CN110224497A - 一种高集成线性充电稳压电路及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线充电技术领域，提供了一种高集成线性充电稳压电路及其应用。该高集成线性充电稳压电路主要包括整流模块、线性充电稳压模块和电源自切换模块；其中线性充电稳压模块被配置为根据用户输入的第一指令对电池类负载执行线性充电模式，以及根据用户输入的第二指令对非电池类负载执行线性稳压输出模式；电源自切换模块被配置为使该高集成线性充电稳压电路在有线供电或无线供电模式之间灵活切换。与现有技术相比，本发明提供的高集成线性充电稳压电路以较少的外部元器件要求，实现线性充电功能或线性稳压输出功能；将其应用于低功率设备充电产品中极大地减小了充电产品体积或尺寸，降低充电设备的成本，具有更广泛的应用前景。

Description

一种高集成线性充电稳压电路及其应用
技术领域
本发明涉及集成电路领域中的无线充电技术领域，更具体而言，涉及一种高集成线性充电稳压电路、包含该电路的用于低功率设备的充电电路、以及该充电电路的应用。
背景技术
基于WPC(Wireless Power Consortium)或Qi协议的无线充电技术,相较于其他技术更为成熟，因此得到更为广泛应用。它是一种基于电磁感应的方式，将能量从初级线圈感应到次级线圈中，从而达到无线能量传输的功能。
目前WPC定义了基本功率规范(BPP,Baseline Power Profile)，主要用于5W以下的小功率设备。以及扩展功率规范(EPP,Extended Power Profile)，主要用于15W以内的中等功率设备。BPP设备相较于EPP设备，规范更为简单。例如在通讯协议支持中，BPP只要求支持ASK的负载调制/解调，而EPP要求双向的ASK和FSK调制/解调。EPP设备在效率、散热等方面要求更为严格，因而往往成本更高。然而对于广大的低功率应用产品，例如可穿戴设备等，对BPP设备有着更大量的需求。同时，对于设备成本或外形尺寸有着更为严格的要求，尤其是对于BPP的接收设备。
典型的无线充电接收端通常包含：无线接收线圈、无线接收芯片、电池充电管理芯片等，如图1所示。无线接收线圈负责感应发射端线圈的能量(AC1，AC2输出)，无线接收芯片负责把接收的能量通过线性或开关式整流成一个稳定的电压(VOUT输出)，电池充电管理芯片(BAT输出)负责给电池负载充电及提供保护,如过温、过压和过流等。由于负载的电池可能有不同形式(如单级或多级等)或不同容量，需求的充电电压或电流也不一样，因此通常由独立的电池充电管理芯片完成。该芯片可以根据不同需求，选用线性或开关式充电芯片。相较于开关式多用于中大功率应用，线性式无需外部大电感，节省外围元器件成本和体积，更多用于低功率设备。因此，对于一些低功率单级电池应用，现有的整体方案不够简洁有效。
同时，对于很多无线充电设备，仍需要考虑有线充电接入选项，以确保在没有无线充电设备的情况下，仍能完成充电功能。图2所示为目前采用的典型方案，需要额外的外部两个反偏隔离开关，增加设备成本和体积。另外，当使用外部电源时，需关闭无线接收芯片，造成芯片有效利用率不够。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高集成线性充电稳压电路、以及包含该高集成线性充电稳压电路的适用于低功率设备的充电电路，以解决现有的用于低功率设备的充电电路的结构不够简洁、以及不能灵活支持有线电源供电或无线供电的问题。此外，本发明还提供了上述适用于低功率设备的充电电路的应用。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种高集成线性充电稳压电路，该高集成线性充电稳压电路包括：
与有线电源耦合的有线电源输入端；
与负载耦合的供电输出端；
与无线接收线圈的输出端耦合的整流模块，所述整流模块用于将无线接收线圈感应的电磁能量转化成直流电输出；
与所述整流模块的输出端耦合的中间节点；
与所述中间节点和所述供电输出端耦合的线性充电稳压模块，所述线性充电稳压模块被配置为当所述供电输出端耦合电池类负载时，根据用户输入的第一指令执行线性充电模式，当所述供电输出端耦合非电池类负载时，根据用户输入的第二指令执行线性稳压输出模式；
与所述有线电源输入端和所述中间节点耦合的电源自切换模块，所述电源自切换模块被配置为当检测到所述有线电源输入端有电压输入、且所述电压介于第一电压阈值和第二电压阈值之间时，控制所述整流模块的输出端处于高阻态，以使得所述线性充电稳压模块从无线供电模式切换到有线电源供电模式。
优选地，所述高集成线性充电稳压电路还包括控制模块，所述控制模块被配置为当用户输入第一指令时，控制所述线性充电稳压模块执行线性充电模式，当用户输入第二指令时，控制所述线性充电稳压模块执行线性稳压输出模式。
优选地，所述线性充电稳压模块包括与所述中间节点和所述供电输出端耦合的可变阻抗单元、以及与所述控制模块耦合的线性充电稳压单元，所述线性充电稳压单元被配置为当所述控制模块向其输出的指令为执行线性充电模式时，调整所述可变阻抗单元的阻抗大小以实现对电池类负载进行预充电、恒流充电或者恒压充电；以及当所述控制模块向其输出的指令为执行线性稳压输出模式时，调整所述可变阻抗单元的阻抗大小以实现对非电池类负载进行恒压充电。
更优选地，所述线性充电稳压模块还包括电流检测单元，用于实时检测中间节点至供电输出端之间的电路电流、并将检测到的电流值传输至所述控制模块；所述控制模块根据所述电流值向所述线性充电稳压单元输出正常工作、增大输出电流、限制输出电流或者断开电路的控制信息；所述线性充电稳压单元根据所述控制信息正常工作、或者调整所述可变阻抗单元的阻抗大小以实现增大输出电流、限制输出电流或者断开电路。
优选地，所述控制模块包括与所述整流模块和所述线性充电稳压模块耦合的控制单元、以及与所述控制单元相连的ASK负载调制器，所述控制单元通过所述ASK负载调制器与无线发射端建立通信，以控制所述无线发射端调整输出功率。
优选地，所述电源自切换模块包括电源检测及自切换单元、以及与所述有线电源输入端和所述中间节点耦合的第一开关单元，所述电源检测及自切换单元被配置为当检测到有线电源输入端有电压输入、且所述电压介于第一电压阈值和第二电压阈值之间时，控制所述整流模块的输出端处于高阻态、以及控制所述第一开关单元导通，以使得所述线性充电稳压模块从无线供电模式切换到有线电源供电模式。
优选地，所述整流模块为同步全波整流电路。
优选地，所述高集成线性充电稳压电路还包括保护模块，所述保护模块包括电压检测及保护单元、以及与中间节点和线性充电稳压模块耦合的第二开关单元，所述电压检测及保护单元被配置为实时检测所述中间节点的电压值，并将检测到的电压值反馈至控制模块，然后根据控制模块输出的用于控制第二开关单元导通或断开的控制信息来控制所述第二开关单元导通或断开。
为了进一步解决上述技术问题，本发明第二方面提供了一种用于低功率设备的充电电路，所述充电电路支持无线供电及有线电源供电两种模式，该充电电路包括：
输出端与所述整流模块的输入端耦合的无线接收线圈，所述无线接收线圈用于感应无线发射线圈的电磁能量；
上述的高集成线性充电稳压电路。
为了更进一步解决上述技术问题，本发明第三方面提供了一种上述充电电路的应用，所述充电电路用于对电池类负载进行线性充电，或者用于对非电池类负载输出稳定电压。
与现有技术相比，本发明提供的高集成线性充电稳压电路可以灵活地支持有线电源供电或无线供电模式，同时以较少的外部元器件要求，实现线性充电功能或线性稳压输出功能；本发明提供的包含该高集成线性充电稳压电路的充电电路可以用于对电池类负载提供线性充电模式或对非电池类负载提供线性稳压输出模式，将其应用于低功率设备充电产品中能够极大地减小充电产品体积或尺寸，降低充电设备的成本，在无线充电领域具有更广泛的应用。
附图说明
图1是现有技术提供的无线充电电路的结构框图。
图2是现有技术提供的支持有线充电功能的充电电路的结构框图。
图3是本发明实施例提供的第一种高集成线性充电稳压电路的结构框图。
图4是本发明实施例提供的第二种高集成线性充电稳压电路的结构框图。
图5是本发明实施例提供的第三种高集成线性充电稳压电路的结构框图。
图6是本发明实施例提供的第四种高集成线性充电稳压电路的结构框图。
图7是本发明实施例提供的第五种高集成线性充电稳压电路的结构框图。
图8是本发明实施例提供的第六种高集成线性充电稳压电路的结构框图。
图9是本发明实施例提供的第七种高集成线性充电稳压电路的结构框图。
图10是本发明实施例提供的一种高集成线性充电稳压电路的结构原理图。
图11是本发明实施例提供的一种用于低功率设备的充电电路的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
为了减小用于低功率设备的充电产品的体积或尺寸，本发明第一方面提供了一种高集成线性充电稳压电路，请参阅图3所示的本发明实施例提供的一种高集成线性充电稳压电路的结构框图，图中显示该高集成线性充电稳压电路包括：与有线电源耦合的有线电源输入端、与负载耦合的供电输出端、与无线接收线圈的输出端耦合的整流模块1、与整流模块1的输出端耦合的中间节点、与中间节点和供电输出端耦合的线性充电稳压模块3、以及与有线电源输入端和中间节点耦合的电源自切换模块2。其中，该整流模块1用于将无线接收线圈感应的电磁能量转化成直流电输出；线性充电稳压模块3被配置为当供电输出端耦合电池类负载时，根据用户输入的第一指令执行线性充电模式、以及当供电输出端耦合非电池类负载时，根据用户输入的第二指令执行线性稳压输出模式；电源自切换模块2被配置为当检测到有线电源输入端有电压输入、且该电压介于第一电压阈值和第二电压阈值之间时，自动关闭整流模块1，使整流模块1的输出端处于高阻态，线性充电稳压模块3将从无线供电模式自动切换到有线电源供电模式。上述电路能够灵活支持有线电源供电或无线供电模式，且该电路将线性充电功能和线性稳压输出功能集成在一块芯片上，以较少的外部元器件要求，实现线性充电功能或线性稳压输出功能。
在本技术领域中，第一电压阈值和第二电压阈值分别为欠压值(VUVLO)和过压值(VOVP)，例如，有线电源输入端的电压值必须大于设定的欠压值时，否则无法启动后续电路；同时必须小于设定的过压值，否则可能会烧毁后续的电路。
请参阅图4所示，在上述实施例的基础上，在其他实施例中，该高集成线性充电稳压电路还包括控制模块4，该控制模块4嵌入在该高集成线性充电稳压电路中，控制整个电路的工作过程，包括被配置为当用户输入第一指令时，控制线性充电稳压模块3执行线性充电模式、以及当用户输入第二指令时，控制线性充电稳压模块3执行线性稳压输出模式。
请参阅图5所示，在上述实施例的基础上，在其他实施例中，线性充电稳压模块3包括与中间节点和供电输出端耦合的可变阻抗单元32、以及与控制模块4耦合的线性充电稳压单元31，线性充电稳压单元31被配置为当控制模块4向其输出的指令为执行线性充电模式时，调整可变阻抗单元32的阻抗大小以实现对电池类负载进行预充电、恒流充电或者恒压充电；以及当控制模块4向其输出的指令为执行线性稳压输出模式时，调整可变阻抗单元32的阻抗大小以实现对非电池类负载进行恒压充电。
在本技术领域中，可以选择任何合适的电子元器件作为该实施例中的可变阻抗单元，例如在本发明的一些实施例中，可变阻抗单元为开关功率管，通过调节功率管的大小来调整该功率管的阻抗大小，以实现导通电路、或者断开电路、或者增大输出电流、或者限制输出电流大小的目的。
请参阅图6所示，在上述实施例的基础上，在其他实施例中，线性充电稳压模块3还包括电流检测单元33，用于实时检测中间节点至供电输出端之间的电路电流、并将检测到的电流值传输至控制模块4；控制模块4根据该电流值向线性充电稳压单元31输出正常工作、增大输出电流、限制输出电流或者断开电路的控制信息；继而该线性充电稳压单元31根据接收到的控制信息正常工作、或者调整可变阻抗单元32的阻抗大小以实现增大输出电流、或者限制输出电流、或者断开电路。电流检测单元33能够防止在充电过程中出现过流或短路等有损芯片和电池的情况发生，具体地，该电流检测单元33实时检测中间节点至供电输出端之间的电路电流，控制模块4根据电流检测单元33检测到的电流值判断是否出现过流或短路现象，如果出现过流情况，则控制模块4向线性充电稳压单元31输出限制输出电流或断开电路的控制信息；如果出现短路情况，则控制模块4向线性充电稳压单元31输出断开电路的控制信息。更具体地，如果未出现短路或过流现象、且线性充电稳压单元31执行线性充电模式时，则控制模块4根据电流检测单元33检测到的电流值判断该电流值是否在预充电、或者恒流充电、或者恒压充电设定的电流值范围内，如果在设定的范围内，则控制模块4向线性充电稳压单元31输出正常工作的控制信息，如果不在设定的范围内，则控制模块4向线性充电稳压单元31输出增大输出电流、或者限制输出电流的控制信息。更具体地，如果未出现短路或过流现象、且线性充电稳压单元31执行线性稳压输出模式时，则控制模块4根据电流检测单元33检测到的电流值判断该电流值是否在恒压充电设定的电流值范围内，如果在设定的范围内，则控制模块4向线性充电稳压单元31输出正常工作的控制信息，如果不在设定的范围内，则控制模块4向线性充电稳压单元31输出增大输出电流、或者限制输出电流的控制信息。
在上述实施例的基础上，在其他实施例中，线性充电稳压模块3还包括时间判断单元(图中未示出)，其被配置为当线性充电稳压单元31执行线性充电模式时，统计所述恒压充电阶段进行的总时间，并且当该总时间大于第一时间阈值时，表明已经完成对电池类负载的充电，因此，向线性充电稳压单元31输出断开电路的控制信息；线性充电稳压单元31根据该控制信息调整可变阻抗单元32的阻抗大小，以实现断开电路。在本技术领域中，第一时间阈值可以人为设定，一般情况下会采用基于一定数量下电池类负载充电试验后的平均时间数据为该第一时间阈值，以起到对电池的保护作用，同时线性充电稳压单元31调整可变阻抗单元32的阻抗将电路断开，能够将中间节点和供电输出端隔离，防止电池电流倒灌的作用。
请参阅图7所示，在上述实施例的基础上，在其他实施例中，控制模块4包括与整流模块1和线性充电稳压模块3耦合的控制单元41、以及与控制单元41相连的ASK负载调制器42，控制单元41可以为MCU或数字逻辑控制系统，控制单元41通过ASK负载调制器与无线发射端建立通信，以控制无线发射端调整输出功率。因此，本发明提供的高集成线性充电稳压电路可以根据不同的负载(包括电池类负载和非电池类负载)所需要的电压值大小，定义最佳的电压输出范围(对应图7的中间节点处的电压值)，如果该电压值不在对应的范围，控制单元41可以通过ASK负载调制器42要求无线发射端调整输出功率，以使得中间节点处的电压值保持在最佳的电压范围内，尤其提高当线性充电稳压模块3执行线性稳压输出模式时的整体效率。
请参阅图8所示，在上述实施例的基础上，在其他实施例中，电源自切换模块2包括电源检测及自切换单元21、以及与有线电源输入端和中间节点耦合的第一开关单元22，电源检测及自切换单元21被配置为当检测到有线电源输入端有电压输入、且该电压介于第一电压阈值和第二电压阈值之间时，关闭整流模块1，使整流模块1的输出端处于高阻态、以及控制第一开关单元22导通，即有线电源输入端至中间节点之间导通形成通路，线性充电稳压模块3将从无线供电模式自动切换到有线电源供电模式。在本技术领域中，可以选择任何合适的电子元器件作为该实施例中的第一开关单元22，例如在本发明的一些实施例中，第一开关单元22为开关功率管，通过调节功率管的大小来调整该功率管的阻抗大小，以实现导通电路或者断开电路的目的。
根据本发明的一些实施例，整流模块可以采用本领域中任何已知现有的整流电路实现，例如采用全集成的同步全波整流电路或半波整流电路，相较于异步二极管整流方式，可以极大提高整流效率，减少芯片的发热量，降低芯片或产品的热处理成本。
请参阅图9所示，在上述实施例的基础上，在其他实施例中，该高集成线性充电稳压电路还包括保护模块5，该保护模块5包括电压检测及保护单元51、以及与中间节点和可变阻抗单元32耦合的第二开关单元52，该电压检测及保护单元51被配置为实时检测中间节点处的电压值，并将检测到的电压值反馈至控制模块4，然后根据控制模块4输出的用于控制第二开关单元52导通或断开的控制信息来控制第二开关单元52导通或断开；具体地，控制模块4判断电压检测及保护单元51检测到的电压值是否介于第三电压阈值和第四电压阈值之间，如果介于两个电压阈值之间，则向电压检测及保护单元51输出控制第二开关单元52导通的控制信息，同时启动后续电路；如果电压值小于第三电压阈值，，则向电压检测及保护单元51输出控制第二开关单元52断开的控制信息，同时关闭后续电路；如果电压值大于第四电压阈值，控制模块4控制该电压检测及保护单元51拉低中间节点处的电压值，使其保持低于第四电压阈值。在本技术领域中，第三电压阈值和第四电压阈值分别为欠压值(VUVLO)和过压值(VOVP)，例如，中间节点处的电压值必须大于设定的欠压值时，否则无法启动后续电路；同时必须小于设定的过压值，否则可能会烧毁后续的电路。在本技术领域中，可以选择任何合适的电子元器件作为该实施例中的第二开关单元52，例如在本发明的一些实施例中，第二开关单元52为开关功率管，通过调节功率管的大小来调整该功率管的阻抗大小，以实现导通电路或者断开电路的目的。
当对电池类负载线性充电完成时，第二开关单元52和可变阻抗单元32均处于断开电路的状态，起到将中间节点和供电输出端隔离，防止电池电流倒灌的作用。当对非电池类负载提供线性稳压输出模式时，第二开关单元52始终保持导通状态，线性充电稳压单元31调整可变阻抗单元32的阻抗大小以对非电池类负载进行恒压充电。
在上述实施例的基础上，在其他实施例中，保护模块5还包括第一温度检测单元(图中未示出)和第二温度检测单元(图中未示出)，其中，第一温度检测单元被配置为实时检测内部整体电路的温度，并将检测到的温度值反馈至控制模块4，然后根据控制模块4输出的用于控制第二开关单元52导通或断开的控制信息来控制第二开关单元52导通或断开；第二温度检测单元被配置为实时检测外接负载的温度，并将检测到的温度值反馈至控制模块4，然后根据控制模块4输出的用于控制线性充电稳压模块3的控制信息来控制所述线性充电稳压模块3正常工作或关闭。
保护模块5以及线性充电稳压模块3中的电流检测单元33用于在充电过程中检测芯片和电池的温度、电压及电流，防止出现过温、低温、过压、欠压、过流及短路等有损芯片和电池的情况。例如，当温度超过某个设定值后，首先线性充电稳压单元31通过增加可变阻抗单元32的阻抗降低充电电流，如果温度继续上升到预警值，控制模块4会断开第二开关单元52以及关闭线性充电稳压模块3以中断充电过程。
请参阅图10所示，图10是本发明一具体实施例提供的高集成线性充电稳压电路的结构原理图，该高集成线性充电稳压电路主要包括同步整流模块(对应图中的同步整流控制单元)、线性充电稳压模块、电源检测及自动切换模块、控制及保护模块(包括图中的MCU或数字逻辑控制系统、ASK负载调制通讯、电压检测及保护、输出电流检测、外部电池温度检测、内部芯片温度检测等)，下面结合图10对各个模块的具体工作过程进行解释。
同步整流模块采用了全集成的同步全波整流电路，该同步全波整流电路的输入端与无线接收线圈的输出端(AC1、AC2)耦合，该同步全波整流电路包括一个控制单元和与该控制单元连接的四个高压功率管(M1、M2、M3、M4)、以及与该高压功率管连接的CRECT电容，具体的整流过程如下：当AC1>AC2时，控制单元驱动高压功率管M2和M3开启，导通电流对CRECT电容充电；当AC1<AC2时，控制单元驱动高压功率管M1和M4开启，导通电流对CRECT电容充电；从而在整个周期内都对电容进行充电，形成所谓的全波整流电路。由于不存在异步二极管阈值电压(VTH～＝0.7V)问题，M1-M4的工作状态接近理想二极管(VTH＝0)。当充电电流通过功率管M1-M4充电时，主要损耗的功率取决于M1-M4的导通电阻以及电流大小(如PLOSS＝ICH 2RDSON)。因此,通过增加M1-M4的管子大小可以降低功率损耗。相较于异步二极管整流方案，该全波整流电路效率极大提高，进而减少芯片的发热量，降低芯片或产品的热处理成本。
进一步，当同步整流模块通过同步全波整流方式，将无线接收线圈感应的电磁能量转化成直流电压输出，该电压(即对应图10中的VRECT)必须满足一定条件：例如必须大于设定的欠压值(VUVLO)，否则无法启动后续电路；同时必须小于设定的过压值(VOVP)，否则可能会烧毁后续的电路；当VRECT建立后，按照WPC或Qi协议要求，无线接收端设备需要通过ASK负载调制通信与无线发射端设备建立协议连接或握手等。建立稳定的通讯是接收端和发射端工作正常的重要前提。
进一步，当VRECT建立稳定电压后，线性充电稳压模块可以根据负载情况调整输出模式。具体地，该线性充电稳压模块包括线性充电或稳压控制单元、输出电流检测单元和开关功率管Q2，线性充电或稳压控制单元可以调整开关功率管Q2的大小以调整其阻抗大小，最终以实现导通电路、增大输出电流、限制输出电流或断开电路的目的。更具体地，通过上述结构，该线性充电稳压模块的输出模式包括：对电池类负载提供线性充电模式(LinearCharger Mode)，或者对非电池类负载提供线性稳压输出模式(LDO Mode)。
更具体地，当线性充电稳压模块开始对电池负载进行充电时，期间根据电池剩余电量的情况：当电量低于某个设定值时，会通过涓流进行预充电(pre-charge)，以防止损害电池；当电量高于某个设定值后，进入快速恒流(CC)充电阶段；当电池电压进一步高于某个设定值后，进入慢速的恒压(CV)充电阶段；当恒压充电经过某个设定时间后，电池充电结束并退出，从而起到保护电池的作用。同时，在充电过程中检测芯片和电池的温度、电压及电流，防止出现过温、低温、过压、欠压、过流及短路等有损芯片和电池的情况。例如，当温度超过某个设定值后，首先会降低充电电流，如果温度继续上升到预警值，系统会中断充电过程。当电池充电完成，开关功率管Q1和Q2将关断，起到隔离电池输出OUT与RECT端的作用，防止电池电流倒灌。当VOUT低于VRECT时，充电过程将继续，反之充电过程结束。
更具体地，当线性充电稳压控制模块开始对非电池类负载提供恒定的输出电压时，线性充电稳压控制模块会根据不同的非电池类负载所需要的电流大小，定义最佳的VRECT值范围，如果VRECT值不在对应的范围，接收端可以通过ASK负载调制通讯协议要求发射端动态调整输出功率，以使VRECT保持在最佳的电压范围，以此提高LDO模式的整体效率。同时，实时检测芯片中温度、电压及电流，防止出现过温、过压、过流或短路等有损芯片的情况。当进入线性稳压输出模式时，开关功率管Q1始终保持导通状态，线性充电或稳压控制单元调整开关功率管Q2的大小以进入线性稳压状态(即恒压充电过程)。
电源检测及自动切换模块，具体地，该电源检测及自动切换模块包括电源检测及自动切换单元和开关功率管Q0；当检测到有线电源(VBUS)输入，且电压介于设定的某个过压(VOVP)值和某个欠压(VUVLO)值之间，电源检测及自动切换单元将自动关闭同步整流控制模块，使其输出处于高阻态。同时，开启开关功率管Q0使VBUS端和RECT端导通形成通路，线性充电或稳压控制模块将自动切换到有线电源供电模式。
控制和保护电路主要包含ASK负载调制通讯，以及芯片或电池的温度(高/低)、电压(过压/欠压)和电流(过流/短路)等控制或保护。控制和保护电路嵌入到有线或无线充电或稳压的整个过程，对芯片功能和安全起到重要的作用。
为了进一步解决上述技术问题，本发明第二方面提供了一种用于低功率设备的充电电路，请参阅图11所示，该充电电路支持无线供电及有线电源供电两种模式，该充电电路包括：输出端与整流模块的输入端耦合的无线接收线圈，和上述的高集成线性充电稳压电路，其中无线接收线圈用于感应无线发射线圈的电磁能量。为了更进一步解决上述技术问题，本发明第三方面提供了上述充电电路的应用，该充电电路用于对电池类负载进行线性充电，或者用于对非电池类负载输出稳定电压，将其应用于低功率设备充电产品中能够极大地减小充电产品体积或尺寸，降低充电设备的成本，在无线充电领域具有更广泛的应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高集成线性充电稳压电路，其特征在于，所述高集成线性充电稳压电路包括：
与有线电源耦合的有线电源输入端；
与负载耦合的供电输出端；
与无线接收线圈的输出端耦合的整流模块，所述整流模块用于将无线接收线圈感应的电磁能量转化成直流电输出；
与所述整流模块的输出端耦合的中间节点；
与所述中间节点和所述供电输出端耦合的线性充电稳压模块，所述线性充电稳压模块被配置为当所述供电输出端耦合电池类负载时，根据用户输入的第一指令执行线性充电模式，当所述供电输出端耦合非电池类负载时，根据用户输入的第二指令执行线性稳压输出模式；
与所述有线电源输入端和所述中间节点耦合的电源自切换模块，所述电源自切换模块被配置为当检测到所述有线电源输入端有电压输入、且所述电压介于第一电压阈值和第二电压阈值之间时，控制所述整流模块的输出端处于高阻态，以使得所述线性充电稳压模块从无线供电模式切换到有线电源供电模式。
2.如权利要求1所述的高集成线性充电稳压电路，其特征在于，所述高集成线性充电稳压电路还包括控制模块，所述控制模块被配置为当用户输入第一指令时，控制所述线性充电稳压模块执行线性充电模式，当用户输入第二指令时，控制所述线性充电稳压模块执行线性稳压输出模式。
3.如权利要求2所述的高集成线性充电稳压电路，其特征在于，所述线性充电稳压模块包括与所述中间节点和所述供电输出端耦合的可变阻抗单元、以及与所述控制模块耦合的线性充电稳压单元，所述线性充电稳压单元被配置为当所述控制模块向其输出的指令为执行线性充电模式时，调整所述可变阻抗单元的阻抗大小以实现对电池类负载进行预充电、恒流充电或者恒压充电；以及当所述控制模块向其输出的指令为执行线性稳压输出模式时，调整所述可变阻抗单元的阻抗大小以实现对非电池类负载进行恒压充电。
4.如权利要求3所述的高集成线性充电稳压电路，其特征在于，所述线性充电稳压模块还包括电流检测单元，用于实时检测中间节点至供电输出端之间的电路电流、并将检测到的电流值传输至所述控制模块；所述控制模块根据所述电流值向所述线性充电稳压单元输出正常工作、增大输出电流、限制输出电流或者断开电路的控制信息；所述线性充电稳压单元根据所述控制信息正常工作、或者调整所述可变阻抗单元的阻抗大小以实现增大输出电流、限制输出电流或者断开电路。
5.如权利要求2所述的高集成线性充电稳压电路，其特征在于，所述控制模块包括与所述整流模块和所述线性充电稳压模块耦合的控制单元、以及与所述控制单元相连的ASK负载调制器，所述控制单元通过所述ASK负载调制器与无线发射端建立通信，以控制所述无线发射端调整输出功率。
6.如权利要求1所述的高集成线性充电稳压电路，其特征在于，所述电源自切换模块包括电源检测及自切换单元、以及与所述有线电源输入端和所述中间节点耦合的第一开关单元，所述电源检测及自切换单元被配置为当检测到有线电源输入端有电压输入、且所述电压介于第一电压阈值和第二电压阈值之间时，控制所述整流模块的输出端处于高阻态、以及控制所述第一开关单元导通，以使得所述线性充电稳压模块从无线供电模式切换到有线电源供电模式。
7.如权利要求1所述的高集成线性充电稳压电路，其特征在于，所述整流模块为同步全波整流电路。
8.如权利要求2所述的高集成线性充电稳压电路，其特征在于，所述高集成线性充电稳压电路还包括保护模块，所述保护模块包括电压检测及保护单元、以及与中间节点和线性充电稳压模块耦合的第二开关单元，所述电压检测及保护单元被配置为实时检测所述中间节点的电压值，并将检测到的电压值反馈至控制模块，然后根据控制模块输出的用于控制第二开关单元导通或断开的控制信息来控制所述第二开关单元导通或断开。
9.一种用于低功率设备的充电电路，所述充电电路支持无线供电及有线电源供电两种模式，其特征在于，所述充电电路包括：
输出端与所述整流模块的输入端耦合的无线接收线圈，所述无线接收线圈用于感应无线发射线圈的电磁能量；
权利要求1～8中任一项所述的高集成线性充电稳压电路。
10.一种如权利要求9所述的充电电路的应用，其特征在于，所述充电电路用于对电池类负载进行线性充电，或者用于对非电池类负载输出稳定电压。
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