本發(fā)明屬于無線充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低成本無線充電無源中繼器。

背景技術(shù)：

日前，由于磁諧振式無線充電技術(shù)開始應(yīng)用于高功率(如超極本)和低功率(如可穿戴)設(shè)備的無線充電中，這個產(chǎn)業(yè)開始逐漸意識到使用同一個能量傳輸單元(PTU)要同時支持對個人電腦，平板，手機(jī)和可穿戴設(shè)備充電，并提供相同的充電距離是非常困難的。比如對于可穿戴設(shè)備，由于體積一般比較小，為了更有效地對其充電，需要一個專門設(shè)計的能量傳輸單元(PTU)并且形狀可能不同(比如碗形)。但如果為實現(xiàn)對可穿戴設(shè)備進(jìn)行充電而設(shè)計全功能的能量傳輸單元(PTU)，成本會比較高且會顯得笨重。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：為實現(xiàn)對可穿戴設(shè)備進(jìn)行充電而設(shè)計全功能的能量傳輸單元(PTU)，成本會比較高且會顯得笨重。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種低成本無線充電無源中繼器。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種低成本無線充電無源中繼器，所述低成本無線充電無源中繼器包括：主線圈、次線圈和四分之一波長阻抗轉(zhuǎn)換器電路；

所述主線圈和次線圈通過四分之一波長阻抗轉(zhuǎn)換器電路連接。

進(jìn)一步，所述主線圈和次線圈相位差90度。

進(jìn)一步，所述主線圈從諧振式無線充電發(fā)射端獲取磁場。

進(jìn)一步，所述次線圈將主線圈的磁場進(jìn)行轉(zhuǎn)化并重新生成；并對PRU進(jìn)行充電。

進(jìn)一步，所述次線圈與四分之一波長阻抗轉(zhuǎn)換器進(jìn)行設(shè)計，使得PRU負(fù)載阻抗與無源中繼器主線圈阻抗相等。

進(jìn)一步，PRU輸出端連接多個無線充電無源中繼器，用于使得能量不斷傳遞。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果為：將充電線圈和無源電路結(jié)合，實現(xiàn)了利用現(xiàn)有的無線充電發(fā)射端(PTU)同時對大功率設(shè)備，如電腦，平板等和可穿戴設(shè)備等小型設(shè)備進(jìn)行充電的方案。相較于傳統(tǒng)方案，本發(fā)明中的無源中繼器中不需要電路和供電線路等，且提供了一種低成本的無線充電無源中繼器解決方案，并且符合諧振式(A4WP)無線充電的架構(gòu)和規(guī)范。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的低成本無線充電無源中繼器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(a)是本發(fā)明實施例提供的無線充電無源中繼器框圖。

圖2(b)和圖2(c)是本發(fā)明實施例提供的繼器和負(fù)載的等效電路示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例提供的配備了無源中繼器的無線充電接收端PRU示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例提供的無源中繼器能量傳遞原理圖。

圖中：1、主線圈；2、次線圈；3、四分之一波長阻抗轉(zhuǎn)換器電路；4、PRU。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的低成本無線充電無源中繼器包括：

主線圈1、次線圈2和四分之一波長阻抗轉(zhuǎn)換器電路3；

所述主線圈和次線圈通過四分之一波長阻抗轉(zhuǎn)換器電路連接。

所述主線圈和次線圈相位差90度。

所述主線圈從諧振式無線充電發(fā)射端獲取磁場。

進(jìn)一步，所述次線圈將主線圈的磁場進(jìn)行轉(zhuǎn)化并重新生成；并對PRU設(shè)備4進(jìn)行充電；PRU為可穿戴PRU設(shè)備。

所述次線圈2與四分之一波長阻抗轉(zhuǎn)換器3進(jìn)行設(shè)計，使得PRU 4負(fù)載阻抗與無源中繼器主線圈阻抗接近相等。

PRU 4輸出端連接多個無線充電無源中繼器，用于使得能量不斷傳遞。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步的描述。

本發(fā)明的原理是使用了一對相位差90度的線圈來構(gòu)建這個無源中繼器。如圖2(a)所示，主線圈從已有的諧振式(A4WP)無線充電發(fā)射端獲取磁場，次線圈則將主線圈的磁場進(jìn)行轉(zhuǎn)化并重新生成，使得對于可穿戴設(shè)備等充電更方便和有效。

如圖2(b)所示可穿戴設(shè)備在無源中繼器呈現(xiàn)的等效阻抗(假設(shè)可穿戴設(shè)備的充電線圈已經(jīng)諧振)：

Z32是無源中繼器次線圈與可穿戴設(shè)備接收單元(PRU)的互感阻抗。四分之一波長阻抗轉(zhuǎn)換器將等效的負(fù)載阻抗RL’轉(zhuǎn)換為無源中繼器主線圈看到的RL”。公式如下：

Z0是四分之一波長阻抗轉(zhuǎn)換器的特征阻抗，等效電路如圖2(c)所示。如果此特征阻抗選擇的值與Z32相同或者接近，那么圖2(c)所示的等效電路就可以簡化為與基本的諧振式無線充電系統(tǒng)相同的拓?fù)?。換言之，通過對次線圈的設(shè)計和四分之一波長轉(zhuǎn)換器特性的精心選擇，無源中繼器可以轉(zhuǎn)換并擴(kuò)展無線充電覆蓋的范圍，同時保持與A4WP等諧振式無線充電的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明采用了阻抗轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)來將主線圈和次線圈進(jìn)行連接，從而了提供了一種低成本的無線充電無源中繼器解決方案，并且符合諧振式(A4WP)無線充電的架構(gòu)和規(guī)范。諧振式(A4WP)無線充電架構(gòu)兩個基本屬性，包括(1)負(fù)載變化會自動反映在源端上(2)多無線充電接收端(PRU)支持。對于每種新線圈的架構(gòu)，都必須檢查上述兩點(diǎn)來保證符合A4WP標(biāo)準(zhǔn)的要求。

由于本發(fā)明目的是保持可穿戴設(shè)備與次線圈的耦合不變，然后設(shè)計阻抗轉(zhuǎn)換電路來呈現(xiàn)相同的特征阻抗(比如Z0≈Z321≈Z322),在主線圈上呈現(xiàn)的等效阻抗可以簡化為兩個并聯(lián)的負(fù)載阻抗。在這種情況下，PTU部分的輸出功率可以表示為：

如圖1所示，一個無線充電接收端PRU(比如平板)通過在它自身標(biāo)準(zhǔn)的PRU線圈基礎(chǔ)上，連接一個次線圈，這個次線圈與PRU線圈有90度的相位差，這樣可以將已有的PRU轉(zhuǎn)換為一個無源中繼器，這樣PRU自身既可以被PTU充電，也可以為其他基于諧振式(A4WP)的設(shè)備(如可穿戴設(shè)備)充電。

圖3中所示無源中繼器能量傳遞原理圖如圖4所示，無源中繼器主線圈同時為激活狀態(tài)下PRU的線圈，無源中繼器剩余部分等效為與PRU的整流電路并聯(lián)的阻抗。這種配置使得主線圈上的電壓可以分配給PRU，同時通過無源中繼器電路分配給可穿戴設(shè)備。并且同樣的配置可以進(jìn)一步擴(kuò)展，在可穿戴設(shè)備的輸出端加入更多中繼器，使得能量可以不斷傳遞下去。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。