CN112737144A - 一种无线充电接收电路与无线充电接收器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线充电接收电路与无线充电接收器,无线充电接收电路包括线圈、第一储能单元、第二储能单元、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、第六开关单元、滤波单元与控制单元,线圈与第一储能单元、第二开关单元以及第三开关单元连接,第一储能单元与第一开关单元以及第五开关单元连接,第一开关单元与滤波单元以及第四开关单元连接,第四开关单元与第二开关单元以及第二储能单元连接,第二储能单元与第五开关单元、第六开关单元以及线圈的连接,控制单元用于控制各开关单元的开关状态,以使第一连接点上的电压与线圈两端的电压成倍数关系。通过上述方式,能够提高无线充电的功率转换效率。

Description

一种无线充电接收电路与无线充电接收器
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域,特别是涉及一种无线充电接收电路与无线充电接收器。
背景技术
目前,采用无线充电技术给电池供电在工业界越来越流行。由于无线充电发射端传输的能量是以磁场的形式传输的,因此必须使用无线充电接收器将磁场能量转换为电能。为了达到高效率以及更广泛的应用,无线充电接发送端的输入电压普遍使用USB适配器供电。USB适配器的供电电压在5伏到20伏之间(比如USB PD控制的适配器)。而在工业应用中,不少电池的电压在9伏到22.8伏,比如工业无人机的电池电压在11.4V到22.8V之间,电动工具的电池电压在9伏到20伏之间。为了使电池充电时的功率损失最小化减少成本,需要高效的DC/DC转换将无线充电接收器的输出电压升高到更高的电池的电压。然后用低成本的线性充电器给电池充电。基于电荷泵的DC/DC变换器是实现这种电压转换的主要拓扑结构,在1:2的升压比下,效率可达98%。对于6节串联的电池,需要级联两个基于电荷泵的转换(1:2然后2:4),以将无线充电接收器的输出电压(6V)升至电池电压(高达24V)。因此传统的无线充电接收器与电池充电器之间,有一到两个1:2的升压电荷泵集成电路芯片被使用。
在实际应用中,无线充电接收装器和升压电荷泵通常放在一起靠近无线充电接收线圈。而线性充电器则是靠近电池或集成在电池里。这是因为电荷泵的输出电流是无线充电接收器输出电流的1/2 或1/4倍。因此将电荷泵靠近无线充电接收线圈,可以最大程度减少PCB线路电阻性的功率损耗。
在现有技术中,无线充电接收器和升压电荷泵的简化系统框图如图1所示。在图1中,无线充电接收器1000和升压电荷泵2000是两个独立的集成芯片,即两个装置完全独立地工作。无线充电接收器需要在同步整流器(即开关管1001、开关管1002、开关管1003与开关管1004)输出和主LDO(即开关管1005)输出处使用电容进行滤波。在该种构架中,从线圈1006到连接点P0的功率转换路径需要经过5个开关管,其阻碍了最小化功率损耗,从而导致转换效率较低。
发明内容
本发明实施例旨在提供一种无线充电接收电路与无线充电接收器,能够提高无线充电的功率转换效率。
为实现上述目的,第一方面,本发明提供一种无线充电接收电路,包括:
线圈、第一储能单元、第二储能单元、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、第六开关单元、滤波单元与控制单元;
所述线圈的第一端分别与所述第一储能单元的第一端、所述第二开关单元的第一端以及所述第三开关单元的第一端连接,所述第一储能单元的第二端与所述第一开关单元的第一端以及所述第五开关单元的第一端连接,所述第一开关单元的第二端与所述滤波单元的第一端以及所述第四开关单元的第一端连接,所述第四开关单元的第二端与所述第二开关单元的第二端以及所述第二储能单元的第一端连接,所述第二储能单元的第二端与所述第五开关单元的第二端、所述第六开关单元的第一端以及所述线圈的第二端连接,所述第六开关单元的第二端、所述滤波单元的第二端与所述第三开关单元的第二端均接地,其中,所述第一开关单元的第二端与所述滤波单元的第一端以及所述第四开关单元的第一端之间的连接点为第一连接点;
所述控制单元与各开关单元连接,所述控制单元用于控制各开关单元的开关状态,以使所述第一连接点上的电压与所述线圈两端的电压的有效值成倍数关系。
在一种可选的方式中,所述第一开关单元包括第一开关管,所述第三开关单元包括第三开关管,所述第四开关单元包括第四开关管,所述第六开关单元包括第六开关管,所述第一储能单元包括第一电容,所述第二储能单元包括第二电容;
所述第一电容的第一端分别与所述线圈的第一端、所述第二开关单元的第一端以及所述第三开关管的漏极连接,所述第一电容的第二端分别与所述第一开关管的源极以及所述第五开关单元的第一端连接,所述第一开关管的漏极分别与所述滤波单元的第一端以及所述第四开关管的漏极连接,所述第四开关管的源极分别与所述第二开关单元的第二端以及所述第二电容的第一端连接,所述第二电容的第二端分别与所述第五开关单元的第二端、所述第六开关管的漏极以及所述线圈的第二端连接,所述第六开关管的源极与所述第三开关管的源极均接地。
在一种可选的方式中,所述第二开关单元包括第二开关管,所述第五开关单元包括第五开关管;
所述第二开关管的源极与所述线圈的第一端连接,所述第二开关管的漏极与所述第二电容的第一端连接,所述第五开关管的漏极与所述第一电容的第二端连接,所述第五开关管的源极与所述线圈的第二端连接。
在一种可选的方式中,若所述线圈两端的电压为输入电压,且所述第一连接点上的电压为输出电压,
则所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第一开关管、所述第二开关管与所述第六开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第三开关管、所述第四开关管与所述第五开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
在一种可选的方式中,若所述第一连接点上的电压为输入电压,且所述线圈两端的电压为输出电压,
则所述控制单元具体用于:
以预设频率控制交替导通所述第一开关管、所述第二开关管与所述第六开关管的组合和所述第三开关管、所述第四开关管与所述第五开关管的组合。
在一种可选的方式中,所述无线充电接收电路还包括两个第一扩展单元,两个所述第一扩展单元用于将所述线圈两端的交流电压信号幅度的有效值与所述第一连接点上的电压的比率转换为1:3。
在一种可选的方式中,所述第一扩展单元包括第三电容、第一扩展开关管、第二扩展开关管以及第三扩展开关管;
所述第三电容的第一端与所述第一扩展开关管的漏极连接,所述第三电容的第二端分别与所述第二扩展开关管的源极以及所述第三扩展开关管的漏极连接,所述第一扩展开关管的源极与所述第二扩展开关管的漏极连接。
在一种可选的方式中,第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的漏极连接至所述第一开关管的源极,第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的源极连接至所述第一电容的第二端,第一个所述第一扩展单元的第三扩展开关管的源极连接至所述线圈的第一端;
第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的漏极连接至所述第四开关管的源极,第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的源极连接至所述第二电容的第一端,第二个所述第一扩展单元的第三扩展开关管的源极连接至所述线圈的第二端;
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第六开关管、第一个所述第一扩展单元的第二扩展开关管、以及第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管、以及第二个所述第一扩展单元的第二扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
在一种可选的方式中,第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的漏极连接至所述第一开关管的源极,第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的源极连接至所述第一电容的第二端,第一个所述第一扩展单元的第三扩展开关管的源极接地;
第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的漏极连接至所述第四开关管的源极,第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的源极连接至所述第二电容的第一端,第二个所述第一扩展单元的第三扩展开关管的源极接地;
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第六开关管、第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管以及第二个所述第一扩展单元的第二扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第五开关管、第一个所述第一扩展单元的第二扩展开关管、以及第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
在一种可选的方式中,所述无线充电接收电路还包括第三和第四个第一扩展单元,第三和第四个所述第一扩展单元用于将所述线圈两端的交流电压信号幅度的有效值与所述第一连接点上的电压的比率转换为1:4。
在一种可选的方式中,第三个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的漏极连接至所述第一开关管的源极,第三个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的源极连接至所述第一个所述第一扩展单元的第三电容的第一端,第三个所述第一扩展单元的第三扩展开关管的源极连接至所述第一个所述第一扩展单元的第三电容的第二端;
第四个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的漏极连接至所述第四开关管的源极,第四个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的源极连接至所述第二个所述第一扩展单元的第三电容的第一端,第四个所述第一扩展单元的第三扩展开关管的源极连接至所述第二个所述第一扩展单元的第三电容的第二端;
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第六开关管、第一个所述第一扩展单元的第二扩展开关管、第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管和第三扩展开关管、第三个所述第一扩展单元的第二扩展开关管以及第四个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管和第三扩展开关管、第二个所述第一扩展单元的第二扩展开关管、第三个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管以及第四个所述第一扩展单元的第二扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
在一种可选的方式中,所述无线充电接收电路还包括两个第二扩展单元,两个所述第二扩展单元用于将所述线圈两端的交流电压信号幅度的有效值与所述第一连接点上的电压的比率转换为1:5。
在一种可选的方式中,所述第二扩展单元包括第四电容,第四扩展开关管、第五扩展开关管以及第六扩展开关管;
所述第四电容的第一端与所述第四扩展开关管的漏极连接,所述第四电容的第二端分别与所述第五扩展开关管的源极以及所述第六扩展开关管的漏极连接。
在一种可选的方式中,第一个所述第二扩展单元的第四扩展开关管的漏极连接至所述第一开关管的源极,第一个所述第二扩展单元的第四扩展开关管的源极连接至第一个所述第一扩展单元的第三电容的第一端,第一个所述第二扩展单元的第五扩展开关管的漏极连接至所述第一电容的第二端,第一个所述第二扩展单元的第六扩展开关管的源极接地;
第二个所述第二扩展单元的第四扩展开关管的漏极连接至所述第四开关管的源极,第二个所述第二扩展单元的第四扩展开关管的源极连接至第二个所述第一扩展单元的第三电容的第一端,第二个所述第二扩展单元的第五扩展开关管的漏极连接至所述第二电容的第一端,第二个所述第二扩展单元的第六扩展开关管的源极接地;
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第六开关管、第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管、第二个所述第一扩展单元的第二扩展开关管、第一个所述第二扩展单元的第五扩展开关管以及第二个所述第二扩展单元的第四扩展开关管与第六扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、第一个所述第一扩展单元的第二扩展开关管、第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管、第一个所述第二扩展单元的第四扩展开关管与第六扩展开关管以及第二个所述第二扩展单元的第五扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
在一种可选的方式中,所述第二开关单元包括第七开关管与第八开关管,所述第五开关单元包括第九开关管与第十开关管;
所述第七开关管的源极与所述线圈的第一端连接,所述第七开关管的漏极与所述第八开关管的源极连接,所述第八开关管的漏极与所述第二电容的第一端连接,所述第九开关管漏极与所述第一电容的第二端连接,所述第九开关管的源极与所述第十开关管的漏极连接,所述第十开关管的源极与所述线圈的第二端连接,同时,所述第七开关管的漏极还与所述第九开关管的源极连接,所述第八开关管的源极还与所述第十开关管的漏极连接,且,所述第七开关管的漏极与所述第九开关管的源极之间的连接点,与所述第八开关管的源极与所述第十开关管的漏极之间的连接点连接。
在一种可选的方式中,若所述线圈两端的电压为输入电压,且所述第一连接点上的电压为输出电压,
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第一开关管、所述第六开关管、所述第七开关管与所述第八开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管与所述第十开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
在一种可选的方式中,若所述第一连接点上的电压为输入电压,且所述线圈两端的电压为输出电压,
则所述控制单元具体用于:
以预设频率控制交替导通所述第一开关管、所述第六开关管、所述第七开关管与所述第八开关管的组合和所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管与所述第十开关管的组合。
在一种可选的方式中,所述无线充电接收电路还包括第七开关单元;
所述第七开关管和所述第九开关管之间的连接点与所述第七开关单元的第一端连接,所述第八开关管和所述第十开关管之间的连接点与所述第七开关单元的第二端连接。
在一种可选的方式中,所述第七开关单元包括第十一开关管与第十二开关管;
所述第七开关管和所述第九开关管之间的连接点与所述第十一开关管的漏极连接,所述第八开关管和所述第十开关管之间的连接点与所述第十二开关管的漏极连接,所述第十一开关管的源极与所述第十二开关管的源极连接。
在一种可选的方式中,所述无线充电接收电路还包括两个第三扩展单元,两个所述第三扩展单元用于将所述线圈两端的交流电压信号幅度的有效值与所述第一连接点上的电压的比率转换为1:3。
在一种可选的方式中,所述第三扩展单元包括第五电容、第七扩展开关管、第八扩展开关管以及第九扩展开关管;
所述第五电容的第一端与所述第七扩展开关管的漏极连接,所述第五电容的第二端分别与所述第八扩展开关管的源极以及所述第九扩展开关管的漏极连接,所述第七扩展开关管的源极与所述第八扩展开关管的漏极连接。
在一种可选的方式中,第一个所述第三扩展单元的第七扩展开关管的漏极连接至所述第一开关管的源极,第一个所述第三扩展单元的第七扩展开关管的源极连接至所述第一电容的第二端,第一个所述第三扩展单元的第九扩展开关管的源极连接至所述线圈的第一端;
第二个所述第三扩展单元的第七扩展开关管的漏极连接至所述第四开关管的源极,第二个所述第三扩展单元的第七扩展开关管的源极连接至所述第二电容的第一端,第二个所述第三扩展单元的第九扩展开关管的源极连接至所述线圈的第二端;
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第一开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、第一个所述第三扩展单元的第八扩展开关管以及第二个所述第三扩展单元的第七扩展开关管与第九扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十开关管、第一个所述第三扩展单元的第七扩展开关管与第九扩展开关管以及第二个所述第三扩展单元的第八扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
在一种可选的方式中,所述第三扩展单元包括第六电容,第十扩展开关管、第十一扩展开关管以及第十二扩展开关管;
所述第六电容的第一端与所述第十扩展开关管的漏极连接,所述第六电容的第二端分别与所述第十一扩展开关管的源极以及所述第十二扩展开关管的漏极连接。
在一种可选的方式中,第一个所述第三扩展单元的第十扩展开关管的漏极连接至所述第一开关管的源极,第一个所述第三扩展单元的第十扩展开关管的源极连接至所述第一电容的第二端,第一个所述第三扩展单元的第十一扩展开关管的漏极连接至所述第七开关管的漏极与所述第九开关管的源极之间的连接点,第一个所述第三扩展单元的第十二扩展开关管的源极接地;
第二个所述第三扩展单元的第十扩展开关管的漏极连接至所述第四开关管的源极,第二个所述第三扩展单元的第十扩展开关管的源极连接至所述第二电容的第一端,第二个所述第三扩展单元的第十一扩展开关管的漏极连接至所述第八开关管的源极与所述第十开关管的漏极之间的连接点,第二个所述第三扩展单元的第十二扩展开关管的源极接地;
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第四开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、第一个所述第三扩展单元的第十扩展开关管与第十二扩展开关管以及第二个所述第三扩展单元的第十一扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第九开关管、所述第十开关管、第一个所述第三扩展单元的第十一扩展开关管以及第二个所述第三扩展单元的第十扩展开关管与第十二扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
在一种可选的方式中,所述无线充电接收电路还包括第八开关单元与第九开关单元;
所述第八开关单元与所述第一储能单元串联连接,所述第九开关单元与所述第二储能单元串联连接。
在一种可选的方式中,所述第八开关单元包括第十三开关管,所述第九开关单元包括第十四开关管;
所述第十三开关管的漏极与所述第一电容的第一端连接,所述第十三开关管的源极与所述线圈的第一端连接,所述第十四开关管的漏极与所述第二电容的第二端连接,所述第十四开关管的源极与所述线圈的第二端连接。
在一种可选的方式中,所述无线充电接收电路还包括线性稳压单元;
所述线性稳压单元分别与所述滤波单元以及负载连接,所述线性稳压单元用于调节所述第一连接点与所述负载之间的电压差或流过所述线性稳压单元的电流。
在一种可选的方式中,所述线性稳压单元包括第十五开关管与第七电容;
所述第十五开关管的漏极与所述滤波单元连接,所述第十五开关管的源极与所述第七电容的第一端以及所述负载连接,所述第七电容的第二端接地。
在一种可选的方式中,所述滤波单元包括滤波电容;
所述滤波电容的第一端分别与所述第一开关管的漏极以及所述第四开关管的漏极连接,所述滤波电容的第二端接地。
第二方面,本发明提供一种无线充电接收器,包括如上所述的无线充电接收电路。
本发明实施例的有益效果是:本发明实施例公开了一种无线充电接收电路与无线充电接收器,无线充电接收电路包括线圈、第一储能单元、第二储能单元、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、第六开关单元、滤波单元与控制单元,其中,线圈的第一端分别与第一储能单元的第一端、第二开关单元的第一端以及第三开关单元的第一端连接,第一储能单元的第二端与第一开关单元的第一端以及第五开关单元的第一端连接,第一开关单元的第二端与滤波单元的第一端以及第四开关单元的第一端连接,第四开关单元的第二端与第二开关单元的第二端以及第二储能单元的第一端连接,第二储能单元的第二端与第五开关单元的第二端、第六开关单元的第一端以及线圈的第二端连接,第六开关单元的第二端、滤波单元的第二端与第三开关单元的第二端均接地,其中,第一开关单元的第二端与滤波单元的第一端以及第四开关单元的第一端之间的连接点为第一连接点,控制单元与各开关单元连接,控制单元用于控制各开关单元的开关状态,以使第一连接点上的电压与线圈两端的电压的有效值成倍数关系,通过上述方式,能够提高无线充电的功率转换效率。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1为现有技术中的无线充电接收器的电路结构示意图;
图2为本发明实施例提供的无线充电接收电路的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的无线充电接收电路实现1:2升压模式的一种电路结构示意图;
图3A为本发明实施例提供的图3中的电路工作在升压模式下的波形示意图;
图4为本发明实施例提供的无线充电接收电路实现1:1直通模式的一种电路结构示意图;
图5为本发明实施例提供的第一扩展单元与第二扩展单元的电路结构示意图;
图6为本发明实施例提供的无线充电接收电路实现1:3升压模式的一种电路结构示意图;
图7为本发明实施例提供的无线充电接收电路实现1:3升压模式的另一种电路结构示意图;
图8为本发明实施例提供的无线充电接收电路实现1:4升压模式的一种电路结构示意图;
图9为本发明实施例提供的无线充电接收电路实现1:5升压模式的一种电路结构示意图;
图10为本发明实施例提供的无线充电接收电路实现1:2升压模式的另一种电路结构示意图;
图11为本发明实施例提供的无线充电接收电路实现1:1直通模式的另一种电路结构示意图;
图12为本发明实施例提供的无线充电接收电路实现1:1直通模式的另一种电路结构示意图;
图13为本发明实施例提供的第三扩展单元的电路结构示意图;
图14为本发明实施例提供的无线充电接收电路实现1:3升压模式的一种电路结构示意图;
图15为本发明实施例提供的无线充电接收电路实现1:3升压模式的另一种电路结构示意图;
图16为本发明实施例提供的无线充电接收电路实现1:4升压模式的一种电路结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
请参阅图2,图2为本申请实施例提供的无线充电接收电路的结构示意图。如图2所示,该无线充电接收电路包括第一开关单元10、第二开关单元20、第三开关单元30、第四开关单元40、第五开关单元50、第六开关单元60、第一储能单元70、第二储能单元80、控制单元90、线圈100与滤波单元110。
其中,线圈100的第一端分别与第一储能单元70的第一端、第二开关单元20的第一端以及第三开关单元30的第一端连接,第一储能单元70的第二端与第一开关单元10的第一端以及第五开关单元50的第一端连接,第一开关单元10的第二端与滤波单元110的第一端以及第四开关单元40的第一端连接,第四开关单元40的第二端与第二开关单元20的第二端以及第二储能单元80的第一端连接,第二储能单元80的第二端与第五开关单元50的第二端、第六开关单元60的第一端以及线圈100的第二端连接,第六开关单元60的第二端、滤波单元110的第二端与第三开关单元30的第二端均接地GND,其中,第一开关单元10的第二端与滤波单元110的第一端以及第四开关单元40的第一端之间的连接点为第一连接点P1。
同时,控制单元90与各开关单元连接,即控制单元90分别与第一开关单元10、第二开关单元20、第三开关单元30、第四开关单元40、第五开关单元50、第六开关单元60连接。
具体地,控制单元90用于控制各开关单元的开关状态(包括导通状态与断开状态),以使第一连接点P1上的电压与线圈100两端的电压的有效值成倍数关系。其中,若线圈100两端的电压为输入电压,且第一连接点P1上的电压为输出电压,则控制单元90通过控制各开关单元的开关状态,能够使第一连接点P1上的电压为线圈100两端的电压的有效值的两倍2:1。若线圈100两端的电压为输出电压,且第一连接点P1上的电压为输入电压,则控制单元90通过控制各开关单元的开关状态,能够使第一连接点P1上的电压为线圈100两端的电压的有效值的两倍。
在一实施方式中,如图3所示,第一开关单元10包括第一开关管Q1,第三开关单元30包括第三开关管Q3,第四开关单元40包括第四开关管Q4,第六开关单元60包括第六开关管Q6,第一储能单元70包括第一电容C1,第二储能单元80包括第二电容C2。
其中,第一电容C1的第一端分别与线圈100的第一端、第二开关单元20的第一端以及第三开关管Q3的漏极连接,第一电容C1的第二端分别与第一开关管Q1的源极以及第五开关单元50的第一端连接,第一开关管Q1的漏极分别与滤波单元110的第一端以及第四开关管Q4的漏极连接,第四开关管Q4的源极分别与第二开关单元20的第二端以及第二电容C2的第一端连接,第二电容C2的第二端分别与第五开关单元50的第二端、第六开关管Q6的漏极以及线圈100的第二端连接,第六开关管Q6的源极与第三开关管Q3的源极均接地GND。
可选地,第二开关单元20包括第二开关管Q2,第五开关单元50包括第五开关管Q5,其中,第二开关管Q2的源极与线圈100的第一端连接,第二开关管Q2的漏极与第二电容C2的第一端连接,第五开关管Q5的源极与第一电容C1的第二端连接,第五开关管Q5的漏极与线圈100的第二端连接。
可选地,滤波单元110包括滤波电容C8,其中,滤波电容C8的第一端分别与第一开关管Q1的漏极以及第四开关管Q4的漏极连接,滤波电容C8的第二端接地GND。
具体地,当线圈100作为无线充电接收电路的接收线圈100时,即线圈100两端的电压为输入电压,且第一连接点P1上的电压为输出电压。此时,线圈100两端的信号为交变信号。
应理解,滤波单元110包括滤波电容C8可应用于本申请中的任一实施例中。
请一并参阅图3A,在图3A中,曲线L1表示线圈100两端的交变电流信号I1;曲线L2表示第一开关管Q1、第二开关管Q2与第六开关管Q6的控制信号;曲线L3表示第三开关管Q3、第四开关管Q4与第五开关管Q5的导通信号;曲线L4表示线圈100的第一端的电压波形;曲线L5表示线圈100的第二端的电压波形;曲线L6表示第一电容C1或第二电容C2两端的电压波形;曲线L7表示第一连接点P1上的电压波形。由曲线L1、曲线L2、曲线L4、曲线L6与曲线L7可知,当线圈100两端的交变电流信号I1处于正半周时,控制单元90控制第一开关管Q1、第二开关管Q2与第六开关管Q6导通,同时控制其余的开关管断开。则,线圈100两端的交变电流信号I1的一部分通过第一开关管Q1与第六开关管Q6使第一电容C1放电并给滤波电容C8充电。假设这个过程中线圈100第一端的电压有效值为Vin,则第一电容C1两端的电压基本保持在Vin,所以第一电容C1的第二端对地电压为两倍Vin,这样,第一连接点P1的电压(即滤波电容C8上的电压)也达到两倍Vin。线圈100两端的交变电流信号I1的另一部分则通过第二开关管Q2给第二电容C2充电,使其电压保持在Vin。并且,在线圈100的交变电流信号I1达到零点时,控制单元90控制第一开关管Q1、第二开关管Q2与第六开关管Q6断开,以减少开关损耗。
继而,进入线圈100两端的交变电流信号I1的负半周,由曲线L1、曲线L3、曲线L5、曲线L6与曲线L7可知,控制单元90控制第三开关管Q3、第四开关管Q4与第五开关管Q5导通,同时控制其余的开关管断开。此时,线圈100两端的交变电流信号I1的一部分通过第三开关管Q3与第四开关管Q4使第二电容C2放电并给滤波电容C8充电。同样假设这个过程中线圈100第二端的电压有效值为Vin,则第二电容C2两端的电压基本保持在Vin,所以第二电容C2的第一端对地电压为两倍Vin,这样,滤波电容C8上的电压(即第一连接点P1对地电压)也继续保持在两倍Vin。线圈100两端的交变电流信号I1的另一部分则通过第五开关管Q5给第一电容C1充电,使其电压保持在Vin。并且,在线圈100两端的交变电流信号I1达到零点时,控制第三开关管Q3、第四开关管Q4与第五开关管Q5断开,以减少开关损耗。
以此反复执行上述两个过程,能够实现使用来自线圈100两端的交变电流信号I1对第一电容C1与第二电容C2进行充放电的过程,并且在充放电的路径上的各个开关管可以在零电流下导通或断开。亦即,线圈100的能量被交替的传送到第一电容C1、第二电容C2与滤波电容C8,从而使滤波电容C8两端的电压(第一连接点P1对地电压)保持接近线圈100两端电压有效值Vin的两倍。同时,该电路中的各个开关管在同一个开关频率下工作,且该开关频率为无线充电发射器的工作频率。而且,还能够持续监测第一连接点P1上的电压(即为输出电压),以实现根据不同的负载状态来控制无线充电发射器的输出功率以调节第一连接点P1上的电压。
综上可知,在同样能够输出两倍线圈100电压有效值的情况下,本申请实施例所提供的无线充电接收电路中,从线圈100到滤波电容C8之间的充电路径(即从接收端的线圈100到输出端的第一连接点P1之间的充电路径)只需3个开关管,比现有技术中的少了2个开关管。同时,在第一电容C1或第二电容C2的充电路径上的开关管的数量也比图1中的少1个。因此,通过上述方案,能够提高转换效率。
进一步地,无线充电接收电路还包括线性稳压单元120,线性稳压单元120分别与滤波单元110以及负载连接,线性稳压单元120用于调节滤波单元110与负载之间的电压差或流入负载的电流。
其中,在一实施例中,线性稳压单元120包括第十五开关管Q15与第七电容C7,第十五开关管Q15的漏极与滤波单元110连接,第十五开关管Q15的源极与第七电容C7的第一端以及负载连接,第七电容C7的第二端接地GND。
在滤波电容C8两端的电压超过电压的预设值后,控制单元90控制第十五开关管Q15导通,并且同时还能够控制和调节该线性稳压单元的输出端口(即第十五开关管Q15的源极)上的电压或者是通过的电流。应理解,线性稳压单元可应用于本申请中的任一实施例中。
反之,当线圈100两端的电压为输出交流电压,且第一连接点P1上的电压为输入电压时,即第一连接点P1作为直流输入源,而线圈100则作为无线功率的发射线圈100。
此时,以预设频率控制交替导通第一开关管Q1、第二开关管Q2与第六开关管Q6的组合和第三开关管Q3、第四开关管Q4与第五开关管Q5的组合。
假设将第一开关管Q1、第二开关管Q2与第六开关管Q6的组合记为第一开关组合,并将第三开关管Q3、第四开关管Q4与第五开关管Q5的组合记为第二开关组合。
当第一开关组合导通时,第二开关组合断开,由滤波电容C8通过第一开关管Q1、第二开关管Q2与第六开关管Q6为第一电容C1和第二电容C2串联充电,其中第一电容C1和第二电容C2两端的电压约为滤波电容C8两端的电压的一半。同时,线圈100的两端间的电压与第二电容C2两端的电压相同。接着当第二开关组合导通时,第一开关组合断开,由滤波电容C8通过第三开关管Q3、第四开关管Q4与第五开关管Q5为第一电容C1和第二电容C2串联充电,其中第一电容C1和第二电容C2两端的电压约为滤波电容C8两端的电压的一半。同时,线圈100的两端间的电压与第二电容C2两端的电压相同。以上述的方式周而复始,实现对第一连接点P1上输入的直流电源进行逆变,在线圈100的两端形成幅度为第一连接点P1上的电压一半的交流电压并在线圈100上形成交流电流。
在一实施方式中,如图4所示,无线充电接收电路还包括第八开关单元130与第九开关单元140,其中,第八开关单元130的第一端与线圈100的第一端连接,第八开关单元130的第二端与第一储能单元70的第一端连接,第九开关单元140的第一端与线圈100的第二端连接,第九开关单元140的第二端与第二储能单元80的第二端连接。
可选地,第八开关单元130包括第十三开关管Q13,第九开关单元140包括第十四开关管Q14,其中,第十三开关管Q13的源极与第一电容C1的第一端连接,第十三开关管Q13的漏极与线圈100的第一端连接,第十四开关管Q14的源极与第二电容C2的第二端连接,第十四开关管Q14的漏极与线圈100的第二端连接。
第十三开关管Q13与第十四开关管Q14用于实现1:1的直通模式,即用于使线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与第一连接点P1上的电压的比率为1:1。
此时,控制单元90控制第二开关管Q2与第五开关管Q5始终处于导通状态而第十三开关管Q13与第十四开关管Q14始终处于断开状态。那么第一开关管Q1、第三开关管Q3、第四开关管Q4与第六开关管Q6构成了全波整流电路。从而,实现了1:1的直通模式。当然,若控制单元90控制第十三开关管Q13与第十四开关管Q14始终处于导通状态,则该无线充电接收电路实现的仍然是将线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与第一连接点P1上的电压的比率转化为1:2。
当然,在其他的实施例中,第八开关单元130的两端可以分别与第一储能单元70的第二端以及第一开关单元10的第一端连接,而第九开关单元140的两端可以分别与第四开关单元40的第二端以及第二储能单元80的第一端连接。
在一实施例中,如图5所示,无线充电接收电路还包括第一扩展单元2。其中,第一扩展单元2包括第三电容C3、第一扩展开关管Q21、第二扩展开关管Q22以及第三扩展开关管Q23,其中,第三电容C3的第一端与第一扩展开关管Q21的漏极连接,第三电容C3的第二端分别与第二扩展开关管Q22的源极以及第三扩展开关管Q23的漏极连接,第一扩展开关管Q21的源极与第二扩展开关管Q22的漏极连接。
可选地,无线充电接收电路还包括两个第一扩展单元,两个第一扩展单元用于将线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与第一连接点P1上的电压的比率转换为1:3。
在一实施例中,请结合图5参阅图6,两个第一扩展单元分别为第一扩展单元2a与第一扩展单元2b。
其中,第一扩展单元2a的第一扩展开关管Q21a的漏极连接至第一开关管Q1的源极,第一扩展单元2a的第一扩展开关管Q21a的源极连接至第一电容C1的第二端,第一扩展单元2a的第三扩展开关管Q23a的源极连接至线圈100的第一端。
第一扩展单元2b的第一扩展开关管Q21b的漏极连接至第四开关管Q4的源极,第一扩展单元2b的第一扩展开关管Q21b的源极连接至第二电容C2的第一端,第一扩展单元2b的第三扩展开关管Q23b的源极连接至线圈100的第二端。
具体地,当线圈100两端的交变电流信号处于正半周时,控制单元90控制第一开关管Q1、第二开关管Q2、第六开关管Q6、第一扩展单元2a的第二扩展开关管Q22a、以及第一扩展单元2b的第一扩展开关管Q21b与第三扩展开关管Q23b导通,同时控制其余的开关管断开。此时,线圈100两端的交变电流信号的一部分通过第一开关管Q1、第六开关管Q6与第一扩展单元2a的第二扩展开关管Q22a使第一电容C1与第一扩展单元2a的第三电容C3a放电并给滤波电容C8充电;线圈100两端的交变电流信号的另一部分则通过第二开关管Q2、第一扩展单元2b的第一扩展开关管Q21b与第三扩展开关管Q23b给第二电容C2与第一扩展单元2b的第三电容C3b充电。并且,在线圈100的交变电流信号达到零时,控制第一开关管Q1、第二开关管Q2、第六开关管Q6、第一扩展单元2a的第二扩展开关管Q22a、以及第一扩展单元2b的第一扩展开关管Q21b与第三扩展开关管Q23b断开,以减少开关损耗。
当线圈100两端的交变电流信号处于负半周时,控制单元90控制第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第一扩展单元2a的第一扩展开关管Q21a与第三扩展开关管Q23a、以及第一扩展单元2b的第二扩展开关管Q22b导通,同时控制其余的开关管断开。此时,线圈100两端的交变电流信号的一部分通过第三开关管Q3、第四开关管Q4与第一扩展单元2b的第二扩展开关管Q22b使第二电容C2与第一扩展单元2b的第三电容C3b放电并给滤波电容C8充电;线圈100两端的交变电流信号的另一部分则通过第五开关管Q5、第一扩展单元2b的第一扩展开关管Q21b与第三扩展开关管Q23b给第一电容C1与第一扩展单元2a的第三电容C3a充电。并且,在线圈100的交变电流信号达到零时,控制第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第一扩展单元2a的第一扩展开关管Q21a与第三扩展开关管Q23a、以及第一扩展单元2b的第二扩展开关管Q22b断开,以减少开关损耗。
以此反复执行上述两个过程,可知,当第三开关管Q3、第一扩展单元2a的第一扩展开关管Q21a与第三扩展开关管Q23a均导通时,第一电容C1与第一扩展单元2a的第三电容C3a并联,此时,第一电容C1与第一扩展单元2a的第三电容C3a上的直流电压接近线圈100两端的电压的有效值。当第六开关管Q6、第一扩展单元2b的第一扩展开关管Q21b与第三扩展开关管Q23b均导通时,第二电容C2与第一扩展单元2b的第三电容C3b并联,此时,第二电容C2与第一扩展单元2b的第三电容C3b上的直流电压接近线圈100两端的电压的有效值。
并且,当第一开关管Q1、第二开关管Q2、第六开关管Q6、第一扩展单元2a的第二扩展开关管Q22a导通时,第一电容C1、第一扩展单元2a的第三电容C3a、第一扩展单元2b的第三电容C3b串联,并且第一扩展单元2b的第三电容C3b的第二端接地GND。所以,滤波电容C8两端的电压接近线圈100两端的电压有效值的3倍。
同理,当第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5与第一扩展单元2b的第二扩展开关管Q22b导通时,第二电容C2、第一扩展单元2a的第三电容C3a、第一扩展单元2b的第三电容C3b串联,并且第一扩展单元2a的第三电容C3a的第二端接地GND。所以,滤波电容C8两端的电压接近线圈100两端的电压有效值的3倍。
可理解,在上述工作状态下,电荷泵的开关频率与无线充电发射器的工作频率是同步的。
在另一实施例中,如图7所示,图7为添加两个第一扩展单元以实现线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与第一连接点P1上的电压的比率转换为1:3的另一种连接方式。其中,两个第一扩展单元分别为第一扩展单元2e与第一扩展单元2f。
具体地,第一扩展单元2e的第一扩展开关管Q21e的漏极连接至第一开关管Q1的源极,第一扩展单元2e的第一扩展开关管Q21e的源极连接至第一电容C1的第二端,第一扩展单元2e的第三扩展开关管Q23e的源极接地GND;第一扩展单元2f的第一扩展开关管Q21f的漏极连接至第四开关管Q4的源极,第一扩展单元2f的第一扩展开关管Q21f的源极连接至第二电容C2的第一端,第一扩展单元2f的第三扩展开关管Q23f的源极接地GND。
当线圈100两端的交变电流信号处于正半周时,控制单元90控制第二开关管Q2、第四开关管Q4、第六开关管Q6、第一扩展单元2e的第一扩展开关管Q21e与第三扩展开关管Q23e以及第一扩展单元2f的第二扩展开关管Q22f导通,同时控制其余的开关管断开。
此时,线圈100两端的交变电流信号的一部分通过第六开关管Q6、第一扩展单元2e的第一扩展开关管Q21e与第三扩展开关管Q23e使第一电容C1进行放电以及第一扩展单元2e的第三电容C3e充电,且第一电容C1和第二电容C2两端的电压接近于线圈100两端的电压的有效值,第一扩展单元2e的第三电容C3e被串联的第一电容C1与第二电容C2充电,第一扩展单元2e的第三电容C3e两端的电压接近于线圈100两端的电压有效值的2倍。
同时,线圈100两端的交变电流信号的另一部分通过第二开关管Q2、第四开关管Q4、第一扩展单元2f的第二扩展开关管Q22f给第二电容C2充电,并通过对第一扩展单元2f的第三电容C3f放电来给滤波电容C8充电。由于第一扩展单元2f的第三电容C3f在前一个周期已经像第一扩展单元2e的第三电容C3e一样,在其两端积累了接近于线圈100两端的电压有效值两倍的电压。因此,第一扩展单元2f的第三电容C3f与第二电容C2串联后得到接近于线圈100两端的电压有效值3倍的电压,即滤波电容C8两端的电压接近于线圈100两端电压有效值的3倍。并且,在线圈100的交变电流信号达到零时,控制第二开关管Q2、第四开关管Q4、第六开关管Q6、第一扩展单元2e的第一扩展开关管Q21e与第三扩展开关管Q23e以及第一扩展单元2f的第二扩展开关管Q22f断开,以减少开关损耗。
当线圈100两端的交变电流信号处于负半周时,控制单元90控制第一开关管Q1、第三开关管Q3、第五开关管Q5、第一扩展单元2e的第二扩展开关管Q22e、以及第一扩展单元2f的第一扩展开关管Q21f与第三扩展开关管Q23f导通,同时控制其余的开关管断开。
此时,线圈100两端的交变电流信号的一部分通过第一开关管Q1、第五开关管Q5、第一扩展单元2e的第二扩展开关管Q22e给第一电容C1充电,并通过对第一扩展单元2e的第三电容C3e放电来给滤波电容C8进行充电,所以,滤波电容C8两端的电压接近于线圈100两端电压有效值的3倍。
同时,线圈100两端的交变电流信号的另一部分通过第三开关管Q3、第一扩展单元2f的第一扩展开关管Q21f与第三扩展开关管Q23f给第二电容C2放电以达到给第一扩展单元2f的第三电容C3f充电的目的,所以,第二电容C2两端的电压接近于线圈100两端电压的有效值,而第一扩展单元2f的第三电容C3f两端的电压接近于线圈100两端电压有效值的2倍。并且,在线圈100的交变电流信号达到零时,控制第一开关管Q1、第三开关管Q3、第五开关管Q5、第一扩展单元2e的第二扩展开关管Q22e、以及第一扩展单元2f的第一扩展开关管Q21f与第三扩展开关管Q23f断开,以减少开关损耗。
以此反复执行上述两个过程,则可完成将线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与第一连接点P1上的电压的比率转换为1:3。
当然,如图6或者图7所示的电路结构还能够按照同样的扩展方式进行扩展,以实现更高的比率。
例如,将图6所示的电路结构再添加两个第一扩展单元,则如图8所示,此时,线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与第一连接点P1上的电压的比率为1:4。
其中,第一扩展单元2c的第一扩展开关管Q21c的漏极连接至第一开关管Q1的源极,第一扩展单元2c的第一扩展开关管Q21c的源极连接至第一扩展单元2a的第三电容C3a的第一端,第一扩展单元2c的第三扩展开关管Q23c的源极连接至第一扩展单元2a的第三电容C3a的第二端;第一扩展单元2d的第一扩展开关管Q21d的漏极连接至第四开关管Q4的源极,第一扩展单元2d的第一扩展开关管Q21d的源极连接至第一扩展单元2b的第三电容C3b的第一端,第一扩展单元2d的第三扩展开关管Q23d的源极连接至第一扩展单元2b的第三电容C3b的第二端。
具体地,当线圈100两端的交变电流信号处于正半周时,控制第一开关Q1管、第二开关管Q2、第六开关管Q6、第一扩展单元2a的第二扩展开关管Q22a、第一扩展单元2b的第一扩展开关管Q21b和第三扩展开关管Q23b、第一扩展单元2c的第二扩展开关管Q22c以及第一扩展单元2d的第一扩展开关管Q21d与第三扩展开关管Q23d导通,同时控制其余的开关管断开。
当线圈100两端的交变电流信号处于负半周时,控制第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第一扩展单元2a的第一扩展开关管Q21a和第三扩展开关管Q23a、第一扩展单元2b的第二扩展开关管Q22b、第一扩展单元2c的第一扩展开关管Q21c与第三扩展开关管Q23c以及第一扩展单元2d的第二扩展开关管Q22d导通,同时控制其余的开关管断开。
而对于图7所示的电路结构而言,若需要将线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与第一连接点P1上的电压的比率转换为1:N,其中,N为大于4的正整数。那么,则可以根据需求级联更多的图5中的第二扩展单元3。
以将所述线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与第一连接点P1上的电压的比率转换为1:5为例。那么,无线充电接收电路还包括两个第二扩展单元,即此时的无线充电接收电路包括两个第一扩展单元与两个第二扩展单元。
如图5所示,第二扩展单元3包括第四电容C4,第四扩展开关管Q31、第五扩展开关管Q32以及第六扩展开关管Q33,其中,第四电容C4的第一端与第四扩展开关管Q31的漏极连接,第四电容C4的第二端分别与第五扩展开关管Q32的源极以及第六扩展开关管Q33的漏极连接。
请结合图5参照图9,两个第一扩展单元分别为第一扩展单元2g与第一扩展单元2h;两个第二扩展单元分别为第二扩展单元3a与第二扩展单元3b。
其中,第二扩展单元3a的第四扩展开关管Q31a的漏极连接至第一开关管Q1的源极,第二扩展单元3a的第四扩展开关管Q31a的源极连接至第一扩展单元2g的第三电容C3g的第一端,第二扩展单元3a的第五扩展开关管Q32a的漏极连接至第一电容C1的第二端,第二扩展单元3a的第六扩展开关管Q33a的源极接地GND;第二扩展单元3b的第四扩展开关管Q31b的漏极连接至第四开关管Q4的源极,第二扩展单元3b的第四扩展开关管Q31b的源极连接至第一扩展单元2h的第三电容C3h的第一端,第二扩展单元3b的第五扩展开关管Q32b的漏极连接至第二电容C2的第一端,第二扩展单元3b的第六扩展开关管Q33b的源极接地GND。
具体地,当线圈100两端的交变电流信号处于正半周时,控制单元90控制第一开关管Q1、第二开关管Q2、第六开关管Q6、第一扩展单元2g的第一扩展开关管Q21g与第三扩展开关管Q23g、第一扩展单元2h的第二扩展开关管Q22h、第二扩展单元3a的第五扩展开关管Q32a以及第二扩展单元3b的第四扩展开关管Q31b与第六扩展开关管Q33b导通,同时控制其余的开关管断开。
当线圈100两端的交变电流信号处于负半周时,控制单元90控制第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第一扩展单元2g的第二扩展开关管Q22g、第一扩展单元2h的第一扩展开关管Q21h与第三扩展开关管Q23h、第二扩展单元3a的第四扩展开关管Q31a与第六扩展开关管Q33a以及第二扩展单元3b的第五扩展开关管Q32b导通,同时控制其余的开关管断开。
而对于图9所示的电路结构而言,若需要将线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与第一连接点P1上的电压的比率转换为1:M,其中,M为5,8,13…。那么,则可以根据需求级联更多的图5中的第二扩展单元3。
在另一种实施方式中,如图10所示,第二开关单元20包括第七开关管Q7与第八开关管Q8,第五开关单元50包括第九开关管Q9与第十开关管Q10。
其中,第七开关管Q7的源极与线圈100的第一端连接,第七开关管Q7的漏极与第八开关管Q8的源极连接,第八开关管Q8的漏极与第二电容C2的第一端连接,第九开关管Q9漏极与第一电容C1的第二端连接,第九开关管Q9的源极与第十开关管Q10的漏极连接,第十开关管Q10的源极与线圈100的第二端连接,同时,第七开关管Q7的漏极还与第九开关管Q9的源极连接,第八开关管Q8的源极还与第十开关管Q10的漏极连接,且,第七开关管Q7的漏极与第九开关管Q9的源极之间的连接点,与第八开关管Q8的源极与第十开关管Q10的漏极之间的连接点连接。
具体地,第三开关管Q3、第六开关管Q6、第七开关管Q7与第十开关管Q10形成全波同步整流器,但与传统的全波同步整流器不同的是,第七开关管Q7与第十开关管Q10的漏极未连接整流输出电容,而是第一电容C1与第二电容C2交替承担整流输出电容的功能。
当线圈100作为无线充电接收电路的接收线圈100时,即线圈100两端的电压为输入电压,且第一连接点P1上的电压为输出电压。此时,线圈100两端的信号为交变信号。
当线圈100两端的交变电流信号处于正半周时,控制单元90控制第一开关管Q1、第六开关管Q6、第七开关管Q7与第八开关管Q8导通,同时控制其余的开关管断开。此时,线圈100两端的交变电流信号的一部分通过第一开关管Q1与第六开关管Q6给第一电容C1放电并给滤波电容C8充电;线圈100两端的交变电流信号的另一部分通过第七开关管Q7与第八开关管Q8给第二电容C2充电,又由于第二电容C2在前一周期被充电至接近线圈100两端的电压有效值的直流电压。所以,滤波电容C8两端的电压相当于第一电容C1与第二电容C2两端的电压的叠加,即滤波电容C8两端的电压接近于线圈100两端电压有效值的2倍。并且,在线圈100的交变电流信号达到零时,控制第一开关管Q1、第六开关管Q6、第七开关管Q7与第八开关管Q8断开,以减少开关损耗。
继而,线圈100两端的交变电流信号处于负半周,控制单元90控制第三开关管Q3、第四开关管Q4、第九开关管Q9与第十开关管Q10导通,同时控制其余的开关管断开。此时,线圈100两端的交变电流信号的一部分通过第三开关管Q3与第四开关管Q4给第二电容C2放电并给滤波电容C8充电;线圈100两端的交变电流信号的另一部分通过第九开关管Q9与第十开关管Q10给第一电容C1充电。同样地,可实现使滤波电容C8两端的电压接近于线圈100两端电压有效值的2倍。并且,在线圈100的交变电流信号达到零时,控制第三开关管Q3、第四开关管Q4、第九开关管Q9与第十开关管Q10断开,以减少开关损耗。
以此反复执行上述两个过程,则可实现在第一连接点P1输出的电压为线圈100两端的电压有效值的2倍。并且,还能够持续监控第七开关管Q7的漏极与第九开关管Q9的源极之间的连接点,与第八开关管Q8的源极与第十开关管Q10的漏极之间的连接点上的电压,从而可实现根据不同的输出负载状态来控制无线充电发射器的输出功率以调节第一连接点P1上的电压。由于第七开关管Q7的漏极与第九开关管Q9的源极之间的连接点,与第八开关管Q8的源极与第十开关管Q10的漏极之间的连接点上的电压较低,小于第一连接点P1上的输出电压,更有利于进行监测。
反之,当线圈100两端的电压为交流输出电压,且第一连接点P1上的电压为输入电压时,即第一连接点P1作为直流输入源,而线圈100则作为无线功率的发射线圈100。
此时,以预设频率控制交替导通第一开关管Q1、第六开关管Q6、第七开关管Q7与第八开关管Q8的组合和第三开关管Q3、第四开关管Q4、第九开关管Q9与第十开关管Q10的组合。
假设将第一开关管Q1、第六开关管Q6、第七开关管Q7与第八开关管Q8的组合记为第三开关组合,并将第三开关管Q3、第四开关管Q4、第九开关管Q9与第十开关管Q10的组合记为第四开关组合。
当第三开关组合导通时,第四开关组合断开,由滤波电容C8通过第一开关管Q1、第六开关管Q6、第七开关管Q7与第八开关管Q8为第一电容C1和第二电容C2串联充电,其中第一电容C1和第二电容C2两端的电压约为滤波电容C8两端的电压的一半。同时,线圈100的两端间的电压与第二电容C2两端的电压相同。接着当第四开关组合导通时,第三开关组合断开,由滤波电容C8通过第三开关管Q3、第四开关管Q4、第九开关管Q9与第十开关管Q10为第一电容C1和第二电容C2串联充电,其中第一电容C1和第二电容C2两端的电压约为滤波电容C8两端电压的一半。同时,线圈100的两端间的电压与第二电容C2两端的电压相同。以此方式周而复始,实现对第一连接点P1上输入的直流电源进行逆变,在线圈100的两端形成幅度为第一连接点P1上的电压一半的交流电压并在线圈100上形成交流电流。
在一实施例中,如图11所示,无线充电接收电路还包括第七开关单元150。其中,第七开关管Q7和第九开关管Q9之间的连接点与第七开关单元150的第一端连接,第八开关管Q8和第十开关管Q10之间的连接点与第七开关单元150的第二端连接。
可选地,第七开关单元150包括第十一开关管Q11与第十二开关管Q12,其中,第七开关管Q7和第九开关管Q9之间的连接点与第十一开关管Q11的漏极连接,第八开关管Q8和第十开关管Q10之间的连接点与第十二开关管Q12的漏极连接,第十一开关管Q11的源极与第十二开关管Q12的源极连接。
图11所示的电路结构同样可实现1:1的直通功能。此时,控制单元90控制第一开关管Q1、第四开关管Q4、第八开关管Q8与第九开关管Q9始终处于导通状态而第十二开关管Q12与第十三开关管Q13始终处于断开状态。那么,第三开关管Q3、第六开关管Q6、第七开关管Q7与第十开关管Q10构成全波整流电路,其中,滤波电容C8为全波整流的输出滤波电容C8。
当然,若控制单元90控制第十一开关管Q11与第十二开关管Q12始终处于导通状态,则此时所实现的仍为滤波电容C8两端的电压为接近于线圈100两端的电压的2倍。
可理解,在其他的实施例中,通过在第一储能单元70与第二储能单元80中设置开关管,也能够实现1:1的直通功能,如图12所示,其具体实现过程与图4的电路结构的实现过程类似,这里不再赘述。
同时,需要说明的是,在其他实施例中,第七开关单元150也可以通过其他的方式实现,例如,第七开关单元150设置为一个单刀单掷开关,又如,第七开关单元150仍包括两个开关管,而这两个开关管之间的漏极相连,即只需是对顶相连的两个开关管即可。
同样地,在图10的基础上可添加两个第三扩展单元,两个第三扩展单元用于将线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与第一连接点P1上的电压的比率转换为1:3。
其中,在一实施例中,如图13所示,第三扩展单元可以为第三扩展单元4。其中,第三扩展单元4包括第五电容C5、第七扩展开关管Q41、第八扩展开关管Q42以及第九扩展开关管Q43,其中,第五电容C5的第一端与第七扩展开关管Q41的漏极连接,第五电容C5的第二端与第八扩展开关管Q42的源极以及第九扩展开关管Q43的漏极连接,第七扩展开关管Q42的源极与第八扩展开关管Q43的漏极连接。
可选地,如图14所示,将两个第三扩展单元4添加至图10所示的电路结构中,可得:两个第三扩展单元4分别为第三扩展单元4a与第三扩展单元4b。
具体地,第三扩展单元4a的第七扩展开关管Q41a的漏极连接至第一开关管Q1的源极,第三扩展单元4a的第七扩展开关管Q41a的源极连接至第一电容C1的第二端,第三扩展单元4a的第九扩展开关管Q43a的源极连接至线圈100的第一端;第七扩展开关管的漏极4b连接至第四开关管Q4的源极,第三扩展单元4b的第七扩展开关管Q41b的源极连接至第二电容C2的第一端,第三扩展单元4b的第九扩展开关管Q43b的源极连接至线圈100的第二端。
实际应用中,当线圈100两端的交变电流信号处于正半周时,控制单元90控制第一开关管Q1、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第三扩展单元4a的第八扩展开关管Q42a以及第三扩展单元4b的第七扩展开关管Q41b与第九扩展开关管Q43b导通,同时控制其余的开关管断开。此时,线圈100两端的交变电流信号的一部分通过第一开关管Q1、第六开关管Q6、第三扩展单元4a的第八扩展开关管Q42a,并通过第一电容C1与第三扩展单元4a的第五电容C5a进行串联放电,以达到给滤波电容C8充电的目的。线圈100两端的交变电流信号的另一部分通过第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第三扩展单元4b的第七扩展开关管Q41b与第九扩展开关管Q43b给第二电容C2以及第三扩展单元4b的第五电容C5b并联充电。并且,在线圈100的交变电流信号达到零时,控制第一开关管Q1、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第三扩展单元4a的第八扩展开关管Q42a以及第三扩展单元4b的第七扩展开关管Q41b与第九扩展开关管Q43b断开,以减少开关损耗。
当线圈100两端的交变电流信号处于负半周时,控制单元90控制第三开关管Q3、第四开关管Q4、第九开关管Q9、第十开关管Q10、第三扩展单元4a的第七扩展开关管Q41a与第九扩展开关管Q43a以及第三扩展单元4b的第八扩展开关管Q42b导通,同时控制其余的开关管断开。此时,线圈100两端的交变电流信号的一部分通过第九开关管Q9、第十开关管Q10、第三扩展单元4a的第七扩展开关管Q41a与第九扩展开关管Q43a给第一电容C1以及第三扩展单元4a的第五电容C5a并联充电。线圈100两端的交变电流信号的另一部分通过第三开关管Q3、第四开关管Q4、第三扩展单元4b的第八扩展开关管Q42b,使第二电容C2以及第三扩展单元4b的第五电容C5b串联放电,以达到给滤波电容C8充电的目的。
以此反复执行上述两个过程,当第三开关管Q3、第九开关管Q9、第三扩展单元4a的第七扩展开关管Q41a与第九扩展开关管Q43a导通时,第一电容C1以及第三扩展单元4a的第五电容C5a并联。当第六开关管Q6、第八开关管Q8、第三扩展单元4b的第七扩展开关管Q41b与第九扩展开关管Q43b导通时,第二电容C2与第三扩展单元4b的第五电容C5b并联。当第一开关管Q1、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第三扩展单元4a的第八扩展开关管Q42a导通时,第一电容C1、第二电容C2与第三扩展单元4a的第五电容C5a串联且第二电容C2是连接至地GND,所以滤波电容C8两端的电压为线圈100两端的电压有效值的3倍。同理,第三开关管Q3、第四开关管Q4、第九开关管Q9、第十开关管Q10以及第三扩展单元4b的第八扩展开关管Q42b导通时,第一电容C1、第二电容C2与第三扩展单元4b的第五电容C5b串联且第一电容C1是连接至地GND,所以滤波电容C8两端的电压为线圈100两端的电压有效值的3倍。同时,在这种工作状态下,电荷泵的开关频率与无线充电发射器的工作频率是同步的。
在另一种实施方式中,请再次参阅图13,第三扩展单元还可以为第三扩展单元5。其中,第三扩展单元5包括第六电容C6,第十扩展开关管Q51、第十一扩展开关管Q52以及第十二扩展开关管Q53,其中,第六电容C6的第一端与第十扩展开关管Q51的漏极连接,第六电容C6的第二端分别与第十一扩展开关管Q52的源极以及第十二扩展开关管Q53的漏极连接。
则将两个第三扩展单元5添加至如图10所示的电路结构中,如图15所示,可得:两个第三扩展单元5分别为第三扩展单元5a与第三扩展单元5b。
具体地,第三扩展单元5a的第十扩展开关管Q51a的漏极连接至第一开关管Q1的源极,第三扩展单元5a的第十扩展开关管Q51a的源极连接至第一电容C1的第二端,第三扩展单元5a的第十一扩展开关管Q52a的漏极连接至第七开关管Q7的漏极与第九开关管Q9的源极之间的连接点,第三扩展单元5a的第十二扩展开关管Q53a的源极接地GND,第三扩展单元5b的第十扩展开关管Q51b的漏极连接至第四开关管Q4的源极,第三扩展单元5b的第十扩展开关管Q51b的源极连接至第二电容C2的第一端,第三扩展单元5b的第十一扩展开关管Q52b的漏极连接至第八开关管Q8的源极与第十开关管Q10的漏极之间的连接点,第三扩展单元5b的第十二扩展开关管Q53b的源极接地GND。
实际应用中,当线圈100两端的交变电流信号处于正半周时,控制单元90控制第四开关管Q4、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第三扩展单元5a的第十扩展开关管Q51a与第十二扩展开关管Q53a以及第三扩展单元5b的第十一扩展开关管Q52b导通,同时控制其余的开关管断开。此时,线圈100两端的交变电流信号的一部分通过第六开关管Q6、第三扩展单元5a的第十扩展开关管Q51a与第十二扩展开关管Q53a使第一电容C1放电,以达到给第三扩展单元5a的第六电容C6a充电的目的。线圈100两端的交变电流信号的另一部分通过第四开关管Q4、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第三扩展单元5b的第十一扩展开关管Q52b给第二电容C2充电,并通过使第三扩展单元5b的第六电容C6b放电,以达到给滤波电容C8充电的目的。由于第三扩展单元5b的第六电容C6b在前一周期已经像第三扩展单元5a的第六电容C6a一样,在其两端积累的电压为线圈100两端的电压有效值的2倍,并且,在与第二电容C2串联后则可得到的电压为线圈100两端的电压有效值的3倍,亦即,滤波电容C8两端的电压为线圈100两端的电压有效值的3倍。并且,在线圈100的交变电流信号达到零时,控制第四开关管Q4、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第三扩展单元5a的第十扩展开关管Q51a与第十二扩展开关管Q53a以及第三扩展单元5b的第十一扩展开关管Q52b断开,以减少开关损耗。
当线圈100两端的交变电流信号处于负半周时,控制单元90控制第一开关管Q1、第三开关管Q3、第九开关管Q9、第十开关管Q10、第三扩展单元5a的第十一扩展开关管Q52a以及第三扩展单元5b的第十扩展开关管Q51b与第十二扩展开关管Q53b导通,同时控制其余的开关管断开。此时,线圈100两端的交变电流信号的一部分通过第一开关管Q1、第九开关管Q9、第十开关管Q10、第三扩展单元5a的第十一扩展开关管Q52a给第一电容C1充电,并通过对第三扩展单元5a的第六电容C6a放电以实现给滤波电容C8充电的目的。线圈100两端的交变电流信号的另一部分通过第三开关管Q3、第三扩展单元5b的第十扩展开关管Q51b与第十二扩展开关管Q53b使第二电容C2放电,以达到给第三扩展单元5b的第六电容C6b充电的目的。同样,也能够实现滤波电容C8两端的电压为线圈100两端的电压有效值的3倍。并且,在线圈100的交变电流信号达到零时,控制第一开关管Q1、第三开关管Q3、第九开关管Q9、第十开关管Q10、第三扩展单元5a的第十一扩展开关管Q52a以及第三扩展单元5b的第十扩展开关管Q51b与第十二扩展开关管Q53b断开,以减少开关损耗。
以此反复执行上述两个过程,则可实现线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与所述第一连接点P1上的电压的比率转换为1:3。
需要说明的是,图14或图15中的电路结构用以将线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与所述第一连接点P1上的电压的比率转换为1:3,此时是通过添加两个第三扩展单元4或两个第三扩展单元5。
而在其他的实施例中,可采用上述的方式将线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与所述第一连接点P1上的电压的比率转换为1:K,其中K为大于3的正整数。例如,通过在图14的基础上再次添加两个第三扩展单元4,如图16所示,此时,该无线充电接收电路总共包括四个第三扩展单元4,分别为扩展单元4c、扩展单元4d、扩展单元4e与扩展单元4f,则此时线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与所述第一连接点P1上的电压的比率为1:4,具体的实现过程与上述实施例类似,这里不再赘述。又如,在另一种实施方式中,还可以同时添加两个第三扩展单元4以及两个第三扩展单元5,从而将线圈100两端的交流电压信号幅度的有效值与所述第一连接点P1上的电压的比率转换为1:5,具体的实现过程与上述实施例类似,这里不再赘述。
本申请还提供一种无线充电接收器,该无线充电接收器包括如上任一实施例中的无线充电接收电路。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明,它们没有在细节中提供;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (30)

1.一种无线充电接收电路,其特征在于,包括:
线圈、第一储能单元、第二储能单元、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、第六开关单元、滤波单元与控制单元;
所述线圈的第一端分别与所述第一储能单元的第一端、所述第二开关单元的第一端以及所述第三开关单元的第一端连接,所述第一储能单元的第二端与所述第一开关单元的第一端以及所述第五开关单元的第一端连接,所述第一开关单元的第二端与所述滤波单元的第一端以及所述第四开关单元的第一端连接,所述第四开关单元的第二端与所述第二开关单元的第二端以及所述第二储能单元的第一端连接,所述第二储能单元的第二端与所述第五开关单元的第二端、所述第六开关单元的第一端以及所述线圈的第二端连接,所述第六开关单元的第二端、所述滤波单元的第二端与所述第三开关单元的第二端均接地,其中,所述第一开关单元的第二端与所述滤波单元的第一端以及所述第四开关单元的第一端之间的连接点为第一连接点;
所述控制单元与各开关单元连接,所述控制单元用于控制各开关单元的开关状态,以使所述第一连接点上的电压与所述线圈两端的电压有效值成倍数关系。
2.根据权利要求1所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述第一开关单元包括第一开关管,所述第三开关单元包括第三开关管,所述第四开关单元包括第四开关管,所述第六开关单元包括第六开关管,所述第一储能单元包括第一电容,所述第二储能单元包括第二电容;
所述第一电容的第一端分别与所述线圈的第一端、所述第二开关单元的第一端以及所述第三开关管的漏极连接,所述第一电容的第二端分别与所述第一开关管的源极以及所述第五开关单元的第一端连接,所述第一开关管的漏极分别与所述滤波单元的第一端以及所述第四开关管的漏极连接,所述第四开关管的源极分别与所述第二开关单元的第二端以及所述第二电容的第一端连接,所述第二电容的第二端分别与所述第五开关单元的第二端、所述第六开关管的漏极以及所述线圈的第二端连接,所述第六开关管的源极与所述第三开关管的源极均接地。
3.根据权利要求2所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述第二开关单元包括第二开关管,所述第五开关单元包括第五开关管;
所述第二开关管的源极与所述线圈的第一端连接,所述第二开关管的漏极与所述第二电容的第一端连接,所述第五开关管的漏极与所述第一电容的第二端连接,所述第五开关管的源极与所述线圈的第二端连接。
4.根据权利要求3所述的无线充电接收电路,其特征在于,若所述线圈两端的电压为输入电压,且所述第一连接点上的电压为输出电压,
则所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第一开关管、所述第二开关管与所述第六开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第三开关管、所述第四开关管与所述第五开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
5.根据权利要求3所述的无线充电接收电路,其特征在于,若所述第一连接点上的电压为输入电压,且所述线圈两端的电压为输出电压,
则所述控制单元具体用于:
以预设频率控制交替导通所述第一开关管、所述第二开关管与所述第六开关管的组合和所述第三开关管、所述第四开关管与所述第五开关管的组合。
6.根据权利要求3所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述无线充电接收电路还包括两个第一扩展单元,两个所述第一扩展单元用于将所述线圈两端的交流电压信号幅度的有效值与所述第一连接点上的电压的比率转换为1:3。
7.根据权利要求6所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述第一扩展单元包括第三电容、第一扩展开关管、第二扩展开关管以及第三扩展开关管;
所述第三电容的第一端与所述第一扩展开关管的漏极连接,所述第三电容的第二端分别与所述第二扩展开关管的源极以及所述第三扩展开关管的漏极连接,所述第一扩展开关管的源极与所述第二扩展开关管的漏极连接。
8.根据权利要求7所述的无线充电接收电路,其特征在于,
第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的漏极连接至所述第一开关管的源极,第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的源极连接至所述第一电容的第二端,第一个所述第一扩展单元的第三扩展开关管的源极连接至所述线圈的第一端;
第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的漏极连接至所述第四开关管的源极,第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的源极连接至所述第二电容的第一端,第二个所述第一扩展单元的第三扩展开关管的源极连接至所述线圈的第二端;
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第六开关管、第一个所述第一扩展单元的第二扩展开关管、以及第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管、以及第二个所述第一扩展单元的第二扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
9.根据权利要求7所述的无线充电接收电路,其特征在于,
第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的漏极连接至所述第一开关管的源极,第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的源极连接至所述第一电容的第二端,第一个所述第一扩展单元的第三扩展开关管的源极接地;
第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的漏极连接至所述第四开关管的源极,第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的源极连接至所述第二电容的第一端,第二个所述第一扩展单元的第三扩展开关管的源极接地;
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第六开关管、第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管以及第二个所述第一扩展单元的第二扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第五开关管、第一个所述第一扩展单元的第二扩展开关管、以及第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
10.根据权利要求8所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述无线充电接收电路还包括第三和第四个第一扩展单元,第三和第四个所述第一扩展单元用于将所述线圈两端的交流电压信号幅度的有效值与所述第一连接点上的电压的比率转换为1:4。
11.根据权利要求10所述的无线充电接收电路,其特征在于,
第三个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的漏极连接至所述第一开关管的源极,第三个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的源极连接至所述第一个所述第一扩展单元的第三电容的第一端,第三个所述第一扩展单元的第三扩展开关管的源极连接至所述第一个所述第一扩展单元的第三电容的第二端;
第四个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的漏极连接至所述第四开关管的源极,第四个所述第一扩展单元的第一扩展开关管的源极连接至所述第二个所述第一扩展单元的第三电容的第一端,第四个所述第一扩展单元的第三扩展开关管的源极连接至所述第二个所述第一扩展单元的第三电容的第二端;
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第六开关管、第一个所述第一扩展单元的第二扩展开关管、第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管和第三扩展开关管、第三个所述第一扩展单元的第二扩展开关管以及第四个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管和第三扩展开关管、第二个所述第一扩展单元的第二扩展开关管、第三个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管以及第四个所述第一扩展单元的第二扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
12.根据权利要求9所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述无线充电接收电路还包括两个第二扩展单元,两个所述第二扩展单元用于将所述线圈两端的交流电压信号幅度的有效值与所述第一连接点上的电压的比率转换为1:5。
13.根据权利要求12所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述第二扩展单元包括第四电容,第四扩展开关管、第五扩展开关管以及第六扩展开关管;
所述第四电容的第一端与所述第四扩展开关管的漏极连接,所述第四电容的第二端分别与所述第五扩展开关管的源极以及所述第六扩展开关管的漏极连接。
14.根据权利要求13所述的无线充电接收电路,其特征在于,
第一个所述第二扩展单元的第四扩展开关管的漏极连接至所述第一开关管的源极,第一个所述第二扩展单元的第四扩展开关管的源极连接至第一个所述第一扩展单元的第三电容的第一端,第一个所述第二扩展单元的第五扩展开关管的漏极连接至所述第一电容的第二端,第一个所述第二扩展单元的第六扩展开关管的源极接地;
第二个所述第二扩展单元的第四扩展开关管的漏极连接至所述第四开关管的源极,第二个所述第二扩展单元的第四扩展开关管的源极连接至第二个所述第一扩展单元的第三电容的第一端,第二个所述第二扩展单元的第五扩展开关管的漏极连接至所述第二电容的第一端,第二个所述第二扩展单元的第六扩展开关管的源极接地;
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第六开关管、第一个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管、第二个所述第一扩展单元的第二扩展开关管、第一个所述第二扩展单元的第五扩展开关管以及第二个所述第二扩展单元的第四扩展开关管与第六扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、第一个所述第一扩展单元的第二扩展开关管、第二个所述第一扩展单元的第一扩展开关管与第三扩展开关管、第一个所述第二扩展单元的第四扩展开关管与第六扩展开关管以及第二个所述第二扩展单元的第五扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
15.根据权利要求2所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述第二开关单元包括第七开关管与第八开关管,所述第五开关单元包括第九开关管与第十开关管;
所述第七开关管的源极与所述线圈的第一端连接,所述第七开关管的漏极与所述第八开关管的源极连接,所述第八开关管的漏极与所述第二电容的第一端连接,所述第九开关管漏极与所述第一电容的第二端连接,所述第九开关管的源极与所述第十开关管的漏极连接,所述第十开关管的源极与所述线圈的第二端连接,同时,所述第七开关管的漏极还与所述第九开关管的源极连接,所述第八开关管的源极还与所述第十开关管的漏极连接,且,所述第七开关管的漏极与所述第九开关管的源极之间的连接点,与所述第八开关管的源极与所述第十开关管的漏极之间的连接点连接。
16.根据权利要求15所述的无线充电接收电路,其特征在于,若所述线圈两端的电压为输入电压,且所述第一连接点上的电压为输出电压,
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第一开关管、所述第六开关管、所述第七开关管与所述第八开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管与所述第十开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
17.根据权利要求15所述的无线充电接收电路,其特征在于,若所述第一连接点上的电压为输入电压,且所述线圈两端的电压为输出电压,
则所述控制单元具体用于:
以预设频率控制交替导通所述第一开关管、所述第六开关管、所述第七开关管与所述第八开关管的组合和所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管与所述第十开关管的组合。
18.根据权利要求15所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述无线充电接收电路还包括第七开关单元;
所述第七开关管和所述第九开关管之间的连接点与所述第七开关单元的第一端连接,所述第八开关管和所述第十开关管之间的连接点与所述第七开关单元的第二端连接。
19.根据权利要求18所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述第七开关单元包括第十一开关管与第十二开关管;
所述第七开关管和所述第九开关管之间的连接点与所述第十一开关管的漏极连接,所述第八开关管和所述第十开关管之间的连接点与所述第十二开关管的漏极连接,所述第十一开关管的源极与所述第十二开关管的源极连接。
20.根据权利要求15所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述无线充电接收电路还包括两个第三扩展单元,两个所述第三扩展单元用于将所述线圈两端的交流电压信号幅度的有效值与所述第一连接点上的电压的比率转换为1:3。
21.根据权利要求20所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述第三扩展单元包括第五电容、第七扩展开关管、第八扩展开关管以及第九扩展开关管;
所述第五电容的第一端与所述第七扩展开关管的漏极连接,所述第五电容的第二端分别与所述第八扩展开关管的源极以及所述第九扩展开关管的漏极连接,所述第七扩展开关管的源极与所述第八扩展开关管的漏极连接。
22.根据权利要求21所述的无线充电接收电路,其特征在于,
第一个所述第三扩展单元的第七扩展开关管的漏极连接至所述第一开关管的源极,第一个所述第三扩展单元的第七扩展开关管的源极连接至所述第一电容的第二端,第一个所述第三扩展单元的第九扩展开关管的源极连接至所述线圈的第一端;
第二个所述第三扩展单元的第七扩展开关管的漏极连接至所述第四开关管的源极,第二个所述第三扩展单元的第七扩展开关管的源极连接至所述第二电容的第一端,第二个所述第三扩展单元的第九扩展开关管的源极连接至所述线圈的第二端;
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第一开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、第一个所述第三扩展单元的第八扩展开关管以及第二个所述第三扩展单元的第七扩展开关管与第九扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十开关管、第一个所述第三扩展单元的第七扩展开关管与第九扩展开关管以及第二个所述第三扩展单元的第八扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
23.根据权利要求20所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述第三扩展单元包括第六电容,第十扩展开关管、第十一扩展开关管以及第十二扩展开关管;
所述第六电容的第一端与所述第十扩展开关管的漏极连接,所述第六电容的第二端分别与所述第十一扩展开关管的源极以及所述第十二扩展开关管的漏极连接。
24.根据权利要求23所述的无线充电接收电路,其特征在于,
第一个所述第三扩展单元的第十扩展开关管的漏极连接至所述第一开关管的源极,第一个所述第三扩展单元的第十扩展开关管的源极连接至所述第一电容的第二端,第一个所述第三扩展单元的第十一扩展开关管的漏极连接至所述第七开关管的漏极与所述第九开关管的源极之间的连接点,第一个所述第三扩展单元的第十二扩展开关管的源极接地;
第二个所述第三扩展单元的第十扩展开关管的漏极连接至所述第四开关管的源极,第二个所述第三扩展单元的第十扩展开关管的源极连接至所述第二电容的第一端,第二个所述第三扩展单元的第十一扩展开关管的漏极连接至所述第八开关管的源极与所述第十开关管的漏极之间的连接点,第二个所述第三扩展单元的第十二扩展开关管的源极接地;
所述控制单元具体用于:
当所述线圈两端的交变电流信号处于正半周时,控制所述第四开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、第一个所述第三扩展单元的第十扩展开关管与第十二扩展开关管以及第二个所述第三扩展单元的第十一扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开;
当所述线圈两端的交变电流信号处于负半周时,控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第九开关管、所述第十开关管、第一个所述第三扩展单元的第十一扩展开关管以及第二个所述第三扩展单元的第十扩展开关管与第十二扩展开关管导通,同时控制其余的开关管断开。
25.根据权利要求1-24任意一项所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述无线充电接收电路还包括第八开关单元与第九开关单元;
所述第八开关单元与所述第一储能单元串联连接,所述第九开关与所述第二储能单元串联连接。
26.根据权利要求25所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述第八开关单元包括第十三开关管,所述第九开关单元包括第十四开关管;
所述第十三开关管的漏极与所述第一电容的第一端连接,所述第十三开关管的源极与所述线圈的第一端连接,所述第十四开关管的漏极与所述第二电容的第二端连接,所述第十四开关管的源极与所述线圈的第二端连接。
27.根据权利要求1-24任意一项所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述无线充电接收电路还包括线性稳压单元;
所述线性稳压单元分别与所述滤波单元以及负载连接,所述线性稳压单元用于调节所述第一连接点与所述负载之间的电压差或流过线性稳压单元的电流。
28.根据权利要求27所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述线性稳压单元包括第十五开关管与第七电容;
所述第十五开关管的漏极与所述滤波单元连接,所述第十五开关管的源极与所述第七电容的第一端以及所述负载连接,所述第七电容的第二端接地。
29.根据权利要求2-24任意一项所述的无线充电接收电路,其特征在于,
所述滤波单元包括滤波电容;
所述滤波电容的第一端分别与所述第一开关管的漏极以及所述第四开关管的漏极连接,所述滤波电容的第二端接地。
30.一种无线充电接收器,其特征在于,包括如权利要求1-29任意一项所述的无线充电接收电路。
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