一种基于电容耦合的非接触电能传输的led灯供电电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于电容耦合的非接触电能传输的LED灯供电电路。
【背景技术】
[0002]非接触电能传输技术(Contectless Power Transfer, CPT)，又被称为无线电力传输技术(Wireless Power Transfer, WPT)，指借助某种载体实现无直接电气接触的电能传输。非接触电能传输按照其实现原理的不同，可分为电磁辐射式、电磁谐振式和电磁感应耦合式三类。
[0003]电磁辐射式CPT技术，通过天线发送和接收携带能量的电磁波，进行远程能量传输。按照传输介质不同，又可细分为基于无线电波、微波、激光等传输方式。该技术可以实现1m以上远距离的无线电能传输。
[0004]电磁谐振式CPT技术，以电磁场为传输媒介，利用具有相同谐振频率的电磁谐振系统，通过磁耦合谐振实现电能传输。该技术是一种中程的无线电能传输技术，其传输距离在Im?1m左右。
[0005]电磁感应耦合式CPT技术，是目前比较有效、研宄广泛、相对成熟的无线电能传输方案。该技术是一种近距离的无线电能传输技术，根据传输设备的不同，又可分为电场耦合式和磁场耦合式。电场耦合式利用平板电容器，在电容器的一侧极板上施加高频电压，极板间形成感应电场，实现电能在平板电容器间的传输。磁场耦合是利用电源侧的线圈产生交变磁场，耦合到负载侧的线圈，从而将能量传递给负载，但是由于磁场耦合会受到金属导体屏蔽的影响，限制了金属环境中LED灯的使用。同时传统的LED灯是由导线、插头和插座等电连接器供电。这种传输方式容易受到腐蚀和污物的影响，缩短了 LED灯的使用寿命，使得LED灯在易燃易爆以及潮湿、水下等场所的使用受到限制。
【发明内容】
[0006]鉴于已有技术存在的问题，本实用新型的目的是要提供一种基于电场耦合非接触电能传输原理而设计的LED灯供电电路，该LED灯供电电路利用高频电场耦合原理，实现了电能在电容器极板间的非接触传输，有效提高了供电电路的供电、用电的安全性和可靠性，使LED灯能够在易燃易爆以及潮湿、水下等更广泛的场所得到安全使用。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案:
[0008]一种基于电容耦合的非接触电能传输的LED灯供电电路，其特征在于:
[0009]所述供电电路包括原边电路结构以及副边电路结构；
[0010]所述原边电路结构，包括:
[0011]与工频电源连接的变压器，用于将工频电源转换成相应的低压电源；所述变压器包括初级线圈结构以及次级线圈结构；
[0012]全桥整流电路，连接所述变压器输出端，用于将上述低压电源转换为直流电源；
[0013]滤波电路，并联至所述全桥整流电路输出端构成全桥整流滤波电路，用于对所述全桥整流电路输出的直流电源进行滤波处理；
[0014]以及全桥逆变电路，其与所述全桥整流电路、滤波电路输出端连接，用于将上述直流电源转换成相应的高频交变电源；
[0015]所述副边电路结构，包括:
[0016]耦合电路，用于将上述高频交变电源耦合至所述副边电路结构中；
[0017]与所述耦合电路输出端连接的全桥整流电路，用于对高频交变电源进行整流变换成对应的直流电源；
[0018]与所述全桥整流电路输出端连接的滤波电路，用于将所述直流电源进行滤波处理。
[0019]所述全桥逆变电路为MOSFET全桥逆变电路，包括四个组成全桥结构的MOSFET开关管O
[0020]所述原边电路结构还包括分别并联于所述MOSFET开关管源极、漏极两端的吸收电路，用于吸收冲击电压。
[0021]所述副边电路结构还包括与所述滤波电路输出端连接的振荡电路，用于实现不同颜色LED灯的闪烁控制。
[0022]与现有技术相比，本实用新型的有益效果:本实用新型设计了一种适用于LED灯供电的电容耦合非接触电能传输电路结构，其利用高频电场耦合，实现电能在电容间的传输；摆脱了导线的“束缚”，有效克服磁场耦合时LED灯会受到金属屏蔽的影响的不足，使得LED灯可以在金属环境、水下等更广泛的环境得到使用；同时有效提高了其供电电路的供电、用电的安全性和可靠性。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型基本设计原理不意图；
[0024]图2为本实用新型电路原理结构示意图；
[0025]图3为本实用新型原边电路结构原理图；
[0026]图4为本实用新型副边电路结构原理图。
【具体实施方式】
[0027]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，对本实用新型进行进一步详细说明。
[0028]本实用新型采用电场耦合非接触传输方式为LED灯提供电源。如图1所示，其基本设计原理为:首先对工频电源进行整流滤波获得直流电源；然后经过高频逆变器变换成高频交变电压，并利用该高频交变电压作为两对平板电容器的原边极板的输入电压；再将电能传输到副边极板(由于平板电容器的原、副边极板间的电位差，极板间形成交变感应电场，从而形成位移电流)；最后通过高频整流滤波电路为LED灯提供电源。
[0029]基于上述原理，所述基于电容耦合的非接触电能传输的LED灯供电电路包括原边电路结构以及副边电路结构，如图2所示。
[0030]其中所述原边电路结构，其可连接至两对平板电容器的原边极板上，如图3，其包括:
[0031]与工频电源连接的变压器，用于将工频电源转换成相应的低压交流电源；所述变压器包括初级线圈结构以及次级线圈结构；
[0032]全桥整流电路，用于将上述低压交流电源转换为直流电源，其包括全桥整流电路(由二极管Dl?D4组成)，如图3，全桥整流电路的输入端连接次级线圈结构；同时设置并联于所述全桥整流电路的输入端的滤波电容Cl作为对应的滤波电路，即所述全桥整流电路、滤波电路构成全桥整流滤波电路结构；
[0033]与所述全桥整流电路、滤波电路输出端连接的MOSFET全桥逆变电路，其用于将上述直流电源转换成相应的高频交变电源，其包括四个组成全桥结构的MOSFET开关管(SI?S4)，所述每一个MOSFET开关管源、漏极两端均对应并联一个用于吸收冲击电压的吸收电路，该吸收电路优选二极管电容电路。
[0034]如图4，所述副边电路结构，其可连接至两对平板电容器的副边极板上，包括:
[0035]耦合电路，用于将上述高频交变电源耦合至所述副边电路结构中，其包括两组补偿电感(L1、L2)以及耦合电容(C6、C7)；
[0036]与所述耦合电路输出端连接的全桥整流电路(由二极管D9?D12组成)，用于对高频交变电源进行整流；
[0037]与所述全桥整流电路输出端连接的滤波电路(该滤波电路由电感L3和电容C8、C9构成)，变换成LED灯所需的直流电源。
[0038]所述副边电路结构还包括与所述滤波电路输出端连接的振荡电路(4016振荡电路)，用于实现不同颜色LED灯的闪烁控制。
[0039]综上所述，本实用新型构成了一种基于电容耦合的非接触电能传输的电路结构，使得LED灯与供电电源间采用平板分离式结构，即可将平板电容器的原边制造成为无线电能传输板，平板电容器的副边侧安装LED灯，通过在两对平板容器的原边极板施加高频电压，在原、副边极板间形成感应电场，从而形成位移电流，实现电能在平板容器的原、副边极板间的传输。采用这样结构的具有基于电容耦和非接触电能传输供电装置的LED灯，摆脱了导线的“束缚”，避免了磁场耦合受到金属屏蔽影响的不足，对LED灯的安全广泛使用具有实际意义和独创性。这种平板分离式的LED灯，使用时，只需将其放置在电能传输板上(中间可以有一定间隔)即可点亮，为LED灯的使用带来极大方便。
[0040]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于电容耦合的非接触电能传输的LED灯供电电路，其特征在于: 所述供电电路包括原边电路结构以及副边电路结构； 所述原边电路结构，包括: 与工频电源连接的变压器，用于将工频电源转换成相应的低压电源；所述变压器包括初级线圈结构以及次级线圈结构； 全桥整流电路，连接所述变压器输出端，用于将上述低压电源转换为直流电源； 滤波电路，并联至所述全桥整流电路输出端构成全桥整流滤波电路，用于对所述全桥整流电路输出的直流电源进行滤波处理； 以及全桥逆变电路，其与所述全桥整流滤波电路输出端连接，用于将上述直流电源转换成相应的高频交变电源； 所述副边电路结构，包括: 耦合电路，用于将上述高频交变电源耦合至所述副边电路结构中； 与所述耦合电路输出端连接的全桥整流电路，用于对高频交变电源进行整流变换成对应的直流电源； 与所述全桥整流电路输出端连接的滤波电路，用于将所述直流电源进行滤波处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于电容耦合的非接触电能传输的LED灯供电电路，其特征在于: 所述全桥逆变电路为MOSFET全桥逆变电路，包括四个组成全桥结构的MOSFET开关管。
3.根据权利要求2所述的一种基于电容耦合的非接触电能传输的LED灯供电电路，其特征在于: 所述原边电路结构还包括分别并联于所述MOSFET开关管源极、漏极两端的吸收电路，用于吸收冲击电压。
4.根据权利要求1所述的一种基于电容耦合的非接触电能传输的LED灯供电电路，其特征在于: 所述副边电路结构还包括与所述滤波电路输出端连接的振荡电路，用于实现不同颜色LED灯的闪烁控制。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于电容耦合的非接触电能传输的LED灯供电电路，包括原边电路结构及副边电路结构；其中原边电路结构包括：变压器，其包括初级线圈结构及次级线圈结构；全桥整流电路；与全桥整流电路输出端连接的滤波电路；与全桥整流电路、滤波电路输出端连接的全桥逆变电路；副边电路结构包括：耦合电路；与耦合电路输出端连接的全桥整流电路；与全桥整流电路输出端连接的滤波电路。本实用新型利用高频电场耦合，实现电能的无线传输；有效克服采用磁场耦合技术时，金属屏蔽导致无线电能传输效率低下的不足，使得LED灯可在金属环境、水下等更广泛的环境得到使用。
【IPC分类】H05B37-02, H02J17-00
【公开号】CN204465957
【申请号】CN201520094496
【发明人】李宗泽, 郑钰, 任美桐
【申请人】李宗泽, 郑钰, 任美桐
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月10日