無線充電發射器及無線充電裝置說明技術領域

本實用新型涉及一種無線充電發射器及無線充電裝置。

背景技術

無線充電技術是近年興起的新興技術，基于電磁感應原理的無線充電目前應用比較成熟。現在無線充電技術在電子消費類市場表現出巨大潛力，為無連接電源線的情況下給便攜式電子設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聯盟的無線充電電源，其原理也是基于電磁感應原理，接收器向發射器反饋信息碼，調制方式為模擬及數字相結合的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的電子設備，市面上并無相對成熟的產品。

并且，WpC聯盟無線充電技術有以下不足和限制：

（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），發射線圈與接收線圈距離加大時，反饋數據包可靠性降低；（3）數據包調制方式消耗功率大，影響輸出功率。

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

實用新型內容

針對現有技術不足和限制，本實用新型要解決技術問題是提供一種無線充電發射器及無線充電裝置，電力發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、反饋數據編碼調制方式功耗大等不足。

本實用新型的技術方案是：

一種無線充電發射器，包括pWM脈沖發生器1、驅動電路、諧振發射電路、ppM解碼電路和電源電路；pWM脈沖發生器1、驅動電路和諧振發射電路依次連接；諧振發射電路通過ppM解碼電路與pWM脈沖發生器1的信號反饋端連接，所述pWM脈沖發生器1和驅動電路均與電源電路連接；

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

所述諧振發射電路包括發射線圈與諧振電容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脈沖發生器1供電。

進一步地，所述諧振發射電路還直接與pWM脈沖發生器1連接。pWM脈沖發生器1對發射線圈上的輸出交流電壓峰值進行采樣，并與其內已設定的基準值比較，自動調整pWM驅動脈沖頻率，進而調整發射功率；同時通過檢測交流峰值大小，可判斷無線充電發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發射電路；諧振接收電路、全橋整流電路、DC-DC轉換電路、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發射電路連接，ppM發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發射電路包括高速光耦和開關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之間還連接有開關穩壓芯片NCp699。

一種無線充電裝置，其特征在于，包括上述的無線充電發射器和上述的無線充電接收器，所述發射線圈與接收線圈以上下平行對齊方式放置，發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，經過ppM發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射器，無線充電發射器的ppM解碼電路對無線充電接收器的反饋數據包進行處理以使pWM脈沖發生器1能夠讀取并解碼。無線充電發射器根據反饋信號適時調整發射功率，提高充電效率。

若接收電路發生過流或者過壓狀況，接收器中的ppM編碼電路3向開關穩壓芯片NCp699發出關斷信號，接收器停止發送反饋信息，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編碼調制方式反饋充電信息【ppM是英文pulseposiTIonModulaTIon的縮寫，中文意思是脈沖位置調制，又稱脈位調制，其組成多為頭碼+脈沖數，ppM以其編碼方式簡單，使用方便而曾經被廣泛的使用在一些無線遙控系統中】，實現方式簡單、數據包反饋可靠、傳輸功率大、功耗低，支持近距離通信，發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。并能實現異物檢測及諧振功率自動調諧等功能，使電量高效傳輸，具有較高的實用性。

2.將AC-DC轉換模塊嵌在板子上，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射功率；接收器采用高性能DC-DC轉換器，使輸出最大功率達15W。

3.本發明大大降低了生產成本，易于產品化。

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