CN110492574B - 防通讯串扰的无线充电电路结构及设置其工作频率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防通讯串扰的无线充电电路结构，包括第一无线充电模块和第二无线充电模块，第一无线充电模块的发送端所设置的第一脉冲宽度调制频率与第二无线充电模块的发送端所设置的第二脉冲宽度调制频率相差(2n+1)KHz，其中，n为正整数。本发明还涉及一种通过设置电路结构的工作频率以实现防通讯串扰的方法。采用了本发明的防通讯串扰的无线充电电路结构及设置其工作频率的方法，可以解决智能跑鞋这种双系统中，由于同一频率干扰导致的系统工作不稳定的问题。

Description

防通讯串扰的无线充电电路结构及设置其工作频率的方法

技术领域

本发明涉及电磁场能量传输领域，尤其涉及无线充电领域，具体是指一种防通讯串扰的无线充电电路结构及设置其工作频率的方法。

背景技术

无线充电是一种利用电磁场或电磁波进行能量传输的一种技术，目前在小功率的范围内应用比较广，主要用于智能手机、微型计算机，小型便携式家用电器等。

在无线充电系统中，发送端可以采用定占空比(或定占空比)调频或者定频调占空比(或调占空比)的方式对接收端进行充电。但是对于两块无线充电发送端分别位于同一块PCBA的左边和右边，发送端的线圈中心之间的水平距离较近的这种双系统而言，传统的方式发送端采用定占空比(或定占空比)调频或者定频调占空比(或调占空比)。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足通讯稳定、结构简单、适用范围较为广泛的防通讯串扰的无线充电电路结构及设置其工作频率的方法。

为了实现上述目的，本发明的防通讯串扰的无线充电电路结构及设置其工作频率的方法如下：

该防通讯串扰的无线充电电路结构，其主要特点是，所述的电路结构包括第一无线充电模块和第二无线充电模块，第一无线充电模块的发送端所设置的第一脉冲宽度调制频率与第二无线充电模块的发送端所设置的第二脉冲宽度调制频率相差(2n+1)KHz，其中，n为正整数。

较佳地，所述的第一脉冲宽度调制频率为138KHz；所述的第二脉冲宽度调制频率为133KHz。

较佳地，所述的第一脉冲宽度调制的初始占空比为20％；所述的第二脉冲宽度调制的初始占空比为15％。

较佳地，所述的电路结构还包括GPIO信号选通输出模块，所述的GPIO信号选通输出模块包括第一电平信号输入端、第二电平信号输入端和电平信号输出端，所述的第一电平信号输入端与所述的第一无线充电模块相连接，所述的第二电平信号输入端与所述的第二无线充电模块相连接，所述的GPIO信号选通输出模块控制该电平信号输出端选择性的输出所述的第一电平信号输入端的电平信号或第二电平信号输入端的电平信号。

较佳地，所述的电路结构还包括电阻，所述的电阻跨接于所述的第一电平信号输入端与电源之间；所述的第二电平信号输入端接地。

较佳地，所述的电阻为10KΩ，和/或，

所述的第一无线充电模块和第二无线充电模块以线圈的中心为基准的距离为10cm～13cm。

该设置上述电路结构的工作频率以实现防通讯串扰的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)设置所述的第一无线充电模块的发送端所设置的第一脉冲宽度调制频率和第二无线充电模块的发送端所设置的第二脉冲宽度调制频率，且所述的第一脉冲宽度调制频率与第二脉冲宽度调制频率之差为(2n+1)KHz，其中，n为正整数。

较佳地，所述的电路结构还包括GPIO信号选通输出模块和电阻，所述的GPIO信号选通输出模块包括第一电平信号输入端、第二电平信号输入端和电平信号输出端，所述的GPIO信号选通输出模块控制该电平信号输出端选择性的输出所述的第一电平信号输入端的电平信号或第二电平信号输入端的电平信号，所述的电阻跨接于所述的第一电平信号输入端和电源之间，所述的第二电平信号输入端接地，所述的设置所述的第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率和第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率，具体包括以下步骤：

(1.1)判断GPIO信号选通输出模块的电平信号输出端的电平信号是否为高电平，如果是，则继续步骤(1.2)；否则，继续步骤(1.3)；

(1.2)设置第一无线充电模块的发送端所设置的第一脉冲宽度调制频率，并继续步骤(1.4)，直至电路结束工作；

(1.3)设置第二无线充电模块的发送端所设置的第二脉冲宽度调制频率，并继续步骤(1.4)，直至电路结束工作；

(1.4)无线充电电路开始工作后，持续判断所述的GPIO信号选通输出模块的电平信号输出端的电平信号是否未发生改变，如果是，则返回步骤(1.4)；否则，继续步骤(1.5)；

(1.5)如果当前所述的电平信号为高电平，则判断所述的第一无线充电模块的发送端是否未设置过工作频率，如果是，则继续步骤(1.2)，否则返回上述步骤(1.4)；如果当前所述的电平信号为低电平，则判断所述的第二无线充电模块的发送端是否未设置过工作频率，如果是，则继续步骤(1.3)，否则返回上述步骤(1.4)。

较佳地，所述的设置第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率，具体为：

将所述的第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率设置为138KHz；

所述的设置第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率，具体为：

将所述的第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率为设置133KHz。

较佳地，所述的设置第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率，还包括以下步骤：

将所述的第一脉冲宽度调制的初始占空比设置为20％；

所述的设置第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率，还包括以下步骤：

将所述的第二脉冲宽度调制的初始占空比设置为15％。

采用了本发明的防通讯串扰的无线充电电路结构及设置其工作频率的方法，可以解决智能跑鞋这种双系统中，由于同一频率干扰导致的系统工作不稳定的问题，解决了无线充电系统给智能运动鞋充电中遇到的通讯串扰问题，避免了因为同频串扰扰现象导致无线充电系统的通讯较差，甚至连接断开的困扰。

附图说明

图1为本发明的防通讯串扰的无线充电电路结构的示意图。

图2为本发明的通过设置上述电路结构的工作频率以实现防通讯串扰的方法的流程图。

附图标记：

R1 电阻

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

如图1所示，本发明的该防通讯串扰的无线充电电路结构，其中包括第一无线充电模块和第二无线充电模块，第一无线充电模块的发送端所设置的第一脉冲宽度调制频率与第二无线充电模块的发送端所设置的第二脉冲宽度调制频率相差(2n+1)KHz，其中，n为正整数。

作为本发明的优选实施方式，所述的第一脉冲宽度调制频率为138KHz；所述的第二脉冲宽度调制频率为133KHz。

作为本发明的优选实施方式，所述的第一脉冲宽度调制的初始占空比为20％；所述的第二脉冲宽度调制的初始占空比为15％。

作为本发明的优选实施方式，所述的电路结构还包括GPIO信号选通输出模块，所述的GPIO信号选通输出模块包括第一电平信号输入端、第二电平信号输入端和电平信号输出端，所述的第一电平信号输入端与所述的第一无线充电模块相连接，所述的第二电平信号输入端与所述的第二无线充电模块相连接，所述的GPIO信号选通输出模块控制该电平信号输出端选择性的输出所述的第一电平信号输入端的电平信号或第二电平信号输入端的电平信号。

作为本发明的优选实施方式，所述的电路结构还包括电阻R1，所述的电阻R1跨接于所述的第一电平信号输入端与电源之间；所述的第二电平信号输入端接地。

作为本发明的优选实施方式，所述的电阻R1为10KΩ，和/或，

所述的第一无线充电模块和第二无线充电模块以线圈的中心为基准的距离为10cm～13cm。

如图2所示，本发明的该设置上述电路结构的工作频率以实现防通讯串扰的方法，所述的电路结构还包括GPIO信号选通输出模块和电阻R1，所述的GPIO信号选通输出模块包括第一电平信号输入端、第二电平信号输入端和电平信号输出端，所述的GPIO信号选通输出模块控制该电平信号输出端选择性的输出所述的第一电平信号输入端的电平信号或第二电平信号输入端的电平信号，所述的电阻R1跨接于所述的第一电平信号输入端和电源(通常为3.3V电压)之间，所述的第二电平信号输入端接地，所述的设置所述的第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率和第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率，包括以下步骤：

(1)设置所述的第一无线充电模块的发送端所设置的第一脉冲宽度调制频率和第二无线充电模块的发送端所设置的第二脉冲宽度调制频率，且所述的第一脉冲宽度调制频率与第二脉冲宽度调制频率之差为(2n+1)KHz，其中，n为正整数；

(1.1)判断GPIO信号选通输出模块的电平信号输出端的电平信号是否为高电平，如果是，则继续步骤(1.2)；否则，继续步骤(1.3)；

(1.2)设置第一无线充电模块的发送端所设置的第一脉冲宽度调制频率，并继续步骤(1.4)，直至电路结束工作；

(1.3)设置第二无线充电模块的发送端所设置的第二脉冲宽度调制频率，并继续步骤(1.4)，直至电路结束工作；

(1.4)无线充电电路开始工作后，持续判断所述的GPIO信号选通输出模块的电平信号输出端的电平信号是否未发生改变，如果是，则返回步骤(1.4)；否则，继续步骤(1.5)；

(1.5)如果当前所述的电平信号为高电平，则判断所述的第一无线充电模块的发送端是否未设置过工作频率，如果是，则继续步骤(1.2)，否则返回上述步骤(1.4)；如果当前所述的电平信号为低电平，则判断所述的第二无线充电模块的发送端是否未设置过工作频率，如果是，则继续步骤(1.3)，否则返回上述步骤(1.4)。

作为本发明的优选实施方式，所述的设置第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率，具体为：

将所述的第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率设置为138KHz；

所述的设置第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率，具体为：

将所述的第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率设置为133KHz。

作为本发明的优选实施方式，所述的设置第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率，还包括以下步骤：

将所述的第一脉冲宽度调制的初始占空比设置为20％；

所述的设置第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率，还包括以下步骤：

将所述的第二脉冲宽度调制的初始占空比设置为15％。

本发明的具体实施方式中，本发明主要解决无线充电系统给智能运动鞋充电中遇到的通讯串扰问题，即无线充电发送端分别位于同一块PCBA的左边和右边，发送端的线圈中心之间的水平距离较近，而且工作距离较远，当两块发送端采用定占空比(或定占空比)调频或者定频调占空比(或调占空比)的方式工作时，两块发送端会工作在同一个频率，由于两个发送线圈的距离较近，这样会出现同频串扰扰的现象，从而导致无线充电系统的通讯较差，甚至连接会断开。

现有的调频方式，对于这种特定的系统而言，都会有同频干扰，导致系统通讯不稳定，甚至连接断开的现象。

针对这一缺点，此系统的两块发送端分别采用定频调占空比的方式，且两边的工作频率相差(2n+1)KHz(其中n＝1，2，3……)，由于此系统的工作距离为12mm～18mm，所以对频率的选择会有限制性，经实验发现发送端的PWM频率在133KHz～140KHz最佳，为防止发送端工作在140KHz时，远距离满载偶尔会出现输出打不开的情况，现取频率段位为133KHZ～138KHz，即一个无线充电模块的发送端工作在138KHz，初始占空比为20％，另一个无线充电模块的发送端工作在133KHz，初始占空比为15％。通过判断一个GPIO的高低电平来决定发送端是工作在138KHz还是工作在133KHz，这种方式可以有效的避免同频干扰，解决通讯不稳定的现象。

对于这种双系统无线充电结构而言，PWM频率采用频率差的方式进行配置，且频率相差5KHz。本发明的优点在于可以解决智能跑鞋这种双TX系统中，由于同一频率干扰导致的系统工作不稳定的问题。

本发明的GPIO口配置上拉电阻图的具体实施例如图1所示，为解决在智能跑鞋无线充电系统中，通讯不稳定的问题，现硬件通过在GPIO端口上配置上拉电阻，第一无线充电模块和第二无线充电模块各自具有对应的电路回路，第一无线充电模块的发送端对应第一电平信号输入端，第一电平信号输入端接上拉电阻即电阻R1，R1为10KΩ，当GPIO信号选通输出模块处于高电平时，第一无线充电模块工作；第二无线充电模块的发送端对应第二电平信号输入端，第二电平信号输入端直接接地，当GPIO信号选通输出模块处于低电平时，第一无线充电模块工作。第一无线充电模块和第二无线充电模块工作时，对应发送端的PWM频率相差(2n+1)KHz，n为正整数。经实验，本发明的最佳实施例为，第一无线充电模块发送端的PWM频率为138KHz，第二无线充电模块发送端的PWM频率为133KHz。软件通过判断此GPIO口的高低电平来决定发送端采用哪种频率和占空比来工作。说明书中的PWM指脉冲宽度调制。

如图2所示，发送端PWM进行频率选择的步骤如下：

1、首先判断指定的GPIO是否为高电平；如果是高电平则进入步骤2；否则进入步骤3；

2、设置PWM频率为138KHz和初始占空比为20％，进入步骤4；

3、设置PWM频率为133KHz和初始占空比为15％，进入步骤4；

4、电路开始工作；

使用此算法后，智能跑鞋无线充电通讯数据对比如下表所示。

通过实验数据可以看出，左右两边TX板工作在相同频率(133KHz～138KHz)时，系统工作都不稳定，丢包比较严重，甚至连接会断开。而左右两边的TX板采用不同的频率，且频率相差5KHz时，可以有效的解决系统工作不稳定，连接会断的现象。

采用了本发明的防通讯串扰的无线充电电路结构及设置其工作频率的方法，可以解决智能跑鞋这种双系统中，由于同一频率干扰导致的系统工作不稳定的问题，解决了无线充电系统给智能运动鞋充电中遇到的通讯串扰问题，避免了因为同频串扰扰现象导致无线充电系统的通讯较差，甚至连接断开的困扰。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种防通讯串扰的无线充电电路结构，其特征在于，所述的电路结构包括第一无线充电模块和第二无线充电模块，所述的第一无线充电模块的发送端所设置的第一脉冲宽度调制频率与所述的第二无线充电模块的发送端所设置的第二脉冲宽度调制频率相差（2n+1）KHz，其中，n为正整数；

所述的电路结构还包括GPIO信号选通输出模块，所述的GPIO信号选通输出模块包括一电平信号输出端；

设置所述的第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率和第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率，具体包括以下步骤：

（1.1）判断GPIO信号选通输出模块的电平信号输出端的电平信号是否为高电平，如果是，则继续步骤（1.2）；否则，继续步骤（1.3）；

（1.2）设置第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率，并继续步骤（1.4），直至电路结束工作；

（1.3）设置第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率，并继续步骤（1.4），直至电路结束工作；

（1.4）无线充电电路开始工作后，持续判断所述的GPIO信号选通输出模块的电平信号输出端的电平信号是否未发生改变，如果是，则返回步骤（1.4）；否则，继续步骤（1.5）；

（1.5）如果当前所述的电平信号为高电平，则判断所述的第一无线充电模块的发送端是否未设置过工作频率，如果是，则继续步骤（1.2），否则返回上述步骤（1.4）；如果当前所述的电平信号为低电平，则判断所述的第二无线充电模块的发送端是否未设置过工作频率，如果是，则继续步骤（1.3），否则返回上述步骤（1.4）。

2.根据权利要求1所述的防通讯串扰的无线充电电路结构，其特征在于，所述的第一脉冲宽度调制频率为138KHz；所述的第二脉冲宽度调制频率为133KHz。

3.根据权利要求2所述的防通讯串扰的无线充电电路结构，其特征在于，所述的第一脉冲宽度调制的初始占空比为20%；所述的第二脉冲宽度调制的初始占空比为15%。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的防通讯串扰的无线充电电路结构，其特征在于，所述的GPIO信号选通输出模块还包括第一电平信号输入端、第二电平信号输入端，所述的第一电平信号输入端与所述的第一无线充电模块相连接，所述的第二电平信号输入端与所述的第二无线充电模块相连接，所述的GPIO信号选通输出模块控制所述的电平信号输出端选择性的输出所述的第一电平信号输入端的电平信号或第二电平信号输入端的电平信号。

5.根据权利要求4所述的防通讯串扰的无线充电电路结构，其特征在于，所述的电路结构还包括电阻（R1），所述的电阻（R1）跨接于所述的第一电平信号输入端与电源之间；所述的第二电平信号输入端接地。

6.根据权利要求5所述的防通讯串扰的无线充电电路结构，其特征在于，所述的电阻（R1）为10KΩ，和/或，

所述的第一无线充电模块和第二无线充电模块的以线圈的中心为基准的距离为10cm~13cm。

7.一种设置防通讯串扰的无线充电电路结构的工作频率以实现防通讯串扰的方法，所述的电路结构包括第一无线充电模块和第二无线充电模块，所述的第一无线充电模块的发送端所设置的第一脉冲宽度调制频率与所述的第二无线充电模块的发送端所设置的第二脉冲宽度调制频率相差（2n+1）KHz，其中，n为正整数，其特征在于，所述的方法具体为：

设置所述的第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率和第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率，且所述的第一脉冲宽度调制频率与第二脉冲宽度调制频率之差为（2n+1）KHz，其中，n为正整数；

所述的电路结构还包括GPIO信号选通输出模块和电阻（R1），所述的GPIO信号选通输出模块包括第一电平信号输入端、第二电平信号输入端和电平信号输出端，所述的GPIO信号选通输出模块控制所述的电平信号输出端选择性的输出所述的第一电平信号输入端的电平信号或第二电平信号输入端的电平信号，所述的电阻（R1）跨接于所述的第一电平信号输入端和电源之间，所述的第二电平信号输入端接地，所述的设置所述的第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率和第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率，具体包括以下步骤：

（1.1）判断GPIO信号选通输出模块的电平信号输出端的电平信号是否为高电平，如果是，则继续步骤（1.2）；否则，继续步骤（1.3）；

（1.2）设置第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率，并继续步骤（1.4），直至电路结束工作；

（1.3）设置第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率，并继续步骤（1.4），直至电路结束工作；

（1.4）无线充电电路开始工作后，持续判断所述的GPIO信号选通输出模块的电平信号输出端的电平信号是否未发生改变，如果是，则返回步骤（1.4）；否则，继续步骤（1.5）；

（1.5）如果当前所述的电平信号为高电平，则判断所述的第一无线充电模块的发送端是否未设置过工作频率，如果是，则继续步骤（1.2），否则返回上述步骤（1.4）；如果当前所述的电平信号为低电平，则判断所述的第二无线充电模块的发送端是否未设置过工作频率，如果是，则继续步骤（1.3），否则返回上述步骤（1.4）。

8.根据权利要求7所述的设置防通讯串扰的无线充电电路结构的工作频率以实现防通讯串扰的方法，其特征在于，所述的设置第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率，具体为：

将所述的第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率设置为138KHz；

所述的设置第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率，具体为：

将所述的第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率所设置为133KHz。

9.根据权利要求8所述的设置防通讯串扰的无线充电电路结构的工作频率以实现防通讯串扰的方法，其特征在于，所述的设置第一无线充电模块的发送端的第一脉冲宽度调制频率，还包括以下步骤：

将所述的第一脉冲宽度调制的初始占空比设置为20%；

所述的设置第二无线充电模块的发送端的第二脉冲宽度调制频率，还包括以下步骤：

将所述的第二脉冲宽度调制的初始占空比设置为15%。

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