[实用新型]一种发射端Buck控制的SS补偿型恒流无线充电电源

说明书

一种发射端Buck控制的SS补偿型恒流无线充电电源，该电源包括发射端与接收端；发射端包括依次连接的直流源，Buck变换器，全桥逆变器，以及发射线圈与串联S补偿电路，接收端包括接收线圈与串联S补偿电路，全桥整流滤波电路和负载，前述接收线圈与发射线圈耦合，将接收到的交变磁场转换为交变电流对负载进行充电。本实用新型具备系统抗干扰性强，接收端体积小和成本低等优点，特别适用于复杂电磁环境或者对接收端体积要求苛刻的无线充电场合。

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及发射端Buck控制的SS补偿型恒流无线充电电源。

背景技术

无线充电器是指不用传统的充电电源线连接到需要充电的终端设备上的充电器，采用了最新的无线充电技术，通过使用线圈之间产生的交变磁场，传输电能，电感耦合技术将会成为连接充电基站和设备的桥梁。

从控制方式而言，无线充电电源可以分为发射端控制型与接收端控制型。

1、发射端控制型主要包括：整流桥控制、逆变全桥移相控制、逆变全桥调频控制以及DC-DC调压控制。ICPT系统根据控制方法的不同，原边电路主要有两种结构：整流、DC-DC环节、全桥逆变三重变换的结构和整流、全桥逆变两重结构。

整流桥控制：整流可以分为不控整流和可控整流两种方式。不控整流：不可控整流电路完全由不可控二极管组成，电路结构一定之后其直流整流电压和交流电源电压值的比是固定不变的。可控整流：输出直流电压的平均值及极性可以通过控制元件的导通状况而得到调节。

DC-DC调压控制：原边电路中存在DC-DC环节，可以对这个环节调节进行控制，进而实现系统的输出功率控制。DC-DC环节可以用Buck或者Boost电路等，通过调节这些电路开关管驱动信号的占空比即可以实现对功率输出进行控制。在原边加入DC/DC环节调节系统输入直流电压的缺点：增加了主电路环节，从而既增加了系统成本，又降低了系统效率，并且通常所添加的DC/DC环节均工作在硬开关状态，又增大了系统的EMI值。

逆变全桥移相控制：全桥逆变电路在两种结构中都必须存在，对原边全桥逆变器采用移相控制，通过调节移相角的大小来调节注入原边谐振网络的能量，从而调节系统的传输功率。缺点：移相控制方法会使得原边逆变器的开关管工作在硬开关模式，在传输功率较大时，这会增加系统的开关损耗及EMI值。

逆变全桥调频控制：类似于原边失谐控制(在原边谐振回路接入开关电容或者相控电感，调整其等效电容值或电感值，使得系统处于调谐状态或者非调谐状态，从而调节系统的传输功率)，调频控制通过调整全桥逆变电路驱动信号的频率偏离系统谐振频率，实现原边输入功率控制，从而控制副边输出电流或者电压的恒定。

2、接收端控制型主要包括：DC-DC调压控制、动态解谐控制以及短路解谐控制三种方式。

DC-DC调压控制：副边电路中串联DC-DC环节，如可以在副边整流桥后面串联一个Buck或者Boost电路，其输入电流特性较好，可以进行功率因数校正，还可以进行短路解耦。Buck电路工作在高频的模式时，优点是控制简单，缺点是只能进行降压或者升压变换。工作在低频模式时，开关管开通时，整流桥后面相当于接了LC滤波给负载供电；当开关管闭合时，此时二极管起防止电流倒灌的功能，此时有两个回路，前面相当于短路解耦，由后面的电容维持供电给负载。优点是控制也简单，缺点是只能进行降压或者升压，并且最终的输出电压纹波较大，不适合控制精度需求高的系统。此外，使用DC-DC电路控制输出电压和电流时，还需要考虑开光管占空比问题，也即占空比过小，难以调节。

动态调谐控制是在谐振电路中加入一个相控电感，通过移相控制调节电感电流，可以使副边处在调谐状态或者非调谐状态，达到控制输出功率的目的。这种方式的优点是可以使系统工作频率和固有谐振频率一致，动态性能很好。但是控制极其复杂，难以进行实际操作。