CN216774387U - 一种电流型无线充电发射端和设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电流型无线充电发射端，包括：直流电压源；电流转换电路，包括储能电感、第一场效应管和二极管，其中，储能电感一端连接直流电压源，另一端连接二极管的正极和第一场效应管的漏极；并联谐振电路，包括谐振线圈、谐振电容和第二场效应管，其中，谐振线圈一端连接二极管的负极，另一端连接第二场效应管的漏极，谐振电容并联在谐振线圈的两端形成回路；嵌入式控制电路，分别连接第一场效应管和第二场效应管的栅极，用于控制第一场效应管和第二场效应管的导通和关断。其可以以输入为方波电流的形式进行并联谐振，在有限的电源电压条件下，有效提高输出功率。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线电传输技术领域，尤其涉及到一种电流型无线充电发射端和一种电流型无线充电设备。
背景技术
随着无线电能传输技术的发展，电气设备摆脱电源线的束缚已经成为主流趋势。电气设备在去除电源线或者电源接口后，极大的方便了电气设备防水防潮的性能设计。
磁耦合谐振式无线电能传输技术基于电磁感应原理，通过发送端线圈向外界发出电磁信号，在接收端线圈收到电磁信号后将电磁信号转换为电流，从而达到无线电能传输的目的。目前，无线电能传输系统大多都是用电压源进行磁耦合谐振，这种方式最大输出功率受限。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提出了一种电流型无线充电发射端，其可以以输入为方波电流的形式进行并联谐振，在有限的电源电压条件下，有效提高输出功率。
具体的，本实用新型实施例提供了一种电流型无线充电发射端，包括：直流电压源；电流转换电路，包括储能电感、第一场效应管和二极管，其中，所述储能电感一端连接所述直流电压源，另一端连接所述二极管的正极和所述第一场效应管的漏极；并联谐振电路，包括谐振线圈、谐振电容和第二场效应管，其中，所述谐振线圈一端连接所述二极管的负极，另一端连接所述第二场效应管的漏极，所述谐振电容并联在所述谐振线圈的两端形成回路；嵌入式控制电路，分别连接所述第一场效应管和所述第二场效应管的栅极，用于控制所述第一场效应管和所述第二场效应管的导通和关断。
在本实用新型的一个实施例中，所述电流型无线充电发射端还包括：前级滤波电容，一端连接所述直流电压源的正极，另一端接地。
在本实用新型的一个实施例中，所述嵌入式控制电路包括：GD32最小运行电路以及场效应管驱动电路。
另外，本实用新型实施例提出一种电流型无线充电设备，包括：前述任意一个实施例所述的电流型无线充电发射端；无线充电接收端，用于与所述电流型无线充电发射端之间产生电流感应，对负载进行无线充电。
在本实用新型的一个实施例中，所述无线充电接收端包括：谐振线圈、谐振电容、整流桥、滤波电容和负载；所述谐振电容连接在所述谐振线圈的两端，所述滤波电容连接在所述负载的两端，所述整流桥连接于所述谐振线圈和所述负载之间。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，至少具有如下一个或多个有益效果：
通过储能电感两端一端连接直流电压源，另一端连接二极管的正极和第一场效应管的漏极，构成电流转换电路，谐振电路的谐振线圈一端连接二极管的负极，另一端连接所述第二场效应管的漏极，实现与电流转换电路并联，由嵌入式控制电路控制两场效应管的导通和关断，能够以输入为方波电流的形式进行并联谐振，相比于直接以电压源进行磁耦合谐振的方式而言，在有限的电源电压条件下，能够有效提高输出功率。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的电流型无线充电发射端的电路结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的第一场效应管导通、第二场效应管关断时第一阶段的电流流向示意图；
图3为本实用新型实施例提供的第一场效应管导通、第二场效应管关断时第二阶段的电流流向示意图；
图4为本实用新型实施例提供的第一场效应管关断、第二场效应管导通时第一阶段的电流流向示意图；
图5为本实用新型实施例提供的第一场效应管关断、第二场效应管导通时第二阶段的电流流向示意图；
图6为本实用新型实施例提供的四个阶段电流波形示意图；
图7为现有技术中的电压型无线充电设备的仿真电路图；
图8为本实用新型实施例提供的电流型无线充电设备的仿真电路图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以互相组合。下面将参考附图并结合实施例来说明本实用新型。
为了使本领域普通技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，都应当属于本实用新型的保护范围。
参考图1所示，本实用新型第一实施例提出一种电流型无线充电发射端，例如包括相连接的：直流电压源、嵌入式控制电路和电流源转换电路以及并联谐振电路。
其中，电流转换电路例如包括：储能电感L1、第一场效应管M1和二极管D1。直流电压源Vs1的负极接地，正极连接储能电感L1的一端，储能电感L1的另一端连接二极管D1的正极和第一场效应管M1的漏极。
并联谐振电路例如包括：谐振线圈L2、谐振电容C2和第二场效应管 M2。谐振线圈L2的一端连接二极管D1的负极，另一端连接二场效应管 M2的漏极。谐振电容C2并联在谐振线圈L2的两端形成回路。
嵌入式控制电路例如分别连接第一场效应管M1和二场效应管M2的栅极，用于控制该第一场效应管M1和二场效应管M2的导通和关断。
具体的，直流电压源Vs1的输出电压例如为5v，在一个实施方式中，该电流型无线充电发射端例如还包括：前级滤波电容C1，其电容量例如为 10μF，一端连接直流电压源Vs1的正极，另一端接地，用以降低交流脉动波纹系数，提升高效平滑直流输出。
在一个实施方式中，所述嵌入式控制电路例如包括：GD32最小运行电路以及场效应管驱动电路，实现对第一场效应管M1和二场效应管M2的驱动控制。储能电感L1例如为220μH，谐振线圈L2例如为6.3μH，谐振电容例如为100nF，
进一步的，第一场效应管M1和二场效应管M2驱动为互补PWM，M1 导通、M2关断时第一阶段电流流向如图2所示，直流源通过储能电感L1 和第一场效应管M1，对储能电感L1充电；谐振线圈L2放电对谐振电容 C2充电。电流波形对应图6中的第一阶段。
M1导通、M2关断时第二阶段电流流向如图3所示，直流源通过储能电感L1和第一场效应管M1，对储能电感L1充电；谐振电容C2放电对谐振线圈L2充电，电流波形对应图6中的第二阶段。
M1关断、M2导通时第一阶段电流流向如图4所示，直流源通过储能电感L1、二极管D1、第二场效应管M2，对谐振线圈L2、谐振电容C2充电，电流波形对应图6中的第三阶段。
M1关断、M2导通时第二阶段电流流向如图5所示，直流源通过储能电感L1、二极管D1、第二场效应管M2，对谐振线圈L2充电，且谐振电容C2放电对谐振线圈L2充电，电流波形对应图6中的第四阶段。
如此一来，本实用新型第一实施例提出的电流型无线充电发射端能够以输入为方波电流的形式进行并联谐振，相比于直接以电压源进行磁耦合谐振的方式而言，在有限的电源电压条件下，能够有效提高输出功率。
另外，本实用新型第二实施例提出一种电流型无线充电设备，例如包括：无线充电接收端和前述第一实施例中所述的电流型无线充电发射端。其中，具体的所述电流型无线充电发射端的结构和所实现的功能可参考前述第一实施例中的内容，故在此不再进行详细讲述，且本实施例的有益效果同前述第一实施例的有益效果相同。所述无线充电接收端用于与所述电流型无线充电发射端之间产生电流感应，由所述电流型无线充电发射端的谐振线圈对所述无线充电接收端的负载进行无线充电。
如图7所示为现有技术中的一种电压型无线充电设备的仿真电路图，其中发射端例如包括：直流电压源5V，谐振线圈6.3μH与谐振电容100nF 以及串联的MOSFET(场效应管)。接收端例如包括：谐振线圈6.3μH、谐振电容100nF、整流桥、滤波电容220μF以及负载5Ω。所述谐振电容连接在所述谐振线圈的两端，所述滤波电容连接在所述负载的两端，所述整流桥连接于所述谐振线圈和所述负载之间。
在一个实施方式中，如图8所示为本实施例提出的电流型无线充电设备的仿真电路图，相比于电压型无线充电设备仅改变了发射端结构，新增了储能电感220μH、MOSFET(场效应管)和二极管。
在耦合系数都为0.7的条件下，电压型无线充电设备的负载功率为 1.34W，电流型无线充电设备的负载功率为4.24W，功率提高2倍多。由此可见，改进后的电流型无线充电发射端输出功率大大增加。
综上所述，本实用新型实施例提出一种电流型无线充电发射端和一种电流型无线充电设备，通过储能电感两端一端连接直流电压源，另一端连接二极管的正极和第一场效应管的漏极，构成电流转换电路，谐振电路的谐振线圈一端连接二极管的负极，另一端连接所述第二场效应管的漏极，实现与电流转换电路并联，由嵌入式控制电路控制两场效应管的导通和关断，能够以输入为方波电流的形式进行并联谐振，相比于直接以电压源进行磁耦合谐振的方式而言，在有限的电源电压条件下，能够有效提高输出功率。
需要指出的是，根据实施的需要，可将本实用新型中描述的各个步部件拆分为更多部件，也可将两个或多个部件或者部件的部分组合成新的部件，以实现本实用新型的目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各个实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的各个实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种电流型无线充电发射端，其特征在于，包括：
直流电压源；
电流转换电路，包括储能电感、第一场效应管和二极管，其中，所述储能电感一端连接所述直流电压源，另一端连接所述二极管的正极和所述第一场效应管的漏极；
并联谐振电路，包括谐振线圈、谐振电容和第二场效应管，其中，所述谐振线圈一端连接所述二极管的负极，另一端连接所述第二场效应管的漏极，所述谐振电容并联在所述谐振线圈的两端形成回路；
嵌入式控制电路，分别连接所述第一场效应管和所述第二场效应管的栅极，用于控制所述第一场效应管和所述第二场效应管的导通和关断。
2.根据权利要求1所述的电流型无线充电发射端，其特征在于，还包括：前级滤波电容，一端连接所述直流电压源的正极，另一端接地。
3.根据权利要求1所述的电流型无线充电发射端，其特征在于，所述嵌入式控制电路包括：GD32最小运行电路以及场效应管驱动电路。
4.一种电流型无线充电设备，其特征在于，包括：
权利要求1至3中任意一项所述的电流型无线充电发射端；
无线充电接收端，用于与所述电流型无线充电发射端之间产生电流感应，对负载进行无线充电。
5.根据权利要求4所述的电流型无线充电设备，其特征在于，所述无线充电接收端包括：谐振线圈、谐振电容、整流桥、滤波电容和负载；所述谐振电容连接在所述谐振线圈的两端，所述滤波电容连接在所述负载的两端，所述整流桥连接于所述谐振线圈和所述负载之间。
Priority Applications (1)
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| CN202220102930.8U CN216774387U (zh) | 2022-01-14 | 2022-01-14 | 一种电流型无线充电发射端和设备 |
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Publications (1)
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| CN216774387U true CN216774387U (zh) | 2022-06-17 |
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Family Applications (1)
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| CN202220102930.8U Active CN216774387U (zh) | 2022-01-14 | 2022-01-14 | 一种电流型无线充电发射端和设备 |
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- 2022-01-14 CN CN202220102930.8U patent/CN216774387U/zh active Active
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