CN108767955A - 无线充电电路、无线充电发射端及无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线充电电路、无线充电发射端及无线充电系统，该电路包括：输入接口、整流滤波模块、电压转换模块、功率转换模块和发射线圈；输入接口用于接收电网提供的低频高压交流电，将低频高压交流电输出至整流滤波模块；整流滤波模块将低频高压交流电转换为低频高压直流电，将低频高压直流电输出至电压转换模块；电压转换模块将低频高压直流电转换为低频低压直流电，将低频低压直流电输出至功率转换模块；功率转换模块将低频低压直流电转换为高频低压交流电，将高频低压交流电输出至发射线圈；发射线圈将高频低压交流电发送至无线充电接收端。解决了现有技术中适配器无法提供与无线充电发射端匹配的电压，所导致的无线充电失败的问题。

Description

无线充电电路、无线充电发射端及无线充电系统

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种无线充电电路、无线充电发射端及无线充电系统。

背景技术

随着移动互联网技术的发展，移动终端已成为人们生活和工作中可不缺少的物品，与此同时，随着无线充电技术的发展，用于为移动终端充电的无线充电系统也得到了快速的发展。

现有技术中，如图1所示，无线充电系统由以下几部分构成：适配器101、无线充电发射端102和无线充电接收端103，其中，无线充电接收端103可以包括：手机、平板电脑等移动终端。在对无线充电接收端103进行无线充电时，适配器101的一端与电源插座电连接，以从电网获取交流电，适配器101的另一端与无线充电发射端102连接，为无线充电发射端102提供直流电，无线充电发射端102将从适配器101接收到的电能，通过发射线圈传递给无线充电接收端103的接收线圈，无线充电接收端103将接收到的电能进行整流滤波、电压转换后提供给无线充电接收端103的电池以进行供电。

然而，不同无线充电发射端对于输入电压的要求不同，如果适配器无法提供与无线充电发射端匹配的电压，则无法实现对无线充电接收端的无线充电。

发明内容

本发明实施例提供一种无线充电电路、无线充电发射端及无线充电系统，以解决现有技术中适配器无法提供与无线充电发射端匹配的电压，所导致的无线充电失败的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例还提供了一种无线充电电路，所述无线充电电路包括：输入接口、整流滤波模块、电压转换模块、功率转换模块和发射线圈；其中，

所述输入接口，用于接收电网提供的低频高压交流电，以及将所述低频高压交流电输出至所述整流滤波模块；

所述整流滤波模块，用于将所述低频高压交流电转换为低频高压直流电，以及将所述低频高压直流电输出至所述电压转换模块；

所述电压转换模块，用于将所述低频高压直流电转换为低频低压直流电，以及将所述低频低压直流电输出至所述功率转换模块；

所述功率转换模块，用于将所述低频低压直流电转换为高频低压交流电，以及将所述高频低压交流电输出至所述发射线圈；

所述发射线圈，用于将所述高频低压交流电发送至无线充电接收端。

第二方面，本发明实施例还提供了一种无线充电发射端，所述无线充电发射端包括：上述无线充电电路。

第三方面，本发明实施例还提供了一种无线充电系统，所述无线充电系统包括：上述无线充电发射端和无线充电接收端。

本发明实施例中，对无线充电发射端中的充电电路做出调整，增加了整流滤波模块和电压转换模块，以及复用无线充电发射端中原有的输入接口、电压转换模块和功率转换模块，其中，整流滤波模块将家用的低频高压交流电转换为低频高压直流电，并提供给电压转换模块，电压转换模块将低频高压直流电转换为低频低压直流电，并提供给功率转换模块，功率转换模块将低频低压直流电转换为高频低压交流电，并提供给发射线圈，以替代现有技术中需要先通过适配器将家用的低频高压交流电转化为直流电后，再对无线充电发射端供电。可见，本发明实施例中，交流电转化为直流电、以及电压降压均在无线充电发射端内完成，使得电网可以对无线充电发射端供电，而无需适配器，一方面，解决了现有技术中适配器无法提供与无线充电发射端匹配的电压，所导致的无线充电失败的技术问题；另一方面，不需要适配器及其数据线传输电能，降低了电能的损失。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的一个实施例的无线充电系统的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的无线充电电路的结构示意图；

图3是本发明的另一个实施例的无线充电电路的结构示意图；

图4是本发明的一个实施例的无线充电系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

随着无线充电技术的发展，无线充电系统对发热、效率、成本、外观等都提出了新的要求。目前无线系统都是由适配器提供直流电给无线充电发射端，后由无线充电发射端经过功率控制，通过发射线圈将能量传递给无线充电接收端的接收线圈。无线充电接收端的接收线圈感应到能量后，由无线充电接收端的输出模块经过整流滤波后，输出一个固定的电压到的无线充电接收端的PMIC模块，由PMIC模块进行电压转换后给电池充电。

然而，不同无线充电发射端对于输入电压的要求不同，一方面如果适配器无法提供与无线充电发射端匹配的电压，则无法实现对无线充电接收端的无线充电，另一方面也限制了行业发展。为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种无线充电电路、无线充电发射端及无线充电系统。

下面首先对本发明实施例提供的一种无线充电电路进行介绍。

图2是本发明的一个实施例的无线充电电路的结构示意图，如图2所示，该无线充电电路可以包括：输入接口201、整流滤波模块202、电压转换模块203、功率转换模块204和发射线圈205；其中，

输入接口201，用于接收电网提供的低频高压交流电，以及将低频高压交流电输出至整流滤波模块202；

整流滤波模块202，用于将低频高压交流电转换为低频高压直流电，以及将低频高压直流电输出至电压转换模块203；

电压转换模块203，用于将低频高压直流电转换为低频低压直流电，以及将低频低压直流电输出至功率转换模块204；

功率转换模块204，用于将低频低压直流电转换为高频低压交流电，以及将高频低压交流电输出至发射线圈205；

发射线圈205，用于将高频低压交流电发送至无线充电接收端。

本发明实施例中，输入模块与整流滤波模块连接，整流滤波模块与电压转换模块连接，电压转换模块与功率转换模块连接，功率转换模块与发射线圈连接。

本发明实施例中，整流滤波模块可以包括：电磁干扰EMI滤波器和整流滤波器；其中，EMI滤波器与输入接口连接，用于滤除低频高压交流电中的电磁干扰，以及将滤除干扰后的低频高压交流电输出至整流滤波器；整流滤波器与EMI滤波器连接，用于将滤除干扰后的低频高压交流电转换为低频高压直流电，以及将低频高压直流电输出至电压转换模块。

本发明实施例中，功率转换模块可以包括：功率变换器和桥式功率控制器，其中，功率变换器与电压转换模块和发射线圈连接，用于将低频低压直流电转换为高频低压交流电，以及将高频低压交流电输出至发射线圈，桥式功率控制器与功率变换器连接，用于控制功率变换器进行功率转换。

本发明实施例中，无线充电发射端可以为无线充电器，无线充电接收端可以为手机、平板电脑、智能手表、手环及个人数字助理等移动终端。

需要说明的是，由于上述无线充电电路通常被密封在无线充电发射端内部，不会直接与用户接触，因此，上述无线充电电路中的各个模块之间可以不做电隔离，降低了隔离的成本。当然，在实际应用中，也可以对无线充电电路中的各个模块之间进行电隔离，本发明实施例对此不作限定。

由上述实施例可见，该实施例中，对无线充电发射端中的充电电路做出调整，增加了整流滤波模块和电压转换模块，以及复用无线充电发射端中原有的输入接口、电压转换模块和功率转换模块，其中，整流滤波模块将家用的低频高压交流电转换为低频高压直流电，并提供给电压转换模块，电压转换模块将低频高压直流电转换为低频低压直流电，并提供给功率转换模块，功率转换模块将低频低压直流电转换为高频低压交流电，并提供给发射线圈，以替代现有技术中需要先通过适配器将家用的低频高压交流电转化为直流电后，再对无线充电发射端供电。可见，本发明实施例中，交流电转化为直流电、以及电压降压均在无线充电发射端内完成，使得电网可以对无线充电发射端供电，而无需适配器，一方面，解决了现有技术中适配器无法提供与无线充电发射端匹配的电压，所导致的无线充电失败的技术问题；另一方面，不需要适配器及其数据线传输电能，降低了电能的损失。

图3是本发明的另一个实施例的无线充电电路的结构示意图，如图3所示，该无线充电电路可以包括：输入接口301、整流滤波模块302、电压转换模块303、功率转换模块304、发射线圈305、第一通信模块306和控制模块307；其中，

输入接口301，用于接收电网提供的低频高压交流电，以及将低频高压交流电输出至整流滤波模块302；

整流滤波模块302，用于将低频高压交流电转换为低频高压直流电，以及将低频高压直流电输出至电压转换模块303；

电压转换模块303，用于将低频高压直流电转换为低频低压直流电，以及将低频低压直流电输出至功率转换模块304；

功率转换模块304，用于将低频低压直流电转换为高频低压交流电，以及将高频低压交流电输出至发射线圈305；

发射线圈305，用于将高频低压交流电发送至无线充电接收端；

第一通信模块306，用于接收来自无线充电接收端的充电控制指令，以及将充电控制指令输出至控制模块307；其中，该充电控制指令中携带有无线充电接收端所请求的充电功率信息。

控制模块307，用于根据充电控制指令控制功率转换模块304调整输出功率；

本发明实施例中，输入模块与整流滤波模块连接，整流滤波模块与电压转换模块连接，电压转换模块与功率转换模块连接，功率转换模块与发射线圈连接，控制模块与功率转换模块连接，第一通信模块与控制模块连接。

本发明实施例中，充电功率信息可以包括：无线充电接收端所需要的电压、电流以及功率等等。

在一个例子中，控制模块可以控制功率转换模块调整输出功率，按照多个步进调节使得无线充电接收端整流后的电压为10毫伏左右。

本发明实施例中，第一通信模块可以包括以下至少一项：蓝牙模块、射频识别模块、无线局域网模块和NFC模块。也就是说，第一通信模块的通信方式可以为蓝牙、电磁感应、WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)和NFC(NearField Communication，近距离无线通讯)中的至少一种。

由上述实施例可见，该实施例中，还可以在无线充电发射端的无线充电电路中增加第一通信模块和控制模块，其中，第一通信模块接收无线充电接收端所需的电功率信息，控制模块根据无线充电接收端所需的电功率信息控制功率转换模块调整输出功率，使得无线充电发射端可以根据无线充电接收端的实际需求，动态地调整发射功率，从而能够提高充电效率以及降低电能的损失。

本发明提供的另一个实施例中，该实施例可以在图3所示无线充电电路的基础上，增加以下模块：反馈模块；其中，

反馈模块，用于收集无线充电电路的工作状态信息，并将工作状态信息输出至第一通信模块；

第一通信模块，还用于将工作状态信息发送至无线充电接收端，其中，该工作状态信息可以包括：发射线圈的电压、电流和发射功率。

本发明实施例中，反馈模块与第一通信模块连接，此外，反馈模块还可以与无线充电电路中的其他模块连接，以获取其他模块的工作状态信息，可以理解的是，反馈模块连接的模块越多，能够收集到的工作状态信息越多。

由上述实施例可见，该实施例中，还可以在无线充电发射端的无线充电电路中增加反馈模块，其中，反馈模块通过第一通信模块将无线充电电路的工作状态信息反馈给无线充电接收端，以便无线充电接收端可以及时了解无线充电发射端的工作状态。

本发明提供的另一个实施例中，该实施例可以在图3所示无线充电电路的基础上，增加以下模块：认证模块；其中，

第一通信模块，还用于接收来自无线充电接收端的充电认证指令，以及将充电认证指令输出至认证模块；

认证模块，用于对充电认证指令做出响应，以及将响应输出至第一通信模块，以使第一通信模块将响应发送至无线充电接收端；其中，该响应用于指示认证通过或认证未通过。

本发明实施例中，可以包括两种响应，一种响应对应认证通过，另一种响应对应认证未通过。

本发明实施例中，认证模块与第一通信模块连接。

在一个例子中，当使用无线充电发射端为无线充电接收端充电时，无线充电接收端可以通过磁感应、蓝牙，或者WiFi等通信方式，发送认证指令到无线充电发射端的第一通信模块，进行身份认证，无线充电发射端的认证模块做出响应后，无线充电接收端控制充电电路导通。

由上述实施例可见，该实施例中，还可以在无线充电发射端的无线充电电路中增加认证模块，其中，认证模块对无线充电接收端进行身份认证，当认证通过后，才为无线充电接收端供电，以避免将金属异物当作无线充电接收端，导致电能浪费和金属异物过热发生爆炸。

基于上述无线充电电路，本发明实施例还提供了一种包含上述无线充电电路的无线充电发射端。

需要说明的是，由于无线充电发射端本体的结构是现有技术，并且无线充电电路在上述实施例中已进行了说明，因此，本发明实施例中对无线充电发射端的结构不再赘述。

本发明实施例中，采用上述无线充电电路，无线充电接收端可以直接接入交流电网，具备整流、滤波、电压转换、功率控制和发射能力，使得无需适配器，就可以完成无线充电过程，一方面，解决了现有技术中适配器无法提供与无线充电发射端匹配的电压，所导致的无线充电失败的技术问题；另一方面，不需要适配器及其数据线传输电能，降低了电能的损失。

基于上述无线充电发射端，本发明实施例还提供了一种包括上述无线充电发射端和无线充电接收端的无线充电系统。

为了便于理解，下面首先对现有技术中的无线充电接收端进行介绍，现有技术中，无线充电接收端包括：接收线圈、输出模块、PMIC(Power ManagementIC，电源管理集成电路)模块和电池，其中，接收线圈用于接收无线充电发射端的发射线圈发送的高频低压交流电，以及将高频低压交流电输出至输出模块；输出模块，用于对高频低压交流电转换为高频低压直流电，以及将高频低压直流电输出至PMIC模块；PMIC模块，用于将高频低压直流电进行降压后，输出至电池。然而，PMIC模块进行电压转换，会产生较多的能量损耗。为了减低无线充电接收端的电能损耗，本发明实施例提供了一种无线充电接收端，该无线充电接收端和上述无线充电发射端构成无线充电系统。

图4是本发明的一个实施例的无线充电系统的结构示意图，如图4所示，无线充电系统可以包括：无线充电发射端和无线充电接收端；其中，

无线充电发射端由包含输入模块301、整流滤波模块302、电压转换模块303、功率转换模块304、发射线圈305、第一通信模块306和控制模块307的无线充电电路构成；其中，

输入接口301，用于接收电网提供的低频高压交流电，以及将低频高压交流电输出至整流滤波模块302；

整流滤波模块302，用于将低频高压交流电转换为低频高压直流电，以及将低频高压直流电输出至电压转换模块303；

电压转换模块303，用于将低频高压直流电转换为低频低压直流电，以及将低频低压直流电输出至功率转换模块304；

功率转换模块304，用于将低频低压直流电转换为高频低压交流电，以及将高频低压交流电输出至发射线圈305；

发射线圈305，用于将高频低压交流电发送至无线充电接收端；

第一通信模块306，用于接收来自无线充电接收端的充电控制指令，以及将充电控制指令输出至控制模块307；其中，该充电控制指令中携带有无线充电接收端所请求的充电功率信息。

控制模块307，用于根据充电控制指令控制功率转换模块304调整输出功率。

无线充电接收端可以包括：接收线圈401、输出模块402、直通通路403、PMIC模块404、电池405和第二通信模块406；其中，

接收线圈401，用于接收无线充电发射端的发射线圈305发送的高频低压交流电，以及将高频低压交流电输出至输出模块402；

输出模块402，用于对高频低压交流电转换为高频低压直流电，以及将高频低压直流电输出至直通通路403或PMIC模块404；

直通通路403，用于将高频低压直流电输出至电池405；

PMIC模块404，用于将高频低压直流电进行降压后，输出至电池405；

第二通信模块406，用于向无线充电发射端的第一通信模块306发送充电控制指令；该充电控制指令中携带有无线充电接收端所请求的充电功率信息。

本发明实施例中，直通通路传输电流时，产生的能量损失仅为通路阻抗损失。可选的，直通通路可以包括MOS管；其中，MOS管的栅极与输出模块连接，MOS管的漏极与电池连接，源极接地。

本发明实施例中，无线充电发射端和无线充电接收端，均具有通信模块，使得无线充电发射端和无线充电接收端可以相互通信，无线充电发射端可以根据无线充电接收端的需求动态地调整不同的输出功率，在此情况下，无线充电接收端接收到的电流经过整流滤波后，可以通过直通通路直接给电池供电。

当无线充电发射端不具备通信模块时，可以关闭直充通路，无线充电接收端接收到的电流经过整流滤波后，通过PMIC模块进行电压转换后给电池供电。

可见，本发明实施例中的无线充电接收端，既可以兼容常规的无线充电发射端，又可以在使用本发明实施例提供的无线充电发射端时，通过直充通路快速地为电池充电。

本发明实施例中，PMIC模块可以将按照比例对电流进行降压处理。

本发明实施例中，第二通信模块可以包括以下至少一项：蓝牙模块、射频识别模块、无线局域网模块和近距离无线通讯NFC模块。在此情况下，第二通信模块与第一通信模块之间的通信方式可以为蓝牙、电磁感应、WiFi和NFC中的至少一种。

由上述实施例可见，该实施例中，无线充电发射端和无线充电接收端可以通过第一通信模块和第二通信模块进行相互通信，无线充电接收端可以调整无线充电发射端的输出功率，使得无线充电接收端接收到的能量进行整流滤波后，可以直接供给电池使用，而无需使用PMIC模块，此时，只有电池是唯一热源和通路阻抗，从而降低电能的损耗，此外，也可以降低发热，有利于系统提高充电效率。无线充电系统中较少了一个适配器，使得系统的配件较少，便于携带。

本发明提供的另一个实施例中，无线充电接收端可以包括：接收线圈、输出模块、直通通路、第二通信模块和电池。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (11)

1.一种无线充电电路，其特征在于，所述无线充电电路包括：输入接口、整流滤波模块、电压转换模块、功率转换模块和发射线圈；其中，

所述输入接口，用于接收电网提供的低频高压交流电，以及将所述低频高压交流电输出至所述整流滤波模块；

所述整流滤波模块，用于将所述低频高压交流电转换为低频高压直流电，以及将所述低频高压直流电输出至所述电压转换模块；

所述电压转换模块，用于将所述低频高压直流电转换为低频低压直流电，以及将所述低频低压直流电输出至所述功率转换模块；

所述功率转换模块，用于将所述低频低压直流电转换为高频低压交流电，以及将所述高频低压交流电输出至所述发射线圈；

所述发射线圈，用于将所述高频低压交流电发送至无线充电接收端。

2.根据权利要求1所述的无线充电电路，其特征在于，所述无线充电电路还包括：第一通信模块和控制模块；其中，

所述第一通信模块，用于接收来自所述无线充电接收端的充电控制指令，以及将所述充电控制指令输出至所述控制模块；

所述控制模块，用于根据所述充电控制指令控制所述功率转换模块调整输出功率；

其中，所述充电控制指令中携带有所述无线充电接收端所请求的充电功率信息。

3.根据权利要求2所述的无线充电电路，其特征在于，所述无线充电电路还包括：反馈模块；其中，

所述反馈模块，用于收集所述无线充电电路的工作状态信息，并将所述工作状态信息输出至所述第一通信模块；

所述第一通信模块，还用于将所述工作状态信息发送至所述无线充电接收端

其中，所述工作状态信息包括：所述发射线圈的电压、电流和发射功率。

4.根据权利要求2所述的无线充电电路，其特征在于，所述无线充电电路还包括：认证模块；其中，

所述第一通信模块，还用于接收来自所述无线充电接收端的充电认证指令，以及将所述充电认证指令输出至所述认证模块；

所述认证模块，用于对所述充电认证指令做出响应，以及将所述响应输出至所述第一通信模块，以使所述第一通信模块将所述响应发送至所述无线充电接收端；其中，所述响应用于指示认证通过或认证未通过。

5.根据权利要求2所述的无线充电电路，其特征在于，所述第一通信模块包括以下至少一项：

蓝牙模块、射频识别模块、无线局域网模块和近距离无线通讯NFC模块。

6.根据权利要求1所述的无线充电电路，其特征在于，所述整流滤波模块包括：电磁干扰EMI滤波器和整流滤波器；其中，

所述EMI滤波器，用于滤除所述低频高压交流电中的电磁干扰，以及将滤除干扰后的低频高压交流电输出至所述整流滤波器；

所述整流滤波器，用于将所述滤除干扰后的低频高压交流电转换为低频高压直流电。

7.一种无线充电发射端，其特征在于，所述无线充电发射端包括：如权利要求1至6中任一项所述的无线充电电路。

8.一种无线充电系统，其特征在于，所述无线充电系统包括：如权利要求7所述的无线充电发射端和无线充电接收端。

9.根据权利要求8所述的无线充电系统，其特征在于，所述无线充电接收端包括：第二通信模块；其中，

所述第二通信模块，用于向所述无线充电发射端的第一通信模块发送充电控制指令；所述充电控制指令中携带有所述无线充电接收端所请求的充电功率信息。

10.根据权利要求9所述的无线充电系统，其特征在于，所述无线充电接收端还包括：接收线圈、输出模块、直通通路和电池；其中，

所述接收线圈，用于接收所述无线充电发射端的发射线圈发送的高频低压交流电，以及将所述高频低压交流电输出至所述输出模块；

所述输出模块，用于对所述高频低压交流电转换为高频低压直流电，以及将所述高频低压直流电输出至所述直通通路；

所述直通通路，用于将所述高频低压直流电输出至所述电池。

11.根据权利要求10所述的无线充电系统，其特征在于，所述直通通路包括MOS管；其中，所述MOS管的栅极与所述输出模块连接，所述MOS管的漏极与所述电池连接，源极接地。