[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

技術領域

本發明涉及一種可為小型電子設備進行無線充電的裝置，尤其涉及一種帶有充電/待機/過載指示的非接觸式的高效率無線充電系統，可用于手機、MP3、MP4及照相機等小功率（5w以下）電子設備的無線充電，以實現在設計要求的距離范圍提供一定電壓及功率，為其充電或者供電。

背景技術

無線充電是近幾年非常熱門的研究方向，從早期感應式的能夠無線充電的電動牙刷及電動剃須刀到后來能夠為手機充電的Powermat（“無線充電毯”）無線充電套裝。如今市面上已經有不少品牌的無線充電器，無論從充電功率、充電效率或者使用便捷性方面都有了不小的提高。2010年九月一日，全球首個推動無線充電技術的標準化組織——無線充電聯盟在北京宣布將Qi無線充電國際標準率先引入中國，目前也與各大公司聯合推出了符合Qi標準的各類型的手機無線充電器。但是，這些產品的有效無線充電距離都很近（在1cm以內），即要求待充電設備與發射裝置（即充電板）緊貼。

我們所發明的一種小型設備無線充電裝置將這個有效無線充電距離大大增加，可達到10cm，即待充電設備和充電板相隔10cm時依然能進行有效地充電。通過調整E類功放、阻抗匹配網絡以及線圈中各元件的參數，可以方便地改變整個無線充電裝置在一定距離下的傳輸功率及傳輸效率，使得本發明可以靈活應用于各種小功率電子設備及各種應用場景中。同時本裝置帶有充電/待機指示功能及異常報警功能，當發射裝置沒有檢測到待充電設備時，會自動進入低功耗狀態以節約電能；當待充電設備放在發射裝置上時，會自動進入充電狀態為其提供電能。當有大面積金屬放置在其上時，發射裝置將會自動檢測到，并關閉其功放模塊使其避免受到損壞（同時也避免了金屬發熱而引發事故）。此時，異常指示及蜂鳴器會啟動以提醒用戶。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供無線充電裝置，該裝置能夠對手機、MP3、MP4及照相機等小功率（5w以下）電子設備在一定距離（10cm以內）下進行有效地無線充電，通過調整E類功放、阻抗匹配網絡以及線圈中各元件的參數，可以方便地改變整個無線充電裝置在一定距離下的傳輸功率及傳輸效率，同時本裝置帶有充電/待機指示功能及異常報警功能。?

技術方案：一種無線充電裝置，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急蜂鳴器；

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。

優選的，發射線圈和接收線圈之間采用共振磁耦合，屬于近場耦合。