本实用新型专利技术公开了自适应磁共振无线充电器，其特征在于：设置有直流电源模块、DC-DC变换模块、自激振荡电路以及LC谐振网络，所述直流电源模块输出的直流电源经过DC-DC变换模块后送入自激振荡电路中，在自激振荡电路的输出端连接所述LC谐振网络；其显著效果是：采用谐振式磁耦合技术，将传输距离达到了厘米级甚至米级，即使收发谐振线圈之间存在一定角度偏移，二者仍能保持较高的功率传输，无线充电更加自由；在交流逆变模块前引入DC-DC变化模块，可以方便有效地调节交流信号的输出功率，实现了功率的自适应传输；使用Royer振荡器的原理，实现了谐振频率在距离上的自适应跟踪，从而使系统总能保持在谐振状态，提高了传输效率。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及到无线充电技术，具体地说，是一种自适应磁共振无线充电器。
技术介绍
无线充电系统分为电场耦合无线充电系统、电磁耦合无线充电系统、磁共振耦合无线充电系统和无线电波无线充电系统，其中电磁耦合无线充电系统和磁共振耦无线充电系统的已经得到了广泛的使用，但基于感应式磁耦合的无线充电系统仍然存在着一些缺陷:A)能量收发两端需要严格对齐，当发送线圈和接收线圈在位置上稍有偏移，接收端的接收功率将大幅度降低，传输范围大多处于毫米级；B)出于对接收端在充电时的安全性和有效性的考虑，能量抵达接收端时必须保证在一定功率范围以内，所以要求接收端在充电时保持在一定相对距离上，这造成了充电过程中的灵活性低；C)目前无线充电器产品仍然没有统一的标准，所以用电设备必须使用与之匹配的充电器进行充电，这造成充电不方便。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的是提供一种自适应磁共振无线充电器，该充电器采用谐振式磁耦合技术取代感应式耦合来将传输距离扩展到厘米级甚至米级，弓丨入DC-DC转换模块来实现功率的自适应调节，同时使用Royer振荡器原理来完成谐振频率在距离上的自适应跟踪，使得无线充电更加自由、方便。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下:一种自适应磁共振无线充电器，其关键在于:设置有直流电源模块、DC-DC变换模块、自激振荡电路以及LC谐振网络，所述直流电源模块输出的直流电源经过DC-DC变换模块后送入自激振汤电路中，在自激振汤电路的输出端连接所述LC谐振网络；所述自激振荡电路包括MOS管Q1、M0S管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4以及二极管Dl和二极管D2，所述LC谐振网络是由发射线圈和谐振电容Cl构成的并联谐振网络;所述电阻Rl与电阻R2组成分压电路连接在DC-DC变换模块输出的电源端和接地端之间，电阻Rl和电阻R2的公共端与MOS管Ql的栅极连接，同时电阻Rl和电阻R2的公共端正向连接二极管D2后接谐振电容Cl的第一端，MOS管Ql的源极接地，MOS管Ql的漏极接谐振电容Cl的第二端； 所述电阻R3与电阻R4组成分压电路连接在DC-DC变换模块输出的电源端和接地端之间，电阻R3和电阻R4的公共端与MOS管Q2的栅极连接，同时电阻R3和电阻R4的公共端正向连接二极管Dl后接谐振电容Cl的第二端，MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的漏极接谐振电容Cl的第一端；所述发射线圈由中间的抽头分为了线圈L2和线圈L3，发射线圈中间的抽头还经过扼流线圈LI与所述DC-DC变换模块输出的电源端相连。基于上述设计，DC-DC变换模块可以根据检测到的负载状况自适应的调整输出功率，当收发线圈处于强磁耦合情况下，线圈间的相对位置和角度的改变会导致电路的阻抗特性发生改变，进而引起系统最佳谐振频率的偏移，导致系统传输功率的下降，本方案将自激振荡电路与LC谐振网络组成Royer振荡器，可以对距离变化时的最佳谐振频率点进行跟踪，因为Royer振荡器的谐振频率总是由LC谐振网络的阻抗特性决定的，当系统耦合系数发生改变时，LC谐振网络的阻抗特性会发生相应的变化，从而使系统总能保持在谐振状态，维持其较高的传输效率。作为进一步描述，所述DC-DC变换模块连接有控制单元，该控制单元根据负载的功率需求调整所述DC-DC变换模块的输出功率。更进一步的，所述MOS管Ql和MOS管Q2的型号均为N沟道增强型M0SFET，型号为IRFP250N。本技术的显著效果是:采用谐振式磁耦合技术，将传输距离达到了厘米级甚至米级，即使收发谐振线圈之间存在一定角度偏移，二者仍能保持较高的功率传输，无线充电更加自由；在交流逆变模块前引入DC-DC变化模块，可以方便有效地调节交流信号的输出功率，实现了功率的自适应传输；使用R0yer振荡器的原理，实现了谐振频率在距离上的自适应跟踪，从而使系统总能保持在谐振状态，提高了传输效率。【附图说明】图1是本技术的电路原理框图；图2是图1中自激振荡器与LC谐振网络组成Royer振荡器的电路原理图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术的【具体实施方式】以及工作原理作进一步详细说明。如图1-图2所示，一种自适应磁共振无线充电器，设置有直流电源模块、DC-DC变换模块、自激振荡电路以及LC谐振网络，所述直流电源模块输出的直流电源经过DC-DC变换丰旲块后送入自激振汤电路中，在自激振汤电路的输出端连接所述LC谐振网络；所述自激振荡电路包括MOS管Q1、M0S管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4以及二极管Dl和二极管D2，所述LC谐振网络是由发射线圈和谐振电容Cl构成的并联谐振网络;所述电阻Rl与电阻R2组成分压电路连接在DC-DC变换模块输出的电源端和接地端之间，电阻Rl和电阻R2的公共端与MOS管Ql的栅极连接，同时电阻Rl和电阻R2的公共端正向连接二极管D2后接谐振电容Cl的第一端，MOS管Ql的源极接地，MOS管Ql的漏极接谐振电容Cl的第二端；所述电阻R3与电阻R4组成分压电路连接在DC-DC变换模块输出的电源端和接地端之间，电阻R3和电阻R4的公共端与MOS管Q2的栅极连接，同时电阻R3和电阻R4的公共端正向连接二极管Dl后接谐振电容Cl的第二端，MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的漏极接谐振电容Cl的第一端；所述发射线圈由中间的抽头分为了线圈L2和线圈L3，发射线圈中间的抽头还经过扼流线圈LI与所述DC-DC变换模块输出的电源端相连。通过图1可以看出，所述DC-DC变换模块连接有控制单元，该控制单元根据负载的功率需求调整所述DC-DC变换模块的输出功率。通过图2可以看出，所述MOS管Ql和MOS管Q2的型号均为IRFP250N，二极管Dl和二极管D2的型号均为HER307。本技术的工作原理如下:DC-DC变化模块可以根据不同的负载情况实现功率调节，图2中VCC通常是一个12V的直流电源，电流可以通过Rl流到Q1，也可以通过R4流到Q2，其实这是一条上下对称的电路。由于MOS管的个体差异，其导通速度稍有差别。所以这里假设电流流经R4和R3后，R3两端电压差超过了 Q2的导通电压，则Q2先导通。由于MOS管漏极和源极之间电阻极小，所以Q2漏极电位接近为零，此时二极管D2导通，钳制Ql的栅极和源极之间的电压到0.7V，使之无法达到Ql的导通电压，此时Ql为截止状态。这时直流电源通过线圈L2对谐振电容Cl进行充电，此时Ql漏极电压逐渐增大，Cl电充满后，开始向线圈L2、L3放电，Ql漏极电压就逐渐减小，当Cl放电完毕时，就完成了输出交流电的正半周；C1放电完毕的瞬间，Ql漏极电压电位为零，所以二极管Dl导通，MOS管Ql导通，这时Q2的栅源极电压也就小于导通电压，Q2截止。直流电通过L3对电容Cl进行充电，Q2漏极电压逐渐增大，Cl电充满后开始向电感放电，Q2漏极电压又开始减小，直到放电结束，Q2漏极电压逐渐变为零，这样就完成了交流电的负半周。整个振荡电路的振荡周期为2 Ji /Wtl，其中Wtl指的是振荡电路的谐振频率。如此周而复始，Ql和Q2交替导通，就产生了周期一定的正弦波，然后交流电通过发射线圈，产生交变磁场。当收发两端处于强耦合状态时，收发线圈的相对移动会使本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自适应磁共振无线充电器，其特征在于：设置有直流电源模块、DC‑DC变换模块、自激振荡电路以及LC谐振网络，所述直流电源模块输出的直流电源经过DC‑DC变换模块后送入自激振荡电路中，在自激振荡电路的输出端连接所述LC谐振网络；所述自激振荡电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4以及二极管D1和二极管D2，所述LC谐振网络是由发射线圈和谐振电容C1构成的并联谐振网络；所述电阻R1与电阻R2组成分压电路连接在DC‑DC变换模块输出的电源端和接地端之间，电阻R1和电阻R2的公共端与MOS管Q1的栅极连接，同时电阻R1和电阻R2的公共端正向连接二极管D2后接谐振电容C1的第一端，MOS管Q1的源极接地，MOS管Q1的漏极接谐振电容C1的第二端；所述电阻R3与电阻R4组成分压电路连接在DC‑DC变换模块输出的电源端和接地端之间，电阻R3和电阻R4的公共端与MOS管Q2的栅极连接，同时电阻R3和电阻R4的公共端正向连接二极管D1后接谐振电容C1的第二端，MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的漏极接谐振电容C1的第一端；所述发射线圈由中间的抽头分为了线圈L2和线圈L3，发射线圈中间的抽头还经过扼流线圈L1与所述DC‑DC变换模块输出的电源端相连。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曾孝平，王茂，熊东，于安宁，陈毅，马明静，石绍辉，金平米，朱周梅，温凯，黄友冬，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：新型
国别省市：重庆;85
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。