[发明专利]一种功率自适应控制的无线充电收发装置

说明书

本发明公开了一种功率自适应控制的无线充电收发装置，包括直流供电电源、电源稳压模块、信号发生模块、单片机、电流采样器、全桥驱动放大模块、发射线圈以及Qi标准接收端，信号发生模块连接全桥驱动放大模块，全桥驱动放大模块连接电流采样器，电流采样器连接单片机，单片机连接信号发生模块，四者构成闭环回路顺序级联的结构，全桥驱动放大模块输出端连接发射线圈。本发明其优点在于发射功率随充电距离和位置的改变自适应调节，保持恒定的功率输出，功率自适应控制算法精确度高，能够根据负载变化情况快速地做出功率调整，发射电路方案兼容Qi标准，无线充电距离可达50mm以上，阵列发射线圈可以有效地拓展无线充电区域。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，涉及一种功率自适应控制的无线充电收发装置。

背景技术

近些年来，无线充电在逐渐改变我们的生活，伴随着手机、平板电脑、手表等一系列消费电子产品引入无线充电技术，使得无线充电具有非常广阔的发展前景。目前市场上主流的无线充电技术是基于磁感应耦合的Qi标准，例如苹果、三星等手机厂商推出的无线充电产品都是基于Qi标准，实现了不同品牌之间无线充电产品的相互兼容，可以预测Qi标准是未来无线充电产品发展的方向。

目前手机Qi无线充电技术存在以下一些问题：发射功率低、发射功率缺少自适应控制、充电距离近、收发线圈之间任何位置的偏移都会导致传输功率和传输效率明显下降等。针对于以上的问题，国内外研究者提出了一些解决方案，蔡小伟等人公开了一种基于Qi标准的无线充电器研究(蔡小伟、黄桂萍、陈阳、林华丰，基于Qi标准的无线充电器研究[J]，龙岩学院学报，2017，35(2)：19-23)，提出了一种利用STM8单片机设计符合Qi标准的无线充电器的方法，该方法利用单片机灵活扩展性，可方便嵌入到其它设备当中。但是该方法只是实现了Qi标准芯片的一些基本功能，并没有实现发射功率的自适应控制，并且充电距离近，无磁场均匀设计，充电时收发线圈需要正对。刘宏亮等人公开了一种无线充电器自适应功率输出功率控制算法(刘宏亮、方海，一种无线充电器自适应功率输出功率控制算法，中国发明专利，申请号201410015818.0，申请日2014.01.14)，通过在动态和静态两种情况下，限制瞬时功率防止微处理器复位，并且控制输出功率达到最大的控制算法。只是该算法是通过自动调整输出功率来适应输入功率的需求，防止芯片复位，而不是保持发射功率的自适应恒定输出。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种用于无线充电的收发装置，在实现兼容市场上主流Qi标准接收端无线充电时，发射功率的自适应控制和发射线圈磁场均匀分布，同时实现其结构的集成化、简洁化和低成本化。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种功率自适应控制的无线充电收发装置，包括直流供电电源、电源稳压模块、信号发生模块、单片机、电流采样器、全桥驱动放大模块、发射线圈以及Qi标准接收端；其特征在于：所述直流供电电源与电源稳压模块和全桥驱动放大模块相连；所述电源稳压模块输出连接信号发生模块、单片机以及电流采样器；所述信号发生模块的输出与全桥驱动放大模块连接，所述全桥驱动放大模块输出连接发射线圈，三者构成顺序级联的结构；所述电流采样器与全桥驱动放大模块相连，电流采样器的输出端连接单片机；所述单片机的输出端与信号发生模块相连；所述信号发生变换模块、全桥驱动放大模块、电流采样器和单片机四者构成闭环回路；所述Qi标准接收端放置于发射线圈的上方，Qi标准接收端与发射线圈之间的距离和位置可在一定范围内变化；所述无线充电收发装置的功率自适应控制工作流程为：

第一步，信号发生模块产生初始频率的脉冲宽度调制波，该调制波信号通过全桥驱动放大模块放大输出一定幅度的方波，该方波信号加载于发射线圈两端，能量通过发射线圈向自由空间发射，Qi标准接收端经过磁场耦合接收到能量；

第二步，电流采样器采集全桥驱动放大模块输出电路上的电流，并将采样到的电流信息反馈给单片机；