一種大功率遠距離無線充電發(fā)射裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大功率遠距離無線充電發(fā)射裝置，包括依次連接的直流開關電源、功率放大電路、諧振發(fā)射線圈，以及連接直流開關電源向功率放大電路發(fā)出諧振控制信號的諧振控制器，所述功率放大電路具有電子開關，濾波電感器和電子開關串接在直流開關電源的正極與地之間，電子開關兩端并聯第二電容和發(fā)射支路，發(fā)射支路由第一電容和諧振發(fā)射線圈串聯而成，所述電子開關的控制端連接所述諧振控制器由所述諧振控制信號控制其通斷；本實用新型采用諧振耦合方式充電，可實現遠距離大功率的無線充電，具有工作頻率高，能量傳輸效率高，開關損耗小無需采用較大散熱器的優(yōu)點，有利于產品體積的小型化。
【專利說明】
一種大功率遠距離無線充電發(fā)射裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及充電裝置，尤其涉及一種大功率遠距離無線充電發(fā)射裝置。
【背景技術】
[0002]現今的智能移動電子設備越來越多，像無人機、機器人等設備都是電池供電，這一類電子設備在農業(yè)應用、快遞應用、房屋建造、地址勘測、掃地等作業(yè)中，往往單次不能完成所有作業(yè)或者需要不斷的往返工作，這需要頻繁的給電子設備充電，在充電的時候必須進行人工干預，造成了人力成本的浪費和影響工作效率。為應對頻繁充電，尤其是在環(huán)境比較惡劣有防水防塵要求的場地，可用無線充電的方式進行充電?，F有的無線充電方式主要采用耦合式，其發(fā)射端和接收端的接收距離近，隨著接收和發(fā)射線圈的距離增加，耦合系數呈現指數性衰減，能量傳遞很快中斷。耦合充電方式適合手機一類的體積較小的電子產品，其接收端可盡量靠近發(fā)射端;但此種充電方式不太適合向無人機、機器人等大型設備，故業(yè)內亟需開發(fā)一種大功率遠距離無線充電發(fā)射裝置。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型是要解決現有技術的上述問題，提出一種大功率遠距離無線充電發(fā)射
目.ο
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型提出的技術方案是設計一種大功率遠距離無線充電發(fā)射裝置，包括依次連接的直流開關電源、功率放大電路、諧振發(fā)射線圈，以及連接直流開關電源向功率放大電路發(fā)出諧振控制信號的諧振控制器，所述功率放大電路包括濾波電感器、第一電容、第二電容、電子開關，其中濾波電感器和電子開關串接在直流開關電源的正極與地之間，電子開關兩端并聯第二電容和發(fā)射支路，發(fā)射支路由第一電容和諧振發(fā)射線圈串聯而成，所述電子開關的控制端連接所述諧振控制器由所述諧振控制信號控制其通斷。
[0005]所述第一電容和第二電容采用陶瓷電容。
[0006]所述電子開關采用三極管、場效應管、可控硅中的一種。
[0007]與現有技術相比，本實用新型采用諧振耦合方式充電，發(fā)射端發(fā)射頻率信號并通過放大器發(fā)射到空間，接收端接收并感應同樣頻率的信號接收發(fā)射端的能量，藉此可以實現遠距離無線充電。本裝置具有工作頻率高，能量傳輸效率高，開關損耗小無需采用較大散熱器的優(yōu)點，有利于產品體積的小型化。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型較佳實施例的原理框圖；
[0009]圖2為本實用新型較佳實施例功率放大電路的電路圖；
[0010]圖3為本實用新型較佳實施例的電壓電流波形對照圖；
[0011]圖4為本實用新型較佳實施例中諧振控制信號與諧振發(fā)射線圈發(fā)射的諧振信號的波形對照圖。
【具體實施方式】
[0012]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0013]本實用新型揭示了一種大功率遠距離無線充電發(fā)射裝置，參看圖1，其包括依次連接的直流開關電源、功率放大電路、諧振發(fā)射線圈，以及連接直流開關電源向功率放大電路發(fā)出諧振控制信號的諧振控制器。其中直流開關電源向各功率放大電路、諧振發(fā)射線圈和諧振控制器提供直流電源，諧振控制器用以提供諧振控制信號，功率放大電路對諧振控制信號進行放大并通過諧振發(fā)射線圈將諧振信號能量發(fā)射到空中，向無人機、機器人等設備充電。
[0014]參看圖2示出的較佳實施例功率放大電路的電路圖，其包括濾波電感器LC、第一電容CS、第二電容CP、電子開關Ql，其中濾波電感器和電子開關串接在直流開關電源的正極與地之間，電子開關兩端并聯第二電容CP和發(fā)射支路，發(fā)射支路由第一電容CS和諧振發(fā)射線圈LS串聯而成，所述電子開關的控制端連接所述諧振控制器由所述諧振控制信號(Controlsignal)控制其通斷。
[0015]圖2示出的功率放大電路屬于CLASS-E拓撲結構，它可以使電子開關工作在零電壓、零電流工作狀態(tài)，降低了電子開關的開關損耗，特別是在工作頻率比較高的場合能有效的提升功率部分的效率。圖2中的濾波電感器LC提供直流電流，當電子開關導通時，其流經電子開關的電流iD = iDD -10，開關導通損耗僅取決于流經它的電流和其導通電阻。此時CS、LS和RL參與諧振。當電子開關關斷時，當iDD - ?0 > O時，VDS電壓開始上升，當iDD -?0 < O, VDS電壓開始下降，當iDD = i0時VDS電壓達到最大值。各處電壓和各處電路的波形對照參看圖3。
[0016]由上可知，在諧振發(fā)射線圈LS兩端可以得到的正弦波信號，該正弦波信號與所述諧振控制信號同頻率。兩者的對照關系參看圖4。在較佳實施例中，所述第一電容CS和第二電容CP采用陶瓷電容。
[0017]在較佳實施例中，所述電子開關Ql采用三極管、場效應管、可控硅場效應管中的一種。圖2中示出的電子開關Ql采用三極管，其集電極連接濾波電感器LC、發(fā)射極接地、基極接諧振控制信號(Control signal)。當電子開關采用場效應管、可控硅時，各自采用相應的連接方法，在此不再贅述。
[0018]需要指出，圖2中示出的發(fā)射支路，第一電容CS—端連接三極管的集電極，第一電容CS另一端連接諧振發(fā)射線圈LS—端，諧振發(fā)射線圈LS另一端連接三極管的發(fā)射極(即接地)。
[0019]本實用新型利用CLASS-E拓撲實現了耦合諧振放大器的軟開關設計，電路的小型化設計需要電路工作在較高的工作頻率，而較高的頻率在傳統的放大電路設計中會產生越來越高的開關損耗，使得效率降低，散熱增大，散熱的增加又會需要考慮增加額外散熱器，電路不僅不能實現小型化還會帶來更多的能效的浪費。本裝置很好地解決和平衡了上述問題，具有工作頻率高，能量傳輸效率高，開關損耗小無需采用較大散熱器的優(yōu)點，有利于產品體積的小型化。
[0020]以上實施例僅為舉例說明，非起限制作用。任何未脫離本申請精神與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含于本申請的權利要求范圍之中。
【主權項】
1.一種大功率遠距離無線充電發(fā)射裝置，包括依次連接的直流開關電源、功率放大電路、諧振發(fā)射線圈(LS)，以及連接直流開關電源向功率放大電路發(fā)出諧振控制信號的諧振控制器，其特征在于:所述功率放大電路包括濾波電感器(LC)、第一電容(CS)、第二電容(CP)、電子開關(Ql)，其中濾波電感器和電子開關串接在直流開關電源的正極與地之間，電子開關兩端并聯第二電容(CP)和發(fā)射支路，發(fā)射支路由第一電容(CS)和所述諧振發(fā)射線圈(LS)串聯而成，所述電子開關的控制端連接所述諧振控制器由所述諧振控制信號控制其通斷。2.如權利要求1所述的大功率遠距離無線充電發(fā)射裝置，其特征在于:所述第一電容(CS)和第二電容(CP)采用陶瓷電容。3.如權利要求2所述的大功率遠距離無線充電發(fā)射裝置，其特征在于:所述電子開關(Ql)采用三極管、場效應管、可控硅中的一種。
【文檔編號】H02J50/12GK205647043SQ201620315367
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】周翀
【申請人】周翀