CN219123989U - 无线充电装置及烧水装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种无线充电装置及烧水装置，包括第一整流电路、逆变电路、第二整流电路、谐振电路、第一线圈及主控电路，第一整流电路具有第一交流输入端和第一直流输出端，逆变电路包括开关管、变压器及PWM控制器，所述开关管连接所述第一直流输出端和所述变压器的初级线圈，所述PWM控制器与所述开关管连接；第二整流电路具有第二交流输入端和第二直流输出端，所述第二交流输入端与所述变压器的次级线圈连接，所述谐振电路的直流输入端与所述第二整流电路的第二直流输出端连接；所述第一线圈与所述谐振电路的交流输出端连接；所述主控电路与所述PWM控制器连接。该无线充电装置能够调节输出功率，从而能够实现对不同外部设备的无线充电。

Description

无线充电装置及烧水装置

技术领域

本实用新型涉及电能无线传输领域，具体涉及一种无线充电装置及烧水装置。

背景技术

无线充电装置采用无线充电技术，通过使充电装置内的线圈和待充电电子设备内的线圈之间产生交变磁场来传输电能。

相关技术中，无线充电装置通常只能对一种电子设备进行充电，功能单一。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种能够对烧水装置、便携式电子终端等多种外部设备进行无线充电的无线充电装置。

为实现上述目的，本实用新型实施例提出一种无线充电装置，包括：

第一整流电路，具有第一交流输入端和第一直流输出端；

逆变电路，包括开关管、变压器及PWM控制器，所述开关管连接所述第一直流输出端和所述变压器的初级线圈，所述PWM控制器与所述开关管连接；

第二整流电路，具有第二交流输入端和第二直流输出端，所述第二交流输入端与所述变压器的次级线圈连接；

谐振电路，所述谐振电路的直流输入端与所述第二整流电路的第二直流输出端连接；

第一线圈，所述第一线圈与所述谐振电路的交流输出端连接；及，

主控电路，所述主控电路与所述PWM控制器连接。

在一些实施例中，所述无线充电装置还包括：

滤波电路，所述滤波电路串接于工频电源和所述第一整流电路的第一交流输入端之间。

在一些实施例中，所述滤波电路是EMC滤波电路，所述第一整流电路是桥式整流电路，所述开关管是MOS管，所述第二整流电路是同步整流电路，所述谐振电路是LC谐振电路。

在一些实施例中，所述无线充电装置还包括，

启动电路，所述启动电路串接于所述工频电源和所述PWM控制器之间，所述启动电路能够给所述PWM控制器提供启动电压。

在一些实施例中，所述无线充电装置还包括,

光电隔离电路，所述光电隔离电路设于所述变压器的初级线圈和次级线圈之间，所述光电隔离电路能够以光为媒介传送信号并能够对所述初级线圈和所述次级线圈进行电隔离。

在一些实施例中，所述无线充电装置还包括，

电压检测电路，所述电压检测电路的输入端与所述第二整流电路的第二交流输出端连接，且所述电压检测电路的输出端与所述主控电路连接。

在一些实施例中，所述无线充电装置还包括，

通信解码电路，所述通信解码电路连接所述第一线圈和所述主控电路，

第一无线通信电路，所述第一无线通信电路与所述主控电路连接。

在一些实施例中，所述无线充电装置还包括，

稳压电路，所述稳压电路串接于所述第二整流电路的第二直流输出端和所述主控电路之间。

一种与所述无线充电装置配合使用的烧水装置，包括，

第二线圈；

发热部件，所述发热部件与所述第二线圈连接；

水温检测电路；及，

第二无线通信模块，所述第二无线通信模块与所述水温检测电路连接。

在一些实施例中，所述发热部件是电热丝。

本实用新型技术方案中，该无线充电装置能够调节输出功率，从而能够实现对不同外部设备的无线充电。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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示出的结构获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种无线充电装置与烧水装置的结构框图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

如图1所示，一种无线充电装置，能够对烧水装置和便携式电子终端等外部设备进行无线充电。无线充电装置包括第一整流电路12、具有变压器13的逆变电路30、第二整流电路14、谐振电路15及第一线圈16。第一整流电路12具有第一交流输入端和第一直流输出端，该第一交流输入端能够与工频电源10连接，该工频电源10例如可为市电电网，该第一直流输出端与逆变电路30的直流输入端连接，该逆变电路30的交流输出端与第二整流电路14的第二交流输入端连接，该第二整流电路14的第二直流输出端与谐振电路15的输入端连接，该谐振电路15的输出端与第一线圈16连接。该第一线圈16能够与烧水装置或便携式电子终端等外部设备的第二线圈17无线传输功率。

工作时，工频电源10的工频交流电从第一整流电路12的第一交流输入端输入，第一整流电路12对工频交流电进行整流处理后转换为直流电并输送至逆变电路30，该逆变电路30将该直流电逆变成交流电，经变压器13降压后输入第二整流电路14，第二整流电路14对交流电进行整流处理后转换为直流电并输送至谐振电路15，该谐振电路15将直流电转换为一定波形的交流电并输送至第一线圈16，使第一线圈16产生交变磁场，通过交变磁场向外部设备传递能量。烧水装置或便携式电子终端的第二线圈17靠近第一线圈16时，第二线圈17感应第一线圈16产生的交变磁场的能量，实现第一线圈16向第二线圈17无线传输电能的功能，使第二线圈17产生交变的感应电流。对于烧水装置，该第二线圈17能够与发热部件18电连接，发热部件18发热产生热量而加热烧水装置内的水，使水烧开或达到设定水温。

对于本实施例无线充电装置，其可以对便携式电子终端和烧水装置进行无线充电。便携式电子终端例如可为设置有用于无线充电用的线圈的手机、PDA、电子书阅读器、对讲机、POS机、手持式扫码机、平板电脑或智能穿戴设备等。变压器13包括初级线圈和次级线圈，次级线圈输出交流电，可以通过初级线圈来控制次级线圈的输出电压。对便携式电子终端无线充电时，可以使次级线圈输出相对较小的电压。对烧水装置进行无线充电时，即烧水时，可以使次级绕输出相对较大的电压。该无线充电装置不需要额外的适配器供电，而且能够通过PWM控制器调节变压器13的输出电压，进而调节该无线充电装置的输出功率。

进一步的，无线充电装置还包括滤波电路11，该滤波电路11的输入端连接工频电源10，该滤波电路11的输出端连接第一整流电路12的第一交流电输入端。通过该滤波电路11能够实现对输入的工频交流电进行滤波处理，实现滤除输入干扰和降低谐波的功能。该滤波电路11和第一整流电路12可以是两个独立的电路，也可以集成在同一个芯片内。该滤波电路11可以是EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)滤波电路，EMC滤波电路可以包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器和全通滤波器等多种。

进一步的，第一整流电路12是用于把交流电转换为直流电的电路。用于电源电路中的整流电路通常可以包括半波整流电路、全波整流电路及桥式整流电路。在一个具体的电路中，第一整流电路12可以是桥式整流电路，通常的，桥式整流电路可以包括四个二极管，两两对接，输入正弦波的正半部分时，其中两个二极管导通；输入正弦波的负半部分时，另外两个二极管导通。

进一步的，逆变电路30还包括PWM控制器27和开关管26，该PWM控制器27产生频率固定的PWM信号驱动开关管26，该开关管26连接第一整流电路12的第一直流输出端和变压器13的初级线圈。开关管26例如可为MOS管。PWM控制器27通过调节占空比来控制开关管26的通断，进而使从第一整流电路12输入的直流电经变压器13后转换为输出交流电。占空比等于变压器13导通时间/(变压器导通时间+变压器关断时间)，通过控制占空比，进而控制变压器13的次级线圈的输出电压，进而能够实现对充电功率的调节。比如占空比为100％时，输出全电压；占空比为0时，输出电压为0。例如，总的输出电压是30V，那么输出2V-22V对应的占空比为2/30--22/30，即占空比约为7％--73％。对便携式电子终端进行充电时和对烧水装置进行充电时，由于所需要的电压不同，所以，通常采用不同的占空比。对于烧水装置，在烧水过程中，可以根据水温实时调整占空比。逆变电路30还可以包括电流检测电路，该电流检测电路连接开关管26和PWM控制器27，从而能够实现对开关管26电流的实时反馈。

由于PWM控制器27需要启动电压，该无线充电装置还包括启动电路28，该启动电路28的输入端与工频电源10连接，该启动电路28的输出端与PWM控制器27的电源端连接，通过该启动电路28能够给PWM控制器27提供启动电压。在一种结构中，PWM控制器27可以包括交流电容，接入工频电源10时，启动电路28输出的交流电给交流电容充电，当电压达到设定电压范围时，PWM控制器27启动而开始工作。该设定电压范围例如可为8V～9V。

进一步的，第二整流电路14是用于把交流电转换为直流电的电路。第二整流电路14可以是同步整流电路。同步整流电路通常是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET来取代整流二极管以降低整流损耗，工作时，该功率MOSFET的栅极电压和被整流电压的相位保持同步。谐振电路15用于将直流电转换为一定波形的交流电并输送至第一线圈16，使第一线圈16产生交变磁场。谐振电路15例如可为LC谐振电路。

进一步的，无线充电装置还包括通信解码电路19，该通信解码电路19与第一线圈16连接。需要无线充电的外部设备通常内置有通信协议，含有该通信协议的信号通过外部设备的第二线圈17传输给无线充电装置的第一线圈16，通信解码电路19对该信号进行解码，进而判定该外部设备的类型。对于手机，由于其内置有通信协议，第一线圈16接收含有该通信协议的信号，由通信解码电路19进行解码，即可判断为手机，从而启动相应的手机充电方式。对于烧水装置，其也内置有通信协议，第一线圈16接收含有该通信协议的信号，由通信解码电路19进行解码，即可判断为烧水装置，从而启动相应的烧水装置充电方式。

进一步的，无线充电装置还包括第一无线通信模块22，该第一无线通信模块22和需要无线充电的外部设备如烧水装置的第二无线通信模块21信号连接。烧水装置的水温信号能够通过第二无线通信模块21传输到无线充电装置的第一无线通信模块22。无线充电装置还可以包括MCU主控电路23，该主控电路23与第一无线通信模块22、通信解码电路19连接，PWM控制器27也与该主控电路23连接，主控电路23根据接收到的水温信号控制PWM控制器27，调节占空比，进而实现对变压器13次级线圈的输出电压的调节。通信解码电路10识别判断出外部设备的类型后，主控电路23通过PWM控制器27进行相应的输出功率控制。第一无线通信模块22以及第二无线通信模块21均可以是蓝牙通信模块。由于蓝牙通信模块需要电源，所以，第二线圈17可以与供电模块29连接，该供电模块29与第二无线通信模块21连接。第二线圈17向供电模块29供电，供电模块29向第二无线通信模块21供电。

进一步的，为了保证主控电路23稳定工作，无线充电装置还包括稳压电路24，该稳压电路24的输入端与第二整流电路14的输出端连接，该稳压电路24的输出端与主控电路23连接。

进一步的，为了实现对变压器13输出电压的精确控制，无线充电装置还包括电压检测电路25，该电压检测电路25与第二整流电路14、主控电路23均连接。电压检测电路25实时检测第二整流电路14的输出电压，并反馈给主控电路23，主控电路23根据该输出电压控制PWM控制器27，实现对占空比的调整。

进一步的，无线充电装置还可以包括隔离电路。隔离电路能够设于两个电路之间，使两个电路之间没有电气上的直接连接，相当于使两个电路绝缘但是维持能量、信号传输的关系。隔离电路可以设于变压器13的初级线圈和次级线圈之间。该隔离电路可以为光电隔离电路，光电隔离电路以光为媒介传送信号，对初级线圈和次级线圈进行电隔离，从而能够有效地消除干扰，且响应速度较快。

对于本实施例无线充电装置，其能够通过AC插头直接插入电源排插，一路110V-230V交流电通过EMC滤波电路(滤波电路11)，再到桥式整流电路(第一整流电路12)，变成稳定的直流电压。另一路交流电通过启动电路28给PWM控制器27的电容进行充电，当电压充电达到8V-9V的时候，PWM控制器27开始工作，PWM控制器27控制开关管26，与变压器13一起进行反激工作。

对于本申请实施例，变压器13的次级线圈可以输出5V电压。当次级线圈输出5V电压的时候，通过稳压电路24，稳定一组电压给主控电路23工作，主控电路23控制谐振电路15与第一线圈16进行工作。

本实施例无线充电装置插电后，即连接工频电源10后，初始状态可以产生一个5V的电压，用于让第一线圈16进行谐振工作，产生一个微小的能量，该能量可以用于识别放置于无线充电装置的外部设备是手机还是烧水装置，后续根据手机或者烧水装置传回的信号判断是否需要改变变压器13次级线圈输出电压，进而改变第一线圈16的输出功率大小。当手机放上该无线充电装置时，手机的第二线圈17感应到这个微小的能量，手机会按通信协议例如QI通信协议(QI通信协议是无线充电联盟推出的无线充电标准)发送相关协议信息，该协议信息通过第二线圈17、第一线圈16输送至通信解码电路19，由通信解码电路19进行解码和判断。烧水装置也可以设置固定的通信协议，当烧水装置的第二线圈17检测到这个微小的能量时，会按该通信协议标准发送相关协议信息，该协议信息通过第二线圈17、第一线圈16输送至通信解码电路19，由通信解码电路19进行解码和判断。同时，该5V的电压也可以通过稳压电路24给主控电路23供电，该5V电压也可以通过第一线圈16、第二线圈17给烧水装置的第二无线通信模块21供电。

当无线充电装置识别判断出外部设备的类型后，无线充电功能开启。当检测到手机放至设定位置或者靠近第一线圈16时，可以实现正常无线充电功能，即，第一线圈16向第二线圈17传递能量，实现对手机的无线充电。当检测到烧水装置放至设定位置或者靠近第一线圈16时，第二线圈17给烧水装置内部的第二无线通信模块21进行供电，水温检测模块20会检测烧水装置内部水的水温，第二无线通信模块21再把该水温信号通过第一无线通信模块22输送至主控电路23，主控电路23通过第一无线通信模块22获取水温，例如，当温度低于100度的时候，会增加无线充电装置的发射功率，即，通过PWM控制器27调节占空比，进而增大变压器13次级线圈的输出电压，增加第一线圈16的发射功率。当水的温度达到100度的时候，会开始慢慢减小无线充电装置的发射功率，即，通过调节占空比降低变压器13次级线圈的输出电压，减小第一线圈16的发射功率。

如图1所示，本申请实施例另一方面提供一种烧水装置，该烧水装置可以包括第二线圈17、发热部件18、水温检测电路20及第二无线通信模块21。第二线圈17与发热部件18电连接，水温检测电路20与第二无线通信模块21信号连接。第二线圈17用于接收无线充电装置的第一线圈16无线传递的功率。发热部件18在电流通过时，能够发热，从而加热烧水装置内的水。水温检测电路20能够实时或按照一定频率采集烧水装置内水的水温。第二无线通信模块21能够与无线充电装置的第一无线通信模块22进行无线通信。该烧水装置还可以包括协议模块，该协议模块内置通信协议。需要无线充电时，将烧水装置放置于无线充电装置的设定位置，协议信息通过第二线圈17输送至无线充电装置的第一线圈16，通信解码电路19根据该协议信息判断出是烧水装置，从而主控电路23启动相应的充电方式，即，主控电路23通过控制PWM控制器27来调节占空比，进而调节控制变压器13的输出电压，实现对第一线圈16发射功率的调节。该发热部件18例如可为电热丝，第二线圈17与该电热丝连接。第二线圈17产生的电流通过电热丝，使电热丝发热，进而起到加热烧水装置内的水的作用。

该烧水装置还可以包括供电模块29，该供电模块29连接第二线圈17和第二无线通信模块21，第一线圈16向第二线圈17无线传递能量，第二线圈17向供电模块29供电，供电模块29向第二无线通信模块21供电。

本申请实施例中，第二线圈17与发热部件18电连接，且对烧水装置内水的水温进行反馈，从而无线充电装置可以根据水温来调节变压器13的占空比，实现对变压器13次级线圈输出电压的调节，进行调节第一线圈16的输出功率，第二线圈17的接收功率也能够相应调节。该烧水装置能够精准调节控制水的温度，而且通过调节第一线圈16的输出功率实现对第二线圈17接收功率的调节，该调节范围较大且调节更为灵活。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无线充电装置，其特征在于，包括：

第一整流电路，具有第一交流输入端和第一直流输出端；

逆变电路，包括开关管、变压器及PWM控制器，所述开关管连接所述第一直流输出端和所述变压器的初级线圈，所述PWM控制器与所述开关管连接；

第二整流电路，具有第二交流输入端和第二直流输出端，所述第二交流输入端与所述变压器的次级线圈连接；

谐振电路，所述谐振电路的直流输入端与所述第二整流电路的第二直流输出端连接；

第一线圈，所述第一线圈与所述谐振电路的交流输出端连接；及，

主控电路，所述主控电路与所述PWM控制器连接。

2.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置还包括：

滤波电路，所述滤波电路串接于工频电源和所述第一整流电路的第一交流输入端之间。

3.如权利要求2所述的无线充电装置，其特征在于，所述滤波电路是EMC滤波电路，所述第一整流电路是桥式整流电路，所述开关管是MOS管，所述第二整流电路是同步整流电路，所述谐振电路是LC谐振电路。

4.如权利要求2所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置还包括，

启动电路，所述启动电路串接于所述工频电源和所述PWM控制器之间，所述启动电路能够给所述PWM控制器提供启动电压。

5.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置还包括,

光电隔离电路，所述光电隔离电路设于所述变压器的初级线圈和次级线圈之间，所述光电隔离电路能够以光为媒介传送信号并能够对所述初级线圈和所述次级线圈进行电隔离。

6.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置还包括，

电压检测电路，所述电压检测电路的输入端与所述第二整流电路的第二交流输出端连接，且所述电压检测电路的输出端与所述主控电路连接。

7.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置还包括，

通信解码电路，所述通信解码电路连接所述第一线圈和所述主控电路；及，

第一无线通信模块，所述第一无线通信模块与所述主控电路连接。

8.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置还包括，

稳压电路，所述稳压电路串接于所述第二整流电路的第二直流输出端和所述主控电路之间。

9.一种与权利要求1-8中任意一项所述的无线充电装置配合使用的烧水装置，其特征在于，包括，

第二线圈；

发热部件，所述发热部件与所述第二线圈连接；

水温检测电路；及，

第二无线通信模块，所述第二无线通信模块与所述水温检测电路连接。

10.如权利要求9所述的烧水装置，其特征在于，所述发热部件是电热丝。

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