[發明專利]無線充電裝置

無效

• 申請號: 201110338587.3
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102355032A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 崔鐵軍;周永春;劉碩;陳林輝;周小陽;楊艷
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J17/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種無線充電裝置，其特征在于：該裝置包括發射裝置和與發射裝置耦合的接收裝置；?

所述的發射裝置包括：

分頻器：用于將外部晶振發出的高頻信號進行分頻，并將分頻后的信號送入功率開關控制及初級放大模塊；

功率開關控制及初級放大模塊：用于對接收的上述分頻后的信號進行初級放大得到方波信號，該模塊還包括轉換開關，用于選擇對前級信號放大或者是關斷；

E類功放：用于接收所述被初級放大后的方波信號，作為其驅動信號，經過E類功放進行功率放大后得到大功率信號；

發射阻抗匹配網絡：用于接收所述大功率信號，并直接將該大功率信號直接饋入到發射線圈；發射阻抗匹配網絡將發射線圈之后映射過來的等效阻抗變換到E類功放的最佳負載電阻Rs，使得E類功放工作在最佳狀態；

發射線圈：用于通過共振耦合將大功率信號傳遞到接收線圈；?

峰值檢測模塊：用于峰檢測阻抗匹配網絡中元件上電壓的包絡峰值；

主控單元：用于根據上述電壓的包絡峰值來判別E類功放的工作狀態，在異常狀態下，即峰值電壓低于閾值，會發出控制信號令功率開關控制及初級放大模塊來關閉E類功放；主控單元還用于發出控制信號來控制功率開關控制及初級放大模塊的轉換開關，使得發射裝置在待機和工作狀態靈活切換；主動單元還用于控制指示燈及蜂鳴器；

電平轉換模塊：用于將主控單元輸出的CMOS電平轉換為TTL電平，以直接控制功率開關控制及初級放大模塊；

指示燈及蜂鳴器：用于通知用戶隨時了解該充電裝置的工作狀態；

所述的接收裝置包括：

接收線圈：用于用過耦合接收發射線圈發送的大功率信號；

接收阻抗匹配網絡：用于將從接收線圈映射過來的等效阻抗變換到接收負載電阻，此處的接收負載電阻表示經過整流模塊和穩壓模塊之后的待充電負載的等效電阻，使得接收線圈接收到的功率傳輸到待充電設備中；

整流模塊：用于將接收到的大功率信號變換為直流電；

穩壓模塊：用于將接收的直流電變成恒壓直流電。

2.?根據權利要求1所述的無線充電裝置，其特征在于：發射線圈和接收線圈之間采用共振磁耦合，屬于近場耦合。

3.?根據權利要求1所述的無線充電裝置，其特征在于：E類功放是將前級提供的方波信號放大到待充電設備正常充電功率的1.3-1.7倍，E類功放包括N溝道場效應管N-MosFet、第一扼流電感L、第二扼流電感Lt、第一電容C1和第二電容C；?

其中第二扼流電感Lt位于電源Vcc與N溝道場效應管N-MosFet的漏端之間，第一電容C1位于N溝道場效應管N-MosFet的漏端與地之間，第二電容C和第一扼流電感L串聯，第二電容C和第一扼流電感L分別位于N-MosFet的漏端與輸出端口之間。

4.?根據權利要求1所述的無線充電裝置，其特征在于：發射阻抗匹配網絡、發射線圈、接收線圈及接收阻抗匹配網絡組成網絡傳輸，

定義效率最佳等效發射阻抗?Z_eqt為“當傳輸效率達到最大時從發射線圈向接收線圈看過去的等效阻抗”，

定義效率最佳等效接收阻抗Z_eqr為“當傳輸效率最大時從接收線圈向帶充電負載看過去的等效阻抗”：

其中，R_S是功率源最佳負載電阻，R_L是接收負載電阻，k是發射線圈和接收線圈之間的耦合系數，ω是整個無線能量傳輸裝置的工作角頻率，L_t是發射線圈自感，L_r是接收線圈自感，R_pt是發射線圈損耗電阻，?R_pr是接收線圈損耗電阻，R_eqr是效率最佳等效接收電阻,R_eqt是效率最佳等效發射電阻，X_eqr是效率最佳等效接收電抗，X_eqt是效率最佳等效發射電抗，j是虛數單位。

5.根據權利要求4所述的無線充電裝置，其特征在于：當效率最佳等效接收電阻Reqr等于接收負載電阻R_L時，或當效率最佳等效發射電阻Reqt等于功率源最佳負載電阻R_S時，發射阻抗匹配網絡和接收阻抗匹配網絡采用一元件的B1型阻抗匹配網絡或B2型阻抗匹配網絡。