一种可实现多线圈筛选的无线充电系统的制作方法

本实用新型涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种可实现多线圈筛选的无线充电系统。

背景技术：

无线充电装置区别于有线充电的一大优点在于无线充电装置充电的自由性和可嵌入性。通过无线充电装置进行充电时，只要将无线充电模块嵌入到桌子里、座椅把手上，用户就可以在谈公务时、候机时、甚至朋友聚会时做到随时随地放下手机充电。

当前的无线充电技术主要利用电磁感应原理，通过电磁感应原理传输能量需要由一个发射线圈发射电磁波，另一个线圈来接收电磁波。通过电磁波的传递来收发电能，实现移动终端的无线充电。为了提高终端被充电时的自由度，扩大无线充电的有效充电面积，实现移动终端在一定范围内自由充电，基于多个发射线圈的无线充电技术应运而生。

多个线圈的无线充电技术将一对一的充电模式扩展为多对一，多对多的形式。一个无线充电装置包括接收器和发射器，其中接收器和发射器通过其各自的充电线圈传输能量。发射器上的充电线圈的电感值通常需要很大才能有效地和接受器上的接收线圈传输能量。当接收端模块的接收线圈放置到发射线圈阵列上时，发射线圈阵列上相应的线圈发射电磁波给接收模块供电。

然而，由于无线充电器有多个线圈，如果每个线圈都同时保持充电状态，对于电量的损耗巨大，不但会损坏带充电装置，也会带来安全隐患。因此，我们需要一种控制线圈阵列中每个线圈充电状态的方案，对一定有效充电范围内需要充电的线圈实现筛选，从而达到显著节约电能的目的。现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种可实现多线圈筛选的无线充电系统，对一定有效充电范围内需要充电的线圈实现筛选。

本实用新型的技术方案如下：一种可实现多线圈筛选的无线充电系统，包括无线充电发射器和无线充电接收器，所述无线充电发射器包括：供电单元、充电控制模块、筛选单元和谐振发射电路；所述充电控制模块的输出端连接若干个筛选单元，所述若干筛选单元的输出端分别连接一谐振发射电路，所述供电单元的输出端分别连接若干筛选单元；

所述充电控制模块发送控制信号给各个筛选单元，并传输给与各个筛选单元对应连接的各个谐振发射电路；当一个谐振发射电路感应到无线充电接收器后，该谐振发射电路就会产生一个充电信号，并传输给与该谐振发射电路连接的筛选单元；该筛选单元控制接收回馈的充电信号后，控制供电单元给相应的谐振发射电路放电，完成充电筛选。

进一步地，所述筛选单元包括：逻辑控制模块、逆变电路和滤波电路；所述逻辑控制模块的输入端连接充电控制模块的输出端，逻辑控制模块的输出端连接逆变电路的输入端；逆变电路的输出端连接滤波电路，滤波电路的输出端连接谐振发射电路；逆变电路的输入端还连接供电单元；

所述充电控制模块输出一个控制信号经过逻辑控制模块输出到逆变电路，逆变电路产生一电信号到滤波电路，并传输给谐振发射电路；滤波电路根据谐振发射电路感应到的结果产生一电信号，并反馈给逻辑控制模块，逻辑控制模块根据滤波电路反馈的电信号控制逆变电路的导通，从而控制供电单元向谐振发射电路充电。

进一步地，所述滤波电路反馈给逻辑控制模块的电信号的频率受到谐振发射电路的影响，当谐振发射电路感应到无线充电接收器中的接收线圈时，滤波电路产生的电信号频率改变。

进一步地，所述充电控制模块包括一主控芯片；所述主控芯片发出一定频率的PWM控制信号经过逻辑控制模块输出到逆变电路上，所述逆变电路接收PWM控制信号后产生一定频率的电信号传输到滤波电路。

进一步地，所述滤波电路根据谐振发射电路感应的结果产生一定频率的反馈电信号，并反馈给逻辑控制模块；所述逻辑控制模块比较滤波电路输出的反馈电信号与逆变电路输出的电信号来产生PWM控制信号，从而控制逆变电路导通状态。

进一步地，所述供电单元包括：电源、整流稳压电路和AC-DC变换电路；所述电源的输出端连接整流稳压电路，所述整流稳压电路的输出端连接AC-DC变换电路。

进一步地，所述谐振发射电路包括单个或多个发射线圈。

采用上述方案，本实用新型提供一种可实现多线圈筛选的无线充电系统，不但能实现一定范围内多个待充电装置同时无线充电，还能对一定范围内需要充电的装置实现筛选，控制无待充电装置位置的发射线圈停止放电，从而达到显著节约电能，维护用电安全的目的；还能提高提高无线充电装置可充电面积，增加了无线充电的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型的部分结构示意图；

图2为不放置接收线圈后的滤波电路参数图；

图3为放置接收线圈后的滤波电路参数图；

图4为滤波电路的电路原理图；

图5为逆变电路的电路原理图；

图6为逻辑控制模块的逻辑框图。

其中，图2和图3中m1代表发射线圈的频率，m2代表接收线圈的频率。图4中电感L2代表发射线圈。本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参照图1所示，本实用新型提供一种可实现多线圈筛选的无线充电系统，包括无线充电发射器和无线充电接收器，所述无线充电发射器包括：供电单元4、充电控制模块1、筛选单元2和谐振发射电路3；所述充电控制模块1的输出端连接若干个筛选单元2，所述若干筛选单元2的输出端分别连接一谐振发射电路3，所述供电单元4的输出端分别连接若干筛选单元2；所述充电控制模块1发送控制信号给各个筛选单元2，并传输给与筛选单元2连接的各个谐振发射电路3；当一个谐振发射电路3感应到无线充电接收器后，该谐振发射电路3就会产生一个充电信号，并传输给与该谐振发射电路3连接的筛选单元2；该筛选单元2控制接收回馈的充电信号后，控制与该筛选单元2连接的供电单元4给相应的谐振发射电路3放电，完成充电筛选。

作为一种实施例，所述供电单元4包括：电源、整流稳压电路和AC-DC变换电路；所述电源的输出端连接整流稳压电路，所述整流稳压电路的输出端连接AC-DC变换电路。AC-DC变换电路的输出端连接各个筛选单元2。

所述筛选单元2包括：逻辑控制模块21、逆变电路22和滤波电路23；所述逻辑控制模块21的输入端连接充电控制模块1的输出端，逻辑控制模块21的输出端连接逆变电路22的输入端，逆变电路22的输出端连接滤波电路23，滤波电路23的输出端连接谐振发射电路3；逆变电路22的输入端还连接供电单元4；所述充电控制模块1输出一个控制信号经过逻辑控制模块21输出到逆变电路22，逆变电路22产生一电信号到滤波电路23，并传输给谐振发射电路3；滤波电路23根据谐振发射电路3感应到的结果产生一电信号，并反馈给逻辑控制模块21，逻辑控制模块21根据滤波电路23反馈的电信号控制逆变电路22的导通，从而控制供电单元4向谐振发射电路3充电。

所述充电控制模块1包括一主控芯片；所述主控芯片发出一定频率的PWM控制信号经过逻辑控制模块21输出到逆变电路22上，所述逆变电路22接收PWM控制信号后产生一定频率的电信号传输到滤波电路23。所述滤波电路23根据谐振发射电路3感应的结果产生一定频率的反馈电信号，并反馈给逻辑控制模块21；所述逻辑控制模块21比较滤波电路23输出的反馈电信号与逆变电路22输出的电信号来产生PWM控制信号，从而控制逆变电路22导通状态。

所述谐振发射电路3包括单个或多个发射线圈。作为一种实施例，发射线圈可以设置在滤波电路23中，图4中提供了一种滤波电路23，包括：电容C1、电容C2、电感L1、电感L2和电感L3，其中，电感L2为发射线圈；电感L2的一端接电容C1后接地，电感L2的另一端依次连接电容C2和电感L3后接地，电感L1并联在电容C1的两端，电容C3并联在电感L3的两端。通过选取不同电感值或电容值的电器元件，可以调整滤波电路23的中心频率等电特性。

图5中提供了一种逆变电路22，包括：MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4；MOS管Q1和MOS管Q2的D极接供电单元4，MOS管Q1的S极接MOS管Q3的D极，MOS管Q2的S极接MOS管Q4的D极，MOS管Q3的S极接地，MOS管Q4的S极接地。滤波电路23的输入端接在MOS管Q1的S极和MOS管Q3的D极之间，滤波电路23的输出端接在MOS管Q2的S极和MOS管Q4的D极之间。MOS管Q1和MOS管Q3的G极连接逻辑控制模块21的输出端，MOS管Q2和MOS管Q4的G极连接逻辑控制模块21的输入端。

参照图2和图3所示，所述主控芯片发出PWM控制信号经过逻辑控制模块21输出到逆变电路22，逆变电路22会产生一定频率的电信号传送到滤波电路23。滤波电路23中的发射线圈感应到无线充电接收电路中的接受线圈后，由于两个线圈之间的耦合作用，两个线圈之间会产生耦合感，滤波电路23产生一定频率的电信号。作为一种实施例，主控芯片可以是TI应用于BPP(功率小于5W的发射机芯片)的无线充电芯片BQ500212A、无线充电芯片BQ500412；应用于EPP(功率在5-15W之间的发射机芯片)的无线充电芯片BQ500215；也可以是IDT应用于EPP的无线充电芯片P9242_R。逻辑控制模块可以用51单片机、STM32单片机等。

再参照图4和图5所示，当逆变电路22传送到滤波电路23的电信号的频率与滤波电路23在发射线圈感应到接收线圈时所产生的频率基本相等时，逆变电路22产生的电信号没有被滤波电路23滤掉，供电单元4产生的电能通过发射线圈传输给接收线圈；当逆变电路22传送到滤波电路23的电信号的频率与滤波电路23在发射线圈感应到接收线圈时所产生的频率相差很大时，逆变电路22产生的电信号将被衰减，此时，没有电能被发射线圈传送出去。

逻辑控制模块21每隔一段时间检测一次滤波电路23的反馈信号。从逆变电路22产生的电信号如果没有被衰减，则反馈1，否则反馈0。逻辑控制模块21接收到的反馈信号为0，说明滤波电路23产生的中心频率与逆变电路22产生的电信号频率相差很大，逆变电路22产生的电信号被衰减，对应滤波电路23内的发射线圈上没有放置接收线圈。此时，逻辑控制模块21就会阻断PWM信号传输到逆变电路22，以减少逆变电路22上的功率损耗。

逻辑控制模块21接收到的反馈信号为1，说明滤波电路23的中心频率与逆变电路22产生的电信号频率基本相同，逆变电路22产生的电信号没有被衰减，对应滤波电路23内的发射线圈上放置了接收线圈。此时，逻辑控制模块21就会保持PWM信号传输到逆变电路22，逆变电路22上产生的交流电就可以通过发射线圈发射到接收线圈上。

例如，图6中逻辑控制模块21发送PWM信号1给MOS管Q1的G极，当滤波电路23的中心频率与逆变电路22产生的电信号频率基本相同，逆变电路22产生的电信号没有被衰减时，逻辑控制模块21就会保持发送PWM信号1传输到MOS管Q3的G极，逆变电路22上产生的交流电就可以通过发射线圈发射到接收线圈上。

当滤波电路23产生的中心频率与逆变电路22产生的电信号频率相差很大，逆变电路22产生的电信号被衰减，对应滤波电路23内的发射线圈上没有放置接收线圈。此时，逻辑控制模块21就会阻断PWM信号1传输到逆变电路22，以减少逆变电路22上的功率损耗。

作为一种实施例，充电控制模块1和滤波电路23电性连接，通过反馈谐振发射电路3的电信号来保持通信，从而在完成线圈筛选后维持充电状态。这样如果想要给多个用电器同时供电的话，每个用电器要对应一个充电控制芯片。这样，一个充电控制模块1要包含多个TI和IDT的充电芯片，实现谐振发射电路3对供电器的持续充电。

综上所述，本实用新型提供一种可实现多线圈筛选的无线充电系统，不但能实现一定范围内多个待充电装置同时无线充电，还能对一定范围内需要充电的装置实现筛选，控制无待充电装置位置的发射线圈停止放电，从而达到显著节约电能，维护用电安全的目的；还能提高提高无线充电装置可充电面积，增加了无线充电的应用范围。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。