一种程控式功率可调无线充电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种程控式功率可调无线充电装置，属于无线充电技术领域。该装置包括上位机、MCU、辅助直流电源、驱动控制电路、锯齿电路、高频逆变电路、发射端与接收端谐振回路、整流滤波电路和负载；所述上位机与MCU连接，MCU分别与驱动控制电路、负载连接，所述驱动控制电路、锯齿电路、高频逆变电路、发射端与接收端谐振回路、整流滤波电路和负载顺序连接。本实用新型专利技术通过利用上位机程序调控，组合锯齿电源和传统直流电源的方式，改变无线电能传输系统发射端的能量输出，实现控制接收端输出功率的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种程控式功率可调无线充电装置


[0001]本技术涉及一种程控式功率可调无线充电装置，属于无线充电


技术介绍

[0002]随着网络通讯、电子数码的广阔发展，人们对于电子产品的依赖日益增加，电池的容量已经渐渐无法满足用电的需求，现今几乎所有的电子设备，如手机、笔记本电脑和MP3等，主要还是以传统的有线电能传输进行充电，传统的有线电能传输即用电设备通过传输导线直接与电能输出端相连，这种方式存在着诸多弊端，如频繁的插拔导致用电设备接口损坏以及用电不规范或者漏电而引发的触电等。
[0003]而无线电能传输指的是利用电磁场、激光、微波等将电能从电能输出端无线传递给用电设备。该技术有着很多优点：一、在恶劣环境下不易产生电火花，不易产生漏电情况，安全隐患较小；二、用电设备取电时可移动范围大，灵活美观；三、能为植入人体内的微型医疗设备及其他需要特殊环境（潜水、火场、物联网、航天等）作业的机器供电。目前国内外研究机构对无线电能传输技术在可穿戴智能设备、医疗、电动汽车无线充电、手机无线充电、智能家居等领域进行了大量研究，使得无线电能传输技术得到了广泛的应用。
[0004]由上述可知，无线充电
具有不同的应用场景，因此就会产生不同设备的功率需求，如何灵活针对各类供电设备的自由供电，具有广阔的发展前景和现实意义。

技术实现思路

[0005]本技术提出了一种程控式功率可调无线充电装置，解决不同的应用场景下各类用电设备的无线充电，通过利用上位机程序调控，组合锯齿电源和传统直流电源的方式，改变无线电能传输系统发射端的能量输出，实现控制接收端输出功率的目的。
[0006]本技术为解决其技术问题采用如下技术方案：
[0007]一种程控式功率可调无线充电装置，包括：上位机、MCU、辅助直流电源、驱动控制电路、锯齿电路、高频逆变电路、发射端与接收端谐振回路、整流滤波电路和负载；所述上位机与MCU连接，MCU分别与驱动控制电路、负载连接，所述驱动控制电路、锯齿电路、高频逆变电路、发射端与接收端谐振回路、整流滤波电路和负载顺序连接。
[0008]所述上位机与MCU进行串口通信，所述MCU选用Cyclone IV E FPGA构建主控系统。
[0009]所述辅助直流电源的辅助电源管理芯片采用PI公司生产的TOP258GN，输出稳定的12V电压源和5V电压源。
[0010]所述锯齿电路由N_MOSFET和电感组成的锯齿上升网络和锯齿下降网络两部分构成。
[0011]所述高频逆变电路的拓扑结构采用的是在高频状态下直流侧呈现低阻抗的单相电压型全桥逆变拓扑。
[0012]所述高频逆变电路选用电力场效应管MOSFET作为开关管。
[0013]本技术的有益效果如下：
[0014]本技术的装置使用程控数字化远程调控的方式，解决不同的应用场景下各类用电设备的无线电能传输，通过利用上位机程序调控，组合锯齿电源和传统直流电源的方式，改变无线电能传输系统发射端的能量输出，实现控制接收端输出功率，使无线电能传输系统的输出功率可以在一定范围内实现灵活可调。本技术控制方便，减小了系统在工作过程中的能量流失并提高了电能的利用率。
附图说明
[0015]图1为本技术装置的系统整体结构框图，其中，1、发射端与接收端谐振回路；2、负载。
[0016]图2为锯齿电路的原理图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本技术做进一步的详细说明：
[0018]如图1所示，本技术为一种程控式功率可调无线充电装置，包括：上位机、MCU（微控制器）、辅助直流电源、驱动控制电路、锯齿电路、高频逆变电路、发射端与接收端谐振回路、整流滤波电路和负载。所述程控式功率可调无线充电装置的高频逆变电路与发射端谐振回路的组合作为主核心电路板位于整体装置的中心，锯齿电路分散在主核心电路板的两侧，通过锯齿电容串联进高频逆变电路，与辅助直流电源的组合作为供电源，驱动控制电路以立式方式分布在锯齿电路的上侧，市电经过整流滤波电路后的辅助直流源分布在整体装置的下侧，整流滤波电路以及负载分布在整体装置的适当位置。
[0019]上位机与MCU进行串口通信，所述MCU选用Cyclone IV E FPGA构建主控系统，上位机通过发送相应的指令到MCU，由MCU输出相应的高频脉冲信号到驱动控制电路。
[0020]辅助直流电源的辅助电源管理芯片采用PI公司生产的TOP258GN，采用反激变换器拓扑结构，输出稳定可靠的12V电压源和5V电压源，作为驱动控制电路和MCU的供电源。
[0021]驱动控制电路采用变压器隔离法，能够将接收到的小电压高频脉冲信号隔离放大为大电压高频驱动信号，并通过组合作用于锯齿电路的N_MOSFET，控制N_MOSFET的开通与关断时间。
[0022]如图2所示的锯齿电路原理图由N_MOSFET和电感组成的锯齿上升网络和锯齿下降网络两部分构成，通过改变不同的高频驱动脉冲宽度，控制N_MOSFET的开通与关断时间，通过电感的充电与放电，进而实现输出不同幅值的锯齿电压，最终串联进高频逆变电路。
[0023]高频逆变电路的拓扑结构选择的是在高频状态下直流侧呈现低阻抗的单相电压型全桥逆变拓扑，高频逆变电路中核心器件是功率开关管，高频逆变电路需要一款低导通电阻、高频状态下能迅速通断的开关管，因此，选用电力场效应管MOSFET作为逆变电路的开关管。
[0024]发射端谐振回路的发射功率在辅助直流电源和系统工作同频锯齿电压的叠加下改变，使得接收端可以获得不同的电功率，谐振电容选用无极性电容。
[0025]接收端谐振回路通过整流滤波电路后，输出稳定可靠的电压源，以供负载正常工作。
[0026]以上所述仅为本技术结合具体的优选实施方案之一，是对本技术所作的
进一步详细说明，不能认定本技术的专利技术思路和具体实施只局限于上述说明，凡属于本技术思路下的技术方案均属于本技术的保护范围。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干简单改进或替换。在权利要求书所限定的本技术的原理范围内，都应当视为属于本技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种程控式功率可调无线充电装置，其特征在于，包括：上位机、MCU、辅助直流电源、驱动控制电路、锯齿电路、高频逆变电路、发射端与接收端谐振回路、整流滤波电路和负载；所述上位机与MCU连接，MCU分别与驱动控制电路、负载连接，所述驱动控制电路、锯齿电路、高频逆变电路、发射端与接收端谐振回路、整流滤波电路和负载顺序连接。2.根据权利要求1所述的一种程控式功率可调无线充电装置，其特征在于，所述上位机与MCU进行串口通信，所述MCU选用Cyclone IV E FPGA构建主控系统。3.根据权利要求1所述的一种程控式功率可调无线充电装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明明，张宏程，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：