CN111416443A - 一种能够实现无线电能传输稳压输出的装置 - Google Patents

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宋蕙慧
耿俊琪
侯睿
郑康兴
曲延滨
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

一种能够实现无线电能传输稳压输出的装置，高频逆变电路、原边补偿网络、发射线圈、接收线圈、副边补偿网络、整流滤波电路、DCDC变换电路、采样电路、供电模块、微控制器及门极驱动电路。本发明可通过在接收端进行闭环反馈控制进行稳压，具有良好的瞬态响应性能，***调节时间短；具有良好的抗干扰性能，不易受外界电磁信号干扰；不需增加过多硬件电路，减小设备体积，提高***功率密度，且稳压电路拓扑简单，成本低，经济性好。

Description

一种能够实现无线电能传输稳压输出的装置
技术领域
本发明涉及无线电能传输技术领域，特别是一种可以在对设备体积有要求的条件下有效工作，具有响应速度快、抗干扰性好等特点的无线电能传输稳压输出的装置。
背景技术
无线充电技术是一种非接触式传输电能的方式，相对传统有线传输方式具有安全、可靠、灵活等优势，具有广阔的应用前景。当负载发生变动时，目前的无线电能传输装置稳压输出的装置较为复杂，且需要额外的硬件电路，并且控制***存在响应速度慢、成本高的缺点。
《无线充电电路、无线充电***及电路控制方法》（申请号201610567324.2）公开的是一种无线充电控制电路，通过增加无线通信组件用于接收输出端反馈的充电参数，由控制组件根据充电参数向DC/AC转换模块发送驱动信号调整输出电压；《无线充电控制电路、无线充电控制方法及电子装置无线发射控制方法》（申请号201611218163.2）公开的是一种无线发射控制电路，通过在副边采集用电设备的充电参数并通过无线的形式反馈到原边的接收器中进行调节，能够较好地调节输出电压，降低能量损失与设备温升；《用于机动车的通用无线充电***》（申请号201180046782.7）公开的是一种无线充电***，基于所建立的无线充电协议和输入信号来自动调整输出信号，控制精度较高。上述文献公开的无线电能传输稳压输出的装置都能较好地实现稳压输出功能，但由于添加无线通信组件，反馈信号传输过程有延迟，使***响应性能变差；同时增加额外硬件电路，增加设备体积与成本。
可见，国内目前现有无线充电稳压装置存在以下不足：①***瞬态响应性能较差。 负载发生变动后，由于通过无线通信方式进行反馈信号的传输，***响应时间增加。②*** 抗干扰性能下降。反馈信号在传输过程中容易受到外界电磁信号干扰，降低***稳定性。
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现有的稳压装置需要增加较多硬件电路，使设备体积增大，***效率与功率密度降低。稳压 环节电路拓扑复杂，增加控制难度，成本增加。
发明内容
为了克服现有无线电能传输稳压输出的装置的不足，本发明的目的在于提供一种能够实现无线电能传输稳压输出的装置。能够实现更好的***瞬态响应性能，更好的***抗干扰性能，以及更低的成本控制。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
能够实现无线电能传输稳压输出的装置，包括：高频逆变电路、原边补偿网络、发射线圈、接收线圈、副边补偿网络、整流滤波电路、DCDC变换电路、采样电路、供电模块、微控制器及门极驱动电路。
所述的高频逆变电路接收电源模块的输出电压，将其逆变输出为交流电，并传递到原边补偿网络。
所述的原边与副边补偿网络通过与传输线圈的自感发生谐振，提升传输效率，改善输入输出特性。
所述的发射与接收线圈按照变压器原边副边互感原理，将能量由原边传递至副边。
所述的整流滤波电路接收原边传递的交流电，将其整流为直流电，并传递DCDC变换电路。
所述的DCDC变换电路接收整流滤波电路传递的直流电，将其变为另一固定电压或可调电压的直流电，并传递给负载。
所述的采样电路采集负载两端的电压，并传递给微控制器处理。
所述的微控制器处理采样电路传递的电压信号，经过处理后传递给门极驱动电路。
所述的门极驱动电路，根据微控制器输出的PWM控制信号，驱动DCDC变换电路的开关管，调节输出电压。
所述的供电模块从***中取电，供给微控制器、门极驱动电路与采样电路。
由于采用以上技术方案，本发明相比现有技术具有以下有益效果：
1.本发明的一种能够实现无线电能传输稳压输出的装置具有更好的瞬态响应性能，通过在接受端进行闭环控制的方式，避免反馈信号进行无线传输带来的延时效果，***调节时间短，稳压性能好。
2.本发明的一种能够实现无线电能传输稳压输出的装置具有更好的抗干扰性能，反馈信号传输过程中不易受外界电磁信号的干扰。
3.本发明的一种能够实现无线电能传输稳压输出的装置不需要增加较多的硬件电路，可以减小设备体积，***功率密度得到有效提高，具有更宽的适用范围。稳压环节电路拓扑简单，控制难度小，成本低，具有较好的经济性。
附图说明
图1 为一种能够实现无线电能传输稳压输出的装置的设计功能方框图；
图2 为一种能够实现无线电能传输稳压输出的装置的电路连接拓扑。
具体实施方式
为更好地了解本发明的技术方案，以下结合附图对本发明的工作原理和实施方式作进一步描述。
如图1所示为一种能够实现无线电能传输稳压输出的装置的设计功能方框图，本发明的一种能够实现无线充电稳压输出的控制方案主要由高频逆变电路、原边与副边补偿网络、发射与接收线圈、整流滤波电路、DCDC变换电路、采样电路、供电模块、微控制器及门极驱动电路构成。其中，高频逆变电路将电源输出的直流电逆变为交流电，通过补偿网络与发射与接收线圈传递到整流滤波电路进行滤波处理，经DCDC变换电路调压后输出给负载；微处理器接收采样电路的电压信号，门极驱动电路接收微控制器输出的PWM信号，驱动DCDC变换电路中进行输出电压调节。
如图2所示为一种能够实现无线电能传输稳压输出的装置的电路连接拓扑。微控制器作为控制核心，综合协调DCDC变换电路运行，能够根据负载扰动情况随时调整DCDC变换电路开关器件的占空比，从而调节输出电压。高频逆变电路将电源输出的直流电进行逆变，输出经耦合传输单元传递到接收侧后通过整流滤波电路进行滤波，最终经过DCDC变换电路调压后供给负载。采样电路将负载电压变化情况传输给微控制器，以实现闭环反馈控制。门极驱动电路接收微控制器发出的PWM信号，驱动DCDC变换电路的开关管进行有效的通断控制，实现稳压功能。
综上所述，本发明可通过在接收端进行闭环反馈控制进行稳压，具有良好的瞬态响应性能，***调节时间短；具有良好的抗干扰性能，不易受外界电磁信号干扰；不需增加过多硬件电路，减小设备体积，提高***功率密度，且稳压电路拓扑简单，成本低，经济性好。

Claims (3)

1.一种能够实现无线电能传输稳压输出的装置，其特征在于，所述电路环节包括：高频逆变电路、原边补偿网络、发射线圈、接收线圈、副边补偿网络、整流滤波电路、DCDC变换电路、采样电路、供电模块、微控制器及门极驱动电路。
2.根据权利要求1所述的能够实现无线电能传输稳压输出的装置，其特征在于：通过在接收端进行闭环反馈控制进行稳压，具有良好的瞬态响应性能与抗干扰性能。
3.根据权利要求1所述的能够实现无线电能传输稳压输出的装置，其特征在于：稳压环节不需增加过多硬件电路，减小设备体积，提高***功率密度，且稳压电路拓扑简单，成本低，经济性好。
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