CN107404242B - 一种用于手机无线充电的多模式肖特基二极管整流电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于手机无线充电的多模式肖特基二极管整流电路，包括阻抗匹配网络、阻抗匹配控制器、多模式整流器、模式切换控制器、负载及负载阻抗测量电路，阻抗匹配网络包括电感L1、电容(C1、C2)，多模式整流器包括全波有源整流器模式、乘法器模式和倍压器模式；采用谐振耦合，该电路是一种宽电压输入多模式肖特基二极管整流器，通过加入了电压乘法器，同时利用了肖特基二极管在低电压输入下导通电压只有0.2V到0.3V的特性，同时自举技术被采用；为获得更高的效率，系统可以根据输入的交流电压值的变化自动的切换三种整流架构；比现有的技术的效率有大幅提升。

Description

一种用于手机无线充电的多模式肖特基二极管整流电路
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种用于手机无线充电的多模式肖特基二极管整流电路。
背景技术
无线充电技术已经成为目前最流行的研究课题，特别是在手机充电领域。而且无线充电技术还可以应用于各种不同领域，从医疗设备到电动汽车等。然而由于便携性，传输距离和效率等问题，无线充电要完全的商业化还面临很多问题。通常无线充电系统中的整流器决定了整个系统的传输效率，所以整流器本身的效率非常重要。肖特基二极管的正向导通电压要比普通的二极管低0.7V到0.9V，它的低压差可以获得更高的效率。
发明内容
本发明提供一种用于手机无线充电的多模式肖特基二极管整流电路，其采用谐振耦合，该电路是一种宽电压输入多模式肖特基二极管整流器，通过加入了电压乘法器，同时利用了肖特基二极管在低电压输入下导通电压只有0.2V到0.3V的特性，同时自举技术被采用。为获得更高的效率，系统可以根据输入的交流电压值的变化自动的切换三种整流架构。
一种用于手机无线充电的多模式肖特基二极管整流电路，包括阻抗匹配网络、阻抗匹配控制器、多模式整流器、模式切换控制器、负载及负载阻抗测量电路，阻抗匹配网络包括电感L1、电容C1和电容C2，多模式整流器包括全波有源整流器模式、乘法器模式和倍压器模式，多模式整流器包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电容C1N、电容C2N、2个电容CB、2个电容CF、电容Cl、场效应管M1、场效应管M2、电阻RL、2个开关SW1、2个开关SW2和开关SW3，二极管D1的阳极、一个开关SW1与电容C1N串联后连接至场效应管M1的源极，二极管D1的阴极接地，二极管D2的阳极、另一个开关SW1与电容C2N串联后连接至场效应管M2的源极，二极管D2的阴极接地，二极管D3的阳极连接至开关SW1与电容C1N之间、阴极连接至场效应管M2的源极，二极管D4的阳极连接至开关SW1与电容C2N之间、阴极连接至场效应管M1的源极，一个开关SW2的一端连接至开关SW1与电容C1N之间、另一端连接至场效应管M1的源极，另一个开关SW2的一端连接至开关SW1与电容C2N之间、另一端连接至场效应管M2的源极，二极管D5的阳极连接至场效应管M1的源极、阴极连接在场效应管M1的漏极，二极管D6的阳极连接至场效应管M2的源极、阴极连接在场效应管M2的漏极，二极管D7的阴极与一个电容CB串联后接地，二极管D7的阳极连接至场效应管M1的漏极，场效应管M1的栅极连接至二极管D7的阴极与电容CB之间，二极管D8的阴极与另一个电容CB串联后接地，二极管D8的阳极连接至场效应管M2的漏极，场效应管M2的栅极连接至二极管D8的阴极与电容CB之间，2个电容CF从场效应管M1的漏极串联接出后接地，电容Cl一端连接至场效应管M1的漏极、另一端接地，电阻RL一端连接至场效应管M1的漏极、另一端接地，交流电源Vac一端连接至开关SW1与电容C1N之间、另一端连接至开关SW3的一端，所述开关SW3的另一端连接至2个电容CF之间。
优选地，当2个开关SW1接通、2个开关SW2接通且开关SW3断开时，多模式整流器处于全波有源整流器模式；当2个开关SW1断开、2个开关SW2接通且开关SW3接通时，多模式整流器处于倍压器模式；当2个开关SW1断开、2个开关SW2断开且开关SW3接通时，多模式整流器处于乘法器模式。
本发明的设计采用谐振耦合，该电路是一种宽电压输入多模式肖特基二极管整流器，通过加入了电压乘法器，同时利用了肖特基二极管在低电压输入下导通电压只有0.2V到0.3V的特性，同时自举技术被采用；为获得更高的效率，系统可以根据输入的交流电压值的变化自动的切换三种整流架构；与现有的全波MOSFET整流器相比，该电路具有更宽的输入电压范围和更高的效率，在5W/128KHz的手机无线充电应用中，效率可以提升10％左右。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的用于手机无线充电的多模式肖特基二极管整流电路原理图；
图2为本发明实施例提供的多模式整流器的电路原理图。
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。
如图1及图2所示，一种用于手机无线充电的多模式肖特基二极管整流电路，包括阻抗匹配网络、阻抗匹配控制器、多模式整流器、模式切换控制器、负载及负载阻抗测量电路，阻抗匹配网络包括电感L1、电容C1和电容C2，多模式整流器包括全波有源整流器模式、乘法器模式和倍压器模式，多模式整流器包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电容C1N、电容C2N、2个电容CB、2个电容CF、电容Cl、场效应管M1、场效应管M2、电阻RL、2个开关SW1、2个开关SW2和开关SW3，二极管D1的阳极、一个开关SW1与电容C1N串联后连接至场效应管M1的源极，二极管D1的阴极接地，二极管D2的阳极、另一个开关SW1与电容C2N串联后连接至场效应管M2的源极，二极管D2的阴极接地，二极管D3的阳极连接至开关SW1与电容C1N之间、阴极连接至场效应管M2的源极，二极管D4的阳极连接至开关SW1与电容C2N之间、另一端连接至场效应管M1的源极，一个开关SW2的一端连接至开关SW1与电容C1N之间、另一端连接至场效应管M1的源极，另一个开关SW2的一端连接至开关SW1与电容C2N之间、另一端连接至场效应管M2的源极，二极管D5的阳极连接至场效应管M1的源极、阴极连接至至场效应管M1的漏极，二极管D6的阳极连接至场效应管M2的源极、阴极连接至场效应管M2的漏极，二极管D7的阴极与一个电容CB串联后接地，二极管D7的阳极连接至场效应管M1的漏极，场效应管M1的栅极连接至二极管D7的阴极与电容CB之间，二极管D8的阴极与另一个电容CB串联后接地，二极管D8的阳极连接至场效应管M2的漏极，场效应管M2的栅极连接至二极管D8与电容CB之间，2个电容CF从场效应管M1的漏极串联接出后接地，电容Cl一端连接至场效应管M1的漏极、另一端接地，电阻RL一端连接至场效应管M1的漏极、另一端接地，交流电源Vac一端连接至开关SW1与电容C1N之间、另一端连接至开关SW3的一端，所述开关SW3的另一端连接至2个电容CF之间；具体地，当2个开关SW1接通、2个开关SW2接通且开关SW3断开时，多模式整流器处于全波有源整流器模式；当2个开关SW1断开、2个开关SW2接通且开关SW3接通时，多模式整流器处于倍压器模式；当2个开关SW1断开、2个开关SW2断开且开关SW3接通时，多模式整流器处于乘法器模式。
综上，该电路采用谐振耦合，该电路是一种宽电压输入多模式肖特基二极管整流器，通过加入了电压乘法器，同时利用了肖特基二极管在低电压输入下导通电压只有0.2V到0.3V的特性，同时自举技术被采用；为获得更高的效率，系统可以根据输入的交流电压值的变化自动的切换三种整流架构；与现有的全波MOSFET整流器相比，该电路具有更宽的输入电压范围和更高的效率，在5W/128KHz的手机无线充电应用中，效率可以提升10％左右。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种用于手机无线充电的多模式肖特基二极管整流电路，其特征在于，包括阻抗匹配网络、阻抗匹配控制器、多模式整流器、模式切换控制器、负载及负载阻抗测量电路，阻抗匹配网络包括电感L1、电容C1和电容C2，多模式整流器包括全波有源整流器模式、乘法器模式和倍压器模式，多模式整流器包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电容C1N、电容C2N、2个电容CB、2个电容CF、电容CL、场效应管M1、场效应管M2、电阻RL、2个开关SW1、2个开关SW2和开关SW3，二极管D1的阳极、一个开关SW1与电容C1N串联后连接至场效应管M1的源极，二极管D1的阴极接地，二极管D2的阳极、另一个开关SW1与电容C2N串联后连接至场效应管M2的源极，二极管D2的阴极接地，二极管D3的阳极连接至开关SW1与电容C1N之间、阴极连接至场效应管M2的源极，二极管D4的阳极连接至开关SW1与电容C2N之间、阴极连接至场效应管M1的源极，一个开关SW2的一端连接至开关SW1与电容C1N之间、另一端连接至场效应管M1的源极，另一个开关SW2的一端连接至开关SW1与电容C2N之间、另一端连接至场效应管M2的源极，二极管D5的阳极连接至场效应管M1的源极、阴极连接至场效应管M1的漏极，二极管D6的阳极连接至场效应管M2的源极、阴极连接至场效应管M2的漏极，二极管D7的阴极与一个电容CB串联后接地，二极管D7的阳极连接至场效应管M1的漏极，场效应管M1的栅极连接至二极管D7的阴极与电容CB之间，二极管D8的阴极与另一个电容CB串联后接地，二极管D8的阳极连接至场效应管M2的漏极，场效应管M2的栅极连接至二极管D8的阴极与电容CB之间，2个电容CF从场效应管M1的漏极串联接出后接地，电容CL一端连接至场效应管M1的漏极、另一端接地，电阻RL一端连接至场效应管M1的漏极、另一端接地，交流电源Vac一端连接至开关SW1与电容C1N之间、另一端连接至开关SW3的一端，所述开关SW3的另一端连接至2个电容CF之间。
2.如权利要求1所述的一种用于手机无线充电的多模式肖特基二极管整流电路，其特征在于，当2个开关SW1接通、2个开关SW2接通且开关SW3断开时，多模式整流器处于全波有源整流器模式；当2个开关SW1断开、2个开关SW2接通且开关SW3接通时，多模式整流器处于倍压器模式；当2个开关SW1断开、2个开关SW2断开且开关SW3接通时，多模式整流器处于乘法器模式。
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