一种双向无线功率传输装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种双向无线功率传输装置，包括输入单元，用于连接外部电源获取电能；频率设定单元，连接上位机，用于接收上位机设定的工作频率；ZVS振荡单元，其输入端连接所述频率设定单元，用于根据工作频率将电能调制为正弦波输出；DC

【技术实现步骤摘要】
一种双向无线功率传输装置及系统


[0001]本技术涉及无线功率传输
，尤其是指一种双向无线功率传输装置及系统。

技术介绍

[0002]无线功率传输WPT(wireless power transmission)技术是将电能通过传能介质如高频磁场、微波、电磁波、无线电波等，以非接触的形式由电能源极传输至电能接收设备的功率传输模式，实现了电能源极与电能接收设备的隔离。传统的电器设备是通过插头与插座等电连接器的接触实现供电的，这种传统的接触式充电方式，由于存在摩擦、磨损和裸露电线，很容易产生接触火花，影响供电的安全性与可靠性，缩短电气设备的使用寿命；且差的电器接触连接会增加接触电阻，造成高温导致火灾。基于无线功率传输的无线充电技术解决了电气插拔导致的电火花、易磨损、安全风险等问题，因而具有环境适应能力强、可安全接入、灵活便捷等优点。
[0003]现如今，无线电能传输主要基于电磁感应耦合、电磁共振与远场辐射等；基于电磁感应耦合原理的电能传输技术，频率范围低、传输距离小、技术相对成熟，但局限于单向传输，缺乏能量反馈通道；基于电磁共振原理的电能传输技术，谐振频率在一定范围内，可完成电能在相对应波长范围内的中等距离高效率传输；基于远场辐射原理的电能传输技术，采取微波或者激光传递能量，传输距离远，但频率范围大、功率传输效率低。由于双向无线功率传输可以实现能量的短暂存储与交互，达到能量的分布式存储和集中调配目的；终端设备间也可以实现能量的交互从而增加了终端设备组网的灵活性。随着科学技术的发展，智能终端设备的增多组网等，对无线功率传输的双向传输特性越来越迫切。双向WPT系统的设计和电路比单向WPT系统复杂，现有的双向无线传输系统，利用双边传输，实现能量的无线传输，但传输距离较短，效率低，因此一种高可靠性、高稳定性和高性价比的双向WPT系统，对解决未来物联网智能终端能量补给问题至关重要。

技术实现思路

[0004]为此，本技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中无线电能双向传输效率低的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本技术提供了一种双向无线功率传输装置，包括：
[0006]输入单元，其输入端连接外部电源获取电能；
[0007]频率设定单元，连接上位机，用于接收上位机预设的工作频率；
[0008]ZVS振荡单元，其输入端连接所述频率设定单元，用于根据预设工作频率将电能调制为正弦波输出；
[0009]DC
‑
DC升压单元，包括：
[0010]升压控制芯片，其VIN引脚连接所述ZVS振荡单元的输出端，其SW引脚连接所述输入单元的输出端，用于根据所述正弦波控制SW引脚的输出信号；
[0011]模式设定单元，其输入端连接上位机，其输出端连接所述升压控制芯片的EN引脚与SW引脚，用于根据所述上位机的预设指令控制SW引脚的通断；
[0012]输出单元，其输入端连接所述升压控制芯片的SW引脚，其输出端连接终端设备，用于将SW引脚的输出信号传输至终端设备。
[0013]在本技术的一个实施例中，所述ZVS振荡单元包括：
[0014]LC振荡器，其一端连接所述频率设定单元，用于发射与接收工作频率；
[0015]自振器，与所述LC振荡器并联，用于根据所述工作频率将电能调制为能量波输出。
[0016]在本技术的一个实施例中，所述自振器包括：
[0017]第一晶体管，其漏极连接所述LC振荡器的一端，其栅极连接所述升压控制芯片的VIN引脚；
[0018]第二晶体管，其源级连接所述第一晶体管的源极，其漏极连接所述LC振荡器的另一端，其栅极连接所述升压控制芯片的VIN引脚。
[0019]在本技术的一个实施例中，所述第一晶体管与所述第二晶体管均为IPW60R。
[0020]在本技术的一个实施例中，所述LC振荡器包括：
[0021]带抽头电感，其一端连接所述频率设定单元，其另一端连接所述第二晶体管的漏极，其抽头连接所述第一晶体管的源极；
[0022]第一电容，并联于所述带抽头电感的两端。
[0023]在本技术的一个实施例中，所述带抽头电感的电感值设置为14μH；所述第一电容的电容值为0.47μF。
[0024]本技术还提供了一种双向无线功率传输装置，还包括：稳定裕度保持单元，所述稳定裕度保持单元包括：
[0025]第三晶体管，其源级连接所述第一晶体管的源极，其栅极连接所述第一晶体管的栅极，其漏极接地，用于抑制负载突变导致的稳定裕度下降。
[0026]在本技术的一个实施例中，所述第三晶体管为IPW60R。
[0027]在本技术的一个实施例中，所述升压控制芯片为XL6009。
[0028]本技术还提供了一种双向无线功率传输系统，包括：
[0029]如上述所述的双向无线功率传输装置；
[0030]电能源级，连接所述双向无线功率传输装置的输入单元，用于提供电能；
[0031]终端设备，连接所述双向无线功率传输装置的输出端口。
[0032]本技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0033]本技术所述的双向无线功率传输装置，利用ZVS振荡单元将电能调制为不同规格的正弦波输出，进而控制升压控制芯片的输出信号，电路结构简单，实现了基于电流反馈的双向无线功率传输；利用ZVS振荡单元实现晶体管的软开关，使电路中的电流按照正弦规律变化，减少了开关损耗，当工作频率设定为120KHz时，可实现20cm距离内、效率为78％的双向无线功率传输。
附图说明
[0034]为了使本技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本技术的具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中
[0035]图1是本技术所提供的双向无线功率传输装置的拓扑结构图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本技术的限定。
[0037]参照图1所示，为本技术所提供的的双向无线功率传输装置拓扑结构图，所述双向无线功率传输装置包括：
[0038]输入单元，用于连接外部电源获取电能；
[0039]频率设定单元，连接上位机，用于接收上位机设定的工作频率；
[0040]ZVS振荡单元，其输入端连接所述频率设定单元，用于根据工作频率将电能调制为能量波输出，其包括：
[0041]LC振荡器，其一端连接所述频率设定单元，用于发射与接收工作频率，其包括：
[0042]带抽头电感，其一端连接所述频率设定单元，其另一端连接所述第二晶体管的漏极，其抽头连接所述第一晶体管的源极；
[0043]第一电容，并联于所述带抽头电感的两端；
[0044]自振器，与所述LC振荡器并联，用于根据所述工作频率将电能调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向无线功率传输装置，其特征在于，包括：输入单元，其输入端连接外部电源获取电能；频率设定单元，连接上位机，用于接收上位机预设的工作频率；ZVS振荡单元，其输入端连接所述频率设定单元，用于根据预设工作频率将电能调制为正弦波输出；DC
‑
DC升压单元，包括：升压控制芯片，其VIN引脚连接所述ZVS振荡单元的输出端，其SW引脚连接所述输入单元的输出端，用于根据所述正弦波控制SW引脚的输出信号；模式设定单元，其输入端连接上位机，其输出端连接所述升压控制芯片的EN引脚与SW引脚，用于根据所述上位机的预设指令控制SW引脚的通断；输出单元，其输入端连接所述升压控制芯片的SW引脚，其输出端连接终端设备，用于将SW引脚的输出信号传输至终端设备。2.根据权利要求1所述的双向无线功率传输装置，其特征在于，所述ZVS振荡单元包括：LC振荡器，其一端连接所述频率设定单元，用于发射与接收工作频率；自振器，与所述LC振荡器并联，用于根据所述工作频率将电能调制为能量波输出。3.根据权利要求2所述的双向无线功率传输装置，其特征在于，所述自振器包括：第一晶体管，其漏极连接所述LC振荡器的一端，其栅极连接所述升压控制芯片的VIN引脚；第二晶体管，其源级连接所述第一晶体管的源极，其漏极连接所述LC振荡器的另一端，其栅极连接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金昂，
申请(专利权)人：上海看鱼信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：