CN209402247U - 一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车，包括无线电能发射模块、无线电能接收模块、超级电容组、电源管理控制模块以及电机驱动模块；无线电能发射模块将直流电转换为高频磁场能量向外发射，无线电能接收模块接收高频磁场能量，并将其转换为直流电给超级电容组充电存储，超级电容组为电机驱动模块提供电能供玩具车驱动，电源管理控制模块用于稳定输出电压；超级电容组与电源管理控制模块通过P沟道MOSFET管连接，用于控制充放电的启停。本实用新型采用基于超级电容储能的无线充电技术，具有制造成本低、电路结构简单以及充电操作安全的特点，通过硬件设计实现了自动启停控制，避免了软件编程控制的繁琐。
Description
技术领域：
本实用新型涉及无线充电技术领域，具体涉及一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车。
背景技术：
玩具四驱车是儿童最喜爱的玩具之一，现在市面上销售的玩具四驱车其电能主要是通过干电池来提供，不仅电能转换效率低，还需要频繁更换一次性电池，可玩性低，而且会给环境带来极大的污染。也有少量的采用充电电池，这种频繁充放电的储能装置，会逐渐令电池的寿命降低，并且常规的有线充电也不利于儿童操作，存在一定的安全隐患，有鉴于此，本案由此而生。
实用新型内容：
本实用新型的目的是实现玩具车的无线充电以及充放电时玩具车的自动启停，为了实现上述目的，所采用的技术方案为：
一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车，包括无线电能发射模块、无线电能接收模块、超级电容组、电源管理控制模块以及电机驱动模块；所述无线电能发射模块用于将直流电转换为高频磁场能量向外发射，无线电能接收模块用于接收高频磁场能量，并将其转换为直流电给超级电容组充电存储，超级电容组为电机驱动模块提供电能供玩具车驱动，电源管理控制模块用于稳定输出电压；超级电容组与电源管理控制模块通过P沟道增强型MOSFET管连接，用于控制充放电的启停。
所述无线电能发射模块是将输入的12V直流电转换为高频磁场能量。
所述无线电能发射模块包括芯片XKT-412和芯片T5336，XKT-412的1脚通过电阻R2与12V电源相连；XKT-412的1脚还通过电阻R1与2脚相连；XKT-412的3脚通过电容C1与电阻R1相连；XKT-412的5脚接地；XKT-412的6脚与T5336的4脚相连；XKT-412的7脚通过电阻R3与12V电源相连；XKT-412的8脚与12V电源相连；XKT-412的3脚与7脚短接、4脚与6脚短接；T5336的1脚、2脚、3脚短接接地，还通过电容C2与12V电源相连；T5336的5脚、6脚、7脚、8脚短接通过并联的电容C3、C4与12V电源相连，还通过电感线圈与12V电源相连。
所述无线电能接收模块是将接收到的高频磁场能量转换为5V直流电。
所述无线电能接收模块包括芯片T-3168和线圈，线圈两端并联电容C5，C5一端与二极管D1阳极相连，C5另一端接地；D1的阴极其中一路与T-3168的2脚相连，另一路通过电阻R6与T-3168的7脚相连，还有一路通过电容C6与地相连；T-3168的3脚通过电感L1、电阻R4与5脚相连；T-3168的4脚通过二极管D2与3脚相连，4脚同时接地；T-3168的5脚通过电阻R5接地；L1和R4的公共端通过电容C7接输出1端子，C7另一端接地；T-3168的1脚、6脚和8脚均悬空；输出2端子接地。
所述超级电容组由多个超级电容串联而成，超级电容组与无线电能接收模块之间通过二极管1N4007连接。
所述电源管理控制电路包括芯片TPS63020，TPS63020的VIN端通过电容C8与地相连；TPS63020的L1、L2端通过电感L2相连；TPS63020的PS/SYNC端接地；TPS63020的VINA端、EN端通过电容C9与地相连；TPS63020的GND端接地；TPS63020的FB端通过电阻R8接地，FB端还通过电阻R7与VOUT端相连；TPS63020的VOUT端还通过两个并联电容C10、C11与地相连；TPS63020的PG端悬空。
所述电机驱动模块采用空心杯电机。
所述空心杯电机的型号为16G214EMR29B。
本实用新型采用基于超级电容储能的无线充电技术，具有制造成本低、电路结构简单以及充电操作安全的特点，并且通过硬件设计实现了玩具车充放电时的自动启停控制，简化了软件编程控制的繁琐。
以下通过附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述。
附图说明：
图1为实施例中充电玩具车的原理框图；
图2为实施例中的无线电能发射模块电路图；
图3为实施例中的无线电能接收模块电路图；
图4为实施例中的超级电容组电路图；
图5为实施例中的电源管理控制模块电路图；
图6为实施例中的电机驱动模块电路图；
图7为实施例中的充电玩具车的电路图。
具体实施方式：
本实施例公开一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车，其原理结构如图1所示，包括无线电能发射模块、无线电能接收模块、超级电容组、电源管理控制模块以及电机驱动模块。下面将结合各模块的具体电路图详加说明。
其中，无线电能发射模块主要用于将12V直流电转换为高频磁场能量向外发射，该模块的具体电路如图2所示，主要包括芯片XKT-412和芯片T5336，XKT-412的1脚通过电阻R2与12V电源相连；XKT-412的1脚还通过电阻R1与2脚相连；XKT-412的3脚通过电容C1与电阻R1相连；XKT-412的5脚接地；XKT-412的6脚与T5336的4脚相连；XKT-412的7脚通过电阻R3与12V电源相连；XKT-412的8脚与12V电源相连；XKT-412的3脚与7脚短接、4脚与6脚短接；T5336的1脚、2脚、3脚短接接地，还通过电容C2与12V电源相连；T5336的5脚、6脚、7脚、8脚短接通过并联的电容C3、C4与12V电源相连，还通过电感线圈与12V电源相连。此处的线圈作用是发出电磁功率。
无线电能接收模块通过线圈感应到无线电能发射模块发出的高频磁场能量，并将其转换为5V直流电给超级电容组充电存储。无线电能接收模块的具体电路如图3所示，包括芯片T-3168和线圈，线圈两端并联电容C5，C5一端与二极管D1阳极相连，C5另一端接地；D1的阴极其中一路与T-3168的2脚相连，另一路通过电阻R6与T-3168的7脚相连，还有一路通过电容C6与地相连；T-3168的3脚通过电感L1、电阻R4与5脚相连；T-3168的4脚通过二极管D2与3脚相连，4脚同时接地；T-3168的5脚通过电阻R5接地；L1和R4的公共端通过电容C7接输出1端子，C7另一端接地；T-3168的1脚、6脚和8脚均悬空；输出2端子接地，输出端子1和2两端的电压即为5V电压。
超级电容组由多个超级电容串联而成，本实施例中采用两个超级电容串联组成(如图4所示)，并在超级电容组与无线电能接收模块之间连接有二极管1N4007，利用二极管的单向导电性来限制电流的流向。
电源管理控制模块能够检测充电电压的有无，在超级电容组与电源管理控制模块之间通过P沟道增强型MOSFET管进行连接(如图7所示)，利用MOSFET管的开关作用来控制充放电时玩具车的自动启停。并且，电源管理控制模块还可以在检测到超级电容组的放电电压减小时，保持5V输出电压的稳定。电源管理控制模块的具体电路如图5所示，包括芯片TPS63020，TPS63020的VIN端通过电容C8与地相连；TPS63020的L1、L2端通过电感L2相连；TPS63020的PS/SYNC端接地；TPS63020的VINA端、EN端通过电容C9与地相连；TPS63020的GND端接地；TPS63020的FB端通过电阻R8接地，FB端还通过电阻R7与VOUT端相连；TPS63020的VOUT端还通过两个并联电容C10、C11与地相连；TPS63020的PG端悬空。工作时，VOUT端与GND端能得到稳定的5V电压。
电机驱动模块如图6所示采用Portescap公司生产的型号为16G214EMR29B的空心杯直流减速电机，两端加上5V电压即可工作，具有减速比大、力矩大、效率高的优势。
本实施例公开的无线充电玩具车其工作过程为：无线电能发射模块将输入的12V直流电能转换为高频的磁场能量；无线电能接收模块接收高频的磁场能量，将其转换为5V的直流电能；超级电容组储存直流电能并为电机的驱动提供电能；电源管理模块控制供电电压，当超级电容放电电压减小时能够保持5V输出电压的稳定；由电机驱动玩具小车前进。当无线电能接收模块接收到磁场能量时，此时P沟道增强型MOSFET管的栅极为高电平，MOSFET截止，超级电容组停止放电，不会为电机驱动模块提供电能；当无线电能接收模块处于停止工作状态时，此时P沟道增强型MOSFET管的栅极为低电平，MOSFET导通，超级电容组开始放电，为电机驱动模块提供电能，从而驱动玩具小车前进，实现了充放电时玩具车的自动启停功能。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。
Claims (9)
1.一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车，其特征在于：包括无线电能发射模块、无线电能接收模块、超级电容组、电源管理控制模块以及电机驱动模块；所述无线电能发射模块用于将直流电转换为高频磁场能量向外发射，无线电能接收模块用于接收高频磁场能量，并将其转换为直流电给超级电容组充电存储，超级电容组为电机驱动模块提供电能供玩具车驱动，电源管理控制模块用于稳定输出电压；超级电容组与电源管理控制模块通过P沟道增强型MOSFET管连接，用于控制充放电的启停。
2.根据权利要求1所述的一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车，其特征在于：所述无线电能发射模块是将输入的12V直流电转换为高频磁场能量。
3.根据权利要求2所述的一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车，其特征在于：所述无线电能发射模块包括芯片XKT-412和芯片T5336，XKT-412的1脚通过电阻R2与12V电源相连；XKT-412的1脚还通过电阻R1与2脚相连；XKT-412的3脚通过电容C1与电阻R1相连；XKT-412的5脚接地；XKT-412的6脚与T5336的4脚相连；XKT-412的7脚通过电阻R3与12V电源相连；XKT-412的8脚与12V电源相连；XKT-412的3脚与7脚短接、4脚与6脚短接；T5336的1脚、2脚、3脚短接接地，还通过电容C2与12V电源相连；T5336的5脚、6脚、7脚、8脚短接通过并联的电容C3、C4与12V电源相连，还通过电感线圈与12V电源相连。
4.根据权利要求1所述的一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车，其特征在于：所述无线电能接收模块是将接收到的高频磁场能量转换为5V直流电。
5.根据权利要求4所述的一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车，其特征在于：所述无线电能接收模块包括芯片T-3168和线圈，线圈两端并联电容C5，C5一端与二极管D1阳极相连，C5另一端接地；D1的阴极其中一路与T-3168的2脚相连，另一路通过电阻R6与T-3168的7脚相连，还有一路通过电容C6与地相连；T-3168的3脚通过电感L1、电阻R4与5脚相连；T-3168的4脚通过二极管D2与3脚相连，4脚同时接地；T-3168的5脚通过电阻R5接地；L1和R4的公共端通过电容C7接输出1端子，C7另一端接地；T-3168的1脚、6脚和8脚均悬空；输出2端子接地。
6.根据权利要求1所述的一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车，其特征在于：所述超级电容组由多个超级电容串联而成，超级电容组与无线电能接收模块之间通过二极管1N4007连接。
7.根据权利要求1所述的一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车，其特征在于：所述电源管理控制电路包括芯片TPS63020，TPS63020的VIN端通过电容C8与地相连；TPS63020的L1、L2端通过电感L2相连；TPS63020的PS/SYNC端接地；TPS63020的VINA端、EN端通过电容C9与地相连；TPS63020的GND端接地；TPS63020的FB端通过电阻R8接地，FB端还通过电阻R7与VOUT端相连；TPS63020的VOUT端还通过两个并联电容C10、C11与地相连；TPS63020的PG端悬空。
8.根据权利要求1所述的一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车，其特征在于：所述电机驱动模块采用空心杯电机。
9.根据权利要求8所述的一种自动启停的基于超级电容储能的无线充电玩具车，其特征在于：所述空心杯电机的型号为16G214EMR29B。
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| CN111130224A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-05-08 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种便携式冷藏装置 |
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