單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路，由三個諧振環(huán)電路、兩個開關(guān)管以及一個驅(qū)動電源組成，其中，第一開關(guān)管與第一諧振環(huán)電路的諧振電容并聯(lián)，第二開關(guān)管與第三諧振環(huán)電路的諧振電容并聯(lián)，第一諧振環(huán)電路的中點與第三諧振環(huán)電路的中點之間串聯(lián)連接第二諧振環(huán)電路?？梢姡旧暾?zhí)峁┑娜珮虬l(fā)射電路只用兩個開關(guān)管，一個驅(qū)動電源，電路簡單，成本低且性能優(yōu)越。
【專利說明】
單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明實施例涉及無線供電技術(shù)領(lǐng)域，更具體的涉及一種單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路。
【背景技術(shù)】
[0002]無線供電是通過線圈的電磁效應將電源的電能轉(zhuǎn)換成無線傳播的能量，在接收端又將此能量轉(zhuǎn)變回電能，從而對電器進行無線供電。
[0003]在目前的無線供電的應用中，全橋電路是較好的功率輸出電路，它電流波形和電壓波形完整，EMC特性好，輸出功率大，全橋電路有兩個橋臂，左橋臂是由兩個開關(guān)管上下串聯(lián)而成的，右橋臂也是由兩個開關(guān)管上下串聯(lián)而成的，諧振環(huán)的一端接在左橋臂的中點上，諧振環(huán)的另一端接在右橋臂的中點上。因為橋臂是由上下管串聯(lián)的，工作于不同的電位上，因此，驅(qū)動需要4-5路隔離電源，電路復雜，成本高。
[0004]因此，迫切需要一種電路簡單且EMC特性好的全橋發(fā)射電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種全橋發(fā)射電路，以克服現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動隔離電源多，電路復雜，成本高的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路，應用于無線供電，包括:三個諧振環(huán)電路、兩個開關(guān)管以及一個驅(qū)動電源;三個所述諧振環(huán)電路為第一諧振環(huán)電路，第二諧振環(huán)電路以及第三諧振環(huán)電路，兩個所述開關(guān)管為第一開關(guān)管以及第二開關(guān)管；
[0008]所述第一開關(guān)管與所述第一諧振環(huán)電路的諧振電容并聯(lián)，所述第二開關(guān)管與所述第三諧振環(huán)電路的諧振電容并聯(lián)，所述第一諧振環(huán)電路的中點與所述第三諧振環(huán)電路的中點之間串聯(lián)連接所述第二諧振環(huán)電路。
[0009]優(yōu)選的，所述第一諧振環(huán)電路與所述第一開關(guān)管組成第一單控串聯(lián)諧振電路，所述第三諧振環(huán)電路與所述第二開關(guān)管組成第二單控串聯(lián)諧振電路。
[0010]優(yōu)選的，所述單控串聯(lián)諧振電路包括開關(guān)管、諧振發(fā)射線圈以及諧振電容，其中，
[0011]所述諧振發(fā)射線圈一端與所述諧振電容的一端相連，所述諧振發(fā)射線圈的另一端與電源正極相連，所述諧振電容的另一端接地;所述開關(guān)管的第一端與所述諧振電容的一端相連，所述開關(guān)管的第二端與所述諧振電容的另一端相連。
[0012]優(yōu)選的，所述開關(guān)管為MOSFET或IGBT。
[0013]優(yōu)選的，所述諧振電容為等效諧振電容、所述電感為等效電感和/或所述開關(guān)管為等效開關(guān)管。
[0014]優(yōu)選的，驅(qū)動所述第一開關(guān)管的信號的頻率與驅(qū)動所述第二開關(guān)管的信號的頻率互補。
[0015]優(yōu)選的，所述第二諧振環(huán)電路包括第二諧振電容和第二諧振發(fā)射線圈，所述第二諧振電容與所述第二諧振發(fā)射線圈串聯(lián)或并聯(lián)。
[0016]經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例提供的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路，由三個諧振環(huán)電路、兩個開關(guān)管以及一個驅(qū)動電源組成，其中，第一開關(guān)管與第一諧振環(huán)電路的諧振電容并聯(lián)，第二開關(guān)管與第三諧振環(huán)電路的諧振電容并聯(lián)，第一諧振環(huán)電路的中點與第三諧振環(huán)電路的中點之間串聯(lián)連接第二諧振環(huán)電路?？梢?，本申請?zhí)峁┑娜珮虬l(fā)射電路只用兩個開關(guān)管，一個驅(qū)動電源，電路簡單，成本低且性能優(yōu)越。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)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發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)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。
[0018]圖1(a)為現(xiàn)有技術(shù)中的半橋電路；
[0019]圖1(b)為現(xiàn)有技術(shù)中的全橋電路；
[0020]圖2為應用于無線供電的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路的一種實現(xiàn)方式的電路；
[0021]圖3為應用于無線供電的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路的一種實現(xiàn)方式的電路；
[0022]圖4為應用于無線供電的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路的一種實現(xiàn)方式的電路；
[0023]圖5為應用于無線供電的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路的一種實現(xiàn)方式的電路；
[0024]圖6為應用于無線供電的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路的一種實現(xiàn)方式的電路；
[0025]圖7為應用于無線供電的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路的一種實現(xiàn)方式的電路；
[0026]圖8為傳統(tǒng)4個電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路的一種實現(xiàn)方式的電路；
[0027]圖9為驅(qū)動信號時序圖；
[0028]圖10為應用于無線供電的單控串聯(lián)諧振電路的一種實現(xiàn)方式的電路。
【具體實施方式】
[0029]為了引用和清楚起見，下文中使用的技術(shù)名詞的說明、簡寫或縮寫總結(jié)如下:
[0030]IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣棚.雙極型晶體管；
[0031]MOSFET:Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半場效晶體管；
[0032]EMC:Electro Magnetic Compatibility，電磁兼容性；
[0033]PffM:Pulse Width Modulat1n，脈沖寬度調(diào)制。
[0034]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)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，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0035]現(xiàn)有的諧振電路包括半橋電路以及全橋電路，如圖1(a)所示，為半橋電路，在半橋電路中，諧振環(huán)中的諧振電容C和諧振發(fā)射線圈L可以是串聯(lián)也可以是并聯(lián)，半橋電路有兩個橋臂，左橋臂是由兩個開關(guān)管Tl和T2上下串聯(lián)而成的，右橋臂是由兩諧振電容C3和04上下串聯(lián)而成的，諧振環(huán)的一端接在左橋臂的中點上，諧振環(huán)的另一端接在右橋臂的中點上；左橋臂和右橋臂的電路可以互換。如圖1(b)所示，為全橋電路，在全橋電路中，諧振環(huán)允許諧振電容C和諧振發(fā)射線圈L串聯(lián)或并聯(lián)的形式出現(xiàn)，全橋電路有兩個橋臂，左橋臂是由兩個開關(guān)管Tl和T2上下串聯(lián)而成的，右橋臂也是由兩個開關(guān)管T3和T4上下串聯(lián)而成的，諧振環(huán)的一端接在左橋臂的中點上，諧振環(huán)的另一端接在右橋臂的中點上。
[0036]發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明創(chuàng)造的過程中發(fā)現(xiàn)，半橋電路通常需要2至3路隔離電源，如圖1 (a)所示成本適中，容易控制，但電流波形容易受泄漏電流的影響產(chǎn)生畸變，影響E M C特性，輸出功率小于全橋電路的輸出功率。全橋電路的電路復雜，驅(qū)動需要4至5路隔離電源，如圖1 (b)及圖8所示，成本高，不易控制，但電流波形和電壓波形完整，EMC特性好，輸出功率大。
[0037]請參閱圖2-圖10，圖2為本實施例提供的一種單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路的電路圖，包括:三個諧振環(huán)電路、兩個開關(guān)管以及一個驅(qū)動電源。
[0038]其中，三個諧振環(huán)電路為第一諧振環(huán)電路，第二諧振環(huán)電路以及第三諧振環(huán)電路，兩個開關(guān)管為第一開關(guān)管以及第二開關(guān)管。
[0039]具體的，其連接關(guān)系為:
[0040]第一開關(guān)管與第一諧振環(huán)電路的諧振電容并聯(lián)，第二開關(guān)管與第三諧振環(huán)電路的諧振電容并聯(lián)，第一諧振環(huán)電路的中點與第三諧振環(huán)電路的中點之間串聯(lián)連接第二諧振環(huán)電路。
[0041]優(yōu)選的，第一諧振環(huán)電路與第一開關(guān)管組成第一單控串聯(lián)諧振電路，第三諧振環(huán)電路與第二開關(guān)管組成第二單控串聯(lián)諧振電路。
[0042]請參閱圖10，單控串聯(lián)諧振電路包括開關(guān)管、諧振發(fā)射線圈以及諧振電容，其中，
[0043]諧振發(fā)射線圈一端與諧振電容的一端相連，諧振發(fā)射線圈的另一端與電源正極相連，諧振電容的另一端接地;開關(guān)管的第一端與諧振電容的一端相連，開關(guān)管的第二端與諧振電容的另一端相連。
[0044]優(yōu)選的，開關(guān)管為MOSFET或IGBT。諧振電容為等效諧振電容、電感為等效電感和/或開關(guān)管為等效開關(guān)管。驅(qū)動第一開關(guān)管的信號的頻率與驅(qū)動第二開關(guān)管的信號的頻率互補。第二諧振環(huán)電路包括第二諧振電容和第二諧振發(fā)射線圈，第二諧振電容與第二諧振發(fā)射線圈串聯(lián)或并聯(lián)。
[0045]其工作原理為:
[0046]Ma是左側(cè)單控串聯(lián)諧振環(huán)，它由輔諧振電感La、輔諧振電容Ca、開關(guān)Ka組成，輔諧振電感La與輔諧振電容Ca串聯(lián)組成左側(cè)輔諧振環(huán)，開關(guān)Ka與輔諧振電容Ca并聯(lián);Mb是右側(cè)單控串聯(lián)諧振環(huán)，它由輔諧振電感Lb、輔諧振電容Cb、開關(guān)Kb組成，輔諧振電感Lb與輔諧振電容Cb串聯(lián)組成右側(cè)輔諧振環(huán)，開關(guān)Kb與輔諧振電容Cb并聯(lián);主諧振電感線圈L和主諧振電容C串聯(lián)組成主諧振環(huán)，跨接在左右兩個輔諧振環(huán)的中點；開關(guān)Ka和開關(guān)Kb具有互補關(guān)系:同時內(nèi)只有一個開，當開關(guān)Ka關(guān)閉后，開關(guān)Kb接通，當開關(guān)Kb關(guān)閉后，開關(guān)Ka接通，SP，
[0047]Ka 開Ka 關(guān) Kb 關(guān)Kb 開Ka 關(guān) Kb 關(guān)Ka 開
[0048]如此循環(huán)。
[0049]當Ka開Kb關(guān)時，諧振電容Ca被短路到地，這時能量貯存到諧振電感線圈La中，同時，電感線圈Lb中的能量通過主諧振環(huán)LC后，經(jīng)Ka對地形成電流，能量從主諧振電感線圈L轉(zhuǎn)化為磁場對外發(fā)射；
[0050]當Kb開Ka關(guān)時，諧振電容Cb被短路到地，這時能量貯存到諧振電感線圈Lb中，同時，電感線圈La中的能量通過主諧振環(huán)LC后，經(jīng)Kb對地形成電流，能量從主諧振電感線圈L轉(zhuǎn)化為磁場對外發(fā)射，如此循環(huán)。
[0051]需要說明的是，諧振發(fā)射線圈為諧振電感。
[0052]上述單控串聯(lián)諧振電路實施例中，諧振電容并聯(lián)在開關(guān)管的開關(guān)兩端，該諧振電容即實現(xiàn)了吸收諧振電容的功能，即吸收開關(guān)管的開關(guān)兩端的高脈沖電流，防止損壞開關(guān)管，又是單控串聯(lián)諧振電路中諧振環(huán)的一部分。
[0053]諧振電容是諧振環(huán)的一部分，與諧振發(fā)射線圈有著嚴格的參數(shù)匹配。
[0054]一個線圈中，如果每一圈相鄰的繞線都緊貼則稱之為緊密型線圈；如果每一圈相鄰的繞線之間都有空隙則稱之為松散型線圈。
[0055]用兩個以個(含兩個)諧振發(fā)射線圈串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)，組成一個等效線圈，可以替代本發(fā)明實施例中的諧振發(fā)射線圈。
[0056]用兩個以個(含兩個)諧振電容串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)，組成一個等效諧振電容，可以替代本發(fā)明實施例中的諧振電容C。
[0057]用兩個以個(含兩個)開關(guān)管并聯(lián)，以加大控制電流，組成一個等效開關(guān)管，可以替代本發(fā)明實施例中的開關(guān)管。
[0058]上述附圖中的虛線箭頭表示諧振發(fā)射線圈產(chǎn)生的能量的傳輸方向。
[0059]經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例提供的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路，由三個諧振環(huán)電路、兩個開關(guān)管以及一個驅(qū)動電源組成，其中，第一開關(guān)管與第一諧振環(huán)電路的諧振電容并聯(lián)，第二開關(guān)管與第三諧振環(huán)電路的諧振電容并聯(lián)，第一諧振環(huán)電路的中點與第三諧振環(huán)電路的中點之間串聯(lián)連接第二諧振環(huán)電路。可見，本申請?zhí)峁┑娜珮虬l(fā)射電路只用兩個開關(guān)管，一個驅(qū)動電源，電路簡單，成本低且性能優(yōu)越。
[0060]需要說明的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0061]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)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發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明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(quán)項】
1.一種單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路，應用于無線供電，其特征在于，包括:三個諧振環(huán)電路、兩個開關(guān)管以及一個驅(qū)動電源;三個所述諧振環(huán)電路為第一諧振環(huán)電路，第二諧振環(huán)電路以及第三諧振環(huán)電路，兩個所述開關(guān)管為第一開關(guān)管以及第二開關(guān)管； 所述第一開關(guān)管與所述第一諧振環(huán)電路的諧振電容并聯(lián)，所述第二開關(guān)管與所述第三諧振環(huán)電路的諧振電容并聯(lián)，所述第一諧振環(huán)電路的中點與所述第三諧振環(huán)電路的中點之間串聯(lián)連接所述第二諧振環(huán)電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路，其特征在于，所述第一諧振環(huán)電路與所述第一開關(guān)管組成第一單控串聯(lián)諧振電路，所述第三諧振環(huán)電路與所述第二開關(guān)管組成第二單控串聯(lián)諧振電路。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路，其特征在于，所述單控串聯(lián)諧振電路包括開關(guān)管、諧振發(fā)射線圈以及諧振電容，其中， 所述諧振發(fā)射線圈一端與所述諧振電容的一端相連，所述諧振發(fā)射線圈的另一端與電源正極相連，所述諧振電容的另一端接地;所述開關(guān)管的第一端與所述諧振電容的一端相連，所述開關(guān)管的第二端與所述諧振電容的另一端相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路，其特征在于，所述開關(guān)管為MOSFET或IGBT。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路，其特征在于，所述諧振電容為等效諧振電容、所述電感為等效電感和/或所述開關(guān)管為等效開關(guān)管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路，其特征在于，驅(qū)動所述第一開關(guān)管的信號的頻率與驅(qū)動所述第二開關(guān)管的信號的頻率互補。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單電源驅(qū)動的全橋發(fā)射電路，其特征在于，所述第二諧振環(huán)電路包括第二諧振電容和第二諧振發(fā)射線圈，所述第二諧振電容與所述第二諧振發(fā)射線圈串聯(lián)或并聯(lián)。
【文檔編號】H02J50/12GK106026418SQ201610407979
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】徐寶華, 朱斯忠, 何智
【申請人】中惠創(chuàng)智無線供電技術(shù)有限公司