一种微波能量整流装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种微波整流装置及方法，该方法包括：能量采集模块将采集到的微波信号转化为交流信号，交流信号经高功率整流模块和参考模块转化为第一直流信号和参考直流信号，由相应的直流信号提供输出电压和参考电压；当输出电压小于参考电压时，自动控制模块控制输入端子与输出端子接通，使得低功率整流模块将交流信号转化为第二直流信号并发送至第一负载模块；当输出电压不小于参考电压时，自动控制模块控制输入端子与输出端子保持断开，使得高功率整流模块将转化的第一直流信号发送至第一负载模块。基于上述公开的方法，可根据微波信号的功率大小自动选择整流路径，从而在宽范围的微波信号下也能保证良好的射频‑直流的转化效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波无线充电
，更具体地说，涉及一种微波能量整流装置及方法。
技术介绍
随着科技的不断发展，无线充电技术应运而生。现有的无线充电方式在原理上可分为三类：电磁感应、磁共振和微波无线输能。依赖于目前的技术水平，电磁感应和磁共振这两种方式只能近距离(不超过一米，甚至需要接触)进行无线充电，只有微波无线输能方式能够实现中远距离无线充电。整流电路是微波无线输能的重要组成部分。目前的整流电路仅是针对特定范围的微波信号而设置，也就是说，现有整流电路只能在某一小数值范围内的微波信号下保持良好的射频-直流转化效率。因此，如何使整流电路在宽范围的微波信号下也能保证良好的射频-直流转化效率，已经成为本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种微波能量整流装置及方法，以解决现有整流电路只能在某一小数值范围内的微波信号下保持良好的射频-直流转化效率的问题。技术方案如下：一种微波整流装置，包括：能量采集模块、高功率整流模块、参考模块、自动控制模块、低功率整流模块、分别与所述高功率整流模块输出端和所述低功率整流模块输出端相连的第一负载模块和与所述参考模块输出端相连的第二负载模块；其中，所述高功率整流模块的开启电压为第一阈值，所述参考模块的开启电压为第二阈值，所述低功率整流模块的开启电压为第三阈值，并且所述第二阈值和所述第三阈值均小于所述第一阈值；所述能量采集模块输出端分别与所述高功率整流模块输入端和所述参考模块输入端相连；所述自动控制模块的第一输入端与所述高功率整流模块输出端相连，第二输入端与所述参考模块输出端相连，所述自动控制模块的输入端子与所述能量采集模块输出端相连，所述自动控制模块的输出端子与所述低功率整流模块输入端相连；所述能量采集模块采集微波信号，并将所述微波信号转化为相应的交流信号；所述高功率整流模块将所述交流信号转化为第一直流信号；所述参考模块将所述交流信号转化为参考直流信号；所述自动控制模块获取并比较所述第一直流信号对应的输出电压和所述参考直流信号对应的参考电压；当所述输出电压小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子接通，所述低功率整流模块接收所述交流信号，将所述交流信号转化为第二直流信号并输出至所述第一负载模块；当所述输出电压不小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子保持断开，所述高功率整流模块将所述第一直流信号输出至所述第一负载模块。优选的，所述高功率整流模块包括：第一匹配电路和第一整流滤波单元，所述第一整流滤波单元包括第一半导体整流器和第一输出滤波电路，所述第一半导体整流器的开启电压为所述第一阈值；所述第一匹配电路输入端与所述能量采集模块输出端相连；所述第一半导体整流器输入端与所述第一匹配电路输出端相连；所述第一输出滤波电路输入端与所述第一半导体整流器输出端相连，所述第一输出滤波电路输出端与所述第一负载模块相连；所述第一匹配电路通过匹配所述能量采集模块的第一阻抗和所述第一整流滤波单元的第二阻抗，将所述交流信号发送至所述第一半导体整流器；所述第一半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第一高次谐波的第三直流信号；所述第一输出滤波电路滤除所述第三直流信号中的所述第一高次谐波，得到所述第一直流信号。优选的，所述参考模块包括：第二匹配电路和第二整流滤波单元，所述第二整流滤波单元包括第二半导体整流器和第二输出滤波电路，所述第二半导体整流器的开启电压为所述第二阈值；所述第二匹配电路输入端与所述能量采集模块输出端相连；所述第二半导体整流器输入端与所述第二匹配电路输出端相连；所述第二输出滤波电路输入端与所述第二半导体整流器输出端相连，所述第二输出滤波电路输出端与所述第二负载模块相连；所述第二匹配电路通过匹配所述能量采集模块的所述第一阻抗和所述第二整流滤波单元的第三阻抗，将所述交流信号发送至所述第二半导体整流器；所述第二半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第二高次谐波的第四直流信号；所述第二输出滤波电路滤除所述第四直流信号中的所述第二高次谐波，得到所述参考直流信号。优选的，所述自动控制模块包括：比较器、反相器和模拟开关；所述比较器的第一输入端与所述高功率整流模块输出端相连，第二输入端与所述参考模块输出端相连；所述反相器输入端与所述比较器输出端相连；所述模拟开关控制端子与所述反相器输出端相连，所述模拟开关的输入端子所述与所述能量采集模块输出端相连，所述模拟开关的输出端子与所述低功率整流模块输入端相连；所述比较器获取并比较所述输出电压和所述参考电压，生成用于表征比较结果的电平信号，其中，低电平信号用于表征所述输出电压小于所述参考电压，高电平信号用于表征所述输出电压不小于所述参考电压；所述反相器对所述电平信号进行反相处理，得到反相电平信号；当所述反相电平信号为高电平信号时，所述模拟开关控制输入端子和输出端子接通；当所述反相电平信号为低电平信号时，所述模拟开关控制输入端子和输出端子保持断开。优选的，所述低功率整流模块包括：第三匹配电路和第三整流滤波单元，所述第三整流滤波单元包括第三半导体整流器和第三输出滤波电路，所述第三半导体整流器的开启电压为所述第三阈值；所述第三匹配电路输入端与所述自动控制模块的输出端子相连；所述第三半导体整流器输入端与所述第三匹配电路输出端相连；所述第三输出滤波电路输入端与所述第三半导体整流器输出端相连，所述第三输出滤波电路输出端与所述第一负载模块相连；所述第三匹配电路通过匹配所述能量采集模块的所述第一阻抗和所述第三整流滤波单元的第四阻抗，接收所述交流信号，并将所述交流信号发送至所述第三半导体整流器；所述第三半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第三高次谐波的第五直流信号；所述第三输出滤波电路滤除所述第五直流信号中的所述第三高次谐波，得到所述第二直流信号并输出至所述第一负载模块。一种微波整流方法，应用于上述技术方案任意一项所述的微波整流装置，所述微波整流装置包括能量采集模块、高功率整流模块、参考模块、自动控制模块、低功率整流模块、第一负载模块和第二负载模块，其中，所述高功率整流模块的开启电压为第一阈值，所述参考模块的开启电压为第二阈值，所述低功率整流模块的开启电压为第三阈值，并且所述第二阈值和所述第三阈值均小于所述第一阈值，所述微波整流方法包括：所述能量采集模块采集微波信号，并将所述微波信号转化为相应的交流信号；所述高功率整流模块将所述交流信号转化为第一直流信号；所述参考模块将所述交流信号转化为参考直流信号；所述自动控制模块获取并比较所述第一直流信号对应的输出电压和所述参考直流信号对应的参考电压；当所述输出电压小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子接通，所述低功率整流模块接收所述交流信号，将所述交流信号转化为第二直流信号并输出至所述第一负载模块；当所述输出电压不小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子保持断开，所述高功率整流模块将所述第一直流信号输出至所述第一负载模块。优选的，当所述高功率整流模块包括第一匹配电路和第一整流滤波单元，所述第一整流滤波单元包括第一半导体整流器和第一输出滤波电路，所述第一半导体整流器的开启电压为所述第一阈值时，所述高功率整流模块将所述交流信号转化为第一直流信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波整流装置，其特征在于，包括：能量采集模块、高功率整流模块、参考模块、自动控制模块、低功率整流模块、分别与所述高功率整流模块输出端和所述低功率整流模块输出端相连的第一负载模块和与所述参考模块输出端相连的第二负载模块；其中，所述高功率整流模块的开启电压为第一阈值，所述参考模块的开启电压为第二阈值，所述低功率整流模块的开启电压为第三阈值，并且所述第二阈值和所述第三阈值均小于所述第一阈值；所述能量采集模块输出端分别与所述高功率整流模块输入端和所述参考模块输入端相连；所述自动控制模块的第一输入端与所述高功率整流模块输出端相连，第二输入端与所述参考模块输出端相连，所述自动控制模块的输入端子与所述能量采集模块输出端相连，所述自动控制模块的输出端子与所述低功率整流模块输入端相连；所述能量采集模块采集微波信号，并将所述微波信号转化为相应的交流信号；所述高功率整流模块将所述交流信号转化为第一直流信号；所述参考模块将所述交流信号转化为参考直流信号；所述自动控制模块获取并比较所述第一直流信号对应的输出电压和所述参考直流信号对应的参考电压；当所述输出电压小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子接通，所述低功率整流模块接收所述交流信号，将所述交流信号转化为第二直流信号并输出至所述第一负载模块；当所述输出电压不小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子保持断开，所述高功率整流模块将所述第一直流信号输出至所述第一负载模块。...

【技术特征摘要】
1.一种微波整流装置，其特征在于，包括：能量采集模块、高功率整流模块、参考模块、自动控制模块、低功率整流模块、分别与所述高功率整流模块输出端和所述低功率整流模块输出端相连的第一负载模块和与所述参考模块输出端相连的第二负载模块；其中，所述高功率整流模块的开启电压为第一阈值，所述参考模块的开启电压为第二阈值，所述低功率整流模块的开启电压为第三阈值，并且所述第二阈值和所述第三阈值均小于所述第一阈值；所述能量采集模块输出端分别与所述高功率整流模块输入端和所述参考模块输入端相连；所述自动控制模块的第一输入端与所述高功率整流模块输出端相连，第二输入端与所述参考模块输出端相连，所述自动控制模块的输入端子与所述能量采集模块输出端相连，所述自动控制模块的输出端子与所述低功率整流模块输入端相连；所述能量采集模块采集微波信号，并将所述微波信号转化为相应的交流信号；所述高功率整流模块将所述交流信号转化为第一直流信号；所述参考模块将所述交流信号转化为参考直流信号；所述自动控制模块获取并比较所述第一直流信号对应的输出电压和所述参考直流信号对应的参考电压；当所述输出电压小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子接通，所述低功率整流模块接收所述交流信号，将所述交流信号转化为第二直流信号并输出至所述第一负载模块；当所述输出电压不小于所述参考电压时，所述自动控制模块控制输入端子和输出端子保持断开，所述高功率整流模块将所述第一直流信号输出至所述第一负载模块。2.根据权利要求1所述的微波整流装置，其特征在于，所述高功率整流模块包括：第一匹配电路和第一整流滤波单元，所述第一整流滤波单元包括第一半导体整流器和第一输出滤波电路，所述第一半导体整流器的开启电压为所述第一阈值；所述第一匹配电路输入端与所述能量采集模块输出端相连；所述第一半导体整流器输入端与所述第一匹配电路输出端相连；所述第一输出滤波电路输入端与所述第一半导体整流器输出端相连，所述第一输出滤波电路输出端与所述第一负载模块相连；所述第一匹配电路通过匹配所述能量采集模块的第一阻抗和所述第一整流滤波单元的第二阻抗，将所述交流信号发送至所述第一半导体整流器；所述第一半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第一高次谐波的第三直流信号；所述第一输出滤波电路滤除所述第三直流信号中的所述第一高次谐波，得到所述第一直流信号。3.根据权利要求1所述的微波整流装置，其特征在于，所述参考模块包括：第二匹配电路和第二整流滤波单元，所述第二整流滤波单元包括第二半导体整流器和第二输出滤波电路，所述第二半导体整流器的开启电压为所述第二阈值；所述第二匹配电路输入端与所述能量采集模块输出端相连；所述第二半导体整流器输入端与所述第二匹配电路输出端相连；所述第二输出滤波电路输入端与所述第二半导体整流器输出端相连，所述第二输出滤波电路输出端与所述第二负载模块相连；所述第二匹配电路通过匹配所述能量采集模块的所述第一阻抗和所述第二整流滤波单元的第三阻抗，将所述交流信号发送至所述第二半导体整流器；所述第二半导体整流器将所述交流信号转化为携带有第二高次谐波的第四直流信号；所述第二输出滤波电路滤除所述第四直流信号中的所述第二高次谐波，得到所述参考直流信号。4.根据权利要求1所述的微波整流装置，其特征在于，所述自动控制模块包括：比较器、反相器和模拟开关；所述比较器的第一输入端与所述高功率整流模块输出端相连，第二输入端与所述参考模块输出端相连；所述反相器输入端与所述比较器输出端相连；所述模拟开关控制端子与所述反相器输出端相连，所述模拟开关的输入端子所述与所述能量采集模块输出端相连，所述模拟开关的输出端子与所述低功率整流模块输入端相连；所述比较器获取并比较所述输出电压和所述参考电压，生成用于表征比较结果的电平信号，其中，低电平信号用于表征所述输出电压小于所述参考电压，高电平信号用于表征所述输出电压不小于所述参考电压；所述反相器对所述电平信号进行反相处理，得到反相电平信号；当所述反相电平信号为高电平信号时，所述模拟开关控制输入端子和输出端子接通；当所述反相电平信号为低电平信号时，所述模拟开关控制输入端子和输出端子保持断开。5.根据权利要求1所述的微波整流装置，其特征在于，所述低功率整流模块包括：第三匹配电路和第三整流滤波单元，所述第三整流滤波单元包括第三半导体整流器和第三输出滤波电路，所述第三半导体整流器的开启电压为所述第三阈值；所述第三匹配电路输入端与所述自动控制模块的输出端子相连；所述第三半导体整流器输入端与所述第三匹配电路输出端相连；所述第三输出滤波电路输入端与所述第三半导体整流器输出端相连，所述第三输出滤波电路输...

【专利技术属性】
技术研发人员：周策，郝景凯，张定稳，罗文宇，马嫄，张洋，
申请(专利权)人：郑州携能通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41