[发明专利]电动自行车磁耦合谐振式无线充电器

权利要求书

1.一种电动自行车磁耦合谐振式无线充电器，其特征在于：包括主电路部分和控制电路部分；

主电路部分包括全桥整流滤波电路、半桥逆变电路、发射端串联谐振电路、接收端串联谐振电路、高频变压器T1、高频整流滤波电路；

控制电路部分包括接收端电压电流检测电路、接收端充电数据发送电路、发射端无线数据接收电路、发射端电流检测电路、锁相环频率跟踪电路、PWM逆变控制电路、逆变驱动电路；

输入交流电压经全桥整流滤波电路转换成稳定的直流电压Ud1，经半桥逆变电路输出高频交流电压U1，在发射端串联谐振电路中产生谐振电压和谐振电流即发射回路谐振电流i1；接收端串联谐振电路和发射端串联谐振电路的谐振频率相等，通过电磁耦合谐振产生接收回路输出电压U2，接收回路输出电压U2经高频变压器T1变换成和输出充电电压Uo对应的高频电压，经高频整流滤波电路进行整流和滤波，输出充电电压Uo；

接收端电压电流检测电路检测接收端输出的充电电压和充电电流，随后充电电压和充电电流数据经过接收端充电数据发送电路无线发射；发射端无线数据接收电路接收并将接收到的充电电压和充电电流数据传送给PWM逆变控制电路；发射回路谐振电流通过发射端电流检测电路采集检测后，经过锁相环频率跟踪电路产生频率跟踪信号，给PWM逆变控制电路；PWM逆变控制电路根据设定的充电电压给定值、充电电压和充电电流检测值和频率跟踪信号，产生对应频率和脉冲宽度的PWM脉宽调制控制信号，经逆变驱动电路进行隔离和功率放大，输出驱动脉冲Ug1和Ug2，控制半桥逆变电路中的开关管。

2.如权利要求1所述的电动自行车磁耦合谐振式无线充电器，其特征在于：

所述全桥整流滤波电路包括二极管D1～D4和滤波电容Cd1，二极管D1～D4组成一输入端全桥整流电路，滤波电容Cd1并联在输入端全桥整流电路的两输出端；

所述半桥逆变电路包括MOS开关管VT1、VT2和反并联二极管VD1、VD2；所述发射端串联谐振电路包括串联的谐振电容C1和发射线圈L1；开关管VT1、VT2的栅极分别接驱动脉冲Ug1和Ug2，开关管VT1的漏极接输入端全桥整流电路的正输出端，源极接开关管VT2的漏极，开关管VT2的源极接输入端全桥整流电路的负输出端；二极管VD1的阴极和阳极分别接开关管VT1的漏极和源极；二极管VD2的阴极和阳极分别接开关管VT2的漏极和源极；

开关管VT1源极和开关管VT2漏极连接的节点接发射端串联谐振电路的一端，发射端串联谐振电路的另一端接输入端全桥整流电路的负输出端。

3.如权利要求2所述的电动自行车磁耦合谐振式无线充电器，其特征在于：

所述接收端串联谐振电路包括串联的谐振电容C2和接收线圈L2；串联谐振电路的两端分别和高频变压器T1的初级两端相连；

谐振电容C1和发射线圈L1的取值，以及谐振电容C2和接收线圈L2的取值使得接收端串联谐振电路和发射端串联谐振电路的谐振频率相等，并且谐振频率小于200KHz。

4.如权利要求3所述的电动自行车磁耦合谐振式无线充电器，其特征在于：所述高频整流滤波电路包括二极管Dr1～Dr4和滤波电容Cd2，二极管Dr1～Dr4组成高频全桥整流电路，该高频全桥整流电路的输入端接高频变压器T1的次级两端，滤波电容Cd2并联在该高频全桥整流电路的两输出端。

5.如权利要求4所述的电动自行车磁耦合谐振式无线充电器，其特征在于：

所述接收端电压电流检测电路，包括直流电压传感器V2和直流电流传感器A2，用于检测输出充电电压和充电电流；直流电压传感器V2并联在高频全桥整流电路的两输出端，直流电流传感器A2设置在高频全桥整流电路的一个输出端。

6.如权利要求5所述的电动自行车磁耦合谐振式无线充电器，其特征在于：

所述接收端充电数据发送电路用于将充电电压和充电电流数据无线发送到发射端无线数据接收电路中；发射端无线数据接收电路用于接收充电电压和充电电流数据并传送给PWM逆变控制电路。

7.如权利要求6所述的电动自行车磁耦合谐振式无线充电器，其特征在于：

所述发射端电流检测电路包括电流传感器A1，用于检测发射端串联谐振电路的电流即发射回路谐振电流i1。