TW201411986A

TW201411986A - 無線充電器及無線充電系統

Info

Publication number: TW201411986A
Application number: TW101134065A
Authority: TW
Inventors: Hai-Qing Zhou
Original assignee: Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2014-03-16
Also published as: CN103683441A

Abstract

本發明提供一種無線充電器及無線充電系統。該無線充電器包括第一整流濾波電路、發射線圈、開關元件、開關控制電路及儲能電路，該第一整流濾波電路用於將第一交流電壓轉換為第一直流電壓，該開關控制電路用於輸出脈衝訊號控制該開關元件的導通與截止從而控制該發射線圈將該第一直流電壓轉換為供用電裝置充電用的第二交流電壓，該儲能電路用於在沒有該第一交流電壓提供至該第一整流濾波電路時向該發射線圈及該開關控制電路提供第二直流電壓，使得該發射線圈將該第二直流電壓轉換為供用電裝置充電用的第三交流電壓。

Description

無線充電器及無線充電系統

本發明係關於一種無線充電器及無線充電系統。

無線充電器由於具有安全、方便、耐用等特點，已經在人們的工作生活中得到越來越廣泛的應用。然而，現有無線充電器主要在於可以與充電用的用電設備直接採用無線連接，其本身還是需要插接外部電源來獲取工作電壓，當沒有外部電源存在時，無線充電器就無法再為用電裝置充電，可見現有無線充電器的可用性較差。

針對上述問題，有必要提供一種可用性較高的無線充電器。

也有必要提供一種使用上述無線充電器的無線充電系統。

一種無線充電器，其包括第一整流濾波電路、發射線圈、開關元件、開關控制電路及儲能電路，該第一整流濾波電路用於將第一交流電壓轉換為第一直流電壓，該發射線圈與該開關元件形成串聯支路，該串聯支路的一端接收該第一直流電壓，另一端接地，該開關控制電路用於輸出脈衝訊號控制該開關元件的導通與截止從而控制該發射線圈將該第一直流電壓轉換為供用電裝置充電用的第二交流電壓，該儲能電路用於在沒有該第一交流電壓提供至該第一整流濾波電路時向該串聯支路及該開關控制電路提供第二直流電壓，使得該發射線圈將該第二直流電壓轉換為供用電裝置充電用的第三交流電壓。

相較於先前技術，本發明無線充電器包括儲能電路，當沒有外部電源接入時，該儲能電路能夠為該串聯支路及該開關控制電路提供第二直流電壓，使得該發射線圈將該第二直流電壓轉換為供用電裝置充電用的第三交流電壓，即該無線充電器在沒有外部電源接入時也能夠為用電裝置充電，可用性較高。

請參閱圖1，其是本發明無線充電系統10的電路示意圖。該無線充電系統包括無線充電器20及用電裝置30，該無線充電器20用於為該用電裝置30進行無線充電。

請參閱圖圖2，其是圖1所示無線充電器20一較佳實施方式的電路示意圖。該無線充電器20包括端口電路21、第一整流濾波電路22、發射線圈23、第一諧振電容24、開關元件25、第一穩壓電路26、開關控制電路27、第一充電電路28及儲能電路29。

該端口電路21用於連接外部交流電源以接收第一交流電壓（即交流市電）。該端口電路21包括變壓器210，該變壓器210包括初級線圈212和次級線圈214，該初級線圈212連接外部交流電源，該次級線圈214連接該第一整流濾波電路22。本實施方式中，該次級線圈214包括第一端214a、與該第一端214a相反的第二端214b及中央抽頭端214c。該第一端214a與該第二端214b用於連接該第一整流濾波電路22。該中央抽頭端214c接地。

該第一整流濾波電路22用於自該端口電路21接收該第一交流電壓並將該第一交流電壓轉換為第一直流電壓。本實施方式中，該第一整流濾波電路22為全波整流電路，其包括第一整流二極體222、第二整流二極體224及第一濾波電容226。該第一整流二極體222的陽極連接該次級線圈214的第一端214a，該第二整流二極體224的陽極連接該次級線圈214的第二端214b，該第一整流二極體222的陰極與該第二整流二極體224的陰極相連。在一種變更實施方式中，該第一整流濾波電路22也可以為全橋整流電路，對應地，該變壓器210不具有中央抽頭端即可。

該發射線圈23與該開關元件25串聯從而形成串聯支路(未標示)，該串聯支路的一端連接至該第一整流濾波電路22以接收該第一直流電壓，另一端接地。具體地，該發射線圈23的一端接收該第一直流電壓，另一端經由該開關元件25的第一導通端252與第二導通端254接地。

該開關控制電路27連接至該開關元件25的控制端256，用於輸出脈衝訊號控制該開關元件25週期性地導通與截止從而控制該發射線圈23將該第一直流電壓轉換為供該用電裝置30充電用的第二交流電壓。該第一諧振電容24與該發射線圈23並聯，並在該開關元件25的配合下與該發射線圈23構成第一諧振電路240。具體地，該開關控制電路27可以接收該第一直流電壓並進行工作，從而將該第一直流電壓轉換為該脈衝訊號來控制該開關元件25。本實施方式中，該開關控制電路27經由該第一穩壓電路26接收該第一直流電壓。該第一穩壓電路26可以包括三端穩壓器260及多個電阻（未標示），其中，該三端穩壓器260的型號可以為TL431。該開關元件25可以為場效應電晶體，該場效應電晶體的漏極、源極及柵極分別作為該第一導通端252、該第二導通端254及該控制端256。

該開關控制電路27包括施密特觸發器270、第一電阻272及第二諧振電容274，該施密特觸發器270包括電源端271、輸入端273及輸出端275。該電源端271經由該第一穩壓電路26接收該第一直流電壓，該輸入端273經由該第二諧振電容274接地，該第一電阻272連接於該輸入端273與該輸出端275之間。該輸入端273連接至該開關元件25的控制端256。該施密特觸發器270、該第一電阻272及該第二諧振電容274構成振盪電路從而自該輸出端275輸出該脈衝訊號。優選地，該第一諧振電路240的諧振頻率與該開關控制電路27的振盪電路的振盪頻率一致，即該第一諧振電路240的諧振頻率與該振盪電路的振盪頻率基本相同。

該儲能電路29用於在沒有該第一交流電壓提供至該第一整流濾波電路22時向該串聯支路及該開關控制電路27提供第二直流電壓，使得該發射線圈23將該第二直流電壓轉換為供該用電裝置30充電用的第三交流電壓，繼續為該用電裝置30進行無線充電。換句話說，該儲能電路29用於在沒有外部電源提供至該無線充電器20時，作為備用電源來向該發射線圈23及該開關控制電路27提供工作電壓。

該第一充電電路28則用於在有外部電源提供至該無線充電器20時為該儲能電路29充電，具體地，該第一充電電路28可以接收該第一交流電壓或該第一直流電壓並輸出第一充電電壓為該儲能電路29充電。本實施方式中，該第一充電電路28自該端口電路21接收該第一交流電壓並將該第一交流電壓轉換為第一充電電壓為該儲能電路29充電。該第一充電電路28可以包括第二整流濾波電路282及第二穩壓電路284，該第二整流濾波電路282將該第一交流電壓轉換為第三直流電壓，該第三直流電壓經由該第二穩壓電路284後轉換為該第一充電電壓提供到該儲能電路29。

本實施方式中，該儲能電路29包括第一電池290及第一二極體292，該第一電池290的一端接地，另一端用於接收該第一充電電壓進行充電以及經由該第一二極體292向該串聯支路及該開關控制電路27提供該第二直流電壓。具體地，該第一二極體292的陽極連接該第一電池290的另一端，該第一二極體292的陰極連接至該發射線圈23的一端，以向該串聯支路及該開關控制電路27提供該第二直流電壓。

另外，優選地，該第一充電電壓小於該第一二極體292的導通壓降和該第一直流電壓的和。具體來說，在上述條件下，當有外部電源接入該無線充電器20時，該第一二極體292的陰極與陽極之間的電壓差值小於上述導通壓降，該第一二極體292截止，進而此時該第一電池290只會充電或維持充滿電(飽和)的狀態，而不會經由該第一二極體292向該發射線圈23及開關控制電路27提供第二直流電壓，僅由該第一整流濾波電路22輸出該第一直流電壓至該串聯支路及該開關控制電路27以供該串聯支路及該開關控制電路27工作。

請參閱圖3，其是圖1所示的用電裝置30的電路示意圖。該用電裝置30包括接收線圈31、第三諧振電容32、第二充電電路33、第二電阻34、第二二極體35、第二電池36及指示電路37。該接收線圈31用於接收該發射線圈23發射的交流電壓。該第三諧振電容32與該接收線圈31並聯從而與該接收線圈31共同構成第二諧振電路310，優選地，該第二諧振電路310的諧振頻率與該第一諧振電路240的諧振頻率一致。該第二充電電路33用於將該接收線圈31接收的交流電壓轉換為第二充電電壓，該第二充電電壓用於給該第二電池36充電。

本實施方式中，該第二充電電路33包括第三整流濾波電路331及第三穩壓電路332，該第三整流濾波電路331用於將該接收線圈31接收的交流電壓轉換為第四直流電壓，該第四直流電壓經由該第三穩壓電路332轉換為該第二充電電壓。該第三整流濾波電路331可以包括全橋整流電路333及第二濾波電容334。該全橋整流電路333的二輸入端分別連接該發射線圈23的兩端，正輸入端連接至該第三穩壓電路332，負輸出端接地。該第二濾波電容334一端連接該全橋整流電路333的正輸入端，另一端接地。

該第三穩壓電路332可以為三端穩壓器，型號可以為LM7805C，包括電壓輸入端335、電壓輸出端336及接地端337。該電壓輸入端335用於接收該第四直流電壓，該電壓輸出端336用於輸出該第二充電電壓。該電壓輸出端336依序經由該第二電阻34及該第二二極體35連接至該第二電池36的一端，該第二電池36的另一端接地。該接地端337連接至該第二電阻34與該第二二極體35之間的節點。

該指示電路37與該第二電池36並聯，用於偵測並顯示該第二電池36的充電狀態。該指示電路37包括第一偏置電阻371、第二偏置電阻372、第一三極體373、第二三極體374、第一發光二極體375及第二發光二極體376，該第二電阻34與該第二二極體35之間的節點依序經由該第一偏置電阻371及該第二偏置電阻372接地，該第一三極體373的基極連接該第一偏置電阻371與該第二偏置電阻372之間的節點，該第一發光二極體375的陽極接收該第二充電電壓，陰極依序經由該第一三極體373的集極與射極接地，該第二三極體374的基極連接該第一發光二極體375與該第一三極體373之間的節點，該第二發光二極體376的陽極連接至該電壓輸出端336接收該第二充電電壓，陰極依序經由該第二三極體374的集極與射極接地。

另外，該指示電路37還可以包括第一限流電阻377及第二限流電阻378，該第一限流電阻377可以連接於該第三穩壓電路332的電壓輸出端336與該第一發光二極體375的陽極之間，該第二限流電阻378可以連接於該第二三極體374的基極與該第一發光二極體375的陰極之間。

具體地，該第二電池36未充滿電時，基於已設定的該第一偏置電阻371及該第二偏置電阻372的阻值，可使該第一三極體373截止，該第二三極體374導通，此時該第二發光二極體376導通指示充電正在進行；當該第二電池36未充滿電，基於已設定的該第一偏置電阻371及該第二偏置電阻372的阻值，可使該第一三極體373導通，該第二三極體374截止，此時該第一發光二極體375導通指示充電完成。

相較於先前技術，本發明無線充電系統10的無線充電器20包括儲能電路29，當沒有外部電源接入時，該儲能電路29能夠為該串聯支路及該開關控制電路27提供第二直流電壓，使得該發射線圈23將該第二直流電壓轉換為供用電裝置30充電用的第三交流電壓，即該無線充電器20在沒有外部電源接入時也能夠為用電裝置30充電，可用性較高。另外，該第一諧振電路240的諧振頻率與該開關控制電路27的振盪電路的振盪頻率及該第二諧振電路310的諧振頻率一致，可使該無線充電系統10及其無線充電器20的充電效率更高、電能損耗更小。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施例為限，該舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10．．．無線充電系統

20．．．無線充電器

30．．．用電裝置

21．．．端口電路

22．．．第一整流濾波電路

23．．．發射線圈

24．．．第一諧振電容

25．．．開關元件

26．．．第一穩壓電路

27．．．開關控制電路

28．．．第一充電電路

29．．．儲能電路

210．．．變壓器

212．．．初級線圈

214．．．次級線圈

214a．．．第一端

214b．．．第二端

214c．．．中央抽頭端

222．．．第一整流二極體

224．．．第二整流二極體

226．．．第一濾波電容

252．．．第一導通端

254．．．第二導通端

256．．．控制端

260．．．三端穩壓器

270．．．施密特觸發器

272．．．第一電阻

274．．．第二諧振電容

271．．．電源端

273．．．輸入端

275．．．輸出端

240．．．第一諧振電路

282．．．第二整流濾波電路

284．．．第二穩壓電路

290．．．第一電池

292．．．第一二極體

31．．．接收線圈

32．．．第三諧振電容

33．．．第二充電電路

34．．．第二電阻

35．．．第二二極體

36．．．第二電池

37．．．指示電路

310．．．第二諧振電路

331．．．第三整流濾波電路

332．．．第三穩壓電路

333．．．全橋整流電路

334．．．第二濾波電容

335．．．電壓輸入端

336．．．電壓輸出端

337．．．接地端

371．．．第一偏置電阻

372．．．第二偏置電阻

373．．．第一三極體

374．．．第二三極體

375．．．第一發光二極體

376．．．第二發光二極體

377．．．第一限流電阻

378．．．第二限流電阻

圖1是本發明無線充電系統的電路示意圖。

圖2是圖1所示無線充電系統的無線充電器一較佳實施方式的電路示意圖。

圖3是圖1所示的無線充電系統的用電裝置的電路示意圖。