一种无线电能传输装置的制造方法
【专利摘要】本专利属于电子技术领域，尤其涉及一种无线电能传输装置，包括用于输出四路PWM信号的微控制器以及用于对四路PWM信号进行放大整形的信号放大整形电路；还包括相连的整流电路与全桥高频逆变电路，其中全桥高频逆变电路包括分别与整流电路的输出端相连的两个桥臂电路，每个桥臂电路包括两个开关电路，两个开关电路之间的连接节点为桥臂电路的输出节点，两个桥臂电路的输出节点之间连接有发射线圈；还包括将放大整形后的四路PWM信号输入至各个开关电路的触发端的四个电磁隔离器。本实用新型针对现有技术中PWM调节模块易受损坏的技术问题，提供了一种为PWM调节模块提供保护的无线电能传输装置。
【专利说明】
一种无线电能传输装置
技术领域
[0001]本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种无线电能传输装置。
【背景技术】
[0002]无线电能传输装置即利用磁耦合谐振技术，将电能从供电设备无线输送到用电设备的输电装置。通过无线输送的高频电能转化为直流电能提供给用电设备。现有技术中通常利用电流转换模块将无线传输的高频电能转化为恒压直流电能并输送至用电设备。如中国专利CN105305659A所公开的磁耦合谐振式无线电能传输装置，包括与供电设备连接全桥逆变电路，跨接在全桥逆变电路的两桥臂之间的发射线圈，对应接收发射线圈能量的接收线圈，与接收线圈连接的整流模块;输入端与所述整流模块的输出端相连、输出端与用电设备连接的电流转换模块;输入端与供电设备连接，输出端与全桥逆变电路的四个电路开关触发端相连的PWM调节模块，PWM调节模块分别调节四个电路开关的通断状态，从而使交流电流(正相电流与反相电流)交替通过发射线圈，让发射线圈在通电过程中一直处于工作状
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[0003]然而上述电路是让PWM信号直接输入至电路开关的触发端，如果所述触发端产生逆变电压、浪涌或其他瞬间的高压强电现象，所述PWM调节模块将会受到直接影响，严重的，所述PffM调节模块将直接报废。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够对PWM调节模块进行有效保护，避免PffM调节模块受到电路开关触发端的不利影响的无线电能传输装置。
[0005]本方案提供的基础方案为:一种无线电能传输装置，包括能量发射模块和PWM控制模块;PWM控制模块包括用于输出四路PWM信号的微控制器以及用于对四路PWM信号进行放大整形的信号放大整形电路;能量发射模块包括相连的整流电路与全桥高频逆变电路，其中全桥高频逆变电路包括分别与整流电路的输出端相连的两个桥臂电路，每个桥臂电路包括两个开关电路，两个开关电路之间的连接节点为桥臂电路的输出节点，两个桥臂电路的输出节点之间连接有发射线圈；还包括将放大整形后的四路PWM信号输入至各个开关电路的触发端的四个电磁隔离器。
[0006]由现有技术可知，所述整流电路用于接入输电装置，当供电电流经过整流电路处理后输入到全桥高频逆变电路中，全桥高频逆变电路的两桥臂之间跨接有发射线圈，受PWM调节模块调节，发射线圈的一端所连接的开关电路中总有且仅有一个开关电路是处于连通状态，当这个开关电路连接电源侧时，发射线圈的另一端所连接的开关电路中一定有一个开关电路连接接地侧。
[0007]由于本实用新型在信号放大整形电路与各个开关电路的触发端之间设置了将四路PffM信号输入至各个开关电路的触发端的四个电磁隔离器，有效保护了用于输出四路PWM信号的微控制器。即便所述触发端产生逆变电压、浪涌或其他瞬间的高压强电现象，也会由于所述电磁隔离器的作用，使所述高压强电无法输入到微控制器中。
[0008]进一步，所述整流电路与全桥高频逆变电路之间设有用于检测电路，所述检测电路的输出端连入到所述微控制器中。
[0009]微控制器通过检测电路实时检测整流电路与全桥高频逆变电路之间是否有电流或电压信号，如果没有电流或电压信号，则判断为非工作状态，微控制器可以停止发送所述的四路PffM信号，避免不必要的能量浪费。
[0010]进一步，所述电磁隔离器包括变压器主体和壳体，所述变压器主体设置在所述壳体内，所述变压器主体与所述壳体侧壁、顶部和底部均间隔有一段距离，所述壳体底部与所述变压器主体之间设有环形底座，所述壳体底部设有若干个嵌入于所述壳体的底部上的变频风扇，所述变频风扇的进风口、出风口分别对准变压器主体，所述壳体顶部设有排气孔，所述壳体相对两侧各设有两个接线柱，其中一个接线柱分别连接变压器主体的初级绕组与信号放大整形电路的输出端，另一个接线柱分别连接变压器主体的次级绕组与一个开关电路的触发端。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型一种无线电能传输装置实施例的模块框图；
[0012]图2是本实用新型一种无线电能传输装置实施例中整流电路的电路原理图；
[0013]图3是本实用新型一种无线电能传输装置实施例的中全桥高频逆变电路的原理图。
[0014]图4是本实用新型一种无线电能传输装置实施例的中信号整形放大电路与电磁隔离器的电路原理图。
[0015]图5为本实用型中电磁隔离器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面通过【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明:
[0017]说明书附图中的附图标记包括:。
[0018]如图1所示，实施例无线能量传输装置，包括能量发射模块和PffM控制模块;PffM控制模块包括用于输出四路PWM信号的微控制器(MCU)以及用于对四路PffM信号进行放大整形的信号放大整形电路;能量发射模块包括相连的整流电路与全桥高频逆变电路，其中全桥高频逆变电路包括分别与整流电路的输出端相连的两个桥臂电路，每个桥臂电路包括两个开关电路，两个开关电路之间的连接节点为桥臂电路的输出节点，两个桥臂电路的输出节点之间连接有发射线圈；还包括将放大整形后的四路PWM信号输入至各个开关电路的触发端的四个电磁隔离器。
[0019]整流电路的作用是将来自交流电源的交流电转化为直流电输送给全桥逆变电路，整流电路采用如图2所示的电路图，AC220V出来后，也是直接接了整流桥，没用变压器，直接对220V进行整流，220V是交流有效值，整流滤波后的电压最大值是220*1.414?31IV。
[0020]所述整流电路与全桥高频逆变电路之间设有用于检测电路，所述检测电路的输出端连入到所述微控制器中。检测电路可采用电压传感器或电流传感器，本实施例中选用安科瑞公司，型号为300286.SZ的传感器。[0021 ]全桥高频逆变电路(H桥逆变电路)的作用是将整流电路输送过来的直流电转换为高频的交流电。如图3所示:H桥包括4个型号为IRF840的开关管Q1、Q2、Q3和Q4，发射线圈采用电感线圈Lll，C13、C14是耦合电容。
[0022 ] 图3中，Hl、H2、L1、L2为4路占空比为50%的PffM波信号。
[0023]H桥用处很多，电机驱动、开关电源、逆变电源等等，核心就是对直流电不断进行极性对调。
[0024]TVS在这里的作用是:TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管，又称为瞬态抑制二极管，是普遍使用的一种新型高效电路保护器件。当它的两端经受瞬间的高电压冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以通过一个瞬间大电流，从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件(主要是11^840)不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。图3中的二极管01，02，07，08作用:
[0025]二极管的作用，在输出信号为低电平的时候加速泄放掉MOS管栅电容，以达到快速关断的目的，此时，栅电容放电电流不必经过电阻。因此，时间常数变短，栅电容不是肉眼可见的，是MOS管内部电极之间自己形成的电容，低频率无妨，高频率必须关心C3MOS管是形成所述开关电路的关键无件，以Hl为例，Hl为正时，才触发MOS管门极，使MOS管导通。
[0026]Cll和C15称为加速电容。驱动信号首先便经过电容加到G极，此电容被充满后驱动信号再通过电阻加到G极。电阻用来进行阻抗匹配，消除输入信号或者输出的振荡。
[0027 ] M⑶的作用是储存和发出PffM波控制信号，总共4路信号，每路占空均比为50%。
[0028]M⑶输出的四路P WM波通过信号放大整形电路放大之后，再各自通过I个磁隔离单元输送给全桥逆变电路用以控制全桥高频逆变电路里的4个开关管(Q1、Q2、Q3和Q4);在四路PffM信号高低电平的交替驱动下，全桥高频逆变电路上位于对角线上的两个开关管同时导通和截止，且两组对角线上的开关管交替导通和截止实现回路电流起伏振荡。
[0029]如图4所示，信号放大整形电路为推挽电路，该推挽电路对PffM信号进行功率放大，PWM脉冲输入，两三极管进行功率放大后驱动开关管，然后使LC产生谐振。
[0030]如图4所示，推挽电路通过脉冲变压器DT3将PWM脉冲以磁隔离的方式传输给全桥高频逆变电路。
[0031]如图5所示，脉冲变压器DT3包括变压器主体2与壳体I，变压器主体2设置在壳体I内，变压器主体2与壳体I侧壁、顶部和底部均间隔设置，壳体I底部与变压器主体2之间设有环形底座3，壳体I底部设有若干个嵌入于壳体I的底部上的变频风扇4，变频风扇4的进风口、出风口分别对准变压器主体2，壳体I顶部设有排气孔6，壳体I相对两侧各设有2个接线柱5。变压器主体包括圆柱形的铁芯8和若干组依次沿铁芯8轴线方向层叠绕制在铁芯8上的线圈。每组线圈包括内层的初级线圈9和外层的次级线圈7 ;每组线圈的次级线圈7与初级线圈9的匝数比为10:1，每组初级线圈9并联连接，每组次级线圈7串联连接。其中一个接线柱分别连接变压器主体的初级绕组与信号放大整形电路的输出端，另一个接线柱分别连接变压器主体的次级绕组与一个开关电路的触发端。
[0032]以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的【具体实施方式】等记载可以用于解释权利要求的内容。
【主权项】
1.一种无线电能传输装置，包括能量发射模块和PWM控制模块;Pmi控制模块包括用于输出四路PWM信号的微控制器以及用于对四路PWM信号进行放大整形的信号放大整形电路；能量发射模块包括相连的整流电路与全桥高频逆变电路，其中全桥高频逆变电路包括分别与整流电路的输出端相连的两个桥臂电路，每个桥臂电路包括两个开关电路，两个开关电路之间的连接节点为桥臂电路的输出节点，两个桥臂电路的输出节点之间连接有发射线圈;还包括将放大整形后的四路PWM信号输入至各个开关电路的触发端的四个电磁隔离器。2.根据权利要求1所述的无线电能传输装置，其特征在于，所述整流电路与全桥高频逆变电路之间设有用于检测电路，所述检测电路的输出端连入到所述微控制器中。3.根据权利要求2所述的无线电能传输装置，其特征在于，所述电磁隔离器包括变压器主体和壳体，所述变压器主体设置在所述壳体内，所述变压器主体与所述壳体侧壁、顶部和底部均间隔有一段距离，所述壳体底部与所述变压器主体之间设有环形底座，所述壳体底部设有若干个嵌入于所述壳体的底部上的变频风扇，所述变频风扇的进风口、出风口分别对准变压器主体，所述壳体顶部设有排气孔，所述壳体相对两侧各设有两个接线柱，其中一个接线柱分别连接变压器主体的初级绕组与信号放大整形电路的输出端，另一个接线柱分别连接变压器主体的次级绕组与一个开关电路的触发端。
【文档编号】H02J50/00GK205681186SQ201620593675
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月17日 公开号201620593675.6, CN 201620593675, CN 205681186 U, CN 205681186U, CN-U-205681186, CN201620593675, CN201620593675.6, CN205681186 U, CN205681186U
【发明人】梁华, 杨光祥
【申请人】重庆工商大学