CN208522515U - 一种交流输入无线充电装置及*** - Google Patents

Abstract

本实用新型一种交流输入无线充电装置及***。该交流输入无线充电装置包括无线充电发射装置和无线充电接收装置。无线充电发射装置包括滤波及第一整流电路、第一变换电路、多路无线充电发射线圈。无线充电接收装置包括无线充电接收线圈、第二整流电路、充电电路、充电电池。第一变换电路包括PFC电路、LLC电路、第一MCU处理器、第二MCU处理器、多路光耦隔离器、多路电子开关、多路LED双色灯、多路接触开关。充电电路包括功率转换电路、管理芯片和调制电路。该交流输入无线充电***包括上述的交流输入无线充电装置。

Description

一种交流输入无线充电装置及***

技术领域

本实用新型涉及无线充电领域，尤其涉及一种交流输入无线充电装置及***。

背景技术

无线充电产品的种类很多，由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露，给人们带来极大的方便。

市面上的无线充电产品，如图1所示，一般都包括适配器、无线充电发射器、无线充电接收器。其中适配器中包括：滤波及第一整流电路、第一变换电路、变压器、第二整流电路、负载供电电路，无线充电发射器中包括：第二变换电路、无线充电发射线圈，无线充电接收器中包括：无线充电接收线圈、第三整流电路、充电电路、充电电池。这种无线充电产品存在电路结构过多、外置适配器多占空间、产品成本高的缺陷。

另外市面上的无线充电产品，普遍存在一个无线充电器只能充一个电器或两个电器的缺陷。为了克服这个缺陷，市面上也出现了一个无线充电器能够同时无线充电多个电器的产品，但是这种产品存在电路结构复杂、重复设置多套变换电路、多套发射电路、成本大幅度增加、价格太高的问题。

针对这些问题，我们发明了一种交流输入无线充电装置及***。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于解决外置适配器占空间、电路结构过多或一个充电器只能充一至二个电器或能同时充多个电器的无线充电产品结构复杂、重复设置多套变换电路、多套发射电路、成本大幅度增加、价格太高的问题。其具体解决方案如下：

一种交流输入无线充电装置,包括无线充电发射装置和无线充电接收装置。

所述无线充电发射装置包括滤波及第一整流电路、第一变换电路、多路无线充电发射线圈，所述滤波及第一整流电路的输入端与交流电源插头连接，所述滤波及第一整流电路的输出端与所述第一变换电路的输入端连接，所述第一变换电路的输出端与所述多路无线充电发射线圈连接。

所述无线充电接收装置包括无线充电接收线圈、第二整流电路、充电电路、充电电池，所述无线充电接收线圈与所述第二整流电路的输入端连接，所述第二整流电路的输出端与所述充电电路的输入端连接，所述充电电路的输出端与所述充电电池连接。

所述多路无线充电发射线圈与所述无线充电接收线圈通过磁场传送能量。

进一步地，所述第一变换电路包括PFC电路、LLC电路、第一MCU处理器、第二MCU处理器、多路光耦隔离器、多路电子开关、多路LED双色灯、多路接触开关，所述PFC电路的输入端与所述滤波及第一整流电路的输出端连接，所述PFC电路的输出端与所述LLC电路的输入端连接，所述LLC电路的输出端与所述多路无线充电发射线圈连接，所述第一MCU处理器分别与所述LLC电路、所述第二MCU处理器、所述多路光耦隔离器连接，所述多路光耦隔离器与所述多路电子开关连接，所述多路电子开关与所述多路无线充电发射线圈连接，所述第二MCU处理器分别与所述多路LED双色灯和所述多路接触开关连接。

进一步地，所述充电电路包括功率转换电路、管理芯片和调制电路，所述功率转换电路的输入端与所述第二整流电路的输出端连接，所述功率转换电路的输出端与所述充电电池连接，所述管理芯片分别与所述第二整流电路、所述功率转换电路、所述调制电路、所述充电电池连接。

优选地，所述无线充电发射装置还包括外壳和安装在所述外壳里面的主电路板以及安装在所述外壳背面的学习开关，所述多路无线充电发射线圈均匀分布在所述外壳内部，所述多路接触开关均匀设置在所述多路无线充电发射线圈附近的所述外壳上，所述多路LED双色灯均匀设置在所述多路无线充电发射线圈上方的所述外壳上。所述主电路板上装有所述滤波及第一整流电路、所述PFC电路、所述LLC电路、所述第一MCU处理器、所述第二MCU处理器、所述多路光耦隔离器、所述多路电子开关。

一种交流输入无线充电***，包括无线充电发射端和无线充电接收端，所述无线充电发射端和所述无线充电接收端分别包括所述无线充电发射装置和所述无线充电接收装置。

第一MCU处理器的工作过程包括以下步骤：

步骤一，第一MCU处理器初始化；

步骤二，判断学习开关是否合上，如果是，则学习并记录初始功率；如果否，则

步骤三，第一MCU处理器发出切换控制电平经多路光耦隔离器后控制多路电子开关切换多路无线充电发射线圈，通过对LLC电路的取样进行功率检测；

步骤四，第一MCU处理器根据功率检测数据以及预存的数据进行异物或故障判断，如果是，则第一MCU处理器控制LLC电路关闭无线充电功率输出，进入待机状态，同时发送异常显示至第二MCU处理器；如果否，则步骤五，根据功率检测和预存数据信息，第一MCU处理器进行无线充电接收装置判断，如果否，则第一MCU处理器控制LLC电路进入待机状态，转至步骤三；如果是，则

步骤六，第一MCU处理器控制LLC电路和多路无线充电发射线圈进行无线充电功率输出，同时发送充电显示至第二MCU处理器；

步骤七，无线充电过程中，同时进行功率检测，如果异常，则关闭无线充电功率输出，进入待机状态，同时发送异常显示至第二MCU处理器；如果正常，则转步骤六；

步骤八，通过管理芯片发出的经调制电路、第二整流电路、无线充电接收线圈传送至多路无线充电发射线圈，再经过功率检测由第一MCU处理器获得的充电完成信息，再由第一MCU处理器发送充电完成显示至第二MCU处理器；转步骤三，循环检测另一个多路无线充电发射线圈支路并进行无线充电。

第二MCU处理器的工作过程包括以下步骤：

步骤九，第二MCU处理器初始化；

步骤十，第二MCU处理器通过多路接触开关动作检测来判断多路无线充电发射线圈区的无线充电接收装置是否移开，如果否，转则步骤十；如果是，则

步骤十一，第二MCU处理器显示数据更新；

步骤十二，第二MCU处理器与第一MCU处理器显示数据交换；

步骤十三，第二MCU处理器发出更新显示的控制电平至多路LED双色灯更新显示。

管理芯片的工作过程包括以下步骤：

步骤十四，管理芯片初始化；

步骤十五，管理芯片对无线充电接收装置的输入电压检测，如果异常，则转步骤十九；如果正常，则

步骤十六，管理芯片对充电电池电压检测，如果异常，则转步骤十九；如果正常，则

步骤十七，管理芯片进行充电管理，一方面执行步骤十八，另一方面执行步骤十九；

步骤十八，管理芯片判断充电电池是否充满，如果否，则转步骤十七；如果是，则转步骤二十；

步骤十九，管理芯片对无线充电接收装置进行故障判断，如果否，则转步骤十七；如果是，则

步骤二十，管理芯片控制功率转换电路停止充电；

步骤二十一，充电完成或者电路故障的信息发送由管理芯片发出，经调制电路、第二整流电路、无线充电接收线圈传送至多路无线充电发射线圈，再经过功率检测使第一MCU处理器获得。

具体地，所述显示数据交换，包括反映异物或过流或过压或短路或充电状态或多路接触开关动作的显示数据交换。所述信息发送还包括反映异物或过流或过压或短路或充电状态或多路接触开关动作的信息发送。

综上所述，采用本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

本实用新型解决了外置适配器占空间、电路结构过多或一个充电器只能充一至二个电器或能同时充多个电器的无线充电产品结构复杂、重复设置多套变换电路、多套发射电路、成本大幅度增加、价格太高的问题。本实用新型的无线充电产品主要针对应用于公共场所(比如某小区或宾馆或公安***或大型景区或大型商场)里的智能对讲机、导游智能设备、扫地机器人、小区巡逻机器人等多个同型号同规格的需要充电的电子产品配套使用的。其中无线充电发射装置具体结构可根据需要充电的电子产品大小来设计，如果体积小的可设计成平台卧式结构，如果体积大的可设计成立式结构，而且充电区的数量也可根据用户实际需要来定制。由于多个需要充电的电子产品型号、规格相同，所以本实用新型的多个无线充电发射线圈的电气参数和体积相同，为了降低产品的成本，本实用新型采用了一套滤波及第一整流电路、PFC电路、LLC电路、第一MCU处理器、第二MCU处理器，通过第一MCU处理器和第二MCU处理器来分别控制多路光耦隔离器、多路电子开关、多路无线充电发射线圈和多路LED双色灯、多路接触开关，实现自动逐个切换多路无线充电发射线圈、检测异物、检测功率、判断充电电池是否匹配、判断无线充电发射端和无线充电接收端电路是否过压、过流、短路，进行多个电子产品的无线充电，并自动显示充电状态或者显示电路故障。并且在无线充电发射端设计了关闭无线充电功率输出，在无线充电接收端设计了停止对充电电池的充电功能，进行了双重保护措施，对本实用新型的无线充电产品提供了质量保障，对所需充电的电子产品也提供了质量保障。本实用新型采用了90-260VAC宽电压输入，取消了AC转DC的适配器、取消了高压转低压的变压器，采用高频高电压的多路无线充电发射线圈，通过磁场传送能量给高频低电压的无线充电接收线圈，经过第二整流电路及充电电路后向充电电池进行无线充电，这样大大地简化了无线充电产品的电路结构，同时降低了产品的材料成本和生产成本，从而降低了产品的售价，扩大了市场销售量，给生产厂家带来巨大的经济效益。由于本实用新型的无线充电产品适合多个电子产品的无线充电，特别受到小区或宾馆或公安***或大型景区或大型商场这些消费群体的欢迎。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。

图1现有无线充电产品的电路结构图；

图2为本实用新型的一种交流输入无线充电***组成图；

图3为本实用新型的一种交流输入无线充电装置的无线充电发射电路组成图；

图4为本实用新型的一种交流输入无线充电装置的无线充电接收电路组成图；

图5为本实用新型的一种优选实施方式交流输入无线充电发射装置的结构图；

图6为本实用新型的另一种优选实施方式交流输入无线充电发射装置的结构图；

图7为本实用新型的第一MCU处理器控制流程图；

图8为本实用新型的第二MCU处理器控制流程图；

图9为本实用新型的管理芯片控制流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

LLC电路是一种通过控制开关频率(频率调节)来实现输出电压恒定的谐振电路。PFC的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，PFC电路能够提高功率因数。

如图2至图4所示，一种交流输入无线充电装置,包括无线充电发射装置和无线充电接收装置。

无线充电发射装置包括滤波及第一整流电路1、第一变换电路2、多路无线充电发射线圈3，滤波及第一整流电路1的输入端与交流电源插头连接，滤波及第一整流电路1的输出端与第一变换电路2的输入端连接，第一变换电路2的输出端与多路无线充电发射线圈3连接。

无线充电接收装置包括无线充电接收线圈4、第二整流电路5、充电电路6、充电电池7，无线充电接收线圈4与第二整流电路5的输入端连接，第二整流电路5的输出端与充电电路6的输入端连接，充电电路6的输出端与充电电池7连接。

多路无线充电发射线圈3与无线充电接收线圈4通过磁场传送能量。

进一步地，第一变换电路2包括PFC电路21、LLC电路22、第一MCU处理器23、第二MCU处理器24、多路光耦隔离器25、多路电子开关26、多路LED双色灯27、多路接触开关28，PFC电路21的输入端与滤波及第一整流电路1的输出端连接，PFC电路21的输出端与LLC电路22的输入端连接，LLC电路22的输出端与多路无线充电发射线圈3连接，第一MCU处理器23分别与LLC电路22、第二MCU处理器24、多路光耦隔离器25连接，多路光耦隔离器25与多路电子开关26连接，多路电子开关26与多路无线充电发射线圈3连接，第二MCU处理器24分别与多路LED双色灯27和多路接触开关28连接。

进一步地，充电电路6包括功率转换电路61、管理芯片62和调制电路63，功率转换电路61的输入端与第二整流电路5的输出端连接，功率转换电路61的输出端与充电电池7连接，管理芯片62分别与第二整流电路5、功率转换电路61、调制电路63、充电电池7连接。

如图5所示，作为一种优选实施方式，无线充电发射装置还包括外壳8和安装在外壳8里面的主电路板9以及安装在外壳8背面的学习开关(图中未画出)，16个多路无线充电发射线圈3均匀分布在外壳8内部，16个多路接触开关28均匀设置在16个多路无线充电发射线圈3附近的外壳8上，当有充电的电子产品靠在充电区时，接触开关28触柄被压入，触点断开，当充电完成拿走充电的电子产品后，接触开关28触柄弹出，触点接通。16个多路LED双色灯27(比如：红色、绿色灯)均匀设置在16个多路无线充电发射线圈3上方的外壳8上。主电路板9上装有滤波及第一整流电路1、PFC电路21、LLC电路22、第一MCU处理器23、第二MCU处理器24、多路光耦隔离器25、多路电子开关26。此方式适合充电的电子产品体积小的情况。

如果充电的电子产品体积大时，如图6所示，则可采用另外一种立式结构方式来设计无线充电发射装置的结构，比如将多路无线充电发射线圈3按照与充电的电子产品上设置的无线充电接收线圈4的同一高度，设计成一字型排列或者圆弧型排列的结构。

一种交流输入无线充电***，如图2所示，包括无线充电发射端和无线充电接收端，所述无线充电发射端和所述无线充电接收端分别包括所述无线充电发射装置和所述无线充电接收装置，如图3、图4所示。

如图7所示，第一MCU处理器23的工作过程包括以下步骤：

S01，第一MCU处理器23初始化；

S02，判断学习开关是否合上，如果是，则S03，学习并记录初始功率；如果否，则

S04，第一MCU处理器23发出切换控制电平经多路光耦隔离器25后控制多路电子开关26切换多路无线充电发射线圈3，通过对LLC电路22的取样进行功率检测；

S05，第一MCU处理器23根据功率检测数据以及预存的数据进行异物或故障判断，如果是，则S06，第一MCU处理器23控制LLC电路22关闭无线充电功率输出，S07，第一MCU处理器23控制LLC电路22进入待机状态，同时S08，发送异常显示至第二MCU处理器24；如果否，则

S09，根据功率检测和预存数据信息，第一MCU处理器23进行无线充电接收装置判断，如果否，则S07，第一MCU处理器23控制LLC电路22进入待机状态，转至S04；如果是，则

S10，第一MCU处理器23控制LLC电路22和多路无线充电发射线圈3进行无线充电功率输出，同时S11，发送充电显示至第二MCU处理器24；

S12，无线充电过程中，同时进行功率检测，如果异常，则S06，第一MCU处理器23控制LLC电路22关闭无线充电功率输出，S07，进入待机状态，同时S08，发送异常显示至第二MCU处理器24；如果正常，则转S12；

S13，通过管理芯片62发出的经调制电路63、第二整流电路5、无线充电接收线圈4传送至多路无线充电发射线圈3，再经过功率检测由第一MCU处理器23获得的充电完成信息，再S14，由第一MCU处理器23发送充电完成显示至第二MCU处理器24；转S04，循环检测另一个多路无线充电发射线圈3支路并进行无线充电。

如图8所示，第二MCU处理器24的工作过程包括以下步骤：

S21，第二MCU处理器24初始化；

S22，第二MCU处理器24通过多路接触开关28动作检测来判断多路无线充电发射线圈3区的无线充电接收装置是否移开，如果否，转则S22；如果是，则

S23，第二MCU处理器24显示数据更新；

S24，第二MCU处理器24与第一MCU处理器23显示数据交换；

S25，第二MCU处理器24发出更新显示的控制电平至多路LED双色灯27更新显示。

如图9所示，管理芯片62的工作过程包括以下步骤：

S31，管理芯片62初始化；

S32，管理芯片62对无线充电接收装置的输入电压检测，如果异常，则转S36；如果正常，则

S33，管理芯片62对充电电池7电压检测，如果异常，则转S36；如果正常，则

S34，管理芯片62进行充电管理，一方面执行S35，另一方面执行S36；

S35，管理芯片62判断充电电池7是否充满，如果否，则转S34；如果是，则转S37；

S36，管理芯片62对无线充电接收装置进行故障判断，如果否，则转S34；如果是，则

S37，管理芯片62控制功率转换电路61停止充电；

S38，充电完成或者电路故障的信息发送由管理芯片62发出，经调制电路63、第二整流电路5、无线充电接收线圈4传送至多路无线充电发射线圈3，再经过功率检测使第一MCU处理器23获得。

具体地，S24中所述显示数据交换，包括反映异物或过流或过压或短路或充电状态或多路接触开关28动作的显示数据交换。S38中所述信息发送还包括反映异物或过流或过压或短路或充电状态或多路接触开关28动作的信息发送。

作为一种优选实施方式，多个LED双色灯27(比如：可以为红色与绿色LED灯)可按照如下表来设计各种状态：

·

状态	LED红灯	LED绿灯
			待机未充电	灭	灭
充电中	灭	慢闪(0.5S)
			满充	灭	常亮
异物	闪烁(1S)	灭
			发射线圈过温	闪烁(0.5S)	灭
充电接收端故障	闪烁(0.25S)	灭

表中的“发射线圈过温”表示多路无线充电发射线圈的温度太高了。“充电接收端故障”表示无线充电接收端出现了过流、过压、异物、短路等故障。当某个充电区的充电电池7充满移开后，由于多路接触开关28的触点接通动作，由第二MCU处理器24检测到后，通知第一MCU处理器23发出关闭绿色LED灯的信息给回第二MCU处理器24发出关断电平，关闭绿色LED灯。

特别说明：本实用新型的学习开关，主要是供用户第一次使用时，或者在***软件升级后第一次使用时，接通此学习开关，让第一MCU处理器23学习并记录***的初始功率，存储在***的FLASH或EEPROM存储器中。

综上所述，采用本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

本实用新型解决了外置适配器占空间、电路结构过多或一个充电器只能充一至二个电器或能同时充多个电器的无线充电产品结构复杂、重复设置多套变换电路、多套发射电路、成本大幅度增加、价格太高的问题。本实用新型的无线充电产品主要针对应用于公共场所(比如某小区或宾馆或公安***或大型景区或大型商场)里的智能对讲机、导游智能设备、扫地机器人、小区巡逻机器人等多个同型号同规格的需要充电的电子产品配套使用的。其中无线充电发射装置具体结构可根据需要充电的电子产品大小来设计，如果体积小的可设计成平台卧式结构，如图5所示；如果体积大的可设计成立式结构，如图6所示，而且充电区的数量也可根据用户实际需要来定制。由于多个需要充电的电子产品型号、规格相同，所以本实用新型的多个无线充电发射线圈3的电气参数和体积相同，为了降低产品的成本，本实用新型采用了一套滤波及第一整流电路1、PFC电路21、LLC电路22、第一MCU处理器23、第二MCU处理器24，通过第一MCU处理器23和第二MCU处理器24来分别控制多路光耦隔离器25、多路电子开关26、多路无线充电发射线圈3和多路LED双色灯27、多路接触开关28，实现自动逐个切换多路无线充电发射线圈3、检测异物、检测功率、判断充电电池7是否匹配、判断无线充电发射端和无线充电接收端电路是否过压、过流、短路，进行多个电子产品的无线充电，并自动显示充电状态或者显示电路故障。并且在无线充电发射端设计了关闭无线充电功率输出，在无线充电接收端设计了停止对充电电池7的充电功能，进行了双重保护措施，对本实用新型的无线充电产品提供了质量保障，对所需充电的电子产品也提供了质量保障。本实用新型采用了90-260VAC宽电压输入，取消了AC转DC的适配器、取消了高压转低压的变压器，采用高频高电压的多路无线充电发射线圈3，通过磁场传送能量给高频低电压的无线充电接收线圈4，经过第二整流电路5及充电电路6后向充电电池7进行无线充电，这样大大地简化了无线充电产品的电路结构，同时降低了产品的材料成本和生产成本，从而降低了产品的售价，扩大了市场销售量，给生产厂家带来巨大的经济效益。由于本实用新型的无线充电产品适合多个电子产品的无线充电，特别受到小区或宾馆或公安***或大型景区或大型商场这些消费群体的欢迎。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种交流输入无线充电装置,包括无线充电发射装置和无线充电接收装置，其特征在于：

所述无线充电发射装置包括滤波及第一整流电路、第一变换电路、多路无线充电发射线圈，所述滤波及第一整流电路的输入端与交流电源插头连接，所述滤波及第一整流电路的输出端与所述第一变换电路的输入端连接，所述第一变换电路的输出端与所述多路无线充电发射线圈连接；

所述无线充电接收装置包括无线充电接收线圈、第二整流电路、充电电路、充电电池，所述无线充电接收线圈与所述第二整流电路的输入端连接，所述第二整流电路的输出端与所述充电电路的输入端连接，所述充电电路的输出端与所述充电电池连接；

所述多路无线充电发射线圈与所述无线充电接收线圈通过磁场传送能量。

2.根据权利要求1所述一种交流输入无线充电装置，其特征在于：所述第一变换电路包括PFC电路、LLC电路、第一MCU处理器、第二MCU处理器、多路光耦隔离器、多路电子开关、多路LED双色灯、多路接触开关，所述PFC电路的输入端与所述滤波及第一整流电路的输出端连接，所述PFC电路的输出端与所述LLC电路的输入端连接，所述LLC电路的输出端与所述多路无线充电发射线圈连接，所述第一MCU处理器分别与所述LLC 电路、所述第二MCU处理器、所述多路光耦隔离器连接，所述多路光耦隔离器与所述多路电子开关连接，所述多路电子开关与所述多路无线充电发射线圈连接，所述第二MCU处理器分别与所述多路LED双色灯和所述多路接触开关连接。

3.根据权利要求1所述一种交流输入无线充电装置，其特征在于：所述充电电路包括功率转换电路、管理芯片和调制电路，所述功率转换电路的输入端与所述第二整流电路的输出端连接，所述功率转换电路的输出端与所述充电电池连接，所述管理芯片分别与所述第二整流电路、所述功率转换电路、所述调制电路、所述充电电池连接。

4.根据权利要求2所述一种交流输入无线充电装置，其特征在于：还包括外壳和安装在所述外壳里面的主电路板以及安装在所述外壳背面的学习开关，所述多路无线充电发射线圈均匀分布在所述外壳内部，所述多路接触开关均匀设置在所述多路无线充电发射线圈附近的所述外壳上，所述多路LED双色灯均匀设置在所述多路无线充电发射线圈上方的所述外壳上；所述主电路板上装有所述滤波及第一整流电路、所述PFC电路、所述LLC电路、所述第一MCU处理器、所述第二MCU处理器、所述多路光耦隔离器、所述多路电子开关。

5.一种交流输入无线充电***，包括无线充电发射端和无线充电接收端，所述无线充电发射端和所述无线充电接收端分别包括权利要求1至4中任一所述无线充电发射装置和所述无线充电接收装置。