一種限幅控制電路、裝置及方法與流程

本發明涉及無線供電領域，更具體的說，涉及一種限幅控制電路、裝置及方法。

背景技術：

從動諧振環具有接受能量和發射能量的雙重特性，在無線供電的終端，從動諧振環常當作接收諧振環使用，為終端電器供電。

由于從動諧振環工作于諧振狀態，諧振環內的電壓和電流振幅很大，而且不穩定，如果直接給終端電器供電，會產生巨大的電流和電壓波動，會給終端電器帶來嚴重的影響，甚至會燒毀電器。因此，亟需一種控制從動諧振環電壓或電流的振幅，保證從動諧振環工作穩定的電路。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供一種限幅控制電路、裝置及方法，以解決從動諧振環工作不穩定的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

一種限幅控制電路，所述電路包括：

從動諧振環和半控電容；

所述從動諧振環包括諧振線圈和諧振電容，所述諧振線圈與所述諧振電容串聯；

所述半控電容包括：電容和開關管；

所述電容的一端與所述開關管的源極連接；所述電容的另一端與所述諧振電容未連接諧振線圈的一端連接；所述開關管的漏極與所述諧振線圈、所述諧振電容的連接點連接。

優選的，所述開關管為IGBT管。

優選的，所述開關管為MOSFET管。

一種限幅控制裝置，所述裝置包括限幅控制電路，還包括：驅動電壓供給電路；

所述驅動電壓供給電路，用于為所述半控電容提供電壓；

所述驅動電壓供給電路包括：

整流器、濾波電容、隔離開關電源、電壓采樣電路、比較器和驅動放大器；

所述從動諧振環中諧振線圈非所述連接點的一端、所述整流器、所述濾波電容、所述電壓采樣電路、所述比較器、所述驅動放大器和所述半控電容依次連接，所述隔離開關電源并聯在濾波電容的兩端。

一種限幅控制方法，應用于限幅控制電路，所述限幅控制電路包括：

從動諧振環和半控電容；

所述從動諧振環包括諧振線圈和諧振電容，所述諧振線圈與所述諧振電容串聯；

所述半控電容包括：電容和開關管；

所述電容的一端與所述開關管的源極連接；所述電容的另一端與所述諧振電容未連接諧振線圈的一端連接；所述開關管的漏極與所述諧振線圈、所述諧振電容的連接點連接；

所述方法包括：

當需要提供穩定的電壓時，控制所述開關管導通，所述半控電容導通。

優選的，所述開關管為IGBT管。

優選的，所述開關管為MOSFET管。

優選的，所述控制所述開關管導通，具體包括：

采用輸入高低電平的方式控制所述開關管導通。

優選的，所述控制所述開關管導通，具體包括：

采用脈沖寬度調制的方式控制所述開關管導通。

相較于現有技術，本發明具有以下有益效果：

本發明提供了一種限幅控制電路、裝置和方法，所述電路包括：從動諧振環和半控電容；所述從動諧振環包括諧振線圈和諧振電容，所述諧振線圈與所述諧振電容串聯；所述半控電容包括：電容和開關管；所述電容的一端與所述開關管的源極連接；所述電容的另一端與所述諧振電容未連接諧振線圈的一端連接；所述開關管的漏極與所述諧振線圈、所述諧振電容的連接點連接。當需要提供穩定的電壓或電流時，控制所述開關管導通，進而控制所述半控電容導通，所述半控電容破壞諧振線圈和諧振電容的諧振狀態，能夠提供穩定的電壓或電流，解決了從動諧振環工作不穩定的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現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發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例一提供的限幅控制電路的電路圖；

圖2為本發明實施例二提供的限幅控制電路的電路圖；

圖3為本發明實施例三提供的限幅控制裝置的電路圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明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發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明提供了一種限幅控制電路，其特征在于，所述電路包括：

從動諧振環和半控電容；

所述從動諧振環包括諧振線圈和諧振電容，所述諧振線圈與所述諧振電容串聯；

所述半控電容包括：電容和開關管；

所述電容的一端與所述開關管的源極連接；所述電容的另一端與所述諧振電容未連接諧振線圈的一端連接；所述開關管的漏極與所述諧振線圈、所述諧振電容的連接點連接。

可選的，本發明的另一實施例中，所述開關管為絕緣柵雙極型晶體管IGBT管；

可選的，本發明的另一實施例中，所述開關管為金屬-氧化物半導體場效應晶體管MOSFET管。

參照圖1，圖1為諧振線圈和諧振電容串聯、開關管為MOSFET管的情況。

其中，L1為諧振線圈，C1為諧振電容，L1、C1串聯組成一個從動諧振環，電容C2與MOSFET管101串聯組成一個半控電容，半控電容與諧振電容C1并聯，同時與諧振線圈L1串聯，A、B是輸出端，箭頭表示磁場。當MOSFET管101的柵極為高電平時，MOSFET管101導通，由于MOSFET管101的內阻很小，接近0，這時，相當于電容C2與諧振電容C1并聯，從動諧振環的最佳諧振狀態被破壞，振幅下降甚至完全停振；當柵極為低電平時，MOSFET管101截止，由于MOSFET管101開路，電容C2無效。

參照圖2，圖2為諧振線圈和諧振電容串聯、開關管為IGBT管的情況。

其中，L1為諧振線圈，C1為諧振電容，L1、C1串聯組成一個從動諧振環，電容C2與IGBT管102串聯組成一個半控電容，半控電容與諧振電容C1并聯，同時與諧振線圈L1串聯，A、B是輸出端，箭頭表示磁場。具體工作過程同圖1對應的說明，在此不再贅述。

本實施例提供了一種限幅控制電路，當需要提供穩定的電壓或電流時，控制所述開關管導通，進而控制所述半控電容導通，所述半控電容破壞諧振線圈和諧振電容的諧振狀態，能夠提供穩定的電壓或電流，解決了從動諧振環工作不穩定的問題。

可選的，本發明的另一實施例中提供了一種限幅控制裝置，其特征在于，所述裝置包括如權利要求1～3任意一項所述的限幅控制電路，還包括：驅動電壓供給電路；

所述驅動電壓供給電路，用于為所述半控電容提供電壓；

所述驅動電壓供給電路包括：

整流器、濾波電容、隔離開關電源、電壓采樣電路、比較器和驅動放大器；

所述從動諧振環中諧振線圈非所述連接點的一端、所述整流器、所述濾波電容、所述電壓采樣電路、所述比較器、所述驅動放大器和所述半控電容依次連接，所述隔離開關電源并聯在濾波電容的兩端。

限幅控制裝置的電路圖參照圖3。具體的，諧振電容C1與諧振線圈L1串聯組成一個從動諧振環，103為整流器，C3為濾波電容，104為隔離開關電源，電阻R1和R2串聯組成電壓采樣電路，105為比較器，106為驅動放大器，電容C2和MOSFET管101組成半控電容，Vd表示輸出電壓，Vreg為參考電壓。

從動諧振環、半控電容的電路圖已經在上述實施例中進行介紹，請參照上述實施例，在此不再贅述。驅動電壓供給電路的工作過程如下：

MOSFET管和IGBT管都是壓控器件，需要為它們的柵極提供一個合適的驅動電壓才能正常工作，從動諧振環的輸出端經整流器103整流和濾波電容C3濾波后，得到一個高壓直流電，隔離開關電源104輸入一個開關電源，將高壓直流電進行電壓轉換，得到開關管柵極所需要的直流電壓，通常在10V-18V之間，直流高壓經R1和R2組成的電壓采樣電路進行電壓采樣，然后送到比較器105進行電壓對比，如果檢測電壓超過設定電壓，比較器105輸出高電平，這個高電平再經驅動放大器106進行電流放大后，送到開關管的柵極，這時開關管導通，半控電容有效，從動諧振環的完全諧振被破壞，進而能夠提供穩定的電壓或電流。

本實施例中，通過設置驅動電壓供給電路，能夠給半控電容提供合適的電壓，進而能夠通過半控電容的通斷來破壞從動諧振換的諧振狀態。

可選的，本發明的另一實施例中，提供了一種限幅控制方法，其特征在于，應用于限幅控制電路，限幅控制電路的電路圖參照圖1和圖2，所述限幅控制電路包括：

從動諧振環和半控電容；

所述從動諧振環包括諧振線圈和諧振電容，所述諧振線圈與所述諧振電容串聯；

所述半控電容包括：電容和開關管；

所述電容的一端與所述開關管的源極連接；所述電容的另一端與所述諧振電容未連接諧振線圈的一端連接；所述開關管的漏極與所述諧振線圈、所述諧振電容的連接點連接；

所述方法包括：

當需要提供穩定的電壓時，控制所述開關管導通，所述半控電容導通。

可選的，本發明的另一實施例中，所述開關管為IGBT管；

可選的，本發明的另一實施例中，所述開關管為MOSFET管。

本實施例中，當需要提供穩定的電壓或電流時，控制所述開關管導通，進而所述半控電容導通，所述半控電容破壞諧振線圈和諧振電容的諧振狀態，能夠提供穩定的電壓或電流，解決了從動諧振環工作不穩定的問題。

需要說明的是，具體工作過程請參照圖1和圖2對應的實施例，在此不再贅述。

可選的，本發明的另一實施例中，所述控制所述開關管導通，具體包括：采用輸入高低電平的方式控制所述開關管導通或采用脈沖寬度調制的方式控制所述開關管導通。

當采用輸入高低電平的方式控制所述開關管導通時，參照圖3，具體工作過程如下：

圖3中，諧振電容C1與諧振線圈L1串聯，103為整流器，C3為濾波電容，104為隔離開關電源，Vd表示輸出電壓，電阻R1和R2串聯組成電壓采樣電路，105為比較器，Vreg為參考電壓，三極管Q1和Q2組成驅動放大器106，R3為柵極限流電阻，R4是柵極對地放電電阻，電容C2和MOSFET管101組成半控電容。

當電壓采樣電路的中點電壓，即電阻R1與R2之間的電壓超過參考電壓Vreg時，比較器105輸出高電平，這時驅動放大器106中的三極管Q1導通，Q2截止，電壓從隔離開關電源104的Vd，經過Q1和R3，加在MOSFET管101的柵極上，101導通，這時相當于電容C2與諧振電容C1并聯，諧振的容量改變，原來的最佳諧振狀態被改變，振幅減少甚至停振，因此，諧振線圈兩端的電壓降低，整流后濾波電容C3上的電壓下降；當電壓采樣電路中點電壓低于參考電壓Vreg時，比較器105輸出低電平，驅動放大器106中的三極管Q1截止，Q2導通，MOSFET管101的柵極為低電平，101截止，電容C2無效，從動諧振環維持原來的最佳諧振狀態，諧振線圈兩端的電壓升高，整流后濾波電容C3上的電壓升高；如此循環，結果是濾波電容C3上的電壓維持在一相對穩定的值上，從而達到了保證從動諧振環工作穩定的目的。

采用脈沖寬度調制的方式控制所述開關管導通時，參照圖1和圖2，具體工作過程如下：

給開關管的柵極提供一個脈沖寬度調制信號，這時，電容C2與開關管組成的半控電容就變成了一個受脈沖寬度調制控制的可變電容，這個可變電容與諧振電容C1并聯后，也會破壞從動諧振環的諧振狀態，所以，從動諧振環的振幅直接受到脈沖寬度調制的控制，從而為終端用電器提供合適的輸出電壓。

需要說明的是，由于半控電容是電容C2與開關管串聯形成的，開關管在工作中一端必須接“地”，這是一個電路的最低電位參考點，并不是真正的地面，選擇“地”是為了便于控制開關管有效地工作。在串聯的從動諧振環中，諧振線圈L1與諧振電容C1只有一個公共中點，選擇這個中點作為“地”。

本實施例中，通過采用輸入高低電平或脈沖寬度調制的方式控制所述開關管導通，進而破壞從動諧振環的諧振狀態，能夠提供穩定的電壓或電流，解決了從動諧振環工作不穩定的問題。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業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發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發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。