一种无线充电发射电路的制作方法

文档序号:15153325发布日期:2018-08-10 21:25阅读:311来源:国知局

本实用新型涉及由分立元件组成的电子电路领域,尤其涉及一种无线充电发射电路。



背景技术:

无线充电技术是靠电感耦合感应的新型充电方式,充电发射器与母机(用电设备)分离,具有无外露导电触点、非接触(无需连线)的优点。

市面上常用的无线充电发射电路,中高端的是采用专用发射芯片,但是价格较贵,且只能在低压供电模式下工作,因而,还需要增加一套AC-DC的电源转换电路。

低端的是采用电阻降压式分立元件组成的无线充电发射电路,该低端电路采用脉动式高压供电间歇发射的原理,存在待机功耗大(超过1.5W)、电阻发热严重、充电电流小的弊端(脉动式间歇发射效能低,通常充电电流难以做到大于50mA,否则发射管及降压电阻在高压供电下会严重发烫、容易烧坏)。



技术实现要素:

为了解决上述技术问题,本实用新型的目的是提供一种充电电流较大、待机功耗较低的无线充电发射电路。

本实用新型所采用的技术方案是:

一种无线充电发射电路,包括电源转换电路和振荡发射电路,电源转换电路用于将输入的交流电转为直流电输出,振荡发射电路用于将直流电通过振荡产生交变电磁波向外辐射,交流电的第一输出端与电源转换电路的第一输入端连接,交流电的第二输出端与电源转换电路的第二输入端连接,电源转换电路的第一输出端与振荡发射电路的第一输入端连接,电源转换电路的第二输出端与振荡发射电路的第二输入端连接,电源转换电路包括阻容降压单元、整流单元、稳压单元和滤波单元;其中,

阻容降压单元包括并联的降压电容和泄放电阻,且交流电的第一输出端与阻容降压单元的第一端连接,交流电的第二输出端与整流单元的第二输入端连接,阻容降压单元的第二端与整流单元的第一输入端连接,整流单元的第一输出端与稳压单元的第一端、滤波单元的第一端连接后作为电源转换电路的第一输出端,整流单元的第二输出端与稳压单元的第二端、滤波单元的第二端连接后作为电源转换电路的第二输出端。

进一步地,整流单元为桥式全波整流单元。

进一步地,稳压单元包括串联连接的第一稳压管和第二稳压管,第一稳压管的阴极作为稳压单元的第一端,第二稳压管的阳极作为稳压单元的第二端。

进一步地,无线充电发射电路还包括限流单元,限流单元串联于交流电的第二输出端与整流单元的第二输入端之间。

进一步地,无线充电发射电路还包括压敏单元,压敏单元的第一端与阻容降压单元的第一端连接,压敏单元的第二端与交流电的第二输出端连接。

进一步地,无线充电发射电路还包括保险单元,保险单元串联于交流电的第一输出端与阻容降压单元的第一端之间。

进一步地,振荡发射电路包括振荡管、电感、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、正反馈电容和分压电容;其中,第一电阻的第一端和电感的第一端连接后作为振荡发射电路的第一输入端,第一电容的第二端、第二电阻的第二端、第三电阻的第二端和分压电容的第二端连接后作为振荡发射电路的第二输入端,振荡管的基极与第一电阻的第二端、第一电容的第一端连接,振荡管的射极与第二电阻的第一端、第三电阻的第一端、正反馈电容的第二端、分压电容的第一端连接,振荡管的集极与电感的第二端、正反馈电容的第一端连接。

本实用新型的有益效果是:

本实用新型提出的无线充电发射电路通过阻容降压式供电、低压持续振荡发射的方式,克服了现有技术中由于采用高压直接给振荡发射电路供电以及脉冲发射的技术方案而出现的电阻发热严重、充电电流小、待机功耗大等技术问题。本无线充电发射电路具有充电电流较大、待机功耗较低、成本较低的特点,可明显提升产品性能及降低待机能耗,具有良好的经济效益和社会效益。

本实用新型提出的无线充电发射电路可广泛应用于充电电流不大于150mA的各种无线充电发射电路。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明:

图1是一个实施例中一种无线充电发射电路的结构示意图;

图2是一个实施例中阻容降压单元的结构示意图;

图3是另一个实施例中一种无线充电发射电路的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型提出一种无线充电发射电路,参见图1是一个实施例中一种无线充电发射电路的结构示意图,包括电源转换电路110和振荡发射电路130,交流电的第一输出端与电源转换电路110的第一输入端连接,交流电的第二输出端与电源转换电路110的第二输入端连接,电源转换电路110的第一输出端与振荡发射电路130的第一输入端连接,电源转换电路110的第二输出端与振荡发射电路130的第二输出端连接。

电源转换电路110,用于将输入的高压交流电转换为稳定的低压直流电输出,包括阻容降压单元111、整流单元113、稳压单元115和滤波单元117。

参见图2是一个实施例中阻容降压单元的结构示意图,阻容降压单元111包括并联的降压电容C1和泄放电阻R2,且阻容降压单元111的第一端作为电源转换电路110的第一输入端,整流单元113的第二输入端作为电源转换电路110的第二输入端,即交流电的第一输出端与阻容降压单元111的第一端连接,交流电的第二输出端与整流单元113的第二输入端连接,阻容降压单元111的第二端与整流单元113的第一输入端连接,整流单元113的第一输出端与稳压单元115的第一端、滤波单元117的第一端连接后作为电源转换电路110的第一输出端,整流单元113的第二输出端与稳压单元115的第二端、滤波单元117的第二端连接后作为电源转换电路110的第二输出端。

电源转换电路110输出的直流电电压由稳压单元115的输出电压VDD决定。

降压电容C1用于限制振荡发射电路130的最大工作电流I。对于220V~240V的交流电电压,I≈70×C1(C1单位为uF,电流I单位为mA);对于100V~120V的交流电电压,I≈35×C1。对于要求5V/100mA~120mA的充电电流(接收回路负载功率P2=UI=0.5W~0.6W),要求振荡发射电路130的功率P1应达到P1=P2/无线传输效率(约为50%)=1~1.2W,按VDD=24V计算,振荡发射电路130的最大工作电流应达到40~50mA,取C1=1.2uF~1.5uF/250VAC(供电100V~120V)或C1=0.68uF~0.82uF/275VAC(供电220V~240V)即可。对于要求60~80mA的充电电流,降压电容C1的取值可以按充电电流减少比例相应减少。

泄放电阻R2用于泄放降压电容C1两端存储的电能。优选地,其阻值可取220K,以确保最大残留电压在1秒内降低到安全规定所要求的DC34V以下。

振荡发射电路130,用于将输入的直流电通过振荡产生交变电磁波向外辐射。

本实用新型提出的技术方案中,电源转换电路采用阻容降压式电源电路,将输入的高压交流电转换为稳定的低压直流电之后供给振荡发射电路,振荡发射电路以向空中发射电磁场的方式来给母机产品输送电能,从而实现无线充电的目的。

本实用新型通过阻容降压式供电、低压持续振荡发射的方式,可以明显提升电路的电源转换效率,实现增大无线充电电流(120~150mA)、降低待机功耗(可以做到不超过1W)及降压器件温升的功效,在保持低成本的同时,很好的解决了电阻降压式分立元件组成的无线充电发射电路存在的不足,明显提升了无线充电性能。

另一个实施例中,电源转换电路110还包括限流单元,用于限制上电瞬间的浪涌电流,以免瞬间电流过大而烧坏稳压单元115,该限流单元串联于交流电的第二输出端与整流单元113的第二输入端之间。

另一个实施例中,电源转换电路110还包括压敏单元,用于防护输入的交流电瞬时电压过高时(如雷击)对电源转换电路110包括的其他电路单元造成伤害,该压敏单元的第一端与阻容降压单元111的第一端连接,该压敏单元的第二端与交流电的第二输出端连接。

在另一个实施例中,电源转换电路110还包括保险单元,用于当输入的交流电处于异常过压状态或电源转换电路110包括的其他电路单元异常短路时切断供电,提供安全保护作用,该保险单元串联于交流电的第一输出端与阻容降压单元111的第一端之间。

在一个具体的实施例中,参见图3是另一个实施例中一种无线充电发射电路的结构示意图,L表示接火线,N表示接零线。整流单元113采用桥式全波整流单元,包括第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4。第一整流二极管D1的正极和第二整流二极管D2的负极连接后作为整流单元113的第一输入端,第三整流二极管D3的正极和第四整流二极管D4的负极连接后作为整流单元113的第二输入端,第一整流二极管D1的负极和第三整流二极管D3的负极连接后作为整流单元113的第一输出端,第二整流二极管D2的正极和第四整流二极管D4的正极连接后作为整流单元113的第二输出端。

稳压单元115包括串联连接的第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2,第一稳压管ZD1的阴极作为稳压单元115的第一端,第二稳压管ZD2的阳极作为稳压单元115的第二端。优选地,第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2的取值可为12V/1W,以免上电瞬间浪涌电流过大而烧毁。

滤波单元117采用滤波电容C2,优选地,采用47uF~220uF/35V的铝电解电容。

限流单元可采用限流电阻R1。

压敏单元可采用压敏电阻RV1。优选地,对于100V~120V的供电电压,压敏电阻RV1可选10D271。对于220V~240V的供电电压,压敏电阻RV1可选10D471或10D561。

优选地,保险单元采用1.6A/250VAC的慢断保险管F1。

振荡发射电路130包括振荡管Q1、电感L1、第一电阻R3、第二电阻R4、第三电阻R5、第一电容C3、正反馈电容C4和分压电容C5。其中,第一电阻R3的第一端和电感L1的第一端连接后作为振荡发射电路130的第一输入端,第一电容C3的第二端、第二电阻R4的第二端、第三电阻R5的第二端和分压电容C5的第二端连接后作为振荡发射电路130的第二输入端,振荡管Q1的基极与第一电阻R3的第二端、第一电容C3的第一端连接,振荡管Q1的射极与第二电阻R4的第一端、第三电阻R5的第一端、正反馈电容C4的第二端、分压电容C5的第一端连接,振荡管Q1的集极与电感L1的第二端、正反馈电容C4的第一端连接。

对于振荡管Q1选择的考虑因素应包括,其耐电流应不低于振荡发射电路130的最大工作电流的3倍,以及耐压应不低于供电电压的3倍。优选地,可选用MMBT5551、A42、13003等。

优选地,第一电容C3选用1uF/50V。

由于第一电阻R3的阻值过大会减小充电接收电流,因此,优选地,第一电阻R3的阻值选用10K。

优选地,第二电阻R4、第三电阻R5均选用100Ω、1/2W的电阻,如1812贴片电阻。

正反馈电容C4与分压电容C5的比值通常取1:15~1:25以取得较好的能量转换效率,而正反馈电容C4耐压需不低于100V,优选地,其电容值选用0.047uF/200V;而分压电容C5的分压较低,优选地,其电容值选取耐压50V的即可,如1uF~1.2uF/50V。

电感L1负责对外发射电磁场能量,可以是工字绕线电感或绕线线圈,其电感量应符合计算公式的要求,频率f0应处于80KHz~300KHz范围的频段,以确保无线充电的能量转换效率并且不对AM收音机频段产生干扰。计算公式中的C为正反馈电容C4与分压电容C5的串联总电容值。优选地,电感L1可取80~800uH,推荐选用100uH的工字绕线电感(直径8×10mm)。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明,但并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

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