CN102611175A

CN102611175A - 一种太阳能无线充电电路

Info

Publication number: CN102611175A
Application number: CN2012100670254A
Authority: CN
Inventors: 李素平; 陈孝飞; 蒋全胜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明涉及一种太阳能充电电路，尤其涉及一种可通过无线方式充电的太阳能充电电路。该电路包括太阳能电池供电模块、无线传输模块和锂电池充电模块，所述太阳能电池供电模块包括太阳能转换电路、高频逆变电路及功率放大电路，将太阳能转换的直流电压经高频逆变电路和功率放大电路处理后送入无线传输模块，所述无线传输模块包括发射电路和接收电路，接收电路将从发射电路耦合的电能输入到锂电池充电模块，实现了太阳能无线充电。本发明在充分利用太阳能的同时采用谐振耦合电能无线传输方式，优于有线传输的同时也比一般的电磁感应式电能无线传输方式效率更高，传输距离更远。本发明具有操作安全、磨损率低、传输距远、便捷高效的特点。

Description

一种太阳能无线充电电路

技术领域

本发明涉及一种太阳能充电电路，尤其涉及一种可通过无线方式充电的太阳能充电电路。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对电力的需求和依赖程度也越来越高，而太阳能资源取之不尽、清洁安全，是最理想的可再生能源。

现有的有线充电技术存在一些固有的缺点，如设备庞大、移动搬运笨重、电源的引线过长，人工操作繁琐且在人工操作过程中，极易出现设备的过度磨损及不安全性等因素。当前的很多无线充电电路依靠线圈之间的电磁感应，这种方式工作距离太短，设备需要放置在充电座上，同时也会消耗大量电量。

因此，现有的充电技术远远不能满足人们对于低磨损率、传输距离远且安全高效的充电技术的向往与需求。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述现有技术的不足而提供一种磨损率低、操作安全、传输距离远且便捷高效的太阳能无线充电电路。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种太阳能无线充电电路，其特征在于，

1）包括太阳能电池供电模块、与太阳能电池供电模块连接的无线传输模块以及与无线传输模块连接的锂电池充电模块；所述太阳能电池供电模块包括太阳能转换电路、高频逆变电路及功率放大电路；所述无线传输模块包括发射电路和接收电路；所述锂电池充电模块由电源管理电路及锂电池充电管理电路和锂电池构成；

2）所述太阳能电池供电模块将太阳能经太阳能转换电路，转换为直流电压输入到高频逆变电路，高频逆变为一定频率的PWM电信号后输入到后级的功率放大电路，所述PWM电信号的频率与电路频率一致，经功率放大电路处理后送入发射电路中的线圈L3，线圈L3将电能感应到与它相邻的线圈L5上，发射电路中的线圈L5和接收电中的线圈L4经谐振耦合将电能以无线方式传输到接收电路中的线圈L4，线圈L4再将电能感应到与它相邻的线圈L6上，圈L6将从线圈L4上感应到的电能输入到锂电池充电模块中的电源管理电路，电源管理电路将从线圈L4中接收到的电能转换为+5V直流电压，通过锂电池充电管理电路给锂电池充电，从而安全高效地完成太阳能无线充电。

所述发射电路和接收电路共同组成耦合电路，该耦合电路采用LC震荡电路，接收电路与发射电路振荡频率相同，且与电路频率相匹配，实现谐振耦合电能无线传输。

所述功率放大电路采用L298芯片构成的强推挽型功率放大电路，尽可能提高功率利用率。

所述太阳能无线充电电路采用无线电能传输的同时也提供有线接口，可以同时为多个移动设备充电，提高充电效率。

所述锂电池充电管理电路采用专用的可用太阳能电池充电的锂电池充电管理芯片CN3063，使充电过程更加安全高效。

本发明的有益效果：该太阳能无线充电电路可将太阳能转变为可充电的电波并以谐振耦合无线传输方式对锂电池充电，在充分利用太阳能这一绿色能源的基础上比现在一般的电磁感应式电能无线传输方式效率更高，传输距离更远。因此，该充电电路具有操作安全、磨损率低、传输距离远、便捷高效的特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的太阳能转换电路的电路图。

图3是本发明的无线传输模块的电路图。

图4是本发明的高频逆变电路和功率放大电路的电路图。

图5是本发明的锂电池充电模块的电路图。

图1中：太阳能电池供电模块Ⅰ包括太阳能转换电路、高频逆变电路及功率放大电路；无线传输模块Ⅱ包括发射电路Ⅲ和接收电路Ⅳ；锂电池充电模块Ⅴ由电源管理电路、锂电池充电管理电路和锂电池构成。

图3中：Ⅲ、发射电路；Ⅳ、接收电路。

图4中：1、高频逆变电路；2、功率放大电路；2.1、功率放大电路的主体； 2.2、功率放大电路的控制电路；功率放大电路2包括功率放大电路的主体2.1和功率放大电路的控制电路2.2。

图5中：3、电源管理电路；4、锂电池充电管理电路；5、锂电池。

具体实施方式

为进一步阐述本发明的技术方案，下面结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，一种太阳能无线充电电路，所述太阳能无线充电电路包括：太阳能电池供电模块Ⅰ、与太阳能电池供电模块Ⅰ连接的无线传输模块Ⅱ、以及与无线传输模块Ⅱ连接的锂电池充电模块Ⅴ。所述太阳能电池供电模块Ⅰ包括如图2所示的太阳能转换电路、如图4所示的高频逆变电路1及功率放大电路2；所述无线传输模块Ⅱ包括如图1和图3所示的发射电路Ⅲ和接收电路Ⅳ；所述锂电池充电模块Ⅴ由如图5所示的电源管理电路3及锂电池充电管理电路4和锂电池5构成。

图2是本发明的太阳能转换电路的电路图。将太阳能经太阳能转换电路，转换为直流电压进入稳压芯片U4后输出+12V直流电压，稳压芯片U4的输出送入稳压芯片U5，经稳压芯片U5处理后输出+5V直流电压。U4的型号为74L12，U5的型号为74L05。上述由稳压芯片U5输出的电压源为本发明的太阳能电池供电模块Ⅰ中的高频逆变电路1和功率放大电路2提供工作电源。

结合图1、图2、图3、图4和图5所示，太阳能电池供电模块Ⅰ将太阳能经如图2所示的太阳能转换电路，转换为直流电压输入到高频逆变电路1，高频逆变为一定频率的PWM电信号后输入到后级的功率放大电路2，所述PWM电信号的频率与电路频率一致，经功率放大电路2处理后送入发射电路Ⅲ中的线圈L3，线圈L3将电能感应到与它相邻的线圈L5上，发射电路Ⅲ中的线圈L5和接收电路Ⅳ中的线圈L4经谐振耦合将电能以无线方式传输到接收电路Ⅳ中的线圈L4，线圈L4再将电能感应到与它相邻的线圈L6上，圈L6将从线圈L4上感应到的电能输入到锂电池充电模块Ⅴ中的电源管理电路3，电源管理电路3将从线圈L4中接收到的电能转换为+5V直流电压，通过锂电池充电管理电路4给锂电池5充电，锂电池充电管理电路4采用专用的可用太阳能电池充电的锂电池充电管理芯片CN3063，从而安全高效地完成太阳能无线充电。

所述功率放大电路2采用L298芯片构成强推挽型功率放大电路，功率放大电路的控制电路2.2采用LM317构成的恒流源控制功率放大电路的主体2.1。

结合图1和图3所示，所述发射电路Ⅲ由电阻RS、电容C8、线圈L3和线圈L5组成，所述接收电路Ⅳ由线圈L4、线圈L6和电容C9组成，所述电容C8是发射电路Ⅲ中的滤波电容，所述电容C9是接收电路Ⅳ中的滤波电容。

所述发射电路Ⅲ和接收电路Ⅳ共同组成耦合电路，该耦合电路采用LC震荡电路，发射电路Ⅲ中发射线圈L5的参数和接收电路Ⅳ中接收线圈L4的参数一致，接收电路Ⅳ与发射电路Ⅲ振荡频率相同且与电路频率相匹配，实现谐振耦合电能无线传输。

所述锂电池充电管理电路4中的电容C5是旁路电容，电容值为22uF，芯片U2的5管脚和1管脚之间接电容C6，电容值为4.7uF，可保证充电管理电路的稳定性。

所述太阳能电池板的规格是213mm×92mm，电压18V，功率2W，多晶硅。

所述太阳能无线充电电路的传输距离为5-10cm；所述锂电池的恒压充电电压4.17V-4.23V，典型值为4.2V；所述锂电池恒流充电电流400mA-600mA，典型值为500mA。

所述锂电池充电管理芯片U2的型号是CN3063，内置功率晶体管，不需要外部阻流二极管和电流检测电阻只需要极少的***元器件，具有自动防过充功能，输入电压范围4.35V 到 6V，能够根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流，非常适合利用太阳能电池等电流输出能力有限的电压源供电的锂电池充电应用且符合USB总线技术规范，。

所述锂电池充电管理芯片U2的1管脚为TEMP电池温度检测输入端，由于该充电电路不需要检测锂电池5的温度，所以1管脚通过锂电池5的负端接地，电池温度检测功能被禁止；2管脚为ISET 恒流充电电流设置和充电电流检测端，2管脚连接一个外部电阻R10到地端可以对充电电流进行编程；3管脚为GND电源地；4管脚为VIN 输入电压正输入端，此管脚的电压为内部电路的工作电源，所以4管脚连接的是前级电源管理电路4输出的+5V直流电压；5管脚为BAT电池连接端，将锂电池5的正端连接到此管脚；6管脚为DONE漏极开路输出的充电结束状态指示端，连接LED2，充电结束时LED2发绿色光，其它状态时LED2不发光；7管脚为CHAR漏极开路输出的充电状态指示端，连接LED1，充电正在进行时LED1发红光，其它状态时LED1不发光；8管脚为FB 电池电压Kelvin检测输入端，此管脚可精确调制恒压充电时电池正极的电压，避免了从锂电池5的正极到U2的5管脚之间的导线电阻或接触电阻等寄生电阻对充电的影响，在8管脚和5管脚之间接了一个电阻R9，可以调整恒压充电电压。

Claims

1.一种太阳能无线充电电路，其特征在于，

1）包括太阳能电池供电模块，与太阳能电池供电模块连接的无线传输模块以及与无线传输模块连接的锂电池充电模块；所述太阳能电池供电模块包括太阳能转换电路、高频逆变电路及功率放大电路；所述无线传输模块包括发射电路和接收电路；所述锂电池充电模块由电源管理电路及锂电池充电管理电路和锂电池构成；

2.根据权利要求1所述太阳能无线充电电路，其特征在于，所述发射电路和接收电路共同组成耦合电路，该耦合电路采用LC震荡电路，接收电路与发射电路振荡频率相同，且与电路频率相匹配，实现谐振耦合电能无线传输。

3.根据权利要求1所述太阳能无线充电电路，其特征在于，所述功率放大电路采用L298芯片构成的强推挽型功率放大电路。

4.根据权利要求1所述太阳能无线充电电路，其特征在于，所述锂电池充电管理电路采用专用的可用太阳能电池充电的锂电池充电管理芯片CN3063，使充电过程更加安全高效。

5.根据权利要求1所述太阳能无线充电电路，其特征在于，所述太阳能无线充电电路的传输距离为5-10cm；所述锂电池的恒压充电电压4.17V-4.23V，典型值为4.2V；所述锂电池恒流充电电流400mA-600mA，典型值为500mA。