專利名稱：中大功率無線供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供電裝置，特別是一種中大功率無線供電裝置。
背景技術(shù)：
目前無線供電裝置并沒有在市場上大規(guī)模的生產(chǎn)及銷售，其主要原因有1.裝置供電輸出端的Q值太高，調(diào)試比較困難；2.不能解決在裝置體積小的情況下，裝置發(fā)熱的問題；3.線圈的體積過大，不適合生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；4.效率不高；5.成本高；基于上述原因，導(dǎo)致無線供電裝置無法在便攜式領(lǐng)域中大規(guī)模生產(chǎn)及使用，而且由于其效率低，導(dǎo)致耗電量大
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種中大功率無線供電裝置，要解決的技術(shù)問題是提高工作效率，減小體積，方便生產(chǎn)調(diào)試，降低生產(chǎn)成本。為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種中大功率無線供電裝置，包括用于產(chǎn)生電磁波的供電裝置和用于接收電磁波并將其轉(zhuǎn)換為電源的受電裝置組成，所述供電裝置由自動檢測控制單元、小功率單元、功率放大單元、發(fā)射線圈和指示單元組成，自動檢測控制單元與小功率單元、功率放大單元和指示單元連接；小功率單元連接功率放大單元；功率放大單元連接發(fā)射線圈；所述受電裝置由接收線圈和受電單元組成，接收線圈連接受電單元，功率放大單元的電流通過發(fā)射線圈產(chǎn)生電磁波，當(dāng)接收線圈靠近發(fā)射線圈時，接收線圈通過電磁耦合方式與發(fā)射線圈無線連接，接收線圈產(chǎn)生電流并通過受電單元為用電設(shè)備供電。本發(fā)明所述的發(fā)射線圈和接收線圈分別由漆包線分別繞成扁平的單層或雙層的圓環(huán)盤狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成。本發(fā)明所述的發(fā)射線圈和接收線圈的無線供電距離彡10mm。本發(fā)明所述的電磁波的頻率范圍為50K-500KHZ。本發(fā)明所述的自動檢測控制單元的Ncc端輸入24V電壓后分別連接第一電容的正極、第一電阻的輸入端、第一運算放大器的電源正極、第十五電阻、第二運算放大器的電源正極；第一電容的負極接地，第一電阻的輸出端接三端穩(wěn)壓器的I腳；三端穩(wěn)壓器的2腳接地，3腳分五路，第一路經(jīng)第二電阻接第一發(fā)光二極管的正極，第一發(fā)光二極管的負極接地；第二路接第一三極管的發(fā)射極；第三路經(jīng)第二電容接地；第四路經(jīng)第三電容接地；第五路接第一時基芯片的4腳。第一時基芯片的5腳經(jīng)第四電容接地，6腳分別接第二二極管的負極、第一電位器的一端、第一電位器的滑動臂、第五電容的正極以及第一時基芯片的2腳；第五電容的負極接地。第一電位器的另一端經(jīng)第三二極管接第二電位器的滑動臂、第二電位器的一端、第四電阻的一端以及第一時基芯片的7腳。第二電位器的另一端接第二二極管的正極，第四電阻的另一端分別接第一時基芯片的8腳和4腳；第一時基芯片的I腳接地；3腳分兩路，第一路經(jīng)第五電阻接地，第二路經(jīng)第五二極管接第六電阻的一端和接第六二極管的負極；第二三極管的集電極經(jīng)第三電阻接第一三極管的基極，第二三極管的發(fā)射極接地；第一三極管的集電極經(jīng)第二十一電容接地；第六二極管的正極分兩路，一路經(jīng)第七電阻、第七電容接地，另一路經(jīng)第七電阻、第八電阻和第四二極管分別連接第一運算放大器的輸出端和第九電阻的一端；第一運算放大器的電源負極接地，同相輸入端經(jīng)第十四電阻、第七二極管分別接第十三電阻和第十五電阻的另一端；第十三電阻的另一端接地；第一運算放大器的反向輸入端接第九電阻的另一端和經(jīng)第十六電阻接第十七電阻的一端、第二十九電阻的一端和第二運算放大器的輸出端相連；第二運算放大器的電源負極接地，同相輸入端分別連接第三十電阻的一端和第二十六電阻的一端，第三十電阻的另一端接地；第二運算放大器的反向輸入端分別連接第二十九電阻的另一端和第二十七電阻的一端，第二十七電阻的另一端經(jīng)第二十八電阻接地；Vcc端經(jīng)第十六電容接地。本發(fā)明所述的小功率單元的第二時基芯片的4腳分三路，第一路經(jīng)第十一電阻接自動檢測控制單元的第一三極管的集電極和第二十一電容，第二路經(jīng)第八二極管接地，第 三路接第二時基芯片的8腳；第一三極管的集電極經(jīng)小功率單元的第二十二電容接地；第二時基芯片的2腳經(jīng)第十電容接地，2腳連接第三電位器的一端和滑動臂；第二時基芯片的3腳分別連接第三電位器的另一端和第十二電阻的一端，第十二電阻的另一端接第三三極管的基極，集電極接自動檢測控制單元的第一三極管的集電極，發(fā)射極經(jīng)第十八電阻接地；第二時基芯片的5腳經(jīng)第九電容接地，6腳分兩路，一路經(jīng)第十電阻接7腳，另一路經(jīng)第十電容接地，第二時基芯片的I腳接地。本發(fā)明所述的功率放大單元的第十九電阻的一端連接自動檢測控制單元的第一三極管的集電極，第十九電阻另一端分別經(jīng)第十一電容接地、經(jīng)第二十一電阻接地和連接第二十電阻的一端；第二十電阻的另一端分別經(jīng)第十二電容接小功率單元的第三三極管的集電極、連接第四三極管的基極；第四三極管的發(fā)發(fā)射極接地，集電極分別連接第一線圈的一端、第十三電容的一端和第十四電容的一端；第一線圈的另一端、第十三電容的另一端均連接自動檢測控制單元的第一三極管的集電極；第十四電容的另一端分別連接第二十四電阻的一端和場效應(yīng)管的柵極；第二十四電阻的另一端分三路，第一路經(jīng)第十五電容接地，第二路經(jīng)第二十二電阻接地，第三路經(jīng)第二十三電阻連接自動檢測控制單元的第一三極管的集電極；場效應(yīng)管的源極接地，漏極分兩路，一路經(jīng)第十七電容分別連接第十八電容的一端和第二十五電阻的一端，另一路連發(fā)射線圈的一端，發(fā)射線圈的另一端連接第十八電容的一端，第十八電容的另一端接地；第二十五電阻的另一端分別連接自動檢測控制單元的第二十六電阻的另一端和Vcc端；所述自動檢測控制單元的第二十七電阻的另一端經(jīng)第十八電容接地。本發(fā)明所述的指示單元的第六三極管的集電極連接自動檢測控制單元的Vcc腳，自動檢測控制單元的第十七電阻的另一端接第六三極管的基極，發(fā)射極經(jīng)第九二極管分別連接第十一二極管的負極以及經(jīng)第三十一電阻接第十發(fā)光二極管的正極；第十一二極管的正極連接第十三二極管的負極以及經(jīng)第三十二電阻連接第十二發(fā)光二極管的正極；第十三二極管的正極連接第十五二極管的負極以及經(jīng)第三十三電阻接第十四發(fā)光二極管的正極；第十五二極管的正極連接第十七二極管的負極以及經(jīng)第三十四電阻接第十六發(fā)光二極管的正極；第十七二極管的正極連接第十九二極管的負極以及經(jīng)第三十五電阻接第十八發(fā)光二極管的正極；第十九二極管的正極經(jīng)第三十六電阻接第二十發(fā)光二極管的正極，第二十發(fā)光二極管的負極連接第十八發(fā)光二極管、第十六發(fā)光二極管、第十四發(fā)光二極管、第十二發(fā)光二極管以及第十發(fā)光二極管的負極。本發(fā)明所述的受電單元的整流橋的2腳經(jīng)第四線圈接第十九電容的正極和接DCOUTl腳，第十九電容的負極連接DC0UT2腳；整流橋的4腳接DC0UT2腳；1腳分別連接接收線圈的一端和第二十電容的一端；接收線圈的另一端和第二十電容的另一端接整流橋的3腳，該DCOUTl腳和DC0UT2腳與用電設(shè)備連接。本發(fā)明所述的發(fā)射線圈和接收線圈的外徑為40mm,內(nèi)徑為IOmm的單層線圈,所述漆包線直徑為O. 6mm ;三端穩(wěn)壓器采用7812型三端穩(wěn)壓集成電路；第一三極管采用8550型PNP晶體三極管、第二三極管、第三三極管采用8050型NPN晶體三極管；第一時基芯片和第二時基芯片采用NE555型8腳時基集成電路；第二、第三、第四、第五、第六、第七二極管采用4148型半導(dǎo)體二極管；第八二極管采用5. IV穩(wěn)壓二極管、第九二極管采用9. IV穩(wěn)壓二極管；第十一二極管、第十三二極管、第十五二極管、第十七二極管、第十九二極管采用2V穩(wěn)壓二極管；第六三極管采用NPN型三極管；第四三極管采用13003型三極管；場效應(yīng)管采用 IRF640型的耗盡型N-MOS場效應(yīng)管；第一運算放大器和第二運算放大器采用LM358型雙運算放大器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用盤形的線圈做為供受電線圈，頻率范圍在50-500KHZ的電磁波作為能量傳送，能夠滿足電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)，降低Q值并且獲得較大功率的傳輸；采用自動檢測控制單元能夠自動檢測裝置的供電與斷電時間，提高裝置的工作效率，能夠適合大規(guī)模生產(chǎn),生產(chǎn)成本低。


圖I是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明的電路圖。圖3是本發(fā)明的供受電線圈的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖I所示，本發(fā)明的中大功率無線供電裝置由用于產(chǎn)生電磁波的供電裝置和用于接收電磁波并將其轉(zhuǎn)換為電源的受電裝置組成，其中供電裝置由自動檢測控制單元、小功率單元、功率放大單元、發(fā)射線圈和指示單元組成，自動檢測控制單元與小功率單元、功率放大單元連接；自動檢測控制單元還與指示單元連接，小功率單元連接功率放大單元；功率放大單元連接發(fā)射線圈；受電裝置由接收線圈和受電單元組成，所述發(fā)射線圈和接收線圈是由兩條漆包線分別繞成扁平的單層或雙層的圓環(huán)盤狀結(jié)構(gòu)，接收線圈連接受電單元，功率放大單元的電流通過發(fā)射線圈產(chǎn)生電磁波，當(dāng)接收線圈靠近發(fā)射線圈時，接收線圈通過電磁耦合方式與發(fā)射線圈無線連接，接收線圈產(chǎn)生電流并通過受電單元為用電設(shè)備供電。所述用電設(shè)備是現(xiàn)有技術(shù)中的用電的電器，例如手機、熱水壺等常規(guī)設(shè)備。所述發(fā)射線圈與接收線圈同心且處于平行時，接收線圈產(chǎn)生電流。所述發(fā)射線圈和接收線圈的無線供電距離彡10mm。
如圖2所示，所述自動檢測控制單元的Vcc端輸入24V電壓后分別連接第一電容Cl的正極、第一電阻Rl的輸入端、第一運算放大器U4的電源正極、第十五電阻R15、第二運算放大器U5的電源正極；第一電容Cl的負極接地，第一電阻Rl的輸出端接三端穩(wěn)壓器Ul的I腳(Vin);三端穩(wěn)壓器Ul的2腳接地(GND)，3腳(Vout)分五路，第一路經(jīng)第二電阻R2接第一發(fā)光二極管Dl的正極，第一發(fā)光二極管Dl的負極接地；第二路接第一三極管Ql的發(fā)射極；第三路經(jīng)第二電容C2接地；第四 路經(jīng)第三電容C3接地；第五路接第一時基芯片U2的4腳。第一時基芯片U2的5腳經(jīng)第四電容接地，6腳分別接第二二極管D2的負極、第一電位器VRl的一端、第一電位器VRl的滑動臂、第五電容C5的正極以及第一時基芯片U2的2腳；第五電容C5的負極接地。第一電位器VRl的另一端經(jīng)第三二極管D3接第二電位器VR2的滑動臂、第二電位器VR2的一端、第四電阻R4的一端以及第一時基芯片U2的7腳。第二電位器VR2的另一端接第二二極管D2的正極，第四電阻R4的另一端分別接第一時基芯片U2的8腳和4腳；第一時基芯片U2的I腳接地；3腳分兩路，第一路經(jīng)第五電阻R5接地，第二路經(jīng)第五二極管D5接第六電阻R6的一端和接第六二極管D6的負極；第二三極管Q2的集電極經(jīng)第三電阻R3接第一三極管Ql的基極，第二三極管Q2的發(fā)射極接地；第一三極管Ql的集電極經(jīng)第二十一電容C21接地；第六二極管D6的正極分兩路，一路經(jīng)第七電阻R7、第七電容接地，另一路經(jīng)第七電阻R7、第八電阻R8和第四二極管D4分別連接第一運算放大器U4的輸出端和第九電阻R9的一端；第一運算放大器U4的電源負極接地，同相輸入端經(jīng)第十四電阻R14、第七二極管D7分別接第十三電阻R13和第十五電阻R15的另一端；第十三電阻R13的另一端接地；第一運算放大器U4的反向輸入端接第九電阻R9的另一端和經(jīng)第十六電阻R16接第十七電阻R17的一端、第二十九電阻R29的一端和第二運算放大器U5的輸出端相連；第二運算放大器U5的電源負極接地，同相輸入端分別連接第三十電阻R30的一端和第二十六電阻R26的一端，第三十電阻R30的另一端接地；第二運算放大器U5的反向輸入端分別連接第二十九電阻R29的另一端和第二十七電阻R27的一端，第二十七電阻R27的另一端經(jīng)第二十八電阻R28接地；Vcc端經(jīng)第十六電容C16接地；在此電路中，放大電路由第二運算放大器U5、第二十六電阻R26、第二十七電阻R27、第二十八電阻R28、第二十九電阻R29和第三十電阻R30組成；比較電路由第一運算放大器U4與第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第七二極管D7、第九電阻R9和第十六電阻R16組成；電源控制開關(guān)由第一三極管Ql和第二三極管Q2經(jīng)第三電阻R3相連后組成；小功率單元的第二時基芯片U3的4腳分三路，第一路經(jīng)第i^一電阻Rll接自動檢測控制單元的第一三極管Ql的集電極和第二十一電容C21，第二路經(jīng)第八二極管D8接地，第三路接第二時基芯片U3的8腳；第一三極管Ql的集電極經(jīng)小功率單元的第二十二電容C22接地；第二時基芯片U3的2腳經(jīng)第十電容ClO接地，2腳連接第三電位器VR3的一端和滑動臂；第二時基芯片U3的3腳分別連接第三電位器VR3的另一端和第十二電阻R12的一端，第十二電阻R12的另一端接第三三極管Q3的基極，集電極接自動檢測控制單元的第一三極管Ql的集電極，發(fā)射極經(jīng)第十八電阻R18接地；第二時基芯片U3的5腳經(jīng)第九電容接地，6腳分兩路，一路經(jīng)第十電阻RlO接7腳，另一路經(jīng)第十電容ClO接地，第二時基芯片U3的I腳接地；功率放大單元的第十九電阻R19的一端連接自動檢測控制單元的第一三極管Ql的集電極，另一端分別經(jīng)第十一電容Cll接地、經(jīng)第二十一電阻R21接地和連接第二十電阻R20的一端；第二十電阻R20的另一端分別經(jīng)第十二電容C12接小功率單元的第三三極管Q3的集電極、連接第四三極管Q4的基極；第四三極管Q4的發(fā)射極接地，集電極分別連接第一線圈LI的一端、第十三電容C13的一端和第十四電容C14的一端；第一線圈LI的另一端、第十三電容C13的另一端均連接自動檢測控制單元的第一三極管Ql的集電極；第十四電容C14的另一端分別連接第二十四電阻R24的一端和場效應(yīng)管Q5的柵極；第二十四電阻R24的另一端分三路，第一路經(jīng)第十五電容Cl5接地，第二路經(jīng)第二十二電阻R22接地，第三路經(jīng)第二十三電阻R23連接自動檢測控制單元的第一三極管Ql的集電極；場效應(yīng)管Q5的源極接地，漏極分兩路，一路經(jīng)第十七電容C17分別連接第十八電容C18的一端和第二十五電阻R25的一端，另一路連發(fā)射線圈L2的一端，發(fā)射線圈L2的另一端連接第十八電容C18的一端，第十八電容C18的另一端接地；第二十五電阻R25的另一端分別連接自動檢測控制單元的第二十六電阻R26的另一端和Vcc端；所述自動檢測控制單元的第二十七電阻的另一端經(jīng)第十八電容C18接地； 指示單元的第六三極管Q6的集電極連接自動檢測控制單元的Vcc腳，自動檢測控制單元的第十七電阻R17的另一端接第六三極管Q6的基極，發(fā)射極經(jīng)第九二極管D9分別連接第十一二極管Dll的負極以及經(jīng)第三十一電阻R31接第十發(fā)光二極管DlO的正極；第十一二極管Dll的正極連接第十三二極管D13的負極以及經(jīng)第三十二電阻R32連接第十二發(fā)光二極管D12的正極；第十三二極管D13的正極連接第十五二極管D15的負極以及經(jīng)第三十三電阻R33接第十四發(fā)光二極管D14的正極；第十五二極管D15的正極連接第十七二極管D17的負極以及經(jīng)第三十四電阻R34接第十六發(fā)光二極管D16的正極；第十七二極管D17的正極連接第十九二極管D19的負極以及經(jīng)第三十五電阻R35接第十八發(fā)光二極管D18的正極；第十九二極管D19的正極經(jīng)第三十六電阻R36接第二十發(fā)光二極管D20的正極，第二十發(fā)光二極管D20的負極連接第十八發(fā)光二極管D18、第十六發(fā)光二極管D16、第十四發(fā)光二極管D14、第十二發(fā)光二極管D12以及第十發(fā)光二極管DlO的負極；受電單元的整流橋BR的2腳經(jīng)第四線圈L4接第十九電容C19的正極和接DCOUTl腳，DCOUTl腳連接用電設(shè)備；第十九電容C19的負極連接DC0UT2腳；整流橋BR的4腳接DC0UT2腳，DC0UT2腳連接用電設(shè)備；1腳分別連接接收線圈L3的一端和第二十電容C20的一端；接收線圈L3的另一端和第二十電容C20的另一端接整流橋BR的3腳，該DCOUTl腳和DC0UT2腳與用電設(shè)備連接。如圖3所示，發(fā)射線圈和接收線圈由現(xiàn)有技術(shù)的漆包線繞成單層或雙層重疊的圓環(huán)盤狀結(jié)構(gòu)，其圓心為空心，以獲得大功率的高效率傳輸，線圈下端的兩個觸角與功率放大單元及受電單元連接，頻率范圍為50K-500KHZ的電磁波。作為最佳實施例漆包線直徑為O. 6mm，發(fā)射線圈L2和接收線圈L3的外徑為40mm,內(nèi)徑為IOmm的單層線圈，電感量為10UH，通過電流為2安培；三端穩(wěn)壓器采用7812型三端穩(wěn)壓集成電路；第一三極管Ql采用8550型PNP晶體三極管、第二三極管Q2、第三三極管Q3采用8050型NPN晶體三極管；第一時基芯片U2和第二時基芯片U3采用NE555型8腳時基集成電路；第二、第三、第四、第五、第六、第七二極D1-D7管采用4148型半導(dǎo)體二極管；第八二極管采用5. IV穩(wěn)壓二極管、第九二極管采用9. IV穩(wěn)壓二極管、第十一、第十三、第十五、第十七、第十九二極管采用2V穩(wěn)壓二極管；第六三極管Q6采用NPN型三極管；第四三極管Q4采用13003型三極管；場效應(yīng)管Q5采用IRF640型的耗盡型N-MOS場效應(yīng)管；第一運算放大器U4和第二運算放大器U5采用LM358型雙運算放大器。本發(fā)明的工作原理如下自動檢測控制單元的Vcc輸入24V，加電后，第一雙運算放大器U4和第二雙運算放大器U5工作，經(jīng)第二十五電阻R25向場效應(yīng)管Q5的漏極和發(fā)射線圈L2供電，此時場效應(yīng)管Q5和發(fā)射線圈L2處于待機狀態(tài)；24V電壓經(jīng)三端穩(wěn)壓器Ul降壓、穩(wěn)壓后輸出12V穩(wěn)定電壓，向第一時基芯片U2供電，第一時基芯片U2輸出脈沖信號，調(diào)節(jié)第一電位器VRl和第二電位器VR2使脈沖周期為10S，占空比為1/10，即高電平為1S，低電平為9S的脈沖信號，用于控制由第一三極管Ql和第二三極管Q2組成的電源控制開關(guān)，當(dāng)脈沖高電平時，第一三極管Ql導(dǎo)通，向第二時基芯片U3、第三三極管Q3、第四三極管Q4和場效應(yīng)管Q5供電，在無負載時，設(shè)置第十九R19、第二i^一電阻R21、第二十二電阻R22和第二十三電阻R23使電流在200mA以內(nèi)，調(diào)節(jié)第三電位器VR3使第二時基芯片U3的振蕩頻率在255KHZ ;第二運算放大器U5與第二十六至三十電阻R26-R30組成放大電路，放大來自第二十五電阻R25兩端的電壓，而第一運算放大器U4與第十三至第十五電阻R13-R15及第七二極管D7，第九電阻R9和第十六電阻R16組成比較電路，比較來自放大電路放大后 的電壓；當(dāng)接收線圈L3遠離發(fā)射線圈L2不在電磁輻射范圍內(nèi)時，即系統(tǒng)為空載，系統(tǒng)電流較小，流過第二十五電阻R25的電流產(chǎn)生的壓降經(jīng)第二運算放大器U5放大后不足以翻轉(zhuǎn)比較電路，無法驅(qū)動指示單元的LED，則IS后第一三極管Ql關(guān)閉，系統(tǒng)重新回到待機狀態(tài)。當(dāng)接收線圈L3在發(fā)射線圈L2的電磁輻射范圍內(nèi)時，并且接收線圈L3平行放在發(fā)射線圈線圈L2上方2mm內(nèi)處，并使其處于同心時，系統(tǒng)處于負載待機狀態(tài)，來自第一時基芯片U2輸出脈沖信號控制第一三極管Ql導(dǎo)通瞬間，流過第二十五電阻R25的電流產(chǎn)生的壓降經(jīng)第二運算放大器U5放大后翻轉(zhuǎn)比較電路，輸出的高電平通過第四二極管D4、第八電阻R8、第七電阻R7和第六二極管D6控制第一三極管Ql處于并保持導(dǎo)通狀態(tài)，這時來自第一時基芯片U2的脈沖信號不起作用；因為第六電阻R6與第六二極管D6的連接處在比較電路的第一運算放大器U4翻轉(zhuǎn)前一直是高電平，這種狀態(tài)并不以通過第五二極管D5的來自第一時基芯片U2的脈沖狀態(tài)而改變.且第一運算放大器U4輸出的高電平同時給第七電容C7充電，調(diào)整第七電容C7和第七電阻R7的值，使第一運算放大器U4輸出低電平后，第一三極管Ql能夠保持導(dǎo)通狀態(tài)，例如3分鐘(也可以是其它時間)以確保接收線圈L3與發(fā)射線圈L2臨時短時間移動時，系統(tǒng)仍然保持工作；同時，系統(tǒng)在工作時，第二運算放大器U5放大輸出端的電壓通過第六三極管Q6驅(qū)動指示單元的LED燈，LED燈點亮的個數(shù)反映第二運算放大器U5放大輸出電壓的高低，根據(jù)LED燈的開啟個數(shù)反映接收線圈L3是否擺放在最佳位置；通過調(diào)整第十三電阻R13和第十五電阻R15能改變比較器基準(zhǔn)電壓，用以控制系統(tǒng)在多大功率時進入工作狀態(tài)。本發(fā)明采用頻率范圍為50K-500KHZ的電磁波作能量傳送，這是因為在此頻率范圍內(nèi)元器件價格低廉，線圈體積小，并Q值可適當(dāng)降低，生產(chǎn)時很容易匹配；本發(fā)明可保證供受電線圈距離IOmm以內(nèi)，功率50W時傳輸效率高于50%，2mm內(nèi)時甚至超過80%.另外，由于采用小線圈，在此頻率范圍內(nèi)的電磁幅射非常微弱，很容易滿足各國的電磁幅射標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種中大功率無線供電裝置，包括用于產(chǎn)生電磁波的供電裝置和用于接收電磁波并將其轉(zhuǎn)換為電源的受電裝置組成，其特征在于所述供電裝置由自動檢測控制單元、小功率單元、功率放大單元、發(fā)射線圈和指示單元組成，自動檢測控制單元與小功率單元、功率放大單元和指示單元連接；小功率單元連接功率放大單元；功率放大單元連接發(fā)射線圈； 所述受電裝置由接收線圈和受電單元組成，接收線圈連接受電單元，功率放大單元的電流通過發(fā)射線圈產(chǎn)生電磁波，當(dāng)接收線圈靠近發(fā)射線圈時，接收線圈通過電磁耦合方式與發(fā)射線圈無線連接，接收線圈產(chǎn)生電流并通過受電單元為用電設(shè)備供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中大功率無線供電裝置，其特征在于所述發(fā)射線圈和接收線圈分別由漆包線分別繞成扁平的單層或雙層的圓環(huán)盤狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中大功率無線供電裝置，其特征在于所述發(fā)射線圈和接收線圈的無線供電距離< 10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中大功率無線供電裝置，其特征在于所述電磁波的頻率范 圍為 50K-500KHZ。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中大功率無線供電裝置，其特征在于所述自動檢測控制單兀的Vcc端輸入24V電壓后分別連接第一電容(Cl)的正極、第一電阻(Rl)的輸入端、第一運算放大器(U4)的電源正極、第十五電阻(R15)、第二運算放大器(U5)的電源正極；第一電容(Cl)的負極接地，第一電阻(Rl)的輸出端接三端穩(wěn)壓器(Ul)的I腳(Vin);三端穩(wěn)壓器(Ul)的2腳接地(GND)，3腳(Vout)分五路，第一路經(jīng)第二電阻(R2)接第一發(fā)光二極管(Dl)的正極，第一發(fā)光二極管(Dl)的負極接地；第二路接第一三極管(Ql)的發(fā)射極；第三路經(jīng)第二電容(C2)接地；第四路經(jīng)第三電容(C3)接地；第五路接第一時基芯片(U2)的4腳。第一時基芯片(U2)的5腳經(jīng)第四電容接地，6腳分別接第二二極管(D2)的負極、第一電位器(VRl)的一端、第一電位器(VRl)的滑動臂、第五電容(C5)的正極以及第一時基芯片(U2)的2腳；第五電容(C5)的負極接地。第一電位器(VRl)的另一端經(jīng)第三二極管(D3)接第二電位器(VR2)的滑動臂、第二電位器(VR2)的一端、第四電阻(R4)的一端以及第一時基芯片(U2)的7腳。第二電位器(VR2)的另一端接第二二極管(D2)的正極，第四電阻(R4)的另一端分別接第一時基芯片(U2)的8腳和4腳；第一時基芯片(U2)的I腳接地；3腳分兩路，第一路經(jīng)第五電阻(R5)接地，第二路經(jīng)第五二極管(D5)接第六電阻(R6)的一端和接第六二極管(D6)的負極；第二三極管(Q2)的集電極經(jīng)第三電阻(R3)接第一三極管(Ql)的基極，第二三極管(Q2)的發(fā)射極接地；第一三極管(Ql)的集電極經(jīng)第二十一電容(C21)接地；第六二極管(D6)的正極分兩路，一路經(jīng)第七電阻(R7)、第七電容接地，另一路經(jīng)第七電阻(R7)、第八電阻(R8)和第四二極管(D4)分別連接第一運算放大器(U4)的輸出端和第九電阻(R9)的一端；第一運算放大器(U4)的電源負極接地，同相輸入端經(jīng)第十四電阻(R14)、第七二極管(D7)分別接第十三電阻(R13)和第十五電阻(R15)的另一端；第十三電阻(R13)的另一端接地；第一運算放大器(U4)的反向輸入端接第九電阻(R9)的另一端和經(jīng)第十六電阻(R16)接第十七電阻(R17)的一端、第二十九電阻(R29)的一端和第二運算放大器(U5)的輸出端相連；第二運算放大器(U5)的電源負極接地，同相輸入端分別連接第三十電阻(R30)的一端和第二十六電阻(R26)的一端，第三十電阻(R30)的另一端接地；第二運算放大器(U5)的反向輸入端分別連接第二十九電阻(R29)的另一端和第二十七電阻(R27)的一端，第二十七電阻(R27)的另一端經(jīng)第二十八電阻(R28)接地；Vcc端經(jīng)第十六電容(C16)接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中大功率無線供電裝置，其特征在于所述小功率單元的第二時基芯片(U3)的4腳分三路，第一路經(jīng)第i^一電阻(Rll)接自動檢測控制單元的第一三極管(Ql)的集電極和第二十一電容(C21)，第二路經(jīng)第八二極管(D8)接地，第三路接第二時基芯片(U3)的8腳；第一三極管(Ql)的集電極經(jīng)小功率單元的第二十二電容(C22)接地；第二時基芯片(U3)的2腳經(jīng)第十電容(ClO)接地，2腳連接第三電位器(VR3)的一端和滑動臂；第二時基芯片(U3)的3腳分別連接第三電位器(VR3)的另一端和第十二電阻(R12)的一端，第十二電阻(R12)的另一端接第三三極管(Q3)的基極，集電極接自動檢測控制單元的第一三極管(Ql)的集電極，發(fā)射極經(jīng)第十八電阻(R18)接地；第二時基芯片(U3)的5腳經(jīng)第九電容接地，6腳分兩路，一路經(jīng)第十電阻(RlO)接7腳，另一路經(jīng)第十電容(ClO)接地，第二時基芯片(U3)的I腳接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中大功率無線供電裝置，其特征在于所述功率放大單元的第十九電阻(R19)的一端連接自動檢測控制單元的第一三極管(Ql)的集電極，第十九電阻(R19)另一端分別經(jīng)第十一電容(Cll)接地、經(jīng)第二十一電阻(R21)接地和連接第二十電阻(R20)的一端；第二十電阻(R20)的另一端分別經(jīng)第十二電容(C12)接小功率單元的第三三極管(Q3)的集電極、連接第四三極管(Q4)的基極；第四三極管(Q4)的發(fā)發(fā)射極接地，集電極分別連接第一線圈(LI)的一端、第十三電容(C13)的一端和第十四電容(C14)的一端；第一線圈(LI)的另一端、第十三電容(C13)的另一端均連接自動檢測控制單元的第一三極管(Ql)的集電極；第十四電容(C14)的另一端分別連接第二十四電阻(R24)的一端和場效應(yīng)管(Q5)的柵極；第二十四電阻(R24)的另一端分三路，第一路經(jīng)第十五電容(C15)接地，第二路經(jīng)第二十二電阻(R22 )接地，第三路經(jīng)第二十三電阻(R23 )連接自動檢測控制單元的第一三極管(Ql)的集電極；場效應(yīng)管(Q5)的源極接地，漏極分兩路，一路經(jīng)第十七電容(C17)分別連接第十八電容(C18)的一端和第二十五電阻(R25)的一端，另一路連發(fā)射線圈(L2)的一端,發(fā)射線圈(L2)的另一端連接第十八電容(C18)的一端,第十八電容(C18)的另一端接地；第二十五電阻(R25)的另一端分別連接自動檢測控制單元的第二十六電阻(R26)的另一端和Vcc端；所述自動檢測控制單元的第二十七電阻(R27)的另一端經(jīng)第十八電容(C18)接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中大功率無線供電裝置，其特征在于所述指示單元的第六三極管(Q6)的集電極連接自動檢測控制單元的Vcc腳，自動檢測控制單元的第十七電阻(R17)的另一端接第六三極管(Q6)的基極，發(fā)射極經(jīng)第九二極管(D9)分別連接第十一二極管(Dll)的負極以及經(jīng)第三十一電阻(R31)接第十發(fā)光二極管(DlO)的正極；第十一二極管(Dll)的正極連接第十三二極管(D13)的負極以及經(jīng)第三十二電阻(R32)連接第十二發(fā)光二極管(D12)的正極；第十三二極管(D13)的正極連接第十五二極管(D15)的負極以及經(jīng)第三十三電阻(R33)接第十四發(fā)光二極管(D14)的正極；第十五二極管(D15)的正極連接第十七二極管(D17)的負極以及經(jīng)第三十四電阻(R34)接第十六發(fā)光二極管(D16)的正極；第十七二極管(D17)的正極連接第十九二極管(D19)的負極以及經(jīng)第三十五電阻(R35)接第十八發(fā)光二極管(D18)的正極；第十九二極管(D19)的正極經(jīng)第三十六電阻(R36)接第二十發(fā)光二極管(D20)的正極，第二十發(fā)光二極管(D20)的負極連接第十八發(fā)光二極管(D18)、第十六發(fā)光二極管(D16)、第十四發(fā)光二極管(D14)、第十二發(fā)光二極管(D12)以及第十發(fā)光二極管(DlO)的負極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的中大功率無線供電裝置，其特征在于所述受電單元的整流橋(BR)的2腳經(jīng)第四線圈(L4)接第十九電容(C19)的正極和接DCOUTl腳，第十九電容(C19)的負極連接DC0UT2腳；整流橋(BR)的4腳接DC0UT2腳；1腳分別連接接收線圈(L3)的一端和第二十電容(C20)的一端；接收線圈(L3)的另一端和第二十電容(C20)的另一端接整流橋(BR)的3腳，該DCOUTl腳和DC0UT2腳與用電設(shè)備連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的中大功率無線供電裝置，其特征在于發(fā)射線圈(L2)和接收線圈(L3)的外徑為40mm,內(nèi)徑為IOmm的單層線圈，所述漆包線直徑為O. 6mm ;三端穩(wěn)壓器(Ul)采用7812型三端穩(wěn)壓集成電路；第一三極管(Ql)采用8550型PNP晶體三極管、第二三極管(Q2)、第三三極管(Q3)采用8050型NPN晶體三極管；第一時基芯片(U2)和第二時基芯片(U3)采用NE555型8腳時基集成電路；第二、第三、 第四、第五、第六、第七二極管(D1-D7)采用4148型半導(dǎo)體二極管；第八二極管(D8)采用5. IV穩(wěn)壓二 極管、第九二極管(D9)采用9. IV穩(wěn)壓二極管；第十一二極管(D11)、第十三二極管(D13)、第十五二極管(D15)、第十七二極管(D17)、第十九二極管(D19)采用2V穩(wěn)壓二極管；第六三極管(Q6)采用NPN型三極管；第四三極管(Q4)采用13003型三極管；場效應(yīng)管(Q5)采用IRF640型的耗盡型N-MOS場效應(yīng)管；第一運算放大器(U4)和第二運算放大器(U5)采用LM358型雙運算放大器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中大功率無線供電裝置，要解決的技術(shù)問題是提高工作效率，減小體積，方便生產(chǎn)調(diào)試，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明包括用于產(chǎn)生電磁波的供電裝置和用于接收電磁波并將其轉(zhuǎn)換為電源的受電裝置組成，所述供電裝置由自動檢測控制單元、小功率單元、功率放大單元、發(fā)射線圈和指示單元組成，所述受電裝置由接收線圈和受電單元組成，功率放大單元的電流通過發(fā)射線圈產(chǎn)生電磁波，當(dāng)接收線圈靠近發(fā)射線圈時，接收線圈通過電磁耦合方式與發(fā)射線圈無線連接，接收線圈產(chǎn)生電流并通過受電單元為用電設(shè)備供電。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用盤形的線圈做為供受電線圈，降低Q值并且獲得較大功率的傳輸；提高裝置的工作效率，能夠適合大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低。
文檔編號H02J17/00GK102723789SQ20121018867
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者楊彤 申請人:楊彤