CN204928321U - 基于电磁谐振的无线充电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无线充电电路，该无线充电电路包括发射端电路和接收端。其中发射端电路包括：开关电源、稳压电路、高频方波产生电路、功放管电路、谐振电感L1的一次侧谐振电路。接收端电路包括：谐振电感L1的二次侧谐振电路、高频整流桥、充电指示电路、充电控制电路、电池。本实用新型电路结构简单,将充电频率提高至1MHz以上，进而提高充电效率；还可根据不同的电池充电情况需要改变充电电流大小。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，具体涉及一种基于电磁谐振的无线充电电路
背景技术
所谓无线充电，即在没有电缆的情况下，靠电磁场或其他的物质进行耦合，实现电能的无线传输。
无线传输电能包括：电感耦合式、电磁谐振式和光耦合这三种常见的无线充电方式。其中电感耦合方法可以实现高效和通用的无线充电，是目前市面上常用的无线充电解决方案，其缺点在于，充电必须配有对应的电能供应的平台，无便携性，而且充电效率受充电距离的影响非常大。而电磁谐振式相比于电感耦合式，能达到比较高的效率，同时也能在充电距离较远大有效地进行充电，被广泛地应用到无线充电产业的各个领域。
电磁谐振式在充电效率的提高上，一直是国内专家们研究的一个重点方向，本发明在一定程度上弥补了该种方法的一些不足，提高了无线充电的效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种无线充电电路，可使用车载畜铅电池电源，应用于手机电池、电动汽车车载锂电池等进行充电。
本发明通过如下技术方案实现。
一种基于电磁谐振的无线充电电路包括：发射端电路和接收端电路，所述的发射端电路包括开关电源电路、稳压电路、高频方波产生电路、功放管电路、谐振电感的一次侧谐振电路，接收端电路包括谐振电感的二次侧谐振电路、高频整流桥、充电指示电路、充电控制电路、电池；
所述的开关电源电路、稳压电路、高频方波产生电路、功放管电路顺次相连，开关电源电路与谐振电感的一次侧谐振电路相连；功放管电路与谐振电感的一次侧谐振电路相连；谐振电感的一次侧谐振电路与谐振电感的二次侧谐振电路耦合，高频整流桥分别与充电控制电路、充电指示电路、电池、谐振电感的二次侧谐振电路相连，电池分别与充电控制电路、充电指示电路相连。
所述的高频方波产生电路由第一逻辑非门U1A、第二逻辑非门U1B、第三逻辑非门U1C、第五电容C5、第一电阻R1和第一电位器RX1组成，第一逻辑非门、第二逻辑非门、第三逻辑非门顺次连接，第五电容C5分别与第一逻辑非门U1A的输入端、第二逻辑非门U1B的输出端相连，第一电位器RX1分别与第一电阻R1的一端及第一逻辑非门U1A的输入端相连，第一电阻R1的另一端与第二逻辑非门U1B的输出端相连。
所述的功放管电路由VMOS功放管、第七电容C7、第一稳压管D1和第二电位器RX2组成。VMOS功放管的栅极分别与第七电容C7、第一稳压管D1相连，VMOS功放管的源极与第二电位器RX2相连。
所述的谐振电感L1的一次侧谐振电路是由第四电容C4和谐振电感L1的一次侧并联组成的，一次侧谐振电路的一端接在VMOS功放管的漏极；一次侧谐振电路的另一端接在开关电源的输出端；谐振电感L1的二次侧谐振电路由谐振电感L1的二次侧组成。
所述的充电控制电路由电压比较器、第六电阻R6、第七电阻R7、可调稳压芯片、第三电阻R3、第三电位器RX3组成，其中可调稳压芯片、第三电阻R3、第三电位器RX3组成参考电压调节电路，第三电阻R3分别与可调稳压芯片、第三电位器RX3相连，第六电阻R6连接电压比较器的同相输入端，第七电阻R7连接电压比较器的反相输入端。
进一步地，充电控制电路包括参考电压调节电路，参考电压调节电路产生的稳定电压作为电池电压参考值进入充电控制电路的电压比较中。充电控制电路由电压比较器以及其***电路构成，其将电池电压与上述电压参考值进行比较，进而获得电池是否充满的控制信号。由此信号分别控制红色LED和绿色LED的点亮或熄灭。
电路工作时，市电首先经过开关电源，整流滤波后，将交流AC转化为直流电压，接着经过高频方波发生电路控制功放管电路，实现高频逆变的功能。所得到的高频交流电流通过谐振电感L1的一次测，通过电磁谐振的方式传输到谐振电感L1的二次侧，再经过高频二极管整流桥，并滤波后给电池充电。
本电路利用电磁谐振的原理无线充电，可提高充电的效率，增加充电的距离。该发明能大量应用到手机电池充电、电动汽车车载锂离子充电及其他无线充电领域。通过改进无线充电设备来提高已有的充电效率，能够产生良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是无线充电电路的结构图；
图2是无线充电电路的发射端电路；
图3是无线充电电路的接收端电路；
图4是无线充电电路的***图。
具体实施方式
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此，需指出的是，以下若有未特别详细说明的内容，均是本领域技术人员可以参照现有技术实现的。
如图1所示：一种基于电磁谐振的无线充电电路包括：发射端电路和接收端电路，所述的发射端电路包括开关电源电路、稳压电路、高频方波产生电路、功放管电路、谐振电感的一次侧谐振电路，接收端电路包括谐振电感的二次侧谐振电路、高频整流桥、充电指示电路、充电控制电路、电池；所述的开关电源电路、稳压电路、高频方波产生电路、功放管电路顺次相连，开关电源电路与谐振电感的一次侧谐振电路相连；功放管电路与谐振电感的一次侧谐振电路相连；谐振电感的一次侧谐振电路与谐振电感的二次侧谐振电路耦合，高频整流桥分别与充电控制电路、充电指示电路、电池、谐振电感的二次侧谐振电路相连，电池分别与充电控制电路、充电指示电路相连。
如图2所示：发射端电路包括开关电源、稳压电路、高频方波产生电路、功放管电路、谐振电感L1的一次侧谐振电路。开关电源电路是由开关电源组成的，开关电源对220V市电进行变压、整流、滤波后输出24V恒定的直流电，即开关电源对市电进行整流，其输出经过电容进行稳压和滤波。
稳压电路由稳压芯片LM7812、第一电容C1和第二电容C2组成，将输入的24V直流进行稳压，输出12V直流电(作为VCC)，为芯片进行供电，其中稳压芯片LM7812输出的电压为高频方波产生电路的控制端供电，使高频方波产生电路产生高频控制信号，以控制功放管电路的工作。上述高频控制信号可达到1MHz的高频交流电。
高频方波产生电路由第一逻辑非门U1A、第二逻辑非门U1B、第三逻辑非门U1C、第五电容C5、第一电阻R1和第一电位器RX1组成，第一逻辑非门、第二逻辑非门、第三逻辑非门顺次连接，第五电容C5分别与第一逻辑非门U1A的输入端、第二逻辑非门U1B的输出端相连，第一电位器RX1分别与第一电阻R1的一端及第一逻辑非门U1A的输入端相连，第一电阻R1的另一端与第二逻辑非门U1B的输出端相连。
功放管电路由VMOS功放管、第七电容C7、第一稳压管D1和第二电位器RX2组成。VMOS功放管的栅极分别与第七电容C7、第一稳压管D1相连，VMOS功放管的源极与第二电位器RX2相连。
谐振电感的一次侧谐振电路是由谐振电容C4和谐振电感L1的一次侧并联组成，一次侧谐振电路的一端接在开关电源滤波整流后的电压上，一次侧谐振电路的另一端接在VMOS功放管IRF640的漏极。此时谐振电感L1的一次侧会流过正负交替的高频交变电流，以便将能量送到谐振电感L1的二次侧。
市电经过开关电源变压整流和电容稳压后，得到的电压作为谐振电感L1的一次侧的输入以及稳压电路的输入。上述稳压电路的输出供给高频方波发生电路产生高频方波，以控制功放管电路的开关。通过功放管电路的开关实现谐振电容C4和谐振电感L1中的高频电流逆变发生部分。这部分电路主要完成市电的整流和逆变，从而产生高频的交流电压，将能量由一次侧传递到二次侧。
如图3所示：接收端电路包括谐振电感L1的二次侧谐振电路、高频整流桥、充电指示电路、充电控制电路、充电电池。
高频整流桥由高频二极管整流桥B1组成。高频整流桥对谐振电路L1的二次侧的电压进行整流，输出经过第八电容C8和第九电容C9进行稳压和滤波，得到的电压给电池充电。参考电压调节电路由可调稳压芯片TL431、第三电阻R3、第三电位器RX3构成，其产生的稳定电压作为电池电压参考值进入充电控制电路的电压比较中。
充电控制电路由电压比较器LM358、第六电阻R6、第七电阻R7、可调稳压芯片TL431、第三电阻R3、第三电位器RX3组成，其中可调稳压芯片TL431、第三电阻R3、第三电位器RX3组成参考电压调节电路，第三电阻R3分别与可调稳压芯片TL431、第三电位器RX3相连。第六电阻R6连接电压比较器LM358的同相输入端，第七电阻R7连接电压比较器LM358的反相输入端。充电控制电路将电池电压与参考电压调节电路产生的电池电压参考值进行比较，进而获得电池是否充满的控制信号。由此信号分别控制充电指示电路的红色LED和绿色LED的点亮或熄灭。
该部分电路主要完成了接受从一次测发射来的能量，将其用于给充电电池充电，以及对充电状态进行显示和检测。当电池充满电后即停止充电。
如图4所示，输入电源AC经过开关后产生直流电压，再经过高频逆变电路产生高频交流电压，再通过谐振电感L1，能量传输到二次侧。接着经过二次侧全桥高频整流电路，来给电池充电。
充电控制电路将电池电压与电压参考值进行比较，进而获得电池是否充满的控制信号。由此信号分别控制红色LED和绿色LED的点亮或熄灭。反馈控制电路接收是否充满的控制信号，对高频方波发生电路进行控制，从而控制谐振电感L1中是否通过高频交流电流。
由上述内容可知，本领域技术人员通过上述电路，利用电磁谐振的原理无线充电，可提高充电的效率，增加充电的距离。该发明能大量应用到手机电池充电、电动汽车车载锂离子充电及其他无线充电领域。通过改进无线充电设备来提高已有的充电效率，能够产生良好的经济效益和社会效益。
Claims (5)
1.一种基于电磁谐振的无线充电电路，其特征在于包括：发射端电路和接收端电路，所述的发射端电路包括开关电源电路、稳压电路、高频方波产生电路、功放管电路、谐振电感的一次侧谐振电路，接收端电路包括谐振电感的二次侧谐振电路、高频整流桥、充电指示电路、充电控制电路、电池；
所述的开关电源电路、稳压电路、高频方波产生电路、功放管电路顺次相连，开关电源电路与谐振电感的一次侧谐振电路相连；功放管电路与谐振电感的一次侧谐振电路相连；
谐振电感的一次侧谐振电路与谐振电感的二次侧谐振电路耦合，高频整流桥分别与充电控制电路、充电指示电路、电池、谐振电感的二次侧谐振电路相连，电池分别与充电控制电路、充电指示电路相连。
2.根据权利要求1所述的基于电磁谐振的无线充电电路，其特征在于所述的高频方波产生电路由第一逻辑非门U1A、第二逻辑非门U1B、第三逻辑非门U1C、第五电容C5、第一电阻R1和第一电位器RX1组成，第一逻辑非门、第二逻辑非门、第三逻辑非门顺次连接，第五电容C5分别与第一逻辑非门U1A的输入端、第二逻辑非门U1B的输出端相连，第一电位器RX1分别与第一电阻R1的一端及第一逻辑非门U1A的输入端相连，第一电阻R1的另一端与第二逻辑非门U1B的输出端相连。
3.根据权利要求1所述的基于电磁谐振的无线充电电路，其特征在于所述的功放管电路由VMOS功放管、第七电容C7、第一稳压管D1和第二电位器RX2组成，VMOS功放管的栅极分别与第七电容C7、第一稳压管D1相连，VMOS功放管的源极与第二电位器RX2相连。
4.根据权利要求1所述的基于电磁谐振的无线充电电路，其特征在于所述的谐振电感L1的一次侧谐振电路是由第四电容C4和谐振电感L1的一次侧并联组成的，一次侧谐振电路的一端接在VMOS功放管的漏极；一次侧谐振电路的另一端接在开关电源的输出端；谐振电感L1的二次侧谐振电路由谐振电感L1的二次侧组成。
5.根据权利要求1所述的无线充电电路，其特征在于所述的充电控制电路由电压比较器、第六电阻R6、第七电阻R7、可调稳压芯片、第三电阻R3、第三电位器RX3组成，其中可调稳压芯片、第三电阻R3、第三电位器RX3组成参考电压调节电路，第三电阻R3分别与可调稳压芯片、第三电位器RX3相连，第六电阻R6连接电压比较器的同相输入端，第七电阻R7连接电压比较器的反相输入端。
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