[发明专利]一种恒流功率放大电路及设计方法

说明书

本发明涉及无线充电领域，公开了一种恒流功率放大电路及设计方法。本发明中，恒流功率放大电路，包括：开关模式功率放大器、阻抗转换及滤波网络和负载阻抗；开关模式功率放大器、阻抗转换及滤波网络和负载阻抗依次串接；其中，通过阻抗转换及滤波网络，使开关模式功率放大器的负载线与预设恒定功率等高线的最大梯度路径一致。本实施方式，使得功率放大电路无需使用闭环控制即可对可变负载阻抗提供恒定的输出电流，且相应速度快，减少电路的制作成本。

技术领域

本发明涉及无线充电领域，特别涉及一种恒流功率放大电路及设计方法。

背景技术

无线充电是一种不需要实际的导线就能进行电力的传输的技术，目前的主要技术有两种，一是通过磁共振原理(magnetic resonance)来传输能量，如无线充电联盟(Alliance for Wireless Power，简称“A4WP”)即采用该技术；另一种是通过磁感应(magnetic induction)来分享电力，如无线充电联盟(Wireless Power Consortium简称“WPC”)和电源事项联盟(Power Matters Alliance简称“PMA”)都采用该技术。现在使用较为广泛的无线充电技术是A4WP，它具备可以同时为多台设备充电的优势。

发明人在实现本发明的过程中发现，通常使用的基于A4WP的无线充电功率放大器不能对可变负载提供恒定射频电流输出；而目前通过闭环系统控制来解决对可变负载提供恒定射频电流输出的问题，图1是目前恒流输出开关模式功率放大系统的电路结构示意图，但是通过闭环系统控制的方法实现的电路，对负载阻抗变化的响应速度慢，不能满足极限负载下的反馈速度要求；且闭环控制电路的成本高，不利于恒流功率放大电路的推广。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种恒流功率放大电路及设计方法，使得功率放大电路无需使用闭环控制即可对可变负载阻抗提供恒定的输出电流，且响应速度快，减少电路的制作成本。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种恒流功率放大电路，包括：开关模式功率放大器、阻抗转换及滤波网络、负载阻抗；该开关模式功率放大器、该阻抗转换及滤波网络和该负载阻抗依次串接；其中，通过该阻抗转换及滤波网络，使该开关模式功率放大器的负载线与预设恒定功率等高线的最大梯度路径一致。

本发明的实施方式还提供了一种恒流功率放大电路的设计方法，包括：根据产品需求，选择所述恒流功率放大电路的开关模式功率放大器；根据功率输出要求，确定所述恒流功率放大电路的输出阻抗；根据所述输出阻抗和负载阻抗，确定所述恒流功率放大电路的阻抗转换及滤波网络。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过在负载阻抗和开关模式功率放大器之间串接阻抗转换及滤波网络，并通过阻抗转换及滤波网络使该开关模式功率放大器的负载线与预设恒定功率等高线的最大梯度路径一致，实现了功率放大电路在可变负载情况下的恒定电流输出。阻抗转换及滤波网络直接串接在功率放大器之后，无需使用反馈电路，使得在负载阻抗变化时，恒流功率放大电路可以快速响应。同时，阻抗转换及滤波网络的实现简单，降低了功率放大电路实现恒流输出的成本。

另外，阻抗转换及滤波网络包括：阻抗转换网络和陷波滤波器；阻抗转换网络、该陷波滤波器依次串接。通过阻抗转换网络和陷波滤波器的串接组合方式，不仅实现了恒定电流的输出，还滤掉低通信号以及滤掉功率放大器和阻抗转换网络产生的谐波，减少了谐波对整个电路的干扰。

另外，阻抗转换及滤波网络为阻抗转换网络，阻抗转换网络具有低通滤波特性。通过阻抗转换网络的低通滤波特性，过滤频率高的信号。

另外，阻抗转换网络采用基于电感电容的阻抗转换电路实现。采用基于电感电容的阻抗转换电路具有选频特性，能够根据实际需求选择特定的频率。

另外，阻抗转换网络包括至少二阶的阻抗转换电路。多阶的阻抗转换网络提供了一种中间阻抗，使得阻抗转换网络可以快速的满足负载阻抗大变化时的阻抗转换需求。