CN112825440A - 用于无线供电的装置及方法 - Google Patents

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CN112825440A CN201911144163.6A CN201911144163A CN112825440A CN 112825440 A CN112825440 A CN 112825440A CN 201911144163 A CN201911144163 A CN 201911144163A CN 112825440 A CN112825440 A CN 112825440A
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董玮利
吕守鹏
孙会
刘超
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Abstract

本申请涉及充电技术领域，公开一种用于无线供电的装置，包括：接收线圈、负载、开关管同步整流电路、控制电路、过零点检查电路和采样电路；开关管同步整流电路，串联在接收线圈和负载之间；采样电路，输入端与开关管同步整流电路的输出端连接，输出端与控制电路连接，被配置为获得采样信号；过零点检查电路，输入端与接收线圈的输出端连接，输出端与控制电路连接，被配置生成过零点信息；控制电路，与开关管同步整流电路连接，被配置为根据采样信号和过零点信息控制开关管同步整流电路进行整流。本公开通过开关管同步整流电路代替二极管提高无线供电装置的能效，节约能源，并实现同步整流，提高了供电效率。本申请还公开一种用于无线供电的方法。

Description

用于无线供电的装置及方法
技术领域
本申请涉及充电技术领域，例如涉及一种用于无线供电的装置及方法。
背景技术
无线充电可以实现非电线连接进行充电的技术，发射组件与负载之间不用电线连接，通过发射线圈和接收线圈的耦合将电能传输给负载，因其充电方便的特点应用越来越广泛。在供电过程中，接收线圈拾取能量后，将拾取的高频交流电通过整流二极管整流为直流电。整流后的直流电通过继电器控制来实现给电器的供电。
在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：整流二极管有0.5V～0.7V的压降，当家用电器功率较大的时候，通过二极管的电流加大，功率损耗大。
发明内容
为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
本公开实施例提供了一种用于无线供电的装置及方法，以解决无线供电系统中采用二极管，系统功率损耗大的技术问题。
在一些实施例中，所述用于无线供电的装置包括：接收线圈、负载、开关管同步整流电路、控制电路、过零点检查电路和采样电路；
所述开关管同步整流电路，串联在所述接收线圈和负载之间，被配置为将所述接收线圈输出的交流电信号整流后为所述负载供电；
所述采样电路，输入端与所述开关管同步整流电路的输出端连接，输出端与所述控制电路连接，被配置为对所述开关管同步整流电路输出的交流电信号进行采样获得采样信号；
所述过零点检查电路，输入端与所述接收线圈的输出端连接，输出端与所述控制电路连接，被配置为检测所述接收线圈输出的交流电信号生成过零点信息；
所述控制电路，与所述开关管同步整流电路连接，被配置为根据所述采样信号和所述过零点信息控制所述开关管同步整流电路进行整流，及根据所述负载发送的供电开关指令控制所述开关管同步整流电路开启或关闭。
在一些实施例中，所述用于无线供电的方法包括：
在获取到负载发送的供电开启指令时，对接收线圈输出的交流电信号进行采样获得采样信号，并对所述交流电信号进行检测生成过零点信息；
根据所述采样信号和所述过零点信息生成调制波；
根据所述调制波控制开关管同步整流电路对所述交流电信号进行整流。
本公开实施例提供的用于无线供电的装置及方法，可以实现以下技术效果：
采用开关管同步整流电路代替现有无线供电系统中的二极管，在实现整流同时可以控制电路的通断，在控制过程中，控制开关管在交流电过零点时进行开关，过零点的电压和电流都为零，在开关管上的损耗的功率也接近零，控制开关管在交流电过零点时进行开关减少了开关功率损耗，提高装置能效，节约能源。
以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图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示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
图1是本公开实施例提供的用于无线供电的装置的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的用于无线供电的装置副边模块的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的用于无线供电的装置副边模块的结构示意图；
图4是本公开实施例提供的用于无线供电的装置副边模块的结构示意图；
图5是本公开实施例提供的用于无线供电的装置副边模块的结构示意图；
图6是本公开实施例提供的用于无线供电的方法流程示意图；
图7是本公开实施例提供的用于无线供电的装置的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
图1是本公开实施例提供的用于无线供电的装置的结构示意图，包括副边模块10和原边模块20。
其中，原边模块20被配置为通过发射线圈与副边模块10的接收线圈之间以磁耦合或磁共振方式，向副边模块10发送电能。
副边模块10被配置为接收原边模块20发送的电能后进行整流，并为负载供电。
本公开实施例主要对用于无线供电的装置中的副边模块进行改进调整，以解决现有无线供电系统中采用二极管，系统功率损耗大的技术问题，如下实施例针对副边模块进行重点说明。图1中示出的原边模块20仅供参考说明装置结构组成之用，并非用来限定本公开实施例，原边模块20可以为图1示例之外其他可实现向副边模块10发送电能的组成方式。
图2是本公开实施例提供的用于无线供电的装置副边模块的结构示意图，包括接收线圈101、负载102、开关管同步整流电路103、控制电路104、过零点检查电路105和采样电路106。
其中，开关管同步整流电路103，串联在接收线圈101和负载102之间，被配置为将接收线圈101输出的交流电信号整流后为负载102供电。
采样电路106，输入端与开关管同步整流电路103的输出端连接，输出端与控制电路104连接，被配置为对开关管同步整流电路103输出的交流电信号进行采样获得采样信号。其中，交流电信号为高频交流电，频率在20KHz～40KHz。
过零点检查电路105，输入端与接收线圈101的输出端连接，输出端与控制电路104连接，被配置为检测接收线圈101输出的交流电信号生成过零点信息。
控制电路104，与开关管同步整流电路103连接，被配置为根据采样信号和过零点信息控制开关管同步整流电路103进行整流，及根据所述负载发送的供电开关指令控制所述开关管同步整流电路开启或关闭。
本公开实施例采用开关管同步整流电路103代替现有无线供电系统中的二极管，开关管同步整流电路103中包括开关管包括但不仅限于金氧半场效晶体管和绝缘栅双极型晶体管等，具有通过很小的电流控制大电流的通断，减小无线充电装置工作过程中的功率损耗的特点。
控制电路104控制开关管在交流电过零点时进行开关，过零点的电压和电流都为零，在开关管上的损耗的功率P＝U*I，U和I分别为开关管开通和关断时的电压和电流，U和I在过零点处的值都接近零，损耗的功率P也接近零，所以控制开关管在交流电过零点时进行开关减少了开关功率损耗，提高装置能效。
接收线圈101，还被配置为向控制电路104供电。
本公开实施例提供的无线供电的装置采用开关管同步整流电路代替现有无线供电系统中的二极管，在实现整流同时可以控制电路的通断，在控制过程中，控制开关管在交流电过零点时进行开关，过零点的电压和电流都为零，在开关管上的损耗的功率也接近零，控制开关管在交流电过零点时进行开关减少了开关功率损耗，提高装置能效，节约能源。
图3是本公开实施例提供的用于无线供电的装置副边模块的结构示意图，包括接收线圈101、负载102、开关管同步整流电路103、控制电路104、过零点检查电路105、采样电路106和辅助电源107。
其中，辅助电源107，被配置为向控制电路104供电。利用辅助电源107为控制电路104供电，提高了控制电路104供电及对副边模块控制的稳定性。
在一些实施例中，辅助电源107为便携式外接电源，与控制电路104活动连接，当辅助电源107与控制电路104连接时为控制电路104供电。
在一些实施例中，辅助电源107与控制电路104设置于原边模块20内，可以外接电源进行供电，或者与接收线圈101连接，通过接收线圈101发送的电能进行供电，当辅助电源107电量充足时为控制电路104供电。
在一些实施例中，辅助电源107与控制电路104设置于原边模块20内，既可以外接电源进行供电，又与接收线圈101连接，通过接收线圈101发送的电能进行供电，当辅助电源107电量充足时为控制电路104供电。辅助电源107既可以外接电源又与接收线圈101连接，增加了辅助电源107供电方式，保证辅助电源107电量充足，满足控制电路104的用电需求。
图4是本公开实施例提供的用于无线供电的装置副边模块的结构示意图，包括接收线圈101、负载102、开关管同步整流电路103、控制电路104、过零点检查电路105、采样电路106、辅助电源107和整流电路108。
整流电路108，串联在接收线圈101和辅助电源107之间，被配置为根据辅助电源107的输入功率对接收线圈101输出的电流进行整流。辅助电源107向控制电路104提供的电能来自接收线圈101，在供电电路与接收线圈101之间设置整流电路108，便于根据辅助电源107的输入功率为辅助电源107进行供电，避免副边模块10向负载102供电过程中功率波动大造成辅助电源107损坏，提高辅助电源107使用安全性。
图5是本公开实施例提供的用于无线供电的装置副边模块的结构示意图，包括接收线圈101、负载102、开关管同步整流电路103、控制电路104、过零点检查电路105、采样电路106、辅助电源107、整流电路108和通信模块109。
通信模块109，与控制电路104连接，被配置为与负载通信连接，并接收负载102发送的供电开关指令指令。
根据控制电路104的供电方式的不同，用于无线供电的装置副边模块的结构不同。
在一些实施例中，用于无线供电的装置副边模块不包括辅助电源107和整流电路108，控制电路104与接收线圈101连接，由接收线圈101为控制电路104供电。
在一些实施例中，用于无线供电的装置副边模块仅包括辅助电源107，控制电路104与辅助电源107连接，由辅助电源107为控制电路104供电。
在一些实施例中，用于无线供电的装置副边模块包括辅助电源107和整流电路108，控制电路104与辅助电源107连接，由辅助电源107为控制电路104供电。整流电路108设置在供电电路与接收线圈101之间，便于根据辅助电源107的输入功率为辅助电源107进行供电。
在一些实施例中，控制电路104根据供电开关指令指令控制开关管同步整流电路103的通断。
在一些实施例中，当供电开关指令指令为供电开启指令时，控制开关管同步整流电路103中的开关管在交流电过零点时开启，由开关管同步整流电路103为负载供电；当供电开关指令指令为供电关闭指令时，控制开关管同步整流电路103中的开关管在交流电过零点时关闭，停止负载供电。
本公开实施例采用开关管同步整流电路103代替现有无线供电系统中的二极管，开关管同步整流电路103中包括开关管包括但不仅限于金氧半场效晶体管和绝缘栅双极型晶体管等，具有通过很小的电流控制大电流的通断，减小无线充电装置工作过程中的功率损耗的特点。
控制电路104控制开关管在交流电过零点时进行开关，过零点的电压和电流都为零，在开关管上的损耗的功率P＝U*I，U和I分别为开关管开通和关断时的电压和电流，U和I在过零点处的值都接近零，损耗的功率P也接近零，所以控制开关管在交流电过零点时进行开关减少了开关功率损耗，提高装置能效。
图6是本公开实施例提供的用于无线供电的方法流程示意图，该方法包括如下步骤：
S601，在获取到负载发送的供电开启指令时，对接收线圈输出的交流电信号进行采样获得采样信号，并对交流电信号进行检测生成过零点信息。
S602，根据采样信号和过零点信息生成调制波，并根据调制波控制开关管同步整流电路对交流电信号进行整流。
在一些实施例中，根据调制波控制开关管同步整流电路将交流电信号整流成直流电信号。
在一些实施例中，调制波为脉冲宽度调制(Pulse width modulation，PWM)波。
本公开实施例采用开关管同步整流电路103代替现有无线供电系统中的二极管，开关管同步整流电路103中包括开关管包括但不仅限于金氧半场效晶体管和绝缘栅双极型晶体管等，具有通过很小的电流控制大电流的通断，减小无线充电装置工作过程中的功率损耗的特点。
控制电路104控制开关管在交流电过零点时进行开关，过零点的电压和电流都为零，在开关管上的损耗的功率P＝U*I，U和I分别为开关管开通和关断时的电压和电流，U和I在过零点处的值都接近零，损耗的功率P也接近零，所以控制开关管在交流电过零点时进行开关减少了开关功率损耗，提高装置能效。
在一些实施例中，该方法还包括：获取负载发送的供电开关指令指令；根据供电开关指令指令控制开关管同步整流电路的通断。
在一些实施例中，当供电开关指令指令为供电开启指令时，控制开关管同步整流电路中的开关管在交流电过零点时开启，由开关管同步整流电路为负载供电；当供电开关指令指令为供电关闭指令时，控制开关管同步整流电路中的开关管在交流电过零点时关闭，停止负载供电。
本公开实施例提供的无线供电的装置采用开关管同步整流电路代替现有无线供电系统中的二极管，在实现整流同时可以控制电路的通断，在控制过程中，控制开关管在交流电过零点时进行开关，过零点的电压和电流都为零，在开关管上的损耗的功率也接近零，控制开关管在交流电过零点时进行开关减少了开关功率损耗，提高装置能效，节约能源。
本公开实施例提供了一种用于无线供电的装置，其结构如图7所示，包括：
处理器(processor)700和存储器(memory)701，还可以包括通信接口(Communication Interface)702和总线703。其中，处理器700、通信接口702、存储器701可以通过总线703完成相互间的通信。通信接口702可以用于信息传输。处理器700可以调用存储器701中的逻辑指令，以执行上述实施例的用于无线供电的方法。
此外，上述的存储器701中的逻辑指令可以通过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。
存储器701作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器700通过运行存储在存储器701中的程序指令/模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的用于无线供电的方法。
存储器701可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器701可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。
本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行上述用于无线供电的方法。
本公开实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述用于无线供电的方法。
上述的计算机可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。
本公开实施例的技术方案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，包括一个或多个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)执行本公开实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。
以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和，功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开实施例的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。当用于本申请中时，虽然术语“第一”、“第二”等可能会在本申请中使用以描述各元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区别开。比如，在不改变描述的含义的情况下，第一元件可以叫做第二元件，并且同样第，第二元件可以叫做第一元件，只要所有出现的“第一元件”一致重命名并且所有出现的“第二元件”一致重命名即可。第一元件和第二元件都是元件，但可以不是相同的元件。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。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、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。
本领域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，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述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。
本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，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，可以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。另外，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。另外，在本公开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。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (10)

1.一种用于无线供电的装置，包括接收线圈和负载，其特征在于，还包括：开关管同步整流电路、控制电路、过零点检查电路和采样电路；
所述开关管同步整流电路，串联在所述接收线圈和负载之间，被配置为将所述接收线圈输出的交流电信号整流后为所述负载供电；
所述采样电路，输入端与所述开关管同步整流电路的输出端连接，输出端与所述控制电路连接，被配置为对所述开关管同步整流电路输出的交流电信号进行采样获得采样信号；
所述过零点检查电路，输入端与所述接收线圈的输出端连接，输出端与所述控制电路连接，被配置为检测所述接收线圈输出的交流电信号生成过零点信息；
所述控制电路，与所述开关管同步整流电路连接，被配置为根据所述采样信号和所述过零点信息控制所述开关管同步整流电路进行整流，及根据所述负载发送的供电开关指令控制所述开关管同步整流电路开启或关闭。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
辅助电源，被配置为向所述控制电路供电。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：
整流电路，串联在所述接收线圈和所述辅助电源之间，被配置为根据所述辅助电源的输入功率对所述接收线圈输出的电流进行整流。
4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，还包括：
通信模块，与所述控制电路连接，被配置为接收所述负载发送的供电开关指令指令。
5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述控制电路被配置为在交流电信号过零点时控制所述开关管同步整流电路开启或关闭。
6.一种用于无线供电的方法，其特征在于，包括：
在获取到负载发送的供电开启指令时，对接收线圈输出的交流电信号进行采样获得采样信号，并对所述交流电信号进行检测生成过零点信息；
根据所述采样信号和所述过零点信息生成调制波；
根据所述调制波控制开关管同步整流电路对所述交流电信号进行整流。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述调制波控制开关管同步整流电路将所述交流信号整流成直流电信号。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，还包括：
获取所述负载发送的供电关闭指令，并控制开关管同步整流电路关闭以停止为所述负载供电。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在获取到所述供电关闭指令时，根据所述过零点信息控制所述开关管同步整流电路关闭。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调制波为脉冲宽度调制PWM波。
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