一種高效率遠距離無線傳電裝置制造方法
【專利摘要】一種高效率遠距離無線傳電裝置，包括：單相橋式整流電路，將交流電整流濾波變?yōu)橹绷麟?；高頻逆變電路，將單相橋式整流電路得到的直流電逆變?yōu)榻品讲ǖ慕涣餍盘?；發(fā)射線圈電路，采用串聯(lián)型LC電路，所述交流信號經(jīng)過發(fā)射線圈電路變?yōu)檎也ㄐ盘柌⑦M行無線發(fā)射；接收線圈電路，采用串聯(lián)型LC電路，利用諧振使得回路中產(chǎn)生正弦波電壓，接收發(fā)射線圈電路發(fā)射的信號，實現(xiàn)遠距離電能傳輸；高頻整流電路，采用二極管整流，將傳輸?shù)慕涣餍盘栟D化為直流信號；升壓電路，將由高頻整流電路轉化所得的直流信號進行升壓；微控制器電路，其輸入端連接升壓電路中充電電壓檢測部分的輸出端，根據(jù)檢測值輸出控制信號控制高頻逆變電路的開通與關斷。
【專利說明】一種高效率遠距離無線傳電裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種高效率遠距離無線傳電裝置。
【背景技術】
[0002]近年來消費電子產(chǎn)品面臨功耗不能大幅度降低與鋰電池能量密度不能大幅度提升的雙重限制，用戶的使用感受的提升也因此受到影響，這時候無線充電就應運而生了。目前以諧振式磁耦合型無線充電技術最為成熟應用最為廣泛，然而此類型無線充電技術有很多缺點，如傳電距離較短，一般受限于接觸的形式，導致使用十分不便；在較差的耦合情況下傳電效率極低甚至趨于零，會使得充電速度大幅降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種高效率遠距離無線傳電裝置，提升了無線傳輸距離和效率。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0005]一種高效率遠距離無線傳電裝置，包括:
[0006]單相橋式整流電路I，將交流電整流濾波變?yōu)橹绷麟姡?br> [0007]高頻逆變電路2，將單相橋式整流電路I得到的直流電逆變?yōu)榻品讲ǖ慕涣餍盘?
[0008]發(fā)射線圈電路3，采用串聯(lián)型LC電路，所述交流信號經(jīng)過發(fā)射線圈電路3變?yōu)檎也ㄐ盘柌⑦M行無線發(fā)射；
[0009]接收線圈電路5，采用串聯(lián)型LC電路，利用諧振使得回路中產(chǎn)生正弦波電壓，接收發(fā)射線圈電路3發(fā)射的信號，實現(xiàn)遠距離電能傳輸；
[0010]高頻整流電路6，采用二極管整流，將傳輸?shù)慕涣餍盘栟D化為直流信號；
[0011]升壓電路7，將由高頻整流電路6轉化所得的直流信號進行升壓；
[0012]微控制器電路4，其輸入端連接升壓電路7中充電電壓檢測部分的輸出端，根據(jù)檢測值輸出控制信號控制高頻逆變電路2的開通與關斷。
[0013]所述單相橋式整流電路I采用二極管整流電路，所述的高頻逆變電路2采用半橋式逆變電路，所述的微控制器控制電路5采用STM32R)30芯片，所述的高頻整流電路6采用高頻二極管橋式整流電路，所述的升壓電路7采用boost電路，所述升壓電路7及高頻逆變電路2的開關管均采用高速M0SFET。
[0014]所述微控制器電路4輸出高頻PWM信號用于直流電壓的逆變，且PWM信號的頻率無限接近發(fā)射線圈電路3的諧振頻率。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明逆變電路前級采用將市電先降壓再逆變的策略，能有效減少功率損耗，提高傳電效率；同時采用高性能微控制器輸出高頻PWM用于直流電壓的逆變，并使得PWM頻率無限接近后級高頻發(fā)射電路的諧振頻率，能使在最差的耦合情況下也能實現(xiàn)中距離無線傳電，且傳電效率能達到75%，最高傳電效率可達到95% ;此裝置再芯片設計廠商經(jīng)過定義芯片后，將廣泛應用到數(shù)碼產(chǎn)品，移動終端等消費電子產(chǎn)品中；其經(jīng)濟效益是普通接觸式、非隔空式傳電裝置所不能比擬的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
[0017]圖2為單相橋式整流電路。
[0018]圖3為微控制器原理圖。
[0019]圖4為高頻逆變電路原理圖。
[0020]圖5為發(fā)射線圈與接收線圈原理圖。
[0021]圖6為高頻整流電路原理圖。
[0022]圖7為升壓電路原理圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0024]參考圖1，本發(fā)明所述的一種高效率遠距離無線傳電裝置，包括整流單相橋式整流電路1、高頻逆變電路2、發(fā)射線圈電路3、微控制器電路4、接收線圈電路5、高頻整流電路6以及升壓電路7。所述的單相橋式整流電路I的輸出端與高頻逆變電路2的輸入端相連接，高頻逆變電路2的輸出端與發(fā)射線圈電路3的輸入端相連接，微控制器電路4的輸出端與高頻逆變電路2的輸入端相連接；升壓電路7中充電電壓檢測部分的輸出端與微控制器電路4輸入端相連接。
[0025]參考圖2，AC?220V市電經(jīng)過變壓器將至有效值為9V的交流電，然后經(jīng)過單相橋式整流電路中的橋式二極管全波整流濾波成直流電，開路電壓約為13V，其中濾波電容耐壓值為25V。
[0026]參考圖3，微控制器電路4采用微控制器STM32R)30，其外圍電路主要包括:電源電路、復位電路、時鐘電路，程序仿真與下載接口電路。
[0027]參考圖4，高頻逆變電路的全控型開關管MOSFET型號為IRFR3708，開關頻率理論值可達18MHz，耐壓值達到30V，可承受最大電流25A，完全滿足該裝置的需求。IRFR3708的驅動芯片采用IR2130，IR2130能同時驅動半橋式開關管，還能同時驅動接收部分中的升壓電路的開關管。
[0028]參考圖3和圖4，微控制器在端口 PA10、PB1輸出IMHz的互補方波信號，PA10、PB1和非門74HC04的輸入端相連接，用來驅動IR2130的開通與關斷，IR2130輸出端與高頻逆變電路的MOSFET的柵極相連接，這樣就能實現(xiàn)直流電壓的逆變。
[0029]參考圖5，電能發(fā)射線圈與接收線圈均采用串聯(lián)型LC電路，電感由銅導線以同心圓繞制而成，電感具有較大的電感量與較高高的品質因數(shù)。
[0030]參考圖4和圖5，M0SFET在驅動芯片IR2130的驅動信號的作用下將直流電壓逆變?yōu)榻品讲ㄐ盘枺诮?jīng)過LC電路變成正弦波信號。在開關頻率接近諧振頻率時會使得發(fā)射線圈與電容產(chǎn)生諧振，同時接收端線圈回路中產(chǎn)生正弦波電壓，達到遠距離高效電能傳輸?shù)哪康摹?br> [0031 ] 參考圖6，高頻橋式整流電路仍采用二極管整流，二極管選擇快速恢復二極管。[0032]參考圖7，升壓電路為單象限升壓型電路，由儲能電感、MOS管、二極管D6、輸出濾波電容C12組成；L3電感量為10mH、MOS管型號為IRFR3708、二極管型號為RF307、電容容值為47uF且電容耐壓值為25V ;電壓檢測部分采用分壓式，電位器R7電阻滿量程為10K，保護電阻R8電阻為10K。
[0033]參考圖3、圖4和圖7，微控制器在端口 PA6輸出占空比可調的方波信號，PA6和非門74HC04的輸入端相連接，用來驅動IR2130的開通與關斷，IR2130輸出端與升壓斬波電路的MOSFET的柵極相連接，所述的升壓電路的開關管IRFR3708由圖4中的IR2130驅動，這樣就能實現(xiàn)整流后直流電壓的升壓；升壓電路7的充電電壓檢測部分的輸出端與微控制器的模數(shù)轉換器ADC端口 PC4相連接。微控制器根據(jù)檢測的電壓，調整在端口 PBO輸出的方波信號的占空比，構成閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而達到充電電壓調整的目的。
【權利要求】
1.一種高效率遠距離無線傳電裝置，其特征在于，包括: 單相橋式整流電路(I)，將交流電整流濾波變?yōu)橹绷麟姡? 高頻逆變電路(2)，將單相橋式整流電路(I)得到的直流電逆變?yōu)榻品讲ǖ慕涣餍盘? 發(fā)射線圈電路(3)，采用串聯(lián)型LC電路，所述交流信號經(jīng)過發(fā)射線圈電路(3)變?yōu)檎也ㄐ盘柌⑦M行無線發(fā)射； 接收線圈電路(5)，采用串聯(lián)型LC電路，利用諧振使得回路中產(chǎn)生正弦波電壓，接收發(fā)射線圈電路(3)發(fā)射的信號,實現(xiàn)遠距離電能傳輸； 高頻整流電路(6)，采用二極管整流，將傳輸?shù)慕涣餍盘栟D化為直流信號； 升壓電路(7)，將由高頻整流電路(6)轉化所得的直流信號進行升壓； 微控制器電路(4)，其輸入端連接升壓電路(7)中充電電壓檢測部分的輸出端，根據(jù)檢測值輸出控制信號控制高頻逆變電路(2)的開通與關斷。
2.根據(jù)權利要求1所述的高效率遠距離無線傳電裝置，其特征在于，所述單相橋式整流電路(I)采用二極管整流電路，所述的高頻逆變電路(2)采用半橋式逆變電路，所述的微控制器控制電路(5)采用STM32R)30芯片，所述的高頻整流電路(6)采用高頻二極管橋式整流電路，所述的升壓電路(7)采用boost電路，所述升壓電路(7)及高頻逆變電路(2)的開關管均采用高速MOSFET。
3.根據(jù)權利要求1所述的高效率遠距離無線傳電裝置，其特征在于，所述微控制器電路(4)輸出高頻PWM信號用于直流電壓的逆變，且PWM信號的頻率無限接近發(fā)射線圈電路(3)的諧振頻率。
【文檔編號】H02J17/00GK103956836SQ201410146361
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權日:2014年4月11日
【發(fā)明者】李艷, 劉俊杰, 胡雙 申請人:陜西科技大學