一種用于控制輸出電壓的電路的制作方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N用于控制輸出電壓的電路，包括：一個或多個諧振電容、開關管和接收諧振線圈；所述一個或多個諧振電容組成等效諧振電容；所述多個諧振電容為并聯(lián)方式；所述每個諧振電容串聯(lián)一個所述開關管；當諧振電容的數(shù)量為一個時，所述諧振電容與所述開關管串聯(lián)后與所述接收諧振線圈并聯(lián)；當諧振電容的數(shù)量為多個時，所述每個諧振電容與所述開關管串聯(lián)后與所述接收諧振線圈并聯(lián)或在諧振電容未連接所述開關管的一側(cè)串聯(lián)所述接收諧振線圈。通過控制開關管的通斷，進而改變接收諧振線圈與一個或多個諧振電容的諧振度，能夠控制輸出電壓的電壓值，解決了輸出電壓超過終端電器的承受電壓范圍，發(fā)熱現(xiàn)象嚴重，甚至會燒毀終端電器的問題。
【專利說明】
一種用于控制輸出電壓的電路
技術領域
[0001]本實用新型涉及無線供電領域，更具體的說，涉及一種用于控制輸出電壓的電路。
【背景技術】
[0002]磁共振無線供電是通過一個沒有磁芯的變壓器在同一個磁場中耦合來實現(xiàn)的，發(fā)射線圈相當于變壓器的初級，接收線圈相當于變壓器的次級，初級與次級之間有一定的距離，介質(zhì)是空氣或真空。接收諧振環(huán)作為無線供電的受體，它的性能影響接收電路的各種參數(shù)，如電壓、電流、紋波、熱穩(wěn)定性等。
[0003]在傳統(tǒng)變壓器中，耦合后的電壓與線圈的匝數(shù)成正比，耦合后的電流與線圈的匝數(shù)成反比。但在磁共振狀態(tài)下，接收線圈產(chǎn)生的電壓、電流與線圈的匝數(shù)的關系就沒有那么簡單，就電壓而言，次級線圈匝數(shù)相同的情況下，磁共振的接收電壓可能是磁感應的數(shù)倍、數(shù)十倍，甚至數(shù)百倍，輸出電壓超過終端電器的承受電壓范圍，發(fā)熱現(xiàn)象嚴重，甚至會燒毀終端電器。因此，亟需一種能夠控制輸出電壓的電路。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種用于控制輸出電壓的電路。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0006]—種用于控制輸出電壓的電路，其特征在于，所述電路包括:
[0007]一個或多個諧振電容、開關管和接收諧振線圈；
[0008]所述一個或多個諧振電容組成等效諧振電容;所述多個諧振電容為并聯(lián)方式;所述每個諧振電容串聯(lián)一個所述開關管；
[0009]當諧振電容的數(shù)量為一個時，所述諧振電容與所述開關管串聯(lián)后與所述接收諧振線圈并聯(lián)；
[0010]當諧振電容的數(shù)量為多個時，所述每個諧振電容與所述開關管串聯(lián)后，與所述接收諧振線圈并聯(lián)或在諧振電容未連接所述開關管的一側(cè)串聯(lián)所述接收諧振線圈。
[0011]優(yōu)選地，所述電路還包括自由諧振電容，所述自由諧振電容與所述接收諧振線圈并聯(lián)或串聯(lián)。
[0012]優(yōu)選地，當諧振電容的數(shù)量為一個時，所述諧振電容與所述開關管串聯(lián)后與所述接收諧振線圈并聯(lián)，將諧振電容與接收諧振線圈的連接點與所述電路的整流器和濾波電容依次連接；
[0013]當諧振電容的數(shù)量為多個時，所述每個諧振電容與所述開關管串聯(lián)后，與所述接收諧振線圈并聯(lián)或在諧振電容未連接所述開關管的一側(cè)串聯(lián)所述接收諧振線圈，將諧振電容與接收諧振線圈的連接點與所述整流器和濾波電容依次連接。
[0014]優(yōu)選地，所述開關管為IGBT管或MOSFET管。
[0015]優(yōu)選地，所述開關管為兩個IGBT管或MOSFET管反向串聯(lián)連接。
[0016]優(yōu)選地，所述諧振電容的數(shù)量為三個。
[0017]優(yōu)選地，所述諧振電容的數(shù)量為兩個。
[0018]從上述技術方案可以看出，本實用新型提供了一種用于控制輸出電壓的電路，包括:一個或多個諧振電容、開關管和接收諧振線圈;所述一個或多個諧振電容組成等效諧振電容;所述多個諧振電容為并聯(lián)方式;所述每個諧振電容串聯(lián)一個所述開關管；當諧振電容的數(shù)量為一個時，所述諧振電容與所述開關管串聯(lián)后與所述接收諧振線圈并聯(lián)；當諧振電容的數(shù)量為多個時，所述每個諧振電容與所述開關管串聯(lián)后，與所述接收諧振線圈并聯(lián)或在諧振電容未連接所述開關管的一側(cè)串聯(lián)所述接收諧振線圈。本實用新型中通過控制開關管的通斷，進而改變接收諧振線圈與一個或多個諧振電容的諧振度，能夠控制輸出電壓的電壓值，解決了輸出電壓超過終端電器的承受電壓范圍，發(fā)熱現(xiàn)象嚴重，甚至會燒毀終端電器的問題。
【附圖說明】

[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為接收諧振線圈與等效諧振電容并聯(lián)諧振接收示意圖；
[0021]圖2為接收諧振線圈與等效諧振電容串聯(lián)諧振接收示意圖；
[0022]圖3為本實用新型實施例一提供的用于控制輸出電壓的電路的電路示意圖；
[0023]圖4為本實用新型實施例二提供的用于控制輸出電壓的電路的電路示意圖；
[0024]圖5為本實用新型實施例三提供的用于控制輸出電壓的電路的電路示意圖；
[0025]圖6為本實用新型實施例四提供的用于控制輸出電壓的電路的電路示意圖；
[0026]圖7為本實用新型實施例五提供的用于控制輸出電壓的電路的電路示意圖；
[0027]圖8為本實用新型實施例六提供的用于控制輸出電壓的電路的電路示意圖；
[0028]圖9為本實用新型實施例七提供的用于控制輸出電壓的電路的電路示意圖；
[0029]圖10為本實用新型實施例八提供的用于控制輸出電壓的電路的電路示意圖；
[0030]圖11為本實用新型實施例九提供的用于控制輸出電壓的電路的電路示意圖；
[0031]圖12為本實用新型實施例十提供的用于控制輸出電壓的電路的電路示意圖；
[0032]圖13為本實用新型實施例十一提供的用于控制輸出電壓的電路的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0034]為了本領域的技術人員能夠更加清楚的了解本實用新型，現(xiàn)將本實用新型的應用場景進行一下說明，具體參照圖1和圖2。
[0035]圖1為接收諧振線圈與等效諧振電容并聯(lián)諧振接收示意圖。其中，L2為接收諧振線圈，C2為等效諧振電容，箭頭代表磁場，T1、T2代表輸出端。
[0036]圖2為接收諧振線圈與等效諧振電容串聯(lián)諧振接收示意圖。其中，L2為接收諧振線圈，C2為等效諧振電容，箭頭代表磁場，T1、T2代表輸出端。
[0037]具體的，接收諧振線圈與等效諧振電容諧振時，線圈兩端輸出電壓，所述電壓經(jīng)過整流和濾波后，為終端電器供電。
[0038]本實用新型提供了一種用于控制輸出電壓的電路，所述電路包括:
[0039]一個或多個諧振電容、開關管和接收諧振線圈；
[0040]所述一個或多個諧振電容組成等效諧振電容;所述多個諧振電容為并聯(lián)方式;所述每個諧振電容串聯(lián)一個所述開關管；
[0041]當諧振電容的數(shù)量為一個時，所述諧振電容與所述開關管串聯(lián)后與所述接收諧振線圈并聯(lián)；
[0042]當諧振電容的數(shù)量為多個時，所述每個諧振電容與所述開關管串聯(lián)后與所述接收諧振線圈并聯(lián)或在諧振電容未連接所述開關管的一側(cè)串聯(lián)所述接收諧振線圈。
[0043]可選的，本實用新型的另一實施例中，所述諧振電容的數(shù)量為三個。
[0044]可選的，本實用新型的另一實施例中，所述諧振電容的數(shù)量為兩個。
[0045]具體參照圖3、圖4、圖5和圖6。圖3中使用了三個諧振電容，電路為并聯(lián)諧振環(huán)電路。其中，L2為接收諧振線圈，C2A、C2B、C2C為三個諧振電容，KA、KB、KC為開關管，Τ1、Τ2代表輸出端，箭頭代表磁場。當開關管ΚΑ、ΚΒ或KC斷開或接通時，能夠調(diào)節(jié)諧振電容與接收諧振線圈L2的諧振度，例如，當KA、ΚΒ和KC全部斷開時，此時諧振度最小，當KA、ΚΒ和KC逐一接通時，諧振度逐漸增大，當ΚΑ、ΚΒ和KC全部接通時，諧振度最大。通過控制諧振度進而控制輸出電壓。
[0046]圖4中使用三個諧振電容，電路為串聯(lián)諧振環(huán)電路。其中，L2為接收諧振線圈，C2A、C2B、C2C為諧振電容，KA、KB、KC為開關管，Tl、Τ2代表輸出端，箭頭代表磁場。具體工作原理同圖3，在此不再贅述。
[0047]圖5和圖6介紹了三個諧振電容組成等效諧振電容的情況。
[0048]圖5中電路為并聯(lián)諧振環(huán)電路。圖中，L2為接收諧振線圈，C2A、C2B、C2C為諧振電容，T1、Τ2代表輸出端，箭頭代表磁場。具體的，C2A、C2B、C2C三個諧振電容組成圖1中的等效諧振電容C2，接收諧振線圈L2與諧振電容C2A、C2B和C2C并聯(lián)。
[0049 ]圖6電路為串聯(lián)諧振環(huán)電路，L2為接收諧振線圈，C2A、C2B、C2C為諧振電容，T1、Τ2代表輸出端，箭頭代表磁場。具體的，C2A、C2B、C2C三個諧振電容組成圖2中的等效諧振電容C2，接收諧振線圈L2與諧振電容C2A、C2B和C2C串聯(lián)。
[0050]本實施例中通過控制開關管的通斷，進而改變接收諧振線圈與一個或多個諧振電容的諧振度，能夠控制輸出電壓的電壓值，解決了輸出電壓超過終端電器的承受電壓范圍，發(fā)熱現(xiàn)象嚴重，甚至會燒毀終端電器的問題。
[0051]可選的，本實用新型的另一實施例中，所述電路還包括自由諧振電容，所述自由諧振電容與所述接收諧振線圈并聯(lián)或串聯(lián)。具體參照圖7。
[0052]圖7中包含自由諧振電容，電路為并聯(lián)諧振環(huán)電路。圖中，L2為接收諧振線圈，Cl為自由諧振電容，C2A、C2B、C2C為諧振電容，KA、KB、KC為開關管。Τ1、Τ2代表輸出端，箭頭代表磁場。
[0053]本實施例中，接收諧振線圈L2與自由諧振電容Cl諧振，使系統(tǒng)始終保持一定的諧振度。當開關管KA、KB或KC斷開或接通時，能夠改變接收諧振線圈L2與自由諧振電容Cl的諧振度，輸出合適的電壓。
[0054]可選的，本實用新型的另一實施例中，所述開關管為IGBT管或MOSFET管。
[0055]可選的，本實用新型的另一實施例中，所述開關管為兩個IGBT管或MOSFET管反向串聯(lián)連接。
[0056]本實用新型中，開關管為一個IGBT管或MOSFET管，也可以為兩個IGBT管或MOSFET管反向串聯(lián)連接。具體參照圖8和圖9。
[0057]圖8介紹了MOSFET管與諧振電容的工作原理。具體的，C2為等效諧振電容，MOSFET管101與等效諧振電容C2串聯(lián)。當MOSFET管101導通時，等效諧振電容C2既可以充電也可以放電，當MOSFET管1I斷開時，等效諧振電容C2可以充電但不可以放電。
[0058]圖9介紹了兩個MOSFET管反向串聯(lián)后與諧振電容串聯(lián)的情況。具體的，兩個MOSFET管101工作于同步狀態(tài)，C21、C22為諧振電容，當MOSFET管101、102同時導通時，內(nèi)阻接近為零，這時相當于諧振電容C21與C22串聯(lián)，此時諧振電容C21與C22既能充電也能放電；當MOSFET管101、102同時截止時，諧振電容C21與C22開路，此時，諧振電容C21與C22不能充電也不能放電。
[0059]需要說明的是，當開關管的數(shù)量為一個時，參照圖8，當開關管的數(shù)量為兩個時，參照圖9。
[0060]本實施例中，開關管既可以為一個IGBT管或MOSFET管，也可以為兩個IGBT管或MOSFET管反向串聯(lián)連接，連接方式選擇性較強。
[0061]可選的，本實用新型的另一實施例中，當諧振電容的數(shù)量為一個時，所述諧振電容與所述開關管串聯(lián)后與所述接收諧振線圈并聯(lián)，將諧振電容與接收諧振線圈的連接點與所述電路的整流器和濾波電容依次連接；
[0062]當諧振電容的數(shù)量為多個時，所述每個諧振電容與所述開關管串聯(lián)后與所述接收諧振線圈并聯(lián)或在諧振電容未連接所述開關管的一側(cè)串聯(lián)所述接收諧振線圈，將諧振電容與接收諧振線圈的連接點與所述電路的整流器和濾波電容依次連接。
[0063 ]參照圖1O。圖1O介紹了控制輸出電壓電路的結(jié)構。其中，C2A、C2B、C2C為諧振電容，101、102、103為MOSFET管，L2為諧振接收線圈，201為整流器，C3為濾波電容，箭頭代表磁場。
[0064]當MOSFET管101、102、103全部導通時，諧振接收線圈與諧振電容的諧振度最大，諧振接收線圈L2兩端的電壓經(jīng)整流器201，濾波電容C3上得到最高電壓；當MOSFET管101、102、103全部截止時，諧振度最小，諧振接收線圈L2兩端的電壓經(jīng)整流器201，濾波電容C3上得到最低電壓。
[0065]本實施例中，通過整流器201和濾波電容C3，能夠得到適合終端電器工作的電壓。
[0066]為了本領域的技術人員更加清楚的了解本實用新型，圖11、圖12和圖13介紹了三種不同情況的結(jié)構示意圖。圖11中電路為并聯(lián)諧振環(huán)電路。MOSFET管101與102反向串聯(lián)后，分別與諧振電容C21、C22串聯(lián)，MOSFET管103與104反向串聯(lián)后，分別與諧振電容C23、C24串聯(lián)，MOSFET管105與106反向串聯(lián)后，分別與諧振電容C25、C26串聯(lián)，L2為諧振接收線圈，T1、T2為輸出端，A、B、C是三個控制端，箭頭代表磁場。當三個控制端輸入高低電平信號或者是脈沖寬度調(diào)制信號時，能夠控制諧振接收線圈12與諧振電容021、022、023、024、025或026的諧振度，進而能夠控制輸出電壓的電壓范圍。需要說明的是，當輸入高低電平信號時，諧振度呈梯度變化，為梯度控制模式，當輸入脈沖寬度調(diào)制信號時，諧振度呈漸變式變化，為斜率控制模式。
[0067]圖12中電路為串聯(lián)諧振環(huán)電路^OSFET管101與102反向串聯(lián)后，分別與諧振電容C21、C22串聯(lián)，MOSFET管103與104反向串聯(lián)后，分別與諧振電容C23、C24串聯(lián)，MOSFET管105與106反向串聯(lián)后，分別與諧振電容C25、C26串聯(lián)，L2為諧振接收線圈，Tl、T2為輸出端，A、B、C是三個控制端，箭頭代表磁場。具體工作過程請參照圖11對應的說明，在此不再贅述。
[0068]圖13中電路為并聯(lián)諧振環(huán)電路J0SFET管101與102反向串聯(lián)，MOSFET管101與諧振電容C21串聯(lián)，MOSFET管103與104反向串聯(lián)，MOSFET管103與諧振電容C23串聯(lián)，MOSFET管105與106反向串聯(lián)，MOSFET管105與諧振電容C25串聯(lián)，L2為諧振接收線圈，Tl、T2為輸出端，A、B、C是三個控制端，箭頭代表磁場。具體工作過程請參照圖11對應的說明，在此不再贅述。需要說明的是，圖13是在圖12的基礎上減少了諧振電容C22、C24、C26。
[0069]本實施例中，通過控制所述開關管的通斷，控制所述接收諧振線圈與所述一個或多個諧振電容的諧振度。能夠控制輸出電壓的電壓值，解決了輸出電壓超過終端電器的承受電壓范圍，發(fā)熱現(xiàn)象嚴重，甚至會燒毀終端電器的問題。
[0070]需要說明的是，本實用新型中介紹的實施例，只是全部實施例中的幾個舉例，并不代表所有的實施例，并且每個實施例之間可以互做補充。
[0071]對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種用于控制輸出電壓的電路，其特征在于，所述電路包括: 一個或多個諧振電容、開關管和接收諧振線圈； 所述一個或多個諧振電容組成等效諧振電容;所述多個諧振電容為并聯(lián)方式;所述每個諧振電容串聯(lián)一個所述開關管； 當諧振電容的數(shù)量為一個時，所述諧振電容與所述開關管串聯(lián)后與所述接收諧振線圈并聯(lián)； 當諧振電容的數(shù)量為多個時，所述每個諧振電容與所述開關管串聯(lián)后，與所述接收諧振線圈并聯(lián)或在諧振電容未連接所述開關管的一側(cè)串聯(lián)所述接收諧振線圈。2.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述電路還包括自由諧振電容，所述自由諧振電容與所述接收諧振線圈并聯(lián)或串聯(lián)。3.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，當諧振電容的數(shù)量為一個時，所述諧振電容與所述開關管串聯(lián)后與所述接收諧振線圈并聯(lián)，將諧振電容與接收諧振線圈的連接點與所述電路的整流器和濾波電容依次連接； 當諧振電容的數(shù)量為多個時，所述每個諧振電容與所述開關管串聯(lián)后，與所述接收諧振線圈并聯(lián)或在諧振電容未連接所述開關管的一側(cè)串聯(lián)所述接收諧振線圈，將諧振電容與接收諧振線圈的連接點與所述整流器和濾波電容依次連接。4.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述開關管為IGBT管或MOSFET管。5.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述開關管為兩個IGBT管或MOSFET管反向串聯(lián)連接。6.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述諧振電容的數(shù)量為三個。7.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述諧振電容的數(shù)量為兩個。
【文檔編號】H02J50/12GK205725178SQ201620668940
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】朱斯忠, 何智, 徐寶華, 張福元
【申請人】中惠創(chuàng)智無線供電技術有限公司