CN107171450A - 一种电磁耦合式无线充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁耦合式无线充电系统，包括电能发射端和电能接收端，所述电能发射端由AC‑DC整流滤波模块、DC‑DC变换模块、高频逆变模块、谐振网络、检测电路和控制器组成，高频逆变模块通过谐振网络与电能接收端无线连接；所述电能接收端由AC‑DC变换模块、检测模块、控制模块、通信信号调制电路和用电设备组成；电能发射端和电能接收端内的控制电路通过原副边线圈耦合连接，在电能发射端采用全桥逆变电路和谐振网络SS相结合的方式，其电能发射频率大小不会随着负载的变化而变化，有效保证的电源输出的稳定性，传输效率高，提高充电设备的充电效率，节约能耗。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电设备技术领域，具体为一种电磁耦合式无线充电系统。
背景技术
随着充电技术的发展，为提高对用户终端(如手机、平板电脑等)进行充电的便捷性，无线充电技术应运而生。在现有的无线充电技术中，无线充电设备可向周围发射无线电磁波能量，处于无线电磁波方位内的用户终端通过接收无线电磁波并转换为电能进行充电。然而在实践中发现，无线充电设备在充电过程中存在电能浪费的问题，而且，传统充电电路在电能发射端的能耗利用率较低，容易造成电能泄露等我问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电磁耦合式无线充电系统，通过电能发射端和电能接收端耦合式连接的方式，在电能发射端采用全桥逆变电路和谐振网络SS相结合的方式，提高充电设备的充电效率，节约能耗，以解决上述背景技术中所提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电磁耦合式无线充电系统，包括电能发射端和电能接收端，所述电能发射端由AC-DC整流滤波模块、DC-DC变换模块、高频逆变模块、谐振网络、检测电路和控制器组成；所述AC-DC整流滤波模块的输出端与DC-DC变换模块的输入端电性连接，DC-DC变换模块的输出端连接在高频逆变模块上；所述DC-DC变换模块和高频逆变模块连接电路上并联有检测电路，检测电路的输出端电性连接在控制器上，控制器的输出端并联在DC-DC变换模块上；所述高频逆变模块的输出端与谐振网络电性连接，谐振网络上并联有检测电路，检测电路的输出端通过控制器并联在高频逆变模块上；所述高频逆变模块通过谐振网络与电能接收端无线连接；所述电能接收端由AC-DC变换模块、检测模块、控制模块、通信信号调制电路和用电设备组成；所述AC-DC变换模块的输入端串联有谐振网络，输出端并联有用电设备和检测模块；所述检测模块的输出端连接在控制模块上，控制模块的输出端与通信信号调制电路电性连接。
优选的，所述谐振网络由一个耦合电感Ls和一个补偿电容Cs组成。
优选的，所述电能发射端和电能接收端内的控制电路通过原副边线圈耦合连接，控制电路内的Lp、Ls、Rp及Rs分别为原副边线圈等效电感和等效电阻，Cp、Cs为原副边线圈补偿电容，Q1、Q2、Q3、Q4为四个开关管，采用串并联的方式构成高频逆变模块中的全桥逆变电路，且Q1、Q4和Q2、Q3两组开关管互补循环导通，在Q1、Q2、Q3和Q4四个开关管上还分别对应并联有续流二极管VD1、VD2、VD3和VD4。
优选的，所述电能发射端集成在充电电路板上，电能接收端集成在用电设备上。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的电磁耦合式无线充电系统，通过电能发射端和电能接收端耦合式连接的方式，在电能发射端采用全桥逆变电路和谐振网络SS相结合的方式，其电能发射频率大小不会随着负载的变化而变化，有效保证的电源输出的稳定性，传输效率高，提高充电设备的充电效率，节约能耗。
附图说明
图1为本发明整体框图；
图2为本发明框图电路原理图；
图3为本发明电能发射端框图；
图4为本发明电能接收端框图。
图中：1电能发射端、11AC-DC整流滤波模块、12DC-DC变换模块、13高频逆变模块、14谐振网络、15检测电路、16控制器、2电能接收端、21AC-DC变换模块、22检测模块、23控制模块、24通信信号调制电路、25用电设备。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，一种电磁耦合式无线充电系统，包括电能发射端1和电能接收端2，电能发射端1由AC-DC整流滤波模块11、DC-DC变换模块12、高频逆变模块13、谐振网络14、检测电路15和控制器16组成；AC-DC整流滤波模块11的输出端与DC-DC变换模块12的输入端电性连接，DC-DC变换模块12的输出端连接在高频逆变模块13上；DC-DC变换模块12和高频逆变模块13连接电路上并联有检测电路15，检测电路15的输出端电性连接在控制器16上，控制器16的输出端并联在DC-DC变换模块12上；高频逆变模块13的输出端与谐振网络14电性连接，谐振网络14由一个耦合电感Ls和一个补偿电容Cs组成，谐振网络14上并联有检测电路15，检测电路15的输出端通过控制器16并联在高频逆变模块13上；高频逆变模块13通过谐振网络14与电能接收端2无线连接；电能接收端2由AC-DC变换模块21、检测模块22、控制模块23、通信信号调制电路24和用电设备25组成；AC-DC变换模块21的输入端串联有谐振网络14，输出端并联有用电设备25和检测模块22；检测模块22的输出端连接在控制模块23上，控制模块23的输出端与通信信号调制电路24电性连接。
电能发射端1集成在充电电路板上，电能接收端2集成在用电设备25上，电能发射端1和电能接收端2内的控制电路通过原副边线圈耦合连接，控制电路内的Lp、Ls、Rp及Rs分别为原副边线圈等效电感和等效电阻，Cp、Cs为原副边线圈补偿电容，Q1、Q2、Q3、Q4为四个开关管，采用串并联的方式构成高频逆变模块13中的全桥逆变电路，且Q1、Q4和Q2、Q3两组开关管互补循环导通，在Q1、Q2、Q3和Q4四个开关管上还分别对应并联有续流二极管VD1、VD2、VD3和VD4，续流二极管VD1、VD2、VD3和VD4为Q1、Q2、Q3、Q4为四个开关管提供电流通道，起到使负载电流连续的作用。
综上所述：本电磁耦合式无线充电系统，通过电能发射端1和电能接收端2耦合式连接的方式，在电能发射端1采用全桥逆变电路和谐振网络14SS相结合的方式，其电能发射频率大小不会随着负载的变化而变化，有效保证的电源输出的稳定性，传输效率高，提高充电设备的充电效率，节约能耗。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种电磁耦合式无线充电系统，包括电能发射端(1)和电能接收端(2)，其特征在于：所述电能发射端(1)由AC-DC整流滤波模块(11)、DC-DC变换模块(12)、高频逆变模块(13)、谐振网络(14)、检测电路(15)和控制器(16)组成；所述AC-DC整流滤波模块(11)的输出端与DC-DC变换模块(12)的输入端电性连接，DC-DC变换模块(12)的输出端连接在高频逆变模块(13)上；所述DC-DC变换模块(12)和高频逆变模块(13)连接电路上并联有检测电路(15)，检测电路(15)的输出端电性连接在控制器(16)上，控制器(16)的输出端并联在DC-DC变换模块(12)上；所述高频逆变模块(13)的输出端与谐振网络(14)电性连接，谐振网络(14)上并联有检测电路(15)，检测电路(15)的输出端通过控制器(16)并联在高频逆变模块(13)上；所述高频逆变模块(13)通过谐振网络(14)与电能接收端(2)无线连接；所述电能接收端(2)由AC-DC变换模块(21)、检测模块(22)、控制模块(23)、通信信号调制电路(24)和用电设备(25)组成；所述AC-DC变换模块(21)的输入端串联有谐振网络(14)，输出端并联有用电设备(25)和检测模块(22)；所述检测模块(22)的输出端连接在控制模块(23)上，控制模块(23)的输出端与通信信号调制电路(24)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种电磁耦合式无线充电系统，其特征在于：所述谐振网络(14)由一个耦合电感Ls和一个补偿电容Cs组成。
3.根据权利要求1所述的一种电磁耦合式无线充电系统，其特征在于：所述电能发射端(1)和电能接收端(2)内的控制电路通过原副边线圈耦合连接，控制电路内的Lp、Ls、Rp及Rs分别为原副边线圈等效电感和等效电阻，Cp、Cs为原副边线圈补偿电容，Q1、Q2、Q3、Q4为四个开关管，采用串并联的方式构成高频逆变模块(13)中的全桥逆变电路，且Q1、Q4和Q2、Q3两组开关管互补循环导通，在Q1、Q2、Q3和Q4四个开关管上还分别对应并联有续流二极管VD1、VD2、VD3和VD4。
4.根据权利要求1所述的一种电磁耦合式无线充电系统，其特征在于：所述电能发射端(1)集成在充电电路板上，电能接收端(2)集成在用电设备(25)上。
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