无线充电发射器及无线充电装置说明和原理

　　无线充电发射器及无线充电装置说明

　　技术领域

　　本实用新型涉及一种无线充电发射器及无线充电装置。

　　背景技术

　　无线充电技术是近年兴起的新兴技术，基于电磁感应原理的无线充电目前应用比较成熟。现在无线充电技术在电子消费类市场表现出巨大潜力，为无连接电源线的情况下给便携式电子设备充电提供了一种便利的解决方案。市面上主要流行使用WPC联盟的无线充电电源，其原理也是基于电磁感应原理，接收器向发射器反馈信息码，调制方式为模拟及数字相结合的PING方式，输出功率为5W，主要受电端为智能手机。然而针对平板等充电功率要求10W的电子设备，市面上并无相对成熟的产品。

　　并且，WPC联盟无线充电技术有以下不足和限制：

　　（1）输出功率小，只限于5W以下的小功率用电器；

　　（2）电力传输距离短（最大垂直距离为2CM），发射线圈与接收线圈距离加大时，反馈数据包可靠性降低； （3）数据包调制方式消耗功率大，影响输出功率。

　　（4）使用额外的通信模块（例如RFID、蓝牙、Zigbee等）将受电端数据信息反馈回发射端，作为充电器而言，将大大增加研发成本，不利于产品化。

　　实用新型内容

　　针对现有技术不足和限制，本实用新型要解决技术问题是提供一种无线充电发射器及无线充电装置，电力发射线圈及接收线圈兼作通信线圈，解决输出功率小、电量垂直传输距离短、反馈数据编码调制方式功耗大等不足。

　　本实用新型的技术方案是：

　　一种无线充电发射器，包括PWM脉冲发生器1、驱动电路、谐振发射电路、PPM解码电路和电源电路；PWM脉冲发生器1、驱动电路和谐振发射电路依次连接；谐振发射电路通过PPM解码电路与PWM脉冲发生器1的信号反馈端连接，所述PWM脉冲发生器1和驱动电路均与电源电路连接；

　　所述驱动电路包括全桥驱动芯片UBA2032T及全桥电路；驱动芯片用于对PWM脉冲发 生器1发出的驱动脉冲进行功率放大和电平变换，输出两对相位相差180度的驱动脉冲驱动全桥电路工作；

　　所述谐振发射电路包括发射线圈与谐振电容2；

　　所述PPM解码电路包括依次连接的缓冲电路、信号放大电路、二阶带通滤波电路和滞回比较电路；

　　所述电源电路包括AC-DC变换电路和DC-DC供电电路，AC-DC变换电路的输出端与DC-DC供电电路的输入端连接，

　　所述AC-DC变换电路输出电压为全桥电路的上桥臂供电，

　　所述DC-DC供电电路为PWM脉冲发生器1供电。

　　进一步地，所述谐振发射电路还直接与PWM脉冲发生器1连接。PWM脉冲发生器1对发射线圈上的输出交流电压峰值进行采样，并与其内已设定的基准值比较，自动调整PWM驱动脉冲频率，进而调整发射功率；同时通过检测交流峰值大小，可判断无线充电发射源上是否有金属异物。

　　进一步地，所述AC-DC变换电路直接由市电供电。

　　一种无线充电接收器，包括谐振接收电路、全桥整流电路、DC-DC转换电路、电流传感器、锂电池、模拟采样电路、PPM编码电路（3）和PPM发射电路；谐振接收电路、全桥整流电路、DC-DC转换电路、电流传感器和锂电池依次连接，模拟采样电路输入端与DC-DC转换电路输出端连接，模拟采样电路输出端和电流传感器输出端均与PPM编码电路（3）连接，PPM编码电路（3）和PPM发射电路连接，PPM发射电路输出端与谐振接收电路连接；

　　所述谐振接收电路，包括接收线圈和谐振电容4；

　　进一步地，所述PPM发射电路包括高速光耦和开关MOS管，用于对PPM编码电路3输出的序列脉冲进行功率放大。

　　进一步地，所述全桥整流电路和PPM编码电路3之间还连接有开关稳压芯片NCP699。

　　一种无线充电装置，其特征在于，包括上述的无线充电发射器和上述的无线充电接收器，所述发射线圈与接收线圈以上下平行对齐方式放置，发射线圈与接收线圈同时为通信线圈。

　　模拟采样电路和电流传感器对充电电压及电流进行采样，PPM编码电路3将采样信号进行PPM编码，形成序列脉冲，经过PPM发射电路输出到无线充电接收器的接收线圈，从而将受电端充电信息反馈到无线充电发射器，无线充电发射器的PPM解码电路对无线充电接收器的反馈数据包进行处理以使PWM脉冲发生器1能够读取并解码。无线充电发射器根据反馈信号适时调整发射功率，提高充电效率。

　　若接收电路发生过流或者过压状况，接收器中的PPM编码电路3向开关稳压芯片NCP699发出关断信号，接收器停止发送反馈信息，电量传输中断。

　　以上功能的完成是基于本实用新型的硬件模块。 有益效果：

　　1.电力传输线圈同时作为通信线圈，使用PPM编码调制方式反馈充电信息【PPM是英文Pulse Position Modulation的缩写，中文意思是脉冲位置调制，又称脉位调制，其组成多为头码+脉冲数，PPM以其编码方式简单，使用方便而曾经被广泛的使用在一些无线遥控系统中】，实现方式简单、数据包反馈可靠、传输功率大、功耗低，支持近距离通信，发射线圈和接收线圈即使在上下对齐相距5CM仍能够可靠通信。并能实现异物检测及谐振功率自动调谐等功能，使电量高效传输，具有较高的实用性。

　　2.将AC-DC转换模块嵌在板子上，可直接从市电获取电量，相比市面上供电方式为USB供电更方便可靠；采用全桥拓扑电路，以较小电压获得高发射功率；接收器采用高性能DC-DC转换器，使输出最大功率达15W。

　　3.本发明大大降低了生产成本，易于产品化。