本實用新型涉及電能傳輸技術領域，尤其涉及一種小功率無線電能傳輸裝置。

背景技術：

無線電能傳輸和有線電能傳輸是對應的，傳統(tǒng)電氣設備的接觸式供電因觸點接觸摩擦產(chǎn)生火花、絕緣與導體消損的問題，嚴重縮短電氣設備的使用。另外，有線電能傳輸也不能滿足一些特殊應用場合的需要?，F(xiàn)有技術中，設計電能傳輸?shù)募夹g有電磁感應技術、諧振式強磁耦合技術和電磁波輻射技術。一般的電磁感應分為靜電感應和動電感應兩類。靜電感應方案是利用容性耦合傳輸能量，系統(tǒng)通過產(chǎn)生高頻、高壓的交變電流產(chǎn)生電場，在兩個或多個相互隔離的端點之間傳遞能量，但要實現(xiàn)高頻、高壓的交變電流存在一定難度。動電感應方案利用感性耦合傳輸能量，有時也成為疏松耦合式能量傳輸，在初級線圈中通上交流電，產(chǎn)生交變的電場，利用近場范圍內(nèi)線圈之間的互感來實現(xiàn)能量的傳輸。該方案的主要缺點是傳輸效率會隨著的傳輸?shù)木嚯x迅速衰減。諧振式強磁耦合技術，系統(tǒng)由兩個具有相同諧振頻率的線圈回路組成，采用單層線圈.兩端各放置一個平扳電容器.共同組成諧振回路。當發(fā)送端接通電源后，兩個線圈都以相同的頻率振動.從而產(chǎn)生強大的電磁場，通過“電振”傳遞電能。電磁波輻射方案在供電端將電能轉(zhuǎn)化為電磁波的形式并向空間發(fā)射，在接收端收集并恢復成直流或交流電的形式。電磁輻射方案的原理較為成熟，但在大功率的情況下，對天線的設計要求較高。

有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種小功率無線電能傳輸裝置，使其更具有日常生活中電能輸送的利用價值。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述技術問題，本實用新型目的在于提供一種小功率無線電能傳輸裝置，以解決現(xiàn)有技術中傳輸效率低、對設備要求高、操作復雜的問題。

本實用新型的一種小功率無線電能傳輸裝置，包括依次電聯(lián)接的濾波整流電路、自激振蕩電路、發(fā)射電路與接收電路，所述自激振蕩電路包括4條并聯(lián)支路，電阻R1與電阻R3串聯(lián)形成第一條支路，電感L2與場效應管Q2串聯(lián)形成第二條支路，場效應管Q2基極端連接在電阻R1與電阻R3的公共端，電阻R2與電阻R4串聯(lián)形成第三條支路，電感L1與場效應管Q1串聯(lián)形成第四條支路，場效應管Q1基極端連接在電阻R2與電阻R4的公共端，在電阻R1與電阻R3的公共端和電感L1與場效應管Q1的公共端之間連接有二極管D1，在電阻R2與電阻R4的公共端和電感L2與場效應管Q2的公共端之間連接有二極管D2，所述發(fā)射電路包括調(diào)諧回路，調(diào)諧回路的一端連接在電感L2與場效應管Q2的公共端，另一端連接在電感L1與場效應管Q1的公共端。

進一步地，所述調(diào)諧回路由若干電容并聯(lián)后與電感LA并聯(lián)組成。

進一步地，所述自激振蕩電路還并聯(lián)有第一發(fā)光電路，所述第一發(fā)光電路包括相串聯(lián)的電阻R5、發(fā)光二極管LED1，以及與電阻R5及發(fā)光二極管LED1并聯(lián)的電容C9。

進一步地，所述接收電路由若干電容并聯(lián)后與電感LB并聯(lián)組成，所述接收電路輸出端連接有相并聯(lián)的全波整流電路與第二發(fā)光電路，所述第二發(fā)光電路包括相串聯(lián)的電阻R6、發(fā)光二極管LED2，以及與電阻R6及發(fā)光二極管LED2并聯(lián)的電容C18。

進一步地，所述濾波整流電路采用RC型濾波整流電路。

進一步地，所述場效應管Q1與所述場效應管Q2上均設置有散熱片。

進一步地，所述電感LA和所述電感LB為直徑14-16cm的普通單線圈，面對面設置，中間磁耦合距離D可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)距離為0-50cm。

借由上述方案，本實用新型至少具有以下優(yōu)點：

1、通過設置自激振蕩電路，能夠產(chǎn)生高頻正弦信號，通過設置有諧振回路，能夠?qū)Ω哳l正弦信號進行調(diào)諧，調(diào)諧后的中心頻率等于發(fā)射線圈與接收線圈的固有頻率，使得磁場耦合最強，傳輸效率最高，隨著接收端電壓增大，相應的能量傳輸距離越遠；

2、通過設置有散熱片，能夠保證在正常工作的過程中，及時有效地對場效應管進行散熱，避免場效應管產(chǎn)生的大量熱量燒壞元器件，保證整體裝置的正常運行；

3、通過設置有14-16cm普通單線圈的電感LA與電感LB，相對于一般的線圈直徑更小，圈數(shù)更少，重量更輕，諧振時電磁能量大，整體結構更優(yōu)化；

4、整體裝置不需要對現(xiàn)有插座進行改裝，只需要插入發(fā)射端模塊即可，接收端模塊提供負載供電接口，設計合理，能夠為現(xiàn)有的小型家電提供高效的無線充電功能，得到廣泛地應用；

5、無線傳輸是從電源到負載不經(jīng)過電氣直接接觸的一種能力傳輸方式，安全方便。

上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1是本實用新型的系統(tǒng)示意圖；

圖2是本實用新型的發(fā)射電路圖；

圖3是本實用新型的接收電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

結合圖1、圖2和圖3，本實用新型包括依次電聯(lián)接的濾波整流電路、自激振蕩電路、發(fā)射電路、接收電路與負載。

所述濾波整流電路輸入端連接有家庭所用的交流電，所述交流電通過RC濾波整流電路為自激振蕩電路提供可調(diào)節(jié)的0-15V的直流電，所述RC濾波整流電路輸出端電性連接自激振蕩電路輸入端。

所述自激振蕩電路包括4條并聯(lián)支路，100Ω、2W電阻R1與10KΩ、0.25W電阻R3串聯(lián)形成第一條支路，10μH電感L2與INF244N場效應管Q2串聯(lián)形成第二條支路，INF244N場效應管Q2基極端連接在100Ω、2W電阻R1與10KΩ、0.25W電阻R3的公共端，100Ω、2W電阻R2與10KΩ、0.25W電阻R4串聯(lián)形成第三條支路，10μH電感L1與INF244N場效應管Q1串聯(lián)形成第四條支路，INF244N場效應管Q1基極端連接在100Ω、2W電阻R2與10KΩ、0.25W電阻R4的公共端。

在100Ω、2W電阻R1與10KΩ、0.25W電阻R3的公共端和10μH電感L1與INF244N場效應管Q1的公共端之間連接有IN4148二極管D1，在100Ω、2W電阻R2與10KΩ、0.25W電阻R4的公共端和10μH電感L2與INF244N場效應管Q2的公共端之間連接有IN4148二極管D2。

所述100Ω、2W電阻R1與所述100Ω、2W電阻R2在電路中主要功能是限流作用，所述10KΩ、0.25W電阻R3與10KΩ、0.25W所述電阻R4在電路中分別是抬高所述INF244N場效應管Q1與所述INF244N場效應管Q2基級電壓，避開場效應管Q1與Q2的死區(qū)工作點，使電路工作在最佳狀態(tài)。所述INF244N場效應管Q1與所述INF244N場效應管Q2上均設置有散熱片，能夠保證在正常工作的過程中，及時有效地對場效應管Q1與Q2進行散熱，避免場效應管Q1與Q2產(chǎn)生的大量熱量燒壞元器件，保證整體裝置的正常運行。

所述發(fā)射電路包括調(diào)諧回路，調(diào)諧回路的一端連接在10μH電感L2與INF244N場效應管Q2的公共端，另一端連接在10μH電感L1與INF244N場效應管Q1的公共端。所述調(diào)諧回路由若干電容并聯(lián)后與電感LA并聯(lián)組成，在本傳輸裝置中，所述調(diào)諧回路由電容C1-C9并聯(lián)后與電感LA并聯(lián)組成，所述電容的數(shù)量可根據(jù)實際需求增加或減少數(shù)量。

所述自激振蕩電路還并聯(lián)有第一發(fā)光電路，所述第一發(fā)光電路包括相串聯(lián)的1KΩ、0.25W電阻R5、發(fā)光二極管LED1，以及與1KΩ、0.25W電阻R5及發(fā)光二極管LED1并聯(lián)的100nF、6.3V電容C9，所述發(fā)光二極管LED1用來檢測直流電源是否輸入。

所述接收電路由若干電容并聯(lián)后與電感線圈LB并聯(lián)組成，在本傳輸裝置中，所述接收電路由電容C10-C17并聯(lián)后與電感線圈LB并聯(lián)組成，所述電容的數(shù)量可根據(jù)實際需求增加或減少數(shù)量。所述接收電路輸出端連接有相并聯(lián)的全波整流電路與第二發(fā)光電路，所述第二發(fā)光電路包括相串聯(lián)的470Ω、0.25W電阻R6、發(fā)光二極管LED2，以及與470Ω、0.25W電阻R6及發(fā)光二極管LED2并聯(lián)的0.01uF電容C18，所述第二發(fā)光電路用來檢測電能是否通過電感LA傳遞過來。

所述電感LA與所述電感LB為直徑14-16cm的普通單線圈，相對于一般的線圈直徑小，圈數(shù)少，重量輕，能夠更好的提高諧振時電磁能量，所述LA線圈與所述LB線圈面對面設置，中間磁耦合距離D可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)距離為0-50cm。

利用可調(diào)節(jié)電源連接發(fā)射電路的輸入端，調(diào)節(jié)電壓從9V增加到15V，在增壓的過程中，首先保證發(fā)光二極管LED1與發(fā)光二極管LED2能夠保持一定的亮度，進一步通過增加電感LA與電感LB的垂直距離，在大概10㎝左右的位置進行測量，當發(fā)射電路中輸入直流電壓是15V時，測量發(fā)光二極管LED2回路中直流電壓接近13V，直流電流達到1A，傳輸效率幾乎達到90％。進一步拉大距離，最大基本為50㎝左右，此時發(fā)光二極管LED1與發(fā)光二極管LED2都能保證亮度，測量LED2回路中直流電壓超過8V，直流電流達到0.505A，傳輸效率達到53％，從而保證了在一定范圍內(nèi)較高的傳輸效率。

本實用新型的工作原理如下

工作過程中，自激振蕩電路加上電源后，由于兩個場效應管Q1與Q2的特性有所差異，顧假設Q1先導通，Q1導通時拉低D1的電平，電流由R1經(jīng)過D1再經(jīng)過Q1導通，此時電感L1產(chǎn)生感應電動勢，然后由一組線圈反饋回來，使Q1一直導通，Q2截止，直到電感L1磁芯飽和，此時電動勢為零，于是導通Q1截止，電動勢反向，Q2導通。通過Q1、Q2雙管推挽電流饋電，自激振蕩電路產(chǎn)生高頻正弦信號，通過調(diào)諧回路調(diào)諧后，通過電感LA將交流電輻射出去，為接收電路提供能量。電感LA與電感LB具有特定的固有頻率，取為fr，由于自激振蕩電路是高頻傳輸(1～20M)，其中心頻率通過調(diào)諧后等于電感LA、電感LB的固有頻率fr，最后電感LB通入頻率為fr的正弦波，系統(tǒng)產(chǎn)生共振，經(jīng)全橋整流電路后輸出直流電源。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本實用新型，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本實用新型的保護范圍。