无线充电装置和无线充电系统的制作方法

本申请涉及充电领域，特别是涉及无线充电装置和无线充电系统。

背景技术

无线充电市场上，现在主流的技术是电磁感应技术，为了能高效的进行能量传输，接收端的线圈要对准发射端的线圈，充电区域受到限制。为了增大充电区域，采用几个线圈的结构，接收端靠近哪个线圈，就采用那个线圈进行能量转换，在使用多个线圈后，充电装置占用的空间体积也会相应变大。

然而，在现有技术中，采用多个充电线圈的充电装置电路多采用图1所示的电路结构。在图1中主控电路11发出不同的使能信号en控制不同的转换电路12工作，进而通过转换电路向与转换电路12连接的不同电感线圈13供电，从而向待充电设备充电。

但是，从图2中的转换电路结构可以看出，转换电路12包含有驱动电路121及大功率mos管122。在工作时，大功率mos管会产生大量热量，因此，需要增加相应的散热措施。如果采用多个电感线圈13，则需要相应个数的转换电路12，则充电装置上的相应散热措施及结构就会大量增加，充电装置的生产成本及尺寸增大，电路占用空间也相应增大，在具有多个需要散热的器件时，充电电路的散热可靠性也会降低。

技术实现要素：

本申请主要解决的技术问题是提供一种无线充电装置和无线充电系统，能够降低生产成本和电路尺寸，缩减电路占用空间，增强了电路的散热可靠性。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种无线充电装置，包括:主控电路，包括若干使能输出端及一个脉冲信号端，所述主控电路用于从待充电设备接收反馈信号并根据所述反馈信号选择使能输出端输出使能信号及通过所述脉冲信号端输出脉冲信号；转换电路，包括输入端、控制端及输出端，所述输入端连接直流电源以从所述直流电源接收直流电压，所述控制端从所述主控电路接收所述脉冲信号用于根据所述脉冲信号将接收的所述直流电压转换为交流电压并通过所述输出端输出；若干开关电路，每一开关电路包括第一输入端、第二输入端及交流输出端，所述第一输入端连接所述主控电路的一个所述使能输出端，所述第二输入端连接所述转换电路的输出端，用于从所述主控电路接收使能信号及从所述转换电路接所述收交流电压；若干电感，每一所述电感的第一端连接一个开关电路的交流输出端，每一所述电感的第二端接地；所述主控电路根据所述反馈信号选择所述使能输出端输出所述使能信号以控制与所述使能输出端对应连接的所述开关电路导通，使与所述开关电路连接的所述电感工作以发射电磁波给待充电设备。

其中，第一及第二可控开关，所述第一可控开关的控制端与所述第二可控开关的控制端连接，所述第一可控开关的第一端作为所述开关电路的第二输入端连接所述转换电路的输出端，所述第二可控开关的第一端作为所述开关电路的交流输出端连接所述电感的第一端，所述第一及第二可控开关的第二端相连；自举电路，包括电容，所述电容的第一端与电压端连接，所述电容的第二端与所述第一及第二可控开关的第二端连接；隔离电路，包括光电耦合器和第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一及第二可控开关的第二端连接，所述第一电阻的第二端与所述第一及第二可控开关的控制端连接，所述光电耦合器包括发光二极管及三极管，所述发光二极管的阳极作为所述开关电路的第一输入端连接所述主控电路的使能输出端，所述发光二极管的阴极接地，所述三极管的集电极连接所述电容的第一端及所述电压端，所述三极管的发射极连接所述第一及第二可控开关的控制端。

其中，所述第一及第二可控开关为n沟道场效应晶体管，所述第一及第二可控开关的控制端、第一端及第二端分别对应所述n沟道场效应晶体管的栅极、漏极及源极。

其中，所述自举电路还包括二极管，所述二极管的阳极与所述电压端连接，所述二极管的阴极与所述电容的第一端及所述三极管的集电极连接。

其中，所述隔离电路还包括第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述发光二极管的阳极连接，所述第二电阻的第二端与所述主控电路的使能输出端连接。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种无线充电系统，包括无线充电装置及待充电设备，所述待充电设备在所述无线充电装置开启时接收电磁波并根据所述电磁波输出反馈信号给所述无线充电装置，其中，所述无线充电装置包括：主控电路，包括若干使能输出端及一个脉冲信号端，所述主控电路用于从待充电设备接收反馈信号并根据所述反馈信号选择使能输出端输出使能信号及通过所述脉冲信号端输出脉冲信号；转换电路，包括输入端、控制端及输出端，所述输入端连接直流电源以从所述直流电源接收直流电压，所述控制端从所述主控电路接收所述脉冲信号用于根据所述脉冲信号将接收的所述直流电压转换为交流电压并通过所述输出端输出；若干开关电路，每一开关电路包括第一输入端、第二输入端及交流输出端，所述第一输入端连接所述主控电路的一个所述使能输出端，所述第二输入端连接所述转换电路的输出端，用于从所述主控电路接收使能信号及从所述转换电路接收所述交流电压；若干电感，每一所述电感的第一端连接一个开关电路的交流输出端，每一所述电感的第二端接地；所述主控电路根据所述反馈信号选择所述使能输出端输出所述使能信号以控制与所述使能输出端对应连接的所述开关电路导通，使与所述开关电路连接的所述电感工作以发射电磁波给待充电设备。

其中，每一所述开关电路包括：第一及第二可控开关，所述第一可控开关的控制端与所述第二可控开关的控制端连接，所述第一可控开关的第一端连接所述转换电路的输出端，所述第二可控开关的第一端连接所述电感的第一端，所述第一及第二可控开关的第二端相连；自举电路，包括电容，所述电容的第一端与电压端连接，所述电容的第二端与所述第一及第二可控开关的第二端连接；隔离电路，包括光电耦合器和第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一及第二可控开关的第二端连接，所述第一电阻的第二端与所述第一及第二可控开关的控制端连接，所述光电耦合器包括发光二极管及三极管，所述发光二极管的阳极作为所述开关电路的第一输入端连接所述主控电路的使能输出端，所述发光二极管的阴极接地，所述三极管的集电极连接所述电容的第一端及所述电压端，所述三极管的发射极连接所述第一及第二可控开关的控制端。

其中，所述第一及第二可控开关为n沟道场效应晶体管，所述第一及第二可控开关的控制端、第一端及第二端分别对应所述n沟道场效应晶体管的栅极、漏极及源极。

其中，所述自举电路还包括二极管，所述二极管的阳极与所述电压端连接，所述二极管的阴极与所述电容的第一端及所述三极管的集电极连接。

其中，所述隔离电路还包括第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述发光二极管的阳极连接，所述第二电阻的第二端与所述主控电路的使能输出端连接。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提出了一种无线充电装置和无线充电系统，在充电电路中设置多个开关电路以及与开关电路一一对应的电感，将转换电路与开关电路分开设置，并根据接收的反馈信号导通对应的开关电路，以使与该开关电路连接的电感工作，本申请能够降低生产成本和电路尺寸，缩减电路占用空间，增强了电路的散热可靠性。

附图说明

图1是现有技术中无线充电装置的电路结构示意图；

图2是图1中的转换电路的电路结构示意图；

图3是本申请无线充电装置的电路结构示意图；

图4是图3中的开关电路的电路结构示意图；

图5是本申请无线充电系统的结构示意图。

具体实施例

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，均属于本申请保护的范围。

本申请的无线充电装置包括主控电路、转换电路、开关电路以及电感。其中，主控电路向转换电路输出脉冲信号，转换电路接收脉冲信号并根据该脉冲信号将从直流电源接收的直流电压转换为交流电压，并把该交流电压传输给开关电路。开关电路在接收主控电路输出的使能信号后，将转换电路传输的交流电压传输给与其连接的电感。电感接收该交流电压，产生相应的充电电磁波，将其发送给待充电设备，从而实现待充电设备的充电。

下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。附图中各部分的大小和形状不反映真实比例，目的只是说明本申请内容。

请一并参阅图3和图4，其中，图3是本申请无线充电装置的电路结构示意图，图4是图3中的开关电路的结构示意图。

在本实施例中，无线充电装置包括：主控电路31、转换电路32、开关电路33以及电感34。其中，主控电路31包括使能输出端311和一个脉冲信号端312。主控电路31通过使能信号端311向开关电路33输出控制开关电路33导通或关断的使能信号，并通过脉冲信号端322向转换电路32输出控制转换电路33将直流电转换为交流电的脉冲信号。

在本实施例中，主控电路31是无线充电装置的控制核心，包括若干使能输出端311，且使能输出端311与开关电路33一一对应连接，主控电路31通过不同的使能输出端311控制不同的开关电路33。主控电路31用于从待充电设备接收反馈信号并根据该反馈信号选择相应的使能输出端311输出导通或关断开关电路33的使能信号，以及向转换电路输出脉冲信号。

主控电路31通过使能输出端311依次控制不同的开关电路33导通，进而通过不同的电感34向待充电设备充电，并接受待充电设备的反馈信号。主控电路31根据接收的反馈信号获取每个开关电路33导通时待充电设备通过电磁感应接收的充电电流大小等信息，并根据该信息判断待充电设备所处的最佳能量传输位置，确定与该最佳能量传输位置对应的电感34以及与其连接的开关电路33，并向该开关电路33输出控制其导通的使能信号，从而快速对待充电设备进行充电。

在本实施例中，主控电路31接收的反馈信号包括当前待充电设备接收的无线充电装置传输的充电电磁波大小、频率、通过电磁感应获取的充电电流等能够帮助主控电路31判断待充电设备是否位于与当前导通的开关电路33连接的电感的充电区域内以及判断当前充电电流大小频率是否满足待充电设备的充电要求的信息。其中，该反馈信号还可以包括待充电设备的电池电量、需要的充电功率、充电电流等无线充电装置能够根据该信息调整无线充电电流的相关信息，在此不做赘述。

在本实施例中，主控电路31可以通过现有技术中的wifi、蓝牙以及基站传输等通讯方式获取待充电设备传输的反馈信号，在此不做赘述。

在本实施例中，使能信号端311输出的使能信号为高电平信号(如逻辑1)或低电平信号(如逻辑0)，开关电路33在接收的信号为高电平信号时导通，在接收的信号为低电平信号时关断。在其他实施例中，开关电路33也可在接收的信号为高电平信号时关断，在接收的信号为低电平信号时导通，使能信号端311输出的使能信号也可以为其他数据信号或模拟信号，只需开关电路33能够接收使能信号端311输出的使能信号，并根据该使能信号导通或关断开关电路33即可，在此不作限定。

转换电路32包括输入端321、控制端322以及输出端323。输入端321与直流电源vcc连接，以通过该输入端321从该直流电源vcc获取直流电压。控制端322与主控电路31的脉冲信号端312连接，转换电路32通过控制端322接收主控电路31通过脉冲信号端312传输的脉冲信号，并根据该脉冲信号将接收的直流电压转换为用于对待充电设备进行充电的交流电压，并将该交流电压通过输出端323输出。

在本实施例中，转换电路32包括驱动电路(图未示)、功率模组(图未示)，驱动电路包括驱动芯片以及相应的外围器件，功率模组包括大功率mos管和与mos管对应的散热器件。其中，驱动芯片根据主控电路31传输的脉冲信号控制大功率mos管将直流电源vcc传输的直流电转换为可输入电感34并通过电感34对待充电设备充电的交流电。

在本实施例中，直流电源vcc用于向转换电路32传输直流电压，其中，直流电压的大小可以为5v、12v、15v、220v等转换电路32所需要的直流电压。直流电源vcc可以是铅蓄电池、锂电池等直流电存储装置，还可以是用于将交流电转换为直流电的交流变直流转换器(actodcconverter)。只需转换电路32能够从直流电源vcc处获取需要的直流电压即可，在此不作限定。

在本实施例中，转换电路32从主控电路31处接收的脉冲信号是脉宽调制信号(pulsewidthmodulation，pwm)，转换电路32根据该脉冲宽度调制信号控制输出的交流电大小以及频率。在其他实施例中，转换电路32从主控电路31处接收的信号还可以是方波信号、锯齿波信号等其他脉冲信号，只需转换电路32能够根据该信号控制输出的交流电大小及频率即可，在此不做限定。

开关电路33包括第一输入端331、第二输入端332及交流输出端333。第一输入端331连接主控电路31的一个使能信号输出端311，第二输入端332连接转换电路32的输出端323，开关电路33通过第一输入端331接收主控电路31传输的使能信号，并通过第二输入端332接收转换电路32的输出端323输出的交流电压。

请继续参阅图4，开关电路33包括第一可控开关q1、第二可控开关q2、自举电路334、隔离电路335。其中，第一输入端331与主控电路31的使能输出端311连接，第二输入端332与转换电路32的输出端323连接。开关电路33的交流输出端333与电感34的第一端连接，开关电路33通过交流输出端333向电感34输出交流电，进而使电感34工作。

第一可控开关q1的控制端与第二可控开关q2的控制端连接，第一可控开关q1的第一端作为开关电路33的第二输入端332与转换电路32的输出端323连接。第二可控开关q2的第一端作为开关电路33的交流输出端333连接电感34的第一端，且第一可控开关q1的第二端与第二可控开关q2的第二端连接。

在本实施例中，第一可控开关q1与第二可控开关q2均为n沟道场效应晶体管，第一可控开关q1的控制端与第二可控开关q2的控制端对应n沟道场效应晶体管的栅极，第一可控开关q1的第一端与第二可控开关q2的第一端对应n沟道场效应晶体管的漏极，第一可控开关q1的第二端与第二可控开关q2的第二端对应n沟道场效应晶体管的源极。第一可控开关q1的寄生二极管(图未示)的阳极与第一可控开关q1的第二端连接，第一可控开关q1的寄生二极管的阴极与第一可控开关q1的第一端连接，第二可控开关q2的寄生二极管(图未示)的阳极与第二可控开关q2的第二端连接，第二可控开关q2的寄生二极管的阴极与第二可控开关q2的第一端连接。

在其他实施例中，第一可控开关q1与第二可控开关q2还可以为p沟道场效应晶体管，只需第一可控开关q1与第二可控开关q2能够根据使能信号控制开关电路33的通断即可，在此不做赘述。

自举电路334包括电容c1及二极管d1。其中，二极管d1的阳极与电压端vcc1连接，阴极分别与电容c1的第一端和隔离电路335中的光电耦合器u1连接，第一可控开关q1的第二端和第二可控开关q2的第二端均与电容c1的第二端连接。

在本实施例中，电压端vcc1的输出电压大于第一可控开关q1和第二可控开关q2的阈值电压，相应的电容c1两端的电压也大于第一可控开关q1和第二可控开关q2的阈值电压，以在光电耦合器u1导通时能控制第一及第二可控开关q1、q2导通。

隔离电路335包括光电耦合器u1、第一电阻r1以及第二电阻r2。其中，第一电阻r1的第一端与第一可控开关q1和第二可控开关q2的第二端连接，第一电阻r1的第二端与第一可控开关q1和第二可控开关q2的控制端连接。第二电阻r2的第一端与光电耦合器u1的输入端连接，第二端与主控电路31的使能输出端311连接。

在本实施例中，光电耦合器u1包括发光二极管d2和三极管q3，其中，三极管q3为光敏三极管，可以根据发光二极管d2发出的光控制三极管q3的集电极与发射极之间的导通。发光二极管d2的阳极通过第二电阻r2与主控电路31的使能输出端311连接，发光二极管d2的阴极接地。三极管q3的集电极与电容c1的第一端连接，且集电极还通过二极管d1与电压端vcc1连接。三极管q3的发射极连接第一电阻r1的第二端以及第一可控开关q1和第二可控开关q2的控制端。

在其他实施例中，光电耦合器u1还可以由发光二极管和光敏二极管、光可控硅等其他受光器件组成，只需光电耦合器u1可以根据接收的使能信号控制该受光器件的通断即可，在此不做赘述。

在本实施例中，每一个电感34的第一端与一个开关电路33的交流输出端333连接，每一个电感34的第二端接地。主控电路31根据待充电设备发出的反馈信号选择一个使能输出端311输出使能信号以控制使能输出端311对应的开关电路33导通，使与开关电路33连接的电感34工作，以发射电磁波给待充电设备。

在本实施例中，电感34的数量与开关电路33的数量相同，二者数量均为3个且一一对应。电感34以线圈的形式设置在无线充电装置中，每个电感34对应的充电区域不完全重合。在其他实施例中，电感34与开关电路33的数量也可以为1个、2个以及其他数量，在此不做限定。

下面通过无线充电装置的工作方式对无线充电装置结构做进一步说明。

在对待充电设备进行无线充电时，开启无线充电装置，此时主控电路31通过使能输出端311依次向每一个开关电路33中的光电耦合器u1输出控制其导通或关断的使能信号。电压端vcc1向电容c1充电，在光电耦合器u1接收的使能信号为高电平信号时，三极管的集电极和发射极导通，电容c1上的电压施加到第一可控开关q1和第二可控开关q2的源极和栅极上，该电压大于第一可控开关q1和第二可控开关q2的阈值电压，第一可控开关q1和第二可控开关q2的源漏极导通，即此时开关电路33导通，从而将第二输入端332从转换电路32的输出端323接收到的交流电压传输给电感34，使其处于工作状态。

当开关电路33接收的使能信号为低电平信号时，光电耦合器u1中的三极管处于关断状态，即三极管的集电极和发射极断开，进而电容c1不与第一电阻r1形成回路，第一可控开关q1与第二可控开关q2的源极、栅极分别与第一电阻r1的第一端和第二端连接，第一电阻r1两端的电压小于第一可控开关q1与第二可控开关q2的阈值电压，因此，第一可控开关q1与第二可控开关q2截止，即此时开关电路33关断，交流电压不能传输给与开关电路33连接的电感34，电感34不工作。

待充电设备在开关电路33导通时接收与导通的开关电路33连接的电感34发送的电磁波并根据接收到电磁波输出反馈信号给无线充电装置，以使无线充电装置根据接收到的反馈信号确定与待充电设备对应的最佳位置的电感34，进而使得主控电路31一直输出高电平的使能信号控制与电感34对应的开关电路33处于持续导通状态，进而使该电感34持续工作，从而对待充电设备进行充电。并且在开关电路33持续导通后，第一可控开关q1和第二可控开关q2保持源极和栅极之间一直处于高电平状态，无需频繁改变第一可控开关q1和第二可控开关q2的开关状态，减少了第一可控开关q1和第二可控开关q2频繁开关产生的功耗，所以第一可控开关q1和第二可控开关q2可以选择较小规格的mos管，散热措施及尺寸可以明显减小，相应的，成本也明显降低。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提出了一种无线充电装置，在充电电路中设置多个开关电路以及与开关电路一一对应的电感，将转换电路与开关电路分开设置，并根据接收的反馈信号导通对应的开关电路，以使与该开关电路连接的电感工作，本申请能够降低生产成本和电路尺寸，缩减电路占用空间，增强了电路的散热可靠性。

基于同样的发明构思，本申请还提出了一种无线充电系统。

请参阅图5，是本申请无线充电系统的结构示意图。该无线充电系统包括：待充电设备502和如上所述的无线充电装置501。待充电设备502在无线充电装置501开启时接收无线充电装置501通过与开关电路连接的电感发出的用于充电的电磁波，并根据该电磁波输出反馈信号给无线充电装置501，无线充电装置501根据接收到的反馈信号选择使能输出端输出使能信号控制开关电路持续导通，进而使与该开关电路连接的电感持续工作以产生持续电磁波为所述待充电设备进行充电。

在本实施例中，待充电设备502可以为手机、mp3、iphone、ipad、笔记本、电动汽车以及其他能够通过电磁感应获取无线充电装置501发出的电磁波，并向无线充电装置501发射反馈信号的设备，在此不做限定。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提出了一种无线充电系统，在无线充电装置中设置多个开关电路以及与开关电路一一对应的电感，将转换电路与开关电路分开设置，并根据接收的反馈信号导通对应的开关电路，以使与该开关电路连接的电感工作，本申请能够降低生产成本和电路尺寸，缩减电路占用空间，增强了电路的散热可靠性。

需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。