[发明专利]无线充电装置

权利要求书

1.一种无线充电装置，其特征在于：该装置包括发射装置和与发射装置耦合的接收装置； 

所述的发射装置包括：

分频器：用于将外部晶振发出的高频信号进行分频，并将分频后的信号送入功率开关控制及初级放大模块；

功率开关控制及初级放大模块：用于对接收的上述分频后的信号进行初级放大得到方波信号，该模块还包括转换开关，用于选择对前级信号放大或者是关断；

E类功放：用于接收所述被初级放大后的方波信号，作为其驱动信号，经过E类功放进行功率放大后得到大功率信号；

发射阻抗匹配网络：用于接收所述大功率信号，并直接将该大功率信号直接馈入到发射线圈；发射阻抗匹配网络将发射线圈之后映射过来的等效阻抗变换到E类功放的最佳负载电阻Rs，使得E类功放工作在最佳状态；

发射线圈：用于通过共振耦合将大功率信号传递到接收线圈； 

峰值检测模块：用于峰检测阻抗匹配网络中元件上电压的包络峰值；

主控单元：用于根据上述电压的包络峰值来判别E类功放的工作状态，在异常状态下，即峰值电压低于阈值，会发出控制信号令功率开关控制及初级放大模块来关闭E类功放；主控单元还用于发出控制信号来控制功率开关控制及初级放大模块的转换开关，使得发射装置在待机和工作状态灵活切换；主动单元还用于控制指示灯及蜂鸣器；

电平转换模块：用于将主控单元输出的CMOS电平转换为TTL电平，以直接控制功率开关控制及初级放大模块；

指示灯及蜂鸣器：用于通知用户随时了解该充电装置的工作状态；

所述的接收装置包括：

接收线圈：用于用过耦合接收发射线圈发送的大功率信号；

接收阻抗匹配网络：用于将从接收线圈映射过来的等效阻抗变换到接收负载电阻，此处的接收负载电阻表示经过整流模块和稳压模块之后的待充电负载的等效电阻，使得接收线圈接收到的功率传输到待充电设备中；

整流模块：用于将接收到的大功率信号变换为直流电；

稳压模块：用于将接收的直流电变成恒压直流电。

2. 根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于：发射线圈和接收线圈之间采用共振磁耦合，属于近场耦合。

3. 根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于：E类功放是将前级提供的方波信号放大到待充电设备正常充电功率的1.3-1.7倍，E类功放包括N沟道场效应管N-MosFet、第一扼流电感L、第二扼流电感Lt、第一电容C1和第二电容C； 

其中第二扼流电感Lt位于电源Vcc与N沟道场效应管N-MosFet的漏端之间，第一电容C1位于N沟道场效应管N-MosFet的漏端与地之间，第二电容C和第一扼流电感L串联，第二电容C和第一扼流电感L分别位于N-MosFet的漏端与输出端口之间。

4. 根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于：发射阻抗匹配网络、发射线圈、接收线圈及接收阻抗匹配网络组成网络传输，

定义效率最佳等效发射阻抗 Z_eqt为“当传输效率达到最大时从发射线圈向接收线圈看过去的等效阻抗”，

定义效率最佳等效接收阻抗Z_eqr为“当传输效率最大时从接收线圈向带充电负载看过去的等效阻抗”：

其中，R_S是功率源最佳负载电阻，R_L是接收负载电阻，k是发射线圈和接收线圈之间的耦合系数，ω是整个无线能量传输装置的工作角频率，L_t是发射线圈自感，L_r是接收线圈自感，R_pt是发射线圈损耗电阻， R_pr是接收线圈损耗电阻，R_eqr是效率最佳等效接收电阻,R_eqt是效率最佳等效发射电阻，X_eqr是效率最佳等效接收电抗，X_eqt是效率最佳等效发射电抗，j是虚数单位。

5.根据权利要求4所述的无线充电装置，其特征在于：当效率最佳等效接收电阻Reqr等于接收负载电阻R_L时，或当效率最佳等效发射电阻Reqt等于功率源最佳负载电阻R_S时，发射阻抗匹配网络和接收阻抗匹配网络采用一元件的B1型阻抗匹配网络或B2型阻抗匹配网络。