無線功率發送裝置的製作方法

2023-11-04 18:10:27

本發明涉及一種無線功率發送裝置。

背景技術：

無線功率傳輸(wirelesspowertransfer)技術中通過線圈以無線的方式發送功率並接收以無線的方式發送的功率，其被廣泛地應用於智慧型手機等多種通信設備和多種家電設備的充電器領域中，並且日後可能應用到電動汽車等，所以其應用範圍非常廣。在無線功率傳輸技術領域中，為了通過降低送電線圈的電阻值而減少發熱等，或者為了降低製造成本，在進行著多種嘗試。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

(專利文獻1)韓國公開專利公報第2014-0060866號

技術實現要素：

根據本發明的一實施例，旨在提供一種能夠減少發熱並降低製造成本的無線功率發送裝置。

根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置包括：第一基板，形成有電源轉換電路和第一送電線圈，所述電源轉換電路用於將從外部輸入的輸入電源轉換成輸出交流電源並輸出，所述第一送電線圈被施加所述輸出交流電源；第二基板，形成有與所述第一送電線圈並聯連接的第二送電線圈，並層疊在所述第一基板。

根據本發明的實施例的無線功率發送裝置可以通過減少送電線圈的電阻值而減少發熱等，並且可以降低製造成本。

附圖說明

圖1是概略地示出根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的圖。

圖2概略地示出圖1中示出的根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的第一基板部的平面圖。

圖3概略地示出圖2中示出的根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的第一基板部的第一送電線圈的剖面。

圖4概略地示出圖1中示出的根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的第二基板部的平面圖。

圖5概略地示出圖1中示出的根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的第二基板部的剖視圖。

圖6概略地示出根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的電路圖。

圖7概略地示出根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的emi電感器的構成。

圖8示出根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的實施例的外觀。

圖9示出根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的實施例的內部基板。

符號說明

1：無線功率發送裝置10：第一基板部

20：第二基板部110：第一送電線圈

120、320：電源轉換電路121、321：輸入電路

122、322：送電電路130、330、331：輸入埠

140、340、341：輸出埠200、310、311：送電線圈

具體實施方式

以下，參照附圖而對根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置進行說明。

圖1是概略地示出根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的圖，根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置1包括：第一基板部10和第二基板部20。

第一基板部10包括：電源轉換電路，用於將從外部輸入的輸入電源轉換成用於無線功率傳輸的輸出交流電流；第一基板，形成有被施加所述輸出交流電源的第一送電線圈。即，第一基板部10可以是形成有所述電源轉換電路和所述第一送電線圈的2層印刷電路基板(prindedcircuitboard：pcb)。第一基板部10可以得到交流電源的輸入，在此情況下，所述電源轉換電路可以包括：輸入電路，用於將輸入交流電源轉換成輸出直流電源；送電電路，用於將所述輸出直流電源轉換成所述輸出交流電源。後面將會參照圖2和圖3而對第一基板部10的具體構成進行說明。

第二基板部20包括形成有與所述第一送電線圈並聯的第二送電線圈的第二基板。即，第二基板部20可以是形成有第二送電線圈的2層印刷電路基板(pcb)。後面將會參照圖4和圖5而對第二基板部20的具體構成進行說明。

圖2概略地示出圖1中示出的根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置1的第一基板部10的平面圖，第一基板部10可以包括第一送電線圈110、電源轉換電路120、輸入埠130和輸出埠140。

第一送電線圈110可以是多層印刷電路板(multilayerprintedcircuitboard：mlb)，且被施加輸出交流電源，並通過無線的方式發送功率。即，如果在第一送電線圈110的兩端被施加輸出交流電源，則第一送電線圈110周圍的磁場產生變化，並且在位於距第一線圈110的預定距離之內的收電線圈產生感應電動勢。可通過這種方式而以無線方式傳輸功率。

如圖1所述，第一基板部10可以是形成有電源轉換電路和第一送電線圈的2層印刷功率基板，在此情況下，第一送電線圈110可以是2層mlb線圈。並且，如圖2所示，第一送電線圈110的一端連接到第一端子a1，另一端連接到第二端子a2。

電源轉換電路120可以將從外部輸入的電源轉換成輸出交流電源後輸出。如圖1所示，從外部輸入的電源可以是交流，在此情況下，電源轉換電路120可以包括：輸入電路，用於將輸入交流電源轉換成輸出直流電源後輸出；以及送電電路，用於將輸出直流電源轉換成輸出交流電源。雖未被圖示，但所述輸出交流電源被施加到第一端子a1和第二端子a2。

輸入埠130可以得到從外部輸入的電源的施加。如上所述，從外部的輸入的電源可以是交流(例如，商用交流電源)。

輸出埠140可以輸出所述輸出直流電源。如上所述，電源轉換電路120可以包括：輸入電路，用於將輸入交流電源轉換成輸出直流電源後輸出。輸出埠140可以是用於輸出從輸入電路輸出的輸出直流電源的埠。輸出埠140可以是usb(universalserialbus)埠，也可以被省略。

圖3概略地示出圖2中示出的根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置1的第一基板部10的第一送電線圈110的剖面。

如圖3所示，第一送電線圈110可以包括：第一線圈圖案111，在2層印刷電路基板114的一面形成；以及第二線圈圖案112，在2層印刷電路基板114的另一面形成。第一線圈圖案111和第二線圈圖案112可以通過多個通道(via)113連接。並且，第一線圈圖案111的外側末端連接到第一端子(圖2的a1)，第二線圈112的內側末端可以連接到第二端子(圖2的a2)。為此，在2層印刷電路基板114的一面可以形成有連接第一線圈圖案111的外側末端和第一端子(圖2的a1)的引入線，在2層印刷電路基板114的另一面可以形成有連接第二線圈圖案112的內側末端和第二端子(圖2的a2)的引入線。

圖4概略地示出圖1中示出的根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置1的第二基板部20的平面圖，圖5概略地示出圖1中示出的根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置1的第二基板部20的剖視圖。

如圖4和圖5所示，第二基板部20可以是形成有與第一送電線圈(圖2的110)並聯的第二送電線圈的印刷電路基板。其中，第二送電線圈可以是2層mlb(multilayerprintedcircuitboard)線圈。具體地，第二基板部20可以包括：2層印刷電路基板24、形成於2層印刷電路基板24的一面的第三線圈圖案21、形成於2層印刷電路基板24的另一面的第四線圈圖案22。第三線圈圖案21和第四線圈圖案22可以通過多個通道23連接。

第二送電線圈的一端可以連接到第三端子b1，第二送電線圈的另一端可以連接到第四端子b2。例如，第三線圈圖案21的外側末端可以連接到第三端子(圖4的b1)、第四線圈圖案22的內側末端可以連接到第四端子(圖4的b2)。為此，印刷電路基板24的一面可以形成有連接第三線圈圖案21的外側末端和第三端子(圖4的b1)的引入線，在印刷電路基板24的另一面可以形成有連接第四線圈圖案22的內側末端和第四端子(圖4的b2)的引入線。

第一端子(圖2的a1)和第三端子(b1)可以彼此電連接，第二端子(圖2的a2)和第四端子(b2)可以彼此電連接。

即，根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的送電線圈可以是層疊作為2層mlb線圈的第一送電線圈和作為2層mlb線圈的第二送電線圈並彼此並聯而形成的4層mlb線圈。因此，送電線圈的電阻值會降低。並且，第二基板部(圖1至圖5的20)只形成有送電線圈。因此，本發明的無線功率發送裝置中，只有形成有送電線圈的一部分具有4層印刷電路基板的形態，其餘部分可以利用2層印刷電路基板而實現。據此，可以減少製造成本。

圖3至圖5中示出送電線圈為4層mlb線圈的情形，但是根據需要，送電線圈還可以包括圖4和圖5中示出的與第二基板部類似地形成的額外的基板部，從而形成為5層以上的mlb線圈。

圖6概略地示出根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的電路圖，根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置可以包括：輸入電路121、送電電路122和送電線圈200。

輸入電路121將從外部輸入的輸入交流電源vin轉換成輸出直流電源而輸出。輸入電路121可以包括：整流部1211和轉換部1212。

整流部1211可以將輸入交流電源vin整流，並將輸入直流電源輸出。

轉換部1212可以將輸入直流電源升壓或者降壓而輸出所述輸出直流電源。轉換部1212可以包括：第一電容器c1，連接到用於輸出所述輸入直流電源的第一節點n1和第一接地端g1之間；第一二極體d1，連接到第一節點n1和第二節點n2之間；第二電容器c2，連接到第一節點n1和第二節點n2之間；電阻r，連接到第一節點n1和第二節點n2之間；第二二極體d2，連接到第二節點n2和第三節點n3之間；第一切換元件s1，連接到第三節點n3和第一接地端g1之間；變壓器t，包括連接到所述第一節點n1和第三節點n3之間的一次線圈以及與所述一次線圈磁耦合的二次線圈；第三二極體d3，連接到變壓器t的二次線圈的一端和輸出所述輸出直流電源的直流輸出節點n4之間；以及第三電容器c3，連接到直流輸出節點n4和第二接地端g2之間。輸出直流電源可以通過輸出埠(圖2的140)輸出。即，輸出埠(圖2的140)可以包括連接到直流輸出節點n4的端子以及連接到第二接地端g2的端子。第一接地端g1和第二接地端g2可以彼此電隔離。

送電電路122將輸出直流電源轉換成輸出交流電源後輸出。如圖6所示，送電電路122可以包括半橋逆變器，所述半橋逆變器可以包括：第二切換元件s2，連接到直流輸出節點n4和交流輸出節點n5之間；以及第三切換元件s3，連接到交流輸出節點n5和第二接地端g2之間。圖6中示出了送電電路122為半橋逆變器的情形，但是可以將全橋逆變器等其他多種電路使用為送電電路。

送電線圈200被施加輸出交流電源，並以無線方式發送功率。送電線圈200可以是mlb線圈。具體地，如圖1至圖5所示，送電線圈200可以是如下的4層mlb線圈，包括：第一送電線圈，形成於第一基板並且是2層mlb(multilayerprintedcircuitboard)線圈；第二送電線圈，與所述第一送電線圈並聯，並且是形成於第二基板的2層mlb線圈。在此情況下，輸入電路121和送電電路122可以形成於第一基板。

根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置還可以包括：諧振電容器cr，布置在送電線圈200和送電電路之間。

圖7的(a)和(b)概略地示出根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的emi(electromagneticinterference，電磁幹擾)電感器的構成，根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的emi電感器可以包括多個電感器l1、l2、l3。

如圖7所示，電感器l1、l2、l3可以以串聯形態連接。具體地，電感器l1可以連接在節點n6和節點n7之間、電感器l2可以連接在節點n7和節點n8之間、電感器l3可以連接在節點n8和節點n9之間。圖6等中說明的輸出交流電源可以施加到節點n6，節點n9可以連接到送電線圈(圖6的200)的一端。電感器l1、l2、l3可以配備於第一基板部(圖2的10)。具體地，電感器l1、l2、l3可以形成於第一基板部的印刷電路基板(圖3的114)，並形成在靠近第一端子(圖2的a1)或第二端子(圖2的a2)的區域。

並且，可以使節點n6、n7、n8、n9中的一部分電連接而另一部分電隔離，從而調節emi電感器的電感。為此，如圖7的(a)所示，可以形成連接各個節點n6、n7、n8、n9之間的導線，並且可以使導線形成為所述導線中的一部分可被切斷以調節emi電感器的電感；也可以如圖7的(b)所示，形成分別與節點n6、n7、n8、n9連接的導線，並在各個導線的末端形成端子以連接各個導線的末端。

雖未被示出，但是也可以在各個節點n6、n7、n8、n9之間布置切換元件。

圖8示出根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的實施例的外觀，根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置可以包括：送電線圈310、電源轉換電路320、輸入埠330以及直流輸出埠340。

送電線圈310和電源轉換電路320可以分別布置在圖8中示出的區域。並且，輸入埠330和直流輸出埠340可以形成為與圖8示出的形態類似的形態。

如圖1至圖5所示，送電線圈310可以具有層疊2個基板而形成的4層mlb線圈形態。如圖1至圖3所示，電源轉換電路320可以形成於所述2個基板中的某一個基板。

電源轉換電路320可以將輸入到輸入埠330的輸入交流電源轉換成輸出直流電源，並將輸出直流電源轉換成輸出交流電源。輸出直流電源可以通過直流輸出埠340而輸出。輸出交流電源被施加到送電線圈310。

送電線圈310得到輸出交流電源的施加，並以無線方式發送功率。

圖9示出根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置的實施例的內部基板，根據本發明的一實施例的無線功率發送裝置可以包括：送電線圈311、輸入電路321、送電電路322、輸入埠331和輸出埠341。

如圖1至圖5所示，送電線圈311可以具有層疊2個基板而形成的4層mlb線圈形態。如圖1至圖3所示，輸入電路321和送電電路322可以形成於所述2個基板中的某一個基板。

輸入電路321將輸入到輸入埠330的輸入交流電源轉換成輸出直流電源而輸出。輸出直流電源可以通過直流輸出埠341輸出。並且，送電電路322可以將輸出直流電源轉換成輸出交流電源而輸出。輸出交流電源被施加到送電線圈311。

送電線圈311被施加輸出交流電源，並以無線方式發送功率。

以上，對本發明的實施例進行了詳細的說明，但是本發明的權利範圍不限於此，在本發明的所屬技術領域具有基本知識的人員應當認識到，可以在不脫離權利要求書中記載的本發明的技術思想的範圍內，進行多種修改和變形。