[发明专利]一种可调电感及应用该可调电感的无线充电系统及其控制方法

说明书

技术领域

 本发明属于电子技术领域，特别涉及一种可调电感及应用该可调电感的无线充电系统及其控制方法。

背景技术

基于谐振工作机理的大功率无线充电技术包括将电网电压调理成直流电的功率因数校正电路、产生射频电能的射频电能发生装置、提高射频源发射效果的阻抗匹配装置、发射线圈、将无线能量放大输出发射的天线装置、以及与其对应的接收装置。目前基于谐振机理的大功率无线充电系统采用调节频率的方式实现系统的最大功率输出，由于发射天线和接收磁场增强线圈参数很难做到完全一致，同时受负载效应影响，单纯通过调节频率寻找最大功率输出的方法很难找到发射天线和接收磁场增强线圈同时谐振的频率点，进而影响系统的输出功率水平。因此说，如果要进一步提升现有大功率无线充电系统的效率，就需要在系统中增加优化环节。

发明内容

本发明的目的是提出一种可调电感及应用该可调电感的无线充电系统，从而提高该无线充电系统的传输功率。

本发明的可调电感包括一个磁芯，所述磁芯上分别缠绕有励磁线圈和功能线圈，所述励磁线圈连接有可使励磁线圈内的电流值发生变化的电源；所述功能线圈的两个自由端即为所述可调电感的两个自由端。

通过调节励磁线圈的电流，可以改变电感磁芯的磁场分布，进而间接地改变接入电路中功能线圈的电感值，这种可调电感具有动态响应快、感值连续可调的优点。上述功能线圈可采用普通线圈来实现。

进一步地，所述磁芯为“日”字形或“口”字形，以使功能线圈获得高程度的磁耦合。

本发明提出的应用上述可调电感的无线充电系统包括无线发射装置和无线接收装置，关键在于所述无线发射装置由市电输入端、功率因数校正电路、射频能量发生电路、阻抗匹配电路、发射天线依次连接构成；所述无线接收装置由接收磁场增强线圈、整流电路、阻抗匹配电路、DC/DC变换电路以及负载依次连接构成；所述发射天线和/或接收磁场增强线圈串接有所述可调电感。

进一步地，所述无线发射装置中的功率因数校正电路和射频能量发生电路均与一个第一控制单元相连；所述无线接收装置中的整流电路和DC/DC变换电路均与一个第二控制单元相连。通过第一控制单元来自动协调功率因数校正电路和射频能量发生电路的工作，以及通过第二控制单元来自动协调整流电路和DC/DC变换电路的工作，可以提高无线发射装置及无线接收装置的效率。具体来说所述第一控制单元、第二控制单元均为单片机或者DSP。

本发明提出的上述无线充电系统的控制方法有以下两种：

1、保持发射频率不变，调节接收磁场增强线圈的电感值，并同时监控无线接收装置的接收功率，如果在调节接收磁场增强线圈的电感值的过程中无线接收装置的接收功率为渐增趋势，则继续按照原来的调节方向来调节接收磁场增强线圈的电感值，否则按照相反的调节方向来调节接收磁场增强线圈的电感值，直到无线接收装置的接收功率达到最大值。

2、保持接收频率不变，调节发射天线的电感值，并同时监控无线接收装置的接收功率，如果在调节发射天线的电感值的过程中无线接收装置的接收功率为渐增趋势，则继续按照原来的调节方向来调节发射天线的电感值，否则按照相反的调节方向来调节发射天线的电感值，直到无线接收装置的接收功率达到最大值。

本发明通过在无线充电系统的发射天线和/或接收磁场增强线圈中增加可调电感，实现了主动调谐，可以提高整个系统的输出功率和效率，相比与其它调节电路参数的方式（如增加可调电容技术）具有结构简单、实现容易、电路谐振点连续可调的优点，具有较好的实际应用价值。

附图说明

图1是本发明的可调电感的原理图。

图2是本发明的无线充电系统的原理图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例的可调电感包括一个“日”字形的闭合磁芯1，所述磁芯1的心柱上缠绕有励磁线圈2，一侧的铁轭上缠绕有功能线圈3，所述励磁线圈2连接有可使励磁线圈2内的电流值发生变化的电源4；所述功能线圈3的两个自由端即为所述可调电感的两个自由端。

通过调节励磁线圈2的电流，可以改变电感磁芯的磁场分布，进而间接地改变接入电路中功能线圈3的电感值，这种可调电感具有动态响应快、感值连续可调的优点。上述功能线圈可采用普通线圈来实现。