而ZVS电路，ZVS即零电压开关，在高频上的表现，损耗要比场效应管小的许多，而且比场效 应管稳定、安全、可靠。
[0023] 磁耦合谐振能量无限传输的系统由发射端和接收端两部分组成。发射端由源线圈 以及向输送提供供给的高频电源结构。接收端由接收线圈以及负载构成。
[0024] 源线圈与负载线圈均可看做是电容与电感连接而成的谐振体，谐振体的能量在磁 场与电场间以线圈作为中心的时变磁场。与该谐振体具有相同谐振频率离谐振体间隔一定 距离的感应磁场也能在磁场和电场之间以自谐振频率进行自由振荡。与此同时两谐振体之 间进行磁场能变换产生以空气为传输媒介并将两个线圈作为中心的时变磁场。两谐振体之 间进行着能量交换的同时各自内部电场能与磁场能振荡交换进而构成耦合谐振系统。
[0025] 谐振频率的计算，谐振时间电容或电感两端电压变化一个周期的时间称为谐振周 期，谐振周期的倒数称为谐振频率。所谓谐振频率就是这样定义的。它与电容C和电感L
[0026] 空芯多层线圈电感量的近似计算公式：
[0027] L(yH) = (0.08XD2XN2) + (3XD+9XW+10 +H)
[0028] D线圈的平均直径（cm)W线圈的宽度（cm)
[0029] H线圈的厚度（cm) N线圈的阻数
[0030] 最大效率=(UmaxXImax) /(UinXIin)X100%
[0031 ] 效率计算，输入电压X输入电流=输出电压X输出电流X效率
[0032] 接收电路由于距离发射电路位置的不同，输出的电压波动很大，导致很大程度上 电源需要整流，稳压才能够使用。在不同的负载情况，不同的输入电压情况，不同的输出电 压要求以及可用的工艺条件下，需要选择不同的电路来使其达到最优的性能。该装置的电 能转换电路，需要整流，滤波，调制，DCDC降压，使得电压，电流波形满足要求，使得装置整体 更加稳定，可靠。
[0033] 利用ZVS电路作为驱动电路，在传输距离达到1000 mm的情况下还能进行能量传 输。通过MSP430F6638作为主控芯片，检测得该装置的电压、电流、效率、功率，并通过液晶 显示屏出来，让装置更加安全，稳定。
[0034] 如图1所示，是发射线圈和接收线圈，有尝试用不同直径的漆包线，硅胶线，护套 线，在利用ZVS电路来驱动时，会有许多能量需要消耗在线圈上，所以利用护套线绕制线 圈，并将多个线圈并联，减小线圈内阻，减小能量的损失，并且能提高无线电传输装置的效 率。
[0035] 如图2所示，是半桥ZVS电路。零电压开关（ZeroVoltageSwitch)，PffM开关电 源按硬开关模式工作（开/关过程中电压下降/上升和电流上升/下降波形有交叠），因 而开关损耗大。高频化虽可以缩小体积重量，但开关损耗却更大了。为此，必须研究开关电 压/电流波形不交叠的技术，即所谓零电压开关（ZVS)/零电流开关（ZCS)技术，或称软开 关技术，小功率软开关电源效率可提尚80 %~85%。
[0036] 如图3所示，是整流滤波电路。整流电路是利用二极管的单向导电性将正负变化 的交流电压变为单向脉动电压的电路。在交流电源的作用下，整流二极管周期性地导通和 截止，使负载得到脉动直流电。在电源的正半周，二级管导通，使负载上的电流与电压波形 形状完全相同；在电源电压的负半周，二极管处于反向截止状态，承受电源负半周电压，负 载电压几乎为零。滤波电路尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使 输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。
[0037] 如图4所示，MSP430F6638主控模块是超低功耗微控制器，采用五种低功率模式的 架构经过优化，延长了电池的使用寿命。
[0038] 如图5所示，数据显示装置即12864液晶显示器，显示检测电压，电路，和计算到的 效率。
[0039] 如图6所示，利用LM2596,作为DCDC降压电路的芯片，将得到的电压降压到，所需 电压。
[0040] 本实用新型的不局限于上述各实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在 本实用新型要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于ZVS谐振磁耦合式无线输电装置，其特征在于：包括电源、ZVS电路、发射线 圈、接收线圈、整流滤波电路、检测电路、DCDC降压电路、12864液晶显示电路、MSP430F6638 控制电路；所述电源输出端分别与ZVS电路、12864液晶显示电路和MSP430F6638控制电路 的电源输入端相连接，ZVS电路的输出端与发射线圈相接，接收线圈的输出端与整流滤波电 路相接，整流滤波电路的输出端与DCDC降压电路的输入端相接；检测电路的第一信号输入 /输出端与ZVS电路的输入端相接，检测电路的第二信号输入/输出端与整流滤波电路的输 出端相接，检测反馈模块的第三信号输入/输出端与MSP430F6638主控模块的第一信号输 出/输入端对应相接，MSP430F6638主控模块的第二信号输入/输出端与数据显示装置的 信号输出/输入端对应相接；工作时，电源供电，发射线圈发射电磁波传递能量，接收线圈 将磁能转化成交流电，利用整流滤波电路，将交流电变成直流电，MSP430F6638主控模块根 据检测电路反馈的电路电压、电流、效率、功率的信息，通过检测电路进行控制和通过显数 据显示装置示。2. 根据权利要求1所述基于ZVS谐振磁耦合式无线输电装置，其特征在于：所述发射 线圈与接收线圈间距离至少为1000mm，在直流电的输入情况下，利用ZVS电路产出高频正 弦波，再进行无线电传输；到接收端后，将交流电变换成直流，给移动设备或者电动车进行 充电。3. 根据权利要求1所述基于ZVS谐振磁耦合式无线输电装置，其特征在于：所述装置 的电能转换电路，需要整流，滤波，调制，DCDC降压，使得电压，电流波形满足要求。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于ZVS谐振磁耦合式无线输电装置，属于无线输电技术领域。该基于ZVS谐振磁耦合式无线输电装置包括电源、ZVS电路、发射线圈、接收线圈、整流滤波电路、检测电路、DCDC降压电路、12864液晶显示电路、MSP430F6638控制电路。本实用新型能在保持发射线圈和接收线圈相距1000mm距离，传输能量，完成移动设备的充电，MSP430F6638作为主控芯片，检测该装置的电流电压，并利用液晶显示屏显示这些数据与效率功率。
【IPC分类】H02J7/02
【公开号】CN204886433
【申请号】CN201520550928
【发明人】李盛辉, 孟迎军, 王文杰, 刘伟, 施滢, 凃冲
【申请人】南京理工大学紫金学院
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月27日