一種欠壓保護(hù)電路、欠壓保護(hù)方法及無線電能傳輸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線充電領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種欠壓保護(hù)電路、欠壓保護(hù)方法及無線電能傳輸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]無線電能傳輸技術(shù)由于安全方便等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于電子充電領(lǐng)域中，無線電能傳輸裝置一般包括有隔離的發(fā)射部分和接收部分，兩者通過電磁共振原理實(shí)現(xiàn)能量傳輸。
[0003]—般來說，發(fā)射部分包括有逆變器、阻抗匹配電路和發(fā)射線圈，接收部分包括有接收線圈、阻抗匹配電路、整流電路和直流電壓轉(zhuǎn)換電路(DC-DC變換器)，如圖1所示的非接觸電能傳輸裝置，圖1中發(fā)射部分僅示出發(fā)射線圈，下文中均相同，發(fā)射線圈Ls接收交變電流產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，接收線圈Ld感應(yīng)交變磁場(chǎng)感生出交變電壓，之后，交變電壓經(jīng)過全橋整流電路整流和濾波電容濾波后以獲得直流電壓V_t，直流電壓V_t經(jīng)DC-DC變換器轉(zhuǎn)換后輸出合適的輸出電壓Vout供給電子設(shè)備。
[0004]在此過程中，當(dāng)整流濾波后的直流電壓因外界原因突然減小時(shí)，如當(dāng)發(fā)射線圈和接收線圈的耦合減弱或者發(fā)射線圈中的磁場(chǎng)能量減小時(shí)，直流電壓會(huì)減小至預(yù)設(shè)的最低電壓值，一方面會(huì)造成電子設(shè)備不能正常工作，另一方面會(huì)使得整流電路中的電流升高，造成對(duì)整流電路的損害，因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)無線電能傳輸裝置的直流電壓欠壓時(shí)，需要對(duì)直流電壓進(jìn)行調(diào)整控制，以保護(hù)電路中元器件的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種欠壓保護(hù)電路、欠壓保護(hù)方法及無線電能傳輸裝置，當(dāng)檢測(cè)到整流濾波后的直流電壓低于預(yù)設(shè)的最低電壓值時(shí)，則切斷整流濾波電路對(duì)后級(jí)電路的供電，使得整流濾波輸出的直流電壓信號(hào)升高，直至直流電壓信號(hào)恢復(fù)至不低于預(yù)設(shè)的最低電壓值。
[0006]依據(jù)本發(fā)明的一種欠壓保護(hù)電路，應(yīng)用于無線電能傳輸裝置中，所述無線電能傳輸裝置包括有接收能量的接收線圈、依次與所述接收線圈連接的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、整流濾波電路和直流電壓轉(zhuǎn)換電路，所述整流濾波電路接收所述接收線圈耦合的能量，以獲得第一直流電壓信號(hào)；
[0007]所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路接收所述第一直流電壓信號(hào)，以轉(zhuǎn)換為合適的輸出電壓供給所述電子設(shè)備；
[0008]所述欠壓保護(hù)電路檢測(cè)所述第一直流電壓信號(hào)是否小于預(yù)設(shè)的最低電壓值時(shí)，當(dāng)所述第一直流電壓信號(hào)小于預(yù)設(shè)的最低電壓值時(shí)，則所述欠壓保護(hù)電路切斷所述整流濾波電路對(duì)后級(jí)電路的供電。
[0009]進(jìn)一步的，所述欠壓保護(hù)電路包括開關(guān)電路和開關(guān)控制電路，
[0010]所述開關(guān)電路連接在所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路和所述電子設(shè)備之間；
[0011]所述開關(guān)控制電路接收所述第一直流電壓信號(hào)和預(yù)設(shè)的最低電壓值，以產(chǎn)生開關(guān)控制信號(hào)控制所述開關(guān)電路的開關(guān)狀態(tài)。
[0012]進(jìn)一步的，所述欠壓保護(hù)電路包括開關(guān)電路和開關(guān)控制電路，
[0013]所述開關(guān)電路連接在所述整流濾波電路和所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路之間；
[0014]所述開關(guān)控制電路接收所述第一直流電壓信號(hào)和預(yù)設(shè)的最低電壓值，以產(chǎn)生開關(guān)控制信號(hào)控制所述開關(guān)電路的開關(guān)狀態(tài)。
[0015]優(yōu)選的，所述開關(guān)電路包括第一開關(guān)管，所述第一開關(guān)管的控制端接收所述開關(guān)控制信號(hào)。
[0016]優(yōu)選的，所述開關(guān)控制電路包括采樣電路和滯環(huán)比較器，
[0017]所述采樣電路采樣所述第一直流電壓信號(hào)，以獲得采樣電壓信號(hào)；
[0018]所述滯環(huán)比較器接收所述采樣電壓信號(hào)和表征所述預(yù)設(shè)的最低電壓值的參考電壓信號(hào)，輸出所述開關(guān)控制信號(hào)；
[0019]當(dāng)所述采樣電壓信號(hào)小于所述滯環(huán)比較器的下限電壓值時(shí)，所述開關(guān)控制信號(hào)為有效狀態(tài)以控制所述開關(guān)電路關(guān)斷；當(dāng)所述采樣電壓信號(hào)大于所述滯環(huán)比較器的下限電壓值時(shí)，所述開關(guān)控制信號(hào)為無效狀態(tài)以控制所述開關(guān)電路導(dǎo)通。
[0020]依據(jù)本發(fā)明的一種欠壓保護(hù)方法，應(yīng)用于無線電能傳輸裝置中，所述無線電能傳輸裝置包括有接收能量的接收線圈、依次與所述接收線圈連接的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、整流濾波電路和直流電壓轉(zhuǎn)換電路，
[0021]接收所述接收線圈耦合的能量，以獲得第一直流電壓信號(hào)；
[0022]接收所述第一直流電壓信號(hào)，以轉(zhuǎn)換為合適的輸出電壓供給所述電子設(shè)備；
[0023]檢測(cè)所述第一直流電壓信號(hào)是否小于預(yù)設(shè)的最低電壓值時(shí)，當(dāng)所述第一直流電壓信號(hào)小于預(yù)設(shè)的最低電壓值時(shí)，切斷所述整流濾波電路對(duì)后級(jí)電路的供電。
[0024]依據(jù)本發(fā)明的一種無線電能傳輸裝置，包括隔離的電能發(fā)射端和電能接收端，所述電能發(fā)射端包括有發(fā)射能量的發(fā)射線圈，所述電能接收端包括有接收能量的接收線圈、依次與所述接收線圈連接的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、整流濾波電路和直流電壓轉(zhuǎn)換電路，所述電能接收端還包括上述的欠壓保護(hù)電路。
[0025]依據(jù)一種欠壓保護(hù)電路、欠壓保護(hù)方法及無線電能傳輸裝置，當(dāng)檢測(cè)到整流濾波后的直流電壓低于預(yù)設(shè)的最低電壓值時(shí)，則切斷整流濾波電路對(duì)后級(jí)電路的供電，直至直流電壓恢復(fù)至不低于預(yù)定的最低電壓值。其中，利用開關(guān)電路設(shè)置在直流電壓轉(zhuǎn)換電路和電子設(shè)備之間，或者利用開關(guān)電路設(shè)置在整流濾波電路和直流電壓轉(zhuǎn)換電路之間，在電能傳輸裝置正常工作時(shí)，所述開關(guān)電路導(dǎo)通，當(dāng)欠壓情況發(fā)生時(shí)，所述開關(guān)電路斷開以升高直流電壓信號(hào)的值。本發(fā)明的技術(shù)方案很好的解決了無線電能傳輸裝置中的電壓欠壓的問題，可有效降低異常情況時(shí)的損耗，保護(hù)電路中元器件的安全，提高電路工作效率，效果好。
【附圖說明】
[0026]圖1所示的非接觸電能傳輸裝置的基本電路框圖；
[0027]圖2所示為依據(jù)本發(fā)明的欠壓保護(hù)電路的電路框圖；
[0028]圖3所示為依據(jù)本發(fā)明的欠壓保護(hù)電路的第一實(shí)施例的具體電路實(shí)現(xiàn)圖；
[0029]圖4所示為依據(jù)本發(fā)明的欠壓保護(hù)電路的第二實(shí)施例的具體電路實(shí)現(xiàn)框圖；
[0030]圖5所示為依據(jù)本發(fā)明電路的工作波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對(duì)本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。
[0032]參考圖2所示為依據(jù)本發(fā)明的欠壓保護(hù)電路的電路框圖，所述欠壓保護(hù)電路應(yīng)用于無線電能傳輸裝置中，如圖2所示，所述無線電能傳輸裝置包括有隔離的電能發(fā)射端和電能接收端，本發(fā)明中電能發(fā)射端可為現(xiàn)有技術(shù)中的方案，在此未示出，所述電能接收端包括有接收能量的接收線圈Ls、依次與所述接收線圈連接的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)201、整流濾波電路(包括整流電路202和濾波電容C)和直流電壓轉(zhuǎn)換電路203，所述整流濾波電路接收所述接收線圈輸出的高頻交流電，以獲得第一直流電壓信號(hào)V_t，直流電壓轉(zhuǎn)換電路203接收所述第一直流電壓信號(hào)Vrait，經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換后輸出合適的輸出電壓Vciut供給電子設(shè)備204。
[0033]本實(shí)施例中，所述欠壓保護(hù)電路包括開關(guān)電路和開關(guān)控制電路205，這里，所述開關(guān)電路為第一開關(guān)管Ql，所述第一開關(guān)管Ql連接在所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路201和所述電子設(shè)備204之間；所述開關(guān)控制電路205接收所述第一直流電壓信號(hào)V_t和預(yù)設(shè)的最低電壓值，以產(chǎn)生開關(guān)控制信號(hào)Vcon控制所述第一開關(guān)管Ql的開關(guān)狀態(tài)。
[0034]這里需要說明的是，圖2中第一開關(guān)管Ql可以連接在所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路201和所述電子設(shè)備204的上端，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，第一開關(guān)管Ql可以連接在所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路201和所述電子設(shè)備204的下端，第一開關(guān)管Ql可以為現(xiàn)有技術(shù)中合適的開關(guān)，如單刀雙擲開關(guān)等開關(guān)器件。
[0035]從圖2中的電路可以看出，在上述無線電能傳輸裝置正常工作過程中，第一開關(guān)管保持導(dǎo)通，當(dāng)檢測(cè)到整流濾波輸出的第一直流電壓低于預(yù)設(shè)的最低電壓值時(shí)，則切斷整流濾波電路對(duì)后級(jí)電路的供電，直至直流電壓恢復(fù)至不低于預(yù)定的最低電壓值。本發(fā)明的欠壓保護(hù)電路可使得在欠壓發(fā)生時(shí)，一方面整流電路中的電流不致過大以造成對(duì)器件的損害，另一方面欠壓可能帶來輸出電壓的降低以損害電子設(shè)備。
[0036]圖3所示為依據(jù)本發(fā)明的欠壓保護(hù)電路的第一實(shí)施例的具體電路實(shí)現(xiàn)圖；圖3中示出了開關(guān)控制電路205的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，本實(shí)施方式中的開關(guān)控制電路205具體包括采樣電路和滯環(huán)比較器，采樣電路由分壓電阻Rl和電阻R2構(gòu)成，滯環(huán)比較器由電阻R3、電阻R4和比較器CMP構(gòu)成，分壓電阻Rl和電阻R2采樣所述直流電壓信號(hào)V_t，以獲得采樣電壓信號(hào)V_tl;所述滯環(huán)比較器的正向輸入端接收所述采樣電壓信號(hào)V _tl，反向輸入端接收表征所述預(yù)設(shè)的最低電壓值的參考電壓信號(hào)V?fl，輸出所述開關(guān)控制信號(hào)Vcon，所述開關(guān)控制信號(hào)控制第一開關(guān)管Ql導(dǎo)通或關(guān)斷。
[0037]下面參考圖5所示的波形圖闡述本發(fā)明欠壓保護(hù)的工作過程:在tl時(shí)刻，外界條件發(fā)生變化，導(dǎo)致第一直流電壓信號(hào)V_t發(fā)生異常，不斷下降，在t2時(shí)刻，當(dāng)檢測(cè)到所述采樣電壓信號(hào)Vraitl小于所述滯環(huán)比較器的下限電壓值V th—lciw時(shí)，表征第一直流電壓信號(hào)V rect低于預(yù)設(shè)的最低電壓值，這時(shí)，所述比較器CMP輸出的開關(guān)控制信號(hào)為無效狀態(tài)(例如以高電平示為有效狀態(tài)，低電平示為無效狀態(tài))，第一開關(guān)管Ql關(guān)斷，電子設(shè)備不能從直流電壓轉(zhuǎn)換電路203中獲得能量，從而第一直流電壓信號(hào)V_t電壓將上升，直至第一電流電壓信號(hào)V_t上升至所述滯環(huán)比較器的上限電壓值Vth—hlgh，在t3時(shí)刻，所述開關(guān)控制信號(hào)變?yōu)橛行顟B(tài)，第一開關(guān)管Ql導(dǎo)通，直流電壓轉(zhuǎn)換電路203給電子設(shè)備204供電。此時(shí)，如果欠壓情況仍未解除，則第一直流電壓信號(hào)V_t再次下降，第一開關(guān)管Ql被關(guān)斷，如此反復(fù)，直至到t4時(shí)刻，電路欠壓異常情況解除，第一直流電壓信號(hào)V_t上升至不低于預(yù)設(shè)的最低電壓值，采樣電壓信號(hào)V_tl不會(huì)小于所述滯環(huán)比較器的下限電壓值V th—lOT，第一開關(guān)管Ql保持導(dǎo)通，電路進(jìn)入正常穩(wěn)定工作狀態(tài)。
[0038]在上述工作過程中，當(dāng)無線電能傳輸