[發明專利]一種用于無線能量傳輸系統輸出級的直流電平轉換器

在審

• 申請號: 201910628006.6
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110445379A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 李斌;徐容豐;賈浩陽;黃沫;吳子瑩;林旭杰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

1.一種用于無線能量傳輸系統輸出級的直流電平轉換器，其特征在于，包括供電電路、buck-boost主體電路、輸入輸出比較電路、柵極驅動電路、頻率產生振蕩器、電流檢測與過流保護電路、輸出調整控制電路；

所述供電電路分別與buck-boost主體電路及輸入輸出比較電路連接，所述輸出調整控制電路分別與柵極驅動電路、電流檢測與過流保護電路及頻率產生振蕩器電路連接，所述柵極驅動電路與buck-boost主體電路連接。

2.根據權利要求1所述的直流電平轉換器，其特征在于，所述buck-boost主體電路包括儲能電感、第一高端MOS開關管、第二低端MOS開關管、第三高端MOS開關管及第四低端MOS開關管，所述儲能電感的一端分別與第一高端MOS開關管及第二低端MOS開關管連接，所述儲能電感的另一端分別與第三高端MOS開關管及第四低端MOS開關管連接，所述第二低端MOS開關管及第四低端MOS開關管的另一端接地。

3.根據權利要求2所述的直流電平轉換器，其特征在于，

當輸入輸出比較電路檢測buck-boost主體電路的輸出電壓小于負載所需要電壓時，則buck-boost主體電路工作在boost模式，儲能電感一端的第一高端MOS開關管維持在導通狀態，第二低端MOS開關管維持在關斷狀態，而另一端的第三高端MOS開關管和第四低端MOS開關管在一個周期內交替導通，當第四低端MOS管導通時輸入電壓對儲能電感進行充電，當第三高端MOS開關管導通時，由輸入電源以及儲能電感同時對輸出負載進行放電，從而使輸出電壓周期性地提高，由此達到對輸入電壓進行升壓后進行輸出的目的；

當輸入輸出比較電路檢測到buck-boost主體電路的輸出電壓大于所需要的負載電壓時，則buck-boost主體電路工作在buck模式，第三高端MOS開關管維持在導通狀態，第四低端MOS開關管維持在關斷狀態，而第一高端MOS開關管和第二低端MOS開關管在一個周期內交替導通，第一高端MOS開關管導通時輸入電壓對儲能電感進行充電，當第一高端MOS開關管導通時，由儲能電感對輸出負載進行放電，從而使輸出電壓周期性地降低，由此達到對輸入電壓進行降壓后進行輸出的目的。

4.根據權利要求1所述的直流電平轉換器，其特征在于，當輸入輸出比較電路檢測到buck-boost主體電路的輸出電壓接近負載電壓時，此時buck-boost主體電路工作在buck和boost兩種模式相互交替的模式。

5.根據權利要求1所述的直流電平轉換器，其特征在于，所述輸入輸出比較電路由電平比較器構成。

6.根據權利要求1所述的直流電平轉換器，其特征在于，所述柵極驅動電路由圖騰柱式的雙極型晶體管驅動電路構成。

7.根據權利要求2所述的直流電平轉換器，其特征在于，高端MOS開關管及低端MOS開關管均使用N溝道MOSFET。

8.根據權利要求3所述的直流電平轉換器，其特征在于，當buck-boost主體電路工作在boost模式，輸出電壓與輸入電壓的比值由第三高端MOS開關管及第四低端MOS開關管導通時長決定，即輸出電壓/輸入電壓的值與第四低端MOS開關管導通的占空比決定；

輸出電壓與輸入電壓的比值由第一高端MOS開關管及第二低端MOS開關管導通時長決定，即輸出電壓/輸入電壓的值與第一高端MOS開關管導通的占空比決定。

9.根據權利要求1所述的直流電平轉換器，其特征在于，所述頻率產生振蕩器由電平比較器及RC元件構成。