一种无线充电系统的制作方法

本发明涉及无线充电领域，特别涉及一种无线充电系统。

背景技术：

无线充电技术是一种与传统充电技术有着很大区别的新兴技术，因其对传统充电技术的便利性，实用性，美观性，环保性的优势，它具有很大的发展空间。现在无线充电技术还处于发展的起步阶段，很多技术还不够成熟，但由于它满足了市场的发展与人们的需求，便越来越得到重视研究，现在也正处于快速发展的阶段。

无线电波充电技术采用微波作为能量的传递信号，发送端导体中电流强弱的变化产生无线电波，无线电波能够携带能量并传递能量。当无线电波铜鼓空间传递到接收端时，电波引起的电磁场变化会产生谐振效应，在接收端导体中产生电流，从而实现无线充电。此方式存在以下缺点：能量向四面八方发散，导致能量利用效率很低；保密性差，易受干扰；对人体有辐射。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种无线充电系统，能量利用率高，保密性强，不易受干扰。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种无线充电系统，包括发射端电路和多个接收端电路，所述发射端电路包括振荡模块、伪随机序列模块和发射端线圈，所述接收端电路包括接收端线圈、跳频模块、整流模块和滤波模块，所述振荡模块产生的信号经过伪随机序列模块进行频率调制后通过发射端线圈发射伪随机序列信号，所述接收端线圈接收发射端线圈发射的伪随机序列信号并产生电流后输出至整流模块，由所述整流模块进行整流再经所述滤波模块进行滤波后给负载充电，所述跳频模块根据伪随机序列信号的跳变序列对应改变跳频模块的固有频率。

所述的无线充电系统中，所述发射端线圈包括四个绕组，四个绕组引出第一抽头、第二抽头和第三抽头，所述第一抽头、第二抽头和第三抽头均连接所述振荡模块。

所述的无线充电系统中，所述振荡模块包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一晶体管、第二晶体管、第一二极管、第二二极管、第一电感、第二电感、第三电感、第一发光二极管和第一电容组，所述第一电容组包括若干个相互并联的电容；

所述第一电阻的一端连接第一电容的一端、第二电阻的一端、第一电感的一端、第四电阻的一端、第二电感的一端和输入电源的正极，所述第一电阻的另一端连接第一发光二极管的正极，所述第一发光二极管的负极连接第一电容的另一端、第三电阻的一端、第一晶体管的源极、第五电阻的一端、第二晶体管的源极和输入电源的负极，所述第二电阻的另一端连接第一二极管的正极、第一晶体管的栅极和第三电阻的另一端，所述第一电感的另一端连接第一电容组的一端、第二二极管的负极和第一晶体管的漏极，所述第四电阻的另一端连接第二二极管的正极、第二晶体管的栅极和第五电阻的另一端，所述第二电感的另一端连接第一二极管的负极、第一电容组的另一端和第二晶体管的漏极，所述第一电容组的一端还连接第三电感的一端和伪随机序列模块，所述第一电容组的另一端还连接第三电感的另一端，所述第一电感的另一端还连接第一抽头，所述第二电感的另一端还连接第二抽头，所述第三电感的另一端还连接第三抽头。

所述的无线充电系统中，所述伪随机序列模块包括第一控制芯片和四个第一控制继电器，所述第一控制芯片的a端、b端、c端、d端和vcc端连接5v电源，所述第一控制芯片的qa端、qb端、qc端和qd端分别连接一第一控制继电器的控制端，四个所述第一控制继电器分别与第一电容组中的一电容串联。

所述的无线充电系统中，所述跳频模块包括第二电容组、第二控制芯片和四个第二控制继电器，所述第二电容组包括若干个相互并联的电容，所述第二电容组的一端连接接收端线圈的一端和整流模块，所述第二电容组的另一端连接接收端线圈的另一端和整流模块，所述第二控制芯片的a端、b端、c端、d端和vcc端连接5v电源，所述第二控制芯片的qa端、qb端、qc端和qd端分别连接一第二控制继电器的控制端，四个所述第二控制继电器分别与第二电容组中的一电容串联。

所述的无线充电系统中，所述整流模块包括第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管，所述第三二极管的负极和第四二极管的正极连接第二电容组的一端，所述第三二极管的正极和第五二极管的正极均接地，所述第四二极管的负极连接第六二极管的负极和滤波模块，所述第五二极管的负极和第六二极管的正极均连接所述第二电容组的另一端。

所述的无线充电系统中，所述滤波模块包括第二电容和第六电阻，所述第二电容的一端连接第四二极管的负极和第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接负载的一端，所述第二电容的另一端连接负载的另一端和接地端。

所述的无线充电系统中，所述整流模块包括第三电容、第四电容、第七二极管和第八二极管，所述第三电容的一端连接第二电容组的一端，所述第三电容的另一端连接第七二极管的负极和第八二极管的正极，所述第七二极管的正极连接第二电容组的另一端、第四电容的一端、滤波模块和接地端，所述第八二极管的负极连接第四电容的另一端和接地端。

所述的无线充电系统中，所述滤波模块包括第二电容和第六电阻，所述第二电容的一端连接第七二极管的正极和第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接负载的一端，所述第二电容的另一端连接负载的另一端和接地端。

所述的无线充电系统中，所述第一控制芯片和第二控制芯片的型号均为74ls194。

相较于现有技术，本发明提供的无线充电系统，包括发射端电路和多个接收端电路，所述发射端电路包括振荡模块、伪随机序列模块和发射端线圈，所述接收端电路包括接收端线圈、跳频模块、整流模块和滤波模块，所述振荡模块产生的信号经过伪随机序列模块进行频率调制后通过发射端线圈发射伪随机序列信号，所述接收端线圈接收发射端线圈发射的伪随机序列信号并产生电流后输出至整流模块，由所述整流模块进行整流再经所述滤波模块进行滤波后给负载充电，所述跳频模块根据伪随机序列信号的跳变序列对应改变跳频模块的固有频率。本发明通过设置伪随机序列模块和跳频模块，使得接收端电路与发射端电路工作的频率能够互相激励引起共振，增加能量的利用效率，而且由于发射的频率为变化的频率，还能防止非法设备窃取信号，增加系统的保密性能。

附图说明

图1为本发明提供的无线充电系统的原理框图。

图2为本发明提供的无线充电系统中，所述振荡模块的原理图。

图3为本发明提供的无线充电系统中，所述伪随机序列模块的原理图。

图4为本发明提供的无线充电系统中，所述接收端电路的第一实施例的原理图。

图5为本发明提供的无线充电系统中，所述跳频模块的原理图。

图6为本发明提供的无线充电系统中，所述整流模块的第二实施例的原理图。

具体实施方式

本发明提供一种无线充电系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的无线充电系统，包括发射端电路1和多个接收端电路2，所述发射端电路1包括振荡模块11、伪随机序列模块12和发射端线圈13，所述接收端电路包括接收端线圈21、跳频模块22、整流模块23和滤波模块24，其中，所述振荡模块11连接所述伪随机序列模块12和发射端线圈，所述接收端线圈21、跳频模块22、整流模块23和滤波模块24依次连接，本发明设置有多个接收端电路2，可实现多个接收端负载的无线充电，增加了无线充电系统的实用性。

具体来说，所述振荡模块11产生的信号经过伪随机序列模块12进行频率调制后通过发射端线圈13发射伪随机序列信号，所述接收端线圈21接收发射端线圈13发射的伪随机序列信号并产生电流后输出至整流模块23，由所述整流模块23进行整流再经所述滤波模块24进行滤波后给负载充电，所述跳频模块22根据伪随机序列信号的跳变序列对应改变跳频模块22的固有频率。

换而言之，所述振荡模块11产生振荡信号；所述伪随机序列模块12用于对振荡模块11产生的振荡信号进行调制，使振荡信号为频率有序变化的信号，即将所述振荡信号调制为伪随机序列信号，接收端电路2的固定频率需与所述伪随机序列信号的频率匹配才能实现无线充电，所述发射端线圈13用于发射伪随机序列信号至接收端电路2；所述接收端线圈2用于接收伪随机序列信号，所述跳频模块22用于根据伪随机序列信号的跳变序列对应改变跳频模块22的固有频率，即所述跳频模块22的固有频率的跳变序列与所述伪随机序列信号的跳变序列相同，保证工作中跳频模块22的固有频率跟随着发射端的能量频率的变化而保持同步的变化，从而使得接收端电路2与发射端电路1工作的频率能够互相激励引起共振，增加能量的利用效率，而且由于发射的频率为变化的频率，还能防止非法设备窃取信号，增加系统的保密性能。

进一步来说，所述发射端线圈13包括四个绕组，四个绕组引出第一抽头、第二抽头和第三抽头，所述第一抽头、第二抽头和第三抽头均连接所述振荡模块11。

请继续参阅图1和图2，所述振荡模块11包括第一电容c1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一晶体管q1、第二晶体管q2、第一二极管d1、第二二极管d2、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第一发光二极管led1和第一电容组111，所述第一电容组11包括若干个相互并联的电容，优选的，所述第一电容组11中的电容数量为8个（本实施例中为c5~c12）；

其中，所述第一电阻r1的一端连接第一电容c1的一端、第二电阻r2的一端、第一电感l1的一端、第四电阻r4的一端、第二电感l2的一端和输入电源的正极，所述第一电阻r1的另一端连接第一发光二极管led1的正极，所述第一发光二极管led1的负极连接第一电容c1的另一端、第三电阻r3的一端、第一晶体管q1的源极、第五电阻r5的一端、第二晶体管q2的源极和输入电源的负极，所述第二电阻r2的另一端连接第一二极管d1的正极、第一晶体管q1的栅极和第三电阻r3的另一端，所述第一电感l1的另一端连接第一电容组111的一端、第二二极管d2的负极和第一晶体管q1的漏极，所述第四电阻r4的另一端连接第二二极管d2的正极、第二晶体管q2的栅极和第五电阻r5的另一端，所述第二电感l2的另一端连接第一二极管d1的负极、第一电容组111的另一端和第二晶体管q2的漏极，所述第一电容组111的一端还连接第三电感l3的一端和伪随机序列模块12，所述第一电容组111的另一端还连接第三电感l3的另一端，所述第一电感l1的另一端还连接第一抽头，所述第二电感l2的另一端还连接第二抽头，所述第三电感l3的另一端还连接第三抽头。

具体来说，所述振荡模块采用了royer振荡器设计，所述输入电源为直流电源，优选的，所述直流电源为9v电源，电流可以通过第二电阻r2流到第一晶体管q1，也可以通过第四电阻r4流到第二晶体管q2，其实这是一条上下对称的电路。由于晶体管的个体差异，其导通速度稍有差别。所以这里假设电流流经第四电阻r4和第五电阻r5后，第五电阻r5两端电压差超过了第二晶体管q2的导通电压，则第二晶体管先导通。由于晶体管漏极和源极之间电阻极小，所以第二晶体管漏极电位接近为零，此时第二二极管d2导通，钳制第一晶体管q1的栅极和源极之间的电压到0.7v，使之无法达到第一晶体管q1的导通电压，此时第一晶体管处于截止状态。这时直流电源通过第二电感l2对第一电容组111进行充电，此时第一晶体管q1的漏极电压逐渐增大，当第一电容组111充满电后，开始向第一电感l1和第二电感l2放电，第一晶体管的漏极电压就逐渐减小，当第一电容组111放电完毕后，就完成了输出交流电的正半周；第一电容组111放电完毕的瞬间，第一晶体管q1的漏极点位为零，所以第一二极管d1导通，第一晶体管q1导通，这时第二晶体管q2的漏极电压逐渐增大，第一电容组111的电充满后开始向电感放电，第二晶体管q2的漏极电压又开始减小，直到放电借宿，第二晶体管q2的漏极电压逐渐变为零，这样就完成了交流电的负半轴。整个振荡模块的振荡周期为2π/w0，其中w0指的是振荡模块的谐振频率。如此周而复始，第一晶体管q1和第二晶体管q2交替导通，就产生了周期一定的正弦波，然后交流电通过发射端线圈，产生交变磁场。

进一步来说，所述第一晶体管q1和第二晶体管q2优选为场效应管irfz44，也可以用irf系列的634、630使irf630、irf640，irf3205、75nf75，80n75等大部分n沟道场效应管均可，或其它耐压200v、电流值为2a，p损>10w以上的vmos管。

进一步来说，请参阅图1和图3，所述伪随机序列模块12包括第一控制芯片u1和四个第一控制继电器（本实施例中为s1~s4），所述第一控制芯片u1的a端、b端、c端、d端和vcc端连接5v电源，所述第一控制芯片u1的qa端、qb端、qc端和qd端分别连接一第一控制继电器的控制端，四个所述第一控制继电器分别与第一电容组111中的一电容串联。

具体来说，所述第一控制芯片u1用于控制四个第一控制继电器的通断，从而进一步控制第一电容组111接入电路中的电容的数量，通过改变接入电容的数量，可以改变第一电容组的充放电时间，从而改变振荡模块11产生的信号的频率，优选的，所述第一控制芯片u1的型号为74ls194，可以控制四个第一控制继电器出现四次不同的组合，从而使得接入电路中的电容数量有四种，进而使得发射端可以输出四种不同频率的波形，当所述第一控制芯片u1按规律依次改变接入电路中的电容数量时，则所述发射端可以输出具有跳变序列的伪随机序列信号。

请参阅图1、图4和图5，所述跳频模块22包括第二电容组221、第二控制芯片u2和四个第二控制继电器（本实施例中为s5~s8），所述第二电容组221包括若干个相互并联的电容，优选的，所述第二电容组221中的电容数量为8个（本实施例中为c13~c20），所述第二电容组221的一端连接接收端线圈21的一端和整流模块23，所述第二电容组221的另一端连接接收端线圈21的另一端和整流模块23，所述第二控制芯片u2的a端、b端、c端、d端和vcc端连接5v电源，所述第二控制芯片u2的qa端、qb端、qc端和qd端分别连接一第二控制继电器的控制端，四个所述第二控制继电器分别与第二电容组221中的一电容串联。

具体来说，所述第二控制芯片u2用于控制四个第二控制继电器的通断，从而进一步控制第二电容组221接入电路中的电容的数量，通过改变接入电容的数量，可以改变跳频模块22自身的固定频率，优选的，所述第二控制芯片u2的型号为74ls194，可以控制四个第二控制继电器出现四次不同的组合，从而使得接入电路中的电容数量有四种，进而使得跳频模块22的固定频率有四种，当所述第二控制芯片u2按第一控制芯片u的控制规律依次改变接入电路中的电容数量时，则所述跳频模块的固定频率与伪随机序列信号的跳变序列相同，使得接收端跟随着发射端的能量频率的变化而保持同步的变化，从而使得接收端电路2与发射端电路1工作的频率能够互相激励引起共振，增加能量的利用效率，而且由于发射的频率为变化的频率，还能防止非法设备窃取信号，增加系统的保密性能。

进一步来说，请参阅图1和图4，在所述整流模块23的第一实施例中，所述整流模块23包括第三二极管d3、第四二极管d4、第五二极管d5和第六二极管d6，所述第三二极管d3的负极和第四二极管d4的正极连接第二电容组221的一端，所述第三二极管d3的正极和第五二极管d5的正极均接地，所述第四二极管d4的负极连接第六二极管d6的负极和滤波模块24，所述第五二极管d5的负极和第六二极管d6的正极均连接所述第二电容组221的另一端。

具体来说，本实施例中，所述接收端电路通过与发射端电路产生共振而产生电流后输出至整流模块23，所述整流模块23为全桥整流电路，通过利用全桥整流电路将产生的交流电转换为直流电后输出至后续电路，实现负载的充电，而且可以保证对电能的利用效率。

进一步来说，请继续参阅图1和图4，所述滤波模块24包括第二电容c2和第六电阻r6，所述第二电容c2的一端连接第四二极管d4的负极和第六电阻r6的一端，所述第六电阻r6的另一端连接负载的一端，所述第二电容c2的另一端连接负载的另一端和接地端，所述第二电容c2和第六电阻r6组成rc振荡电路，可以有效滤除直流电中的纹波，保证充电电流的稳定。

请参阅图6，在所述整流模块23的第二实施例中，所述整流模块24包括第三电容c3、第四电容c4、第七二极管d7和第八二极管d8，所述第三电容c3的一端连接第二电容组221的一端，所述第三电容c3的另一端连接第七二极管d7的负极和第八二极管d8的正极，所述第七二极管d7的正极连接第二电容组221的另一端、第四电容c4的一端、滤波模块24和接地端，所述第八二极管d8的负极连接第四电容c4的另一端和接地端。

具体来说，本实施例中，所述整流模块采用二倍压电路，倍压电路可以在进行整流时增加电流的大小，加上伪随机序列后电路中的效率的距离的降低较大。为了提高系统的效率，需要把接收端负载的直流电压升高。采用倍压电路，可以把低电压的交流电转换为高电压的直流电，可以减少能量的损耗提高利用的效率。

进一步来说，所述滤波模块24包括第二电容c2和第六电阻r6，所述第二电容c2的一端连接第七二极管d7的正极和第六电阻r6的一端，所述第六电阻r6的另一端连接负载的一端，所述第二电容c2的另一端连接负载的另一端和接地端，所述第二电容c2和第六电阻r6组成rc振荡电路，可以有效滤除直流电中的纹波，保证充电电流的稳定。

综上所述，本发明提供的无线充电系统，包括发射端电路和多个接收端电路，所述发射端电路包括振荡模块、伪随机序列模块和发射端线圈，所述接收端电路包括接收端线圈、跳频模块、整流模块和滤波模块，所述振荡模块产生的信号经过伪随机序列模块进行频率调制后通过发射端线圈发射伪随机序列信号，所述接收端线圈接收发射端线圈发射的伪随机序列信号并产生电流后输出至整流模块，由所述整流模块进行整流再经所述滤波模块进行滤波后给负载充电，所述跳频模块根据伪随机序列信号的跳变序列对应改变跳频模块的固有频率。本发明通过设置伪随机序列模块和跳频模块，使得接收端电路与发射端电路工作的频率能够互相激励引起共振，增加能量的利用效率，而且由于发射的频率为变化的频率，还能防止非法设备窃取信号，增加系统的保密性能。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。