CN110401265B - 功率发射设备、无线充电系统及其解调方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率发射设备、无线充电系统及其解调方法，所述功率发射设备包括逆变电路、第一谐振电路、采样电路和处理电路，其中，逆变电路用于将输入信号转变为随时间做周期性变化的交流信号；第一谐振电路包括和第一电容和第一电感，用于将交流信号转换成交变电磁场；采样电路用于采集所述第一电感两端的电压，其采样信号与交流信号同步且与交流信号有预设的延迟时间；处理电路用于对采样电路采集到第一电感两端的电压进行处理，获得数字信号，以使逆变电路根据数字信号调整交流信号的频率。本发明能够在固定时刻监听负载电压的变化，避免噪声的干扰，准确为负载提供能量。

Description

功率发射设备、无线充电系统及其解调方法

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种功率发射设备、无线充电系统及无线充电系统的解调方法。

背景技术

现今几乎所有的电子设备，如手机、MP3和笔记本电脑等，进行充电的方式主要是有线电能传输，既一端连接交流电源，另一端连接便携式电子设备充电电池的。这种方式有很多不利的地方，首先频繁的插拔很容易损坏主板接口，另外不小心也可能带来触电的危险。

无线充电技术使充电器摆脱了线路的限制，实现电器和电源完全分离。在安全性，灵活性等方面显示出比传统充电器更好的优势。

无线充电包括电磁感应方式充电、磁场共振充电和无线电波式充电三种方式，其中，以电磁感应方式技术生产的产品成本低于其他技术，且经过安全与市场验证，成为目前市场上主要的无线充电方式。

在以电磁感应方式实现无线充电的系统中，当功率接收设备非常靠近功率发射设备时，功率是通过系统内线圈之间的磁感应耦合从功率发射设备发送到功率接收设备的，交流电通过功率发射设备的初级线圈时在初级线圈周围产生随时间变化的电磁场，该随时间变化的电磁场影响功率接收设备的次级线圈，从而在次级线圈中感应出用于给功率接收设备的负载供电的输出电压。

然而，在功率发射设备和功率接收设备之间的通讯过程中，由于初级线圈和次级线圈之间存在电磁扰动，在通讯过程中存在噪声干扰，容易导致功率接收设备解调后的通讯信号失真，进而无法准确为功率接收设备的负载提供能量。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种功率发射设备、无线充电系统及其解调方法，以解决现有技术中功率发射设备和功率接收设备在通讯过程中存在噪声干扰，使得无法准确为功率接收设备的负载提供能量的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种功率发射设备，包括逆变电路、第一谐振电路、采样电路和处理电路，其中，

所述逆变电路用于将输入信号转变为随时间做周期性变化的交流信号；

所述第一谐振电路包括和第一电容和第一电感，用于将所述交流信号转换成交变电磁场；

所述采样电路用于采集所述第一电感两端的电压，其采样信号与所述交流信号同步且与所述交流信号有预设的延迟时间；

所述处理电路用于对所述采样电路采集到所述第一电感两端的电压进行处理，获得数字信号，以使所述逆变电路根据所述数字信号调整所述交流信号的频率。

在一些实施例中，所述处理电路包括依次连接的滤波电路和转换电路，

其中，

所述滤波电路用于滤除所述采样电路采集到的所述第一电感两端的电压中的杂波，获得反馈电压；

所述转换电路用于将所述反馈电压转变为数字信号，以使所述逆变电路根据所述数字信号调整所述交流信号的频率。

在一些实施例中，所述功率发射设备还包括分压电路，所述分压电路连接于所述第一谐振电路和所述采样电路之间，所述分压电路用于将所述第一谐振电路中第一电感两端的电压进行电压划分，以获得所述采样电路的工作电压。

在一些实施例中，所述采样电路包括第一开关和第二电容，所述滤波电路包括第一电阻和第三电容，所述第一开关的一端与所述分压电路连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二电容的一端和所述第一电阻的一端连接，所述第二电容的另一端接地；所述第一电阻的另一端分别与所述第三电容的一端和所述转换电路连接，所述第三电容的另一端接地。

在一些实施例中，所述转换电路包括模数转换电路或压控谐振电路或比较器中的任意一种。

在一些实施例中，所述功率发射设备还包括第二电阻，所述第二电阻的一端连接于所述第一谐振电路中的第一电感与所述逆变电路之间，所述第二电阻的另一端分别与所述分压电路和所述采样电路连接。

第二方面，本发明实施例提供了一种无线充电系统，包括功率发射设备和功率接收设备，所述功率发射设备为第一方面所述的功率发射设备，所述功率接收设备包括：第二谐振电路、整流电路和调制电路，其中，

所述第二谐振电路包括第四电容和第二电感，所述第二谐振电路与所述第一谐振电路耦合，接收所述第一谐振电路产生的交变电磁场，根据所述交变电磁场产生交变电流；

所述整流电路与所述第二谐振电路相连，用于整流所述第二谐振电路产生的交变电流，输出为负载供电的负载电压；

所述调制电路用于当所述负载电压发生变化时输出调制信号，以使得第二谐振电路中的第二电感的阻抗发生变化，进而使得所述第二谐振电路的交变电磁场强度变化；

所述第一谐振电路还用于耦合所述第二谐振电路的交变磁场的变化，产生交变电压；

所述采样电路对所述第一谐振电路中的第一电感两端的电压进行采样，其采样信号与所述交流信号同步且与所述交流信号有预设的延迟时间；

所述处理电路用于对所述采集电路采集到所述第一电感两端的电压进行处理，获得数字信号，以使所述逆变电路根据所述数字信号调整所述交流信号的频率。

在一些实施例中，所述调制电路并联连接于所述第二谐振电路和所述整流电路之间，所述调制电路包括开关单元和电子元器件。

第三方面，本发明实施例提供了一种无线充电系统的解调方法，所述方法包括：

给第一谐振电路提供随时间做周期性变化的交流信号；

由所述第一谐振电路将所述交流信号转换成交变电磁场，所述第一谐振电路包括第一电容和第一电感；

采集第一谐振电路中的第一电感两端的电压，其采样信号与所述交流信号同步且与所述交流信号存在预设的延迟时间；

对采集到所述第一电感两端的电压进行处理，获得数字信号，根据所述数字信号调整所述交流信号的频率。

第四方面，本发明实施例提供了一种无线充电系统的解调方法，所述方法包括：

给第一谐振电路提供随时间做周期性变化的交流信号；

由所述第一谐振电路将所述交流信号转换成交变电磁场；

由第二谐振电路接收所述第一谐振电路产生的交变电磁场，根据所述交变电磁场产生交变电流，所述第二谐振电路包括第四电容和第二电感；

整流所述第二谐振电路产生的交变电流，输出为负载供电的负载电压；

当所述负载电压发生变化时输出调制信号，以使所述第二谐振电路中的第二电感的阻抗发生变化，进而导致所述第二谐振电路的交变电磁场强度变化；

由所述第一谐振电路耦合所述第二谐振电路的交变电磁场产生交变电压；

采集第一谐振电路中的第一电感两端的电压，其采样信号与所述交流信号同步且与所述交流信号存在预设的延迟时间；

对采集到所述第一电感两端的电压进行处理，获得数字信号，根据所述数字信号调整所述交流信号的频率。

本发明实施例提供的功率发射设备、无线充电系统及其解调方法，由于采样电路的采样时间与交流信号同步且与交流信号有预设的延迟时间，因此能够在固定时刻监听第一谐振回路中第一电感两端的电压变化，从而能够避免噪声的干扰，提高功率接收设备解调的准确率，进而能够准确为功率接收设备的负载提供能量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的功率发射设备的结构示意图；

图2是本发明另一个实施例提供的无线充电系统的结构示意图；

图3是本发明另一个实施例提供的无线充电系统的时序图；

图4是本发明又一个实施例提供的无线充电系统的解调方法的流程图；

图5是本发明又一个实施例提供的无线充电系统的解调方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本发明实施例提供的功率发射设备、无线充电系统及其解调方法，可以应用于任何多种类型的便携式电子设备，例如，所述便携式电子设备包括但不限于：无线耳机、无线扬声器、无线耳塞设备、在耳耳机、远程控制设备、操纵杆、无线键盘、无线鼠标、手表、便携式消费设备、蜂窝电话、平板电脑、照明系统以及任何其他便携式电子设备。

图1是本发明一个实施例提供的功率发射设备的结构示意图，如图1所示，该功率发射设备包括：逆变电路11、第一谐振电路12、采样电路13和处理电路14。其中，所述第一谐振电路12包括第一电容C1和第一电感L1，所述逆变电路11的第一输出端与第一电容C1的一端连接，逆变电路11的第二输出端与第一电感L1的一端连接，所述采样电路13的输入端与第一电容C1和第一电感L1的连线的中点连接，所述采样电路13的输出端与处理电路14的输入端连接。

其中，逆变电路11用于将输入信号转变为随时间做周期性变化的交流信号，第一谐振电路12用于将所述交流信号转变为交变电磁场，采样电路13用于采集第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压，其采样信号与所述交流信号同步且与所述交流信号存在预设的延迟时间，所述处理电路14用于对所述采样电路13采集到所述第一电感L1两端的电压进行处理，获得数字信号，以使所述逆变电路11根据所述数字信号调整所述交流信号的频率。

在本发明另一些实施例中，所述功率发射设备还可以包括分压电路15，分压电路15连接于第一谐振电路12和采样电路13之间，用于对第一谐振电路12中的第一电感L1两端的电压进行划分，以获得适合采样电路13工作的电压。

在本实施例中，以逆变电路为丁类逆变电路为例来进行说明，逆变电路11可包括：开关Q1、开关Q2、开关Q3和开关Q4；所述采样电路13包括第一开关S1和第二电容C2，所述处理电路14包括滤波电路141和转换电路142，其中，所述滤波电路141包括第一电阻R1和第三电容C3，所述分压电路15包括第三电阻R3和第四电阻R4。

在本实施例中，开关Q1和开关Q3串联，开关Q2和开关Q4串联，开关Q1和开关Q3串联后与开关Q2和开关Q4并联，开关Q1和开关Q2之间的节点命名为第一节点LX1，其为逆变电路11的第一输出端，第一电容C1的一端连接于第一节点LX1，第一电容C1的另一端与第一电感L1的一端连接，开关Q3和开关Q4之间的节点命名为第二节点LX2，其为逆变电路11的第二输出端，开关Q2和开关Q4之间设置有接地端；第一谐振电路12中第一电容C1的一端与第一节点LX1连接，第一电容C1的另一端与第一电感L1的一端连接，第一电感L1的另一端与第二节点LX2连接，分压电路15中第三电阻R3的一端连接于第一电容C1和第一电感L1之间，第三电阻R3的另一端分别与第四电阻R4的一端以及第一开关S1的一端连接，第四电阻R4的另一端接地，第一开关S1的另一端分别与第二电容C2的一端和第一电阻R1的一端连接，第二电容C2的另一端接地，滤波电路141中的第一电阻R1的另一端分别与转换电路142的输入端和第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端接地。

在本实施例中，所述功率发射设备还可以包括第一控制电路16，所述第一控制电路16用于输出驱动信号，所述驱动信号用于控制逆变电路11中的开关Q1、开关Q2、开关Q3和开关Q4的打开和闭合。

逆变电路11中的开关Q1和开关Q3之间以及开关Q2和开关Q4之间加入直流电压，当第一控制电路16产生的驱动信号控制开关Q1和开关Q4闭合，同时控制开关Q2和开关Q3打开时，第一节点LX1处的电压是高电平，第二节点LX2处的电压是低电平，当所述驱动信号控制开关Q1和开关Q4打开而开关Q2和Q3闭合时，第一节点LX1处的电压是低电平，第二节点LX2处的电压是高电平，可见，输入电压经过逆变电路11后成为随时间做周期性变化的交流信号，第一谐振电路12将所述随时间做周期性变化的交流信号转变为随时间变化的电磁场。

功率接收设备可包括第二谐振电路，并且当第一谐振电路12和第二谐振电路彼此足够物理接近时，功率发射设备中的第一谐振电路12产生的变化的电磁场将影响功率接收设备中的第二谐振电路。

功率接收设备中的第二谐振电路响应于第一谐振电路12产生的变化的电磁场，第二谐振电路受到感应产生交变电流，功率接收设备内的整流电路整流所述交变电流并且产生可以被用于给负载充电的负载电压。所述负载可以是上文中描述的任意一种便携式电子设备的电池。

当功率接收设备的负载电压发生变化时，功率接收设备向功率发射设备发出调制信号，响应于该调制信号，第二谐振电路上的阻抗发生变化，从而在第二谐振电路周围产生的电磁场强度也发生变化。功率发射设备的第一谐振电路12响应第二谐振电路的电磁场变化，使得第一谐振电路12中第一电感L1的阻抗发生变化，从而使得第一谐振电路12的第一电感L1的电压发生变化，所述采样电路13对第一谐振电路12中第一电感L1的两端的电压进行采样，并将采样到的第一电感L1两端的电压进行处理，获得数字信号，以使所述逆变电路11根据所述数字信号调整所述交流信号的频率。

在本实施例中，所述采样电路13对第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压进行采样的采样时间与所述交流信号同步且与所述交流信号有预设的延迟时间。例如：当第一节点LX1处的电平是高电平，第二节点LX2处的电平是低电平时，采样电路13中的第一开关S1闭合，从而对第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压进行采样，第一开关S1闭合的时刻可以与第一节点LX1由低电平变为高电平的时刻有预设的延迟时间，从而使得采样电路13能够在任意时间节点采集第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压。

所述处理电路14包括滤波电路141和转换电路142，其中，滤波电路141可包括第一电阻R1和第三电容C3，所述转换电路142可以包括模数转换电路、或压控振荡电路或比较器中的任意一种。

采样电路13将采集到的第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压发送至滤波电路141，所述滤波电路141滤除采样后的第一电感L1两端的电压信号中的杂波，获得反馈电压Vdm，并将所述反馈电压Vdm发送至转换电路142，所述转换电路142将反馈电压Vdm转换为数字信号，并将所述数字信号发送至所述第一控制电路16，所述第一控制电路16根据所述数字信号改变所述驱动信号的频率，从而改变逆变电路11中随时间做周期性变化的交流信号的频率，进而自适应调整对负载的供电电压。

由此，利用本发明实施例提供的功率发射设备时，由于采样电路的采样时间与交流信号同步且与交流信号有预设的延迟时间，因此能够在固定时刻监听第一谐振回路中第一电感两端的电压变化，从而能够避免噪声的干扰，提高功率接收设备解调的准确率，进而能够准确为功率接收设备的负载提供能量。

图2是本发明另一个实施例提供的无线充电系统的结构示意图，图2所示的实施例中与图1所示的实施例中相同的元器件所采用的附图标记相同。如图2所示，该无线充电系统包括功率发射设备和功率接收设备。其中，所述功率发射设备包括第一控制电路16、逆变电路11、第一谐振电路12、分压电路15、采样电路13和处理电路14，其中，处理电路14包括滤波电路141和转换电路142，所述功率接收设备包括第二谐振电路21、整流电路22和调制电路23。

其中，所述第一谐振电路12包括第一电容C1和第一电感L1，所述逆变电路11的第一输出端与第一电容C1的一端连接，逆变电路11的第二输出端与第一电感L1的一端连接，所述分压电路15连接于第一谐振电路12和采样电路13之间，用于将第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压转变为适合采样电路13工作的电压，所述采样电路13的输入端与第一电容C1和第一电感L1的连线的中点连接，所述采样电路13的输出端与处理电路14的输入端连接，所述滤波电路141的输入端与采样电路13的输出端相连，用于滤除采样电路13采集到的第一电感L1两端的电压信号中的杂波信号，获得反馈电压Vdm，所述转换电路142的输入端与所述滤波电路141的输出端相连，用于将所述反馈电压Vdm转变为数字信号，并将所述数字信号发送至第一控制电路16，以使第一控制电路16根据所述数字信号改变驱动信号的频率，进而改变逆变电路11产生的交流信号的频率。

在本实施例中，以逆变电路为丁类逆变电路为例来进行说明，逆变电路11可包括：开关Q1、开关Q2、开关Q3和开关Q4；第一谐振电路12可包括第一电容C1和第一电感L1；分压电路15可包括第三电阻R3和第四电阻R4，采样电路13可包括第一开关S1和第二电容C2，滤波电路141可包括第一电阻R1和第三电容C3，在本实施例中，各元器件的连接方式可参照上述实施例进行理解，此处不再赘述。

第二谐振电路21包括第四电容C4和第二电感L2，第四电容C4的一端与第二电感L2的一端连接，第二谐振电路21与第一谐振电路13耦合；整流电路22包括第一晶体管D1、第二晶体管D2、第三晶体管D3和第四晶体管D4，第一晶体管D1的输出端与第三晶体管D3的输入端连接，第三晶体管D3的输入端与第四晶体管D4的输出端连接，第三晶体管D3和第四晶体管D4连线的中点命名为第三节点ACP，第四晶体管D4的输入端与第二晶体管D2的输入端接地，第二晶体管D2的输出端与第一晶体管D1的输入端连接，第二晶体管D2与第一晶体管D1的连线的中点命名为第四节点ACN，第四电容C4的另一端分别与第三节点ACP和调制电路23的一端连接，第二电感L2的另一端分别与第四节点ACN和调制电路23的另一端连接。调制电路23并联连接于第二谐振电路21和调制电路22之间，调制电路23可包括开关单元和电子元器件，用于当负载电压发生变化时调制第二谐振电路21中第二电感L2的阻抗，其中，所述开关单元可以是双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，简称BJT)、或金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称MOSFET)中的任意一种，所述电子元器件可以是电容或电阻或电感中的任意一种，在本发明另一个实施例中，以调制电路23包括第五电容C5、第二开关S2、第六电容C6和第三开关S3为例来进行说明，第五电容C5的一端连接于第二电感L2的另一端与第四节点ACN之间，第五电容C5的另一端与第二开关S2的一端连接，第二开关S2的另一端接地，第六电容C6的一端连接于第四电容C4的另一端与第三节点ACP之间，第六电容C6的另一端与第三开关S3的一端连接，第三开关S3的另一端接地。

在本实施例中，功率接收设备还可包括第二控制电路24，所述第二控制电路24与所述调制电路23的输入端连接，当功率接收设备的负载电压发生变化时，第二控制电路24控制调制电路中的第二开关S2和第三开关S3闭合，从而使得第五电容C5和第六电容C6进行充电或放电，导致第二谐振电路21中第二电感L2的阻抗发生变化，从而在第二谐振电路21周围产生的电磁场强度也发生变化。第一谐振电路12响应第二谐振电路21的电磁场变化，使得第一谐振电路12受到电磁感应产生交变电流，所述采样电路13对第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压进行采样并输出到滤波电路141中，滤波电路141对采样电路13采集到的第一电感L1两端的电压进行滤波，输出反馈电压Vdm，转换电路142对所述反馈电压Vdm进行处理后获得数字信号，并将所述数字信号发送至第一控制电路16，第一控制电路16根据所述数字信号改变驱动信号的频率，进而改变逆变电路12产生的交流信号的频率。

图3是本发明另一实施例提供的无线充电系统进行工作时的时序图，下面结合图3对本发明另一实施例提供的无线充电系统的工作原理进行详细阐述。

图3中LX1表示逆变电路中第一节点LX1处电压信号的波形，LX2表示逆变电路中第二节点LX2处电压信号的波形，VL1表示第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压波形，S1表示采样电路中采样信号的波形，S2/S3表示调制电路23中第二开关S2和第三开关S3的波形，Vdm表示滤波电路142输出的反馈电压Vdm的波形。

如图3所示，在t1时刻，当第一控制电路16输出的驱动信号控制开关Q1和开关Q4打开，同时开关Q2和开关Q3闭合时，第一节点LX1处的电压是高电平，第二节点LX2处的电压是低电平。

同时，在t1时刻，当输入的直流电压经过逆变电路12后变为交流信号(所述交流信号例如为方波信号)，该交流信号流经第一谐振电路12时，在第一谐振电路12中会产生相位延迟π/2的正弦波信号，该正弦波信号与上述交流信号叠加，使得第一谐振电路13中电感L1两端形成如图3中VL1所示的波形。

从t1时刻起，即在第一节点LX1处的电压信号变为高电平的时刻，经过预设的延迟时间后，在t2时刻，控制采样电路13中的第一开关S1闭合，此时，采样电路13输出高电平，采集第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压，经滤波电路142进行滤波处理后，在滤波电路142的输出端输出反馈电压Vdm，在t2时刻，形成如图3中Vdm所示的波形。

在t2时刻和t3时刻之间，当采样电路13的第一开关S1闭合时，对第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压进行采样，同时对第二电容C2进行充电，在t3时刻之后在下次采样之前，当采样电路13的第一开关S1打开时，采样电路13中的第二电容C2开始进行放电，经过滤波电路141的滤波处理后，获得如图3中Vdm所示的反馈电压波形。

在t4时刻，当功率接收设备中调制电路23的第二开关S2和第三开关S3闭合时，第二谐振电路21中第二电感L2的阻抗发生变化，导致第二谐振电路21产生的电磁场的强度发生变化，第一谐振电路12响应第二谐振电路21的电磁场强度的变化，使得第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压发生变化，因此，在t4时刻，第一电感L1两端的电压幅度变小，如图3中，在t4和t5时刻第一电感L1的电压幅度与t2和t3时刻的电压幅度相比，第一电感L1两端的电压幅度的差值为H1。相应地，经过采样电路13中采样信号对第一电感L1两端的电压进行采样，滤波电路142输出的反馈电压Vdm的幅度也相应变小，如图3中所示，在t4和t5时刻反馈电压Vdm的幅度与t2和t3时刻反馈电压Vdm的幅度相比，反馈电压Vdm的幅度的差值为H2，其中，H1和H2之间具有比例关系。

需要说明的是，此处在t4时刻第一电感L1两端的电压幅度变小仅仅是用于解释本发明实施例提供的技术方案，并不因此限定本发明，在本发明另一些实施例中，当谐振电路23的开关单元闭合时，第一电感L1两端的电压幅度可能变大。

在本发明另一些实施例中，如图2所示，所述功率发射设备还可以包括第二电阻R2，第二电阻R2的一端连接于第二节点LX2和第一电感L1的另一端之间，第二电阻R2的另一端连接于第三电阻R3和第四电阻R4之间。第二电阻R2的电压波形与第二节点LX2处的波形类似，根据叠加原理，增加第二电阻R2之后，能够大幅度的将第一谐振电路12中第一电感L1两端的交流电压(方波电压)消除掉，从而去除第一谐振电路12中第一电感L1两端的纹波。

需要说明的是，本发明另一实施例以逆变电路为丁类逆变电路为例来进行了说明，但并不因此限定本发明，本发明对逆变电路的结构不做限定，现有技术中所有的逆变电路均可应用于本发明。同时，逆变电路中的开关Q1、开关Q2、开关Q3和开关Q4可以是BJT、或MOSFET中的任意一种。

还需要说明的是，本发明另一实施例以整流电路为桥式整流电路为例来进行了说明，但是本发明对整流电路的结构不进行限定，所述整流电路可以是现有技术中任意结构的整流电路。同时，整流电路中的晶体管D1、D2、D3、D4可以是二极管，也可以是MOSFET。

还需要说明的是，本发明实施例以第一节点LX1处的电压为高电平，第二节点LX2处的电压为低电平时且经过预设的延迟时间后，采样电路13中的第一开关S1闭合为例来进行了说明，但是并不因此限定本发明，在本发明另一些实施例中，采样电路13中的第一开关S1也可以在第一节点LX1处的电压为低电平，第二节点LX2处的电压为高电平时且经过预设的延迟时间后进行闭合。

由此，利用本发明实施例提供的技术方案，采样电路的采样信号与逆变电路产生的交流信号同步，且与所述交流信号存在预设的延迟时间，因而能够在固定时刻监听第一谐振电路中第一电感两端的电压，避免噪声的干扰，提高功率接收设备解调的准确率，进而能够准确为功率接收设备的负载提供能量，同时，功率发射设备的结构简单，仅采用了以及滤波，大大节省了元器件的数量。

图4是本发明又一实施例提供的无线充电系统的解调方法的流程图，如图4所示，该方法可包括以下步骤：

步骤S11:给第一谐振电路提供随时间做周期性变化的交流信号。

在本步骤中，可参考图1所示的功率发射设备进行理解，该功率发射设备包括：逆变电路11、第一谐振电路12、采样电路13和处理电路14。

以逆变电路为丁类逆变电路为例来进行说明，逆变电路可包括：开关Q1、开关Q2、开关Q3和开关Q4。开关Q1和开关Q3串联，开关Q2和开关Q4串联，开关Q1和开关Q3串联后与开关Q2和开关Q4并联，开关Q1和开关Q2之间的节点命名为第一节点LX1，第一电容C1的一端连接于第一节点LX1，第一电容C1的另一端与第一电感L1的一端连接，开关Q3和开关Q4之间的节点命名为第二节点LX2，第一电感L1的另一端连接于第二节点LX2，开关Q2和开关Q4之间设置有接地端。逆变电路12的开关Q1和开关Q3之间以及开关Q2和开关Q4之间加入直流电压，当所述驱动信号控制开关Q1和开关Q4闭合而开关Q2和Q3打开时，第一节点LX1处的电压是高电平，第二节点LX2处的电压是低电平，当所述驱动信号控制开关Q1和开关Q4打开而开关Q2和Q3闭合时，第一节点LX1处的电压是低电平，第二节点LX2处的电压是高电平，可见，输入电压经过逆变电路后成为随时间做周期性变化的交流信号。

步骤S12:由所述第一谐振电路将所述交流信号转换成交变电磁场。

在本步骤中，当输入的直流电经过逆变电路之后，变为随时间做周期性变化的交流信号，经第一谐振电路12之后将正弦波信号与所述交流叠加在一起，使得第一谐振电路12将随时间做周期性变化的交流信号转变为随时间变化的电磁场。

步骤S13:采集第一谐振电路中第一电感两端的电压，其采样信号与所述交流信号同步且与所述交流信号存在预设的延迟时间。

在本步骤中，功率接收设备可包括第二谐振电路，并且当第一谐振电路12和第二谐振电路彼此足够物理接近时，功率发射设备中的第一谐振电路12产生的变化的电磁场将影响功率接收设备中的第二谐振电路。

功率接收设备中的第二谐振电路响应于第一谐振电路12产生的变化的电磁场，第二谐振电路受到感应产生交变电流，功率接收设备内的整流电路整流所述交变电流并且产生可以被用于给负载充电的负载电压。所述负载可以是上文中描述的任意一种便携式电子设备的电池。

当功率接收设备的负载电压发生变化时，功率接收设备向功率发射设备发出调制信号，响应于该调制信号，第二谐振电路上的阻抗发生变化，从而在第二谐振电路周围产生的电磁场强度也发生变化。功率发射设备的第一谐振电路12响应第二谐振电路的电磁场变化，使得第一谐振电路12中第一电感L1的阻抗发生变化，从而使得第一谐振电路12的第一电感L1的电压发生变化，所述采样电路13对第一谐振电路12中第一电感L1的电压进行采样。

在本实施例中，所述采样电路13对第一谐振电路12中第一电感L1的电压进行采样的采样时间与所述交流信号同步且与所述交流信号有预设的延迟时间。例如：当第一节点LX1处的电平是高电平，第二节点LX2处的电平是低电平时，采样电路13中的第一开关S1闭合，从而对第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压进行采样，第一开关S1闭合的时刻可以与第一节点LX1由低电平变为高电平的时刻有预设的延迟时间，从而使得采样电路13能够在任意时间节点采集第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压。

S14:对采集到所述第一电感两端的电压进行处理，获得数字信号，根据所述数字信号调整所述交流信号的频率。

在本步骤中，采样电路13将采集到的第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压发送至滤波电路141，所述滤波电路141滤除采样后的第一电感L1两端的电压信号中的杂波，获得反馈电压Vdm，并将所述反馈电压Vdm发送至转换电路142，所述转换电路142将反馈电压Vdm转换为数字信号，并将所述数字信号发送至所述第一控制电路16，所述第一控制电路16根据所述数字信号改变所述驱动信号的频率，从而改变逆变电路11中随时间做周期性变化的交流信号的频率，进而自适应调整对负载的供电电压。

由此，利用本发明实施例提供的无线充电系统的解调方法时，由于采样电路的采样时间与交流信号同步且与交流信号有预设的延迟时间，因此能够在固定时刻监听第一谐振回路中第一电感两端的电压变化，从而能够避免噪声的干扰，提高功率接收设备解调的准确率，进而能够准确为功率接收设备的负载提供能量。

图5是本发明又一实施例提供的无线充电系统的解调方法的流程图，如图5所示，该方法可包括以下步骤：

步骤S21：给第一谐振电路提供随时间做周期性变化的交流信号。

步骤S22:由所述第一谐振电路将所述交流信号转换成交变电磁场。

在本实施例中，步骤S21和步骤S22可分别参照上述实施例中所描述的步骤S11和步骤S12进行理解，此处不再赘述。

步骤S23：由第二谐振电路接收所述第一谐振电路产生的交变电磁场，根据所述交变电磁场产生交变电流，所述第二谐振电路包括第四电容和第二电感。

在本步骤中，可参考图2所示的无线充电系统进行理解，该无线充电系统包括功率发射设备和功率接收设备。其中，所述功率发射设备包括第一控制电路、逆变电路、第一谐振电路、分压电路、采样电路、滤波电路和处理电路，所述功率接收设备包括第二谐振电路、整流电路和调制电路。

当第一谐振电路产生交变电磁场时，由于第一谐振电路和第二谐振电路之间存在电磁耦合，因此，第二谐振电路响应于第一谐振电路产生的变化的磁场，在第二谐振电路中产生交变电流。

步骤S24：整流所述第二谐振电路产生的交变电流，输出为负载供电的负载电压。

在本步骤中，所述整流电路整流第二谐振电路产生的交变电压并且产生可以被用于给负载充电的负载电压。其中，所述整流电路可以是现有技术中任意结构的整流电路。

步骤S25:当所述负载电压发生变化时输出调制信号，以使所述第二谐振电路中的第二电感的阻抗发生变化，进而导致所述第二谐振电路的交变电磁场强度变化。

在本步骤中，请参阅图2，当功率接收设备的负载电压发生变化时，第二控制电路控制调制电路中的第二开关S2和第三开关S3闭合，电容C3和电容C4进行充电或放电，导致第二谐振电路中电感L2的阻抗发生变化，从而在第二谐振电路周围产生的磁场强度也发生变化。

步骤S26：由所述第一谐振电路耦合所述第二谐振电路的交变电磁场产生交变电压。

在本步骤中，由于第一谐振电路和第二谐振电路之间存在电磁耦合，因此，第一谐振电路响应第二谐振电路的磁场变化，使得第一谐振电路产生交变电压。

步骤S27：采集第一谐振电路中第一电感两端的电压，其采样信号与所述交流信号同步且与所述交流信号存在预设的延迟时间。

在本步骤中，可参阅图3进行理解，在t1时刻，当第一控制电路16输出的驱动信号控制开关Q1和开关Q4打开，同时开关Q2和开关Q3闭合时，第一节点LX1处是高电平，第二节点LX2处是低电平，在第一节点LX1处的信号变为高电平的时刻，从t1时刻起，即在第一节点LX1处的电压信号变为高电平的时刻，经过预设的延迟时间后，在t2时刻，控制采样电路13中的第一开关S1闭合，此时，采样电路13输出高电平，采集第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压。

S28:对采集到的第一谐振电路中第一电感两端的电压进行滤波处理，获得数字信号，根据所述数字信号改变所述交流信号的频率。

在本步骤中，采样电路13将采集到的第一谐振电路12中第一电感L1两端的电压发送至滤波电路141，所述滤波电路141滤除采样后的第一电感L1两端的电压信号中的杂波，获得反馈电压Vdm，并将所述反馈电压Vdm发送至转换电路142，所述转换电路142将反馈电压Vdm转换为数字信号，并将所述数字信号发送至所述第一控制电路16，所述第一控制电路16根据所述数字信号改变所述驱动信号的频率，从而改变逆变电路11中随时间做周期性变化的交流信号的频率，进而自适应调整对负载的供电电压。

利用本发明实施例提供的无线充电系统的解调方法时，当负载电压发生变化时，功率发射设备中的解调电路对第一谐振电路中的交变电压进行采样，采样时间可编程且与交流信号同步，从而解调电路能够在固定时刻监听负载电压的变化，从而能够避免噪声的干扰，提高功率接收设备解调的准确率，进而能够准确为功率接收设备的负载提供能量。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。本申请说明书附图仅仅只是示意图，不代表各个部件的实际结构。

以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的实施例而已，并不用于限制本本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种功率发射设备，其特征在于，包括逆变电路、第一谐振电路、采样电路和处理电路，其中，

所述逆变电路用于将输入信号转变为随时间做周期性变化的交流信号；

所述第一谐振电路包括和第一电容和第一电感，用于将所述交流信号转换成交变电磁场；

所述采样电路用于采集所述第一电感两端的电压，其采样信号与所述交流信号同步且与所述交流信号有预设的延迟时间；

所述处理电路用于对所述采样电路采集到所述第一电感两端的电压进行处理，获得数字信号，以使所述逆变电路根据所述数字信号调整所述交流信号的频率。

2.根据权利要求1所述的功率发射设备，其特征在于，所述处理电路包括依次连接的滤波电路和转换电路，其中，

所述滤波电路用于滤除所述采样电路采集到的所述第一电感两端的电压中的杂波，获得反馈电压；

所述转换电路用于将所述反馈电压转变为数字信号，以使所述逆变电路根据所述数字信号调整所述交流信号的频率。

3.根据权利要求2所述的功率发射设备，其特征在于，所述功率发射设备还包括分压电路，所述分压电路连接于所述第一谐振电路和所述采样电路之间，所述分压电路用于将所述第一谐振电路中第一电感两端的电压进行电压划分，以获得所述采样电路的工作电压。

4.根据权利要求3所述的功率发射设备，其特征在于，所述采样电路包括第一开关和第二电容，所述滤波电路包括第一电阻和第三电容，所述第一开关的一端与所述分压电路连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二电容的一端和所述第一电阻的一端连接，所述第二电容的另一端接地；所述第一电阻的另一端分别与所述第三电容的一端和所述转换电路连接，所述第三电容的另一端接地。

5.根据权利要求2所述的功率发射设备，其特征在于，所述转换电路包括模数转换电路或压控谐振电路或比较器中的任意一种。

6.根据权利要求4所述的功率发射设备，其特征在于，所述功率发射设备还包括第二电阻，所述第二电阻的一端连接于所述第一谐振电路中的第一电感与所述逆变电路之间，所述第二电阻的另一端分别与所述分压电路和所述采样电路连接。

7.一种无线充电系统，其特征在于，包括功率发射设备和功率接收设备，所述功率发射设备为权利要求1-6任意一项所述的功率发射设备，所述功率接收设备包括：第二谐振电路、整流电路和调制电路，其中，

所述第二谐振电路包括第四电容和第二电感，所述第二谐振电路与所述第一谐振电路耦合，接收所述第一谐振电路产生的交变电磁场，根据所述交变电磁场产生交变电流；

所述整流电路与所述第二谐振电路相连，用于整流所述第二谐振电路产生的交变电流，输出为负载供电的负载电压；

所述调制电路用于当所述负载电压发生变化时输出调制信号，以使得第二谐振电路中的第二电感的阻抗发生变化，进而使得所述第二谐振电路的交变电磁场强度变化；

所述第一谐振电路还用于耦合所述第二谐振电路的交变电磁场强度的变化，产生交变电压；

所述采样电路对所述第一谐振电路中第一电感两端的电压进行采样，其采样信号与所述交流信号同步且与所述交流信号有预设的延迟时间；

所述处理电路用于对所述采样电路采集到所述第一电感两端的电压进行处理，获得数字信号，以使所述逆变电路根据所述数字信号调整所述交流信号的频率。

8.根据权利要求7所述的无线充电系统，其特征在于，所述调制电路并联连接于所述第二谐振电路和所述整流电路之间，所述调制电路包括开关单元和电子元器件。

9.一种无线充电系统的解调方法，其特征在于，所述方法包括：

给第一谐振电路提供随时间做周期性变化的交流信号；

由所述第一谐振电路将所述交流信号转换成交变电磁场，所述第一谐振电路包括第一电容和第一电感；

采集第一谐振电路中第一电感两端的电压，其采样信号与所述交流信号同步且与所述交流信号存在预设的延迟时间；

对采集到所述第一电感两端的电压进行处理，获得数字信号，根据所述数字信号调整所述交流信号的频率。

10.一种无线充电系统的解调方法，其特征在于，所述方法包括：

给第一谐振电路提供随时间做周期性变化的交流信号；

由所述第一谐振电路将所述交流信号转换成交变电磁场；

由第二谐振电路接收所述第一谐振电路产生的交变电磁场，根据所述交变电磁场产生交变电流，所述第二谐振电路包括第四电容和第二电感；

整流所述第二谐振电路产生的交变电流，输出为负载供电的负载电压；

当所述负载电压发生变化时输出调制信号，以使所述第二谐振电路中的第二电感的阻抗发生变化，进而导致所述第二谐振电路的交变电磁场强度变化；

由所述第一谐振电路耦合所述第二谐振电路的交变电磁场强度的变化产生交变电压；

采集第一谐振电路中第一电感两端的电压，其采样信号与所述交流信号同步且与所述交流信号存在预设的延迟时间；

对采集到所述第一电感两端的电压进行处理，获得数字信号，根据所述数字信号调整所述交流信号的频率。

Images