[发明专利]一种具备全局功率控制功能的无线能量传输系统

权利要求书

1.一种具备全局功率控制功能的无线能量传输系统，包括发射端和接收端，其特征在于：

所述发射端包括：功率放大器(11)，连接于功率放大器(11)输出端的LC补偿电路(12)，连接于LC补偿电路(12)输出端的谐振耦合电路(13)和解调电路(14)，以及PWM控制电路(15)；其中，PWM控制电路(15)连接于解调电路(14)输出端和功率放大器(11)输入端之间；

所述接收端包括：耦合电路(21)，连接于耦合电路(21)的整流桥(22)，以及连接于整流桥(22)的调制电路(23)；其中，谐振耦合电路(13)和耦合电路(21)共同构成所述无线能量传输系统的能量耦合链路；

所述调制电路(23)根据输出电压的状态产生相应的调制信号，所述解调电路(14)检测发射端采样节点电压(V_M)在所述调制信号作用下的变化，以在发射端恢复出包含输出电压状态的信息，即解调信号，并将解调信号传输至所述PWM控制电路。

2.如权利要求1所述的具备全局功率控制功能的无线能量传输系统，其特征在于，所述调制电路(23)连接于整流桥(22)的输出端，包括：并联的第一负载支路(231)和第二负载支路(232)，以及负载控制单元(233)；其中，第二负载支路(232)的等效电阻大于第一负载支路(231)的等效电阻；

所述负载控制单元(233)基于输出电压而产生控制第一负载支路(231)和第二负载支路(232)交替通断的脉冲信号；其中，所述调制电路的信号调制方式为调频，根据输出电压的状态调整所述脉冲信号的频率。

3.如权利要求2所述的具备全局功率控制功能的无线能量传输系统，其特征在于，所述负载控制单元(233)包括：PFM控制电路，以及连接于PFM控制电路输入端的第一比较器(01)和第二比较器(02)，所述第一比较器(01)的两路输入分别为所述输出电压、设定电压范围的上限(V_ref-h)，所述第二比较器(02)的两路输入分别为所述输出电压、设定电压范围的下限(V_ref-l)；

其中，PFM控制电路采用系统谐振频率的时钟信号，PFM控制电路的输出去向两路，其中一路直接输入所述第一负载支路(231)，以控制所述第一负载支路(231)的开关器件通断；另一路经由一反相器输出至所述第二负载支路(232)，以控制所述第二负载支路(232)的开关器件通断。

4.如权利要求3所述的具备全局功率控制功能的无线能量传输系统，其特征在于：

所述第一负载支路(231)包括第一MOS管(S1)、第一等效负载电阻(R_L)和第一电容(C_L)；其中，第一MOS管(S1)的源极连接于整流桥(22)的第一输出端，第一等效负载电阻(R_L)和第一电容(C_L)并联后连接于第一MOS管(S1)的漏极和整流桥(22)的第二输出端之间，第一MOS管(S1)的栅极连接于PFM控制电路的输出端；

所述第二负载支路(232)包括第二MOS管(S2)、第二等效负载电阻(R_T)和第二电容(C_T)；其中，第二MOS管(S2)的源极连接于整流桥(22)的第一输出端，第二等效负载电阻(R_T)和第二电容(C_T)并联后连接于第二MOS管(S2)的漏极和整流桥(22)的第二输出端之间，第二MOS管(S2)的栅极连接于所述反相器的输出端；

第二等效负载电阻(R_T)的阻值大于第一等效负载电阻(R_L)的阻值。

5.如权利要求4所述的具备全局功率控制功能的无线能量传输系统，其特征在于：所述第一MOS管(S1)和所述第二MOS管(S2)均为PMOS管。

6.如权利要求1所述的具备全局功率控制功能的无线能量传输系统，其特征在于：所述解调电路(14)通过检测所述采样节点电压(V_M)降低的时刻，并测量所述采样节点电压(V_M)的相邻两个低点之间的间隔，恢复出所述解调信号。