CN114204654B - 一种用于无线充电系统的电压解调电路 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线充电技术领域，具体的说是涉及一种用于无线充电系统的电压解调电路。针对现有技术的调制解调方法需要外部的高压电容以及电阻等外围器件的问题，本发明提出一种只需要外部两个分压电阻的电压解调电路。本发明主要使用了新型的低通滤波方法达到以更小的R‑C组合来滤波的目的，这样使用差分放大器可以将高频纹波部分放大出来，从而达到对信号进行高通滤波的目的，可以更方便的集成在芯片内部。

Description

一种用于无线充电系统的电压解调电路
技术领域
本发明属于无线充电技术领域，具体的说是涉及一种用于无线充电系统的电压解调电路。
背景技术
无线充电作为如今新型的充电方法而得到消费品，包括手机充电的青睐，主要利用电感线圈的磁感应的基础理论，发射端通过将DC电源转化为AC电流信号，而接受端通过接收AC电流信号而转化为DC电源输出，从而达到电源传输的目的，同时发射端需要检测接收端传输回来的ASK调制信号完成通信。
如图1所示，传统的解调方法使用检测LS-CP之间的电压Vtank，让Vtank先通过一个二极管进行整流，然后再通过R3-C3进行低通滤波，再通过C4和R4进行高通滤波，这样得到电压的解调信号，再通过比较此解调信号与0电位的差别，从而得到VDM的方波信号，但是此方案的缺点是，由于Vtank至少高达10V以上，所以C3/C4都得使用高压电容，并且由于Vtank包含的需要解调的信号频率为2K，所以外部器件使用时电容都很大，不便集成在芯片内部，也提高了成本。
发明内容
针对现有技术的调制解调方法需要外部的高压电容以及电阻等外围器件的问题，本发明提出一种只需要外部两个分压电阻的电压解调电路。
本发明的技术方案是：
一种用于无线充电系统的电压解调电路，所述无线充电系统包括发射端和接收端，其中发射端和接收端通过发射电感LP和接收电感LS建立无线连接，所述发射电感LP与发射电容CP串联，所述电压解调电路通过检测发射电感LP和发射电容CP之间的电压获得解调信号；其特征在于，所述电压解调电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、整流器、第一电容、第二电容、第三电容、开关、缓冲器和比较器；其中，第一电阻的一端连接在发射电感LP和发射电容CP之间，第一电阻的另一端接第二电阻的一端和整流器的输入端，第二电阻的另一端接地；整流器的输出端依次通过第三电阻、缓冲器、第四电阻后接比较器的正输入端；第三电阻和缓冲器的连接点通过第一电容后接地；缓冲器与第四电阻的连接点依次通过开关、第五电阻后接比较器的负输入端；第四电阻和比较器的连接点通过第二电容后接地；第五电阻和比较器的连接点通过第三电容后接地。
进一步的，所述整流器用于对信号进行峰值采样并且进行保持。
进一步的，所述整流器包括第一电流源、第二电流源、第一MOS管、第二MOS管和第四电容；其中第一电流源的输入端接电源，输出端接第一MOS管的源极；第一MOS管的栅极为整流器的输出端，其漏极接地；第二MOS管的漏极接电源，其栅极接第一MOS管的源极，第二MOS管的源极通过第四电容后接地；第二MOS管的漏极接第二电流源的输入端，第二电流源的输出端接地；第二MOS管的源极为整流器的输出端。
进一步的，所述第一电阻和第二电阻构成分压网络，用于对发射电感LP和发射电容CP之间的电压进行分压，并将分压后的电压输入到整流器。
进一步的，所述第三电阻和第一电容构成低通滤波器，低通滤波器输出2K频率的信号。
进一步的，所述第四电阻和第二电容构成低通滤波器。
进一步的，所述第五电阻和第三电容构成低通滤波器，且第五电阻的值与第三电阻的值相等，第二电容的值与第三电容的值相等。
进一步的，所述开关的采样占空比为d，则第五电阻和第三电容构成的低通滤波器的频率为第四电阻和第二电容构成的低通滤波器的d倍。
进一步的，还包括放大器，所述放大器用于将第四电阻和第二电容连接点的输出信号，以及第五电阻和第三电容连接点的输出信号放大后再输出到比价器，从而实现补偿调制深度的目的。
进一步的，所述放大器包括第一放大器和第二放大器，还包括第六电阻和第七电阻；其中第一放大器为四输入放大器，第一输入端和第二输入端、第三输入端和第四输入端为两对差分放大环路的输入端，第一输入端接第四电阻和第二电容的连接点，第二输入端接第五电阻和第三电容的连接点，第三输入端接第二放大器的输出端，第四输入端接第六电阻和第七电阻的连接点；第一放大器的输出端接比较器的正输入端，第一放大器的输出端还依次通过第六电阻和第七电阻后接比较器的负输入端以及第二比较器的输出端；第二比较器的正输入端接基准电压，其负输入端接其输出端。
本发明的有益效果是：本发明主要使用了新型的低通滤波方法达到以更小的R-C组合来滤波的目的，这样使用差分放大器可以将高频纹波部分放大出来，从而达到对信号进行高通滤波的目的，可以更方便的集成在芯片内部。
附图说明
图1为传统的电压解调方法的拓扑结构。
图2为本发明的第一种电压解调方法的拓扑结构。
图3为本发明的第二种电压解调方法的拓扑结构。
图4为本发明中Top-holder结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述。
如图2所示，为本发明的电压解调方法的电路结构，先通过分压电阻R1/R2把Vtank电压转换到低压，再通过内部集成的TOP-HOLDER，如图4所示，对信号进行整流。整流过的信号通过R3/C1进行低通滤波，之后得到了只有2K频率的信号，再通过Buffer，以提供给后级强的驱动能力，只有分别进入两个信号通道，其一为-3db频率大概在10K-50K左右的由R4-C2组成的低通滤波，另外一个信号通道，由R5-C3(其值分别和R4-C2相同)以及S1组成的sample-hold低通滤波器，由于S1的采样保持的占空比较低，所以这个sample-hold低通滤波器的-3db频率大约是由R4-C2组成的低通滤波器的-3db频率的d倍(d为S1的采样频率的占空比)。两个信号直接进入VDM比较器进行比较，可以得到VDM信号
但是上述图2的方法会损失掉调制的深度，由于R1/R2把Vtank按比例降低到了低压区域，所以为了补偿损失掉的调制深度，需要把R4-C2和R5-C3后的两个信号放大，所以在图3中增加了最后一级放大器，通过两对差分放大的环路，可以把信号放大(R5+Rs)/R5倍，从而达到补偿调制深度的目的。
图4为TOP-HOLDER，其目的是对信号进行峰值采样并且进行保持。

Claims (8)

1.一种用于无线充电系统的电压解调电路，所述无线充电系统包括发射端和接收端，其中发射端和接收端通过发射电感LP和接收电感LS建立无线连接，所述发射电感LP与发射电容CP串联，所述电压解调电路通过检测发射电感LP和发射电容CP之间的电压获得解调信号；其特征在于，所述电压解调电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、整流器、第一电容、第二电容、第三电容、开关、缓冲器和比较器；其中，第一电阻的一端连接在发射电感LP和发射电容CP之间，第一电阻的另一端接第二电阻的一端和整流器的输入端，第二电阻的另一端接地；整流器的输出端依次通过第三电阻、缓冲器、第四电阻后接比较器的正输入端；第三电阻和缓冲器的连接点通过第一电容后接地；缓冲器与第四电阻的连接点依次通过开关、第五电阻后接比较器的负输入端；第四电阻和比较器的连接点通过第二电容后接地；第五电阻和比较器的连接点通过第三电容后接地；
所述整流器用于对信号进行峰值采样并且进行保持；
所述整流器包括第一电流源、第二电流源、第一MOS管、第二MOS管和第四电容；其中第一电流源的输入端接电源，输出端接第一MOS管的源极；第一MOS管的栅极为整流器的输出端，其漏极接地；第二MOS管的漏极接电源，其栅极接第一MOS管的源极，第二MOS管的源极通过第四电容后接地；第二MOS管的漏极接第二电流源的输入端，第二电流源的输出端接地；第二MOS管的源极为整流器的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种用于无线充电系统的电压解调电路，其特征在于，所述第一电阻和第二电阻构成分压网络，用于对发射电感LP和发射电容CP之间的电压进行分压，并将分压后的电压输入到整流器。
3.根据权利要求1所述的一种用于无线充电系统的电压解调电路，其特征在于，所述第三电阻和第一电容构成低通滤波器，低通滤波器输出2K频率的信号。
4.根据权利要求1所述的一种用于无线充电系统的电压解调电路，其特征在于，所述第四电阻和第二电容构成低通滤波器。
5.根据权利要求4所述的一种用于无线充电系统的电压解调电路，其特征在于，所述第五电阻和第三电容构成低通滤波器，且第五电阻的值与第三电阻的值相等，第二电容的值与第三电容的值相等。
6.根据权利要求5所述的一种用于无线充电系统的电压解调电路，其特征在于，所述开关的采样占空比为d，则第五电阻和第三电容构成的低通滤波器的频率为第四电阻和第二电容构成的低通滤波器的d倍。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种用于无线充电系统的电压解调电路，其特征在于，还包括放大器，所述放大器用于将第四电阻和第二电容连接点的输出信号，以及第五电阻和第三电容连接点的输出信号放大后再输出到比价器，从而实现补偿调制深度的目的。
8.根据权利要求7所述的一种用于无线充电系统的电压解调电路，其特征在于，所述放大器包括第一放大器和第二放大器，还包括第六电阻和第七电阻；其中第一放大器为四输入放大器，第一输入端和第二输入端、第三输入端和第四输入端为两对差分放大环路的输入端，第一输入端接第四电阻和第二电容的连接点，第二输入端接第五电阻和第三电容的连接点，第三输入端接第二放大器的输出端，第四输入端接第六电阻和第七电阻的连接点；第一放大器的输出端接比较器的正输入端，第一放大器的输出端还依次通过第六电阻和第七电阻后接比较器的负输入端以及第二比较器的输出端；第二比较器的正输入端接基准电压，其负输入端接其输出端。
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