高效率無線充電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及無線充電技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高傳輸效率的無線充電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]無線充電技術(shù)是多學(xué)科的集成技術(shù)，已被美國《技術(shù)評論》雜志列為未來十大科研方向之一，是一種富有發(fā)展前景的前沿技術(shù)，具有重要的研究和實用價值。并且，無線充電技術(shù)以其優(yōu)良特性已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于軍事、航空航天、油田礦井，水下作業(yè)、工業(yè)機器人、電動汽車、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療器械、家用電器、射頻識別RFID、個人數(shù)碼消費產(chǎn)品等領(lǐng)域。
[0003]無線充電產(chǎn)品是采用無線充電技術(shù)實現(xiàn)的產(chǎn)品，目前國內(nèi)外的無線充電產(chǎn)品多為針對手機終端的5W無線充電產(chǎn)品，其傳輸效率大約為75%，傳輸距離約5mm。其中，對于無線充電的電動汽車也是一個研究熱點，陸續(xù)有科技巨頭發(fā)布樣機，如高通寶馬合作研發(fā)的HALO系統(tǒng)，以及國內(nèi)中興通訊的電動公共汽車示范點，其充電距離為20cm左右，功率達(dá)到kff級別。但是考慮技術(shù)仍不成熟，成本太高以及效率太低等問題，真正將無線充電技術(shù)應(yīng)用到實踐中來的案例是少之又少。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]因此，針對上述的問題，本實用新型提出改進(jìn)的高效率無線充電裝置，根據(jù)技術(shù)研究經(jīng)驗和國際發(fā)展動態(tài)，對現(xiàn)有的無線電能傳輸方案進(jìn)行改進(jìn)，實現(xiàn)一種遠(yuǎn)距離、高效率的無線充電方案，可實現(xiàn)25W-100W功率傳輸，大于10mm傳輸距離，大于80%傳輸效率，以解決現(xiàn)有技術(shù)之不足。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的一種高效率無線充電裝置，包括發(fā)射模塊和接收模塊，發(fā)射模塊包括順次電性連接的整流電路、DC/DC能量傳輸電路、高頻逆變電路、第一補償電路和發(fā)射線圈；接收模塊包括順次電性連接的接收線圈、第二補償電路、高頻整流電路和輸出濾波電路；接收線圈通過電磁耦合將發(fā)射線圈發(fā)送的能量轉(zhuǎn)換為電能；其中，所述DC/DC能量傳輸電路包括同步整流BUCK變換電路。同步整流BUCK變換電路根據(jù)電路的電壓改變整個電路的輸出頻率，從而來控制系統(tǒng)能量的傳輸。目前市面上的產(chǎn)品雖然從電路上也有電壓變換單元，但是其輸出的電壓是固定不變的，系統(tǒng)采用改變逆變單元的頻率來控制能量的傳輸，但是當(dāng)負(fù)載、距離、線圈對準(zhǔn)狀況發(fā)生改變時，系統(tǒng)傳輸功率和效率會急劇下降。本實用新型加入新的DC/DC能量傳輸電路后，可以改變這一狀況，從而實現(xiàn)系統(tǒng)“一對多”和遠(yuǎn)距離的充電方式。
[0006]進(jìn)一步的，為了提高能量傳輸效率，除了同步整流BUCK變換電路，所述DC/DC能量傳輸電路還包括采樣電路、保持電路、振蕩電路、以及占空比信號產(chǎn)生電路，所述采樣電路的輸入端接于整流電路的輸出端，采樣電路的輸出端接于保持電路的輸入端，保持電路的輸出端和振蕩電路的輸出端接于占空比信號產(chǎn)生電路的輸入端，占空比信號產(chǎn)生電路的輸出端接于同步整流BUCK變換電路的輸入端，同步整流BUCK變換電路的輸出端接于高頻逆變電路的輸入端。DC/DC能量傳輸電路中，采樣電路檢測整流電路輸出的電流的波形，輸出給保持電路，保持電路保持(在一個周期的初始瞬間保持)采樣電路采集到的電流波形，振蕩電路產(chǎn)生交變電流，占空比信號產(chǎn)生電路根據(jù)交變電流產(chǎn)生占空比信號，并比對保持電路保持的電流波形信號，將輸出結(jié)果發(fā)送至同步整流BUCK變換電路，同步整流BUCK變換電路根據(jù)輸出結(jié)果改變整個電路的輸出頻率，從而來控制系統(tǒng)能量的傳輸。
[0007]作為一個具體的實例，所述同步整流BUCK變換電路包括場效應(yīng)管Ql、電感L1、電容Cl、電容C2和二極管Dl，場效應(yīng)管Ql的漏極接于電容Cl的一端，場效應(yīng)管Ql的源級接于電感LI的一端和穩(wěn)壓二極管Dl的負(fù)極，場效應(yīng)管Ql的柵極接于驅(qū)動控制電路；穩(wěn)壓二極管Dl的正極與電容Cl的另一端和電容C2的一端連接，電容C2的另一端連接電感LI的另一端以及尚頻逆變電路。
[0008]作為一個更進(jìn)一步的實例，所述同步整流BUCK變換電路采用兩相同步BUCK電路實現(xiàn)，具體的，其包括場效應(yīng)管Q1、場效應(yīng)管Q2、場效應(yīng)管Q3、場效應(yīng)管Q4、電感L1、電感L2、電感L3和電容C2，場效應(yīng)管Ql的漏極連接場效應(yīng)管Q2的漏極、場效應(yīng)管Q3的源級、場效應(yīng)管Q4的源級、電容C2的一端以及電感L3的一端；場效應(yīng)管Ql的源級連接電感LI的一端和場效應(yīng)管Q3的漏極，電感LI的另一端連接電感L3的另一端、電容C2的另一端以及電感L2的一端，電感L2的另一端連接場效應(yīng)管Q2的源級和場效應(yīng)管Q4的漏極。
[0009]為了進(jìn)一步提高傳輸效率，所述發(fā)射模塊還包括驅(qū)動控制電路、電量采集電路、反饋電路，DC/DC能量傳輸電路的輸出端接于電量采集電路的輸入端和高頻逆變電路的輸入端，電量采集電路的輸出端接于反饋電路的輸入端，反饋電路的輸出端接于驅(qū)動控制電路的輸入端，驅(qū)動控制電路的輸出端接于高頻逆變電路的輸入端和DC/DC能量傳輸電路的輸入端。
[0010]作為一個進(jìn)一步的方案，所述接收模塊還包括第二電量采集電路、第二反饋電路和第二驅(qū)動控制電路，第二電量采集電路的輸入端接于輸出濾波電路的輸出端，第二電量采集電路的輸出端接于第二反饋電路的輸入端，第二反饋電路的輸出端接于第二驅(qū)動控制電路的輸入端，第二驅(qū)動控制電路的輸出端接于高頻整流電路的輸入端。上述模塊設(shè)置，使得接收模塊最大限度的將接收到的能量轉(zhuǎn)換為有用的電能以給待充電設(shè)備進(jìn)行充電。
[0011]作為一個具體的方案，第一補償電路和/或第二補償電路采用電容實現(xiàn)。
[0012]本實用新型采用上述方案，實現(xiàn)一種高效率無線充電裝置，首先來自于電網(wǎng)的工頻交流電經(jīng)過整流和逆變被轉(zhuǎn)化為高頻交流電，電流通過第一補償電路到達(dá)發(fā)射線圈并在線圈中產(chǎn)生高頻電磁場，通過發(fā)射線圈將能量發(fā)送出去；接收線圈與發(fā)射線圈電磁耦合，將從發(fā)射線圈獲得的能量轉(zhuǎn)換為電能，并通過第二補償電路、高頻整流電路以及輸出濾波電路的整流濾波后，轉(zhuǎn)化為適合于待充電設(shè)備的充電信號后，輸出給待充電設(shè)備。另外，電量采集電路采集DC/DC能量傳輸電路輸出的電壓，通過反饋電路發(fā)送至驅(qū)動控制電路，驅(qū)動控制電路根據(jù)反饋的電壓進(jìn)行調(diào)整，控制DC/DC能量傳輸電路和高頻逆變電路的頻率，以達(dá)到控制能量傳輸?shù)哪康?，從而提高了系統(tǒng)功率和效率。
[0013]本實用新型通過上述方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
[0014]1、本實用新型中，通過加入獨特設(shè)計的DC/DC能量傳輸電路后，可以改變現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)傳輸功率和效率會根據(jù)負(fù)載、距離、線圈對準(zhǔn)狀況發(fā)生改變時而急劇下降的現(xiàn)象，真正實現(xiàn)系統(tǒng)“一對多”和遠(yuǎn)距離的充電方式；
[0015]2、本實用新型通過反饋電路以及驅(qū)動控制電路的設(shè)置，控制整個發(fā)射模塊的能量輸出，使其實現(xiàn)效率最大化，從而增大了系統(tǒng)功率和效率；
[0016]3、本實用新型不僅能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離、大功率、高效率的優(yōu)點，同時還具有結(jié)構(gòu)簡單易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點，具有很好的實用性。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實用新型的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為實施例2的同步整流BUCK變換電路的電路原理圖；
[0020]圖4為本實用新型的實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為實施例3的同步整流BUCK變換電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0022]現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0023]本實用新型的一種高效率無線充電裝置，包括發(fā)射模塊和接收模塊，發(fā)射模塊包括順次電性連接的整流電路、DC/DC能量傳輸電路、高頻逆變電路、第一補償電路和發(fā)射線圈；接收模塊包括順次電性連接的接收線圈、第二補償電路、高頻整流電路和輸出濾波電路；接收線圈通過電磁耦合將發(fā)射線圈發(fā)送的能量轉(zhuǎn)換為電能；其中，所述DC/DC能量傳輸電路包括同步整流BUCK變換電路。
[0024]實施例1
[0025]參見圖1，本實施例中，DC/DC能量傳輸電路包括采樣電路、保持電路、振蕩電路、占空比信號產(chǎn)生電路以及同步整流BUCK變換電路，采樣電路的輸入端接于整流電路的輸出端，采樣電路的輸出端接于保持電路的輸入端，保持電路的輸出端和振蕩電路的輸出端接于占空比信號產(chǎn)生電路的輸入端，占空比信號產(chǎn)生電路的輸出端接于同步整流BUCK變換電路的輸入端，同步整流BUCK變換電路的輸出端接于高頻逆變電路的輸入端。DC/DC能量傳輸電路中，采樣電路檢測整流電路