CN105553121A - 一种小功率无线供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小功率无线供电系统，由电源、逆变、检测、控制、发射、接收和负载电路组成，电源连接逆变电路，逆变电路连接发射电路，电源和发射电路连接检测电路，检测电路连接控制电路，控制电路控制连接逆变电路，接收电路接收发射电路的磁场变成直流电源，负载回路吸收消耗接收回路的电能，发射电路由电容和电感组成的并联谐振电路，并联谐振电路连接开关管S控制并联谐振电路的导通和关断；所述接收电路由两个电容和电感组成的LCC谐振接收电路，并由D0和C3进行整流滤波。与现有技术相比，减小了功耗，提高了系统的动态响应特性，传输效率高。
Description
技术领域
本发明属于无线充电技术领域，具体涉及一种小功率无线供电系统。
背景技术
无线充电技术是完全不借助电线，利用磁场为设备充电的技术。无线充电技术，源于无线电力输送技术，利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷，线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振，实现电能高效传输的技术。
由于电波的传输与设备的充电接口无关，所以如果无线供电技术一旦普及，不仅将使得电子产品不受插座和线缆束缚，供电与充电都将更方便，而且将使得不同品牌、不同接口的电气接口或充电器不兼容的问题得到解决。因此消费者将不再需要将其电池供电的电子设备插入交流电源插座，而经常出差的人们也可只携带一个薄薄的供电器垫，而不是满满一包杂乱的电源供应器，甚至酒店的房间里或许早已为客人准备好充电器垫，将可一举解决各种纷繁杂乱的电源适配器和充电器不兼容问题。
无线电能传输技术使用户摆脱了传统电源线带来的收纳清洁及搬动使用中的烦恼。随着无线电力传输技术的不断发展与成熟，不但使人们未来的生活有望摆脱手机、相机、笔记本电脑等移动设备电源线的束缚，而且可用于一些特殊场合，如人体植入仪器如心脏起搏器等的输电问题。从长远来看，该技术具有潜在的广泛应用前景。一旦这项技术能够普及，就会给人们的生活带来巨大的便利。
相对于大功率无线电能传输的电磁辐射、功率效率、装置体积和制造成本等方面的问题，小功率无线电能传输技术几乎可以不用考虑。因此，小功率无线电能传输技术获得了快速的发展。当前市面上已经有不少的小功率无线电能供电装置。但现有的设备大都使用低压直流适配电源供电（即无线供电装置前端增加变换为直流低压的适配器）、功率普遍较小（Qi标准为5w），而且主要是针对于某一类产品进行设计（比如手机），使用范围有限。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种小功率无线供电系统，该无线供电系统直接采用交流供电，单开关管拓扑结构，不仅可以减少器件数量，减化主回路的拓扑结构和相应的控制难度，缩小设备体积，而且可以相对提高设备供电容量。
为实现上述目的，本发明小功率无线供电系统采用的技术方案：该小功率无线供电系统，由电源、逆变、检测、控制、发射、接收和负载电路组成，电源连接逆变电路，逆变电路连接发射电路，电源和发射电路连接检测电路，检测电路连接控制电路，控制电路控制连接逆变电路，接收电路接收发射电路的磁场变成直流电源，负载回路吸收消耗接收回路的电能，其特征在于：所述电源为交流220v电源，经桥式二极管电路整流后经过电容和电感组成的π型滤波电路，π型滤波电路滤波后通过二极管供给发射电路，发射电路由电容和电感组成的并联谐振电路，并联谐振电路连接开关管S控制并联谐振电路的导通和关断；检测电路采集电压、电流的幅度和相位提供给控制回路；控制回路根据检测数据对逆变电路进行控制，实现能量的发射和转换；所述接收电路由两个电容和电感组成的LCC谐振接收电路，并由D0和C3进行整流滤波；负载回路由稳压模块和负载组成。
采用上述技术方案的有益效果：该小功率无线供电系统，采用市电电源，去掉了中间直流电源，通过采用市电电源和单管拓扑结构，减少了器件数量，减化了主回路的拓扑结构和相应的控制难度，缩小了设备体积，相对提高设备供电容量；通过在发射端加入隔离二极管，减小了功耗，提高了系统的动态响应特性；通过在接收端采用LCC谐振接收回路，提高了系统的传输效率。加入隔离二极管，减小了功耗，提高了系统的动态响应特性，使理论充电功率达2KW；接收端采用LCC谐振接收回路，提高了系统的传输效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的电路原理图；
图2为主回路的电路原理图；
图3为隔离二极管构成的谐振回路两端的电压波形；
图4接收回路和负载回路电路图；
图5为接收回路和负载回路电路图。
具体实施方式
如图1所示小功率无线供电系统，由电源、逆变、检测、控制、发射、接收和负载电路组成，电源连接逆变电路，逆变电路连接发射电路，电源和发射电路连接检测电路，检测电路连接控制电路，控制电路控制连接逆变电路，接收电路接收发射电路的磁场变成直流电源，负载回路吸收消耗接收回路的电能。
系统的主回路如图2所示，交流220v电源Ua经桥式二极管电路D整流后经过电容C1、C2和电感Lr组成的π型滤波电路滤波后供给由电容C和电感L组成的并联谐振电路。开关管S控制主回路的导通和关断。其中二极管D1隔离了电源和谐振回路，防止了功率倒流。D1的作用可以通过图3进行说明。图3中显示了稳态时主回路的一个周期的波形。在一个周期结束时，在T5-T0间隔中，当没有隔离二极管D1时，谐振回路两端的电压如图中实线所示，图中的虚线为加入隔离二极管D1后的波形。从图中可知，加入D1可以防止功率倒流，不仅减小了系统的损耗，也提高了系统的动态反应特性。控制和检测回路由SG3525芯片和外围的集成运放与分离元件组成。SG3525芯片主要完成逆变驱动、过流保护和脉宽调整功能，LM158实现过流检测功能，如图4所示。接收回路和负载回路如图5所示。电容Cp、Cs和电感Ls组成LCC谐振接收电路，并由D0和C3进行整流滤波。负载回路由稳压模块和负载组成。
Claims (1)
1.一种小功率无线供电系统，由电源、逆变、检测、控制、发射、接收和负载电路组成，电源连接逆变电路，逆变电路连接发射电路，电源和发射电路连接检测电路，检测电路连接控制电路，控制电路控制连接逆变电路，接收电路接收发射电路的磁场变成直流电源，负载回路吸收消耗接收回路的电能，其特征在于：所述电源为交流220v电源，经桥式二极管电路整流后经过电容和电感组成的π型滤波电路，π型滤波电路滤波后通过二极管供给发射电路，发射电路由电容和电感组成的并联谐振电路，并联谐振电路连接开关管S控制并联谐振电路的导通和关断；检测电路采集电压、电流的幅度和相位提供给控制回路；控制回路根据检测数据对逆变电路进行控制，实现能量的发射和转换；所述接收电路由两个电容和电感组成的LCC谐振接收电路，并由D0和C3进行整流滤波；负载回路由稳压模块和负载组成。
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