[發明專利]一種恒流功率放大電路及設計方法

在審

• 申請號: 201710188336.9
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN108667435A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 林森
• 申請（專利權）人: 蘇州橫空電子科技有限公司
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20;H03F1/56
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙) 31260
• 代理人: 成麗杰

本發明涉及無線充電領域，公開了一種恒流功率放大電路及設計方法。本發明中，恒流功率放大電路，包括：開關模式功率放大器、阻抗轉換及濾波網絡和負載阻抗；開關模式功率放大器、阻抗轉換及濾波網絡和負載阻抗依次串接；其中，通過阻抗轉換及濾波網絡，使開關模式功率放大器的負載線與預設恒定功率等高線的最大梯度路徑一致。本實施方式，使得功率放大電路無需使用閉環控制即可對可變負載阻抗提供恒定的輸出電流，且相應速度快，減少電路的制作成本。

技術領域

本發明涉及無線充電領域，特別涉及一種恒流功率放大電路及設計方法。

背景技術

無線充電是一種不需要實際的導線就能進行電力的傳輸的技術，目前的主要技術有兩種，一是通過磁共振原理(magnetic resonance)來傳輸能量，如無線充電聯盟(Alliance for Wireless Power，簡稱“A4WP”)即采用該技術；另一種是通過磁感應(magnetic induction)來分享電力，如無線充電聯盟(Wireless Power Consortium簡稱“WPC”)和電源事項聯盟(Power Matters Alliance簡稱“PMA”)都采用該技術。現在使用較為廣泛的無線充電技術是A4WP，它具備可以同時為多臺設備充電的優勢。

發明人在實現本發明的過程中發現，通常使用的基于A4WP的無線充電功率放大器不能對可變負載提供恒定射頻電流輸出；而目前通過閉環系統控制來解決對可變負載提供恒定射頻電流輸出的問題，圖1是目前恒流輸出開關模式功率放大系統的電路結構示意圖，但是通過閉環系統控制的方法實現的電路，對負載阻抗變化的響應速度慢，不能滿足極限負載下的反饋速度要求；且閉環控制電路的成本高，不利于恒流功率放大電路的推廣。

發明內容

本發明實施方式的目的在于提供一種恒流功率放大電路及設計方法，使得功率放大電路無需使用閉環控制即可對可變負載阻抗提供恒定的輸出電流，且響應速度快，減少電路的制作成本。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種恒流功率放大電路，包括：開關模式功率放大器、阻抗轉換及濾波網絡、負載阻抗；該開關模式功率放大器、該阻抗轉換及濾波網絡和該負載阻抗依次串接；其中，通過該阻抗轉換及濾波網絡，使該開關模式功率放大器的負載線與預設恒定功率等高線的最大梯度路徑一致。

本發明的實施方式還提供了一種恒流功率放大電路的設計方法，包括：根據產品需求，選擇所述恒流功率放大電路的開關模式功率放大器；根據功率輸出要求，確定所述恒流功率放大電路的輸出阻抗；根據所述輸出阻抗和負載阻抗，確定所述恒流功率放大電路的阻抗轉換及濾波網絡。

本發明實施方式相對于現有技術而言，通過在負載阻抗和開關模式功率放大器之間串接阻抗轉換及濾波網絡，并通過阻抗轉換及濾波網絡使該開關模式功率放大器的負載線與預設恒定功率等高線的最大梯度路徑一致，實現了功率放大電路在可變負載情況下的恒定電流輸出。阻抗轉換及濾波網絡直接串接在功率放大器之后，無需使用反饋電路，使得在負載阻抗變化時，恒流功率放大電路可以快速響應。同時，阻抗轉換及濾波網絡的實現簡單，降低了功率放大電路實現恒流輸出的成本。

另外，阻抗轉換及濾波網絡包括：阻抗轉換網絡和陷波濾波器；阻抗轉換網絡、該陷波濾波器依次串接。通過阻抗轉換網絡和陷波濾波器的串接組合方式，不僅實現了恒定電流的輸出，還濾掉低通信號以及濾掉功率放大器和阻抗轉換網絡產生的諧波，減少了諧波對整個電路的干擾。

另外，阻抗轉換及濾波網絡為阻抗轉換網絡，阻抗轉換網絡具有低通濾波特性。通過阻抗轉換網絡的低通濾波特性，過濾頻率高的信號。

另外，阻抗轉換網絡采用基于電感電容的阻抗轉換電路實現。采用基于電感電容的阻抗轉換電路具有選頻特性，能夠根據實際需求選擇特定的頻率。

另外，阻抗轉換網絡包括至少二階的阻抗轉換電路。多階的阻抗轉換網絡提供了一種中間阻抗，使得阻抗轉換網絡可以快速的滿足負載阻抗大變化時的阻抗轉換需求。