一种双模半桥驱动式无线充电装置的制作方法

本实用新型涉及一种无线充电装置，尤其是涉及一种双模半桥驱动式无线充电装置。

背景技术：

无线充电技术(Wireless charging technology；Wireless charge technology)，源于无线电能传输技术，小功率无线充电常采用电磁感应式(如对手机充电的Qi方式，但中兴的电动汽车无线充电方式采用的感应式)，大功率无线充电常采用谐振式(大部分电动汽车充电采用此方式)由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。

随着手机从模拟机过渡到智能手机，智能手机能够处理高清视频游戏等，但功耗非常之大，智能机平均待机时间只有一天左右，其充电需求之非常大，传统的无线充电是支持QI无线标准的充电，它是采用电磁感应原理充电，但原有的全桥控制模式电路结构复杂，成本偏高，这样大大限制无线充电设备的应用，无法满足汽车市场上对无线设备充电的需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双模半桥驱动式无线充电装置，具有稳定性好、功能齐全、结构简单、节省空间、降低成本等优点。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种双模半桥驱动式无线充电装置，包括壳体，以及上下设于壳体内的无线发送线圈和控制电路板，还包括设于无线发送线圈和控制电路板之间的屏蔽罩，所述控制电路板包括电源接口、电源控制电路、半桥输入电源电路、主芯片控制电路和半桥驱动控制电路，所述电源接口连接电源控制电路的输入端，所述电源控制电路的输出端分别连接半桥输入电源电路、主芯片控制电路和半桥驱动控制电路，所述半桥输入电源电路分别连接主芯片控制电路和半桥驱动控制电路，所述主芯片控制电路分别连接半桥驱动控制电路和无线发送线圈，所述半桥驱动控制电路连接无线发送线圈。

所述电源控制电路包括稳压滤波电路、第一驱动开关、DC/DC驱动开关和DC/DC供电芯片，所述电源接口连接稳压滤波电路，所述稳压滤波电路连接第一驱动开关，所述第一驱动开关分别连接半桥输入电源电路、DC/DC驱动开关和DC/DC供电芯片，所述DC/DC驱动开关分别连接半桥输入电源电路和主芯片控制电路，所述DC/DC供电芯片分别连接主芯片控制电路和半桥驱动控制电路。

所述半桥输入电源电路包括变压器、第二驱动开关、第一相位解调器和第一滤波器，所述电源控制电路的输出端连接变压器中初级线圈的一端，所述变压器中初级线圈的另一端连接第二驱动开关，变压器中次级线圈的一端分别连接第一相位解调器、主芯片控制电路和半桥驱动控制电路，变压器中次级线圈的另一端接地，所述第二驱动开关分别连接电源控制电路和第一滤波器，所述第一滤波器和第一相位解调器均分别连接主芯片控制电路。

所述主芯片控制电路包括MCU主芯片、充电电压采集电路、数据解调器、线圈通断电开关和开关驱动电路，所述电源控制电路和半桥输入电源电路均分别连接MCU主芯片，所述MCU主芯片分别连接半桥驱动控制电路、充电电压采集电路、数据解调器和开关驱动电路，所述半桥驱动控制电路、充电电压采集电路和线圈通断电开关分别连接无线发送线圈，所述开关驱动电路连接线圈通断电开关。

所述主芯片控制电路还包括连接MCU主芯片的线圈温度感应器，所述线圈温度感应器紧贴无线发送线圈设置。

所述半桥驱动控制电路包括半桥驱动芯片、第三驱动开关、第四驱动开关、充电电流采集电路和第二相位解调器，所述第三驱动开关的一端连接半桥输入电源电路，第三驱动开关的另一端分别连接无线发送线圈和第四驱动开关的一端，所述第四驱动开关的另一端分别连接充电电流采集电路和地端，所述半桥驱动芯片分别连接第三驱动开关和第四驱动开关，所述充电电流采集电路分别连接主芯片控制电路和第二相位解调器，所述第二相位解调器连接主芯片控制电路。

所述半桥驱动芯片的型号为MCP14700。

所述屏蔽罩通过屏蔽壳底座设于无线发送线圈和控制电路板之间，屏蔽罩与控制电路板之间留有间隙。

所述无线发送线圈为三个。

所述电源接口连接汽车电源。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)稳定性好、功能齐全：整个装置组装便捷，且利用屏蔽罩有效地避免线圈电磁对控制电路板工作的影响，采用主芯片控制电路实现半桥输入电源的闭环控制、半桥驱动的闭环控制以及无线发送线圈工作状态的闭环控制，使得装置可在不同输入电源、不同无线充电负载下稳定充电。

2)结构更简单：应用半桥控制模式可以有效的简化部分电路，在省略元器件的同时可以节省PCB空间，并且达到缩减成本的最终结果。

3)汽车级：目前市场上还没有针对汽车级的半桥控制的无线充电发射装置，本装置完全符合汽车的设计要求。

附图说明

图1为本实用新型装置结构示意图；

图2为控制电路板的内部结构示意图；

图3为电压控制电路的示意图；

图4为主芯片控制电路的示意图；

图5为线圈温度感应器的电路示意图；

图6为半桥驱动控制电路的示意图。

图中：1、壳体上盖，2、无线发送线圈，3、屏蔽罩，4、屏蔽罩底座，5、控制电路板，6、壳体底座，7、电源接口，8、电源控制电路，9、半桥输入电源电路，10、主芯片控制电路，11、半桥驱动控制电路，12、汽车总线，13、无线接收线圈，14、无线充电控制器，801、稳压滤波电路，802、第一驱动开关，803、DC/DC驱动开关，804、DC/DC供电芯片，901、变压器，902、第二驱动开关，903、第一相位解调器，904、第一滤波器，101、MCU主芯片，102、充电电压采集电路，103、数据解调器，104、线圈通断电开关，105、开关驱动电路，106、线圈温度感应器，111、半桥驱动芯片，112、第三驱动开关，113、第四驱动开关，114、充电电流采集电路，115、第二相位解调器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，一种双模半桥驱动式无线充电装置，包括壳体，以及由上至下依次设于壳体内的无线发送线圈2、铝制屏蔽罩3、屏蔽罩底座4和控制电路板5，无线发送线圈2为三个，并与磁芯由胶粘接，屏蔽罩3与控制电路板5之间留有间隙，可有效地防止无线发送线圈2的电磁场对控制电路板5工作造成的影响，壳体包括卡扣式相连接的壳体上盖1和壳体底座6。无线发送线圈2通过磁场将能量传递给无线接收线圈13，无线接收线圈13连接无线充电控制器14，由无线充电控制器14向负载进行充电。

控制电路板5包括电源接口7、电源控制电路8、半桥输入电源电路9、主芯片控制电路10和半桥驱动控制电路11，电源接口7连接电源控制电路8的输入端，电源控制电路8的输出端分别连接半桥输入电源电路9、主芯片控制电路10和半桥驱动控制电路11，半桥输入电源电路9分别连接主芯片控制电路10和半桥驱动控制电路11，主芯片控制电路10分别连接半桥驱动控制电路11和无线发送线圈2，半桥驱动控制电路11连接无线发送线圈2。电源接口7连接汽车电源。

如图3所示，电源控制电路8用于适应接入不同电压的汽车电源，并将电源分为两路，一路向半桥输入电源电路9输出，一路向主芯片控制电路10和半桥驱动控制电路11内的芯片提供芯片电压，电源控制电路8包括稳压滤波电路801、第一驱动开关802、DC/DC驱动开关803和DC/DC供电芯片804，电源接口7连接稳压滤波电路801，稳压滤波电路801连接第一驱动开关802，第一驱动开关802分别连接半桥输入电源电路9、DC/DC驱动开关803和DC/DC供电芯片804，DC/DC驱动开关803分别连接半桥输入电源电路9和主芯片控制电路10，DC/DC供电芯片804分别连接主芯片控制电路10和半桥驱动控制电路11，提供5V电压。整个无线充电装置可以接受9-16V范围的电压输，此电源控制电路8中采用ESD(静电阻抗器)保护器件，能够承受接触放电8KV和空气放电15KV的高压。

半桥输入电源电路9用于向半桥驱动控制电路11提供半桥输入电源，半桥输入电源电路9包括变压器901、第二驱动开关902、第一相位解调器903和第一滤波器904，第一驱动开关802连接变压器901中初级线圈的一端，变压器901中初级线圈的另一端连接第二驱动开关902，变压器901中次级线圈的一端分别连接第一相位解调器903、主芯片控制电路10和半桥驱动控制电路11，变压器901中次级线圈的另一端经电阻接地，第二驱动开关902分别连接电源控制电路8和第一滤波器904，第一滤波器904和第一相位解调器903均分别连接主芯片控制电路10的MCU主芯片101，MCU主芯片101通过与半桥输入电源电路9的连接以及与DC/DC驱动开关803的连接，构成控制半桥输入电源电路9输出的闭环回路。

如图4所示，主芯片控制电路10具有控制半桥输入电源电路9输出、控制半桥驱动控制电路11输出以及控制与检测无线发送线圈2工作状态的功能，主芯片控制电路10包括MCU(微处理器)主芯片101、充电电压采集电路102、数据解调器103、线圈通断电开关104和开关驱动电路105，电源控制电路8的DC/DC驱动开关803、DC/DC供电芯片804和半桥输入电源电路9均分别连接MCU主芯片101，MCU主芯片101分别连接半桥驱动控制电路11、充电电压采集电路102、数据解调器103和开关驱动电路105，半桥驱动控制电路11、充电电压采集电路102和线圈通断电开关104分别连接无线发送线圈2，开关驱动电路105连接线圈通断电开关104，实现控制与检测无线发送线圈2工作状态的功能。其中，MCU主芯片101的型号为ASTWBC。

主芯片控制电路10还包括连接MCU主芯片101的线圈温度感应器106，线圈温度感应器106紧贴无线发送线圈2设置，线圈温度感应器106的内部电路结构如图5所示。此线圈温度感应器106的电路通过线圈上的3个NTC电阻，实时检测线圈上的温度，进行信号的处理后发给MCU主芯片101处理做出过温保护动作。

MCU主芯片101还可以通过通信处理器与汽车总线12连接，实现与车身控制器之间的通信。

如图6所示，半桥驱动控制电路11用于桥无线发送线圈2提供交流电流，采用MOS管进行半桥驱动，具有充电效率高的特点，半桥驱动控制电路11包括半桥驱动芯片111、第三驱动开关112、第四驱动开关113、充电电流采集电路114和第二相位解调器115，第三驱动开关112的一端连接半桥输入电源电路9的变压器901中次级线圈，第三驱动开关112的另一端分别连接无线发送线圈2和第四驱动开关113的一端，第四驱动开关113的另一端分别连接充电电流采集电路114和地端，半桥驱动芯片111分别连接第三驱动开关112和第四驱动开关113，充电电流采集电路114分别连接主芯片控制电路10的MCU主芯片101和第二相位解调器115，第二相位解调器115连接主芯片控制电路10的MCU主芯片101。其中，半桥驱动芯片111的型号为MCP14700。图6中，半桥控制输入信号1：UPBL，半桥控制输入信号2：DNBL。