CN108390467A - 驱动电路、无线电能发射端和应用其的无线供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动电路，无线电能发射端及应用其的无线供电系统。本发明利用发射侧耦合电路在输入端口施加频率远离其工作频率的交流电时呈现出高阻的特性，将工作于不同工作频率的发射侧耦合电路并联连接在同一个逆变电路的输出端口，通过控制器控制逆变电路输出的交流频率来驱动不同的发射侧耦合电路工作。由此，实现一个驱动电路可以驱动不同工作频率(或基于不同技术标准)的发射侧耦合电路发射电能，可以同时兼容不同工作频率的无线电能接收端，提高兼容性。

Description

驱动电路、无线电能发射端和应用其的无线供电系统

本申请是申请日为2015年07月17日，申请号为201510424772.2，发明名称为“驱动电路及应用其的无线电能发射端”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电力电子技术，具体涉及无线电能传输技术，更具体地涉及一种驱动电路以及应用其的无线电能发射端。

背景技术

无线电能传输(也称为非接触电能传输)技术通过电磁感应或磁共振将电能发射端和电能接收端以非接触的方式耦合，进行电能传输。基于其方便实用的特点，无线电能传输技术广泛应用于电子产品领域，如移动电话、MP3播放器、数码照相机、便携式电脑、小功率家用电器等。

无线电能传输技术目前存在不同的技术标准，现有技术中的无线电能传输系统，一般只能支持一种技术标准的无线供电，并只能适用于符合该种技术标准的特定产品，兼容性不够。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种驱动电路，无线电能接收端及应用其的无线供电系统，以同时兼容不同工作频率的无线电能接收端，提高兼容性。

第一方面，提供一种驱动电路，用于驱动无线电能发射端的发射侧耦合电路，所述驱动电路包括：

逆变电路，用于将输入侧接收到的直流电信号转换为输出端口输出的交流电信号；

控制电路，，用于在每个周期内控制逆变电路输出第一频率交流电以驱动所述第一发射侧耦合电路或输出第二频率交流电以驱动所述第二发射侧耦合电路；

其中，所述第一发射侧耦合电路相对于第二频率交流电为高阻电路，所述第二发射侧耦合电路相对于第一频率交流电为高阻电路。

优选地，第一无线电能接收端被配置为与所述第一发射侧耦合电路耦合并以第一工作频率以非接触方式接收电能，第二无线电能接收端被配置为与所述第二发射侧电路耦合并以第二工作频率以非接触方式接收电能。

优选地，当所述第一发射侧耦合电路和所述第二发射侧电路的位置重合时，在耦合位置上仅能放置所述第一无线电能接收端和所述第二无线电能接收端之一。

优选地，当所述第一发射侧耦合电路和所述第二发射侧电路的位置不重合时，所述第一无线电能接收端和所述第二无线电能接收端可以分别放在对应耦合位置上。

优选地，所述第一发射侧耦合电路通过电磁感应的方式与所述第一无线电能接收端耦合以传输电能；所述第二发射侧耦合电路通过磁共振方式与所述第二无线电能接收端耦合以传输电能。

优选地，所述第二发射侧耦合电路包括阻抗匹配电路和发射线圈，所述阻抗匹配电路用以根据负载状况调节输入所述发射线圈的电流或电压。

优选地，所述控制电路包括：

设置接口，用于获取所述无线电能发射端的驱动模式；

其中，所述控制电路根据所述驱动模式控制所述逆变电路单独驱动所述第一发射侧耦合电路或所述第二发射侧耦合电路工作，或者，驱动第一发射侧耦合电路和所述第二发射侧耦合电路轮流工作。

优选地，所述驱动电路还包括：

第一检测电路，用于检测所述第一发射侧耦合电路是否耦合需要供电的负载输出第一检测信号；

第二检测电路，用于检测所述第二发射侧耦合电路是否耦合需要供电的负载输出第二检测信号；

根据所述无线电能发射端的耦合方式，所述第一检测电路和所述第二检测电路为相同或者不同类型的检测电路。

优选地，所述控制电路在一个周期内控制所述逆变电路驱动所述第一发射侧耦合电路发射电能并从第一检测电路获取所述第一检测信号，在另一个周期内控制逆变电路驱动所述第二发射侧耦合电路发射电能并从所述第二检测电路获取所述第二检测信号。

优选地，在第一检测信号提示所述第一发射侧耦合电路耦合了需要供电的负载时，所述控制电路控制所述逆变电路驱动所述第一发射侧耦合电路发射电能直至所述第一检测信号提示负载断开连接或不需要供电，并在下一个周期中驱动所述第二发射侧耦合电路发射电能；

在第二检测信号提示所述第二发射侧耦合电路耦合了需要供电的负载时，所述控制电路控制所述逆变电路驱动所述第二发射侧耦合电路发射电能，直至所述第二检测信号提示负载断开连接或不需要供电，并在下一个周期中驱动所述第一发射侧耦合电路发射电能。

优选地，在第一检测信号提示所述第一发射侧耦合电路耦合了需要供电的负载时，所述控制电路控制所述逆变电路驱动所述第一发射侧耦合电路持续发射电能预定数量的周期，并在下一个周期中驱动所述第二发射侧耦合电路发射电能；

在第二检测信号提示所述第二发射侧耦合电路耦合了需要供电的负载时，所述控制电路控制所述逆变电路驱动所述第二发射侧耦合电路持续发射电能预定数量的周期，并在下一个周期中驱动所述第一发射侧耦合电路发射电能。

优选地，在切换所驱动的发射侧耦合电路时，所述控制电路控制所述逆变电路的开关保持关断预定的重启时间。

优选地，所述控制电路在连续两个周期中第一检测信号和第二检测信号分别提示对应的发射侧耦合电路未耦合需要供电的负载时控制所述无线电能发射端休眠预定时间。

优选地，所述第一检测电路根据是否在发射侧耦合电路检测到扰动进行负载检测；

所述第二检测电路根据基于短距离无线通信协议的通信部件接收的信号进行负载检测。

优选地，所述驱动电路还包括：

DC-DC变换器，连接在电源输入端和所述逆变电路的输入端口之间，用于根据负载状态调节输入到逆变电路的电压。

优选地，所述DC-DC变换器还用于在逆变器切换到驱动第一发射侧耦合电路时调节输入逆变器的电压为第一值，在逆变器切换到驱动第二发射侧耦合电路时调节输入逆变器的电压为第二值。

第二方面，提供一种无线电能发射端，包括：

如上所述的驱动电路；

第一发射侧耦合电路，与所述逆变电路的输出端口连接，用于由第一频率交流电驱动发射电能；

第二发射侧耦合电路，与所述逆变电路的输出端口连接，用于有第二频率交流电驱动发射电能；

其中，所述第一发射侧耦合电路相对于第二频率交流电为高阻电路，所述第二发射侧耦合电路相对于第一频率交流电为高阻电路。

第三方面，提供一种无线供电系统，包括：

无线电能发射端，其包括根据权利要求1-16中任一项所述驱动电路，第一发射侧耦合电路和第二发射侧耦合电路，所述第一发射侧耦合电路和所述第二发射侧耦合电路为均并联连接于所述逆变电路的相同的交流电输出端口；

无线电能接收端，其包括第一无线电能接收端和第二无线电能接收端，所述第一无线电能接收端被配置为与所述第一发射侧耦合电路耦合并以第一工作频率以非接触方式接收电能，所述第二无线电能接收端被配置为与所述第二发射侧电路耦合并以第二工作频率以非接触方式接收电能。

优选地，所述第一无线电能接收端和所述第二无线电能接收端根据不同无线充电标准进行无线供电或充电。

优选地，所述第一无线电能接收端包括：

第一接收端耦合电路，被配置为与所述第一发射侧耦合电路耦合，并通过电磁感应方式接收电能；

整流电路，被配置为将所述第一接收端耦合电路接收的交流电进行整流以获得直流电；

DC-DC变换器,被配置为根据负载状况调整所述无线供电系统的输出电压或电流；

通信电路，被配置为与所述无线电能发射端进行通信，以向其反馈所述无线电能接收端的信息。

优选地，所述第二无线电能接收端包括：

第二接收端耦合电路，被配置为与所述第二发射侧耦合电路耦合，并通过磁共振方式接收电能；

整流电路，被配置为将所述第二接收端耦合电路接收的交流电进行整流以获得直流电；

DC-DC变换器,被配置为根据负载状况调整所述无线供电系统的输出电压或电流；

通信电路，被配置为与所述无线电能发射端进行通信，以向其反馈所述无线电能接收端的信息。

本发明利用发射侧耦合电路在输入端口施加频率远离其工作频率的交流电时呈现出高阻的特性，将工作于不同工作频率的发射侧耦合电路连接在同一个逆变电路的输出端口，通过控制器控制逆变电路输出的交流频率来驱动不同的发射侧耦合电路工作。由此，实现一个驱动电路可以驱动不同工作频率(或基于不同技术标准)的发射侧耦合电路发射电能，可以同时兼容不同工作频率的无线电能接收端，提高兼容性。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的无线供电系统的示意图；

图2是本发明实施例中驱动不同发射侧耦合电路时逆变电路各开关的控制信号的分布示意图；

图3是本发明实施例的无线电能发射端在未耦合需要供电的负载时的工作时序图；

图4是本发明实施例的无线电能发射端在依次工作模式下的工作时序图；

图5是本发明实施例的无线电能发射端在依次工作模式下的另一个工作时序图；

图6是本发明实施例的无线电能发射端在分时工作模式下的工作时序图；

图7是本发明实施例的无线电能发射端在分时工作模式下的另一个工作时序图；

图8是本发明实施例的无线电能发射端的示意图；

图9是本发明实施例的具有DC-DC变换器的无线电能发射端的工作时序图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1是本发明实施例的无线供电系统的示意图。如图1所示，无线供电系统包括无线电能发射端1、第一无线电能接收端2和第二无线电能接收端3。其中，第一无线电能接收端2适于在第一工作频率以非接触方式接收电能，第二无线电能接收端3适于在第二工作频率以非接触方式接收电能，第一工作频率和第二工作频率相互远离。

无线电能发射端1包括第一发射侧耦合电路Coil1和第二发射侧耦合电路Coil2以及驱动电路11。第一无线电能接收端2可以与第一发射侧耦合电路Coil1耦合，第二无线电能接收端3可以与第二发射侧耦合电路Coil2耦合。第一发射侧耦合电路Coil1和第二发射侧耦合电路Coil2的位置可以重合也可以不重合。在两者位置重合时，每次在耦合位置上仅能放置第一无线电能接收端2和第二无线电能接收端3之一。在两者位置不重合时，第一无线电能接收端2和第二无线电能接收端3可以同时放置于对应耦合位置上，同时，驱动电路11驱动第一发射侧耦合电路Coil1和第二发射侧耦合电路Coil2轮流工作以驱动两个负载。

在本实施例中，以第一无线电能接收端2为基于Qi标准的电能接收端，而第二无线电能接收端3为基于A4WP组织提出的无线供电标准的电能接收端为例进行说明。Qi标准是由WPC(Wireless Power Consortium，无线充电联盟)提出的无线供电标准，以电磁感应方式进行无线供电或充电，其工作频率为100～200KHz。A4WP(无线充电联盟，Alliance forWireless Power)组织提出的无线供电标准以磁共振方式进行无线供电或充电，其工作频率为6.78MHz。两者工作频率相互远离。

在本实施例中，第一发射侧耦合电路Coil1可以为基于Qi标准的发射侧耦合电路，其包括发射线圈L1，发射线圈L1可以以非接触的方式与电能接收端的线圈耦合以传输电能。第一发射侧耦合电路Coil1可以通过电磁感应的方式与无线电能接收端耦合，其工作频率为Qi标准规定的100～200KHz。

第二发射侧耦合电路Coil2可以为基于A4WP组织提出的无线供电标准的发射侧耦合电路，其包括发射线圈L2，发射线圈L2可以以非接触的方式与电能接收端的线圈耦合以传输电能。第二发射侧耦合电路Coil2可以通过磁共振的方式与无线电能接收端耦合，其工作频率为A4WP组织的标准所规定的6.78MHz。同时，第二发射侧耦合电路Coil2还可以包括阻抗匹配电路IMP，其用于根据负载状况调整输入到发射线圈L2的电流/电压，以使得系统效率最大化。

为了发射侧耦合电路提高无线电能发射端的效率，第一和第二发射侧耦合电路中可以加入发射电容C1-C2，其与发射线圈L1-L2串联或并联。当然，本领域技术人员可以理解，在某些情况下可以利用电路的分布电容(例如发射线圈导线之间的分布电容)来作为发射电容，从而不必在电路中设置独立的电容元件。

由此，在第一发射侧耦合电路Coil1和第二发射侧耦合电路Coil2并联在交流电输出端口AC1-AC2上时，第一发射侧耦合电路Coil1在输入第二频率交流电(例如，6.78MHz的交流电)，呈现为高阻状态，此时电流仅流入第二发射侧耦合电路Coil2。而在输出端口输出第一频率交流电(例如，200kHz的交流电)时，第二发射侧耦合电路Coil2呈现为高阻状态，此时电流仅流入第一发射侧耦合电路Coil1。

基于以上特性，通过控制输出的交流电的频率，驱动电路11在同一时间只能驱动第一发射侧耦合电路Coil1和第二发射侧耦合电路Coil2之一工作。驱动电路11可以根据用户设置仅驱动特定的发射侧耦合电路工作或根据对于负载的自动检测驱动对应的发射侧耦合电路工作或驱动两个发射侧耦合电路轮流工作以在特定时间段内同时为两个负载供电。

驱动电路11包括逆变电路11a和控制电路11b。

逆变电路11a用于将直流电转换为交流电从输出端口AC1-AC2输出，输出端口适于连接第一发射侧耦合电路Coil1和第二发射侧耦合电路Coil2。具体地，逆变电路11a可以为如图1所示的包括四个开关Q1-Q4的全桥逆变电路，也可以为仅包括两个开关的半桥逆变电路，或其它类型的逆变电路，只要能够实现在控制电路11b的控制下输出不同频率的交流电即可。

图2是本发明实施例中逆变电路驱动不同发射侧耦合电路时各开关的控制信号的分布示意图。如图2所示，第一脉宽调制信号PWMA和第二脉宽调制信号PWMB是一对互补的脉宽调制信号，两者的互补可以具有死区或不具有死区。第三脉宽调制信号PWMC和第四脉宽调制信号PWMD是一对互补的脉宽调制信号，两者的互补可以具有死区或不具有死区。在本发明实施例中，死区是指PWM信号驱动半桥电路的第一开关关断后，延迟一段时间再打开半桥电路的第二开关或在第二开关关断后，延迟一段时间再打开第一开关，从而避免功率元件出现故障。在利用不同的脉宽调制信号分别驱动第一开关和第二开关时，会存在一定时间段两个脉宽调制信号均为控制开关关断的状态(例如低电平)，这个时间段可以被称为死区。在本发明实施例中，开关Q1-Q4的控制信号分别为V_G1-V_G4，应理解，控制信号是指开关的控制端与开关中电压较低第一端之间电压信号。

第一脉宽调制信号PWMA和第二脉宽调制信号PWMB具有第一频率(例如200kHz)，其用于控制逆变电路输出第一频率交流电。同时，第三脉宽调制信号PWMC和第四脉宽调制信号PWMD具有第二频率(例如6.78MHz)，其用于控制逆变电路输出第二频率交流电。

在需要驱动第一发射侧耦合电路时，逆变电路11的开关Q1-Q4分别由脉宽调制信号PWMA、PWMB、PWMB、PWMA控制，输出第一频率交流电。

在需要驱动第二发射侧耦合电路时，逆变电路11的开关Q1-Q4分别由脉宽调制信号PWMC、PWMD、PWMD、PWMC控制，输出第一频率交流电。

控制电路11b用于在每个周期内控制逆变电路输出第一频率交流电以驱动所述第一发射侧耦合电路Coil1或输出第二频率交流电以驱动所述第二发射侧耦合电路Coil2。所述周期可以预先设定。在一个周期内，控制电路11b控制逆变电路11a输出频率不变的交流电。根据输出的交流电频率的不同，可以使得该周期内第一发射侧耦合电路Coil1或第二发射侧耦合电路Coil2工作。

由此，利用发射侧耦合电路在输入端口施加频率远离其工作频率的交流电时呈现出高阻的特性，将工作于不同工作频率的发射侧耦合电路连接在同一个逆变电路的输出端口，通过控制器控制逆变电路输出的交流频率来驱动不同的发射侧耦合电路工作。由此，实现一个驱动电路可以驱动不同工作频率(或基于不同技术标准)的发射侧耦合电路发射电能，可以同时兼容不同工作频率的无线电能接收端，提高兼容性。

如图1所示，第一无线电能接收端2包括第一接收端耦合电路Coil3、整流电路21、DC-DC变换器22以及通信电路23。其中，第一接收端耦合电路Coil3为适于与第一发射端耦合电路Coil1耦合的电路，其可以以电磁感应方式与发射侧耦合以接收电能。整流电路21用于对接收到的交流电进行整流以获得直流电。DC-DC变换器22根据电能接收端负载状况调整输出电压或电流。通信电路23用于与无线电能发射端通信，以向其反馈无线电能接收端的信息，这些信息可以例如包括无线电能接收端当前是否需要充电，或无线电能接收端当前的负载是否发生变化等，该信息可以仅在无线电能接收端与无线电能发射端建立电磁耦合后发送。在本实施例中，通信电路23可以通过改变无线电能接收端的负载，从而引起发射侧耦合电路的电流/电压扰动的方式来进行上述信息的反馈，在此前提下，通信电路23可以包括与负载并联的电路及对应的控制器。

同时，第二无线电能接收端3包括第二接收侧耦合电路Coil4、整流电路31、DC-DC变换器32以及通信电路33。其中，第二接收侧耦合电路Coil4为适于与第二发射侧耦合电路Coil2耦合的电路，其可以以磁共振方式与发射侧耦合以接收电能。整流电路31用于对接收到的交流电进行整流以获得直流电。DC-DC变换器32根据电能接收端负载状况调整输出电压或电流。通信电路33用于与无线电能发射端通信，以向其反馈无线电能接收端的信息，这些信息可以例如包括无线电能接收端当前是否需要充电，或无线电能接收端当前的负载是否发生变化等。在本实施例中，通信电路33还可以通过基于短距离无线通信协议(例如，蓝牙协议或红外线通信协议)的通信连接来进行上述信息的反馈，在此前提下，通信电路33为基于短距离无线通信协议的无线通信部件。

应理解，以上虽然以第一无线电能接收端2为基于Qi标准的设备(包括发射侧耦合电路的耦合方式和通信方式)，第二无线电能接收端3为基于A4WP组织提出的标准的设备(包括发射侧耦合电路的耦合方式和通信方式)为例进行说明，但是，本发明实施例的电能发射端也可以适用于采用相同的耦合方式和/或通信方式的不同电能接收端，只要所述不同的电能接收端进行电磁耦合的交流电工作频率相互远离即可。

进一步地，如图1所示，控制电路11b可以包括设置接口Conf(其优选为I²C接口)，其用于获取所述无线电能发射端的驱动模式。控制电路11b根据所述驱动模式控制所述逆变电路单独驱动所述第一发射侧耦合电路或所述第二发射侧耦合电路工作，或者，驱动第一发射侧耦合电路和所述第二发射侧耦合电路轮流工作。由此，无线电能发射端的用户可以通过设置使得无线电能发射端的工作模式，以适应于各种不同的应用场景。例如，用户可以预先将驱动模式设置为仅单独驱动第一发射侧耦合电路，由此获得一个符合Qi标准的无线电能发射端，同时，用户还可以预先将驱动模式设置为仅单独驱动第二发射侧耦合电路，由此获得一个符合A4WP组织的标准的无线电能发射端。又例如，用户可以将驱动模式设置为轮流驱动第一发射侧耦合电路和第二发射侧耦合电路以实现同时兼容两种不同的无线充电标准。

进一步地，本发明实施例的无线电能发射端可以基于用户设置工作于依次工作模式和分时工作模式，两种状态均以每次仅驱动一个发射侧耦合电路发射电能的方式来使得发射侧耦合电路轮流发射电能进行。不同之处在于，在依次工作模式下，控制电路11b控制逆变电路11a持续对需要供电的负载连接的某一发射侧耦合电路输出电能，直至负载不再需要供电或断开耦合，再转移到另一个发射侧耦合电路，而在分时工作模式下，控制电路11b只会控制逆变电路11a对每一个连接有需要供电的负载的发射侧耦合电路持续供电预定数量的周期。

在本实施方式下，无线电能发射端还包括第一检测电路11c和第二检测电路11d。第一检测电路11c用于检测第一发射侧耦合电路Coil1是否耦合需要供电的负载，第二检测电路11d用于第二发射侧耦合电路Coil2是否耦合需要供电的负载。以第一发射侧耦合电路Coil1为基于Qi标准的电磁发射电路，第二发射侧耦合电路Coil2为基于A4WP组织所提出的标准的电磁发射电路为例，第一检测电路11c可以基于检测流入线圈的电流扰动来检测是否建立耦合，而第二检测电路11d可以基于接收到的蓝牙通信信号来检测是否建立耦合。应理解，第一检测电路11c和第二检测电路11d也可以是相同类型的检测电路，这取决与第一发射侧耦合电路Coil1和第二发射侧耦合电路Coil2对应的无线电能接收端的信息反馈方式。

为了能够实现对于是否连接负载的检测，控制电路11b在一个周期内控制逆变电路11a驱动第一发射侧耦合电路Coil1发射电能并从第一检测电路11c获取第一检测信号COMM1，在另一个周期内控制逆变电路11a驱动第二发射侧耦合电路发射电能并从第二检测电路11d获取第二检测信号COMM2。根据第一检测信号COMM1和第二检测信号COMM2，控制电路11b可以判断当前周期工作的那一个发射侧耦合电路是否耦合了需要供电的负载，由此进行进一步控制。在本发明实施例中，控制电路11b可以在每次一个发射侧耦合电路工作周期内检测信号提示未耦合负载时，在下一个周期切换到驱动并检测另一个发射侧耦合电路是否耦合负载。在连续两个周期中第一检测信号和第二检测信号分别提示对应的发射侧耦合电路未耦合需要供电的负载时控制所述无线电能发射端休眠预定时间。由此，可以实现以类似于轮询的方式来进行负载检测，提高检测效率。

图3是本发明实施例的无线电能发射端在未耦合需要供电的负载时的工作时序图。如图3所示，在第一个周期，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第一发射侧耦合电路Coil1发射电能，同时第一检测电路11c进行负载检测。在第二个周期，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第二发射侧耦合电路Coil2发射电能，同时第二检测电路11d进行负载检测。由于均未能检测到负载，控制电路11b控制无线电能发射端休眠预定时间T_STBY，在休眠期间，逆变电路11a停止工作，由此，可以节省降低无负载时的功耗。

优选地，在切换所驱动的发射侧耦合电路时，所述控制电路控制所述逆变电路的开关保持关断预定的重启时间T_RST，由此，可以避免由于驱动信号切换引起功率器件故障。

在休眠结束后，控制电路11b开始新一轮的检测循环，在两个周期内依次驱动第一发射侧耦合电路Coil1和第二发射侧耦合电路Coil2工作，以检测是否耦合负载，在没有检测到负载的情况下，再次进入休眠。

在依次工作模式下，在第一检测信号COMM1提示第一发射侧耦合电路Coil1耦合了需要供电的负载时，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第一发射侧耦合电路Coil1发射电能直至所述第一检测信号COMM1提示负载断开连接或不需要供电，并在下一个周期中驱动第二发射侧耦合电路Coil2发射电能。

在第二检测信号COMM2提示第二发射侧耦合电路Coil2耦合了需要供电的负载时，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第二发射侧耦合电路Coil2发射电能，直至第二检测信号COMM2提示负载断开连接或不需要供电，并在下一个周期中驱动第一发射侧耦合电路Coil1发射电能。

图4是本发明实施例的无线电能发射端在依次工作模式下的工作时序图。图4说明了在仅有一个发射侧耦合电路耦合了负载时依次工作模式的工作时序。如图4所示，在第一个周期，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第一发射侧耦合电路Coil1发射电能，同时第一检测电路11c进行负载检测。此时第一检测信号COMM1表征耦合了需要供电的负载，因此，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第一发射侧耦合电路Coil1发射电能直至第七个周期(P7)。在第七周期，第一检测信号COMM1提示负载断开连接或不需要供电。此时，控制电路11b转而控制逆变器11a在下一个周期(也即第八个周期)中驱动第二发射侧耦合电路Coil2发射电能，同时第二检测电路11d进行负载检测。由于未能检测到负载，控制电路11b在连续两个周期内均未检测到负载(也即，所有的发射侧耦合电路均未连接负载)，因此，控制电路11b控制无线电能发射端休眠预定时间T_STBY。在休眠结束后，控制电路11b开始新一轮的检测循环，在两个周期内依次驱动第一发射侧耦合电路Coil1和第二发射侧耦合电路Coil2工作，以检测是否耦合负载，在没有检测到负载的情况下，再次进入休眠。

图5是本发明实施例的无线电能发射端在依次工作模式下的另一个工作时序图。图5说明了在两个发射侧耦合电路均耦合负载时依次工作模式的工作时序。如图5所示，在第一个周期，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第一发射侧耦合电路Coil1发射电能，同时第一检测电路11c进行负载检测。此时第一检测信号COMM1表征耦合了需要供电的负载，因此，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第一发射侧耦合电路Coil1发射电能直至第七个周期(P7)。在第七周期，第一检测信号COMM1提示负载断开连接或不需要供电。此时，控制电路11b转而控制逆变器11a在下一个周期(也即第八个周期)中驱动第二发射侧耦合电路Coil2发射电能，同时第二检测电路11d进行负载检测。此时，第二检测信号COMM2表征耦合了需要供电的负载，因此，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第二发射侧耦合电路Coil2发射电能直至第十一个周期(P11)。在第十一个周期，第二检测信号COMM2提示负载断开连接或不需要供电。此时，控制电路11b转而控制逆变器11a在下一个周期(也即第十二个周期)中驱动第一发射侧耦合电路Coil1发射电能，同时第一检测电路11c进行负载检测。由于两个负载均已经不再需要充电，因此在第十二个周期检测信号COMM1提示未连接负载或负载无需供电，因此，控制电路11b控制无线电能发射端进入休眠。如此循环。

由此，可以驱动多个发射侧耦合电路轮流工作，以对多个负载进行供电，提高了工作效率，并且可以同时兼容两个不同的无线供电标准或工作频率，在同一时间段内为不同的设备进行无线充电或供电。

在分时工作模式下，在第一检测信号COMM1提示第一发射侧耦合电路Coil1耦合了需要供电的负载时，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第一发射侧耦合电路Coil1持续发射电能预定数量的周期(时间区间T_SHARE)，并在下一个周期中驱动第二发射侧耦合电路Coil2发射电能，以进行负载检测。

在第二检测信号COMM2提示第二发射侧耦合电路Coil2耦合了需要供电的负载时，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第二发射侧耦合电路Coil2持续发射电能预定数量的周期，并在下一个周期中驱动所述第一发射侧耦合电路发射电能，以进行负载检测。由此周而复始地进行检测和供电。

图6是本发明实施例的无线电能发射端在分时工作模式下的工作时序图。图6说明了在仅有一个发射侧耦合电路耦合了负载时分时工作模式的工作时序。如图6所示，在第一个周期，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第一发射侧耦合电路Coil1发射电能，同时第一检测电路11c进行负载检测。此时第一检测信号COMM1表征耦合了需要供电的负载，因此，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第一发射侧耦合电路Coil1持续发射电能预定数量的周期(图6中为5个周期，也即，图中T_SHARE时间区域)。在第五个周期，第一检测信号COMM1仍然提示连接有需要供电的负载，但此时，在下一个周期，也即，第六个周期，控制电路11b控制逆变电路11a停止驱动第一发射侧耦合电路Coil1，而是切换到驱动第二发射侧耦合电路Coil2以检测其是否耦合负载。在第二检测信号COMM2提示未连接负载的情况下，在下一个周期(也即第七个周期)，控制电路11b控制逆变电路11a切换回驱动第一发射侧耦合电路Coil1发射电能，同时第一检测电路11c进行负载检测。此时第一检测信号COMM1表征耦合了需要供电的负载，因此，控制电路11b控制逆变电路11a再次驱动第一发射侧耦合电路Coil1持续发射电能预定数量的周期(图6中为5个周期)。如此循环。

图7是本发明实施例的无线电能发射端在分时工作模式下的另一个工作时序图。图7说明了在两个发射侧耦合电路均耦合负载时分时工作模式的工作时序。如图7所示，在第一个周期，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第一发射侧耦合电路Coil1发射电能，同时第一检测电路11c进行负载检测。此时第一检测信号COMM1表征耦合了需要供电的负载，因此，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第一发射侧耦合电路Coil1持续发射电能预定数量的周期(图6中为5个周期)。在第五个周期，第一检测信号COMM1仍然提示连接有需要供电的负载，但此时，在下一个周期，也即，第六个周期，控制电路11b控制逆变电路11a停止驱动第一发射侧耦合电路Coil1，而是切换到驱动第二发射侧耦合电路Coil2以检测其是否耦合负载。此时第二检测信号COMM2表征耦合了需要供电的负载，因此，控制电路11b控制逆变电路11a驱动第二发射侧耦合电路Coil2持续发射电能预定数量的周期。然后，在下一个周期(也即第七个周期)，控制电路11b控制逆变电路11a切换回驱动第一发射侧耦合电路Coil1发射电能已进行负载检测，如此循环。

由此，可以驱动多个发射侧耦合电路轮流工作，以对多个负载进行供电，提高了工作效率，并且可以同时兼容两个不同的无线供电标准或工作频率，在同一时间段内为不同的设备进行无线充电或供电。

进一步地，如图8所示，在一个优选地实施方式中，所述驱动电路11可以包括DC-DC变换器11e，DC-DC变换器11e设置于逆变电路的输入端口和电源输入端之间，用于调节输入到逆变电路11a的电压/电流。DC-DC变换器11e可以包括功率级电路及对应的控制电路，该控制电路可以与控制电路11b形成为一体，根据逆变器的状态和/或无线电能接收端反馈的输出电压/电流等参数调节输入到逆变电路11a的电压/电流。

首先，由于第一发射侧耦合电路Coil1和第二发射侧耦合电路Coil2可以基于不同的供电标准，两者可以具有不同的初始电压(该初始电压可以经由设置接口Conf进行设置)。因此，在由驱动一个发射侧耦合电路切换到驱动另一个发射侧耦合电路时，可以通过DC-DC变换器11e调节输入到逆变器的电压，以满足快速切换的需求。

其次，在驱动某一个发射侧耦合电路工作时，发射侧耦合电路的输出以及接收侧耦合电路的输出可能根据负载的状态以及耦合状态发生变化，动态地调节逆变电路11a的输入电压/电流可以使得发射侧耦合电路对负载输出的电压达到相应要求或是系统效率最优。

图9是本发明实施例的具有DC-DC变换器的无线电能发射端的工作时序图。如图9所示，在第一周期，第一发射侧耦合电路Coil1被驱动工作并进行负载检测，此时DC-DC变换器11e将输入电压V_in转换为具有第一值的电压V_bus输入到逆变电路11a。由于未检测到负载，在第二周期，切换到第二发射侧耦合电路Coil2，此时，DC-DC变换器11e将输入电压V_in转换为具有第二值的电压V_bus输入到逆变电路11a。在切换所驱动的发射侧耦合电路时，DC-DC变换器11e在切换间的重启时间来进行电压V_bus的重启。

由于未检测到负载，控制电路11b控制无线电能发射端进入休眠。在休眠结束后，再次驱动第一发射侧耦合电路Coil1工作并进行负载检测，在检测到负载后，驱动第一发射侧耦合电路Coil1持续发射电能直至检测到负载断开。在此期间，DC-DC变换器可以根据当前工作的发射侧耦合电路和/或无线电能接收端的反馈参量动态调整输入到逆变器的电压V_bus以使得系统效率最优。

应理解，图9仅以无线电能发射端工作于依次工作模式为例进行说明，但是上述优选方案也可以适用于分时工作模式以及根据设置单独发射电能的工作模式。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种驱动电路，包括：

逆变电路，用于将输入侧接收到的直流电信号转换为输出端口输出的交流电信号；

所述逆变电路被配置为将第一发射侧耦合电路和第二发射侧耦合电路耦接至相同的所述输出端口；

控制电路，用于在每个周期内控制逆变电路输出第一频率交流电以驱动所述第一发射侧耦合电路或输出第二频率交流电以驱动所述第二发射侧耦合电路；

其中，所述第一发射侧耦合电路相对于第二频率交流电为高阻电路，所述第二发射侧耦合电路相对于第一频率交流电为高阻电路。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，第一无线电能接收端被配置为与所述第一发射侧耦合电路耦合并以第一工作频率以非接触方式接收电能，第二无线电能接收端被配置为与所述第二发射侧电路耦合并以第二工作频率以非接触方式接收电能。

3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，当所述第一发射侧耦合电路和所述第二发射侧电路的位置重合时，在耦合位置上仅能放置所述第一无线电能接收端和所述第二无线电能接收端之一。

4.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，当所述第一发射侧耦合电路和所述第二发射侧电路的位置不重合时，所述第一无线电能接收端和所述第二无线电能接收端可以分别放在对应耦合位置上。

5.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第一发射侧耦合电路通过电磁感应的方式与所述第一无线电能接收端耦合以传输电能；所述第二发射侧耦合电路通过磁共振方式与所述第二无线电能接收端耦合以传输电能。

6.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第二发射侧耦合电路包括阻抗匹配电路和发射线圈，所述阻抗匹配电路用以根据负载状况调节输入所述发射线圈的电流或电压。

7.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述控制电路包括：

设置接口，用于获取所述无线电能发射端的驱动模式；

其中，所述控制电路根据所述驱动模式控制所述逆变电路单独驱动所述第一发射侧耦合电路或所述第二发射侧耦合电路工作，或者，驱动第一发射侧耦合电路和所述第二发射侧耦合电路轮流工作。

8.根据权利要求1或7所述的驱动电路，其特征在于，还包括：

第一检测电路，用于检测所述第一发射侧耦合电路是否耦合需要供电的负载输出第一检测信号；

第二检测电路，用于检测所述第二发射侧耦合电路是否耦合需要供电的负载输出第二检测信号；

根据所述无线电能发射端的耦合方式，所述第一检测电路和所述第二检测电路为相同或者不同类型的检测电路。

9.根据权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，所述控制电路在一个周期内控制所述逆变电路驱动所述第一发射侧耦合电路发射电能并从第一检测电路获取所述第一检测信号，在另一个周期内控制所述逆变电路驱动所述第二发射侧耦合电路发射电能并从所述第二检测电路获取所述第二检测信号。

10.根据权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，在所述第一检测信号提示所述第一发射侧耦合电路耦合了需要供电的负载时，所述控制电路控制所述逆变电路驱动所述第一发射侧耦合电路发射电能直至所述第一检测信号提示负载断开连接或不需要供电，并在下一个周期中驱动所述第二发射侧耦合电路发射电能；

在所述第二检测信号提示所述第二发射侧耦合电路耦合了需要供电的负载时，所述控制电路控制所述逆变电路驱动所述第二发射侧耦合电路发射电能，直至所述第二检测信号提示负载断开连接或不需要供电，并在下一个周期中驱动所述第一发射侧耦合电路发射电能。

11.根据权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，在所述第一检测信号提示所述第一发射侧耦合电路耦合了需要供电的负载时，所述控制电路控制所述逆变电路驱动所述第一发射侧耦合电路持续发射电能预定数量的周期，并在下一个周期中驱动所述第二发射侧耦合电路发射电能；

在所述第二检测信号提示所述第二发射侧耦合电路耦合了需要供电的负载时，所述控制电路控制所述逆变电路驱动所述第二发射侧耦合电路持续发射电能预定数量的周期，并在下一个周期中驱动所述第一发射侧耦合电路发射电能。

12.根据权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，在切换所驱动的发射侧耦合电路时，所述控制电路控制所述逆变电路的开关保持关断预定的重启时间。

13.根据权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，所述控制电路在连续两个周期中所述第一检测信号和所述第二检测信号分别提示对应的发射侧耦合电路未耦合需要供电的负载时控制所述无线电能发射端休眠预定时间。

14.根据权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，所述第一检测电路根据是否在发射侧耦合电路检测到扰动进行负载检测；

所述第二检测电路根据基于短距离无线通信协议的通信部件接收的信号进行负载检测。

15.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：

DC-DC变换器，连接在电源输入端和所述逆变电路的输入端口之间，用于根据负载状态调节输入到逆变电路的电压。

16.根据权利要求15所述的驱动电路，其特征在于，所述DC-DC变换器还用于在所述逆变电路切换到驱动所述第一发射侧耦合电路时调节输入所述逆变电路的电压为第一值，在所述逆变电路切换到驱动所述第二发射侧耦合电路时调节输入所述逆变电路的电压为第二值。

17.一种无线电能发射端，包括：

根据权利要求1-16中任一项所述的驱动电路；

第一发射侧耦合电路，与所述逆变电路的输出端口连接，用于由第一频率交流电驱动发射电能；

第二发射侧耦合电路，与所述逆变电路的输出端口连接，用于有第二频率交流电驱动发射电能；

其中，所述第一发射侧耦合电路相对于第二频率交流电为高阻电路，所述第二发射侧耦合电路相对于第一频率交流电为高阻电路。

18.一种无线供电系统，其特征在于，包括：

无线电能发射端，其包括根据权利要求1-16中任一项所述驱动电路，第一发射侧耦合电路和第二发射侧耦合电路，所述第一发射侧耦合电路和所述第二发射侧耦合电路为均并联连接于所述逆变电路的相同的交流电输出端口；

无线电能接收端，其包括第一无线电能接收端和第二无线电能接收端，所述第一无线电能接收端被配置为与所述第一发射侧耦合电路耦合并以第一工作频率以非接触方式接收电能，所述第二无线电能接收端被配置为与所述第二发射侧电路耦合并以第二工作频率以非接触方式接收电能。

19.根据权利要求18所述的无线供电系统，其特征在于，所述第一无线电能接收端和所述第二无线电能接收端根据不同无线充电标准进行无线供电或充电。

20.根据权利要求18所述的无线供电系统，其特征在于，所述第一无线电能接收端包括：

第一接收端耦合电路，被配置为与所述第一发射侧耦合电路耦合，并通过电磁感应方式接收电能；

整流电路，被配置为将所述第一接收端耦合电路接收的交流电进行整流以获得直流电；

DC-DC变换器,被配置为根据负载状况调整所述无线供电系统的输出电压或电流；

通信电路，被配置为与所述无线电能发射端进行通信，以向其反馈所述无线电能接收端的信息。

21.根据权利要求18所述的无线供电系统，其特征在于，所述第二无线电能接收端包括：

第二接收端耦合电路，被配置为与所述第二发射侧耦合电路耦合，并通过磁共振方式接收电能；

整流电路，被配置为将所述第二接收端耦合电路接收的交流电进行整流以获得直流电；

DC-DC变换器,被配置为根据负载状况调整所述无线供电系统的输出电压或电流；

通信电路，被配置为与所述无线电能发射端进行通信，以向其反馈所述无线电能接收端的信息。