CN203301194U - 一种车载式光耦合无线充电器及充电发射装置、充电接收装置和手机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载式光耦合无线充电器及充电发射装置、充电接收装置和手机，包括安装于车载的光发射电路和光接收电路，光发射电路包括LED单元、LED电源驱动模块、光耦合器，光耦合器的集电极接LED电源驱动模块的充电启动控制端，LED电源驱动模块的电压控制端接LED单元的正极；光接收电路包括用于接收LED单元的光信号并将光信号转换为电能的光电池，光接收电路的输出构成移动设备的电池的充电连接端；其应用包括一种光发射装置、一种光接收装置和一种手机。本实用新型利用LED单元和光电池将光能转化为电能，利用光耦合器和LED电源驱动模块实现充电控制，具有可无线充电、不存在电磁辐射、电路结构简单、便于集成化等特点。

Description

一种车载式光耦合无线充电器及充电发射装置、充电接收装置和手机

技术领域

本实用新型涉及一种充电器，特别是涉及一种车载式光耦合无线充电器及充电发射装置、充电接收装置和手机。 

背景技术

现有的车载式充电器主要包括有线充电方式和无线充电方式，其中有线充电方式主要采用USB接口配合数据线为移动设备（包括手机、PDA、GPS、笔记本电脑等）充电；无线充电方式主要是通过磁场进行能量转换。显然，上述两种车载式充电器，分别存在不足之处：对于前者，要求使用者随身携带USB接口及数据线；对于后者，由于是采用电磁转换原理，因而存在电磁辐射，特别是将磁场耦合处于半开放的高频状态时，其电磁辐射更强，不利于人体健康。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种车载式光耦合无线充电器及充电发射装置、充电接收装置和手机，其主要利用LED和光电池进行能量转换，在转换过程中无需借助USB接口及数据线，无电磁辐射，且电路结构简单，便于集成和小型化，方便设计安装。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车载式光耦合无线充电器，包括采用车载电源供电的光发射电路和用于为移动设备的电池充电的光接收电路，光发射电路包括LED单元、LED电源驱动模块、光耦合器，光耦合器的集电极接LED电源驱动模块的充电启动控制端，LED电源驱动模块的电压控制端接LED单元的正极；光接收电路包括用于接收LED单元的光信号并将光信号转换为电能的光电池，该光接收电路的输出构成移动设备的电池的充电连接端。 

所述LED电源驱动模块包括由车载电源供电且芯片型号为BQ2057的电源管理芯片和功 率管，电源管理芯片的TS引脚构成LED电源驱动模块的充电启动控制端，并与所述光耦合器的集电极相连接，电源管理芯片的BAT引脚构成LED电源驱动模块的电压控制端，并连接所述LED单元的正极；功率管与所述LED单元串联连接于车载电源的两端之间，电源管理芯片的CC引脚与功率管的控制端相连接。 

所述发射电路还包括光敏三极管，所述光接收电路还包括发光二极管、稳压二极管和电阻；光敏三极管的集电极接所述充电启动控制端，光敏三极管的发射极接地；发光二极管与电阻并联连接，并与稳压二级管串联连接成一支路，该支路与所述光电池并联连接，所述光电池还与一二极管串联连接，且该二极管的负极构成所述光接收电路的其中一个输出端，用于与移动设备的电池的正极相连接，所述光电池的正极构成所述光接收电路的另一个输出端，用于与移动设备的电池的负极相连接。 

所述光发射电路还包括用于指示充电状态的双色LED，该双色LED的公共连接端接至所述电源管理芯片的STAT引脚，该双色LED的其中一LED的正极通过一电阻接车载电源的正极，该双色LED的其中一LED的正极还通过一电阻接地；该双色LED的另一LED的负极通过一电阻接地。 

所述功率管为场效应管，该场效应管的源极接车载电源的正极，场效应管的栅极接电源管理芯片的CC引脚，场效应管的漏极接所述LED单元的正极。 

所述光发射电路还包括若干电阻、两电容和一二极管，所述电源管理芯片的VCC引脚通过二极管接车载电源的正极，所述场效应管的源极和栅极分别通过一电阻接该二极管的负极，所述光耦合器的正极通过一电阻接至该二极管的负极，所述光耦合器的负极和发射极分别接地；所述电源管理芯片的BAT引脚通过一电阻与所述LED单元的正极相连接，所述电源管理芯片的BAT引脚还通过一电阻接地；所述电源管理芯片的COMP引脚通过一电阻与其TS引脚相连接，且所述电源管理芯片的COMP引脚还连接至二极管的负极；所述电源管理芯片的TS引脚还通过一电阻接地；其中一电容的一端接所述电源管理芯片的VCC引脚，该电容的另一端接地；另一电容的一端接所述LED单元的正极，该另一电容的一端接地。 

所述LED单元为LED阵列，该LED阵列的负极接地；所述光电池为硅光电池；所述光耦合器为透射型红外光耦合器；所述光敏三极管为红外接收管，所述发光二极管为红外发射 管。 

一种充电发射装置，包括发射本体和如上所述的车载式光耦合无线充电器的光发射电路，该该光发射电路安装于发射本体。 

一种充电接收装置，包括接收本体和如上所述的车载式光耦合无线充电器的光接收电路，该光接收电路安装于接收本体，该接收本体具有用于与移动设备的电池充电接口相连接的插接端，该插接端构成所述光接收电路的输出。 

一种手机，该手机装有如上所述的车载式光耦合无线充电器的光接收电路，该光接收电路的输出与手机电池的正、负级相连接。 

本实用新型的有益效果是：本实用新型主要采用LED单元、LED电源驱动模块、光耦合器构成光发射电路，主要采用光电池构成光接收电路，利用LED单元和光电池将光能转化为电能，利用光耦合器和LED电源驱动模块实现充电控制，因而，本实用新型与现有技术的车载式充电器相比，其具有能实现无线充电、省去磁性元件，不存在电磁辐射、电路结构简单、便于集成和小型化、方便设计安装等特点；本实用新型为移动设备的电池充电提供了一种无线充电的途径，使移动设备用户能够利用车载电源对其移动设备进行无线、无电磁辐射的充电。 

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种车载式光耦合无线充电器及充电发射装置、充电接收装置和手机不局限于实施例。 

附图说明

图1是本实用新型的光发射电路的电路连接示意图； 

图2是本实用新型的光接收电路的电路连接示意图； 

图3是本实用新型的外观示意图。 

具体实施方式

实施例，请参见图1、图2所示，本实用新型的一种车载式光耦合无线充电器，包括采用车载电源供电的光发射电路和用于为移动设备的电池充电的光接收电路，这里，移动设备 以手机为例。光发射电路包括LED单元D0、LED电源驱动模块、光耦合器U2，光耦合器U2的集电极接LED电源驱动模块的充电启动控制端，LED电源驱动模块的电压控制端接LED单元D0的正极；光接收电路包括用于接收LED单元D0的光信号并将光信号转换为电能的光电池SD，该光接收电路的输出构成手机的4.3伏电池E的充电连接端。 

作为一种优选，上述LED电源驱动模块包括电源管理芯片U1和功率管，电源管理芯片U1的芯片型号为BQ2057，其各引脚的功能为：VCC引脚为电源端；TS引脚为温度检测端，此处用于充电启动控制，并构成LED电源驱动模块的充电启动控制端；STAT引脚为充电状态端，VSS引脚为电源地端，CC引脚为充电控制输出端，COMP引脚为充电速率补偿端，与下述光敏三极管、发光二极管配合，用于控制充电速率；SNS引脚为充电电流检测端；BAT引脚为锂离子电池电压输入端，此处用于构成LED电源驱动模块的电压控制端。电源管理芯片U1的BAT引脚连接上述LED单元D0的正极；功率管与LED单元串联连接于车载电源U1的两端之间，电源管理芯片U1的CC引脚与功率管的控制端相连接。作为一种优选，功率管采用场效应管Q1（当然，该功率管也可以采用三极管来实现），具体，该场效应管Q1的源极接车载电源的正极，场效应管Q1的栅极接电源管理芯片U1的CC引脚，场效应管Q1的漏极接LED单元D0的正极。 

上述光发射电路还包括一光敏三极管U3，上述光接收电路还包括一发光二极管D4、一稳压二极管ZD2和一电阻R4，该光敏三极管U3、发光二极管D4、稳压二极管ZD2和电阻R4构成充电检测电路。光敏三极管U3的集电极接上述充电启动控制端（即电源管理芯片U1的TS引脚），光敏三极管U3的发射极接地；发光二极管D4与电阻R4并联连接，并与稳压二级管ZD2串联连接成一支路，该支路与光电池SD并联连接，上述光电池SD还与一二极管D5串联连接，该二极管D5的负极构成光接收电路的其中一个输出端，进行充电连接时，该输出端即与手机电池E的正极相连接；上述光电池SD的正极构成光接收电路的另一个输出端，进行充电连接时，该另一个输出端与手机电池E的负极相连接。 

作为一种优选，上述光发射电路还包括用于指示充电状态的双色LEDD2，该双色LEDD2的公共连接端接至电源管理芯片U1的STAT引脚，该双色LEDD2的其中一LED的正极通过一电阻R3接车载电源DC的正极，该双色LED的其中一LED的正极还通过一电阻R4接地；该 双色LEDD2的另一LED的负极通过一电阻R6接地。 

上述光发射电路还包括若干电阻、两电容C1、C2和一二极管D1，上述电源管理芯片U1的VCC引脚通过二极管D1接车载电源DC的正极，上述场效应管Q1的源极和栅极分别通过一电阻R1/R2接该二极管D1的负极，上述光耦合器U2的正极通过一电阻R8接至该二极管D1的负极，光耦合器U2的负极和发射极分别接地；电源管理芯片U1的BAT引脚通过一电阻R9与LED单元D0的正极相连接，电源管理芯片U1的BAT引脚还通过一电阻R10接地；电源管理芯片U1的COMP引脚通过一电阻R5与其TS引脚相连接，且电源管理芯片U1的COMP引脚还连接至二极管D1的负极；电源管理芯片U1的TS引脚还通过一电阻R7接地；其中一电容C1的一端接电源管理芯片U1的VCC引脚，该电容C1的另一端接地；另一电容C2的一端接LED单元D0的正极，该另一电容C2的一端接地。 

上述LED单元D0为LED阵列，包括四个LED，每两个LED串联成一组，再进行并联连接；该LED阵列的负极接地。 

作为一种优选，上述光电池SD为硅光电池；上述光耦合器U2为透射型红外光耦合器U2；上述光敏三极管U3为红外接收管，发光二极管D4为红外发射管。 

本实用新型的一种车载式光耦合无线充电器，当将其光接收电路安装于手机时，请参见图3所示，图3左侧所示的部分为车载光发射端，右侧所示的部分为手机光接收端，且图3中左侧部分的数字3对应光敏三极管U3，数字2对应光耦合器U2，数字1对应LED单元，数字4表示车载借电头，用于提供12V直流的车载通用接口，将光发射电路连接该车载借电头，即可获得车载电源；图3只能够右侧部分的数字5对应光电池SD，数字6对应充电接收端电路，数字7对应手机电池E，数字8对应发光二极管D4。 

充电时，将手机插入车载的光发射端，即将手机插入光耦合器U2，利用手机将光耦合器U2的红外线阻断，则电源管理芯片U1的TS引脚变为高电平，使电源管理芯片U1启动，LED单元D0和双色LEDD2的其中一LED被点亮，同时，光电池SD开始接收光线，使手机电池E开始充电。充电初期，手机电池E的电压较低，发光二极管D4不亮，光敏三极管U3截止，使电源管理芯片U1的TS引脚和COMP引脚分别为高电平，手机电池E处于快速充电状态。随着手机电池E电压的上升，发光二极管D4被点亮，手机电池E的充电速率变慢。 当手机电池E充满时，手机电池E的电压上升至稳定状态，同时，发光二极管D4完全被点亮，光敏三极管U3完全导通，则电源管理芯片U1的TS引脚变为低电平，使电源管理芯片U1关闭，LED单元D0熄灭，双色LEDD2的其中一LED熄灭，换另一LED被点亮，手机电池E完成充电过程。 

本实用新型的一种车载式光耦合无线充电器，其除了可以用于提供手机充电外，还可以用于提供其它移动设备（例如PDA、便携式GPS导航仪、笔记本电脑等）充电。 

本实用新型的一种充电发射装置，包括发射本体和如上所述的车载式光耦合无线充电器的光发射电路，该光发射电路与如上所述的车载式光耦合无线充电器的光接收电路形成配套；该光发射电路安装于发射本体。 

本实用新型的一种充电接收装置，包括接收本体和如上所述的车载式光耦合无线充电器的光接收电路，该光接收电路与如上所述的车载式光耦合无线充电器的光发射电路形成配套；光接收电路安装于接收本体，该接收本体具有用于与移动设备的电池充电接口相连接的插接端，该插接端构成光接收电路的输出。 

本实用新型的一种手机，该手机装有如上所述的车载式光耦合无线充电器的光接收电路，该光接收电路与如上所述的车载式光耦合无线充电器的光发射电路形成配套，该光接收电路的输出与手机电池E的正、负级相连接。 

本实用新型的一种手机，可以将其光接收电路内置于手机内，也可以将光接收电路一体设置于手机的后盖，用于替换手机的原后盖，或者，也可以将光接收电路与手机电池做成一体化电池，用于替换手机的原有电池。 

上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种车载式光耦合无线充电器及充电发射装置、充电接收装置和手机，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种车载式光耦合无线充电器，其特征在于：包括采用车载电源供电的光发射电路和用于为移动设备的电池充电的光接收电路，光发射电路包括LED单元、LED电源驱动模块、光耦合器，光耦合器的集电极接LED电源驱动模块的充电启动控制端，LED电源驱动模块的电压控制端接LED单元的正极；光接收电路包括用于接收LED单元的光信号并将光信号转换为电能的光电池，该光接收电路的输出构成移动设备的电池的充电连接端。 

2.根据权利要求1所述的车载式光耦合无线充电器，其特征在于：所述LED电源驱动模块包括由车载电源供电且芯片型号为BQ2057的电源管理芯片和功率管，电源管理芯片的TS引脚构成LED电源驱动模块的充电启动控制端，并与所述光耦合器的集电极相连接，电源管理芯片的BAT引脚构成LED电源驱动模块的电压控制端，并连接所述LED单元的正极；功率管与所述LED单元串联连接于车载电源的两端之间，电源管理芯片的CC引脚与功率管的控制端相连接。 

3.根据权利要求2所述的车载式光耦合无线充电器，其特征在于：所述发射电路还包括光敏三极管，所述光接收电路还包括发光二极管、稳压二极管和电阻；光敏三极管的集电极接所述充电启动控制端，光敏三极管的发射极接地；发光二极管与电阻并联连接，并与稳压二级管串联连接成一支路，该支路与所述光电池并联连接，所述光电池还与一二极管串联连接，且该二极管的负极构成所述光接收电路的其中一个输出端，用于与移动设备的电池的正极相连接，所述光电池的正极构成所述光接收电路的另一个输出端，用于与移动设备的电池的负极相连接。 

4.根据权利要求2所述的车载式光耦合无线充电器，其特征在于：所述光发射电路还包括用于指示充电状态的双色LED，该双色LED的公共连接端接至所述电源管理芯片的STAT引脚，该双色LED的其中一LED的正极通过一电阻接车载电源的正极，该双色LED的其中一LED的正极还通过一电阻接地；该双色LED的另一LED的负极通过一电阻接地。 

5.根据权利要求2所述的车载式光耦合无线充电器，其特征在于：所述功率管为场效应管，该场效应管的源极接车载电源的正极，场效应管的栅极接电源管理芯片的 CC引脚，场效应管的漏极接所述LED单元的正极。 

6.根据权利要求5所述的车载式光耦合无线充电器，其特征在于：所述光发射电路还包括若干电阻、两电容和一二极管，所述电源管理芯片的VCC引脚通过二极管接车载电源的正极，所述场效应管的源极和栅极分别通过一电阻接该二极管的负极，所述光耦合器的正极通过一电阻接至该二极管的负极，所述光耦合器的负极和发射极分别接地；所述电源管理芯片的BAT引脚通过一电阻与所述LED单元的正极相连接，所述电源管理芯片的BAT引脚还通过一电阻接地；所述电源管理芯片的COMP引脚通过一电阻与其TS引脚相连接，且所述电源管理芯片的COMP引脚还连接至二极管的负极；所述电源管理芯片的TS引脚还通过一电阻接地；其中一电容的一端接所述电源管理芯片的VCC引脚，该电容的另一端接地；另一电容的一端接所述LED单元的正极，该另一电容的一端接地。 

7.根据权利要求3所述的车载式光耦合无线充电器，其特征在于：所述LED单元为LED阵列，该LED阵列的负极接地；所述光电池为硅光电池；所述光耦合器为透射型红外光耦合器；所述光敏三极管为红外接收管，所述发光二极管为红外发射管。 

8.一种充电发射装置，其特征在于：包括发射本体和如权利要求1-7任一项所述的车载式光耦合无线充电器的光发射电路，该该光发射电路安装于发射本体。 

9.一种充电接收装置，其特征在于：包括接收本体和如权利要求1-7中任一项所述的车载式光耦合无线充电器的光接收电路，该光接收电路安装于接收本体，该接收本体具有用于与移动设备的电池充电接口相连接的插接端，该插接端构成所述光接收电路的输出。 

10.一种手机，其特征在于：该手机装有如权利要求1-7中任一项所述的车载式光耦合无线充电器的光接收电路，该光接收电路的输出与手机电池的正、负级相连接。 

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