本發(fā)明涉及無線充電領(lǐng)域，具體涉及一種無線充電輸出裝置。

背景技術(shù)：

無線充電系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，包括無線充電輸出子模組和無線充電輸入子模塊兩部分，所述無線充電輸出子模組產(chǎn)生無線充電所需的交流電，再通過無線充電所需的交流電驅(qū)動無線充電輸出線圈模組傳遞交變電磁能給無線充電輸入線圈模組，然后再將感應(yīng)到的交流電轉(zhuǎn)直流給設(shè)備進(jìn)行供電。

在無線充電輸出子模組的具體實(shí)現(xiàn)上，一般分為電源模塊、低頻電流輸電線、無線充電輸出電路模塊、發(fā)射線圈模塊四個部分，并且供電電源分為兩類：一類是工頻交流電，另一類是可能帶有干擾信號的直流電。所述干擾信號的直流電上的干擾信號包括10-300Hz頻段的大電壓交流信號和300Hz-10Khz頻段的小電壓交流信號，所述10-300Hz頻段的大電壓交流信號會導(dǎo)致直流電源電壓變化極大，造成無線充電輸出失衡或者失效，而所述300Hz-10Khz頻段的小電壓交流信號會干擾無線充電系統(tǒng)工作時(shí)候的通信信號，造成無線充電時(shí)無法正常通信以及失效。

在第一類無線充電輸出子模組中，第一類無線充電輸出子模組的電源模塊一般為將工頻交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電的電源適配器；所述低頻電流輸電線為只適合傳導(dǎo)功率直流電與低于1Khz交流電能的常規(guī)電線，比如USB線；所述無線充電輸出電路模塊包含通過控制器IC控制的橋式逆變電路，所述橋式逆變電路至少由兩個串聯(lián)的可控開關(guān)組成，由所述控制器IC控制開關(guān)的順序與時(shí)間，在所述的兩個串聯(lián)的可控開關(guān)的電連接點(diǎn)產(chǎn)生符合需求的交流電；所述發(fā)射線圈模塊將所述無線充電輸出電路模塊產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛔兇艌?。所述無線充電輸出電路模塊與所述發(fā)射線圈模塊兩個部分一般會安裝在同一個外殼內(nèi)做成無線充電發(fā)射器產(chǎn)品，或者極少情況下是安裝在分成兩個或多個部分的但是緊密機(jī)械連接在一起的一組外殼內(nèi)。

首先，電源適配器將工頻交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電的電路系統(tǒng)，包括用于逆變的開關(guān)與用于輸出低壓直流電的半橋整流器兩部分高損耗的電路，綜合效率一般不超過90％。

其次，無線充電輸出電路模塊將低壓直流電轉(zhuǎn)換為無線充電用交流電的電路系統(tǒng)，包括數(shù)控橋式逆變電路這一參數(shù)主要損耗的電路，其效率一般不會超過90％。

因此，假設(shè)電源適配器的工作效為在85％，而將低壓直流電通過無線充電方式傳遞給無線充電接收設(shè)備過程中的效率也在85％左右，因此整個無線充電系統(tǒng)的效率僅72.25％，因此這會造成能量浪費(fèi)以及產(chǎn)生大量的熱量。

而實(shí)際中，輸出5W的無線充電輸出子系統(tǒng)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一般為2W，而假如升級為20W的無線充電系統(tǒng)，產(chǎn)生的熱量將會達(dá)到12W，或者是大約120℃的外殼溫度，這將是十分危險(xiǎn)的。

當(dāng)無線充電輸出裝置功率小于5W的時(shí)候，所述低頻電流輸電線、無線充電輸出電路模塊、發(fā)射線圈模塊組成的無線充電發(fā)射器產(chǎn)品的成本較低，大約5-6美金，但是當(dāng)輸出功率升高到20W時(shí)，所述無線充電發(fā)射器產(chǎn)品成本會達(dá)到20美金。而輸出5W的電源適配器與輸出20W的電源適配器，其成本分別是1美金和2美金。因此采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線充電輸出子模組，將會因?yàn)槌杀具^高而不能推廣高功率無線充電系統(tǒng)。

由于所述無線充電輸出子模組會產(chǎn)生大量的熱量，以至于導(dǎo)致無線充電接收設(shè)備比如手機(jī)死機(jī)、損壞，因此采用傳統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)的無線充電器為了實(shí)現(xiàn)中高輸出功率而且低溫，必然采用加大體積與散熱表面積、加入散熱風(fēng)扇、隔離熱源等方式，這就導(dǎo)致了產(chǎn)品體積非常大、機(jī)械結(jié)構(gòu)件成本大幅度增加，因而不利于生產(chǎn)與運(yùn)輸。因此，要普及第一類中高功率無線充電系統(tǒng)，需要解決無線充電輸出子模塊的效率、體積、成本問題。

在第二類無線充電輸出子模組中，第二類無線充電輸出子模組的電源模塊一般為DC/DC電源電路，其功能是將輸入的波動的直流電轉(zhuǎn)換為理想的無噪聲的恒壓直流電。第二類無線充電輸出子模組一般用于大容量電池供電的場合，比如汽車內(nèi)。

但是，所述DC/DC電源電路一般效率只有90％左右，因此在輸出較大功率無線充電能量時(shí)候也會產(chǎn)生巨大的熱量。并且所述DC/DC電源電路品質(zhì)越高成本越高，以及品質(zhì)越高體積也越大。

同時(shí)，傳統(tǒng)的無線充電輸出電路模塊包含的橋式逆變電路在工作時(shí)候，為了提高效率降低熱量，需要所述串聯(lián)的可控開關(guān)同時(shí)關(guān)閉的時(shí)間盡可能短——根據(jù)實(shí)際情況一般為50-300ns，換言之就會產(chǎn)生大約1.6-10Mhz的干擾信號，然后通過所述DC/DC電源電路傳導(dǎo)到供電電源上，對其他掛載在相同供電電源的設(shè)備產(chǎn)生影響。在汽車上，CAN總線的數(shù)據(jù)通信頻率一般是1-10Mhz，恰好容易被這種功率型的干擾信號所影響，造成剎車失靈、控制失效等嚴(yán)重后果。尤其在大客車上由于需要為每個座位鋪設(shè)一個無線充電輸出裝置，那么風(fēng)險(xiǎn)就更高了。

因此，要普及第二類中高功率無線充電系統(tǒng)，需要解決無線充電輸出子模塊的效率、成本、抗外界干擾和產(chǎn)生超干擾的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種無線充電輸出裝置，需要解決第一類無線充電輸出子模塊的效率、體積和成本問題，以及第二類無線充電輸出子模塊的效率、成本、抗外界干擾和產(chǎn)生信號干擾的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種無線充電輸出裝置，包括：

直流電輸入端；

隔離變壓器，該隔離變壓器的主級側(cè)與直流電輸入端連接；

第一數(shù)控開關(guān)單元，該第一數(shù)控開關(guān)單元設(shè)置在直流電輸入端與隔離變壓器的主級側(cè)之間，第一數(shù)控開關(guān)單元通過接通或斷開在隔離變壓器的主級側(cè)上產(chǎn)生交流電；

無線線圈模組，該無線線圈模組與隔離變壓器的次級側(cè)連接，并對外輸出無線充電所需的交流電能；

信息提取單元，該信息提取單元與隔離變壓器連接，該信息提取單元用于提取隔離、濾波及調(diào)理變壓器上的電流信息，獲得對應(yīng)的實(shí)時(shí)信息，并傳輸?shù)教幚砥鲉卧校?/p>

處理器單元，該處理器單元分別與第一數(shù)控開關(guān)單元和信息提取單元連接，該處理器單元根據(jù)實(shí)時(shí)信息獲得控制信號并控制第一數(shù)控開關(guān)單元工作。

其中，較佳方案是：該第一數(shù)控開關(guān)單元包括第一數(shù)控開關(guān)和第一數(shù)控驅(qū)動模塊，該第一數(shù)控開關(guān)設(shè)置在直流電輸入端與隔離變壓器的主級側(cè)之間，該第一數(shù)控驅(qū)動模塊與處理器單元連接，該處理器單元產(chǎn)生包括開關(guān)頻率信號、開關(guān)占空比信息以及功率調(diào)整信號，該第一數(shù)控驅(qū)動模塊根據(jù)上述信號驅(qū)動第一數(shù)控開關(guān)進(jìn)行接通或斷開。

其中，較佳方案是：該處理器單元與信息提取單元均設(shè)置在隔離變壓器的次級側(cè)；該無線充電輸出裝置還包括一隔離型信號傳輸單元，該隔離型信號傳輸單元分別與隔離變壓器、處理器單元和第一數(shù)控驅(qū)動模塊連接，該隔離型信號傳輸單元用于將開關(guān)頻率信號、開關(guān)占空比信息以及功率調(diào)整信號從隔離變壓器次級側(cè)傳輸?shù)街骷墏?cè)的第一數(shù)控驅(qū)動模塊中。

其中，較佳方案是：該處理器單元與信息提取單元均設(shè)置在隔離變壓器的主級側(cè)；該第一數(shù)控開關(guān)單元包括第一數(shù)控開關(guān)，該第一數(shù)控開關(guān)與處理器單元連接，該處理器單元產(chǎn)生包括開關(guān)頻率信號、開關(guān)占空比信息以及功率調(diào)整信號，該處理器單元根據(jù)上述信號驅(qū)動第一數(shù)控開關(guān)進(jìn)行接通或斷開。

其中，較佳方案是：該第一數(shù)控驅(qū)動模塊包括一接電驅(qū)動模塊，該接電驅(qū)動模塊包括一預(yù)設(shè)的驅(qū)動信號，該接電驅(qū)動模塊在剛接電且未接收到開關(guān)頻率信號和開關(guān)占空比信息時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的驅(qū)動信號驅(qū)動第一數(shù)控開關(guān)進(jìn)行接通或斷開。

其中，較佳方案是：該直流電輸入端為整流儲能模塊，該整流儲能模塊包括一電容，該整流儲能模塊的輸入端與工頻交流電連接，該整流儲能模塊的輸出端與隔離變壓器的主級側(cè)連接，該整流儲能模塊用于將工頻交流電整流為直流電，并存儲在電容中。

其中，較佳方案是：該無線充電輸出裝置還包括高于1Khz的交流電功率連接器和高于1Khz的交流電功率傳輸電纜，該高于1Khz的交流電功率連接器設(shè)置在分別與隔離變壓器的次級側(cè)和高于1Khz的交流電功率傳輸電纜連接，該高于1Khz的交流電功率傳輸電纜與無線線圈模組連接，該高于1Khz的交流電功率傳輸電纜用于將隔離變壓器產(chǎn)生便于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)慕涣麟姴鬟f到遠(yuǎn)距離外的無線線圈模組。

其中，較佳方案是：該無線充電輸出裝置包括數(shù)控選通開關(guān)和隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊，該數(shù)控選通開關(guān)分別與隔離變壓器的次級側(cè)、隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊、處理器單元和無線線圈模組連接；該處理器單元產(chǎn)生選擇信號并傳輸?shù)綌?shù)控選通開關(guān)中，該數(shù)控選通開關(guān)根據(jù)選擇信號將隔離變壓器的次級側(cè)輸出的交流電傳輸?shù)礁綦x變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊或無線線圈模組中；該隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊用于將交流電整流為直流電且存儲起來，并輸出到直流受電設(shè)備中。

其中，較佳方案是：該無線充電輸出裝置還包括第二數(shù)控開關(guān)和交直流功率連接器，該第二數(shù)控開關(guān)分別與隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊、交直流功率連接器和處理器單元連接；該第二數(shù)控開關(guān)根據(jù)處理器單元進(jìn)行接通或斷開，該交直流功率連接器用于輸出交流電和直流電，該交直流功率連接器與無線線圈模組或直流受電設(shè)備連接。

其中，較佳方案是：該直流電輸入端與隔離變壓器的主級側(cè)之間還包括濾波單元，該濾波單元為高通濾波器或包絡(luò)濾波電路，該濾波單元用于將直流電輸入端上的電流的高于10Hz且低于10Khz頻率的紋波進(jìn)行濾除，避免串?dāng)_到隔離變壓器的次級側(cè)并在信息提取單元上產(chǎn)生噪聲干擾。

本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過設(shè)計(jì)一種無線充電輸出裝置，去除傳統(tǒng)大體積高功耗高成本的模塊，簡化電路，從而達(dá)到減少功率損耗，提升無線充電輸出裝置的整體效率，同時(shí)大幅度降低成本，縮小了產(chǎn)品體積；并通過第一數(shù)控開關(guān)單元、信息提取單元和處理器單元的配合，實(shí)現(xiàn)了提高效率、降低成本與體積、濾除外界噪聲以及避免產(chǎn)生干擾信號的目的。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明一種無線充電輸出裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明具有高于1Khz的交流電功率傳輸電纜的無線充電輸出裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明具有數(shù)控選通開關(guān)的無線充電輸出裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明具有第二數(shù)控開關(guān)的無線充電輸出裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明具有高通濾波器的無線充電輸出裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明具有包絡(luò)濾波電路的無線充電輸出裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明無線充電輸出裝置另一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種無線充電輸出裝置的優(yōu)選實(shí)施例。

一種無線充電輸出裝置，包括直流電輸入端、隔離變壓器12、無線線圈模組13、第一數(shù)控開關(guān)單元14、信息提取單元15和處理器單元16，直流電輸入端與隔離變壓器12的主級側(cè)連接，無線線圈模組13與隔離變壓器12的次級側(cè)連接，第一數(shù)控開關(guān)單元14設(shè)置在直流電輸入端與隔離變壓器12的主級側(cè)之間，信息提取單元15與隔離變壓器12連接，處理器單元16分別與第一數(shù)控開關(guān)單元14和信息提取單元15連接，具體描述如下：

在本實(shí)施例的直流電輸入端中，直流電輸入端，用于輸入直流電I1，通過第一數(shù)控開關(guān)單元14轉(zhuǎn)換成高于1Khz的交流電V1，并輸入到隔離變壓器12的主級側(cè)中。

進(jìn)一步地，該直流電輸入端為整流儲能模塊11，該整流儲能模塊11包括一電容C1，該整流儲能模塊11的輸入端與工頻交流電V0連接，該整流儲能模塊11的輸出端與隔離變壓器12的主級側(cè)連接，該整流儲能模塊11用于將工頻交流電V0整流為直流電I1’，即直流電I1，并臨時(shí)存儲在電容C1中。其中，整流儲能模塊11的兩端分別與隔離變壓器12的主級側(cè)的兩端連接，電容C1并聯(lián)在整流儲能模塊11的兩端上。

在本實(shí)施例的隔離變壓器12中，隔離變壓器12的主級側(cè)接入高于1Khz的交流電V1，其次級側(cè)輸出高于1Khz的交流電V2，隔離變壓器12是指輸入繞組與輸出繞組帶電氣隔離的變壓器，隔離變壓器12用以避免偶然同時(shí)觸及帶電體，變壓器的隔離是隔離原副邊繞線圈各自的電流。

進(jìn)一步地，隔離變壓器12具有多路繞組，其中一路繞組為第一數(shù)控開關(guān)單元14提供能量；多路繞組內(nèi)的導(dǎo)線采用降低高于1Khz的趨膚效應(yīng)的多股漆包線或扁平電纜實(shí)現(xiàn)，漆包線的半徑或扁平電纜的厚度的一半，小于設(shè)定的上限工作頻率下的趨膚深度。

在本實(shí)施例的第一數(shù)控開關(guān)單元14中，該第一數(shù)控開關(guān)單元14設(shè)置在直流電輸入端與隔離變壓器12的主級側(cè)之間，第一數(shù)控開關(guān)單元14通過接通或斷開在隔離變壓器12的主級側(cè)上產(chǎn)生高于1Khz的交流電V1。

進(jìn)一步地，第一數(shù)控開關(guān)單元14包括第一數(shù)控開關(guān)141和第一數(shù)控驅(qū)動模塊142，該第一數(shù)控開關(guān)141設(shè)置在直流電輸入端與隔離變壓器12的主級側(cè)之間，該第一數(shù)控驅(qū)動模塊142與處理器單元16連接，該處理器單元16產(chǎn)生包括開關(guān)頻率信號、開關(guān)占空比信息以及功率調(diào)整信號等控制信號，該第一數(shù)控驅(qū)動模塊142根據(jù)控制信號驅(qū)動第一數(shù)控開關(guān)141進(jìn)行接通或斷開。其中，第一數(shù)控開關(guān)141設(shè)置在直流電輸入端的一端與隔離變壓器12的主級側(cè)的一端中，優(yōu)選設(shè)置在直流電輸入端的輸入端和隔離變壓器12的主級側(cè)的輸出端中。

進(jìn)一步地，該第一數(shù)控驅(qū)動模塊142包括一接電驅(qū)動模塊，該接電驅(qū)動模塊包括一預(yù)設(shè)的驅(qū)動信號，該接電驅(qū)動模塊在剛接電且未接收到開關(guān)頻率信號和開關(guān)占空比信息時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的驅(qū)動信號驅(qū)動第一數(shù)控開關(guān)141進(jìn)行接通或斷開。具體地，1、當(dāng)處理器單元16沒有輸出開關(guān)頻率信號和開關(guān)占空比信息的時(shí)間寬度超過預(yù)設(shè)的時(shí)間T1后，接電驅(qū)動模塊會根據(jù)預(yù)設(shè)的驅(qū)動信號，自行輸出頻率F1給所述第一數(shù)控開關(guān)141，用于驅(qū)動第一數(shù)控開關(guān)141進(jìn)行工作；2、而當(dāng)處理器單元16有輸出開關(guān)頻率信號和開關(guān)占空比信息給接電驅(qū)動模塊時(shí)，接電驅(qū)動模塊就會根據(jù)處理器單元16輸出的開關(guān)頻率信號和開關(guān)占空比信息，驅(qū)動第一數(shù)控開關(guān)141進(jìn)行工作。

優(yōu)選地，驅(qū)動信號為與處理器單元16輸出的信號同頻同占空比的高低電平信號、分頻高低電平信號或經(jīng)過數(shù)字解碼的高低電平信號。

其中，接電驅(qū)動模塊的供電電能來自直流電輸入端或所述隔離變壓器12的主級側(cè)整流輸出的能量。

在本實(shí)施例的無線線圈模組13中，該無線線圈模組13與隔離變壓器12的次級側(cè)連接，并對外輸出無線充電所需的高于1Khz的交流電V2。

在本實(shí)施例的信息提取單元15中，該信息提取單元15與隔離變壓器12連接，該信息提取單元15用于提取隔離、濾波及調(diào)理變壓器上的電流信息，獲得對應(yīng)的實(shí)時(shí)信息，并傳輸?shù)教幚砥鲉卧?6中。

具體地，所述信息提取單元15由采樣傳感器，如電阻、濾波與信號調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)，具有從隔離變壓器12的次級側(cè)提取交流電流信號、平均直流電流信號的能力，以及從無線線圈模組13中感應(yīng)到的外部無線設(shè)備的功率調(diào)整數(shù)字信號的能力，并傳輸?shù)教幚砥鲉卧?6中。

在本實(shí)施例的處理器單元16中，該處理器單元16分別與第一數(shù)控開關(guān)單元14和信息提取單元15連接，該處理器單元16根據(jù)實(shí)時(shí)信息獲得控制信號并控制第一數(shù)控開關(guān)單元14工作。

其中，處理器單元16包括以下功能：1、監(jiān)測隔離變壓器12的次級側(cè)輸出電壓；2、讀取信息提取單元15輸出的信號；3、解碼功率調(diào)整數(shù)字信號；4計(jì)算當(dāng)前輸出功率與下一步需要輸出的功率；5、驅(qū)動隔離型信號傳輸單元輸出功率控制信號；6、驅(qū)動隔離型信號傳輸單元向外部無線充電設(shè)備，傳輸通信信號；7、產(chǎn)生探測外部無線充電設(shè)備信號；8、判斷有無外部無線充電設(shè)備；9、判斷有無金屬異物。

進(jìn)一步地，處理器單元16與信息提取單元15均設(shè)置在隔離變壓器12的次級側(cè)；該無線充電輸出裝置還包括一隔離型信號傳輸單元，該隔離型信號傳輸單元分別與隔離變壓器12、處理器單元16和第一數(shù)控驅(qū)動模塊142連接，該隔離型信號傳輸單元用于將控制信號從隔離變壓器12次級側(cè)傳輸?shù)街骷墏?cè)的第一數(shù)控驅(qū)動模塊142中。

優(yōu)選地，隔離型信號傳輸單元為數(shù)字光耦合器件、電容C1或數(shù)字磁耦合器件任一一種。

在本實(shí)施例中，無線充電輸出裝置還包括一隔離變壓器次級側(cè)第一整流穩(wěn)壓模塊18，功率整流穩(wěn)壓模塊與隔離變壓器12的次級側(cè)連接，隔離變壓器次級側(cè)第一整流穩(wěn)壓模塊18包括一整流穩(wěn)壓電路181及其外部電路，隔離變壓器次級側(cè)第一整流穩(wěn)壓模塊18用于將隔離變壓器12的次級側(cè)的輸出進(jìn)行整流和穩(wěn)壓，產(chǎn)生設(shè)定的直流電壓，并傳輸?shù)教幚砥鲉卧?6中，為處理器單元16供電。

在本實(shí)施例中，無線充電輸出裝置包括兩種工作方式。

工作方式一，為探測受電設(shè)備狀態(tài)：

在探測受電設(shè)備狀態(tài)時(shí)，處理器單元16控制無線線圈模組13產(chǎn)生探測信號，如果在設(shè)定的時(shí)間寬度T2內(nèi)信息提取單元15反饋的信號，讓處理器單元16判斷為沒有外界設(shè)備，處理器單元16將會按照設(shè)定等待一定時(shí)間T2’后，重新啟動探測。

工作方式二，為功率輸出狀態(tài)：

在探測模式下，當(dāng)信息提取單元15反饋的信號，讓處理器單元16判斷有外界設(shè)備，并放置在無線線圈模組13的感應(yīng)范圍內(nèi)，處理器單元16控制無線充電輸出裝置進(jìn)入功率輸出狀態(tài)，并嘗試與外界設(shè)備進(jìn)行通信，以及在通信成功后確認(rèn)外界設(shè)備就是無線充電輸入設(shè)備，并且按照協(xié)議為無線充電輸入設(shè)備進(jìn)行無線充電。

當(dāng)無線充電輸入設(shè)備不存在，或者被移除后，處理器單元16重新控制無線充電輸出裝置進(jìn)入探測受電設(shè)備狀態(tài)。

如圖2所示，本發(fā)明提供一種具有高于1Khz的功率傳輸電纜的無線充電輸出裝置的較佳實(shí)施例。

無線充電輸出裝置還包括高于1Khz的交流電功率連接器21和高于1Khz的交流電功率傳輸電纜22，該高于1Khz的交流電功率連接器21設(shè)置在分別與隔離變壓器12的次級側(cè)和高于1Khz的交流電功率傳輸電纜22連接，該高于1Khz的交流電功率傳輸電纜22與無線線圈模組13連接，該高于1Khz的交流電功率傳輸電纜22用于將隔離變壓器12產(chǎn)生便于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)母哂?Khz的交流電V2并低損耗地傳遞到遠(yuǎn)距離外的無線線圈模組13。其中，高于1Khz的交流電功率傳輸電纜22具有極低損耗傳遞高于1Khz的交流能量的特點(diǎn)。

如圖3所示，本發(fā)明提供一種具有數(shù)控選通開關(guān)的無線充電輸出裝置的較佳實(shí)施例。

無線充電輸出裝置包括數(shù)控選通開關(guān)31和隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32，該數(shù)控選通開關(guān)31分別與隔離變壓器12的次級側(cè)、隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32、處理器單元16和無線線圈模組13連接；該處理器單元16產(chǎn)生選擇信號并傳輸?shù)綌?shù)控選通開關(guān)31中，該數(shù)控選通開關(guān)31根據(jù)選擇信號將隔離變壓器12的次級側(cè)輸出的高于1Khz的交流電V2傳輸?shù)礁綦x變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32或無線線圈模組13中；該隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32用于將高于1Khz的交流電V2整流為高于1Khz的直流電I2電且存儲起來，并輸出到直流受電設(shè)備中。

其中，隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32輸出的高于1Khz的直流電I2到處理器單元16中，處理器單元16實(shí)時(shí)監(jiān)控隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32的高于1Khz的直流電I2的電壓信號。

進(jìn)一步地，無線充電輸出裝置還包括交直流功率連接器33，該交直流功率連接器33用于低損耗地輸出高于1Khz的交流電V2和高于1Khz的直流電I2，該交直流功率連接器33與無線線圈模組13或直流受電設(shè)備連接。其中，交直流功率連接器33包括若干通信端口，通信端口與處理器單元16連接。

進(jìn)一步地，數(shù)控選通開關(guān)31的公共輸入端連接到隔離變壓器12的次級側(cè)的交流輸出端，數(shù)控選通開關(guān)31的第一輸出端連接無線線圈模組13的交流輸入端，數(shù)控選通開關(guān)31的第二輸出端連接隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32的輸入端，數(shù)控選通開關(guān)31的控制信號輸入端連接到處理器單元16，由處理器單元16控制數(shù)控選通開關(guān)31的公共輸入端電連接到哪一個輸出端。

在本實(shí)施例中，無線充電輸出裝置包括兩種工作方式。

工作方式一，為交替探測受電設(shè)備狀態(tài)：

在交替探測受電設(shè)備狀態(tài)時(shí)，處理器單元16根據(jù)設(shè)定分時(shí)，控制數(shù)控選通開關(guān)31進(jìn)行輸出切換；在某一時(shí)刻數(shù)控選通開關(guān)31輸出到無線線圈模組13，并且處理器單元16控制無線充電輸出裝置通過無線線圈模組13，發(fā)出探測有無外界設(shè)備的信號。

如果在設(shè)定的時(shí)間寬度T2內(nèi)信號提取單元反饋的信號被處理器單元16判斷為無外界設(shè)備放在無線充電線圈模組旁，處理器單元16就會控制數(shù)控選通開關(guān)31將輸出切換到隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32，然后處理器單元16控制無線充電輸出裝置在隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32產(chǎn)生設(shè)定的直流電壓。

如果在設(shè)定的時(shí)間寬度T3內(nèi)信號提取單元反饋的信號，或者隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32的輸出端電壓變化信號，又或者交直流功率連接器33的信號通信端口通知處理器單元16有直流受電設(shè)備的出現(xiàn)，都被處理器單元16判斷為隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32輸出端沒有連接有直流受電設(shè)備，那么處理器單元16將會重新控制數(shù)控選通開關(guān)31輸出到無線線圈模組13。

重復(fù)上述交替探測的過程。

工作方式二，為功率輸出狀態(tài)：

如果在通過無線線圈模組13探測外界設(shè)備時(shí)，處理器單元16判斷無線線圈模組13的感應(yīng)范圍內(nèi)出現(xiàn)了外界設(shè)備，那么處理器單元16就會保持?jǐn)?shù)控選通開關(guān)31的輸出連接狀態(tài)不變，并且根據(jù)設(shè)定無線充電輸出裝置進(jìn)行切換到所述功率輸出狀態(tài)，開始按照設(shè)定的方式嘗試進(jìn)行無線充電輸出供能。

在通過隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32或者信號提取單元探測直流受電設(shè)備時(shí)，處理器單元16判斷所述輸出端連接上一個直流受電設(shè)備，那么處理器單元16就會保持?jǐn)?shù)控選通開關(guān)31的輸出連接狀態(tài)不變，并且根據(jù)設(shè)定控制無線充電輸出裝置進(jìn)行切換到所述功率輸出狀態(tài)，開始按照設(shè)定的方式嘗試進(jìn)行直流供電。

處理器單元16還可以根據(jù)信號提取單元反饋的電流信號按照設(shè)定微調(diào)隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32的輸出電壓值V1，以抵消隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32輸出到直流受電設(shè)備時(shí)的直流電纜損耗，使得達(dá)到直流受電設(shè)備的電壓接近或者等于目標(biāo)電壓的目的。處理器單元16還可以根據(jù)交直流功率連接器33的信號通信端口反饋的信息，調(diào)整隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32輸出的電壓值V1，滿足所述受電設(shè)備的設(shè)計(jì)要求。

當(dāng)處理器單元16判斷受電設(shè)備已經(jīng)被移除，就會控制無線充電輸出裝置回到交替探測受電設(shè)備狀態(tài)。

如圖4所示，本發(fā)明提供一種具有第二數(shù)控開關(guān)的無線充電輸出裝置的較佳實(shí)施例。

該無線充電輸出裝置還包括第二數(shù)控開關(guān)41，該第二數(shù)控開關(guān)41分別與隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32、交直流功率連接器33和處理器單元16連接；該第二數(shù)控開關(guān)41根據(jù)處理器單元16進(jìn)行接通或斷開，該交直流功率連接器33用于低損耗地輸出高于1Khz的交流電V2和高于1Khz的直流電I2，該交直流功率連接器33與無線線圈模組13或直流受電設(shè)備連接。

交直流功率連接器33的輸入端連接到第二數(shù)控開關(guān)41的公共輸出端，而交直流功率連接器33的輸出端連接到信息提取單元15上，并且交直流功率連接器33還包括若干通信端口，通信端口連接到處理器單元16。第二數(shù)控開關(guān)41的第一輸入端連接到隔離變壓器12的次級側(cè)輸出端，第二數(shù)控開關(guān)41的第二輸入端連接到隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32的輸出端。數(shù)控選通開關(guān)31的輸入端連接到隔離變壓器12的次級側(cè)輸出端，數(shù)控選通開關(guān)31的輸出端連接到隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32的輸入端。數(shù)控選通開關(guān)31與第二數(shù)控開關(guān)41由都有處理器單元16進(jìn)行控制。

在本實(shí)施例中，無線充電輸出裝置包括三種工作方式。

工作方式一，判斷輸出方式狀態(tài)：

當(dāng)無線充電輸出裝置沒有對外輸出功率時(shí)，信息提取單元15會反饋相應(yīng)的信號給處理器單元16，當(dāng)這時(shí)候處理器單元16控制無線充電輸出裝置進(jìn)入判斷輸出方式狀態(tài)，并且默認(rèn)為直流供電方式下探測外界設(shè)備的狀態(tài)，同時(shí)控制數(shù)控選通開關(guān)31導(dǎo)通、第二數(shù)控開關(guān)41的公共輸出端連接到第二輸入端，以及控制無線充電輸出裝置在隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32上輸出預(yù)設(shè)的電壓值V1。

在判斷輸出方式狀態(tài)下，如果交直流功率連接器33上插入了專用的無線線圈模組13，那么信息提取單元15就會產(chǎn)生一個符合預(yù)設(shè)的信號S1給處理器單元16，或者通過交直流功率連接器33的通信端口通知處理器單元16，使得處理器單元16將無線充電輸出裝置的工作模式切換為輸出無線充電能量的模式，以及進(jìn)入對應(yīng)無線充電方式下探測外界設(shè)備的狀態(tài)。如果信息提取單元15產(chǎn)生另一個符合預(yù)設(shè)的信號S2給處理器單元16，或者通過交直流功率連接器33的通信端口通知處理器單元16，使得處理器單元16將無線充電輸出裝置的工作模式切換為輸出直流能量的模式，以及進(jìn)入對應(yīng)直流供電方式下探測外界設(shè)備的狀態(tài)。

工作方式二，直流供電方式下探測受電設(shè)備與功率輸出狀態(tài)：

在直流供電方式下，探測外界設(shè)備的狀態(tài)下，如果交直流功率連接器33的輸出端連接了一個直流受電設(shè)備，那么信息提取單元15就會產(chǎn)生一個符合預(yù)期的信號S3給處理器單元16，或者系統(tǒng)在隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32上輸出的電壓值變化信號超過一個預(yù)設(shè)值VT1，或者通過交直流功率連接器33的通信端口通知處理器單元16，處理器單元16會將無線充電輸出裝置切換為輸出直流電能的功率輸出狀態(tài)。

工作方式三，無線充電方式下探測受電設(shè)備狀態(tài)與功率輸出狀態(tài)：

在無線充電輸出裝置處于無線充電方式下探測外界設(shè)備的狀態(tài)時(shí)，處理器單元16會控制無線充電輸出裝置根據(jù)設(shè)定發(fā)出探測信號，如果信息提取單元15產(chǎn)生有效的探測結(jié)果信號，提醒處理器單元16無線充電輸出線圈模組旁邊有外界設(shè)備，處理器單元16會控制無線充電輸出裝置進(jìn)入無線充電的功率輸出狀態(tài)并且嘗試按照設(shè)定的方式進(jìn)行無線充電輸出供能。

當(dāng)專用的無線線圈模組13被移除，信息提取單元15就會在探測外界設(shè)備狀態(tài)或者功率輸出狀態(tài)下產(chǎn)生相應(yīng)的信號，處理器單元16就會控制無線充電輸出裝置回到默認(rèn)的直流供電方式下探測外界設(shè)備的狀態(tài)。

在本實(shí)施例中，無線充電輸出裝置包括兩種工作模式，其中，第一種是無線充電輸出模式，第二種是直流供電輸出模式：

當(dāng)無線線圈模組13開始工作后，初始狀態(tài)下會根據(jù)預(yù)定的設(shè)置控制第一數(shù)控開關(guān)141工作進(jìn)而在隔離變壓器12的次級側(cè)產(chǎn)生需要的高于1Khz的交流電V2，同時(shí)控制第一數(shù)控選通開關(guān)31選通第二輸出端，同時(shí)第二數(shù)控開關(guān)41導(dǎo)通，處理器單元16實(shí)時(shí)讀取信號提取單元反饋的信號。

當(dāng)交直流功率連接器33與無線線圈模組13電連接后，無線線圈模組13會反饋一個第一有效信號，使得處理器單元16控制第一數(shù)控選通開關(guān)31選通第一輸出端，同時(shí)第二數(shù)控開關(guān)41切斷，并且處理器單元16控制無線線圈模組13進(jìn)入無線充電工作模式，為無線充電輸入設(shè)備提供能量，第一有效信號包括在信號提取單元上產(chǎn)生的脈沖信號、通過交直流功率連接器33的第二信號通信端口傳遞的識別信號。

當(dāng)交直流功率連接器33斷開與無線線圈模組13的電連接后，處理器單元16就不會收到第一有效信號，使得處理器單元16控制無線線圈模組13回到初始狀態(tài)。

當(dāng)交直流功率連接器33與直流受電設(shè)備電連接，信號提取單元、隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32或交直流功率連接器33會向處理器單元16提供第二有效信號，處理器單元16會保持當(dāng)前第一數(shù)控選通開關(guān)31與第二數(shù)控開關(guān)41的狀態(tài)不變，以及根據(jù)預(yù)先的設(shè)定控制控制無線線圈模組13進(jìn)入直流供電輸出模式，為直流受電設(shè)備進(jìn)行供電，第二有效信號包括在信號提取單元上產(chǎn)生的電流變化信號、在隔離變壓器次級側(cè)第二整流穩(wěn)壓模塊32輸出端上產(chǎn)生的電壓變化信號、通過交直流功率連接器33的小信號通信端口傳遞的識別信號，

當(dāng)交直流功率連接器33斷開與直流受電設(shè)備的電連接，處理器單元16就不會收到第二有效信號，使得處理器單元16控制無線線圈模組13回到初始狀態(tài)。

如圖5和圖6所示，本發(fā)明提供一種具有濾波單元的無線充電輸出裝置的較佳實(shí)施例。

該直流電輸入端與隔離變壓器12的主級側(cè)之間還包括濾波單元，該濾波單元為高通濾波器51或包絡(luò)濾波電路52，該濾波單元用于將直流電輸入端上的電流的高于10Hz且低于10Khz頻率的紋波進(jìn)行濾除，避免串?dāng)_到隔離變壓器12的次級側(cè)并在信息提取單元15上產(chǎn)生噪聲干擾。

其中，高通濾波器51串聯(lián)在直流電輸入端與隔離變壓器12的主級側(cè)之間；包絡(luò)濾波電路52包括二極管和電容。

該濾波單元還包括共模/差模低通濾波器。

如圖7所示，本發(fā)明提供一種無線充電輸出裝置的較佳實(shí)施例。

進(jìn)一步地，處理器單元16與信息提取單元15均設(shè)置在隔離變壓器12的主級側(cè)；該第一數(shù)控開關(guān)單元14包括第一數(shù)控開關(guān)141，該第一數(shù)控開關(guān)141與處理器單元16連接，該處理器單元16產(chǎn)生包括開關(guān)頻率、開關(guān)占空比信息的控制信號，該處理器單元16根據(jù)控制信號驅(qū)動第一數(shù)控開關(guān)141進(jìn)行接通或斷開。

以上所述者，僅為本發(fā)明最佳實(shí)施例而已，并非用于限制本發(fā)明的范圍，凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的等效變化或修飾，皆為本發(fā)明所涵蓋。