本實(shí)用新型涉及一種無(wú)線充電裝置，尤其是涉及一種雙模半橋驅(qū)動(dòng)式無(wú)線充電裝置。

背景技術(shù)：

無(wú)線充電技術(shù)(Wireless charging technology；Wireless charge technology)，源于無(wú)線電能傳輸技術(shù)，小功率無(wú)線充電常采用電磁感應(yīng)式(如對(duì)手機(jī)充電的Qi方式，但中興的電動(dòng)汽車無(wú)線充電方式采用的感應(yīng)式)，大功率無(wú)線充電常采用諧振式(大部分電動(dòng)汽車充電采用此方式)由供電設(shè)備(充電器)將能量傳送至用電的裝置，該裝置使用接收到的能量對(duì)電池充電，并同時(shí)供其本身運(yùn)作之用。

隨著手機(jī)從模擬機(jī)過(guò)渡到智能手機(jī)，智能手機(jī)能夠處理高清視頻游戲等，但功耗非常之大，智能機(jī)平均待機(jī)時(shí)間只有一天左右，其充電需求之非常大，傳統(tǒng)的無(wú)線充電是支持QI無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的充電，它是采用電磁感應(yīng)原理充電，但原有的全橋控制模式電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本偏高，這樣大大限制無(wú)線充電設(shè)備的應(yīng)用，無(wú)法滿足汽車市場(chǎng)上對(duì)無(wú)線設(shè)備充電的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種雙模半橋驅(qū)動(dòng)式無(wú)線充電裝置，具有穩(wěn)定性好、功能齊全、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省空間、降低成本等優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種雙模半橋驅(qū)動(dòng)式無(wú)線充電裝置，包括殼體，以及上下設(shè)于殼體內(nèi)的無(wú)線發(fā)送線圈和控制電路板，還包括設(shè)于無(wú)線發(fā)送線圈和控制電路板之間的屏蔽罩，所述控制電路板包括電源接口、電源控制電路、半橋輸入電源電路、主芯片控制電路和半橋驅(qū)動(dòng)控制電路，所述電源接口連接電源控制電路的輸入端，所述電源控制電路的輸出端分別連接半橋輸入電源電路、主芯片控制電路和半橋驅(qū)動(dòng)控制電路，所述半橋輸入電源電路分別連接主芯片控制電路和半橋驅(qū)動(dòng)控制電路，所述主芯片控制電路分別連接半橋驅(qū)動(dòng)控制電路和無(wú)線發(fā)送線圈，所述半橋驅(qū)動(dòng)控制電路連接無(wú)線發(fā)送線圈。

所述電源控制電路包括穩(wěn)壓濾波電路、第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)、DC/DC驅(qū)動(dòng)開關(guān)和DC/DC供電芯片，所述電源接口連接穩(wěn)壓濾波電路，所述穩(wěn)壓濾波電路連接第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)，所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)分別連接半橋輸入電源電路、DC/DC驅(qū)動(dòng)開關(guān)和DC/DC供電芯片，所述DC/DC驅(qū)動(dòng)開關(guān)分別連接半橋輸入電源電路和主芯片控制電路，所述DC/DC供電芯片分別連接主芯片控制電路和半橋驅(qū)動(dòng)控制電路。

所述半橋輸入電源電路包括變壓器、第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)、第一相位解調(diào)器和第一濾波器，所述電源控制電路的輸出端連接變壓器中初級(jí)線圈的一端，所述變壓器中初級(jí)線圈的另一端連接第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)，變壓器中次級(jí)線圈的一端分別連接第一相位解調(diào)器、主芯片控制電路和半橋驅(qū)動(dòng)控制電路，變壓器中次級(jí)線圈的另一端接地，所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)分別連接電源控制電路和第一濾波器，所述第一濾波器和第一相位解調(diào)器均分別連接主芯片控制電路。

所述主芯片控制電路包括MCU主芯片、充電電壓采集電路、數(shù)據(jù)解調(diào)器、線圈通斷電開關(guān)和開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，所述電源控制電路和半橋輸入電源電路均分別連接MCU主芯片，所述MCU主芯片分別連接半橋驅(qū)動(dòng)控制電路、充電電壓采集電路、數(shù)據(jù)解調(diào)器和開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，所述半橋驅(qū)動(dòng)控制電路、充電電壓采集電路和線圈通斷電開關(guān)分別連接無(wú)線發(fā)送線圈，所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路連接線圈通斷電開關(guān)。

所述主芯片控制電路還包括連接MCU主芯片的線圈溫度感應(yīng)器，所述線圈溫度感應(yīng)器緊貼無(wú)線發(fā)送線圈設(shè)置。

所述半橋驅(qū)動(dòng)控制電路包括半橋驅(qū)動(dòng)芯片、第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)、第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)、充電電流采集電路和第二相位解調(diào)器，所述第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)的一端連接半橋輸入電源電路，第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)的另一端分別連接無(wú)線發(fā)送線圈和第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)的一端，所述第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)的另一端分別連接充電電流采集電路和地端，所述半橋驅(qū)動(dòng)芯片分別連接第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)和第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)，所述充電電流采集電路分別連接主芯片控制電路和第二相位解調(diào)器，所述第二相位解調(diào)器連接主芯片控制電路。

所述半橋驅(qū)動(dòng)芯片的型號(hào)為MCP14700。

所述屏蔽罩通過(guò)屏蔽殼底座設(shè)于無(wú)線發(fā)送線圈和控制電路板之間，屏蔽罩與控制電路板之間留有間隙。

所述無(wú)線發(fā)送線圈為三個(gè)。

所述電源接口連接汽車電源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)穩(wěn)定性好、功能齊全：整個(gè)裝置組裝便捷，且利用屏蔽罩有效地避免線圈電磁對(duì)控制電路板工作的影響，采用主芯片控制電路實(shí)現(xiàn)半橋輸入電源的閉環(huán)控制、半橋驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)控制以及無(wú)線發(fā)送線圈工作狀態(tài)的閉環(huán)控制，使得裝置可在不同輸入電源、不同無(wú)線充電負(fù)載下穩(wěn)定充電。

2)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單：應(yīng)用半橋控制模式可以有效的簡(jiǎn)化部分電路，在省略元器件的同時(shí)可以節(jié)省PCB空間，并且達(dá)到縮減成本的最終結(jié)果。

3)汽車級(jí)：目前市場(chǎng)上還沒(méi)有針對(duì)汽車級(jí)的半橋控制的無(wú)線充電發(fā)射裝置，本裝置完全符合汽車的設(shè)計(jì)要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為控制電路板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為電壓控制電路的示意圖；

圖4為主芯片控制電路的示意圖；

圖5為線圈溫度感應(yīng)器的電路示意圖；

圖6為半橋驅(qū)動(dòng)控制電路的示意圖。

圖中：1、殼體上蓋，2、無(wú)線發(fā)送線圈，3、屏蔽罩，4、屏蔽罩底座，5、控制電路板，6、殼體底座，7、電源接口，8、電源控制電路，9、半橋輸入電源電路，10、主芯片控制電路，11、半橋驅(qū)動(dòng)控制電路，12、汽車總線，13、無(wú)線接收線圈，14、無(wú)線充電控制器，801、穩(wěn)壓濾波電路，802、第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)，803、DC/DC驅(qū)動(dòng)開關(guān)，804、DC/DC供電芯片，901、變壓器，902、第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)，903、第一相位解調(diào)器，904、第一濾波器，101、MCU主芯片，102、充電電壓采集電路，103、數(shù)據(jù)解調(diào)器，104、線圈通斷電開關(guān)，105、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，106、線圈溫度感應(yīng)器，111、半橋驅(qū)動(dòng)芯片，112、第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)，113、第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)，114、充電電流采集電路，115、第二相位解調(diào)器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖1和圖2所示，一種雙模半橋驅(qū)動(dòng)式無(wú)線充電裝置，包括殼體，以及由上至下依次設(shè)于殼體內(nèi)的無(wú)線發(fā)送線圈2、鋁制屏蔽罩3、屏蔽罩底座4和控制電路板5，無(wú)線發(fā)送線圈2為三個(gè)，并與磁芯由膠粘接，屏蔽罩3與控制電路板5之間留有間隙，可有效地防止無(wú)線發(fā)送線圈2的電磁場(chǎng)對(duì)控制電路板5工作造成的影響，殼體包括卡扣式相連接的殼體上蓋1和殼體底座6。無(wú)線發(fā)送線圈2通過(guò)磁場(chǎng)將能量傳遞給無(wú)線接收線圈13，無(wú)線接收線圈13連接無(wú)線充電控制器14，由無(wú)線充電控制器14向負(fù)載進(jìn)行充電。

控制電路板5包括電源接口7、電源控制電路8、半橋輸入電源電路9、主芯片控制電路10和半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11，電源接口7連接電源控制電路8的輸入端，電源控制電路8的輸出端分別連接半橋輸入電源電路9、主芯片控制電路10和半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11，半橋輸入電源電路9分別連接主芯片控制電路10和半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11，主芯片控制電路10分別連接半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11和無(wú)線發(fā)送線圈2，半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11連接無(wú)線發(fā)送線圈2。電源接口7連接汽車電源。

如圖3所示，電源控制電路8用于適應(yīng)接入不同電壓的汽車電源，并將電源分為兩路，一路向半橋輸入電源電路9輸出，一路向主芯片控制電路10和半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11內(nèi)的芯片提供芯片電壓，電源控制電路8包括穩(wěn)壓濾波電路801、第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)802、DC/DC驅(qū)動(dòng)開關(guān)803和DC/DC供電芯片804，電源接口7連接穩(wěn)壓濾波電路801，穩(wěn)壓濾波電路801連接第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)802，第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)802分別連接半橋輸入電源電路9、DC/DC驅(qū)動(dòng)開關(guān)803和DC/DC供電芯片804，DC/DC驅(qū)動(dòng)開關(guān)803分別連接半橋輸入電源電路9和主芯片控制電路10，DC/DC供電芯片804分別連接主芯片控制電路10和半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11，提供5V電壓。整個(gè)無(wú)線充電裝置可以接受9-16V范圍的電壓輸，此電源控制電路8中采用ESD(靜電阻抗器)保護(hù)器件，能夠承受接觸放電8KV和空氣放電15KV的高壓。

半橋輸入電源電路9用于向半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11提供半橋輸入電源，半橋輸入電源電路9包括變壓器901、第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)902、第一相位解調(diào)器903和第一濾波器904，第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)802連接變壓器901中初級(jí)線圈的一端，變壓器901中初級(jí)線圈的另一端連接第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)902，變壓器901中次級(jí)線圈的一端分別連接第一相位解調(diào)器903、主芯片控制電路10和半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11，變壓器901中次級(jí)線圈的另一端經(jīng)電阻接地，第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)902分別連接電源控制電路8和第一濾波器904，第一濾波器904和第一相位解調(diào)器903均分別連接主芯片控制電路10的MCU主芯片101，MCU主芯片101通過(guò)與半橋輸入電源電路9的連接以及與DC/DC驅(qū)動(dòng)開關(guān)803的連接，構(gòu)成控制半橋輸入電源電路9輸出的閉環(huán)回路。

如圖4所示，主芯片控制電路10具有控制半橋輸入電源電路9輸出、控制半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11輸出以及控制與檢測(cè)無(wú)線發(fā)送線圈2工作狀態(tài)的功能，主芯片控制電路10包括MCU(微處理器)主芯片101、充電電壓采集電路102、數(shù)據(jù)解調(diào)器103、線圈通斷電開關(guān)104和開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路105，電源控制電路8的DC/DC驅(qū)動(dòng)開關(guān)803、DC/DC供電芯片804和半橋輸入電源電路9均分別連接MCU主芯片101，MCU主芯片101分別連接半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11、充電電壓采集電路102、數(shù)據(jù)解調(diào)器103和開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路105，半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11、充電電壓采集電路102和線圈通斷電開關(guān)104分別連接無(wú)線發(fā)送線圈2，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路105連接線圈通斷電開關(guān)104，實(shí)現(xiàn)控制與檢測(cè)無(wú)線發(fā)送線圈2工作狀態(tài)的功能。其中，MCU主芯片101的型號(hào)為ASTWBC。

主芯片控制電路10還包括連接MCU主芯片101的線圈溫度感應(yīng)器106，線圈溫度感應(yīng)器106緊貼無(wú)線發(fā)送線圈2設(shè)置，線圈溫度感應(yīng)器106的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖5所示。此線圈溫度感應(yīng)器106的電路通過(guò)線圈上的3個(gè)NTC電阻，實(shí)時(shí)檢測(cè)線圈上的溫度，進(jìn)行信號(hào)的處理后發(fā)給MCU主芯片101處理做出過(guò)溫保護(hù)動(dòng)作。

MCU主芯片101還可以通過(guò)通信處理器與汽車總線12連接，實(shí)現(xiàn)與車身控制器之間的通信。

如圖6所示，半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11用于橋無(wú)線發(fā)送線圈2提供交流電流，采用MOS管進(jìn)行半橋驅(qū)動(dòng)，具有充電效率高的特點(diǎn)，半橋驅(qū)動(dòng)控制電路11包括半橋驅(qū)動(dòng)芯片111、第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)112、第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)113、充電電流采集電路114和第二相位解調(diào)器115，第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)112的一端連接半橋輸入電源電路9的變壓器901中次級(jí)線圈，第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)112的另一端分別連接無(wú)線發(fā)送線圈2和第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)113的一端，第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)113的另一端分別連接充電電流采集電路114和地端，半橋驅(qū)動(dòng)芯片111分別連接第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)112和第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)113，充電電流采集電路114分別連接主芯片控制電路10的MCU主芯片101和第二相位解調(diào)器115，第二相位解調(diào)器115連接主芯片控制電路10的MCU主芯片101。其中，半橋驅(qū)動(dòng)芯片111的型號(hào)為MCP14700。圖6中，半橋控制輸入信號(hào)1：UPBL，半橋控制輸入信號(hào)2：DNBL。