CN106160086A - 一种无线充电输出装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线充电领域，具体涉及一种无线充电输出装置，包括：隔离变压器，该隔离变压器的主级侧与直流电输入端连接；第一数控开关单元，第一数控开关单元通过接通或断开在隔离变压器的主级侧上产生交流电；无线线圈模组，对外输出无线充电所需的交流电能；信息提取单元，该信息提取单元用于提取隔离、滤波及调理变压器上的电流信息，获得对应的实时信息，并传输到处理器单元中；处理器单元，该处理器单元根据实时信息获得控制信号并控制第一数控开关单元工作。本发明通过设计一种无线充电输出装置，去除传统大体积高功耗高成本的模块，简化电路，从而达到减少功率损耗，提升无线充电输出装置的整体效率，同时大幅度降低成本，缩小了产品体积。

Description

一种无线充电输出装置

技术领域

本发明涉及无线充电领域，具体涉及一种无线充电输出装置。

背景技术

无线充电系统的技术实现，包括无线充电输出子模组和无线充电输入子模块两部分，所述无线充电输出子模组产生无线充电所需的交流电，再通过无线充电所需的交流电驱动无线充电输出线圈模组传递交变电磁能给无线充电输入线圈模组，然后再将感应到的交流电转直流给设备进行供电。

在无线充电输出子模组的具体实现上，一般分为电源模块、低频电流输电线、无线充电输出电路模块、发射线圈模块四个部分，并且供电电源分为两类：一类是工频交流电，另一类是可能带有干扰信号的直流电。所述干扰信号的直流电上的干扰信号包括10-300Hz频段的大电压交流信号和300Hz-10Khz频段的小电压交流信号，所述10-300Hz频段的大电压交流信号会导致直流电源电压变化极大，造成无线充电输出失衡或者失效，而所述300Hz-10Khz频段的小电压交流信号会干扰无线充电系统工作时候的通信信号，造成无线充电时无法正常通信以及失效。

在第一类无线充电输出子模组中，第一类无线充电输出子模组的电源模块一般为将工频交流电转换为低压直流电的电源适配器；所述低频电流输电线为只适合传导功率直流电与低于1Khz交流电能的常规电线，比如USB线；所述无线充电输出电路模块包含通过控制器IC控制的桥式逆变电路，所述桥式逆变电路至少由两个串联的可控开关组成，由所述控制器IC控制开关的顺序与时间，在所述的两个串联的可控开关的电连接点产生符合需求的交流电；所述发射线圈模块将所述无线充电输出电路模块产生的交流电转变为交变磁场。所述无线充电输出电路模块与所述发射线圈模块两个部分一般会安装在同一个外壳内做成无线充电发射器产品，或者极少情况下是安装在分成两个或多个部分的但是紧密机械连接在一起的一组外壳内。

首先，电源适配器将工频交流电转换为低压直流电的电路系统，包括用于逆变的开关与用于输出低压直流电的半桥整流器两部分高损耗的电路，综合效率一般不超过90％。

其次，无线充电输出电路模块将低压直流电转换为无线充电用交流电的电路系统，包括数控桥式逆变电路这一参数主要损耗的电路，其效率一般不会超过90％。

因此，假设电源适配器的工作效为在85％，而将低压直流电通过无线充电方式传递给无线充电接收设备过程中的效率也在85％左右，因此整个无线充电系统的效率仅72.25％，因此这会造成能量浪费以及产生大量的热量。

而实际中，输出5W的无线充电输出子系统系统产生的热量一般为2W，而假如升级为20W的无线充电系统，产生的热量将会达到12W，或者是大约120℃的外壳温度，这将是十分危险的。

当无线充电输出装置功率小于5W的时候，所述低频电流输电线、无线充电输出电路模块、发射线圈模块组成的无线充电发射器产品的成本较低，大约5-6美金，但是当输出功率升高到20W时，所述无线充电发射器产品成本会达到20美金。而输出5W的电源适配器与输出20W的电源适配器，其成本分别是1美金和2美金。因此采用现有技术实现无线充电输出子模组，将会因为成本过高而不能推广高功率无线充电系统。

由于所述无线充电输出子模组会产生大量的热量，以至于导致无线充电接收设备比如手机死机、损坏，因此采用传统方式实现的无线充电器为了实现中高输出功率而且低温，必然采用加大体积与散热表面积、加入散热风扇、隔离热源等方式，这就导致了产品体积非常大、机械结构件成本大幅度增加，因而不利于生产与运输。因此，要普及第一类中高功率无线充电系统，需要解决无线充电输出子模块的效率、体积、成本问题。

在第二类无线充电输出子模组中，第二类无线充电输出子模组的电源模块一般为DC/DC电源电路，其功能是将输入的波动的直流电转换为理想的无噪声的恒压直流电。第二类无线充电输出子模组一般用于大容量电池供电的场合，比如汽车内。

但是，所述DC/DC电源电路一般效率只有90％左右，因此在输出较大功率无线充电能量时候也会产生巨大的热量。并且所述DC/DC电源电路品质越高成本越高，以及品质越高体积也越大。

同时，传统的无线充电输出电路模块包含的桥式逆变电路在工作时候，为了提高效率降低热量，需要所述串联的可控开关同时关闭的时间尽可能短——根据实际情况一般为50-300ns，换言之就会产生大约1.6-10Mhz的干扰信号，然后通过所述DC/DC电源电路传导到供电电源上，对其他挂载在相同供电电源的设备产生影响。在汽车上，CAN总线的数据通信频率一般是1-10Mhz，恰好容易被这种功率型的干扰信号所影响，造成刹车失灵、控制失效等严重后果。尤其在大客车上由于需要为每个座位铺设一个无线充电输出装置，那么风险就更高了。

因此，要普及第二类中高功率无线充电系统，需要解决无线充电输出子模块的效率、成本、抗外界干扰和产生超干扰的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种无线充电输出装置，需要解决第一类无线充电输出子模块的效率、体积和成本问题，以及第二类无线充电输出子模块的效率、成本、抗外界干扰和产生信号干扰的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种无线充电输出装置，包括：

直流电输入端；

隔离变压器，该隔离变压器的主级侧与直流电输入端连接；

第一数控开关单元，该第一数控开关单元设置在直流电输入端与隔离变压器的主级侧之间，第一数控开关单元通过接通或断开在隔离变压器的主级侧上产生交流电；

无线线圈模组，该无线线圈模组与隔离变压器的次级侧连接，并对外输出无线充电所需的交流电能；

信息提取单元，该信息提取单元与隔离变压器连接，该信息提取单元用于提取隔离、滤波及调理变压器上的电流信息，获得对应的实时信息，并传输到处理器单元中；

处理器单元，该处理器单元分别与第一数控开关单元和信息提取单元连接，该处理器单元根据实时信息获得控制信号并控制第一数控开关单元工作。

其中，较佳方案是：该第一数控开关单元包括第一数控开关和第一数控驱动模块，该第一数控开关设置在直流电输入端与隔离变压器的主级侧之间，该第一数控驱动模块与处理器单元连接，该处理器单元产生包括开关频率信号、开关占空比信息以及功率调整信号，该第一数控驱动模块根据上述信号驱动第一数控开关进行接通或断开。

其中，较佳方案是：该处理器单元与信息提取单元均设置在隔离变压器的次级侧；该无线充电输出装置还包括一隔离型信号传输单元，该隔离型信号传输单元分别与隔离变压器、处理器单元和第一数控驱动模块连接，该隔离型信号传输单元用于将开关频率信号、开关占空比信息以及功率调整信号从隔离变压器次级侧传输到主级侧的第一数控驱动模块中。

其中，较佳方案是：该处理器单元与信息提取单元均设置在隔离变压器的主级侧；该第一数控开关单元包括第一数控开关，该第一数控开关与处理器单元连接，该处理器单元产生包括开关频率信号、开关占空比信息以及功率调整信号，该处理器单元根据上述信号驱动第一数控开关进行接通或断开。

其中，较佳方案是：该第一数控驱动模块包括一接电驱动模块，该接电驱动模块包括一预设的驱动信号，该接电驱动模块在刚接电且未接收到开关频率信号和开关占空比信息时，根据预设的驱动信号驱动第一数控开关进行接通或断开。

其中，较佳方案是：该直流电输入端为整流储能模块，该整流储能模块包括一电容，该整流储能模块的输入端与工频交流电连接，该整流储能模块的输出端与隔离变压器的主级侧连接，该整流储能模块用于将工频交流电整流为直流电，并存储在电容中。

其中，较佳方案是：该无线充电输出装置还包括高于1Khz的交流电功率连接器和高于1Khz的交流电功率传输电缆，该高于1Khz的交流电功率连接器设置在分别与隔离变压器的次级侧和高于1Khz的交流电功率传输电缆连接，该高于1Khz的交流电功率传输电缆与无线线圈模组连接，该高于1Khz的交流电功率传输电缆用于将隔离变压器产生便于远距离传输的交流电并传递到远距离外的无线线圈模组。

其中，较佳方案是：该无线充电输出装置包括数控选通开关和隔离变压器次级侧第二整流稳压模块，该数控选通开关分别与隔离变压器的次级侧、隔离变压器次级侧第二整流稳压模块、处理器单元和无线线圈模组连接；该处理器单元产生选择信号并传输到数控选通开关中，该数控选通开关根据选择信号将隔离变压器的次级侧输出的交流电传输到隔离变压器次级侧第二整流稳压模块或无线线圈模组中；该隔离变压器次级侧第二整流稳压模块用于将交流电整流为直流电且存储起来，并输出到直流受电设备中。

其中，较佳方案是：该无线充电输出装置还包括第二数控开关和交直流功率连接器，该第二数控开关分别与隔离变压器次级侧第二整流稳压模块、交直流功率连接器和处理器单元连接；该第二数控开关根据处理器单元进行接通或断开，该交直流功率连接器用于输出交流电和直流电，该交直流功率连接器与无线线圈模组或直流受电设备连接。

其中，较佳方案是：该直流电输入端与隔离变压器的主级侧之间还包括滤波单元，该滤波单元为高通滤波器或包络滤波电路，该滤波单元用于将直流电输入端上的电流的高于10Hz且低于10Khz频率的纹波进行滤除，避免串扰到隔离变压器的次级侧并在信息提取单元上产生噪声干扰。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种无线充电输出装置，去除传统大体积高功耗高成本的模块，简化电路，从而达到减少功率损耗，提升无线充电输出装置的整体效率，同时大幅度降低成本，缩小了产品体积；并通过第一数控开关单元、信息提取单元和处理器单元的配合，实现了提高效率、降低成本与体积、滤除外界噪声以及避免产生干扰信号的目的。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一种无线充电输出装置的电路结构示意图；

图2是本发明具有高于1Khz的交流电功率传输电缆的无线充电输出装置的电路结构示意图；

图3是本发明具有数控选通开关的无线充电输出装置的电路结构示意图；

图4是本发明具有第二数控开关的无线充电输出装置的电路结构示意图；

图5是本发明具有高通滤波器的无线充电输出装置的电路结构示意图；

图6是本发明具有包络滤波电路的无线充电输出装置的电路结构示意图；

图7是本发明无线充电输出装置另一实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

如图1所示，本发明提供一种无线充电输出装置的优选实施例。

一种无线充电输出装置，包括直流电输入端、隔离变压器12、无线线圈模组13、第一数控开关单元14、信息提取单元15和处理器单元16，直流电输入端与隔离变压器12的主级侧连接，无线线圈模组13与隔离变压器12的次级侧连接，第一数控开关单元14设置在直流电输入端与隔离变压器12的主级侧之间，信息提取单元15与隔离变压器12连接，处理器单元16分别与第一数控开关单元14和信息提取单元15连接，具体描述如下：

在本实施例的直流电输入端中，直流电输入端，用于输入直流电I1，通过第一数控开关单元14转换成高于1Khz的交流电V1，并输入到隔离变压器12的主级侧中。

进一步地，该直流电输入端为整流储能模块11，该整流储能模块11包括一电容C1，该整流储能模块11的输入端与工频交流电V0连接，该整流储能模块11的输出端与隔离变压器12的主级侧连接，该整流储能模块11用于将工频交流电V0整流为直流电I1’，即直流电I1，并临时存储在电容C1中。其中，整流储能模块11的两端分别与隔离变压器12的主级侧的两端连接，电容C1并联在整流储能模块11的两端上。

在本实施例的隔离变压器12中，隔离变压器12的主级侧接入高于1Khz的交流电V1，其次级侧输出高于1Khz的交流电V2，隔离变压器12是指输入绕组与输出绕组带电气隔离的变压器，隔离变压器12用以避免偶然同时触及带电体，变压器的隔离是隔离原副边绕线圈各自的电流。

进一步地，隔离变压器12具有多路绕组，其中一路绕组为第一数控开关单元14提供能量；多路绕组内的导线采用降低高于1Khz的趋肤效应的多股漆包线或扁平电缆实现，漆包线的半径或扁平电缆的厚度的一半，小于设定的上限工作频率下的趋肤深度。

在本实施例的第一数控开关单元14中，该第一数控开关单元14设置在直流电输入端与隔离变压器12的主级侧之间，第一数控开关单元14通过接通或断开在隔离变压器12的主级侧上产生高于1Khz的交流电V1。

进一步地，第一数控开关单元14包括第一数控开关141和第一数控驱动模块142，该第一数控开关141设置在直流电输入端与隔离变压器12的主级侧之间，该第一数控驱动模块142与处理器单元16连接，该处理器单元16产生包括开关频率信号、开关占空比信息以及功率调整信号等控制信号，该第一数控驱动模块142根据控制信号驱动第一数控开关141进行接通或断开。其中，第一数控开关141设置在直流电输入端的一端与隔离变压器12的主级侧的一端中，优选设置在直流电输入端的输入端和隔离变压器12的主级侧的输出端中。

进一步地，该第一数控驱动模块142包括一接电驱动模块，该接电驱动模块包括一预设的驱动信号，该接电驱动模块在刚接电且未接收到开关频率信号和开关占空比信息时，根据预设的驱动信号驱动第一数控开关141进行接通或断开。具体地，1、当处理器单元16没有输出开关频率信号和开关占空比信息的时间宽度超过预设的时间T1后，接电驱动模块会根据预设的驱动信号，自行输出频率F1给所述第一数控开关141，用于驱动第一数控开关141进行工作；2、而当处理器单元16有输出开关频率信号和开关占空比信息给接电驱动模块时，接电驱动模块就会根据处理器单元16输出的开关频率信号和开关占空比信息，驱动第一数控开关141进行工作。

优选地，驱动信号为与处理器单元16输出的信号同频同占空比的高低电平信号、分频高低电平信号或经过数字解码的高低电平信号。

其中，接电驱动模块的供电电能来自直流电输入端或所述隔离变压器12的主级侧整流输出的能量。

在本实施例的无线线圈模组13中，该无线线圈模组13与隔离变压器12的次级侧连接，并对外输出无线充电所需的高于1Khz的交流电V2。

在本实施例的信息提取单元15中，该信息提取单元15与隔离变压器12连接，该信息提取单元15用于提取隔离、滤波及调理变压器上的电流信息，获得对应的实时信息，并传输到处理器单元16中。

具体地，所述信息提取单元15由采样传感器，如电阻、滤波与信号调理电路实现，具有从隔离变压器12的次级侧提取交流电流信号、平均直流电流信号的能力，以及从无线线圈模组13中感应到的外部无线设备的功率调整数字信号的能力，并传输到处理器单元16中。

在本实施例的处理器单元16中，该处理器单元16分别与第一数控开关单元14和信息提取单元15连接，该处理器单元16根据实时信息获得控制信号并控制第一数控开关单元14工作。

其中，处理器单元16包括以下功能：1、监测隔离变压器12的次级侧输出电压；2、读取信息提取单元15输出的信号；3、解码功率调整数字信号；4计算当前输出功率与下一步需要输出的功率；5、驱动隔离型信号传输单元输出功率控制信号；6、驱动隔离型信号传输单元向外部无线充电设备，传输通信信号；7、产生探测外部无线充电设备信号；8、判断有无外部无线充电设备；9、判断有无金属异物。

进一步地，处理器单元16与信息提取单元15均设置在隔离变压器12的次级侧；该无线充电输出装置还包括一隔离型信号传输单元，该隔离型信号传输单元分别与隔离变压器12、处理器单元16和第一数控驱动模块142连接，该隔离型信号传输单元用于将控制信号从隔离变压器12次级侧传输到主级侧的第一数控驱动模块142中。

优选地，隔离型信号传输单元为数字光耦合器件、电容C1或数字磁耦合器件任一一种。

在本实施例中，无线充电输出装置还包括一隔离变压器次级侧第一整流稳压模块18，功率整流稳压模块与隔离变压器12的次级侧连接，隔离变压器次级侧第一整流稳压模块18包括一整流稳压电路181及其外部电路，隔离变压器次级侧第一整流稳压模块18用于将隔离变压器12的次级侧的输出进行整流和稳压，产生设定的直流电压，并传输到处理器单元16中，为处理器单元16供电。

在本实施例中，无线充电输出装置包括两种工作方式。

工作方式一，为探测受电设备状态：

在探测受电设备状态时，处理器单元16控制无线线圈模组13产生探测信号，如果在设定的时间宽度T2内信息提取单元15反馈的信号，让处理器单元16判断为没有外界设备，处理器单元16将会按照设定等待一定时间T2’后，重新启动探测。

工作方式二，为功率输出状态：

在探测模式下，当信息提取单元15反馈的信号，让处理器单元16判断有外界设备，并放置在无线线圈模组13的感应范围内，处理器单元16控制无线充电输出装置进入功率输出状态，并尝试与外界设备进行通信，以及在通信成功后确认外界设备就是无线充电输入设备，并且按照协议为无线充电输入设备进行无线充电。

当无线充电输入设备不存在，或者被移除后，处理器单元16重新控制无线充电输出装置进入探测受电设备状态。

如图2所示，本发明提供一种具有高于1Khz的功率传输电缆的无线充电输出装置的较佳实施例。

无线充电输出装置还包括高于1Khz的交流电功率连接器21和高于1Khz的交流电功率传输电缆22，该高于1Khz的交流电功率连接器21设置在分别与隔离变压器12的次级侧和高于1Khz的交流电功率传输电缆22连接，该高于1Khz的交流电功率传输电缆22与无线线圈模组13连接，该高于1Khz的交流电功率传输电缆22用于将隔离变压器12产生便于远距离传输的高于1Khz的交流电V2并低损耗地传递到远距离外的无线线圈模组13。其中，高于1Khz的交流电功率传输电缆22具有极低损耗传递高于1Khz的交流能量的特点。

如图3所示，本发明提供一种具有数控选通开关的无线充电输出装置的较佳实施例。

无线充电输出装置包括数控选通开关31和隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32，该数控选通开关31分别与隔离变压器12的次级侧、隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32、处理器单元16和无线线圈模组13连接；该处理器单元16产生选择信号并传输到数控选通开关31中，该数控选通开关31根据选择信号将隔离变压器12的次级侧输出的高于1Khz的交流电V2传输到隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32或无线线圈模组13中；该隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32用于将高于1Khz的交流电V2整流为高于1Khz的直流电I2电且存储起来，并输出到直流受电设备中。

其中，隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32输出的高于1Khz的直流电I2到处理器单元16中，处理器单元16实时监控隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32的高于1Khz的直流电I2的电压信号。

进一步地，无线充电输出装置还包括交直流功率连接器33，该交直流功率连接器33用于低损耗地输出高于1Khz的交流电V2和高于1Khz的直流电I2，该交直流功率连接器33与无线线圈模组13或直流受电设备连接。其中，交直流功率连接器33包括若干通信端口，通信端口与处理器单元16连接。

进一步地，数控选通开关31的公共输入端连接到隔离变压器12的次级侧的交流输出端，数控选通开关31的第一输出端连接无线线圈模组13的交流输入端，数控选通开关31的第二输出端连接隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32的输入端，数控选通开关31的控制信号输入端连接到处理器单元16，由处理器单元16控制数控选通开关31的公共输入端电连接到哪一个输出端。

在本实施例中，无线充电输出装置包括两种工作方式。

工作方式一，为交替探测受电设备状态：

在交替探测受电设备状态时，处理器单元16根据设定分时，控制数控选通开关31进行输出切换；在某一时刻数控选通开关31输出到无线线圈模组13，并且处理器单元16控制无线充电输出装置通过无线线圈模组13，发出探测有无外界设备的信号。

如果在设定的时间宽度T2内信号提取单元反馈的信号被处理器单元16判断为无外界设备放在无线充电线圈模组旁，处理器单元16就会控制数控选通开关31将输出切换到隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32，然后处理器单元16控制无线充电输出装置在隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32产生设定的直流电压。

如果在设定的时间宽度T3内信号提取单元反馈的信号，或者隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32的输出端电压变化信号，又或者交直流功率连接器33的信号通信端口通知处理器单元16有直流受电设备的出现，都被处理器单元16判断为隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32输出端没有连接有直流受电设备，那么处理器单元16将会重新控制数控选通开关31输出到无线线圈模组13。

重复上述交替探测的过程。

工作方式二，为功率输出状态：

如果在通过无线线圈模组13探测外界设备时，处理器单元16判断无线线圈模组13的感应范围内出现了外界设备，那么处理器单元16就会保持数控选通开关31的输出连接状态不变，并且根据设定无线充电输出装置进行切换到所述功率输出状态，开始按照设定的方式尝试进行无线充电输出供能。

在通过隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32或者信号提取单元探测直流受电设备时，处理器单元16判断所述输出端连接上一个直流受电设备，那么处理器单元16就会保持数控选通开关31的输出连接状态不变，并且根据设定控制无线充电输出装置进行切换到所述功率输出状态，开始按照设定的方式尝试进行直流供电。

处理器单元16还可以根据信号提取单元反馈的电流信号按照设定微调隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32的输出电压值V1，以抵消隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32输出到直流受电设备时的直流电缆损耗，使得达到直流受电设备的电压接近或者等于目标电压的目的。处理器单元16还可以根据交直流功率连接器33的信号通信端口反馈的信息，调整隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32输出的电压值V1，满足所述受电设备的设计要求。

当处理器单元16判断受电设备已经被移除，就会控制无线充电输出装置回到交替探测受电设备状态。

如图4所示，本发明提供一种具有第二数控开关的无线充电输出装置的较佳实施例。

该无线充电输出装置还包括第二数控开关41，该第二数控开关41分别与隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32、交直流功率连接器33和处理器单元16连接；该第二数控开关41根据处理器单元16进行接通或断开，该交直流功率连接器33用于低损耗地输出高于1Khz的交流电V2和高于1Khz的直流电I2，该交直流功率连接器33与无线线圈模组13或直流受电设备连接。

交直流功率连接器33的输入端连接到第二数控开关41的公共输出端，而交直流功率连接器33的输出端连接到信息提取单元15上，并且交直流功率连接器33还包括若干通信端口，通信端口连接到处理器单元16。第二数控开关41的第一输入端连接到隔离变压器12的次级侧输出端，第二数控开关41的第二输入端连接到隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32的输出端。数控选通开关31的输入端连接到隔离变压器12的次级侧输出端，数控选通开关31的输出端连接到隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32的输入端。数控选通开关31与第二数控开关41由都有处理器单元16进行控制。

在本实施例中，无线充电输出装置包括三种工作方式。

工作方式一，判断输出方式状态：

当无线充电输出装置没有对外输出功率时，信息提取单元15会反馈相应的信号给处理器单元16，当这时候处理器单元16控制无线充电输出装置进入判断输出方式状态，并且默认为直流供电方式下探测外界设备的状态，同时控制数控选通开关31导通、第二数控开关41的公共输出端连接到第二输入端，以及控制无线充电输出装置在隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32上输出预设的电压值V1。

在判断输出方式状态下，如果交直流功率连接器33上插入了专用的无线线圈模组13，那么信息提取单元15就会产生一个符合预设的信号S1给处理器单元16，或者通过交直流功率连接器33的通信端口通知处理器单元16，使得处理器单元16将无线充电输出装置的工作模式切换为输出无线充电能量的模式，以及进入对应无线充电方式下探测外界设备的状态。如果信息提取单元15产生另一个符合预设的信号S2给处理器单元16，或者通过交直流功率连接器33的通信端口通知处理器单元16，使得处理器单元16将无线充电输出装置的工作模式切换为输出直流能量的模式，以及进入对应直流供电方式下探测外界设备的状态。

工作方式二，直流供电方式下探测受电设备与功率输出状态：

在直流供电方式下，探测外界设备的状态下，如果交直流功率连接器33的输出端连接了一个直流受电设备，那么信息提取单元15就会产生一个符合预期的信号S3给处理器单元16，或者系统在隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32上输出的电压值变化信号超过一个预设值VT1，或者通过交直流功率连接器33的通信端口通知处理器单元16，处理器单元16会将无线充电输出装置切换为输出直流电能的功率输出状态。

工作方式三，无线充电方式下探测受电设备状态与功率输出状态：

在无线充电输出装置处于无线充电方式下探测外界设备的状态时，处理器单元16会控制无线充电输出装置根据设定发出探测信号，如果信息提取单元15产生有效的探测结果信号，提醒处理器单元16无线充电输出线圈模组旁边有外界设备，处理器单元16会控制无线充电输出装置进入无线充电的功率输出状态并且尝试按照设定的方式进行无线充电输出供能。

当专用的无线线圈模组13被移除，信息提取单元15就会在探测外界设备状态或者功率输出状态下产生相应的信号，处理器单元16就会控制无线充电输出装置回到默认的直流供电方式下探测外界设备的状态。

在本实施例中，无线充电输出装置包括两种工作模式，其中，第一种是无线充电输出模式，第二种是直流供电输出模式：

当无线线圈模组13开始工作后，初始状态下会根据预定的设置控制第一数控开关141工作进而在隔离变压器12的次级侧产生需要的高于1Khz的交流电V2，同时控制第一数控选通开关31选通第二输出端，同时第二数控开关41导通，处理器单元16实时读取信号提取单元反馈的信号。

当交直流功率连接器33与无线线圈模组13电连接后，无线线圈模组13会反馈一个第一有效信号，使得处理器单元16控制第一数控选通开关31选通第一输出端，同时第二数控开关41切断，并且处理器单元16控制无线线圈模组13进入无线充电工作模式，为无线充电输入设备提供能量，第一有效信号包括在信号提取单元上产生的脉冲信号、通过交直流功率连接器33的第二信号通信端口传递的识别信号。

当交直流功率连接器33断开与无线线圈模组13的电连接后，处理器单元16就不会收到第一有效信号，使得处理器单元16控制无线线圈模组13回到初始状态。

当交直流功率连接器33与直流受电设备电连接，信号提取单元、隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32或交直流功率连接器33会向处理器单元16提供第二有效信号，处理器单元16会保持当前第一数控选通开关31与第二数控开关41的状态不变，以及根据预先的设定控制控制无线线圈模组13进入直流供电输出模式，为直流受电设备进行供电，第二有效信号包括在信号提取单元上产生的电流变化信号、在隔离变压器次级侧第二整流稳压模块32输出端上产生的电压变化信号、通过交直流功率连接器33的小信号通信端口传递的识别信号，

当交直流功率连接器33断开与直流受电设备的电连接，处理器单元16就不会收到第二有效信号，使得处理器单元16控制无线线圈模组13回到初始状态。

如图5和图6所示，本发明提供一种具有滤波单元的无线充电输出装置的较佳实施例。

该直流电输入端与隔离变压器12的主级侧之间还包括滤波单元，该滤波单元为高通滤波器51或包络滤波电路52，该滤波单元用于将直流电输入端上的电流的高于10Hz且低于10Khz频率的纹波进行滤除，避免串扰到隔离变压器12的次级侧并在信息提取单元15上产生噪声干扰。

其中，高通滤波器51串联在直流电输入端与隔离变压器12的主级侧之间；包络滤波电路52包括二极管和电容。

该滤波单元还包括共模/差模低通滤波器。

如图7所示，本发明提供一种无线充电输出装置的较佳实施例。

进一步地，处理器单元16与信息提取单元15均设置在隔离变压器12的主级侧；该第一数控开关单元14包括第一数控开关141，该第一数控开关141与处理器单元16连接，该处理器单元16产生包括开关频率、开关占空比信息的控制信号，该处理器单元16根据控制信号驱动第一数控开关141进行接通或断开。

以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。

Claims (10)

1.一种无线充电输出装置，其特征在于，包括：

直流电输入端；

隔离变压器，该隔离变压器的主级侧与直流电输入端连接；

第一数控开关单元，该第一数控开关单元设置在直流电输入端与隔离变压器的主级侧之间，第一数控开关单元通过接通或断开在隔离变压器的主级侧上产生交流电；

无线线圈模组，该无线线圈模组与隔离变压器的次级侧连接，并对外输出无线充电所需的交流电能；

信息提取单元，该信息提取单元与隔离变压器连接，该信息提取单元用于提取隔离、滤波及调理变压器上的电流信息，获得对应的实时信息，并传输到处理器单元中；

处理器单元，该处理器单元分别与第一数控开关单元和信息提取单元连接，该处理器单元根据实时信息获得控制信号并控制第一数控开关单元工作。

2.根据权利要求1所述的无线充电输出装置，其特征在于：该第一数控开关单元包括第一数控开关和第一数控驱动模块，该第一数控开关设置在直流电输入端与隔离变压器的主级侧之间，该第一数控驱动模块与处理器单元连接，该处理器单元产生包括开关频率信号、开关占空比信息以及功率调整信号，该第一数控驱动模块根据上述信号驱动第一数控开关进行接通或断开。

3.根据权利要求2所述的无线充电输出装置，其特征在于：

该处理器单元与信息提取单元均设置在隔离变压器的次级侧；

该无线充电输出装置还包括一隔离型信号传输单元，该隔离型信号传输单元分别与隔离变压器、处理器单元和第一数控驱动模块连接，该隔离型信号传输单元用于将开关频率信号、开关占空比信息以及功率调整信号从隔离变压器次级侧传输到主级侧的第一数控驱动模块中。

4.根据权利要求1所述的无线充电输出装置，其特征在于：

该处理器单元与信息提取单元均设置在隔离变压器的主级侧；

该第一数控开关单元包括第一数控开关，该第一数控开关与处理器单元连接，该处理器单元产生包括开关频率信号、开关占空比信息以及功率调整信号，该处理器单元根据上述信号驱动第一数控开关进行接通或断开。

5.根据权利要求2所述的无线充电输出装置，其特征在于：该第一数控驱动模块包括一接电驱动模块，该接电驱动模块包括一预设的驱动信号，该接电驱动模块在刚接电且未接收到开关频率信号和开关占空比信息时，根据预设的驱动信号驱动第一数控开关进行接通或断开。

6.根据权利要求1所述的无线充电输出装置，其特征在于：该直流电输入端为整流储能模块，该整流储能模块包括一电容，该整流储能模块的输入端与工频交流电连接，该整流储能模块的输出端与隔离变压器的主级侧连接，该整流储能模块用于将工频交流电整流为直流电，并存储在电容中。

7.根据权利要求1所述的无线充电输出装置，其特征在于：该无线充电输出装置还包括高于1Khz的交流电功率连接器和高于1Khz的交流电功率传输电缆，该高于1Khz的交流电功率连接器设置在分别与隔离变压器的次级侧和高于1Khz的交流电功率传输电缆连接，该高于1Khz的交流电功率传输电缆与无线线圈模组连接，该高于1Khz的交流电功率传输电缆用于将隔离变压器产生便于远距离传输的交流电并传递到远距离外的无线线圈模组。

8.根据权利要求1所述的无线充电输出装置，其特征在于：该无线充电输出装置包括数控选通开关和隔离变压器次级侧第二整流稳压模块，该数控选通开关分别与隔离变压器的次级侧、隔离变压器次级侧第二整流稳压模块、处理器单元和无线线圈模组连接；

该处理器单元产生选择信号并传输到数控选通开关中，该数控选通开关根据选择信号将隔离变压器的次级侧输出的交流电传输到隔离变压器次级侧第二整流稳压模块或无线线圈模组中；

该隔离变压器次级侧第二整流稳压模块用于将交流电整流为直流电且存储起来，并输出到直流受电设备中。

9.根据权利要求8所述的无线充电输出装置，其特征在于：该无线充电输出装置还包括第二数控开关和交直流功率连接器，该第二数控开关分别与隔离变压器次级侧第二整流稳压模块、交直流功率连接器和处理器单元连接；该第二数控开关根据处理器单元进行接通或断开，该交直流功率连接器用于输出交流电和直流电，该交直流功率连接器与无线线圈模组或直流受电设备连接。

10.根据权利要求1所述的无线充电输出装置，其特征在于：该直流电输入端与隔离变压器的主级侧之间还包括滤波单元，该滤波单元为高通滤波器或包络滤波电路，该滤波单元用于将直流电输入端上的电流的高于10Hz且低于10Khz的纹波进行滤除，避免串扰到隔离变压器的次级侧并在信息提取单元上产生噪声干扰。