一種無線供電發射機的製作方法
2023-06-16 18:13:12 2
本發明涉及無線供電技術領域，特別是涉及一種無線供電發射機。
背景技術：
隨著科技的進步，無線供電技術也得到了極大的發展。現有技術中的無線供電發射機一般是基於逆變的原理，即先對取自市電網上的交流電進行整流、濾波，得一個相對穩定的直流電，或者將市電先降壓，然後整流、濾波得到直流電，再通過一個半橋或全橋逆變電路，將直流電轉化為高頻交流電，最後由發射線圈發射出去，這種電路十分複雜，別的不說，只是全橋或半橋逆變電路的驅動隔離電源就有多個，另外還需要多路隔離的驅動信號，再加上輸出用的工作電源，電路複雜，調試麻煩，而且成本高昂。
因此，如何提供一種解決上述技術問題的無線供電發射機是本領域技術人員目前需要解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種無線供電發射機，電路十分簡單，且穩定可靠，調試非常方便，極大地降低了成本。
為解決上述技術問題，本發明提供了一種無線供電發射機，包括：
用於輸出PMW方波的信號源；
與所述信號源連接、用於對所述PWM方波進行放大的信號放大模塊；
分別與所述信號源和所述信號放大模塊連接、用於為所述信號源和所述信號放大模塊供電的低壓電源；
高電平控制端與所述信號放大模塊的輸出端連接、低電平控制端接地、兩個開關端與串聯諧振環的諧振電容或者諧振線圈並聯的雙向壓控開關，所述雙向壓控開關用於依據放大後的PWM方波進行相應的導通或者閉合，進而相應的控制所述串聯諧振環向外發射磁能；
用於將市電轉換為磁能發送出去的所述串聯諧振環，所述串聯諧振環的兩端與所述市電連接。
優選地，所述雙向壓控開關包括第一IGBT和第二IGBT，其中：
所述第一IGBT的柵極與所述第二IGBT的柵極連接，其公共端作為所述高電平控制端；所述第一IGBT的發射極與所述第二IGBT的發射極連接，其公共端作為所述低電平控制端；所述第一IGBT的集電極以及所述第二IGBT的集電極分別作為所述雙向壓控開關的兩個開關端。
優選地，所述雙向壓控開關包括第一NMOS和第二NMOS，其中：
所述第一NMOS的柵極與所述第二NMOS的柵極連接，其公共端作為所述高電平控制端；所述第一NMOS的源極與所述第二NMOS的源極連接，其公共端作為所述低電平控制端；所述第一NMOS的漏極以及所述第二NMOS的漏極分別作為所述雙向壓控開關的兩個開關端。
優選地，該無線供電發射機還包括：
第一端與所述市電連接、第二端與所述串聯諧振環的兩端連接、用於濾除所述串聯諧振環流向所述市電的高頻分量以及所述市電流向所述串聯諧振環的高頻分量的濾波電路。
優選地，所述濾波電路包括第一電容、共軛電感以及第二電容，其中：
所述共軛電感的第一端與所述第一電容並聯，並聯的公共端作為所述濾波電路的第一端；所述共軛電感的第二端與所述第二電容並聯，並聯的公共端作為所述濾波電路的第二端。
優選地，所述第一電容和所述第二電容均為X電容。
優選地，所述信號放大模塊為運算放大器。
本發明提供了一種無線供電發射機，包括用於輸出PMW方波的信號源；與信號源連接、用於對PWM方波進行放大的信號放大模塊；分別與信號源和信號放大模塊連接、用於為信號源和信號放大模塊供電的低壓電源；高電平控制端與信號放大模塊的輸出端連接、低電平控制端接地、兩個開關端與串聯諧振環的諧振電容或者諧振線圈並聯的雙向壓控開關，雙向壓控開關用於依據放大後的PWM方波進行相應的導通或者閉合，進而相應的控制串聯諧振環向外發射磁能；用於將市電轉換為磁能發送出去的串聯諧振環，串聯諧振環的兩端與市電連接。
可見，與現有技術相比，本申請提供的無線供電發射機中，串聯諧振環直接使用市電網上的交流電，不需要整流和濾波；另外，信號源和信號放大模塊之間可以直接連接，信號放大模塊與雙向壓控開關之間也可以直接連接，不需要對信號隔離，也不需要對電源隔離，只需要一個低壓電源即可，電路十分簡單，且穩定可靠，調試非常方便，極大地降低了成本。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對現有技術和實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明提供的一種無線供電發射機的結構示意圖；
圖2為本發明提供的一種無線供電發射器的結構示意圖；
圖3為本發明提供的另一種無線供電發射器的結構示意圖；
圖4為本發明提供的另一種無線供電發射機的結構示意圖；
圖5為本發明提供的一種雙向壓控開關的結構示意圖；
圖6為本發明提供的另一種雙向壓控開關的結構示意圖；
圖7為本發明提供的一種濾波電路的結構示意圖。
具體實施方式
本發明的核心是提供一種無線供電發射機，電路十分簡單，且穩定可靠，調試非常方便，極大地降低了成本。
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
在對本申請提供的無線供電發射機介紹前，首先對串聯諧振環進行說明：
諧振環：工作於諧振狀態下的線圈與電容的連接有兩種連接方式：串聯和並聯，諧振狀態下的這種由一個線圈與一個電容的組合稱之為諧振環，由串聯方式組成的諧振環就叫串聯諧振環。
實施例一
請參照圖1，圖1為本發明提供的一種無線供電發射機的結構示意圖，包括：
用於輸出PMW方波的信號源1；
與信號源1連接、用於對PWM方波進行放大的信號放大模塊2；
分別與信號源1和信號放大模塊2連接、用於為信號源1和信號放大模塊2供電的低壓電源3；
可以理解的是，信號源1和信號放大模塊2共用一個低壓電源3，不需要隔離。
高電平控制端P與信號放大模塊2的輸出端連接、低電平控制端G接地、兩個開關端K1、K2與串聯諧振環5的諧振電容C或者諧振線圈L並聯的雙向壓控開關4，雙向壓控開關4用於依據放大後的PWM方波進行相應的導通或者閉合，進而相應的控制串聯諧振環5向外發射磁能；
用於將市電轉換為磁能發送出去的串聯諧振環5，串聯諧振環5的兩端與市電連接。
具體地，這裡的串聯諧振環5由一個諧振電容C和諧振線圈L串聯而成。串聯諧振環5和雙向壓控開關4構成無線供電發射器。
雙向壓控開關4的兩個開關端K1、K2可以與串聯諧振環5的諧振電容C並聯，具體地，如圖2所示，圖2為本發明提供的一種無線供電發射器的結構示意圖；或者雙向壓控開關4的兩個開關端K1、K2與串聯諧振環5的諧振線圈L並聯，具體地，請參照圖3，圖3為本發明提供的另一種無線供電發射器的結構示意圖。其中，圖中AC1和AC2表示市電。
本發明對於具體選用哪種無線供電發射器不做特別的限定，根據實際情況來定。
另外，串聯諧振環5的兩端分別與市電網的交流電相連，直接使用交流電作為發射電源。
下面就雙向壓控開關4的兩個開關端K1、K2與串聯諧振環5的諧振電容C並聯時的無線供電發射機的工作原理作說明：
信號源1生成PWM方波信號並輸出至信號放大模塊2，信號放大模塊2將PWM方波信號放大後輸出至雙向壓控開關4的高電平控制端P，當高電平控制端P接收到的PWM方波信號為高電平時，雙向壓控開關4的兩個開關端K1、K2導通，市電交流電直接加在諧振線圈L的兩端，這時諧振線圈L貯存能量；當高電平控制端P接收到的PWM方波信號為低電平時，雙向壓控開關4的兩個開關端K1、K2斷開，此時諧振線圈L與諧振電容C組成的串聯諧振環5按自身的固有頻率產生諧振，將電能轉化為磁能，並通過諧振線圈L對外發射；上述過程不斷循環，能量持續地向外發射。
下面就雙向壓控開關4的兩個開關端K1、K2與串聯諧振環5的諧振線圈L並聯時的無線供電發射機的工作原理作說明：
信號源1生成PWM方波信號並輸出至信號放大模塊2，信號放大模塊2將PWM方波信號放大後輸出至雙向壓控開關4的高電平控制端P，當高電平控制端P接收到的PWM方波信號為高電平時，雙向壓控開關4的兩個開關端K1、K2導通，市電交流電直接加在諧振電容C的兩端，這時諧振電容C貯存能量；當高電平控制端P接收到的PWM方波信號為低電平時，雙向壓控開關4的兩個開關端K1、K2斷開，此時諧振電容C與諧振線圈L組成的串聯諧振環5按自身的固有頻率產生諧振，將電能轉化為磁能，並通過諧振線圈L對外發射；上述過程不斷循環，能量持續地向外發射。
本發明提供了一種無線供電發射機，包括用於輸出PMW方波的信號源；與信號源連接、用於對PWM方波進行放大的信號放大模塊；分別與信號源和信號放大模塊連接、用於為信號源和信號放大模塊供電的低壓電源；高電平控制端與信號放大模塊的輸出端連接、低電平控制端接地、兩個開關端與串聯諧振環的諧振電容或者諧振線圈並聯的雙向壓控開關，雙向壓控開關用於依據放大後的PWM方波進行相應的導通或者閉合，進而相應的控制串聯諧振環向外發射磁能；用於將市電轉換為磁能發送出去的串聯諧振環，串聯諧振環的兩端與市電連接。
可見，與現有技術相比，本申請提供的無線供電發射機中，串聯諧振環直接使用市電網上的交流電，不需要整流和濾波；另外，信號源和信號放大模塊之間可以直接連接，信號放大模塊與雙向壓控開關之間也可以直接連接，不需要對信號隔離，也不需要對電源隔離，只需要一個低壓電源即可，電路十分簡單，且穩定可靠，調試非常方便，極大地降低了成本。
實施例二
請參照圖4，圖4為本發明提供的另一種無線供電發射機的結構示意圖，本實施例提供的無線供電發射機在實施例一的基礎上：
作為優選地，雙向壓控開關4包括第一IGBT和第二IGBT，其中：
第一IGBT的柵極與第二IGBT的柵極連接，其公共端作為高電平控制端P；第一IGBT的發射極與第二IGBT的發射極連接，其公共端作為低電平控制端G；第一IGBT的集電極以及第二IGBT的集電極分別作為雙向壓控開關4的兩個開關端K1、K2。
具體地，請參照圖5，圖5為本發明提供的一種雙向壓控開關的結構示意圖。
可以理解的是，這裡選用IGBT來構成雙向壓控開關4，IGBT具有驅動功率小、開關速度塊以及飽和壓降低的優點。
作為優選地，雙向壓控開關4包括第一NMOS和第二NMOS，其中：
第一NMOS的柵極與第二NMOS的柵極連接，其公共端作為高電平控制端P；第一NMOS的源極與第二NMOS的源極連接，其公共端作為低電平控制端G；第一NMOS的漏極以及第二NMOS的漏極分別作為雙向壓控開關4的兩個開關端K1、K2。
具體地，請參照圖6，圖6為本發明提供的另一種雙向壓控開關的結構示意圖。
具體地，本申請還可以選用MOSFET來構成雙向壓控開關4，MOSFET具有驅動功率小以及開關速度快的優點。
另外，本申請還可以選擇NPN三極體來構成雙向壓控開關4，當然，本申請對於具體選用哪種開關管來構成雙向壓控開關4不作特別的限定，根據實際情況來定。
作為優選地，該無線供電發射機還包括：
第一端與市電連接、第二端與串聯諧振環5的兩端連接、用於濾除串聯諧振環5流向市電的高頻分量以及市電流向串聯諧振環5的高頻分量的濾波電路6。
可以理解的是，一方面，無線供電的發射實際上是一個高頻逆變的過程，會產生一定的高頻幹擾；另一方面，市電電網中也可能存在高頻雜波分量；為了減少無線供電發射機對市電電網以及市電電網對無線供電發射機的影響，本申請在市電與串聯諧振環5之間設置了濾波電路6，用來濾除高頻雜波分量。
作為優選地，濾波電路6包括第一電容C1、共軛電感B以及第二電容C2，其中：
共軛電感B的第一端與第一電容C1並聯，並聯的公共端作為濾波電路6的第一端；共軛電感B的第二端與第二電容C2並聯，並聯的公共端作為濾波電路6的第二端。
具體地，請參照圖7，圖7為本發明提供的一種濾波電路6的結構示意圖。
作為優選地，第一電容C1和第二電容C2均為X電容。
具體地，X電容也即抑制電源電磁幹擾用電容器，具有損耗小的優點。當然，這裡的第一電容C1和第二電容C2還可以為其他類型的電容，本發明在此不做特別的限定，根據實際情況來定。
作為優選地，信號放大模塊2為運算放大器。
當然，這裡的信號放大模塊2還可以由其他元器件構成，本發明在此不做特別的限定。
本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。還需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其他實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。