CN112803563B - 用于低感量无线充电系统的低压启动电路及无线充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于低感量无线充电系统的低压启动电路及无线充电系统，所述低压启动电路包括电压输入端Vrect、公共接地端VSS、PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic、MOS管MN1、MOS管MP1、Vmax供电选择控制模块vmax_sel、上电复位模块por、低压带隙基准电路lv_bgr、整流器倍压逻辑控制模块boost_logic、整流器SR以及整流器输出欠压保护控制模块vrect_uvlo。本发明的低压启动电路用于低感量的无线充电系统，能够在低电压条件下（1.4V）正常启动无线充电系统接收端的MCU。

Description

用于低感量无线充电系统的低压启动电路及无线充电系统
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，具体而言，涉及一种用于低感量无线充电系统的低压启动电路及无线充电系统。
背景技术
随着无线充电功率的持续提升，充电电流持续增加，但是电流的增加导致线圈的损耗倍增，从而限制了无线充电功率的提升，线圈的损耗与线圈的阻抗强相关，因此可以通过减小线圈阻抗的方式来减小损耗，而线圈的损耗又与感量呈比例，因此可通过减小线圈感量的方式来降低线圈的阻抗，从而提升通流能力，提高功率，但是线圈感量的降低，会导致耦合的电压变小，导致充电自由度变小，耦合较差时，无法满足芯片正常启动的电压。
发明内容
本发明旨在提供一种用于低感量无线充电系统的低压启动电路及无线充电系统，以解决通过降低线圈感量来减小无线充电损耗而导致接收端耦合电压较低时无法满足芯片正常启动的电压的问题。
本发明提供的一种用于低感量无线充电系统的低压启动电路，所述低压启动电路用于在无线充电系统接收端处于低电压条件下时，控制整流器SR进入倍压整流模式；所述低压启动电路包括电压输入端Vrect、公共接地端VSS、PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic、MOS管MN1、MOS管MP1、Vmax供电选择控制模块vmax_sel、上电复位模块por、低压带隙基准电路lv_bgr、整流器倍压逻辑控制模块boost_logic、整流器SR以及整流器输出欠压保护控制模块vrect_uvlo；
所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel具有第一输入端和第二输入端；所述第一输入端经MOS管MP1的漏极和源极连接至电压输入端Vrect，所述MOS管MP1的栅极一方面连接至公共接地端VSS，另一方面经PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic连接至电压输入端Vrect；所述第二输入端经MOS管MN1的源极和漏极连接至电压输入端Vrect，所述MOS管MN1的栅极连接在电压输入端Vrect和公共接地端VSS之间；
所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel的输出端分别连接上电复位模块por、低压带隙基准电路lv_bgr和整流器倍压逻辑控制模块boost_logic的供电端；所述上电复位模块por的信号输出端依次经低压带隙基准电路lv_bgr和整流器倍压逻辑控制模块boost_logic连接至整流器SR的信号输入端；所述整流器SR的信号输出端一方面连接至电压输入端Vrect，另一方面经整流器输出欠压保护控制模块vrect_uvlo连接至无线充电系统接收端的MCU。
进一步的，所述用于低感量无线充电系统的低压启动电路，还包括连接在电压输入端Vrect和公共接地端VSS之间的整流电路。
进一步的，所述整流电路包括电阻R1、电容C1和稳压管zd；所述电压输入端Vrect经电阻R1后，一方面经稳压管zd的负极和正极连接至公共接地端VSS，另一方面经电容C1连接至公共接地端VSS。
进一步的，所述用于低感量无线充电系统的低压启动电路，还包括电阻R2，所述电阻R2连接在PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic与公共接地端VSS之间。
本发明还提供一种如上述的用于低感量无线充电系统的低压启动电路的工作方法，包括如下步骤：
S1，分别在Vmax供电选择控制模块vmax_sel的第一输入端和第二输入端产生输入电压：
（1）通过PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic判断电压输入端Vrect的电压大小：
当Vrect＜4V时，PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic断开，使MOS管MP1的栅极电压pgate=vss，MOS管MP1导通，则所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel的第一输入端的输入信号vreg5=Vrect；
当Vrect＞4V时，PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic断开，使MOS管MP1的栅极电压pgate=Vrect，MOS管MP1断开，则所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel的第一输入端的输入信号vreg5=0；
（2）电压输入端Vrect在MOS管MN1的栅极产生电压vprereg，所述MOS管MN1的导通压降为vth，则所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel的第二输入端的输入信号vreglocal=vprereg-vth；
S2，Vmax供电选择控制模块vmax_sel选择vreg5和vreglocal中较大值作为输入源vmax并分别输出至上电复位模块por、低压带隙基准电路lv_bgr和整流器倍压逻辑控制模块boost_logic；
S3，上电复位模块por判断vmax是否大于1.3V，当vmax＞1.3V，则向低压带隙基准电路lv_bgr输出控制信号en_bg，使低压带隙基准电路lv_bgr向整流器倍压逻辑控制模块boost_logic输出控制信号bg_ok；
S4，整流器倍压逻辑控制模块boost_logic接收到控制信号bg_ok后，向整流器SR输出倍压控制信号en_sr_boost_mode，使整流器SR工作在倍压整流模式，使当前电压输入端Vrect为2倍输出；
S5，整流器输出欠压保护控制模块vrect_uvlo判断当前Vrect是否大于2.7V，若是则向无线充电系统接收端的MCU输出启动信号MCU_enable，使MCU正常启动并开始工作。
本发明还实现了一种无线充电系统，所述无线充电系统包括发射端和接收端；所述接收端设置有上述的用于低感量无线充电系统的低压启动电路；所述低压启动电路用于在无线充电系统接收端处于低电压条件下时，控制整流器SR进入倍压整流模式。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的低压启动电路用于低感量的无线充电系统，能够在低电压条件下（1.4V），控制整流器SR工作于倍压整流模式，以提供启动无线充电系统接收端的MCU的电压。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的用于低感量无线充电系统的低压启动电路的原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例
如图1所示，本实施例提出一种用于低感量无线充电系统的低压启动电路，所述低压启动电路用于在无线充电系统接收端处于低电压条件下时，控制整流器SR进入倍压整流模式；所述低压启动电路包括电压输入端Vrect、公共接地端VSS、PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic、MOS管MN1、MOS管MP1、Vmax供电选择控制模块vmax_sel、上电复位模块por、低压带隙基准电路lv_bgr、整流器倍压逻辑控制模块boost_logic、整流器SR以及整流器输出欠压保护控制模块vrect_uvlo；
所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel具有第一输入端和第二输入端；所述第一输入端经MOS管MP1的漏极和源极连接至电压输入端Vrect，所述MOS管MP1的栅极一方面连接至公共接地端VSS，另一方面经PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic连接至电压输入端Vrect；所述第二输入端经MOS管MN1的源极和漏极连接至电压输入端Vrect，所述MOS管MN1的栅极连接在电压输入端Vrect和公共接地端VSS之间；
所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel的输出端分别连接上电复位模块por、低压带隙基准电路lv_bgr和整流器倍压逻辑控制模块boost_logic的供电端；所述上电复位模块por的信号输出端依次经低压带隙基准电路lv_bgr和整流器倍压逻辑控制模块boost_logic连接至整流器SR的信号输入端；所述整流器SR的信号输出端一方面连接至电压输入端Vrect，另一方面经整流器输出欠压保护控制模块vrect_uvlo连接至无线充电系统接收端的MCU。
在一些实施例中，所述低压启动电路还包括连接在电压输入端Vrect和公共接地端VSS之间的整流电路。具体地，所述整流电路包括电阻R1、电容C1和稳压管zd；所述电压输入端Vrect经电阻R1后，一方面经稳压管zd的负极和正极连接至公共接地端VSS，另一方面经电容C1连接至公共接地端VSS。
在一些实施例中，所述低压启动电路还包括电阻R2，所述电阻R2连接在PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic与公共接地端VSS之间。
以下通过所述用于低感量无线充电系统的低压启动电路的工作方法，来对其原理进行详细描述。所述工作方法包括如下步骤：
S1，分别在Vmax供电选择控制模块vmax_sel的第一输入端和第二输入端产生输入电压：
（1）通过PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic判断电压输入端Vrect的电压大小：
当Vrect＜4V时，PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic断开，使MOS管MP1的栅极电压pgate=vss，MOS管MP1导通，则所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel的第一输入端的输入信号vreg5=Vrect，如图1所示的path1；
当Vrect＞4V时，PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic断开，使MOS管MP1的栅极电压pgate=Vrect，MOS管MP1断开，则所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel的第一输入端的输入信号vreg5=0；
（2）电压输入端Vrect在MOS管MN1的栅极产生电压vprereg，所述MOS管MN1的导通压降为vth，则所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel的第二输入端的输入信号vreglocal=vprereg-vth，如图1所示的path2，一般vth大约为1V，也即是说，Vrect至少达到1V以上vreglocal才会有电压；
S2，Vmax供电选择控制模块vmax_sel选择vreg5和vreglocal中较大值作为输入源vmax并分别输出至上电复位模块por、低压带隙基准电路lv_bgr和整流器倍压逻辑控制模块boost_logic；
S3，上电复位模块por判断vmax是否大于1.3V，当vmax＞1.3V，则向低压带隙基准电路lv_bgr输出控制信号en_bg，使低压带隙基准电路lv_bgr向整流器倍压逻辑控制模块boost_logic输出控制信号bg_ok；
S4，整流器倍压逻辑控制模块boost_logic接收到控制信号bg_ok后，向整流器SR输出倍压控制信号en_sr_boost_mode，使整流器SR工作在倍压整流模式，使当前电压输入端Vrect为2倍输出；
S5，整流器输出欠压保护控制模块vrect_uvlo判断当前Vrect是否大于2.7V，若是则向无线充电系统接收端的MCU输出启动信号MCU_enable，使MCU正常启动并开始工作。
通过上述内容可知，本发明的低压启动电路能够在Vrect电压较低条件下（1.4V）让芯片发出进入boost模式的逻辑信号，解除path2路径MOS管MN1的vth阈值电压限制，从而实现vrect电压达到1.4V时，控制整流器工作于倍压整流模式，把Vrect电压抬升到2倍，让无线充电系统接收端的MCU工作，进而完成低感量无线充电系统启动。
基于上述的用于低感量无线充电系统的低压启动电路，本实施例还实现一种无线充电系统，所述无线充电系统包括发射端和接收端；所述接收端设置有上述的用于低感量无线充电系统的低压启动电路；所述低压启动电路用于在无线充电系统接收端处于低电压条件下时，控制整流器SR进入倍压整流模式。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于低感量无线充电系统的低压启动电路，其特征在于，所述低压启动电路用于在无线充电系统接收端处于低电压条件下时，控制整流器SR进入倍压整流模式；所述低压启动电路包括电压输入端Vrect、公共接地端VSS、PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic、MOS管MN1、MOS管MP1、Vmax供电选择控制模块vmax_sel、上电复位模块por、低压带隙基准电路lv_bgr、整流器倍压逻辑控制模块boost_logic、整流器SR以及整流器输出欠压保护控制模块vrect_uvlo；
所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel具有第一输入端和第二输入端；所述第一输入端经MOS管MP1的漏极和源极连接至电压输入端Vrect，所述MOS管MP1的栅极一方面连接至公共接地端VSS，另一方面经PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic连接至电压输入端Vrect；所述第二输入端经MOS管MN1的源极和漏极连接至电压输入端Vrect，所述MOS管MN1的栅极连接在电压输入端Vrect和公共接地端VSS之间；
所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel的输出端分别连接上电复位模块por、低压带隙基准电路lv_bgr和整流器倍压逻辑控制模块boost_logic的供电端；所述上电复位模块por的信号输出端依次经低压带隙基准电路lv_bgr和整流器倍压逻辑控制模块boost_logic连接至整流器SR的信号输入端；所述整流器SR的信号输出端一方面连接至电压输入端Vrect，另一方面经整流器输出欠压保护控制模块vrect_uvlo连接至无线充电系统接收端的MCU。
2.根据权利要求1所述的用于低感量无线充电系统的低压启动电路，其特征在于，还包括连接在电压输入端Vrect和公共接地端VSS之间的整流电路。
3.根据权利要求2所述的用于低感量无线充电系统的低压启动电路，其特征在于，所述整流电路包括电阻R1、电容C1和稳压管zd；所述电压输入端Vrect经电阻R1后，一方面经稳压管zd的负极和正极连接至公共接地端VSS，另一方面经电容C1连接至公共接地端VSS。
4.根据权利要求3所述的用于低感量无线充电系统的低压启动电路，其特征在于，还包括电阻R2，所述电阻R2连接在PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic与公共接地端VSS之间。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的用于低感量无线充电系统的低压启动电路的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，分别在Vmax供电选择控制模块vmax_sel的第一输入端和第二输入端产生输入电压：
（1）通过PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic判断电压输入端Vrect的电压大小：
当Vrect＜4V时，PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic断开，使MOS管MP1的栅极电压pgate=vss，MOS管MP1导通，则所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel的第一输入端的输入信号vreg5=Vrect；
当Vrect＞4V时，PMOS驱动信号控制模块pgate_ctrl_logic断开，使MOS管MP1的栅极电压pgate=Vrect，MOS管MP1断开，则所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel的第一输入端的输入信号vreg5=0；
（2）电压输入端Vrect在MOS管MN1的栅极产生电压vprereg，所述MOS管MN1的导通压降为vth，则所述Vmax供电选择控制模块vmax_sel的第二输入端的输入信号vreglocal=vprereg-vth；
S2，Vmax供电选择控制模块vmax_sel选择vreg5和vreglocal中较大值作为输入源vmax并分别输出至上电复位模块por、低压带隙基准电路lv_bgr和整流器倍压逻辑控制模块boost_logic；
S3，上电复位模块por判断vmax是否大于1.3V，当vmax＞1.3V，则向低压带隙基准电路lv_bgr输出控制信号en_bg，使低压带隙基准电路lv_bgr向整流器倍压逻辑控制模块boost_logic输出控制信号bg_ok；
S4，整流器倍压逻辑控制模块boost_logic接收到控制信号bg_ok后，向整流器SR输出倍压控制信号en_sr_boost_mode，使整流器SR工作在倍压整流模式，使当前电压输入端Vrect为2倍输出；
S5，整流器输出欠压保护控制模块vrect_uvlo判断当前Vrect是否大于2.7V，若是则向无线充电系统接收端的MCU输出启动信号MCU_enable，使MCU正常启动并开始工作。
6.一种无线充电系统，其特征在于，所述无线充电系统包括发射端和接收端；所述接收端设置有如权利要求1-4任一项所述的用于低感量无线充电系统的低压启动电路；所述低压启动电路用于在无线充电系统接收端处于低电压条件下时，控制整流器SR进入倍压整流模式。
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