一种多档位的无线充电装置的制作方法

本发明属于无线充电领域，具体涉及一种多档位的无线充电装置。

背景技术：

近年来，随着科技的不断发展，各种终端设备层出不穷。传统的充电方式是不同的终端设备依赖与其相匹配的充电线进行充电，而这种有线充电方式较麻烦，无法满足现代生活需求，无线充电装置应运而生。

无线充电是指通过终端设备的无线充电线圈接收无线充电装置的无线充电线圈发射出的电磁波，利用低频电磁波的感应能量传递使终端设备获取电能，从而完成充电的过程。现有的无线充电设备大多只有一种功率的充电方式，即充电器的充电速度不可调，无法满足现实生活的用电需求。而现有的能够提供多种充电模式的无线充电装置往往电路结构和控制逻辑较为复杂，且提供的档位模式有限。

技术实现要素：

针对上述传统单一充电方式的无线充电设备充电速度不可调，和能够提供多种充电模式的无线充电装置电路复杂、功耗高和提供的档位有限的问题，本发明提出一种多档位的无线充电装置，电路结构简单易于控制且能够尽可能多地提供充电档位。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种多档位的无线充电装置，包括电压选择单元、高频逆变单元、功率放大单元、初级线圈、次级线圈、整流滤波单元、充电电流选择单元和控制信号驱动单元；

所述电压选择单元的输入端连接直流电源，其输出端连接所述高频逆变单元的输入端，所述电压选择单元包括多个串联的降压器件，每个所述降压器件并联一个开关器件；

所述高频逆变单元用于将所述电压选择单元的输出信号处理为高频交流信号；

所述功率放大单元用于将所述高频交流信号进行放大后传输至所述初级线圈；

所述次级线圈通过电磁感应获取所述初级线圈的交流信号；

所述整流滤波单元用于将所述次级线圈获取的交流信号转变为直流信号并进行滤波后输出给所述充电电流选择单元；

所述充电电流选择单元包括多个并联的电阻，每个并联支路上的电阻串联一个开关器件；所述充电电流选择单元输出的电流作为所述无线充电装置的输出信号；

所述控制信号驱动单元根据不同的充电档位控制对应的开关器件开启或关断。

具体的，所述无线充电装置还包括电源管理单元，当电源信号为交流信号时，所述电源管理单元用于将交流电源转换为直流电源并提供给所述电压选择单元。

具体的，所述无线充电装置还包括充电保护单元，所述充电保护单元选择型号为sl1053的芯片对所述无线充电装置的输出信号进行监控和保护。

本发明的工作过程为：

电压选择单元将直流电源进行处理，通过控制信号驱动单元控制电压选择单元中开关器件的开启和关断，从而控制将对应的降压器件接入电路产生不同的直流电压；高频逆变单元将直流电压转变为高频交流信号，再经功率放大单元放大后传输至初级线圈；次级线圈通过电磁感应获取初级线圈的交流信号，经整流滤波单元转变为直流信号后，再经充电电流选择单元对直流信号的输出电流进行调节控制，通过控制信号驱动单元控制充电电流选择单元中开关器件的开启和关断，从而控制将对应的电阻接入电路输出不同的电流信号作为无线充电装置的输出信号。根据电压选择单元产生的不同直流电压和充电电流选择单元产生的不同电流信号的不同组合能够提供不同的充电档位，切换不同充电档位时由控制信号驱动单元根据需要的充电档位控制电压选择单元和充电电流选择单元中对应的开关器件实现即可。

本发明的有益效果为：本发明提供的一种多档位的无线充电装置，通过改变发射端的电压输入等级和接收端的充电电流等级来改变充电装置的充电功率，解决了目前无线充电装置充电方式单一的问题；能根据电压选择单元和充电电流选择单元的不同组合提供多种充电方式，满足实际应用需求，增加了可选择性和灵活性；且电路结构简单易于实现。

附图说明

图1为无线充电系统工作的整体结构示意图。

图2为本发明提供的一种多档位的无线充电装置在实施例中的结构示意图。

图3为本发明提供的一种多档位的无线充电装置中电压选择单元的一种结构示意图。

图4为本发明提供的一种多档位的无线充电装置中充电电流选择单元的一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。

本发明提出一种多档位的无线充电装置，如图2所示，包括电压选择单元、高频逆变单元、功率放大单元、初级线圈、次级线圈、整流滤波单元、充电电流选择单元和控制信号驱动单元；一些实施例中还包括电源管理单元，当电源信号为交流信号时，电源管理单元用于将交流电源转换变压整流处理为直流电源并提供给电压选择单元；本实施例中电源信号为220v交流电，选择全桥整流芯片将220v交流电进行ac-dc变换，再用降压芯片进行初次降压提供给电压选择单元。

电压选择单元的输入端连接直流电源，其输出端连接高频逆变单元的输入端，用于产生多个不同的直流电压。电压选择单元包括m个串联的降压器件，每个降压器件并联一个开关器件，m为正整数，如图3所示，本实施例中电压选择单元包括2个串联的降压器件，当2个降压器件的降压能力不同时能够提供4种不同的直流电压，通过mosfet接收控制信号驱动单元的信号状态来控制是否对电源管理单元的输出电压进行降压处理，当控制信号驱动单元控制两个mosfet均开启时，不对直流电压进行降压处理时，电压选择单元产生第一种直流电压；当控制信号驱动单元控制只有左边的mosfet关断时，将直流电压经过左边降压器件进行降压处理，电压选择单元产生第二种直流电压；当控制信号驱动单元控制只有右边的mosfet关断时，将直流电压经过右边的降压器件进行降压处理，电压选择单元产生第三种直流电压；当控制信号驱动单元控制两个mosfet均关断时，将直流电压经过两个降压器件进行降压处理，电压选择单元产生第四种直流电压；通过对各个开关器件的控制从而控制输入至高频逆变单元和功率放大单元的电压，实现初级线圈输出功率的调控，最终改变充电功率。同理当2个降压器件降压能力相同时，只接通左边的降压器件和只接通右边的降压器件对直流电源的降压效果相同，故能够产生3种不同的直流电压。一些实施例中降压器件采用lm7812、lm7805等，开关器件为mosfet采用irf540。

高频逆变单元用于将电压选择单元的输出信号处理为高频交流信号；一些实施例中采用555及外围电路对直流信号进行dc-ac逆变变成高频交流信号。

功率放大单元用于将高频交流信号进行放大后传输至初级线圈；一些实施例中利用三极管及外围电路将高频交流小信号进行放大。

初级线圈用于将信号发射出去，例如可以利用电容及初级线圈形成的并联谐振回路将信号发射出去。

次级线圈通过电磁感应获取初级线圈发出的交流信号。

整流滤波单元用于将次级线圈获取的交流信号转变为直流信号并进行滤波后输出给充电电流选择单元；一些实施例中利用整流桥对信号进行ac-dc变换，再利用电容对信号进行滤波处理。

充电电流选择单元包括n个并联的电阻，每个并联支路上的电阻串联一个开关器件，n为正整数；如图4所示，本实施例中充电电流选择单元包括2个并联的电阻，当2个电阻阻值不同时能够提供4种不同的直流电流，通过mosfet接收控制信号驱动单元的信号状态来控制是否对整流滤波单元输出的信号进行控制改变充电电流的大小，实现充电功率的调控。当控制信号驱动单元控制两个mosfet均关断时，不对直流电流进行分流，充电电流选择单元输出整流滤波单元的输出信号，作为第一种电流等级；当控制信号驱动单元控制只有左边的mosfet开启时，将直流电流经过左边的电阻进行分流，充电电流选择单元输出经过分流后的电流，作为第二种电流等级；当控制信号驱动单元控制右边的mosfet开启时，将直流电流经过右边的电阻进行分流，充电电流选择单元输出经过分流后的电流，作为第三种电流等级；当控制信号驱动单元控制两个mosfet均开启时，将直流电流经过两个电阻进行降压处理，充电电流选择单元产生第四种电流等级；通过对各个开关器件的控制从而控制充电电流的大小，实现充电功率的调控。同理当两个电阻阻值相同时能够提供3种不同的直流电流；一些实施例中选择电阻为100ω，mos管采用irf540。

充电电流选择单元输出的电流作为无线充电装置的输出信号；一些实施例中无线充电装置还包括充电保护单元，充电保护单元采用现有的充电保护芯片，本实施例中选择型号为sl1053的芯片对无线充电装置的充电状态进行监控、保护，最后输出信号。

控制信号驱动单元根据不同的充电档位控制对应的开关器件开启或关断，从而提供多个充电档位，本实施例中控制信号驱动单元采用ir2110驱动芯片，由中心控制单元提供控制信号，中心控制单元选择型号为stc89c52的单片机。

本发明通过电压选择单元改变发射端的电压输入等级，从而改变初级线圈输出的功率；利用充电电流选择单元改变充电电流的大小，从而改变接收端的充电电流等级，最终改变充电装置的充电功率。若电压选择单元包括m个串联的降压器件，当每个降压器件降压能力不同时能够提供2^m种不同的直流电压，当每个降压器件降压能力相同时能产生m+1种不同的直流电压；若充电电流选择单元包括n个并联的电阻，当每个电阻阻值不同时能够提供2ⁿ种不同的直流电流，当每个电阻阻值相同同时能够提供n+1种不同的直流电流，下面以电压选择单元包括1个串联的降压器件和充电电流选择单元包括1个并联的电阻为例详细说明本实施例中的充电方式。

本实施例提供的一种多档位的无线充电装置，通过电压选择单元和充电电流选择单元的调控，得到四种输出功率，进而实现四种不同功率的充电方式，具体为：

本无线充电设备提供四种充电方式。分为一级、二级、三级、四级充电档位。

当处于一级充电档位时，利用中心控制单元给控制信号驱动单元发射信号，控制信号驱动单元控制电压选择单元中的mosfet的栅源极间电压ugs>ugs(th)，且漏源极间电压uds>0；同时控制充电电流选择单元中的mosfet的栅源极间电压ugs<0，以此得到较高电压信号及较高电流输出。

当处于二级充电档位时，利用中心控制单元给控制信号驱动单元发射信号，控制信号驱动单元控制电压选择单元中的mosfet的栅源极间电压ugs>ugs(th)，且漏源极间电压uds>0；同时控制充电电流选择单元中的mosfet的栅源极间电压ugs>ugs(th)，且漏源极间电压uds>0，以此得到较高电压信号及较低电流输出。

当处于三级充电档位时，利用中心控制单元给控制信号驱动单元发射信号，控制信号驱动单元控制电压选择单元中的mosfet的栅源极间电压ugs<0，同时控制充电电流选择单元中的mosfet的栅源极间电压ugs<0，以此得到较低电压信号及较高电流输出。

当处于四级充电档位时，利用中心控制单元给控制信号驱动单元发射信号，控制信号驱动单元控制电压选择单元中的mosfet的栅源极间电压ugs<0；同时控制充电电流选择单元中的mosfet的栅源极间电压ugs>ugs(th)，且漏源极间电压uds>0，以此得到较低电压信号及较低电流输出，此时充电饱和度最高。

这里所述的实例是为了帮助技术人员理解本发明的原理，本领域的技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明的其它各种变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。