一种低成本无线充电无源中继器的制作方法

本发明属于无线充电技术领域，尤其涉及一种低成本无线充电无源中继器。

背景技术：

日前，由于磁谐振式无线充电技术开始应用于高功率(如超极本)和低功率(如可穿戴)设备的无线充电中，这个产业开始逐渐意识到使用同一个能量传输单元(PTU)要同时支持对个人电脑，平板，手机和可穿戴设备充电，并提供相同的充电距离是非常困难的。比如对于可穿戴设备，由于体积一般比较小，为了更有效地对其充电，需要一个专门设计的能量传输单元(PTU)并且形状可能不同(比如碗形)。但如果为实现对可穿戴设备进行充电而设计全功能的能量传输单元(PTU)，成本会比较高且会显得笨重。

综上所述，现有技术存在的问题是：为实现对可穿戴设备进行充电而设计全功能的能量传输单元(PTU)，成本会比较高且会显得笨重。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种低成本无线充电无源中继器。

本发明是这样实现的，一种低成本无线充电无源中继器，所述低成本无线充电无源中继器包括：主线圈、次线圈和四分之一波长阻抗转换器电路；

所述主线圈和次线圈通过四分之一波长阻抗转换器电路连接。

进一步，所述主线圈和次线圈相位差90度。

进一步，所述主线圈从谐振式无线充电发射端获取磁场。

进一步，所述次线圈将主线圈的磁场进行转化并重新生成；并对PRU进行充电。

进一步，所述次线圈与四分之一波长阻抗转换器进行设计，使得PRU负载阻抗与无源中继器主线圈阻抗相等。

进一步，PRU输出端连接多个无线充电无源中继器，用于使得能量不断传递。

本发明的优点及积极效果为：将充电线圈和无源电路结合，实现了利用现有的无线充电发射端(PTU)同时对大功率设备，如电脑，平板等和可穿戴设备等小型设备进行充电的方案。相较于传统方案，本发明中的无源中继器中不需要电路和供电线路等，且提供了一种低成本的无线充电无源中继器解决方案，并且符合谐振式(A4WP)无线充电的架构和规范。

附图说明

图1是本发明实施例提供的低成本无线充电无源中继器结构示意图；

图2(a)是本发明实施例提供的无线充电无源中继器框图。

图2(b)和图2(c)是本发明实施例提供的继器和负载的等效电路示意图。

图3是本发明实施例提供的配备了无源中继器的无线充电接收端PRU示意图。

图4是本发明实施例提供的无源中继器能量传递原理图。

图中：1、主线圈；2、次线圈；3、四分之一波长阻抗转换器电路；4、PRU。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的低成本无线充电无源中继器包括：

主线圈1、次线圈2和四分之一波长阻抗转换器电路3；

所述主线圈和次线圈通过四分之一波长阻抗转换器电路连接。

所述主线圈和次线圈相位差90度。

所述主线圈从谐振式无线充电发射端获取磁场。

进一步，所述次线圈将主线圈的磁场进行转化并重新生成；并对PRU设备4进行充电；PRU为可穿戴PRU设备。

所述次线圈2与四分之一波长阻抗转换器3进行设计，使得PRU 4负载阻抗与无源中继器主线圈阻抗接近相等。

PRU 4输出端连接多个无线充电无源中继器，用于使得能量不断传递。

下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。

本发明的原理是使用了一对相位差90度的线圈来构建这个无源中继器。如图2(a)所示，主线圈从已有的谐振式(A4WP)无线充电发射端获取磁场，次线圈则将主线圈的磁场进行转化并重新生成，使得对于可穿戴设备等充电更方便和有效。

如图2(b)所示可穿戴设备在无源中继器呈现的等效阻抗(假设可穿戴设备的充电线圈已经谐振)：

Z32是无源中继器次线圈与可穿戴设备接收单元(PRU)的互感阻抗。四分之一波长阻抗转换器将等效的负载阻抗RL’转换为无源中继器主线圈看到的RL”。公式如下：

Z0是四分之一波长阻抗转换器的特征阻抗，等效电路如图2(c)所示。如果此特征阻抗选择的值与Z32相同或者接近，那么图2(c)所示的等效电路就可以简化为与基本的谐振式无线充电系统相同的拓扑。换言之，通过对次线圈的设计和四分之一波长转换器特性的精心选择，无源中继器可以转换并扩展无线充电覆盖的范围，同时保持与A4WP等谐振式无线充电的技术标准。

本发明采用了阻抗转换网络来将主线圈和次线圈进行连接，从而了提供了一种低成本的无线充电无源中继器解决方案，并且符合谐振式(A4WP)无线充电的架构和规范。谐振式(A4WP)无线充电架构两个基本属性，包括(1)负载变化会自动反映在源端上(2)多无线充电接收端(PRU)支持。对于每种新线圈的架构，都必须检查上述两点来保证符合A4WP标准的要求。

由于本发明目的是保持可穿戴设备与次线圈的耦合不变，然后设计阻抗转换电路来呈现相同的特征阻抗(比如Z0≈Z321≈Z322),在主线圈上呈现的等效阻抗可以简化为两个并联的负载阻抗。在这种情况下，PTU部分的输出功率可以表示为：

如图1所示，一个无线充电接收端PRU(比如平板)通过在它自身标准的PRU线圈基础上，连接一个次线圈，这个次线圈与PRU线圈有90度的相位差，这样可以将已有的PRU转换为一个无源中继器，这样PRU自身既可以被PTU充电，也可以为其他基于谐振式(A4WP)的设备(如可穿戴设备)充电。

图3中所示无源中继器能量传递原理图如图4所示，无源中继器主线圈同时为激活状态下PRU的线圈，无源中继器剩余部分等效为与PRU的整流电路并联的阻抗。这种配置使得主线圈上的电压可以分配给PRU，同时通过无源中继器电路分配给可穿戴设备。并且同样的配置可以进一步扩展，在可穿戴设备的输出端加入更多中继器，使得能量可以不断传递下去。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。