高效率功率转换设备和控制方法技术

本发明专利技术涉及功率转换技术领域，尤其涉及一种高效率功率转换设备和控制方法，该高效率功率转换设备包括：配置成将交流电压转换成直流电压的整流器，其中交流电压由配置成磁耦合到无线电力传输系统的发射器线圈的接收器线圈生成；连接到整流器的高效率功率转换器，高效率功率转换器包括级联连接的第一级和第二级；以及配置成检测多个工作参数并生成施加到第一级的控制回路的控制信号的控制器。通过上述方式，本发明专利技术能够提高功率转换设备的效率。

High efficiency power conversion equipment and control method

【技术实现步骤摘要】
高效率功率转换设备和控制方法
本专利技术涉及功率转换器和应用于功率转换器的控制方法，并且在特定实施例中，涉及应用于无线电力传输系统的接收器中的高效率功率转换器的各种输出电压控制方法。
技术介绍
随着技术进一步发展，无线电力传输作为用于为诸如移动电话、平板PC、数码相机、MP3播放器和/或类似装置的基于电池的移动装置供电或充电的高效且便利的机制出现。无线电力传输系统通常包括初级侧发射器和次级侧接收器。初级侧发射器通过磁耦合而磁耦合到次级侧接收器。磁耦合可松散耦合的变压器实现，该松散耦合的变压器实现具有在初级侧发射器中形成的初级侧线圈和在次级侧接收器中形成的次级侧线圈。初级侧发射器可包括诸如功率转换器的初级侧的功率转换单元。功率转换单元耦合到电源，并且能够将电功率转换成无线功率信号。次级侧接收器能够通过松散耦合的变压器接收无线功率信号，并将接收的无线功率信号转换成适合于负载的电功率。随着无线电力传输系统的功率变得越来越高，可能需要在发射器和接收器之间实现高效率无线电力传输。更特别地，在各种输入和输出状况(例如，接收器的不同负载电流和/或不同额定输入电压)下实现高效率无线电力传输已经变成是显著问题，它对无线电力传输系统的系统设计带来挑战。亟需一种具有在各种输入和输出状况下展现出诸如高效率的良好行为的高性能功率接收器。
技术实现思路
通过本专利技术的较佳实施例提供的在无线电力传输系统的接收器中的高效率功率转换器，上述问题和其它问题通常可得到解决或规避，并且通常实现了技术优势。>根据一个实施例，一种设备包括：配置成将交流电压转换成直流电压的整流器，其中交流电压由配置成磁耦合到无线电力传输系统的发射器线圈的接收器线圈生成；连接到整流器的高效率功率转换器，高效率功率转换器包括级联连接的第一级和第二级；以及配置成检测多个工作参数并生成施加到第一级的控制回路的控制信号的控制器。根据另一个实施例，一种方法包括：检测高效率功率转换器的多个工作参数，其中高效率功率转换器包括级联连接的第一级和第二级；基于所述多个工作参数生成控制信号；以及通过对第一级的反馈回路施加控制信号来控制第一级的输出电压。根据又一个实施例，一种系统包括：配置成磁耦合到发射器线圈的接收器线圈；连接到接收器线圈的整流器；连接在整流器和电池之间的高效率转换器，其中高效率转换器包括级联连接的第一级和第二级；以及配置成检测多个工作参数并生成施加到第一级的控制回路的控制信号的控制器。本专利技术的实施例的优点是无线电力传输系统的接收器中的高效率功率转换器。应用于高效率功率转换器的各种输出电压控制方法帮助无线电力传输系统在各种输入和输出状况下实现高效率。上文相当广泛地概述了本专利技术的特征和技术优点，以便可以更好地理解以下对本专利技术的详细描述。下文将描述本专利技术的额外特征和优点，它们形成本专利技术的权利要求的主题。本领域技术人员应明白，可容易地利用公开的概念和特定实施例作为修改或设计用于实现本专利技术的相同目的的其它结构或过程的基础。本领域技术人员还应意识到，此类等效构造没有偏离随附权利要求中所阐述的本专利技术的精神和范围。附图说明为了更全面地了解本专利技术及其优点，现在将下述说明与附图一并提出，其中：图1示出根据本专利技术的各种实施例的无线电力传输系统的框图；图2示出根据本专利技术的各种实施例在图1中示出的接收器的框图；图3示出根据本专利技术的各种实施例在图1中示出的接收器的第一实现的示意图；图4示出根据本专利技术的各种实施例在第一级的输出电压和PWM信号的占空比之间的关系；图5示出根据本专利技术的各种实施例在图1中示出的接收器的第二实现的示意图；图6示出根据本专利技术的各种实施例在图1中示出的接收器的第三实现的示意图；图7示出根据本专利技术的各种实施例在图1中示出的接收器的第四实现的示意图；图8示出根据本专利技术的各种实施例对图3中示出的第一级应用第一级控制机制的流程图；图9示出根据本专利技术的各种实施例对图6中示出的第一级应用第一级控制机制的流程图；以及图10示出根据本专利技术的各种实施例对图7中示出的第一级应用第一级控制机制的流程图。除非另外指示，否则不同图中的对应数字和符号一般指对应部分。绘制附图是为了清楚地说明各种实施例的相关方面，它们不一定按比例绘制。具体实施方式下面详细论述目前较佳的实施例的制作和使用。但是，应明白，本专利技术提供可在各种各样的特定情境中实施的许多适用的专利技术概念。论述的特定实施例只是说明制作和使用本专利技术的特定方式，而不是限制本专利技术的范围。将在特定情境(即，应用于高效率功率转换器以便增加无线电力传输系统的效率和性能的各种控制方法)中关于较佳实施例描述本专利技术。但是，本专利技术也可应用于各种电力系统。下文中，将参考附图详细解释各种实施例。图1示出根据本专利技术的各种实施例的无线电力传输系统的框图。无线电力传输系统100包括级联连接在输入电源102和负载114之间的功率转换器104和无线电力传输装置101。在一些实施例中，采用功率转换器104以便进一步提高无线电力传输系统100的性能。在另一些实施例中，功率转换器104是可选元件。换句话说，无线电力传输装置101可直接连接到输入电源102。无线电力传输装置101包括功率发射器110和功率接收器120。如图1所示，功率发射器110包括级联连接的发射器电路107和发射器线圈L1。发射器电路107的输入端耦合到功率转换器104的输出端。功率接收器120包括级联连接的接收器线圈L2、谐振电容Cs、整流器112和高效率功率转换器113。如图1所示，谐振电容Cs与接收器线圈L2串联连接，并且进一步连接到整流器112的输入端。整流器112的输出端连接到高效率功率转换器113的输入端。高效率功率转换器113的输出端耦合到负载114。当将功率接收器120放置在功率发射器110附近时，功率发射器110通过磁场磁耦合到功率接收器120。通过作为功率发射器110的一部分的发射器线圈L1和作为功率接收器120的一部分的接收器线圈L2形成松散耦合的变压器115。因此，可将电功率从功率发射器110传输到功率接收器120。在一些实施例中，功率发射器110可位于充电板内。发射器线圈L1放置在充电板的上表面下方。功率接收器120可嵌入在移动电话内。当将移动电话放置在充电板附近时，可在发射器线圈L1和接收器线圈L2之间建立磁耦合。换句话说，发射器线圈L1和接收器线圈L2可形成松散耦合的变压器，通过该变压器，在功率发射器110和功率接收器120之间进行功率传输。通过耦合系数k来量化发射器线圈L1和接收器线圈L2之间的耦合的强度。在一些实施例中，k在从约0.05到约0.9的范围中。在一些实施例中，在发射器线圈L1和接收器线圈L2之间建立磁耦合之后，功率发射器110和功率接收器120可形成电力系统，通过该电力系统，将电力从输入电源102无线传输到负载114。输入电源102可以是用于将公用线路电压转换成直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括：/n整流器，所述整流器配置成将交流电压转换成直流电压，其中所述交流电压由接收器线圈生成，所述接收器线圈配置成磁耦合到无线电力传输系统的发射器线圈；/n高效率功率转换器，其连接到所述整流器，所述高效率功率转换器包括级联连接的第一级和第二级；以及/n控制器，其配置成检测多个工作参数并生成施加到所述第一级的控制回路的控制信号。/n

【技术特征摘要】
20181005 US 62/741,6211.一种设备，包括：
整流器，所述整流器配置成将交流电压转换成直流电压，其中所述交流电压由接收器线圈生成，所述接收器线圈配置成磁耦合到无线电力传输系统的发射器线圈；
高效率功率转换器，其连接到所述整流器，所述高效率功率转换器包括级联连接的第一级和第二级；以及
控制器，其配置成检测多个工作参数并生成施加到所述第一级的控制回路的控制信号。


2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述第一级是降压型功率转换器；并且
所述第二级是电荷泵功率转换器。


3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述控制器包括控制电路，所述控制电路配置成检测所述多个工作参数并生成施加到所述第一级的所述控制回路的反馈节点的PWM信号。


4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，
将输出电压信号和所述PWM信号相加并馈送到所述第一级的所述控制回路的反馈节点中，并且其中所述输出电压信号与所述第一级的输出电压成比例。


5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述控制器包括控制电路，所述控制电路配置成检测所述多个工作参数并生成施加到所述第一级的所述控制回路的反馈节点的直流信号。


6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，
所述直流信号由数字-模拟转换器生成。


7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述控制器包括控制电路，所述控制电路配置成检测所述多个工作参数并生成通过功率管理总线接口施加到所述第一级的数字信号。


8.一种方法，其特征在于，包括：
检测高效率功率转换器的多个工作参数，其中所述高效率功率转换器包括级联连接的第一级和第二级；
基于所述多个工作参数生成控制信号；以及
通过将所述控制信号施加到所述第一级的反馈回路来控制所述第一级的输出电压。


9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述第一级是包括高压侧开关和低压侧开关的降压型功率转换器，其中所述高压侧开关和所述低压侧开关的栅极驱动信号由所述第一级的所述反馈回路生成；并且
所述第二级是电荷泵转换器。


10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述高效率功率转换器配置成对连接到无线电力传输系统的接收器的电池充电，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锃，陈俊晓，黄金彪，王新涛，
申请(专利权)人：X二动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY