CN105375649B - 一种具有无线电能接收结构的集成电路及集成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有无线电能接收结构的集成电路及集成方法，将无线充电器件放置于独立的无线充电主板上，然后将置有无线充电器件的无线充电主板和置有电子设备器件的电子设备主板堆叠放置，充分利用了电能接收线圈、磁屏蔽层和铜屏蔽层的厚度造成的空间增加，不会造成空间的浪费。本发明实施例的集成方式相对比现有技术，散热性能好，且空间利用率高，在集成了无线充电功能的同时使电子设备的结构紧凑、散热更好。

Description

一种具有无线电能接收结构的集成电路及集成方法

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，更具体的说，涉及一种具有无线电能接收结构的集成电路及集成方法。

背景技术

无线充电技术由于方便、快捷而快速应用于市场，传统的无线充电方案是设置电能发射平台和电能接收平台，电能接收平台一般为带有无线接收结构的外壳，然后通过芯片引脚将电能接收平台的电能供给用电设备。

上述方案的不足之处在于需要单独制作或购买电能接收平台，例如为带有无线接收结构的手机壳或是充电模块，这将给用户带来不便之处，且不能满足用户的无线充电体验效果，因此，在市场需求的进一步推动下，无线充电技术人员考虑到将无线接收结构集成到便携式电子设备例如手机中去，这样手机本身带有无线充电功能，如图1所示为，为现有技术的一种无线充电集成方式，手机内部主要包括电池、手机主板以及主板上实现各种功能的元器件。如果需要将具有无线充电接收功能的模块集成到手机里，根据常规无线充电接收模块的结构，手机内部需要增加电能接收线圈、磁屏蔽层、金属屏蔽层(如铜皮) 和实现无线电能转换的无线充电元器件。如图1所示，将实现无线充电功能的无线充电器件和手机自身的电子设备器件一起置于手机主板上，图1中电子设备器件包括多个，无线充电器件也包括多个，均放在同一块主板上，将电能接收线圈、磁屏蔽和铜屏蔽依次堆叠于手机主板和电池所在整体之上。电能接收线圈耦合电能发射线圈产生的交变磁场，感生出相应的电能，通过接收线圈的输出端电连接到手机主板上，主板上的无线充电器件实现将感生的电能转化为手机电池所需要的电压或电流，以最终完成给手机电池充电。

但是，这种集成方案有一定的缺陷，第一，存在散热隐患，手机内部元器件是主要热源，尤其是CPU(中央处理器)、GPU(图形处理器)等核心处理器件，而实现无线充电功能的元器件在电能转换过程中也会产生能量损耗，带来额外的热源，这将增加手机主板的散热负担；第二，没有充分利用手机内部的空间，如图2所示的侧视图，由于电能接收线圈、磁屏蔽层和铜屏蔽层均有一定的厚度，那么在与电能接收线圈、磁屏蔽层和铜屏蔽层平行的主板位置，有部分空间没有利用。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种具有无线电能接收结构的集成电路及集成方法。通过将无线充电器件放置于独立的主板上，然后该主板放置在与电能接收线圈、磁屏蔽层和铜屏蔽层平行的水平位置上，可以使得无线充电器件产生的热量通过独立的主板散放，同时又充分利用了电能接收线圈、磁屏蔽层和铜屏蔽层的厚度造成的空间增加。

依据本发明的一种具有无线电能接收结构的集成电路，用以电子设备中，所述集成电路包括电子设备主板、无线充电主板、电子设备电池以及电能接收层；

所述电子设备主板用以放置实现各功能的电子设备器件，并且所述实现各功能的电子设备器件电连接至所述电子设备主板；

所述无线充电主板用以放置实现无线充电的无线充电器件，并且所述无线充电器件电连接至所述无线充电主板；

所述电能接收层包括电能接收线圈、依次与所述电能接收线圈紧邻放置的第一屏蔽层和第二屏蔽层；

其中，所述无线充电主板和所述电能接收层平行放置，并作为第一结构层，所述电子设备主板和所述电子设备电池平行放置，并作为第二结构层，所述第一结构层和所述第二结构堆叠放置。

优选的，所述无线充电主板的放置有无线充电器件的方向与所述电子设备主板的放置有电子设备器件的方向为相同的方向。

优选的，所述无线充电主板的放置有无线充电器件的方向与所述电子设备主板的放置有电子设备器件的方向为相反的方向，且所述无线充电器件和所述电子设备器件对向放置。

进一步的，当所述无线充电器件中部分器件高度大于所述电能接收层的厚度时，则将高度超过的部分器件放置于电子设备主板上电子设备器件的间隙中。

优选的，当所述第一结构层在水平方向的横截面小于所述第二结构层在水平方向的横截面时，则所述无线充电主板延伸至所述第一结构层的所在平面的其他部分。

进一步的，当所述第一结构层在水平方向的横截面小于所述第二结构层在水平方向的横截面时，则所述无线充电主板延伸至所述第一结构层的所在平面的其他部分，并包围所述电能接收层，以使得所述第一结构层和所述第二结构层在水平方向的横截面相等。

进一步的，所述无线充电功能的器件包括谐振电容、整流电路、直流变换电路和滤波电路，

所述谐振电容和所述电能接收线圈谐振工作以耦合电能发射板的空间磁场，以获得对应的交变电压；

所述整流电路接收所述交变电压以转换为第一直流电压；

所述直流变换电路接收所述第一直流电压以转换为期望值的第二直流电压；

所述滤波电路接收所述第二直流电压进行滤波处理后产生输出电压或电流以给所述电子设备电池充电。

优选的，所述第一屏蔽层为磁片屏蔽层，第二屏蔽层为铜屏蔽层。

依据本发明的一种具有无线电能接收结构的集成方法，用于电子设备中，包括以下步骤：

将实现各功能的电子设备器件放置于所述电子设备主板之上，并电连接至所述电子设备主板；

将实现无线充电器件放置于所述无线充电主板之上，并电连接至所述无线充电主板；

其中，所述无线充电主板和所述无线电能接收结构中的电能接收层平行放置，并作为第一结构层，所述电子设备主板和所述电子设备的电池平行放置，并作为第二结构层，所述第一结构层和所述第二结构堆叠放置。

优选的，所述电能接收层包括电能接收线圈、依次与所述电能接收线圈紧邻放置的磁屏蔽层和铜屏蔽层。

优选的，所述无线充电主板的放置有无线充电器件的方向与所述电子设备主板的放置有电子设备器件的方向为相同的方向。

优选的，所述无线充电主板的放置有无线充电器件的方向与所述电子设备主板的放置有电子设备器件的方向为相反的方向，且所述无线充电器件和所述电子设备器件对向放置。

优选的，当所述第一结构层在水平方向的横截面小于所述第二结构层在水平方向的横截面时，则所述无线充电主板延伸至所述第一结构层的所在平面的其他部分。

进一步的，当所述第一结构层在水平方向的横截面小于所述第二结构层在水平方向的横截面时，则所述无线充电主板延伸至所述第一结构层的所在平面的其他部分，并包围所述电能接收层，以使得所述第一结构层和所述第二结构层在水平方向的横截面相等。

根据上述的具有无线电能接收结构的集成电路及集成方法，通过将无线充电器件放置于独立的无线充电主板上，将无线充电主板放置在与包括电能接收线圈、磁屏蔽层和铜屏蔽层的电能接收层平行的水平位置上，然后将所述无线充电主板和所述电能接收层组成的第一结构层和所述电子设备主板和所述电子设备电池组成的第二结构层堆叠放置。一方面可以使得无线充电器件产生的热量通过独立的主板散放，另一方面又充分利用了电能接收线圈、磁屏蔽层和铜屏蔽层的厚度造成的空间增加。本发明的技术方案相对于现有技术可解决主板散热问题，并且使得集成电路的紧凑性更好。

附图说明

图1所示为现有技术中的具有无线电能接收结构的集成电路的一种实现方式立体图；

图2所示为图1中所示电路的截面图；

图3所示为依据本发明的具有无线电能接收结构的集成电路的第一实施例的立体图；

图4所示为图3所示电路的一种实施方式的截面图；

图5所示为图3所示电路的另一种实施方式的截面图；

图6所示为依据本发明的具有无线电能接收结构的集成电路的第二实施例的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

参考图3所示为依据本发明的具有无线电能接收结构的集成电路的第一实施例的立体图以及参考图4和图5所示的截面图，所示的集成电路用于电子设备中，尤其用于便携式电子设备如手机中，本发明实施例均以手机模型为示例，但不限于此，如图3所示，所述集成电路包括电子设备主板、无线充电主板、电子设备电池以及电能接收层，这里，所述电能接收层包括电能接收线圈、依次与所述电能接收线圈紧邻放置的第一屏蔽层(磁屏蔽层)和第二屏蔽层(铜屏蔽层)。

其中，所述电子设备主板用以放置实现各功能的电子设备器件，并且所述实现各功能的电子设备器件电连接至所述电子设备主板，这里，所述电子设备器件包括功率开关管、电容、电感等电子元器件或由元器件构成的功率电路；所述无线充电主板用以放置实现无线充电的无线充电器件，并且所述无线充电器件电连接至所述无线充电主板，这里，所述无线充电器件包括谐振电容、整流电路、直流变换电路和滤波电路(图3中未详细示出)，所述谐振电容和所述电能接收线圈谐振工作以耦合电能发射板的空间磁场，以获得对应的交变电压；所述整流电路接收所述交变电压以转换为第一直流电压；所述直流变换电路接收所述第一直流电压以转换为期望值的第二直流电压；所述滤波电路接收所述第二直流电压进行滤波处理后产生输出电压或电流以给所述电子设备电池充电。

根据上述的阐述可以看出，本发明中的无线电能接收结构包括有无线充电器件、电能接收层，且所述无线电能接收结构是以磁共振的方式从发射装置耦合能量的，能量传输效率高、距离远。

进一步的，所述无线充电主板和所述电能接收层平行放置，并作为第一结构层，所述电子设备主板和所述电子设备电池平行放置，并作为第二结构层，所述第一结构层和所述第二结构堆叠放置。具体的，如图3所示，本实施例中，所述电子设备主板与所述无线充电主板堆叠放置，所述电能接收层与所述电子设备电池堆叠放置。这里，所述电子设备主板和所述无线充电主板可为PCB板或陶瓷基板。在图3中，无线充电主板和电能接收层置于上一结构层，电子设备主板和电池置于下一结构层，但本领域技术人员可知，其叠加位置可上下互换。

在一种实施方式中，如图4所示截面图，所述电子设备主板与所述无线充电主板堆叠的具体方式为：所述无线充电主板的放置有无线充电器件的方向与所述电子设备主板的放置有电子设备器件的方向为相同的方向，例如定义无线充电器件向上放置在所述无线充电主板中，则所述电子设备器件也是向上放置在所述电子设备主板上，这样可使得无线充电器件、无线充电主板、电子设备器件、电子设备主板依次堆叠放置。

在另一种实施方式中，如图5所示截面图，所述电子设备主板与所述无线充电主板堆叠的具体方式为：所述无线充电主板的放置有无线充电器件的方向与所述电子设备主板的放置有电子设备器件的方向为相反的方向，且所述无线充电器件和所述电子设备器件对向放置，例如定义无线充电器件向下放置在所述无线充电主板中，则所述电子设备器件是向上放置在所述电子设备主板上，这样可使得无线充电主板、无线充电器件、电子设备器件、电子设备主板依次堆叠放置。并且，当所述无线充电器件中部分器件高度大于所述电能接收层的厚度时，则将高度超过的部分器件放置于电子设备器件的间隙中，这样可使得堆叠的整体高度不致过高。

上述示例了无线充电主板和电子设备主板的优选堆叠方式，本领域技术人员可知，根据电子设备的选择不同，所述的无线充电器件、无线充电主板、电子设备器件、电子设备主板的堆叠方式可灵活改变，例如在一种电子设备中，电子设备主板包围电子设备的电池时，则无线充电主板堆叠于所述电子设备主板之上，电能接收层堆叠于所述电子设备主板和电子设备电池之上。在本发明的思想范围内做的修改和替换均在本放的保护范围之内。

通过上述的无线接收结构的电路集成方式，将无线充电器件放置于独立的无线充电主板上，使得原本电子设备的主板能够减轻散热负担，同时不致使得主板布线复杂、器件排布拥挤。然后将置有无线充电器件的无线充电主板和置有电子设备器件的电子设备主板堆叠放置，充分利用了电能接收线圈、磁屏蔽层和铜屏蔽层的厚度造成的空间增加，不会造成空间的浪费。本发明实施例的集成方式相对比现有技术，散热性能好，且空间利用率高，在集成了无线充电功能的同时使电子设备的结构紧凑、散热更好。

进一步的，在某些情况下，所述第一结构层在水平方向的横截面积小于第二结构层在水平方向的横截面积，如图3中所示，第一结构层中的电能接收层小于第二结构层中的电子设备电池时，在电能接收层所在的一层会存在空间的浪费，由此，发明人将所述无线充电主板延伸至所述电能接收层的所在的平面，如图6所示的第二实施例的俯视图，进一步的，所述无线充电主板可以延伸至所述第一结构层所在平面的其他部分，如可以向电能接收层的两侧方向延伸，还可以包围所述电能接收层，以形成一块完整的方形回路主板，使第一结构层和第二结构层在水平方向的横截面相等，这样一方面可以使得无线充电器件上产生的热能能够通过更大面积的主板散放，散热快，更进一步充分利用体积，减小空间浪费。

最后，本发明还公开了一种具有无线电能接收结构的集成方法，用于电子设备中，包括以下步骤：

将实现各功能的电子设备器件放置于所述电子设备主板之上，并电连接至所述电子设备主板；

将实现无线充电器件放置于所述无线充电主板之上，并电连接至所述无线充电主板；

其中，所述无线充电主板和所述无线电能接收结构中的电能接收层平行放置，并作为第一结构层，所述电子设备主板和所述电子设备的电池平行放置，并作为第二结构层，所述第一结构层和所述第二结构堆叠放置。

其中，所述电能接收层包括电能接收线圈、依次与所述电能接收线圈紧邻放置的磁屏蔽层和铜屏蔽层。

一种堆叠方式为，所述无线充电主板的放置有无线充电器件的方向与所述电子设备主板的放置有电子设备器件的方向为相同的方向。

另一种堆叠方式为，所述无线充电主板的放置有无线充电器件的方向与所述电子设备主板的放置有电子设备器件的方向为相反的方向，且所述无线充电器件和所述电子设备器件对向放置。其中，当所述无线充电器件中部分器件高度大于所述电能接收层的厚度时，则将高度超过的部分器件放置于电子设备器件的间隙中。

进一步的，当所述第一结构层在水平方向的横截面小于所述第二结构层在水平方向的横截面时，则所述无线充电主板延伸至所述第一结构层的所在平面的其他部分，甚至是，所述无线充电主板包围所述电能接收层，以使得所述第一结构层在水平方向的横截面与所述第二结构层在水平方向的横截面相等。

以上对依据本发明的优选实施例的具有无线电能接收结构的集成电路及集成方法进行了详尽描述，本领域普通技术人员据此可以推知其他技术或者等同结构等均可应用于所述实施例。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种具有无线电能接收结构的集成电路，用以电子设备中，其特征在于，所述集成电路包括电子设备主板、无线充电主板、电子设备电池以及电能接收层；

所述电子设备主板用以放置实现各功能的电子设备器件，并且所述实现各功能的电子设备器件电连接至所述电子设备主板；

所述无线充电主板用以放置实现无线充电的无线充电器件，并且所述无线充电器件电连接至所述无线充电主板；

所述电能接收层包括电能接收线圈、依次与所述电能接收线圈紧邻放置的第一屏蔽层和第二屏蔽层，所述第一屏蔽层为磁片屏蔽层，第二屏蔽层为铜屏蔽层；

其中，所述无线充电主板和所述电能接收层平行放置，并作为第一结构层，所述电子设备主板和所述电子设备电池平行放置，并作为第二结构层，所述第一结构层和所述第二结构堆叠放置；

其中，所述无线充电主板的放置有无线充电器件的方向与所述电子设备主板的放置有电子设备器件的方向为相反的方向，且所述无线充电器件和所述电子设备器件对向放置。

2.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，当所述无线充电器件中部分器件高度大于所述电能接收层的厚度时，则将高度超过的部分器件放置于电子设备主板上电子设备器件的间隙中。

3.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，当所述第一结构层在水平方向的横截面小于所述第二结构层在水平方向的横截面时，则所述无线充电主板延伸至所述第一结构层的所在平面的其他部分。

4.根据权利要求3所述的集成电路，其特征在于，当所述第一结构层在水平方向的横截面小于所述第二结构层在水平方向的横截面时，则所述无线充电主板延伸至所述第一结构层的所在平面的其他部分，并包围所述电能接收层，以使得所述第一结构层和所述第二结构层在水平方向的横截面相等。

5.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述无线充电功能的器件包括谐振电容、整流电路、直流变换电路和滤波电路，

所述谐振电容和所述电能接收线圈谐振工作以耦合电能发射板的空间磁场，以获得对应的交变电压；

所述整流电路接收所述交变电压以转换为第一直流电压；

所述直流变换电路接收所述第一直流电压以转换为期望值的第二直流电压；

所述滤波电路接收所述第二直流电压进行滤波处理后产生输出电压或电流以给所述电子设备电池充电。

6.一种具有无线电能接收结构的集成方法，用于电子设备中，其特征在于，包括以下步骤：

将实现各功能的电子设备器件放置于所述电子设备主板之上，并电连接至所述电子设备主板；

将实现无线充电器件放置于所述无线充电主板之上，并电连接至所述无线充电主板；

其中，所述无线充电主板和所述无线电能接收结构中的电能接收层平行放置，并作为第一结构层，所述电子设备主板和所述电子设备的电池平行放置，并作为第二结构层，所述第一结构层和所述第二结构堆叠放置，其中，所述电能接收层包括电能接收线圈、依次与所述电能接收线圈紧邻放置的磁屏蔽层和铜屏蔽层；

其中，所述无线充电主板的放置有无线充电器件的方向与所述电子设备主板的放置有电子设备器件的方向为相反的方向，且所述无线充电器件和所述电子设备器件对向放置。

7.根据权利要求6所述的集成方法，其特征在于，当所述第一结构层在水平方向的横截面小于所述第二结构层在水平方向的横截面时，则所述无线充电主板延伸至所述第一结构层的所在平面的其他部分。

8.根据权利要求6所述的集成方法，其特征在于，当所述第一结构层在水平方向的横截面小于所述第二结构层在水平方向的横截面时，则所述无线充电主板延伸至所述第一结构层的所在平面的其他部分，并包围所述电能接收层，以使得所述第一结构层和所述第二结构层在水平方向的横截面相等。

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