CN110880814B - 一种无线充电接收端整流处理方法及处理电路 - Google Patents

一种无线充电接收端整流处理方法及处理电路 Download PDF

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Abstract

一种无线充电接收端整流处理方法及处理电路，包括：监测无线充电接收端的工作状态，当无线充电接收端工作在通信信号调制阶段时，控制全桥整流器中开关元件根据预设的控制策略进行相应的开关调整动作，按照控制策略完成开关调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式。本发明提供一种处理方法简便、电路结构可靠、工作系统稳定的无线充电接收端整流处理方法及处理电路。

Description

一种无线充电接收端整流处理方法及处理电路
技术领域
本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种无线充电接收端整流处理方法及处理电路。
背景技术
无线充电接收端包括接收端谐振电路及全桥整流器，其中接收端谐振电路与无线充电发送端谐振电路耦合，用于接收能量。全桥整流器是电源管理中一种处理电路，用于将输入的交流电压转换为直流电压，如图1所示，当输入的交流电流IAC为正时，二极管D1及二极管D3导通，为输出电容C0充电；当输入的交流电流IAC为负时，二极管D2及二极管D4导通，为输出电容C0充电。
此外，无线充电接收端还包括调制电路，调制电路连接于接收端的次级线圈，将反馈信号调制于次级线圈上，反馈信号通过电磁耦合的初级线圈反馈至发射装置，经由解调电路解码后形成输入信号，发射装置的发射端控制器根据输入信号控制驱动电路调整交流电源。其中在通信信号调制阶段如何配置调制电路与全桥整流器的工作状态是提高系统稳定性的关键。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种处理方法简便、电路结构可靠、工作系统稳定的无线充电接收端整流处理方法及处理电路。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种无线充电接收端整流处理方法，包括：监测无线充电接收端的工作状态，当无线充电接收端工作在通信信号调制阶段时，控制全桥整流器中开关元件根据预设的控制策略进行相应的开关调整动作，按照控制策略完成开关调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式。
进一步，所述预设的控制策略包括延时开关元件动作时间策略，所述的开关元件动作时间策略包括在通信信号调制阶段时，监测全桥整流器中开关元件在进行整流操作时切换动作的状态，在切换动作发生时刻之前控制开关元件按照预定条件进行延时调整动作，按照预定条件完成开关延时调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式。
进一步，所述的预定条件是预设延迟时间，所述按照预定条件完成开关延时调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式包括，在切换动作发生时刻之前控制开关元件根据预设延迟时间进行延时调整动作，当进行延时调整动作的时间达到预设延迟时间时，结束延时调整动作，并使开关元件进行整流操作切换动作。
进一步，所述的预定条件是全桥整流器的输入阈值，所述按照预定条件完成开关延时调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式包括，在切换动作发生时刻之前控制开关元件进行延时调整动作，当全桥整流器的输入信号值达到全桥整流器的输入阈值时，结束延时调整动作，并使开关元件进行整流操作切换动作。
进一步，所述预设的控制策略包括强制选择开关元件策略，所述的强制选择开关元件策略包括在通信信号调制阶段时，调整全桥整流器中开关元件的选通方式，按照选通方式完成开关调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式。
进一步，所述选通方式是关断全桥整流器中的开关元件，使全桥整流器中的电流从每个开关元件旁设的二极管上流过。
进一步，所述选通方式是选择全桥整流器中的高侧开关元件为导通状态，并选择全桥整流器中的低侧开关元件为关断状态。
进一步，监测无线充电接收端的工作状态，当监测到无线充电接收端工作在非通信信号调制阶段时，控制全桥整流器中的开关元件进行正常的整流操作切换动作。
本发明还涉及一种无线充电接收端整流处理电路，包括接收端谐振电路10、全桥整流器20、调制电路30及控制器，所述的接收端谐振电路10被配置为接收发送端谐振电路发出的能量，所述的全桥整流器20由开关元件组成，每个开关元件的开关控制端分别与控制器连接，每个开关元件根据控制器输入的控制信号完成整流操作切换动作，所述调制电路30被配置为调制通信信号，并且在通信信号调制阶段时，控制器控制全桥整流器20中开关元件根据预设的控制策略进行相应的开关调整动作。
进一步，所述的控制器包括定时器，在通信信号调制阶段时，控制器监测全桥整流器20中开关元件在进行整流操作时切换动作的状态，控制器在切换动作发生时刻之前控制开关元件进行延时调整动作。
进一步，全桥整流器20中每个开关元件旁设有二极管，在通信信号调制阶段时控制器控制关断全桥整流器20中的开关元件，在调整选通方式的另一种实施例中，在通信信号调制阶段时控制器选择全桥整流器20中的高侧开关元件为导通状态，并且控制器选择全桥整流器20中的低侧开关元件为关断状态。
本发明的通过在通信信号调制阶段时调整开关元件的动作方式，使得动作调整后的开关元件按照预定方式完成通断操作，实现了对全桥整流器的整流工作方式调整。保证了在通信信号调制阶段时全桥整流器与调制电路能够同时正常工作，提高了无线充电接收端整流处理电路的稳定性，同时保证了整个无线充电系统的可靠性。
附图说明
图1是现有技术中全桥整流器的电路示意图；
图2是本发明无线充电接收端整流处理电路的电路框图；
图3是本发明无线充电接收端整流处理电路一种实施例的电路示意图；
图4是图3中全桥整流器的工作时序波形图；
图5是本发明无线充电接收端整流处理方法流程图；
图6是本发明无线充电接收端整流处理方法一种实施例流程图；
图7是本发明无线充电接收端整流处理方法另一种实施例流程图；
图8是本发明无线充电接收端整流处理电路另一种实施例的电路示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的技术方案以及优点表达的更清楚，下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图2所示的是无线充电接收端整流处理电路的电路框图，所述整流电路包括接收端谐振电路10、全桥整流器20和调制电路30，所述的接收端谐振电路10能与无线充电发送端谐振电路耦合，用于接收发送端谐振电路发出的能量。所述的全桥整流器20由四个开关元件组成，每个开关元件的开关控制端分别与控制器连接，每个开关元件根据控制器输入的控制信号完成切换动作，进而完成将接收端谐振电路10接收到的交变电压转换为直流电压供负载使用。所述调制电路30被配置为调制通信信号。具体地，图3所示的是无线充电接收端整流处理电路一种实施例的电路示意图，全桥整流器20由四个场效应管组成，每个场效应管的栅极分别与控制器连接，控制器控制场效应管完成开关切换动作，调制电路30包括分别与全桥整流器20的两个输入端相连接的调制电容，还包括分别用于控制调制电路完成充放电的调制控制开关，优选地，调制控制开关可为场效应管，场效应管的栅极与控制器相连用于接收控制信号，控制器控制分别控制场效应管闭合，从而使得调制电容完成充放电导致接收端谐振电路10的阻抗发生变化，完成通信信号调制，发送端谐振电路响应该变化在接收端做出调整。调制控制开关的形式不仅限于场效应管一种，只要是能够实现调制电容充放电的控制开关均可。此外，全桥整流器中的开关元件也不仅限于场效应管这一种实施方式，由于二极管有一定的导通电压阈值，因此场效应管具有很小的导通阻抗且可受控制器控制通断，因此可以极大的提高效率。同时适用于大电流系统应用。
图4所示的是图3无线充电接收端整流处理电路工作的工作时序波形图，其中IAC为输入电流交变信号，ACP信号和ACN信号分别表征全桥整流器20的两个输入端的电压信号，RD信号表征场效应管M1和场效应管M3的栅极控制信号，LD信号表征场效应管M2和场效应管M4的栅极控制信号，当检测到输入的交流电流IAC为正时，电流从ACN信号一端流入全桥整流器20，从ACP信号一端流出全桥整流器20，此时进行开关切换动作，RD信号为高电平控制M1和M3导通，LD信号为低电平控制M2和M4关断。同样地，当检测到输入的交流电流IAC为负时，电流从ACN信号一端流出全桥整流器20，从ACP信号一端流入全桥整流器20，此时进行的切换动作是LD信号为高电平控制M2和M4导通，RD信号为低电平控制M1和M3关断。调制电路30及控制器在进行通信信号调制的阶段时，场效应管M5和场效应管M6通过通断动作对调制电容进行充放电，完成通信信号的调制，优选地，通过将检测到的ACP信号及ACN信号分别与开关阈值相比较，来控制改变RD信号及LD信号的电位，进而完成对全桥整流器20中场效应管的通断控制；在通信信号调制阶段时还可通过检测ACP信号的下降沿或ACN信号的下降沿来分别触发场效应管M5或场效应管M6导通进而完成通信信号调制工作。
基于图3的电路结构，为了在通信信号调制阶段时，保证全桥整流器与调制电路能够同时稳定工作，进而提高系统稳定可靠性，本发明涉及一种无线充电接收端整流处理方法，如图5所示无线充电接收端整流处理方法包括，监测无线充电接收端的工作状态，当无线充电接收端工作在通信信号调制阶段时，控制全桥整流器中开关元件根据预设的控制策略进行相应的开关调整动作，按照控制策略完成开关调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式。特别地，当监测到无线充电接收端工作在非通信信号调制阶段时，控制全桥整流器中的开关元件进行正常的整流操作切换动作。即，当检测到全桥整流的输入电流方向发生改变时，控制相应的开关元件进行切换动作。通过在通信信号调制阶段时调整开关元件的动作方式，使得动作调整后的开关元件按照预定方式完成通断操作，实现了对全桥整流器的整流工作方式调整。保证了在通信信号调制阶段时全桥整流器与调制电路能够同时正常工作，提高了无线充电接收端整流处理电路的稳定性，同时保证了整个无线充电系统的可靠性。
所述当无线充电接收端工作在通信信号调制阶段时，控制全桥整流器中开关元件根据预设的控制策略进行相应的开关调整动作包括多种实施方式，所述预设的控制策略包括但不限于延时开关元件动作时间策略、强制选择开关元件策略。对应的开关调整动作包括但不限于在切换动作发生时刻之前延时开关元件导通或关闭，强制选择全桥整流器中开关元件的通断状态。下面针对延时开关元件动作时间策略及强制选择开关元件策略进行具体说明。
图6所示的开关元件动作时间策略包括在通信信号调制阶段时，监测全桥整流器中开关元件在进行整流操作时切换动作的状态，在切换动作发生时刻之前控制开关元件按照预定条件进行延时调整动作，按照预定条件完成开关延时调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式。具体地，按照预定条件进行延时调整动作包括多种实施例，所述预定条件可以是预设延迟时间，在切换动作发生时刻之前控制开关元件根据预设延迟时间进行延时调整动作，当进行延时调整动作的时间达到预设延迟时间时，结束延时调整动作，并使开关元件进行整流操作切换动作。预定条件还可以是全桥整流器的输入阈值，在切换动作发生时刻之前控制开关元件进行延时调整动作，当全桥整流器的输入信号值达到全桥整流器的输入阈值时，结束延时调整动作，并使开关元件进行整流操作切换动作。以图3的电路举例说明，其中开关元件可以是图3中的场效应管，若ACN信号为正值，当监测到无线充电接收端工作在通信信号调制阶段时，且监测到ACN信号为零或负值时，延时全桥整流器20中场效应管M1和场效应管M3的关断，同时延时全桥整流器20中场效应管M2和场效应管M4的导通，当达到预设延迟时间或全桥整流器20的输入信号值达到全桥整流器20的输入阈值时结束延时调整动作，此时场效应管M1和场效应管M3的关断，同时场效应管M2和场效应管M4的导通，恢复正常全桥整流器20的整流操作切换动作。通过延时开关元件导通或关断的方式，保证了全桥整流器的整流工作方式不会影响到调制电路的正常工作，更不会对无线充电接收端及整个无线充电系统的稳定性产生影响。并且延时控制的方式电路设计简便，可操作性强。
图7所示的强制选择开关元件策略包括在通信信号调制阶段时，调整全桥整流器中开关元件的选通方式，按照选通方式完成开关调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式。具体地，调整全桥整流器中开关元件的选通方式包括多种实施例，所述选通方式可以是关断全桥整流器中的开关元件，使全桥整流器中的电流从每个开关元件旁设的二极管上流过。所述选通方式还可以是选择全桥整流器中的高侧开关元件为导通状态，并选择全桥整流器中的低侧开关元件为关断状态。特别地，当监测到无线充电接收端工作在非通信信号调制阶段时，控制全桥整流器中的开关元件恢复至调整选通方式前的整流操作切换动作。即，当检测到全桥整流的输入电流方向发生改变时，控制相应的开关元件进行切换动作。以图8为例对关断开关元件的实施例进行说明，开关元件可以是场效应管，在通信信号调制阶段时关断全桥整流器20中的场效应管M1、场效应管M2、场效应管M3及场效应管M4，取而代之的是通过每个场效应管对应旁设的二极管D1、二极管D2、二极管D3及二极管D4流过全桥整流器20中的电流。以图3为例对高低侧选通开关元件的实施例进行说明，在通信信号调制阶段时选择全桥整流器中高侧的场效应管M1和场效应管M4导通，同时选择全桥整流器中低侧的场效应管M2和场效应管M3关断。通过调整全桥整流器中开关元件的选通方式不仅保证了全桥整流器与调制电路能够同时正常工作，提高系统稳定性，同时选通控制的方式运行更为可靠，提高了效率。
为支持实现本发明的无线充电接收端整流处理方法，本发明还涉及了一种无线充电接收端整流处理电路，包括接收端谐振电路10、全桥整流器20、调制电路30及控制器，所述的接收端谐振电路10被配置为接收发送端谐振电路发出的能量，所述的全桥整流器20由开关元件组成，每个开关元件的开关控制端分别与控制器连接，每个开关元件根据控制器输入的控制信号完成整流操作切换动作，所述调制电路30被配置为调制通信信号，并且在通信信号调制阶段时，控制器控制全桥整流器20中开关元件根据预设的控制策略进行相应的开关调整动作。具体地，控制器包括定时器，在通信信号调制阶段时，控制器监测全桥整流器20中开关元件在进行整流操作时切换动作的状态，控制器在切换动作发生时刻之前控制开关元件进行延时调整动作。控制器调整开关元件的动作方式不仅限于延时调整，控制器还可以调整全桥整流器20中开关元件的选通方式，在调整选通方式的一种实施例中，全桥整流器20中每个开关元件旁设有二极管，在通信信号调制阶段时控制器控制关断全桥整流器20中的开关元件，在调整选通方式的另一种实施例中，在通信信号调制阶段时控制器选择全桥整流器20中的高侧开关元件为导通状态，并且控制器选择全桥整流器20中的低侧开关元件为关断状态。特别地，全桥整流器20中的开关元件为场效应管，控制器通过控制场效应管的栅极从而控制场效应管的导通与关断。整流处理电路通过控制全桥整流器的开关元件使得全桥整流电路与调制电路能够同时正常工作，提高无线充电接收端的稳定性。并且本发明的接收端整流处理电路结构简单可靠，进一步提高了整个系统可靠性及工作效率。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无线充电接收端整流处理方法，其特征在于，包括：监测无线充电接收端的工作状态，当无线充电接收端工作在通信信号调制阶段时，控制全桥整流器中开关元件根据预设的控制策略进行相应的开关调整动作，按照控制策略完成开关调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式；
所述预设的控制策略包括强制选择开关元件策略，所述的强制选择开关元件策略包括在通信信号调制阶段时，调整全桥整流器中开关元件的选通方式，按照选通方式完成开关调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式；
所述选通方式是关断全桥整流器中的开关元件，使全桥整流器中的电流从每个开关元件旁设的二极管上流过；
所述选通方式是选择全桥整流器中的高侧开关元件为导通状态，并选择全桥整流器中的低侧开关元件为关断状态。
2.根据权利要求1所述的无线充电接收端整流处理方法，其特征在于，所述预设的控制策略包括延时开关元件动作时间策略，所述的开关元件动作时间策略包括在通信信号调制阶段时，监测全桥整流器中开关元件在进行整流操作时切换动作的状态，在切换动作发生时刻之前控制开关元件按照预定条件进行延时调整动作，按照预定条件完成开关延时调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式。
3.根据权利要求2所述的无线充电接收端整流处理方法，其特征在于，所述的预定条件是预设延迟时间，所述按照预定条件完成开关延时调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式包括，在切换动作发生时刻之前控制开关元件根据预设延迟时间进行延时调整动作，当进行延时调整动作的时间达到预设延迟时间时，结束延时调整动作，并使开关元件进行整流操作切换动作。
4.根据权利要求2所述的无线充电接收端整流处理方法，其特征在于，所述的预定条件是全桥整流器的输入阈值，所述按照预定条件完成开关延时调整动作进而调整全桥整流器的整流工作方式包括，在切换动作发生时刻之前控制开关元件进行延时调整动作，当全桥整流器的输入信号值达到全桥整流器的输入阈值时，结束延时调整动作，并使开关元件进行整流操作切换动作。
5.根据权利要求1所述的无线充电接收端整流处理方法，其特征在于，监测无线充电接收端的工作状态，当监测到无线充电接收端工作在非通信信号调制阶段时，控制全桥整流器中的开关元件进行正常的整流操作切换动作。
6.一种无线充电接收端整流处理电路，其特征在于，包括接收端谐振电路(10)、全桥整流器(20)、调制电路(30)及控制器，所述的接收端谐振电路(10)被配置为接收发送端谐振电路发出的能量，所述的全桥整流器(20)由开关元件组成，每个开关元件的开关控制端分别与控制器连接，每个开关元件根据控制器输入的控制信号完成整流操作切换动作，所述调制电路(30)被配置为调制通信信号，并且在通信信号调制阶段时，控制器控制全桥整流器(20)中开关元件根据预设的控制策略进行相应的开关调整动作；
全桥整流器(20)中每个开关元件旁设有二极管，在通信信号调制阶段时控制器控制关断全桥整流器(20)中的开关元件，或者，在通信信号调制阶段时控制器选择全桥整流器(20)中的高侧开关元件为导通状态，并且控制器选择全桥整流器(20)中的低侧开关元件为关断状态。
7.根据权利要求6所述的无线充电接收端整流处理电路，其特征在于，所述的控制器包括定时器，在通信信号调制阶段时，控制器监测全桥整流器(20)中开关元件在进行整流操作时切换动作的状态，控制器在切换动作发生时刻之前控制开关元件进行延时调整动作。
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