无线充电系统是基于线圈进行无线电能的传输,线圈需要一个交流电流,那么如何产生这一电流,以及如何将磁场转换成给电池充电的稳定电压与电流呢,下面就以座椅电梯无线充电系统为例。
图1座椅电梯无线充电了解到无线充电产品有3种电路结构,而且每种都有其适应的场景。这里就用我们最常用的电路结构进行介绍。
图2,电路拓扑图2用数字和色块对每一个功能电路进行了标注,系统是由这9个电路部分组成的:
1.V交流输入,省略了EMC电路,通过整流桥将交流整流成直流。
2.PFC升压电路,有两个功能,升压到V直流,和对输入电流进行功率因数校正。
3.全桥逆变电路,将直流电逆变成交流电,输出的是正负V的方波。
4.LC谐振补偿电路,用于谐振。
5.发射线圈,由于谐振,线圈产生交流电流。
6.接收线圈,基于互感耦合,将磁场转换成电流。
7.谐振电容,使接收线圈与发射线圈同频共振。
8.全桥整流,将交流电流变换成脉动直流。
9.滤波电容,将脉动直流滤波成稳定直流。
因为3部分的全桥逆变电路是直流变交流的功能,其输入必须是直流,所以在我们输入是V交流电时,必须将交流转换成直流。但这一直流是不稳定的,随输入电压变化。这就会影响逆变的输出。同时整流桥直接整流,输入电流会有大量谐波,导致电网的污染。因此在功率较大时,2部分升压和PFC功能是必须的。
3部分的全桥逆变有各种驱动方式,我们用的是移相方式,其好处是整体电路简单,可控制输出,功率器件软开关损耗小。
4部分的谐振补偿方式,采用的LCL,其中L,C是谐振补偿器件,后一L是5部分发射线圈。其特点是发射线圈恒流工作,电流与负载和耦合系数K无关。逆变电流在无接收端时,电流最小。其表现出来就是,接收线圈可以任意移动,发射端不会损坏。发射线圈电流恒定,接收端容易兼容和设计,接收端也表现更稳定。
6部分接收线圈和补偿电容7部分组成串联谐振,可以提高接收的输出能力。同时表现出电压源特性,输出阻抗很小,输出电流取决于负载。
8部分的全桥整流,产品采用的是全控的MOSFET取代二极管,在24V系统整流部分的效率由94%,提升到99%。其表现的就是体积小,发热少。
9部分输出电容滤波,使输出的电压更稳定。没有采用LC滤波是由于电流大L的损耗会增加,同时L的体积也较大,增加复杂性。
基于上述无线电路拓扑结构的无线充电系统,具有功率大、效率高、兼容强、体积小、数字化的特点。
图3无线充电模组结构图总结,无线充电系统就是用磁共振式技术,使得用户设备与发射端建立无线通讯,发射端中各模块将单相工频V交流电经整流、逆变转换为高频交流电流供给发射线圈。发射线圈和接收线圈间的共振使电能从发射线圈传递到接收线圈,从而保证电能能有效的传递到用电设备,实现给用电设备供电。
希望上文能有助于大家了解关于无线充电技术内容。