具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动情况下所获得的所有其他实施例,均属于本申请保护的范围。
若本申请实施例中有涉及“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,也不在本实用新型要求的保护范围之内。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
参阅图1,图1是本申请提供的无线输电接收电路第一实施例的结构示意图。
参阅图1、图5,该无线输电接收电路100用于接收无线输电设备或无线输电发射电路200输送过来的电能,并可根据该无线输电接收电路100的负载R1的功率等级驱动相应的子调制电路工作,以便于将通信信号与载波信号调制成已调信号,进而已调信号被无线输电发射电路200解调后能够得到该通信信号,该通信信号至少可用于触发无线输电发射电路200调整其自身的输电功率,以满足无线输电接收电路100的负载R1的功率需求。
若无线输电接收电路100在多种功率需求等级下均采用同一路子调制电路进行调制,而同一路子调制电路的调制容值不变,则会导致在各功率等级下,无线输电发射电路200中的电能发射线圈L1上的电压变化具有很大差异,进而提高了对已调信号解调的误差率,使得无线输电接收电路100向无线输电发射电路200通信的通信误码率很高。
即无线输电接收电路100的各功率等级对应有不同的调制电容容值,能够使得无线输电接收电路100向无线输电发射电路200通信的通信误码率低,通信效果好。
继续参阅图1,该无线输电接收电路100包括电能接收振荡电路10、整流电路20和调制电路30,电能接收振荡电路10用于感应电能发射电路200所产生的交变磁场,从而产生相应的感应电流;该感应电流为交流电,整流电路20连接于电能接收振荡电路10的两端,用于将感应电流整流成直流电,从而提供直流电流至无线输电接收电路100中的负载;调制电路30与电能接收振荡电路10连接,用于将对电能接收振荡电路10中的载波信号进行调制,以将通信信号与载波信号加载,该载波信号例如为电能接收振荡电路10中的高频电压信号或高频电流信号。
参阅图2,电能接收振荡电路10包括串联的电能接收线圈L2和补偿电容C2,电能接收线圈L2用于感应交变磁场从而生成感应电流。
整流电路20分别与电能接收线圈L2及补偿电容C2的一端连接,整流电路20的另外两端与负载R1的两端连接。
调制电路30包括多路子调制电路(31、32),其中,每一子调制电路(31或32)分别连接至电能接收振荡电路10,调制电路30用于接收驱动信号以选择与无线输电接收电路100的负载R1的功率等级相匹配的子调制电路(31或32)工作,使得无线输电接收电路100具备与无线输电发射电路200通信的条件,以在通讯时子调制电路(31或32)接收通信信号并将通信信号与载波信号加载以进行调制。其中,载波信号由电能接收振荡电路10提供。
多路子调制电路(31、32)能够提供多种调制方式,使得无线输电接收电路100在不同的功率等级下,均有对应的一路或多路组合的子调制电路(31、32)进行调制,进而无线输电接收电路100向无线输电发射电路200通信的通信误码率低,通信效果好。
可选地,无线输电接收电路100可根据负载R1的功率数值选择对应的子调制电路(31或32)工作。子调制电路(31、32)可对应一定功率范围内的功率数值,进而负载R1的功率数值处在该范围内时,无线输电接收电路100均可选取该子调制电路(31、32)工作。
可选地,该通信信号用于触发无线输电发射电路200调整其自身的输电功率以满足无线输电接收电路100的负载R1的功率需求。
可选地,该通信信号用于调整无线输电发射电路200上的电流频率或电压频率。
参阅图3,本实施例中,整流电路20包括第一整流支路21和第二整流支路22;第一整流支路21包括串联的两个二极管(D1、D2),其中,第一整流支路21中的两个二极管(D1、D2)之间的节点连接至电能接收振荡电路10的一输出端,且第一整流支路21的两个二极管(D1、D2)的另一端分别连接至负载R1的两端;第二整流支路22包括串联的另两个二极管(D3、D4),其中,第二整流支路22中的两个二极管(D3、D4)之间的节点连接至电能接收振荡电路10的另一输出端,且第二整流支路22的两个二极管(D3、D4)的另一端分别连接至负载R1的两端;其中,负载R1的其中一端接地。
参阅图3,负载R1的第二端接地,假设流经电能接收线圈L2的感应电流位于上半波时,感应电流沿顺时针经过电能接收线圈L2,之后经过二极管D3向负载R1的第一端流入,并从负载R1的第二端流出,经过二极管D2回到电能接收线圈L2。
下一波段,感应电流位于下半波时,感应电流沿逆时针经过电能接收线圈L2,之后经过二极管D1向负载R1的第一端流入,并从负载R1的第二端流出,经过二极管D4回到电能接收线圈L2。进而,整流电路20达到将感应电流整流呈直流电提供给负载R1的效果。
每一子调制电路(31、32)均分别包括两个调制电容(CM1、CM2,或CM3、CM4)和三极管(Q1或Q2),串联的两个调制电容(CM1、CM2,或CM3、CM4)与电能接收振荡电路10并联,且两个调制电容(CM1、CM2,或CM3、CM4)相互连接的一端还与三极管(Q1或Q2)的集电极连接,三极管(Q1或Q2)的发射集接地,三极管(Q1或Q2)的基级(DR1、DR2)用于接收驱动信号和通信信号。
其中,每一子调制电路(31、32)的两个调制电容(CM1与CM2,或CM3与CM4)的容值彼此相同,且任一子调制电路的调制电容不同于其它的子调制电路的调制电容。
本实施例中,调制电路30包括第一子调制电路31和第二子调制电路32,第一子调制电路31接收第一驱动信号,而第二子调制电路32接收第二驱动信号。
其中,当负载R1的功率等级为第一等级时,第一驱动信号驱动第一子调制电路31工作。
当负载R1的功率等级为第二等级时,第二驱动信号驱动第二子调制电路32工作。
当负载R1的功率等级为第三等级时,第一驱动信号和第二驱动信号分别驱动第一子调制电路31和第二子调制电路32工作。
在另一实施方式中,调制电路30可包括三路、四路或五路子调制电路。本申请子调制电路的数量不作限制。
以第一子调制电路31工作为例,说明子调制电路(31或32)的工作过程,及无线输电接收电路100与无线输电发射电路100通信的过程。
继续参阅图3,假设流经电能接收线圈L2的感应电流位于上半波时,感应电流沿顺时针经过电能接收线圈L2,则此时调制电容CM1的第一端通过二极管D2接地,进而无法通过调制电容CM1对电能接收振荡电路10上的载波信号进行调制,此时可通过调制电容CM2对电能接收振荡电路10上的载波信号进行调制。
下一波段,感应电流位于下半波时,感应电流沿逆时针经过电能接收线圈L2,则此时调制电容CM2的第一端通过二极管D4接地,此时可通过调制电容CM1对电能接收振荡电路10上的载波信号进行调制。
即在电能接收线圈L2的感应电流位于上半波或下半波时,通过三极管Q1的集电极DR1输入的通信信号,总能通过对应的调制电容(CM1或CM2)加载到载波信号上。
例如,该载波信号为电能接收振荡电路10中的高频电压信号,则经调制后的电压信号的振幅发生改变,进而通过电能接收振荡电路10引起无线输电发射电路200的发射电压的幅值相应地改变,无线输电发射电路200通过对发射电压解调以获取通信信号,并完成与该通信信号所对应的动作,例如调整无线输电发射电路200的输出功率或调整无线输电发射电路200的输出频率等。
或者,该载波信号为高频电流信号,其被调制后,电能接收振荡电路10的电流振幅发生改变,进而引起无线输电发射电路200的发射电流的幅值相应地改变,无线输电发射电路200对发射电流解调后,获得通信信号并完成相应的动作。
进一步地,参阅图4,无线输电接收电路100还包括控制器40,控制器40与各子调制电路(31、32)的集电极(DR1、DR2)连接,控制器40获取负载R1的功率等级,并可选取对应的子调制电路(31或32)发送通信信号。即控制器40将通信信号向对应的子调制电路(31或32)发送,就是调制电路30接收信号选择对应的子调制电路(31或32)工作。即通信信号还可作为驱动信号驱动子调制电路(31、32)工作。
可选地,控制器40例如为微控制单元(Microcontroller Unit;MCU)、中央处理器(Central Process Unit;CPU)等。
例如,负载R1为充电电池,当负载R1储存的电量小于饱和电量的90%时,则可认为负载R1的功率等级为第一等级,进而需要无线输电发射电路200提供较高的输电功率,以对充电电池快速充电;当负载R1储存的电量大于等于饱和电量的90%而小于饱和电量时,则可认为负载R1的功率等级为第二等级,此时可降低无线输电发射电路200提供的输电功率;当负载R1储存的电量达到饱和电量时,则可认为负载R1的功率等级为第三等级,无线输电发射电路200提供的输电功率能够满足无线输电接收电路100的耗损即可。
可选地,负载R1为充电电池,可采用电量检测器对负载R1储存的电量进行检测,以得到负载R1的功率等级,并将其反馈给控制器40,控制器40根据负载R1的功率等级选取对应的子调制电路(31、32)发送通信信号。
可选地,负载R1为耗能部件,比如电机、压缩机等,当负载R1的功率需要改变时,调节负载R1功率的信号还同时传递给控制器40,进而控制器40根据负载R1的当前功率等级,选取对应的子调制电路(31、32)发送通信信号,以改变无线输电发射电路200的输电功率;之后负载R1的当前功率等级发生改变,在需要通信时,控制器40再选取与负载R1的当前功率等级相匹配的子调制电路(31、32)发送通信信号。
可选地,负载R1为变频耗能部件,例如变频压缩机,当负载R1的工作频率需要调整时,负载R1的频率调整信号还传递给控制器40,控制器40发出通信信号并通过对应的子调制电路(31、32)将通信信号与载波信号加载,进而向无线输电发射电路200通信,无线输电发射电路200获取通信信号后对应地调整发射频率。
参阅图5,图5是本申请提供的无线输电系统第一实施例的结构示意图。
该无线输电系统包括无线输电发射电路200和无线输电接收电路100,无线输电接收电路100可接受来自无线输电发射电路200输送的电能,无线输电接收电路100可与无线输电发射电路200进行通信。
例如,无线充电设备内设有无线输电发射电路200,电子装置中设置有无线输电接收电路100,调整电子装置相对无线充电设备的位置,以使得无线输电接收电路100的电能接收振荡电路10处于无线充电设备所产生的交变磁场内,以进行无线充电。该电子装置例如为电风扇、空调、手机等。
参阅图6,无线输电接收电路100包括电能接收振荡电路10、整流电路20和调制电路30,整流电路20连接电能接收振荡电路10的两端,调制电路30包括多路子调制电路(31、32),每一子调制电路(31、32)分别连接至电能接收振荡电路10。
无线输电发射电路200包括电能发射振荡电路210、解调电路220和控制器230,电能发射振荡电路210用于接收电能产生交变磁场,以对无线输电接收电路100进行无线充电;解调电路220与电能发射振荡电路210连接,对电能发射振荡电路210的载波信号进行解调,以获取通信信号;控制器230与解调电路220电连接,用于接收通信信号以调整无线输电发射电路200上电源240的输出功率;控制器230还可根据接收的通信信号调整无线输电发射电路200上电源240的输出频率。
参阅图7,电能发射振荡电路210包括串联的电能发射线圈L1和电容C1,电流流经电能发射线圈L1,电能发射线圈L1产生交变磁场,电能接收线圈L2感应该交变磁场,从而生成相应的感应电流;整流电路20将该感应电流整流成直流电,从而提供直流电至负载R1。
在无线输电接收电路100有向无线输电发射电路200通信的需求时,调制电路30接收驱动信号以选择与无线输电接收电路100的负载R1的功率等级相匹配的子调制电路(31、32)工作,该子调制电路(31、32)接收通信信号并将通信信号与载波信号加载以进行调制,进而改变电能接收振荡电路10中载波信号的幅值,无线输电发射电路200中载波信号的幅值相应地改变,无线输电发射电路200对调制后的载波信号解调以获取通信信号,通信信号用于触发无线输电发射电路200调整电源的输出功率以满足负载R1的功率需求。
即子调制电路(31、32)将通信信号与载波信号加载以进行调制,使得电能接收线圈L2中载波信号的幅值发生改变(载波信号调制后形成第一已调信号),进而影响到电能发射线圈L1中载波信号的幅值发生改变(形成第二已调信号),解调电路220对电能发射线圈L1中调制后的载波信号(第二已调信号)解调,以获取通信信号。
继续参阅图7,在一实施方式中,电源240为直流电源VIN,则无线输电发射电路200还包括逆变电路250,逆变电路250连接在直流电源VIN与电能发射振荡电路210之间,用于将直流电源VIN提供的直流电转变成交流电,并将该交流电提供给电能发射振荡电路210。
可选地,控制器230与直流电源VIN连接,以根据所获取的通信信号调整直流电源VIN的输出功率。
可选地,控制器230还与逆变电路250连接,其可根据所获取的通信信号调整逆变电路250提供的交流电的频率。
在另一实施方式中,电源240为交流电源,电源240连接至电能发射振荡电路210的两端。控制器230根据所获取的通信信号调整电源240的输出功率或/和输出频率(电流或电压的频率)。
控制器230还可根据所获取的通信信号实现其他功能,例如控制无线输电发射电路200上信号灯的开启,以标志无线输电发射电路200处于对外充电状态。本申请对控制器230可根据所获取的通信信号实现的具体功能不作限制。
解调电路220和逆变电路250是本技术领域普通技术人员所能够理解并常采用的电路,本申请对此不再赘述。
控制器240例如为微控制单元、中央处理器等,本申请对控制器240具体选取不作限制,其能够满足无线输电发射电路200的使用条件即可。
参阅图8,图8是本申请提供的无线输电系统第一实施例的结构示意图。
该电子装置400包括如上述的无线输电接收电路100。
电子装置400例如是智能电话、空调、风扇等设备,以通过无线输电接收电路100实现与无线充电器等设备进行无线充电及通讯。
无线输电接收电路100在上述实施例中已有详细描述,本实施例对其不再赘述。
参阅图9,图9是本申请提供的无线输电接收电路的通信方法一实施例的流程示意图。
步骤11:获取无线输电接收电路的当前功率等级。
获取无线输电接收电路100的当前功率等级,也可认为是无线输电接收电路100中负载R1的当前功率等级。
例如,负载R1自动发送功率等级信号给控制器40。或者,控制器40检测负载R1的功率大小,进而根据负载R1功率数值的大小划分负载R1的当前功率等级;即当负载R1的当前功率数值处于一个功率数值范围内时,如0~2KW,控制器40将无线输电接收电路100的当前功率等级划分为第一等级;当负载R1的当前功率数值处于另一个功率数值范围内时,如2KW~5KW,控制器40将无线输电接收电路100的当前功率等级划分为第二等级等。
步骤12:根据无线输电接收电路的当前功率等级,选择与无线输电接收电路的功率等级相匹配的一个或多个组合的子调制电路工作。
根据无线输电接收电路100的当前功率等级,选择与无线输电接收电路100的功率等级相匹配的一个或多个组合的子调制电路(31、32)工作。
无线输电接收电路100包括调制电路30,调制电路30包括多路子调制电路(31、32),每一子调制电路(31、32)分别连接至电能接收振荡电路10,子调制电路(31、32)用于接收通信信号并将通信信号与载波信号加载以进行调制。其中,载波信号由电能接收振荡电路10提供。
多路子调制电路(31、32)能够提供多种调制方式,使得无线输电接收电路100在不同的功率等级下,均有对应的一路或多路组合的子调制电路(31、32)进行调制,进而无线输电接收电路100向无线输电发射电路200通信的通信误码率低,通信效果好。
例如,控制器40根据无线输电接收电路100的当前功率等级,驱动对应的子调制电路(31、32)工作。
参阅图10,本申请提供的无线输电接收电路的通信方法另一实施例的流程示意图。
该无线输电接收电路100包括第一子调制电路31和第二子调制电路32,第一子调制电路31用于接收第一驱动信号,而第二子调制电路32用于接收第二驱动信号。
步骤21:获取无线输电接收电路的当前功率等级。
步骤22:无线输电接收电路的当前功率等级是否为第一等级。
无线输电接收电路100的当前功率等级是否为第一等级,若是,执行步骤23;若否,执行步骤24。
步骤23:第一子调制电路启动工作。
具体地,第一驱动信号驱动第一子调制电路31工作。该第一驱动信号可由控制器40发送。之后,第一子调制电路31还可结束工作。
步骤24:无线输电接收电路的当前功率等级是否为第二等级。
无线输电接收电路100的当前功率等级是否为第二等级,若是,执行步骤25;若否,执行步骤26。
步骤25:第二子调制电路启动工作。
具体地,第二驱动信号驱动第二子调制电路32工作。该第二驱动信号可由控制器40发送。
步骤26:无线输电接收电路的当前功率等级是否为第三等级。
无线输电接收电路100的当前功率等级是否为第三等级,若是,执行步骤27;若否,结束流程。
若无线输电接收电路100的当前功率等级不属于第一等级、第二等级和第三等级中的任一种,则无线输电接收电路100结束流程,并发出警告信息,以提醒用户注意,或者进一步关停无线输电接收电路100,以免损毁无线输电接收电路100。
步骤25:第一子调制电路和第二子调制电路均启动工作。
第一驱动信号驱动第一子调制电路31工作,第二驱动信号驱动第二子调制电路32工作。
若无线输电接收电路100的当前功率等级发生改变,则控制器40重新选取对应的一个或多个组合的子调制电路(31、32)工作。
区别于现有技术的情况,本申请公开了一种无线输电接收电路、无线输电系统及电子装置。通过设置多路子调制电路,多路子调制电路能够提供多种调制方式,使得无线输电接收电路在不同的功率等级下,均有对应的子调制电路将通信信号与载波信号加载,以降低无线输电发射电路在解调过程中的误差率,使得无线输电接收电路向无线输电发射电路通信的误码率低,通信效果好。
以上所述仅为本申请的实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。