基于磁共振的具有无线授电功能的机顶盒及无线授电方法

摘要

本发明涉及磁共振技术在数字电视机顶盒上的应用，其公开了一种基于磁共振的具有无线授电功能的机顶盒，解决传统技术中移动设备充电不便、存在安全隐患的问题。本发明在传统机顶盒的基础上内置了电能输入源模块、驱动电路模块、发射线圈、电能检测模块、控制及通信模块，电能输入源模块为驱动电路模块提供低压直流电，驱动电路模块对低压直流电进行高频逆变及功率放大，经过放大后的电流被加载在发射线圈上进行能量发射，而在被授电设备上的接收线圈接收该能量，进而为被授电设备充电，电能检测模块检测电能输出状态，控制及通信模块根据输出状态对电能输出进行控制管理和与被授电设备的通信，本发明还公开了授电方法，适用于为移动设备授电。

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振技术在数字电视机顶盒上的应用，具体的说，是涉及一种基于磁共振 的具有无线授电功能的机顶盒及无线授电方法。

背景技术

一方面，随着移动设备（如智能手机、平板电脑、电子书、数码相机等）的智能化发展， 种类繁多的应用和服务被加载在移动设备上，使得设备的耗电量剧增，用户甚至需要每天充 电，加之各类设备的兼容性问题，用户需要配备多种充电设备，造成对这些充电设备的管理 不便；尽管有红外、射频等无线数据传输方式减少了线缆数量，但是这些最基本的电力能源 供应仍主要基于有线传输，给原本移动性很强的移动设备带来很大的局限性；且各种充电设 备质量参差不齐，加上线缆的交织错杂，对于用户而言，还存在一定的安全隐患。

另一方面，机顶盒作为对电视节目进行解扰、解密的设备被广泛应用于各个家庭中，如 果能对机顶盒的功能进一步开发，使其具备无线授电（充电）的功能，有利于解决传统技术 中移动设备充电不便、存在安全隐患的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种基于磁共振的具有无线授电功能的机顶盒及无 线授电方法，解决传统技术中移动设备充电不便、存在安全隐患的问题。

本发明解决上述技术问题采用的方案是：基于磁共振的具有无线授电功能的机顶盒，其 包括：

电能输入源模块，用于提供低压直流电，该低压直流电被输入至驱动电路模块；

驱动电路模块，用于将该低压直流电逆变为高频脉冲电压，并进行功率放大后加载在发 射线圈上；

发射线圈，用于根据脉冲电压产生变化的磁场，与被授电设备上的具备相同振动频率的 次级线圈之间产生共振作用，使次级线圈能够感应产生电流，从而为被授电设备充电；

电能检测模块，用于检测发射线圈上的电压和电流变化状况，并将变化状况信息传送给 控制及通信模块；

控制及通信模块，用于与被授电设备之间建立通信机制，确认被授电设备的身份及设备 信息，以及根据从电能检测模块处获取的发射线圈上的电压和电流的变化状况信息对授电状 态进行控制管理。

进一步，该机顶盒还包括信息显示模块，用于从控制及通信模块处获取当前授电状态， 并对当前授电状态进行信息提示。

进一步，所述电能输入源模块为AC/DC转换模块和/或机顶盒自带电源模块。

进一步，所述控制及通信模块根据从电能检测模块处获取的发射线圈上的电压和电流的 变化状况信息对授电状态进行控制管理，包括：控制及通信模块对变化状况信息进行解码， 判断当前被授电设备的电量是否已经充满，如果是，则关闭向被授电设备的电流输出，否则， 继续向被授电设备充电。

本发明的另一目的还在于提出一种无线授电方法，应用在上述基于磁共振的具有无线授 电功能的机顶盒上，该方法包括以下步骤：

a.将被授电设备放置在机顶盒的无线授电面板上；

b.机顶盒中的控制及通信模块与被授电设备之间建立通信机制，确认被授电设备的身份 及设备信息，无线授电流程开启；

c.机顶盒中的电能输入源模块向驱动电路模块提供低压直流电；

d.驱动电路模块将该低压直流电逆变为高频脉冲电压，并进行功率放大后加载在发射线 圈上；

e.发射线圈根据脉冲电压产生变化的磁场，与被授电设备上的具备相同振动频率的次级 线圈之间产生共振作用，使次级线圈能够感应产生电流，从而为被授电设备充电；

f.机顶盒中的电能检测模块检测发射线圈上的电压和电流变化状况，并将变化状况信息 传送给控制及通信模块；

g.控制及通信模块根据从电能检测模块处获取的发射线圈上的电压和电流的变化状况 信息对授电状态进行控制管理。

进一步，步骤b中还包括：控制及通信模块将无线授电流程开启信息传送给机顶盒的信 息显示模块，所述信息显示模块对该信息进行处理后进行显示，提示用户所述被授电设备已 进入无线授电状态。

进一步，步骤g中，所述控制及通信模块根据从电能检测模块处获取的发射线圈上的电 压和电流的变化状况信息对授电状态进行控制管理，包括：控制及通信模块对变化状况信息 进行解码，判断当前被授电设备的电量是否已经充满，如果是，则关闭向被授电设备的电流 输出，否则，继续向被授电设备充电。

进一步，在控制及通信模块关闭向被授电设备的电流输出的同时，还将无线授电流程结 束信息传送给机顶盒的信息显示模块，所述信息显示模块对该信息进行处理后进行显示，提 示用户所述被授电设备的电量已充满。

本发明的有益效果是：在现有的机顶盒中内置无线充电相关功能模块，使机顶盒具备无 线授电功能，可为具备相同振动频率的无线充电功能的移动设备提供电能，避免了繁琐的线 缆和配备多种充电器带来的使用不便，提高用户的使用便利性；并且避免了有线连接带来的 电气安全隐患；进一步来讲，本发明中机顶盒的电能输入源模块可以采取AC/DC转换模块， 该模块与机顶盒自身的电源模块独立设置，可直接将市电转换为低压直流电，进而实现在机 顶盒待机的状态下，也可以为移动设备进行授电。

附图说明

图1为本发明实施例的机顶盒为被授电设备充电的原理示意图；

图2为本发明中的无线授电方法流程图。

具体实施方式

为了解决传统技术中移动设备充电不便、存在安全隐患的问题，本发明提出一种基于磁 共振的具有无线授电功能的机顶盒及无线授电方法。需要说明的是，本发明中的被授电设备 是指具备无线充电功能的移动设备，从结构上而言，其必须具备能够接收磁共振能量的次级 线圈。

下面结合附图及实施例对本发明的方案作进一步的描述:

参见图1，本例中的机顶盒包括以下模块：

A.AC/DC转换模块，用于将交流市电整流成稳定的低压直流电，并进行滤波，输出平稳 的直流电，该直流电被输入至驱动电路模块；

B.驱动电路模块，用于高频逆变和功率放大，将低压直流电逆变为高频脉冲电压并进行 功率放大后加在发射线圈上；

C.发射线圈，对于本发明来说也称为初级线圈，其用于根据脉冲电压产生变化的磁场， 与具备相同振动频率的次级线圈（移动设备端）之间产生共振作用，使次级线圈产生感应电 流，从而为移动设备充电；

D.电能检测模块，用于检测发射线圈上的电压和电流变化状况，并将变化状况信息传送 给控制及通信模块；

E.控制及通信模块，用于接收电能检测模块传递的信息及对电路状态的控制管理，并将 状态信息传递给信息显示模块及实现与接收端的通信；

F.信息显示模块，用于从控制及通信模块处获取当前授电状态，并对当前授电状态进行 信息提示，如：将授电状态信息交由机顶盒CPU（中央处理器）进行处理，再将处理后的信 息输出到电视机屏幕或其它屏幕上进行显示，从而提醒用户当前被授电设备是处于“充电中” 还是“充电结束”的情况下；

G.直流输入模块，即机顶盒自带电源模块，也可以用于向驱动电路模块提供低压直流电， 因此，对于本发明来说，可以采用机顶盒自带电源模块作为电能输入源提供低压直流电，也 可以采用独立的AC/DC转换模块将交流市电整流成低压直流电，作为电能输入源。

如图2所示，在本例中，采用上述机顶盒对移动设备进行授电的方法包括以下步骤：

1、无线充电启动步骤：将移动设备放置在机顶盒无线充电面板上，移动设备的控制模块 与机顶盒的控制及通信模块之间建立通信机制，由控制及通信模块对移动设备的身份及设备 信息，无线充电流程开启，控制及通信模块将充电流程开启信息传送给信息显示模块，由信 息显示模块将该信息交由机顶盒CPU处理，再将处理后的信息输出到电视机屏幕或其它屏幕 上进行显示，如：在电视机屏幕上显示“正在充电中”；

2、电能转化步骤：交流市电输入至AC/DC转换模块，被转换为低压直流电，并被滤除谐 波部分，输出平稳的直流电，该直流电被输入至驱动电路模块，这里需要说明的是，也可以 直接采用机顶盒自带电源产生直流电，直接向驱动电路模块输出；

3、高频逆变及放大步骤：驱动电路模块接收到直流电后，将其逆变为高频脉冲电压，并 对脉冲电压进行功率放大，然后将经过放大的脉冲电压加载在发射线圈上；

4、能量发射步骤：发射线圈根据高频脉冲电压产生变化的磁场，并向外发射磁场能量；

5、磁共振步骤：在移动设备上，与发射线圈具备相同振动频率的接收线圈（次级线圈） 与发射线圈产生磁共振作用，产生感应电流，从而为移动设备充电；

6、充电检测步骤：电能检测模块探测输出电路状态，电池电量充满后，接收线圈负载发 生变化进入空载，发射线圈电流和电压随即产生变化，电能检测模块将变化情况传递给控制 及通信模块；

7、无线充电终止步骤：控制及通信模块接收电能检测模块传递的信息，对信息进行解码， 判断是否为电量充满信号，如果是则关闭电路输出，各模块进入待机状态，无线充电流程终 止；

8、充电结束提示步骤：控制及通信模块将充电结束信息传递给信息显示模块，由信息显 示模块将该信息交由机顶盒CPU处理，再将处理后的信息输出到电视机屏幕或其它屏幕上进 行显示，如：在电视机屏幕上显示“已充满”。