CN210041446U - 一种用于智能穿戴设备的无线充电模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于智能穿戴设备的无线充电模组，其包括有：发射单元，所述发射单元包括有第一基体以及绕制于所述第一基体上的发射线圈，所述第一基体上设有第一磁铁，所述第一磁铁位于所述发射线圈的中心处；接收单元，所述接收单元包括有第二基体以及绕制于所述第二基体上的接收线圈，所述第二基体上设有第二磁铁，所述第二磁铁位于所述接收线圈的中心处；当所述接收单元对准所述发射单元时，所述第一磁铁与所述第二磁铁相互对齐，且二者相互磁吸。本实用新型依靠磁吸方式实现快速定位和对准，进而提高电能传输效率，同时结构简单、稳定可靠。

Description

一种用于智能穿戴设备的无线充电模组

技术领域

本实用新型涉及无线充电器件，尤其涉及一种用于智能穿戴设备的无线充电模组。

背景技术

随着用电设备对供电质量、安全性、可靠性、方便性、即时性、特殊场合、特殊地理环境等要求的不断提高，使得接触式电能传输方式越来越不能满足实际需要。无线充电器是利用电磁感应原理进行充电的设备，其原理和变压器相似，通过在发送和接收端各安置一个线圈，发送端线圈在电力的作用下向外界发出电磁信号，接收端线圈收到电磁信号并且将电磁信号转变为电流，从而达到无线充电的目的。无线充电技术是一种特殊的供电方式，它不需要电源线，依靠电磁波传播，然后将电磁波能量转化为电能，最终实现无线充电。无线充电技术虽然得到了一定的发展，但在发展过程中仍旧存在一些棘手的技术问题：第一，充电效能不高，一旦距离稍微远了一点充电的效率就会急剧降低，需要浪费大量的时间和资源才能完成充电；第二，充电过程中的安全问题。大功率的无线充电设备会产生大量的热能，对安全与设备本身的使用年限有影响；第三，实用性方面，目前的无线充电技术还是只能需要固定在某个定点的位置才能实现，偏移的角度可能无法充电；第四，价格昂贵，研究的成本较高，所以其研发的产品价格也相对高昂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种依靠磁吸方式实现快速定位和对准，进而提高电能传输效率，同时结构简单、稳定可靠的用于智能穿戴设备的无线充电模组。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。

一种用于智能穿戴设备的无线充电模组，其包括有：发射单元，所述发射单元包括有第一基体以及绕制于所述第一基体上的发射线圈，所述第一基体上设有第一磁铁，所述第一磁铁位于所述发射线圈的中心处；接收单元，所述接收单元包括有第二基体以及绕制于所述第二基体上的接收线圈，所述第二基体上设有第二磁铁，所述第二磁铁位于所述接收线圈的中心处；当所述接收单元对准所述发射单元时，所述第一磁铁与所述第二磁铁相互对齐，且二者相互磁吸。

优选地，所述第一基体为双面胶，所述发射线圈粘贴于所述第一基体上，所述第一基体背向所述发射线圈的一侧粘贴有黑色PET膜。

优选地，所述发射单元包括有发射端PCB板，所述发射端PCB板上设有发射线圈PIN+引脚和发射线圈PIN-引脚，所述发射线圈的两端分别连接于所述发射线圈PIN+引脚和发射线圈PIN-引脚，借由所述发射端PCB板控制所述发射线圈向外辐射电磁能量。

优选地，所述发射线圈的外径为19.5mm，内径为14.9mm，单根线径为0.08mm，绕制7圈。

优选地，所述发射线圈的电阻不大于240M欧，所述发射线圈的电感量为3.3UH。

优选地，所述第二基体为双面胶，所述接收线圈粘贴于所述第二基体上，所述第二基体背向所述接收线圈的一侧粘贴有黑色PET膜。

优选地，所述接收单元包括有接收端PCB板，所述接收端PCB板上设有接收线圈PIN+引脚和接收线圈PIN-引脚，所述接收线圈的两端分别连接于所述接收线圈PIN+引脚和接收线圈PIN-引脚。

优选地，所述接收线圈的外径为17.5mm，内径为9.5mm，单根线径为0.28mm，绕制13圈。

优选地，所述第一基体和第二基体均为圆形。

优选地，所述第一磁铁和所述第二磁铁均为圆形磁片。

优选地，包括有一发射端底座，所述发射单元设于所述发射端底座内。

本实用新型公开的用于智能穿戴设备的无线充电模组中，在发射单元和接收单元各设置一个磁铁，当电子设备需要充电时，只需将所述接收单元大致对准所述发射单元，此时，借助所述第一磁铁与所述第二磁铁的磁吸作用，使得所述接收单元与所述发射单元准确对齐，此时不仅可以保证无线传输效率最大化，进而提高电能传输效率，还可以实现快速定位和对准，便于用户放置电子设备，此外，本实用新型结构简单、稳定可靠，适合在无线充电设备领域推广应用，并具有较好的应用前景。

附图说明

图1为发射端底座的结构图；

图2为发射单元的结构图；

图3为接收单元的结构图；

图4为发射端PCB板的结构图；

图5为接收端PCB板的结构图；

图6为发射单元性能测试曲线图；

图7为接收单元性能测试曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。

本实用新型公开了一种用于智能穿戴设备的无线充电模组，结合图1至图5所示，其包括有：

发射单元，所述发射单元包括有第一基体1以及绕制于所述第一基体1上的发射线圈2，所述第一基体1上设有第一磁铁3，所述第一磁铁3位于所述发射线圈2的中心处；

接收单元，所述接收单元包括有第二基体4以及绕制于所述第二基体4上的接收线圈5，所述第二基体4上设有第二磁铁6，所述第二磁铁6位于所述接收线圈5的中心处；

当所述接收单元对准所述发射单元时，所述第一磁铁3与所述第二磁铁6相互对齐，且二者相互磁吸。

上述结构中，在发射单元和接收单元各设置一个磁铁，当电子设备需要充电时，只需将所述接收单元大致对准所述发射单元，此时，借助所述第一磁铁3与所述第二磁铁6的磁吸作用，使得所述接收单元与所述发射单元准确对齐，此时不仅可以保证无线传输效率最大化，进而提高电能传输效率，还可以实现快速定位和对准，便于用户放置电子设备，此外，本实用新型结构简单、稳定可靠，适合在无线充电设备领域推广应用，并具有较好的应用前景。

作为一种优选结构，请参见图2和图4，所述第一基体1为双面胶，所述发射线圈2粘贴于所述第一基体1上，所述第一基体1背向所述发射线圈2的一侧粘贴有黑色PET膜。

进一步地，所述发射单元包括有发射端PCB板7，所述发射端PCB板7上设有发射线圈PIN+引脚70和发射线圈PIN-引脚71，所述发射线圈2的两端分别连接于所述发射线圈PIN+引脚70和发射线圈PIN-引脚71，借由所述发射端PCB板7控制所述发射线圈2向外辐射电磁能量。

本实施例中，所述发射线圈2的外径为19.5mm，内径为14.9mm，单根线径为0.08mm，绕制7圈。进一步地，所述发射线圈2的电阻不大于240M欧，所述发射线圈2的电感量为3.3UH。

关于所述发射单元的具体应用，请参见如下实施例：

发射端的PCB设计中，按照设计好的外观结构下，通过芯片厂家提供的芯片设计原理，无线发射VINPIN：规格有标3.0V---5.6V，低于3.0V是芯片检测到低压，而停止工作，高于5.6V时芯片是不会停止工作的，如果高于5.8V，会对芯片的使用寿命有缩短，所以应用时尽量不要高于5.8V,通过PCB电路设计，运用电容降压原理，让VIN角设计到5V内。SW端：此端口耐压值是40V，如果高于40V，会对芯片的使用寿命有缩短，运用示波器看波形，看最高的峰值波形不要高于40V，发射部分的测试性能请参见图6，通过电路调试设计，让主板控制在37.6V。在优选实施例中，通过无线充线圈设计原理，设计出外径24.5MM，内径7.5MM的硬磁片，在此环内设计出外径19.5MM，内径14.9MM,线径单根0.08MM共24股的，共7圈的无线充线圈绕线结构，调整频率时，要看发射线圈的电感量和对应线圈上并联的谐振电容，尽量要靠近F＝1/(2∏√LC)谐振频率点，这样效率才会好。通过设计，最终定为DCR为240M欧内，电感量为3.3UH的发射线圈，在发射单元的中间位置增加一个磁铁，让TX与RX线圈接收点通过磁芯定位，更好的提高无线充电效能。

请参见图3和图5，关于接收部分，作为一种优选方式，所述第二基体4为双面胶，所述接收线圈5粘贴于所述第二基体4上，所述第二基体4背向所述接收线圈5的一侧粘贴有黑色PET膜。

进一步地，所述接收单元包括有接收端PCB板8，所述接收端PCB板8上设有接收线圈PIN+引脚80和接收线圈PIN-引脚81，所述接收线圈5的两端分别连接于所述接收线圈PIN+引脚80和接收线圈PIN-引脚81。

本实施例中，所述接收线圈5的外径为17.5mm，内径为9.5mm，单根线径为0.28mm，绕制13圈。进一步地，所述第一基体1和第二基体4均为圆形，所述第一磁铁3和所述第二磁铁6均为圆形磁片。

关于接收部分的具体结构，请参见如下实施例：

关于接收部分，运用TX芯片的尺寸规格优势，芯片也集成的电池充电IC功能，让电路设计在设备池的保护板中。通过F＝1/(2∏√LC)的原理，同理设计TX的线圈方案，设计出电感量为6UH，DCR为200M欧内的RX线圈，规格为直径为20MM，厚度为0.35MM的圆形软磙片，一面贴双面胶，一面黑色PET膜，线圈贴在双面胶上，线圈为本体规格设计为17.5MM外径，内径9.5MM，线径单根为0.28MM共13圈绕线的结构。在接收单元的圆内中间增加一个磁铁，让TX与RX线圈接收点通过磁芯定位，更好的提高无线充电效能。接收部分的测试性能请参见图7，此外，关于接收单元，VCHG端耐压值是22V，如果高于22V，会对芯片的使用寿命有缩短，要用示波器看波形，看最高的峰值波形不要高于22V，通过主板电容值调整,测试得出21V。

为了起到较好的承载作用，本实施例包括有一发射端底座9，所述发射单元设于所述发射端底座9内。

本实用新型公开的用于智能穿戴设备的无线充电模组中，属于对智能穿戴设备的5W无线充模组的开发方案，本实用新型通过采用私有无线充通信协议，让发射与接收做到高效率、低温控、小尺寸、成本底的产品。本实用新型适合应用于智能穿戴设备环境中，相较于常规无线充方案，本实用新型结构小、外观美观、无线充方便、线圈辐射/接收效率更高、信号传输更畅通，并且设计思路简单、实用性较强。

以上所述只是本实用新型较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于智能穿戴设备的无线充电模组，其特征在于，包括有：

发射单元，所述发射单元包括有第一基体(1)以及绕制于所述第一基体(1)上的发射线圈(2)，所述第一基体(1)上设有第一磁铁(3)，所述第一磁铁(3)位于所述发射线圈(2)的中心处；

接收单元，所述接收单元包括有第二基体(4)以及绕制于所述第二基体(4)上的接收线圈(5)，所述第二基体(4)上设有第二磁铁(6)，所述第二磁铁(6)位于所述接收线圈(5)的中心处；

当所述接收单元对准所述发射单元时，所述第一磁铁(3)与所述第二磁铁(6)相互对齐，且二者相互磁吸。

2.如权利要求1所述的用于智能穿戴设备的无线充电模组，其特征在于，所述第一基体(1)为双面胶，所述发射线圈(2)粘贴于所述第一基体(1)上，所述第一基体(1)背向所述发射线圈(2)的一侧粘贴有黑色PET膜。

3.如权利要求1所述的用于智能穿戴设备的无线充电模组，其特征在于，所述发射单元包括有发射端PCB板(7)，所述发射端PCB板(7)上设有发射线圈PIN+引脚(70)和发射线圈PIN-引脚(71)，所述发射线圈(2)的两端分别连接于所述发射线圈PIN+引脚(70)和发射线圈PIN-引脚(71)，借由所述发射端PCB板(7)控制所述发射线圈(2)向外辐射电磁能量。

4.如权利要求1所述的用于智能穿戴设备的无线充电模组，其特征在于，所述发射线圈(2)的外径为19.5mm，内径为14.9mm，单根线径为0.08mm，绕制7圈。

5.如权利要求4所述的用于智能穿戴设备的无线充电模组，其特征在于，所述发射线圈(2)的电阻不大于240M欧，所述发射线圈(2)的电感量为3.3UH。

6.如权利要求1所述的用于智能穿戴设备的无线充电模组，其特征在于，所述第二基体(4)为双面胶，所述接收线圈(5)粘贴于所述第二基体(4)上，所述第二基体(4)背向所述接收线圈(5)的一侧粘贴有黑色PET膜。

7.如权利要求1所述的用于智能穿戴设备的无线充电模组，其特征在于，所述接收单元包括有接收端PCB板(8)，所述接收端PCB板(8)上设有接收线圈PIN+引脚(80)和接收线圈PIN-引脚(81)，所述接收线圈(5)的两端分别连接于所述接收线圈PIN+引脚(80)和接收线圈PIN-引脚(81)。

8.如权利要求7所述的用于智能穿戴设备的无线充电模组，其特征在于，所述接收线圈(5)的外径为17.5mm，内径为9.5mm，单根线径为0.28mm，绕制13圈。

9.如权利要求1所述的用于智能穿戴设备的无线充电模组，其特征在于，所述第一基体(1)和第二基体(4)均为圆形，所述第一磁铁(3)和所述第二磁铁(6)均为圆形磁片。

10.如权利要求1所述的用于智能穿戴设备的无线充电模组，其特征在于，包括有一发射端底座(9)，所述发射单元设于所述发射端底座(9)内。

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