CN109546724A - 一种双模无线充电单芯片架构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双模无线充电单芯片架构，包括控制电路板，控制电路板上设有全桥同步整流模块、半桥同步整流模块、高功率可调节稳压输出电路、低功率可调节稳压输出电路、低压稳压电路、输出信号调变电路、输入信号解调电路、ADC电路、过电压保护电路、过电流保护电路、过温度保护电路、无线充电协议控制电路和加速送电电路，本发明结构原理简单，可同时连接两个无线充电线圈，具有高效率的过电压/过电流/过温度保护功能，安全性能高。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，具体为一种双模无线充电单芯片架构。
背景技术
无线充电技术源于无线电能传输技术，可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。
小功率无线充电常采用电磁感应式，如对手机充电的Qi方式，但中兴的电动汽车无线充电方式采用的感应式。大功率无线充电常采用谐振式(大部分电动汽车充电采用此方式)由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用；由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。
现有技术中的无线充电装置只连接单一无线充电线圈、只具有单一整流器、输出电压只有5至12V、最高输出功率只有15W、必须使用软件程序或韧件程序、必须使用内存模块、具有简易的过电压/过电流/过温度保护功能，因此，有必要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双模无线充电单芯片架构，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双模无线充电单芯片架构, 包括控制电路板，所述控制电路板上设有全桥同步整流模块、半桥同步整流模块、高功率可调节稳压输出电路、低功率可调节稳压输出电路、低压稳压电路、输出信号调变电路、输入信号解调电路、ADC电路、过电压保护电路、过电流保护电路、过温度保护电路、无线充电协议控制电路和加速送电电路；
其中，所述全桥同步整流模块输入端连接第一无线充电线圈，将第一无线充电线圈的第一交流电源转换成第一直流电源，第一无线充电线圈是靠进但未接触到发射端的无线充电发射线圈；
所述半桥同步整流模块输入端连接第二无线充电线圈，将第二无线充电线圈的第二交流电源转换成第二直流电源，第二无线充电线圈是靠进但未接触到发射端的无线充电发射线圈；
所述高功率可调节稳压输出电路分别连接全桥同步整流模块、半桥同步整流模块，将第一直流电源或第二直流电源转换成高功率可调节稳压输出电源；
所述低功率可调节稳压输出电路将第一直流电源或第二直流电源转换成低功率可调节稳压输出电源；
所述低压稳压电路将第一直流电源或第二直流电源转换成低压稳压输出电源；
所述无线充电协议控制电路在第一直流电源或第二直流电源开始供电后，依据无线充电协议，产生无线充电输出数据，并以无线充电输出数据信号的方式传送至输出信号调变电路，而且在接收到过电压信号、过电流信号、过温度信号时，立即产生中止供电输出数据，并以中止供电输出数据信号的方式传送至输出信号调变电路；
所述输出信号调变电路连接无线充电协议控制电路，将来自无线充电协议控制电路的无线充电输出数据信号或中止供电输出数据转换成输出调变信号，并迭加到第一直流电源而传送至第一无线充电线圈，藉以通知发射端；
所述输入信号解调电路连接无线充电协议控制电路，将发射端发送且包含在第一直流电源中的调变信号转换成解调输入数据，并传送至无线充电协议控制电路，且由无线充电协议控制电路依据无线充电协议，产生相对应的无线充电输出数据，经输出信号调变电路传送至第一无线充电线圈，藉以响应解调输入数据，进而达到与发射端的双向通信、沟通功能；
所述ADC电路连接无线充电协议控制电路，将10信道的模拟信号个别转换成10信道的数字信号，10信道的模拟信号可包含第一直流电源的电压、第一直流电源的电流、第二直流电源的电压、第二直流电源的电流、高功率可调节稳压输出电源的电压、高功率可调节稳压输出电源的电流、低功率可调节稳压输出电源的电压、低功率可调节稳压输出电源的电流、低压稳压输出电源的电压、低压稳压输出电源的电流、芯片的温度以及多个外部输入的模拟信号的至少其中之十；
所述加速送电电路连接无线充电协议控制电路，在第一直流电源或第二直流电源开始供电时，依据无线充电协议，发送延长供电信号至第二无线充电线圈，藉以通知发射端延长并加大供电率。
优选的，所述过电压保护电路感测并监视第一直流电源或第二直流电源的电压，如果第一直流电源或第二直流电源的电压大于或等于默认的过电压值，则产生并发出过电压信号至无线充电协议控制电路，并将第一无线充电线圈或第二无线充电线圈的第一交流电源或第二交流电源经由过电压保护电容而导通至接地，藉以降低第一交流电源或第二交流电源的电压。
优选的，所述过电流保护电路感测并监视第一直流电源或第二直流电源的电流，如果第一直流电源或第二直流电源的电流大于或等于预设的过电流值，则产生并发出过电流信号至无线充电协议控制电路，并限制第一直流电源或第二直流电源的电流为预设的过电流值。
优选的，所述过温度保护电路感测并监视芯片的温度，如果芯片的温度大于或等于默认的过温度值，则产生并发出过温度信号至无线充电协议控制电路，并关闭高功率可调节稳压输出电路、低功率可调节稳压输出电路、低压稳压电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构原理简单，可同时连接两个无线充电线圈，具有两个同步整流器，输出电压5至80V，最高输出功率40W，而且不使用软件程序也不使用韧件程序、不使用内存模块，此外还具有高效率的过电压/过电流/过温度保护功能安全性能高。
附图说明
图1为本发明控制原理框图。
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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种双模无线充电单芯片架构, 包括控制电路板1，所述控制电路板1上设有全桥同步整流模块2、半桥同步整流模块3、高功率可调节稳压输出电路4、低功率可调节稳压输出电路5、低压稳压电路6、输出信号调变电路7、输入信号解调电路8、ADC电路9、过电压保护电路10、过电流保护电路11、过温度保护电路12、无线充电协议控制电路13和加速送电电路14；
其中，所述全桥同步整流模块2输入端连接第一无线充电线圈15，将第一无线充电线圈15的第一交流电源转换成第一直流电源，第一无线充电线圈是靠进但未接触到发射端的无线充电发射线圈；
所述半桥同步整流模块3输入端连接第二无线充电线圈16，将第二无线充电线圈16的第二交流电源转换成第二直流电源，第二无线充电线圈是靠进但未接触到发射端的无线充电发射线圈；
所述高功率可调节稳压输出电路4分别连接全桥同步整流模块2、半桥同步整流模块3，将第一直流电源或第二直流电源转换成高功率可调节稳压输出电源；
所述低功率可调节稳压输出电路5将第一直流电源或第二直流电源转换成低功率可调节稳压输出电源；
所述低压稳压电路6将第一直流电源或第二直流电源转换成低压稳压输出电源；
所述无线充电协议控制电路13在第一直流电源或第二直流电源开始供电后，依据无线充电协议，产生无线充电输出数据，并以无线充电输出数据信号的方式传送至输出信号调变电路，而且在接收到过电压信号、过电流信号、过温度信号时，立即产生中止供电输出数据，并以中止供电输出数据信号的方式传送至输出信号调变电路；
所述输出信号调变电路7连接无线充电协议控制电路13，将来自无线充电协议控制电路的无线充电输出数据信号或中止供电输出数据转换成输出调变信号，并迭加到第一直流电源而传送至第一无线充电线圈，藉以通知发射端；
所述输入信号解调电路8连接无线充电协议控制电路13，将发射端发送且包含在第一直流电源中的调变信号转换成解调输入数据，并传送至无线充电协议控制电路，且由无线充电协议控制电路依据无线充电协议，产生相对应的无线充电输出数据，经输出信号调变电路传送至第一无线充电线圈，藉以响应解调输入数据，进而达到与发射端的双向通信、沟通功能；
所述ADC电路9连接无线充电协议控制电路13，将10信道的模拟信号个别转换成10信道的数字信号，10信道的模拟信号可包含第一直流电源的电压、第一直流电源的电流、第二直流电源的电压、第二直流电源的电流、高功率可调节稳压输出电源的电压、高功率可调节稳压输出电源的电流、低功率可调节稳压输出电源的电压、低功率可调节稳压输出电源的电流、低压稳压输出电源的电压、低压稳压输出电源的电流、芯片的温度以及多个外部输入的模拟信号的至少其中之十；
所述加速送电电路14连接无线充电协议控制电路13，在第一直流电源或第二直流电源开始供电时，依据无线充电协议，发送延长供电信号至第二无线充电线圈，藉以通知发射端延长并加大供电率。
本发明中，过电压保护电路10感测并监视第一直流电源或第二直流电源的电压，如果第一直流电源或第二直流电源的电压大于或等于默认的过电压值，则产生并发出过电压信号至无线充电协议控制电路，并将第一无线充电线圈或第二无线充电线圈的第一交流电源或第二交流电源经由过电压保护电容而导通至接地，藉以降低第一交流电源或第二交流电源的电压；过电流保护电路11感测并监视第一直流电源或第二直流电源的电流，如果第一直流电源或第二直流电源的电流大于或等于预设的过电流值，则产生并发出过电流信号至无线充电协议控制电路，并限制第一直流电源或第二直流电源的电流为预设的过电流值；过温度保护电路12感测并监视芯片的温度，如果芯片的温度大于或等于默认的过温度值，则产生并发出过温度信号至无线充电协议控制电路，并关闭高功率可调节稳压输出电路、低功率可调节稳压输出电路、低压稳压电路。
综上所述，本发明结构原理简单，可同时连接两个无线充电线圈，具有两个同步整流器，输出电压5至80V，最高输出功率40W，而且不使用软件程序也不使用韧件程序、不使用内存模块，此外还具有高效率的过电压/过电流/过温度保护功能安全性能高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种双模无线充电单芯片架构, 包括控制电路板（1），其特征在于：所述控制电路板（1）上设有全桥同步整流模块（2）、半桥同步整流模块（3）、高功率可调节稳压输出电路（4）、低功率可调节稳压输出电路（5）、低压稳压电路（6）、输出信号调变电路（7）、输入信号解调电路（8）、ADC电路（9）、过电压保护电路（10）、过电流保护电路（11）、过温度保护电路（12）、无线充电协议控制电路（13）和加速送电电路（14）；
其中，所述全桥同步整流模块（2）输入端连接第一无线充电线圈（15），将第一无线充电线圈（15）的第一交流电源转换成第一直流电源，第一无线充电线圈是靠进但未接触到发射端的无线充电发射线圈；
所述半桥同步整流模块（3）输入端连接第二无线充电线圈（16），将第二无线充电线圈（16）的第二交流电源转换成第二直流电源，第二无线充电线圈是靠进但未接触到发射端的无线充电发射线圈；
所述高功率可调节稳压输出电路（4）分别连接全桥同步整流模块（2）、半桥同步整流模块（3），将第一直流电源或第二直流电源转换成高功率可调节稳压输出电源；
所述低功率可调节稳压输出电路（5）将第一直流电源或第二直流电源转换成低功率可调节稳压输出电源；
所述低压稳压电路（6）将第一直流电源或第二直流电源转换成低压稳压输出电源；
所述无线充电协议控制电路（13）在第一直流电源或第二直流电源开始供电后，依据无线充电协议，产生无线充电输出数据，并以无线充电输出数据信号的方式传送至输出信号调变电路，而且在接收到过电压信号、过电流信号、过温度信号时，立即产生中止供电输出数据，并以中止供电输出数据信号的方式传送至输出信号调变电路；
所述输出信号调变电路（7）连接无线充电协议控制电路（13），将来自无线充电协议控制电路的无线充电输出数据信号或中止供电输出数据转换成输出调变信号，并迭加到第一直流电源而传送至第一无线充电线圈，藉以通知发射端；
所述输入信号解调电路（8）连接无线充电协议控制电路（13），将发射端发送且包含在第一直流电源中的调变信号转换成解调输入数据，并传送至无线充电协议控制电路，且由无线充电协议控制电路依据无线充电协议，产生相对应的无线充电输出数据，经输出信号调变电路传送至第一无线充电线圈，藉以响应解调输入数据，进而达到与发射端的双向通信、沟通功能；
所述ADC电路（9）连接无线充电协议控制电路（13），将10信道的模拟信号个别转换成10信道的数字信号，10信道的模拟信号可包含第一直流电源的电压、第一直流电源的电流、第二直流电源的电压、第二直流电源的电流、高功率可调节稳压输出电源的电压、高功率可调节稳压输出电源的电流、低功率可调节稳压输出电源的电压、低功率可调节稳压输出电源的电流、低压稳压输出电源的电压、低压稳压输出电源的电流、芯片的温度以及多个外部输入的模拟信号的至少其中之十；
所述加速送电电路（14）连接无线充电协议控制电路（13），在第一直流电源或第二直流电源开始供电时，依据无线充电协议，发送延长供电信号至第二无线充电线圈，藉以通知发射端延长并加大供电率。
2.根据权利要求1所述的一种双模无线充电单芯片架构，其特征在于：所述过电压保护电路（10）感测并监视第一直流电源或第二直流电源的电压，如果第一直流电源或第二直流电源的电压大于或等于默认的过电压值，则产生并发出过电压信号至无线充电协议控制电路，并将第一无线充电线圈或第二无线充电线圈的第一交流电源或第二交流电源经由过电压保护电容而导通至接地，藉以降低第一交流电源或第二交流电源的电压。
3.根据权利要求1所述的一种双模无线充电单芯片架构，其特征在于：所述过电流保护电路（11）感测并监视第一直流电源或第二直流电源的电流，如果第一直流电源或第二直流电源的电流大于或等于预设的过电流值，则产生并发出过电流信号至无线充电协议控制电路，并限制第一直流电源或第二直流电源的电流为预设的过电流值。
4.根据权利要求1所述的一种双模无线充电单芯片架构，其特征在于：所述过温度保护电路（12）感测并监视芯片的温度，如果芯片的温度大于或等于默认的过温度值，则产生并发出过温度信号至无线充电协议控制电路，并关闭高功率可调节稳压输出电路、低功率可调节稳压输出电路、低压稳压电路。
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Cited By (2)
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| CN111799891A (zh) * | 2019-04-03 | 2020-10-20 | 苹果公司 | 具有可重新配置的整流器电路的无线功率系统 |
| US11171518B2 (en) | 2019-04-03 | 2021-11-09 | Apple Inc. | Wireless power system with reconfigurable rectifier circuitry |
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Cited By (3)
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| US11171518B2 (en) | 2019-04-03 | 2021-11-09 | Apple Inc. | Wireless power system with reconfigurable rectifier circuitry |
| CN111799891B (zh) * | 2019-04-03 | 2021-12-10 | 苹果公司 | 具有可重新配置的整流器电路的无线功率系统 |
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