一种无线充电路结构以及充电器的制作方法

1.本实用新型涉及充电技术领域，更具体地涉及一种无线充电路结构以及充电器。


背景技术：

2.随着消费类电子产品的不断更新，小体积高功率密度充电器成为未来的发展趋势。其中，在无线充手机配件市场，在发射功率以及电子器件数量没有太大变化的情况下，怎么使用更小的pcb尺寸节约成本成为市场竞争的关键。
3.为进一步减小体积，降低无线充的成本，需要对目前无线充的结构进行改进。


技术实现要素：

4.根据本实用新型为了解决目前存在无线充体积过大，空间利用率低的问题，提供了一种无线充电路结构，所述无线充电路结构包括：
5.主板，所述主板呈扇环形状；
6.功率转换电路及驱动电路，设置所述主板的一端；
7.运算放大电路，设置于所述主板的另一端。
8.可选地，所述主板为两层板。
9.可选地，所述无线充电路结构还包括：
10.解调和采样电路，设置于所述功率转换电路及驱动电路与所述运算放大电路之间，并且设置于所述扇环形状的内侧。
11.可选地，所述无线充电路结构还包括：
12.主控电路，设置于所述扇环形状中所述解调和采样电路的外侧。
13.可选地，所述运算放大电路设置于所述扇环形状的内侧。
14.可选地，所述无线充电路结构还包括：
15.d2d电路，设置于所述运算放大电路所在的一端，并且位于所述扇环形状的外侧。
16.可选地，所述无线充电路结构还包括：
17.缓启动以及晶振电路，设置于所述运算放大电路所在的一端，并且位于所述扇环形状的外侧。
18.可选地，所述功率转换电路和所述驱动电路之间的间隔在8mm 以上。
19.本技术还提供了一种充电器，所述充电器包括前文所述的无线充电路结构。
20.根据本实用新型的实施例，所述无线充电路结构包括：主板，所述主板呈扇环形状；功率转换电路及驱动电路，设置所述主板的一端；运算放大电路，设置于所述主板的另一端。
21.通过改进不仅使无线充电路结构中主板尺寸缩小，成本也大大降低。
附图说明
22.通过结合附图对本实用新型实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其
它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
23.图1是本实用新型提供的无线充电路结构的电路结构示意图根据本实用新型一实施例的无线充电路结构的结构框图；
24.图2是根据本实用新型另一实施例的无线充电路结构中主板的版图结构俯视图。
具体实施方式
25.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
26.为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本实用新型。显然，本实用新型的施行并不限定于该技术领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式，不应当解释为局限于这里提出的实施例。
27.应当理解的是，在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制，单数形式的“一”、“一个”和“所述 /该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。本实用新型中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。
28.本实用新型中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。
29.以下，将参照附图对本实用新型的具体实施例进行更详细地说明，这些附图示出了本实用新型的代表实施例，并不是限定本实用新型。
30.本实用新型为了解决上述问题，提供了一种无线充电路结构，下面结合附图对本实用新型实施例中的所述无线充电路结构件进行详细的说明。
31.首先，参照附图1对本实用新型实施例的无线充电路结构进行说明，其中图1是根据本实用新型一实施例的无线充电路结构中主板的结构框图。
32.如图1所示，所述无线充电路结构100至少包括：
33.主板101，所述主板呈扇环形状；
34.功率转换电路106及驱动电路102，设置所述主板101的一端；
35.运算放大电路103，设置于所述主板的另一端。
36.具体地，在本实用新型实施例中的无线充电路结构包括各个功能器件和/或模块，各个功能器件和/或模块集成于主板上，其中，在本实用新型的实施例中，主板101可以选用pcb(printed circuit board，印制电路板)主板、陶瓷主板、预注塑(pre-mold)主板等。
37.在一具体实施方式中，主板101选用pcb(printed circuit board，印制电路板)主
板。其中，所述pcb由不同的元器件和多种复杂的工艺技术处理等制作而成，其中pcb线路板的结构有单层、双层、多层结构，不同的层次结构其制作方式是不同的。
38.可选地，印刷电路板主要由焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充、电气边界等组成。
39.进一步，印刷电路板常见的板层结构包括单层板(singlelayerpcb)、双层板(doublelayerpcb)和多层板(multilayerpcb)三种，其具体结构如下所述：
40.(1)单面板(single-sidedboards)在最基本的pcb上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上(有贴片元件时和导线为同一面，插件器件再另一面)。因为导线只出现在其中一面，所以这种pcb叫作单面板(single-sided)。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制(因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径)，所以只有早期的电路才使用这类的板子。
41.(2)双面板(double-sidedboards)这种电路板的两面都有布线，不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。电路间的“桥梁”叫做导孔(via)。导孔是在pcb上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，双面板解决了单面板中因为布线交错的难点(可以通过孔导通到另一面)，它更适合用在比单面板更复杂的电路上。
42.(3)多层板：多层板(multi-layerboards)为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印刷线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了，也称为多层印刷线路板。板子的层数并不代表有几层独立的布线层，在特殊情况下会加入空层来控制板厚，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上理论可以做到近100层的pcb板。
43.其中，印刷电路板包括许多类型的工作层面，如信号层、防护层、丝印层、内部层等，在此不再赘述。
44.为了保证无线充电路结构的整体性能，同时为了进一步降低成本，在本实用新型的实施例中，所述主板101选用多层板，在一具体实施方式中，所述主板101为两层板，并且每一层均为双面板，层与层之间相互绝缘，层与层的连接通常通过过孔来实现。
45.例如所述主板101包括第一主板和第二主板，其中，所述第一主板和第二主板均包括相对设置的两个表面，并且所述第一主板和第二主板之间通过绝缘层隔离，例如通过玻璃纤维等材料层相互间隔、绝缘。
46.进一步，所述主板可以为预注塑(pre-mold)主板，其中，所述预注塑主板中具有注塑导线和引脚，所述注塑导线嵌于所述主板的主体结构之内，所述引脚位于所述主板的主体结构的表面，例如内表面和/或外表面等，以实现所述主板分别与激光二极管芯片、驱动芯片，以及电路板的电连接。
47.其中，所述预注塑(pre-mold)主板的制备方法可先后经过常规的注塑流程、刨刀挖制及模具压印成型形成，此处不赘述。
48.其中，所述预注塑(pre-mold)主板的注塑材料可以选用常规的材料，例如可以为导热塑胶材料等，并不局限于某一种，其中，所述预注塑(pre-mold)主板的形状由注塑框架
来限定，并不局限于某一种。
49.在一具体实施方式中，所述主板在注塑框架之内先放置pcb主板，然后在所述pcb主板上注塑形成环状的凹槽结构。或者在注塑框架内布置注塑导线和引脚，然后在注塑框架注塑成型。
50.其中，所述主板101的形状为圆环的一部分，即呈扇环的形状，例如所述pcb单片尺寸约为原来完整圆环尺寸的35.7％大小，如图2 所示，其中，左图为采用四层板时的主板结构示意图，右侧图形为改进后的主板结构，改进后的尺寸大大缩小，不仅节约了封装空间，还进一步降低了成本。
51.此外，在发射功率和器件数量没有太大变化的情况下，怎么使用更小的pcb尺寸节约成本成为市场竞争的关键，要精简pcb尺寸，除了器件布局优化，另外就是需要器件封装的小型化，利用小型化的器件封装和高效器件布局来减小pcb尺寸。
52.在本实用新型的实施例中，为了提高贴片器件的密集度，在生产工艺允许的范围内，在标准器件封装的基础上缩小封装尺寸，使得相同的pcb尺寸能容纳更多的器件，在一具体实施方式中，在相同生产良率良率的情况下，单个器件的封装尺寸比原来的封装尺寸缩小 10％以上。
53.在一实施例中，所述功能器件比标准尺寸的功能器件的封装尺寸缩小10％-12％。当然缩小的尺寸并不局限于该数值范围，可以在保证相同生产良率良率的情况下，根据实际需要进行选择。
54.在减小主板尺寸和功能器件尺寸之后，为了实现无线充电路结构的效果不受影响，对所述无线充电路结构中版图结构，即功能器件的设置进行了改进，在pcb边框无法变更的情况下，充分利用有限的空间资源，密集且按信号走向和功率走向合理排列器件。
55.在一实施例中，所述无线充电路结构中的发热源器件设置于所述扇环的第一端，对温度敏感的所述功能器件设置于所述扇环的第二端。具体地，所有发热源器件的间隔都在8mm以上，从而节省额外的金属散热片，所有器件温度在常温25摄氏度下带满载都能做到60摄氏度以下。例如所述功率转换电路106和所述驱动电路102之间的间隔在8mm以上。
56.在本发明的一实施例中，所述功能电路包括：
57.功率发射电路，设置所述主板的一端，用于产生能被待充电器件接收的磁耦合电场，将能量从所述无线充电路结构传递到所述待充电器件，设置于所述扇环的一端；在一实施例中，功率和发射电路包含如下组件：1、发射线圈，发射线圈为qi规定允许使用任意线圈型号，例如a11，mp-a11，a28，mp-a2等2，全桥电路，由两组不同时导通的mos组合而成。3，谐振腔电路，有lc串联形成谐振。
58.驱动电路102，设置所述主板的一端，如图1所示，所述驱动电路102用于将主控电路输出的数字控制信号转换成所述功率发射电路能识别的模拟控制信号，控制所述功率发射电路发射功率的大小；在一实施例中，驱动电路102包含以下组件：1，泄放和驱动电路 102，此电路控制给到功率和发射电路的mos驱动信号强度；2，动点采样电路，此电路可以采样同一桥臂的中点电压大小。
59.解调和采样电路104，设置于所述功率转换电路106及驱动电路 102与所述运算放大电路103之间，并且设置于所述扇环形状的内侧。如图1所示，所述解调和采样电路104用于将所述待充电器件通过所述功率发射电路反馈给无线充的信号进行解码，使其转换成能
被所述主控模块识别的数字信号；在一实施例中，解调和采样电路104包含以下组件：1，多级滤波电路，此电路包含一阶rc滤波，二阶rc 滤波电路，给mcu提供有效的反馈信号；2，电流采样电路，此电路为串联大功率电阻，通过采样电阻的电压大小让mcu识别出当前的电流；3，电压采样电路，此电路为电阻分压网络，将电压信号减弱后给到mcu。
60.主控电路，主控电路，设置于所述扇环形状中所述解调和采样电路104的外侧。所述主控电路用于根据所述解调和采样电路104反馈回来的信息，根据所述待充电器件的需求，通过所述驱动电路102控制所述功率发射电路的发射功率大小，设置于所述扇环的另一端。在一实施例中包括1，运算放大电路103ad采样电路，此电路为8位 ad采样电路；2，逻辑输出电路，此电路为mcu内置的16个io口，控制整个系统的运行逻辑。
61.所述运算放大电路103，设置于所述主板的另一端。运算放大电路103为模拟放大电路，信号放大倍数可通过外围电阻调整。
62.所述无线充电路结构还包括：
63.d2d电路105，设置于所述运算放大电路103所在的一端，并且位于所述扇环形状的外侧，用于负责将不稳定的输入电压转换成稳定的电压，给所述主控电路供电；d2d电路105，此电路全称dc to dc 电路，电路为buck型降压供电电路。
64.缓启动以及晶振电路，设置于所述运算放大电路103所在的一端，并且位于所述扇环形状的外侧。所述缓启动用于将第一次上电的供电时间延后，使系统免受热插拔带来电压尖刺干扰，所述晶振电路用于给主控模块提供稳定的pwm信号。在一实施例中，d2d、缓启动以及晶振电路包含如下组件：1，缓启动电路，缓启动电路是利用pmos 导通特性设计的高位控制开关；2，晶振电路，此电路为无源晶体震荡电路，可以尝试满足系统时序需要的pwm信号。
65.以手机充电为例，对本实用新型的所述无线充电路结构的工作原理进行说明：首先，用户通过micro usb将适配器的供电接入无线充系统(通常是5v，如果需要更高的发射功率，需要接入qc适配器)，无线充系统的d2d、缓启动，晶振模块开始工作，给主控电路提供稳定的供电以及时序pwm信号，主控电路开始工作，主控电路先产生一个检测信号通过驱动电路102给到功率发射电路，检测手机有没有放置到无线充上，如果没有，则会持续发射检测信号，如果手机放置在了无线充电路结构上面，功率发射电路会将手机传递过来的信号通过解调和采样电路104传输至主控电路，然后无线充电路结构和手机开始进行通信，相互协商需要传递的功率大小，主控电路根据接收到的信息，通过驱动模块调节功率发射电路的发射功率大小，从而给手机充电。
66.根据本实用新型的实施例，所述无线充电路结构包括：主板，所述主板呈扇环形状；功率转换电路106及驱动电路102，设置所述主板的一端；运算放大电路103，设置于所述主板的另一端。通过改进不仅使无线充电路结构中主板尺寸缩小，成本也大大降低。
67.实施例二
68.本实用新型还提供了一种充电器，所述充电器包括无线充电路结构100，所述无线充电路结构100至少包括：
69.主板，所述主板呈扇环形状；
70.功率转换电路106及驱动电路102，设置所述主板的一端；
71.运算放大电路103，设置于所述主板的另一端。
72.在一实施例中，所述充电器至少包括壳体，所述壳体用于形成容纳所述无线充电路结构100的空间。
73.可选地，壳体由上下壳组成，并且上壳体和下壳体的外形可以重合，上壳体和下壳体卡和之后形成容纳空间。
74.可选地，上壳体和下壳体选用相同的材料，以使其具有相同的缩水率，防止在经加工之后两者不能完全卡和、密闭。
75.可选地，对于壳体一般选用的塑胶材料为聚碳酸酯(pc)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)共聚物和混合物，需要说明的是，壳体的材料并不局限于某一种，本领域中常用的壳体材料均可以应用于本实用新型实的实施例，在此不再一一列举。
76.可选地，壳体需要具有一定的强度，以满足各种跌落、扭曲和坐压等测试而不被破坏的能力。
77.示例性地，壳体的厚度为0.5-4mm，对于注塑成型的塑胶件的壳体来说，其壁厚和零件的尺寸、结构、塑胶原料、模具浇口位置、注塑工艺等因素有关，大致范围为0.5-4mm；太薄，零件强度不好，难以注塑成型；太厚，造成材料浪费，成型周期长，易缩水，表面质量不好。
78.对于充电器结构，在采用pc材料的情况下，壳体的正面壁厚选择范围为1.0-1.6mm，目前常用的厚度为1.2mm(如果产品较大应选用1.6mm，如手机类)。
79.当然，除了上述元器件，所述充电器还可以包含usb接口等等其他常规的结构，在此不再赘述。
80.根据本实用新型的实施例，充电器中的所述无线充电路结构的主板采用两层板，相比于使用大尺寸的四层板，采用两层板整体尺寸和pcb成本都是四层板的一半以下，此外在标准器件封装的基础上缩小封装尺寸，使得相同的pcb尺寸能容纳更多的器件，在相同生产良率良率的情况下，单个器件的封装尺寸比原来的封装尺寸缩小10％以上，使用缩小尺寸的器件封装，使得pcb单片尺寸约为原来完整圆环尺寸的35.7％大小。在pcb边框无法变更的情况下，充分利用有限的空间资源，密集且按信号走向和功率走向合理排列器件。通过改进不仅使无线充电路结构中主板尺寸缩小，成本也大大降低。
81.学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“部”、“件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其他特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
82.本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。