一种自适应无线充电方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自适应无线充电方法及装置，该装置包括用于产生PWM信号以及控制的微处理器和电力MOSFET，所述电力MOSFET的源极接地，栅极与所述微处理器的PWM信号输出端相连；所述电力MOSFET的漏极与电源正极Vin之间连接有并联谐振发射模块，所述并联谐振发射模块包括并联设置的固定电容C1和电感L；其特征在于，所述并联谐振发射模块还包括至少一个与所述固定电容C1和电感L并联设置的电调可变电容，所述电调可变电容的偏置电压控制端连接至所述微处理器，所述微处理器还连接有用于检测流经电感L的电流检测模块。本发明专利技术方法具有能够自动适配用电设备的无线充电耦合频率，提高无线充电效率等优点；本发明专利技术装置具有适用范围广，通用性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应无线充电方法及装置
本专利技术涉及无线充电
，特别的涉及一种自适应无线充电方法及装置。
技术介绍
无线充电技术主要采用电磁感应式充电。电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。发射端初级线圈通以一定频率的交流电，通过电磁感应在含有次级线圈的手机中产生一定的电流，从而给手机电池充电，实现无线能量的传输。无线充电技术为我们的生活提供了便利。但是，出于商业目的的考量，不同公司所采用的无线充电器也各不相同，甚至同一品牌下不同型号的无线充电发射端也以不同的耦合频率进行充电，使得采用无线充电器对不同耦合频率的用电设备进行无线充电时，充电电流较小，充电损耗较大，甚至同一家公司不同型号产品之间的无线充电器都无法在最佳充电效率下兼容使用，使无线充电器受到有很大的局限。例如，苹果手机iPhone8无线充电器只能用于iPhone8，无法用于三星手机S8、S7等。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种能够自动适配用电设备的无线充电耦合频率，提高无线充电效率的自适应无线充电方法，以及适用范围广，通用性好的无线充电方法及装置。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种自适应无线充电方法，当无线充电装置感应到含有次级线圈的无线用电设备靠近时，无线充电装置开始对无线用电设备进行无线充电；其特征在于，充电开始时，无线充电装置先按照如下步骤耦合无线用电设备的充电谐振频率：A、检测初级线圈上的线圈电流i(t)，分别作为最大电流i；B、以定量x增大或减小LC谐振电路中的电容值，检测当前初级线圈上的线圈电流i(t+1)；C、将线圈电流i(t+1)与最大电流i比较，若i(t+1)<i，则将当前的LC谐振电路中的电容值以定量x减小或增大到前一步骤的状态，将该步骤中的谐振频率作为最佳充电谐振频率，对无线用电设备进行无线充电；否则，将i(t+1)作为最大电流i，重复执行步骤B。一种自适应无线充电装置，包括用于产生PWM信号的微处理器和电力MOSFET，所述电力MOSFET的源极接地，栅极与所述微处理器的PWM信号输出端相连；所述电力MOSFET的漏极与电源正极Vin之间连接有并联谐振发射模块，所述并联谐振发射模块包括并联设置的固定电容C1和电感L；其特征在于，所述并联谐振发射模块还包括至少一个与所述固定电容C1和电感L并联设置的电调可变电容，所述电调可变电容的偏置电压控制端连接至所述微处理器，所述微处理器上还连接有用于检测流经电感L的电流检测模块。这样，通过改变可变电容的容值，增大或减小与电感L并联的电容值，从而可以调节LC振荡回路的振荡频率，然后利用电流检测模块对流经电感L的电流进行实时检测，就可以在可变电容的可调范围内，找出电流最大值，此时的频率即为最佳谐振点，充电电流最大，效率最高。这样，就能够自动适应不同频率的用电设备，实现自适应功能。进一步的，所述电力MOSFET的源极和漏极之间还串联有电阻R5和电容C9。这样，就可以构成阻容吸收电路，消除寄生振荡，补偿后可消除场效应管的电压尖峰，充分利用电力MOSFET的电压定额。进一步的，所述电力MOSFET的栅极和源极之间还连接有电阻R9。这样，就可以释放栅极电荷，避免因栅极电荷积累击穿绝缘层而损坏场效应管，起保护场效应管的作用，有利于提高使用寿命和稳定性。进一步的，所述电源正极Vin与GND地之间还连接有滤波电容。这样，可以滤除电源的杂波和交流成分，使输入直流电源更加平滑。综上所述，本专利技术方法具有能够自动适配用电设备的无线充电耦合频率，提高无线充电效率等优点；本专利技术装置具有适用范围广，通用性好等优点。附图说明图1为本专利技术实施例的手机无线充电器发射端的结构示意图。图2为图1中并联谐振发射模块的电路结构示意图。图3为并联谐振耦合模型示意图。图4为图3的改良结构示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。具体实施时：如图1和图2所示，本实施例的手机无线充电器发射端主要由电源模块、双沿调制四开关Buck-Boost模块、电流检测模块2、微处理器1、电力MOSFET以及并联谐振发射模块等组成，其中并联谐振发射模块主要包括固定电容、电感以及数个电调可变电容，具体为：所述电力MOSFET的源极接地，栅极与所述微处理器1的PWM信号输出端相连；所述电力MOSFET的漏极与电源正极Vin之间连接有并联谐振发射模块，所述并联谐振发射模块包括并联设置的固定电容C1、电感L和3个电调可变电容C2～C4；所述电调可变电容的偏置电压控制端连接至所述微处理器1，所述微处理器1上还连接有用于检测流经电感L的电流检测模块2。工作时，由电源模块提供系统总体所需电源后，系统开始自检，微处理器开始工作，产生PWM波，控制电力MOSFET的源极和漏极之间的开通关断，当信号为高电平时，电力MOSFET的源极和漏极导通，使得电源正极Vin、并联谐振发射模块、电力MOSFET的漏极以及源极与GND地接通；当信号为低电平时，电力MOSFET的源极和漏极关断，断开电源正极Vin、并联谐振发射模块、电力MOSFET的漏极源极与GND地的连接，从而在并联谐振发射模块产生谐振发射电磁能量。电流检测模块检测流过电感L的电流，反馈给微处理器，微处理器按照如下步骤耦合无线用电设备的充电谐振频率，对无线用电设备进行充电，具体为：A、检测电感L上的线圈电流i(t)，分别作为最大电流i；B、以定量x增大或减小LC谐振电路中的电容值，检测当前初级线圈上的线圈电流i(t+1)；C、将线圈电流i(t+1)与最大电流i比较，若i(t+1)<i，则将当前的LC谐振电路中的电容值以定量x减小或增大到前一步骤的状态，将该步骤中的谐振频率作为最佳充电谐振频率，对无线用电设备进行无线充电；否则，将i(t+1)作为最大电流i，重复执行步骤B。具体实施时，如图2所示，微处理器采用STM32单片机，固定输入50％占空比的方波经过LC并联谐振拓扑。C1、C2、C3、C4为谐振电容，CC1、CC2、CC3、CC4为滤波电容，其中，C1为固定电容以保证耦合的最低谐振频率，C2、C3、C4为电调可变电容，采用村田LXRW19V600-029型，通过改变施加在控制端子上的电压来改变电容值。本实施例设计了一种多级可变电容并联的拓扑结构，通过控制级联电容的个数以及偏置电压改变谐振电容以实现改变谐振频率，同时检测接收端的输出电流，经过功率反馈，效率最高点即为最佳谐振点，从而实现了自适应频率跟踪。本实施例的核心是通过改变可变电容的偏置电压电压来改变空间电荷区的宽度，从而改变势磊电容的大小。势垒电容是随外加电压的变化而改变的，当外加电压保持不变时，势垒区的空间电荷量保持不变，势垒电容充放电也就停止了，因此，势垒电容只是在外加电压改变时才起作用。LC并联谐振电路的等效阻抗为：并联谐振时有：即：此时的等效阻抗为：根据：ω＝2πf0联立可得：本实施例中，发射端谐振频率范围为110KHZ-220KHZ，故在LC谐振电路中固定一个较大的谐振电容值保证最低谐振频率为110KHZ，采用多个可变电容并联，一是使得调频范围更宽、更准，再则多级并联大幅降低了谐振电容总内阻，每级可变电容由单片机独立控制，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应无线充电方法，当无线充电装置感应到含有次级线圈的无线用电设备靠近时，无线充电装置开始对无线用电设备进行无线充电；其特征在于，充电开始时，无线充电装置先按照如下步骤耦合无线用电设备的充电谐振频率：A、检测初级线圈上的线圈电流i(t)，作为最大电流i；B、以定量x增大或减小LC谐振电路中的电容值，检测当前初级线圈上的线圈电流i(t+1)；C、将线圈电流i(t+1)与最大电流i比较，若i(t+1)

【技术特征摘要】
1.一种自适应无线充电方法，当无线充电装置感应到含有次级线圈的无线用电设备靠近时，无线充电装置开始对无线用电设备进行无线充电；其特征在于，充电开始时，无线充电装置先按照如下步骤耦合无线用电设备的充电谐振频率：A、检测初级线圈上的线圈电流i(t)，作为最大电流i；B、以定量x增大或减小LC谐振电路中的电容值，检测当前初级线圈上的线圈电流i(t+1)；C、将线圈电流i(t+1)与最大电流i比较，若i(t+1)<i，则将当前的LC谐振电路中的电容值以定量x减小或增大到前一步骤的状态，将该步骤中的谐振频率作为最佳充电谐振频率，对无线用电设备进行无线充电；否则，将i(t+1)作为最大电流i，重复执行步骤B。2.一种自适应无线充电装置，包括用于产生PWM信号的微处理器(1)和电力MOSFET，所述电力MOSFET的源极...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖仕利，李山，瞿瑶，李宇，路通，何学海，卢亮，曹桂梅，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50