一種無線供電系統(tǒng)的穩(wěn)壓控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種穩(wěn)壓電路，具體的說，涉及一種無線供電系統(tǒng)的穩(wěn)壓控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]無線電能傳輸技術(shù)是通過高頻交變的電磁場進行能量的傳輸，當系統(tǒng)的參數(shù)發(fā)生變化、或者負載的功率、位置等發(fā)生變化時，接收端從發(fā)射端拾取的能量都會發(fā)生變化。而一般來說，用電設(shè)備側(cè)希望獲得穩(wěn)定的電源輸出，為此接收端的輸出穩(wěn)壓是無線電能傳輸系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作的必要條件之一。
[0003]目前采用的無線電能傳輸主要采用發(fā)射端與接收端通信的方式，通過調(diào)節(jié)發(fā)射端的激勵源的工作頻率、占空比或相位等進行接收端電壓的調(diào)節(jié)。這種方法可以實現(xiàn)接收端的穩(wěn)壓，但是在某些快速的動態(tài)變化過程中，如突然的開啟或關(guān)閉、迅速的移動接收端設(shè)備時，由于通訊進行閉環(huán)反饋控制調(diào)節(jié)需要一定的處理時間，這就會導(dǎo)致不能迅速的調(diào)整以保證輸出端電壓的穩(wěn)定，造成系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定。另外，由于在負載的動態(tài)切換過程中，系統(tǒng)處于不確定的非穩(wěn)定態(tài)，輸出端的電壓可以升的非常高，可升高至幾百伏，也可能遠遠低于輸出電壓，這都對系統(tǒng)的穩(wěn)壓輸出提出了巨大的挑戰(zhàn)。
[0004]為實現(xiàn)輸入寬電壓范圍內(nèi)穩(wěn)壓輸出，中國專利號CN201510492384.8公開一種適用寬范圍輸入穩(wěn)壓輸出電路拓撲，該電路拓撲為BUCK電路和BOOST電路并聯(lián)演化而來，將現(xiàn)有BUCK電路和BOOST電路串聯(lián)，可節(jié)省一個電感和一個電容，便于適用輸入電壓范圍波動較寬的使用場合。但當上述電路拓撲的輸入電壓高于或低于輸出電壓時，需要通過BUCK電路控制器和BOOST電路控制器對輸出電壓進行采樣，并控制BUCK電路和BOOST電路進行切換，由于切換的延時，當輸入電壓變化比較快時，切換瞬間容易出現(xiàn)輸出電壓不穩(wěn)定的現(xiàn)象，且增加了系統(tǒng)控制的復(fù)雜度。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種無線供電系統(tǒng)的穩(wěn)壓控制電路，用于對寬輸入電壓實現(xiàn)輸出穩(wěn)壓控制。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案是:一種無線供電系統(tǒng)的穩(wěn)壓控制電路，與無線接收端的輸出端電連接，包括濾波電路、BUCK降壓電路和BOOST升壓電路，BUCK降壓電路與BOOST升壓電路采用串聯(lián)方式連接，所述BUCK降壓電路可工作于直通模式或降壓模式，BUCK降壓電路包括兩路并聯(lián)的MOS管、第一蓄流二極管D1和第二電感L2,兩路MOS管的漏極均與濾波電路輸出端電連接，兩路MOS管的源極均與第一蓄流二極管0!和第二電感L2電連接，兩路MOS管的柵極與BUCK驅(qū)動電路電連接，BUCK驅(qū)動電路輸出兩組互補的PWMA信號和PWMB信號，控制兩路MOS管互補工作;所述BOOST升壓電路可工作于升壓模式或直通模式，BOOST升壓電路包括前級濾波電路、第三MOS管M0SFET3、第二二極管D2和后級濾波電路;第三MOS管M0SFET3的漏極與前級濾波電路輸出端和第二二極管D2陽極電連接，第二二極管D2陰極與后級濾波電路電連接；第三MOS管M0SFET3的源極接地；第三MOS管M0SFET3的柵極經(jīng)與BOOST驅(qū)動電路電連接，BOOST驅(qū)動電路輸出PffMC信號，控制第三MOS管M0SFET3工作。
[0007]優(yōu)選的是，所述BUCK降壓電路工作于直通模式，且BOOST升壓電路工作于升壓模式，具體為:當輸入電壓VIN小于預(yù)定的輸出電壓V。時，BUCK降壓電路工作在直通模式，BUCK驅(qū)動電路輸出的PWMA信號和PffMB信號的占空比為最大值，輸入電壓VIN電壓值等于第二電感1^輸出端CY1電壓值;BOOST升壓電路工作在升壓模式，使得后級濾波電路輸出端CY2電壓值穩(wěn)定在設(shè)定的電壓值V。。
[0008]優(yōu)選的是，所述所述BUCK降壓電路工作于降壓模式，且BOOST升壓電路工作于直通模式，具體為:當輸入電壓VIN大于預(yù)定的輸出電壓V。時，BUCK降壓電路為降壓模式，將輸出電壓穩(wěn)定在電壓值Vcl5BOOST驅(qū)動電路輸出的控制信號占空比為最大，BOOST升壓電路工作在直通模式，第二電感1^輸出端CY1電壓值等于后級濾波電路輸出端CY2電壓值。
[0009]優(yōu)選的是，所述第二電感1^2輸出端CYdBUCK降壓電路的電壓反饋點，BUCK驅(qū)動電路根據(jù)輸出端電壓輸出值，調(diào)節(jié)PffMA信號和PffMB信號的占空比。
[0010]優(yōu)選的是，所述后級濾波電路輸出端CY2Sboost升壓電路的電壓反饋點，boost驅(qū)動電路根據(jù)輸出端CY2的電壓輸出值，調(diào)節(jié)PffMC信號的占空比。
[0011]優(yōu)選的是，該控制電路還包括自啟動電路，自啟動電路在上電瞬間為BUCK驅(qū)動電路和BOOST驅(qū)動電路供電，當BOOST升壓電路輸出端CY2電壓值穩(wěn)定后，通過輸出端CY2為BUCK驅(qū)動電路和BOOST驅(qū)動電路供電。
[0012]優(yōu)選的是，所述自啟動電路包括三極管NPN1、穩(wěn)壓二極管D?、第五電阻R38、第八電容C28、第一開關(guān)二極管D4和第二開關(guān)二極管D6，三極管NPNi的集電極與上電信號Vi電連接，三極管NPN1的基極與第五電阻R38、第八電容C28和穩(wěn)壓二極管D7的陰極電連接，三極管NPN1的基極與集電極之間跨接第五電阻R38,三極管NPN1的發(fā)射極與第一開關(guān)二極管D4的陽極電連接，第一開關(guān)二極管D4的陰極與第二開關(guān)二極管D6的陰極均與驅(qū)動電路的電源端VCC電連接，第二開關(guān)二極管D6的陽極經(jīng)BUCK穩(wěn)壓電路與BOOST升壓電路輸出端CY2電連接。
[0013]優(yōu)選的是，所述前級濾波電路包括第一電容組和第三電感L3,第一電容組包括并聯(lián)連接的第二電容C1、第三電容C2和第四電容C3，第一電容組輸入端與第二電感1^2輸出端CY1電連接，第一電容組輸出端與第三電感L3輸入端電連接。
[0014]優(yōu)選的是，所述后級濾波電路為第二電容組，第二電容組包括并聯(lián)連接的第五電容C24、第六電容C25和第七電容C26，第二電容組輸入端與第二二極管D2陰極電連接，第二電容組輸出端CY2與負載電連接。
[0015]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為:
[0016]I )BUCK降壓電路與BOOST升壓電路采用串聯(lián)方式連接，通過控制BUCK降壓電路工作于直通模式且控制BOOST升壓電路工作于升壓模式，對輸入電壓VIN進行穩(wěn)壓控制；亦或控制BUCK降壓電路工作于降壓模式且控制BOOST升壓電路工作于直通模式，對輸入電壓VIN進行穩(wěn)壓控制，在控制過程中，僅需控制PWM信號的占空比，不存在切換延時，即使輸入電壓變化比較快時，也不會引起輸出電壓不穩(wěn)定的現(xiàn)象；
[0017]2)BUCK降壓電路通過兩組互補的P麗信號控制，即在一個工作周期內(nèi)，每個MOS管有不超過一半的時間有電流通過，減少每個MOS管的電流應(yīng)力，降低了MOS管上的溫升；
[0018]3)通過BUCK降壓電路的電壓反饋點，調(diào)節(jié)PWMA信號和PWMB信號的占空比，從而穩(wěn)定輸出端CY1的電壓值;通過BOOST升壓電路的電壓反饋點，調(diào)節(jié)PWMC信號的占空比，從而穩(wěn)定輸出端CY2的電壓值；
[0019]4)設(shè)有供電電路自啟動電路，在上電瞬間，自啟動電路啟動，為驅(qū)動電路供電，待輸出端CY2電壓值穩(wěn)定后，由輸出端CY2為驅(qū)動電路供電，保證為驅(qū)動電路提供穩(wěn)定的供電電源，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型穩(wěn)壓控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2為BUCK降壓電路與BUCK驅(qū)動電路的連接示意圖；
[0022]圖3為BOOST升壓電路與BOOST驅(qū)動電路的連接示意圖；
[0023]圖4為自啟動電路的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，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(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0025]實施例1
[0026]參見圖1，一種無線供電系統(tǒng)的穩(wěn)壓控制電路，該穩(wěn)壓控制電路輸入端與無線接收端的輸出端電連接，實現(xiàn)對無線電能傳輸系統(tǒng)接收端的自穩(wěn)壓，該穩(wěn)壓控制電路包括濾波電路、BUCK降壓電路和BOOST升壓電路，BUCK降壓電路與BOOST升壓電路采用串聯(lián)方式連接。
[0027]濾波電路輸入端與無線電能傳輸接收端電連接，濾波電路輸出端與BUCK降壓電路輸入端電連接。濾波電路采用由第一電感L1和第一電容C5組成的低通濾波器，無線接收端經(jīng)高頻整流后得到輸出電壓Vrect,輸出電壓Vrect經(jīng)第一電感L1和第一電容(:5后濾波為BUCK降壓電路的輸入電壓VIN。由于無線電能傳輸系統(tǒng)接收端的輸出來自于電磁場，輸入電壓VIN的波動范圍較大，可能遠遠大于穩(wěn)壓控制電路的輸出電壓V。，亦或遠遠小于穩(wěn)壓控制電路的輸出電壓V。，因此需要對輸入電壓VIN進行寬范圍穩(wěn)壓控制。
[0028]BUCK降壓電路包括兩路并聯(lián)的MOS管、第一蓄流二極管D1和第二電感L2。
[0029]第一 MOS管M0SFET1和第二 MOS管M0SFET2的漏極均與輸入電壓VIN電連接。第一 MOS管M0SFET1的源極與第二 MOS管M0SFET2的源極電連接。第一 MOS管M0SFET1的源極與第一 MOS管M0SFET1的柵極之間跨接第一電阻R1;第二 MOS管M0SFET2的源極與第二 MOS管M0SFET2的柵極之間跨接第二電阻R2。
[0030]第一 MOS管M0SFET1的柵極和第二 MOS管M0SFET2的柵極分別與BUCK驅(qū)動電路輸出的PWMA信號和PWMB信號電連接;PWMA信號和PffMB信號為兩組互補的控制信號，分別用于控制第一MOS管M0SFET1和第二MOS管M0SFET2的柵極電壓，第一MOS管M0SFET1和第二MOS管M0SFET2每路開關(guān)工作的最大占空比為50 %，S卩第一MOS管MOSFETI和第二MOS管M0SFET2兩路開關(guān)分時互補工作，即在一個工作周期內(nèi)，每個管有不超過一半的時間有電流通過，減少每個MOS管的電流應(yīng)力，減少MOS管上的溫度。
[0031 ]第一蓄流二極管0!的陰極與第一 MOS管M0SFET1的源極和第二電感L2的輸入端電連接;第一蓄流二極管0:的陽極接地，第二電感1^2輸出端0￥1與80031'升壓電路輸入端電連接。
[0032]BOOST升壓電路包括前級濾波電路、第三MOS管M0SFET3、第二二極管D2和后級濾波電路。
[0033]前級濾波電路包括第一電容組和第三電感L3,第一電容組包括并聯(lián)連接的第二電容(^、第三電容C2和第四電容C3，第一電容組輸入端與第二電感1^2輸出端CY1電連接，第一電容組輸出端與第三電感L3輸入端電連接。
[0034]第三MOS管M0SFET3的漏極與第三電感L3輸出端和第二二極管D2陽極電連接;第三MOS管M0SFET3的源極接地;第三MOS管M0SFET3的柵極與第三電阻R3和第四電阻R4電連接，第三MOS管M0SFET3的柵極經(jīng)第三電阻R3與BOOST驅(qū)動電路輸出的PffMC