本发明专利技术公开了一种用于使用直流电源的便携式设备的无线供电装置。该装置包括包括供电端和受电端，所述供电端包括依次连接的直流电源、逆变器及主线圈，所述受电端包括依次连接的副线圈、整流器及DC-DC转换器；所述主线圈与副线圈电磁耦合；所述逆变器将所述直流电源提供的直流电流转换为特定频率的交变电流并传输至主线圈，并通过所述主线圈产生该特定频率的交变磁场；所述副线圈在所述主线圈的交变磁场中产生交变的感应电流，所述整流器将感应电流转换为直流电流，并经所述DC-DC转换器转换为符合负载要求的直流电流。本发明专利技术解决了现有直流供电的便携式设备的供电系统不能兼顾持久性和移动性的技术问题，可以实现为近距离的多个负载提供稳定持久的电能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无线供电装置，尤其涉及一种用于使用直流电源的便携式设备的无线供电装置。
技术介绍
随着电子技术的发展，越来越多的移动设备进入到人们的生活中。通常，对手机、 笔记本等移动设备充电时需要一个充电器，一端连在市电电源上，另外一端连在移动设备上，频繁的插拔不但使用不便，而且容易损坏。鉴于这些情况，产生了无线供电技术。无线供电技术，顾名思义就是利用一种特殊设备在不依赖电线的情况下直接对电子设备充电，一般可分为电磁感应式(利用电流通过线圈产生磁场实现近程无线供电)、磁场共振式(利用磁耦合共振效应近程无线供电)、电波辐射式(电力转换成电波以辐射传输 {共 ^i) O目前，用于为复杂环境中的密闭容器中器件供电的方式主要有两种，一种是采用内置电池的方式，另一种是采用有线电源的方式。采用内置电池的方式，将电池嵌入在密闭容器中，可以满足特定环境下密闭容器的移动性和便携性。然而，电池的寿命都是有限的，当电池耗尽时，更换电池就成了很大的问题。尤其当密闭容器处于恶劣的环境中时，比如水中，更换电池就成了一项危险而又耗时耗力的工作。对于采用有线电源的方式，用外接电路与供电设备相连，虽然不用担心电源耗尽， 但是需要一直与供电设备连接，不能实现设备的便携性和移动性，在很多场合中都是不适用的。电磁感应式无线供电系统利用电磁感应耦合原理，结合现代电力、电子技术和控制技术，实现了供电端与用电负载的机械分离，消除了传统的通过金属导体接触供电的许多缺点，如导线裸露、机构磨损、碳积、接触电火花等，为安全供电提供了全新的解决方案。 该技术在国外已经进行了比较广泛的研究，并有一部分无接触式感应耦合电能传输系统投入了试运行。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于现有直流供电的便携式设备的供电系统不能兼顾持久性和移动性的技术问题，提供一种基于电磁感应的无线供电装置。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题一种无线供电装置，包括供电端和受电端，所述供电端包括依次连接的直流电源、逆变器及主线圈，所述受电端包括依次连接的副线圈、整流器及DC-DC转换器；所述主线圈与副线圈电磁耦合；所述逆变器将所述直流电源提供的直流电流转换为特定频率的交变电流并传输至主线圈，并通过所述主线圈产生该特定频率的交变磁场；所述副线圈在所述主线圈的交变磁场中产生交变的感应电流，所述整流器将感应电流转换为直流电流，并经所述DC-DC转换器转换为符合负载要求的直流电流。作为一种优选方案，所述特定频率为100MHz。作为另一种优选方案，所述主线圈和/或副线圈中插有磁芯。进一步地，所述受电端与负载集成于一密闭容器中。本专利技术通过逆变器和主线圈将直流电源提供的电能转化为交变磁场，并在与主线圈电磁耦合的副线圈中感应出交变的感应电流，然后通过整流器和DC-DC转换器将交变的感应电流转换为符合负载要求的直流电。本专利技术解决了现有直流供电的便携式设备的供电系统不能兼顾持久性和移动性的技术问题，可以实现为近距离的多个负载提供稳定持久的电能。附图说明图1为本专利技术具体实施方式中所述无线供电装置的结构示意图2为本专利技术具体实施方式中所述无线供电装置的供电端的结构示意图； 图3为本专利技术具体实施方式中所述无线供电装置的受电端的结构示意图； 图4为本专利技术具体实施方式中所述无线供电装置的桥式逆变器的原理示意图； 图5为本专利技术具体实施方式中所述无线供电装置的桥式整流器的原理示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明本专利技术的无线供电装置，包括供电端和受电端，所述供电端包括依次连接的直流电源、 逆变器及主线圈，所述受电端包括依次连接的副线圈、整流器及DC-DC转换器；所述主线圈与副线圈电磁耦合；所述逆变器将所述直流电源提供的直流电流转换为特定频率的交变电流并传输至主线圈，并通过所述主线圈产生该特定频率的交变磁场；所述副线圈在所述主线圈的交变磁场中产生交变的感应电流，所述整流器将感应电流转换为直流电流，并经所述DC-DC转换器转换为符合负载要求的直流电流。本具体实施方式中，如图1所示，整个无线供电装置分为两部分，供电端和受电端。供电端由直流电源、主线圈、主磁芯、桥式逆变器以及控制电路组成，受电端由副线圈、 副磁芯、桥式整流器以及DC/DC转换器组成。由于供电端的电源是直流电，不能产生磁场，所以需要在供电端用逆变器将交流电转换成直流电，并由控制器来控制转换的频率，就可以得到变化的电场，从而产生变化的磁场。桥式逆变器的基本原理如附图4所示，其利用二极管的单向导通性，通过四个二极管的两两导通，将直流电转换成交流电。如图4所示，VTl VT4是桥式逆变器的4个臂。 VTU VT4正向导通，VT2、VT3反向截止时，负载电压为正；VT1、VT4反向截止，VT2、VT3正向导通时，负载电压为负，把直流电变成了交流电。改变两组开关切换频率，可改变输出交流电的频率。本具体实施方式中采用如图2所示的桥式逆变器，包括控制器、四个MOS管(Q1、 Q2、Q3和Q4)及相应驱动电路。当Q1/Q4时导通时，Q2/Q3须关断，相反，当Q2/Q3时导通时，Q1/Q4须关断。控制器控制Q1/Q4和Q2/Q3的轮流开通，从而将直流电转变成交流电， 为主线圈提供交变电流。本具体实施方式中，逆变后的交流电频率为100MHz。受电端的结构如附图3所示，包括依次连接的副线圈、桥式整流器及DC/DC转换器，副线圈与桥式整流器之间并联有一滤波电容C2。桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，通过四个二极管的两两导通，将变压器副边电压的正极性端与负载的正端相连，负极性端与负端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。 其原理如附图5所示，在线圈e2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管VDl流向RL，再由二极管VD3流回变压器，所以VD1、VD3正向导通，VD2、VD4反向截止，在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压；在线圈e2的负半周，与正半周相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，VD2、VD4正向导通，VD1、VD3反向截止，在负载上产生一个极性仍为上正下负的输出电压。经桥式整流器和滤波电容C2整流滤波后的直流电，再经 DC/DC转换器转换为负载正常工作所需的电压/电流。本具体实施方式中，受电端与负载集成于一个密闭容器中。从而可以防止受电端及负载中的部件受到有害环境的影响。当需要对负载进行供电或充电时，无需打开密闭容器，只需要将供电端靠近该密闭容器，受电端即可产生稳定的直流电，从而为负载直接供电或进行充电。本专利技术的无线供电装置，一个供电端可以驱动多个受电端，工作时相对位置关系允许动态变化，只要保持在一定范围内，就可以实现稳定的能量传输。特别适合于复杂环境 (例如水下、有毒、核辐射等)中的移动便携式设备，避免了更换电池的危险，同时满足了移动性和持久性的要求。本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种无线供电装置，包括供电端和受电端，其特征在于，所述供电端包括依次连接的直流电源、逆变器及主线圈，所述受电端包括依次连接的副线圈、整流器及ＤＣ－ＤＣ转换器；所述主线圈与副线圈电磁耦合；所述逆变器将所述直流电源提供的直流电流转换为特定频率的交变电流并传输至主线圈，并通过所述主线圈产生该特定频率的交变磁场；所述副线圈在所述主线圈的交变磁场中产生交变的感应电流，所述整流器将感应电流转换为直流电流，并经所述ＤＣ－ＤＣ转换器转换为符合负载要求的直流电流。
【技术特征摘要】
1.一种无线供电装置，包括供电端和受电端，其特征在于，所述供电端包括依次连接的直流电源、逆变器及主线圈，所述受电端包括依次连接的副线圈、整流器及DC-DC转换器；所述主线圈与副线圈电磁耦合；所述逆变器将所述直流电源提供的直流电流转换为特定频率的交变电流并传输至主线圈，并通过所述主线圈产生该特定频率的交变磁场；所述副线圈在所述主线圈的交变磁场中产生交变的感应电流，所述整流器将感应电流转换为直流电流，并经所述DC-DC转...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁家斌，吴枫，杨祎綪，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84
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