本實用新型涉及無線充電領域，特別是涉及一種無線供配電插座系統(tǒng)。

背景技術：

現(xiàn)有充電技術中，一般是以插孔形式的物理接觸方式與電器進行直接相連。由于該方案采用物理接觸方式，有以下缺點：

1.電路直接外露，有觸電危險；

2.金屬接點氧化導致接觸不良，使得金屬接點處溫度過高可能導致自燃引發(fā)火災；

3.插插頭不方便；

4.插座易機械損壞；

5.插座嵌入墻體影響墻體美觀；

6.限制充電設備的活動能力；

7.插孔易遇水短路；

8.不能夠以高功率因素為用電設備提供電力；

9.不具備防治電網(wǎng)污染的功能；

10.系統(tǒng)效率不高。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實用新型提供了一種無線供配電插座系統(tǒng)，包括插座及插頭。

所述插座包括第一整流電路、第一穩(wěn)壓電容、APFC電路、開關電路、一個LC諧振電路、開關控制電路；該LC諧振電路由第一電容、發(fā)射線圈組成；開關電路包括兩個串聯(lián)的開關管。

其中，第一整流電路的輸入端連接到工頻交流電源，兩個輸出端分別連接到第一穩(wěn)壓電容、APFC電路并聯(lián)后的兩個并聯(lián)點；APFC的正極輸出端、負極輸出端分別連接到不同開關管，且與APFC正極輸出端連接的開關管的源極連接到LC諧振電路正極輸入端，與APFC負極輸出端連接的開關管的源極連接到LC諧振電路負極輸入端；兩個開關管均連接到開關控制電路，由所述開關控制電路控制通斷。

所述插頭包括一個LC諧振電路、第二整流電路、第二穩(wěn)壓電容、DC-DC電路，該LC諧振電路由接收線圈、第二電容組成；其中，LC諧振電路兩端連接整流電路輸入端，整流電路的兩個輸出端連接到第二穩(wěn)壓電容與DC-DC電路所組成并聯(lián)電路的兩個并聯(lián)點，負載電路連接到DC-DC輸出端。

進一步的，系統(tǒng)的工作頻率為發(fā)射線圈與接收線圈的諧振頻率。

進一步的，所述開關電路的工作頻率為發(fā)射線圈與接收線圈的諧振頻率。

進一步的，所述開關控制電路為數(shù)字控制電路，所述開關控制電路根據(jù)諧振頻率設置開關頻率，控制一個周期內各個開關管的導通時間。

進一步的，所述開關控制電路由DSP芯片及其外圍電路組成。

進一步的，開關電路包括第一GaN-FET、第二GaN-FET；第一GaN-FET漏極連接APFC電路輸出正極端，源極連接第二GaN-FET的漏極及諧振電路正極輸入端，第二GaN-FET源極連接APFC電路負極輸出端及諧振電路負極輸入端；第一GaN-FET的門極和第二GaN-FET的門極連接開關控制電路。

進一步的，第一GaN-FET、第二GaN-FET為常閉型GaN-FET。

進一步的，所述插座還包括一個用于封裝電路的殼體，發(fā)射線圈設置于殼體內緊靠外側的部分。

進一步的，所述插頭包括殼體，接收線圈位于殼體一側且緊靠殼體。

進一步的，所述插頭的殼體外形與插座側面吻合。

本實用新型的有益效果為：

1.將有源功率因素校正技術應用于無線充電技術中，能提高電力電子裝置網(wǎng)側功率因數(shù),降低線路損耗,節(jié)約能源,減少電網(wǎng)諧波污染,提高電網(wǎng)供電質量。

2.采用直流共振。因為用電設備能利用的電能大部分都是直流電源，因此本實用新型的可用性較高，同時，直流流共振方式的系統(tǒng)構造非常簡單，可在直流電壓電源和開關電路上直接連接共振器件，利用直流電源可以大幅簡化系統(tǒng)的電路結構、體積和重量，且可減少電力傳輸損失。另外，利用直流電力引發(fā)共振，無需進行阻抗匹配。換言之，即使是一個或多個任意負載，即便配置了多個共振線圈，也能準確地形成共振場。

附圖說明

圖1是插座與插頭的電路示意圖。

圖2為本實施例開關電路示意圖。

圖3為插座外觀側視圖。

圖4為插座外觀示意圖。

具體實施方式

本實用新型所述系統(tǒng)包括插座、插頭。下面結合圖1分別進行介紹。

1.插座

包括第一整流電路、第一穩(wěn)壓電容、APFC電路（Active Power Factor Correction，有源功率因數(shù)校正），一個LC諧振電路、開關電路、開關控制電路。該LC諧振電路由第一電容、發(fā)射線圈組成；開關電路包括兩個串聯(lián)的開關管。

整個電路的構造為：第一整流電路的輸入端連接到工頻交流電源，兩個輸出端分別連接到第一穩(wěn)壓電容、APFC電路并聯(lián)后的兩個并聯(lián)點；APFC的正極輸出端、負極輸出端分別連接到不同開關管，且與APFC正極輸出端連接的開關管的源極連接到LC諧振電路正極輸入端，與APFC負極輸出端連接的開關管的源極連接到LC諧振電路負極輸入端；兩個開關管均連接到開關控制電路，由所述開關控制電路控制通斷。所述發(fā)射線圈的等效內阻為R1（圖中所述的R1就是內阻）。

APFC電路用于使整流電路的輸入電流和輸入電壓為同頻同相的正弦波,從而功率因數(shù)接近。能提高電力電子裝置網(wǎng)側功率因數(shù),降低線路損耗,節(jié)約能源,減少電網(wǎng)諧波污染,提高電網(wǎng)供電質量。

開關管根據(jù)需要根據(jù)功率等級的不同以及開關頻率的不同可以有不同的選擇，本實施例優(yōu)選使用兩個常閉型GaN-FET，分別為第一常GaN-FET、第二常GaN-FET。如圖2所示，其連接關系具體為：第一GAN-FET漏極連接APFC電路輸出正極端，源極連接第二GaN-FET的漏極及諧振電路正極輸入端，第二GaN-FET源極連接APFC電路負極輸出端及諧振電路負極輸入端；第一GaN-FET的門極和第二GaN-FET的門極連接開關控制電路。所選擇GaN-FET的脈沖為100V/20A、導通電阻為0.21Ω的常閉型GaN-FET，上升下降時間均為6ns,有望實現(xiàn)高速開關動作。此半導體器件能在高頻率高效輸出高功率。

第一整流電路可采用現(xiàn)有技術中的整流電路。

開關控制電路可以為模擬電路或者數(shù)字電路。本實施例優(yōu)選使用數(shù)字控制電路。所述開關控制電路根據(jù)諧振頻率設置開關頻率，控制一個周期內各個開關管的導通時間。數(shù)字控制電路可由DSP、單片機或者FPGA芯片實現(xiàn)。在開關控制電路的控制下，開關電路的工作頻率為發(fā)射線圈與接收線圈的諧振頻率。諧振頻率，其中，L1、C1、L2、C2分別為發(fā)射線圈電感、第一電容、接收線圈電感、第二電容。

2. 插頭

包括一個LC諧振電路、第二整流電路、第二穩(wěn)壓電容、DC-DC電路，該LC諧振電路由接收線圈、第二電容組成；第二整流電路為高頻整流電路；其中，LC諧振電路兩端連接整流電路輸入端，第二整流電路的兩個輸出端連接到第二穩(wěn)壓電容與DC-DC電路所組成并聯(lián)電路的兩個并聯(lián)點，負載電路連接到DC-DC輸出端。

插座部分的整流電路可以采用現(xiàn)有技術中成熟的整流電路，用于把交流電能轉換為直流電能。

第二整流電路可以采用現(xiàn)有技術中的高頻整流電路，用于把高頻交流電能轉換為直流電能。

DC-DC電路用于將第二整流電路輸出的直流電流適配為負載所需直流電。

下面對上述電路的封裝形式進行說明。

如圖3所示為插頭封裝后的外觀示意圖。

插座部分包括一個殼體，里面封裝有插座電路。殼體一側設置有通孔，以使得整流電路能與交流電連接。

如圖4所示，插頭部分也包括一個殼體，插頭電路封裝于殼體內，接收線圈位于殼體一側，且緊靠殼體。接收線圈所在側不必緊靠插座的殼體。殼體一側設置有通孔，以與負載連接。

插座的殼體和/或插頭的殼體材料為防腐蝕絕緣材料。

本實用新型的工作原理為：

市電經APFC電路接入插座內，并經整流電路將工頻50Hz的市電轉換為直流電輸出到發(fā)射線圈。接收線圈感應到發(fā)射線圈中的正弦電流產生的交變磁場后產生相同頻率的交變電流，接收線圈與整流電路連接，再經DC-DC變換電路轉換成合適的電壓輸送給用電設備。使用時，插座外殼與插頭外殼不必緊密貼合，距離可調以獲得最佳傳輸效率。