[發(fā)明專利]降低無線充電諧波干擾的電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810946483.2
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN108711951A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊利江;胡江浩;楊成蒙
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江泰米電子科技有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02M1/12;H02M7/48;H02M7/5387
• 代理公司: 嘉興海創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33251
• 代理人: 鄭文濤

本發(fā)明提出一種降低無線充電諧波干擾的電路，包括逆變單元、感應(yīng)耦合單元與整流單元，其中逆變單元的功能是直流變交流，為感應(yīng)耦合單元的發(fā)射端提供交流電壓，感應(yīng)耦合單元的功能為通過線圈諧振來進行無線能量傳輸，感應(yīng)耦合單元包含發(fā)射端LC諧振模塊以及接收端LC諧振模塊，整流單元的功能是交流變直流，為負載提供直流能量，其特征在于，發(fā)射端LC諧振模塊設(shè)有二階濾波器，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線充電電路技術(shù)領(lǐng)域，具體講是一種降低無線充電諧波干擾的電路。

背景技術(shù)

在無線電能傳輸(WPT)中，現(xiàn)在市場應(yīng)用的最為廣泛的為WPC聯(lián)盟推出的QI協(xié)議，現(xiàn)階段QI協(xié)議主要是應(yīng)用于50W以內(nèi)的消費類電子產(chǎn)品，其中耦合諧振頻率定義在了100KHz，同時為了滿足不同的需求，QI協(xié)議定義了多種不同的系統(tǒng)方案與控制方案，對應(yīng)的控制方案主要有電壓控制、頻率控制、相位控制與占空比控制四種，其中電壓控制與頻率控制為兩種主要的控制方案，相位控制與占空比控制為兩種輔助的控制方案。不同的控制方案具有不同的系統(tǒng)參數(shù)與性能，而對于相位控制與占空比控制來說，其都可以轉(zhuǎn)化成輸入電壓的變化以及輸入頻率的變化，也就是電壓控制與頻率控制。

WPT技術(shù)的原理是在空氣中通過電磁波進行能量傳輸，所以WPT的電磁干擾衰減是一個挑戰(zhàn)性的問題，對于WPT電磁干擾的調(diào)試方案而言，大體可以分為兩大類：空間屏蔽方案與電路改進方案?？臻g屏蔽方案不減少系統(tǒng)的電磁發(fā)射總量，而是在電磁傳播路徑上通過屏蔽、吸收或抵消電磁波等方式降低系統(tǒng)對環(huán)境的電磁干擾，這一類的方案的主要有導(dǎo)電屏蔽、磁屏蔽、無源線圈屏蔽等；對于導(dǎo)電屏蔽而言，他是通過加入軟磁金屬進行電磁隔離，其電磁屏蔽的效果相對來說要好于磁屏蔽與無源線圈屏蔽，但是因為渦流的存在而極大地降低了系統(tǒng)的效率，而通過改變軟磁金屬的形狀進而改變渦流的回流路徑以及大小可以在一定程度上緩解渦流帶來的效率降低。對于無源線圈屏蔽技術(shù)而言，一種利用線圈解耦特性構(gòu)造的無源線圈是一種可采用的方法，該方法不會造成WPT系統(tǒng)的功率傳輸能力，但是線圈擺放需要固定位置。

電路改進方案通過改變系統(tǒng)磁耦合結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)或者控制方案進而減少整個系統(tǒng)的電磁發(fā)射總量。其中在雙通道WPT系統(tǒng)中采用反相電流傳輸是一種非常有效的電磁衰減的方法，該方法非常類似于有原線圈技術(shù)，對于遠場的電磁輻射具有非常好的濾波效果。對于控制方案改進而言，頻率抖動技術(shù)是一種有效的方案，其通過對發(fā)射頻率進行頻率抖動控制從而把頻點上的能量分散到一個頻率段上，進而降低電磁干擾；除此之外，也可以通過改變相位來達到此目的。

對于大部分的空間屏蔽方案而言，其主要針對于近場的磁場強度進行衰減，因為WPT線圈結(jié)構(gòu)具有開放性，而大部分諧波有很高的頻率，所以空間屏蔽方案對于遠場高頻諧波干擾并沒有什么作用；而采用有源線圈以及反相電流技術(shù)雖然對整個頻率段都有很好的衰減作用，但是其需要多加一組線圈、控制、驅(qū)動以及傳感系統(tǒng)，同時還要考慮兩組線圈之間的相互耦合，這無疑大大加大了系統(tǒng)的復(fù)雜性以及設(shè)計的難度。頻率抖動方案與相位控制方案是專門針對于諧波衰減的方案，但是頻率抖動方案的諧波衰減效果并不是特別好，衰減程度主要取決于頻率調(diào)制的帶寬大小，而帶寬太大將會降低系統(tǒng)效率以及功率傳輸；對于相位控制方案來說，其只能對三次諧波及其奇數(shù)倍的諧波具有濾除效果，對其余頻次的諧波并沒有衰減效率。

上面介紹了一些關(guān)于無線充電技術(shù)、降低電磁干擾(即提高電磁兼容性)的基礎(chǔ)知識，本申請旨在于通過電路改進，利用簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)降低電磁干擾的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種降低無線充電諧波干擾的電路，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種降低無線充電諧波干擾的電路，包括逆變單元、感應(yīng)耦合單元與整流單元，其中逆變單元的功能是直流變交流，為感應(yīng)耦合單元的發(fā)射端提供交流電壓，感應(yīng)耦合單元的功能為通過線圈諧振來進行無線能量傳輸，感應(yīng)耦合單元包含發(fā)射端LC諧振模塊以及接收端LC諧振模塊，整流單元的功能是交流變直流，為負載提供直流能量，發(fā)射端LC諧振模塊設(shè)有二階濾波器。