[发明专利]一种基于PWM控制的多环路稳压整流器无线充电系统

说明书

本发明涉及整流器技术领域，公开了一种基于PWM控制的多环路稳压整流器无线充电系统，包括耦合线圈，功放驱动器，稳压整流器，电压环路和电流环路；电压环路用于采样负载电压Vout，通过导通角控制器调制占空比D；电流环路用于采样副边电流Isubgt;s/subgt;，通过导通角控制器，调制占空比D，通过负反馈修正电压增益带宽，以增加无线充电距离。本发明只需要控制稳压整流器的导通角就很容易趋于平稳，还可提供稳压功能，电流环路可以实时的辅助修正电压环路的增益/带宽，可适用于比较宽的耦合环境，环路精简，芯片面积小，不需要额外电感电容，大大降低了成本，并且稳压切换信号在谐振频率以内，没有显著的EMI效应。

技术领域

本发明涉及整流器技术领域，具体涉及一种基于PWM控制的多环路稳压整流器无线充电系统。

背景技术

目前比较普遍的无线充电系统是基于线圈耦合，其中分为原边与副边。原边系统通过功放驱动原边线圈，将直流能量转换为交流能量并耦合到副边线圈。副边系统在接收端，通过整流器将耦合的交流能量转换为直流能量。

传统整流器不具备稳压功能，因此需要降压变压器以提供稳定的输出电压为后端的电路电池供电。增加一级电源会降低系统传输效率，且导致额外芯片面积和物料(电感电容)成本。目前一些先进的技术通过对整流器进行模式切换(1X/2X)，使其具备稳压的能力而省去降压变压器，但带来额外的EMI辐射。

因此，如何实现高传输效率、低成本整流稳压器为当前无线充电系统技术中急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PWM控制的多环路稳压整流器无线充电系统，以解决上述背景技术中提出的无线充电系统传输效率低，增加额外芯片面积和物料(电感电容)成本，且会带来额外的EMI辐射的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于PWM控制的多环路稳压整流器无线充电系统，包括：

耦合线圈，用于推导出副边电流I_s；

功放驱动器，用于驱动耦合线圈，并将直流能量转换成交流能量并耦合到副边；

稳压整流器，用于将交流能量转换成直流能量；

所述功放驱动器的输出端与耦合线圈的输入端电性连接，耦合线圈的输出端与稳压整流器的输入端电性连接；

所述稳压整流器的输出端连接有导通角控制器，且所述导通角控制器包括电压环路和电流环路，所述电压环路用于采样负载电压Vout，通过导通角控制器，调制占空比D，通过负反馈产生稳定Vout；所述电流环路，用于采样副边电流I_s，通过导通角控制器，调制占空比D，通过负反馈修正电压增益带宽，以增加无线充电距离。

优选的，所述耦合线圈包括原边线圈L₁，副边线圈L₂，原边线圈驱动电压V_s，驱动内阻R_s，稳压整流器输入电压Vrec，稳压整流器输入电阻R_rec；其中R₁是L₁的内阻，C₁是L₁的匹配电容， R₂是L₂的内阻，C₂是L₂的匹配电容，设置 V_s的开关频率是f_sw，ωsw=2πf_sw；当L₁和C₁匹配在ωsw时，副边电流I_s的推导公式为：；

其中，

；

；

；

当R_rec比较小时，副边电流I_s被简化为，其中k为耦合系数。