一种直流电压到直流电压的功率无线传输装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种直流电压到直流电压的功率无线传输装置，包括发送装置和接收装置。发送装置包括振荡电路和放大电路，其中，振荡电路是由第一电容、第一电感和第二电感组成，放大电路是由第二电容、分压电阻和晶体管组成。接收装置包括谐振电路、整流电路和滤波电路，其中，谐振电路是由第三电感、第三电容构成，整流电路是由第一至第四整流二极管构成，滤波电路是由一个第四电容构成。本实用新型能够实现直流电压到直流电压的传送，其主要工作于MHz频段，原理易懂，结构简单，制作成本低廉，对手机、平板电脑、无线照明灯等室内设备的无线充电设计具有重要的参考价值。
【专利说明】
一种直流电压到直流电压的功率无线传输装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种功率无线传输或能量无线传输，具体涉及一种运用于家庭或办公室中手机、平板电脑、无线照明灯等使用的直流电压到直流电压的功率无线传输装置，属于无线输电技术领域。
【背景技术】
[0002]功率无线传输电路去掉了传统有线电缆导线，给当代日益增多的小而轻充电设备带来了极大的方便，因而被广泛关注和研究。不过当前关注的热点是接收整流电路部分，一方面缺乏系统设计的完整性，仅局限于部分电路；另一方面，微带线接收天线制作成本高、体积大，除了金属损耗，还有介质损耗。此外，复杂的整流电路本身就消耗了一部分能量，减少了到达终端的功率。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种直流电压到直流电压的功率无线传输装置，实现直流电压到直流电压的传送，具有抛弃传统电缆导线，移动灵活，制作简易等特性。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0005]—种直流电压到直流电压的功率无线传输装置，包括发送装置和接收装置，其中，发送装置包括振荡电路、放大电路，振荡电路由第一电容、第一电感和第二电感组成，放大电路由第二电容、分压电阻和晶体管组成;接收装置包括谐振电路、整流电路和滤波电路，谐振电路由第三电感、第三电容组成，整流电路由第一至第四整流二极管组成，滤波电路由第四电容组成；
[0006]所述第二电容和分压电阻并联后一端与晶体管的基极连接，另一端分别连接第一电容的一端、第一电感的一端，晶体管的发射极接地，晶体管的集电极分别连接第一电容的另一端、第二电感的一端，第二电感的另一端与第一电感的另一端连接，且第一电感与第二电感的公共端与直流电压输入端的一端连接，直流电压输入端的另一端接地；
[0007]所述第三电感与第三电容并联后一端分别连接第一整流二极管的阳极、第三整流二极管的阴极，另一端分别连接第二整流二极管的阳极、第四整流二极管的阴极，第一至第二整流二极管的阴极均连接第四电容的一端，第三至第四整流二极管的阳极均连接第四电容的另一端，第四电容的两端为直流电压输出端。
[0008]优选的，所述第一电感、第二电感均为均匀铜线绕制而成的直径相等、匝数相等的线圈。
[0009]优选的，所述第三电感的直径和匝数均小于第一电感或第二电感。
[0010]优选的，所述第三电感采用的铜线与第一电感采用的铜线相同。
[0011 ]优选的，所述晶体管为NPN晶体管。
[0012]本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
[0013]1、本实用新型直流电压到直流电压的功率无线传输装置中，输入端口是直流电压，由于当前家庭或办公室中普遍存在有直流电压或者锂电池，所以本实用新型的输入端口很容易获取直流电压。
[0014]2、本实用新型直流电压到直流电压的功率无线传输装置中，振荡电路由两个电感和一个电容组成，提高了发送装置的发送功率。
[0015]3、本实用新型直流电压到直流电压的功率无线传输装置，制作成本低廉，系统完整，一方面给未来此方面研究提供了重要参考；另一方面发送和接收天线使用了铜线绕制的线圈，能量损耗低，性价比高。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型直流电压到直流电压的功率无线传输装置的电路图。
[0017]图2是本实用新型中发送装置的等效电路图。
[0018]图3是本实用新型直流电压到直流电压的功率无线传输装置中加载直流电压和负载的电路图。
[0019]图4是接收天线和发送天线在同轴线随着中心距离变化的电压曲线图。
[0020]图5是接收天线和发送天线在同一平面随着中心距离变化的电压曲线图。
[0021]其中，I为放大电路，2为振荡电路，3为谐振电路，4为整流电路，5为滤波电路，6为稳压电容，7为直流电压，8为负载，PI为直流电压输入端，P2为直流电压输出端，R为分压电阻，Cl为第一电容，C2为第二电容，C3为第三电容，C4为第四电容，Q为晶体管，LI为第一电感，L2为第二电感，L3为第三电感，Dl为第一整流二极管，D2为第二整流二极管，D3为第三整流二极管，D4为第四整流二极管。
【具体实施方式】
[0022]下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
[0023]本实用新型直流电压到直流电压的功率无线传输装置是在直流电压输入端Pl和直流电压输出端P2分别连接直流电压和常用的使用直流电压充电的负载设备。
[0024]如图1所示，本实用新型所述直流电压到直流电压的功率无线传输装置由发送装置和接收装置组成，发送装置包括:放大电路I，振荡电路2。其中，放大电路I由晶体管Q，分压电阻R和第二电容C2组成;振荡电路2由第一电感LI，第二电感L2和第一电容Cl组成。接收装置包括:谐振电路3，整流电路4和滤波电路5。其中，谐振电路3由第三电感L3和第三电容C3组成;整流电路4由第一整流二极管Dl，第二整流二极管D2，第三整流二极管D3和第四整流二极管D4组成，这四个整流二极管是相同型号；滤波电路4仅由滤波电容第四电容C4组成。
[0025]发送装置中，振荡电路2利用第一电感LI和第二电感L2串联，且第一电感LI和第二电感L2是由直径相等的均匀的铜线分别绕制而成的线圈，两个线圈的直径相等、匝数相等，一起构成发送装置的发射天线(包含发送装置发射天线I和发射天线2)。发射天线与第一电容Cl并联，组成振荡电路，产生振荡，其振荡频率由第一电感LI，第二电感L2和第一电容Cl共同决定。分压电阻R和第二电容C2组成并联电路，给晶体管Q提供稳定的偏置电压，使晶体管Q处于放大区域。放大电路I对振荡电路2在阻尼振荡过程中的能量损耗起到补偿作用，可以使振荡电路2工作于一个等幅且频率稳定的状态。第一电感LI和第二电感L2是铜线缠绕而成的，所以铜线本身的电阻可以忽略不计。振荡电路2在振荡过程中，产生的等频等幅的交流电流通过第一电感LI和第二电感L2，在其周围形成稳定的变化磁场。发送装置可以简化为如图2所示的电感式振荡。
[0026]接收装置中，第三电感L3是采用与第一电感LI和第二电感L2同样的导线绕制而成的线圈，但是该线圈的直径相对较小、匝数相对较少，当作接收天线。第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3除了采用铜材料外，可以使用铝等具有导电属性材料替代。接收天线和第三电容C3并联，组成并联电路，当它处于发射天线激发的稳定的变化磁场中，就会产生谐振，形成谐振电路3，其谐振频率与振荡电路2的振荡频率一致。谐振电路3的谐振电流通过整流电路4中第一至第四整流二极管Dl、D2、D3和D4，使正半轴和负半轴的电流均通过整流电路4，到达滤波电路5中滤波电容第四电容C4的两端，形成稳定的电压，加载于直流电压输出端P2两端的负载上，实现对电气设备负载进行供电。第一至第四整流二极管D1、D2、D3和D4是相同型号的二极管，其中，Dl和D2阴极分别连接到节点a2，D3和D4阳极分别连接到节点a4，Dl阳极和D3阴极分别连接到节点al，D2阳极和D4阴极分别连接到节点a3。无论接收天线如何翻转，保证了电流的正半轴和负半轴均能通过整流电路4。
[0027]如图3所示，为本实用新型直流电压到直流电压的功率无线传输装置中加载了直流电压7、稳压电容6和负载8的电路图。图4是发射天线和接收天线线圈的中心处于同一轴线上，改变两者的中心距离，测试第二电感L2和第三电感L3上的电压的峰值变化。从图4中观测到，第二电感L2上的电压峰值稳定，而第三电感L3上的电压峰值随着中心距离的增加而减小。图5是发射天线和接收天线的线圈处在同一平面上，改变两者的中心距离，测试第二电感L2和第三电感L3上的电压的峰值变化。从图5中观测到，第二电感L2上的电压峰值稳定，而第三电感L3上的电压峰值随着中心距离的增加而减小。该实验使用TektroniXTDS2022C数字储存示波器测试。本实验验证了本实用新型直流电压到直流电压的功率无线传输装置的可行性。
[0028]以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
【主权项】
1.一种直流电压到直流电压的功率无线传输装置，其特征在于，包括发送装置和接收装置，其中，发送装置包括振荡电路、放大电路，振荡电路由第一电容、第一电感和第二电感组成，放大电路由第二电容、分压电阻和晶体管组成;接收装置包括谐振电路、整流电路和滤波电路，谐振电路由第三电感、第三电容组成，整流电路由第一至第四整流二极管组成，滤波电路由第四电容组成； 所述第二电容和分压电阻并联后一端与晶体管的基极连接，另一端分别连接第一电容的一端、第一电感的一端，晶体管的发射极接地，晶体管的集电极分别连接第一电容的另一端、第二电感的一端，第二电感的另一端与第一电感的另一端连接，且第一电感与第二电感的公共端与直流电压输入端的一端连接，直流电压输入端的另一端接地； 所述第三电感与第三电容并联后一端分别连接第一整流二极管的阳极、第三整流二极管的阴极，另一端分别连接第二整流二极管的阳极、第四整流二极管的阴极，第一至第二整流二极管的阴极均连接第四电容的一端，第三至第四整流二极管的阳极均连接第四电容的另一端，第四电容的两端为直流电压输出端。2.如权利要求1所述直流电压到直流电压的功率无线传输装置，其特征在于，所述第一电感、第二电感均为均匀铜线绕制而成的直径相等、匝数相等的线圈。3.如权利要求1所述直流电压到直流电压的功率无线传输装置，其特征在于，所述第三电感的直径和匝数均小于第一电感或第二电感。4.如权利要求1所述直流电压到直流电压的功率无线传输装置，其特征在于，所述第三电感采用的铜线与第一电感采用的铜线相同。5.如权利要求1所述直流电压到直流电压的功率无线传输装置，其特征在于，所述晶体管为NPN晶体管。
【文档编号】H02J50/12GK205509667SQ201620066772
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年1月22日
【发明人】王文松, 曹群生, 李由, 王毅
【申请人】南京航空航天大学