[發(fā)明專利]一種基于磁共振耦合的小微功率無線充電裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011358129.1
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112383155A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喻易強(qiáng);劉勇;宋俊;林鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 成都斯普奧汀科技有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/70;H02J7/02;H02M1/44;H02M1/14;G08C17/02
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明提供了一種基于磁共振耦合的小微功率無線充電裝置，屬于磁共振耦合無線充電領(lǐng)技術(shù)領(lǐng)域，包括磁共振發(fā)射模塊以及與所述磁共振發(fā)射模塊連接的磁共振接收模塊，本發(fā)明中磁共振發(fā)射模塊采用E類差分功放，可以顯著減少功放產(chǎn)生的電磁干擾，降低接收電路的輸出紋波，發(fā)明中磁共振接收模塊采用多路線圈輸入，多路整流穩(wěn)壓電路，在同樣的電路面積下，均衡了每路的負(fù)載功率，減少了接收電路的熱耗，提升了整流穩(wěn)壓的效率。解決現(xiàn)有可用于小微功率小型電子設(shè)備無線充電的磁共振無線充電設(shè)計(jì)方案中系統(tǒng)電路體積大，功耗大，效率低，穩(wěn)定性差，干擾嚴(yán)重，發(fā)熱嚴(yán)重等技術(shù)問題，滿足小微功率低電壓供電、低紋波、大電流輸出以及小型化的使用場景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁共振耦合無線充電領(lǐng)技術(shù)術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于磁共振耦合的小微功率無線充電裝置。

背景技術(shù)

隨著科技創(chuàng)新和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，消費(fèi)類電子產(chǎn)品、智能家居系統(tǒng)以及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的普及應(yīng)用，都離不開使用電源，傳統(tǒng)的電器和電子設(shè)備通常采用有線電源直接供電和內(nèi)置電池，有線電源供電使用供電線不僅占據(jù)空間錯(cuò)綜復(fù)雜，同時(shí)也帶來了一定的安全隱患。而內(nèi)置電池供電的設(shè)備又待機(jī)時(shí)間短，需要多次充電，大大影響了用戶使用體驗(yàn)。使用無線充電技術(shù)在各類電子應(yīng)用中不斷增長，對于無線充電技術(shù)的研究與應(yīng)用也成為了國內(nèi)外科技應(yīng)用和學(xué)術(shù)界的新方向。

目前業(yè)內(nèi)公認(rèn)的無線充電技術(shù)主要分為三類，一種是WPC聯(lián)盟主推的QI標(biāo)準(zhǔn)，也稱為磁感應(yīng)耦合技術(shù)，另一種是Airfuel聯(lián)盟主推的磁共振耦合技術(shù)，還有一種是電磁輻射式無線輸能技術(shù)。相比于磁感應(yīng)技術(shù)，磁共振耦合技術(shù)在充電距離、空間自由度、一對多充和功率擴(kuò)展上有明顯優(yōu)勢；而相比于電磁輻射式無線輸能技術(shù)，磁共振耦合技術(shù)在能量轉(zhuǎn)化效率、傳輸功率和電磁安全方面更具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。目前，該技術(shù)已逐漸被應(yīng)用于智能穿戴、掃地機(jī)器人、AGV、智能門鎖等設(shè)備中，賦予設(shè)備無線充電的功能，并提高設(shè)備的安全性和智能化程度，提升用戶的使用體驗(yàn)。另外磁共振耦合技術(shù)在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用也將顛覆傳統(tǒng)家電及移動通信設(shè)備、消費(fèi)電子產(chǎn)品的使用模式，以住宅為平臺，利用磁諧振無線充電技術(shù)、隱藏布線技術(shù)以及自動控制技術(shù)徹底移除家居生活區(qū)域內(nèi)所有電源線，對設(shè)備進(jìn)行無線充電或者持續(xù)電能供給，提升家居的安全性、便利性和舒適性，構(gòu)建高效、環(huán)保、節(jié)能的居住環(huán)境。

目前針對小微功率的無線充電設(shè)備存在供電電壓受限，負(fù)載需求的電流較大，可達(dá)到300mA至500mA,且設(shè)備對傳輸效率、發(fā)熱、電磁干擾及紋波、電路尺寸等都有較高的要求。目前已公開的用于小微功率電子設(shè)備的磁共振無線充電設(shè)計(jì)均采用的單路發(fā)射單路接收的設(shè)計(jì)方案，存在以下弊端：(1)單路功放電路所需要的供電電壓較高，自身所需要承載的功率較大，且功放電路體積偏大，不能滿足小微化的需求；(2)單路功放電路系統(tǒng)的諧波等EMI問題很難控制，導(dǎo)致接收端整流穩(wěn)壓后的紋波大，影響負(fù)載設(shè)備的正常工作；(3)單路功放輸出功率有限，發(fā)熱嚴(yán)重，效率低，很難滿足小微功率功放端低電壓輸入、接收端大電流負(fù)載的應(yīng)用場景；(4)單路接收整流穩(wěn)壓電路面積較大、整流穩(wěn)壓效率低、發(fā)熱嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種基于磁共振耦合的小微功率無線充電裝置，解決了現(xiàn)有可用于小微功率小型電子設(shè)備無線充電的磁共振無線充電設(shè)計(jì)方案中系統(tǒng)電路體積大、功耗大、效率低、穩(wěn)定性差、干擾嚴(yán)重以及發(fā)熱嚴(yán)重等技術(shù)問題。

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本方案提供一種基于磁共振耦合的小微功率無線充電裝置，包括磁共振發(fā)射模塊以及與所述磁共振發(fā)射模塊連接的磁共振接收模塊；

所述磁共振發(fā)射模塊包括無線通信模塊主機(jī)、頻率源、射頻功率放大電路、磁共振耦合發(fā)射天線以及電源轉(zhuǎn)換電路；所述頻率源與所述射頻功率放大電路連接，所述射頻功率放大電路與所述磁共振耦合發(fā)射天線連接；所述無線通信模塊主機(jī)分別與頻率源、電源轉(zhuǎn)換電路以及磁共振接收模塊連接；所述電源轉(zhuǎn)換電路為磁共振發(fā)射模塊提供電源，所述電源轉(zhuǎn)換電路分別為頻率源、射頻功率放大電路以及無線通信模塊主機(jī)提供電電壓；