[發明專利]一種基于PWM控制的多環路穩壓整流器無線充電系統

在審

• 申請號: 202310369821.1
• 申請日: 2023-04-10
• 公開（公告）號: CN116094124A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 李興;孟瀟東;李鵬飛
• 申請（專利權）人: 江蘇鑫康微電子科技有限公司
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J50/10;H02J50/12;H02J50/90;H02M7/217;H02M1/08;H02M1/44
• 代理公司: 廣州華智創益知識產權代理有限公司 44568
• 代理人: 韓志功

1.一種基于PWM控制的多環路穩壓整流器無線充電系統，其特征在于；包括：

耦合線圈，用于推導出副邊電流I_s；

功放驅動器，用于驅動耦合線圈，并將直流能量轉換成交流能量并耦合到副邊；

穩壓整流器，用于將交流能量轉換成直流能量；

所述功放驅動器的輸出端與耦合線圈的輸入端電性連接，耦合線圈的輸出端與穩壓整流器的輸入端電性連接；

所述穩壓整流器的輸出端連接有導通角控制器，且所述導通角控制器包括電壓環路和電流環路，所述電壓環路用于采樣負載電壓Vout，通過導通角控制器，調制占空比D，通過負反饋產生穩定Vout；所述電流環路，用于采樣副邊電流I_s，通過導通角控制器，調制占空比D，通過負反饋修正電壓增益帶寬，以增加無線充電距離。

2.根據權利要求1所述的一種基于PWM控制的多環路穩壓整流器無線充電系統，其特征在于：所述耦合線圈包括原邊線圈L₁，副邊線圈L₂，原邊線圈驅動電壓V_s，驅動內阻R_s，穩壓整流器輸入電壓Vrec，穩壓整流器輸入電阻R_rec；其中R₁是L₁的內阻，C₁是L₁的匹配電容，?R₂是L₂的內阻，C₂是L₂的匹配電容，設置?V_s的開關頻率是f_sw，ωsw=2πf_sw；當L₁和C₁匹配在ωsw時，副邊電流I_s的推導公式為：；

其中，

；

；

；

當R_rec比較小時，副邊電流I_s被簡化為，其中k為耦合系數。

3.根據權利要求2所述的一種基于PWM控制的多環路穩壓整流器無線充電系統，其特征在于：所述原邊線圈L₁與副邊線圈L₂耦合，匹配電容C₁的輸出端與原邊線圈L₁的1號腳相連，匹配電容C₁輸入端與驅動內阻為R_s的輸出端相連，內阻R₁的輸出端接在原邊線圈L₁的2號腳，內阻R₁的輸入端與功放驅動器的輸入端相連并接地；所述副邊線圈L₂的3號腳接在匹配電容C₂的輸入端，匹配電容C₂的輸出端為穩壓整流器3的輸入電壓，記為整流器輸入電壓Vrec，副邊線圈L₂的4號腳接在內阻R₂的輸入端，內阻R₂的輸出端接地，功放驅動器的輸出電壓為耦合線圈的驅動電壓V_s，驅動內阻R_s接在功放驅動器的輸出端。

4.根據權利要求1所述的一種基于PWM控制的多環路穩壓整流器無線充電系統，其特征在于；所述穩壓整流器包括：

有源二極管TP、TN，用于提供正向導通電流；

功率開關BP、BN，交替導通接地且由占空比D控制以調整穩壓整流器的導通角；

電感C₃。

5.根據權利要求4所述的一種基于PWM控制的多環路穩壓整流器無線充電系統，其特征在于：所述有源二極管TP的輸出端與有源二極管TN的輸出端相連后連接到電感C₃的輸入端，并連接到電流源IL的輸入端，有源二極管TP的輸入端接到端子ACP上，并連接到開關BP的輸入端，端子ACP連接到匹配電容C₂的輸出端，有源二極管TN的輸入端連接到ACN端子上，ACN端子連接到電流源I_s的輸出端，并連接到開關BN的輸入端，開關BP的輸出端與開關BN的輸出端相連后接地，并連接到電流源IL的輸出端。