无线充电器.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104079047 A (43)申请公布日 2014.10.01 CN 104079047 A (21)申请号 201310102136.9 (22)申请日 2013.03.27 H02J 7/02(2006.01) H02J 17/00(2006.01) (71)申请人 深圳市海洋王照明工程有限公司 地址 518000 广东省深圳市南山区东滨路 84 号华业公司主厂房二层北侧 申请人 海洋王照明科技股份有限公司 (72)发明人 周明杰 徐亮亮 (74)专利代理机构 深圳市隆天联鼎知识产权代 理有限公司 44232 代理人 周惠来 陈晨 (54) 发明名称 无线充电器。

2、 (57) 摘要 本发明提出一种无线充电器， 其连接电源以 及待充电设备， 其包括 ： 发射模块以及接收模块 ； 发射模块包括 ： 控制单元、 功率驱动单元、 第一谐 振单元、 开关单元以及反馈单元， 反馈单元检测 无线充电器是否接有待充电设备或者充电是否完 成， 如果无线充电器接有待充电设备或者充电完 成， 发射模块开始充电， 否则， 发射模块停止充电 ； 接收模块包括 ： 第二谐振单元、 整流滤波单元、 降 压单元以及输出单元， 第二谐振单元产生交变电 压， 整流滤波单元把交变电压转换成直流电源， 并 且对直流电压滤波 ； 降压单元把直流电压降压为 充电电压 ； 输出单元输出至待充电设备。。

3、本发明 能够在接有待充电设备的时候， 自动充电， 又能够 无线充电器处于低待机功耗， 避免了能源的浪费。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104079047 A CN 104079047 A 1/2 页 2 1. 一种无线充电器， 其连接电源以及待充电设备， 其特征在于， 其包括 ： 发射模块， 其包括 ： 控制单元， 其连接所述电源 ； 功率驱动单元， 其连接所述控制单元， 其受控于所述控制单元 ； 第一谐振单元， 其连接所述功。

4、率驱动单元， 其用于在所述功率驱动 单元的驱动下产生变化的磁场 ； 开关单元， 其连接所述控制单元、 功率驱动单元以及第一谐 振单元， 其受控于所述控制单元， 用于控制所述电源与所述功率驱动单元、 第一谐振单元导 通或者断开 ； 反馈单元， 其连接所述第一谐振单元以及开关单元， 其用于检测所述无线充 电器是否接有所述待充电设备或者充电是否完成， 如果无线充电器接有待充电设备或者待 充电设备完成， 输出负载反馈信号， 所述控制单元控制所述开关单元关闭， 所述电源与所述 功率驱动单元、 第一谐振单元导通， 所述第一谐振单元产生磁场变化， 所述发射模块开始充 电， 否则， 输出空载信号， 所述控制单。

5、元控制所述开关单元打开， 所述电源与所述功率驱动 单元、 第一谐振单元断开， 所述发射模块停止充电 ； 接收模块， 其包括 ： 第二谐振单元， 其用于感应所述第一谐振单元的磁场变化， 产生交 变电压 ； 整流滤波单元， 其连接所述第二谐振单元， 用于把所述交变电压转换成直流电源， 并且对所述直流电压滤波 ； 降压单元， 其连接所述整流滤波单元， 用于把所述直流电压降压 为充电电压 ； 输出单元， 其连接所述降压单元， 用于把所述充电电压输出至所述待充电设 备。 2. 如权利要求 1 所述的无线充电器， 其特征在于， 所述反馈单元包括第一比较器、 第二 比较器、 第一电阻、 第二电阻、 第三电阻。

6、、 第四电阻、 第五电阻、 第一三极管以及第一电容， 所 述第一电阻、 第二电阻与第三电阻依次串联在所述电源以及地之间， 所述第五电阻连接在 所述第一比较器的正向端以及所述第一电阻以及第二电阻的连接处之间， 所述第一比较器 的反向端连接所述第二电阻和第三电阻的连接处， 所述第一比较器的输出端连接所述第二 比较器的反向端， 所述第二比较器的正向端连接所述第一电阻与第二电阻的连接处， 所述 第二比较器的输出端连接所述第四电阻后连接所述第一三极管的基极， 所述第一三极管的 集电极与发射极之间连接有所述第一电容， 所述第一三极管的发射极接地。 3. 如权利要求 2 所述的无线充电器， 其特征在于， 所。

7、述发射模块还包括指示单元， 所 述指示单元连接在所述反馈单元以及第一谐振单元之间， 所述指示单元包括第六电阻、 第 七电阻、 第一二极管、 第二二极管， 所述第一比较器的输出端依次连接所述第六电阻以及第 一二极管后连接所述第一谐振单元， 所述第二比较器的输出端依次连接所述第七电阻以及 第二二极管后连接所述第一谐振单元。 4. 如权利要求 1 所述的无线充电器， 其特征在于， 所述开关单元包括开关芯片， 所述开 关芯片包括输入端以及输出端， 所述开关芯片的输入端连接所述控制单元， 所述开关芯片 的输出端连接所述功率驱动单元以及第一谐振单元。 5. 如权利要求 1 所述的无线充电器， 其特征在于，。

8、 所述控制单元包括单片机， 所述单片 机包括第一输入端、 第一输出端以及第二输出端， 所述第一输入端连接所述电源， 所述第一 输出端连接所述开关单元， 所述第二输出端连接所述功率驱动单元。 6. 如权利要求 1 所述的无线充电器， 其特征在于， 所述发射模块还包括启动开关， 所述 启动开关连接所述单片机， 当所述启动开关关闭， 所述单片机开始工作。 7. 如权利要求 1 所述的无线充电器， 其特征在于， 所述接收模块的降压单元包括互感 器， 所述互感器包括输入端以及输出端， 所述互感器的输入端连接所述接收模块的整流滤 权 利 要 求 书 CN 104079047 A 2 2/2 页 3 波单元。

9、， 所述互感器的输出端连接所述接收模块的输出单元。 8. 如权利要求 1 所述的无线充电器， 其特征在于， 所述发射模块还包括稳压单元， 所述 稳压单元包括输入端以及输出端， 所述稳压单元的输入端连接所述电源以及控制单元， 所 述稳压单元的输出端连接所述功率驱动单元以及第一谐振单元。 权 利 要 求 书 CN 104079047 A 3 1/4 页 4 无线充电器 技术领域 0001 本发明涉及一种充电器， 尤其涉及一种无线充电器。 背景技术 0002 无线充电技术越来越被广泛使用， 但是市场上的无线充电器没有自动检测功能， 无线充电器无法判断无线充电器是否接有待充电设备或者待充电设备是否充满。

10、电。 如果接 有待充电设备， 无线充电器不能自动充电， 需要重新启动， 操作比较麻烦， 并且要等待一定 的时间。如果充满电， 无线充电器继续产生电能， 就会增加待机功耗， 造成不必要的浪费。 发明内容 0003 本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足， 而提出一种无线充 电器， 能够解决无线充电器无法检测是否接有待充电设备或者待充电设备是否充满电而造 成不必要的能源浪费以及无法自动充电的问题。 0004 为解决上述技术问题， 本发明提出一种无线充电器， 其连接电源以及待充电设备， 其包括 ： 发射模块， 其包括 ： 控制单元， 其连接电源 ； 功率驱动单元， 其连接控制单元， 其。

11、受 控于控制单元 ； 第一谐振单元， 其连接功率驱动单元， 其用于在功率驱动单元的驱动下产生 变化的磁场 ； 开关单元， 其连接控制单元、 功率驱动单元以及第一谐振单元， 其受控于控制 单元， 用于控制电源与功率驱动单元、 第一谐振单元导通或者断开 ； 反馈单元， 其连接第一 谐振单元以及开关单元， 其用于检测无线充电器是否接有待充电设备或者充电是否完成， 如果无线充电器接有待充电设备或者充电完成， 输出负载反馈信号， 控制单元控制开关单 元关闭， 电源与功率驱动单元、 第一谐振单元导通， 第一谐振单元产生磁场变化， 发射模块 开始充电， 否则， 输出空载信号， 控制单元控制开关单元打开， 电。

12、源与功率驱动单元、 第一谐 振单元断开， 发射模块停止充电 ； 接收模块， 其包括 ： 第二谐振单元， 其用于感应第一谐振 单元的磁场变化， 产生交变电压 ； 整流滤波单元， 其连接第二谐振单元， 用于对交变电压转 换成直流电源， 并且对直流电压滤波 ； 降压单元， 其连接整流滤波单元， 用于把直流电压降 压为充电电压 ； 输出单元， 其连接降压单元， 用于把充电电压输出至待充电设备。 0005 优选地， 反馈单元包括第一比较器、 第二比较器、 第一电阻、 第二电阻、 第三电阻、 第四电阻、 第五电阻、 第一三极管以及第一电容， 第一电阻、 第二电阻与第三电阻依次串联 在电源以及地之间， 第五。

13、电阻连接在第一比较器的正向端以及第一电阻以及第二电阻的连 接处之间， 第一比较器的反向端连接第二电阻和第三电阻的连接处， 第一比较器的输出端 连接第二比较器的反向端， 第二比较器的正向端连接第一电阻与第二电阻的连接处， 第二 比较器的输出端连接第四电阻后连接第一三极管的基极， 第一三极管的集电极与发射极之 间连接有第一电容， 第一三极管的发射极接地。 0006 优选地， 发射模块还包括指示单元， 指示单元连接在反馈单元以及第一谐振单元 之间， 指示单元包括第六电阻、 第七电阻、 第一二极管、 第二二极管， 第一比较器的输出端依 次连接第六电阻以及第一二极管后连接第一谐振单元， 第二比较器的输出。

14、端依次连接第七 说 明 书 CN 104079047 A 4 2/4 页 5 电阻以及第二二极管后连接第一谐振单元。 0007 优选地， 开关单元包括开关芯片， 开关芯片包括输入端以及输出端， 开关芯片的输 入端连接控制单元， 开关芯片的输出端连接功率驱动单元以及第一谐振单元。 0008 优选地， 控制单元包括单片机， 单片机包括第一输入端、 第一输出端以及第二输出 端， 第一输入端连接电源， 第一输出端连接开关单元， 第二输出端连接功率驱动单元。 0009 优选地， 发射模块还包括启动开关， 启动开关连接单片机， 当启动开关关闭， 单片 机开始工作。 0010 优选地， 接收模块的降压单元包。

15、括互感器， 互感器包括输入端以及输出端， 互感器 的输入端连接接收模块的整流滤波单元， 互感器的输出端连接接收模块的输出单元。 0011 优选地， 发射模块还包括稳压单元， 稳压单元包括输入端以及输出端， 稳压单元的 输入端连接电源以及控制单元， 稳压单元的输出端连接功率驱动单元以及第一谐振单元。 0012 与现有技术相比， 本发明的无线充电器， 通过设置反馈单元， 能够自动检测无线充 电器是否接有待充电设备或者待充电设备是否充满电， 这样就能够在接有待充电设备的时 候， 自动充电， 不用操作， 使用起来比较简单， 充满电后， 又能够无线充电器处于低待机功 耗， 避免了能源的浪费。 附图说明 。

16、0013 图 1 是本发明的无线充电器的电路结构图。 0014 附图标记说明如下 ： 发射模块 1 控制单元 11 单片机 U1 晶振 X1 第二电容 C2 第三电容 C3 开关单元 12 开关芯片 U2 反馈单元 13 第一比较器 B1 第二比较 器 B2 第一电阻 R1 第二电阻 R2 第三电阻 R3 第四电阻 R4 第五电阻 R5 第一三极 管 Q1 第一电容 C1 指示单元 14 第六电阻 R6 第七电阻 R7 第一二极管 D1 第二二 极管 D2 功率驱动单元 15 第一谐振单元 16 第一电感 L1 启动开关 S1 稳压单元 17 三端集成稳压器 U3 接收模块 2 第二谐振单元 。

17、21 第二谐振线圈 L2 整流滤波单元 22 降压单元 23 互感器 U4 输出单元 24。 具体实施方式 0015 为了进一步说明本发明的原理和结构， 现结合附图对本发明的优选实施例进行详 细说明。 0016 请参阅图 1， 请参阅图 1， 本发明的无线充电器， 其连接电源以及待充电设备， 其包 括 ： 发射模块 1 以及接收模块 2。 0017 发射模块 1 包括 ： 控制单元 11、 开关单元 12、 反馈单元 13、 指示单元 14、 功率驱动 单元 15、 第一谐振单元 16、 启动开关 S1 以及稳压单元 17。接收模块 2 包括 ： 第二谐振单元 21， 整流滤波单元 22、 降。

18、压单元 23 以及输出单元 24。控制单元 11 连接电源以及启动开关 S1， 功率驱动单元15连接控制单元11， 第一谐振单元16连接功率驱动单元15， 开关单元12 连接控制单元 11、 功率驱动单元 15 以及第一谐振单元 16， 反馈单元 13 连接第一谐振单元 16 以及开关单元 12， 指示单元 14 连接在反馈单元 13 以及第一谐振单元 16 之间。整流滤 波单元 22 连接第二谐振单元 21， 降压单元 23 连接整流滤波单元 22， 输出单元 24 连接降压 单元 23。 说 明 书 CN 104079047 A 5 3/4 页 6 0018 启动开关 S1 关闭， 控制单。

19、元 11 开始工作。功率驱动单元 15 受控于控制单元 11， 第一谐振单元 16 在功率驱动单元 15 的驱动下产生变化的磁场。开关单元 12 受控于控制 单元 11， 用于控制电源与功率驱动单元 15、 第一谐振单元 16 导通或者断开。反馈单元 13 用于检测无线充电器是否接有待充电设备或者充电是否完成， 如果无线充电器接有待充电 设备或者待充电设备完成， 输出负载反馈信号， 控制单元 11 控制开关单元 12 关闭， 电源与 功率驱动单元 15、 第一谐振单元 16 导通， 第一谐振单元 16 产生磁场变化， 发射模块 1 开始 充电， 否则， 输出空载信号， 控制单元 11 控制开关。

20、单元 12 打开， 电源与功率驱动单元 15、 第 一谐振单元 16 断开， 发射模块 1 停止充电。 0019 第二谐振单元 21 其用于感应第一谐振单元 16 的磁场变化， 产生交变电压。整流 滤波单元22用于对交变电压转换成直流电源， 并且对直流电压滤波 ； 降压单元23用于把直 流电压降压为充电电压 ； 输出单元 24 用于把充电电压输出至待充电设备。 0020 启动开关 S1 连接单片机 U1， 当启动开关 S1 关闭， 单片机 U1 开始工作。 0021 控制单元 11 包括单片机 U1、 晶振 X1、 第二电容 C2 以及第三电容 C3。单片机 U1 包 括第一输入端、 第二输入。

21、端、 第三输入端、 第一输出端以及第二输出端。单片机 U1 的第一输 入端连接电源， 单片机 U1 的第二输入端连接第二电容 C2 后接地， 单片机 U1 的第三输入端 连接第三电容 C3 后接地， 单片机 U1 的第一输出端连接开关单元 12， 单片机 U1 的第二输出 端连接功率驱动单元 15。晶振 X1 连接在单片机 U1 的第二输入端与第三输入端之间。本 实施例中， 单片机 U1 可编写程序来控制开关单元 12、 功率控制单元 11 以及反馈单元 13 工 作。单片机 U1 的封装为 DIP4。本实施例中， 单片机 U1 的第一管脚连接启动开关 S1， 单片 机 U1 的第二管脚连接开。

22、关单元 12， 单片机 U1 的第三管脚和第六管脚连接电源， 单片机 U1 的第四管脚接地， 单片机U1的第五管脚连接功率开关单元12， 单片机U1的第七管脚连接第 三电容 C3， 单片机 U1 的第八管脚连接第二电容 C2。 0022 开关单元 12 包括开关芯片 U2。开关芯片 U2 包括输入端以及输出端。开关芯片 U2 的输入端连接控制单元 11， 开关芯片 U2 的输出端连接功率驱动单元 15 以及第一谐振单 元 16。本实施例中， 开关芯片 U2 为型号为 CEM4936 芯片。因此， 开关芯片 U2 的输入端对 应 CEM4936 芯片的管脚 1、 管脚 2、 管脚 3 以及管脚 。

23、4， 开关芯片 U2 的输出端对应管脚 5、 管 脚 6、 管脚 7 以及管脚 8。 0023 反馈单元 13 包括第一比较器 B1、 第二比较器 B2、 第一电阻 R1、 第二电阻 R2、 第三 电阻 R3、 第四电阻 R4、 第五电阻 R5、 第一三极管 Q1 以及第一电容 C1。第一电阻 R1、 第二电 阻R2与第三电阻R3依次串联在电源以及地之间， 第五电阻R5连接在第一比较器B1的正向 端以及第一电阻 R1 以及第二电阻 R2 的连接处之间。第一比较器 B1 的反向端连接第二电 阻 R2 和第三电阻 R3 的连接处， 第一比较器 B1 的输出端连接第二比较器 B2 的反向端。第 二比。

24、较器 B2 的正向端连接第一电阻 R1 与第二电阻 R2 的连接处， 第二比较器 B2 的输出端 连接第四电阻 R4 后连接第一三极管 Q1 的基极， 第一三极管 Q1 的集电极与发射极之间连接 有第一电容 C1， 第一三极管 Q1 的发射极接地。本实施例中， 第一比较器 B1 和第二比较器 B2 的型号均为 LM358。 0024 指示单元 14 包括第六电阻 R6、 第七电阻 R7、 第一二极管 D1 以及第二二极管 D2。 第一比较器B1的输出端依次连接第六电阻R6以及第一二极管D1后连接第一谐振单元16， 第二比较器B2的输出端依次连接第七电阻R7以及第二二极管D2后连接第一谐振单元1。

25、6。 说 明 书 CN 104079047 A 6 4/4 页 7 本实施例中， 第一二极管 D1 为红色 LED 灯， 第二二极管 D2 为绿色 LED 灯。 0025 第一谐振单元16包括第一电感L1。 本实施例中， 第一电感L1的电感值为100H。 0026 稳压单元 17 包括输入端以及输出端。稳压单元 17 的输入端连接电源以及控制单 元 11， 稳压单元 17 的输出端连接功率驱动单元 15 以及第一谐振单元 16。本实施例中， 稳 压单元 17 包括型号 78L05 的三端集成稳压器 U3。三端稳压器的输入端连接稳压单元 17 的 输入端， 三端稳压器的输出端连接稳压单元 17 。

26、的输出端。 0027 接收模块 2 的第二谐振单元 21 包括第二谐振线圈 L2。 0028 接收模块 2 的降压单元 23 包括互感器 U4。互感器 U4 包括输入端以及输出端， 互 感器 U4 的输入端连接接收模块 2 的整流滤波单元 22， 互感器 U4 的第输出端连接接收模块 2 的输出单元 24。本实施例中， 互感器 U4 的型号为 TA1410， 用于把接收到的电压降低为实 际充电所需的电压。互感器 U4TA1410 的管脚 2 和管脚 7 为输入端， 互感器 U4TA1410 的管 脚 1、 管脚 3、 管脚 4 和管脚 5 为输出端。 0029 下面结合图 1 来详细说明本发明。

27、的工作原理。 0030 按下启动开关S1， 电路启动， 控制单元11的单片机U1起振， 单片机U1的管脚5输 出方波信号到后级放大后， 到功率驱动单元 15， 功率驱动单元 15 驱动第一谐振线圈谐振， 从而产生一个变化的磁场。 0031 单片机 U1 的管脚 2 输出高电平控制开关单元 12 导通提供电源。第一比较器 B1 和第二比较器B2起起到反馈作用， 当无线充电器有负载时， 第一比较器B1的同向端是高电 平， 输出也将是高电平， 因此， 第二比较器B2的反向端也是高电平， 第二比较器B2输出低电 平， 这样第一二极管 D1 亮红色 ； 当充电完成后， 电流下降， 第一比较器 B1 的同。

28、向端是低电 平， 输出低电平， 因此， 第二比较器B2的反向端为低电平， 第二比较器B2的同向端比反向端 的电平高， 第二比较器 B2 输出高电平， 此时第二二极管 D2 亮绿色， 单片机 U1 的 3 脚转为低 电平， 内部延时启动， 30 秒内如果无负载或充电完成， 单片机 U1 的 2 脚输出低电平， 开关单 元 12 管截止， 断开与功率驱动单元 15 的连接， 待机减少功耗。 0032 当第二谐振线圈L2感应到有磁场的变化， 第二谐振线圈L2就产生交变电压， 然后 通过整流滤波单元 22 整流， 滤波给互感器 U4， 将电压给降低为我们所需要的充电电压值， 最后通过输出单元 24 输。

29、出电压至待充电设备。 0033 值得注意的是， 单片机的型号不设限制， 只要能够实现上述对开关单元、 功率控制 单元以及反馈单元的控制即可。 0034 与现有技术相比， 本发明的无线充电器， 通过设置反馈单元， 能够自动检测无线充 电器是否接有待充电设备或者待充电设备是否充满电， 这样就能够在接有待充电设备的时 候， 自动充电， 不用操作， 使用起来比较简单， 充满电后， 又能够无线充电器处于低待机功 耗， 避免了能源的浪费。 0035 以上所述仅为本发明的较佳可行实施例， 并非限制本发明的保护范围。凡运用本 发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化， 均包含在本发明的保护范围内。 说 明 书 CN 104079047 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 104079047 A 8 。