本發(fā)明屬于用電設(shè)備供電領(lǐng)域，尤其涉及對(duì)小功率用電設(shè)備進(jìn)行供電的無線供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前小功率用電設(shè)備的供電方式有太陽(yáng)能供電、電池供電、充電電池供電、鋰電池充電或通過電源模塊連接電源進(jìn)行供電，不論采用哪種供電方式，都需要供電電源與用電器接觸的方式，需要提供線路來滿足電流的輸送。這種供電方式在電源的使用上也帶來很多的弊端，眾多的用電器爭(zhēng)奪電源接口，需要插排等引入多個(gè)電源接口，不僅帶來用電安全隱患，也不利于實(shí)現(xiàn)智能家居。尤其是將無線供電應(yīng)用于現(xiàn)在的智能家居，是一種方便安全的新技術(shù)，無需任何物理上的連接，電能可以近距離無接觸地傳輸給用電設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供的對(duì)小功率用電設(shè)備進(jìn)行供電的無線供電系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備的無尾化，即無需通過插頭接入電源，根據(jù)電磁場(chǎng)感應(yīng)的原理，在發(fā)射部分和接收部分的配合下，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電器的供電。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的提供的對(duì)小功率用電設(shè)備進(jìn)行供電的無線供電系統(tǒng)，其特殊之處在于：

包括發(fā)射部分、接收部分；

所述發(fā)射部分包括控制單元i、穩(wěn)壓?jiǎn)卧猧、發(fā)射單元；

所述接收部分包括接收單元；

穩(wěn)壓?jiǎn)卧猧為控制單元i提供工作電壓，發(fā)射單元與控制單元i相連，發(fā)射單元與接收單元之間通過電磁場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；

發(fā)射單元包括mos管、mos管驅(qū)動(dòng)、第一lc諧振電路，其中線圈l1與l2及電容c1串聯(lián)形成第一lc諧振電路；mos管用于驅(qū)動(dòng)線圈l1、l2；mos管驅(qū)動(dòng)用于控制mos管的開啟及斷開；控制單元i通過mos管來驅(qū)動(dòng)線圈l1、l2產(chǎn)生無線信號(hào)發(fā)射至接收部分。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射部分還包括第一檢測(cè)單元i、第二檢測(cè)單元i、第三檢測(cè)單元；

第一檢測(cè)單元i與發(fā)射單元內(nèi)第一lc諧振電路的線圈l1、l2相連，并將得到的線圈數(shù)據(jù)發(fā)送至控制單元i；

發(fā)射單元中的第一lc諧振電路收接收部分發(fā)射的數(shù)據(jù)，mos管收集的反饋信號(hào)發(fā)送至電流檢測(cè)單元；并數(shù)據(jù)發(fā)送至電流檢測(cè)單元，電流檢測(cè)單元將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)放處理分別送入第二檢測(cè)單元i、第三檢測(cè)單元，第二檢測(cè)單元i、第三檢測(cè)單元分別將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制單元i。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射部分還包括電壓采集單元、溫度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元；

溫度檢測(cè)單元內(nèi)的ntc熱敏電阻放置在發(fā)射單元中的第一lc諧振電路的線圈l1與l2周圍，將采集的信號(hào)傳送至控制單元i；

電壓采集單元連接第一lc諧振電路的線圈電壓，將線圈電壓反饋給控制單元i。

進(jìn)一步地，接收單元ii包括第二lc諧振電路，其中線圈l3與電容c5及電容c6串聯(lián)形成第二lc諧振電路，第一lc諧振電路與第二lc諧振電路的諧振頻率相同。

進(jìn)一步地，所述接收部分還包括控制單元ii、穩(wěn)壓?jiǎn)卧猧i、整流濾波單元、第一檢測(cè)單元ii；

接收單元接收發(fā)射單元線圈產(chǎn)生的能量，并連接至整流濾波單元，整流濾波單元連接外部用電設(shè)備及檢測(cè)用電設(shè)備電壓的第一檢測(cè)單元ii；第一檢測(cè)單元ii還用于通過穩(wěn)壓?jiǎn)卧猧i進(jìn)行穩(wěn)壓后為控制單元ii供電。

進(jìn)一步地，所述接收部分還包括第二檢測(cè)單元ii、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元；

第一檢測(cè)單元ii、第二檢測(cè)單元ii分別將檢測(cè)的電壓反饋至控制單元ii；

控制單元ii通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送數(shù)據(jù)至接收單元，實(shí)現(xiàn)與發(fā)射部分的通信。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益之處在于：解決了供電電源與用電設(shè)備之間必須通過實(shí)體接觸的方式，借助電磁場(chǎng)原理，通過發(fā)射部分的發(fā)射線圈與接收部分的接收線圈之間的電磁感應(yīng)，產(chǎn)生電能，并對(duì)接收的電能進(jìn)行電壓、電流的處理，將處理后的數(shù)據(jù)再反饋至發(fā)射部分，調(diào)整發(fā)射線圈來提供適合用電設(shè)備的電壓、電流。這樣的供電電源與用電設(shè)備非接觸式供電方式有利于實(shí)現(xiàn)智能家居、實(shí)現(xiàn)智能生活，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備的無尾化，只要在發(fā)射線圈的電磁場(chǎng)區(qū)域均能滿足用電設(shè)備的供電需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的發(fā)射部分原理示意圖。

圖2為本發(fā)明的接收部分原理示意圖。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖1-2，給出本發(fā)明的具體實(shí)施方式，用來對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例的無線供電系統(tǒng)分為兩大部分，分別是發(fā)射部分與接收部分。

如圖1所示，為本發(fā)明的發(fā)射部分原理示意圖。發(fā)射部分包含控制單元i，穩(wěn)壓?jiǎn)卧猧，溫度檢測(cè)單元，電流檢測(cè)單元，電壓采集單元，發(fā)射單元，第一檢測(cè)單元i，第二檢測(cè)單元i，第三檢測(cè)單元,其中控制單元i作為主要的控制部分，協(xié)調(diào)其他單元工作，控制單元i選用帶有引腳的控制芯片。

穩(wěn)壓?jiǎn)卧猧中的u1采用tl431芯片，且單元中e1與控制單元的i5進(jìn)行連接，提供2.5v的穩(wěn)定直流工作電壓，確?？刂茊卧猧不會(huì)因大電壓而燒毀。

溫度檢測(cè)單元中的ntc熱敏電阻放置在發(fā)射單元中的l1與l2的線圈周圍，實(shí)時(shí)檢測(cè)線圈溫度，防止線圈因故障而發(fā)熱嚴(yán)重。溫度檢測(cè)單元采集的信號(hào)通過f1與控制單元i的i6連接。

發(fā)射單元是負(fù)責(zé)無線電能發(fā)射的部分，包含mos管驅(qū)動(dòng)、mos管、第一lc諧振電路，其中mos管驅(qū)動(dòng)、mos管均為芯片。

線圈l1與l2及電容c1組成一個(gè)串聯(lián)第一lc諧振電路，主要是把線圈l1、l2產(chǎn)生的無線能量傳遞出去。u4及u5是內(nèi)部封裝有2個(gè)mos管的集成電路，用以驅(qū)動(dòng)線圈l1、l2。而u2及u3是mos管驅(qū)動(dòng)的mos管專用驅(qū)動(dòng)芯片，用來驅(qū)動(dòng)mos管的開啟及關(guān)斷。

發(fā)射單元中的h1、h2、h3、h4與控制單元i中的i8、i9、i10、i11連接。

控制單元i發(fā)出通斷指令，驅(qū)動(dòng)部分mos管驅(qū)動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)后，控制mos管工作，使線圈以200khz左右的頻率把無線信號(hào)發(fā)射出去。

mos管的芯片u4及u5的1腳作為信號(hào)反饋用，使反饋信號(hào)通過h6經(jīng)過d1進(jìn)入電流檢測(cè)單元。

電流檢測(cè)單元有兩個(gè)作用，第一個(gè)作用是：批量生產(chǎn)調(diào)試的時(shí)候與接收部分進(jìn)行關(guān)聯(lián)，第二個(gè)作用是對(duì)接收部分返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行放大。

對(duì)于第一個(gè)作用，當(dāng)進(jìn)行批量生產(chǎn)調(diào)試時(shí)，接收部分收取的電流要與此處電流檢測(cè)單元內(nèi)運(yùn)放所檢測(cè)的電壓進(jìn)行關(guān)聯(lián)，具體數(shù)值按照客戶需求而定。對(duì)于第二個(gè)作用，當(dāng)接收部分發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，信息通過發(fā)射部分的發(fā)射單元中的l1與l2及c1接收，通過u4及u5的1腳返回至電流檢測(cè)單元中的d1，經(jīng)過電流檢測(cè)單元內(nèi)運(yùn)放的初步處理之后，通過d3進(jìn)入第二檢測(cè)單元i的a1及第三檢測(cè)單元的c2進(jìn)行處理。處理之后的信息通過a2及c1進(jìn)入控制單元i中的i2和i3。

第一檢測(cè)單元i中的b1與發(fā)射單元中的h5連接，也就是直接與線圈l1、l2連接，這樣檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)最直接、最準(zhǔn)確。第一檢測(cè)單元i與第二檢測(cè)單元i及第三檢測(cè)單元最后處理的信息，通過b2、i2、i3進(jìn)入控制單元i進(jìn)行分析處理，控制單元i運(yùn)算完畢后，再通過i8、i9、i10、i11控制線圈l1、l2的正弦波幅值與周期。

再本實(shí)施例中設(shè)置三個(gè)檢測(cè)單元，目的是為了更可靠的檢測(cè)接收部分的狀態(tài)，第一檢測(cè)單元i是由線圈l1、l2的峰值進(jìn)行解碼，第一檢測(cè)單元id的信號(hào)最強(qiáng)，檢測(cè)的準(zhǔn)確率最高；第三檢測(cè)單元及第二檢測(cè)單元i是由放大后的電流進(jìn)行解碼，第三檢測(cè)單元是直接對(duì)比第一檢測(cè)單元i進(jìn)行解碼，第二檢測(cè)單元i是放大后再對(duì)比第一檢測(cè)單元i解碼；可理解為第三檢測(cè)單元對(duì)于帶負(fù)載時(shí)解碼能力較強(qiáng)，第二檢測(cè)單元i對(duì)于空載時(shí)解碼能力較強(qiáng)；

三個(gè)檢測(cè)單元的設(shè)置為了負(fù)載在供電的過程中，無論負(fù)載電流處于何種狀態(tài)，發(fā)射部分及接收之間的通信更穩(wěn)定、可靠。

電壓采集單元的作用是采集線圈l1、l2處的電壓，反饋給控制單元i，確保線圈l1、l2不超壓工作。

如圖2所示，為本發(fā)明的接收部分原理示意圖。接收部分包括接收單元、整流濾波單元、第一檢測(cè)單元ii、第二檢測(cè)單元ii、穩(wěn)壓?jiǎn)卧猧i、控制單元ii、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元,此處控制單元ii也采用控制芯片。

能量接收的流程如下：接收單元中的mos管t1與mos管t2平時(shí)是關(guān)閉狀態(tài)、線圈l3與電容c5及電容c6組成第二lc諧振電路，接收單元中的第二lc諧振電路的諧振頻率與發(fā)射單元中的第一lc諧振電路的諧振頻率相同。接收的能量通過接收單元的a3及a4經(jīng)由d1及d2傳輸給整流濾波單元。在整流濾波單元內(nèi)整流后的電流由d3輸出，在d3就可以連接外部用電設(shè)備，即負(fù)載，可以是玩具、設(shè)備、手機(jī)、用電器等小功率產(chǎn)品。

第一檢測(cè)單元ii中的e1與整流濾波單元中的d3連接，d3作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，電阻分壓后，電壓檢測(cè)信號(hào)通過e3與控制單元ii中的c2連接,此處主要是實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載端的電壓幅值。

第一檢測(cè)單元ii中的e2與穩(wěn)壓?jiǎn)卧猧i中的f1連接，通過tl431穩(wěn)壓3.3v后給控制單元ii供電。

第二檢測(cè)單元ii中的運(yùn)放1腳從r1、r2、r3的分壓處得到vdd電壓值。經(jīng)過放大后從g1通過c3送入控制單元ii。

第一檢測(cè)單元ii與第二檢測(cè)單元ii的主要作用是檢測(cè)接收后的負(fù)載電壓值及控制單元ii電壓值。如果電壓過高，則芯片就進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。

當(dāng)控制芯片ii接收到無線能量之后，需要與發(fā)射部分通信，控制芯片ii把自身的id號(hào)，負(fù)載所需功率，接收部分的實(shí)時(shí)電流電壓等信息反饋，并使發(fā)射部分依據(jù)反饋信息調(diào)整無線供電參數(shù)，達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

當(dāng)控制芯片ii需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)在2腳將信號(hào)通過c1經(jīng)過b3進(jìn)入數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)的mos管t1、t3及t2、t4導(dǎo)通，將電容c1及c8接入電路，達(dá)到改變諧振點(diǎn)的目的。接收部分會(huì)反映出相應(yīng)的電壓，從而達(dá)到數(shù)據(jù)從接收部分傳送至發(fā)送部分的目的。

在本發(fā)明中，發(fā)射單元中的線圈l1、l2及接收單元中的l3不光有傳遞無線電能量的作用，還具有發(fā)送數(shù)據(jù)的作用。本發(fā)明中的無線供電模式，有別于其他所有供電模式。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。