中距离无线供电系统及其高频变频电源的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明是关于一种中距离无线供电系统及其高频变频电源。
【背景技术】
[0002]在中距离无线供电系统中，当负载线圈谐振频率为2MHz到1MHz时(无线)功率传输的效率最高。为了能在此频段内实现精确的谐振，达到最高效的能量传输，所设计的电源一般需要满足三个条件:1、能在整个频段范围内有一定的分辨率；2、在整个宽带范围内获得较高的功率转换效率；3、产生的高频功率信号频谱单一。因此，有必要设计一种新的应用于中距离无线供电系统的高频变频电源。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种新的中距离无线供电系统及其高频变频电源。
[0004]本发明提供一种中距离无线供电系统的高频变频电源，包括无线通信模块、主控模块、信号发生模块、至少两路电源分路、自动阻抗匹配模块及负载线圈，所述无线通信模块、主控模块及信号发生模块顺次连接，各所述电源分路并联在所述信号发生模块的输出端和自动阻抗匹配模块的输入端之间，所述自动阻抗匹配模块的输出端与所述负载线圈连接，各所述电源分路包括顺次连接的驱动模块、功放模块及滤波器模块，所述主控模块与各驱动模块均控制连接而控制各所述驱动模块的开关。
[0005]无线通信模块接收负载线圈功率传输所需要的频率参数，主控模块根据该频率参数调整信号发生模块，生成对应多个频段的多个驱动信号，主控模块通过控制各驱动模块的开关来选通一路电源分路，该选通电源分路的驱动信号依次经过放大、滤波后输入自动阻抗匹配模块，进行阻抗匹配后，最后输入负载线圈。
[0006]所述信号发生模块包括顺次连接的信号发生器模块和数字隔离器模块，所述主控制器连接所述信号发生器模块的输入端，所述数字隔离器模块连接各所述驱动模块的输入端。
[0007]所述数字隔离器模块用于实现信号和杂讯的隔离，其可以采用现有数字隔离器或者具有相同功能的电路结构或电路1?块。
[0008]各所述电源分路还包括隔离模块，所述驱动模块、功放模块、滤波器模块及隔离模块顺次连接，各所述隔离模块的输出端与所述自动阻抗匹配模块的输入端连接，所述主控模块与各隔离模块均控制连接而控制各所述隔离模块的开关。
[0009]选通电源分路的隔离模块开通，使滤波后得到的正弦功率信号能够输入自动阻抗匹配模块。未选通电源分路的隔离模块断开，避免未选通电源分路的信号干扰选通电源分路。
[0010]所述的高频变频电源，还包括驻波检测与保护模块，所述驻波检测与保护模块连接所述主控模块和各电源分路的输出端,如连接各隔离模块的输出端和主控模块。
[0011]驻波检测与保护模块可以与主控模块双向信号连接。
[0012]所述主控模块可以为MCU。
[0013]一种中距离无线供电系统，包括所述的高频变频电源。
[0014]一种中距离无线供电系统的高频变频电源的控制方法，包括如下步骤:
[0015]a)接收负载线圈功率传输所需要的频率参数；
[0016]b)根据所述频率参数生成对应多个频段的多个驱动信号，每个所述驱动信号对应一路电源分路；
[0017]c)选通一路电源分路，被选通的所述电源分路的驱动信号依次经过放大、滤波后得到频谱单一的正弦功率信号；
[0018]d)所述正弦功率信号经过阻抗匹配后，输入所述负载线圈。
[0019]所述步骤c)中，隔离未被选通的所有所述电源分路。
[0020]所述步骤d)中，实时监测驻波比，当驻波比大于设定值时，自动切断电源。
[0021]本发明的有益效果是:通过设置信号发生模块，能够实现较高的分辨率；通过设置自动阻抗匹配模块和功放模块，能够实现较高的功率转换效率；通过设置滤波器模块，产生的高频功率信号频谱单一。
【附图说明】
[0022]图1是本实施方式高频变频电源的电路原理框图。
【具体实施方式】
[0023]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0024]如图1所示，本实施方式中距离无线供电系统的高频变频电源包括无线通信模块、主控模块、信号发生模块、至少两路电源分路、自动阻抗匹配模块及负载线圈。无线通信模块、主控模块及信号发生模块顺次连接。每路电源分路对应一个频段。各电源分路并联设于信号发生模块的输出端和自动阻抗匹配模块的输入端之间，负载线圈与自动阻抗匹配模块的输出端连接。信号发生模块包括顺次连接的信号发生器模块和数字隔离器模块，各电源分路包括顺次连接的驱动模块、功放模块、滤波器模块及隔离模块，各电源分路的驱动模块的输入端与数字隔离器模块的输出端连接，各电源分路的隔离模块的输出端与自动阻抗匹配模块的输入端连接。主控模块输出控制信号到各电源分路的驱动模块和各电源分路的隔离模块，实现对各驱动模块的开关控制和对各隔离模块的开关控制。
[0025]无线通信模块可以采用各种能够实现无线通信的电路结构或模块。主控模块用于实现对高频变频电源的各模块的协调、控制，如MCU(微控制器)。自动阻抗匹配模块用于实现负载线圈电阻和电源内阻的自动匹配。
[0026]高频变频电源还可以包括驻波检测与保护模块，该驻波检测与保护模块连接各隔离模块的输出端和主控模块。
[0027]高频变频电源的工作原理如下:
[0028]a)无线通信模块接收满足负载线圈功率传输所需的频率参数；
[0029]b)主控模块根据接收到的频率参数调整信号发生模块中的信号发生器模块，然后经过数字隔离器模块之后生成对应频率的驱动信号；
[0030]c)该驱动信号通过主控模块识别分成多路频段分别送到对应电源分路的驱动模块；
[0031]d)主控模块控制各电源分路驱动模块的开关，使得在每个时刻都只有一路电源分路保持通路，各电源分路之间互不干扰，即在每一个时刻，仅有一路电源分路的驱动模块开通；
[0032]e)选通电源分路的驱动信号经过功放模块放大，获得满足负载线圈要求的功率，再通过滤波器模块得到一个频谱单一的正弦功率信号；同时主控模块再通过控制隔离模块把不需要开通的各电源分路隔离，防止信号干扰；
[0033]f)获得的正弦功率信号通过自动阻抗匹配模块注入负载线圈之中。自动阻抗匹配模块能够使负载线圈保持50欧姆(该电阻也可以根据电源内阻和负载线圈设计为其它阻值)，使功率信号最大效率输入负载线圈，从而能够满足无线传输的所有要求。
[0034]当自动阻抗匹配不能满足要求，造成反射功率比较大的，主控模块可以通过对后端驻波比的监测得到这个结果。为了保护电源，当驻波比比较大时，驻波检测与保护模块可以让电源自动切断，从而使电源不会烧毁。
[0035]以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
【主权项】
1.一种中距离无线供电系统的高频变频电源，其特征在于，包括无线通信模块、主控模块、信号发生模块、至少两路电源分路、自动阻抗匹配模块及负载线圈，所述无线通信模块、主控模块及信号发生模块顺次连接，各所述电源分路并联在所述信号发生模块的输出端和自动阻抗匹配模块的输入端之间，所述自动阻抗匹配模块的输出端与所述负载线圈连接，各所述电源分路包括顺次连接的驱动模块、功放模块及滤波器模块，所述主控模块与各驱动模块均控制连接而控制各所述驱动模块的开关。
2.如权利要求1所述的高频变频电源，其特征在于，各所述电源分路还包括隔离模块，所述驱动模块、功放模块、滤波器模块及隔离模块顺次连接，各所述隔离模块的输出端与所述自动阻抗匹配模块的输入端连接，所述主控模块与各隔离模块均控制连接而控制各所述隔离模块的开关。
3.如权利要求1所述的高频变频电源，其特征在于，所述信号发生模块包括顺次连接的信号发生器模块和数字隔离器模块，所述主控制器连接所述信号发生器模块的输入端，所述数字隔离器模块连接各所述驱动模块的输入端。
4.如权利要求1所述的高频变频电源，其特征在于，还包括驻波检测与保护模块，所述驻波检测与保护模块连接所述主控模块和各所述电源分路的输出端。
5.一种中距离无线供电系统，其特征在于，包括权利要求1-4中任意一项所述的高频变频电源。
6.—种中距离无线供电系统的高频变频电源的控制方法，其特征在于，包括如下步骤: a)接收负载线圈功率传输所需要的频率参数； b)根据所述频率参数生成对应多个频段的多个驱动信号，每个所述驱动信号对应一路电源分路； c)选通一路电源分路，被选通的所述电源分路的驱动信号依次经过放大、滤波后得到频谱单一的正弦功率信号； d)所述正弦功率信号经过阻抗匹配后，输入所述负载线圈。
【专利摘要】本发明公开了一种中距离无线供电系统及其高频变频电源，包括无线通信模块、主控模块、信号发生模块、至少两路电源分路、自动阻抗匹配模块及负载线圈，所述无线通信模块、主控模块及信号发生模块顺次连接，各电源分路并联在所述信号发生模块的输出端和自动阻抗匹配模块的输入端之间，所述自动阻抗匹配模块的输出端与所述负载线圈连接，各所述电源分路包括顺次连接的驱动模块、功放模块及滤波器模块，所述主控模块与各驱动模块均控制连接而控制各所述驱动模块的开关。通过设置信号发生模块，能够实现较高的分辨率；通过设置自动阻抗匹配模块和功放模块，能够实现较高的功率转换效率；通过设置滤波器模块，产生的高频功率信号频谱单一。
【IPC分类】H02J17-00, H02M5-00
【公开号】CN104716748
【申请号】CN201310686802
【发明人】秦斌, 罗石
【申请人】深圳大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月12日