一种电能接收端和非接触电能传输装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线充电领域，更具体的说，涉及一种电能接收端和非接触电能传输装置。
【背景技术】
[0002]非接触电能传输技术(也叫无线电能传输技术)由于安全方便等优点广泛应用于电子充电领域中，实现无线电能传输的方式主要有磁感应式和磁共振式两种方式，通常常用的为磁共振式，磁共振式无线电能传输装置主要包括电能发射端和电能接收端，两者通过电磁共振原理实现能量传输。
[0003]—般来说，发射端包括有逆变器、阻抗匹配电路和发射线圈，接收端包括有接收线圈、阻抗匹配电路、整流电路和直流电压转换电路(DC-DC变换器)，如图1所示的非接触电能传输装置的电路框图，图1中发射部分仅示出发射线圈Ls，发射线圈1^接收交变电流产生交变磁场，接收线圈Ld感应交变磁场产生高频交变电压，之后，交变电压经过整流电路整流和滤波电容滤波后以获得直流电压V_t，DC-DC变换器接收直流电压转换为合适的电压信号供给电子设备。
[0004]但是，在电能传输过程中，由于发射线圈和接收线圈的耦合会发生变化，例如耦合突然增强或者发射线圈中的磁场能量突然增大，这将导致整流电路后的直流电压VraJSS预设电压值，过大的电压会损坏后级的DC-DC变换器，甚至是负载侧的电子设备。
【实用新型内容】
[0005]有鉴于此，本实用新型提出了一种电能接收端和非接触电能传输装置，当检测到整流滤波后的直流电压或输出电压超过预设电压值时，利用开关保护电路和部分阻抗匹配电路、接收线圈形成一个回路，使得接收线圈的能量不流向后级的整流桥电路，直至直流电压恢复至不超过预设电压值。
[0006]依据本实用新型的一种电能接收端，用以接收与其隔离的电能发射端传输的能量，其特征在于，所述电能接收端包括:
[0007]接收线圈，用以耦合所述电能发射端传输的能量，以生成高频的交流电压信号；
[0008]整流滤波电路，接收所述高频的交流电压信号以产生直流电压信号；
[0009]阻抗匹配网路，连接在所述接收线圈和整流滤波电路之间；
[0010]直流电压转换电路，接收所述直流电压信号以转换为合适的输出电压供给电子设备;
[0011]过压保护开关，连接在所述阻抗匹配网路和接地端之间；
[0012]过压控制电路，接收所述直流电压信号和表征预设电压值的第一参考电压信号，以产生开关控制信号控制所述过压保护开关的开关状态，以使得所述直流电压信号不超过预设电压值。
[0013]进一步的，所述过压控制电路包括采样电路和滞环比较器，
[0014]所述采样电路采样所述直流电压信号，以获得采样电压信号；
[0015]所述滞环比较器接收所述采样电压信号和所述第一参考电压信号，输出所述开关控制信号，
[0016]当所述采样电压信号大于所述滞环比较器的上限电压值时，所述开关控制信号为有效状态以控制所述过压保护开关导通；当所述采样电压信号小于所述滞环比较器的下限电压值时，所述开关控制信号为无效状态以控制所述过压保护开关关断。
[0017]进一步的，所述电能接收端还包括第一熔断电路和第一导通电路，
[0018]所述第一熔断电路串联连接在所述整流滤波电路和直流电压转换电路之间，所述第一导通电路的第一端连接至所述第一熔断电路和直流电压转换电路的公共连接点，第二端接地端；
[0019]当所述直流电压信号达到所述第一导通电路的导通电压时，所述第一导通电路导通，所述第一熔断电路被熔断。
[0020]优选的，所述第一熔断电路为小阻值电阻或保险丝。
[0021]优选的，所述第一导通电路为第一齐纳二极管或瞬变电压抑制二极管。
[0022]进一步的，所述电能接收端还包括第二熔断电路和第二导通电路，
[0023]所述第二电阻串联连接在所述直流电压转换电路和电子设备之间，所述第二导通电路的第一端连接至所述第二熔断电路和电子设备的公共连接点，第二端接地端；
[0024]当所述直流电压信号达到所述第二导通电路的导通电压时，所述第二导通电路导通，所述第二熔断电路被熔断。
[0025]优选的，所述第二熔断电路为小阻值电阻或保险丝。
[0026]优选的，所述第二导通电路为第一齐纳二极管或瞬变电压抑制二极管。
[0027]进一步的，所述电能接收端还包括第二开关管和第二开关控制电路，
[0028]所述第二开关管串联连接在所述直流电压转换电路和电子设备之间；
[0029]所述第二开关控制电路接收所述直流电压转换电路的输出电压信号和表征期望输出电压的第二参考电压信号，以产生第二开关控制信号，所述第二开关控制信号用以控制所述第二开关管的开关动作。
[0030]依据本实用新型的一种非接触电能传输装置，包括电能发射端和上述的电能接收端，
[0031]所述电能发射端包括有与所述接收线圈隔离的发射线圈，所述发射线圈接收交流电信号以产生交变磁场；
[0032]所述电能接收端感应所述交变磁场以产生合适的输出电压供给电子设备。
[0033]通过上述的电能接收端和非接触电能传输装置，利用过压保护开关和过压控制电路控制直流电压的大小，以使其不超过预设电压值。当过压保护开关不能有效进行过压保护时，进一步通过熔断电路和齐纳二极管组成的保护电路对输出电压进行过压保护，通过多级保护方案，可以有效地降低过压(或过流)对电能接收端电路和输出侧电子设备的影响。本实用新型的技术方案很好的解决了无线电能传输过程中的电压过压(或电流过流)的问题，控制方案简单，效果好。
【附图说明】
[0034]图1所示的非接触电能传输装置的基本电路框图；
[0035]图2所示为依据本实用新型的电能接收端的第一实施例的电路框图；
[0036]图3所示为图2电路的工作波形图；
[0037]图4所示为依据本实用新型的电能接收端的第二实施例的电路框图；
[0038]图5所示为依据本实用新型的电能接收端的第三实施例的电路框图；
[0039]图6所示为依据本实用新型的电能接收端的第四实施例的电路框图。
【具体实施方式】
[0040]以下结合附图对本实用新型的几个优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。
[0041]参考图2所示为依据本实用新型的电能接收端的第一实施例的电路框图，如图2所示，所述电能接收端包括有接收能量的接收线圈Ld、依次与所述接收线圈连接的阻抗匹配网络、整流滤波电路201和直流电压转换电路202，所述整流滤波电路接收所述接收线圈输出的高频交流电，以获得直流电压信号V_t，直流电压转换电路202接收所述直流电压信号V_t，经电压转换为合适的输出电压Vciut供给电子设备。这里，整流电路以半桥整流为例，整流滤波电路201整流二极管和滤波电容C，所述整流二极管连接在所述阻抗匹配网路和直流电压转换电路之间，且二极管的阳极连接所述阻抗匹配网路，阴极连接所述直流电压转换电路；所述滤波电容C的第一端连接至所述整流二极管的阴极，第二端接地端。本实施例中，所述阻抗匹配网络为串联连接在接收线圈和整流电路之间的第一电容Cl和第二电容C2，在所述电能接收端正常工作过程中，所述第一电容和第二电容串联后的等效电容与所述接收线圈的等效电感谐振，且谐振频率与系统工作频率一致。
[0042]本实施例中，所述电能接收端还包括过压保护开关SI和过压控制电路203，过压保护开关Si连接在所述阻抗匹配网路和接地端之间，所述过压保护开关SI的第一极性端连接所述第一电容Cl和第二电容C2的公共连接点，第二极性端接地端。
[0043]过压控制电路203接收所述直流电压信号V_t和第一参考电压信号V refl,以产生开关控制信号Vcon控制过压保护开关SI的开关状态，以使得所述直流电压信号V_t不超过预设电压值。
[0044]具体的，参考图2，所述过压控制电路203具体包括采样电路和滞环比较器，采样电路由分压电阻R3和电阻R4构成，滞环比较器由电阻R5、电阻R6和比较器CMP构成，分压电阻R3和电阻R4采样所述直流电压信号V_t，以获得采样电压信号V_tl;所述滞环比较器的正向输入端接收所述采样电压信号V_tl，反向输入端接收表征所述预设电压值的第一参考电压信号Vrafl，输出所述开关控制信号Vcon，所述开关控制信号Vcon控制过压保护开关SI导通或关断。
[0045]参考图3所示为图2电路的工作波形图，下面结合图2和图3阐述本实用新型的过压保护工作原理:
[0046]在tl时刻，外界条件发生变化，导致直流电压信号异常，不断上升，在t2时刻，当检测到所述采样电压信号于所述滞环比较器的上限电压值时，表征直流电压信号超过预设电压值，这时，比较器CMP输出的开关控制信号Vcon为有效状态(例如以高电平示为有效状态，低电平示为无效状态)，过压保护开关SI导通，接收线圈Ld、第一电容Cl、过压保护开关SI形成一个电流回路，这时，由于第一电容Cl和接收线圈的等效电感不能发生谐振，接收线圈的传输的能量会大大减小，电流回路中的电流不会很大，且接收线圈输出的能量不会传输至整流滤波电路，直流电压信号V_t开始下降，当下降至t3时刻，所述采样电压信号于所述滞环比较器的下限电压值时，所述开关控制信号变为无效状态控制过压保护开关SI关断。接收线圈的能量再次传输至整流滤波电路，如果异常情况还存在，则直流电压信号V_t继续上升，直至到达滞环比较器的上限电压值时，过压保护开关S