一种基于磁共振技术的无线充电宝系统的制作方法

1.本发明属于无线电能传输技术领域，具体涉及一种用于磁共振技术的无线充电宝系统。


背景技术：

2.随着电子信息技术、自动化控制技术和物联网及智能家居等行业的不断发展，各式各样的家电设备、主机游戏配件、移动通讯设备等电子产品已得到广泛普及，这些设备大多数均采用电池供电，电池充电时需要使用电源线来连接电源插座进行充电；这些电线不仅占据生活中的活动空间，限制设备使用的便捷性，较多的电线也增添了安全用电的隐患；移动充电宝即可很好的解决该问题，但是相对于传统有线供电的充电宝，移动设备与供电设备之间也需一根供电线，使移动设备不能完全摆脱有线的控制，也带来了很大的不便利性。因此，基于无线充电的充电宝应运而生，完全解决了移动设备的供电问题，而且整个充电过程中可以完全摆脱线缆的束缚；近几年，无线供电发展迅速，也是未来电子产品供电的一大发展方向，对于无线能量传输技术的研究与应用迅速成为国内外学术界和工业界的焦点。
3.目前，行业公认的无线充电技术主要分为三类，一种是wpc联盟主推的qi标准，也称为磁感应耦合技术，另一种是airfuel联盟主推的谐振耦合技术，第三种是电磁辐射式无线输能技术；相比于磁感应技术，谐振耦合技术在充电距离、空间自由度、一对多充和功率扩展上有明显优势，磁谐振耦合技术在能量转化效率、传输功率和电磁安全方面更具备实际的应用价值。目前，该技术已逐渐被应用于各种无线供电场景中，赋予设备无线充电的功能，并提高设备的安全性和智能化程度，提升用户的体验。
4.目前，市面上有较多的基于磁耦合无线充电宝产品，但其存在以下缺点：（1）用户在使用时，需要接收器与发射器必须中心对齐，若偏移距离较多可能存在无法充电的问题的限制性；（2）该类型充电宝在使用无线充电供能时，由于其垂直充电距离及偏移量小，无法支持装在收纳盒或者口袋时移动时的使用，否则会出现断续充电的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有无线充电宝主要依赖紧贴充电方式，导致充电距离短且当收发天线中心偏移距离较大无法进行充电的问题，提供一种基于磁共振技术的无线充电宝系统，其可以实现最高达到35mm的隔空充电距离，并且，在收发天线中心具有15mm的偏移量时，能够有效充电的优势，实现了无线充电的远距离传输，多空间自由度，有效地扩展了其应用。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案为：一种基于磁共振技术的无线充电宝系统，包括：发射端，以及通过mcu电路与发射端通信连接以通过磁共振的方式实现空间耦合
的接收端；发射端包括：电源电路、发射端控制电路、发射匹配电路、发射天线和发射端mcu及通讯电路；电源电路、发射端控制电路、发射匹配电路和发射天线依次通信连接；发射匹配电路和发射天线组成发射谐振系统用于通过磁共振耦合方式将能量信号传递至接收端；接收端包括：接收天线、接收匹配电路、整流稳压和接收端mcu及通讯电路；接收天线、接收匹配电路和整流稳压依次通信连接；接收匹配电路和接收天线组成接收谐振系统用于通过磁共振耦合方式接收能量信号并提供至负载。
7.进一步地，电源电路包括电源接口和供电电路；电源接口与供电电路电性连接；进一步地，供电电路为内部供电电路或外部供电电路；内部供电电路包括依次电性连接的电池充电管理电路和内置电池；所述电池充电管理电路通过电源接口获得供电。
8.进一步地，发射端控制电路包括：驱动信号发射器u3、信号处理器u4与信号处理器u7、功率发射器u9和功率发射器u10，驱动信号发生器u3产生驱动信号，将此驱动信号经过信号处理器u4处理后和传输至功率发射器u9，功率发射器u9根据信号指示进行功率推送；驱动信号发射器u3的vdd引脚与vddo引脚接电压3v3，电容c47的一端与电压3v3连接，另一端与电源gnd连接；电阻r33的一端与电压3v3连接，另一端与驱动信号发射器u3的scl引脚连接；电阻r34的一端与电压3v3连接，另一端与驱动信号发射器u3的sda引脚连接；晶振y2的第二与第四引脚接电源gnd，第2号引脚接电容c48的一端与控制器u3的xa引脚，第3号引脚接电容c51的一端与控制器u3的xb引脚，电容c48与c51的另一端接电源gnd；驱动信号发射器u3的clk0引脚接电阻r36的一端，r36的另一端接控制器u4的a引脚与b引脚与控制器u7的a引脚；信号处理器u4的+引脚接电压5v，信号处理器u4的-引脚接电源gnd，信号处理器u4的y引脚接电阻r7，电阻r7的另一端接功率发射器u9的pwm引脚；所述功率发射器u9的vdd引脚接电压5v，且同时接电容c31、电容c33、电容c58、电阻r6的一端，电容c31、电容c33、电容c58的另一端接电源gnd，电阻r6的另一端接功率发射器u9的#skip引脚；功率发射器u9的pgnd引脚、epad引脚接电源gnd；功率发射器u9的vin引脚接电压vd与电容c24、电容c25、电容c28的一端，电容c24、电容c25、电容c28的另一端接电源gnd；功率发射器u9的bootr引脚接电阻r5的一端，电阻r5的另一端接电容c34的一端，电容c34的另一端接功率发射器u9的boot引脚；功率发射器u9的vsw引脚接电容c24、电容c25、电容c28的一端，电容c24、电容c25、电容c28的另一端接发射天线的一端coil1；信号处理器u7的+引脚接电压5v，信号处理器u7的-引脚接电源gnd；信号处理器u7的+引脚接电压5v，信号处理器u7的y引脚接电阻r32，电阻r32的另一端接功率发射器u10的pwm引脚；功率发射器u10的vdd引脚接电压5v，且同时接电容c38、电容c39、电容c62、电阻r31的一端，电容c38、电容c39、电容c62的另一端接电源gnd，电阻r31的另一端接功率发射器u10的#skip引脚；功率发射器u10的pgnd引脚、epad引脚接电源gnd；功率发射器u10的vin引脚接电压vd与电容c35、电容c36、电容c37的一端，电容c35、电容c36、电容c37的另一端接电源gnd；功率发射器u10的bootr引脚接电阻r30的一端，电阻r30的另一端接电容c40的一端，电容c40的另一端接功率发射器u10的boot引脚；功率发射器u10的vsw引脚接电容c55、电容c56、电容c57的一端，电容c55、电容c56、电容c57的另一端接发射天线的一端coil2。
9.进一步地，发射匹配电路包括：信号处理电路s1与信号采集电路s2，信号采集电路s2将采集的信号传输至信号处理电路s1进行处理解析；
信号采集电路s2包括：电阻r8、电阻r9、电阻r12、电阻r13、电阻r16、电阻r19、电阻r21、电阻r28、电容c20、电容c23、电容c26、电容c27、电容c29和电容c30；电阻r13的另一端连接电容c20、电容c23的一端，电容c20、电容c23的另一端连接电阻r13、电容c27的一端，电容c27的另一端连接电源gnd，电阻r13的另一端连接电容c26、电阻r21、电阻r12的一端，电容c26、电阻r21的另一端连接电源gnd，电阻r12的另一端连接电阻r16、电阻r8、二极管d1的阴极，电阻r8的另一端连接电阻r9的一端，电阻r9的另一端连接电源gnd；电阻r16的另一端连接电容c29的一端，电容c29的另一端连接电源gnd，二极管的阳极连接发射天线的一端coil1与二极管d2的阴极，二极管d2的阳极连接电阻r19的一端，电阻r19的另一端连接电容c30、电阻r28的一端，电容c30、电阻r28的另一端连接电源gnd；信号处理电路s1包括控制器n1，控制器n1的output1引脚接电阻r10的一端，电阻r10的另一端接电容c19的一端与电阻r17、控制器n1的input1+引脚，电容c19的另一端接电源gnd，所述控制器n1的input1-引脚接电容c21的一端与电阻r14的一端，电容c21的另一端接电源gnd，电阻r14的另一端接电阻r17的一端与控制器n1的output4引脚与电阻r11的一端，电阻r11的另一端与电阻r15的一端与控制器n1的input4-引脚，电阻r15的另一端与电容c22的一端连接，电容c22的另一端连接电源gnd，控制器n1的vcc引脚连接电压5v与电容c61的一端，电容c61的另一端连接电源gnd，控制器gnd引脚连接电源gnd，控制器n1的input4+引脚连接电阻r18的一端。
10.进一步地，发射天线和接收天线包括至少一个天线，天线通过串联或并联方式连接组成；天线为平面天线或立体天线。
11.进一步地，平面天线为线缆闭合绕至于导磁材料上形成；立体天线为线缆以螺旋形式绕至于立体形状的导磁材料上形成。
12.进一步地，天线为平面天线，95mm~145mm，发射天线的宽度为74mm~90mm；接收天线的长度为47.5mm~55mm，接收天线的宽度为40mm~52mm。
13.进一步地，接收匹配电包括：信号采集电路s3、信号处理电路s4和功率输出电路s5；信号采集电路s3将采集的信号传输至信号处理电路s4进行处理解调后得到控制信号，信号处理电路s4的输出即可对功率输出电路s5进行控制；信号采集电路s3包括：线圈coil1的一端连接电容c8、电容c15、电容c16、电容c51、电阻r31的一端，电容c8、电容c15、电容c16的另一端连接二极管d3的阴极、二极管d2的阳极、电容c46的一端与电阻r32的一端，电阻r31的另一端连接二极管d7的阴极与电阻r32的另一端，二极管d7的另一端连接电源gnd，电容c51的另一端连接电容c46的一端与场效应管q5的漏极，场效应管q5的源极连接电源gnd，场效应管q5的栅极连接电阻r26与r27的一端，电阻r27的另一端连接网络comm1，电阻r26的另一端连接电源gnd，二极管d3的阳极连接电源gnd，天线的另一端coil2连接电容c19、电容c20、电容c21、电容c52、电阻r34的一端，电容c19、电容c20、电容c21的另一端连接二极管d4的阴极与二极管d6的阳极与电阻r33、电容c47的一端，二极管d4的另一端连接电源gnd，二极管d2与二极管d6的阴极，电容c9、电容c10的另一端连接电源gnd；信号处理电路s4包括：控制器u3、电阻r19、电阻r20、电阻r22、电阻r23、电阻r28、电阻r29、电阻r33、电阻r34、电容c25、电容c52、电容c47、电容c9、电容c10、二极管d8和场效
应管q6；电阻r34的另一端连接电阻r33的一端与二极管d8的阴极，二极管d8的阳极连接电源gnd；电容c52的另一端连接电容c47的一端与场效应管q6的源极，场效应管q6栅极连接电阻r28的一端与电阻r29的一端，电阻r28的另一端连接网络comm2，电阻r29的另一端连接电源gnd，场效应管q6源极连接电源gnd；控制器u3的5号引脚连接电源3v3与电容c25的一端，电容c25的另一端连接电源gnd，控制器u3的1号引脚连接电阻r23的一端与电阻r22的一端，电阻r23的另一端连接电源gnd，电阻r22的另一端连接电源3v3，控制器u3的3号引脚连接电阻r19的一端与电阻r20的一端，电阻r19的另一端连接电源gnd，电阻r20的另一端连接网络vrect，控制器u3的4号引脚连接电阻r23的一端与电容c9、电容c10的一端。
14.功率输出电路s5包括：控制器u3，控制器u3的2号引脚连接电源gnd，电阻r23的另一端连接电阻r13的一端，电阻r13的另一端连接电阻r15的一端与效应管q2的基极，电阻r15的另一端连接电源gnd，场效应管q2的源极连接电源gnd，场效应管q2的漏极连接电阻r9的一端，电阻r9的另一端连接电阻r3的一端与场效应管q1的栅极，场效应管q1的漏极连接网络vout，场效应管的源极连接电阻r3的一端。
15.进一步地，接收端mcu电路包括控制器u4，控制器u4的avdd3引脚、vdd3引脚连接电容c30、电容c31、电容c32、电容c33、磁珠l2的一端，磁珠l2的另一端连接电压3v3，电容c30、电容c31、电容c32、电容c33另一端连接电源gnd，所述控制器u4的dvss引脚、epad引脚连接电源gnd，所述控制器u4的dvdddec引脚连接电容c34的一端，所述控制器u4的vdddec_f引脚连接电容c35的一端，电容c34、电容c35的另一端连接电源gnd，所述控制器u2的ant引脚连接电容c28的一端，电容c28的另一端连接电感l3的一端与电容c26的一端，电容c26的另一端连接电源gnd，电感l3的另一端连接电容c27、电容c29的一端，电容c27的另一端连接电源gnd，电容c29的另一端连接天线a1的1号引脚，天线的2号引脚连接电源gnd，所述控制器u4的xc1引脚连接晶振y1的1号引脚，所述控制器u4的xc2引脚连接晶振y1的3号引脚，晶振的2号、4号引脚连接电源gnd。
16.本发明的有益效果是：（1）本发明通过在发射端设置发射端控制电路、发射匹配电路和发射电线，使得发射端控制电路通过对频率及pwm的调整将直流电能转化为交流信号，交流信号输入由发射匹配电路和发射天线组成的谐振系统将交流信号放大，并在天线上形成交变磁场通过磁共振的耦合方式将能量传递至接收端；接收端通过设置接收匹配电路和接收天线，由接收天线及接收匹配电路组成的谐振系统通过磁共振的方式捕获射频能量，通过整流稳压电路将交流能量转换为稳定的直流电能，提供给后端的负载；该技术将磁共振技术应用于无线充电领域，解决了传统无线充电依赖于磁耦合紧贴充电方式的约束，实现了对电子产品的隔空充电，使得充电距离可以达到35mm及以上，大大增加了其无线传输的距离，并且当收发天线中心对齐时具有正负15mm的偏移量仍然可以有效充电，同时可以实现小体积封装便于内置于体积较小的消费电子产品内部的问题，因此，有效地实现了无线充电的远距离传输，多空间自由度，大大拓展了其应用场景。
17.（2）本发明通过设置天线为平面型天线或者立体型天线，平面天线的设计，水平自由度高，立体天线的设计，系统体积小，传输效率高，通过不同的天线设计方式既能实现10mm~35mm较远的充电距离，让用户的充电设备摆脱传统紧贴充电方式带来的约束，也能实
现无线充电模组小体积封装便于内置于体积较小的消费电子产品内部的问题；通过天线的设计，也大大拓展了其应用场景。
附图说明
18.图1所示为本发明实施例提供的基于磁共振技术的无线充电宝系统原理框图。
19.图2所示为本发明实施例提供的发射控制电路示意图。
20.图3所示为本发明实施例提供的发射匹配电路示意图。
21.图4所示为本发明实施例提供的发射端mcu电路示意图。
22.图5所示为本发明实施例提供的接收匹配电路示意图。
23.图6所示为本发明实施例提供的接收端mcu电路示意图。
具体实施方式
24.现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范围。
25.本发明实施例提供了一种基于磁共振技术的无线充电宝系统，如图1所示，包括发射端和接收端；其中，发射端包括：电源电路、发射端控制电路、发射匹配电路、发射天线和发射端mcu电路；电源电路、发射端控制电路、发射匹配电路和发射天线依次通信连接；发射匹配电路和发射天线组成发射谐振系统用于通过磁共振耦合方式将能量信号传递至接收端；接收端包括：接收天线、接收匹配电路、整流稳压和接收端mcu电路；接收天线、接收匹配电路和整流稳压依次通信连接；接收匹配电路和接收天线组成接收谐振系统用于通过磁共振耦合方式接收能量信号并提供至负载。
26.根据本发明的一个实施例，电源电路包括电源接口和内部供电电路，电源接口为供电接口，内部供电电路包括电池充电管理电路和内置电池；当通过供电接口接入供电后，电池充电管理电路对内置电池进行充电，此时内置电池对发射端控制电路的放电回路为断开状态；内部供电电路对发射端控制电路供电，发射端控制电路通过对频率及pwm的调整将直流电能转化为交流信号，交流信号输入由发射匹配电路和发射天线组成的谐振系统将交流信号放大，并在天线上形成交变磁场通过磁共振的耦合方式将能量传递至接收端；接收端由接收天线及接收匹配电路组成的谐振系统通过磁共振的方式捕获射频能量，通过整流稳压电路将交流能量转换为稳定的直流电能，提供给后端的负载；发射端与接收端通过mcu+通讯电路进行数据交换，使整个系统工作在稳定的状态。
27.根据本发明的另外一个实施例，电源电路包括电源接口和外部电路；外部电路通过电源接口直接对发射端控制电路进行供电，其工作原理同内部供电；同时，当系统采用外部供电时，在为内部电池充电的同时也可为无线充电系统的发射端供能。
28.根据本发明的一个实施例，本发明可以使用平面天线或者立体型天线，来适应不同的应用场景；当产品对发射端面积没有太多限制时，可以采取平面天线的设计，该方式的优点为水平自由度高；当产品对发射端面积有明确限制且较小时，可以采取立体型天线的设计，该方式优点为收发天线系统体积小，传输效率高。
29.根据本发明的一个实施例，采用平面天线的设计，发射天线的长度为95mm，宽度为74mm，接收天线的长度为47.5mm，宽度为40mm，由于平面天线磁力线分布松散，在水平自由度及传输距离上都具有明显的优势，其传输距离最远能达到35mm，发射天线与接收天线中心对齐时，水平偏移量最大能到
±
15mm，解决目前现有的绝大部分磁耦合无线充电宝应用场景局限的问题，比如可以将磁共振无线充电宝内置在一些电子产品的收纳包或者收纳盒内，在收纳电子产品的同时，可以对设备进行充电，防止在收纳时间过久后电子产品在使用时没有电的情况发生；同时拓展应用场景，可以将电子产品及磁共振无线充电宝放在衣服口袋内，在行走或者运动的过程中也能实现电子设备的充电。
30.若在某些尺寸体积受限的情况下，可以采用立体天线系统的设计，由于立体线圈磁场较为汇聚，所以在相同天线面积的情况下，其传输距离及传输效率都明显优于平面型天线，故立体线圈在小体积尺寸，传输距离适中的场景有明显优势；但立体天线的水平自由度稍弱于平面型天线，若有水平自由度的需求，可进行多天线的串联或者并联设计来实现更大的水平自由度。
31.根据本技术的一个实施例，如图2所示，发射端控制电路包括：驱动信号发射器u3、信号处理器u4与信号处理器u7、功率发射器u9和功率发射器u10，驱动信号发生器u3产生驱动信号，将此驱动信号经过信号处理器u4处理后和传输至功率发射器u9，功率发射器u9根据信号指示进行功率推送；驱动信号发射器u3的vdd引脚与vddo引脚接电压3v3，电容c47的一端与电压3v3连接，另一端与电源gnd连接；电阻r33的一端与电压3v3连接，另一端与驱动信号发射器u3的scl引脚连接；电阻r34的一端与电压3v3连接，另一端与驱动信号发射器u3的sda引脚连接；晶振y2的第二与第四引脚接电源gnd，第2号引脚接电容c48的一端与控制器u3的xa引脚，第3号引脚接电容c51的一端与控制器u3的xb引脚，电容c48与c51的另一端接电源gnd；驱动信号发射器u3的clk0引脚接电阻r36的一端，r36的另一端接控制器u4的a引脚与b引脚与控制器u7的a引脚；信号处理器u4的+引脚接电压5v，信号处理器u4的-引脚接电源gnd，信号处理器u4的y引脚接电阻r7，电阻r7的另一端接功率发射器u9的pwm引脚；功率发射器u9的vdd引脚接电压5v，且同时接电容c31、电容c33、电容c58、电阻r6的一端，电容c31、电容c33、电容c58的另一端接电源gnd，电阻r6的另一端接功率发射器u9的#skip引脚；功率发射器u9的pgnd引脚、epad引脚接电源gnd；功率发射器u9的vin引脚接电压vd与电容c24、电容c25、电容c28的一端，电容c24、电容c25、电容c28的另一端接电源gnd；功率发射器u9的bootr引脚接电阻r5的一端，电阻r5的另一端接电容c34的一端，电容c34的另一端接功率发射器u9的boot引脚；功率发射器u9的vsw引脚接电容c24、电容c25、电容c28的一端，电容c24、电容c25、电容c28的另一端接发射天线的一端coil1；信号处理器u7的+引脚接电压5v，信号处理器u7的-引脚接电源gnd；信号处理器u7的+引脚接电压5v，信号处理器u7的y引脚接电阻r32，电阻r32的另一端接功率发射器u10的pwm引脚；功率发射器u10的vdd引脚接电压5v，且同时接电容c38、电容c39、电容c62、电阻r31的一端，电容c38、电容c39、电容c62的另一端接电源gnd，电阻r31的另一端接功率发射器u10的#skip引脚；功率发射器u10的pgnd引脚、epad引脚接电源gnd；功率发射器u10的vin引脚接电压vd与电容c35、电容c36、电容c37的一端，电容c35、电容c36、电容c37的另一端接电源gnd；功率发射器u10的bootr引脚接电阻r30的一端，电阻r30的另一端接电容c40的一端，电容c40的另一端接功率发射器u10的boot引脚；功率发射器u10的vsw引脚接电容c55、电容c56、电容c57的一端，电容c55、
电容c56、电容c57的另一端接发射天线的一端coil2。
32.根据本技术的一个实施例，如图3所示，发射匹配电路包括：信号处理电路s1与信号采集电路s2，信号采集电路s2将采集的信号传输至信号处理电路进行处理解析；信号采集电路s2包括：电阻r8、电阻r9、电阻r12、电阻r13、电阻r16、电阻r19、电阻r21、电阻r28、电容c20、电容c23、电容c26、电容c27、电容c29和电容c30；电阻r13的另一端连接电容c20、电容c23的一端，电容c20、电容c23的另一端连接电阻r13、电容c27的一端，电容c27的另一端连接电源gnd，电阻r13的另一端连接电容c26、电阻r21、电阻r12的一端，电容c26、电阻r21的另一端连接电源gnd，电阻r12的另一端连接电阻r16、电阻r8、二极管d1的阴极，电阻r8的另一端连接电阻r9的一端，电阻r9的另一端连接电源gnd；电阻r16的另一端连接电容c29的一端，电容c29的另一端连接电源gnd，二极管的阳极连接发射天线的一端coil1与二极管d2的阴极，二极管d2的阳极连接电阻r19的一端，电阻r19的另一端连接电容c30、电阻r28的一端，电容c30、电阻r28的另一端连接电源gnd。
33.信号处理电路s1包括控制器n1，控制器n1的output1引脚接电阻r10的一端，电阻r10的另一端接电容c19的一端与电阻r17、控制器n1的input1+引脚，电容c19的另一端接电源gnd，所述控制器n1的input1-引脚接电容c21的一端与电阻r14的一端，电容c21的另一端接电源gnd，电阻r14的另一端接电阻r17的一端与控制器n1的output4引脚与电阻r11的一端，电阻r11的另一端与电阻r15的一端与控制器n1的input4-引脚，电阻r15的另一端与电容c22的一端连接，电容c22的另一端连接电源gnd，控制器n1的vcc引脚连接电压5v与电容c61的一端，电容c61的另一端连接电源gnd，控制器gnd引脚连接电源gnd，控制器n1的input4+引脚连接电阻r18的一端。
34.根据本技术的一个实施例，如图4所示，发射端mcu电路包括控制器u2，控制器u2的vdd_io引脚、vdd3引脚、vddio_ams引脚连接电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、磁珠l2的一端，磁珠l2的另一端连接电压3v3与tvs二极管d4的一端，电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、tvs二极管d4的另一端连接电源gnd，控制器u2的dvss引脚、epad引脚连接电源gnd，控制器u2的vdd1v引脚、vdd_f引脚连接电容c8、电容c9的一端，电容c8、电容c9的另一端连接电源gnd，控制器u2的vdd1v2引脚、avdd1v2引脚连接电容c10、电容c11、电容c16、电容c17的一端，电容c10、电容c11、电容c16、电容c17的另一端连接电源gnd，控制器u2的vdcdc_sw引脚连接电感l1的一端，电感l1的另一端连接控制器u2的vdcdc引脚，控制器u2的vant引脚连接电容c1、电感l3的一端，电容c1的另一端连接电源gnd，电感l3的另一端连接控制器u2的ant引脚与电容c13、c14的一端，电容c14的另一端连接电源gnd，电容c13的另一端连接电容c15、电感l4的一端，电容c15的另一端连接电源gnd，电感l4的另一端连接天线a1的1号引脚，天线的2号引脚连接电源gnd，控制器u2的cn/uart_r x/atsel0/pd《6》引脚连接电阻r20的一端，电阻r20的另一端连接led1的负极，控制器u2的spi_c k/i2s_bck/7816_trx(uart_tx)/pd《7》引脚连接电阻r42的一端，电阻r42的另一端连接led2的负极，led1、led2的阳极连接电压3v3，控制器u2的xc1引脚连接晶振y1的1号引脚，控制器u2的xc2引脚连接晶振y1的3号引脚，晶振的2号、4号引脚连接电源gnd。
35.根据本技术的一个实施例，如图5所示，接收匹配电路包括信号采集电路s3、信号处理电路s4和功率输出电路s5；信号采集电路s3将采集的信号传输至信号处理电路s4进行
处理解调后得到控制信号，信号处理电路s4的输出即可对功率输出电路s5进行控制；信号采集电路s3包括：线圈coil1的一端连接电容c8、电容c15、电容c16、电容c51、电阻r31的一端，电容c8、电容c15、电容c16的另一端连接二极管d3的阴极、二极管d2的阳极、电容c46的一端与电阻r32的一端，电阻r31的另一端连接二极管d7的阴极与电阻r32的另一端，二极管d7的另一端连接电源gnd，电容c51的另一端连接电容c46的一端与场效应管q5的漏极，场效应管q5的源极连接电源gnd，场效应管q5的栅极连接电阻r26与r27的一端，电阻r27的另一端连接网络comm1，电阻r26的另一端连接电源gnd，二极管d3的阳极连接电源gnd，天线的另一端coil2连接电容c19、电容c20、电容c21、电容c52、电阻r34的一端，电容c19、电容c20、电容c21的另一端连接二极管d4的阴极与二极管d6的阳极与电阻r33、电容c47的一端，二极管d4的另一端连接电源gnd，二极管d2与二极管d6的阴极，电容c9、电容c10的另一端连接电源gnd；所述信号处理电路s4包括：控制器u3、电阻r19、电阻r20、电阻r22、电阻r23、电阻r28、电阻r29、电阻r33、电阻r34、电容c25、电容c52、电容c47、电容c9、电容c10、二极管d8和场效应管q6；电阻r34的另一端连接电阻r33的一端与二极管d8的阴极，二极管d8的阳极连接电源gnd；电容c52的另一端连接电容c47的一端与场效应管q6的源极，场效应管q6栅极连接电阻r28的一端与电阻r29的一端，电阻r28的另一端连接网络comm2，电阻r29的另一端连接电源gnd，场效应管q6源极连接电源gnd；控制器u3的5号引脚连接电源3v3与电容c25的一端，电容c25的另一端连接电源gnd，控制器u3的1号引脚连接电阻r23的一端与电阻r22的一端，电阻r23的另一端连接电源gnd，电阻r22的另一端连接电源3v3，控制器u3的3号引脚连接电阻r19的一端与电阻r20的一端，电阻r19的另一端连接电源gnd，电阻r20的另一端连接网络vrect，控制器u3的4号引脚连接电阻r23的一端与电容c9、电容c10的一端。
36.功率输出电路s5包括：控制器u3，控制器u3的2号引脚连接电源gnd，电阻r23的另一端连接电阻r13的一端，电阻r13的另一端连接电阻r15的一端与效应管q2的基极，电阻r15的另一端连接电源gnd，场效应管q2的源极连接电源gnd，场效应管q2的漏极连接电阻r9的一端，电阻r9的另一端连接电阻r3的一端与场效应管q1的栅极，场效应管q1的漏极连接网络vout，场效应管的源极连接电阻r3的一端。
37.根据本技术的一个实施例，如图6所示，接收端mcu电路包括控制器u4，控制器u4的avdd3引脚、vdd3引脚连接电容c30、电容c31、电容c32、电容c33、磁珠l2的一端，磁珠l2的另一端连接电压3v3，电容c30、电容c31、电容c32、电容c33另一端连接电源gnd，控制器u4的dvss引脚、epad引脚连接电源gnd，控制器u4的dvdddec引脚连接电容c34的一端，控制器u4的vdddec_f引脚连接电容c35的一端，电容c34、电容c35的另一端连接电源gnd，控制器u2的ant引脚连接电容c28的一端，电容c28的另一端连接电感l3的一端与电容c26的一端，电容c26的另一端连接电源gnd，电感l3的另一端连接电容c27、电容c29的一端，电容c27的另一端连接电源gnd，电容c29的另一端连接天线a1的1号引脚，天线的2号引脚连接电源gnd，控制器u4的xc1引脚连接晶振y1的1号引脚，控制器u4的xc2引脚连接晶振y1的3号引脚，晶振的2号、4号引脚连接电源gnd。
38.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的
普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于磁共振技术的无线充电宝系统，其特征是，包括：发射端，以及通过mcu电路与发射端通信连接以通过磁共振的方式实现空间耦合的接收端；所述发射端包括：电源电路、发射端控制电路、发射匹配电路、发射天线和发射端mcu电路；所述电源电路、发射端控制电路、发射匹配电路和发射天线依次通信连接；所述发射匹配电路和发射天线组成发射谐振系统用于通过磁共振耦合方式将能量信号传递至接收端；所述接收端包括：接收天线、接收匹配电路、整流稳压和接收端mcu电路；所述接收天线、接收匹配电路和整流稳压依次通信连接；所述接收匹配电路和接收天线组成接收谐振系统用于通过磁共振耦合方式接收能量信号并提供至负载。2.根据权利要求1所述的基于磁共振技术的无线充电宝系统，其特征是，所述电源电路包括电源接口和供电电路；所述电源接口与供电电路电性连接；所述供电电路为内部供电电路或外部供电电路；所述内部供电电路包括依次电性连接的电池充电管理电路和内置电池；所述电池充电管理电路通过电源接口获得供电。3.根据权利要求1所述的基于磁共振技术的无线充电宝系统，其特征是，所述发射端控制电路包括：驱动信号发射器u3、信号处理器u4与信号处理器u7、功率发射器u9和功率发射器u10，所述驱动信号发生器u3产生驱动信号，将此驱动信号经过信号处理器u4处理后和传输至功率发射器u9，功率发射器u9根据信号指示进行功率推送；所述驱动信号发射器u3的vdd引脚与vddo引脚接电压3v3，电容c47的一端与电压3v3连接，另一端与电源gnd连接；电阻r33的一端与电压3v3连接，另一端与驱动信号发射器u3的scl引脚连接；电阻r34的一端与电压3v3连接，另一端与驱动信号发射器u3的sda引脚连接；晶振y2的第二与第四引脚接电源gnd，第2号引脚接电容c48的一端与驱动信号发射器u3的xa引脚，第3号引脚接电容c51的一端与驱动信号发射器u3的xb引脚，电容c48与c51的另一端接电源gnd；所述驱动信号发射器u3的clk0引脚接电阻r36的一端，r36的另一端接信号处理器u4的a引脚与b引脚与信号处理器u7的a引脚；所述信号处理器u4的+引脚接电压5v，所述信号处理器u4的-引脚接电源gnd，所述信号处理器u4的y引脚接电阻r7，电阻r7的另一端接功率发射器u9的pwm引脚；所述功率发射器u9的vdd引脚接电压5v，且同时接电容c31、电容c33、电容c58、电阻r6的一端，电容c31、电容c33、电容c58的另一端接电源gnd，电阻r6的另一端接功率发射器u9的#skip引脚；所述功率发射器u9的pgnd引脚、epad引脚接电源gnd；所述功率发射器u9的vin引脚接电压vd与电容c24、电容c25、电容c28的一端，电容c24、电容c25、电容c28的另一端接电源gnd；所述功率发射器u9的bootr引脚接电阻r5的一端，电阻r5的另一端接电容c34的一端，电容c34的另一端接功率发射器u9的boot引脚；所述功率发射器u9的vsw引脚接电容c24、电容c25、电容c28的一端，电容c24、电容c25、电容c28的另一端接发射天线的一端coil1；所述信号处理器u7的+引脚接电压5v，所述信号处理器u7的-引脚接电源gnd；所述信号处理器u7的+引脚接电压5v，所述信号处理器u7的y引脚接电阻r32，电阻r32的另一端接功率发射器u10的pwm引脚；所述功率发射器u10的vdd引脚接电压5v，且同时接电容c38、电容c39、电容c62、电阻r31的一端，电容c38、电容c39、电容c62的另一端接电源gnd，电阻r31的另一端接功率发射器u10的#skip引脚；所述功率发射器u10的pgnd引脚、epad引脚接电源gnd；所述功率发射器u10的vin引脚接电压vd与电容c35、电容c36、电容c37
的一端，电容c35、电容c36、电容c37的另一端接电源gnd；所述功率发射器u10的bootr引脚接电阻r30的一端，电阻r30的另一端接电容c40的一端，电容c40的另一端接功率发射器u10的boot引脚；所述功率发射器u10的vsw引脚接电容c55、电容c56、电容c57的一端，电容c55、电容c56、电容c57的另一端接发射天线的一端coil2。4.根据权利要求1所述的基于磁共振技术的无线充电宝系统，其特征是，所述发射匹配电路包括：信号处理电路s1与信号采集电路s2，信号采集电路s2将采集的信号传输至信号处理电路进行处理解析；所述信号采集电路s2包括：电阻r8、电阻r9、电阻r12、电阻r13、电阻r16、电阻r19、电阻r21、电阻r28、电容c20、电容c23、电容c26、电容c27、电容c29和电容c30；电阻r13的另一端连接电容c20、电容c23的一端，电容c20、电容c23的另一端连接电阻r13、电容c27的一端，电容c27的另一端连接电源gnd，电阻r13的另一端连接电容c26、电阻r21、电阻r12的一端，电容c26、电阻r21的另一端连接电源gnd，电阻r12的另一端连接电阻r16、电阻r8、二极管d1的阴极，电阻r8的另一端连接电阻r9的一端，电阻r9的另一端连接电源gnd；电阻r16的另一端连接电容c29的一端，电容c29的另一端连接电源gnd，二极管的阳极连接发射天线的一端coil1与二极管d2的阴极，二极管d2的阳极连接电阻r19的一端，电阻r19的另一端连接电容c30、电阻r28的一端，电容c30、电阻r28的另一端连接电源gnd；所述信号处理电路s1包括控制器n1，所述控制器n1的output1引脚接电阻r10的一端，电阻r10的另一端接电容c19的一端与电阻r17、控制器n1的input1+引脚，电容c19的另一端接电源gnd，所述控制器n1的input1-引脚接电容c21的一端与电阻r14的一端，电容c21的另一端接电源gnd，电阻r14的另一端接电阻r17的一端与所述控制器n1的output4引脚与电阻r11的一端，电阻r11的另一端与电阻r15的一端与控制器n1的input4-引脚，电阻r15的另一端与电容c22的一端连接，电容c22的另一端连接电源gnd，所述控制器n1的vcc引脚连接电压5v与电容c61的一端，电容c61的另一端连接电源gnd，所述控制器gnd引脚连接电源gnd，所述控制器n1的input4+引脚连接电阻r18的一端。5.根据权利要求1所述的基于磁共振技术的无线充电宝系统，其特征是，所述发射端mcu电路包括控制器u2，所述控制器u2的vdd_io引脚、vdd3引脚、vddio_ams引脚连接电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、磁珠l2的一端，磁珠l2的另一端连接电压3v3与tvs二极管d4的一端，电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、tvs二极管d4的另一端连接电源gnd，所述控制器u2的dvss引脚、epad引脚连接电源gnd，所述控制器u2的vdd1v引脚、vdd_f引脚连接电容c8、电容c9的一端，电容c8、电容c9的另一端连接电源gnd，所述控制器u2的vdd1v2引脚、avdd1v2引脚连接电容c10、电容c11、电容c16、电容c17的一端，电容c10、电容c11、电容c16、电容c17的另一端连接电源gnd，所述控制器u2的vdcdc_sw引脚连接电感l1的一端，电感l1的另一端连接控制器u2的vdcdc引脚，所述控制器u2的vant引脚连接电容c1、电感l3的一端，电容c1的另一端连接电源gnd，电感l3的另一端连接控制器u2的ant引脚与电容c13、c14的一端，电容c14的另一端连接电源gnd，电容c13的另一端连接电容c15、电感l4的一端，电容c15的另一端连接电源gnd，电感l4的另一端连接天线a1的1号引脚，所述天线的2号引脚连接电源gnd，所述控制器u2的cn/uart_r x/atsel0/pd<6>引脚连接电阻r20的一端，电阻r20的另一端连接led1的负极，所述控制器u2的spi_c k/i2s_bck/7816_trx(uart_tx)/pd<7>引脚连接电阻r42的一端，电阻r42的另一端连接led2的负极，所述led1、led2的阳极连接电压3v3，
所述控制器u2的xc1引脚连接晶振y1的1号引脚，所述控制器u2的xc2引脚连接晶振y1的3号引脚，所述晶振的2号、4号引脚连接电源gnd。6.根据权利要求1所述的基于磁共振技术的无线充电宝系统，其特征是，所述发射天线和接收天线包括至少一个天线，所述天线通过串联或并联方式连接组成；所述天线为平面天线或立体天线。7.根据权利要求6所述的基于磁共振技术的无线充电宝系统，其特征是，所述平面天线为线缆闭合绕于导磁材料上形成；所述立体天线为线缆以螺旋形式绕于立体形状的导磁材料上形成。8.根据权利要求1或7所述的基于磁共振技术的无线充电宝系统，其特征是，所述天线为平面天线，发射天线的长度为95mm~145mm，发射天线的宽度为74mm~90mm；接收天线的长度为47.5mm~55mm，接收天线的宽度为40mm~52mm。9.根据权利要求1所述的基于磁共振技术的无线充电宝系统，其特征是，所述接收匹配电路包括信号采集电路s3、信号处理电路s4和功率输出电路s5；信号采集电路s3将采集的信号传输至信号处理电路s4进行处理解调后得到控制信号，信号处理电路s4的输出即可对功率输出电路s5进行控制；所述信号采集电路s3包括：线圈coil1的一端连接电容c8、电容c15、电容c16、电容c51、电阻r31的一端，电容c8、电容c15、电容c16的另一端连接二极管d3的阴极、二极管d2的阳极、电容c46的一端与电阻r32的一端，电阻r31的另一端连接二极管d7的阴极与电阻r32的另一端，二极管d7的另一端连接电源gnd，电容c51的另一端连接电容c46的一端与场效应管q5的漏极，场效应管q5的源极连接电源gnd，场效应管q5的栅极连接电阻r26与r27的一端，电阻r27的另一端连接网络comm1，电阻r26的另一端连接电源gnd，二极管d3的阳极连接电源gnd，天线的另一端coil2连接电容c19、电容c20、电容c21、电容c52、电阻r34的一端，电容c19、电容c20、电容c21的另一端连接二极管d4的阴极与二极管d6的阳极与电阻r33、电容c47的一端，二极管d4的另一端连接电源gnd，二极管d2与二极管d6的阴极，电容c9、电容c10的另一端连接电源gnd；所述信号处理电路s4包括：控制器u3、电阻r19、电阻r20、电阻r22、电阻r23、电阻r28、电阻r29、电阻r33、电阻r34、电容c25、电容c52、电容c47、电容c9、电容c10、二极管d8和场效应管q6；电阻r34的另一端连接电阻r33的一端与二极管d8的阴极，二极管d8的阳极连接电源gnd；电容c52的另一端连接电容c47的一端与场效应管q6的源极，场效应管q6栅极连接电阻r28的一端与电阻r29的一端，电阻r28的另一端连接网络comm2，电阻r29的另一端连接电源gnd，场效应管q6源极连接电源gnd；所述控制器u3的5号引脚连接电源3v3与电容c25的一端，电容c25的另一端连接电源gnd，所述控制器u3的1号引脚连接电阻r23的一端与电阻r22的一端，电阻r23的另一端连接电源gnd，电阻r22的另一端连接电源3v3，所述控制器u3的3号引脚连接电阻r19的一端与电阻r20的一端，电阻r19的另一端连接电源gnd，电阻r20的另一端连接网络vrect，所述控制器u3的4号引脚连接电阻r23的一端与电容c9、电容c10的一端；所述功率输出电路s5包括：控制器u3，所述控制器u3的2号引脚连接电源gnd，电阻r23的另一端连接电阻r13的一端，电阻r13的另一端连接电阻r15的一端与效应管q2的基极，电
阻r15的另一端连接电源gnd，场效应管q2的源极连接电源gnd，场效应管q2的漏极连接电阻r9的一端，电阻r9的另一端连接电阻r3的一端与场效应管q1的栅极，场效应管q1的漏极连接网络vout，场效应管的源极连接电阻r3的一端。10.根据权利要求1所述的基于磁共振技术的无线充电宝系统，其特征是，所述接收端mcu电路包括控制器u4，所述控制器u4的avdd3引脚、vdd3引脚连接电容c30、电容c31、电容c32、电容c33、磁珠l2的一端，磁珠l2的另一端连接电压3v3，电容c30、电容c31、电容c32、电容c33另一端连接电源gnd，所述控制器u4的dvss引脚、epad引脚连接电源gnd，所述控制器u4的dvdddec引脚连接电容c34的一端，所述控制器u4的vdddec_f引脚连接电容c35的一端，电容c34、电容c35的另一端连接电源gnd，所述控制器u2的ant引脚连接电容c28的一端，电容c28的另一端连接电感l3的一端与电容c26的一端，电容c26的另一端连接电源gnd，电感l3的另一端连接电容c27、电容c29的一端，电容c27的另一端连接电源gnd，电容c29的另一端连接天线a1的1号引脚，天线的2号引脚连接电源gnd，所述控制器u4的xc1引脚连接晶振y1的1号引脚，所述控制器u4的xc2引脚连接晶振y1的3号引脚，晶振的2号、4号引脚连接电源gnd。

技术总结
本发明属于无线电能传输技术领域，具体涉及一种基于磁共振技术的无线充电宝系统，其包括发射端和接收端；发射端包括电源电路、发射端控制电路、发射匹配电路、发射天线和发射端MCU电路；接收端包括接收天线、接收匹配电路、整流稳压和接收端MCU电路；本系统可以实现最高达到35mm的隔空充电距离，并且，在收发天线中心具有15mm的偏移量时，能够有效充电的优势，实现了无线充电的远距离传输，多空间自由度，有效地扩展了其应用。有效地扩展了其应用。有效地扩展了其应用。


技术研发人员：喻易强
受保护的技术使用者：成都斯普奥汀科技有限公司
技术研发日：2023.08.25
技术公布日：2023/9/20