

可以理解的是，这里选用IGBT来构成双向压控开关4，IGBT具有驱动功率小、开关速度块以及饱和压降低的优点。

作为优选地，双向压控开关4包括第一NMOS和第二NMOS，其中：

第一NMOS的栅极与第二NMOS的栅极连接，其公共端作为高电平控制端P；第一NMOS的源极与第二NMOS的源极连接，其公共端作为低电平控制端G；第一NMOS的漏极以及第二NMOS的漏极分别作为双向压控开关4的两个开关端K1、K2。

具体地，请参照图6，图6为本实用新型提供的另一种双向压控开关的结构示意图。

具体地，本申请还可以选用MOSFET来构成双向压控开关4，MOSFET具有驱动功率小以及开关速度快的优点。

另外，本申请还可以选择NPN三极管来构成双向压控开关4，当然，本申请对于具体选用哪种开关管来构成双向压控开关4不作特别的限定，根据实际情况来定。

作为优选地，该无线供电发射机还包括：

第一端与市电连接、第二端与串联谐振环5的两端连接、用于滤除串联谐振环5流向市电的高频分量以及市电流向串联谐振环5的高频分量的滤波电路6。

可以理解的是，一方面，无线供电的发射实际上是一个高频逆变的过程，会产生一定的高频干扰；另一方面，市电电网中也可能存在高频杂波分量；为了减少无线供电发射机对市电电网以及市电电网对无线供电发射机的影响，本申请在市电与串联谐振环5之间设置了滤波电路6，用来滤除高频杂波分量。

作为优选地，滤波电路6包括第一电容C1、共轭电感B以及第二电容C2，其中：

共轭电感B的第一端与第一电容C1并联，并联的公共端作为滤波电路6的第一端；共轭电感B的第二端与第二电容C2并联，并联的公共端作为滤波电路6的第二端。

具体地，请参照图7，图7为本实用新型提供的一种滤波电路6的结构示意图。

作为优选地，第一电容C1和第二电容C2均为X电容。

具体地，X电容也即抑制电源电磁干扰用电容器，具有损耗小的优点。当然，这里的第一电容C1和第二电容C2还可以为其他类型的电容，本实用新型在此不做特别的限定，根据实际情况来定。

作为优选地，信号放大模块2为运算放大器。

当然，这里的信号放大模块2还可以由其他元器件构成，本实用新型在此不做特别的限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种无线供电发射机，其特征在于，包括：

用于输出PMW方波的信号源；

与所述信号源连接、用于对所述PWM方波进行放大的信号放大模块；

分别与所述信号源和所述信号放大模块连接、用于为所述信号源和所述信号放大模块供电的低压电源；

高电平控制端与所述信号放大模块的输出端连接、低电平控制端接地、两个开关端与串联谐振环的谐振电容或者谐振线圈并联的双向压控开关，所述双向压控开关用于依据放大后的PWM方波进行相应的导通或者闭合，进而相应的控制所述串联谐振环向外发射磁能；

用于将市电转换为磁能发送出去的所述串联谐振环，所述串联谐振环的两端与所述市电连接。

2.如权利要求1所述的无线供电发射机，其特征在于，所述双向压控开关包括第一IGBT和第二IGBT，其中：

所述第一IGBT的栅极与所述第二IGBT的栅极连接，其公共端作为所述高电平控制端；所述第一IGBT的发射极与所述第二IGBT的发射极连接，其公共端作为所述低电平控制端；所述第一IGBT的集电极以及所述第二IGBT的集电极分别作为所述双向压控开关的两个开关端。

3.如权利要求1所述的无线供电发射机，其特征在于，所述双向压控开关包括第一NMOS和第二NMOS，其中：

所述第一NMOS的栅极与所述第二NMOS的栅极连接，其公共端作为所述高电平控制端；所述第一NMOS的源极与所述第二NMOS的源极连接，其公共端作为所述低电平控制端；所述第一NMOS的漏极以及所述第二NMOS的漏极分别作为所述双向压控开关的两个开关端。

4.如权利要求1-3任一项所述的无线供电发射机，其特征在于，该无线供电发射机还包括：

第一端与所述市电连接、第二端与所述串联谐振环的两端连接、用于滤除所述串联谐振环流向所述市电的高频分量以及所述市电流向所述串联谐振环的高频分量的滤波电路。

5.如权利要求4所述的无线供电发射机，其特征在于，所述滤波电路包括第一电容、共轭电感以及第二电容，其中：

所述共轭电感的第一端与所述第一电容并联，并联的公共端作为所述滤波电路的第一端；所述共轭电感的第二端与所述第二电容并联，并联的公共端作为所述滤波电路的第二端。

6.如权利要求5所述的无线供电发射机，其特征在于，所述第一电容和所述第二电容均为X电容。

7.如权利要求1所述的无线供电发射机，其特征在于，所述信号放大模块为运算放大器。