[发明专利]一种基于磁耦合谐振式无线传能手机充电器

权利要求书

1.一种基于磁耦合谐振式无线传能手机充电器，包括电能发射电路和电能接收电路，其特征在于：

所述电能发射电路由高频逆变电路、驱动电路、采样反馈电路、发射线圈组成；所述高频逆变电路采用全桥逆变电路，该全桥逆变电路由4个MOSFET管组成了一个H桥，每个MOSFET开关管承受的电压为输入电压的一半，且在MOSFET管的栅源极之间加一个下拉电阻，所述电能发射电路设置在充电座(1)中；

所述电能接收电路由接收线圈、全桥整流电路、稳压电路、输出保护电路组成；所述接收线圈的具体参数和所述发射线圈保持一致，所述全桥整流电路采用不可控整流电路，用4个肖特基二极管搭成桥式电路，整流后的电压经LM2940稳压模块稳压输出给手机充电；

在手机的输出电压处串联一个保险丝，当电流大于2A时切断电路，同时利用STM32的ADC采集实现实时的软件监控，一旦出现过电压、过电流的情况立即切断电路；

所述电能接收电路设置有两组，其中一组安装在手机中，另一组安装在与充电座(1)铰接的高仿手机(5)中，高仿手机(5)中设置有备用电池，所述充电座(1)的外侧固定连接有框架(2)，所述框架(2)上安装有制冷设备，所述制冷设备设置为半导体制冷片(3)，所述高仿手机(5)内部的备用电池通过导线(4)与半导体制冷片(3)连接。

2.根据权利要求1所述的基于磁耦合谐振式无线传能手机充电器，其特征在于：所述STM32设置为STM32 F103RBT6的主控芯片，其包括有定时器、ADC、DAC、SPI、IIC和UART。

3.根据权利要求1所述的基于磁耦合谐振式无线传能手机充电器，其特征在于：所述MOSFET开关管的栅源极之间具有设定电压，且栅源极之间相互隔离，避免各驱动信号端的电压相互干扰。

4.根据权利要求1所述的基于磁耦合谐振式无线传能手机充电器，其特征在于：在发射部分主电路的5个MOSFET管中，上桥臂的S1、S3和充电控制级电路中的S5完全隔离，使其源级互不关联。

5.根据权利要求1所述的基于磁耦合谐振式无线传能手机充电器，其特征在于：S2和S4的源级是同一电平，只用一路隔离，驱动芯片采用IR2104，IR2104芯片为一路PWM波输入，两路互补PWM波输出，且互补PWM波之间自带死区。

6.根据权利要求1所述的基于磁耦合谐振式无线传能手机充电器，其特征在于：采样反馈分为电流和电压两部分，电流采样采用低阻值的一段康铜丝，对康铜丝的两端电压与其阻值作商求得电流值；由于压差较小，采用INA282芯片放大采样电压值，以利用STM32的ADC采样取得其两端电压的放大值为准。

7.根据权利要求6所述的基于磁耦合谐振式无线传能手机充电器，其特征在于：对于电压采样，在测量电路并联两个串联的大阻值电阻，利用分压原理使得两电阻之间电压小于3.3V，利用OPA2333芯片作为电压跟随，直接把采样电压值输送给STM32单片机。

8.根据权利要求1所述的基于磁耦合谐振式无线传能手机充电器，其特征在于：发射线圈和接收线圈分别为采用多股细铜线组成的李兹线绕制的外直径为5cm的自制线圈，以兼顾线圈的集肤效应和手机的尺寸限制。

9.根据权利要求1所述的基于磁耦合谐振式无线传能手机充电器，其特征在于：接收端与发射端串联谐振所串联的电容为C1＝C2＝0.40μF，磁耦合系数为0.41，线圈电感6.34μH，滤波电容采用220μF耐压值为50V的电容器，使得前级开关管驱动信号的频率为100kHz，充电控制级电路的开关频率也为100kHz，发射线圈电流和接收线圈电流波形均为标准的正弦波波形，且两波形相位相差90°，使电路发生串联谐振。