[發明專利]一種用于無線能量傳輸的可重配置整流器

在審

• 申請號: 201810200908.5
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108155822A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 朱桂杰;唐仙;麥宋平;王志華
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: H02M7/40
• 分類號: H02M7/40;H02M7/219;H02M1/36
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 余敏

本發明公開了一種用于無線能量傳輸的可重配置整流器，包括有源整流器模塊、分壓電路和PWM控制器模塊；其中，所述分壓電路用于產生一個與所述有源整流器模塊的輸出電壓成比例的檢測信號，所述PWM控制器模塊用于接收所述檢測信號，產生一控制信號，所述控制信號用于控制所述有源整流器模塊在全波整流模式和電壓翻倍模式之間切換工作；所述有源整流器模塊包括第一MOS管，第二MOS管，第三MOS管，第四MOS管以及各MOS管對應的比較器，啟動電路，第一穩壓電容，第二穩壓電容和開關；第一穩壓電容的另一端連接所述第四MOS管的源極，作為所述有源整流器模塊的輸出端；第二穩壓電容的另一端接地。本發明的可重配置整流器的能量效率較高，且電路成本較低。

【技術領域】

本發明涉及無線能量傳輸領域，特別是涉及一種用于無線能量傳輸的可重配置整流器。

【背景技術】

無線能量傳輸技術(WPT)在植入式醫療方面的應用越來越普遍。通過該技術可以移除植入式設備中的電池，減少設備的體積大小。在一個典型的WPT系統中，整流器是系統的重要組成部分之一，用于把接收到的交流信號轉換成一個直流輸出。在實際的植入式應用中，整流器的輸出電壓會隨著線圈距離和系統負載的變化而變化，而且線圈的耦合系數和系統的負載情況往往會在充電過程中發生劇烈變化。

目前，有研究提出一個可重配置的諧振可調的整流器，可以在負載和耦合情況發生較大變化下穩定輸出電壓。該可重配置的整流器的結構如圖1所示。該整流器由5個開關和3個比較器，以及功率MOS管構成。在1X模式時，該整流器工作情況是全波整流模式；在2X模式時，整流器工作情況是電壓翻倍模式。該結構可以取得較高的能量接收效率，以及在沒有LDO或DC/DC變換器的情況下獲得恒定的輸出電壓。然而，該圖1所示的整流器有如下幾個缺陷：系統的能量效率較低，電路的設計較為復雜。

以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本發明的發明構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。

【發明內容】

本發明所要解決的技術問題是：彌補上述現有技術的不足，提出一種用于無線能量傳輸的可重配置整流器，系統的能量效率較高，且電路成本較低。

本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決：

一種用于無線能量傳輸的可重配置整流器，包括有源整流器模塊、分壓電路和PWM控制器模塊；其中，所述分壓電路用于產生一個與所述有源整流器模塊的輸出電壓成比例的檢測信號，所述PWM控制器模塊用于接收所述檢測信號，產生一控制信號，所述控制信號用于控制所述有源整流器模塊在全波整流模式和電壓翻倍模式之間切換工作；所述有源整流器模塊包括第一MOS管，第二MOS管，第三MOS管，第四MOS管以及各MOS管對應的比較器，啟動電路，第一穩壓電容，第二穩壓電容和開關；各MOS管對應的比較器的正向輸入端、反向輸入端、輸出端分別連接相應的MOS管的源極、漏極和柵極；啟動電路用于產生啟動信號以控制各比較器使能工作；第一MOS管的源極接地，漏極與第三MOS管的漏極相連，作為第一相連端，該第一相連端連接交流電正向輸入端；第二MOS管的源極接地，漏極與第四MOS管的漏極相連，作為第二相連端，該第二相連端連接交流電反向輸入端；第三MOS管的源極與第四MOS管的源極相連；第一穩壓電容的一端和第二穩壓電容的一端相連，作為第三相連端；第一穩壓電容的另一端連接所述第四MOS管的源極，作為所述有源整流器模塊的輸出端；第二穩壓電容的另一端接地；開關的一端與所述第二相連端連接，另一端與所述第三相連端連接，所述開關的控制端連接所述PWM控制器模塊的輸出端。

本發明與現有技術對比的有益效果是：