一种用于串联谐振无线充电的稳压系统技术方案

一种用于串联谐振无线充电的稳压系统，包括交流电源U1、原边线圈、副边线圈、调功单元、MOS晶体管、滞回比较器、PWM比较器、电容C1、电容C2、采集电阻RS、参考电压Uref和恒定电压Uj，所述交流电源U1的第一端与电容C1的第一端电连接，电容C1的第二端与MOS晶体管的漏极电连接，所述原边线圈的第一端与MOS晶体管的源极电连接，原边线圈的第二端与交流电源U1第二端电连接，所述副边线圈的第一端与电容C2的第一端电连接，副边线圈的第二端与采集电阻RS的第二端电连接；本发明专利技术减少整机对主控芯片管脚资源的占用，实现一体化控制，同时又能减小LC串联谐振无线充电系统的体积，提高整机的功率密度。

A voltage stabilizing system for series resonant wireless charging

【技术实现步骤摘要】
一种用于串联谐振无线充电的稳压系统
本专利技术涉及充电
，尤其涉及一种用于串联谐振无线充电的稳压系统。
技术介绍
无线电能传输技术是一项新的应用型能量传输技术，其能量传输主要有三种方式：磁感应技术、射频技术和磁共振技术。磁感应技术的充电距离短，需要紧贴着发射板充电，并且在充电时需要无线信号发送端与无线信号接收端精确对准才能充电，实际应用时对位置的要求很高。射频技术则存在电磁波受干扰大、传输效能低、对人体有辐射、转换效率非常低下等弱点。磁共振技术是用谐振器件使发射端和接收端达到相同的频率，通过磁场共振进行能量交换。磁共振技术相对于磁感应技术来说充电距离远，充电面积大，且可以随放随充，特别适用于电动汽车无线充电，电瓶车无线充电等对充电位置要求不是很高、随放随充的场合。现有的谐振式无线充电系统应用了磁共振技术的原理，以LC串联谐振的方式进行电能的非接触式传输，LC串联谐振式无线充电系统应用了磁共振技术的原理，以串联谐振的方式进行电能的非接触式传输，采用串联谐振可减小位置偏移对系统的影响，且串联谐振电路拓扑具有结构简单，易实现，便于控制等优点。LC串联谐振无线充电系统主要包括输入电源、电力变换单元、谐振网络单元、功率调节单元和储能蓄电池。为适应不同的储能蓄电池，需要通过DC-DC进行输出电压的调节，DC-DC相当于LC串联谐振无线充电系统的稳压系统。但该稳压系统一般为专门设计的DC-DC整机，拥有独立的控制系统，从而导致整个串联谐振无线充电系统由多个整机组装而成，不利于一体化控制，整机体积大，且效率较低。>
技术实现思路
为了克服上述技术的不足，本专利技术的目的是提供一种用于串联谐振无线充电的稳压系统，减少整机对主控芯片管脚资源的占用，实现一体化控制，同时又能减小LC串联谐振无线充电系统的体积，提高整机的功率密度。本专利技术所采用的技术方案是：一种用于串联谐振无线充电的稳压系统，包括交流电源U1、原边线圈、副边线圈、调功单元、MOS晶体管、滞回比较器、PWM比较器、电容C1、电容C2、采集电阻RS、参考电压Uref和恒定电压Uj，所述交流电源U1的第一端与电容C1的第一端电连接，电容C1的第二端与MOS晶体管的漏极电连接，所述原边线圈的第一端与MOS晶体管的源极电连接，原边线圈的第二端与交流电源U1第二端电连接，所述副边线圈的第一端与电容C2的第一端电连接，副边线圈的第二端与采集电阻RS的第二端电连接，所述调功单元的第一端与电容C2的第二端电连接，调功单元的第二端分别与采集电阻RS的第一端和滞回比较器的反向输入端电连接，所述滞回比较器的输出端与PWM比较器的同向输入端电连接，滞回比较器的反向输入端与参考电压Uref电连接，所述PWM比较器的输出端与MOS晶体管的栅极电连接，PWM比较器的同向输入端与恒定电压Uj电连接。进一步的，所述调功单元包括Rload，所述Rload的第一端与电容C2的第二端电连接，Rload的第二端分别与采集电阻RS的第一端和滞回比较器的反向输入端电连接。进一步的，所述MOS晶体管为N沟道增强型MOS晶体管。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的一种用于串联谐振无线充电的稳压系统，无需专门的DC-DC整机来调节输出电压，在LC串联谐振无线充电能量传递系统的基础上，增加采样电阻、滞回比较器、PWM比较器以及开关管，在原先主控芯片的基础上只需要多使用一个主控芯片端脚资源，通过控制驱动波形的占空比即可直接调节无线系统输出端的输出电压；减少整机对主控芯片管脚资源的占用，实现一体化控制，同时又能减小LC串联谐振无线充电系统的体积，提高整机的功率密度。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的等效电路拓扑的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作详细说明。如图1所示，一种用于串联谐振无线充电的稳压系统，包括交流电源U1、原边线圈、副边线圈、调功单元、MOS晶体管、滞回比较器、PWM比较器、电容C1、电容C2、采集电阻RS、参考电压Uref和恒定电压Uj，所述交流电源U1的第一端与电容C1的第一端电连接，电容C1的第二端与MOS晶体管的漏极电连接，所述原边线圈的第一端与MOS晶体管的源极电连接，原边线圈的第二端与交流电源U1第二端电连接，所述副边线圈的第一端与电容C2的第一端电连接，副边线圈的第二端与采集电阻RS的第二端电连接，所述调功单元的第一端与电容C2的第二端电连接，调功单元的第二端分别与采集电阻RS的第一端和滞回比较器的反向输入端电连接，所述滞回比较器的输出端与PWM比较器的同向输入端电连接，滞回比较器的反向输入端与参考电压Uref电连接，所述PWM比较器的输出端与MOS晶体管的栅极电连接，PWM比较器的同向输入端与恒定电压Uj电连接。所述调功单元包括Rload，所述Rload的第一端与电容C2的第二端电连接，Rload的第二端分别与采集电阻RS的第一端和滞回比较器的反向输入端电连接。所述MOS晶体管为N沟道增强型MOS晶体管。如图2所示，将输入直流源与DC/AC单元等效为交流电源u1(t)，i1(t)为原边线圈中的电流，图中L1为原边谐振电感，C1为原边谐振电容，L2为副边谐振电感，C2为副边谐振电容。系统角频率为ω0，R1、R2分别为原副边电感线圈的内阻，M为原副边线圈之间的互感，i2(t)为副边线圈的电流，u2(t)为全桥整流输入端电压，调功电路等效电阻为RL。最终得出副边线圈电流i2(t)的结果如式1所示：根据式1可以看出，处在谐振工作的情况下，副边线圈中的电流只与直流输入端直流电压大小有关，两者成正比关系，在直流输入电压一定的情况下，电流大小不受调功电路的输入即传输功率的变化影响。基于上述分析，只要调节输入侧的电压便可以调节输出侧的电压，因此如图2所示，通过电压采样电阻RS对输出电压进行采样，采样电压值为Us，Us与主控芯片输出端电压Uref进行比较，Uref为主控芯片根据式1在软件中通过相应的比例运算输出的可变参考电压，该电压值与输入电压u1(t)成正比。当US上升时，大于Uref+(Uref+为最大触发电压值)，滞回比较器输出高电平，当US下降时，小于Uref-(Uref-为最小触发电压值)，滞回比较器输出低电平，带有内部滞回电路的比较器代替开环运算放大器能够抑制输出的频繁跳变和振荡。当滞回比较器输出电压介于Uref-和Uref+之间时，输出保持不变。在软件控制下，输出采样电压不断与主控芯片进过软件计算输出的Uref进行对比，滞回比较器因此输出类三角波Uo，该三角波Uo进入PWM比较器的同相端，与PWM比较器反相端的恒定电压Uj进行对比，PWM比较器是脉宽调制比较器，是通过比较同相端和反相端的信号，然后输出一个脉冲宽度不同的波形，然后再采样，再比较这样的一个闭环控制系统的电路，当同相端电压大于反向端电压时，输出高电平，反之输出低电平。因为Uo是三角波，因此PWM比较器最终输出占空比可变的方波，该方波的占空比与输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于串联谐振无线充电的稳压系统，其特征在于：包括交流电源U1、原边线圈、副边线圈、调功单元、MOS晶体管、滞回比较器、PWM比较器、电容C1、电容C2、采集电阻R

【技术特征摘要】
1.一种用于串联谐振无线充电的稳压系统，其特征在于：包括交流电源U1、原边线圈、副边线圈、调功单元、MOS晶体管、滞回比较器、PWM比较器、电容C1、电容C2、采集电阻RS、参考电压Uref和恒定电压Uj，所述交流电源U1的第一端与电容C1的第一端电连接，电容C1的第二端与MOS晶体管的漏极电连接，所述原边线圈的第一端与MOS晶体管的源极电连接，原边线圈的第二端与交流电源U1第二端电连接，所述副边线圈的第一端与电容C2的第一端电连接，副边线圈的第二端与采集电阻RS的第二端电连接，所述调功单元的第一端与电容C2的第二端电连接，调功单元的第二端分别与采集电阻RS的第一端和滞回比较器的反向输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊俊峰，
申请(专利权)人：无锡光益能能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32