一种大功率远距离无线充电发射装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种大功率远距离无线充电发射装置，包括依次连接的直流开关电源、功率放大电路、谐振发射线圈，以及连接直流开关电源向功率放大电路发出谐振控制信号的谐振控制器，所述功率放大电路具有电子开关，滤波电感器和电子开关串接在直流开关电源的正极与地之间，电子开关两端并联第二电容和发射支路，发射支路由第一电容和谐振发射线圈串联而成，所述电子开关的控制端连接所述谐振控制器由所述谐振控制信号控制其通断；本实用新型采用谐振耦合方式充电，可实现远距离大功率的无线充电，具有工作频率高，能量传输效率高，开关损耗小无需采用较大散热器的优点，有利于产品体积的小型化。
【专利说明】
一种大功率远距离无线充电发射装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及充电装置，尤其涉及一种大功率远距离无线充电发射装置。
【背景技术】
[0002]现今的智能移动电子设备越来越多，像无人机、机器人等设备都是电池供电，这一类电子设备在农业应用、快递应用、房屋建造、地址勘测、扫地等作业中，往往单次不能完成所有作业或者需要不断的往返工作，这需要频繁的给电子设备充电，在充电的时候必须进行人工干预，造成了人力成本的浪费和影响工作效率。为应对频繁充电，尤其是在环境比较恶劣有防水防尘要求的场地，可用无线充电的方式进行充电。现有的无线充电方式主要采用耦合式，其发射端和接收端的接收距离近，随着接收和发射线圈的距离增加，耦合系数呈现指数性衰减，能量传递很快中断。耦合充电方式适合手机一类的体积较小的电子产品，其接收端可尽量靠近发射端;但此种充电方式不太适合向无人机、机器人等大型设备，故业内亟需开发一种大功率远距离无线充电发射装置。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型是要解决现有技术的上述问题，提出一种大功率远距离无线充电发射
目.ο
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是设计一种大功率远距离无线充电发射装置，包括依次连接的直流开关电源、功率放大电路、谐振发射线圈，以及连接直流开关电源向功率放大电路发出谐振控制信号的谐振控制器，所述功率放大电路包括滤波电感器、第一电容、第二电容、电子开关，其中滤波电感器和电子开关串接在直流开关电源的正极与地之间，电子开关两端并联第二电容和发射支路，发射支路由第一电容和谐振发射线圈串联而成，所述电子开关的控制端连接所述谐振控制器由所述谐振控制信号控制其通断。
[0005]所述第一电容和第二电容采用陶瓷电容。
[0006]所述电子开关采用三极管、场效应管、可控硅中的一种。
[0007]与现有技术相比，本实用新型采用谐振耦合方式充电，发射端发射频率信号并通过放大器发射到空间，接收端接收并感应同样频率的信号接收发射端的能量，藉此可以实现远距离无线充电。本装置具有工作频率高，能量传输效率高，开关损耗小无需采用较大散热器的优点，有利于产品体积的小型化。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型较佳实施例的原理框图；
[0009]图2为本实用新型较佳实施例功率放大电路的电路图；
[0010]图3为本实用新型较佳实施例的电压电流波形对照图；
[0011]图4为本实用新型较佳实施例中谐振控制信号与谐振发射线圈发射的谐振信号的波形对照图。
【具体实施方式】
[0012]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0013]本实用新型揭示了一种大功率远距离无线充电发射装置，参看图1，其包括依次连接的直流开关电源、功率放大电路、谐振发射线圈，以及连接直流开关电源向功率放大电路发出谐振控制信号的谐振控制器。其中直流开关电源向各功率放大电路、谐振发射线圈和谐振控制器提供直流电源，谐振控制器用以提供谐振控制信号，功率放大电路对谐振控制信号进行放大并通过谐振发射线圈将谐振信号能量发射到空中，向无人机、机器人等设备充电。
[0014]参看图2示出的较佳实施例功率放大电路的电路图，其包括滤波电感器LC、第一电容CS、第二电容CP、电子开关Ql，其中滤波电感器和电子开关串接在直流开关电源的正极与地之间，电子开关两端并联第二电容CP和发射支路，发射支路由第一电容CS和谐振发射线圈LS串联而成，所述电子开关的控制端连接所述谐振控制器由所述谐振控制信号(Controlsignal)控制其通断。
[0015]图2示出的功率放大电路属于CLASS-E拓扑结构，它可以使电子开关工作在零电压、零电流工作状态，降低了电子开关的开关损耗，特别是在工作频率比较高的场合能有效的提升功率部分的效率。图2中的滤波电感器LC提供直流电流，当电子开关导通时，其流经电子开关的电流iD = iDD -10，开关导通损耗仅取决于流经它的电流和其导通电阻。此时CS、LS和RL参与谐振。当电子开关关断时，当iDD - ?0 > O时，VDS电压开始上升，当iDD -?0 < O, VDS电压开始下降，当iDD = i0时VDS电压达到最大值。各处电压和各处电路的波形对照参看图3。
[0016]由上可知，在谐振发射线圈LS两端可以得到的正弦波信号，该正弦波信号与所述谐振控制信号同频率。两者的对照关系参看图4。在较佳实施例中，所述第一电容CS和第二电容CP采用陶瓷电容。
[0017]在较佳实施例中，所述电子开关Ql采用三极管、场效应管、可控硅场效应管中的一种。图2中示出的电子开关Ql采用三极管，其集电极连接滤波电感器LC、发射极接地、基极接谐振控制信号(Control signal)。当电子开关采用场效应管、可控硅时，各自采用相应的连接方法，在此不再赘述。
[0018]需要指出，图2中示出的发射支路，第一电容CS—端连接三极管的集电极，第一电容CS另一端连接谐振发射线圈LS—端，谐振发射线圈LS另一端连接三极管的发射极(即接地)。
[0019]本实用新型利用CLASS-E拓扑实现了耦合谐振放大器的软开关设计，电路的小型化设计需要电路工作在较高的工作频率，而较高的频率在传统的放大电路设计中会产生越来越高的开关损耗，使得效率降低，散热增大，散热的增加又会需要考虑增加额外散热器，电路不仅不能实现小型化还会带来更多的能效的浪费。本装置很好地解决和平衡了上述问题，具有工作频率高，能量传输效率高，开关损耗小无需采用较大散热器的优点，有利于产品体积的小型化。
[0020]以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。
【主权项】
1.一种大功率远距离无线充电发射装置，包括依次连接的直流开关电源、功率放大电路、谐振发射线圈(LS)，以及连接直流开关电源向功率放大电路发出谐振控制信号的谐振控制器，其特征在于:所述功率放大电路包括滤波电感器(LC)、第一电容(CS)、第二电容(CP)、电子开关(Ql)，其中滤波电感器和电子开关串接在直流开关电源的正极与地之间，电子开关两端并联第二电容(CP)和发射支路，发射支路由第一电容(CS)和所述谐振发射线圈(LS)串联而成，所述电子开关的控制端连接所述谐振控制器由所述谐振控制信号控制其通断。2.如权利要求1所述的大功率远距离无线充电发射装置，其特征在于:所述第一电容(CS)和第二电容(CP)采用陶瓷电容。3.如权利要求2所述的大功率远距离无线充电发射装置，其特征在于:所述电子开关(Ql)采用三极管、场效应管、可控硅中的一种。
【文档编号】H02J50/12GK205647043SQ201620315367
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】周翀
【申请人】周翀