互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供一種互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，該互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)中同一個(gè)信號(hào)源產(chǎn)生了N個(gè)頻率相同，但相位差為360°/N的信號(hào)。這N個(gè)信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)N個(gè)諧振發(fā)射器，且N個(gè)諧振發(fā)射器中的諧振發(fā)射線圈所在平面的夾角為預(yù)設(shè)角度，由于N路信號(hào)的相位差為360°/N，即在相位上互補(bǔ)，因此N個(gè)諧振發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場互不干擾，且這N個(gè)諧振發(fā)射線圈公共區(qū)域的磁場也具有互補(bǔ)功能，即磁場的強(qiáng)度是N個(gè)諧振發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場的幾何疊加，且磁場的方向包括N個(gè)垂直于諧振發(fā)射線圈的法線方向，即形成了一立體磁場，接收線圈可以在N個(gè)方向上接收到能量，與現(xiàn)有技術(shù)相比，提高了接收線圈的取電效果。
【專利說明】
互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明實(shí)施例涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，更具體的涉及一種互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]無線供電是通過線圈的電磁效應(yīng)將電源的電能轉(zhuǎn)換成無線傳播的能量，在接收端又將此能量轉(zhuǎn)變回電能，從而對(duì)電器進(jìn)行無線供電。
[0003]傳統(tǒng)的無線供電包括磁共振無線供電。磁共振無線供電是通過線圈的電磁效應(yīng)在垂直于線圈的法線方向形成一個(gè)磁場，接收線圈只有保持與諧振發(fā)射線圈平面平行，才能獲取能量，一旦線圈不平行，取電效果顯著下降，甚至取不到電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中接收線圈取電效果差，甚至取不到電的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]—種互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，包括:
[0007]信號(hào)源，所述信號(hào)源具有N個(gè)信號(hào)輸出端，所述信號(hào)源生成N路信號(hào)，每一路信號(hào)對(duì)應(yīng)一信號(hào)輸出端，所述N路信號(hào)的頻率相同，所述N路信號(hào)的相位差為360°/N，N為大于等于2小于等于360的正整數(shù)；
[0008]N個(gè)諧振發(fā)射器，每一諧振發(fā)射器的輸入端與所述信號(hào)源的一信號(hào)輸出端相連，每一所述諧振發(fā)射器包括諧振電路，所述諧振電路包括諧振發(fā)射線圈和諧振電容;N個(gè)所述諧振發(fā)射線圈所在平面的夾角為預(yù)設(shè)角度。
[0009]優(yōu)選的，所述諧振電路還包括:開關(guān)管，其中:
[0010]所述諧振發(fā)射線圈一端與所述諧振電容的一端相連，所述諧振發(fā)射線圈的另一端與電源正極相連，所述諧振電容的另一端接地，所述開關(guān)管的控制端與所述信號(hào)源的一信號(hào)輸出端相連;所述開關(guān)管的第一端與所述諧振電容的一端相連，所述開關(guān)管的第二端與所述諧振電容的另一端相連。
[0011]其中，所述信號(hào)源包括N個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器，所述信號(hào)源產(chǎn)生的每一路信號(hào)經(jīng)由一所述驅(qū)動(dòng)放大器輸出，N個(gè)所述驅(qū)動(dòng)放大器的輸出端為所述信號(hào)源的N個(gè)信號(hào)輸出端。
[0012]其中，每一所述諧振發(fā)射器包括一驅(qū)動(dòng)放大器，所述驅(qū)動(dòng)放大器的輸入端與所述信號(hào)源的一信號(hào)輸出端相連，所述驅(qū)動(dòng)放大器的輸出端與所述開關(guān)管的控制端相連。
[0013]其中，所述開關(guān)管為MOSFET或IGBT。
[0014]其中，所述諧振電容為等效諧振電容、所述諧振發(fā)射線圈為等效諧振發(fā)射線圈和/或所述開關(guān)管為等效開關(guān)管。
[0015]其中，所述信號(hào)源輸出的N路信號(hào)為PffM信號(hào)。
[0016]其中，所述信號(hào)源輸出的N路信號(hào)的頻率與所述諧振發(fā)射線圈和諧振電容的諧振頻率相同。
[0017]其中，所述N路信號(hào)的占空比小于50%。
[0018]經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，同一個(gè)信號(hào)源產(chǎn)生了N個(gè)頻率相同，但相位差為360°/N的信號(hào)。這N個(gè)信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)N個(gè)諧振發(fā)射器，且N個(gè)諧振發(fā)射器中的諧振發(fā)射線圈所在平面的夾角為預(yù)設(shè)角度，由于N路信號(hào)的相位差為360°/N，即在相位上互補(bǔ)，因此N個(gè)諧振發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場互不干擾，且這N個(gè)諧振發(fā)射線圈公共區(qū)域的磁場也具有互補(bǔ)功能，即磁場的強(qiáng)度是N個(gè)諧振發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場的幾何疊加，且磁場的方向包括N個(gè)垂直于諧振發(fā)射線圈的法線方向，SP形成了一立體磁場，接收線圈可以在N個(gè)方向上接收到能量，與現(xiàn)有技術(shù)相比，提高了接收線圈的取電效果。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)的電路圖；
[0021 ]圖2(a)為兩路信號(hào)的波形示意圖；
[0022]圖2(b)為三路信號(hào)的波形示意圖；
[0023]圖3為諧振發(fā)射線圈LI和諧振發(fā)射線圈L2分布的相對(duì)位置示意圖；
[0024]圖4為諧振發(fā)射線圈L1、諧振發(fā)射線圈L2以及諧振發(fā)射線圈L3分布的相對(duì)位置示意圖；
[0025]圖5為單管反激電路；
[0026]圖6為半橋電路；
[0027]圖7為全橋電路；
[0028]圖8為互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)中諧振電路的一種實(shí)現(xiàn)方式的電路圖；
[0029]圖9為互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了引用和清楚起見，下文中使用的技術(shù)名詞的說明、簡寫或縮寫總結(jié)如下:
[0031]IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣棚.雙極型晶體管；
[0032]NMOSFET:n_channeI Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,N溝道金氧半場效晶體管；
[0033]PM0SFET:p-channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,P溝道金氧半場效晶體管
[0034]EMC:Electro Magnetic Compatibility，電磁兼容性；
[0035]PffM:Pulse Width Modulat1n，脈沖寬度調(diào)制。
[0036]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0037]無線供電從應(yīng)用空間上劃分，可以分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線供電、一線對(duì)多點(diǎn)無線供電、一面對(duì)多點(diǎn)無線供電和空間內(nèi)多點(diǎn)無線供電，其中以空間內(nèi)多點(diǎn)無線供電，在技術(shù)上要求最高，磁共振無線供電是通過線圈的電磁效應(yīng)在垂直于線圈的法線方向形成一個(gè)磁場，接收線圈只有保持與諧振發(fā)射線圈平面平行，才能獲取能量，一旦線圈不平行，取電效果顯著下降，甚至取不到電。
[0038]為了讓接收線圈在不同的空間、不同的方位上獲得電能，必須形成一個(gè)立體磁場，而一個(gè)諧振發(fā)射線圈只能形成一個(gè)方向的磁場，要形成一個(gè)立體磁場，就要有兩個(gè)、三個(gè)甚至更多的發(fā)射電路，問題是:當(dāng)多個(gè)諧振發(fā)射器同時(shí)工作時(shí)，如果工作頻率相同，相互之間產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，甚至損壞諧振發(fā)射器;如果工作頻率不同，雖然有可能形成立體磁場，但接收線圈只能接收一個(gè)頻率的能量，這個(gè)立體磁場就沒有價(jià)值。
[0039]因此，一個(gè)頻率相同，且互不干擾，能協(xié)同工作的多路諧振發(fā)射器，是解決空間內(nèi)無線供電的關(guān)鍵，也是本發(fā)明實(shí)施例中的難點(diǎn)。
[0040]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，如圖1所示，為互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)的電路圖，該互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)包括:信號(hào)源SG以及N個(gè)諧振發(fā)射器Pl?Pn，其中:
[0041 ]信號(hào)源SG具有N個(gè)信號(hào)輸出端，每一信號(hào)輸出端輸出一個(gè)信號(hào)，N個(gè)信號(hào)分別為S1、S2、……、Sn，N個(gè)信號(hào)輸出端的N個(gè)信號(hào)的頻率相同，但是相位差為360° /N，S卩N個(gè)信號(hào)的相位互補(bǔ)。N為大于等于2小于等于360的正整數(shù)。
[0042]例如，當(dāng)N= 2時(shí)，相位差為180°，如果一路信號(hào)的相位為0°，另一路信號(hào)的相位為180° ;如果一路信號(hào)的相位為90°，另一路信號(hào)的相位為270° ;當(dāng)N = 3時(shí)，相位差為120°，如果一路信號(hào)的相位為0°，其他兩路信號(hào)的相位分別為120°和240° ;當(dāng)N=4時(shí)，相位差為90°，
4路信號(hào)的相位可以分別為0°、90°、180°、270°，依次類推。
[0043]圖2(a)為當(dāng)N=2時(shí)，兩路信號(hào)的波形示意圖。圖2(b)為N= 3時(shí)，三路信號(hào)的波形示意圖。從圖2(a)中可以看出信號(hào)SI和信號(hào)S2的相位差為180°;從圖2(b)可以看出，信號(hào)S1、信號(hào)S2和信號(hào)S3的相位差為120°。圖2(a)和圖2(b)中所示的信號(hào)為PffM信號(hào)，本發(fā)明實(shí)施例中的信號(hào)也可以為其他信號(hào)，例如方波，具體依據(jù)實(shí)際情況而定，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限定。
[0044]方波或PffM信號(hào)的占空比可以小于50%，但本發(fā)明實(shí)施例并不對(duì)此做具體限定。
[0045]信號(hào)源SG的形式有兩種，一種是硬件信號(hào)源，一種是軟件信號(hào)源。
[0046]N個(gè)諧振發(fā)射器與信號(hào)源的N路信號(hào)輸出端分別對(duì)應(yīng)，即每一諧振發(fā)射器的輸入端與信號(hào)源SG的一信號(hào)輸出端相連。每一諧振發(fā)射器包括諧振電路。諧振電路包括諧振發(fā)射線圈和諧振電容;N個(gè)所述諧振發(fā)射線圈所在平面的夾角為預(yù)設(shè)角度。
[0047]預(yù)設(shè)角度可以依據(jù)實(shí)際情況中電器的位置而定。諧振發(fā)射器的個(gè)數(shù)N也是根據(jù)實(shí)際中電器所在的空間而定。例如對(duì)于不同的應(yīng)用空間，可以根據(jù)環(huán)境或墻面的數(shù)量來確定諧振發(fā)射器的個(gè)數(shù)N的具體值，例如:
[0048]在一個(gè)房間，要給地面電器和天花板上的電器同時(shí)無線供電，可以選N = 2，使用一個(gè)二相位的互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)(本發(fā)明實(shí)施例中將同時(shí)輸出兩路互補(bǔ)相位信號(hào)的互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)稱為二相位的互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，簡稱二相發(fā)射機(jī)；同時(shí)輸出三路互補(bǔ)相位的互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)稱為三相位的互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，簡稱三相發(fā)射機(jī)；同時(shí)輸出四路互補(bǔ)相位的互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)稱為四相位的互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，簡稱四相發(fā)射機(jī);……依次類推)，將兩個(gè)諧振電路分布于地面和天花板。此時(shí)兩個(gè)諧振發(fā)射線圈的預(yù)設(shè)角度為0°。
[0049]如圖3所示，諧振發(fā)射線圈LI和諧振發(fā)射線圈L2，在空間分布時(shí)，處于平行狀態(tài)，由于驅(qū)動(dòng)這兩個(gè)諧振發(fā)射線圈的信號(hào)之間具有互補(bǔ)的特性，即相位差為180°，因此，這兩個(gè)諧振發(fā)射線圈之間形成的磁場也具有互補(bǔ)功能，即房間中諧振發(fā)射線圈LI和諧振發(fā)射線圈L2之間的磁場是這兩個(gè)諧振發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場的總和。
[0050]在一個(gè)房間，要給地面電器、墻上電器和天花板上的電器同時(shí)無線供電，可以選N=3，使用一個(gè)三相位的互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，將三個(gè)諧振電路分布于地面、墻面和天花板。此時(shí)三個(gè)諧振發(fā)射線圈的預(yù)設(shè)角度可以為90°。
[0051]如圖4所示，在空間分布上，諧振發(fā)射線圈L1、諧振發(fā)射線圈L2以及諧振發(fā)射線圈L3，盡管互不交叉，但這三個(gè)諧振發(fā)射線圈的平面呈一定的夾角，由于驅(qū)動(dòng)這三個(gè)諧振發(fā)射線圈的信號(hào)之間具有互補(bǔ)的特性，即相位差為120°，因此，這是三個(gè)諧振發(fā)射線圈之間的夾角區(qū)域內(nèi)形成的磁場也具有互補(bǔ)的功能，即磁場的強(qiáng)度是三個(gè)諧振發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場的幾何疊加。
[0052]當(dāng)然這三個(gè)諧振發(fā)射線圈也可以相互交叉，諧振發(fā)射線圈平面呈一定的夾角，由于驅(qū)動(dòng)這三個(gè)諧振發(fā)射線圈的信號(hào)之間具有互補(bǔ)的特性，因此，這三個(gè)線圈交叉的八個(gè)區(qū)域形成的磁場也就有互補(bǔ)的功能，即磁場強(qiáng)度是三個(gè)諧振發(fā)射線圈在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的磁場的幾何疊加。
[0053]在一個(gè)房間，要給地面電器、四面墻上電器和天花板上的電器同時(shí)無線供電，可以選N=6，使用一個(gè)六相位的互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，將六個(gè)諧振電路分布于地面、四個(gè)墻面和天花板。此時(shí)六個(gè)諧振發(fā)射線圈，分布于地面和分布于天花板的諧振發(fā)射線圈所在平面的夾角為0°，分布于四個(gè)墻面中相對(duì)面的諧振發(fā)射線圈所在平面的夾角為0°，分布于相鄰面的諧振發(fā)射線圈所在平面的夾角為90°。分布于地面的諧振發(fā)射線圈和分布于四面墻的諧振發(fā)射線圈所在平面的夾角為90°。即本發(fā)明實(shí)施例中所涉及的預(yù)設(shè)角度可以包括多個(gè)不同的角度，在例子中預(yù)設(shè)角度包括0°和90°，實(shí)際應(yīng)用中，預(yù)設(shè)角度還可以為其他值，例如180。、60° 等等。
[0054]在上述例子中，由于各路信號(hào)的相位互補(bǔ)，所以N路諧振發(fā)射其產(chǎn)生的能量也互補(bǔ)。
[0055]本發(fā)明實(shí)施例提供的互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，包括N個(gè)諧振發(fā)射器，發(fā)射的電磁能量相位不同，但頻率一致，在同一空間內(nèi)可以形成一個(gè)穩(wěn)定的互不干涉的立體磁場，在這個(gè)空間內(nèi)，接收線圈在N個(gè)方位上都可以獲得電能，實(shí)現(xiàn)無線、自由、安全的供電。
[0056]諧振電路可以包括:單管反激電路、半橋電路或全橋電路。
[0057]圖5為單管反激電路，在單管反激電路中諧振環(huán)的諧振電容C和諧振發(fā)射線圈L并聯(lián)，諧振環(huán)的一端與電源正極V+相連，諧振環(huán)的另一端與開關(guān)管Tl的第一端相連，開關(guān)管Tl的第二端接地，開關(guān)管Tl的控制端與信號(hào)源SG的一信號(hào)第二端相連。圖6為半橋電路，在半橋電路中，諧振環(huán)中的諧振電容C和諧振發(fā)射線圈L可以是串聯(lián)也可以是并聯(lián)，半橋電路有兩個(gè)橋臂，左橋臂是由兩個(gè)開關(guān)管Tl和T2上下串聯(lián)而成的，右橋臂是由兩諧振電容C3和C4上下串聯(lián)而成的，諧振環(huán)的一端接在左橋臂的中點(diǎn)上，諧振環(huán)的另一端接在右橋臂的中點(diǎn)上;左橋臂和右橋臂的電路可以互換。在半橋電路中，開關(guān)管Tl的控制端與信號(hào)源SG的一輸出端相連，開關(guān)管T2的控制端與信號(hào)源SG的另一輸出端相連。
[0058]圖7為全橋電路，在全橋電路中，諧振環(huán)允許諧振電容C和諧振發(fā)射線圈L串聯(lián)或并聯(lián)的形式出現(xiàn)，全橋電路有兩個(gè)橋臂，左橋臂是由兩個(gè)開關(guān)管Tl和T2上下串聯(lián)而成的，右橋臂也是由兩個(gè)開關(guān)管T3和T4上下串聯(lián)而成的，諧振環(huán)的一端接在左橋臂的中點(diǎn)上，諧振環(huán)的另一端接在右橋臂的中點(diǎn)上。在全橋電路中，開關(guān)管Tl、開關(guān)管T2、開關(guān)管T3以及開關(guān)管T4與信號(hào)源SG的四個(gè)輸出端相連一一對(duì)應(yīng)相連。
[0059]本發(fā)明實(shí)施例中開關(guān)管可以為NM0SFET，此時(shí)第一端可以為漏極，相應(yīng)的第二端為源極，控制端為柵極;開關(guān)管可以為PM0SFET，此時(shí)第一端為源極，第二端為漏極，控制端為柵極;開關(guān)管可以為IGBT，此時(shí)第一端為集電極，相應(yīng)的第二端為發(fā)射極，控制端為柵極。
[0060]圖5、圖6和圖7中的虛線箭頭表示諧振發(fā)射線圈產(chǎn)生的能量的傳輸方向。
[0061]諧振環(huán):工作于諧振狀態(tài)下的諧振發(fā)射線圈與諧振電容的連接有兩種連接方式:串聯(lián)和并聯(lián)，諧振狀態(tài)下這種由一個(gè)諧振發(fā)射線圈與一個(gè)諧振電容的組合稱之為諧振環(huán)，無線供電系統(tǒng)中至少有兩個(gè)諧振環(huán)，一個(gè)是發(fā)射諧振環(huán)，它由一個(gè)諧振發(fā)射線圈和一個(gè)諧振電容串聯(lián)或并聯(lián)組成，另一個(gè)是接收諧振環(huán)，它由一個(gè)接收線圈和一個(gè)諧振電容串聯(lián)或并聯(lián)而成。
[0062]N路信號(hào)的頻率與諧振電路的自由諧振頻率相同。
[0063]本發(fā)明實(shí)施例提供的互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，同一個(gè)信號(hào)源產(chǎn)生了N個(gè)頻率相同，但相位差為360° /N的信號(hào)。這N個(gè)信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)N個(gè)諧振發(fā)射器，且N個(gè)諧振發(fā)射器中的諧振發(fā)射線圈所在平面的夾角為預(yù)設(shè)角度，由于N路信號(hào)的相位差為360°/N，即在相位上互補(bǔ)，因此N個(gè)諧振發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場互不干擾，且這N個(gè)諧振發(fā)射線圈公共區(qū)域的磁場也具有互補(bǔ)功能，即磁場的強(qiáng)度是N個(gè)諧振發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場的幾何疊加，且磁場的方向包括N個(gè)垂直于諧振發(fā)射線圈的法線方向，即形成了一立體磁場，接收線圈可以在N個(gè)方向上接收到能量，與現(xiàn)有技術(shù)相比，提高了接收線圈的取電效果。
[0064]單管反激電路雖然簡單，成本低廉，易于控制，但其缺點(diǎn)更突出，在諧振環(huán)的自由諧振和諧振電路的主動(dòng)諧振相互作用下，因倍頻和疊加產(chǎn)生復(fù)雜的次生振蕩，給環(huán)境的電網(wǎng)帶來嚴(yán)重的污染，且EMC比較嚴(yán)重。半橋電路通常需要2至3路隔離電源，成本適中，容易控制，但電流波形容易受泄漏電流的影響產(chǎn)生畸變，影響EMC特性，輸出功率小于全橋電路的輸出功率。全橋電路的電路復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)需要4至5路隔離電源，成本高，不易控制，但電流波形和電壓波形完整，EMC特性好，輸出功率大。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種與單管反激電路一樣電路簡單，與全橋電路一樣EMC特性好，且輸出功率大的諧振電路。
[0065]如圖8所示，為互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)中諧振電路的一種實(shí)現(xiàn)方式的電路圖，每一諧振電路包括諧振發(fā)射線圈L、諧振電容C以及開關(guān)管T，這種諧振電路可以稱為單控串聯(lián)諧振電路，其中:
[0066]所述諧振發(fā)射線圈L一端與所述諧振電容C的一端相連，所述諧振發(fā)射線圈L的另一端與電源正極V+相連，所述諧振電容C的另一端接地，所述開關(guān)管T的控制端與所述信號(hào)源SG的一信號(hào)輸出端相連;所述開關(guān)管T的第一端與所述諧振電容C的一端相連，所述開關(guān)管T的第二端與所述諧振電容C的另一端相連。
[0067]圖8中開關(guān)管T為M0SFET，當(dāng)然也可以為IGBT。本發(fā)明實(shí)施例中開關(guān)管可以為匪0SFET，此時(shí)第一端可以為漏極，相應(yīng)的第二端為源極，控制端為柵極；開關(guān)管可以為PM0SFET，此時(shí)第一端為源極，第二端為漏極，控制端為柵極;開關(guān)管可以為IGBT，此時(shí)第一端為集電極，相應(yīng)的第二端為發(fā)射極，控制端為柵極。
[0068]上述諧振電路，是一個(gè)由三個(gè)元件組成的簡單的電路，電路十分簡單，成本低廉。諧振電容有兩方面的作用，諧振電容主要作用是與諧振發(fā)射線圈組成諧振環(huán)，諧振電容的次要作用是，其并聯(lián)在開關(guān)管的開關(guān)兩端，吸收開關(guān)管兩端的高脈沖電流，防止損壞開關(guān)管;諧振發(fā)射線圈也具有兩種作用，一種是與諧振電容組成諧振環(huán)，另一種是作為發(fā)射磁能的諧振發(fā)射線圈。當(dāng)開關(guān)管的控制端為高電平時(shí)，開關(guān)管導(dǎo)通，此時(shí)諧振電容被短路，由于諧振發(fā)射線圈的特性，決定了諧振發(fā)射線圈兩端電壓不能突變，因此，能量貯存在諧振發(fā)射線圈中；當(dāng)開關(guān)管的控制端為低電平時(shí)，開關(guān)管截止，諧振發(fā)射線圈中的能量釋放，給諧振電容充電，在這個(gè)過程中，諧振發(fā)射線圈中的大部分能量轉(zhuǎn)換為磁能對(duì)外發(fā)射，少部分能量貯存在諧振電容中，開關(guān)管不斷重復(fù)上述過程，諧振發(fā)射線圈不斷對(duì)外發(fā)射磁能，諧振發(fā)射線圈發(fā)射的磁能只有一種頻率，因此波形穩(wěn)定，諧波少，且具有輸出功率大的特定。
[0069]進(jìn)一步的，諧振電路可以只需要開關(guān)管的控制端與信號(hào)源的輸出信號(hào)端相連即可，即可以實(shí)現(xiàn)諧振電路的單電源供電，使得諧振電路容易控制。
[0070]上述任一無線電供電發(fā)射機(jī)中，諧振電容可以為等效諧振電容、諧振發(fā)射線圈可以為等效線圈；開關(guān)管可以為等效開關(guān)管;諧振發(fā)射線圈可以為松散型線圈也可以為緊密型線圈。
[0071]—個(gè)線圈中，如果每一圈相鄰的繞線都緊貼則稱之為緊密型線圈；如果每一圈相鄰的繞線之間都有空隙則稱之為松散型線圈。
[0072]用兩個(gè)以個(gè)(含兩個(gè))諧振發(fā)射線圈串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)，組成一個(gè)等效線圈，可以替代本發(fā)明實(shí)施例中的諧振發(fā)射線圈。
[0073]用兩個(gè)以個(gè)(含兩個(gè))諧振電容串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)，組成一個(gè)等效諧振電容，可以替代本發(fā)明實(shí)施例中的諧振電容C。
[0074]用兩個(gè)以個(gè)(含兩個(gè))開關(guān)管并聯(lián)，以加大控制電流，組成一個(gè)等效開關(guān)管，可以替代本發(fā)明實(shí)施例中的開關(guān)管。
[0075]上述任一無線電供電發(fā)射機(jī)實(shí)施例中，信號(hào)源SG可以包括N個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器，信號(hào)源SG產(chǎn)生的N路信號(hào)中每一路信號(hào)經(jīng)由一驅(qū)動(dòng)放大器輸出至諧振發(fā)射器。將N個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器集成在信號(hào)源中可以確保N路信號(hào)的強(qiáng)度。
[0076]可以理解的是，驅(qū)動(dòng)放大器也可以不集成在信號(hào)源中，上述任一無線電供電發(fā)射機(jī)中，諧振發(fā)射器可以包括:包括一驅(qū)動(dòng)放大器，所述驅(qū)動(dòng)放大器的輸入端與所述信號(hào)源的一信號(hào)輸出端相連，所述放大器的輸出端與所述開關(guān)管的控制端相連。
[0077]如圖9所示，為互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)的電路圖。圖9中SG表示信號(hào)源，S1、S2……Sn是它產(chǎn)生的N路互補(bǔ)PffM信號(hào);Al、A2……An分別表示N個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器;Pl、P2……Pn分別表不一個(gè)諧振電路，其中Tl、T2......Tn分別為一個(gè)開關(guān)管，L1、L2......Ln分別表不一個(gè)諧振發(fā)射線圈，Cl、C2……Cn分別表示一個(gè)諧振電容。其中，Tl、T2……Tn可以為MOSFET或IGBT。
[0078]圖9中的開關(guān)管是M0SFET，當(dāng)然也可以為IGBT。
[0079]上述任一互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)中信號(hào)源SG、驅(qū)動(dòng)放大器共用一個(gè)低壓電源Vd，諧振電路共用一個(gè)高壓電源V+，且信號(hào)源SG、驅(qū)動(dòng)放大器、諧振電路都共地。
[0080]“地”是一個(gè)相對(duì)電平為零的參考點(diǎn)，通常指電源的負(fù)極。
[0081]需要說明的是，本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0082]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，其特征在于，包括: 信號(hào)源，所述信號(hào)源具有N個(gè)信號(hào)輸出端，所述信號(hào)源生成N路信號(hào)，每一路信號(hào)對(duì)應(yīng)一信號(hào)輸出端，所述N路信號(hào)的頻率相同，所述N路信號(hào)的相位差為360°/N，N為大于等于2小于等于360的正整數(shù)； N個(gè)諧振發(fā)射器，每一諧振發(fā)射器的輸入端與所述信號(hào)源的一信號(hào)輸出端相連，每一所述諧振發(fā)射器包括諧振電路，所述諧振電路包括諧振發(fā)射線圈和諧振電容;N個(gè)所述諧振發(fā)射線圈所在平面的夾角為預(yù)設(shè)角度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述諧振電路還包括:開關(guān)管，其中: 所述諧振發(fā)射線圈一端與所述諧振電容的一端相連，所述諧振發(fā)射線圈的另一端與電源正極相連，所述諧振電容的另一端接地，所述開關(guān)管的控制端與所述信號(hào)源的一信號(hào)輸出端相連;所述開關(guān)管的第一端與所述諧振電容的一端相連，所述開關(guān)管的第二端與所述諧振電容的另一端相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1至2任一所述互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述信號(hào)源包括N個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器，所述信號(hào)源產(chǎn)生的每一路信號(hào)經(jīng)由一所述驅(qū)動(dòng)放大器輸出，N個(gè)所述驅(qū)動(dòng)放大器的輸出端為所述信號(hào)源的N個(gè)信號(hào)輸出端。4.根據(jù)權(quán)利要求1至2任一所述互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，其特征在于，每一所述諧振發(fā)射器包括一驅(qū)動(dòng)放大器，所述驅(qū)動(dòng)放大器的輸入端與所述信號(hào)源的一信號(hào)輸出端相連，所述驅(qū)動(dòng)放大器的輸出端與所述開關(guān)管的控制端相連。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述開關(guān)管為MOSFET或IGBT06.根據(jù)權(quán)利要求2所述互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述諧振電容為等效諧振電容、所述諧振發(fā)射線圈為等效諧振發(fā)射線圈和/或所述開關(guān)管為等效開關(guān)管。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述信號(hào)源輸出的N路信號(hào)為PffM信號(hào)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述信號(hào)源輸出的N路信號(hào)的頻率與所述諧振發(fā)射線圈和諧振電容的諧振頻率相同。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述互補(bǔ)型無線供電發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述N路信號(hào)的占空比小于50%。
【文檔編號(hào)】H02J50/12GK105939064SQ201610382109
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年6月1日
【發(fā)明人】朱斯忠, 徐寶華, 何智, 許向東
【申請(qǐng)人】中惠創(chuàng)智無線供電技術(shù)有限公司