一种无线电能传输装置的制作方法

本实用新型涉及一种无线电能传输装置，尤其是涉及一种基于磁场耦合的无线电能传输装置。

背景技术：

目前的电能传输装置大多为有线电能传输。但有线电能传输装置存在以下问题：电线过多导致混杂状况；消耗大量电线，占用过多资源；容易引起火灾等事故；检错困难等。

因此有必要针对有线电能传输的问题，研制出一种新型电能传输装置，摆脱有线带来的困扰，实现非接触式的新型电能传输，减少电线的使用。

技术实现要素：

本实用新型主要解决有线电能传输所存在的电线繁杂等问题，提供了一种基于磁场耦合的无线电能传输装置，实现了非接触式的新型电能传输。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种无线电能传输装置，包括依次连接的PWM波产生电路、全桥逆变电路、谐振电路、AC-DC转换电路；所述谐振电路包括发射回路和接收回路；PWM波产生电路驱动逆变电路，逆变电路在谐振电路的发射回路激起交变电流，通过磁场耦合在谐振电路的接收回路上产生感应交流电，经过AC-DC转换电路输出直流，驱动负载。

所述PWM波产生电路包括芯片LTC6900、反相器；芯片LTC6900产生精确的占空比为50%，频率为130kHz的PWM波，产生的PWM波通过反相器，共得到两路反向的PWM波，一路由LTC6900芯片输出，另一路由反相器输出，两路反向的PWM波驱动逆变电路。

所述全桥逆变电路包括四个开关管、四个电阻、一个2200μF的电容C1；

四个开关管D1,D2,D3,D4的G极与S极之间均连接一个9.1K的电阻；开关管D1和开关管D3的D极接15V电源的正极；开关管D2的D极与开关管D1的S极连接；开关管D4的D极与开关管D3的S极连接；开关管D2、开关管D3的S极接地；电源的正极与电容C1的正极相连，电源的负极与电容C1的负极相连。

所述AC-DC转换电路包括4个二极管1N4001、1个220μF的电容C0；二极管D1的负极与二极管D4的正极连接，然后连接至接收回路一端；二极管D2的负极与二极管D3的正极连接，连接至接收回路的另一端后接地；二极管D1的正极与二极管D2的正极连接，然后连接至电容C0的一端，二极管D4的负极与二极管D3的负极连接，然后连接至电容C0的另一端；负载R0并联在电容C0的两端。

所述发射回路包括串联的发射线圈和电容，所述接收回路包括串联的接收线圈和电容；发射回路的两端分别与开关管D2的D极、开关管D4的D极连接；接收回路的一端连接在二极管D1的负极与二极管D4的正极之间、另一端连接在二极管D2的负极与二极管D3的正极之间。

所述反相器的型号为74HC04。

与现有技术相比，本实用新型摆脱传统的电能传输方式，实现非接触式的新型电能传输，减少电线的使用，既节约了铜、橡胶等耗材，又避免了安全隐患。发射线圈和接收线圈通过磁场耦合，其本质均为LC谐振回路。设计两回路谐振频率相同，能够调谐至两线圈共振，此时传输效率最高，输出功率也最高。

附图说明

图1是本实用新型的PWM波产生电路图。

图2是本实用新型的全桥逆变电路图。

图3是本实用新型的发射电路与接收电路耦合示意图。

图4是本实用新型的AC-DC转换电路图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例来对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型利用LTC6900芯片产生两路反向PWM波。除去芯片，电路仅包含一个电阻与一个电容。电阻连接在LTC6900芯片的电源V+脚与set脚之间，电容连接在LTC6900芯片的电源V+脚与接地端GND脚之间。在LTC6900芯片的OUT脚得到所需的PWM波，再通过反相器74HC04输出，即可得到两路反向的PWM波，一路由LTC6900芯片输出，另一路由74HC04输出。

如图2所示，本实用新型利用开关管IRLU310产生交流驱动信号。开关管IRLU310导通电阻小，导通时间短，开关频率可达1MHz，且是中功耗，可减少系统损耗，从而提高能量传输效率。该全桥逆变电路由四个开关管，四个电阻，及一个2200μF的大电容构成；四个开关管D1,D2,D3,D4的G极与S极之间均通过一个9.1K的电阻相连。开关管D1和D3的D极接15V电源的正极。开关管D2的D极与开关管D1的S极连接。开关管D4的D极与开关管D3的S极连接。开关管D2,D3的S极接地。电源的正极与电容C1的正极相连，电源的负极与电容C1的负极相连。

4个桥臂轮流导通或截止，导通和截止时间均不超过半个周期，在交替导通的过程中发射回路产生交变电流，实现直流转高频交流。高频交流信号在谐振电路的发射回路激起交变电流。

如图3所示，本实用新型利用两线圈（两个线圈等效为图中的两个24uH电感）与两电容实现磁场耦合。线圈的电感值需与应用的电容值相配，实现两线圈共振，使得输出功率达到最大。

如图4所示，本实用新型将接收到的交流信号转至直流信号，经过AC-DC电路再与负载相连。该AC-DC电路由4个二极管1N4001及1个220μF电容构成。二极管D1的负极与二极管D4的正极连接，然后连接至接收回路；二极管D2的负极与二极管D3的正极连接，连接至接收回路另一端后接地。二极管D1的正极与二极管D2的正极连接，然后连接至电容C0的一端，二极管D4的负极与二极管D3的负极连接，然后连接至电容C0的另一端。本实施例的负载R0为手机充电器。提供15V的直流电源，可以实现手机的无线充电功能。

在使用时，将两线圈尽量对齐，开启直流电源，即可实现无线电能传输。线圈的对准方式与两线圈之间的距离会影响电能传输的效率。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。