专利名称：非接触式供电插座的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种电力电子技术领域的装置，具体是一种非接触式供电插座。
背景技术：
现有的电源插座(或插座连接器)都属于接触式连接方式，即通过插头和插座的导电铜片的机械联接来传输电能(或者电力)，插孔内和插头上的铜片裸露在外，易发生触电和短路现象，且不能防水，插拔时有电火花产生，接触部分容易氧化导致接触不良，故使用不安全(特别是儿童爱用手指抠插座的插孔，容易造成触电危险)，电气连接部分需要维护。另外，传统的接触式供电连接方式中的弹性铜片一旦失去弹性或发生形变，可能导致接触不良。而采用非接触式电力连接器能有效的解决以上问题。其功能类似于现有的插座， 但插座与插头之间无导体之间的机械联接。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种非接触式供电插座，可实现无导体直接联接的非接触式电力/电能传输，故不会产生人体接触带电插座的金属片而导致的触电危险，特别适合于对供电安全要求苛刻(如儿童房间里的插座，插拔时不能产生火花， 防水等)的供电电源插座设计。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括原边功率变换模块、松耦合变压器模块、副边电能处理模块、控制器模块、传感器模块、信号调理及保护模块、强电供电模块和弱电供电模块，其中所述松耦合变压器模块的原边和副边没有电气和机械的连接，实现由原边向副边的非接触电能传输，强电供电模块分别与原边功率变换模块和弱电供电模块相连并为其提供电源，控制器模块与原边功率变换模块相连传输驱动控制信号，信号调理及保护模块与控制信器模块相连传输信号，原边功率变换模块与传感器模块相连传输电压电流信号，传感器模块与信号调理及保护模块相连传输调理检测信号，弱电供电模块分别与控制器模块、信号调理及保护模块和传感器模块相连并为这些模块提供直流电源，原边功率变换模块与原边松耦合变压器模块相连，副边松耦合变压器模块与副边电能处理模块相连，副边电能处理模块与负载相连。所述的原边功率变换模块包括驱动电路、交流/直流变换电源、过流保护熔断器、抑制起动冲击的正温度电阻(PTC)、H桥谐振变换器和谐振补偿网络，其中交流/直流变换电源输出端口的一端与过流保护熔断器的一端相连，过流保护熔断器的另一端与抑制起动冲击的正温度电阻的一端相连，抑制起动冲击的正温度电阻的另一端和交流/直流开关电源输出端口的另一端作为H桥谐振变换器的输入端口，H桥谐振变换器的输出端口与谐振补偿网络的两端相连，谐振补偿网络的两端作为原边功率变换模块的输出端口。H桥谐振变换器中的四个开关管分别与驱动电路相连由驱动信号控制其通断；检测模块分别与输入端口、输出端口和储能电感相连传输电压电流信号。所述的开关管是IGBT (绝缘栅双极晶体管)，或者是MOSFET (金属氧化物半导体场效应管)。所述的松耦合变压器模块的磁芯为软磁材料制成，该变压器模块的绕组线圈采用多股绞合线。所述的副边电能处理模块采用全桥整流器。所述的控制器模块是数字信号处理器、微控制器和CPLD (复杂可编程逻辑器)中的一种。所述的传感器模块包括两个电流互感器，分别与强电供电模块和原边功率变换模块相连传输电流信号。所述的信号调理及保护模块包括母线电流过流保护、原边谐振电流过流保护和母线欠压保护，信号调理及保护模块的输出端与控制器模块相连传输调理及保护信号。与现有技术相比，本发明具有的优点在于在原、副边之间不会产生接触不良等故障，不会产生人体接触带电插座的金属片而导致的触电危险，插拔时不会产生火花，可方便地进行防水设计，并且增加了过流保护功能，能输出稳定的直流电压，为加热器、灯泡等负载供电。
图1是本发明的结构框图。图2是原边功率变换模块电路示意图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括原边功率变换模块1、控制器模块2、信号调理及保护模块3、传感器模块4、弱电供电模块5、强电供电模块6、松耦合变压器模块7和副边电能处理模块8，其中强电供电模块6分别与原边功率变换模块1和弱电供电模块5相连传输交流电，控制器模块2与原边功率变换模块1相连传输驱动信号，信号调理及保护模块3与控制器模块2相连传输信号，原边功率变换模块1与传感器模块4相连传输电压电流信号，传感器模块4与信号调理及保护模块3相连传输和调理检测信号，弱电供电模块5分别与控制器模块2、信号调理及保护模块3和传感器模块4相连为这些模块提供直流电源，原边功率变换模块1与松耦合变压器模块7相连，松耦合变压器模块7与副边电能处理模块8相连，副边电能处理模块8与负载9相连。其中，松耦合变压器模块7的原边和副边没有电气连接。如图2所示，所述的原边功率变换模块1包括交流/直流开关电源A、过流保护熔断器B、抑制起动冲击的正温度电阻(PTC)C、H桥谐振变换器D、谐振补偿网络E和驱动电路，其中交流/直流开关电源A输出端口的一端与过流保护熔断器B的一端相连，过流保护熔断器B的另一端与抑制起动冲击的正温度电阻C的一端相连，抑制起动冲击的正温度电阻C的另一端和交流/直流开关电源A输出端口的另一端作为H桥谐振变换器D的输入端口，H桥谐振变换器D的输出端口与谐振补偿网络E的两端相连，谐振补偿网络E的两端作为原边功率变换模块1的输出端口。H桥谐振变换器D中的四个开关管分别与驱动电路相连传输驱动信号；检测模块分别与输入端口、输出端口和储能电感相连传输电压电流信号。所述的开关管是顶公司的型号为RGP20B60PD的IGBT。所述的松耦合变压器模块7中，选择西门子N27铁氧体51 X 39mm罐型磁芯作为磁芯材料，绕组线圈采用单股线径为0. 2mm的45股Lize线。所述的副边电能处理模块8采用飞兆半导体FYP2010DN肖特基整流二极管。所述的控制器模块2是微控制器TMS320F2810，该微控制器根据信号调理及保护模块3所传输的电压电流信号，得到高频脉宽可调控制信号，通过驱动电路控制原边功率变换模块1的四个开关管的通断，从而实现调压、稳压功能；同时当电感电流超过安全值时，微控制器封锁控制信号输出，实现过流保护功能。所述的传感器模块4包括两个电流互感器LSSR 6-NP,分别与强电供电模块6和原边功率变换模块1相连传输电流信号。所述的信号调理及保护模块3包括母线电流过流保护、原边谐振电流过流保护和母线欠压保护，信号调理及保护模块3的输出端与控制器模块2相连传输调理及保护信号。上述装置的性能指标为工作温度为-40 85°C，输入电压为AC 220V，最大工作电流为10A，输入电压的工作频率为50Hz。
权利要求
1.一种非接触式供电插座，包括原边功率变换模块、松耦合变压器模块、副边电能处理模块、控制器模块、传感器模块、信号调理及保护模块、强电供电模块和弱电供电模块，其特征在于所述松耦合变压器模块的原边和副边没有电气连接，实现由原边向副边的非接触电能传输，强电供电模块分别与原边功率变换模块和弱电供电模块相连传输交流电，控制器模块与原边功率变换模块相连传输驱动控制信号，信号调理及保护模块与控制信器模块相连传输信号，原边功率变换模块与传感器模块相连传输电压电流信号，传感器模块与信号调理及保护模块相连传输调理检测信号，弱电供电模块分别与控制器模块、信号调理及保护模块和传感器模块相连并为这些模块提供直流电源，原边功率变换模块与松耦合变压器模块(原边)相连，松耦合变压器(副边)模块与副边电能处理模块相连，副边电能处理模块与负载相连。
2.根据权利要求1所述的非接触式供电插座，其特征是，所述的原边功率变换模块包括交流/直流变换电源、过流保护熔断器、抑制起动冲击的正温度电阻、H桥谐振变换器、 驱动电路和谐振补偿网络，交流直流变换电源输出端口的一端与过流保护熔断器的一端相连，过流保护熔断器的另一端与抑制起动冲击的正温度电阻的一端相连，抑制起动冲击的正温度电阻的另一端和交流/直流开关电源输出端口的另一端作为H桥谐振变换器的输入端口，H桥谐振变换器的输出端口与谐振补偿网络的两端相连，谐振补偿网络的两端作为原边功率变换模块的输出端口，H桥谐振变换器中的四个开关管分别与驱动电路相连传输驱动信号；检测模块分别与输入端口、输出端口和储能电感相连检测和传输电压电流信号。
3.根据权利要求1所述的非接触式供电插座，其特征是，所述的开关管是绝缘栅双极晶体管金属氧化物半导体场效应管。
4.根据权利要求1所述的非接触式供电插座，其特征是，所述的松耦合变压器模块的磁芯为软磁材料制成，该变压器模块的绕组线圈采用多股绞合线。
5.根据权利要求1所述的非接触式供电插座，其特征是，所述的副边电能处理模块采用全桥整流器。
6.根据权利要求1所述的非接触式供电插座，其特征是，所述的传感器模块包括两个电流互感器，分别与强电供电模块和原边功率变换模块相连检测和传输电流信号。
全文摘要
一种电力电子技术领域的非接触式供电插座，包括原边功率变换模块、松耦合变压器模块、副边电能处理模块、控制器模块、传感器模块、信号调理及保护模块、强电供电模块和弱电供电模块，原边功率变换模块包括交流/直流变换电源、过流保护熔断器、抑制起动冲击的正温度电阻、H桥谐振变换器、驱动电路和谐振补偿网络。本发明在原、副边之间不会产生接触不良、火花等故障，具有防水、防触电等优点，并且增加了过流保护功能，能输出稳定的直流电压，为加热器、灯泡等负载供电。
文档编号H02J17/00GK102290870SQ201110110309
公开日2011年12月21日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者唐厚君, 徐阳 申请人:上海交通大学