[实用新型]一种半桥谐振逆变型磁耦合谐振式无线充电电源

说明书

本实用新型涉及无线充电电源技术领域，尤其是指一种半桥谐振逆变型磁耦合谐振式无线充电电源，其包括发射端电路和接收端电路，发射端电路包括EMI滤波电路、第一整流滤波电路、半桥LCC谐振逆变电路、第一辅助电源、第一信号调理电路、控制电路和第一通信电路；接收端电路主要包括并联谐振电路、第二整流滤波电路、第二辅助电源、第二信号调理电路和第二通信电路。本实用新型将逆变拓扑与谐振拓扑结合，从而实现输入功率的调节，减小发射端体积和重量；通过第一通信电路和第二通信电路实现发射端和接收端电路的无线通信，在提高电源动静态性能的同时，保证接收端电路具有体积小、结构简单等优点，具有良好的市场应用价值。

技术领域

本实用新型涉及无线充电电源技术领域，尤其是指一种半桥谐振逆变型磁耦合谐振式无线充电电源。

背景技术

无线充电技术(wireless charging technology，WCT)，又称为无线电能传输(wireless power transfer，WPT)，是指不通过传统导线连接，而是利用电场、磁场、微波或者激光等传导介质来实现电能的无线传输，其非接触式充电的特点具有无导线限制、无插拔、少危险等优势。无线充电是实现能源便捷高效利用的重要途径，在电动汽车充电、航空航天器供能、便携式移动设备充电、医疗器械设备充电和煤矿油田开采、能源化工、水下作业等特殊领域具有广阔的应用前景。

无线充电技术主要可分为电磁感应式、磁耦合谐振式、电场耦合式、无线电波式四种。其中，磁耦合谐振式无线充电因其传输距离远、传输功率大、对介质依赖性小、穿透性强等优点而成为无线充电领域的主要研究方向，其基本原理是在一定频率的高频交流电激励下，发射端线圈与电容发生谐振产生交变近磁场，通过电磁耦合谐振，接收端线圈与电容将磁能转换为电能输出到后级负载，从而完成能量交换。

磁耦合谐振式无线充电电源电路可分为发射端电路和接收端电路。发射端逆变电路是磁耦合谐振式无线充电电源的重要组成部分，其作用是是将直流电转化为供谐振线圈工作所需的高频交流电，常用于无线充电系统的逆变电路主要有E类逆变电路、D类逆变电路、半桥逆变电路和全桥逆式变电路等拓扑结构。中、大功率逆变电路多用半桥逆变和全桥逆变电路，两者相比半桥逆变器具有器件少、控制较简单的优点。

磁耦合谐振式无线充电电源高效传输的关键是系统工作在谐振状态，对于设计完成的线圈谐振器，要求电源与谐振器之间的频率要保持一致，常见的谐振拓扑主要有四种：发射端串联谐振，接收端串联谐振(SS)；发射端串联谐振，接收端并联谐振(SP)；发射端并联谐振，接收端串联谐振(PS)；发射端并联谐振，接收端并联谐振(PP)。

目前，磁耦合谐振式无线充电电源的谐振拓扑和半桥逆变拓扑相互分离独立，需要容量大的谐振电容，增加电源体积和重量，阻碍了半桥逆变在无线充电电源的应用推广。在功率输出调节上，已有的无线充电电源多在接收端电路中加入DC-DC变换器，对充电电压进行控制。当功率等级提高时，由于电感和电容的存在，接收端电路体积急剧增大，这与接收端设备小型化需求矛盾。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的问题提供一种半桥谐振逆变型磁耦合谐振式无线充电电源，将逆变拓扑与谐振拓扑结合，提出一种发射端半桥LCC谐振逆变拓扑，将对称均压电容作为谐振电容，通过占空比、频率等调节来控制谐振电压和电流，从而实现输入功率的调节，减小发射端体积和重量；通过第一通信电路和第二通信电路实现发射端和接收端电路的无线通信，第二通信电路将接收端电路的输出电压电流数据传输到第一通信电路，第一通信电路再将数据传输到发射端主控芯片中处理，从而实现接收端输出电流的闭环控制，在提高电源动静态性能的同时，保证接收端电路具有体积小、结构简单等优点，具有良好的市场应用价值。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：