[发明专利]一种基于最大功率追踪算法的无线充电接收控制装置

权利要求书

1.一种基于最大功率追踪算法的无线充电接收控制装置，其特征在于，包括最大功率追踪模块、同步整流模块、信息采集模块和控制模块；所述控制模块为单片机，同步整流模块是以UCC24612芯片为核心的同步整流电路，最大功率追踪模块是以TPS28225芯片和BSG0813NDI芯片为核心的负载电路，信息采集模块的芯片为INA180A3；

单片机通过AD检测模块对同步整流电路输出的电压、电流进行检测，并进行统计处理，得到精确的采样数据，并通过输出不同占空比的方波，控制以TPS28225芯片和BSG0813NDI芯片为核心的负载电路，改变线圈电压、电流，利用变步长的扰动观察法实现负载的最大功率追踪；

所述BSG0813NDI芯片是由上下两个非对称的N沟道MOSFET构成，所述BSG0813NDI芯片5脚接线圈L4作为最大功率输出脚；所述TPS28225芯片1脚为上栅极驱动输出端，接到BSG0813NDI芯片1脚；所述TPS28225芯片2脚为上端栅极驱动器的浮动引导供应管脚，通过一个自举电容C69与8脚一起接到BSG0813NDI芯片2脚，对MOSFET进行充电；所述TPS28225芯片3脚为PWM信号控制输入端；所述TPS28225芯片4脚为GND直接接地；所述TPS28225芯片5脚为下栅极驱动输出端，接到BSG0813NDI芯片6脚；所述TPS28225芯片6脚为VCC，通过5V电压供电，与旁路电容C75接到GND；所述TPS28225芯片7脚为使能端，直接与6脚VCC相连；

控制模块使用的核心算法是变步长的扰动观察法，变步长的扰动观察法实现的过程是：单片机通过A/D转换模块对同步整流输出的电压、电流进行采样，并进行统计处理，得到精确的采样结果U_k-1、I_k-1，计算出输出功率P_k-1，通过改变输出方波的占空比，控制以TPS28225芯片和BSG0813NDI芯片为核心的负载电路，改变其负载大小，进而改变线圈电压、电流，得到新的U_k、I_k，并计算出当前输出功率为P_k，计算出两次电压和功率的差值ΔU_k、ΔP_k，可得比值ΔP_k/ΔU_k，越接近功率最大点处，ΔP_k/ΔU_k越小，由此可将下次改变的占空比ΔL_k与此联系起来，令ΔL_k=ΔL_k-1（ΔP_k/ΔU_k），最后通过ΔU_k、ΔP_k和ΔP_k/ΔU_k的正负变化判断得出占空比的大小，可知越接近最大输出功率，步长应越小，当外界因素变化时，步长由大变小，得以快速逼近功率最大值，并消除在最大功率点处振荡，实现对负载最大功率的追踪。

2.根据权利要求1所述的一种基于最大功率追踪算法的无线充电接收控制装置，其特征在于，所述同步整流模块是以UCC24612芯片为核心的同步整流电路，将接收的交流电压形成负载直流电源，为负载提供能量，包括电容C58、电容C59、电阻R100、MOS管Q7、电容65、芯片UCC24612、电容C61、电阻R9、电阻R6、电阻R8、电容C62、电容C63；所述电容C58、电容C59并联构成频率匹配电路；所述电阻R100、C电容65分别与芯片UCC24612的5脚和3脚相连，MOS管Q7的漏极和栅极分别和UCC24612的1脚和2脚相连，一起构成同步电路；所述电阻R6、电阻R8构成电压采集电路；所述电容C61、电容C62、电容C63构成整流输出电路；所述电阻R9与芯片INA180A3的外围电路构成电流采集电路；所述INA180A3芯片1脚与电阻R7接入检测通道；所述INA180A3芯片5脚与5V电源相连，通过电容C60接地。

3.根据权利要求2所述的一种基于最大功率追踪算法的无线充电接收控制装置，其特征在于，信息采集模块的芯片为INA180A3芯片，INA180A3芯片1脚与电阻R7接入检测通道；INA180A3芯片5脚与5V电源相连，通过电容C60接地；INA180A3芯片2脚和3脚直接接地；INA180A3芯片4脚与电阻R9相接。