CN218472849U - 一种无线充电器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种无线充电器，其包括灯具外的发射端与设在灯具内的接收端；发射端包括均与直流电源电连接的LDO降压电路与全桥开关电路，全桥开关电路电连接有LC发射电路，LDO降压电路电连接有MCU控制电路，MCU控制电路连接有用于驱动全桥开关电路的全桥驱动电路；接收端包括依次电连接的LC接收电路、全桥整流电路、LED驱动电路以及LED模组，LC接收电路与LC发射电路配对。本申请具有避免在灯具上开设额外的接口，利于保证灯具的密封性能与充电时稳定性的效果。

Description

一种无线充电器

技术领域

本申请涉及充电器的领域，尤其是涉及一种无线充电器。

背景技术

所有手机使用的充电器其实都是由一个稳定电源加上必要的恒流、限压、限时、过冲等控制电路组成，稳定电源主要是稳压电源，用于提供稳定的工作电压和足够的电流。手机使用的充电器满足了大部分人员的便携式要求。

随着用于对充电器的要求不断地提高，接触式电能传输的方式已经越来越不能满足用户日常的实际需要，例如在灯具的使用场景。现有的灯具要使用接触式充电器，需要在灯具上设置一个供充电线插接电连接的接口，这个接口降低了灯具的密封性能与充电时的稳定性。

实用新型内容

为了避免在灯具上开设额外的接口，本申请提供一种无线充电器。

本申请提供的一种无线充电器采用如下的技术方案：

一种无线充电器，包括灯具外的发射端与设在所述灯具内的接收端；

所述发射端包括均与直流电源电连接的LDO降压电路与全桥开关电路，所述全桥开关电路电连接有LC发射电路，所述LDO降压电路电连接有MCU控制电路，所述MCU控制电路电连接有用于驱动所述全桥开关电路的全桥驱动电路；

所述接收端包括依次电连接的LC接收电路、全桥整流电路、LED驱动电路以及LED模组，所述LC接收电路与所述LC发射电路配对。

通过采用上述技术方案，直流电源通过LDO降压电路后为MCU控制电路供电，MCU控制电路控制全桥驱动电路对全桥开关电路进行驱动，全桥开关电路驱动LC发射电路发出无线功率，接收端的LC接收电路接收无线功率，全桥整流电路对无线功率进行整流后对LED驱动电路供电，LED驱动电路驱动LED模组中的LED发光，将现有技术中的接触式充电改进为非接触式的无线充电，避免在灯具上开设额外的接口，利于保证灯具的密封性能与充电时的稳定性。

作为优选，所述全桥开关电路包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3与第四MOS管Q4，MOS管的栅极为控制端，MOS管的源极和漏极为受控端；

第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3与第四MOS管Q4的控制端均与所述MCU控制电路电连接，所述第一MOS管Q1的一受控端与所述直流电源的负极电连接，所述第一MOS管Q1的另一受控端与所述第三MOS管Q3的一受控端电连接，所述第三MOS管Q3的另一受控端与所述直流电源的正极电连接，所述第二MOS管Q2的一受控端与所述直流电源的负极电连接，所述第二MOS管Q2的另一受控端与所述第四MOS管Q4的一受控端电连接，所述第四MOS管Q4的另一受控端与所述直流电源的正极电连接；

所述第一MOS管Q1与所述第三MOS管Q3的电连接点为所述全桥开关电路的一输出端，所述第二MOS管Q2与所述第四MOS管Q4的电连接点为所述全桥开关电路的另一输出端。

通过采用上述技术方案，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3与第四MOS管Q4被MCU控制电路控制，利于向LC发射电路提供LC发射电路所需的波形与电能。

作为优选，所述全桥开关电路还包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3与第四电阻器R4，所述第一电阻器R1电连接在所述第一MOS管Q1的控制端与所述直流电源的负极之间，所述第二电阻器R2电连接在所述第二MOS管Q2的控制端与所述直流电源的负极之间，所述第三电阻器R3电连接在所述第三MOS管Q3的控制端与所述直流电源的正极之间，所述第四电阻器R4电连接在所述第四MOS管Q4的控制端与所述直流电源的正极之间。

通过采用上述技术方案，第一电阻器R1能够稳定MCU控制电路发送至第一MOS管Q1的信号，第二电阻器R2能够稳定MCU控制电路发送至第二MOS管Q2的信号，第三电阻器R3能够稳定MCU控制电路发送至第三MOS管Q3的信号，第四电阻器R4能够稳定MCU控制电路发送至第四MOS管Q4的信号。

作为优选，所述LC发射电路包括发射线圈与多个相并联的发射电容器，所述发射线圈的一端与所述发射电容器的一端电连接，所述发射线圈的另一端与所述全桥开关电路的一输出端电连接，所述发射电容器远离所述发射线圈的一端与所述全桥开关电路的另一输出端电连接。

通过采用上述技术方案，发射线圈用于发送电磁波，并联的发射电容器能够对电能进行存储与滤波，在单个发射电容的电容值无法满足无线充电的要求后，多个发射电容并联后能够增加电容值，使电容值能够满足无线充电的要求。

作为优选，所述LC接收电路包括接收线圈与多个相并联的接收电容器，所述接收线圈的一端与所述接收电容器的一端电连接，所述接收线圈的另一端与所述接收电容器远离所述接收线圈的一端与所述全桥整流电路电连接。

通过采用上述技术方案，接收线圈用于发送电磁波，并联的接收电容器能够对接收到的电能进行存储与滤波，在单个接收电容的电容值无法满足无线充电的要求后，多个接收电容并联后能够增加电容值，使电容值能够满足无线充电的要求。

作为优选，所述LED驱动电路包括驱动芯片U1，所述驱动芯片U1的正极与负极与所述全桥整流电路电连接，所述驱动芯片U1的片选端通过片选电阻器R2与所述直流电源的负极电连接，所述驱动芯片U1的输出端电连接有驱动电感器L2与续流二极管D5，所述驱动电感器L2远离所述驱动芯片U1的一端与LED的负极电连接，所述续流二极管D5远离所述驱动芯片U1的输出端的一端与所述驱动芯片U1的正极电连接且于LED的正极电连接。

通过采用上述技术方案，LED驱动电路能够将无线接收的电能转化成LED能够正常工作的电能，对LED进行供电使其发光。

作为优选，所述MCU控制电路电连接有过载保护电路，所述过载保护电路包括第五电阻器R5，所述第一MOS管Q1与所述第二MOS管Q2均通过所述第五电阻器R5与所述直流电源的负极电连接；

所述MCU控制电路具有ADC模块，所述第五电阻器R5远离所述直流电源的负极的一端与所述ADC模块电连接。

通过采用上述技术方案，当负载过大后，流过第五电阻器R5的电流就会过大，使得第五电阻器R5上的电压就会过高，此时MCU控制电路通过ADC模块就能测得第五电阻器R5上的电压，若电压高于MCU内置的比较值，则代表过载,利于MCU控制电路对无线充电器的过载情况进行监控。

作为优选，所述MCU控制电路通过比较电路电连接有过温保护电路，所述过温保护电路包括固定连接在所述全桥开关电路旁的温度传感器，所述温度传感器向所述比较电路发送代表温度的电压信号，所述比较电路将电压信号与预设信号进行比较后向所述MCU控制电路输出过温信号；

所述温度传感器的感应端位于所述第一MOS管Q1、所述第二MOS管Q2、所述第三MOS管Q3与所述第四MOS管Q4所围区域内且贴合所述LC发射电路。

通过采用上述技术方案，温度传感器能够测量温度，当温度过高后，温度传感器输出的电压信号就会比预设信号大，比较电路会输出内容为温度过高的温度信号，此时MCU控制电路通过温度信号能够感知到电路过温的情况,利于MCU控制电路对无线充电器的过温情况进行监控。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：MCU控制电路对全桥驱动电路发送驱动的信号，全桥驱动电路驱动全桥开关电路让LC发射电路得以发出无线功率，LC接收电路则接收无线功率并将无线功率通过全桥整流电路以及LED驱动电路提供给LED模组中的LED，使用非接触式的无线充电对灯具供电，避免在灯具上开设额外的接口，利于保证灯具的密封性能与充电时的稳定性。

附图说明

图1是本申请实施例中无线充电器的原理框图；

图2是实施例中全桥开关电路的电路图；

图3是实施例中LC发射电路的电路图；

图4是实施例中接收端的电路图。

附图标记：10、发射端；11、LDO降压电路；12、MCU控制电路；13、全桥驱动电路；14、全桥开关电路；15、LC发射电路；16、过载保护电路；17、过温保护电路；20、接收端；21、LC接收电路；22、全桥整流电路；23、LED驱动电路；24、LED模组。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种无线充电器。参照图1，无线充电器包括发射端10与接收端20两个部分，发射端10设置在灯具外且用于与现有的直流电源电连接，直流电源优选提供5v、9v或12v的直流开关电源。接收端20设置在灯具内，为灯具内的电路提供电能。

发射端10包括LDO降压电路11、MCU控制电路12、全桥驱动电路13、全桥开关电路14、LC发射电路15、过载保护电路16以及过温保护电路17。LDO降压电路11采用现有技术中降压至3.3v的直流降压电路，用于为MCU控制电路12提供工作电压，MCU如STM32F系列采用3.3v的直流工作电压。MCU控制电路12可采用STM32F系列单片机及其外围电路或采用IP6806芯片及其外围电路。MCU控制电路12与全桥驱动电路13电连接，全桥驱动电路13内部有四路驱动通道，可采用现有的驱动芯片，如正反转电机驱动芯片或无线充电驱动芯片。MCU控制电路12中的MCU给全桥驱动电路13输出四路PWM控制信号，每路PWM控制信号对应一路驱动通道。

如图2所示，全桥驱动电路13驱动全桥开关电路14，全桥开关电路14包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3与第四电阻器R4，其中，MOS管的栅极为控制端，MOS管的源极和漏极为受控端，控制端接收到全桥驱动电路13的信号后会使同一MOS管的两个受控端之间导通或者关断。

第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3与第四MOS管Q4的控制端均接收全桥驱动电路13的控制信号。第一MOS管Q1的控制端与直流电源的负极通过第一电阻器R1电连接，第一MOS管Q1的一受控端与直流电源的负极电连接，第一MOS管Q1的另一受控端与第三MOS管Q3的一受控端电连接。第三MOS管Q3的另一受控端与直流电源的正极电连接，第三MOS管Q3的控制端与直流电源的正极通过第三电阻器R3电连接。第二MOS管Q2的控制端与直流电源的负极通过第二电阻器R2电连接，第二MOS管Q2的一受控端与直流电源的负极电连接，第二MOS管Q2的另一受控端与第四MOS管Q4的一受控端电连接。第四MOS管Q4的另一受控端与直流电源的正极电连接，第四MOS管Q4的控制端与直流电源的正极通过第四电阻器R4电连接。全桥驱动电路13中，第一MOS管Q1与第三MOS管Q3的电连接点为全桥开关电路14的一输出端，第二MOS管Q2与第四MOS管Q4的电连接点为全桥开关电路14的另一输出端。

如图3所示，LC发射电路15电连接在全桥开关电路14的输出端，LC发射电路15包括发射线圈，发射线圈的一端电连接有多个相并联的发射电容器，发射线圈的另一端与全桥开关电路14的一输出端电连接，发射电容器远离发射线圈的一端与全桥开关电路14的另一输出端电连接。

如图1与图2所示，过载保护电路16包括第五电阻器R5，第一MOS管Q1与第二MOS管Q2均通过第五电阻器R5与直流电源的负极电连接。第五电阻器R5上流过了全桥开关电路14的总电流，并将总电流值转变成可被MCU控制电路12具有的ADC模块识别的电压信号，第五电阻器R5远离直流电源的负极的一端与ADC模块电连接，ADC模块采集第五电阻器R5上的电压信号并发送给MCU控制电路12中的MCU。

过温保护电路17通过比较电路与MCU控制电路12电连接，包括输出模拟电压信号的温度传感器，温度传感器可采用现有工业中常用的线性模拟传感器，例如，铂电阻及其变送电路组成的温度传感器。温度传感器焊接或者被螺栓压紧固定连接在全桥开关电路14旁，温度传感器的感应端位于第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3与第四MOS管Q4所围区域内且贴合LC发射电路15。温度传感器向比较电路发送代表温度的电压信号，比较电路将电压信号与预设信号进行比较后向MCU控制电路12输出过温信号，预设信号由分压电路提供，分压电路包括两个串联的分压电阻器，预设信号为3.3v工作电压分压后的电压信号。

如图1与图4所示，接收端20包括依次电连接的LC接收电路21、全桥整流电路22、LED驱动电路23以及LED模组24，LC接收电路21与LC发射电路15配对，LC发射电路15发射无线功率，LC接收电路21则接收该无线功率。

与LC发射电路15的电路结构相似，LC接收电路21包括接收线圈，接收线圈优选与发射线圈相同，接收线圈的一端电连接有多个相并联的接收电容器，接收线圈的另一端与接收电容器远离接收线圈的一端与全桥整流电路22电连接。

全桥整流电路22包括由四个整流二极管组成的整流桥，整流桥的输出端并联电连接有多个用于滤波的滤波电容器，全桥整流电路22将接收线圈传来的交流电整流成直流电，多个滤波电容器让直流电更平滑。

LED驱动电路23包括驱动芯片U1，驱动芯片U1可采用现有技术中的DCDC恒流驱动IC，把接收到的直流电压转换为恒流输出。驱动芯片U1的正极与负极与全桥整流电路22电连接，驱动芯片U1的片选端通过片选电阻器R2与直流电源的负极电连接，若片选电阻器R2的阻值不符合驱动芯片U1的要求，则可采用多个阻值不同的片选电阻器R2并联后获得所需阻值。驱动芯片U1的输出端电连接有驱动电感器L2与续流二极管D5，驱动电感器L2远离驱动芯片U1的一端与LED的负极电连接，续流二极管D5远离驱动芯片U1的输出端的一端与驱动芯片U1的正极电连接且于LED的正极电连接。LED驱动电路23对LED进行供电使其发光。

本申请实施例一种无线充电器的实施原理为：LDO降压电路11将直流电源的直流电压降成3,3v后为MCU控制电路12供电，MCU控制电路12通过四路PWM通道控制全桥驱动电路13并通过全桥驱动电路13对全桥开关电路14中的四路MOS管进行驱动。四路MOS管组成桥式驱动电路让LC发射电路15得以发出无线功率，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3与第四MOS管Q4被MCU控制电路12控制，利于向LC发射电路15提供LC发射电路15所需的波形与电能。第一电阻器R1能够稳定MCU控制电路12发送至第一MOS管Q1的信号，第二电阻器R2能够稳定MCU控制电路12发送至第二MOS管Q2的信号，第三电阻器R3能够稳定MCU控制电路12发送至第三MOS管Q3的信号，第四电阻器R4能够稳定MCU控制电路12发送至第四MOS管Q4的信号。并联的发射电容器能够对电能进行存储与滤波，在单个发射电容的电容值无法满足无线充电的要求后，多个发射电容并联后能够增加电容值，使电容值能够满足无线充电的要求。LC发射电路15为全桥开关电路14的负载，在工作时，当负载功率过高后，流过第五电阻器R5的电流就会过高，使得第五电阻器R5上的电压就会过高，此时MCU控制电路12通过ADC模块就能测得第五电阻器R5上的电压，若电压高于MCU内置的比较值，则代表过载。当有MOS管的温度过高后，温度传感器输出的电压信号就会比预设信号大，比较电路会输出内容为温度过高的温度信号，此时MCU控制电路12通过温度信号能够感知到电路过温的情况。过载保护电路16利于MCU控制电路12对无线充电器的过载情况进行监控。过温保护电路17利于MCU控制电路12对无线充电器的过温情况进行监控。

接收端20的LC接收电路21则接收来自LC发射电路15的无线功率，接收线圈用于发送电磁波，并联的接收电容器能够对接收到的电能进行存储与滤波。全桥整流电路22对无线功率进行整流后对LED驱动电路23供电，LED驱动电路23驱动LED模组24中的LED发光，将现有技术中的接触式充电改进为非接触式的无线充电，避免在灯具上开设额外的接口，利于保证灯具的密封性能与充电时的稳定性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无线充电器，其特征在于：包括灯具外的发射端（10）与设在所述灯具内的接收端（20）；

所述发射端（10）包括均与直流电源电连接的LDO降压电路（11）与全桥开关电路（14），所述全桥开关电路（14）电连接有LC发射电路（15），所述LDO降压电路（11）电连接有MCU控制电路（12），所述MCU控制电路（12）电连接有用于驱动所述全桥开关电路（14）的全桥驱动电路（13）；

所述接收端（20）包括依次电连接的LC接收电路（21）、全桥整流电路（22）、LED驱动电路（23）以及LED模组（24），所述LC接收电路（21）与所述LC发射电路（15）配对。

2.根据权利要求1所述的一种无线充电器，其特征在于：所述全桥开关电路（14）包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3与第四MOS管Q4，MOS管的栅极为控制端，MOS管的源极和漏极为受控端；

第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3与第四MOS管Q4的控制端均与所述MCU控制电路（12）电连接，所述第一MOS管Q1的一受控端与所述直流电源的负极电连接，所述第一MOS管Q1的另一受控端与所述第三MOS管Q3的一受控端电连接，所述第三MOS管Q3的另一受控端与所述直流电源的正极电连接，所述第二MOS管Q2的一受控端与所述直流电源的负极电连接，所述第二MOS管Q2的另一受控端与所述第四MOS管Q4的一受控端电连接，所述第四MOS管Q4的另一受控端与所述直流电源的正极电连接；

所述第一MOS管Q1与所述第三MOS管Q3的电连接点为所述全桥开关电路（14）的一输出端，所述第二MOS管Q2与所述第四MOS管Q4的电连接点为所述全桥开关电路（14）的另一输出端。

3.根据权利要求2所述的一种无线充电器，其特征在于：所述全桥开关电路（14）还包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3与第四电阻器R4，所述第一电阻器R1电连接在所述第一MOS管Q1的控制端与所述直流电源的负极之间，所述第二电阻器R2电连接在所述第二MOS管Q2的控制端与所述直流电源的负极之间，所述第三电阻器R3电连接在所述第三MOS管Q3的控制端与所述直流电源的正极之间，所述第四电阻器R4电连接在所述第四MOS管Q4的控制端与所述直流电源的正极之间。

4.根据权利要求1所述的一种无线充电器，其特征在于：所述LC发射电路（15）包括发射线圈与多个相并联的发射电容器，所述发射线圈的一端与所述发射电容器的一端电连接，所述发射线圈的另一端与所述全桥开关电路（14）的一输出端电连接，所述发射电容器远离所述发射线圈的一端与所述全桥开关电路（14）的另一输出端电连接。

5.根据权利要求1所述的一种无线充电器，其特征在于：所述LC接收电路（21）包括接收线圈与多个相并联的接收电容器，所述接收线圈的一端与所述接收电容器的一端电连接，所述接收线圈的另一端与所述接收电容器远离所述接收线圈的一端与所述全桥整流电路（22）电连接。

6.根据权利要求1所述的一种无线充电器，其特征在于：所述LED驱动电路（23）包括驱动芯片U1，所述驱动芯片U1的正极与负极与所述全桥整流电路（22）电连接，所述驱动芯片U1的片选端通过片选电阻器R2与所述直流电源的负极电连接，所述驱动芯片U1的输出端电连接有驱动电感器L2与续流二极管D5，所述驱动电感器L2远离所述驱动芯片U1的一端与LED的负极电连接，所述续流二极管D5远离所述驱动芯片U1的输出端的一端与所述驱动芯片U1的正极电连接且于LED的正极电连接。

7.根据权利要求2所述的一种无线充电器，其特征在于：所述MCU控制电路（12）电连接有过载保护电路（16），所述过载保护电路（16）包括第五电阻器R5，所述第一MOS管Q1与所述第二MOS管Q2均通过所述第五电阻器R5与所述直流电源的负极电连接；

所述MCU控制电路（12）具有ADC模块，所述第五电阻器R5远离所述直流电源的负极的一端与所述ADC模块电连接。

8.根据权利要求2所述的一种无线充电器，其特征在于：所述MCU控制电路（12）通过比较电路电连接有过温保护电路（17），所述过温保护电路（17）包括固定连接在所述全桥开关电路（14）旁的温度传感器，所述温度传感器向所述比较电路发送代表温度的电压信号，所述比较电路将电压信号与预设信号进行比较后向所述MCU控制电路（12）输出过温信号；

所述温度传感器的感应端位于所述第一MOS管Q1、所述第二MOS管Q2、所述第三MOS管Q3与所述第四MOS管Q4所围区域内且贴合所述LC发射电路（15）。

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