一種直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置，包括發(fā)送裝置和接收裝置。發(fā)送裝置包括振蕩電路和放大電路，其中，振蕩電路是由第一電容、第一電感和第二電感組成，放大電路是由第二電容、分壓電阻和晶體管組成。接收裝置包括諧振電路、整流電路和濾波電路，其中，諧振電路是由第三電感、第三電容構(gòu)成，整流電路是由第一至第四整流二極管構(gòu)成，濾波電路是由一個第四電容構(gòu)成。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)直流電壓到直流電壓的傳送，其主要工作于MHz頻段，原理易懂，結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低廉，對手機(jī)、平板電腦、無線照明燈等室內(nèi)設(shè)備的無線充電設(shè)計(jì)具有重要的參考價值。
【專利說明】
一種直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種功率無線傳輸或能量無線傳輸，具體涉及一種運(yùn)用于家庭或辦公室中手機(jī)、平板電腦、無線照明燈等使用的直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置，屬于無線輸電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]功率無線傳輸電路去掉了傳統(tǒng)有線電纜導(dǎo)線，給當(dāng)代日益增多的小而輕充電設(shè)備帶來了極大的方便，因而被廣泛關(guān)注和研究。不過當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)是接收整流電路部分，一方面缺乏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完整性，僅局限于部分電路；另一方面，微帶線接收天線制作成本高、體積大，除了金屬損耗，還有介質(zhì)損耗。此外，復(fù)雜的整流電路本身就消耗了一部分能量，減少了到達(dá)終端的功率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置，實(shí)現(xiàn)直流電壓到直流電壓的傳送，具有拋棄傳統(tǒng)電纜導(dǎo)線，移動靈活，制作簡易等特性。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置，包括發(fā)送裝置和接收裝置，其中，發(fā)送裝置包括振蕩電路、放大電路，振蕩電路由第一電容、第一電感和第二電感組成，放大電路由第二電容、分壓電阻和晶體管組成;接收裝置包括諧振電路、整流電路和濾波電路，諧振電路由第三電感、第三電容組成，整流電路由第一至第四整流二極管組成，濾波電路由第四電容組成；
[0006]所述第二電容和分壓電阻并聯(lián)后一端與晶體管的基極連接，另一端分別連接第一電容的一端、第一電感的一端，晶體管的發(fā)射極接地，晶體管的集電極分別連接第一電容的另一端、第二電感的一端，第二電感的另一端與第一電感的另一端連接，且第一電感與第二電感的公共端與直流電壓輸入端的一端連接，直流電壓輸入端的另一端接地；
[0007]所述第三電感與第三電容并聯(lián)后一端分別連接第一整流二極管的陽極、第三整流二極管的陰極，另一端分別連接第二整流二極管的陽極、第四整流二極管的陰極，第一至第二整流二極管的陰極均連接第四電容的一端，第三至第四整流二極管的陽極均連接第四電容的另一端，第四電容的兩端為直流電壓輸出端。
[0008]優(yōu)選的，所述第一電感、第二電感均為均勻銅線繞制而成的直徑相等、匝數(shù)相等的線圈。
[0009]優(yōu)選的，所述第三電感的直徑和匝數(shù)均小于第一電感或第二電感。
[0010]優(yōu)選的，所述第三電感采用的銅線與第一電感采用的銅線相同。
[0011 ]優(yōu)選的，所述晶體管為NPN晶體管。
[0012]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0013]1、本實(shí)用新型直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置中，輸入端口是直流電壓，由于當(dāng)前家庭或辦公室中普遍存在有直流電壓或者鋰電池，所以本實(shí)用新型的輸入端口很容易獲取直流電壓。
[0014]2、本實(shí)用新型直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置中，振蕩電路由兩個電感和一個電容組成，提高了發(fā)送裝置的發(fā)送功率。
[0015]3、本實(shí)用新型直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置，制作成本低廉，系統(tǒng)完整，一方面給未來此方面研究提供了重要參考；另一方面發(fā)送和接收天線使用了銅線繞制的線圈，能量損耗低，性價比高。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置的電路圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型中發(fā)送裝置的等效電路圖。
[0018]圖3是本實(shí)用新型直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置中加載直流電壓和負(fù)載的電路圖。
[0019]圖4是接收天線和發(fā)送天線在同軸線隨著中心距離變化的電壓曲線圖。
[0020]圖5是接收天線和發(fā)送天線在同一平面隨著中心距離變化的電壓曲線圖。
[0021]其中，I為放大電路，2為振蕩電路，3為諧振電路，4為整流電路，5為濾波電路，6為穩(wěn)壓電容，7為直流電壓，8為負(fù)載，PI為直流電壓輸入端，P2為直流電壓輸出端，R為分壓電阻，Cl為第一電容，C2為第二電容，C3為第三電容，C4為第四電容，Q為晶體管，LI為第一電感，L2為第二電感，L3為第三電感，Dl為第一整流二極管，D2為第二整流二極管，D3為第三整流二極管，D4為第四整流二極管。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對本實(shí)用新型的限制。
[0023]本實(shí)用新型直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置是在直流電壓輸入端Pl和直流電壓輸出端P2分別連接直流電壓和常用的使用直流電壓充電的負(fù)載設(shè)備。
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型所述直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置由發(fā)送裝置和接收裝置組成，發(fā)送裝置包括:放大電路I，振蕩電路2。其中，放大電路I由晶體管Q，分壓電阻R和第二電容C2組成;振蕩電路2由第一電感LI，第二電感L2和第一電容Cl組成。接收裝置包括:諧振電路3，整流電路4和濾波電路5。其中，諧振電路3由第三電感L3和第三電容C3組成;整流電路4由第一整流二極管Dl，第二整流二極管D2，第三整流二極管D3和第四整流二極管D4組成，這四個整流二極管是相同型號；濾波電路4僅由濾波電容第四電容C4組成。
[0025]發(fā)送裝置中，振蕩電路2利用第一電感LI和第二電感L2串聯(lián)，且第一電感LI和第二電感L2是由直徑相等的均勻的銅線分別繞制而成的線圈，兩個線圈的直徑相等、匝數(shù)相等，一起構(gòu)成發(fā)送裝置的發(fā)射天線(包含發(fā)送裝置發(fā)射天線I和發(fā)射天線2)。發(fā)射天線與第一電容Cl并聯(lián)，組成振蕩電路，產(chǎn)生振蕩，其振蕩頻率由第一電感LI，第二電感L2和第一電容Cl共同決定。分壓電阻R和第二電容C2組成并聯(lián)電路，給晶體管Q提供穩(wěn)定的偏置電壓，使晶體管Q處于放大區(qū)域。放大電路I對振蕩電路2在阻尼振蕩過程中的能量損耗起到補(bǔ)償作用，可以使振蕩電路2工作于一個等幅且頻率穩(wěn)定的狀態(tài)。第一電感LI和第二電感L2是銅線纏繞而成的，所以銅線本身的電阻可以忽略不計(jì)。振蕩電路2在振蕩過程中，產(chǎn)生的等頻等幅的交流電流通過第一電感LI和第二電感L2，在其周圍形成穩(wěn)定的變化磁場。發(fā)送裝置可以簡化為如圖2所示的電感式振蕩。
[0026]接收裝置中，第三電感L3是采用與第一電感LI和第二電感L2同樣的導(dǎo)線繞制而成的線圈，但是該線圈的直徑相對較小、匝數(shù)相對較少，當(dāng)作接收天線。第一電感L1、第二電感L2和第三電感L3除了采用銅材料外，可以使用鋁等具有導(dǎo)電屬性材料替代。接收天線和第三電容C3并聯(lián)，組成并聯(lián)電路，當(dāng)它處于發(fā)射天線激發(fā)的穩(wěn)定的變化磁場中，就會產(chǎn)生諧振，形成諧振電路3，其諧振頻率與振蕩電路2的振蕩頻率一致。諧振電路3的諧振電流通過整流電路4中第一至第四整流二極管Dl、D2、D3和D4，使正半軸和負(fù)半軸的電流均通過整流電路4，到達(dá)濾波電路5中濾波電容第四電容C4的兩端，形成穩(wěn)定的電壓，加載于直流電壓輸出端P2兩端的負(fù)載上，實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備負(fù)載進(jìn)行供電。第一至第四整流二極管D1、D2、D3和D4是相同型號的二極管，其中，Dl和D2陰極分別連接到節(jié)點(diǎn)a2，D3和D4陽極分別連接到節(jié)點(diǎn)a4，Dl陽極和D3陰極分別連接到節(jié)點(diǎn)al，D2陽極和D4陰極分別連接到節(jié)點(diǎn)a3。無論接收天線如何翻轉(zhuǎn)，保證了電流的正半軸和負(fù)半軸均能通過整流電路4。
[0027]如圖3所示，為本實(shí)用新型直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置中加載了直流電壓7、穩(wěn)壓電容6和負(fù)載8的電路圖。圖4是發(fā)射天線和接收天線線圈的中心處于同一軸線上，改變兩者的中心距離，測試第二電感L2和第三電感L3上的電壓的峰值變化。從圖4中觀測到，第二電感L2上的電壓峰值穩(wěn)定，而第三電感L3上的電壓峰值隨著中心距離的增加而減小。圖5是發(fā)射天線和接收天線的線圈處在同一平面上，改變兩者的中心距離，測試第二電感L2和第三電感L3上的電壓的峰值變化。從圖5中觀測到，第二電感L2上的電壓峰值穩(wěn)定，而第三電感L3上的電壓峰值隨著中心距離的增加而減小。該實(shí)驗(yàn)使用TektroniXTDS2022C數(shù)字儲存示波器測試。本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本實(shí)用新型直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置的可行性。
[0028]以上實(shí)施例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置，其特征在于，包括發(fā)送裝置和接收裝置，其中，發(fā)送裝置包括振蕩電路、放大電路，振蕩電路由第一電容、第一電感和第二電感組成，放大電路由第二電容、分壓電阻和晶體管組成;接收裝置包括諧振電路、整流電路和濾波電路，諧振電路由第三電感、第三電容組成，整流電路由第一至第四整流二極管組成，濾波電路由第四電容組成； 所述第二電容和分壓電阻并聯(lián)后一端與晶體管的基極連接，另一端分別連接第一電容的一端、第一電感的一端，晶體管的發(fā)射極接地，晶體管的集電極分別連接第一電容的另一端、第二電感的一端，第二電感的另一端與第一電感的另一端連接，且第一電感與第二電感的公共端與直流電壓輸入端的一端連接，直流電壓輸入端的另一端接地； 所述第三電感與第三電容并聯(lián)后一端分別連接第一整流二極管的陽極、第三整流二極管的陰極，另一端分別連接第二整流二極管的陽極、第四整流二極管的陰極，第一至第二整流二極管的陰極均連接第四電容的一端，第三至第四整流二極管的陽極均連接第四電容的另一端，第四電容的兩端為直流電壓輸出端。2.如權(quán)利要求1所述直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置，其特征在于，所述第一電感、第二電感均為均勻銅線繞制而成的直徑相等、匝數(shù)相等的線圈。3.如權(quán)利要求1所述直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置，其特征在于，所述第三電感的直徑和匝數(shù)均小于第一電感或第二電感。4.如權(quán)利要求1所述直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置，其特征在于，所述第三電感采用的銅線與第一電感采用的銅線相同。5.如權(quán)利要求1所述直流電壓到直流電壓的功率無線傳輸裝置，其特征在于，所述晶體管為NPN晶體管。
【文檔編號】H02J50/12GK205509667SQ201620066772
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年1月22日
【發(fā)明人】王文松, 曹群生, 李由, 王毅
【申請人】南京航空航天大學(xué)