CN113114193A - 基于无线充电的启动控制电路、方法及无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线充电的启动控制电路、方法及无线充电系统，启动控制电路包括：整形模块，用于接收使能控制信号，并对使能控制信号进行整形；输出模块，接收检测信号，并与整形模块连接，接收整形后的使能控制信号，用于根据检测信号和整形后的使能控制信号输出启动控制信号，整形后的使能控制信号和检测信号同步。本发明不需要使用通信协议和无线充电芯片，成本低，且结构简单，功耗小，适用范围大。

Description

基于无线充电的启动控制电路、方法及无线充电系统

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，具体涉及一种基于无线充电的启动控制电路、方法及无线充电系统。

背景技术

随着电子技术的发展，电子技术已从雷达、卫星和通信应用，发展到科学研究、医学、生物学以及人民生活等各个方面。目前，电子技术的应用更与我们的生活息息相关，无线充电的应用推广更是成为我们生活中多媒体、家用电器、手机、电脑等的大趋势。

无线充电是利用近场感应，由无线充电发射装置通过其发射天线或线圈将能量传递至无线充电接收装置的接收天线或线圈，无线充电接收装置使用其接收到的能量对电池进行充电，具有操作方便以及设备磨损率低等优点，被广泛应用于对智能终端充电、对电动汽车充电以及对生物医学设备充电等。

图1示出现有的一种无线充电设备的实现框图，如图1所示，该无线充电设备主要包括发射装置100和接收装置200，发射装置100和接收装置200之间通过电磁耦合实现电能传输。在无线充电设备中，若没有接受装置200，则在发射装置100和接收装置200之间没有能量传输，因此需要在无线充电设备中设置有控制模块，以检测接收装置200是否存在，并在检测到接收装置200存在时控制启动发射装置100和接收装置200之间的能量传输。

现有无线充电方案中，控制模块的设计结构复杂，控制方法也不易实现，在检测和控制启动的过程中功耗很大，检测范围很小，适用范围有限。同时现有无线充电方案必须使用带有协议的无线充电芯片，以及配套的接收和发射天线，依据厂家的参考方案，以实现对接收模块是否存在进行检测，成本高。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于无线充电的启动控制电路、方法及无线充电系统，不需要使用通信协议和无线充电芯片，成本低，且结构简单，功耗小，适用范围大。

根据本发明提供的一种基于无线充电的启动控制电路，包括：整形模块，用于接收使能控制信号，并对使能控制信号进行整形；输出模块，接收检测信号，并与整形模块连接，接收整形后的使能控制信号，用于根据检测信号和整形后的使能控制信号输出启动控制信号，整形后的使能控制信号和检测信号同步。

优选地，整形模块包括：第一反相器，输入端通过第一电阻接收使能控制信号，第一供电端接收电源电压，第二供电端接地；第二反相器，输入端通过第二电阻与第一反相器的输出端连接，输出端输出整形后的使能控制信号，第一供电端接收电源电压，第二供电端接地。

优选地，整形模块还包括：第一滤波电容，串联于第一反相器的第一供电端与接地端之间；第二滤波电容，串联于第二反相器的第一供电端与接地端之间。

优选地，输出模块包括：第一与非门，第一输入端接收整形后的使能控制信号，第二输入端接收检测信号，第一供电端接收电源电压，第二供电端接地；第二与非门，第一输入端与第一与非门的输出端连接，输出端输出启动控制信号，第一供电端接收电源电压，第二供电端接地；第三反相器，输入端接收检测信号，第一供电端接收电源电压，第二供电端接地；第三与非门，第一输入端接收整形后的使能控制信号，第二输入端与第三反相器的输出端连接，第一供电端接收电源电压，第二供电端接地；第四与非门，第一输入端与第三与非门的输出端连接，第二输入端与第二与非门的输出端连接，输出端与第二与非门的第二输入端连接，第一供电端接收电源电压，第二供电端接地。

优选地，输出模块还包括：第三滤波电容，串联于第一与非门的第一供电端与接地端之间；第四滤波电容，串联于第二与非门的第一供电端与接地端之间；第五滤波电容，串联于第三反相器的第一供电端与接地端之间；第六滤波电容，串联于第三与非门的第一供电端与接地端之间；第七滤波电容，串联于第四与非门的第一供电端与接地端之间。

根据本发明提供的一种基于无线充电的启动控制方法，包括：获取使能控制信号和检测信号；对使能控制信号和检测信号的其中任一进行整形，以便于实现使能控制信号与检测信号的信号同步；将同步的使能控制信号和检测信号输入逻辑门网络，并在使能控制信号有效时，从检测信号中获取检测结果信息，以输出启动控制信号。

优选地，逻辑门网络包括：第一逻辑运算路径和第二逻辑运算路径，第一逻辑运算路径和第二逻辑运算路径均包括多个级联的与非门。

优选地，将同步的使能控制信号和检测信号输入逻辑门网络包括：将同步的使能控制信号和检测信号输入第一逻辑运算路径；将同步的使能控制信号和检测信号的反相信号输入第二逻辑运算路径。

根据本发明提供的一种无线充电系统，包括：检测控制电路，用于提供使能控制信号；检测电路，用于提供检测信号；以及如上述的启动控制电路，分别与检测控制电路和检测电路连接，接收使能控制信号和检测信号，以根据使能控制信号和检测信号产生启动控制信号。

本发明的有益效果是：本发明公开了一种基于无线充电的启动控制电路、方法及无线充电系统，对输入的使能控制信号进行整形以与另一路输入的检测信号同步，便于触发后续部分电路同时协调工作，提高电路的稳定性和输出结果的准确性。同时在输出模块中屏蔽了输入的使能控制信号和检测信号中的毛刺和干扰信号，提高了输出信号的质量，能够更好的在检测到接收装置时启动发射装置和接收装置之间的电能传输。

在每个反相器、每个逻辑与非门的第一供电端均连接有滤波电容，提高了电路中各器件运行时的稳定性和输出信号的质量。

所公开的基于无线充电的启动控制电路均是由逻辑门和反相器，以及通用电阻、电容搭建而成，电路结构简单，不需要通讯协议，也不需要充电芯片，整体成本很低。

应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出现有的一种无线充电设备的实现框图；

图2示出本发明实施例提供的基于无线充电的启动控制电路的结构框图；

图3示出图2中基于无线充电的启动控制电路的电路结构图；

图4示出本发明实施例提供的基于无线充电的启动控制方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

下面，参照附图对本发明进行详细说明。

图2示出本发明实施例提供的基于无线充电的启动控制电路的结构框图。

如图2所示，本实施例中，基于无线充电的启动控制电路包括：整形模块310和输出模块320。

其中，整形模块310用于接收使能控制信号，并对使能控制信号进行整形。

本实施例中，对接收的使能控制信号进行整形为控制改变使能控制信号的输出相位，以使得使能控制信号和检测信号能够同步的输入到输出模块320中，便于触发后续部分电路同时协调工作，提高电路的稳定性和输出结果的准确性。

输出模块320接收检测信号，同时与整形模块310连接，接收整形后的使能控制信号，根据检测信号和整形后的使能控制信号输出启动控制信号。

本实施例中，检测信号用于检测无线充电中是否存在接收装置，其检测范围和检测灵敏度可调，有助于提高检测结果的准确性；使能控制信号用以检出检测信号的有效信号，如在使能控制信号有效时控制读取检测信号的检测结果，以根据检测结果输出启动控制信号，且使能控制信号的有效时长可调，有助于实现低功耗检测。其中，启动控制信号用于在其有效时控制开启无线充电设备中的功率传输，启动控制信号有效表示使能控制信号和检测信号同时有效，也即是说，若在使能控制信号有效时检测信号检测到存在接收装置，进而启动控制信号控制开启发送装置与接收装置之间的电能传输，以开始对接收装置进行充电。

进一步地，输出模块320接收的使能控制信号和检测信号为同步输入，通过对使能控制信号和检测信号进行逻辑运算处理，以屏蔽掉其中的干扰和毛刺信号，最终输出满足要求的启动控制信号。

图3示出图2中基于无线充电的启动控制电路的电路结构图。

如图3所示，本实施例中，整形模块310包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一反相器U1和第二反相器U2。第一反相器U1的输入端通过第一电阻R1接收使能控制信号PTR，输出端通过第二电阻R2与第二反相器U2的输入端连接，第二反相器U2的输出端输出整形后的使能控制信号。第一反相器U1和第二反相器U2的第一供电端(即对应反相器芯片的第一供电端，图中未示出)均接收电源电压，第一反相器U1和第二反相器U2的第二供电端(即对应反相器芯片的第二供电端，图中未示出)均接地。

本实施例中采用两个级联的反相器对使能控制信号PTR进行整形，在能够改变使能控制信号PTR的输出相位的基础上，具有最简单的电路结构。但可以理解的是，在本发明的其它实施例中，整形模块310级联的反相器个数可以是N个，其中，N为偶数，且N大于或等于2，本发明对反相器的个数N不做限定。

输出模块320包括：第三反相器U5、第一与非门U3、第二与非门U4、第三与非门U6和第四与非门U7。第一与非门U3的第一输入端接收整形后的使能控制信号，第一与非门U3的第二输入端接收检测信号D；第二与非门U4的第一输入端与第一与非门U3的输出端连接，第二与非门U4的输出端输出启动控制信号RXAV；第三反相器U5的输入端接收检测信号D；第三与非门U6的第一输入端接收整形后的使能控制信号，第三与非门U6的第二输入端与第三反相器U5的输出端连接；第四与非门U7的第一输入端与第三与非门U6的输出端连接，第四与非门U7的第二输入端与第二与非门U4的输出端连接，第四与非门U7的输出端与第二与非门U4的第二输入端连接。进一步的，第三反相器U5、第一与非门U3、第二与非门U4、第三与非门U6和第四与非门U7的第一供电端(即对应反相器或与非门芯片的第一供电端，图中未示出)均接收电源电压，第三反相器U5、第一与非门U3、第二与非门U4、第三与非门U6和第四与非门U7的第二供电端(即对应反相器或与非门芯片的第二供电端，图中未示出)均接地。

优选地，上述每个反相器、每个逻辑与非门的第一供电端均连接有滤波电容，以提高电路中各器件运行时的稳定性和输出信号的质量。

如上所述，本实施例中，基于无线充电的启动控制电路均是由逻辑门和反相器，以及通用电阻、电容搭建而成，不需要通讯协议，也不需要充电芯片，整体成本很低。

如上述所示，并结合图4，对基于无线充电的检测电路的工作原理即检测方法进行详细说明，图4示出本发明实施例提供的基于无线充电的启动控制方法的流程图。

如图4所示，本实施例中，基于无线充电的启动控制方法包括执行如下步骤：

步骤S01，获取使能控制信号和检测信号。

本实施例中，使能控制信号PTR可由相应的基于无线充电的检测控制电路提供，检测信号D可由相应的基于无线充电的检测电路提供。

进一步地，使能控制信号PTR的有效时长可调，检测信号D的灵敏度和检测范围可调。

步骤S02，对使能控制信号和检测信号的其中任一进行整形，以便于实现使能控制信号与检测信号的信号同步。

为了便于触发后续部分电路同时协调工作，提高电路的稳定性和输出结果的准确性，应该同步的将使能控制信号PTR和检测信号D输入到输出模块320中。为了确保使能控制信号PTR和检测信号D有良好的同步性，采用多级级联的反相器网络对使能控制信号PTR和检测信号D的其中任一进行整形，结构简单。

步骤S03，将同步的使能控制信号和检测信号输入逻辑门网络，并在使能控制信号有效时，从检测信号中获取检测结果信息，以输出启动控制信号。

本实施例中，逻辑门网络如为图3中的第一与非门U3至第四与非门U7，逻辑门网络包括两路逻辑运算路径(如第一逻辑运算路径为第一与非门U3和第二与非门U4，第二逻辑运算路径为第三与非门U6和第四与非门U7)。第一逻辑运算路径接收使能控制信号PTR和检测信号D，第二逻辑运算路径接收使能控制信号PTR和检测信号D的反相信号，且第一逻辑运算路径的输出信号作为第二逻辑运算路径的输入信号，第二逻辑运算路径的输出信号作为第一逻辑运算路径的输入信号，如此能够在屏蔽输入的使能控制信号PTR和检测信号D中的干扰信号和毛刺信号的基础上，输出启动控制信号RXAV，提高了输出信号的质量，能够更好的在检测到接收装置时启动发射装置和接收装置之间的电能传输。另一方面，上述第三反相器与多个与非门均为边沿触发，可以更好的屏蔽输入的使能控制信号PTR和检测信号D中的干扰信号和毛刺信号。

可以理解的是，上述逻辑网络的连接结构仅是一种简单的示例结构，在本发明其它实施例中，也可以采用其它的逻辑门电路搭建其它形式的逻辑网络，只要满足输出的启动控制信号，与使能控制信号有效时读取的检测信号相同即可。

基于同一发明构思，本发明实施例还公开了一种无线充电系统，包括：检测控制电路、检测电路以及启动控制电路。

其中，检测控制电路用于提供使能控制信号。

检测电路用于提供检测信号。

启动控制电路分别与检测控制电路和检测电路连接，接收使能控制信号和检测信号，以根据使能控制信号和检测信号产生启动控制信号。

综上，本发明实施例实现了使能控制信号PTR和检测信号D的同步输入，便于触发后续部分电路同时协调工作，提高电路的稳定性和输出结果的准确性。同时在屏蔽输入的使能控制信号PTR和检测信号D中的干扰信号和毛刺信号的基础上，输出启动控制信号RXAV，提高了输出信号的质量，能够更好的在检测到接收装置时启动发射装置和接收装置之间的电能传输。

一方面，本发明实施例采用的使能控制信号PTR的有效时长可调，采用的检测信号D的灵敏度和检测范围可调，可以实现低功耗下对接收装置的高准确度检测，提高无线充电质量。

另一方面，本发明所公开的基于无线充电的启动控制电路均是由逻辑门和反相器，以及通用电阻、电容搭建而成，不需要通讯协议，也不需要充电芯片，整体成本很低。

应当说明的是，在本文中，所含术语“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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种基于无线充电的启动控制电路，其中，包括：

整形模块，用于接收使能控制信号，并对所述使能控制信号进行整形；

输出模块，接收检测信号，并与所述整形模块连接，接收整形后的使能控制信号，用于根据所述检测信号和所述整形后的使能控制信号输出启动控制信号，

所述整形后的使能控制信号和所述检测信号同步。

2.根据权利要求1所述的启动控制电路，其中，所述整形模块包括：

第一反相器，输入端通过第一电阻接收所述使能控制信号，第一供电端接收电源电压，第二供电端接地；

第二反相器，输入端通过第二电阻与所述第一反相器的输出端连接，输出端输出所述整形后的使能控制信号，第一供电端接收所述电源电压，第二供电端接地。

3.根据权利要求2所述的启动控制电路，其中，所述整形模块还包括：

第一滤波电容，串联于所述第一反相器的第一供电端与接地端之间；

第二滤波电容，串联于所述第二反相器的第一供电端与接地端之间。

4.根据权利要求1所述的启动控制电路，其中，所述输出模块包括：

第一与非门，第一输入端接收所述整形后的使能控制信号，第二输入端接收所述检测信号，第一供电端接收电源电压，第二供电端接地；

第二与非门，第一输入端与所述第一与非门的输出端连接，输出端输出所述启动控制信号，第一供电端接收所述电源电压，第二供电端接地；

第三反相器，输入端接收所述检测信号，第一供电端接收所述电源电压，第二供电端接地；

第三与非门，第一输入端接收所述整形后的使能控制信号，第二输入端与所述第三反相器的输出端连接，第一供电端接收所述电源电压，第二供电端接地；

第四与非门，第一输入端与所述第三与非门的输出端连接，第二输入端与所述第二与非门的输出端连接，输出端与所述第二与非门的第二输入端连接，第一供电端接收所述电源电压，第二供电端接地。

5.根据权利要求4所述的启动控制电路，其中，所述输出模块还包括：

第三滤波电容，串联于所述第一与非门的第一供电端与接地端之间；

第四滤波电容，串联于所述第二与非门的第一供电端与接地端之间；

第五滤波电容，串联于所述第三反相器的第一供电端与接地端之间；

第六滤波电容，串联于所述第三与非门的第一供电端与接地端之间；

第七滤波电容，串联于所述第四与非门的第一供电端与接地端之间。

6.一种基于无线充电的启动控制方法，其中，包括：

获取使能控制信号和检测信号；

对所述使能控制信号和所述检测信号的其中任一进行整形，以便于实现所述使能控制信号与所述检测信号的信号同步；

将同步的使能控制信号和检测信号输入逻辑门网络，并在所述使能控制信号有效时，从所述检测信号中获取检测结果信息，以输出启动控制信号。

7.根据权利要求6所述的启动控制方法，其中，所述逻辑门网络包括：第一逻辑运算路径和第二逻辑运算路径，

所述第一逻辑运算路径和所述第二逻辑运算路径均包括多个级联的与非门。

8.根据权利要求7所述的启动控制方法，其中，将同步的使能控制信号和检测信号输入逻辑门网络包括：

将同步的所述使能控制信号和所述检测信号输入所述第一逻辑运算路径；

将同步的所述使能控制信号和所述检测信号的反相信号输入所述第二逻辑运算路径。

9.一种无线充电系统，其中，包括：

检测控制电路，用于提供使能控制信号；

检测电路，用于提供检测信号；以及

如权利要求1-5所述的启动控制电路，分别与所述检测控制电路和所述检测电路连接，接收所述使能控制信号和所述检测信号，以根据所述使能控制信号和所述检测信号产生启动控制信号。

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