[发明专利]一种基于超声波式非电气接触电能传输的门极驱动电源

权利要求书

1.一种基于超声波式非电气接触电能传输的门极驱动电源，其特征在于：所述电源包括：发射侧激励单元、能量转换与传输单元和接收侧调理单元；

所述发射侧激励单元包括：依次相连的直流电源、高频逆变电路、发射侧阻抗补偿电路和与高频逆变电路相连的驱动电路；所述高频逆变电路用于将直流电源输出的直流电压逆变为高频电压，所述发射侧阻抗补偿电路用于将高频电压阻抗补偿后生成高频电压传输至能量转换与传输单元；所述驱动电路用于为高频逆变电路提供驱动信号；

所述能量转换与传输单元包括：传输介质和分别安装在传输介质两侧的能量发射换能器和能量接收换能器；所述能量发射换能器将高频电压转换为同频的能量超声波，并通过传输介质进行传输，所述能量接收换能器将接收到的能量超声波还原为高频电压；所述传输介质为柱状非金属固体；

所述接收侧调理单元包括：阻抗补偿电路和整流电路；所述阻抗补偿电路对高频电压进行阻抗补偿，所述整流电路将高频电压整流为直流电压。

2.根据权利要求1所述的门极驱动电源，其特征在于：所述能量发射换能器与能量接收换能器的工作频率相同，且所述能量发射换能器与能量接收换能器同轴安装于传输介质两侧。

3.根据权利要求2所述的门极驱动电源，其特征在于：所述能量转换与传输单元包括中的能量发射换能器数量为一个，能量接收换能器数量为多个，工作频率均相同；

其中一个能量接收换能器与能量发射换能器同轴安装于传输介质两侧；其他的能量接收换能器与同轴能量接收换能器同侧安装，且彼此间距离等于工作频率下超声波半波长的整数倍。

4.根据权利要求2或3所述的门极驱动电源，其特征在于：所述电源还包括：闭环控制单元；所述闭环控制单元包括：电压采样电路、发射调理电路、无线发射单元、无线接收单元、接收调理电路和控制电路；

所述电压采样电路用于采样接收侧调理单元中整流电路输出的直流电压得到电压信号；

所述发射调理电路对电压信号进行滤波、调制后生成高频数字信号；

所述无线发射单元将高频数字信号通过无线通信方式传输至无线接收单元并还原为高频数字信号；

所述接收调理电路将高频数字信号解调还原为电压信号；

所述控制电路根据解调得到的电压信号与预设电压的差值控制驱动电路生成不同的驱动信号，从而控制高频逆变电路输出的高频电压幅值，进而控制接收侧调理单元整流电路输出直流电压幅值。

5.根据权利要求4所述的门极驱动电源，其特征在于：所述无线发射单元和无线接收单元的无线通信方式为激光通信、超声波通信、红外通信、ZigBee通信、LTE通信、WIFI通信、5G通信。

6.根据权利要求5所述的门极驱动电源，其特征在于：所述无线发射单元和无线接收单元采用的无线通信方式为超声波通信；

所述无线发射单元和无线接收单元分别为通信发射换能器和通信接收换能器；

所述通信发射换能器和通信接收换能器工作频率相同，分别同轴安装于传输介质两侧；

通信发射换能器将高频数字信号转换为同频的通信超声波并通过传输介质进行传输，所述通信接收换能器将接收到的通信超声波还原为高频数字信号。

7.根据权利要求6所述的门极驱动电源，其特征在于：所述通信发射换能器和通信接收换能器的工作频率与所述能量发射换能器和能量接收换能器的工作频率相差至少一个数量级。

8.根据权利要求5所述的门极驱动电源，其特征在于：所述通信发射换能器、通信接收换能器、能量发射换能器和能量接收换能器结构类似；均包括：压电片和表面镀银；

所述压电片上下表面分别镀银；所述压电片下表面通过耦合剂与传输介质粘接；

所述压电片下表面镀银局部延伸至压电片上表面但不与上表面镀银导通；便于压电片两侧施加或引出电信号。

9.根据权利要求6所述的门极驱动电源，其特征在于：通信发射换能器和通信接收换能器与任意能量发射换能器和能量接收换能器之间的距离，既不等于通信超声波工作频率下半波长的整数倍，也不等于能量超声波工作频率下半波长的整数倍。