CN107394903A - 一种直波无线充电*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直波无线充电***，包括微处理器、无线充电模块、无线收发器、带通滤波器、功率放大器、低通滤波器、收发切换器、低噪声放大器和天线，所述微处理器与无线充电模块连接，所述微处理器、无线收发器、带通滤波器、功率放大器、低通滤波器、收发切换器、天线依次连接，所述收发切换器、低噪声放大器、无线收发器依次连接，所述无线收发器与功率放大器连接，所述无线收发器与收发切换器连接,该直波无线充电***，采用两种供电电源，兼容直流和交流输入，并且可以根据实际需求进行自行选择，使用方便，具有较高的市场推广价值。

Description

一种直波无线充电***

技术领域

本发明特别涉及一种直波无线充电***。

背景技术

无线充电是采用无线电传输方式的一种无线缆充电方式，现有的无线充电模式都是采用单一的模式进行充电，供电电源也只能选择交流或者直流，使用起来比较麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种直波无线充电***。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直波无线充电***，包括微处理器、无线充电模块、无线收发器、带通滤波器、功率放大器、低通滤波器、收发切换器、低噪声放大器和天线，所述微处理器与无线充电模块连接，所述微处理器、无线收发器、带通滤波器、功率放大器、低通滤波器、收发切换器、天线依次连接，所述收发切换器、低噪声放大器、无线收发器依次连接，所述无线收发器与功率放大器连接，所述无线收发器与收发切换器连接；

所述无线充电模块包括相互电连接的电能发射模块和电能接收模块。

作为优选，所述电能发射模块包括第一开关、变压器、第一二极管、第二二极管、第一电源、第三开关、第一发光二极管、单刀双掷开关、继电器、第一电解电容、第二电解电容、第三电容、第四电容、第五电解电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一电阻、第二电阻、第一电位器、晶振、第一反向器、第二反向器、第三反向器、第一稳压管、第一MOS管、第一三端稳压器，所述第一开关的活动端口接220V交流电，第一开关的固定端口与变压器的初级线圈的两端电连接；第一二极管的阳极和二级管的阳极分别连接在变压器的次级线圈两端，第一二极管的阴极与继电器连接；第一电解电容的正极连接在第一二极管与继电器连接的线路上，第一电解电容的负极同时与变压器的中心抽头和第三开关的固定端连接，变压器的中心抽头与第三开关的固定端的连接点接地；第一发光二极管的阳极与继电器连接，第一发光二极管的阴极与第三开关的固定端连接；单刀双掷开关的一个固定端连接在第一二极管与继电器连接的线路上，单刀双掷开关的另一个固定端与第一电源的正极连接，单刀双掷开关的活动端与第二电解电容的阳极连接，第二电解电容的阴极接地；第三电容并联在第二电解电容两端；第一三端稳压器的输出端连接在第三电容与第二电解电容的正极连接的线路上，第一三端稳压器的接地端连接在第三电容与第二电解电容的负极连接的线路上，第一三端稳压器的输入端与第五电解电容的正极连接；晶振的一端连接在第三电容与第二电解电容的正极连接的线路上，晶振的另一端与发射电感线圈一端连接，发射电感线圈的另一端连接在第一MOS管的漏极，第六电容一端连接在晶振与发射电感线圈连接的线路上，第六电容的另一端与第五电解电容的负极连接后接地；第三反向器的正向电源端连接在第一三端稳压器与第五电解电容连接的线路上；第一反向器的输出端与第二反向器的输入端连接，第二反向器的输出端与第三反向器的输入端连接；第四电容的一端连接在第二反向器与第三反向器连接的线路上，第四电容的另一端与第一反向器的输入端连接；第一电阻一端连接在第一反向器的输入端，第一电阻的另一端与第一电位器一端连接；第一电位器与第一电阻连接的一端连接在第一反向器与第二反向器连接的线路上；第二电阻的一端与第三反向器的输出端连接，第二电阻的另一端与第一MOS管的栅极连接；第七电容并联在第二电阻两端；第一稳压管的阴极连接在第二电阻与第一MOS管连接的线路上，第一稳压管的阳极与第一MOS管的源极连接并共同接地；第八电容并联在发射电感线圈两端。

作为优选，所述电能接收模块包括电桥、第九电解电容、第十电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第二电位器、第二稳压管、第二发光二极管、第三发光二极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第二开关、第二电源、第三放大器，所述电桥的两个输入端连接在接收电感线圈两端，电桥的两个输出端连接在第九电解电容两端，第九电解电容的负极接地；第九电解电容的正极与第六电阻一端连接，第六电阻的另一端与第七电阻连接，第七电阻的另一端与第五三极管的发射极连接，第二开关并联在第七电阻两端；第五三极管的集电极与第二电源的正极连接；第四电阻一端连接在电桥与第六电阻连接的线路上，第四电阻的另一端与第二电位器连接，第二稳压管的阴极连接在第二电位器与第四电阻连接的线路上，第二稳压管的阴极与第二电位器的远离第四电阻的一端连接并接地；第五电阻一端连接在第四电阻与第六电阻连接的线路上，第五电阻的另一端与第八电阻的一端连接，第八电阻的另一端与第三放大器的输出端连接；第三三极管的发射极连接在第五电阻与第六电阻连接的线路上，第三三极管的集电极与第三发光二极管的阳极连接，第三发光二极管的阴极接地；第二发光二极管的阳极连接在第六电阻与第三三极管连接的线路上，第二发光二极管的阴极与第五三极管的基极连接；第九电阻一端连接在第二发光二极管与第五三极管连接的线路上，第九电阻的另一端与第四三极管的集电极连接，第四三极管的发射极接地；第四三极管的基极与第十电阻的一端连接，第十电阻的另一端连接在第三放大器与第八电阻连接的线路上，第十一电阻的一端连接在第五三极管与第二电源连接的线路上，第十一电阻的另一端与第三放大器的反向输入端接地；第十二电阻的一端与第三放大器的正向输入端连接，第十二电阻的另一端连接在第四电阻与第二电位器连接的线路上。

为保证继电器J的动作不影响发送电路的稳定工作，所述第三电容的容量≥2200uF。

作为优选，所述第一三端稳压器的型号为CD4069。

作为优选，所述第一MOS管的型号为IRF640。

作为优选，所述第一电阻的阻值为3KΩ。

作为优选，为保证第一MOS管与发射电感线圈L1和第八电容C8回路的谐振频率一致，所述第四电容的容量为100pF。

作为优选，所述电桥由四个1N4148高频开关二极管组成。

本发明的有益效果是，该直波无线充电***，采用两种供电电源，兼容直流和交流输入，并且可以根据实际需求进行自行选择，使用方便，具有较高的市场推广价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的直波无线充电***的***结构示意图；

图2是本发明的直波无线充电***的电能发射模块的电路原理图；

图3是本发明的直波无线充电***的电能接收模块的电路原理图；

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-3所示，一种直波无线充电***，包括微处理器、无线充电模块、无线收发器、带通滤波器、功率放大器、低通滤波器、收发切换器、低噪声放大器和天线，所述微处理器与无线充电模块连接，所述微处理器、无线收发器、带通滤波器、功率放大器、低通滤波器、收发切换器、天线依次连接，所述收发切换器、低噪声放大器、无线收发器依次连接，所述无线收发器与功率放大器连接，所述无线收发器与收发切换器连接；

所述无线充电模块包括相互电连接的电能发射模块和电能接收模块。

作为优选，所述电能发射模块包括第一开关S1、变压器T1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电源BT1、第三开关S3、第一发光二极管LED1、单刀双掷开关、继电器J、第一电解电容C1、第二电解电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电解电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电位器RP1、晶振FUSE、第一反向器F1、第二反向器F2、第三反向器F3、第一稳压管D3、第一MOS管Q1、第一三端稳压器IC1，所述第一开关S1的活动端口接220V交流电，第一开关S1的固定端口与变压器T1的初级线圈的两端电连接；第一二极管D1的阳极和二级管D2的阳极分别连接在变压器T1的次级线圈两端，第一二极管D1的阴极与继电器J连接；第一电解电容C1的正极连接在第一二极管D1与继电器J连接的线路上，第一电解电容C1的负极同时与变压器T1的中心抽头和第三开关S3的固定端连接，变压器T1的中心抽头与第三开关S3的固定端的连接点接地；第一发光二极管LED1的阳极与继电器J连接，第一发光二极管LED1的阴极与第三开关S3的固定端连接；单刀双掷开关的一个固定端连接在第一二极管D1与继电器J连接的线路上，单刀双掷开关的另一个固定端与第一电源BT1的正极连接，单刀双掷开关的活动端与第二电解电容C2的阳极连接，第二电解电容C2的阴极接地；第三电容C3并联在第二电解电容C2两端；第一三端稳压器IC1的输出端连接在第三电容C3与第二电解电容C2的正极连接的线路上，第一三端稳压器IC1的接地端连接在第三电容C3与第二电解电容C2的负极连接的线路上，第一三端稳压器IC1的输入端与第五电解电容C5的正极连接；晶振FUSE的一端连接在第三电容C3与第二电解电容C2的正极连接的线路上，晶振FUSE的另一端与发射电感线圈L1一端连接，发射电感线圈L1的另一端连接在第一MOS管Q1的漏极，第六电容C6一端连接在晶振FUSE与发射电感线圈L1连接的线路上，第六电容C6的另一端与第五电解电容C5的负极连接后接地；第三反向器F3的正向电源端连接在第一三端稳压器IC1与第五电解电容C5连接的线路上；第一反向器F1的输出端与第二反向器F2的输入端连接，第二反向器F2的输出端与第三反向器F3的输入端连接；第四电容C4的一端连接在第二反向器F2与第三反向器F3连接的线路上，第四电容C4的另一端与第一反向器F1的输入端连接；第一电阻R1一端连接在第一反向器F1的输入端，第一电阻R1的另一端与第一电位器RP1一端连接；第一电位器RP1与第一电阻R1连接的一端连接在第一反向器F1与第二反向器F2连接的线路上；第二电阻R2的一端与第三反向器F3的输出端连接，第二电阻R2的另一端与第一MOS管Q1的栅极连接；第七电容C7并联在第二电阻R2两端；第一稳压管D3的阴极连接在第二电阻R2与第一MOS管Q1连接的线路上，第一稳压管D3的阳极与第一MOS管Q1的源极连接并共同接地；第八电容C8并联在发射电感线圈L1两端。

电能发射模块的供电电源有两种：220V交流和24V直流，由继电器J选择。按照交流优先的原则，继电器J的常闭触点与直流(第一电源BT1)连接。正常情况下第三开关S3处于接通状态。当有交流供电时，整流滤波后的约26V直流使继电器J吸合，电能发射模块便工作于交流供电方式，此时直流电源第一电源BT1与电能发射模块断开，同时第一发光二极管LED1发光显示这一状态。经继电器J选择的+24V直流电主要为发射电感线圈L1供电，为保证继电器J的动作不影响发送电路的稳定工作，第三电容C3的容量不得小于2200uF。电能的无线传送实际上是通过发射电感线圈L1和接收电感线圈L2的互感作用实现的，这里发射电感线圈L1与接收电感线圈L2构成一个无磁芯的变压器的原、副线圈。为保证足够的功率和尽可能高的效率，应选择较高的调制频率，同时要考虑到器件的高频特性，经实验选择1.6MHz较为合适。第一三端稳压器IC1为CMOS六非门CD4069，这里只用了三个非门，由第一反向器F1，第二反向器F2构成方波振荡器，产生约1.6MHz的方波，经第三反向器F3缓冲并整形，得到幅度约11V的方波来激励第一MOS管Q1(VMOS功放管IRF640)。足以使其工作在开关状态，以保证尽可能高的转换效率。为保证它与发射电感线圈L1和第八电容C8回路的谐振频率一致。可将第四电容C4定为100pF，第一电阻R1待调。为此将第一电阻R1的阻值暂定为3K欧姆,并串入第一电位器RP1。在谐振状态，尽管激励是方波，但发射电感线圈L1中的电压是同频正弦波。由此可见，这一部分实际上是个变频器，它将50Hz的正弦转变成1.6MHz的正弦。

作为优选，所述电能接收模块包括电桥、第九电解电容C9、第十电容C10、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第二电位器RP2、第二稳压管TL431、第二发光二极管LED2、第三发光二极管LED3、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第二开关SW、第二电源BT2、第三放大器IC3，所述电桥的两个输入端连接在接收电感线圈L2两端，电桥的两个输出端连接在第九电解电容C9两端，第九电解电容C9的负极接地；第九电解电容C9的正极与第六电阻R6一端连接，第六电阻R6的另一端与第七电阻R7连接，第七电阻R7的另一端与第五三极管Q5的发射极连接，第二开关SW并联在第七电阻R7两端；第五三极管Q5的集电极与第二电源BT2的正极连接；第四电阻R4一端连接在电桥与第六电阻R6连接的线路上，第四电阻R4的另一端与第二电位器RP2连接，第二稳压管TL431的阴极连接在第二电位器RP2与第四电阻R4连接的线路上，第二稳压管TL431的阴极与第二电位器RP2的远离第四电阻R4的一端连接并接地；第五电阻R5一端连接在第四电阻R4与第六电阻R6连接的线路上，第五电阻R5的另一端与第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端与第三放大器IC3的输出端连接；第三三极管Q3的发射极连接在第五电阻R5与第六电阻R6连接的线路上，第三三极管Q3的集电极与第三发光二极管LED3的阳极连接，第三发光二极管LED3的阴极接地；第二发光二极管LED2的阳极连接在第六电阻R6与第三三极管Q3连接的线路上，第二发光二极管LED2的阴极与第五三极管Q5的基极连接；第九电阻R9一端连接在第二发光二极管LED2与第五三极管Q5连接的线路上，第九电阻R9的另一端与第四三极管Q4的集电极连接，第四三极管Q4的发射极接地；第四三极管Q4的基极与第十电阻R10的一端连接，第十电阻R10的另一端连接在第三放大器IC3与第八电阻R8连接的线路上，第十一电阻R11的一端连接在第五三极管Q5与第二电源BT2连接的线路上，第十一电阻R11的另一端与第三放大器IC3的反向输入端接地；第十二电阻R12的一端与第三放大器IC3的正向输入端连接，第十二电阻R12的另一端连接在第四电阻R4与第二电位器RP2连接的线路上。

接收电感线圈L2感应得到的1.6MHz的正弦电压有效值约有16V(空载)。经桥式整流(由4只1N4148高频开关二极管构成的电桥)和第五电容C5滤波，得到约20V的直流。作为充电控制部分的唯一电源。由第四电阻R4、第二电位器RP2和第二稳压管TL431构成精密参考电压4.15V(锂离子电池的充电终止电压)经第十二电阻R12接到第三放大器IC3的正相输入端。当反相输入端低于4.15V时(充电过程中)，第三放大器IC3输出的高电位一方面使第四三极管Q4饱和从而在第二发光二极管LED2两端得到约2V的稳定电压，第五三极管Q5与第六电阻R6、第七电阻R7便据此构成恒流电路。另一方面电阻R5使第三三极管Q3截止，第三发光二极管LED3不亮。当充满(略大于4.15V)时，第三放大器IC3的反相输入端略高于4.15V。运放便输出低电位，此时第四三极管Q4截止，第五三极管Q5因完全得不到偏流而截止，因而停止充电。同时运放输出的低电位经第八电阻R8使第三三极管Q3导通，点亮第三发光二极管LED3作为充满状态指示。两种充电模式由第六电阻R6、第七电阻R7决定。

本发明的有益效果是，该直波无线充电***，采用两种供电电源，兼容直流和交流输入，并且可以根据实际需求进行自行选择，使用方便，具有较高的市场推广价值。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种直波无线充电***，其特征在于，包括微处理器、无线充电模块、无线收发器、带通滤波器、功率放大器、低通滤波器、收发切换器、低噪声放大器和天线，所述微处理器与无线充电模块连接，所述微处理器、无线收发器、带通滤波器、功率放大器、低通滤波器、收发切换器、天线依次连接，所述收发切换器、低噪声放大器、无线收发器依次连接，所述无线收发器与功率放大器连接，所述无线收发器与收发切换器连接；

所述无线充电模块包括相互电连接的电能发射模块和电能接收模块。

2.如权利要求1所述的直波无线充电***，其特征在于，所述电能发射模块包括第一开关、变压器、第一二极管、第二二极管、第一电源、第三开关、第一发光二极管、单刀双掷开关、继电器、第一电解电容、第二电解电容、第三电容、第四电容、第五电解电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一电阻、第二电阻、第一电位器、晶振、第一反向器、第二反向器、第三反向器、第一稳压管、第一MOS管、第一三端稳压器，所述第一开关的活动端口接220V交流电，第一开关的固定端口与变压器的初级线圈的两端电连接，第一二极管的阳极和二级管的阳极分别连接在变压器的次级线圈两端，第一二极管的阴极与继电器连接，第一电解电容的正极连接在第一二极管与继电器连接的线路上，第一电解电容的负极同时与变压器的中心抽头和第三开关的固定端连接，变压器的中心抽头与第三开关的固定端的连接点接地，第一发光二极管的阳极与继电器连接，第一发光二极管的阴极与第三开关的固定端连接，单刀双掷开关的一个固定端连接在第一二极管与继电器连接的线路上，单刀双掷开关的另一个固定端与第一电源的正极连接，单刀双掷开关的活动端与第二电解电容的阳极连接，第二电解电容的阴极接地，第三电容并联在第二电解电容两端，第一三端稳压器的输出端连接在第三电容与第二电解电容的正极连接的线路上，第一三端稳压器的接地端连接在第三电容与第二电解电容的负极连接的线路上，第一三端稳压器的输入端与第五电解电容的正极连接，晶振的一端连接在第三电容与第二电解电容的正极连接的线路上，晶振的另一端与发射电感线圈一端连接，发射电感线圈的另一端连接在第一MOS管的漏极，第六电容一端连接在晶振与发射电感线圈连接的线路上，第六电容的另一端与第五电解电容的负极连接后接地，第三反向器的正向电源端连接在第一三端稳压器与第五电解电容连接的线路上，第一反向器的输出端与第二反向器的输入端连接，第二反向器的输出端与第三反向器的输入端连接，第四电容的一端连接在第二反向器与第三反向器连接的线路上，第四电容的另一端与第一反向器的输入端连接，第一电阻一端连接在第一反向器的输入端，第一电阻的另一端与第一电位器一端连接，第一电位器与第一电阻连接的一端连接在第一反向器与第二反向器连接的线路上，第二电阻的一端与第三反向器的输出端连接，第二电阻的另一端与第一MOS管的栅极连接，第七电容并联在第二电阻两端，第一稳压管的阴极连接在第二电阻与第一MOS管连接的线路上，第一稳压管的阳极与第一MOS管的源极连接并共同接地，第八电容并联在发射电感线圈两端。

3.如权利要求1所述的直波无线充电***，其特征在于，所述电能接收模块包括电桥、第九电解电容、第十电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第二电位器、第二稳压管、第二发光二极管、第三发光二极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第二开关、第二电源、第三放大器，所述电桥的两个输入端连接在接收电感线圈两端，电桥的两个输出端连接在第九电解电容两端，第九电解电容的负极接地，第九电解电容的正极与第六电阻一端连接，第六电阻的另一端与第七电阻连接，第七电阻的另一端与第五三极管的发射极连接，第二开关并联在第七电阻两端，第五三极管的集电极与第二电源的正极连接，第四电阻一端连接在电桥与第六电阻连接的线路上，第四电阻的另一端与第二电位器连接，第二稳压管的阴极连接在第二电位器与第四电阻连接的线路上，第二稳压管的阴极与第二电位器的远离第四电阻的一端连接并接地，第五电阻一端连接在第四电阻与第六电阻连接的线路上，第五电阻的另一端与第八电阻的一端连接，第八电阻的另一端与第三放大器的输出端连接，第三三极管的发射极连接在第五电阻与第六电阻连接的线路上，第三三极管的集电极与第三发光二极管的阳极连接，第三发光二极管的阴极接地，第二发光二极管的阳极连接在第六电阻与第三三极管连接的线路上，第二发光二极管的阴极与第五三极管的基极连接，第九电阻一端连接在第二发光二极管与第五三极管连接的线路上，第九电阻的另一端与第四三极管的集电极连接，第四三极管的发射极接地，第四三极管的基极与第十电阻的一端连接，第十电阻的另一端连接在第三放大器与第八电阻连接的线路上，第十一电阻的一端连接在第五三极管与第二电源连接的线路上，第十一电阻的另一端与第三放大器的反向输入端接地，第十二电阻的一端与第三放大器的正向输入端连接，第十二电阻的另一端连接在第四电阻与第二电位器连接的线路上。

4.如权利要求2所述的直波无线充电***，其特征在于，所述第三电容的容量≥2200uF。

5.如权利要求2所述的直波无线充电***，其特征在于，所述第一三端稳压器的型号为CD4069。

6.如权利要求2所述的直波无线充电***，其特征在于，所述第一MOS管的型号为IRF640。

7.如权利要求2所述的直波无线充电***，其特征在于，所述第一电阻的阻值为3KΩ。

8.如权利要求2所述的直波无线充电***，其特征在于，所述第四电容的容量为100pF。

9.如权利要求3所述的直波无线充电***，其特征在于，所述电桥由四个1N4148高频开关二极管组成。