基于中繼電路的磁耦合諧振無線能量傳輸的裝置制造方法

基于中繼電路的磁耦合諧振無線能量傳輸的裝置制造方法
【專利摘要】基于中繼電路的磁耦合諧振無線能量傳輸的裝置，它涉及一種無線能量傳輸的裝置。本實用新型的目的是為了解決現有無線能量傳輸裝置功耗高、性能不穩定、傳輸距離短，傳輸效率低的問題。本實用新型的傳輸電路包括發射電路、中繼電路和接收電路，發射電路包括第一電感和第一補償電容，中繼電路包括第二電感和第二補償電容，接收電路第三電感和第三補償電容，第一電感和第一補償電容串聯，第二電感和第二補償電容串聯，第三電感和第三補償電容串聯。本實用新型提高了磁耦合諧振式無線能量傳輸的傳輸效率以及傳輸距離，實現對電能的充分利用，大幅度的節約了電能。
【專利說明】基于中繼電路的磁輔合諧振無線能量傳輸的裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種無線能量傳輸的裝置，具體設及基于中繼電路的磁禪合諧振 無線能量傳輸的裝置，屬于電能無線傳輸【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 無線能量傳輸，也稱無接觸式能量傳輸，指的是能量從發射端到接收端的一種沒 有經過電氣直接接觸的能量傳輸方式。目前，主流的無線能量傳輸方式共有=種：電磁感應 禪合式、磁禪合諧振式和電磁波福射式。而磁禪合諧振式無線能量傳輸具有高效、非福射能 量傳輸的特性，相比于電磁感應禪合式無線能量傳輸，其傳輸距離更遠；而相比于電磁福射 式無線能量傳輸，其傳輸效率更高。因此，磁禪合諧振式無線能量傳輸W其安全性、便捷性、 無福射能量的優勢，具有廣泛的研究前景。 實用新型內容
[0003] 本實用新型的目的是為了解決現有無線能量傳輸系統功耗高、性能不穩定、傳輸 距離短，傳輸效率低的問題。
[0004] 本實用新型的技術方案是；基于中繼電路的磁禪合諧振無線能量傳輸的裝置，包 括電源、方波發生電路、驅動電路、半橋高頻逆變電路、傳輸電路和整流濾波電路，所述傳輸 電路包括發射電路、中繼電路和接收電路，所述發射電路包括第一電感和第一補償電容，中 繼電路包括第二電感和第二補償電容，接收電路第=電感和第=補償電容，所述第一電感 和第一補償電容串聯，第二電感和第二補償電容串聯，第=電感和第=補償電容串聯；
[0005] 所述方波發生電路I的信號輸出端與驅動電路的信號輸入端建立連接，驅動電路 的輸出端與半橋高頻逆變電路的輸入端對應建立連接，半橋高頻逆變電路與發射電路的兩 端并聯連接，接收電路的兩端與整流濾波電路并聯連接后連接負載。
[0006] 所述方波發生電路I包括振蕩巧片、第一調節電阻、第二調節電阻、調節電容，所 述振蕩巧片包括充電端、放電端、閥值端、控制電壓端、觸發端和信號輸出端，第二調節電阻 串接在充電端和放電端之間，第一調節電阻串接在放電端和閥值端之間，調節電容與觸發 端串聯，所述信號輸出端為方波發生電路I的輸出端，通過調節第一調節電阻、第二調節電 阻、調節電容可W根據需要調整出波形的占空比，波形的頻率主要由第一調節電阻、第二調 節電阻，調節電容所決定。
[0007] 所述驅動電路包括驅動巧片，驅動巧片包括信號輸入端，第一邏輯輸出端、第二邏 輯輸出端，所述第一邏輯輸出端與第一保護電阻串聯，第二邏輯輸出端與第二保護電阻串 聯，所述第一邏輯輸出端和第二邏輯輸出端構成驅動電路的輸出端，所述驅動電路的主要 功能是為半橋拓撲結構的功率管提供準確、穩定、可靠的驅動信號，保護電阻防止因電流過 大造成電子元件的損壞。
[000引所述半橋高頻逆變電路包括第一功率管和第二功率管，第一功率管的源極與第二 功率管的漏極串聯連接，第一功率管的柵極與第二功率管的柵極構成半橋高頻逆變電路的 輸入端，所述第一功率管的柵極與驅動電路的第一邏輯輸出端建立連接，第二功率管的柵 極與驅動電路的第二邏輯輸出端建立連接，所述發射電路的兩端并接在第二功率管的兩 玉山 乂而。
[0009] 所述整流濾波電路包括全橋整流電路和濾波電容，所述濾波電容并接在全橋整流 電路的兩端。
[0010] 所述濾波電容為電解電容，由于整流電路輸出電壓的脈動很大，若不進行濾波直 接對負載供電，產生的諧波干擾會對用電設備造成嚴重的損害，因此需要利用電解電容進 行濾波。
[0011] 所述電源的輸出端分別連接半橋高頻逆變電路、驅動電路和方波發生電路。
[0012] 本實用新型與現有技術相比具有W下效果；本實用新型相比傳統的無線能量傳 輸裝置，增加了中繼電路，中繼電路采用無源中級諧振器，操作方便，設計簡單，無需接入電 源，具有低功耗、性能穩定、節約電能等特點，發射電路-中繼電路-接收電路都采用電感與 補償電容串聯的方式進行連接，保證發射電路、中繼電路、接收電路的角頻率為同一數值； 整個裝置通過方波發生電路I產生方波，通過驅動電路對半橋高頻逆變電路的兩只功率管 進行控制，使其產生脈動電壓與電流波形，作用給電感與補償電容串聯的發射電路，發射電 路的電感通過振蕩，將能量傳遞給中繼電路，再通過中繼電路的接力，把發射電路傳遞的能 量傳給接收電路，此時接收電路將接收到的脈動電壓與電流波形通過整流橋的作用變成直 流波形后傳給負載，使負載工作，本實用新型提高了磁禪合諧振式無線能量傳輸的傳輸效 率W及傳輸距離，實現對電能的充分利用，大幅度的節約了電能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型的整體結構框圖；
[0014] 圖2是本實用新型的整體電路圖。
[0015] 圖中1、接地端，2、觸發端，3、信號輸出端，5、電壓控制端，6、閥值端，7、放電端，8、 充電端，9、信號輸入端，10、第一邏輯輸出端，11、第二邏輯輸出端，I、方波發生電路，II、驅 動電路，III半橋高頻逆變電路，IV、發射電路，V、中繼電路、VI、接收電路、W電源，X、傳輸 電路，IX、負載，R1、第一調節電阻，R2、第二調節電阻，R3、第一保護電阻，R4、第二保護電阻， L1、第一電感，L2、第二電感，L3、第=電感，C1、第一補償電容，C2、第二補償電容，C3、第=補 償電容，C4、調節電容，C、濾波電容，Q1、第一功率管，Q2、第二功率管。

【具體實施方式】
[0016] 結合【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】；本實施方式的基于中繼電路V的磁禪 合諧振無線能量傳輸的裝置，包括電源W、方波發生電路I、驅動電路II、半橋高頻逆變電 路III、傳輸電路X和整流濾波電路W，所述傳輸電路包括發射電路IV、中繼電路V和接收電 路VI，所述發射電路IV包括第一電感L1和第一補償電容C1，中繼電路V包括第二電感L2和 第二補償電容C2，接收電路VI第=電感L3和第=補償電容C3，所述第一電感L1和第一補 償電容C1串聯，第二電感L2和第二補償電容C2串聯，第=電感L3和第=補償電容C3串 聯；
[0017] 所述方波發生電路I的信號輸出端3與驅動電路II的信號輸入端9建立連接，驅 動電路II的輸出端與半橋高頻逆變電路III的輸入端對應建立連接，半橋高頻逆變電路III與 發射電路IV的兩端并聯連接，接收電路VI的兩端與整流濾波電路W并聯連接后連接負載。 [001引所述方波發生電路I包括振蕩巧片、第一調節電阻R1、第二調節電阻R2、調節電 容C4,所述振蕩巧片的型號為肥555P，包括接地端1、充電端8、放電端7、閥值端6、電壓控 制端5、觸發端2和信號輸出端3,第二調節電阻R2串接在充電端8和放電端7之間，第一 調節電阻R1串接在放電端7和閥值端6之間，調節電容C4與觸發端2串聯，所述信號輸出 端3為方波發生電路I的輸出端，該巧片外圍電路簡單，易于設計，方波頻率主要由R1、R2， C4所決定，計算公式為：

【權利要求】
1. 基于中繼電路的磁耦合諧振無線能量傳輸的裝置，包括電源（w)、方波發生電路 (I )、驅動電路（II )、半橋高頻逆變電路（III)、傳輸電路（X )和整流濾波電路（VE )， 其特征在于：所述傳輸電路包括發射電路（IV )、中繼電路（V )和接收電路（VI )，所述發 射電路（IV)包括第一電感（L1)和第一補償電容（C1)，中繼電路（V)包括第二電感（L2) 和第二補償電容（C2)，接收電路（VI)第三電感（L3)和第三補償電容（C3)，所述第一電感 (L1)和第一補償電容（C1)串聯，第二電感（L2)和第二補償電容（C2)串聯，第三電感（L3) 和第三補償電容（C3)串聯； 所述方波發生電路（I )的信號輸出端（3)與驅動電路（II )的信號輸入端（9)建立 連接，驅動電路（II )的輸出端與半橋高頻逆變電路（III)的輸入端對應建立連接，半橋高 頻逆變電路（III)與發射電路（IV)的兩端并聯連接，接收電路（VI)的兩端與整流濾波 電路（VE)并聯連接后連接負載IX。
2. 根據權利要求1所述基于中繼電路的磁耦合諧振無線能量傳輸的裝置，其特征在 于：所述方波發生電路（I )包括振蕩芯片、第一調節電阻（R1)、第二調節電阻（R2)、調節 電容（C4)，所述振蕩芯片包括接地端（1)、充電端（8)、放電端（7)、閥值端（6)、電壓控制端 (5)、觸發端（2)和信號輸出端（3)，第二調節電阻（R2)串接在充電端（8)和放電端（7)之 間，第一調節電阻（R1)串接在放電端（7)和閥值端（6)之間，調節電容（C4)與觸發端（2) 串聯，所述信號輸出端（3)為方波發生電路（I )的輸出端。
3. 根據權利要求2所述基于中繼電路的磁耦合諧振無線能量傳輸的裝置，其特征在 于：所述驅動電路（II )包括驅動芯片，驅動芯片包括信號輸入端（9)，第一邏輯輸出端 (10) 、第二邏輯輸出端（11)，所述第一邏輯輸出端（10)與第一保護電阻（R3)串聯，第二邏 輯輸出端（11)與第二保護電阻（R4)串聯，所述第一邏輯輸出端（10)和第二邏輯輸出端 (11) 構成驅動電路（II )的輸出端。
4. 根據權利要求3所述基于中繼電路的磁耦合諧振無線能量傳輸的裝置，其特征在 于：所述半橋高頻逆變電路（III)包括第一功率管（Q1)和第二功率管（Q2)，第一功率管 (Q1)的源極與第二功率管（Q2)的漏極串聯連接，第一功率管（Q1)的柵極與第二功率管 (Q2)的柵極構成半橋高頻逆變電路（III)的輸入端，所述第一功率管（Q1)的柵極與驅動電 路（II )的第一邏輯輸出端（10)建立連接，第二功率管（Q2)的柵極與驅動電路（II )的 第二邏輯輸出端（11)建立連接，所述發射電路（IV)的兩端并接在第二功率管（Q2)的兩 端。
5. 根據權利要求4所述基于中繼電路的磁耦合諧振無線能量傳輸的裝置，其特征在 于：所述整流濾波電路（VE)包括全橋整流電路和濾波電容（C)，所述濾波電容（C)并接在 全橋整流電路的兩端。
6. 根據權利要求5所述基于中繼電路的磁耦合諧振無線能量傳輸的裝置，其特征在 于：所述濾波電容（C)為電解電容。
7. 根據權利要求6所述基于中繼電路的磁耦合諧振無線能量傳輸的裝置，其特征在 于：所述電源（W)的輸出端分別連接半橋高頻逆變電路（III)、驅動電路（II )和方波發 生電路（I )。
【文檔編號】H02J17/00GK204243917SQ201420824375
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月22日 優先權日:2014年12月22日
【發明者】周永勤, 黃策, 馮粟莉, 蔡云霞 申請人:哈爾濱理工大學