[发明专利]一种新型单级隔离无线快充系统

说明书

本发明提供了一种新型单级隔离无线快充系统，其特征在于，包括全桥整流电路，全桥整流电路自电网取电后将交流电转换为直流电，接入非隔离型的DC/DC变换电路，由DC/DC变换电路进行电压调制后接入无线传输级，由无线传输级对负载进行充电，无线传输级仅用于实现物理隔离及降压。本发明提出的一种新型单级隔离的无线快充系统方案具体采用非调制的无线传输级来实现高降压比和隔离功能，同时引入DC/DC调制级，实现了系统的隔离、降压、调制等目标。实验结果表明，本发明能显著地提高系统的效率。

技术领域

本发明涉及一种无线快充系统。

背景技术

无线充电作为一种非接触式供电方案，在便携式电子设备、可植入医疗器械、电动汽车等诸多领域取得了广泛应用。以手机为代表的中小功率设备为例，现有市场上的无线充电产品方案为了与传统有线充电方案兼容，直接在电源适配器与电池充电管理芯片之间引入发射和接收模块，即实现了电能的无线传输，对手机的锂电池进行充电。

现有产品方案如图1及图2所示，在适配器和无线传输级中存在两级隔离，第一级隔离为适配器中的电气隔离，第二级隔离为无线传输级中存在的物理隔离。同时，适配器、无线传输级和充电管理芯片中存在三级调制，隔离和调制冗余导致系统的整体效率不足60％。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有无线充电方案中存在的隔离与调制冗余问题，造成系统的整体效率低下。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种新型单级隔离无线快充系统，其特征在于，包括全桥整流电路，全桥整流电路自电网取电后将交流电转换为直流电，接入非隔离型的DC/DC变换电路，由DC/DC变换电路进行电压调制后接入无线传输级，由无线传输级对负载进行充电，无线传输级仅用于实现物理隔离及降压。

优选地，上述无线传输级由发射模块及接收模块组成。发射模块包括半桥逆变电路、发射侧补偿电路和发射线圈。接收模块包括接收线圈、接收侧补偿电路和全桥整流电路。

半桥逆变电路输出接入发射侧补偿电路(由电感L₁，电容C₁和和电容C₂组成)，经发射线圈(等效电感L_p)和接收线圈(等效电感L_s)，接入接收侧补偿电路(电容C₃)，经过全桥整流电路给负载供电。

将发射线圈及接收线圈用受控源等效模型表示，所述无线传输级的主要电路参数满足以下条件：

式中，L₁表示电感L₁的电感值；C₁表示电容C₁的电容值；L_p表示发射线圈等效电感L_p的电感值；C₂表示电容C₂的电容值；L_s表示接收线圈等效电感L_S的电感值；C₃表示电容C₃的电容值；G_p,vi表示电感L₁、电容C₁、电容C₂及发射线圈等效电感L_p部分电路的电压-电流增益；m表示电感比值，m＝L₁/L_p；G_coil,iv表示发射线圈及接收线圈的电流-电压增益；M表示发射线圈及接收线圈的互感；k表示线圈磁耦合系数；G_s,vv表示接收线圈等效电感L_S及电容C₃部分电路的电压-电压增益；G_vv表示总的电压-电压增益。