一种微距离无线充电控制器的制作方法

本实用新型涉及无线充电技术领域，更具体地说，涉及一种微距离无线充电控制器。

背景技术：

通过无线传送能量为电子产品输入能量是较为常见的充电方式。目前，较为主流的电子产品充电是以数据线连接电网进行充电，不得不留下各种插口和连接数据线，这种个性化的数据线使得不同产品的充电器很难通用。

因此，现有技术中提供了一种可短距离无线感应充电的微距离无线充电控器，有效地解决数据线接口不统一或因为接触不良而失效的问题。然而，现有的微距离无线充电控制器在进行无线充电的功率和效率较低，长时间使用时，对电子产品的蓄电池损害较大，造成电子产品的使用成本较高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述无线充电的功率和效率较低的缺陷，提供一种充电功率及效率较高且较为稳定的微距离无线充电控制器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种微距离无线充电控制器，包括整流电路、滤波电路、继电器、振荡电路、发射线圈、接收线圈、参考电压电路及比较电路，

所述整流电路配置于电源的输出侧；

所述滤波电路的输入端耦接于所述整流电路的输出端，其用于滤去所述整流电路输出电压中的纹波；

所述继电器的输入端与所述整流电路的输出端连接，其用于切换输入电源；

所述振荡电路的输入端耦接于所述继电器的输出端，其用于产生方波；

所述发射线圈的输入端耦接于所述振荡电路的输出端，其用于接收所述方波；

所述接收线圈配置于所述发射线圈的一侧，其与所述发射线圈形成互感电流；

所述参考电压电路的输入端与所述接收线圈的输出端连接；

所述比较电路的同相输入端耦接于所述参考电压电路的输出端，所述参考电压电路的输出的电压作为所述比较电路的基准电压；

所述比较电路的反相输入端耦接于所述接收线圈的输出端；

若输入所述反相输入端的电压低于所述基准电压，则控制电路对负载进行充电。

在一些实施例中，所述比较电路包括比较器、第一电阻、第二电阻及第一三极管，

所述比较器的同相输入端通过所述第一电阻耦接于所述参考电压电路的输出端；

所述比较器的反相输入端通过所述第二电阻耦接于所述接收线圈的输出端；

所述比较器的输出端与所述第一三极管的基极连接。

在一些实施例中，所述参考电压电路包括集成器、第一可调电阻及第三电阻，

所述集成器的输入端与所述接收线圈的输出端连接，所述集成器的输出端与所述比较器的同相输入端连接；

所述集成器的取样端与所述第一可调电阻的调节端连接，

所述第一可调电阻的一端通过所述第三电阻与所述接收线圈的输出端连接；

所述第一可调电阻的另一端与所述比较器的同相输入端连接。

在一些实施例中，所述振荡电路包括第十电阻、第一方波振荡器、第二方波振荡器、第三方波振荡器、第二可调电阻及场效应管，

所述第十电阻的一端与所述第一方波振荡器的输入端连接，所述第十电阻的另一端与所述第二可调电阻的一端及调节端共同连接；

所述第二可调电阻的另一端与所述第一方波振荡器的输出端及所述第二方波振荡器的输入端共同连接；

所述第二方波振荡器的输出端与所述第三方波振荡器的输入端连接，所述第三方波振荡器的输出端耦接于所述场效应管的栅极，所述场效应管的源极与所述发射线圈的一端连接。

在一些实施例中，所述滤波电路包括第一电容、第二电容及第三电容，所述第一电容、所述第二电容及所述第三电容并联连接，

所述第一电容的一端与所述电源输出端连接，所述第三电容的一端与所述发射线圈的一端连接。

在一些实施例中，还包括三端稳压管，所述三端稳压管的输入端与所述第一电容的一端连接；所述三端稳压管的输出端与所述第三电容的一端连接。

在本实用新型所述的微距离无线充电控制器中，通过振荡电路产生方波，然后将方波输入发射线圈，在发射线圈的一侧设置有接收线圈配，其与发射线圈形成互感电流；该互感电流输入参考电压电路及比较电路的同相输入端，该互感电流通过参考电压电路对负载进行充电，其中参考电压电路输出的电压作为比较电路的基准电压；若输入反相输入端的电压低于基准电压，则控制电路对负载进行充电。与现有技术相比，通过比较电路的基准电压与充电电压进行比较，当输入充电电压低于基准电压时，控制电路可对负载进行充电，使用本实用新型可有效提高充电器的功率及效率，且输出的电压较为稳定。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1a是本实用新型提供的微距离无线充电控制器一实施例部分电路图；

图1b是本实用新型提供的微距离无线充电控制器另一实施例部分电路图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

图1a是本实用新型提供的微距离无线充电控制器一实施例部分电路图，图1b是本实用新型提供的微距离无线充电控制器另一实施例部分电路图。如图1a、1b所示，在本实用新型的微距离无线充电控制器第一实施例中，微距离无线充电控制器主要包括整流电路10、滤波电路20、继电器j、振荡电路30、发射线圈l1、接收线圈l2、参考电压电路40及比较电路50。

整流电路10具有将输入的交流电源转换为直流电源的作用。其中，整流电路10的输入侧设有220v的交流电源，并将输入交流电源转换为脉动的直流电输出至滤波电路20。

滤波电路20具有滤去整流电路10输出直流电压中的纹波的作用，使得直流电变得更为平滑。

具体地，滤波电路20的输入端耦接于整流电路10的输出端，并将滤波后的电流输出至振荡电路30。

其中，在整流电路10的输出端设有继电器j，继电器j设有常闭触点及常开触点。具体地，继电器j的常开触点(对应2脚)与整流电路10的输出端连接。其中，在继电器j的线圈之间设有第一开关s1(由强电控制)。

在继电器j的常闭触点(对应3脚)上连接有24v的直流电源。当24v的电流经过继电器j的主触点时，电流由继电器j的1脚输出。

继电器j的输入端(线圈或常开触点)与整流电路10的输出端连接，其用于切换输入电源(即220v或24v)。

示例性地，当有交流电输入时，经整流滤波后的电压约26v，使继电器j吸合，继电器j的常闭触点与直流(电池bt1)连接，正常情况下s1处于接通状态，通过继电器j吸合，使得电源经过继电器j输出至振荡电路30。

振荡电路30用于产生约1.5-2.5mhz的方波，并将方波进行缓冲并整形。

振荡电路30的输入端耦接于继电器j的输出端，用于接收继电器j输出的直流电源，对输入直流电源进行起振产生约1.5-2.5mhz的方波，并对该方波进行缓冲及整形后输出至发射线圈l1。

发射线圈l1的输入端耦接于振荡电路30的输出端，其用于接收振荡电路30输出的方波。

进一步地，在发射线圈l1的一侧设置有接收线圈l2，接收线圈l2与发射线圈l1形成互感电流。

具体而言，控制电路将直流电转换成高频交流电，通过发射线圈l1及接收线圈l2之间的互感耦合实现电能的无线馈送。

示例性地，电能的无线传送实际上是通过发射线圈l1和接收线圈l2的互感作用实现的，其中，发射线圈l1与接收线圈l2构成无磁芯的变压器的原线圈、副线圈，为保证足够的功率和尽可能高的效率，应选择较高的调制频率，同时要考虑到器件的高频特性，其中，1.6mhz较为合适。

其中，是否对负载进行充电由参考电压电路40及比较电路50进行控制。

参考电压电路40用于形成参考电压，具体为4.15v(即锂离子电池的充电终止电压)。

参考电压电路40的输入端与接收线圈l2的输出端连接，用于获取接收线圈l2的参考电压值，并将该参考电压值输入比较电路50。

比较电路50是对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较；能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器，比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。

比较电路50的同相输入端耦接于参考电压电路40的输出端，参考电压电路40输出的电压作为比较电路50的基准电压。

比较电路50的反相输入端耦接于接收线圈l2的输出端，用于获取负载的充电电压(即锂离子电池的充电电压)。

当输入比较电路50的反相输入端的电压低于基准电压(即4.15v)时，控制电路输出电流，并对负载进行充电。

示例性地，保持发射线圈l1与接收线圈l2同轴并固定于相距2cm，接上待充电池。并接上电压表，当充电的电压使电压表读数达到4.15v时，表明电池bt2已被充满并自动停止充电。

当输入的充电电压低于基准电压时，控制电路可对负载进行充电，使用本实用新型可有效提高充电器的功率及效率，且输出的电压较为稳定。

在一些实施例中，为了提高负载充电的安全性，可在比较电路50设置比较器a1、第一电阻r1、第二电阻r2、第八电阻r8、第九电阻r9及第一三极管q1。

比较器a1的同相输入端(对应2脚)通过第一电阻r1与参考电压电路40的输出端连接，比较器a1的反相输入端(对应3脚)通过第二电阻r2耦接于接收线圈l2的输出端。

比较器a1的输出端通过第九电阻r9与第一三极管q1的基极连接，第一三极管q1的发射极与比较器a1的输出端连接，第一三极管q1的集电极与第八电阻r8的一端连接。

其中，参考电压电路40包括集成器dz1、第一可调电阻rp1及第三电阻r3。

集成器dz1的输入端与接收线圈l2的输出端连接，集成器dz1的输出端与比较器a1的同相输入端连接。

集成器dz1的取样端与第一可调电阻rp1的调节端连接，第一可调电阻rp1的一端通过第三电阻r3与接收线圈l2的输出端连接，第一可调电阻rp1的另一端与比较器a1的同相输入端连接。

其工作原理为：由第三电阻r3、第一可调电阻rp1和集成器dz1构成精密参考电压4.15v(锂离子电池的充电终止电压)，经第一电阻r1接到运放比较器a1的同相输入端。

当比较器a1的反相输入端低于4.15v时(充电过程中)，比较器a1输出的高电平，一方面使第一三极管q1饱和从而在led2两端得到约2v的稳定电压(led的正向导通具有稳压特性)，第四三极管q4与第六电阻r6、第七电阻r7根据此构成恒流电路；另一方面，第四电阻r4使第二三极管q2截止，led1不亮。

当负载的电池充满(略大于4.15v)时，比较器a1的反相输入端略高于4.15v，比较器a1输出低电平，此时第一三极管q1截止，第四三极管q4因完全得不到偏流而截止，因而停止充电。同时比较器a1输出的低电平经第五电阻r5使第二三极管q2导通，点亮led1作为充满状态指示。

在一些实施例中，为了提高输出电流的质量，可在振荡电路30中设置第十电阻r10、第十一电阻r11、第六电容c6、第七电容c7、第一方波振荡器f1、第二方波振荡器f2、第三方波振荡器f3、第二可调电阻rp2、场效应管vt1j及第三二极管d3。其中，第一方波振荡器f1和第二方波振荡器f2组成方波振荡电路，形成方波，第三方波振荡器f3对方波振荡电路产生的方波，进行缓冲及整形。

第十电阻r10的一端与第六电容c6的一端及第一方波振荡器f1的输入端共同连接，第十电阻r10的另一端与第二可调电阻rp2的一端及调节端共同连接。

第二可调电阻rp2的另一端与第一方波振荡器f1的输出端及第二方波振荡器f2的输入端共同连接。

第二方波振荡器f2的输出端与第六电容c6及第三方波振荡器f3的输入端共同连接，第三方波振荡器f3的输出端通过第十一电阻r11耦接于场效应管vt1的栅极，场效应管vt1的源极与第四电容c4的一端及发射线圈l1的一端共同连接，第四电容c4的另一端与发射线圈l1的另一端连接。

第三二极管d3的阳极与场效应管vt1的漏极及公共端共同连接，第三二极管d3的阴极与第七电容c7的一端连接。

其工作原理为：通过第一方波振荡器f1和第二方波振荡器f2组成方波振荡电路产生约1.6mhz的方波，经第三方波振荡器f3缓冲并整形，得到幅度约11v的方波来激励场效应管vt1，以使其工作在开关状态，以保证尽可能高的转换效率。为保证场效应管vt1与发射线圈l1及第四电容c4回路的谐振频率一致，可将第四电容c4定为100pf，第十电阻r10设定为3k，并串入第二可调电阻rp2，在谐振状态，尽管激励是方波，但发射线圈l1中的电压是同频正弦波。

正常情况下，接收线圈l2与发射线圈l1的相距在1至3cm，且接近同轴，此时可获得较高的传输效率。

接收线圈l2感应得到的1.6mhz的正弦电压有效值约有16v(空载)，经桥式整流(由d4-d7高频开关二极管构成)和第五电容c5滤波后，得到约20v的直流电源，且作为充电控制部分的唯一电源。

在一些实施例中，为了提高输入电流的质量，可在滤波电路20中设置第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、三端稳压管ic1及第五电容c5。其中，三端稳压管ic1可稳压输出12v的电压。

其中，第一电容c1、第二电容c2及第三电容c3并联连接，第一电容c1的一端与电源输出端(220v或24v)连接，第三电容c3的一端与发射线圈l1的一端连接。

三端稳压管ic1的输入端(in)与第一电容c1的一端连接，三端稳压管的输出端(out)与通过第五电容c5与第三电容的一端连接。

其中，发送线圈l1使用1mm的漆包线在66mm的圆柱体上密绕20匝，用502胶适当粘接，脱胎成桶形线圈。

接收线圈l2使用0.4mm的漆包线在同样的圆柱体上密绕20匝，脱胎后整理成密圈形然后粘接固定，使得接收单元尽可能薄型化。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。