本實(shí)用新型涉及無線能量傳輸研究領(lǐng)域，特別涉及一種頻率可調(diào)式無線充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)已從雷達(dá)、衛(wèi)星和通信應(yīng)用，發(fā)展到科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)以及人民生活等各個(gè)方面。目前，電子技術(shù)的應(yīng)用更與我們的生活息息相關(guān)，無線充電的應(yīng)用推廣更是成為我們生活中多媒體、家用電器、手機(jī)、電腦等大趨勢。但現(xiàn)有的無線充電系統(tǒng)都是針對固定頻率來開發(fā)匹配的，有700多K的、有500多K的，頻率不同，電路也不一樣，直接導(dǎo)致不同負(fù)載在無線充電系統(tǒng)上不能通用(即甲家發(fā)射器不能給乙家的接收器充電)，間接造成結(jié)構(gòu)繁瑣、資源浪費(fèi)，其有效性、實(shí)用性大大打折。

為此，尋求一種通用的無線充電系統(tǒng)具有重要的實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種頻率可調(diào)式無線充電系統(tǒng)，該無線充電系統(tǒng)可對頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得信號可以在0.5MHz到20MHz頻率之間進(jìn)行能量傳輸，適用于各種接收器的充電。

本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種頻率可調(diào)式無線充電系統(tǒng)，包括依次相連的信號發(fā)生模塊、運(yùn)放模塊、功放模塊、發(fā)射線圈，以及電源模塊和可調(diào)按鈕模塊。信號發(fā)生模塊產(chǎn)生信號頻率；運(yùn)放模塊對信號進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)MOS管；功放模塊進(jìn)行功率放大輸出；最后能量通過發(fā)射線圈發(fā)出，用以無線充電。其中，所述無線充電系統(tǒng)還包括一可調(diào)按鈕模塊，該可調(diào)按鈕模塊包括一可調(diào)電阻和一個(gè)可調(diào)電容，所述可調(diào)電阻的輸出端與信號發(fā)生模塊中信號發(fā)生器的輸入端相連，用以調(diào)節(jié)無線充電系統(tǒng)的工作頻率；可調(diào)電阻的可調(diào)端與可調(diào)電容相連，所述可調(diào)電容與功放模塊中一變壓器的一端相連，當(dāng)充電系統(tǒng)頻率變化時(shí)，可調(diào)電容與該變壓器的電感配合達(dá)到該頻率對應(yīng)的最佳諧振狀態(tài)。采用本實(shí)用新型，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻和可調(diào)電容的大小，可以控制無線充電系統(tǒng)工作在不同的頻率，從而可以適應(yīng)不同廠家不同種類產(chǎn)品。

優(yōu)選的，所述電源模塊采用24V直流電源。

優(yōu)選的，所述信號發(fā)生模塊包括信號發(fā)生器、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第二電阻，所述第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第二電阻均一端與信號發(fā)生器的引腳相連，另一端接接線端子P11。

更進(jìn)一步的，所述信號發(fā)生器采用MAX038CPP芯片，接線端子P11型號為KF301-2P，全部短接，為擴(kuò)展接口。

優(yōu)選的，所述運(yùn)放模塊包括用于抑制信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾，以及吸收靜電脈沖的第一線圈、第二線圈，這兩個(gè)線圈并聯(lián)。

更進(jìn)一步的，所述第一線圈、第二線圈之間還并聯(lián)有若干個(gè)用于濾波的電容。

更進(jìn)一步的，所述運(yùn)放模塊的輸入端設(shè)有一用于前級與后級傳遞交流信號，隔離前級與后級的直流的第二十電容。

更進(jìn)一步的，所述運(yùn)放模塊還包括用于穩(wěn)定電路電壓的第八電容和第九電容，這兩個(gè)電容分別外接在電源模塊的正端和負(fù)端。

更進(jìn)一步的，所述運(yùn)放模塊中的運(yùn)放芯片采用LSL55001。該芯片用于對信號進(jìn)行放大處理，在整個(gè)電路做承上啟下作用。

優(yōu)選的，所述功放模塊包括第一MOS管、第二MOS管、第三變壓器T3、第十七電容C17、第十八電容C18、第十九電容C19，功放模塊由雙MOS管驅(qū)動(dòng)，電流經(jīng)過第一MOS管、第二MOS管后調(diào)制成脈沖電壓信號，該脈沖電壓信號經(jīng)第三變壓器T3變壓后，用于功率輸出，第十七電容C17、第十八電容C18用于隔斷低頻信號，并配合實(shí)現(xiàn)高頻大電流輸出，第十九電容C19與第三變壓器T3一級連接形成寬帶調(diào)諧，使整個(gè)功放模塊實(shí)現(xiàn)寬頻功率放大；第三變壓器T3也用于隔絕負(fù)載阻抗對功放電路的影響。

更進(jìn)一步的，所述功放模塊中包括第一變壓器T1，第一變壓器用于前級與后級傳遞交流信號，并隔離前級阻抗對后級的影響；可調(diào)電容C10與第一變壓器一級組成諧振回路，用于調(diào)諧輸入頻率。

更進(jìn)一步的，所述功放模塊中包括第二變壓器T2，其分別與第一MOS管、第二MOS管、電源模塊連接，用以抑制電源線上的浪涌電流，以及吸收靜電脈沖，避免電源在給功放電路供電時(shí)產(chǎn)生過多能量消耗。

更進(jìn)一步的，所述第一MOS管、第二MOS管分別串聯(lián)一用于使輸出特性近似于線性的第三電感和第四電感。

更進(jìn)一步的，所述功放模塊中包括一用于保護(hù)電路的保險(xiǎn)管。

更進(jìn)一步的，所述第一MOS管和第二MOS管型號為BLF177，保險(xiǎn)管型號為RUEF300。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本實(shí)用新型所述無線充電系統(tǒng)設(shè)有一可調(diào)按鈕模塊，該可調(diào)按鈕模塊包括一可調(diào)電阻和一個(gè)可調(diào)電容，通過對上述可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同負(fù)載電流的大小實(shí)時(shí)改變頻率，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)信號發(fā)射器信號在0.5MHz到20MHz之間調(diào)節(jié)，使輸出效率達(dá)到最大，從而適應(yīng)不同廠家型號的無線充電接收端。

2、本實(shí)用新型對信號發(fā)生模塊、運(yùn)放模塊、功放模塊均作了硬件上的改進(jìn)，這些改進(jìn)使得信號受干擾更少，且設(shè)有保險(xiǎn)管保護(hù)電路，使得系統(tǒng)運(yùn)行效率更高，更穩(wěn)定。

附圖說明

圖1是本實(shí)施例系統(tǒng)的模塊關(guān)系圖。

圖2是本實(shí)施例系統(tǒng)的電路圖。

圖3是本實(shí)施例中信號發(fā)生模塊電路圖。

圖4是本實(shí)施例中運(yùn)放模塊電路圖。

圖5是本實(shí)施例中功放模塊電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

如圖1、2所示，本實(shí)施例一種頻率可調(diào)式無線充電系統(tǒng)，包括信號發(fā)生模塊、運(yùn)放模塊、功放模塊、可調(diào)按鈕模塊、發(fā)射線圈、電源模塊，接收線圈是設(shè)置在待充電設(shè)備內(nèi)部的，在要充電時(shí)，發(fā)射線圈、接收線圈共同作用實(shí)現(xiàn)能量的傳遞。信號發(fā)生模塊為電路產(chǎn)生初始信號頻率，運(yùn)放模塊對信號模塊做功，為信號發(fā)生模塊提供滿足功放模塊的條件，功放模塊為負(fù)載提高功率使電路最大功率化，電源模塊為信號發(fā)生模塊、運(yùn)放模塊、功放模塊提供24V電源；可調(diào)按鈕模塊由可調(diào)電阻R1與可調(diào)電容C10組成，可調(diào)電阻與可調(diào)電容C10相連接，通過調(diào)整可調(diào)電阻從而調(diào)整可調(diào)電容C10的大小。可調(diào)電容C10與功放模塊中的變壓器T1的一端相連，當(dāng)充電系統(tǒng)頻率變化時(shí)，C10與T1的電感配合達(dá)到該頻率對應(yīng)的最佳諧振狀態(tài)，從而可以實(shí)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)不同參數(shù)使系統(tǒng)適應(yīng)不同廠家不同種類產(chǎn)品。下面結(jié)合具體電路圖對各個(gè)模塊的硬件電路進(jìn)行具體說明。

參見圖3，本實(shí)施例中，信號發(fā)生模塊包括信號發(fā)生器芯片U1、電阻R2、電容C5、C6、C7、C8，其中U1芯片型號為MAX038CPP，接線端子P11型號為KF301-2P，且聲明接線端子P11全部短接，為擴(kuò)展接口。

可調(diào)電阻R1的一端接芯片U1引腳1，二端接芯片U1引腳10，用于調(diào)整頻率。一端電容C6、C5、C7、C8、電阻R2分別接芯片U1引腳5、引腳1、引腳20、引腳17、引腳8，二端與引腳7、2、6、9、11、18、15、3、4、13、12連接為一點(diǎn)，與接線端子P1相接。

參見圖4，本實(shí)施例中，所述運(yùn)放模塊包括運(yùn)放芯片U2，電感L1、L2，電阻R4、R5、R8、R9，電容C1、C2、C3、C4、C8、C9、C20，其中，U2芯片型號為LSL550001，一端電容C9、C8分別接電源-24、+24端，用于穩(wěn)定電路電壓。二端電容C9接電阻R4、R8的一端，二端電容C8接電感L2的一端，二端電阻R4、R8分別接芯片U2引腳2、引腳3，一端電容C20接信號發(fā)生模塊芯片U1引腳19，二端電容C20接一端電阻R9與芯片U2引腳3，二端電阻R9接一端電感L1，二端電感L1接一端電容C1、C3，二端電感L2接二端電容C2、C4，二端電容C1、C3與一端電容C2、C4相連，一端電阻R5接二端電阻R4與芯片U2引腳2，二端電阻R5接芯片U2引腳6。電感L1、L2用于抑制信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾，還具有吸收靜電脈沖的能力。電容組C1、C2、C3、C4起濾波作用；電容C20與信號輸入端連接，用于前級與后級傳遞交流信號，隔離前級與后級的直流；運(yùn)放芯片LSL55001接入電路信號對信號進(jìn)行放大處理，在整個(gè)電路做承上啟下作用。

參見圖5，本實(shí)施例中，所述功放模塊包括兩個(gè)MOS管Q1、Q2，電感L3、L4、L5，變壓器T1、T2、T3，保險(xiǎn)管FU，電容C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19，可調(diào)電容C10。MOS管Q1、Q2型號為BLF177，保險(xiǎn)管型號為RUEF300，與外接電源24V連接，用于保護(hù)電路?？烧{(diào)電容C10的一端接變壓器T1的一端、可調(diào)電容C10的二端、變壓器T1的二端、電容C12、C13、C14、C15、C16的一端接地。當(dāng)充電系統(tǒng)頻率變化時(shí)，電容C10與變壓器T1的電感配合達(dá)到該頻率對應(yīng)的最佳諧振狀態(tài)。電感L3的一端、電容C11的一端接變壓器T1的三端。電感L4的一端、電容C11的二端接變壓器T1的四端。

電感L3、L4的二端分別接MOS管Q1、Q2的一端；MOS管Q1的三端與Q2的二端相連并連接地線。變壓器T2、電容C17的一端接MOS管Q1的二端，變壓器T2的四端接MOS管Q2的三端、電容C18的一端；電容C17的二端、電容C19的一端接變壓器T3的一端，電容C19的二端、電容C18的二端接變壓器T3的二端；變壓器T3的三端接電感L5的一端，電感L5的一端接功放的輸出，變壓器T3的四端接地；變壓器T2的二端、三端相連接電容C12、C13、C14、C15、C16的二端；保險(xiǎn)管的一端接變壓器T2的二端、三端，保險(xiǎn)管的二端接電源24V。電感L3、L4分別與MOS管Q1、Q2串聯(lián)，用于改變輸出特性讓輸出特性近似于線性；電容C11、C12、C13、C14、C15、C16、C19用于電路濾波。電路中直流電不能直接通過電壓器改變電壓，通過功率管控制成脈沖電壓再輸入變壓器T3；利用電容C19與變壓器T3組成的寬頻調(diào)諧實(shí)現(xiàn)寬帶功率輸出。

本實(shí)用新型的工作原理是：信號發(fā)生模塊產(chǎn)生0.5MHz到20MHz的某一頻率信號，該信號經(jīng)運(yùn)放模塊放大后進(jìn)入功放模塊，功放模塊根據(jù)輸入的這一頻率信號實(shí)現(xiàn)這一頻率的大電流信號，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)射線圈產(chǎn)生交變磁場，以達(dá)到無線充電的要求。使用者通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)節(jié)，可調(diào)電阻與功放模塊中的可調(diào)電容連接，根據(jù)使用者所選定的頻率，使可調(diào)電容與其配合的電感達(dá)到該頻率對應(yīng)的最佳諧振狀態(tài)，使整個(gè)系統(tǒng)輸出效率達(dá)到最優(yōu)。

上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。