一种用于磁共振无线充电的自适应匹配系统的制作方法

专利2022-06-28  128


本实用新型属于无线电能传输领域,尤其涉及一种用于磁共振无线充电的自适应匹配系统。



背景技术:

随着电子信息技术和自动化控制技术的不断发展,各式各样的家电设备和消费电子产品、移动通信设备等已得到了广泛普及,然而传统的家用电器依赖电源线和电源插座之间的有线连接来实现供电,采用内置电池的电子设备也需要充电线与电源插座之间的有线连接来进行充电,因此我们随处能看到为这些电子设备提供电能供给的电线。这些电线不仅占据了我们的活动空间,限制了设备使用的方便性,而且产生了安全用电的隐患。所以,随着人们对可以完全无线使用的便携式设备和绿色能源系统的需求的不断增长,对于无线能量传输技术的研究和应用迅速成为国内外学术界和工业界的焦点。目前业内公认的无线充电技术主要分为三类,一种是wpc联盟主推的qi标准,也称为磁感应耦合技术,另一种是airfuel联盟主推的磁谐振耦合技术,还有一种是电磁辐射式无线输能技术。相比于磁感应技术,磁谐振耦合技术在充电距离、空间自由度、一对多充和功率扩展上有明显优势;而相比于电磁辐射式无线输能技术,磁谐振耦合技术在能量转化效率、传输功率和电磁安全方面更具备实际应用价值。目前,该技术已逐渐被应用于智能穿戴、扫地机器人、agv等设备中,赋予设备无线充电的功能,并提高设备的安全性和智能化程度,提升用户的使用体验。另外磁谐振耦合技术在智能家居领域的应用也将颠覆传统家电及移动通信设备、消费电子产品的使用模式,以住宅为平台,利用磁谐振无线充电技术、隐藏布线技术以及自动控制技术彻底移除家居生活区域内所有电源线,对设备进行无线充电或者持续电能供给,提升家居的安全性、便利性和舒适性,构建高效、环保、节能的居住环境。



技术实现要素:

针对现有技术中的上述不足,本实用新型提供的一种用于磁共振无线充电的自适应匹配系统解决了由于距离过近引起的过耦合现象和距离过远引起的欠耦合现象的问题,提高了收发天线之间的传输效率。

为了达到以上目的,本实用新型采用的技术方案为:

本方案提供一种用于磁共振无线充电的自适应匹配系统,包括磁共振发射模块以及与所述磁共振发射模块连接的磁共振接收模块;

所述磁共振发射模块包括发射蓝牙通讯及控制电路、分别与所述发射蓝牙通讯及控制电路连接的发射开关电路、稳压电路和发射天线以及分别与发射开关电路和所述稳压电路连接的射频功率放大电路;所述稳压电路与所述发射开关电路连接,所述发射天线与所述磁共振接收模块连接;

所述磁共振接收模块包括接收蓝牙通讯及控制电路、以及分别与所述接收蓝牙通讯及控制电路连接的接收天线、接收开关电路和整流稳压电路,所述整流稳压电路与所述接收开关电路连接,所述接收天线与所述发射天线连接。

本实用新型的有益效果是:本实用新型利用磁共振无线电能传输的自适应匹配方案,即利用蓝牙通讯及控制电路采集收发之间的信息,通过用多个收发天线匹配方案,使用开关阵列电路进行收发天线匹配方案的切换,以解决磁共振无线电能传输过程中,因距离过近引起的过耦合现象和距离过远引起的欠耦合现象,导致传输效率变差的问题,极大的提高了不同距离的传输效率。

进一步地,发射蓝牙通讯及控制电路包括蓝牙芯片n14、稳压芯片n13以及稳压芯片n12;

所述芯片n14的dvdd2引脚分别与所述芯片n14的dvdd1引脚、3.3v电源、接地电容c196以及接地电容c195连接,所述芯片n14的gnd引脚接地,所述芯片n14的nc引脚与3.3v电源连接,所述芯片n14的p1_0引脚与所述发射开关电路连接,所述芯片n14的p1_1引脚与发光二极管led6的负极连接,发光二极管led6的正极与电阻r79的一端连接,电阻r79的另一端分别与电阻r78的一端以及3.3v电源连接,电阻r78的另一端与发光二极管led5的正极连接,发光二极管led5的负极与所述芯片n14的p1_2引脚连接,所述芯片n14的p1_3引脚与所述稳压电路连接,所述芯片n14的p1_7引脚与所述发射开关电路连接,所述芯片n14的p0_6引脚与电阻r77的一端连接,电阻r77的另一端与所述稳压电路连接,所述芯片n14的p0_7引脚与电阻r75的一端连接,电阻r75的另一端分别与电容c189的一端、电阻r74的一端以及电阻r73的一端连接,电容c189的另一端与电阻r74的另一端连接,并接地,电阻r73的另一端与所述稳压电路连接,所述芯片n14的avdd5引脚分别与3.3v电源以及接地电容c183连接,所述芯片n14的avdd3引脚分别与接地电容c184、3.3v电源、所述芯片n14的avdd2引脚、所述芯片n14的avdd1引脚、所述芯片n14的avdd4引脚、接地电容c182、接地电容c181、接地电容c180、所述芯片n14的avdd6引脚、电容c185的一端、电容c179的一端以及电感l8的一端连接,电容c185的另一端与电容c179的另一端连接,并接地,电感l8的另一端分别与电源vcc、电容c178的一端、电容c177的一端以及所述芯片n13的vout端连接,电容c178的另一端分别与电容c177的另一端、所述芯片n14的gnd引脚、电容c170的一端以及电容c169的一端连接,电容c170的另一端分别与所述芯片n13的vin引脚、电容c169的另一端、电容c167的一端、所述芯片n12的vout引脚以及发射开关电路连接,所述芯片n12的gnd引脚分别与电容c168的一端以及电容c167的另一端连接,所述芯片n12的vin引脚分别与电容c168的另一端以及所述稳压电路连接,所述芯片n14的rf_p引脚与电容c186的一端连接,电容c186的另一端分别与电感l9的一端以及电容c187的一端连接,电感l9的另一端接地,电容c187的另一端分别与电感l10的一端以及电感l11的一端连接,电感l11的另一端分别与接地电容c188以及电感l12的一端连接,电感l12的另一端与所述发射天线连接,所述芯片n14的rf_n引脚与电容c190的一端连接,电容c190的另一端分别与接地电容c191以及电感l10的另一端连接,所述芯片n14的xosc_q1引脚分别与接地电容c192以及晶体振荡器y2的一端连接,晶体振荡器y2的另一端分别与所述芯片n14的xosc_q2引脚以及接地电容c193连接,所述芯片n14的dcoupl引脚与接地电容c194连接,所述芯片n14的r_bias引脚与接地电阻r76连接,所述芯片n14的gnd引脚接地。

上述进一步方案的有益效果是:本实用新型中发射蓝牙通讯及控制电路用于检测和采集射频功率放大电路的电压以及控制开关阵列电路的开关,实现了发射模组的自适应匹配方案。

再进一步地,所述发射开关电路包括发射匹配子电路以及发射开关阵列子电路;

所述发射开关阵列子电路包括继电器y4、继电器y5以及继电器y6;所述继电器y4的第5引脚以及第4引脚分别与发射匹配子电路连接,所述继电器y4的第6引脚与所述射频功率放大电路连接,所述继电器y4的第8引脚与二极管d4的负极以及三极管q6的集电极连接,三极管q6的发射极分别与二极管d4的正极、电阻r32的一端以及电容c66的一端连接,并接地,三极管q6的基极分别与电阻r32的另一端、电容c66的另一端以及电阻r31的一端连接,电阻r31的另一端与所述芯片n14的p1_7引脚连接,所述继电器y4的第1引脚与所述芯片n13的vin引脚连接,所述继电器y4的第3引脚与继电器y6的第3引脚连接,所述继电器y4的第7引脚与所述继电器y5的第6引脚连接;所述继电器y5的第4引脚、第5引脚、第7引脚以及第2引脚分别与所述发射匹配子电路连接,所述继电器y5的第1引脚与所述芯片n13的vin引脚连接,所述继电器y5的第3引脚与继电器y6的第4引脚连接,所述继电器y5的第8引脚分别与二极管d3的负极以及三极管q7的集电极连接,三极管q7的基极分别与电阻r41的一端、电容c96的一端以及电阻r40的一端连接,电阻r40的另一端与所述芯片n14的p1_0引脚连接,二极管d3的正极分别与三极管q7的发射极、电阻r41的另一端以及电容c96的另一端连接,并接地;所述继电器y6的第1引脚与所述芯片n13的vin引脚连接,所述继电器y6的第2引脚与三极管q9的集电极连接,三极管q9的发射极分别与电阻r43的一端以及电容c97的一端连接,并接地,三极管q9的基极分别与电阻r43的另一端、电容c97的另一端以及电阻r42的一端连接,电阻r42的另一端与所述芯片n14的p1_0引脚连接;

所述发射匹配子电路包括电容c56、电容c57、电容c58、电容c59、电容c60、电容c61、电容c62、电容c63、电容c64、电容c65、电容c98、电容c92、电容c93、电容c94以及电容c95;电容c56的一端分别与电容c57的一端、电容c58的一端以及继电器y4的第5引脚连接,电容c56的另一端分别与电容c57的另一端、电容c58的另一端、电容c59的一端、电容c60的一端以及所述继电器y4的第4引脚连接,电容c59的另一端分别与电容c60的另一端以及所述稳压电路连接;电容c61的一端分别与电容c62的一端、电容c63的一端以及继电器y5的第5引脚连接,电容c61的另一端分别与电容c62的另一端、电容c63的另一端、电容c64的一端、电容c65的一端以及继电器y5的第4引脚连接,电容c64的另一端分别与电容c65的另一端以及所述稳压电路连接;电容c98的一端分别与电容c92的一端、电容c93的一端以及继电器y5的第7引脚连接,电容c98的另一端分别与电容c92的另一端、电容c93的另一端、电容c94的一端、继电器y5的第2引脚以及电容c95的一端连接,电容c95的另一端分别与电容c94的另一端以及所述稳压电路连接。

上述进一步方案的有益效果是:本实用新型发射开关电路采用了开关阵列电路的设计方式,利用不同的发射匹配电路的切换,改善了收发天线在不同距离上的传输效率,提升了系统的整体效率。

再进一步地,发射匹配子电路的数量至少为2个。

再进一步地,所述稳压电路包括转换芯片n1、运算放大芯片n2、mos管q3以及稳压芯片n3;

所述芯片n1的in引脚分别与接地电容c3、电阻r1的一端、极性电容c2的正极以及磁珠l1的一端连接,磁珠l1的另一端分别与极性电容c1的正极以及所述芯片n12的vin端连接,所述芯片n1的en引脚分别与电阻r1的另一端以及电阻r2的一端连接,所述芯片n1的aam引脚与电阻r3的一端连接,所述芯片n1的vcc引脚与电容c5的一端连接,电容c5的另一端分别与电阻r3的另一端、电阻r2的另一端、极性电容c2的负极、极性电容c1的负极、所述芯片n1的gnd引脚、接地电阻rs3、电阻r8的一端、三极管q4的发射极、电阻r22的一端、电阻rs1的一端以及电阻r22的一端连接,并接地,所述芯片n1的fb引脚分别与电阻r6的一端以及电容c6的一端连接,电阻r6的另一端分别与电阻r8的另一端、二极管d1的负极以及电阻r7的一端连接,电容c6的另一端与电阻r5的一端连接,电阻r5的另一端分别与电阻r7的另一端、接地电容c9、接地电容c8、接地电容c7、电感l2的一端、电阻r24的一端以及所述mos管q3的源极连接,电感l12的另一端分别与所述芯片n1的sw引脚以及电容c4的一端连接,电容c4的另一端与电阻r4的一端连接,电阻r4的另一端与所述芯片n1的bst引脚连接,三极管q4的集电极与电阻r23的一端连接,电阻r23的另一端分别与电阻r24的另一端以及mos管q3的栅极连接,mos管q3的漏极与所述射频功率放大电路连接,三极管q4的基极分别与电阻r21的一端以及电阻r22的另一端连接,电阻r21的另一端与所述芯片n14的p1_3引脚连接;

所述芯片n2的vdd引脚分别与电容c10的一端、电容c11的一端以及所述芯片n3的vout引脚连接,电容c10的另一端分别与电容c11的另一端以及电阻r15的一端连接,并接地,所述芯片n2的outb引脚分别与电阻r16的一端以及电阻r77的另一端连接,电阻r16的另一端分别与电阻r15的另一端以及所述芯片n2的inb-引脚连接,所述芯片inb 引脚与电阻r17的一端连接,电阻r17的另一端分别与电感l3的一端以及电容c14的一端连接,电感l3的另一端分别与电容c13的一端、电容c12的一端连接、电容c15的一端、电容c16的一端、电感l4的一端、电阻rs1的另一端、电阻rs2的一端以及电容c20的另一端连接,电阻rs2的另一端与所述射频功率放大电路连接,电容c12的另一端分别与电容c13的另一端以及电容c14的另一端连接,并接地,所述芯片n2的vss引脚接地,所述芯片n2的ina 引脚与电阻r18的一端连接,电阻r18的另一端分别与电容c17的一端以及电感l4的另一端连接,电容c17的另一端分别与电容c16的另一端以及电容c15的另一端连接,所述芯片n2的ina-引脚分别与电阻r19的一端以及接地电阻r20连接,电阻r19的另一端分别与所述芯片n2的outa引脚以及二极管d1的正极连接;

所述芯片n3的vout引脚还分别与电容c23的一端以及电容c24的一端连接,电容c23的另一端分别与电容c24的另一端、所述芯片n3的gnd引脚、电容c22的一端以及电容c21的一端连接,电容c22的另一端分别与电容c21的另一端、所述芯片n3的vin引脚以及电阻r73的另一端连接。

上述进一步方案的有益效果是:本实用新型使用稳压电路能够有效的为射频功率放大电路提供稳定的电压,保证了射频功率放大电路的工作稳定。

再进一步地,所述射频功率放大电路包括集成稳压芯片n4、功放管n5、漏极偏置子电路、输出匹配子电路以及栅极偏置子电路;

所述芯片n4的vin引脚分别与电容c33的一端、mos管q3的漏极、电容c25的一端以及所述漏极偏置子电路连接,电容c25的另一端分别与电阻rs2的另一端以及所述栅极偏置子电路连接,所述芯片n4的gnd引脚分别与电阻rs2的另一端、电容c33的另一端以及电容c34的一端连接,电容c34的另一端分别与所述芯片n4的vout引脚、所述栅极偏置子电路以及电感l5的一端连接,电感l5的另一端分别与电容c35的一端、电容c36的一端以及晶体振荡器y1的第4引脚连接,电容c35的另一端分别与电阻rs2的另一端以及电容c36的另一端连接,晶体振荡器y1的第2引脚与电阻rs2的另一端连接,晶体振荡器y1的第3引脚分别与电容c37的一端以及电容c38的一端连接,电容c37的另一端分别与电容c38的另一端以及所述栅极偏置子电路连接;

所述漏极偏置子电路包括极性电容c26、电容c27、电容c28、电容c29、电感l6、电容c30、电容c31以及电容c32;极性电容c26的正极分别与所述芯片n4的vin引脚、电容c27的一端、电容c28的一端、电容c29的一端以及电感l6的一端连接,极性电容c26的负极分别与电容c27的另一端、电容c28的另一端、电容c29的另一端以及电阻rs2的另一端连接,电感l6的另一端分别与电容c30的一端、电容c31的一端、电容c32的一端、功放管n5的漏极以及所述输出匹配子电路连接,电容c30的另一端分别与电阻rs2的另一端、电容c31的另一端以及电容c32的另一端连接;

所述栅极偏置子电路包括电容c39、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28以及电容c40;电容c39的一端分别与所述芯片n4的vout引脚以及电阻r25的一端连接,电阻r25的另一端与电阻r26的一端连接,电阻r26的另一端分别与电容c40的一端、电阻r27的一端以及电阻r28的一端连接,电容c40的另一端分别与电容c39的另一端、电阻r27的另一端、功放管n5的源极、所述输出匹配子电路以及电容c25的另一端连接,电阻r28的另一端分别与电容c37的另一端以及功放管n5的栅极连接;

所述输出匹配子电路包括电容c41、电容c42、电容c43、电容c44、电感l7、电容c45、电容c46、电容c47以及电容c48;电容c41的一端分别与功放管n5的漏极、电容c42的一端以及电感l6的一端连接,电容c41的另一端分别与电容c42的另一端、电感l7的一端、电容c43的一端以及电容c44的一端连接,电感l7的另一端分别与电容c43的另一端、电容c44的另一端、电容c45的一端、电容c46的一端、电容c47的一端以及电容c48的一端连接,电容c48的另一端与继电器y4的第6引脚连接,电容c45的另一端分别与电容c46的另一端、电容c47的另一端以及所述功放管n5的源极连接。

上述进一步方案的有益效果是:本实用新型使用的射频功率放大电路采用集总元件做的匹配方案,能够为发射天线提供有效的发射功率。

再进一步地,所述接收蓝牙通讯及控制电路包括蓝牙芯片n15和稳压芯片n11;

所述芯片n15的dvdd2引脚分别与接地电容c155、接地电容c156、所述芯片n15的dvdd1引脚、3.3bv电源、所述芯片n15的avdd5引脚、接地电容c154、接地电容c153、所述芯片n15的avdd3引脚、接地电容c151、接地电容c152、所述芯片n15的avdd2引脚、所述芯片n15的avdd1引脚、所述芯片n15的avdd4引脚、所述芯片n15的avdd6引脚、接地电容c150、接地电容c149以及电感l18的一端连接,电感l18的另一端分别与电源vcc、电容c148的一端、电容c147的一端、所述芯片n11的vout引脚连接,所述芯片n11的vin引脚分别与5v电源以及电容c146的一端连接,电容c146的另一端分别与电容c147的另一端、电容c148的另一端以及所述芯片n11的gnd引脚连接,并接地,所述芯片n15的gnd引脚接地,所述芯片n15的nc引脚与3.3bv电源连接,所述芯片n15的p1_0引脚与电阻r53的一端连接,电阻r53的另一端分别与电阻r54的一端、电容c114的一端以及三极管q6的基极连接,三极管q6的发射极分别与电阻r54的另一端、电容c114的另一端以及二极管d5的正极连接,并接地,二极管d5的负极分别与三极管q6的集电极以及接收开关电路连接,所述芯片n15的p1_1引脚与所述接收开关电路连接,所述芯片n15的p1_3引脚与电阻r68的一端连接,电阻r68的另一端与发光二极管led3的正极连接,所述芯片n15的p1_4引脚与电阻r69的一端,电阻r69的另一端与发光二极管led4的正极连接,发光二极管led4的负极与发光二极管led3的正极连接,并接地,所述芯片n15的p0_0引脚分别与接地电容c166、接地电容c165、接地电阻r71以及电阻r70的一端连接,电阻r70的另一端连接5.8v电源,所述芯片n15的p0_3引脚与电阻r67的一端连接,电阻r67的另一端与所述整流稳压电路连接,所述芯片n15的p0_7引脚与所述整流稳压电路连接,所述芯片n15的rest_n引脚与电阻r66的一端连接,电阻r66的另一端与3.3bv电源连接,所述芯片n15的gnd引脚接地,所述芯片n15的r_bias引脚与接地电阻r65连接,所述芯片n15的dcoupl引脚与接地电容c164连接,所述芯片n15的xosc_q2引脚分别与接地电容c163以及晶体振荡器y9的第1引脚连接,晶体振荡器y9的第2引脚与晶体振荡器y9的第4引脚连接,并接地,晶体振荡器y9的第3引脚分别与接地电容162以及所述芯片n15的xosc_q1引脚连接,所述芯片n15的rf_n引脚与电容c160的一端连接,电容c160的另一端分别与电感l15的一端以及接地电容c161连接,电感l15的另一端分别与电感l16的一端以及电容c158的一端连接,电容c158的另一端分别与电容c157的一端以及电感l14的一端连接,电感l14的另一端接地,电容c157的另一端与所述芯片n15的rf_p引脚连接,电感l16的另一端分别与电感l17的一端以及接地电容c159的一端连接,电感l17的另一端与所述接收天线连接。

上述进一步方案的有益效果是:本实用新型中接收蓝牙通讯及控制电路用于检测和采集整流稳压电路的整流电压以及控制开关阵列电路的开关,实现了接收模组的自适应匹配方案。

再进一步地,所述接收开关电路包括接收开关阵列子电路和接收匹配子电路;

所述接收开关阵列子电路包括继电器y7以及继电器y8;所述继电器y7的第1引脚连接12bv电源,所述继电器y7的第2引脚分别与接地电容c110、接地电容c109、电容c107的一端以及电容c108的一端连接,电容c107的另一端分别与电容c108的另一端以及所述继电器y7的第7引脚连接,所述继电器y7的第3引脚分别与接收天线的一端以及继电器y8的第6引脚连接,所述继电器y7的第4引脚以及第5引脚分别与所述接收匹配子电路连接,所述继电器y7的第6引脚与所述继电器y8的第2引脚连接,所述继电器y7的第8引脚与三极管q6的集电极连接;所述继电器y8的第5引脚以及第4引脚分别与所述接收匹配子电路连接,所述继电器y8的第3引脚与所述整流稳压电路连接,所述继电器y8的第8引脚与12bv电源连接,所述继电器y8的第1引脚与分别与三极管q7的集电极以及二极管d6的负极连接,三极管q7的基极分别与电阻r52的一端、电容c113的一端以及电阻r51的一端连接,电阻r51的另一端与所述芯片n15的p1_1引脚连接,电容c113的另一端分别与电阻r52的另一端、三极管q7的发射极以及二极管d4的正极连接,并接地;

所述接收匹配子电路包括接地电容c102、接地电容c101、电容c99、电容c100、接地电容c105、接地电容c106、电容c103以及电容c104;电容c99的一端分别与电容c100的一端、接地电容c101、接地电容c102以及继电器y8的第5引脚连接,电容c99的另一端分别与电容c100的另一端以及所述继电器y8的第4引脚连接;电容c103的一端分别与接地电容c105、接地电容c106、电容c104的一端以及继电器y7的第4引脚连接,电容c103的另一端分别与电容c104的另一端以及所述继电器y7的第5引脚连接。

上述进一步方案的有益效果是:本实用新型中接收开关电路采用了开关阵列电路的设计方式,利用不同的接收匹配电路的切换,改善了收发天线在不同距离上的传输效率,提升了系统的整体效率。

再进一步地,所述接收匹配子电路的数量至少为2个。

再进一步地,所述整流稳压电路包括整流子电路、滤波子电路以及稳压子电路;

所述整流子电路包括电容c112、电容c111、二极管d7、二极管d8、二极管d9以及二极管d10;电容c112的一端分别与二极管d7的负极、二极管d8的负极、电容c111的一端以及所述滤波子电路连接,电容c112的另一端分别与电容c111的另一端、二极管d9的正极、二极管d10的正极以及所述稳压子电路连接,二极管d7的正极分别与二极管d9的负极以及继电器y8的第3引脚连接,二极管d8的正极分别与二极管d10的负极连接,并接地;

所述滤波子电路包括接地电容c118、接地电容c119、接地电容c120、接地电容c121、接地电容c122、接地电容c123、接地电容c124、接地电容c125、接地电容c126、接地电容c127以及接地电容c128;接地电容c118分别与电容c112的一端、接地电容c119、接地电容c120、接地电容c121、接地电容c122、接地电容c123、接地电容c124、接地电容c125、接地电容c126、接地电容c127、接地电容c128、电阻r67的另一端以及所述稳压子电路连接;

所述稳压子电路包括电源转换芯片n8以及三极管n12;所述芯片n8的vin引脚与接地电容c118连接,所述芯片n8的comp引脚分别与电阻r55的一端以及电容c134的一端连接,电阻r55的另一端与电容c133的一端连接,电容c133的另一端分别与电容c112的另一端、电容c134的另一端、电阻r56的一端、所述芯片n8的gnd引脚、电阻r58的一端以及电阻rs4的一端连接,电阻rs4的另一端与整流稳压输出电压端的j4接口连接,电阻r56的另一端与所述芯片n8的rt/clk引脚连接,所述芯片n8的fb引脚分别与电阻r58的另一端以及电阻r57的一端连接,电阻r57的另一端分别与接地电容c136、接地电容c137、电感l13的一端、电阻r49的一端以及mos管n9的源极连接,电阻r49的另一端分别与所述三极管n12的集电极以及nos管n9的栅极连接,mos管n9的漏极分别与5.8v电源、整流稳压输出电压端的的j3接口以及电容c138的一端连接,电容c138的另一端与三极管n12的发射极连接,并接地,三极管n12的基极与电阻r50的一端连接,电阻r50的另一端所述芯片n15的p0_7引脚连接,电感l13的另一端分别与二极管d11的负极、电容c135的一端以及所述芯片n8的sw引脚连接,二极管d11的正极接地,电容c135的另一端与所述芯片n8的boot引脚连接。

上述进一步方案的有益效果是:本实用新型的整流稳压电路中,桥式整流子电路由四个整流二极管组成桥式整流器,将磁共振接收天线接收的高频交流电转化为直流电;稳压子电路由降压集成芯片n8与反馈电路组成,桥式整流后的直流电送入降压集成芯片n8,可通过调整反馈引脚的值设定所需要的电压值;滤波子电路使输出电压更加稳定、干净。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图。

图2为本实用新型的系统结构图。

图3为本实用新型中发射蓝牙通讯及控制电路图。

图4为本实用新型中发射开关电路图。

图5为本实用新型中稳压电路图。

图6为本实用新型射频功率放大电路图。

图7为本实用新型中接收蓝牙通讯及控制电路图。

图8为本发是中接收开关电路与整流稳压电路的电路连接图。

其中,1-磁共振发射模块,2-磁共振接收模块,3-发射蓝牙通讯及控制电路,4-发射开关电路,5-稳压电路,6-射频功率放大电路,7-接收蓝牙通讯及控制电路,8-接收开关电路,9-整流稳压电路。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述,以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型,但应该清楚,本实用新型不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内,这些变化是显而易见的,一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

实施例

本实用新型公开了一种用于磁共振无线充电的自适应匹配系统,利用收发蓝牙通讯及控制电路采集收发之间的信息,通过用多个收发天线匹配方案,使用开关阵列电路进行收发天线匹配方案的切换,解决了由于距离过近引起的过耦合现象和距离过远引起的欠耦合现象,从而提高了收发天线之间的传输效率,如图1-图2所示,包括磁共振发射模块1,以及与所述磁共振发射模块1连接的磁共振接收模块2;所述磁共振发射模块1包括发射蓝牙通讯及控制电路3、分别与所述发射蓝牙通讯及控制电路3连接的发射开关电路4、稳压电路5和发射天线,以及分别与发射开关电路4和所述稳压电路5连接的射频功率放大电路6;所述稳压电路5与所述发射开关电路4连接,所述发射天线与所述磁共振接收模块2连接;所述磁共振接收模块2包括接收蓝牙通讯及控制电路7、以及分别与所述接收蓝牙通讯及控制电路7连接的接收天线、接收开关电路8和整流稳压电路9,所述整流稳压电路9与所述接收开关电路8连接,所述接收天线与所述发射天线连接。

如图3所示,发射蓝牙通讯及控制电路3包括蓝牙芯片n14、稳压芯片n13以及稳压芯片n12;所述芯片n14的dvdd2引脚分别与所述芯片n14的dvdd1引脚、3.3v电源、接地电容c196以及接地电容c195连接,所述芯片n14的gnd引脚接地,所述芯片n14的nc引脚与3.3v电源连接,所述芯片n14的p1_0引脚与所述发射开关电路4连接,所述芯片n14的p1_1引脚与发光二极管led6的负极连接,发光二极管led6的正极与电阻r79的一端连接,电阻r79的另一端分别与电阻r78的一端以及3.3v电源连接,电阻r78的另一端与发光二极管led5的正极连接,发光二极管led5的负极与所述芯片n14的p1_2引脚连接,所述芯片n14的p1_3引脚与所述稳压电路5连接,所述芯片n14的p1_7引脚与所述发射开关电路4连接,所述芯片n14的p0_6引脚与电阻r77的一端连接,电阻r77的另一端与所述稳压电路5连接,所述芯片n14的p0_7引脚与电阻r75的一端连接,电阻r75的另一端分别与电容c189的一端、电阻r74的一端以及电阻r73的一端连接,电容c189的另一端与电阻r74的另一端连接,并接地,电阻r73的另一端与所述稳压电路5连接,所述芯片n14的avdd5引脚分别与3.3v电源以及接地电容c183连接,所述芯片n14的avdd3引脚分别与接地电容c184、3.3v电源、所述芯片n14的avdd2引脚、所述芯片n14的avdd1引脚、所述芯片n14的avdd4引脚、接地电容c182、接地电容c181、接地电容c180、所述芯片n14的avdd6引脚、电容c185的一端、电容c179的一端以及电感l8的一端连接,电容c185的另一端与电容c179的另一端连接,并接地,电感l8的另一端分别与电源vcc、电容c178的一端、电容c177的一端以及所述芯片n13的vout端连接,电容c178的另一端分别与电容c177的另一端、所述芯片n14的gnd引脚、电容c170的一端以及电容c169的一端连接,电容c170的另一端分别与所述芯片n13的vin引脚、电容c169的另一端、电容c167的一端、所述芯片n12的vout引脚以及发射开关电路4连接,所述芯片n12的gnd引脚分别与电容c168的一端以及电容c167的另一端连接,所述芯片n12的vin引脚分别与电容c168的另一端以及所述稳压电路5连接,所述芯片n14的rf_p引脚与电容c186的一端连接,电容c186的另一端分别与电感l9的一端以及电容c187的一端连接,电感l9的另一端接地,电容c187的另一端分别与电感l10的一端以及电感l11的一端连接,电感l11的另一端分别与接地电容c188以及电感l12的一端连接,电感l12的另一端与所述发射天线连接,所述芯片n14的rf_n引脚与电容c190的一端连接,电容c190的另一端分别与接地电容c191以及电感l10的另一端连接,所述芯片n14的xosc_q1引脚分别与接地电容c192以及晶体振荡器y2的一端连接,晶体振荡器y2的另一端分别与所述芯片n14的xosc_q2引脚以及接地电容c193连接,所述芯片n14的dcoupl引脚与接地电容c194连接,所述芯片n14的r_bias引脚与接地电阻r76连接,所述芯片n14的gnd引脚接地。

如图4所示,所述发射开关电路4包括发射匹配子电路以及发射开关阵列子电路;所述发射开关阵列子电路包括继电器y4、继电器y5以及继电器y6;所述继电器y4的第5引脚以及第4引脚分别与发射匹配子电路连接,所述继电器y4的第6引脚与所述射频功率放大电路6连接,所述继电器y4的第8引脚与二极管d4的负极以及三极管q6的集电极连接,三极管q6的发射极分别与二极管d4的正极、电阻r32的一端以及电容c66的一端连接,并接地,三极管q6的基极分别与电阻r32的另一端、电容c66的另一端以及电阻r31的一端连接,电阻r31的另一端与所述芯片n14的p1_7引脚连接,所述继电器y4的第1引脚与所述芯片n13的vin引脚连接,所述继电器y4的第3引脚与继电器y6的第3引脚连接,所述继电器y4的第7引脚与所述继电器y5的第6引脚连接;所述继电器y5的第4引脚、第5引脚、第7引脚以及第2引脚分别与所述发射匹配子电路连接,所述继电器y5的第1引脚与所述芯片n13的vin引脚连接,所述继电器y5的第3引脚与继电器y6的第4引脚连接,所述继电器y5的第8引脚分别与二极管d3的负极以及三极管q7的集电极连接,三极管q7的基极分别与电阻r41的一端、电容c96的一端以及电阻r40的一端连接,电阻r40的另一端与所述芯片n14的p1_0引脚连接,二极管d3的正极分别与三极管q7的发射极、电阻r41的另一端以及电容c96的另一端连接,并接地;所述继电器y6的第1引脚与所述芯片n13的vin引脚连接,所述继电器y6的第2引脚与三极管q9的集电极连接,三极管q9的发射极分别与电阻r43的一端以及电容c97的一端连接,并接地,三极管q9的基极分别与电阻r43的另一端、电容c97的另一端以及电阻r42的一端连接,电阻r42的另一端与所述芯片n14的p1_0引脚连接;

所述发射匹配子电路包括电容c56、电容c57、电容c58、电容c59、电容c60、电容c61、电容c62、电容c63、电容c64、电容c65、电容c98、电容c92、电容c93、电容c94以及电容c95;电容c56的一端分别与电容c57的一端、电容c58的一端以及继电器y4的第5引脚连接,电容c56的另一端分别与电容c57的另一端、电容c58的另一端、电容c59的一端、电容c60的一端以及所述继电器y4的第4引脚连接,电容c59的另一端分别与电容c60的另一端以及所述稳压电路5连接;电容c61的一端分别与电容c62的一端、电容c63的一端以及继电器y5的第5引脚连接,电容c61的另一端分别与电容c62的另一端、电容c63的另一端、电容c64的一端、电容c65的一端以及继电器y5的第4引脚连接,电容c64的另一端分别与电容c65的另一端以及所述稳压电路5连接;电容c98的一端分别与电容c92的一端、电容c93的一端以及继电器y5的第7引脚连接,电容c98的另一端分别与电容c92的另一端、电容c93的另一端、电容c94的一端、继电器y5的第2引脚以及电容c95的一端连接,电容c95的另一端分别与电容c94的另一端以及所述稳压电路5连接,发射匹配子电路的数量至少为2个。

如图5所示,所述稳压电路5包括转换芯片n1、运算放大芯片n2、mos管q3以及稳压芯片n3;所述芯片n1的in引脚分别与接地电容c3、电阻r1的一端、极性电容c2的正极以及磁珠l1的一端连接,磁珠l1的另一端分别与极性电容c1的正极以及所述芯片n12的vin端连接,所述芯片n1的en引脚分别与电阻r1的另一端以及电阻r2的一端连接,所述芯片n1的aam引脚与电阻r3的一端连接,所述芯片n1的vcc引脚与电容c5的一端连接,电容c5的另一端分别与电阻r3的另一端、电阻r2的另一端、极性电容c2的负极、极性电容c1的负极、所述芯片n1的gnd引脚、接地电阻rs3、电阻r8的一端、三极管q4的发射极、电阻r22的一端、电阻rs1的一端以及电阻r22的一端连接,并接地,所述芯片n1的fb引脚分别与电阻r6的一端以及电容c6的一端连接,电阻r6的另一端分别与电阻r8的另一端、二极管d1的负极以及电阻r7的一端连接,电容c6的另一端与电阻r5的一端连接,电阻r5的另一端分别与电阻r7的另一端、接地电容c9、接地电容c8、接地电容c7、电感l2的一端、电阻r24的一端以及所述mos管q3的源极连接,电感l12的另一端分别与所述芯片n1的sw引脚以及电容c4的一端连接,电容c4的另一端与电阻r4的一端连接,电阻r4的另一端与所述芯片n1的bst引脚连接,三极管q4的集电极与电阻r23的一端连接,电阻r23的另一端分别与电阻r24的另一端以及mos管q3的栅极连接,mos管q3的漏极与所述射频功率放大电路6连接,三极管q4的基极分别与电阻r21的一端以及电阻r22的另一端连接,电阻r21的另一端与所述芯片n14的p1_3引脚连接;

所述芯片n2的vdd引脚分别与电容c10的一端、电容c11的一端以及所述芯片n3的vout引脚连接,电容c10的另一端分别与电容c11的另一端以及电阻r15的一端连接,并接地,所述芯片n2的outb引脚分别与电阻r16的一端以及电阻r77的另一端连接,电阻r16的另一端分别与电阻r15的另一端以及所述芯片n2的inb-引脚连接,所述芯片inb 引脚与电阻r17的一端连接,电阻r17的另一端分别与电感l3的一端以及电容c14的一端连接,电感l3的另一端分别与电容c13的一端、电容c12的一端连接、电容c15的一端、电容c16的一端、电感l4的一端、电阻rs1的另一端、电阻rs2的一端以及电容c20的另一端连接,电阻rs2的另一端与所述射频功率放大电路6连接,电容c12的另一端分别与电容c13的另一端以及电容c14的另一端连接,并接地,所述芯片n2的vss引脚接地,所述芯片n2的ina 引脚与电阻r18的一端连接,电阻r18的另一端分别与电容c17的一端以及电感l4的另一端连接,电容c17的另一端分别与电容c16的另一端以及电容c15的另一端连接,所述芯片n2的ina-引脚分别与电阻r19的一端以及接地电阻r20连接,电阻r19的另一端分别与所述芯片n2的outa引脚以及二极管d1的正极连接;

所述芯片n3的vout引脚还分别与电容c23的一端以及电容c24的一端连接,电容c23的另一端分别与电容c24的另一端、所述芯片n3的gnd引脚、电容c22的一端以及电容c21的一端连接,电容c22的另一端分别与电容c21的另一端、所述芯片n3的vin引脚以及电阻r73的另一端连接。

如图6所示,所述射频功率放大电路6包括集成稳压芯片n4、功放管n5、漏极偏置子电路、输出匹配子电路以及栅极偏置子电路;

所述芯片n4的vin引脚分别与电容c33的一端、mos管q3的漏极、电容c25的一端以及所述漏极偏置子电路连接,电容c25的另一端分别与电阻rs2的另一端以及所述栅极偏置子电路连接,所述芯片n4的gnd引脚分别与电阻rs2的另一端、电容c33的另一端以及电容c34的一端连接,电容c34的另一端分别与所述芯片n4的vout引脚、所述栅极偏置子电路以及电感l5的一端连接,电感l5的另一端分别与电容c35的一端、电容c36的一端以及晶体振荡器y1的第4引脚连接,电容c35的另一端分别与电阻rs2的另一端以及电容c36的另一端连接,晶体振荡器y1的第2引脚与电阻rs2的另一端连接,晶体振荡器y1的第3引脚分别与电容c37的一端以及电容c38的一端连接,电容c37的另一端分别与电容c38的另一端以及所述栅极偏置子电路连接;

所述漏极偏置子电路包括极性电容c26、电容c27、电容c28、电容c29、电感l6、电容c30、电容c31以及电容c32;极性电容c26的正极分别与所述芯片n4的vin引脚、电容c27的一端、电容c28的一端、电容c29的一端以及电感l6的一端连接,极性电容c26的负极分别与电容c27的另一端、电容c28的另一端、电容c29的另一端以及电阻rs2的另一端连接,电感l6的另一端分别与电容c30的一端、电容c31的一端、电容c32的一端、功放管n5的漏极以及所述输出匹配子电路连接,电容c30的另一端分别与电阻rs2的另一端、电容c31的另一端以及电容c32的另一端连接;

所述栅极偏置子电路包括电容c39、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28以及电容c40;电容c39的一端分别与所述芯片n4的vout引脚以及电阻r25的一端连接,电阻r25的另一端与电阻r26的一端连接,电阻r26的另一端分别与电容c40的一端、电阻r27的一端以及电阻r28的一端连接,电容c40的另一端分别与电容c39的另一端、电阻r27的另一端、功放管n5的源极、所述输出匹配子电路以及电容c25的另一端连接,电阻r28的另一端分别与电容c37的另一端以及功放管n5的栅极连接;

所述输出匹配子电路包括电容c41、电容c42、电容c43、电容c44、电感l7、电容c45、电容c46、电容c47以及电容c48;电容c41的一端分别与功放管n5的漏极、电容c42的一端以及电感l6的一端连接,电容c41的另一端分别与电容c42的另一端、电感l7的一端、电容c43的一端以及电容c44的一端连接,电感l7的另一端分别与电容c43的另一端、电容c44的另一端、电容c45的一端、电容c46的一端、电容c47的一端以及电容c48的一端连接,电容c48的另一端与继电器y4的第6引脚连接,电容c45的另一端分别与电容c46的另一端、电容c47的另一端以及所述功放管n5的源极连接。

如图7所示,所述接收蓝牙通讯及控制电路7包括蓝牙芯片n15和稳压芯片n11;所述芯片n15的dvdd2引脚分别与接地电容c155、接地电容c156、所述芯片n15的dvdd1引脚、3.3bv电源、所述芯片n15的avdd5引脚、接地电容c154、接地电容c153、所述芯片n15的avdd3引脚、接地电容c151、接地电容c152、所述芯片n15的avdd2引脚、所述芯片n15的avdd1引脚、所述芯片n15的avdd4引脚、所述芯片n15的avdd6引脚、接地电容c150、接地电容c149以及电感l18的一端连接,电感l18的另一端分别与电源vcc、电容c148的一端、电容c147的一端、所述芯片n11的vout引脚连接,所述芯片n11的vin引脚分别与5v电源以及电容c146的一端连接,电容c146的另一端分别与电容c147的另一端、电容c148的另一端以及所述芯片n11的gnd引脚连接,并接地,所述芯片n15的gnd引脚接地,所述芯片n15的nc引脚与3.3bv电源连接,所述芯片n15的p1_0引脚与电阻r53的一端连接,电阻r53的另一端分别与电阻r54的一端、电容c114的一端以及三极管q6的基极连接,三极管q6的发射极分别与电阻r54的另一端、电容c114的另一端以及二极管d5的正极连接,并接地,二极管d5的负极分别与三极管q6的集电极以及接收开关电路8连接,所述芯片n15的p1_1引脚与所述接收开关电路8连接,所述芯片n15的p1_3引脚与电阻r68的一端连接,电阻r68的另一端与发光二极管led3的正极连接,所述芯片n15的p1_4引脚与电阻r69的一端,电阻r69的另一端与发光二极管led4的正极连接,发光二极管led4的负极与发光二极管led3的正极连接,并接地,所述芯片n15的p0_0引脚分别与接地电容c166、接地电容c165、接地电阻r71以及电阻r70的一端连接,电阻r70的另一端连接5.8v电源,所述芯片n15的p0_3引脚与电阻r67的一端连接,电阻r67的另一端与所述整流稳压电路9连接,所述芯片n15的p0_7引脚与所述整流稳压电路9连接,所述芯片n15的rest_n引脚与电阻r66的一端连接,电阻r66的另一端与3.3bv电源连接,所述芯片n15的gnd引脚接地,所述芯片n15的r_bias引脚与接地电阻r65连接,所述芯片n15的dcoupl引脚与接地电容c164连接,所述芯片n15的xosc_q2引脚分别与接地电容c163以及晶体振荡器y9的第1引脚连接,晶体振荡器y9的第2引脚与晶体振荡器y9的第4引脚连接,并接地,晶体振荡器y9的第3引脚分别与接地电容162以及所述芯片n15的xosc_q1引脚连接,所述芯片n15的rf_n引脚与电容c160的一端连接,电容c160的另一端分别与电感l15的一端以及接地电容c161连接,电感l15的另一端分别与电感l16的一端以及电容c158的一端连接,电容c158的另一端分别与电容c157的一端以及电感l14的一端连接,电感l14的另一端接地,电容c157的另一端与所述芯片n15的rf_p引脚连接,电感l16的另一端分别与电感l17的一端以及接地电容c159的一端连接,电感l17的另一端与所述接收天线连接。

如图8所示,所述接收开关电路8包括接收开关阵列子电路和接收匹配子电路;所述接收开关阵列子电路包括继电器y7以及继电器y8;所述继电器y7的第1引脚连接12bv电源,所述继电器y7的第2引脚分别与接地电容c110、接地电容c109、电容c107的一端以及电容c108的一端连接,电容c107的另一端分别与电容c108的另一端以及所述继电器y7的第7引脚连接,所述继电器y7的第3引脚分别与接收天线的一端以及继电器y8的第6引脚连接,所述继电器y7的第4引脚以及第5引脚分别与所述接收匹配子电路连接,所述继电器y7的第6引脚与所述继电器y8的第2引脚连接,所述继电器y7的第8引脚与三极管q6的集电极连接;所述继电器y8的第5引脚以及第4引脚分别与所述接收匹配子电路连接,所述继电器y8的第3引脚与所述整流稳压电路9连接,所述继电器y8的第8引脚与12bv电源连接,所述继电器y8的第1引脚与分别与三极管q7的集电极以及二极管d6的负极连接,三极管q7的基极分别与电阻r52的一端、电容c113的一端以及电阻r51的一端连接,电阻r51的另一端与所述芯片n15的p1_1引脚连接,电容c113的另一端分别与电阻r52的另一端、三极管q7的发射极以及二极管d4的正极连接,并接地;

所述接收匹配子电路包括接地电容c102、接地电容c101、电容c99、电容c100、接地电容c105、接地电容c106、电容c103以及电容c104;电容c99的一端分别与电容c100的一端、接地电容c101、接地电容c102以及继电器y8的第5引脚连接,电容c99的另一端分别与电容c100的另一端以及所述继电器y8的第4引脚连接;电容c103的一端分别与接地电容c105、接地电容c106、电容c104的一端以及继电器y7的第4引脚连接,电容c103的另一端分别与电容c104的另一端以及所述继电器y7的第5引脚连接;所述接收匹配子电路的数量至少为2个。

如图8所示,所述整流稳压电路9包括整流子电路、滤波子电路以及稳压子电路;所述整流子电路包括电容c112、电容c111、二极管d7、二极管d8、二极管d9以及二极管d10;电容c112的一端分别与二极管d7的负极、二极管d8的负极、电容c111的一端以及所述滤波子电路连接,电容c112的另一端分别与电容c111的另一端、二极管d9的正极、二极管d10的正极以及所述稳压子电路连接,二极管d7的正极分别与二极管d9的负极以及继电器y8的第3引脚连接,二极管d8的正极分别与二极管d10的负极连接,并接地;

所述滤波子电路包括接地电容c118、接地电容c119、接地电容c120、接地电容c121、接地电容c122、接地电容c123、接地电容c124、接地电容c125、接地电容c126、接地电容c127以及接地电容c128;接地电容c118分别与电容c112的一端、接地电容c119、接地电容c120、接地电容c121、接地电容c122、接地电容c123、接地电容c124、接地电容c125、接地电容c126、接地电容c127、接地电容c128、电阻r67的另一端以及所述稳压子电路连接;

所述稳压子电路包括电源转换芯片n8以及三极管n12;所述芯片n8的vin引脚与接地电容c118连接,所述芯片n8的comp引脚分别与电阻r55的一端以及电容c134的一端连接,电阻r55的另一端与电容c133的一端连接,电容c133的另一端分别与电容c112的另一端、电容c134的另一端、电阻r56的一端、所述芯片n8的gnd引脚、电阻r58的一端以及电阻rs4的一端连接,电阻rs4的另一端与整流稳压输出电压端的j4接口连接,电阻r56的另一端与所述芯片n8的rt/clk引脚连接,所述芯片n8的fb引脚分别与电阻r58的另一端以及电阻r57的一端连接,电阻r57的另一端分别与接地电容c136、接地电容c137、电感l13的一端、电阻r49的一端以及mos管n9的源极连接,电阻r49的另一端分别与所述三极管n12的集电极以及nos管n9的栅极连接,mos管n9的漏极分别与5.8v电源、整流稳压输出电压端的j3接口以及电容c138的一端连接,电容c138的另一端与三极管n12的发射极连接,并接地,三极管n12的基极与电阻r50的一端连接,电阻r50的另一端所述芯片n15的p0_7引脚连接,电感l13的另一端分别与二极管d11的负极、电容c135的一端以及所述芯片n8的sw引脚连接,二极管d11的正极接地,电容c135的另一端与所述芯片n8的boot引脚连接。

本实施例中,发射蓝牙通讯及控制电路1检测是否连接接收蓝牙通讯及控制电路7,若未连接,则一直连接,直到连接为止,确定后检测是否接入设备,否则将一直检测,确定后检测空载的整流电压vreg1,设置v1为匹配切换电压,当vreg1<v1,则选择切换磁共振发射模块1和磁共振接收模块2的天线匹配方案,当vreg1>v1,不选择切换直接开始充电,在充电的过程中,检测带载整流电压vreg2,设置vhigh为设置的切换匹配方案上限电压,vlow为设置的切换匹配方案的下限电压,当vreg2<vlow或者vreg2>vhigh,选择切换磁共振发射模块1和磁共振接收模块2匹配方案,然后继续充电,否则将不切换方案,继续充电,直到充电电流i<imin,则停止充电。

本实施例中,电源适配器通过稳压电路5对射频功率放大电路6进行供电,同时为发射蓝牙通讯及控制电路5供电,再经过射频功率放大电路6将功率输出到发射天线,收发天线根据不同的收发天线距离采用上述实施例中的逻辑过程,通过切换发射开关电路4和接收开关电路8来选择不同的发射匹配子电路和接收匹配子电路,将能量传递到接收天线,然后进行整流稳压电路9转换成直流,并且通过滤波子电路,到达稳压子电路,稳压子电路的输出电压为电子设备的工作电压。本实用新型中所述发射蓝牙通讯及控制电路3用于检测和采集射频功率放大电路6的电压以及控制开关阵列电路的开关,所述接收蓝牙通讯及控制电路7用于检测和采集整流稳压电路9的整流电压以及控制开关阵列电路的开关。本实用新型利用磁共振无线电能传输的自适应匹配方案,即利用接收蓝牙通讯及控制电路3和发射蓝牙通讯及控制电路7采集收发之间的信息,通过用多个收发天线匹配方案,使用开关阵列电路进行收发天线匹配方案的切换,以解决磁共振无线电能传输过程中,因距离过近引起的过耦合现象和距离过远引起的欠耦合现象,导致传输效率变差的问题,极大的提高了不同距离的传输效率。


技术特征:

1.一种用于磁共振无线充电的自适应匹配系统,其特征在于,包括磁共振发射模块(1)以及与所述磁共振发射模块(1)连接的磁共振接收模块(2);

所述磁共振发射模块(1)包括发射蓝牙通讯及控制电路(3)、分别与所述发射蓝牙通讯及控制电路(3)连接的发射开关电路(4)、稳压电路(5)和发射天线,以及分别与发射开关电路(4)和所述稳压电路(5)连接的射频功率放大电路(6);所述稳压电路(5)与所述发射开关电路(4)连接,所述发射天线与所述磁共振接收模块(2)耦合;

所述磁共振接收模块(2)包括接收蓝牙通讯及控制电路(7)以及分别与所述接收蓝牙通讯及控制电路(7)连接的接收天线、接收开关电路(8)和整流稳压电路(9),所述整流稳压电路(9)与所述接收开关电路(8)连接,所述接收天线与所述发射天线耦合。

2.根据权利要求1所述的用于磁共振无线充电的自适应匹配系统,其特征在于,发射蓝牙通讯及控制电路(3)包括蓝牙芯片n14、稳压芯片n13以及稳压芯片n12;

所述芯片n14的dvdd2引脚分别与所述芯片n14的dvdd1引脚、3.3v电源、接地电容c196以及接地电容c195连接,所述芯片n14的gnd引脚接地,所述芯片n14的nc引脚与3.3v电源连接,所述芯片n14的p1_0引脚与所述发射开关电路(4)连接,所述芯片n14的p1_1引脚与发光二极管led6的负极连接,发光二极管led6的正极与电阻r79的一端连接,电阻r79的另一端分别与电阻r78的一端以及3.3v电源连接,电阻r78的另一端与发光二极管led5的正极连接,发光二极管led5的负极与所述芯片n14的p1_2引脚连接,所述芯片n14的p1_3引脚与所述稳压电路(5)连接,所述芯片n14的p1_7引脚与所述发射开关电路(4)连接,所述芯片n14的p0_6引脚与电阻r77的一端连接,电阻r77的另一端与所述稳压电路(5)连接,所述芯片n14的p0_7引脚与电阻r75的一端连接,电阻r75的另一端分别与电容c189的一端、电阻r74的一端以及电阻r73的一端连接,电容c189的另一端与电阻r74的另一端连接,并接地,电阻r73的另一端与所述稳压电路(5)连接,所述芯片n14的avdd5引脚分别与3.3v电源以及接地电容c183连接,所述芯片n14的avdd3引脚分别与接地电容c184、3.3v电源、所述芯片n14的avdd2引脚、所述芯片n14的avdd1引脚、所述芯片n14的avdd4引脚、接地电容c182、接地电容c181、接地电容c180、所述芯片n14的avdd6引脚、电容c185的一端、电容c179的一端以及电感l8的一端连接,电容c185的另一端与电容c179的另一端连接,并接地,电感l8的另一端分别与电源vcc、电容c178的一端、电容c177的一端以及所述芯片n13的vout端连接,电容c178的另一端分别与电容c177的另一端、所述芯片n14的gnd引脚、电容c170的一端以及电容c169的一端连接,电容c170的另一端分别与所述芯片n13的vin引脚、电容c169的另一端、电容c167的一端、所述芯片n12的vout引脚以及发射开关电路(4)连接,所述芯片n12的gnd引脚分别与电容c168的一端以及电容c167的另一端连接,所述芯片n12的vin引脚分别与电容c168的另一端以及所述稳压电路(5)连接,所述芯片n14的rf_p引脚与电容c186的一端连接,电容c186的另一端分别与电感l9的一端以及电容c187的一端连接,电感l9的另一端接地,电容c187的另一端分别与电感l10的一端以及电感l11的一端连接,电感l11的另一端分别与接地电容c188以及电感l12的一端连接,电感l12的另一端与所述发射天线连接,所述芯片n14的rf_n引脚与电容c190的一端连接,电容c190的另一端分别与接地电容c191以及电感l10的另一端连接,所述芯片n14的xosc_q1引脚分别与接地电容c192以及晶体振荡器y2的一端连接,晶体振荡器y2的另一端分别与所述芯片n14的xosc_q2引脚以及接地电容c193连接,所述芯片n14的dcoupl引脚与接地电容c194连接,所述芯片n14的r_bias引脚与接地电阻r76连接,所述芯片n14的gnd引脚接地。

3.根据权利要求2所述的用于磁共振无线充电的自适应匹配系统,其特征在于,所述发射开关电路(4)包括发射匹配子电路以及发射开关阵列子电路;

所述发射开关阵列子电路包括继电器y4、继电器y5以及继电器y6;所述继电器y4的第5引脚以及第4引脚分别与发射匹配子电路连接,所述继电器y4的第6引脚与所述射频功率放大电路(6)连接,所述继电器y4的第8引脚与二极管d4的负极以及三极管q6的集电极连接,三极管q6的发射极分别与二极管d4的正极、电阻r32的一端以及电容c66的一端连接,并接地,三极管q6的基极分别与电阻r32的另一端、电容c66的另一端以及电阻r31的一端连接,电阻r31的另一端与所述芯片n14的p1_7引脚连接,所述继电器y4的第1引脚与所述芯片n13的vin引脚连接,所述继电器y4的第3引脚与继电器y6的第3引脚连接,所述继电器y4的第7引脚与所述继电器y5的第6引脚连接;所述继电器y5的第4引脚、第5引脚、第7引脚以及第2引脚分别与所述发射匹配子电路连接,所述继电器y5的第1引脚与所述芯片n13的vin引脚连接,所述继电器y5的第3引脚与继电器y6的第4引脚连接,所述继电器y5的第8引脚分别与二极管d3的负极以及三极管q7的集电极连接,三极管q7的基极分别与电阻r41的一端、电容c96的一端以及电阻r40的一端连接,电阻r40的另一端与所述芯片n14的p1_0引脚连接,二极管d3的正极分别与三极管q7的发射极、电阻r41的另一端以及电容c96的另一端连接,并接地;所述继电器y6的第1引脚与所述芯片n13的vin引脚连接,所述继电器y6的第2引脚与三极管q9的集电极连接,三极管q9的发射极分别与电阻r43的一端以及电容c97的一端连接,并接地,三极管q9的基极分别与电阻r43的另一端、电容c97的另一端以及电阻r42的一端连接,电阻r42的另一端与所述芯片n14的p1_0引脚连接;

所述发射匹配子电路包括电容c56、电容c57、电容c58、电容c59、电容c60、电容c61、电容c62、电容c63、电容c64、电容c65、电容c98、电容c92、电容c93、电容c94以及电容c95;电容c56的一端分别与电容c57的一端、电容c58的一端以及继电器y4的第5引脚连接,电容c56的另一端分别与电容c57的另一端、电容c58的另一端、电容c59的一端、电容c60的一端以及所述继电器y4的第4引脚连接,电容c59的另一端分别与电容c60的另一端以及所述稳压电路(5)连接;电容c61的一端分别与电容c62的一端、电容c63的一端以及继电器y5的第5引脚连接,电容c61的另一端分别与电容c62的另一端、电容c63的另一端、电容c64的一端、电容c65的一端以及继电器y5的第4引脚连接,电容c64的另一端分别与电容c65的另一端以及所述稳压电路(5)连接;电容c98的一端分别与电容c92的一端、电容c93的一端以及继电器y5的第7引脚连接,电容c98的另一端分别与电容c92的另一端、电容c93的另一端、电容c94的一端、继电器y5的第2引脚以及电容c95的一端连接,电容c95的另一端分别与电容c94的另一端以及所述稳压电路(5)连接。

4.根据权利要求3所述的用于磁共振无线充电的自适应匹配系统,其特征在于,发射匹配子电路的数量至少为2个。

5.根据权利要求3所述的用于磁共振无线充电的自适应匹配系统,其特征在于,所述稳压电路(5)包括转换芯片n1、运算放大芯片n2、mos管q3以及稳压芯片n3;

所述芯片n1的in引脚分别与接地电容c3、电阻r1的一端、极性电容c2的正极以及磁珠l1的一端连接,磁珠l1的另一端分别与极性电容c1的正极以及所述芯片n12的vin端连接,所述芯片n1的en引脚分别与电阻r1的另一端以及电阻r2的一端连接,所述芯片n1的aam引脚与电阻r3的一端连接,所述芯片n1的vcc引脚与电容c5的一端连接,电容c5的另一端分别与电阻r3的另一端、电阻r2的另一端、极性电容c2的负极、极性电容c1的负极、所述芯片n1的gnd引脚、接地电阻rs3、电阻r8的一端、三极管q4的发射极、电阻r22的一端、电阻rs1的一端以及电阻r22的一端连接,并接地,所述芯片n1的fb引脚分别与电阻r6的一端以及电容c6的一端连接,电阻r6的另一端分别与电阻r8的另一端、二极管d1的负极以及电阻r7的一端连接,电容c6的另一端与电阻r5的一端连接,电阻r5的另一端分别与电阻r7的另一端、接地电容c9、接地电容c8、接地电容c7、电感l2的一端、电阻r24的一端以及所述mos管q3的源极连接,电感l12的另一端分别与所述芯片n1的sw引脚以及电容c4的一端连接,电容c4的另一端与电阻r4的一端连接,电阻r4的另一端与所述芯片n1的bst引脚连接,三极管q4的集电极与电阻r23的一端连接,电阻r23的另一端分别与电阻r24的另一端以及mos管q3的栅极连接,mos管q3的漏极与所述射频功率放大电路(6)连接,三极管q4的基极分别与电阻r21的一端以及电阻r22的另一端连接,电阻r21的另一端与所述芯片n14的p1_3引脚连接;

所述芯片n2的vdd引脚分别与电容c10的一端、电容c11的一端以及所述芯片n3的vout引脚连接,电容c10的另一端分别与电容c11的另一端以及电阻r15的一端连接,并接地,所述芯片n2的outb引脚分别与电阻r16的一端以及电阻r77的另一端连接,电阻r16的另一端分别与电阻r15的另一端以及所述芯片n2的inb-引脚连接,所述芯片n2的inb 引脚与电阻r17的一端连接,电阻r17的另一端分别与电感l3的一端以及电容c14的一端连接,电感l3的另一端分别与电容c13的一端、电容c12的一端连接、电容c15的一端、电容c16的一端、电感l4的一端、电阻rs1的另一端、电阻rs2的一端以及电容c20的另一端连接,电阻rs2的另一端与所述射频功率放大电路(6)连接,电容c12的另一端分别与电容c13的另一端以及电容c14的另一端连接,并接地,所述芯片n2的vss引脚接地,所述芯片n2的ina 引脚与电阻r18的一端连接,电阻r18的另一端分别与电容c17的一端以及电感l4的另一端连接,电容c17的另一端分别与电容c16的另一端以及电容c15的另一端连接,所述芯片n2的ina-引脚分别与电阻r19的一端以及接地电阻r20连接,电阻r19的另一端分别与所述芯片n2的outa引脚以及二极管d1的正极连接;

所述芯片n3的vout引脚还分别与电容c23的一端以及电容c24的一端连接,电容c23的另一端分别与电容c24的另一端、所述芯片n3的gnd引脚、电容c22的一端以及电容c21的一端连接,电容c22的另一端分别与电容c21的另一端、所述芯片n3的vin引脚以及电阻r73的另一端连接。

6.根据权利要求5所述的用于磁共振无线充电的自适应匹配系统,其特征在于,所述射频功率放大电路(6)包括集成稳压芯片n4、功放管n5、漏极偏置子电路、输出匹配子电路以及栅极偏置子电路;

所述芯片n4的vin引脚分别与电容c33的一端、mos管q3的漏极、电容c25的一端以及所述漏极偏置子电路连接,电容c25的另一端分别与电阻rs2的另一端以及所述栅极偏置子电路连接,所述芯片n4的gnd引脚分别与电阻rs2的另一端、电容c33的另一端以及电容c34的一端连接,电容c34的另一端分别与所述芯片n4的vout引脚、所述栅极偏置子电路以及电感l5的一端连接,电感l5的另一端分别与电容c35的一端、电容c36的一端以及晶体振荡器y1的第4引脚连接,电容c35的另一端分别与电阻rs2的另一端以及电容c36的另一端连接,晶体振荡器y1的第2引脚与电阻rs2的另一端连接,晶体振荡器y1的第3引脚分别与电容c37的一端以及电容c38的一端连接,电容c37的另一端分别与电容c38的另一端以及所述栅极偏置子电路连接;

所述漏极偏置子电路包括极性电容c26、电容c27、电容c28、电容c29、电感l6、电容c30、电容c31以及电容c32;极性电容c26的正极分别与所述芯片n4的vin引脚、电容c27的一端、电容c28的一端、电容c29的一端以及电感l6的一端连接,极性电容c26的负极分别与电容c27的另一端、电容c28的另一端、电容c29的另一端以及电阻rs2的另一端连接,电感l6的另一端分别与电容c30的一端、电容c31的一端、电容c32的一端、功放管n5的漏极以及所述输出匹配子电路连接,电容c30的另一端分别与电阻rs2的另一端、电容c31的另一端以及电容c32的另一端连接;

所述栅极偏置子电路包括电容c39、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28以及电容c40;电容c39的一端分别与所述芯片n4的vout引脚以及电阻r25的一端连接,电阻r25的另一端与电阻r26的一端连接,电阻r26的另一端分别与电容c40的一端、电阻r27的一端以及电阻r28的一端连接,电容c40的另一端分别与电容c39的另一端、电阻r27的另一端、功放管n5的源极、所述输出匹配子电路以及电容c25的另一端连接,电阻r28的另一端分别与电容c37的另一端以及功放管n5的栅极连接;

所述输出匹配子电路包括电容c41、电容c42、电容c43、电容c44、电感l7、电容c45、电容c46、电容c47以及电容c48;电容c41的一端分别与功放管n5的漏极、电容c42的一端以及电感l6的一端连接,电容c41的另一端分别与电容c42的另一端、电感l7的一端、电容c43的一端以及电容c44的一端连接,电感l7的另一端分别与电容c43的另一端、电容c44的另一端、电容c45的一端、电容c46的一端、电容c47的一端以及电容c48的一端连接,电容c48的另一端与继电器y4的第6引脚连接,电容c45的另一端分别与电容c46的另一端、电容c47的另一端以及所述功放管n5的栅极连接。

7.根据权利要求1所述的用于磁共振无线充电的自适应匹配系统,其特征在于,所述接收蓝牙通讯及控制电路(7)包括蓝牙芯片n15和稳压芯片n11;

所述芯片n15的dvdd2引脚分别与接地电容c155、接地电容c156、所述芯片n15的dvdd1引脚、3.3bv电源、所述芯片n15的avdd5引脚、接地电容c154、接地电容c153、所述芯片n15的avdd3引脚、接地电容c151、接地电容c152、所述芯片n15的avdd2引脚、所述芯片n15的avdd1引脚、所述芯片n15的avdd4引脚、所述芯片n15的avdd6引脚、接地电容c150、接地电容c149以及电感l18的一端连接,电感l18的另一端分别与电源vcc、电容c148的一端、电容c147的一端以及所述芯片n11的vout引脚连接,所述芯片n11的vin引脚分别与5v电源以及电容c146的一端连接,电容c146的另一端分别与电容c147的另一端、电容c148的另一端以及所述芯片n11的gnd引脚连接,并接地,所述芯片n15的gnd引脚接地,所述芯片n15的nc引脚与3.3bv电源连接,所述芯片n15的p1_0引脚与电阻r53的一端连接,电阻r53的另一端分别与电阻r54的一端、电容c114的一端以及三极管q6的基极连接,三极管q6的发射极分别与电阻r54的另一端、电容c114的另一端以及二极管d5的正极连接,并接地,二极管d5的负极分别与三极管q6的集电极以及接收开关电路(8)连接,所述芯片n15的p1_1引脚与所述接收开关电路(8)连接,所述芯片n15的p1_3引脚与电阻r68的一端连接,电阻r68的另一端与发光二极管led3的正极连接,所述芯片n15的p1_4引脚与电阻r69的一端,电阻r69的另一端与发光二极管led4的正极连接,发光二极管led4的负极与发光二极管led3的正极连接,并接地,所述芯片n15的p0_0引脚分别与接地电容c166、接地电容c165、接地电阻r71以及电阻r70的一端连接,电阻r70的另一端连接5.8v电源,所述芯片n15的p0_3引脚与电阻r67的一端连接,电阻r67的另一端与所述整流稳压电路(9)连接,所述芯片n15的p0_7引脚与所述整流稳压电路(9)连接,所述芯片n15的rest_n引脚与电阻r66的一端连接,电阻r66的另一端与3.3bv电源连接,所述芯片n15的gnd引脚接地,所述芯片n15的r_bias引脚与接地电阻r65连接,所述芯片n15的dcoupl引脚与接地电容c164连接,所述芯片n15的xosc_q2引脚分别与接地电容c163以及晶体振荡器y9的第1引脚连接,晶体振荡器y9的第2引脚与晶体振荡器y9的第4引脚连接,并接地,晶体振荡器y9的第3引脚分别与接地电容162以及所述芯片n15的xosc_q1引脚连接,所述芯片n15的rf_n引脚与电容c160的一端连接,电容c160的另一端分别与电感l15的一端以及接地电容c161连接,电感l15的另一端分别与电感l16的一端以及电容c158的一端连接,电容c158的另一端分别与电容c157的一端以及电感l14的一端连接,电感l14的另一端接地,电容c157的另一端与所述芯片n15的rf_p引脚连接,电感l16的另一端分别与电感l17的一端以及接地电容c159的一端连接,电感l17的另一端与所述接收天线连接。

8.根据权利要求7所述的用于磁共振无线充电的自适应匹配系统,其特征在于,所述接收开关电路(8)包括接收开关阵列子电路和接收匹配子电路;

所述接收开关阵列子电路包括继电器y7以及继电器y8;所述继电器y7的第1引脚连接12bv电源,所述继电器y7的第2引脚分别与接地电容c110、接地电容c109、电容c107的一端以及电容c108的一端连接,电容c107的另一端分别与电容c108的另一端以及所述继电器y7的第7引脚连接,所述继电器y7的第3引脚分别与接收天线的一端以及继电器y8的第6引脚连接,所述继电器y7的第4引脚以及第5引脚分别与所述接收匹配子电路连接,所述继电器y7的第6引脚与所述继电器y8的第2引脚连接,所述继电器y7的第8引脚与三极管q6的集电极连接;所述继电器y8的第5引脚以及第4引脚分别与所述接收匹配子电路连接,所述继电器y8的第3引脚与所述整流稳压电路(9)连接,所述继电器y8的第8引脚与12bv电源连接,所述继电器y8的第1引脚与分别与三极管q7的集电极以及二极管d6的负极连接,三极管q7的基极分别与电阻r52的一端、电容c113的一端以及电阻r51的一端连接,电阻r51的另一端与所述芯片n15的p1_1引脚连接,电容c113的另一端分别与电阻r52的另一端、三极管q7的发射极以及二极管d4的正极连接,并接地;

所述接收匹配子电路包括接地电容c102、接地电容c101、电容c99、电容c100、接地电容c105、接地电容c106、电容c103以及电容c104;电容c99的一端分别与电容c100的一端、接地电容c101、接地电容c102以及继电器y8的第5引脚连接,电容c99的另一端分别与电容c100的另一端以及所述继电器y8的第4引脚连接;电容c103的一端分别与接地电容c105、接地电容c106、电容c104的一端以及继电器y7的第4引脚连接,电容c103的另一端分别与电容c104的另一端以及所述继电器y7的第5引脚连接。

9.根据权利要求8所述的用于磁共振无线充电的自适应匹配系统,其特征在于,所述接收匹配子电路的数量至少为2个。

10.根据权利要求8所述的用于磁共振无线充电的自适应匹配系统,其特征在于,所述整流稳压电路(9)包括整流子电路、滤波子电路以及稳压子电路;

所述整流子电路包括电容c112、电容c111、二极管d7、二极管d8、二极管d9以及二极管d10;电容c112的一端分别与二极管d7的负极、二极管d8的负极、电容c111的一端以及所述滤波子电路连接,电容c112的另一端分别与电容c111的另一端、二极管d9的正极、二极管d10的正极以及所述稳压子电路连接,二极管d7的正极分别与二极管d9的负极以及继电器y8的第3引脚连接,二极管d8的正极分别与二极管d10的负极连接,并接地;

所述滤波子电路包括接地电容c118、接地电容c119、接地电容c120、接地电容c121、接地电容c122、接地电容c123、接地电容c124、接地电容c125、接地电容c126、接地电容c127以及接地电容c128;接地电容c118分别与电容c112的一端、接地电容c119、接地电容c120、接地电容c121、接地电容c122、接地电容c123、接地电容c124、接地电容c125、接地电容c126、接地电容c127、接地电容c128、电阻r67的另一端以及所述稳压子电路连接;

所述稳压子电路包括电源转换芯片n8以及三极管n12;所述芯片n8的vin引脚与接地电容c118连接,所述芯片n8的comp引脚分别与电阻r55的一端以及电容c134的一端连接,电阻r55的另一端与电容c133的一端连接,电容c133的另一端分别与电容c112的另一端、电容c134的另一端、电阻r56的一端、所述芯片n8的gnd引脚、电阻r58的一端以及电阻rs4的一端连接,电阻rs4的另一端与整流稳压输出电压端的j4接口连接,电阻r56的另一端与所述芯片n8的rt/clk引脚连接,所述芯片n8的fb引脚分别与电阻r58的另一端以及电阻r57的一端连接,电阻r57的另一端分别与接地电容c136、接地电容c137、电感l13的一端、电阻r49的一端以及mos管n9的源极连接,电阻r49的另一端分别与所述三极管n12的集电极以及nos管n9的栅极连接,mos管n9的漏极分别与5.8v电源、整流稳压输出电压端的j3接口以及电容c138的一端连接,电容c138的另一端与三极管n12的发射极连接,并接地,三极管n12的基极与电阻r50的一端连接,电阻r50的另一端所述芯片n15的p0_7引脚连接,电感l13的另一端分别与二极管d11的负极、电容c135的一端以及所述芯片n8的sw引脚连接,二极管d11的正极接地,电容c135的另一端与所述芯片n8的boot引脚连接。

技术总结
本实用新型提供了一种用于磁共振无线充电的自适应匹配系统,包括发射蓝牙通讯及控制电路、发射开关电路、稳压电路、发射天线、射频功率放大电路、接收蓝牙通讯及控制电路接收天线、接收开关电路以及整流稳压电路,本实用新型利用蓝牙通讯及控制电路采集收发之间的信息,通过用多个收发天线匹配方案,使用开关阵列电路进行收发天线匹配方案的切换,解决了由于距离过近引起的过耦合现象和距离过远引起的欠耦合现象,从而提高了收发天线之间的传输效率。本实用新型结构简单,设计合理,具有很强的推广应用价值。

技术研发人员:喻易强;胡鹏飞
受保护的技术使用者:成都斯普奥汀科技有限公司
技术研发日:2019.11.27
技术公布日:2020.06.09

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