CN111707868A - 振荡电路的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了振荡电路的检测方法和装置，振荡电路包括串联的电容和电感。振荡电路存储有电能。通过控制振荡电路发生阻尼振荡，确定振荡电路的阻尼振荡频率。在振荡电路的两端加载交流电，并以阻尼振荡频率为交流电的频率最小值，以所述阻尼振荡频率为初始值，逐渐增加交流电的频率，以确定振荡电路在谐振频率下的品质因子。在检测振荡电路在谐振频率下的品质因子时，通过确定振荡电路的阻尼振荡频率，可以减小交流电的频率调整范围，从而缩短检测时间。

Description

振荡电路的检测方法及装置

技术领域

本申请涉及电路领域，尤其涉及一种振荡电路的检测方法及装置。

背景技术

随着无线充电技术的普及，越来越多的终端设备(如手机、手表、耳机等)支持无线充电功能。振荡电路可以应用在无线充电领域。振荡电路包括串联的电感和电容。通过在振荡电路发生谐振的情况下检测振荡电路的品质因子，根据振荡电路的谐振频率以及该频率下的品质因子，可以确定无线充电系统中是否存在异物，避免对异物的损坏。

为了确定振荡电路在谐振频率下的品质因子，一般需要提供各个频率的交流电，逐一为振荡电路供电，该各个频率包括振荡电路的谐振频率。通过扫频，可以确定在振荡电路的谐振频率下该振荡电路的品质因子。

一方面，待充电的终端设备与振荡电路中电感的相对位置对振荡电路的谐振频率产生影响。另一方面，不同型号的终端设备对振荡电路的谐振频率产生影响。因此，需要提供较宽范围的交流电频率以覆盖多种情况下振荡电路的谐振频率。

为了提高检测的精度，需要提供的交流电的频率步长小，频率密度高。

交流电的频率范围宽，需要检测的频率密度高、步长小，导致对振荡电路谐振频率下的品质因子检测耗费的时间较长。

发明内容

本申请提供一种振荡电路的检测方法及装置，能够减小对振荡电路谐振频率下的品质因子检测的时间。

第一方面，提供一种振荡电路的检测方法，所述振荡电路包括串联的电容和电感，所述方法包括：获取所述振荡电路发生阻尼振荡时的阻尼振荡频率；在所述振荡电路的两端加载交流电的两端，并调整所述交流电的频率，以确定所述振荡电路在谐振频率下的品质因子，所述交流电的频率最小值为所述阻尼振荡频率。

振荡电路的阻尼振荡频率小于谐振频率。在检测振荡电路在谐振频率下的品质因子时，通过确定振荡电路的阻尼振荡频率，可以以谐振频率为交流电的频率最小值，减小交流电的频率调整范围，从而缩短检测时间。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述调整所述交流电的频率，包括：以所述阻尼振荡频率为初始值，逐渐增加所述交流电的频率。

振荡电路的阻尼振荡频率略小于谐振频率。振荡电路的阻尼振荡频率是由振荡电路的参数决定的。一般来说，交流电的频率调整范围较宽，以振荡电路的阻尼振荡频率为初始值，逐渐增加所述交流电的频率，可以在较短时间内使得交流电的频率增加至振荡电路的谐振频率。例如，与逐渐减小交流电的频率等交流电的频率调整方式相比，以振荡电路的阻尼振荡频率为初始值，逐渐增加所述交流电的频率，可以缩短检测时间。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：控制直流电源为所述电容充电，以使得所述电容中存储电能，所述电能用于为所述振荡电路发生阻尼振荡提供能量；所述调整所述交流电的频率，包括：控制的频率，以使得所述交流电的频率逐渐增加，所述逆变电路用于逆变电路对所述直流电源的输出进行逆变以获得所述交流电。

同一个直流电源先后用于振荡电路的阻尼振荡频率的确定和振荡电路在谐振频率下的品质因子的确定，可以降低成本。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，在所述交流电的频率调整过程中，所述电感或所述电容两端的电压最大值与所述交流电的电压最大值的比值的最大值，为所述振荡电路在谐振频率下的品质因子。

通过所述电感或所述电容两端的电压最大值，确定振荡电路在谐振频率下的品质因子，可以降低检测难度。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述控制所述振荡电路发生阻尼振荡，包括：控制所述振荡电路的两端短路，以使得所述振荡电路发生阻尼振荡，所述振荡电路存储有能量；获取所述振荡电路在阻尼振荡时的振荡频率，将所述振荡频率作为所述阻尼振荡频率。

通过将存储有能量的振荡电路短路，可以使得振荡电路发生阻尼振荡。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述电感用于接收能量为所述电感所在的设备充电；或者，所述电感用于发送能量。

振荡电路的检测方法可以应用在无线充电的场景中。输能端设备、受能端设备均可以通过振荡电路的检测方法进行异物的检测。

输能端设备包括该振荡电路，对该振荡电路进行检测的情况下，为了减少器件数量，输能端设备可以在无线充电时，通过振荡电路中的电感将电能装换为磁能，通过振荡电路中的电感与受能端电感的磁场耦合，为受能端设备充电。也就是说，振荡电路中的电感可以用于发送电能。

受能端设备包括该振荡电路，对该振荡电路进行检测的情况下，为了减少器件数量，在无线充电时，振荡电路中的电感可以通过与输能端电感的磁场耦合，接收能量，从而为振荡电路中的电感所在的受能端设备充电。也就是说，振荡电路中的电感可以接收能量从而为振荡电路中的电感所在的受能端设备充电。

第二方面，提供一种振荡电路的检测装置，所述振荡电路包括串联的电容和电感，所述装置包括：检测模块，用于获取所述振荡电路发生阻尼振荡时的阻尼振荡频率；所述控制模块还用于，控制在所述振荡电路的两端加载交流电，并调整所述交流电的频率，以确定所述振荡电路在谐振频率下的品质因子，所述交流电的频率最小值为所述阻尼振荡频率。

结合第二方面，在一些可能的实现方式中，所述控制模块具体用于，以所述阻尼振荡频率为初始值，逐渐增加所述交流电的频率。

结合第二方面，在一些可能的实现方式中，所述控制模块还用于，控制直流电源为所述电容充电，以使得所述电容中存储电能，所述电能用于为所述振荡电路发生阻尼振荡提供能量；所述控制模块还用于，控制逆变电路的频率，以使得所述交流电的频率逐渐增加，所述逆变电路用于对所述直流电源的输出进行逆变，以获得所述交流电。

结合第二方面，在一些可能的实现方式中，在所述交流电的频率调整过程中，所述电感或所述电容两端的电压最大值与所述交流电的电压最大值的比值的最大值，为所述振荡电路在谐振频率下的品质因子。

结合第二方面，在一些可能的实现方式中，所述控制模块还用于，控制所述振荡电路的两端短路，以使得所述振荡电路发生阻尼振荡，所述振荡电路存储有能量。所述获取模块用于，获取所述振荡电路在阻尼振荡时的振荡频率，将所述振荡频率作为所述阻尼振荡频率。

结合第二方面，在一些可能的实现方式中，所述电感用于接收能量为所述电感所在的设备充电；或者，所述电感用于发送能量。

第三方面，提供一种控制器，所述控制器用于执行第一方面的方法。

控制器可以是芯片、单片机、集成电路等等具有控制信号发生能力的装置。

第四方面，提供一种电子设备，包括振荡电路和第二方面所述的振荡电路的检测装置。

第五方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括振荡电路和第三方面所述的控制器。

应当理解，第四方面、第五方面提供的电子设备，可以是无线充电发送端设备，也可以是无线充电接收端设备。

应理解，本申请中，第一方面的方法具体可以是指第一方面以及第一方面中各种实现方式中的任意一种实现方式中的方法。

附图说明

图1是一种无线充电系统的示意图。

图2是一种振荡电路的示意性结构图。

图3是电容两端的电压与交流电源的电压的比值与频率的关系的示意图。

图4是本申请实施例提供的振荡电路的检测方法的示意性流程图。

图5是本申请实施例提供的一种振荡电路的示意性结构图。

图6是振荡电路中电容两端电压的波形示意图。

图7是本申请实施例提供的一种振荡电路的检测方法的示意性流程图。

图8是本申请实施例提供的另一种振荡电路的示意性结构图。

图9是本申请实施例提供的一种振荡电路的检测装置的示意性结构图。

图10是本申请实施例提供的另一种振荡电路的检测装置的示意性结构图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

无线充电技术通过电磁场转换传送能量。输能端设备中的电感与用电设备中的电感形成电磁感应以实现电能的传输。

随着无线充电技术的普及，市场上涌现出许多无线充电产品。

图1为一种无线充电系统的示意图。

发射端设备110包括电感L1。发射端设备110用于发送电磁信号。具体地，电感L1用于接收交流电，从而在空间中产生变化的磁场，发送充电信号。

接收端设备120包括电感L2、逆变器和电池。由于磁场耦合，感应于空间中变化的磁场，电感L2中产生交流电，即接收端设备120接收了充电信号。逆变器用于对L2中产生交流电进行逆变，输出直流电，为电池充电。接收端设备120例如可以是终端设备。

发射端设备110例如可以与交流电连接，从而获取交流电。发射端设备110对获取的交流电的频率进行调整，从而获得输入到电感L1中的交流电。

例如，发射端设备110可以包括整流器和逆变器。整流器将获取的交流电进行整流，转换为直流电。之后，逆变器对直流电进行逆变。通过对逆变器频率的调整，可以输出不同频率的交流电。

无线充电处于一个开放的场景中，发射端设备110可以对附近的接收端设备120和异物进行实时检测和识别，当发射端设备110识别到待充电设备，且无线充电系统中不存在异物时，发射端设备110发送充电信号以实现电能传输，为接收端设备120充电。

这里的异物主要是指包括金属或其他导电材料的导电物体。导电物体本身构成一个闭合回路。将导电物体放在变化的磁场中时，穿过导电物体闭合回路的磁通量会发生变化，从而在金属内部产生电流。这个电流在导电物体内部流动将产生损耗，从而导致导电物体发热。这就是所谓的涡流效应。无线充电正常工作时，在充电信号发射端设备110和接收端设备120之间存在变化的磁场，当导电物体放在这个磁场中，导电物体发热，该导电物体可能是电路中的导线或元件，导电物体过热可能导致电路的损坏。

如果不能精确检测异物，在充电过程中可能会导致异物(比如银行卡、身份证等)的损坏。因此，异物检测对无线充电的安全性产生重要影响，在无线充电行业的发展中有着重要作用。

可以通过振荡电路对无线充电系统中是否存在异物进行检测。振荡电路可以位于发射端设备110或接收端设备120中。

图2是一种振荡电路的示意性结构图。

振荡电路包括串联连接的电阻R、电感L与电容C。

为了减少振荡电路所在设备的器件数量，如果振荡电路位于发射端设备110中，可以将电感L1作为振荡电路中的电感L。同理，如果振荡电路位于接收端设备120中，可以将电感L2作为振荡电路中的电感L。

品质因子Q也可以称为品质因数或Q因子，是物理及工程中的无量纲参数，是表示振子阻尼性质的物理量。品质因子可理解为在系统的共振频率下，当信号振幅不随时间变化时，系统储存能量和每个周期外界所提供能量的比例。振荡电路的品质因子可理解为，振荡电路中的电压信号(也可以是电流信号)的振幅不随时间变化时，振荡电路的储存能量和每个周期外界所提供能量的比例。

在振荡电路中，能量会储存在理想无损失的电感及电容中，损失的能量则是每个周期由电阻损失能量的总和。因此，振荡电路的谐振频率的品质因子可以表示为：

其中，L为电感值，ω为交流电源的频率，R为振荡电路中电阻的阻值。

无线充电系统中，异物与输能端设备振荡电路中的电感L形成电磁感应，影响电感L的数值。异物消耗能量，异物消耗的能量由振荡电路中的电源提供，因此，可以将根据异物消耗的能量将异物的电阻等效为振荡电路中的电阻，即异物的存在影响振荡电路中电阻R的数值。

当无线充电系统中存在异物时，异物对线圈的产生影响，使得电感L值降低，电阻R值增大，从而使得品质因子Q降低。对于特定的待充电设备，振荡电路中的电感L与电阻R的值在存在异物与不存在异物两种情况下不相等。

通过检测振荡电路的谐振频率和振荡电路在谐振频率下的品质因子，能够确定充电系统中是否存在异物。

为了检测振荡电路在谐振频率下的品质因子，可以将频率可调的交流电源加载在振荡电路的两端。交流电源的电压的有效值为V1，电感两端的电压有效值为V2。

图3是电感两端的电压与交流电源的电压的比值与频率的关系的示意图。横轴为频率，纵轴为

当交流电源的频率与振荡电路的谐振频率相等时，电感L两端的电压有效值V2与交流电源的电压有效值V1的比值达到最大值。在振荡电路的谐振频率下，振荡电路的品质因子可以表示为：

为了确定振荡电路的谐振频率，并确定交流电源的频率与振荡电路的谐振频率相等时振荡电路的品质因子，从而对无线充电系统中的异物进行检测，可以进行扫频，以确定各个频率下的V2与V1的比值，其中的最大值即为振荡电路的谐振频率的品质因子，最大值对应的频率即为振荡电路的谐振频率。

之后，根据振荡电路的谐振频率和振荡电路在谐振频率下的品质因子，可以确定是否存在异物。

一方面，对于特定的待充电设备，待充电设备位置的变化，导致电感L和电阻R变化，从而影响振荡电路的谐振频率，导致振荡电路的谐振频率的在一定范围内。待充电设备也可以称为受能端设备。

另一方面，输能端设备可以为多种型号的用电设备进行充电，每种型号的用电设备对振荡电路中电感L、电阻R的影响可以不相同，导致振荡电路的谐振频率在一定的范围内。因此，在一些情况下，需要设置较宽的扫频范围，以适应多种型号的用电设备的充电需求。

但是，较宽的扫频范围导致扫频时间较长(如大于500毫秒(millisecond，ms))，无法快速检测异物。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种振荡电路的检测方法，通过在逐渐增加加载在振荡电路两端的交流电的频率，以检测振荡电路在谐振频率下的品质因子的过程中，以阻尼振荡频率作为交流电的频率最小值，可以减小检测时间，提高用户体验。

图4是本申请实施例提供的振荡电路的检测方法的示意性流程图。

振荡电路包括串联的电感和电容。

在实际的电路中，电感和电容通过导线连接，导线和电感中均存在寄生电阻。电感的能量或信号可以通过电磁感应传输至其他电路。该其他电路感应的能量，在振荡电路中可以等效为电阻对能量的消耗。等效的电阻可以理解为与电感和电容串联连接。

在振荡电路的等效电路中，可以包括串联的电感、电容和电阻。该电阻可以包括导线、电感的寄生电阻，也可以包括其他电路的等效电阻，还可以包括与电感和电容串联的电阻器的电阻。

在步骤S301之前，可以控制所述振荡电路发生阻尼振荡。

振荡又可以称为振动，是指一个状态改变的过程。振荡电路发生磁能-电能的相互转换时，振荡电路发生振荡。例如，当振荡电路两端施加的电压与电容两端的电压不相等，或者电感中存储有磁能时，振荡电路中可能发生振荡。

阻尼振荡是指由于系统存在能耗而使振幅随时间逐渐衰减的振荡形式，阻尼振荡又可以称为减幅振荡、衰减振荡等。振荡电路发生阻尼振荡时，振荡电路中的电感、电容两端的电压和振荡电路中的电流均振荡下降。

谐振，即物理的简谐振动，物体的加速度与偏离平衡位置方向上的位移成正比，且总是在指向平衡位置的回复力的作用下的振动。振荡电路发生谐振时，振荡电路呈现电阻性，振荡电路中的电感、电容两端的电压和振荡电路中的电流的相位相同，幅度不发生变化。

振荡电路的阻尼振荡频率略小于振荡电路的谐振频率。振荡电路的阻尼振荡频率，可以理解为振荡电路发生阻尼振荡时，振荡电路中电感或电容两端的电压或流经振荡电路的电流的频率。振荡电路的谐振频率，可以理解为振荡电路发生谐振时，振荡电路中电感或电容两端的电压或流经振荡电路的电流的频率。

振荡电路发生阻尼振荡，可以是振荡电路的自由振荡，也可以是振荡电路的受迫振荡。振荡电路的受迫振荡以使得振荡电路发生阻尼振荡，振荡电路两端施加的电源可以理解为对振荡电路中电阻值的改变。可以是对电阻值的增加，也可以是对电阻值的减小。

控制振荡电路自由振荡，可以较为容易的实现振荡电路的阻尼振荡。

具体地，可以控制振荡电路存储能量。之后，可以控制振荡电路的两端短路。在振荡电路的两端短路之后，振荡电路发生自由阻尼振荡。

也就是说，振荡电路发生振荡之前，振荡电路中可以存储有能量。

可以使得电容存储电能，也可以使得电感存储磁能。

可以控制直流电源为振荡电路提供能量。可以将直流电加载在电容的两端，为电容充电。或者，也可以将直流电加载在振荡电路的两端，电流从电源的正极流经电感为电感充磁，电流流向电容为电容充电。

可以在经过预设时间之后，断开直流电源与振荡电路的连接。

可以在电容两端的电压与直流电源的电压相等，电感中不再有电流流过时，断开直流电源与电容之间的电连接，此时，电容中的电能达到最大值。

或者，即使电感中还有电流流过，也可以断开直流电源与振荡电路的连接。断开直流电源后，电感中的电能可以传输至电容。

振荡电路中存储的能量越多，当振荡电路两端短路发生阻尼振荡时，流经振荡电路的电流、电感两端的电压、电容两端的电压的振幅越大，有利于阻尼振荡频率的检测。

应当理解，交流电源也可以为振荡电路提供能量以使得振荡电路发生阻尼振荡。

在步骤S301，确定所述振荡电路在发生阻尼振荡时的阻尼振荡频率。

可以通过检测振荡电路发生阻尼振荡时的振荡周期，确定振荡电路的阻尼振荡频率。振荡电路的阻尼振荡频率为振荡电路发生阻尼振荡时的振荡周期的倒数。

在步骤S302，在振荡电路的两端施加交流电，并以阻尼振荡频率为初始值，逐渐增加交流电的频率，以确定振荡电路在谐振频率下的品质因子。

也就是说，在交流电的频率调整过程中，阻尼振荡频率为调整范围的最小值。

可以将振荡电路的两端与交流电源的两端连接，使得振荡电路受迫振荡。每次改变交流电的频率，可以在振荡电路中的电流幅度稳定后，可以对振荡电路进行检测。

在振荡电路中，电感的电感值为L，电感两端的电压u_L与流经电感的电流i具有如下关系：

通过复数表示，则

u_L＝jωL·i，其中，j为虚数单位

交流电压通常以电压有效值表示。交流电流通常以电流有效值表示。当角频率ω和电感值L为定值时，电感L两端的电压有效值V2与电流有效值I成正比。

而对于电流I，当电源电压的有效值V1一定时，电流i的大小与振荡电路中的阻抗Z成反比，阻抗Z越小，电流i越大。振荡电路中的阻抗Z最小时，电流I最大。

当振荡电路谐振时，阻抗Z最小。

因此，交流电源的电压有效值不变的情况下，当交流电源的频率等于振荡电路的谐振频率时，电感L两端的电压有效值V2达到最大。交流电源的频率远离谐振频率时，电感两端的电压有效值V2降低。

振荡电路在谐振频率下的品质因子Q可以表示为：

即，电感两端的电压有效值与交流电源的电压有效值的比值的最大值，为所述振荡电路在谐振频率下的品质因子。

应当理解，计算振荡电路在谐振频率下的品质因子时，电感两端的电压和交流电源的电压也可以均取最大值，或者均取平均值。电感两端的电压最大值的检测较为容易。

一般情况下，振荡电路中的电阻值较小，特别是在无线充电系统中，振荡电路本身的电阻较小，而导电的异物在振荡电路中等效的电阻值也不会很大，振荡电路的阻尼振荡频率与振荡电路的谐振频率的差值较小。

在进行步骤S302时，以振荡电路的阻尼振荡频率为初始值，逐渐增加所述交流电源的频率，可以更快的确定振荡电路在谐振频率下的品质因子。

通过步骤S301至步骤S302，可以减小为确定振荡电路在谐振频率下的品质因子，需要检测的频率范围，从而缩短检测的时间。

为了获得频率可变的交流电，可以利用逆变器对直流电进行逆变，通过对逆变电路的控制，得到所需频率的交流电。也就是说，可以控制逆变电路对直流电源的输出进行逆变，逆变电路的输出为交流电源的输出。

本申请实施例对调整交流电源的频率时频率的选取顺序不作限定。可以逐渐增加或逐渐减小交流电源的频率，也可以随机选取交流电源的频率。

步骤S301至步骤S302可以由处理器执行。检测振荡电路的阻尼振荡频率时，检测精度越高，对处理器资源的占用越多，且检测的最大精度与处理器的频率正相关。由于确定振荡电路的阻尼振荡频率仅仅是为了确定后续步骤中交流电源的频率的调整范围最小值，可以采用较低的精度对振荡电路的阻尼振荡频率进行检测。

为了准确确定振荡电路在谐振频率下的品质因子，可以采用较高的精度，即密度较高的频率值进行频率的调整。精确的品质因子可以准确确定无线充电系统中是否存在导电异物。

在步骤S302之后，可以对振荡电路在谐振频率下的品质因数进行归一化频率处理。

振荡电路的品质因数与振荡电路的频率成正比。为了方便异物检测，可以对振荡电路在谐振频率下的品质因数进行频率归一化的处理。

在步骤S302，还可以确定振荡电路的谐振频率。

振荡电路的谐振频率f_r可以表示为

振荡电路的品质因子Q为

因此，振荡电路的品质因子Q与角频率ω成正比。角频率ω与频率f的关系可以表示为；ω＝2πf。

根据谐振频率与谐振频率下的品质因子，可以确定目标频率下振荡电路的品质因子。

存储器中可以保存有不存在异物时，目标频率下电感与电阻的对应关系。根据振荡电路的谐振频率f_r与振荡电路在谐振频率下的品质因子Q，可以确定振荡电路的电感L与电阻R是否满足电感与电阻的对应关系。当振荡电路的电感L与电阻R不满足电感与电阻的对应关系时，可以确定异物存在。反之，当振荡电路的电感L与电阻R满足电感与电阻的对应关系时，可以确定不存在异物。

存储器中保存的电感与电阻的对应关系，可以是在不存在异物的情况下对一种或多种型号的受能端设备在不同位置的情况下对振荡电路进行检测得到的。

步骤S301至步骤S302可以应用在无线充电的场景中。输能端设备、受能端设备均可以通过振荡电路的检测方法进行异物的检测。

输能端设备可以在步骤S301至步骤S302之后，确定不存在异物时，开始对受能端设备无线充电。

为了减少器件数量，输能端设备可以通过振荡电路中的电感将电能转换为磁能，在空间中产生变化的磁场。振荡电路中的电感与受能端电感发生磁场耦合，从而为受能端设备充电。也就是说，振荡电路中的电感可以用于发送电能。

受能端设备可以在步骤S301至步骤S302之后，向输能端设备发送请求，请求输能端设备对受能端设备进行无线充电。

为了减少器件数量，在无线充电时，受能端设备可以利用振荡电路中的电感接收能量。振荡电路中的电感可以通过与输能端电感的磁场耦合，接收能量。也就是说，振荡电路中的电感可以接收能量从而为振荡电路中的电感所在的受能端设备充电。

图5是一种振荡电路的示意图。

振荡电路包括串联连接的电阻R、电感L与电容C。振荡电路的一端连接开关的第一端，另一端连接直流电源的负极以及交流电源的第一端。开关的第二端可以与直流电源的正极端、直流电源的负极端、交流电源的第二端中的一个端口连接。

T＝0时刻之前，开关的第二端与直流电源正极连接，即直流电源、电阻R、电感L与电容C形成回路，直流电源为电容C充电使得电容C两端的电压u_C与直流电源的电压Vs相等。

在T＝0时刻，开关的第二端转换至与直流电源的负极连接，振荡电路短路，形成LC振荡回路。对振荡电路进行零输入响应的数学分析。

根据基尔霍夫电压定律(Kirchhoff voltage laws，KVL)，

u_R+u_L-u_C＝0

其中，u_R、u_L、u_C分别表示电阻R、电感L和电容C两端的电压。

流经振荡电路的电流i可以表示为

其中，C为电容C的容值。

u_C可以表示为

u_R＝Ri

其中，R为电阻R的阻值。

u_L可以表示为

其中，L为电感L的电感值。

根据上述各式可得以u_C为变量的响应方程，

其特征方程为

LCp²+RCp+1＝0

当

时，特征方程的特征根为

令

则p_1,2＝-α±jω_d。ω_d可以称为阻尼振荡角频率。

微分方程的通解为

其中，常数A和

由初始条件确定。也就是说，常数A和

由t＝0时电容C中的电能和电感L中的电能确定。

电容C两端电压的波形图如图6所示。横轴为时间，纵轴为电容C两端的电压u_C。

电容C两端电压的包络线的函数可以表示为Ae^-αt。电容C两端的电压u_C表现为振幅逐渐减小的周期性阻尼振动。阻尼振荡频率可以表示为

当开关的第二端与交流电源的第二端连接，且交流电源的频率与振荡电路的谐振频率相等时，振荡电路发生谐振。

振荡电路的阻抗为

当振荡电路发生谐振时，

则此时线路阻抗为Z＝R。

振荡电路发生谐振时，流经振荡电路的电流有效值为

电感两端的电压有效值V2为V2＝ωL·I

所以，品质因子Q可以表示为

当角频率ω和电感L为定值时，电感L两端的电压有效值V2与电流有效值I成正比。而对于电流I，当电源电压的有效值V1一定时，电流I的大小与振荡电路中的阻抗Z成反比，阻抗Z越小，电流I越大。振荡电路中的阻抗Z最小时，电流I最大。

当振荡电路发生谐振时，阻抗最小。也就是说，当交流电源的频率与振荡电路的振荡频率相等时，电感电压V2达到最大值。振荡电路的谐振频率可以表示为

其中，ω_r为振荡电路的谐振角频率。

图7是本申请实施例提供的一种振荡电路的检测方法的示意性流程图。

振荡电路包括串联的电阻R、电感L和电容C。电感L的值大于零，电容C的容值大于零。电阻R的阻值大于或等于零。电阻R可以包括电感L的寄生电阻和/或导线的寄生电阻，也可以包括由于电磁感应其他电阻在振荡电路中的等效电阻。当电阻R的阻值大于零时，该振荡电路也可以称为电阻-电感-电容(resistor–inductance-capacitor，RLC)振荡电路。

在步骤S601，控制振荡电路发生阻尼振荡，以确定阻尼振荡频率。振荡电路的阻尼振荡频率，可以是零输入情况下振荡电路的振荡频率。振荡电路的振荡频率可以通过电阻R、电感L或电容C两端的电压的变化频率，或者流经振荡电路的电流的变化频率表示。

具体地，在T0时刻之前，可以控制直流电源为电容C充电。例如，参见图5的振荡电路，可以控制直流电源加载在振荡电路的两端，即振荡电路的两端分别连接直流电源的正极和负极，为电容C充电。可以充电至电容C两端的电压等于直流电源的电压值。

在T0时刻，可以断开振荡电路与直流电源的连接，并将振荡电路的两端短路，以使得振荡电路发生阻尼振荡。

在振荡电路发生阻尼振荡时，可以测量振荡电路的阻尼振荡频率。

在步骤S602，以阻尼振荡频率作为扫频频率最小值进行扫频，并检测振荡电路中的电感电压。

控制交流电源加载在振荡电路的两端，以阻尼振荡频率作为频率最小值，通过扫频的方式改变交流电源的频率，并检测振荡电路中的电感电压V2。

扫频过程中，可以不断增加频率值，也就是说，阻尼振荡频率可以是扫频的初始频率。从阻尼振荡频率f_d开始，逐渐增大交流电源的频率。交流电源的电压有效值可以不变化，或者说，交流电源的电压最大值不变。对于正弦交流电，交流电压的最大值等于交流电压的有效值的2倍。

电感电压V2为电感L两端的电压u_L的最大值或有效值。记录交流电源为不同频率情况下电感电压V2的最大值。

在步骤S603，根据电感电压V2的最大值，确定振荡电路在谐振频率下的品质因子。

当电感电压V2达到最大时，交流电源的频率与振荡电路的振荡频率相等。振荡电路的振荡频率可以表示为

电压V1可以是交流电源电压的最大值或有效值。应当理解，当电感电压V2表示电感L两端的电压最大值时，V1为交流电源电压的最大值；当电感电压V2表示电感L两端的电压有效值时，V1为交流电源电压的最大值。

因此，根据电感电压V2的最大值，可以确定振荡电路在谐振频率下的品质因子。

通本步骤S601-S603，在振荡电路谐振频率的品质因子检测过程中，引入阻尼振荡频率的确定，将阻尼振荡频率作为扫频的初始值，能够节省扫频时间。

另外，通过使振荡电路发生阻尼振荡，确定振荡电路的阻尼振荡频率，不需要很高的精度。振荡电路的阻尼振荡频率小于谐振频率，在确定一个较为粗略的阻尼振荡频率之后，通过精细化扫频，即以小的步长改变交流电源的频率，可以得到一个较为准确的谐振频率。因此，在确定振荡电路的阻尼振荡频率时，不需要较高主频的处理器，对处理器的要求较低，降低对资源的占用。也就是说，较低的处理器性能，较短的扫描时间，就可以确定精确的谐振频率。

图8是本申请实施例提供的一种振荡电路的示意性结构图。

电压源为直流电压源，输出为电压值为Us的直流电。

传输电路701包括开关装置Q1至Q4。开关装置Q1的第二端与开关装置Q3的第一端连接，开关装置Q1的第一端与电源的正极连接。开关装置Q2的第二端与开关装置Q4的第一端连接，开关装置Q2的第一端与电源的正极连接。开关装置Q3的第二端与电源的负极连接。开关装置Q4的第二端与电源的负极连接。

开关装置用于实现开关功能。开关装置可以采用电压驱动式功率器件，也可以采用电流驱动式功率器件。

金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effecttransistor，MOSFET)是一种常见的开关装置。MOSFET可以包括开关管和寄生二极管。开关管和寄生二极管可以并联连接。或者，寄生二极管的一端可以与开关管的一端连接，寄生二极管的另一端可以连接至地电位或电源电位。本申请实施例以开关装置均采用MOSFET，MOSFET中的开关管和寄生二极管并联连接为例进行说明。开关装置的第一端可以是寄生二极管的负极，开关装置的第二端可以是寄生二极管的正极。

振荡电路702包括串联的电感L和电容C，其中，电感L的第一端和电容C的第一端连接。电感L的第二端连接至开关装置Q1的第二端和开关装置Q3的第一端，电容C的第二端连接至开关装置Q2的第二端和开关装置Q4的第一端。

检测电路703用于检查振荡电路的阻尼振荡频率和电感L和电容C的连接点对地的电压峰值。以电源负极的电压为地电压，电感L和电容C的连接点对地的电压即电感L和电容C的连接点与电源负极的电压之间的电压差。

传输电路701中的开关装置受控制信号控制，开关装置Q1至Q4用于控制直流电源Us与振荡电路702的连接，从而控制振荡电路702的充放电。

在检测振荡电路702的阻尼振荡频率之前，控制Q1和Q4导通，Q2和Q3截止，以使得直流电源Us为电容C充电。由于开关装置Q4导通，电感L和电容C的连接点对地的电压u_o即电容C两端的瞬时电压。当电压u_o上升并稳定在与直流电源的电压相等的电压值，关断开关装置Q1。当电压u_o稳定时，流经电感L的电流为零，电能存储在电容C中。

然后，控制开关装置Q1关断，控制开关装置Q3开通，振荡电路702发生振荡。由于开关装置Q4导通，电感L和电容C的连接点对地的电压u_o为电容C两端的瞬时电压。开关装置Q3导通，也是电压u_o也是电感L两端的瞬时电压。因此，电压u_o振荡下降。检测电路702可以检测电压u_o的振荡周期，该周期即为振荡电路702的阻尼振荡周期。阻尼振荡频率f_d为阻尼振荡周期的倒数。

例如，检测电路703可以通过比较器将电压u_o与参考电压Vref进行比较，当电压u_o大于参考电压Vref时比较器输出高电平，当电压u_o小于参考电压Vref时比较器输出低电平，以得到方波。参考电压Vref小于电源电压Us，例如可以是0，或者略大于或略小于0的电压值。方波的周期即为振荡电路702的阻尼振荡周期。通过检测方波周期，可以得到振荡电路702的阻尼振荡频率f_d。通过将正弦波转换为方波，便于振荡电路702的阻尼振荡频率f_d的确定。

以阻尼振荡频率f_d为最小值进行扫频，以确定振荡电路702的谐振频率。

控制开关装置Q1截止，开关装置Q3导通。开关装置Q2和开关装置Q4的占空比均为50％。开关装置Q2和开关装置Q4的开关频率相等。开关装置Q2和开关装置Q4中有且仅有一个开关装置导通，即开关装置Q2和开关装置Q4不同时导通，控制信号互补。也就是说，开关装置Q2和开关装置Q4的控制信号与开关装置Q2和开关装置Q4的控制信号同时发生翻转。开关装置Q2至Q4构成了半桥逆变电路。

当Q2导通，Q4截止时，直流电源Us为振荡电路补充电能。电流从电源Us的正极，经开关装置Q2、电容C、电感L、开关装置Q3，流至电源Us的负极。电源Us为电容C充电。电感L和电容C的连接点对地的电压u_o即电感L两端的电压。

当Q4导通，Q2截止时，振荡电路702的两端短路，电容C放电。电流从电容C的第一端，经电感L、开关装置Q3、Q4，流向电容C的第二端。电感L和电容C的连接点对地的电压u_o即电感L两端的电压。

可以理解为，振荡电路的供电信号为占空比为50％的方波电压信号。调整开关装置Q2和开关装置Q4的开关频率，即改变在振荡电路702两端施加的交流电源的频率。可以从阻尼振荡频率f_d为开关装置Q2和开关装置Q4的开关频率的初始值，以预设步长逐渐增加开关装置Q2和开关装置Q4的开关频率。

可以检测每个频率下的电压u_o的最大值或有效值V2。

应当理解，电容两端的电压有效值与电感两端电压有效值相等。因此，也可以对电容两端的电压值进行检测，从而确定检测电容两端的电压有效值或最大值。

可以通过对电容C与电感L之间的连接点对地的电压u_o的最大值进行检测，确定振荡电路的品质因子。

例如，检测电路703可以通过二极管确定频率变化过程中电压u_o的最大值。二极管的正极连接电容C与电感L之间的连接点。初始情况下，二极管负极电压小于或等于0。当电压u_o大于二极管负极的电压与二极管压降时，电压u_o传输至二极管负极，以使得二极管负极电压等于电压u_o与二极管压降的差值。当电压u_o小于或等于二极管负极的电压与二极管压降时，二极管截止，二极管负极电压保持不变。因此，在对振荡电路702两端施加的交流电源的频率进行调整之后，二极管负极电压与二极管压降之和，为振荡电路702发生谐振时电压u_o的最大值，即电压值V2。

检测电路703也可以通过比较器和二极管确定电容两端的电压最大值。比较器的输出端与二极管的正极连接，二极管的负极连接至比较器的第一输入端，比较器的第二输入端用于获取电容两端的电压u_o。比较器用于输出两个输入端的电压中的较大值。初始情况下，二极管负极电压小于或等于0。因此，在比较器的两个输入电压中，当电容两端的电压u_o较小时，比较器的输出电压即二极管的正极电压与二极管的负极电压与二极管压降之和相等，二极管截止，二极管的负极电压保持不变。当电容两端的电压u_o较大时，比较器输出电压u_o，二极管导通，电压u_o传输至比较器的第二输入端，二极管的负极电压上升为电压u_o与二极管压降的差值。比较器可以用于补偿二极管压降的变化。

以所述阻尼振荡频率为初始值，逐渐增加交流电源的频率。在交流电源的频率达到振荡电路702的谐振频率之前，二极管负极的电压逐渐增加。在交流电源的频率达到振荡电路702的谐振频率之后，二极管负极的电压保持不变。因此，在增加交流电源的频率且二极管负极的电压保持不变时，可以停止交流电源的频率的增加，将二极管负极的电压作为谐振频率下的电感电压V2。

交流电源通过控制传输电路701中的开关装置得到。开关装置Q2的占空比可以为50％。

传输电路701可以采用全桥逆变电路或半桥逆变电路。

当传输电路701采用半桥逆变电路时，振荡电路702发生谐振时振荡电路的品质因子Q可以表示为：

其中，Us为输入半桥逆变电路的直流电压。

当传输电路701采用如图8所示的全桥逆变电路，则振荡电路702发生谐振时振荡电路的品质因子Q可以表示为：

其中，Us'为交流电源电压的等效值。

图9是本申请实施例提供的一种振荡电路的检测装置800的示意性结构图。

振荡电路包括串联的电容和电感。

装置800包括控制模块801和确定模块802。

获取模块802用于获取所述振荡电路发生阻尼振荡时的阻尼振荡频率。

控制模块801用于在所述振荡电路的两端加载交流电，并以所述阻尼振荡频率为初始值，逐渐增加所述交流电源的频率，以确定所述振荡电路在谐振频率下的品质因子。

可选地，控制模块801用于控制所述振荡电路发生阻尼振荡。

可选地，控制模块801还用于，控制直流电源为所述电容充电，以使得所述电容中存储电能，所述电能用于为所述振荡电路发生阻尼振荡提供能量。

控制模块801还用于，控制逆变电路的频率，以使得所述交流电的频率逐渐增加，所述逆变电路用于对所述直流电源的输出进行逆变以获取所述交流电。

可选地，在逐渐增加所述交流电的频率的过程中，所述电感或所述电容两端的电压最大值与所述交流电源的电压最大值的比值的最大值，为所述振荡电路在谐振频率下的品质因子。

可选地，控制模块801用于控制所述振荡电路的两端短路，以使得所述振荡电路发生阻尼振荡，所述振荡电路中存储有能量。

获取模块802用于，获取所述振荡电路在阻尼振荡时的振荡频率，将所述振荡频率作为所述阻尼振荡频率。

可选地，所述电感用于接收能量为所述电感所在的设备充电；或者，所述电感用于发送能量。

图10是本申请实施例提供的一种电子设备900的示意性结构图。

电子设备900包括振荡电路910和控制器920。控制器920用于对振荡电路910进行控制，以实现对振荡电路910的检测。

振荡电路910包括串联的电容和电感。

控制器920用于，获取振荡电路910发生阻尼振荡时的阻尼振荡频率。

控制器920还用于，在所述振荡电路的两端加载交流电，并以所述阻尼振荡频率为初始值，逐渐增加所述交流电的频率，以确定所述振荡电路在谐振频率下的品质因子，所述交流电的频率最小值为所述阻尼振荡频率。

可选地，控制器920用于，控制直流电源为所述电容充电，以使得所述电容中存储电能，所述电能用于为所述振荡电路发生阻尼振荡提供能量。

控制器920还用于，控制逆变电路的频率，以使得所述交流电的频率逐渐增加，所述逆变电路用于对所述直流电源的输出进行逆变以获取所述交流电。

可选地，在所述交流电的频率调整过程中，所述电感或所述电容两端的电压最大值与所述交流电源的电压最大值的比值的最大值，为所述振荡电路在谐振频率下的品质因子。

可选地，控制器920用于，控制所述振荡电路的两端短路，以使得所述振荡电路发生阻尼振荡，所述振荡电路存储有能量。

控制器920用于，获取所述振荡电路在阻尼振荡时的振荡频率，将所述振荡频率作为所述阻尼振荡频率。

可选地，所述电感用于接收能量为电子设备900充电；或者，所述电感用于发送能量。

也就是说，控制器920还用于控制所述电感接收能量，从而为电子设备900充电。或者，控制器920还用于控制所述电感发送能量。

应当理解，控制器920可以是芯片、单片机、集成电路等等具有控制信号发生能力的装置。

控制器920可以包括处理器和通信接口。控制器920可以通过通信接口与存储器连接，获取存储器中存储的程序。当程序在处理器中运行时，处理器可以用于执行前述的振荡电路的检测方法。

控制器920也可以包括处理器和存储器。存储器用于存储程序。处理器用于执行程序，以前述的振荡电路的检测方法。

控制器920还可以是专用集成电路(application specific integratedcircuit，ASIC)，用于执行前述的振荡电路的检测方法。

控制器920例如可以是图9所示的振荡电路的检测装置800。

本申请实施例还提供一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括前文所述的振荡电路和振荡电路的检测装置。

前文所述的电子设备可以是无线充电发送端设备，也可以是无线充电接收端设备。

本申请实施例还提供一种计算机程序存储介质，其特征在于，所述计算机程序存储介质具有程序指令，当所述程序指令被直接或者间接执行时，使得前文中的方法得以实现。

本申请实施例还提供一种芯片系统，其特征在于，所述芯片系统包括至少一个处理器，当程序指令在所述至少一个处理器中执行时，使得前文中的方法得以实现。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种振荡电路的检测方法，其特征在于，所述振荡电路包括串联的电容和电感，所述方法包括：

获取所述振荡电路发生阻尼振荡时的阻尼振荡频率；

在所述振荡电路的两端加载交流电，并以所述阻尼振荡频率为初始值，逐渐增加所述交流电的频率，以确定所述振荡电路在谐振频率下的品质因子，所述交流电的频率最小值为所述阻尼振荡频率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述方法还包括：控制直流电源为所述电容充电，以使得所述电容中存储电能，所述电能用于为所述振荡电路发生阻尼振荡提供能量；

所述逐渐增加所述交流电的频率，包括：控制逆变电路的频率，以使得所述交流电的频率逐渐增加，所述逆变电路用于对所述直流电源的输出进行逆变以获取所述交流电。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

在所述逐渐增加所述交流电的频率的过程中，所述电感或所述电容两端的电压最大值与所述交流电的电压最大值的比值的最大值，为所述振荡电路在谐振频率下的品质因子。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制所述振荡电路的两端短路，以使得所述振荡电路发生阻尼振荡，所述振荡电路存储有能量；

获取所述振荡电路在阻尼振荡时的振荡频率，将所述振荡频率作为所述阻尼振荡频率。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述电感还用于接收能量为所述电感所在的设备充电；或者，所述电感还用于发送能量。

6.一种振荡电路的检测装置，其特征在于，所述振荡电路包括串联的电容和电感，所述装置包括：

检测模块，用于获取所述振荡电路发生阻尼振荡时的阻尼振荡频率；

控制模块，用于在所述振荡电路的两端加载交流电，并以所述阻尼振荡频率为初始值，逐渐增加所述交流电的频率，以确定所述振荡电路在谐振频率下的品质因子，所述交流电的频率最小值为所述阻尼振荡频率。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述控制模块还用于，控制直流电源为所述电容充电，以使得所述电容中存储电能，所述电能用于为所述振荡电路发生阻尼振荡提供能量；

所述控制模块还用于，控制逆变电路的频率，以使得所述交流电的频率逐渐增加，所述逆变电路用于对所述直流电源的输出进行逆变以获取所述交流电。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，

在逐渐增加所述交流电的频率的过程中，所述电感或所述电容两端的电压最大值与所述交流电的电压最大值的比值的最大值，为所述振荡电路在谐振频率下的品质因子。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的装置，其特征在于，

所述控制模块还用于：控制所述振荡电路的两端短路，以使得所述振荡电路发生阻尼振荡，所述振荡电路存储有能量；

所述获取模块用于，获取所述振荡电路在阻尼振荡时的振荡频率，将所述振荡频率作为所述阻尼振荡频率。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的装置，其特征在于，所述电感还用于接收能量为所述电感所在的设备充电；或者，所述电感还用于发送能量。

11.一种电子设备，所述电子设备为无线充电接收端设备或无线充电发射端设备，其特征在于，所述终端设备包括振荡电路和权利要求6-10中任一项所述的振荡电路的检测装置。

Images