CN107968461A - 无线充电设备及自动调节无线充电设备输出电压的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线充电设备及自动调节无线充电设备输出电压的方法，涉及充电技术控制领域，该无线充电设备包括斩波电路、逆变电路和发射器，斩波电路、逆变电路和发射器依次串联连接；该方法包括以下步骤：获取待充电设备的充电电压；根据待充电设备的充电电压确定第一PWM信号和第二PWM信号的初始占空比；第一PWM信号用于调节斩波电路的输出电压，第二PWM信号用于调节逆变电路的输出电压；检测发射器的输出电压，若输出电压小于充电电压，则增大第二PWM信号的占空比，以使发射器的输出电压增至充电电压；继而自动调节发射器的输出电压，以匹配等于待充电设备的充电电压，从而方便为不同充电电压的待充电设备供电，获取平滑调整和精确控制的效果。
Description
技术领域
本发明涉及充电技术控制领域，特别是涉及一种无线充电设备及自动调节无线充电设备输出电压的方法。
背景技术
目前，充电技术正在逐步兴起，特别是无线充电领域，其带来的便捷性受到越来越多消费者的喜爱，这也注定了是今后发展的趋势。
在充电技术中亟待解决的问题是效率问题，因此电源供电的普适性是极为重要的性能，即如何保证同一个电源既可以向大功率设备供电，还可以向小功率的消费类电子产品供电。
传统技术中无线充电设备只能点对点对各种设备(如手机)进行充电，但是每个设备的充电电压不一致，导致无线充电设备无法为充电电压不一致的设备进行充电，使得无线充电设备的普适性较差，因此用户需要配置多个不同电输出压的电源适配器，携带麻烦且使用复杂，从而提高了使用成本。
发明内容
基于此，有必要针对配置多个电源，导致提高使用成本的问题，本发明提供了一种无线充电设备及自动调节无线充电设备输出电压的方法。
本发明实施例中提供了一种自动调节无线充电设备输出电压的方法，所述无线充电设备包括斩波电路、逆变电路和发射器，所述斩波电路、所述逆变电路和所述发射器依次串联连接；
所述方法包括以下步骤：
获取待充电设备的充电电压；
根据所述待充电设备的充电电压确定第一PWM信号和第二PWM信号的初始占空比；所述第一PWM信号用于调节所述斩波电路的输出电压，所述第二PWM信号用于调节所述逆变电路的输出电压；
检测所述发射器的输出电压，若所述输出电压小于所述充电电压，则增大所述第二PWM信号的占空比，以使所述发射器的输出电压增至所述充电电压。
相应地，本发明实施例中提供了一种自动调节无线充电设备输出电压的装置，其特征在于，所述无线充电设备包括斩波电路、逆变电路和发射器，所述斩波电路、所述逆变电路和所述发射器依次串联连接；
所述装置包括以下模块：
电压获取模块，用于获取待充电设备的充电电压；
初始占空比确定模块，用于根据所述待充电设备的充电电压确定第一PWM信号和第二PWM信号的初始占空比；所述第一PWM信号用于调节所述斩波电路的输出电压，所述第二PWM信号用于调节所述逆变电路的输出电压；
占空比调节模块，用于检测所述发射器的输出电压，若所述输出电压小于所述充电电压，则增大所述第二PWM信号的占空比，以使所述发射器的输出电压增至所述充电电压。
相应地，本发明实施例中提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行如上任意一项所述方法的步骤。
相应地，本发明实施例中提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一项所述方法的步骤。
相应地，本发明实施例中提供了一种自动调节输出电压的无线充电设备，包括斩波电路、逆变电路、发射器、采样器和控制器；
所述斩波电路、所述逆变电路和所述发射器依次串联连接，所述斩波电路用于与电源电连接，所述发射器用于与待充电设备耦合连接；
所述采样器分别与所述发射器和所述控制器通信连接；
所述控制器分别与所述斩波电路和所述逆变电路通信连接，并用于与所述待充电设备通信连接，且用于执行如上任意一项所述方法的步骤。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
本发明无线充电设备及自动调节无线充电设备输出电压的方法，通过获取待充电设备的充电电压，根据该充电电压确定用于斩波电路输出电压的第一PWM信号和用于调节逆变电路的第二PWM信号的初始占空比，最后通过调节逆变电路的占空比使得发射器的输出电压等于充电电压；根据斩波电路占空比和逆变电路占空比协同调压的方式，自动调节发射器的输出电压，以实现发射器的输出电压等于待充电设备的充电电压，从而方便为不同充电电压的待充电设备供电，获取平滑调整和精确控制的效果。
附图说明
图1为本发明实施例中自动调节输出电压的无线充电设备第一结构示意图；
图2为本发明实施例中自动调节输出电压的无线充电设备第二结构示意图；
图3为本发明实施例中自动调节无线充电设备输出电压的方法第一流程图；
图4为本发明实施例中自动调节无线充电设备输出电压的方法第二流程图；
图5为本发明实施例中自动调节无线充电设备输出电压的装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的无线充电设备及自动调节无线充电设备输出电压的方法进一步详细说明。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。应当理解，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，并不是旨在限制本发明。
本发明实施例中提供了一种自动调节输出电压的无线充电设备，如图1所示，包括斩波电路10、逆变电路20、发射器30、采样器40和控制器50。
斩波电路10、逆变电路20和发射器30依次串联连接，斩波电路10用于与电源电连接，发射器30用于与待充电设备60耦合连接；采样器40分别与发射器30和控制器50通信连接；控制器50分别与斩波电路10和逆变电路20通信连接，并用于与待充电设备60通信连接。
具体而言，斩波电路10是一种将电压恒定的直流电变换为电压可调的直流电的电路，可以为Buck斩波电路、Boost斩波电路、Buck-Boost斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。
其中，斩波电路10的工作方式有两种：一是脉宽调制方式，周期不变，改变开关每次接通的时间；二是频率调制方式，开关每次接通的时间不变，改变周期，但此工作方式易产生干扰。
其中，逆变电路20与整流电路相对应，是一种将直流电变成交流电的电路。
具体而言，发射器30与待充电设备60耦合连接，用于为待充电设备60供电。
在一个实施例中，发射器30为待充电设备60无线供电，发射器30包括发射线圈；通过发射线圈为待充电设备60供电的原理为磁场感应，即给发射线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在待充电设备60的接收线圈中产生一定的电流，从而将能量从发射器30转移到待充电设备60。
具体而言，采样器40分别为发射器30和控制器50通信连接，采样器40采集发射器30的输出电压，并将输出电压发送给控制器50。
在本实施例中，控制器50与待充电设备60通信连接，待充电设备60将其充电电压发送给控制器50。
在本实施例中，控制器50分别与斩波电路10和逆变电路20通信连接，并根据待充电设备60的充电电压和发射器50的输出电压调控斩波电路10和逆变电路20。
如上所述，控制器50根据待充电设备60的充电电压和发射器50的输出电压调控斩波电路10和逆变电路20，实现自动调节发射器的输出电压，以使发射器的输出电压等于待充电设备的充电电压，从而方便为不同充电电压的待充电设备供电，获取平滑调整和精确控制的效果。
在一个实施例中，如图2所示，还包括整流滤波电路70，整流滤波电路70一端与斩波电路10连接，整流滤波电路70的另一端用于与市电电连接。
具体而言，无线充电设备中的整流滤波电路70的一端与市电电连接，整流滤波电路70用于将市电的交流电压整流为稳定的直流电压，从而实现斩波电路10的输入电压为直流。
在一个实施例中，整流滤波电路70包括整流电路和电容滤波器，整流电路用于将市电的交流电压整流为直流电压，电容滤波器用于进一步去除直流电压的波动。
在一个实施例中，控制器50还包括蓝牙单元510，如图2所示，蓝牙单元510与待充电设备通信连接。
在本实施例中，蓝牙单元510使得无线充电设备和待充电设备60可进行无线通信连接，而不必借助电缆就能联网；同时，蓝牙通信方式是点对点进行的，不易受其他干扰，并且传输保密性好，传输速度快。
本发明实施例中提供了一种自动调节无线充电设备输出电压的方法，如图3所示，无线充电设备包括斩波电路10、逆变电路20和发射器30，斩波电路10、逆变电路20和发射器30依次串联连接；该方法包括以下步骤：
S310：获取待充电设备60的充电电压。
其中，待充电设备60检测出其充电电压，并将充电电压发送给控制器50。
S320：根据待充电设备60的充电电压确定第一PWM信号和第二PWM信号的初始占空比；第一PWM信号用于调节斩波电路10的输出电压，第二PWM信号用于调节逆变电路20的输出电压。
其中，第一PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号用于在斩波电路10输出频率不变的情况下，根据电压反馈对斩波电路10开关器件的通断进行控制，通过调节第一PWM信号的占空比，从而调节斩波电路10的输出电压。
同理，通过调节第二PWM信号的占空比，对逆变电路20的开关器件的通断进行控制，从而调节逆变电路20的输出电压。
其中，占空比是指在一个脉冲循环内通电时间相对于总时间所占的比例，例如，1秒高电平1秒低电平的PWM波占空比是50％。
具体而言，第一PWM信号和第二PWM信号的初始占空比可随着充电电压等级变化；此时，由于每个待充电设备60的充电电压不同，第一PWM信号和第二PWM信号随着充电电压的变化而等级变化，可减少后续电压调节操作。
在本实施例中，当无线充电设备刚开始工作时，控制器50就开始通过第一PWM信号调控斩波电路10，通过第二PWM信号调控逆变电路20；当无线充电设备与待充电设备60与耦合时，控制器50根据待充电设备60的充电电压重新确定第一PWM信号和第二PWM信号的占空比，可快速将发射器30的输出电压定位到待充电设备60的充电电压。
根据第一PWM信号的初始占空比，斩波电路10的输出电压变更为与第一PWM信号的初始占空比对应的值；同理，根据第二PWM信号的初始占空比，逆变电路20的示出电压变更为与第二PWM信号的初始占空比对应的值。
应当理解，根据待充电设备60的充电电压，并通过第一PWM信号和第二PWM信号的初始占空比进行协同调压，可有效快捷地获取充电电压相对应的输出电压的初始值，减少后期的调节操作。
S330：检测发射器30的输出电压，判断发射器的输出电压是否小于充电电压；S340：若输出电压小于充电电压，则增大第二PWM信号的占空比，以使发射器30的输出电压增至充电电压。
如前所述，发射器30的输出电压达到初始值，此时，通过采样器获取发射器30的输出电压，当发射器30的输出电压小于充电电压时，则增大第二PWM信号的占空比，调控逆变电路20开关器件的通断，以使调节逆变电路20的输出电压，继而调控发射器30的输出电压增至待充电设备60的充电电压。
如上所述，通过获取待充电设备的充电电压，根据该充电电压确定用于斩波电路10输出电压的第一PWM信号和用于调节逆变电路20的第二PWM信号的初始占空比，最后通过调节逆变电路20的占空比使得发射器30的输出电压等于充电电压；通过斩波电路10占空比和逆变电路20占空比协同调压的方式，自动调节发射器的输出电压，以实现发射器30的输出电压等于待充电设备的充电电压，从而方便为不同充电电压的待充电设备供电，获取平滑调整和精确控制的效果。
在一个实施例中，如图3所示，还包括：
S350：当发射器30的输出电压大于充电电压时，则增大第二PWM信号的移相角，以使发射器30的输出电压降至充电电压。
在本实施例中，根据待充电设备60的充电电压确定第一PWM信号和第二PWM信号的初始占空比确定发射器30的输出电压初始值，此时，若发射器30的输出电压大于待充电设备60的充电电压，则增大第二PWM信号的移相角，以使发射器30的输出电压降至充电电压。
需要说明的是，当发射器30的输出电压大于充电电压时的场景主要有：
1、更换待充电设备60，更换后的待充电设备60的充电电压小于更换前的待充电设备60，即发射器30的输出电压大于充电电压，此时第一PWM信号和第二PWM信号的初始占空比不变，通过增大第二PWM信号的移相角，以使发射器30的输出电压降至充电电压。
2、在发射器30的输出电压稳定，并为待充电设备60供电后，发射器30的输出电压发生变化，使得发射器30的输出电压大于充电电压，可增大第二PWM信号的移相角。
应当理解，通过上述列举的场景，在本发明各个实施例中只有满足发射器30的输出电压大于充电电压时，通过增大第二PWM信号的移相角，达到平衡充电电压的目的；因此在不脱离本发明构思的前提下，还可以应用于其他场景。
如上所述，根据该充电电压确定用于斩波电路10输出电压的第一PWM信号和用于调节逆变电路20的第二PWM信号的初始占空比，最后通过调节逆变电路20的占空比使得发射器30的输出电压等于充电电压；根据斩波电路10占空比、逆变电路20占空比和逆变电路30移相角协同调压的方式，当发射器30的输出电压大于充电电压时，实现自动调节的功能，从而方便为不同充电电压的待充电设备供电，获取平滑调整和精确控制的效果。
在一个实施例中，如图4所示，还包括：
S410：在第二PWM信号的占空比增至预设阈值，判断所述发射器30的输出电压是否小于充电电压；S420：检测到的发射器30的输出电压小于充电电压时，则降低第二PWM信号的移相角，以使发射器30的输出电压增至充电电压。
具体而言，当电流模式逆变电路的占空比超过预设阈值时，逆变电路20会在开关频率的次谐波频率点出现振荡，即出现在相邻的两个周期内一个周期占空比过大一个过小的方式。
因此在本实施例中，当第二PWM信号的占空比增至预设阈值时，发射器30的输出电压仍小于充电电压，则降低第二PWM信号的移相角，以调节逆变电路20的输出电压，以使发射器30的输出电压增至充电电压。
可选地，预设阈值可自定义，如预设阈值为0.5。
在一个实施例中，通过实验验证，第二PWM信号的初始占空比的范围为0.01至0.05，其调节发射器30的输出电压的效果较佳，可以精确符合低充电电压的待充电设备60的充电电压，减少后期对第二PWM信号占空比的调节操作。
在一个实施例中，通过实验验证，用于调节斩波电路10输出电压的第一PWM信号的初始占空比大于等于0.01且小于等于0.03，其调节发射器30的输出电压的效果较佳，可与第二PWM信号协同调节发射器30的输出电压，同时也减少后期的操作。
如前所述，斩波电路10分为降压斩波电路、升压斩波电路和升降压斩波电路等，在本实施例中，斩波电路10为降压斩波电路，将第一PWM信号的初始占空比的范围为0.01至0.03，可为低充电电压的待充电设备60(如手机)供电；同理，使用升压斩波电路可为高充电电压的待充电设备60供电。
具体地，在对高充电电压的待充电设备60供电时，也可采用关闭降压斩波电路10，避免降低发射器30的输出电压。
具体地，待充电设备60的充电电压为5V，斩波电路10为降压斩波电路，第一PWM信号的初始占空比为0.03。
相应地，本发明实施例中还提供了一种自动调节无线充电设备输出功率的装置，如图5所示，无线充电设备包括斩波电路10、逆变电路20和发射器30，斩波电路10、逆变电路20和发射器30依次串联连接；
该装置包括以下模块：
电压获取模块510，用于获取待充电设备60的充电电压；
初始占空比确定模块520，用于根据待充电设备60的充电电压确定第一PWM信号和第二PWM信号的初始占空比；第一PWM信号用于调节斩波电路10的输出电压，第二PWM信号用于调节逆变电路20的输出电压；
占空比调节模块530，用于检测发射器30的输出电压，若输出电压小于充电电压，则增大第二PWM信号的占空比，以使发射器30的输出电压增至所述充电电压。
上述自动调节无线充电设备输出功率的装置可执行本发明实施例所提供的自动调节无线充电设备输出功率的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
此外，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性的计算机可读取存储介质中，如本发明实施例中，该程序可存储于计算机系统的存储介质中，并被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现包括如上述各个自动调节无线充电设备输出功率的方法的实施例的流程。
在一个实施例中，还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上述各实施例中的任意一种自动调节无线充电设备输出功率的方法。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
该计算机存储介质，其存储的计算机程序，通过实现包括如上述各自动调节无线充电设备输出功率的方法的实施例的流程，从而实现自动调节发射器的输出电压，以实现发射器30的输出电压等于待充电设备的充电电压，从而方便为不同充电电压的待充电设备供电，获取平滑调整和精确控制的效果。
本发明实施例中还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述任意一项方法的步骤。
计算机设备中的处理器执行程序时实现上述任意一项方法的步骤，从而实现自动调节发射器的输出电压，以实现发射器30的输出电压等于待充电设备的充电电压，从而方便为不同充电电压的待充电设备供电，获取平滑调整和精确控制的效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种自动调节无线充电设备输出电压的方法，其特征在于，所述无线充电设备包括斩波电路、逆变电路和发射器，所述斩波电路、所述逆变电路和所述发射器依次串联连接；
所述方法包括以下步骤：
获取待充电设备的充电电压；
根据所述待充电设备的充电电压确定第一PWM信号和第二PWM信号的初始占空比；所述第一PWM信号用于调节所述斩波电路的输出电压，所述第二PWM信号用于调节所述逆变电路的输出电压；
检测所述发射器的输出电压，若所述输出电压小于所述充电电压，则增大所述第二PWM信号的占空比，以使所述发射器的输出电压增至所述充电电压。
2.根据权利要求1所述的自动调节无线充电设备输出电压的方法，其特征在于，还包括：
当所述发射器的输出电压大于所述充电电压时，则增大所述第二PWM信号的移相角，以使所述发射器的输出电压降至所述充电电压。
3.根据权利要求1所述的自动调节无线充电设备输出电压的方法，其特征在于，还包括：在所述第二PWM信号的占空比增至预设阈值，检测到的所述发射器的输出电压小于所述充电电压时，则降低所述第二PWM信号的移相角，以使所述发射器的输出电压增至所述充电电压。
4.根据权利要求1-3所述的自动调节无线充电设备输出电压的方法，其特征在于，所述第二PWM信号的初始占空比的范围为0.01至0.05。
5.一种自动调节无线充电设备输出电压的装置，其特征在于，所述无线充电设备包括斩波电路、逆变电路和发射器，所述斩波电路、所述逆变电路和所述发射器依次串联连接；
所述装置包括以下模块：
电压获取模块，用于获取待充电设备的充电电压；
初始占空比确定模块，用于根据所述待充电设备的充电电压确定第一PWM信号和第二PWM信号的初始占空比；所述第一PWM信号用于调节所述斩波电路的输出电压，所述第二PWM信号用于调节所述逆变电路的输出电压；
占空比调节模块，用于检测所述发射器的输出电压，若所述输出电压小于所述充电电压，则增大所述第二PWM信号的占空比，以使所述发射器的输出电压增至所述充电电压。
6.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行权利要求1-4中任意一项所述方法的步骤。
7.一种控制器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-4中任意一项所述方法的步骤。
8.一种自动调节输出电压的无线充电设备，其特征在于，包括斩波电路、逆变电路、发射器、采样器和控制器；
所述斩波电路、所述逆变电路和所述发射器依次串联连接，所述斩波电路用于与电源电连接，所述发射器用于与待充电设备耦合连接；
所述采样器分别与所述发射器和所述控制器通信连接；
所述控制器分别与所述斩波电路和所述逆变电路通信连接，并用于与所述待充电设备通信连接，且用于执行权利要求1-5中任意一项所述方法的步骤。
9.根据权利要求8所述的自动调节输出电压的无线充电设备，其特征在于，还包括整流滤波电路，所述整流滤波电路一端与所述斩波电路连接，所述整流滤波电路的另一端用于与市电电连接。
10.根据权利要求8或9所述的自动调节输出电压的无线充电设备，其特征在于，所述控制器还包括蓝牙单元，所述蓝牙单元与所述待充电设备通信连接。
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