一種無線電能傳輸裝置的制造方法
【專利摘要】本專利屬于電子技術領域，尤其涉及一種無線電能傳輸裝置，包括用于輸出四路PWM信號的微控制器以及用于對四路PWM信號進行放大整形的信號放大整形電路；還包括相連的整流電路與全橋高頻逆變電路，其中全橋高頻逆變電路包括分別與整流電路的輸出端相連的兩個橋臂電路，每個橋臂電路包括兩個開關電路，兩個開關電路之間的連接節點為橋臂電路的輸出節點，兩個橋臂電路的輸出節點之間連接有發射線圈；還包括將放大整形后的四路PWM信號輸入至各個開關電路的觸發端的四個電磁隔離器。本實用新型針對現有技術中PWM調節模塊易受損壞的技術問題，提供了一種為PWM調節模塊提供保護的無線電能傳輸裝置。
【專利說明】
一種無線電能傳輸裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于電子技術領域，尤其涉及一種無線電能傳輸裝置。
【背景技術】
[0002]無線電能傳輸裝置即利用磁耦合諧振技術，將電能從供電設備無線輸送到用電設備的輸電裝置。通過無線輸送的高頻電能轉化為直流電能提供給用電設備。現有技術中通常利用電流轉換模塊將無線傳輸的高頻電能轉化為恒壓直流電能并輸送至用電設備。如中國專利CN105305659A所公開的磁耦合諧振式無線電能傳輸裝置，包括與供電設備連接全橋逆變電路，跨接在全橋逆變電路的兩橋臂之間的發射線圈，對應接收發射線圈能量的接收線圈，與接收線圈連接的整流模塊;輸入端與所述整流模塊的輸出端相連、輸出端與用電設備連接的電流轉換模塊;輸入端與供電設備連接，輸出端與全橋逆變電路的四個電路開關觸發端相連的PWM調節模塊，PWM調節模塊分別調節四個電路開關的通斷狀態，從而使交流電流(正相電流與反相電流)交替通過發射線圈，讓發射線圈在通電過程中一直處于工作狀
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[0003]然而上述電路是讓PWM信號直接輸入至電路開關的觸發端，如果所述觸發端產生逆變電壓、浪涌或其他瞬間的高壓強電現象，所述PWM調節模塊將會受到直接影響，嚴重的，所述PffM調節模塊將直接報廢。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠對PWM調節模塊進行有效保護，避免PffM調節模塊受到電路開關觸發端的不利影響的無線電能傳輸裝置。
[0005]本方案提供的基礎方案為:一種無線電能傳輸裝置，包括能量發射模塊和PWM控制模塊;PWM控制模塊包括用于輸出四路PWM信號的微控制器以及用于對四路PWM信號進行放大整形的信號放大整形電路;能量發射模塊包括相連的整流電路與全橋高頻逆變電路，其中全橋高頻逆變電路包括分別與整流電路的輸出端相連的兩個橋臂電路，每個橋臂電路包括兩個開關電路，兩個開關電路之間的連接節點為橋臂電路的輸出節點，兩個橋臂電路的輸出節點之間連接有發射線圈；還包括將放大整形后的四路PWM信號輸入至各個開關電路的觸發端的四個電磁隔離器。
[0006]由現有技術可知，所述整流電路用于接入輸電裝置，當供電電流經過整流電路處理后輸入到全橋高頻逆變電路中，全橋高頻逆變電路的兩橋臂之間跨接有發射線圈，受PWM調節模塊調節，發射線圈的一端所連接的開關電路中總有且僅有一個開關電路是處于連通狀態，當這個開關電路連接電源側時，發射線圈的另一端所連接的開關電路中一定有一個開關電路連接接地側。
[0007]由于本實用新型在信號放大整形電路與各個開關電路的觸發端之間設置了將四路PffM信號輸入至各個開關電路的觸發端的四個電磁隔離器，有效保護了用于輸出四路PWM信號的微控制器。即便所述觸發端產生逆變電壓、浪涌或其他瞬間的高壓強電現象，也會由于所述電磁隔離器的作用，使所述高壓強電無法輸入到微控制器中。
[0008]進一步，所述整流電路與全橋高頻逆變電路之間設有用于檢測電路，所述檢測電路的輸出端連入到所述微控制器中。
[0009]微控制器通過檢測電路實時檢測整流電路與全橋高頻逆變電路之間是否有電流或電壓信號，如果沒有電流或電壓信號，則判斷為非工作狀態，微控制器可以停止發送所述的四路PffM信號，避免不必要的能量浪費。
[0010]進一步，所述電磁隔離器包括變壓器主體和殼體，所述變壓器主體設置在所述殼體內，所述變壓器主體與所述殼體側壁、頂部和底部均間隔有一段距離，所述殼體底部與所述變壓器主體之間設有環形底座，所述殼體底部設有若干個嵌入于所述殼體的底部上的變頻風扇，所述變頻風扇的進風口、出風口分別對準變壓器主體，所述殼體頂部設有排氣孔，所述殼體相對兩側各設有兩個接線柱，其中一個接線柱分別連接變壓器主體的初級繞組與信號放大整形電路的輸出端，另一個接線柱分別連接變壓器主體的次級繞組與一個開關電路的觸發端。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型一種無線電能傳輸裝置實施例的模塊框圖；
[0012]圖2是本實用新型一種無線電能傳輸裝置實施例中整流電路的電路原理圖；
[0013]圖3是本實用新型一種無線電能傳輸裝置實施例的中全橋高頻逆變電路的原理圖。
[0014]圖4是本實用新型一種無線電能傳輸裝置實施例的中信號整形放大電路與電磁隔離器的電路原理圖。
[0015]圖5為本實用型中電磁隔離器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面通過【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0017]說明書附圖中的附圖標記包括:。
[0018]如圖1所示，實施例無線能量傳輸裝置，包括能量發射模塊和PffM控制模塊;PffM控制模塊包括用于輸出四路PWM信號的微控制器(MCU)以及用于對四路PffM信號進行放大整形的信號放大整形電路;能量發射模塊包括相連的整流電路與全橋高頻逆變電路，其中全橋高頻逆變電路包括分別與整流電路的輸出端相連的兩個橋臂電路，每個橋臂電路包括兩個開關電路，兩個開關電路之間的連接節點為橋臂電路的輸出節點，兩個橋臂電路的輸出節點之間連接有發射線圈；還包括將放大整形后的四路PWM信號輸入至各個開關電路的觸發端的四個電磁隔離器。
[0019]整流電路的作用是將來自交流電源的交流電轉化為直流電輸送給全橋逆變電路，整流電路采用如圖2所示的電路圖，AC220V出來后，也是直接接了整流橋，沒用變壓器，直接對220V進行整流，220V是交流有效值，整流濾波后的電壓最大值是220*1.414?31IV。
[0020]所述整流電路與全橋高頻逆變電路之間設有用于檢測電路，所述檢測電路的輸出端連入到所述微控制器中。檢測電路可采用電壓傳感器或電流傳感器，本實施例中選用安科瑞公司，型號為300286.SZ的傳感器。[0021 ]全橋高頻逆變電路(H橋逆變電路)的作用是將整流電路輸送過來的直流電轉換為高頻的交流電。如圖3所示:H橋包括4個型號為IRF840的開關管Q1、Q2、Q3和Q4，發射線圈采用電感線圈Lll，C13、C14是耦合電容。
[0022 ] 圖3中，Hl、H2、L1、L2為4路占空比為50%的PffM波信號。
[0023]H橋用處很多，電機驅動、開關電源、逆變電源等等，核心就是對直流電不斷進行極性對調。
[0024]TVS在這里的作用是:TVS(Transient Voltage Suppressor)二極管，又稱為瞬態抑制二極管，是普遍使用的一種新型高效電路保護器件。當它的兩端經受瞬間的高電壓沖擊時，TVS能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變為低阻抗，以通過一個瞬間大電流，從而把它的兩端電壓箝制在一個預定的數值上，從而保護后面的電路元件(主要是11^840)不受瞬態高壓尖峰脈沖的沖擊。圖3中的二極管01，02，07，08作用:
[0025]二極管的作用，在輸出信號為低電平的時候加速泄放掉MOS管柵電容，以達到快速關斷的目的，此時，柵電容放電電流不必經過電阻。因此，時間常數變短，柵電容不是肉眼可見的，是MOS管內部電極之間自己形成的電容，低頻率無妨，高頻率必須關心C3MOS管是形成所述開關電路的關鍵無件，以Hl為例，Hl為正時，才觸發MOS管門極，使MOS管導通。
[0026]Cll和C15稱為加速電容。驅動信號首先便經過電容加到G極，此電容被充滿后驅動信號再通過電阻加到G極。電阻用來進行阻抗匹配，消除輸入信號或者輸出的振蕩。
[0027 ] M⑶的作用是儲存和發出PffM波控制信號，總共4路信號，每路占空均比為50%。
[0028]M⑶輸出的四路P WM波通過信號放大整形電路放大之后，再各自通過I個磁隔離單元輸送給全橋逆變電路用以控制全橋高頻逆變電路里的4個開關管(Q1、Q2、Q3和Q4);在四路PffM信號高低電平的交替驅動下，全橋高頻逆變電路上位于對角線上的兩個開關管同時導通和截止，且兩組對角線上的開關管交替導通和截止實現回路電流起伏振蕩。
[0029]如圖4所示，信號放大整形電路為推挽電路，該推挽電路對PffM信號進行功率放大，PWM脈沖輸入，兩三極管進行功率放大后驅動開關管，然后使LC產生諧振。
[0030]如圖4所示，推挽電路通過脈沖變壓器DT3將PWM脈沖以磁隔離的方式傳輸給全橋高頻逆變電路。
[0031]如圖5所示，脈沖變壓器DT3包括變壓器主體2與殼體I，變壓器主體2設置在殼體I內，變壓器主體2與殼體I側壁、頂部和底部均間隔設置，殼體I底部與變壓器主體2之間設有環形底座3，殼體I底部設有若干個嵌入于殼體I的底部上的變頻風扇4，變頻風扇4的進風口、出風口分別對準變壓器主體2，殼體I頂部設有排氣孔6，殼體I相對兩側各設有2個接線柱5。變壓器主體包括圓柱形的鐵芯8和若干組依次沿鐵芯8軸線方向層疊繞制在鐵芯8上的線圈。每組線圈包括內層的初級線圈9和外層的次級線圈7 ;每組線圈的次級線圈7與初級線圈9的匝數比為10:1，每組初級線圈9并聯連接，每組次級線圈7串聯連接。其中一個接線柱分別連接變壓器主體的初級繞組與信號放大整形電路的輸出端，另一個接線柱分別連接變壓器主體的次級繞組與一個開關電路的觸發端。
[0032]以上所述的僅是本實用新型的實施例，方案中公知的具體結構及特性等常識在此未作過多描述。應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本實用新型的保護范圍，這些都不會影響本實用新型實施的效果和專利的實用性。本申請要求的保護范圍應當以其權利要求的內容為準，說明書中的【具體實施方式】等記載可以用于解釋權利要求的內容。
【主權項】
1.一種無線電能傳輸裝置，包括能量發射模塊和PWM控制模塊;Pmi控制模塊包括用于輸出四路PWM信號的微控制器以及用于對四路PWM信號進行放大整形的信號放大整形電路；能量發射模塊包括相連的整流電路與全橋高頻逆變電路，其中全橋高頻逆變電路包括分別與整流電路的輸出端相連的兩個橋臂電路，每個橋臂電路包括兩個開關電路，兩個開關電路之間的連接節點為橋臂電路的輸出節點，兩個橋臂電路的輸出節點之間連接有發射線圈;還包括將放大整形后的四路PWM信號輸入至各個開關電路的觸發端的四個電磁隔離器。2.根據權利要求1所述的無線電能傳輸裝置，其特征在于，所述整流電路與全橋高頻逆變電路之間設有用于檢測電路，所述檢測電路的輸出端連入到所述微控制器中。3.根據權利要求2所述的無線電能傳輸裝置，其特征在于，所述電磁隔離器包括變壓器主體和殼體，所述變壓器主體設置在所述殼體內，所述變壓器主體與所述殼體側壁、頂部和底部均間隔有一段距離，所述殼體底部與所述變壓器主體之間設有環形底座，所述殼體底部設有若干個嵌入于所述殼體的底部上的變頻風扇，所述變頻風扇的進風口、出風口分別對準變壓器主體，所述殼體頂部設有排氣孔，所述殼體相對兩側各設有兩個接線柱，其中一個接線柱分別連接變壓器主體的初級繞組與信號放大整形電路的輸出端，另一個接線柱分別連接變壓器主體的次級繞組與一個開關電路的觸發端。
【文檔編號】H02J50/00GK205681186SQ201620593675
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月17日 公開號201620593675.6, CN 201620593675, CN 205681186 U, CN 205681186U, CN-U-205681186, CN201620593675, CN201620593675.6, CN205681186 U, CN205681186U
【發明人】梁華, 楊光祥
【申請人】重慶工商大學