[发明专利]一种基于半控整流电路的高效率无线充电装置

摘要

本发明公开了一种基于半控整流电路的高效率无线充电装置，包括直流电源，滤波稳压电容，降压功率开关管，续流二极管，串联电感，逆变功率开关管，发射电路谐振电容，发射线圈，接收线圈，接收电路谐振电容，霍尔电流传感器，霍尔电压传感器，整流二极管，半控整流电路功率开关管，负载电阻，电力变换器驱动电路，微处理器，无线收发模块，信号采集调理电路和半控整流电路驱动电路；本发明通过控制半控整流电路占空比实现装置无线电能传输的最大传输效率，同时在发射线圈和接收线圈相对位置发生变化及充电负载变化的情况下装置能保证输出恒压或恒流对负载进行充电，并且可以通过控制发射回路设置的Buck电路占空比调节输出恒定电压或电流大小。

主权项

1.一种基于半控整流电路的高效率无线充电装置，包括直流电源(1)，第一滤波稳压电容(2)，降压功率开关管(3)，续流二极管(4)，串联电感(5)，第二滤波稳压电容(6)，第一逆变功率开关管(7)，第二逆变功率开关管(8)，第三逆变功率开关管(9)，第四逆变功率开关管(10)，发射电路谐振电容(11)，发射线圈(12)，接收线圈(13)，接收电路谐振电容(14)，霍尔电流传感器(15)，霍尔电压传感器(16)，第一整流二极管(17)，第二整流二极管(18)，第一半控整流电路功率开关管(19)，第二半控整流电路功率开关管(20)，第三滤波稳压电容(21)，负载电阻(22)，电力变换器驱动电路(23)，第一微处理器(24)，第一无线收发模块(25)，第二无线收发模块(26)，信号采集调理电路(27)，第二微处理器(28)，半控整流电路驱动电路(29)；发射线圈(12)与接收线圈(13)相隔一定距离并同轴放置；降压功率开关管(3)、续流二极管(4)、串联电感(5)和第二滤波稳压电容(6)构成Buck电路，Buck电路的两个输入端子连接直流电源(1)，第一滤波稳压电容(2)与Buck电路的两个输入端子并联，第一逆变功率开关管(7)、第二逆变功率开关管(8)、第三逆变功率开关管(9)、第四逆变功率开关管(10)构成高频逆变器，高频逆变器的两个直流输入端子分别与Buck电路输出端子相连接，高频逆变器的一个输出端子与发射电路谐振电容(11)的一端相连接，发射电路谐振电容(11)的另一端与发射线圈(12)的一端相连接，发射线圈(12)的另一端与高频逆变器的另一输出端子相连；第一整流二极管(17)、第二整流二极管(18)、第一半控整流电路功率开关管(19)和第二半控整流电路功率开关管(20)构成半控整流电路，半控整流电路的两个输入端子分别与接收电路谐振电容(14)的一端和霍尔电流传感器(15)的一个输入端相连接，接收电路谐振电容(14)另一端与接收线圈(13)一端相连接，接收线圈(13)的另一端与霍尔电流传感器(15)的另一个输入端相连接，霍尔电压传感器(16)的两端分别与半控整流电路的两个输入端子相连接，半控整流电路的两个输出端子分别连接负载电阻(22)的两个端子，第三滤波稳压电容(21)接在半控整流电路的两个输出端子之间，信号采集调理电路(27)对霍尔电流传感器(15)和霍尔电压传感器(16)的输出信号进行采集及调理后送入第二微处理器(28)，第二微处理器(28)将信号采集调理电路(27)输出的信号进行A/D转换，同时通过第二无线发射模块(26)接收高频逆变器直流侧的电压信息，并进行计算后产生半控整流电路功率开关控制信号，第二微处理器(28)将该控制信号输入半控整流电路驱动电路(29)，从而驱动半控整流电路功率开关管，第二无线收发模块(26)将第二微处理器(28)计算得到的装置输出电压及电流信息发送给第一无线收发模块(25)，第一无线收发模块(25)将信息传输给第一微处理器(24)，第一微处理器(24)进行计算后得到Buck电路功率开关控制信号以及高频逆变器控制信号，第一微处理器(24)将这些控制信号输入到电力变换器(23)驱动电路从而驱动降压功率开关管以及高频逆变器。