CN108039761A - 无线充电开关控制电路及无线充电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线充电开关控制电路及无线充电设备，该电路包括无线供电模块、第一开关管、第二开关管、有线电源检测模块、USB接口及电源输出端，无线供电模块的输出端分别与第一开关管的输入端和第二开关管的受控端连接，无线供电模块和第一开关管的受控端分别与有线电源检测模块的输出端连接；第一开关管的输出端和第二开关管的输出端分别与电源输出端连接；第二开关管的输入端和有线电源检测模块的检测端分别与USB接口连接；无线供电模块在经第一开关管输出无线电源电压时，控制第二开关管截止；有线电源检测模块在检测到USB接口有电源输入时，控制无线供电模块停止输出，且控制第一开关管截止。本发明降低了电路的直流损耗。

Description

无线充电开关控制电路及无线充电设备

技术领域

本发明涉及电源技术领域，特别涉及一种无线充电开关控制电路及无线充电设备。

背景技术

目前，无线充电器具有无线充电和有线充电的功能，且一般是采用能够实现单刀双掷开关功能的模拟开关芯片来实现有线充电和无线充电的智能切换。然而单刀双掷模拟开关芯片的直流阻抗一般在70-95mΩ左右，例如FAICHILD公司的模拟开关芯片FPF3042，此类模拟开关芯片在应用于大电流电路上时，会有较大的直流损耗，导致无线充电器自身的功耗增加，充电效率低。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种无线充电开关控制电路及无线充电设备，旨在降低无线充电开关控制电路的直流损耗。

为实现上述目的，本发明提出一种无线充电开关控制电路，所述无线充电开关控制电路包括无线供电模块、第一开关管、第二开关管、有线电源检测模块、USB接口及电源输出端，所述无线供电模块的输出端分别与所述第一开关管的输入端和所述第二开关管的受控端连接，所述无线供电模块的受控端和所述第一开关管的受控端分别与所述有线电源检测模块的输出端连接；所述第一开关管的输出端和所述第二开关管的输出端分别与所述电源输出端连接；所述第二开关管的输入端和所述有线电源检测模块的检测端分别与所述USB接口连接；其中，

所述无线供电模块，用于在经所述第一开关管输出无线电源电压时，控制所述第二开关管截止；

所述有线电源检测模块，用于在检测到所述USB接口有电源输入时，控制所述无线供电模块停止输出，且控制所述第一开关管截止以及控制所述第二开关管导通。

优选地，所述有线电源检测模块包括第一电阻、第二电阻及第一电容，所述第一电阻的第一端为所述有线电源检测模块的输入端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端及所述第一电容的第一端互连，所述第二电阻和所述第一电容的第二端均接地；所述第一电阻和所述第二电阻的公共端为所述有线电源检测模块的输出端。

优选地，所述无线充电开关控制电路还包括分压模块，所述分压模块串联设置于所述无线供电模块的输出端与所述第二开关管的受控端之间。

优选地，所述分压模块包括第三电阻、第四电阻及第二电容，所述第三电阻的第一端与所述无线供电模块的输出端连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端及所述第二电容的第一端互连；所述第三电阻与所述第四电阻的公共端与所述第二开关管的受控端连接。

优选地，所述第一开关管和/或所述第二开关管为P-MOS管，所述P-MOS管的栅极为所述第一开关管和/或所述第二开关管的受控端，所述P-MOS管的漏极为所述第一开关管和/或所述第二开关管的输入端，所述P-MOS管的源极为所述第一开关管和/或所述第二开关管的输出端。

优选地，所述无线充电开关控制电路还包括第三电容，所述第三电容的第一端与所述无线供电模块连接，所述第三电容的第二端接地。

优选地，所述无线充电开关控制电路还包括第四电容，所述第四电容的第一端与所述第一开关管和所述第二开关管的输出端连接，所述第四电容的第二端接地。

优选地，所述无线充电开关控制电路还包括限流电阻，所述限流电阻串联设置于所述无线供电模块的受控端与所述电源检测电路的输出端之间。

优选地，所述无线充电开关控制电路还包括第五电容，所述第五电容的第一端与所述限流电阻连接，所述第五电容的第二端接地。

本发明还提出一种无线充电设备，包括如上所述的无线充电开关控制电路；所述无线充电开关控制电路包括无线供电模块、第一开关管、第二开关管、有线电源检测模块、USB接口及电源输出端，所述无线供电模块的输出端分别与所述第一开关管的输入端和所述第二开关管的受控端连接，所述无线供电模块的受控端和所述第一开关管的受控端分别与所述有线电源检测模块的输出端连接；所述第一开关管的输出端和所述第二开关管的输出端分别与所述电源输出端连接；所述第二开关管的输入端和所述有线电源检测模块的检测端分别与所述USB接口连接；其中，所述无线供电模块，用于在经所述第一开关管输出无线电源电压时，控制所述第二开关管截止；所述有线电源检测模块，用于在检测到所述USB接口有电源输入时，控制所述无线供电模块停止输出，且控制所述第一开关管截止以及控制所述第二开关管导通。

本发明通过设置第一开关管和第二开关管，来实现充电模式控制，以在无线供电模块经所述第一开关管输出无线电源电压时，控制所述第二开关管截止；或者在有线电源检测模块检测到所述USB接口有有线电源输入时，控制所述第二开关管导通和所述第一开关管截止，以及控制所述无线供电模块停止输出。本发明采用第一开关管和第二开关管来实现充电模式选择，第一开关管和第二开关管的直流电阻DCR可以减小至十几毫欧甚至更低。相较于模拟开关芯片的70-95mΩ左右的直流阻抗，第一开关管和第二开关管的直流电阻更低，因此本发明无线充电开关控制电路的直流损耗低，无线充电器自身的功耗低，更加节能环保，本发明提高了无线充电装置的充电效率。

可以开解的是，本发明无线充电开关控制电路采用两个开关管来实现单刀双掷充电模式选择的功能，电路结构简单，易于实现，且分立的元件相较于模拟开关芯片成本更低，从而有利于降低无线充电装置的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明无线充电开关控制电路应用于无线充电设备一实施例的功能模块示意图；

图2为图1中无线充电开关控制电路一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	无线供电模块	Vout	电源输出端
20	第一开关管	R1～R4	第一电阻～第四电阻
				30	第二开关管	R5	限流电阻
40	有线电源检测模块	C1～C5	第一电容～第五电容
				J1	USB接口

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种无线充电开关控制电路，应用于无线充电装置中。

参照图1至图2，在本发明一实施例中，该无线充电开关控制电路包括无线供电模块10、第一开关管20、第二开关管30、有线电源检测模块40、USB接口J1及电源输出端Vout。

所述无线供电模块10的输出端分别与所述第一开关管20的输入端和所述第二开关管30的受控端连接，所述无线供电模块10的受控端和所述第一开关管20的受控端分别与所述有线电源检测模块40的输出端连接；所述第一开关管20的输出端和所述第二开关管30的输出端分别与所述电源输出端Vout连接；所述第二开关管30的输入端和所述有线电源检测模块40的检测端分别与所述USB接口J1连接；其中，

所述无线供电模块10，用于在经所述第一开关管20输出无线电源电压时，控制所述第二开关管30截止；

所述有线电源检测模块40，用于在检测到所述USB接口J1有电源输入时，控制所述无线供电模块10停止输出，且控制和所述第一开关管20截止以及控制所述第二开关管30导通。

本实施例中，无线供电模块10将输入的交流电源或者直流电源转换成适配手机、PC、蓝牙音箱等移动电子设备输入电压的电源后输出，例如，无线供电模块10可以将220V的交流电源转换成5V的直流电源，或者将12V的直流电源转化成5V的直流电源后输出。无线供电模块10可以采用开关电源芯片，或者采用变压器、电感等分立元器件组成的电源电路来实现，本实施例优选采用5V输出的开关电源芯片来实现。无线供电模块10受有线电源输入的控制，在USB接口J1有电源输入时，该电压输出至无线供电模块10的受控端，从而控制无线供电模块10停止输出，例如在采用开关电源芯片来实现无线电源输出时，该电压即可输出至开关电源芯片的使能脚，从而将开关电源芯片使能脚的电压太高而控制开关电源芯片停止工作。

本实施例中，第一开关管20和第二开关管30优选采用阻抗较低的开关管。第一开关管20和第二开关管30属于常开型开关，也即常态为导通状态。第一开关管20受有线电源输入的控制，在USB接口J1有电压输入时，该电压控制第一开关管20关断，或者保持关断的状态。第二开关管30收无线供电模块10的控制，在无线供电模块10有电源电压输出时，该电压控制第二开关关断，或者保持关断的状态。

需要说明的是，无线充电装置具有无线充电和有线充电功能，可以通过无线充电模式或者有线充电模式给手机、PC、蓝牙音箱等移动电子设备供电。无线充电装置存在无线供电模块10电源输出状态，有线电源输出状态，或者同时存在无线供电模块10电源输出状态和有线电源输出状态的三种工作状态，因此，在无线充电模式时，需要通过开关断开有线电源的输出，以避免有线充电线路窜入而使两种模式并存时，损坏正在充电的移动电子设备。同理，在有线充电模式时，同样也需要开关断开无线供电模块10的输出。或者无线供电模块10和有线充电线路同时存在时，智能选择有线充电模式。目前的无线充电装置中，大多采用能够实现单刀双掷开关功能的模拟开关芯片，例如FPF3042型模拟开关，来实现有线充电和无线充电的智能切换。然而单刀双掷模拟开关芯片的的直流阻抗一般在70-95mΩ左右，因此模拟开关芯片在应用于大电流电路上时，会有较大的直流损耗，导致无线充电器自身的功耗增加，充电效率低。

为了解决上述问题，本实施例通过设置分立的第一开关管20和第二开关管30，并根据充电模式，控制相应的开关管导通/截止，以实现有线充电功能或者无线充电功能。具体地，当无线充电装置工作在无线充电模式时，此时第一开关管20处于导通状态，无线供电模块10在经第一开关管20输出无线电源电压，并经电源输出端Vout输出至移动电子设备，同时无线供电模块10输出的电源电压控制第二开关管30截止，以避免有线电源经USB接口J1接入时，通过电源输出端Vout输出至移动电子设备，而导致输出至移动电子设备的电压过高而损坏移动电子设备。

当无线充电装置工作在有线充电模式时，此时第二开关管30处于导通状态，有线电源经USB借口接入时，并通过第二开关管30输出有电源电压，然后经电源输出端Vout输出至移动电子设备，此时电源检测模块在检测到有线电源输出的电源电压时，控制第一开关管20截止，以避免无线供电模块10输出的供电电源，通过电源输出端Vout输出至移动电子设备，而导致输出至移动电子设备的电压过高而损坏移动电子设备。

当无线充电装置同时存在有线充电模式和无线充电模式时，由于有线充电模式的充电速度要较无线充电模式快，且效率更高，因此有线电源经USB借口接入，此时电源检测模块在检测到有线电源输出的电源电压时，控制第一开关管20截止，同时控制无线供电模块10不工作，也即在无线充电装置同时存在有线充电模式和无线充电模式时，无线充电装置优选有线充电模式充电，从而避免无线供电模块10输出的供电电源，通过电源输出端Vout输出至移动电子设备。

本发明通过设置第一开关管20和第二开关管30，来实现充电模式控制，以在无线供电模块10经所述第一开关管20输出无线电源电压时，控制所述第二开关管30截止；或者在有线电源检测模块40检测到所述USB接口J1有有线电源输入时，控制所述第二开关管30导通和所述第一开关管20截止，以及控制所述无线供电模块10停止输出。本发明采用第一开关管20和第二开关管30来实现充电模式选择，第一开关管20和第二开关管30的直流电阻DCR可以减小至十几毫欧甚至更低。相较于模拟开关芯片的70-95mΩ左右的直流阻抗，第一开关管20和第二开关管30的直流电阻更低，因此本发明无线充电开关控制电路的直流损耗低，无线充电器自身的功耗低，更加节能环保，本发明提高了无线充电装置的充电效率。

可以开解的是，本发明无线充电开关控制电路采用两个开关管来实现单刀双掷充电模式选择的功能，电路结构简单，易于实现，且分立的元件相较于模拟开关芯片成本更低，从而有利于降低无线充电装置的生产成本。

参照图1至图2，在一优选实施例中，所述有线电源检测模块40包括第一电阻R1、第二电阻R2及第一电容C1，所述第一电阻R1的第一端为所述有线电源检测模块40的输入端，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端及所述第一电容C1的第一端互连，所述第二电阻R2和所述第一电容C1的第二端均接地；所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的公共端为所述有线电源检测模块40的输出端。

本实施例中，第一电阻R1和第二电阻R2组成分压电路，以在有线电源经USB接口J1接入时，输出有线电源电压至第一开关管20，从而控制第一开关管20截止。根据分压原理可知，第一电阻R1、第二电阻R2的比值越大，第一电阻R1所分得的电压就越大，也即输出至第一开关管20的电压信号也就越大，因此即可调整第一电阻R1和第二电阻R2的比值来调整有线电源检测模块40对有线电源电压的灵敏度。需要说明的是，第一电阻R1的阻值远小于第二电阻R2的阻值，如此设置，以保证第一开关管20在有线电源未接入时，其受控端为低电平而维持导通状态，并在有线电源接入时能够迅速的将第一开关管20受控端的电平拉高而截至。第一电容C1为滤波电容，用于滤除有线电源中的杂波。

参照图1至图2，在一优选实施例中，所述无线充电开关控制电路还包括分压模块50，所述分压模块50串联设置于所述无线供电模块10的输出端与所述第二开关管30的受控端之间。

本实施例中，分压模块50用于将，无线供电模块10输出的电源电压进行分压后，输出至第二开关管30，从而控制第二开关管30截止。

进一步地，所述分压模块50包括第三电阻R3、第四电阻R4及第二电容C2，所述第三电阻R3的第一端与所述无线供电模块10的输出端连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第四电阻R4的第一端及所述第二电容C2的第一端互连；所述第三电阻R3与所述第四电阻R4的公共端与所述第二开关管30的受控端连接。

本实施例中，在无线供电模块10工作，并输出无线电源电压时，第三电阻R3和第四电阻R4串联分压电路，以输出无线电源电压至第二开关管30，从而控制第二开关管30截止。根据分压原理可知，第三电阻R3和第四电阻R4的比值越大，第三电阻R3所分得的电压就越大，也即输出至第二开关管30的电压信号也就越大，因此即可调整第三电阻R3和第四电阻R4的比值来调整有线电源检测模块40对有线电源电压的灵敏度。需要说明的是，第三电阻R3的阻值远小于第四电阻R4的阻值，如此设置，以保证第二开关管30在无线供电模块10未输出无线电源电压时，其受控端为低电平而维持导通状态，并在无线供电模块10工作，并输出无线电源电压接入时，能够迅速的将第二开关管30受控端的电平拉高而截至。第二电容C2为滤波电容，用于滤除有线电源中的杂波。

参照图1至图2，在一优选实施例中，所述第一开关管20和/或所述第二开关管30为P-MOS管，所述P-MOS管的栅极为所述第一开关管20和/或所述第二开关管30的受控端，所述P-MOS管的漏极为所述第一开关管20和/或所述第二开关管30的输入端，所述P-MOS管的源极为所述第一开关管20和/或所述第二开关管30的输出端。

本实施例中，第一开关管20和第二开关管30可以采用三极管、IGBT、MOS管等开关管来实现，本实施例优选为阻抗较低的P-MOS管来实现。P-MOS管为低电平导通、高电平截止的分立元件，本实施例可以根据这一特性通过控制输出至P-MOS管上的电压值大小来调节P-MOS管的工作状态，从而通过采用P-MOS管的第一开关管20和第二开关管30，来实现充电模式的选择。P-MOS管的阻抗低，因此在其导通时，开关损耗低，从而降低无线充电器自身的功耗低，更加节能环保，且可以提高无线充电装置的充电效率。

参照图1至图2，在一优选实施例中，所述无线充电开关控制电路还包括第三电容C3，所述第三电容C3的第一端与所述无线供电模块10连接，所述第三电容C3的第二端接地。

本实施例中，第三电容C3为滤波电容，用于滤除无线充电模块输出的无线电源电压中的杂波，以经第一开关管20和电源输出端Vout输出稳定的电压电压值移动电子设备。

参照图1至图2，在一优选实施例中，所述无线充电开关控制电路还包括第四电容C4，所述第四电容C4的第一端与所述第一开关管20和所述第二开关管30的输出端连接，所述第四电容C4的第二端接地。

本实施例中，第四电容C4为滤波电容，用于滤除无线充电模块输出的无线电源电压或者经USB接口J1输入的有线电源电压中的杂波，以经第一开关管20或者第二开关管30和电源输出端Vout输出稳定的电压电压值移动电子设备。

参照图1至图2，在一优选实施例中，所述无线充电开关控制电路还包括限流电阻R5，所述限流电阻R5串联设置于所述无线供电模块10的受控端与所述电源检测电路的输出端之间。

本实施例中，限流电阻R5用于避免电源检测电路输出至无线供电模块10的受控端的电源电压过高而损坏无线供电模块10。

参照图1至图2，在一优选实施例中，所述无线充电开关控制电路还包括第五电容C5，所述第五电容C5的第一端与所述限流电阻R5连接，所述第五电容C5的第二端接地。

本实施例中，第五电容C5为滤波电容，用于滤除电源检测电路输出至无线供电模块10的受控端的电源电压中的杂波。

本发明还提出一种无线充电设备，所述无线充电设备包括如上所述的无线充电开关控制电路。该无线充电开关控制电路的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本发明无线充电设备中使用了上述无线充电开关控制电路，因此，本发明无线充电设备的实施例包括上述无线充电开关控制电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无线充电开关控制电路，其特征在于，所述无线充电开关控制电路包括无线供电模块、第一开关管、第二开关管、有线电源检测模块、USB接口及电源输出端，所述无线供电模块的输出端分别与所述第一开关管的输入端和所述第二开关管的受控端连接，所述无线供电模块的受控端和所述第一开关管的受控端分别与所述有线电源检测模块的输出端连接；所述第一开关管的输出端和所述第二开关管的输出端分别与所述电源输出端连接；所述第二开关管的输入端和所述有线电源检测模块的检测端分别与所述USB接口连接；其中，

所述无线供电模块，用于在经所述第一开关管输出无线电源电压时，控制所述第二开关管截止；

所述有线电源检测模块，用于在检测到所述USB接口有电源输入时，控制所述无线供电模块停止输出，且控制所述第一开关管截止以及控制所述第二开关管导通。

2.如权利要求1所述的无线充电开关控制电路，其特征在于，所述有线电源检测模块包括第一电阻、第二电阻及第一电容，所述第一电阻的第一端为所述有线电源检测模块的输入端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端及所述第一电容的第一端互连，所述第二电阻和所述第一电容的第二端均接地；所述第一电阻和所述第二电阻的公共端为所述有线电源检测模块的输出端。

3.如权利要求1所述的无线充电开关控制电路，其特征在于，所述无线充电开关控制电路还包括分压模块，所述分压模块串联设置于所述无线供电模块的输出端与所述第二开关管的受控端之间。

4.如权利要求3所述的无线充电开关控制电路，其特征在于，所述分压模块包括第三电阻、第四电阻及第二电容，所述第三电阻的第一端与所述无线供电模块的输出端连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端及所述第二电容的第一端互连；所述第三电阻与所述第四电阻的公共端与所述第二开关管的受控端连接。

5.如权利要求1所述的无线充电开关控制电路，其特征在于，所述第一开关管和/或所述第二开关管为P-MOS管，所述P-MOS管的栅极为所述第一开关管和/或所述第二开关管的受控端，所述P-MOS管的漏极为所述第一开关管和/或所述第二开关管的输入端，所述P-MOS管的源极为所述第一开关管和/或所述第二开关管的输出端。

6.如权利要求1至5任意一项所述的无线充电开关控制电路，其特征在于，所述无线充电开关控制电路还包括第三电容，所述第三电容的第一端与所述无线供电模块连接，所述第三电容的第二端接地。

7.如权利要求1至5任意一项所述的无线充电开关控制电路，其特征在于，所述无线充电开关控制电路还包括第四电容，所述第四电容的第一端与所述第一开关管和所述第二开关管的输出端连接，所述第四电容的第二端接地。

8.如权利要1至5任意一项至所述的无线充电开关控制电路，其特征在于，所述无线充电开关控制电路还包括限流电阻，所述限流电阻串联设置于所述无线供电模块的受控端与所述电源检测电路的输出端之间。

9.如权利要求8所述的无线充电开关控制电路，其特征在于，所述无线充电开关控制电路还包括第五电容，所述第五电容的第一端与所述限流电阻连接，所述第五电容的第二端接地。

10.一种无线充电设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的无线充电开关控制电路。