無線充電發(fā)射器及無線充電裝置說明

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本實用新型涉及一種無線充電發(fā)射器及無線充電裝置。

　　背景技術(shù)

　　無線充電技術(shù)是近年興起的新興技術(shù)，基于電磁感應(yīng)原理的無線充電目前應(yīng)用比較成熟。現(xiàn)在無線充電技術(shù)在電子消費類市場表現(xiàn)出巨大潛力，為無連接電源線的情況下給便攜式電子設(shè)備充電提供了一種便利的解決方案。市面上主要流行使用WPC聯(lián)盟的無線充電電源，其原理也是基于電磁感應(yīng)原理，接收器向發(fā)射器反饋信息碼，調(diào)制方式為模擬及數(shù)字相結(jié)合的PING方式，輸出功率為5W，主要受電端為智能手機。然而針對平板等充電功率要求10W的電子設(shè)備，市面上并無相對成熟的產(chǎn)品。

　　并且，WPC聯(lián)盟無線充電技術(shù)有以下不足和限制：

　　（1）輸出功率小，只限于5W以下的小功率用電器；

　　（2）電力傳輸距離短（最大垂直距離為2CM），發(fā)射線圈與接收線圈距離加大時，反饋數(shù)據(jù)包可靠性降低； （3）數(shù)據(jù)包調(diào)制方式消耗功率大，影響輸出功率。

　　（4）使用額外的通信模塊（例如RFID、藍牙、Zigbee等）將受電端數(shù)據(jù)信息反饋回發(fā)射端，作為充電器而言，將大大增加研發(fā)成本，不利于產(chǎn)品化。

　　實用新型內(nèi)容

　　針對現(xiàn)有技術(shù)不足和限制，本實用新型要解決技術(shù)問題是提供一種無線充電發(fā)射器及無線充電裝置，電力發(fā)射線圈及接收線圈兼作通信線圈，解決輸出功率小、電量垂直傳輸距離短、反饋數(shù)據(jù)編碼調(diào)制方式功耗大等不足。

　　本實用新型的技術(shù)方案是：

　　一種無線充電發(fā)射器，包括PWM脈沖發(fā)生器1、驅(qū)動電路、諧振發(fā)射電路、PPM解碼電路和電源電路；PWM脈沖發(fā)生器1、驅(qū)動電路和諧振發(fā)射電路依次連接；諧振發(fā)射電路通過PPM解碼電路與PWM脈沖發(fā)生器1的信號反饋端連接，所述PWM脈沖發(fā)生器1和驅(qū)動電路均與電源電路連接；

　　所述驅(qū)動電路包括全橋驅(qū)動芯片UBA2032T及全橋電路；驅(qū)動芯片用于對PWM脈沖發(fā) 生器1發(fā)出的驅(qū)動脈沖進行功率放大和電平變換，輸出兩對相位相差180度的驅(qū)動脈沖驅(qū)動全橋電路工作；

　　所述諧振發(fā)射電路包括發(fā)射線圈與諧振電容2；

　　所述PPM解碼電路包括依次連接的緩沖電路、信號放大電路、二階帶通濾波電路和滯回比較電路；

　　所述電源電路包括AC-DC變換電路和DC-DC供電電路，AC-DC變換電路的輸出端與DC-DC供電電路的輸入端連接，

　　所述AC-DC變換電路輸出電壓為全橋電路的上橋臂供電，

　　所述DC-DC供電電路為PWM脈沖發(fā)生器1供電。

　　進一步地，所述諧振發(fā)射電路還直接與PWM脈沖發(fā)生器1連接。PWM脈沖發(fā)生器1對發(fā)射線圈上的輸出交流電壓峰值進行采樣，并與其內(nèi)已設(shè)定的基準(zhǔn)值比較，自動調(diào)整PWM驅(qū)動脈沖頻率，進而調(diào)整發(fā)射功率；同時通過檢測交流峰值大小，可判斷無線充電發(fā)射源上是否有金屬異物。

　　進一步地，所述AC-DC變換電路直接由市電供電。

　　一種無線充電接收器，包括諧振接收電路、全橋整流電路、DC-DC轉(zhuǎn)換電路、電流傳感器、鋰電池、模擬采樣電路、PPM編碼電路（3）和PPM發(fā)射電路；諧振接收電路、全橋整流電路、DC-DC轉(zhuǎn)換電路、電流傳感器和鋰電池依次連接，模擬采樣電路輸入端與DC-DC轉(zhuǎn)換電路輸出端連接，模擬采樣電路輸出端和電流傳感器輸出端均與PPM編碼電路（3）連接，PPM編碼電路（3）和PPM發(fā)射電路連接，PPM發(fā)射電路輸出端與諧振接收電路連接；

　　所述諧振接收電路，包括接收線圈和諧振電容4；

　　進一步地，所述PPM發(fā)射電路包括高速光耦和開關(guān)MOS管，用于對PPM編碼電路3輸出的序列脈沖進行功率放大。

　　進一步地，所述全橋整流電路和PPM編碼電路3之間還連接有開關(guān)穩(wěn)壓芯片NCP699。

　　一種無線充電裝置，其特征在于，包括上述的無線充電發(fā)射器和上述的無線充電接收器，所述發(fā)射線圈與接收線圈以上下平行對齊方式放置，發(fā)射線圈與接收線圈同時為通信線圈。

　　模擬采樣電路和電流傳感器對充電電壓及電流進行采樣，PPM編碼電路3將采樣信號進行PPM編碼，形成序列脈沖，經(jīng)過PPM發(fā)射電路輸出到無線充電接收器的接收線圈，從而將受電端充電信息反饋到無線充電發(fā)射器，無線充電發(fā)射器的PPM解碼電路對無線充電接收器的反饋數(shù)據(jù)包進行處理以使PWM脈沖發(fā)生器1能夠讀取并解碼。無線充電發(fā)射器根據(jù)反饋信號適時調(diào)整發(fā)射功率，提高充電效率。

　　若接收電路發(fā)生過流或者過壓狀況，接收器中的PPM編碼電路3向開關(guān)穩(wěn)壓芯片NCP699發(fā)出關(guān)斷信號，接收器停止發(fā)送反饋信息，電量傳輸中斷。

　　以上功能的完成是基于本實用新型的硬件模塊。 有益效果：

　　1.電力傳輸線圈同時作為通信線圈，使用PPM編碼調(diào)制方式反饋充電信息【PPM是英文Pulse Position Modulation的縮寫，中文意思是脈沖位置調(diào)制，又稱脈位調(diào)制，其組成多為頭碼+脈沖數(shù)，PPM以其編碼方式簡單，使用方便而曾經(jīng)被廣泛的使用在一些無線遙控系統(tǒng)中】，實現(xiàn)方式簡單、數(shù)據(jù)包反饋可靠、傳輸功率大、功耗低，支持近距離通信，發(fā)射線圈和接收線圈即使在上下對齊相距5CM仍能夠可靠通信。并能實現(xiàn)異物檢測及諧振功率自動調(diào)諧等功能，使電量高效傳輸，具有較高的實用性。

　　2.將AC-DC轉(zhuǎn)換模塊嵌在板子上，可直接從市電獲取電量，相比市面上供電方式為USB供電更方便可靠；采用全橋拓撲電路，以較小電壓獲得高發(fā)射功率；接收器采用高性能DC-DC轉(zhuǎn)換器，使輸出最大功率達15W。

　　3.本發(fā)明大大降低了生產(chǎn)成本，易于產(chǎn)品化。