[實用新型]自適應磁共振無線充電器

有效

• 申請號: 201520406546.7
• 申請日: 2015-06-11
• 公開（公告）號: CN204652001U
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 曾孝平;王茂;熊東;于安寧;陳毅;馬明靜;石紹輝;金平米;朱周梅;溫凱;黃友冬
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J17/00
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 陳千

技術領域

本實用新型涉及到無線充電技術，具體地說，是一種自適應磁共振無線充電器。

背景技術

無線充電系統分為電場耦合無線充電系統、電磁耦合無線充電系統、磁共振耦合無線充電系統和無線電波無線充電系統，其中電磁耦合無線充電系統和磁共振耦無線充電系統的已經得到了廣泛的使用，但基于感應式磁耦合的無線充電系統仍然存在著一些缺陷：

A)能量收發兩端需要嚴格對齊，當發送線圈和接收線圈在位置上稍有偏移，接收端的接收功率將大幅度降低，傳輸范圍大多處于毫米級；

B)出于對接收端在充電時的安全性和有效性的考慮，能量抵達接收端時必須保證在一定功率范圍以內，所以要求接收端在充電時保持在一定相對距離上，這造成了充電過程中的靈活性低；

C)目前無線充電器產品仍然沒有統一的標準，所以用電設備必須使用與之匹配的充電器進行充電，這造成充電不方便。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種自適應磁共振無線充電器，該充電器采用諧振式磁耦合技術取代感應式耦合來將傳輸距離擴展到厘米級甚至米級，引入DC-DC轉換模塊來實現功率的自適應調節，同時使用Royer振蕩器原理來完成諧振頻率在距離上的自適應跟蹤，使得無線充電更加自由、方便。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種自適應磁共振無線充電器，其關鍵在于：設置有直流電源模塊、DC-DC變換模塊、自激振蕩電路以及LC諧振網絡，所述直流電源模塊輸出的直流電源經過DC-DC變換模塊后送入自激振蕩電路中，在自激振蕩電路的輸出端連接所述LC諧振網絡；

所述自激振蕩電路包括MOS管Q1、MOS管Q2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4以及二極管D1和二極管D2，所述LC諧振網絡是由發射線圈和諧振電容C1構成的并聯諧振網絡；

所述電阻R1與電阻R2組成分壓電路連接在DC-DC變換模塊輸出的電源端和接地端之間，電阻R1和電阻R2的公共端與MOS管Q1的柵極連接，同時電阻R1和電阻R2的公共端正向連接二極管D2后接諧振電容C1的第一端，MOS管Q1的源極接地，MOS管Q1的漏極接諧振電容C1的第二端；

所述電阻R3與電阻R4組成分壓電路連接在DC-DC變換模塊輸出的電源端和接地端之間，電阻R3和電阻R4的公共端與MOS管Q2的柵極連接，同時電阻R3和電阻R4的公共端正向連接二極管D1后接諧振電容C1的第二端，MOS管Q2的源極接地，MOS管Q2的漏極接諧振電容C1的第一端；

所述發射線圈由中間的抽頭分為了線圈L2和線圈L3，發射線圈中間的抽頭還經過扼流線圈L1與所述DC-DC變換模塊輸出的電源端相連。

基于上述設計，DC-DC變換模塊可以根據檢測到的負載狀況自適應的調整輸出功率，當收發線圈處于強磁耦合情況下，線圈間的相對位置和角度的改變會導致電路的阻抗特性發生改變，進而引起系統最佳諧振頻率的偏移，導致系統傳輸功率的下降，本方案將自激振蕩電路與LC諧振網絡組成Royer振蕩器，可以對距離變化時的最佳諧振頻率點進行跟蹤，因為Royer振蕩器的諧振頻率總是由LC諧振網絡的阻抗特性決定的，當系統耦合系數發生改變時，LC諧振網絡的阻抗特性會發生相應的變化，從而使系統總能保持在諧振狀態，維持其較高的傳輸效率。

作為進一步描述，所述DC-DC變換模塊連接有控制單元，該控制單元根據負載的功率需求調整所述DC-DC變換模塊的輸出功率。

更進一步的，所述MOS管Q1和MOS管Q2的型號均為N溝道增強型MOSFET，型號為IRFP250N。

本實用新型的顯著效果是：采用諧振式磁耦合技術，將傳輸距離達到了厘米級甚至米級，即使收發諧振線圈之間存在一定角度偏移，二者仍能保持較高的功率傳輸，無線充電更加自由；在交流逆變模塊前引入DC-DC變化模塊，可以方便有效地調節交流信號的輸出功率，實現了功率的自適應傳輸；使用Royer振蕩器的原理，實現了諧振頻率在距離上的自適應跟蹤，從而使系統總能保持在諧振狀態，提高了傳輸效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的電路原理框圖；

圖2是圖1中自激振蕩器與LC諧振網絡組成Royer振蕩器的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式以及工作原理作進一步詳細說明。