串并联谐振可转换式无线充电发射电路及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种串并联谐振可转换式无线充电发射电路及控制方法，电路包括发射线圈、第一电容、第二电容、第三电容、第一MOS管、第二MOS管、第一开关和第二开关，发射线圈的A接线端通过第一MOS管与第一电源连接端相连，在第一MOS管的源极和漏极之间并联第一电容；同时还通过第二MOS管与第二电源连接端相连；发射线圈的B接线端通过第二电容与第一电源连接端相连，同时还通过第三电容与第二电源连接端相连；在第二MOS管的源极或漏极上串接第一开关；在第三电容的两端连接有第二开关。其效果是：电路结构简单，控制方便，仅需两个MOS管和两个开关元件即可实现串并联谐振电路的相互转换，电路经济实用，性价比高，能够满足多种无线充电应用场景的需求。

Series parallel resonant convertible wireless charging transmitting circuit and control method

【技术实现步骤摘要】
串并联谐振可转换式无线充电发射电路及控制方法
本专利技术涉及无线充电
，更具体地说，涉及一种串并联谐振可转换式无线充电发射电路及控制方法。
技术介绍
无线充电技术作为一种新型充电方式，可以不经过电气接触，以空气为介质，通过磁场实现电能从电源到负载的传输，克服了传统有线充电易摩擦、老化等缺点。感应式无线充电技术源于电磁感应原理，通过在发送线圈中施加变化的电流以产生变化的磁场，变化的磁场耦合到接收线圈，于是接收线圈中产生了充电电流，从而实现对负载端的无线充电。然而，现有的无线充电发射端主要采用单一的并联谐振电路或串联谐振电路，但是单独的串联谐振电路充电效率低，并联谐振电路在远距离传输的时候效率较高，但是在近距离传输的时候优势不大。现有无线充电发射端难以根据不同的传输情况适应性地调整电路的连接结构。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术首先提供一种串并联谐振可转换式无线充电发射电路，能够根据应用场景的需求改变谐振电路的连接方式，扩大无线充电设备的应用范围。为实现上述目的，本专利技术所采用的具体技术方案如下：一种串并联谐振可转换式无线充电发射电路，包括发射线圈，其关键在于，还包括第一电容、第二电容、第三电容、第一MOS管、第二MOS管、第一开关和第二开关，所述发射线圈包括A接线端和B接线端，其中：所述A接线端通过所述第一MOS管与第一电源连接端相连，在所述第一MOS管的源极和漏极之间并联所述第一电容；同时所述A接线端还通过所述第二MOS管与第二电源连接端相连；所述B接线端通过第二电容与所述第一电源连接端相连，同时所述B接线端还通过第三电容与所述第二电源连接端相连；在所述第二MOS管的源极或漏极上串接有用于断路控制的所述第一开关；在所述第三电容的两端连接有用于短路控制的所述第二开关。可选地，在所述第一电源连接端和所述第二电源连接端之间设置有直流电源。可选地，所述第一电源连接端连接所述直流电源的正极端，所述第二电源连接端连接所述直流电源的接地端。可选地，所述A接线端与所述第一MOS管的源极相连，所述第一MOS管的漏极连接所述第一电源连接端；所述A接线端与所述第二MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的源极连接所述第二电源连接端，在所述A接线端与所述第二MOS管漏极的连接线上设置所述第一开关，或者在所述第二MOS管的源极与所述第二电源连接端的连接线上设置所述第一开关。可选地，所述第一MOS管和所述第二MOS管的栅极上通过加载互补的PWM波进行驱动。可选地，所述第一电容、所述第二电容以及所述第三电容的容值相等。可选地，系统需要串联谐振时，所述第一开关闭合，所述第二开关断开；系统需要并联谐振时，所述第一开关断开，所述第二开关闭合。可选地，所述第一开关或/和所述第二开关为继电器开关。可选地，所述发射线圈是由励磁线绕制的平面螺旋线圈。可选地，还包括控制器，该控制器上连接有负载检测设备，且根据所述负载检测设备的检测结果控制控制所述第一开关和第二开关的组合状态。基于上述电路，本专利技术还提出具体的控制方法，包括以下步骤：S1：判断无线充电传输距离，如果是近距离传输，则控制第一开关闭合，第二开关断开，使得系统处于串联谐振；如果是远距离传输，则控制第一开关断开，第二开关闭合，使得系统处于并联谐振；S2：选择初始频率，在串联谐振状态下，采用偏频控制；在并联谐振谐振状态下，采用系统谐振频率为初始频率；S3：判断是否继续充电，如果是，则调整频率直至最佳，实施定频控制。本专利技术的显著效果是：电路结构简单，控制方便，仅需两个MOS管和两个开关元件即可实现串并联谐振电路的相互转换，电路经济实用，性价比高，能够满足多种无线充电应用场景的需求。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术提供的串并联谐振可转换式无线充电发射电路及控制方法电路原理图；图2为图1所示电路的第一工作模式的电路原理图；图3为本专利技术在第一工作模式时的等效电路图；图4为本专利技术在第一工作模式时电容C1和C2的电流测量电路图；图5为本专利技术在第一工作模式时电流测量结果图；图6为串联谐振电路模态分析示意图；图7为本专利技术在第一工作模式时电感电流检测电路图；图8为本专利技术在第一工作模式时电感电流检测结果图；图9为本专利技术在第一工作模式时电感电压检测电路图；图10为本专利技术在第一工作模式时电感电压检测结果图；图11为图1所示电路在第二工作模式的电路原理图；图12为图11的等效电路图；图13为图1所示电路在第二工作模式的模态分析示意图；图14为传统并联拓扑结构的仿真模型图；图15为传统并联拓扑结构输入电流波形图；图16为本专利技术在第二工作模式的仿真模型图；图17为本专利技术在第二工作模式的谐振电感电流波形图。图18为本专利技术的控制流程图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参见图1所示，本实施例提供的一种串并联谐振可转换式无线充电发射电路及控制方法，由一个VCC电源、两个MOS管(Q1,Q2)、三个电容(C1C2C3)、一个发射线圈(电感L1)和两个开关(S3S4)构成，其中发射线圈包括A、B两个接线端，A接线端通过MOS管Q1与VCC正极端连接，在MOS管Q1的源极和漏极之间并联电容C1，A接线端还通过MOS管Q2与VCC负极端相连；B接线端通过电容C2与VCC正极端连接相连，同时B接线端还通过电容C3与VCC负极端相连；在MOS管Q2的源极或漏极上串接有用于断路控制的开关S3；在电容C3的两端连接有用于短路控制的开关S4。在上述电路中，MOS管Q1和MOS管Q2分别给以190KHz互为互补的PWM波，用于给整个电路驱动使用，电容C1、C2、C3均为0.047uF,发射线圈等效电感L1为7uH，通过电容C2和C3组成一个半桥结构。通过图1还可以看出，具体实施时，A接线端与MOS管Q1的源极相连，MOS管Q1的漏极连接VCC正极端；A接线端与MOS管Q2的漏极连接，MOS管Q2的源极连接VCC负极端，在A接线端与MOS管Q2漏极的连接线上设置所述开关S3，或者在MOS管Q2的源极与VCC负极端的连接线上设置所述开关S3。基于上述电路，系统需要串联谐振时，开关S3闭合，开关S4断开；系统需要并联谐振时，开关S3断开，开关S4闭合。这里的开关可以为继电器开关，且受控制器自动控制，在控制器上还可以连接负载检测设备，根据所检测出的负载需求控制发射端的工作模态。如图2所示,当S3闭合，S4断开时,电路工作在模态1的情况下，此时电路属于串联谐振结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串并联谐振可转换式无线充电发射电路，包括发射线圈，其特征在于，还包括第一电容、第二电容、第三电容、第一MOS管、第二MOS管、第一开关和第二开关，所述发射线圈包括A接线端和B接线端，其中：/n所述A接线端通过所述第一MOS管与第一电源连接端相连，在所述第一MOS管的源极和漏极之间并联所述第一电容；同时所述A接线端还通过所述第二MOS管与第二电源连接端相连；/n所述B接线端通过第二电容与所述第一电源连接端相连，同时所述B接线端还通过第三电容与所述第二电源连接端相连；/n在所述第二MOS管的源极或漏极上串接有用于断路控制的所述第一开关；/n在所述第三电容的两端连接有用于短路控制的所述第二开关。/n

【技术特征摘要】
1.一种串并联谐振可转换式无线充电发射电路，包括发射线圈，其特征在于，还包括第一电容、第二电容、第三电容、第一MOS管、第二MOS管、第一开关和第二开关，所述发射线圈包括A接线端和B接线端，其中：
所述A接线端通过所述第一MOS管与第一电源连接端相连，在所述第一MOS管的源极和漏极之间并联所述第一电容；同时所述A接线端还通过所述第二MOS管与第二电源连接端相连；
所述B接线端通过第二电容与所述第一电源连接端相连，同时所述B接线端还通过第三电容与所述第二电源连接端相连；
在所述第二MOS管的源极或漏极上串接有用于断路控制的所述第一开关；
在所述第三电容的两端连接有用于短路控制的所述第二开关。


2.根据权利要求1所述的串并联谐振可转换式无线充电发射电路，其特征在于，在所述第一电源连接端和所述第二电源连接端之间设置有直流电源。


3.根据权利要求2所述的串并联谐振可转换式无线充电发射电路，其特征在于，所述第一电源连接端连接所述直流电源的正极端，所述第二电源连接端连接所述直流电源的接地端。


4.根据权利要求3所述的串并联谐振可转换式无线充电发射电路，其特征在于，所述A接线端与所述第一MOS管的源极相连，所述第一MOS管的漏极连接所述第一电源连接端；所述A接线端与所述第二MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的源极连接所述第二电源连接端，在所述A接线端与所述第二MOS管漏极的连接线上设置所述第一开关，或者在所述第二MOS管的源极与所述第二电源连接端的连接线上设置所述第一开关。
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【专利技术属性】
技术研发人员：谢诗云，杨奕，张学健，卿豪，刘一瑾，罗巍鑫，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50