CN108233543A - 一种无线电源适配器、无线充电系统及方法 - Google Patents
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- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
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Abstract
本发明公开了一种无线电源适配器、无线充电系统及方法，适用于包括无线电源适配器以及终端设备的充电系统，所述终端设备中包括包含一个或两个以上并联的充电支路，每一个充电支路包括一个或两个以上串联的电荷泵充电子模块；所述无线电源适配器包括功率变换模块、控制模块、无线通信模块以及电能发射模块。相比于现有技术，在本发明实施例中，所述无线电源适配器在向相应的终端设备发送电能的基础上，还具备与相应的终端设备进行无线通信的功能，从而不仅能够根据终端设备的实际需求来调整自身的输出电能，还能在终端设备故障、或者无线充电电路故障时，及时并准确地做出响应，提升了无线充电的充电效率和充电安全性。
Description
技术领域
本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种无线电源适配器、无线充电系统及方法。
背景技术
随着电子设备功能的越来越强大，电子设备的充电技术也得到不断地发展和进步，为了提升充电的便利性，无线充电方式已慢慢成为了一种新的充电趋势，对无线电源适配器的研究也逐步发展为非常重要的课题。
具体地，目前市面上能够支持无线充电的终端设备很少，与之相匹配的无线电源适配器也是少之又少。通常情况下，支这些终端设备中的无线充电电路通常可包括电能接收线圈，Buck转换器(降压式转换器)以及Buck Charger(降压是充电电路)。因此，与之匹配的无线电源适配器也通常仅仅具备将市电输入的电能通过自身的电能发射单元发射给电子设备的能力，而不具备与电子设备之间的通信能力，从而无法根据电子设备的实际需求调整自身输出的电能，且，在电子设备出现故障、或充电电路出现故障时，也无法做出及时并准确的响应，从而可能会影响充电的效率以及安全性。
也就是说，现有的无线电源适配器存在充电效率较低以及充电安全性较低的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种无线电源适配器、无线充电系统及方法，用以解决现有的无线电源适配器所存在充电效率较低以及充电安全性较低的问题。
本发明实施例提供了一种无线电源适配器，适用于包括无线电源适配器以及终端设备的充电系统，所述终端设备中包括包含一个或两个以上并联的充电支路，每一个充电支路包括一个或两个以上串联的电荷泵充电子模块；所述无线电源适配器包括功率变换模块、控制模块、无线通信模块以及电能发射模块，其中：
所述功率变换模块，用于接收市电输入的交流电，并将所述交流电传输给所述电能发射模块；
所述电能发射模块，用于在终端设备与无线电源适配器处于有效的充电范围内时，将所述交流电发射给所述终端设备中的电能接收模块；
所述无线通信模块，用于接收所述终端设备通过无线通信方式发送的充电控制信息，并将所述充电控制信息发送至所述控制模块；
所述控制模块，用于根据所述充电控制信息，调整所述功率变换模块输出的交流电，以使得所述交流电能够满足所述终端设备中的待充电电池的充电需求以及无线充电电路中的损耗需求。
具体地，所述控制模块，具体用于通过调整所述功率变换模块输出的交流电，以使得所述终端设备内的整流模块输出的直流电为：
其中，所述Ua_out表示所述整流模块输出的直流电的电压；所述Ia_out表示所述整流模块输出的直流电的电流；所述M为正整数，表示每一充电支路中串联的所述电荷泵充电子模块的个数；所述Uc_out表示所述待充电电池的充电电压；所述Ul表示所述电荷泵充电模块以及线路的损耗压降；所述Ic_out表示所述待充电电池的充电电流。
可选地，所述功率变换模块包括整流器、AC-DC控制器、开关器件、变压器、逆变器以及光耦器件，其中：
所述整流器，用于接收市电输入的交流电，并将所述交流电转换为直流电传输至所述变压器；
所述变压器，用于接收所述直流电，并将所述直流电发送至所述逆变器；
所述逆变器，用于将所述直流电转换为高频交流电，并将所述高频交流电发送至所述电能发射模块；
所述光耦器件，用于在所述控制模块的控制下，生成相应的反馈信号，并将所述反馈信号发送至所述AC-DC控制器；
所述AC-DC控制器，用于根据所述反馈信号，控制所述开关器件的导通占空比；
所述开关器件，用于根据所述导通占空比进行开关动作，调整所述变压器的工作状态，以改变所述变压器输出的直流电。
进一步地，所述无线电源适配器还包括保护模块，其中：
所述保护模块，用于在所述无线电源适配器的实时工作参数超过预设阈值时，对所述无线电源适配器进行异常工作保护。
具体地，所述无线通信模块包括蓝牙通信模块、紫蜂通信模块、近距离NFC通信模块或者红外通信模块。
相应地，本发明实施例还提供了一种无线充电系统，包括本发明实施例中所述的无线电源适配器以及终端设备。
相应地，本发明实施例还提供了一种无线充电方法，适用于包括无线电源适配器以及终端设备的充电系统，所述终端设备中包括包含一个或两个以上并联的充电支路，每一个充电支路包括一个或两个以上串联的电荷泵充电子模块；所述无线充电方法包括：
接收市电输入的交流电；
接收所述终端设备通过无线通信方式发送的充电控制信息；
根据所述充电控制信息，调整所述交流电，以使得所述交流电能够满足所述终端设备中的待充电电池的充电需求以及无线充电电路中的损耗需求；
通过电能发射模块将调整后的交流电发送给终端设备的电能接收模块。
具体地，根据所述充电控制信息，调整所述交流电，以使得所述终端设备内的整流模块输出的直流电为：
其中，所述Ua_out表示所述整流模块输出的直流电的电压；所述Ia_out表示所述整流模块输出的直流电的电流；所述M为正整数，表示每一充电支路中串联的所述电荷泵充电子模块的个数；所述Uc_out表示所述待充电电池的充电电压；所述Ul表示所述电荷泵充电模块以及线路的损耗压降；所述Ic_out表示所述待充电电池的充电电流。
进一步地，在接收市电输入的交流电之后，所述无线充电方法还包括：
将所述交流电转换为直流电；
将所述直流电转换为高频交流电，并将所述高频交流电发送至所述电能发射模块以发送给终端设备的电能接收模块。
进一步地，所述无线充电方法还包括：
在所述无线电源适配器的实时工作参数超过预设阈值时，对所述无线电源适配器进行异常工作保护。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供了一种无线电源适配器、无线充电系统及方法，适用于包括无线电源适配器以及终端设备的充电系统，所述终端设备中包括包含一个或两个以上并联的充电支路，每一个充电支路包括一个或两个以上串联的电荷泵充电子模块；所述无线电源适配器包括功率变换模块、控制模块、无线通信模块以及电能发射模块，其中：所述功率变换模块，用于接收市电输入的交流电，并将所述交流电传输给所述电能发射模块；所述电能发射模块，用于在终端设备与无线电源适配器处于有效的充电范围内时，将所述交流电发射给所述终端设备中的电能接收模块；所述无线通信模块，用于接收所述终端设备通过无线通信方式发送的充电控制信息，并将所述充电控制信息发送至所述控制模块；所述控制模块，用于根据所述充电控制信息，调整所述功率变换模块输出的交流电，以使得所述交流电能够满足所述终端设备中的待充电电池的充电需求以及无线充电电路中的损耗需求。相比于现有技术，在本发明实施例中，所述无线电源适配器在向相应的终端设备发送电能的基础上，还具备与相应的终端设备进行无线通信的功能，从而不仅能够根据终端设备的实际需求来调整自身的输出电能，还能在终端设备故障、或者无线充电电路故障时，及时并准确地做出响应，提升了无线充电的充电效率和充电安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明实施例一中提供的第一种无线电源适配器的结构示意图；
图2所示为本发明实施例一中提供的电荷泵充电模块的结构示意图；
图3所示为本发明实施例一中提供的电荷泵充电子模块的第一种可能的电路结构示意图；
图4所示为本发明实施例一中提供的电荷泵充电子模块的第二种可能的电路结构示意图；
图5所示为本发明实施例一中提供的第一种无线通信模块的结构示意图；
图6所示为本发明实施例一中提供的第二种无线通信模块的结构示意图；
图7所示为本发明实施例一中提供的功率变换模块的具体结构示意图；
图8所示为本发明实施例一中提供的第二种无线电源适配器的结构示意图；
图9所示为本发明实施例一中提供的第三种无线电源适配器的结构示意图；
图10所示为本发明实施例一中提供的无线电源适配器的内部结构示意图；
图11所示为本发明实施例一中提供的无线充电系统的结构示意图；
图12所示为本发明实施例一中提供的无线充电方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
为了解决现有的无线电源适配器所存在充电效率较低以及充电安全性较低的问题，本发明实施例一提供了一种无线电源适配器，如图1所示，其为本发明实施例中所述的第一种无线电源适配器的结构示意图。具体地，由图1可知，本发明实施例中所述的第一种无线电源适配器适用于包括无线电源适配器以及终端设备的充电系统，所述终端设备中包括包含一个或两个以上并联的充电支路，每一个充电支路包括一个或两个以上串联的电荷泵充电子模块；所述无线电源适配器可包括功率变换模块11、控制模块12、无线通信模块13以及电能发射模块14，其中：
所述功率变换模块11，可用于接收市电输入的交流电，并将所述交流电传输给所述电能发射模块14；
所述电能发射模块14，可用于在终端设备与无线电源适配器处于有效的充电范围内时，将所述交流电发射给所述终端设备中的电能接收模块；
所述无线通信模块13，可用于接收所述终端设备通过无线通信方式发送的充电控制信息，并将所述充电控制信息发送至所述控制模块12；
所述控制模块12，可用于根据所述充电控制信息，调整所述功率变换模块11输出的交流电，以使得所述交流电能够满足所述终端设备中的待充电电池的充电需求以及无线充电电路中的损耗需求。
也就是说，在本发明和实施例中，所述无线电源适配器可适用于包括无线电源适配器以及终端设备的充电系统，所述终端设备中包括包含一个或两个以上并联的充电支路，每一个充电支路包括一个或两个以上串联的电荷泵充电子模块；所述无线电源适配器包括功率变换模块、控制模块、无线通信模块以及电能发射模块，其中：所述功率变换模块，用于接收市电输入的交流电，并将所述交流电传输给所述电能发射模块；所述电能发射模块，用于在终端设备与无线电源适配器处于有效的充电范围内时，将所述交流电发射给所述终端设备中的电能接收模块；所述无线通信模块，用于接收所述终端设备通过无线通信方式发送的充电控制信息，并将所述充电控制信息发送至所述控制模块；所述控制模块，用于根据所述充电控制信息，调整所述功率变换模块输出的交流电，以使得所述交流电能够满足所述终端设备中的待充电电池的充电需求以及无线充电电路中的损耗需求。相比于现有技术，在本发明实施例中，所述无线电源适配器在向相应的终端设备发送电能的基础上，还具备与相应的终端设备进行无线通信的功能，从而不仅能够根据终端设备的实际需求来调整自身的输出电能，还能在终端设备故障、或者无线充电电路故障时，及时并准确地做出响应，提升了无线充电的充电效率和充电安全性。
需要说明的是，如图2所示，其为本发明实施例中所述的终端设备中的电荷泵充电模块的结构示意图。具体地，由图2可知，所述电荷泵充电模块可包括N个并联的充电支路，每一个充电支路中可包括M个电荷泵充电子模块，其中，N、M为正整数，且，N、M可相同或者不同。
其中，如图3所示，其为本发明实施例中所述的电荷泵充电子模块的第一种可能的电路结构示意图。具体地，由图3可知，在本发明实施例中，所述电荷泵充电子模块实际上可为现有技术中的电荷泵充电电路，即包括第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第一电容C1以及第二电容C2的Charge Pump Converter电路，其电路结构与现有技术中的一致，此处不再赘述。
需要说明的是，所述电荷泵充电子模块(如图2中所示的11～NM中的任意一个)中的各个开关器件的控制端可和相应的控制器或者驱动器相连，用于在所述控制器或者驱动器的控制下导通或者关断。例如，在接收到所述控制器或者驱动器发送的第一驱动信号时，导通所述电荷泵充电子模块中的第一开关Q1以及第二开关Q2，关闭所述电荷泵充电子模块中的第三开关Q3以及第四开关Q4；在接收到所述控制器或者驱动器发送的第二驱动信号时，导通所述电荷泵充电子模块中的第三开关Q3以及Q4，关闭所述电荷泵充电子模块中的第一开关Q1以及第二开关Q2。
其中，所述控制器或者驱动器不仅可为软件程序，还可为相应的硬件装置，只要能够根据实际情况向所述电荷泵转换子模块发送相应的驱动信号即可，例如，在一个信号周期的前半周期发送所述第一驱动信号，在一个信号周期的后半周期发送所述第二驱动信号等；所述第一驱动信号以及第二驱动信号可根据实际情况灵活设定，如可为程序代码、数字信号或者电平信号等，只要能够满足实际需求即可，对此不作赘述。
另外，如图4所示，其为本发明实施例中所述的电荷泵充电子模块的第二中可能的电路结构示意图。具体地，由图4可知，所述电荷泵充电子模块中还可包括第三电容C3，以在所述第一开关Q1以及所述第二开关Q2导通，所述第三开关Q3以及所述第四开关Q4关断时，向所述电荷泵充电子模块的后级电路，如后级电荷泵充电子模块、待充电电池等，进行电流补偿，对此不作赘述。
需要说明的是，所述电能发射模块14通常可为相应的电能发射线圈，所述电能发射线圈可为矩形、圆形或者三角形等任意形状，只要能够与所述终端设备中的电能接收线圈相匹配，并与之发生电磁感应即可。其中，所述电能发射线圈以及所述电能接收线圈的线圈直径、线经、材质均可根据实际情况灵活设置，如可设置为100mm(毫米)、0.5mm(毫米)、漆包铜线等，对此不作赘述。
具体地，如图5所示，其为本发明实施例中所述的第一种无线通信模块13的结构示意图。具体地，由图5可知，所述第一种无线通信模块13可包括蓝牙通信模块131、紫蜂通信模块132、(Near Field Communication，近场通信)通信模块133或者红外通信模块134。
需要说明的是，如图6所示，其为本发明实施例中所述的第二种无线通信模块13的结构示意图。具体地，由图3可知，所述第二种无线通信模块13，除了可包括上述各个通信模块中的一个或两个以上之外，还可包括其它无线通信模块，如可包括WiFi(WIrelessFIdelity，无线保真)通信模块135等，只要能够实现与终端设备中的无线通信模块之间的相互通信即可，本发明实施例对此不作任何限定。
进一步地，所述无线通信模块13，还可用于接收所述终端设备内的无线通信模块发送的、所述终端设备内的整流模块输出的直流电的电压，并将所述终端设备内的整流模块输出的直流电的电压发送至所述控制模块12；
所述控制模块12，还可用于根据所述终端设备内的整流模块输出的直流电的电压，调整所述功率变换模块11输出的交流电，以由所述终端设备内的控制模块确定所述终端设备与所述无线电源适配器处于有效的充电范围内。
具体地，所述控制模块12，具体可用于若确定所述终端设备内的整流模块输出的直流电的电压不大于设定的最小电压阈值，则增大所述功率变换模块11输出的交流电；若确定所述终端设备内的整流模块输出的直流电的电压不小于设定的最大电压阈值，则减小所述功率变换模块11输出的交流电。
其中，所述最小电压阈值以及所述最大电压阈值均可根据实际情况灵活设定等，如可设置为7V以及13V等。需要说明的是，此时，所述控制模块12或者所述终端设备中的控制模块可通过相应的界面显示信息，如提示灯闪烁、消息提醒等，提示用户对相应的终端设备或者无线适配器进行位置的移动，使得所述无线适配器与所述终端设备处于有效充电范围内，从而提升充电的稳定性、高效性以及安全性。
需要说明的是，所述控制模块12，具体用于按照设定的第一步进增大所述功率变换模块11输出的交流电；或者，按照设定的第二步进减少所述功率变换模块11的输出的交流电。其中，所述第一步进以及所述第二步进均可根据实际情况灵活设定，对此不作赘述。
当然，需要说明的是，所述控制模块12或者所述终端设备中的控制模块，还可通过其它方式判断所述无线电源适配器与所述终端设备是否处于有效的充电范围，例如：
判断所述电能发射模块14与所述终端设备的电能接收模块之间的间距是否不小于设定的距离阈值；或者，
判断所述电能发射模块14与所述终端设备的电能接收模块之间的重合面积是否不小于设定的面积阈值。
其中，所述距离阈值以及所述面积阈值均可根据实际情况灵活设定，如可设置为10mm(毫米)、2cm2(平方厘米)等，只要能够保证电能接收模块所接收到的电能足够所述终端设备所需即可，对此不作赘述。
可选地，所述控制模块12通常可为所述无线电源适配器中的CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)、MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)等，或者可为另外设置在所述无线电源适配器中的处理单元或者其它处理逻辑，如程序代码等，只要能够根据所述充电控制信息，调整所述无线电源适配器中的所述功率变换模块11输出的交流电即可，对此不作赘述。
另外，需要说明的是，所述控制模块12还可为前述控制器或者驱动器，用于向所述电荷泵充电模块中的各个电荷泵充电子模块发送驱动信号，对此不作赘述。
具体地，所述控制模块12，具体可用于调整所述功率变换模块11输出的交流电以使得所述终端设备内的整流模块输出的直流电为如下述公式1所示：
其中，所述Ua_out表示所述整流模块输出的直流电的电压；所述Ia_out表示所述整流模块输出的直流电的电流；所述M为正整数，表示每一充电支路中串联的所述电荷泵充电子模块的个数；所述Uc_out表示所述待充电电池的充电电压；所述Ul表示所述电荷泵充电模块以及线路的损耗压降；所述Ic_out表示所述待充电电池的充电电流。
需要说明的是，此处所述的电荷泵充电模块以及线路的损耗压降通常可包括终端设备中的电荷泵充电模块、其后级电路中的其它器件以及导线等所导致的损耗压降的和。
其中，所述电荷泵充电模块、其它器件以及导线等所导致的损耗压降可分别采集，也可整体采集。
当需要分别采集时，可通过下述方式进行采集：
第一种、实时采集。以电荷泵充电模块为例，实时采集所述电荷泵充电模块两端的电压；或者，将所述电荷泵充电模块的内阻看作固定值，并实时采集流过所述电荷泵充电模块的电流，之后，根据欧姆定律计算所述电荷泵充电模块两端的电压；
第二种、每隔设定时间(根据实际情况灵活设定)采集。仍以电荷泵充电模块为例，每隔设定时间采集所述电荷泵充电模块两端的电压；或者，将所述电荷泵充电模块的内阻看作固定值，并每隔设定时间采集流过所述电荷泵充电模块的电流，之后，根据欧姆定律计算所述电荷泵充电模块两端的电压。
需要说明的是，在对精度要求较高的场景中，可优先选择实时采集方式，在对精度要求不太高的场景中，可优先选择每隔设定时间的采集方式，电路内阻不随温度等变化的场景中，或者在电压采集较为方便电流采集较为复杂的场景中，可优先选择直接获取电流，并基于固定内阻确定电压的方式；在电路内阻容易发生变化的场景中，或者在电压采集较为复杂电流采集较为简单的场景中，可优先选择直接获取电压的方式。
当需要整体采集时，可通过下述方式进行采集：
第一种、实时采集。实时采集所述电荷泵充电模块的输入端到待充电电池的输入端之间的电压；或者，将所述电荷泵充电模块的输入端到待充电电池的输入端之间等效电阻看作固定值，并实时采集流入所述待充电电池的充电电流，之后，可根据欧姆定律计算所述电荷泵充电模块的输入端到待充电电池的输入端之间电压；
第二种、每隔设定时间(根据实际情况灵活设定)采集。每隔设定时间采集所述电荷泵充电模块的输入端到待充电电池的输入端之间的电压；或者，将所述电荷泵充电模块的输入端到待充电电池的输入端之间等效电阻看作固定值，并每隔设定时间采集流入所述待充电电池的充电电流，之后，可根据欧姆定律计算所述电荷泵充电模块的输入端到待充电电池的输入端之间电压。
也就是说，在进行待充电电池的充电时，还需考虑电路中出现的损耗压降，并需要对损耗压降进行相应的补偿操作，如可通过调整无线电源适配器输出的交流电，调整所述终端设备中的整理模块输出的直流电，以对输入到待充电电池中的充电电压进行补偿。当然，需要说明的是，除了可通过调整所述无线电源适配器的输出来补偿待充电电池的充电电压之外，还可通过另外设置的外接电源进行补偿，如使得外接电源输出的电压为所述的电荷泵充电模块以及线路的损耗压降等，对此不作赘述。
可选地，如图7所示，其为本发明实施例中所述的功率变换模块11的具体结构示意图。具体地，由图7可知，所述功率变换模块11包括整流器111、AC-DC控制器112、开关器件113、变压器114、逆变器115以及光耦器件116，其中：
所述整流器111，可用于接收市电输入的交流电，并将所述交流电转换为直流电传输至所述变压器114；
所述变压器114，可用于接收所述直流电，并将所述直流电发送至所述逆变器115；
所述逆变器115，可用于将所述直流电转换为高频交流电，并将所述高频交流电发送至所述电能发射模块14；
所述光耦器件116，可用于在所述控制模块12的控制下，生成相应的反馈信号，并将所述反馈信号发送至所述AC-DC控制器112；
所述AC-DC控制器112，可用于根据所述反馈信号，控制所述开关器件113的导通占空比；
所述开关器件113，用于根据所述导通占空比进行开关动作，调整所述变压器114的工作状态，以改变所述变压器114输出的直流电。
可选地，所述整流器111通常可包括相应的整流桥电路，如可为半波整流桥电路、全波整流桥电路或者桥式整流桥电路等。其中，所述半波整流桥电路、全波整流桥电路以及桥式整流桥电路可由相应的二极管或者晶闸管等器件组成。当然，在对转换效率要求较高的场景中，所述整流器111中的器件可采用MOS管。
需要说明的是，所述整流器111中的整流桥电路除了可自行搭建之外，还可集成在相应的逻辑芯片中，本发明实施例对此不作任何限定。
具体地，所述变压器的原边绕组和副边饶祖的匝数比可根据实际情况灵活设定，如可设置为1:1，2:1，X：Y(其中，X、Y可为正整数，且X、Y可设置为相同或者不同)等，只要能够满足实际的需求即可，对此不作任何限定。
优选地，所述开关器件113可为晶体管。
可选地，所述晶体管可包括三极管或场效应管。
需要说明的是，若所述开关器件为三极管，则所述开关器件的控制端即可为三极管的基极，所述开关器件的输入端即可为三极管的集电极(或发射极)，所述开关器件的输出端即可为三极管的发射极(或集电极)；若所述开关器件为场效应管，则所述开关器件的控制端即可为场效应管的栅极，所述开关器件的输入端即可为场效应管的漏极(或源极)，所述开关器件的输出端即可为场效应管的源极(或漏极)。当然，所述开关器件的输入端和输出端还可互相交换，本发明实施例对此不作任何限定。
进一步可选地，所述三极管可包括NPN型三极管、PNP型三极管，所述场效应管可包括N沟道型场效应管以及P沟道型场效应管等，本发明实施例对此也不作任何限定。
另外，需要说明的是，所述开关器件除了可为晶体管之外，还可为任一能够实现开关功能的硬件开关，如可为单刀双掷开关、双刀双掷开关等，本发明实施例对此不作任何限定。
进一步地，如图8所示，其为本发明实施例中所述的第二种无线电源适配器的结构示意图。具体地，由图8可知，所述第二种无线电源适配器还可包括保护模块15，其中：
所述保护模块15，可用于在所述无线电源适配器的实时工作参数超过预设阈值时，对所述无线电源适配器进行异常工作保护。
具体地，所述保护模块15通常可为保护开关，所述保护开关可与前述的开关器件113相同或不同；所述保护模块15通常可设置在所述变压器114和所述逆变器115之间，在所述无线电源适配器发生故障时，断开所述变压器114和所述逆变器115之间的通路，从而对所述无线电源适配器及相应的终端设备进行保护，对此不作赘述。
可选地，所述无线电源适配器的实时工作参数超过预设阈值，可包括：
所述无线电源适配器的温度高于设定温度阈值；或者，
所述无线电源适配器的电压高于设定过压阈值；或者，
所述无线电源适配器的电压低于设定欠压阈值；或者，
所述无线电源适配器的电流高于设定过流阈值。
其中，所述无线电源适配器的电压包括输入电压以及输出电压，所述无线电源适配器的电流输入电流以及输出电流，对此不作赘述。
需要说明的是，所述温度阈值。过压阈值、欠压阈值以及电流阈值均可根据实际情况灵活设定，只要能够保证无线电源适配器的充电安全即可，对此不作赘述。
另外，需要说明的是，所述无线电源适配器的实时工作参数超过预设阈值，还可包括所述无线电源适配器的湿度高于湿度阈值等，只要能够限制所述无线电源适配器正常工作的因素均可包括在内，对此不作任何限定。
进一步地，如图9所示，其为本发明实施例中所述的第三种无线电源适配器的结构示意图。具体地，由图9可知，所述第三种无线电源适配器还可包括天线模块16：
所述天线模块16，可用于接收所述终端设备的天线模块发送的充电控制信息，并将所述充电控制信息发送至所述无线通信模块13；或者，接收所述终端设备的天线模块发送的第二指标信息，并将所述第二指标信息发送至所述无线通信模块13；或者，向所述终端设备的天线模块发送所述第一指标信息；
所述无线通信模块13，还可用于将所述充电控制信息发送至所述控制模块12，以使得所述控制模块12调整所述功率变换模块11输出的交流电；或者，将所述第二指标信息发送至所述控制模块12，以使得所述控制模块根据所述第二指标信息以及第一指标信息，判断所述无线电源适配器与所述终端设备是否处于有效的充电范围。
需要说明的是，所述天线模块16通常可包括内置天线和/或外置天线，且，可通过在所述终端设备的后壳、侧边等位置进行开孔的方式设置，对此不作赘述。
下面，对本发明实施例中所述的无线电源适配器的具体内部结构进行详细说明：
具体地，如图10所示，其为本发明实施例中所述的第四种无线电源适配器的内部结构示意图。具体地，由图10可知，一方面，市电在经过整流器后，可通过隔离反激式电压变换器Tr，输出到逆变器；逆变器可将直流电转为交流电，并提高频率后加载到电能发射线圈上，其中，隔离反激式电压变换器Tr和逆变器之间设置有保护开关U1，用于在异常状态时，断开输出。另一方面，天线模块接收到终端设备发送的充电控制信息，并将充电控制信息发送到无线通信模块；无线通信模块将充电控制信息发送至控制模块；控制模块通过调整光耦器件G的输入，使得光耦器件G的输出发生变化；AC-DC控制器根据所述光耦器件G的输出，调整开关器件U3的导通占空比，进而调整隔离反激式电压变换器Tr的输出。
其中主要器件的作用说明如下：
电容C11并联在整流器的两个输出端上，用于将整流器整流后的交流电转换成直流；电容C12并联在所述AC-DC控制器的两个端口，使得AC-DC控制器的供电更加稳定；电阻R12串接在回路中作为电流检测电阻；电阻R13和电阻R14分压用于输出电压检测；电阻R15是电压检测电阻；电阻R11和电容C13及二极管D1和D2组成吸收电路；U2用于隔离反激式电压变换器Tr次级整流。
需要说明的是，在一些场景下，图10所示的无线电源适配器还可被拆分成几个部分间接去完成电源适配器端的设计，例如可分别做一套降压电源系统、一套通信、逆变及线圈系统，对此不作赘述。
类似地，本发明实施例还提供了一种无线移动电源，其内部结构与本发明实施例中所述的无线电源适配器类似，只需在功率变换模块11中的整流器置换为直流变换器，如BOOST，并在直流变换器的输入端连接电池即可，本发明实施例对此不作赘述。
相应地，本发明实施例还提供了一种无线充电系统，如图11所示，其为本发明实施例中所述的无线充电系统的结构示意图。具体地，由图11可知，所述无线充电系统可包括本发明实施例中所述的无线电源适配器1101以及终端设备1102。
其中，所述无线电源适配1101，可用于向所述终端设备1102充电。
本发明实施例一提供了一种无线电源适配器、无线移动电源及无线充电系统，所述无线电源适配器可适用于包括无线电源适配器以及终端设备的充电系统，所述终端设备中包括包含一个或两个以上并联的充电支路，每一个充电支路包括一个或两个以上串联的电荷泵充电子模块；所述无线电源适配器包括功率变换模块、控制模块、无线通信模块以及电能发射模块，其中：所述功率变换模块，用于接收市电输入的交流电，并将所述交流电传输给所述电能发射模块；所述电能发射模块，用于在终端设备与无线电源适配器处于有效的充电范围内时，将所述交流电发射给所述终端设备中的电能接收模块；所述无线通信模块，用于接收所述终端设备通过无线通信方式发送的充电控制信息，并将所述充电控制信息发送至所述控制模块；所述控制模块，用于根据所述充电控制信息，调整所述功率变换模块输出的交流电，以使得所述交流电能够满足所述终端设备中的待充电电池的充电需求以及无线充电电路中的损耗需求。相比于现有技术，在本发明实施例中，所述无线电源适配器在向相应的终端设备发送电能的基础上，还具备与相应的终端设备进行无线通信的功能，从而不仅能够根据终端设备的实际需求来调整自身的输出电能，还能在终端设备故障、或者无线充电电路故障时，及时并准确地做出响应，提升了无线充电的充电效率和充电安全性。
实施例二：
基于与本发明实施例一相同的发明构思，本发明实施例二提供了一种无线充电方法，如图12所示，其为本发明实施例一中提供的无线充电方法的流程示意图。相同内容可参见本发明实施例一中的相关内容，本发明实施例中不作过多赘述。具体地，由图12可知，所述无线充电方法可适用于包括无线电源适配器以及终端设备的无线充电系统，所述终端设备中可包括包含一个或两个以上并联的充电支路，每一个充电支路可包括一个或两个以上串联的电荷泵充电子模块；所述无线充电方法可包括：
步骤1201：接收市电输入的交流电；
步骤1202：接收所述终端设备通过无线通信方式发送的充电控制信息；
步骤1203：根据所述充电控制信息，调整所述交流电，以使得所述交流电能够满足所述终端设备中的待充电电池的充电需求以及无线充电电路中的损耗需求；
步骤1204：通过电能发射模块将调整后的交流电发送给终端设备的电能接收模块。
其中，所述步骤1201的执行主体可为无线电源适配器中的功率变换模块，如功率变换器；所述步骤1202的执行主体可为无线电源适配器中的无线通信模块，如蓝牙通信模块、红外通信模块、WiFi通信模块等；所述步骤1203的执行主体可为无线电源适配器中的控制模块如控制器、CPU、MCU等；所述步骤1204的执行主体可为无线电源适配器中的电能发射模块，如电能发射线圈等，
也就是说，在本发明实施例中，可接收市电输入的交流电；并可接收所述终端设备通过无线通信方式发送的充电控制信息；之后，可根据所述充电控制信息，调整所述交流电，以使得所述交流电能够满足所述终端设备中的待充电电池的充电需求以及无线充电电路中的损耗需求；最后，可通过电能发射模块将调整后的交流电发送给终端设备的电能接收模块。相比于现有技术，在本发明实施例中，所述无线电源适配器在向相应的终端设备发送电能的基础上，还具备与相应的终端设备进行无线通信的功能，从而不仅能够根据终端设备的实际需求来调整自身的输出电能，还能在终端设备故障、或者无线充电电路故障时，及时并准确地做出响应，提升了无线充电的充电效率和充电安全性。
具体地，根据所述充电控制信息，调整所述交流电，以使得所述终端设备内的整流模块输出的直流电可为公式2所示：
其中，所述Ua_out表示所述整流模块输出的直流电的电压；所述Ia_out表示所述整流模块输出的直流电的电流；所述M为正整数，表示每一充电支路中串联的所述电荷泵充电子模块的个数；所述Uc_out表示所述待充电电池的充电电压；所述UI表示所述电荷泵充电模块以及线路的损耗压降；所述Ic_out表示所述待充电电池的充电电流。
需要说明的是，所述电荷泵充电模块以及线路的损耗压降可包括终端设备中的电荷泵充电模块、其后级电路中的其它器件及线路所带来的损耗压降，对此不作任何限定。
进一步地，在接收市电输入的交流电之后，所述无线充电方法还可包括：
将所述交流电转换为直流电；
将所述直流电转换为高频交流电，并将所述高频交流电发送至所述电能发射模块以发送给终端设备的电能接收模块。
需要说明的是，所述将所述交流电转换为直流电的执行主体通常可为相应的整流器，所述整流器中可包括相应的整流桥电路，如半波整流桥电路、全波整流桥电路、桥式整流桥电路等；所述将所述直流电转换为高频交流电，并将所述高频交流电发送至所述电能发射模块以发送给终端设备的电能接收模块的执行主体通常可为相应的逆变器。
进一步地，所述无线充电方法还可包括：
在所述无线电源适配器的实时工作参数超过预设阈值时，对所述无线电源适配器进行异常工作保护。
需要说明的是，所述实时工作参数可包括温度、电压或者电流，当然，还可包括湿度等，对此不作任何限定。
本发明实施例二提供了一种无线充电方法，可接收市电输入的交流电；并可接收所述终端设备通过无线通信方式发送的充电控制信息；之后，可根据所述充电控制信息，调整所述交流电，以使得所述交流电能够满足所述终端设备中的待充电电池的充电需求以及无线充电电路中的损耗需求；最后，可通过电能发射模块将调整后的交流电发送给终端设备的电能接收模块。相比于现有技术，在本发明实施例中，所述无线电源适配器在向相应的终端设备发送电能的基础上，还具备与相应的终端设备进行无线通信的功能，从而不仅能够根据终端设备的实际需求来调整自身的输出电能，还能在终端设备故障、或者无线充电电路故障时，及时并准确地做出响应，提升了无线充电的充电效率和充电安全性。
本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种无线电源适配器，其特征在于，适用于包括无线电源适配器以及终端设备的充电系统，所述终端设备中包括包含一个或两个以上并联的充电支路，每一个充电支路包括一个或两个以上串联的电荷泵充电子模块；所述无线电源适配器包括功率变换模块、控制模块、无线通信模块以及电能发射模块，其中：
所述功率变换模块，用于接收市电输入的交流电，并将所述交流电传输给所述电能发射模块；
所述电能发射模块，用于在终端设备与无线电源适配器处于有效的充电范围内时，将所述交流电发射给所述终端设备中的电能接收模块；
所述无线通信模块，用于接收所述终端设备通过无线通信方式发送的充电控制信息，并将所述充电控制信息发送至所述控制模块；
所述控制模块，用于根据所述充电控制信息，调整所述功率变换模块输出的交流电，以使得所述交流电能够满足所述终端设备中的待充电电池的充电需求以及无线充电电路中的损耗需求。
2.如权利要求1所述的无线电源适配器，其特征在于，
所述控制模块，具体用于通过调整所述功率变换模块输出的交流电，以使得所述终端设备内的整流模块输出的直流电为：
其中，所述Ua_out表示所述整流模块输出的直流电的电压；所述Ia_out表示所述整流模块输出的直流电的电流；所述M为正整数，表示每一充电支路中串联的所述电荷泵充电子模块的个数；所述Uc_out表示所述待充电电池的充电电压；所述Ul表示所述电荷泵充电模块以及线路的损耗压降；所述Ic_out表示所述待充电电池的充电电流。
3.如权利要求2所述的无线电源适配器，其特征在于，所述功率变换模块包括整流器、AC-DC控制器、开关器件、变压器、逆变器以及光耦器件，其中：
所述整流器，用于接收市电输入的交流电，并将所述交流电转换为直流电传输至所述变压器；
所述变压器，用于接收所述直流电，并将所述直流电发送至所述逆变器；
所述逆变器，用于将所述直流电转换为高频交流电，并将所述高频交流电发送至所述电能发射模块；
所述光耦器件，用于在所述控制模块的控制下，生成相应的反馈信号，并将所述反馈信号发送至所述AC-DC控制器；
所述AC-DC控制器，用于根据所述反馈信号，控制所述开关器件的导通占空比；
所述开关器件，用于根据所述导通占空比进行开关动作，调整所述变压器的工作状态，以改变所述变压器输出的直流电。。
4.如权利要求1所述的无线电源适配器，其特征在于，所述无线电源适配器还包括保护模块，其中：
所述保护模块，用于在所述无线电源适配器的实时工作参数超过预设阈值时，对所述无线电源适配器进行异常工作保护。
5.如权利要求1所述的无线电源适配器，其特征在于，所述无线通信模块包括蓝牙通信模块、紫蜂通信模块、近距离NFC通信模块或者红外通信模块。
6.一种无线充电系统，其特征在于，包括权利要求1～5任一项所述的无线电源适配器以及终端设备。
7.一种无线充电方法，其特征在于，适用于包括无线电源适配器以及终端设备的充电系统，所述终端设备中包括包含一个或两个以上并联的充电支路，每一个充电支路包括一个或两个以上串联的电荷泵充电子模块；所述无线充电方法包括：
接收市电输入的交流电；
接收所述终端设备通过无线通信方式发送的充电控制信息；
根据所述充电控制信息，调整所述交流电，以使得所述交流电能够满足所述终端设备中的待充电电池的充电需求以及无线充电电路中的损耗需求；
通过电能发射模块将调整后的交流电发送给终端设备的电能接收模块。
8.如权利要求7所述的无线充电方法，其特征在于，根据所述充电控制信息，调整所述交流电，以使得所述终端设备内的整流模块输出的直流电为：
其中，所述Ua_out表示所述整流模块输出的直流电的电压；所述Ia_out表示所述整流模块输出的直流电的电流；所述M为正整数，表示每一充电支路中串联的所述电荷泵充电子模块的个数；所述Uc_out表示所述待充电电池的充电电压；所述Ul表示所述电荷泵充电模块以及线路的损耗压降；所述Ic_out表示所述待充电电池的充电电流。
9.如权利要求8所述的无线充电方法，其特征在于，在接收市电输入的交流电之后，所述无线充电方法还包括：
将所述交流电转换为直流电；
将所述直流电转换为高频交流电，并将所述高频交流电发送至所述电能发射模块以发送给终端设备的电能接收模块。
10.如权利要求9所述的无线充电方法，其特征在于，所述无线充电方法还包括：
在所述无线电源适配器的实时工作参数超过预设阈值时，对所述无线电源适配器进行异常工作保护。
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