一种调节无线供电发射端功率的系统的制作方法

本发明涉及无线供电技术领域，特别是涉及一种调节无线供电发射端功率的系统。

背景技术：

随着无线电技术的发展，无线供电技术越来越被重视。无线供电技术原理是使用非辐射性的无线能量传输方式来驱动电器，是一种方便安全的新技术。无线供电技术采用耦合回路进行能量传输，耦合回路由发射端和接收端两部分组成，发射端和接收端间的互感作用会影响谐振频率，当发射端频率与谐振频率相同时，系统就会趋于纯阻性，发射电流达到最大，使发射功率达到最大。

图1为现有技术中无线供电系统10的电路图，包括发射端和接收端两部分，其中发射端的第一端为S1，发射端的第二端为S2。发射端包括电感L₁和电容C₁，接收端包括电感L₂和电容C₂，发射端和接收端通过互感耦合方式进行无线供电,其中互感系数为M。

现有技术中，采用固定频率的方式进行无线供电。在实际应用中，发射端和接收端由于相互距离、相对位置等的变化会造成一定的互感差异，不同的互感造成谐振频率发生变化。如果发射端按照固定频率发射，就会偏离谐振点，导致发射端产生的电流减小，进而导致发射功率不足，降低了无线供电的传输效率。

由此可见，如何提高无线供电的传输效率是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种调节无线供电发射端功率的系统，用于提高无线供电的传输效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种调节无线供电发射端功率的系统，包括:

与发射端连接的电压信号采集电路，用于采集电压信号并生成对应的电压方波信号；与所述发射端连接的电流信号采集电路，用于采集电流信号；与所述电流信号采集电路连接的电流相位调理电路，用于接收所述电流信号并生成对应的电流方波信号；分别与所述电压信号采集电路和所述电流相位调理电路连接的单片机，用于接收所述电压方波信号和所述电流方波信号，并比较所述电压方波信号相位和所述电流方波信号的相位，当所述电压方波信号的相位超前所述电流方波信号的相位时，则控制所述发射端减小发射频率，当所述电流方波信号的相位超前所述电压方波信号的相位，则控制所述发射端增大发射频率。

优选地，所述电压信号采集电路具体由第一电阻和第二电阻组成，所述第一电阻的第一端与所述发射端的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接；所述第二电阻的第一端与所述单片机连接，所述第二电阻的第二端与所述发射端的第二端连接，并接地。

优选地，所述第一电阻阻值为510KΩ。

优选地，所述第二电阻阻值为1KΩ。

优选地，所述电流信号采集电路具体为高频互感器，所述高频互感器设置在所述发射端的第一端和所述发射端的电感的第一端之间。

优选地，所述电流方波信号的相位调理电路具体由第三电阻、第四电阻、第五电阻和光耦合器组成，所述第三电阻的第一端与所述高频互感器的正极连接，所述第三电阻的第二端与所述高频互感器的负极连接；所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述光耦合器的发光二极管正极连接；所述发光二极管负极与所述高频互感器的负极连接；所述光耦合器的光敏三极管的集电极与电压源连接，所述光敏三极管的发射极与所述第五电阻的第一端连接；所述第五电阻的第一端与所述单片机连接，所述第五电阻的第二端接地。

优选地，调节无线供电发射端功率的系统还包括：与所述单片机连接的显示器，用于显示所述发射端的处理状态；在所述单片机控制所述发射端调节所述发射功率的过程中，所述显示器显示正在处理；当所述单片机控制所述发射端停止调节所述发射功率时，所述显示器显示处理完成。

优选地，调节无线供电发射端功率的系统还包括：与所述单片机连接的报警器，用于当所述电压方波信号的相位和所述电流方波信号的相位的相位差超过阈值后报警提示。

优选地，所述单片机具体为数字信号处理器。

本发明提供一种调节无线供电发射端功率的系统，电压信号采集电路与发射端连接，用于采集电压信号并生成对应的电压方波信号；电流信号采集电路与发射端连接，用于采集电流信号；电流相位调理电路与电流信号采集电路连接，用于接收电流信号并生成对应的电流方波信号；单片机分别与电压信号采集电路和电流相位调理电路连接，用于接收电压方波信号和电流方波信号，并比较电压方波信号的相位和电流方波信号的相位；当电压方波信号的相位超前电流方波信号的相位时，则控制发射端减小发射频率；当电流方波信号的相位超前电压方波信号的相位时，则控制发射端增大发射频率。

与现有技术相比，本发明实现了对发射端的发射频率的调节，通过比较电压方波信号和电流方波信号的相位差来改变发射频率，使发射频率等于谐振频率，从而增大了发射端的电流，使得发射功率增大，提高了无线供电的传输效率。即使发射线圈和接收线圈的距离，以及相对位置等发生变化，通过上述系统也能够克服其造成的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中无线供电系统的电路图；

图2为本发明提供的一种调节无线供电发射端功率的系统的结构图；

图3为本发明提供的一种电压信号采集电路的电路图；

图4为本发明提供的一种电流信号采集电路的电路图；

图5为本发明提供的一种电流相位调理电路的电路图；

图6为本发明提供的另一种调节无线供电发射端功率的系统的结构图；

图7为本发明提供的另一种调节无线供电发射端功率的系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明的核心是提供一种调节无线供电发射端功率的系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

例如，发射端的电感值为L₁，发射端的电容值为C₁，则发射端的谐振频率为接收端的线圈为L₂，线圈之间的互感为M,这样发射端的等效电感L₁^/＝L₁+M*L₂.对应的谐振频率变为这样如果按照原来的频率f进行发射，由于f≠f^/，发射端的发射频率就偏离了谐振点，导致发射线圈中的电流变小，进而导致发射功率不足，降低了无线供电的传输效率。在谐振点处，系统就会趋于纯阻性，电压方波信号和电流方波信号没有相位差。本发明通过比较电压方波信号和电流方波信号的相位差来改变发射频率，使发射频率等于谐振频率，从而增大发射端的电流，使得发射功率增大，提高无线供电的传输效率。

实施例一

图2为本发明提供的一种调节无线供电发射端功率的系统的结构图。如图2所示，调节无线供电发射端功率的系统包括：无线供电系统10、电压信号采集电路11、电流信号采集电路12、电流相位调理电路13和单片机14。

无线供电系统10包括发射端和接收端两部分，其电路图如图1所示。电压信号采集电路11与发射端连接，将发射端的电压信号生成对应的电压方波信号；电流信号采集电路12与发射端连接，采集发射端的电流信号；电流相位调理电路13与电流信号采集电路12连接，将电流信号生成对应的电流方波信号；单片机14分别与电压信号采集电路11和电流相位调理电路13连接，接收电压方波信号和电流方波信号，并对接收到的信号进行相位的比较，当电压方波信号的相位超前电流方波信号的相位时，则控制发射端减小发射频率，当电流方波信号的相位超前电压方波信号的相位，则控制发射端增大发射频率。

例如，当发射端的电感值L₁＝100uH，电容值C₁＝0.1uF，这样对应的谐振频率为如果由于互感M，导致L变成95uH，对应的谐振频率变为这时候如果按照50.36KHz发射，检测的电流方波信号的相位就会超前电压方波信号的相位，系统呈现容性，当增大发射频率，使其变成51.66KHz时，系统会呈现纯阻性，系统的发射功率最大。如果由于互感M，导致L变成105uH，对应的谐振频率变为KHz，这时候如果按照50.36KHz发射，检测的电压方波信号的相位就会超前电流方波信号的相位，系统呈现感性，当减小发射频率，使其变成49.14KHz时，系统会呈现纯阻性，系统的发射功率最大。

在具体实施方式中，电压信号采集电路11如图3所示，具体由第一电阻和第二电阻组成，第一电阻的第一端与发射端的第一端S1连接，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端连接；第二电阻的第一端V+与单片机14连接，第二电阻的第二端与发射端的第二端S2连接，并接地。优选地，第一电阻阻值为510KΩ，第二电阻阻值为1KΩ。

电流信号采集电路12如图4所示，具体为高频互感器，高频互感器设置在发射端的第一端S1和发射端的电感的第一端之间。

电流相位调理电路13如图5所示，具体由第三电阻、第四电阻、第五电阻和光耦合器组成，第三电阻的第一端与高频互感器的正极连接，第三电阻的第二端与高频互感器的负极连接；第四电阻的第一端与第三电阻的第一端连接，第四电阻的第二端与光耦合器的发光二极管正极连接；发光二极管负极与高频互感器的负极连接；光耦合器的光敏三极管的集电极与电压源连接，光敏三极管的发射极与第五电阻的第一端连接；第五电阻的第一端I-int与单片机14连接，第五电阻的第二端接地。

作为一种优选方式，本发明中单片机14具体为数字信号处理器，需要说明的是，并不仅限于这种方式。

本实施例提供的调节无线供电发射端功率的系统，实现了对发射端的发射频率的调节，通过比较电压方波信号和电流方波信号的相位差来改变发射频率，使发射频率等于谐振频率，从而增大了发射端的电流，使得发射功率增大，提高了无线供电的传输效率。即使发射线圈和接收线圈的距离，以及相对位置等发生变化，通过上述系统也能够克服其造成的影响。

实施例二

在实施例一的基础上，图6为本发明提供的另一种调节无线供电发射端功率的系统的结构图。如图6所示，除实施例一调节无线供电发射端功率的系统外，还包括：与单片机14连接的显示器15。

显示器15与单片机14连接，用于显示发射端的处理状态；在单片机14控制发射端调节发射功率的过程中，显示器15显示正在处理；当单片机14控制发射端停止调节发射功率时，显示器15显示处理完成。

电压信号采集电路11与无线供电系统10的发射端连接，用于采集电压信号并生成对应的电压方波信号；电流信号采集电路12与无线供电系统10的发射端连接，用于采集电流信号；电流相位调理电路13与电流信号采集电路12连接，用于接收电流信号并生成对应的电流方波信号；单片机14分别与电压信号采集电路11、电流相位调理电路13以及显示器15连接，用于接收电压方波信号和电流方波信号，并比较电压方波信号的相位和电流方波信号的相位，当电压方波信号的相位超前电流方波信号的相位时，则控制发射端减小发射频率，当电流方波信号的相位超前电压方波信号的相位时，则控制发射端增大发射频率。在单片机14控制发射端调节发射功率的过程中，显示器15显示正在处理，当电压方波信号的相位等于电流方波信号的相位时，单片机14控制发射端停止调节发射功率，此时显示器15显示处理完成。

其中，显示器15的种类多样，有LCD显示器、LED显示器、OLED显示器等，本实施例中显示器15采用LED屏，具有亮度高、寿命长、工作性能稳定等优点，需要说明的是，本发明中并不仅限于此种显示器。本实施例中，增加的显示器可以实时显示发射端的处理状态，方便用户观察。

实施例三

在实施例一的基础上，图7为本发明提供的另一种调节无线供电发射端功率的系统的结构图。如图7所示，除实施例一调节无线供电发射端功率的系统外，还包括：与单片机14连接的报警器16。

报警器16与单片机14连接，用于当电压方波信号的相位和电流方波信号的相位的相位差超过阈值后报警提示。

电压信号采集电路11与无线供电系统10的发射端连接，用于采集电压信号并生成对应的电压方波信号；电流信号采集电路12与无线供电系统10的发射端连接，用于采集电流信号；电流相位调理电路13与电流信号采集电路12连接，用于接收电流信号并生成对应的电流方波信号；单片机14分别与电压信号采集电路11、电流相位调理电路13以及报警器16连接，用于接收电压方波信号和电流方波信号，并比较电压方波信号的相位和电流方波信号的相位，当电压方波信号的相位超前电流方波信号的相位时，则控制发射端减小发射频率，当电流方波信号的相位超前电压方波信号的相位时，则控制发射端增大发射频率。在上述过程中，如果出现电压方波信号的相位和电流方波信号的相位的相位差超过阈值的情况，则报警器16发出报警提示。

在实际应用中，可能会出现单片机损坏而无法控制发射端调节发射频率或单片机发出错误控制指令的情况，此时当电压方波信号的相位和电流方波信号的相位的相位差超过阈值后报警器会发出提示，便于及时发现问题，有利于系统更加准确、高效的运行。其中报警提示可以有多种形式，例如报警器发出蜂鸣声、或者报警器灯光闪烁等。

以上对本发明所提供的一种调节无线供电发射端功率的系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。