一种无线充电器的制作方法

1.本技术涉及无线充电技术领域，具体而言涉及一种无线充电器。


背景技术：

2.随着智能手机无线充电技术的推广和普及，无线充电技术日趋成熟，并向高效率，高功率密度，小体积，便携，迅速发展。然而，当无线充电器中的供电适配器所支持的快充协议与无线发射器组件之间不兼容时，因而影响了充电效率。另一方面，无线充电器在工作时发热量较大，当无线充电器温度过高时，将影响充电速度，导致用户体验不佳。
3.因此需要进行改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本技术提供了一种无线充电器，所述无线充电器包括ac至dc转换电路和无线充发射线圈，所述ac至dc转换电路与所述无线充发射线圈电连接；
5.其中，所述ac至dc转换电路包括ac至dc转换模块和无线充发射模块；其中，所述ac至dc转换模块的输出端与所述无线充发射模块的输入端连接，所述无线充发射模块的输出端与所述无线充发射线圈的输入端连接；其中，所述无线充发射模块包括功率部件。
6.可选地，所述功率部件包括以下至少一种：dc至ac逆变模块、dc至dc转换模块。
7.可选地，所述无线充发射模块包括：dc至ac逆变模块和第二控制器；
8.其中，所述第二控制器，用于采样用电设备发送的反馈信号，然后将反馈信号发送至所述ac至dc转换模块，以使所述ac至dc转换模块将输出电压调整至目标电压；
9.所述dc至ac逆变模块，用于接收所述ac至dc转换模块发送的调整后的输入电压，并将所述调整后的输入电压变换为交流电压，然后将所述交流电压发送给所述无线充发射线圈，以使所述无线充发射线圈为所述用电设备通过无线方式充电。
10.可选地，所述无线充发射模块包括：dc至dc转换模块、dc至ac逆变模块和第二控制器；
11.所述dc至dc转换模块连接所述ac至dc转换模块，所述dc至dc转换模块用于调节所述ac至dc转换模块发送的输入电压，所述dc至dc转换模块还连接所述第二控制器，以接收所述第二控制器的实时调压命令并将调压结果发送至第二控制器；
12.所述dc至ac逆变模块连接所述dc至dc转换模块，所述dc至ac逆变模块用于将经所述dc至dc转换模块调压后的所述输入电压转换为交流电压，所述dc至ac逆变模块与所述第二控制器电连接；
13.所述第二控制器还用于通过采样所述无线充发射线圈上的信号得到所述用电设备反馈回来的信号，同时控制所述dc至ac逆变模块。
14.可选地，所述dc至dc转换模块为电压连续可调。
15.可选地，所述ac至dc转换电路还包括usb协议模块；其中所述usb协议模块用于以
有线方式连接用电设备。
16.可选地，所述ac至dc转换模块包括：ac输入模块、第一ac至dc整流模块、第二ac至dc整流模块、dc至ac功率变换模块和第一控制器；其中，所述第一ac至dc整流模块的输入端连接所述ac输入模块的输出端，所述第一ac至dc整流模块的输出端连接所述dc至ac功率变换模块的第一输入端，所述dc至ac功率变换模块的输出端连接所述第二ac至dc整流模块的输入端，所述第二ac至dc整流模块的输出端连接所述无线充发射模块的输入端；所述第一控制器的输入端连接所述无线充发射模块的输出端，所述第一控制器的输出端连接所述dc至ac功率变换模块的第二输入端。
17.可选地，所述ac至dc转换模块还包括电压取样模块，所述电压取样模块的输入端连接所述无线充发射模块的输出端，以接收所述快充供电模快发送的反馈信号；所述电压取样模块的输出端连接所述第一控制器的输入端，以将所述反馈信号发送至所述第一控制器，使所述第一控制器根据所述反馈信号向所述dc至ac功率变换模块发送调节电压的命令，以使调节后的所述电压满足所述用电设备的要求。
18.可选地，所述ac至dc转换模块还包括设置于所述电压取样模块和所述第一控制器之间的光耦隔离反馈模块。
19.可选地，所述无线充电器包括第一壳体，所述ac至dc转换电路和所述无线充发射线圈均位于所述第一壳体内；或者
20.所述无线充电器包括彼此分离的第一壳体和第二壳体，其中，所述ac至dc转换电路位于所述第一壳体内，所述无线充发射线圈位于所述第二壳体内，所述无线充发射线圈通过所述非usb接线方式可拆卸地连接所述无线充发射模块。
21.为了解决目前存在的技术问题，本技术实施例的无线充发射模块中的功率部件被设置在ac至dc转换电路中，因此功率部件不再与无线充发射线圈集成在一起，可以解决功率部件散热量高，影响无线充发射线圈工作效率，从而影响充电速度的问题，同时由于取消usb协议模块连接，而是采用直接电连接的方式，因此解决了usb协议模块与无线充发射模块中的兼容性问题。
附图说明
22.本技术的下列附图在此作为本技术的一部分用于理解本技术。附图中示出了本技术的实施例及其描述，用来解释本技术的装置及原理。在附图中，
23.图1为传统技术中的一种无线充电器的示意性框图；
24.图2为传统技术中的另一种无线充电器的示意性框图；
25.图3为传统技术中的再一种无线充电器的示意性框图；
26.图4为本技术一实施例中的无线充电器的示意性框图；
27.图5为本技术一实施例中的无线充电器的示意性框图；
28.图6为本技术一实施例中的无线充电器的示意性框图；
29.图7为本技术一实施例中的无线充电器的示意性框图。
具体实施方式
30.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本技术更为彻底的理解。然
而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
31.应当理解的是，本技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
32.如图1至图3所示，传统技术中的无线充电器包括ac(alternating cur rent，交流电流)至dc(direct current，直流电流)转换模块(以下简称ac/dc)和无线功率传输(wireless power transmission，wpt)发射(transmi tting，tx)线圈(简称，无线充发射线圈或wpt tx)，无线充发射线圈也可以称为无线发射模块。ac/dc把交流市电转换为低压、隔离、安全的直流电供给wpt tx；wpt tx将ac/dc提供的直流电转化为高频交流电，并通过发射线圈产生交流磁场，通过磁场耦合到无线功率传输用电设备的接收线圈，从而实现对用电设备进行无线充电。
33.具体地，如图2所示，ac至dc转换模块中的第一ac至dc整流模块的输出端连接dc至ac功率变换模块的输入端，dc至ac功率变换模块的输出端连接第二ac至dc整流模块的输入端，第二ac至dc整流模块的输出端连接usb协议模块的输入端，usb协议模块的输出端连接无线充发射电路中的usb协议模块输入端，usb协议模块输出端连接dc至dc转换模块的输入端，dc至dc转换模块的输出端连接dc至ac逆变模块的输入端，dc至ac逆变模块的输出端连接无线发射线圈，另一方面，无线充发射电路中的第二控制模块将反馈信号发送至usb协议模块，usb协议模块的输出端连接ac至dc转换模块中的usb协议模块，ac至dc转换模块中的usb协议模块将反馈信号发送至光耦隔离反馈模块，光耦隔离反馈模块将反馈信号发送至第一控制器，第一控制器根据反馈信号控制dc至ac功率变换模块，以使其输出电压符合目标电压的要求。
34.更具体地，如图3所示，在图2的基础上ac至dc转换模块还包括ac输入，ac输入的输出端连接emi滤波器的输入端，emi滤波器的输出端连接ac至dc整流模块，usb协议模块通过dc输出与无线充发射电路连接；无线充发射电路还包括供电输入和emi滤波器，无线充发射电路中的usb协议模块通过供电输入模块接收ac至dc转换模块发送的电信号，然后usb协议模块将电信号发送至emi滤波器电信号。其中emi滤波为相关法规要求传导和辐射要满足法规要求。
35.其中，ac/dc俗称充电器或适配器，比如用于手机的手机充电器。充电器上用于连接用电设备的接口主要有usb充电接口(支持普通5v电压)、qc快充接口和type c接口(pd快充接口)等。目前常用的快充充电器支持各种快充协议，但是只有用电设备具备相同的快充协议的时候，快充充电器才能提供相应的快充功率，否则将仍然采用默认的普通5v电压的充电功率，充电速度较慢。目前主流的快充协议比如usb pd、qc、afc、fcp、scp、vooc、supervooc、pe、flashcharge等等，种类繁多复杂，且这些快充协议之间互不兼容。
36.其中，wpt tx是无线充电器的发射端，接收ac/dc的直流电，并通过dc至ac功率变换模块(以下简称dc/ac)将直流电转换为高频交流电，通过然后通过无线充发射线圈产生电磁场，通过电磁场把电能无线传输给wpt用电设备，例如具有无线充电功能的手机。由于
wpt tx是由ac/dc供电的，显然wpt tx应具有与ac/dc相同的快充协议，才能从ac/dc得到相应的快充功率。一般来说，wpt tx作为ac/dc的用电设备，需要兼容更多的快充协议。然而快充协议种类繁多，无法做到完全兼容所有快充协议，这样就会产生供电兼容问题。例如，当用户使用a品牌快充充电器和b品牌的无线充电器的发射端wpt tx进行充电时，如果b品牌的wpt tx无法兼容a品牌的快充协议，则只能在5v充电功率下充电，无法达到快充，充电速度较慢，用户体验较差。如果想要wpttx支持多种快充协议，则需要在其中增加快充协议芯片，成本贵。
37.通过上述描述，可知传统技术存在以下技术问题：
38.(1)快充充电器(或适配器)容易存在兼容性问题，使wpt tx无法为用电设备提供大功率进行充电。
39.(2)wpt tx在为用电设备充电时紧贴在用电设备上，因此wpt tx的热量会传导到手机上，当wpt tx内部的功率部件发热量过高时，会使用电设备温度较高，当用电设备温度升高时，就会降低充电功率，从而影响充电速度。
40.为了解决目前存在的问题，本技术提供了一种无线充电器，无线充电器包括ac至dc转换电路和无线充发射线圈，ac至dc转换电路和无线充发射线圈通过导线直接连接；ac至dc转换电路包括ac至dc转换模块和无线充发射模块；ac至dc转换模块的输出端与无线充发射模块的输入端连接，无线充发射模块的输出端与无线充发射线圈的输入端连接；无线充发射模块包括功率部件。本技术实施例的无线充发射模块中的功率部件被设置在ac至dc转换电路中，因此功率部件不再与无线充发射线圈集成在一起，可以解决功率部件散热量高，影响无线充发射线圈工作效率，从而影响充电速度的问题，同时由于取消usb协议模块连接，而是采用直接电连接的方式，因此解决了usb协议模块与无线充发射模块中的兼容性问题。
41.另外，本技术实施例还可以同时提供无线充发射线圈和usb有线充电接口，满足用户的多种方式充电需求。
42.下面结合附图4至图7对无线充电器进行详细的说明。图4为本技术一实施例中无线充电器的示意性框图；图5为本技术一实施例中无线充电器的构示意性框图；图6为本技术一实施例中的无线充电器的示意性框图；图7为本技术一实施例中的无线充电器的示意性框图。
43.如图4所示，无线充电器包括ac至dc转换电路和无线充发射线圈，ac至dc转换电路与无线充发射线圈电连接；其中，ac至dc转换电路包括ac至dc转换模块和无线充发射模块；其中，ac至dc转换模块的输出端与无线充发射模块的输入端连接，无线充发射模块的输出端与无线充发射线圈的输入端连接；其中，无线充发射模块包括功率部件。
44.一般来说，充电器内部发热量较高的功率部件主要有dc/dc、dc/ac和无线充发射线圈等功率部件。在本技术实施例中将无线充发射模块的功率部件不再与无线充发射线圈集成在一起，而是将无线充发射模块分离于无线充发射线圈设置，这样可以解决无线充电器的功率部件散热量高，影响无线充发射线圈工作效率，从而影响充电速度的问题，同时由于ac至dc转换模块、无线充发射模块和ac至dc转换模块之间均无需通过usb接线连接，无需设置usb协议模块，因此无线充发射模块和ac至dc转换模块的兼容性得以改善，在降低成本的同时还，解决了无线充发射模块和ac至dc转换模块的兼容性问题。
45.在一个示例中，如图4和图5所示，ac至dc转换模块包括：ac输入模块、第一ac至dc整流模块、第二ac至dc整流模块、dc至ac功率变换模块和第一控制器；其中，第一ac至dc整流模块的输入端连接ac输入模块的输出端，第一ac至dc整流模块的输出端连接dc至ac功率变换模块的第一输入端，dc至ac功率变换模块的输出端连接第二ac至dc整流模块的输入端，第二ac至dc整流模块的输出端连接无线充发射模块的输入端；第一控制器的输入端连接无线充发射模块的输出端，第一控制器的输出端连接dc至ac功率变换模块的第二输入端。
46.其中，ac/dc用于将变压器次级得到的高频交流电整流滤波为直流电。dc/ac用于进行功率变换和变压器隔离，即将ac/dc整流后的直流逆变为高频交流通过高频变压器隔离、变压，耦合传输到变压器次级。
47.其中，第一控制器，即开关电源控制芯片，是整个ac/dc模块的核心控制芯片，负责诸如过压保护、过流保护、过温保护等各种保护功能；并且根据反馈信号控制dc/ac功率变换工作，使输出电压满足目标电压。
48.在一个示例中，继续结合图4，无线充发射模块包括：dc至ac逆变模块和第二控制器；
49.其中，第二控制器，用于采样用电设备发送的反馈信号，然后将反馈信号发送至ac至dc转换模块，以使ac至dc转换模块将输出电压调整至目标电压；
50.dc至ac逆变模块，用于接收ac至dc转换模块发送的调整后的输入电压，并将调整后的输入电压变换为交流电压，然后将交流电压发送给无线充发射线圈，以使无线充发射线圈为用电设备通过无线方式充电。
51.其中，目标电压指符合用电设备要求的电压。对于不同的用电设备，可能需要不同的充电电压。因此本技术中的无线充发射模块可以对用电设备反馈的电压信号进行采样，然后根据采样后的电压信号，向ac至dc转换模块发送反馈信号，然后由ac至dc转换模块对电压进行调节，以生成符合用电设备要求的电压。
52.在一个示例中，继续结合图5，ac至dc转换模块还包括电压取样模块，电压取样模块的输入端连接无线充发射模块的输出端，以接收无线充发射模块发送的反馈信号；电压取样模块的输出端连接第一控制器的输入端，以将反馈信号发送至第一控制器，使第一控制器根据反馈信号向dc至ac功率变换模块发送调节电压的命令，以使调节后的电压满足用电设备的要求，从而实现电压调节。
53.在一个示例中，继续结合图5，ac至dc转换模块还包括设置于电压取样模块和第一控制器之间的光耦隔离反馈。也可以设置非隔离反馈，当本技术实施例中的ac/dc、无线充发射线圈(tx)、连接线三者固定连接且不可拆卸时，即人体接触不到带电部件，可以不隔离，因此可以将光耦隔离反馈模块替换为非隔离反馈模块。
54.其中，光耦反馈隔用于变压器隔离和光耦隔离反馈，这两个通道隔离的目的是为了满足安规要求，保障人身安全。以手机充电器为例，ac/dc输入是交流市电，输出端为usb接口或type c接口，这些接口都主要金属形成，与手机连接的充电线的接口也是金属的，这些金属是人可接触到的，必须与交流市电隔离，否则会发生安全事故。
55.更具体地，如图5所示，在图4的基础上ac至dc转换模块还包括emi滤波器，emi滤波器的输入端连接ac输入的输出端，emi滤波器的输出端连接第一ac至dc整流模块；emi滤波
器用于滤波。
56.在本技术的一个示例中，无线充电器包括第一壳体，ac至dc转换电路和无线充发射线圈均位于第一壳体内；或者
57.无线充电器包括彼此分离的第一壳体和第二壳体，其中，ac至dc转换电路位于第一壳体内，无线充发射线圈位于第二壳体内，无线充发射线圈通过非usb接线方式可拆卸地连接无线充发射模块。
58.本技术实施例的无线充电器将无线充发射模块等功率部件不再与无线充发射线圈集成在一起，可以解决无线充电器的功率部件散热量高，影响无线充发射线圈工作效率，从而影响充电速度的问题，同时由于ac至dc转换模块、无线充发射模块和无线充发射线圈之间均无需通过usb接线连接，无需设置usb协议模块，同时无线充发射模块和ac至dc转换模块的兼容性得以改善，在降低成本的同时还解决了无线充发射模块和ac至dc转换模块的兼容性问题。
59.在本技术的一个实施例中，无线充发射线圈包括图中的wpt tx，其包括无线发射(tx)线圈。该无线发射线圈将dc/ac逆变模块产生的高频交流电生成高频交流磁场，用电设备的接收线圈可以感应高频交流磁场，将转换为高频交流电。
60.在一个示例中，无线充发射模块包括：dc至dc转换模块、dc至ac逆变模块和第二控制器；
61.dc至dc转换模块连接ac至dc转换模块，dc至dc转换模块用于调节ac至dc转换模块发送的输入电压，dc至dc转换模块还连接第二控制器，以接收第二控制器的实时调压命令并将调压结果发送至第二控制器；
62.dc至ac逆变模块连接dc至dc转换模块，dc至ac逆变模块用于将经dc至dc转换模块调压后的输入电压转换为交流电压，dc至ac逆变模块与第二控制器电连接；
63.第二控制器还用于通过采样无线充发射线圈上的信号得到用电设备反馈回来的信号，同时控制dc至ac逆变模块。
64.其中，dc至dc转换模块的第一输入端连接ac至dc转换模块的输出端，以调节ac至dc转换模块发送的输入电压；dc至dc转换模块的第二输入端连接第二控制器的第一输出端，以接收第二控制器的实时调压命令；dc至dc转换模块的第一输出端连接dc/ac逆变模块的第一输入端，以使dc/ac逆变模块将调压后的输入电压转换为交流电压；dc至dc转换模块的第二输出端与第二控制器的第一输入端连接，以将调压结果发送至第二控制器；dc至ac逆变模块的第一输出端与第二控制器的第二输入端连接，以将输入电压的转换结果发送至第二控制器；dc/ac逆变模块的第二输入端与第二控制器的第二输出端连接，以接收第二控制器的转换输入电压的命令；dc/ac逆变模块的第二输出端与无线发射部连接，以将转换后的输入电压发送至无线发射部，以使无线发射部向用电设备供电；usb协议模块的输入端连接ac至dc转换模块的输出端，以接收ac至dc转换模块发送的输入电压，并向用电设备供电。
65.在一个示例中，继续结合图6，usb协议模块的输入端连接ac至dc转换模块的输出端，以接收ac至dc转换模块发送的输入电压，并向用电设备供电，其中usb协议模块可以为usb充电接口(支持普通5v电压)、qc快充接口或type c接口(pd快充接口)或快充协议模块等。其中，快充协议模块可以是usb pd、qc、afc、fcp、scp、vooc、supervooc、pe、flashcharge等等。
66.如图6和图7所示的实施例中的ac至dc转换模块与图4和图5所示的ac至dc转换模块相同，仅无线充发射模块不同；图6和图7所示的实施例中的无线充发射模块相对于图4和图5所示的实施例，还设置有usb协议模块。
67.图6和图7的实施例的ac至dc转换模块与图4和图5所示的ac至dc转换模块相同，可参见图4和图5部分的描述，在此不再赘述。
68.在一个示例中，dc至dc转换模块为电压连续可调。传统的快充充电器能够输出的电压是固定的几个档位，比如5v，9v，12v，15v，不能连续调整。与传统的快充充电器不同，本技术dc/dc转换模块是连续可调的，可以将电压调到wpt tx所需要的工作电压。例如，ac/dc充电器的输出电压为12v，而wpt tx需要11v的输入电压，可以通过dc/dc调压到11v。
69.本技术的优点在于：
70.(1)本技术实施例的无线充电器将无线充发射模块中的功率部件不再与无线充发射线圈集成在一起，可以解决无线充电器的功率部件散热量高，影响无线充发射线圈工作效率，从而影响充电速度的问题；
71.(2)同时由于ac至dc转换模块、无线充发射模块和无线充发射线圈之间均无需通过usb接线连接，无需设置usb协议模块，同时无线充发射模块和ac至dc转换模块的兼容性得以改善，在降低成本的同时还解决了无线充发射模块和ac至dc转换模块的兼容性问题；
72.(3)本技术实施例的无线充电器还可以提供包括usb接口作为有线充电接口，可以以多种方式为用电设备充电。
73.尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本技术的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本技术的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本技术的范围之内。
74.应该注意的是上述实施例对本技术进行说明而不是对本技术进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本技术可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。