[實用新型]一種半橋諧振逆變型磁耦合諧振式無線充電電源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921320339.4
• 申請日: 2019-08-14
• 公開（公告）號: CN210404849U
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛家祥
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市鉅大電子有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/80;H02M7/48;H02M7/5387
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務(wù)所有限公司 44215
• 代理人: 黃焯輝

本實用新型涉及無線充電電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種半橋諧振逆變型磁耦合諧振式無線充電電源，其包括發(fā)射端電路和接收端電路，發(fā)射端電路包括EMI濾波電路、第一整流濾波電路、半橋LCC諧振逆變電路、第一輔助電源、第一信號調(diào)理電路、控制電路和第一通信電路；接收端電路主要包括并聯(lián)諧振電路、第二整流濾波電路、第二輔助電源、第二信號調(diào)理電路和第二通信電路。本實用新型將逆變拓撲與諧振拓撲結(jié)合，從而實現(xiàn)輸入功率的調(diào)節(jié)，減小發(fā)射端體積和重量；通過第一通信電路和第二通信電路實現(xiàn)發(fā)射端和接收端電路的無線通信，在提高電源動靜態(tài)性能的同時，保證接收端電路具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，具有良好的市場應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及無線充電電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種半橋諧振逆變型磁耦合諧振式無線充電電源。

背景技術(shù)

無線充電技術(shù)(wireless charging technology，WCT)，又稱為無線電能傳輸(wireless power transfer，WPT)，是指不通過傳統(tǒng)導(dǎo)線連接，而是利用電場、磁場、微波或者激光等傳導(dǎo)介質(zhì)來實現(xiàn)電能的無線傳輸，其非接觸式充電的特點具有無導(dǎo)線限制、無插拔、少危險等優(yōu)勢。無線充電是實現(xiàn)能源便捷高效利用的重要途徑，在電動汽車充電、航空航天器供能、便攜式移動設(shè)備充電、醫(yī)療器械設(shè)備充電和煤礦油田開采、能源化工、水下作業(yè)等特殊領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

無線充電技術(shù)主要可分為電磁感應(yīng)式、磁耦合諧振式、電場耦合式、無線電波式四種。其中，磁耦合諧振式無線充電因其傳輸距離遠、傳輸功率大、對介質(zhì)依賴性小、穿透性強等優(yōu)點而成為無線充電領(lǐng)域的主要研究方向，其基本原理是在一定頻率的高頻交流電激勵下，發(fā)射端線圈與電容發(fā)生諧振產(chǎn)生交變近磁場，通過電磁耦合諧振，接收端線圈與電容將磁能轉(zhuǎn)換為電能輸出到后級負載，從而完成能量交換。

磁耦合諧振式無線充電電源電路可分為發(fā)射端電路和接收端電路。發(fā)射端逆變電路是磁耦合諧振式無線充電電源的重要組成部分，其作用是是將直流電轉(zhuǎn)化為供諧振線圈工作所需的高頻交流電，常用于無線充電系統(tǒng)的逆變電路主要有E類逆變電路、D類逆變電路、半橋逆變電路和全橋逆式變電路等拓撲結(jié)構(gòu)。中、大功率逆變電路多用半橋逆變和全橋逆變電路，兩者相比半橋逆變器具有器件少、控制較簡單的優(yōu)點。

磁耦合諧振式無線充電電源高效傳輸?shù)年P(guān)鍵是系統(tǒng)工作在諧振狀態(tài)，對于設(shè)計完成的線圈諧振器，要求電源與諧振器之間的頻率要保持一致，常見的諧振拓撲主要有四種：發(fā)射端串聯(lián)諧振，接收端串聯(lián)諧振(SS)；發(fā)射端串聯(lián)諧振，接收端并聯(lián)諧振(SP)；發(fā)射端并聯(lián)諧振，接收端串聯(lián)諧振(PS)；發(fā)射端并聯(lián)諧振，接收端并聯(lián)諧振(PP)。

目前，磁耦合諧振式無線充電電源的諧振拓撲和半橋逆變拓撲相互分離獨立，需要容量大的諧振電容，增加電源體積和重量，阻礙了半橋逆變在無線充電電源的應(yīng)用推廣。在功率輸出調(diào)節(jié)上，已有的無線充電電源多在接收端電路中加入DC-DC變換器，對充電電壓進行控制。當功率等級提高時，由于電感和電容的存在，接收端電路體積急劇增大，這與接收端設(shè)備小型化需求矛盾。

實用新型內(nèi)容

本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的問題提供一種半橋諧振逆變型磁耦合諧振式無線充電電源，將逆變拓撲與諧振拓撲結(jié)合，提出一種發(fā)射端半橋LCC諧振逆變拓撲，將對稱均壓電容作為諧振電容，通過占空比、頻率等調(diào)節(jié)來控制諧振電壓和電流，從而實現(xiàn)輸入功率的調(diào)節(jié)，減小發(fā)射端體積和重量；通過第一通信電路和第二通信電路實現(xiàn)發(fā)射端和接收端電路的無線通信，第二通信電路將接收端電路的輸出電壓電流數(shù)據(jù)傳輸?shù)降谝煌ㄐ烹娐罚谝煌ㄐ烹娐吩賹?shù)據(jù)傳輸?shù)桨l(fā)射端主控芯片中處理，從而實現(xiàn)接收端輸出電流的閉環(huán)控制，在提高電源動靜態(tài)性能的同時，保證接收端電路具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，具有良好的市場應(yīng)用價值。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案：