，其中Rιη為BUCK開(kāi)關(guān)降壓電路的輸入阻抗，R_為BUCK開(kāi) 關(guān)降壓電路的輸出阻抗，D為占空比。故通過(guò)BUCK開(kāi)關(guān)降壓電路的負(fù)載放大的功能，可以 極大的提高發(fā)射端的反射阻抗，從而也就解釋了為何本實(shí)用新型比現(xiàn)有技術(shù)具有更高的效 率以及更遠(yuǎn)的傳輸距離。
[0020] 所述原邊諧振電路（Lp、Cp)的諧振頻率
與副邊諧振電路（Ls、Cs) 的諧振頻率
不相同，其比例fs/fp的范圍為1.1~2. 0。
[0021] 如圖3所示一種應(yīng)用本實(shí)用新型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無(wú)線充電電路系統(tǒng)示意圖，包括 發(fā)射模塊與接收模塊，此無(wú)線充電電路系統(tǒng)在一定程度上兼容QI標(biāo)準(zhǔn)。
[0022] 下面介紹發(fā)射模塊與接收模塊的電路組成：
[0023] 發(fā)射模塊包括直流恒壓電源DC、發(fā)射端開(kāi)關(guān)降壓電路、逆變電路、串聯(lián)諧振電路 (Lp、Cp)，發(fā)射端通信控制模塊。其中發(fā)射端開(kāi)關(guān)降壓電路為同步整流降壓電路，由兩個(gè)低 導(dǎo)通阻抗的M0S管、電感以及濾波電容組成；逆變電路由四個(gè)低導(dǎo)通阻抗的M0S管組成全 橋逆變電路；串聯(lián)諧振電路由串聯(lián)諧振電容和無(wú)線發(fā)射線圈組成；發(fā)射端通信控制模塊由 MCU、通信模塊、控制驅(qū)動(dòng)模塊組成。
[0024] 接收模塊包括并聯(lián)諧振電路（Ls、Cs)、整流電路、接收端開(kāi)關(guān)降壓電路、負(fù)載、接收 端通信控制模塊。其中接收端開(kāi)關(guān)降壓電路為同步整流降壓電路，由兩個(gè)低導(dǎo)通阻抗的M0S 管、電感以及濾波電容組成。整流電路由四個(gè)肖特基二極管組成全橋整流電路，后面接濾波 電容。并聯(lián)諧振電路由并聯(lián)諧振電容和無(wú)線接收線圈組成。接收端通信控制模塊由MCU、通 信模塊、控制驅(qū)動(dòng)模塊組成。
[0025] 發(fā)射模塊中的直流恒壓電源連接到發(fā)射端開(kāi)關(guān)降壓電路的輸入端；發(fā)射端開(kāi)關(guān)降 壓電路的輸出端與逆變電路的輸入端相連；逆變電路的輸出端與串聯(lián)諧振電路相連；通信 模塊與串聯(lián)諧振電路相連，采集串聯(lián)諧振電路的諧振電壓；通信模塊輸出信號(hào)通過(guò)MCU進(jìn) 行處理后，輸出控制信號(hào)到控制模塊，控制模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到發(fā)射端開(kāi)關(guān)降壓電路和逆 變電路的控制端。
[0026] 接收模塊的并聯(lián)諧振電路與整流電路的輸入端相連；整流電路的輸出端與接收端 開(kāi)關(guān)降壓電路的輸入端相連；接收端開(kāi)關(guān)降壓電路的輸出端與負(fù)載相連；通信模塊與并聯(lián) 諧振電路相連，MCU位于通信模塊與控制模塊之間；接收端通信模塊的輸入信號(hào)為MCU所發(fā) 出的數(shù)字信號(hào)，輸出信號(hào)為阻抗控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過(guò)控制M0S管的導(dǎo)通與關(guān)斷進(jìn)而 控制反射阻抗在一定范圍內(nèi)進(jìn)行微小變化，發(fā)射端通過(guò)檢測(cè)反射阻抗的這一微小變化從而 實(shí)現(xiàn)電路通信。
[0027] 本電路系統(tǒng)的兩個(gè)通信模塊采用的為QI標(biāo)準(zhǔn)的通信電路，通信方式為單方向通 信，通信和控制要求與現(xiàn)有的無(wú)線充電相同。
[0028] 發(fā)射端開(kāi)關(guān)降壓電路用于調(diào)節(jié)輸入端直流電壓。逆變電路用于直流電壓變換為交 流電壓。串聯(lián)諧振電路用于發(fā)射電磁場(chǎng)從而傳播電能。發(fā)射端通信控制模塊用于與接收模 塊通信以及驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)降壓電路和逆變電路。
[0029] 接收端開(kāi)關(guān)降壓電路用于調(diào)節(jié)整流電路輸出電壓至負(fù)載所需電壓。整流電路用于 交流電壓變換為直流電壓以及濾波。并聯(lián)諧振電路用于接收電磁場(chǎng)從而傳播電能。接收端 通信控制模塊用于與發(fā)射端通信并驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)降壓電路。
[0030] 發(fā)射線圈與接收線圈尺寸均可按造QI標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)定。發(fā)射線圈外圈直徑43mm，內(nèi) 圈直徑20mm，同時(shí)線圈背面附上鐵氧體。發(fā)射端無(wú)線發(fā)射線圈取值7. 4uH，串聯(lián)諧振電容取 值330nF。接收線圈外圈直徑43mm，內(nèi)圈直徑20mm，同時(shí)線圈背面附上鐵氧體。接收端無(wú) 線接收線圈取值12uH，并聯(lián)諧振電容取值100nF。無(wú)線發(fā)射線圈的電磁場(chǎng)發(fā)射頻率范圍為 lOOKhz~200KHz。
[0031]系統(tǒng)需根據(jù)線圈的耦合程度以及負(fù)載所需電流實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)射端開(kāi)關(guān)降壓電路、逆 變電路以及接收端開(kāi)關(guān)降壓電路的控制參數(shù)從而達(dá)到最高的電能傳輸效率。
[0032] 經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)，在5V輸出，500mA以內(nèi)，系統(tǒng)平均傳輸效率能達(dá)到70%以上，在傳輸距 離30mm的時(shí)候，系統(tǒng)也有48%的傳輸效率，并隨著傳輸距離的變短而提高，具體效率曲線 圖如圖4所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低功率無(wú)線充電電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括逆變電路、原邊諧振電路、副邊諧振電路、 整流電路、開(kāi)關(guān)降壓電路，逆變電路為由4個(gè)低導(dǎo)通阻抗的MOS管組成的全橋逆變電路，將 輸入的直流電變?yōu)榻涣麟娸敵觯敵鼋佑纱?lián)的電容Cp、無(wú)線發(fā)射線圈Lp組成的原邊諧振 電路的兩端，其特征在于，副邊諧振電路為并聯(lián)式諧振電路，由電容Cs、無(wú)線接收線圈Ls并 聯(lián)組成，原邊諧振電路與副邊諧振電路通過(guò)高頻磁場(chǎng)耦合，電能從原邊諧振電路的輸出端 傳遞到副邊諧振電路，副邊諧振電路輸出交流電經(jīng)過(guò)整流電路整流后輸出直流電，再經(jīng)過(guò) 開(kāi)關(guān)降壓電路調(diào)節(jié)為負(fù)載所需電壓。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述低功率無(wú)線充電電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)降壓電 路由兩個(gè)低導(dǎo)通阻抗的MOS管、電感以及濾波電容組成，兩個(gè)低導(dǎo)通阻抗的MOS管串聯(lián)，串 聯(lián)點(diǎn)與直流負(fù)極接串聯(lián)的電感和濾波電容，濾波電容兩端為輸出。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種低功率無(wú)線充電電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括逆變電路、原邊諧振電路、副邊諧振電路、整流電路、開(kāi)關(guān)降壓電路，逆變電路為由4個(gè)低導(dǎo)通阻抗的MOS管組成的全橋逆變電路，將輸入的直流電變?yōu)榻涣麟娸敵觯敵鼋佑纱?lián)的電容Cp、無(wú)線發(fā)射線圈Lp組成的原邊諧振電路的兩端，其特征在于，副邊諧振電路為并聯(lián)式諧振電路，由電容Cs、無(wú)線接收線圈Ls并聯(lián)組成，原邊諧振電路與副邊諧振電路通過(guò)高頻磁場(chǎng)耦合，電能從原邊諧振電路的輸出端傳遞到副邊諧振電路，副邊諧振電路輸出交流電經(jīng)過(guò)整流電路整流后輸出直流電，再經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)降壓電路調(diào)節(jié)為負(fù)載所需電壓。提高了無(wú)線充電的功率傳輸距離和效率。
【IPC分類(lèi)】H02J50/12
【公開(kāi)號(hào)】CN205051447
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520699272
【發(fā)明人】胡江浩, 楊成蒙, 張杏雯
【申請(qǐng)人】胡江浩
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年9月10日