一種雙模半橋驅動式無線充電裝置的制作方法

本實用新型涉及一種無線充電裝置，尤其是涉及一種雙模半橋驅動式無線充電裝置。

背景技術：

無線充電技術(Wireless charging technology；Wireless charge technology)，源于無線電能傳輸技術，小功率無線充電常采用電磁感應式(如對手機充電的Qi方式，但中興的電動汽車無線充電方式采用的感應式)，大功率無線充電常采用諧振式(大部分電動汽車充電采用此方式)由供電設備(充電器)將能量傳送至用電的裝置，該裝置使用接收到的能量對電池充電，并同時供其本身運作之用。

隨著手機從模擬機過渡到智能手機，智能手機能夠處理高清視頻游戲等，但功耗非常之大，智能機平均待機時間只有一天左右，其充電需求之非常大，傳統的無線充電是支持QI無線標準的充電，它是采用電磁感應原理充電，但原有的全橋控制模式電路結構復雜，成本偏高，這樣大大限制無線充電設備的應用，無法滿足汽車市場上對無線設備充電的需求。

技術實現要素：

本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種雙模半橋驅動式無線充電裝置，具有穩定性好、功能齊全、結構簡單、節省空間、降低成本等優點。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種雙模半橋驅動式無線充電裝置，包括殼體，以及上下設于殼體內的無線發送線圈和控制電路板，還包括設于無線發送線圈和控制電路板之間的屏蔽罩，所述控制電路板包括電源接口、電源控制電路、半橋輸入電源電路、主芯片控制電路和半橋驅動控制電路，所述電源接口連接電源控制電路的輸入端，所述電源控制電路的輸出端分別連接半橋輸入電源電路、主芯片控制電路和半橋驅動控制電路，所述半橋輸入電源電路分別連接主芯片控制電路和半橋驅動控制電路，所述主芯片控制電路分別連接半橋驅動控制電路和無線發送線圈，所述半橋驅動控制電路連接無線發送線圈。

所述電源控制電路包括穩壓濾波電路、第一驅動開關、DC/DC驅動開關和DC/DC供電芯片，所述電源接口連接穩壓濾波電路，所述穩壓濾波電路連接第一驅動開關，所述第一驅動開關分別連接半橋輸入電源電路、DC/DC驅動開關和DC/DC供電芯片，所述DC/DC驅動開關分別連接半橋輸入電源電路和主芯片控制電路，所述DC/DC供電芯片分別連接主芯片控制電路和半橋驅動控制電路。

所述半橋輸入電源電路包括變壓器、第二驅動開關、第一相位解調器和第一濾波器，所述電源控制電路的輸出端連接變壓器中初級線圈的一端，所述變壓器中初級線圈的另一端連接第二驅動開關，變壓器中次級線圈的一端分別連接第一相位解調器、主芯片控制電路和半橋驅動控制電路，變壓器中次級線圈的另一端接地，所述第二驅動開關分別連接電源控制電路和第一濾波器，所述第一濾波器和第一相位解調器均分別連接主芯片控制電路。

所述主芯片控制電路包括MCU主芯片、充電電壓采集電路、數據解調器、線圈通斷電開關和開關驅動電路，所述電源控制電路和半橋輸入電源電路均分別連接MCU主芯片，所述MCU主芯片分別連接半橋驅動控制電路、充電電壓采集電路、數據解調器和開關驅動電路，所述半橋驅動控制電路、充電電壓采集電路和線圈通斷電開關分別連接無線發送線圈，所述開關驅動電路連接線圈通斷電開關。

所述主芯片控制電路還包括連接MCU主芯片的線圈溫度感應器，所述線圈溫度感應器緊貼無線發送線圈設置。

所述半橋驅動控制電路包括半橋驅動芯片、第三驅動開關、第四驅動開關、充電電流采集電路和第二相位解調器，所述第三驅動開關的一端連接半橋輸入電源電路，第三驅動開關的另一端分別連接無線發送線圈和第四驅動開關的一端，所述第四驅動開關的另一端分別連接充電電流采集電路和地端，所述半橋驅動芯片分別連接第三驅動開關和第四驅動開關，所述充電電流采集電路分別連接主芯片控制電路和第二相位解調器，所述第二相位解調器連接主芯片控制電路。

所述半橋驅動芯片的型號為MCP14700。

所述屏蔽罩通過屏蔽殼底座設于無線發送線圈和控制電路板之間，屏蔽罩與控制電路板之間留有間隙。

所述無線發送線圈為三個。

所述電源接口連接汽車電源。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：

1)穩定性好、功能齊全：整個裝置組裝便捷，且利用屏蔽罩有效地避免線圈電磁對控制電路板工作的影響，采用主芯片控制電路實現半橋輸入電源的閉環控制、半橋驅動的閉環控制以及無線發送線圈工作狀態的閉環控制，使得裝置可在不同輸入電源、不同無線充電負載下穩定充電。

2)結構更簡單：應用半橋控制模式可以有效的簡化部分電路，在省略元器件的同時可以節省PCB空間，并且達到縮減成本的最終結果。

3)汽車級：目前市場上還沒有針對汽車級的半橋控制的無線充電發射裝置，本裝置完全符合汽車的設計要求。

附圖說明

圖1為本實用新型裝置結構示意圖；

圖2為控制電路板的內部結構示意圖；

圖3為電壓控制電路的示意圖；

圖4為主芯片控制電路的示意圖；

圖5為線圈溫度感應器的電路示意圖；

圖6為半橋驅動控制電路的示意圖。

圖中：1、殼體上蓋，2、無線發送線圈，3、屏蔽罩，4、屏蔽罩底座，5、控制電路板，6、殼體底座，7、電源接口，8、電源控制電路，9、半橋輸入電源電路，10、主芯片控制電路，11、半橋驅動控制電路，12、汽車總線，13、無線接收線圈，14、無線充電控制器，801、穩壓濾波電路，802、第一驅動開關，803、DC/DC驅動開關，804、DC/DC供電芯片，901、變壓器，902、第二驅動開關，903、第一相位解調器，904、第一濾波器，101、MCU主芯片，102、充電電壓采集電路，103、數據解調器，104、線圈通斷電開關，105、開關驅動電路，106、線圈溫度感應器，111、半橋驅動芯片，112、第三驅動開關，113、第四驅動開關，114、充電電流采集電路，115、第二相位解調器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1和圖2所示，一種雙模半橋驅動式無線充電裝置，包括殼體，以及由上至下依次設于殼體內的無線發送線圈2、鋁制屏蔽罩3、屏蔽罩底座4和控制電路板5，無線發送線圈2為三個，并與磁芯由膠粘接，屏蔽罩3與控制電路板5之間留有間隙，可有效地防止無線發送線圈2的電磁場對控制電路板5工作造成的影響，殼體包括卡扣式相連接的殼體上蓋1和殼體底座6。無線發送線圈2通過磁場將能量傳遞給無線接收線圈13，無線接收線圈13連接無線充電控制器14，由無線充電控制器14向負載進行充電。

控制電路板5包括電源接口7、電源控制電路8、半橋輸入電源電路9、主芯片控制電路10和半橋驅動控制電路11，電源接口7連接電源控制電路8的輸入端，電源控制電路8的輸出端分別連接半橋輸入電源電路9、主芯片控制電路10和半橋驅動控制電路11，半橋輸入電源電路9分別連接主芯片控制電路10和半橋驅動控制電路11，主芯片控制電路10分別連接半橋驅動控制電路11和無線發送線圈2，半橋驅動控制電路11連接無線發送線圈2。電源接口7連接汽車電源。

如圖3所示，電源控制電路8用于適應接入不同電壓的汽車電源，并將電源分為兩路，一路向半橋輸入電源電路9輸出，一路向主芯片控制電路10和半橋驅動控制電路11內的芯片提供芯片電壓，電源控制電路8包括穩壓濾波電路801、第一驅動開關802、DC/DC驅動開關803和DC/DC供電芯片804，電源接口7連接穩壓濾波電路801，穩壓濾波電路801連接第一驅動開關802，第一驅動開關802分別連接半橋輸入電源電路9、DC/DC驅動開關803和DC/DC供電芯片804，DC/DC驅動開關803分別連接半橋輸入電源電路9和主芯片控制電路10，DC/DC供電芯片804分別連接主芯片控制電路10和半橋驅動控制電路11，提供5V電壓。整個無線充電裝置可以接受9-16V范圍的電壓輸，此電源控制電路8中采用ESD(靜電阻抗器)保護器件，能夠承受接觸放電8KV和空氣放電15KV的高壓。

半橋輸入電源電路9用于向半橋驅動控制電路11提供半橋輸入電源，半橋輸入電源電路9包括變壓器901、第二驅動開關902、第一相位解調器903和第一濾波器904，第一驅動開關802連接變壓器901中初級線圈的一端，變壓器901中初級線圈的另一端連接第二驅動開關902，變壓器901中次級線圈的一端分別連接第一相位解調器903、主芯片控制電路10和半橋驅動控制電路11，變壓器901中次級線圈的另一端經電阻接地，第二驅動開關902分別連接電源控制電路8和第一濾波器904，第一濾波器904和第一相位解調器903均分別連接主芯片控制電路10的MCU主芯片101，MCU主芯片101通過與半橋輸入電源電路9的連接以及與DC/DC驅動開關803的連接，構成控制半橋輸入電源電路9輸出的閉環回路。

如圖4所示，主芯片控制電路10具有控制半橋輸入電源電路9輸出、控制半橋驅動控制電路11輸出以及控制與檢測無線發送線圈2工作狀態的功能，主芯片控制電路10包括MCU(微處理器)主芯片101、充電電壓采集電路102、數據解調器103、線圈通斷電開關104和開關驅動電路105，電源控制電路8的DC/DC驅動開關803、DC/DC供電芯片804和半橋輸入電源電路9均分別連接MCU主芯片101，MCU主芯片101分別連接半橋驅動控制電路11、充電電壓采集電路102、數據解調器103和開關驅動電路105，半橋驅動控制電路11、充電電壓采集電路102和線圈通斷電開關104分別連接無線發送線圈2，開關驅動電路105連接線圈通斷電開關104，實現控制與檢測無線發送線圈2工作狀態的功能。其中，MCU主芯片101的型號為ASTWBC。

主芯片控制電路10還包括連接MCU主芯片101的線圈溫度感應器106，線圈溫度感應器106緊貼無線發送線圈2設置，線圈溫度感應器106的內部電路結構如圖5所示。此線圈溫度感應器106的電路通過線圈上的3個NTC電阻，實時檢測線圈上的溫度，進行信號的處理后發給MCU主芯片101處理做出過溫保護動作。

MCU主芯片101還可以通過通信處理器與汽車總線12連接，實現與車身控制器之間的通信。

如圖6所示，半橋驅動控制電路11用于橋無線發送線圈2提供交流電流，采用MOS管進行半橋驅動，具有充電效率高的特點，半橋驅動控制電路11包括半橋驅動芯片111、第三驅動開關112、第四驅動開關113、充電電流采集電路114和第二相位解調器115，第三驅動開關112的一端連接半橋輸入電源電路9的變壓器901中次級線圈，第三驅動開關112的另一端分別連接無線發送線圈2和第四驅動開關113的一端，第四驅動開關113的另一端分別連接充電電流采集電路114和地端，半橋驅動芯片111分別連接第三驅動開關112和第四驅動開關113，充電電流采集電路114分別連接主芯片控制電路10的MCU主芯片101和第二相位解調器115，第二相位解調器115連接主芯片控制電路10的MCU主芯片101。其中，半橋驅動芯片111的型號為MCP14700。圖6中，半橋控制輸入信號1：UPBL，半橋控制輸入信號2：DNBL。