[實用新型]一種利用基波磁耦合諧振的無線供電裝置

有效

• 申請號: 201320244004.5
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN203261132U
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 周巖;高飛;張騰飛;謝俊
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H02M7/48
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本實用新型涉及一種無線能量傳輸裝置，具體涉及一種利用基波磁耦合諧振的無線供電裝置，用于需要為無線電能供電的場合。

背景技術

非輻射性磁耦合諧振作為新型無線供電技術，通過使兩個相同頻率的諧振物體產生很強的相互耦合，而對周圍非諧振頻率的接受端只有較弱的耦合。磁耦合諧振系統包括發射諧振線圈、次級接受諧振線圈和負載。MIT的Marin?Soljacic助理教授是該系統的實用新型者，其MIT研究小組演示了無線供電，他們從2米的距離成功地點亮了60W燈泡。磁耦合諧振技術可實現中距離(mid-range)的能量傳輸，而不需要增強磁場強度，而傳統的磁耦合只能在短距離范圍內（一般在十厘米）取得相對良好的效果，傳輸距離只能通過增強磁場強度來增加。同時磁諧振耦合系統有一個重要優點就是可以穿透各種不同非金屬障礙物，而且對系統的能量傳輸效率、功率等指標沒有影響。

目前磁諧振耦合無線供電技術需要依賴兩個頻率相同的諧振線圈，但在實際應用中器件參數誤差，很難做到兩個諧振參數完全一致的線圈，故兩個諧振線圈的頻率點很難完全一致。這不僅影響了傳輸距離，而且由于存在多個耦合線圈，系統整體效率也受到限制。因此需要研究基于磁耦合諧振無線供電的高效率工作電路，解決無線電能供電諧振線圈之間最佳諧振點一致性差的問題。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對磁耦合諧振無線供電應用場合，提出高效率、高可靠性的磁耦合無線供電電路。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種利用基波磁耦合諧振的無線供電裝置，包括依次連接的控制電路、驅動電路、發射電路，以及與發射電路磁耦合的諧振接受電路，所述發射電路包括輸入電源、與輸入電源相連接且包含有發射線圈的非諧振類變換器，所述諧振接受電路包括接受線圈、諧振電容、負載，所述接受線圈分別與諧振電容、負載相并聯，所述發射線圈與接受線圈相耦合；

其中：所述控制電路輸出控制信號至驅動電路，驅動電路根據控制信號產生電壓方波信號輸出至非諧振類變換器中的開關器件，通過開關器件的動作使得發射線圈與接受線圈諧振頻率點一致，實現磁耦合諧振無線供電。其中，控制信號為與接受線圈的諧振頻率相同的高頻控制信號。

作為本實用新型的一種利用基波磁耦合諧振的無線供電裝置進一步的優化方案，所述非諧振類變換器為全橋逆變器，所述發射電路還包括一個輸入電容；其中所述輸入電容、全橋逆變器分別并聯于輸入電源的兩端，所述全橋逆變器包括由第一開關管、第三開關管組成的第一橋臂，以及由第二開關管、第四開關管組成的第二橋臂；所述發射線圈的兩端分別連接全橋逆變器的兩個橋臂的中點，由驅動電路根據控制電路的控制信號產生兩路互補導通的方波信號分別輸出至全橋逆變器中兩個橋臂的開關管，其中第一路信號分別輸出至第一開關管、第四開關管，第二路信號分別輸出至第二開關管和第三開關管。

作為本實用新型的一種利用基波磁耦合諧振的無線供電裝置進一步的優化方案，所述非諧振類變換器為雙管正激變換器，所述雙管正激變換器包括發射線圈、第一續流二極管、第二續流二極管，第一開關管、第二開關管；其中所述第一續流二極管的陰極、第一開關管的漏極分別與輸入電源的正極相連接，所述第一開關管的源極分別與發射線圈的一端、第二續流二極管的陰極連接；所述第一續流二極管的陽極分別與發射線圈的另一端、第二開關管的漏極連接；所述第二開關管的源極、第二續流二極管的陽極以及輸入電源的陰極分別連接后接地；由驅動電路根據控制電路的控制信號產生一路方波信號同時輸出至第一開關管和第二開關管。

作為本實用新型的一種利用基波磁耦合諧振的無線供電裝置進一步的優化方案，所述控制電路為數字信號處理器，其型號為DSP?TMS320F2812；所述驅動電路為驅動芯片IR2100。

本實用新型采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

本實用新型的一種利用基波磁耦合諧振的無線供電裝置具有結構簡單的優點，無需依賴發射線圈和接受線圈具有相同的諧振頻率。同時全橋逆變器容易實現ZVS，可廣泛應用于大功率無線供電場合。

附圖說明

圖1是本實用新型的實施例一中利用基波磁耦合諧振的無線供電裝置的實現電路示意圖。

圖2是本實用新型的實施例一中的全橋逆變器驅動信號和發射線圈電流波形圖。

圖3是本實用新型的實施例一中的發射線圈電流能量頻譜分布圖。

圖4是本實用新型的實施例一中的全橋逆變器中功率開關管的ZVS實現圖。