CN117154959B - 充电系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种充电系统及方法,涉及终端技术领域。充电系统包括第一终端设备、第二终端设备和无线充电设备;第一终端设备的第一接收线圈的感量小于第一预设值,第二终端设备的第二接收线圈的感量大于第一预设值;无线充电设备包括控制器、发射线圈、第一电容、第二电容;第一电容的电容值小于第二电容的电容值;控制器,用于当无线充电设备与适配器连接,且第一终端设备放置在无线充电设备上时,控制第一电容和发射线圈为第一终端设备充电;控制器,还用于当无线充电设备与适配器连接,且第二终端设备放置在无线充电设备上时,控制第二电容和发射线圈为第二终端设备充电。这样,可以提升终端设备的充电效率。
Description
技术领域
本申请涉及终端技术领域,尤其涉及充电系统及方法。
背景技术
随着终端技术的发展,一些终端设备支持无线充电。无线充电时可以包括充电底座(也称为无线充电设备)和终端设备。无线充电设备中包括发射线圈,终端设备中包括接收线圈,无线充电时无线充电设备中的发射线圈与终端设备中接收线圈通过电磁感应进行能量耦合。
然而,一些终端设备的充电效率较低。
发明内容
本申请实施例提供一种充电系统及方法,无线充电设备中设置有两个不同电容值的电容,可以通过不同电容值的电容为设置有不同感量的接收线圈的终端设备充电,提升充电效率。
第一方面,本申请实施例提供一种充电系统,充电系统包括:第一终端设备、第二终端设备和无线充电设备;第一终端设备中包括第一接收线圈,第二终端设备中包括第二接收线圈,第一接收线圈的感量小于第一预设值,第二接收线圈的感量大于第一预设值;无线充电设备包括全桥逆变电路、控制器、发射线圈、第一电容、第二电容、第一驱动电路、第二驱动电路、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管;全桥逆变电路包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管;第一电容的电容值小于第二电容的电容值;第五开关管的漏极和第六开关管的漏极为接收适配器输入电量的一端,第五开关管的源极分别连接第七开关管的漏极、第一开关管的源极和第三开关管的源极,第七开关管的源极接地,第六开关管的源极连接第八开关管的漏极和发射线圈的一端,第八开关管的源极接地;第一开关管的漏极连接第二开关管的漏极,第二开关管的源极连接第一电容的一端,第一电容的另一端连接发射线圈的另一端,第三开关管的漏极连接第四开关管的漏极,第四开关管的源极连接第二电容的一端,第二电容的另一端连接发射线圈的另一端;第一驱动电路连接第一开关管的栅极和第二开关管的栅极,第二驱动电路连接第三开关管的栅极和第四开关管的栅极;控制器,用于当无线充电设备与适配器连接,且第一终端设备放置在无线充电设备上时,向第一驱动电路输入第一驱动信号,驱动第一开关管和第二开关管处于导通状态,使得第一电容接入发射线圈所在的通路,并控制第一电容和发射线圈为第一终端设备充电;控制器,还用于当无线充电设备与适配器连接,且第二终端设备放置在无线充电设备上时,向第二驱动电路输入第二驱动信号,驱动第三开关管和第四开关管处于导通状态,使得第二电容接入发射线圈所在的通路,并控制第二电容和发射线圈为第二终端设备充电。
这样,无线充电设备可以通过电容值较小的第一电容和发射线圈为接收线圈的感量较小的第一终端设备充电,还可以通过电容值较大的第二电容和发射线圈为接收线圈的感量较大的第二终端设备充电。由于无线充电设备中的电容和发射线圈构成的谐振电路的谐振频率越接近无线充电设备的工作频率,无线充电设备能够获得的增益越大,且谐振频率与电容值成反比。因此,通过电容值较小的电容和发射线圈为接收线圈的感量较小的终端设备充电,无线充电设备能够获得更大的增益,使得第一终端设备接收到的电压值接近无线充电设备发射的电压值,可以提升充电效率。
一种可能的实现方式中,控制器,还用于当无线充电设备连接适配器,且适配器支持第一充电协议时,向第一驱动电路输入第一驱动信号,使得第一电容接入发射线圈所在的通路,第一充电协议为适配器允许的最大输出功率大于预设功率的充电协议。这样,由于适配器允许的最大输出功率越大,适配器输入到无线充电设备中的电压值较大,因此,当适配器允许的最大输出功率较大时,通过将第一电容接入发射线圈所在通路,使得第一电容和发射线圈构成谐振电路的谐振频率更加接近无线充电设备的工作频率,使得无线充电设备在进行大功率输出时能够获得较大的增益,可以减少功率损失。
一种可能的实现方式中,控制器,还用于当无线充电设备连接适配器时,向第一驱动电路输入第一驱动信号,使得第一电容接入发射线圈所在的通路。这样,由于通常终端设备使用大功率充电,且终端设备的接收线圈的感量较大,默认将第一电容接入发射线圈所在的通路,可以减少电容切换的次数,使得无线充电设备为接收线圈的感量较大的终端设备充电时,可以提升无线充电设备与终端设备建立充电连接的速度。
一种可能的实现方式中,控制器,具体用于当第一电容接入发射线圈所在的通路,且第二终端设备放置在无线充电设备上时,停止向第一驱动电路输入第一驱动信号,并向第二驱动电路输入第二驱动信号,使得第二电容接入发射线圈所在的通路,控制第二电容和发射线圈为第二终端设备充电。这样,通过控制器切换接入发射线圈所在通路的电容,使得无线充电设备可以使用第二电容和发射线圈为第二终端设备充电,提升无线充电设备中的电容与终端设备的匹配度,提升充电效率。
一种可能的实现方式中,控制器,还用于当无线充电设备连接适配器,且适配器支持第二充电协议时,向第二驱动电路输入第二驱动信号,使得第二电容接入发射线圈所在的通路,第二充电协议为适配器允许的最大输出功率小于预设功率的充电协议。这样,当适配器允许的最大输出功率较小时,适配器输入到无线充电设备中的电压值较小,无线充电设备中的电容的电容值对于其输出的功率的影响较小,此时,通过将第二电容接入发射线圈所在通路,无线充电设备使用第二电容和发射线圈构成谐振电路可以使得无线充电设备输出与适配器相近的功率。
一种可能的实现方式中,控制器,还用于当无线充电设备连接适配器时,向第二驱动电路输入第二驱动信号,使得第二电容接入发射线圈所在的通路。这样,对于手表、耳机等终端设备,其接收线圈的感量可能较小,无线充电设备在连接适配器时可以默认第二电容接入发射线圈所在的通路,当无线充电设备为接收线圈为小感量的终端设备充电时,不需要切换电容,可以提升与终端设备连接的速度,并且可以提升充电效率。
一种可能的实现方式中,控制器,具体用于当第二电容接入发射线圈所在的通路,且第一终端设备放置在无线充电设备上时,停止向第二驱动电路输入第二驱动信号,并向第一驱动电路输入第一驱动信号,使得第一电容接入发射线圈所在的通路,控制第一电容和发射线圈为第一终端设备充电。这样,通过控制器切换接入发射线圈所在通路的电容,使得无线充电设备可以使用第一电容和发射线圈为第一终端设备充电,提升无线充电设备中的电容与终端设备的匹配度,提升充电效率。
一种可能的实现方式中,第一驱动电路包括第三电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻;
第一三极管的发射极、第一电阻的一端和第二电阻的一端分别连接第一电压输入端,第一三极管的集电极连接第一二极管的正极,第一二极管的负极分别连接第一开关管的栅极、第三电容的一端和第二开关管的栅极,第三电容的另一端连接第一开关管的漏极,第一三极管的基极连接第一电阻的另一端和第三电阻的一端,第二电阻的另一端连接第二三极管的基极和第三三极管的集电极,第三电阻的另一端连接第二三级管的集电极,第三三极管的基极分别连接第四电阻的一端和第五电阻的一端,第四电阻的另一端连接第一驱动信号输入端,第五电阻的另一端、第二三极管的发射极和第三三极管的发射极分别接地;第二驱动电路包括第四电容、第二二极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻;第四三极管的发射极、第六电阻的一端和第七电阻的一端分别连接第二电压输入端,第四三极管的集电极连接第二二极管的正极,第二二极管的负极分别连接第三开关管的栅极、第四电容的一端和第四开关管的栅极,第四电容的另一端连接第三开关管的漏极,第四三极管的基极连接第六电阻的另一端和第八电阻的一端,第七电阻的另一端连接第五三极管的基极和第六三极管的集电极,第八电阻的另一端连接第五三级管的集电极,第六三极管的基极分别连接第九电阻的一端和第十电阻的一端,第九电阻的另一端连接第二驱动信号输入端,第十电阻的另一端、第五三极管的发射极和第六三极管的发射极分别接地。
一种可能的实现方式中,无线充电设备不包括DCDC电路,且无线充电设备还包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第五电容、第六电容、第七电容;第十一电阻的一端、第十二电阻的一端和第五电容的一端为接收适配器输入电量的一端,第十一电阻的另一端分别连接第十三电阻的一端、第六电容的一端、第十四电阻的一端和第十五电阻的一端,第十二电阻的另一端和第十三电阻的另一端为第一采集端,第十四电阻的另一端连接第十六电阻的一端和第五开关管的漏极,第十五电阻的另一端和第十六电阻的另一端为第二采集端,第七电容的一端连接第十五电阻的另一端,第七电容的另一端连接第十六电阻的另一端,第五电容的另一端和第六电容的另一端均接地。
第二方面,本申请实施例提供一种充电方法,应用于如第一方面及第一方面中任一种可能的实现中的充电系统,方法包括:当无线充电设备与适配器连接,且第一终端设备放置在无线充电设备上时,无线充电设备的控制器向无线充电设备的第一驱动电路输入第一驱动信号,驱动无线充电设备的第一开关管和第二开关管处于导通状态,使得无线充电设备的第一电容接入无线充电设备的发射线圈所在的通路,并控制第一电容和发射线圈为第一终端设备充电;第一终端设备中的第一接收线圈的感量小于第一预设值;当无线充电设备与适配器连接,且第二终端设备放置在无线充电设备上时,控制器向无线充电设备的第二驱动电路输入第二驱动信号,驱动无线充电设备的第三开关管和第四开关管处于导通状态,使得无线充电设备的第二电容接入发射线圈所在的通路,并控制第二电容和发射线圈为第二终端设备充电;第一电容的电容值小于第二电容的电容值,第二终端设备中的第二接收线圈的感量大于第一预设值。
一种可能的实现方式中,当无线充电设备连接适配器,且适配器支持第一充电协议时,控制器向第一驱动电路输入第一驱动信号,使得第一电容接入发射线圈所在的通路,第一充电协议为适配器允许的最大输出功率大于预设功率的充电协议。
一种可能的实现方式中,当无线充电设备连接适配器时,向第一驱动电路输入第一驱动信号,使得第一电容接入发射线圈所在的通路。
一种可能的实现方式中,当第一电容接入发射线圈所在的通路,且第二终端设备放置在无线充电设备上时,控制器停止向第一驱动电路输入第一驱动信号,并向第二驱动电路输入第二驱动信号,使得第二电容接入发射线圈所在的通路,控制第二电容和发射线圈为第二终端设备充电。
一种可能的实现方式中,还用于当无线充电设备连接适配器,且适配器支持第二充电协议时,控制器向第二驱动电路输入第二驱动信号,使得第二电容接入发射线圈所在的通路,第二充电协议为适配器允许的最大输出功率小于预设功率的充电协议。
一种可能的实现方式中,当无线充电设备连接适配器时,控制器向第二驱动电路输入第二驱动信号,使得第二电容接入发射线圈所在的通路。
一种可能的实现方式中,当第二电容接入发射线圈所在的通路,且第一终端设备放置在无线充电设备上时,控制器停止向第二驱动电路输入第二驱动信号,并向第一驱动电路输入第一驱动信号,使得第一电容接入发射线圈所在的通路,控制第一电容和发射线圈为第一终端设备充电。
应当理解的是,本申请的第二方面与本申请的第一方面的技术方案相对应,各方面及对应的可行实施方式所取得的有益效果相似,不再赘述。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种无线充电设备为终端设备充电的示意图;
图2为本申请实施例提供的一种无线充电设备的充电电路示意图一;
图3为本申请实施例提供的一种无线充电设备的充电电路示意图二;
图4为本申请实施例提供的一种无线充电方法的流程示意图;
图5为本申请实施例提供的一种无线充电设备的充电电路示意图三;
图6为本申请实施例提供的一种无线充电设备与适配器连接的电路示意图;
图7为本申请实施例提供的一种无线充电设备的充电插头中的电路示意图;
图8为本申请实施例提供的一种包括第一驱动电路和第二驱动电路的示意图;
图9为本申请实施例提供的一种包括采样电路和滤波电路的充电电路示意图;
图10为本申请实施例提供的一种采样电路和滤波电路的示意图;
图11为本申请实施例提供的一种终端设备的结构示意图;
图12为本申请实施例提供的一种充电方法的流程示意图。
具体实施方式
为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案,本申请实施例中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本申请实施例中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b,或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,a-b,a-b-c,b-c,或a-b-c,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
随着终端技术的发展,可以使用无线充电设备为终端设备进行无线充电。图1示出了一种无线充电设备为终端设备充电的示意图。
图1中包括终端设备100、无线充电设备200和适配器300。其中,无线充电设备200可以包括充电底座210、连接线220、充电插头230。其中,无线充电设备的充电底座210中设置有发射线圈(图1中未画出),终端设备100中设置有接收线圈(图1中未画出)。
示例性的,适配器300可以用于连接外部电源,将外部电源提供的交流电转化为直流电提供给无线充电设备200。充电插头230可以为标准通用串行总线(universal serialbus,USB)接口、Mini USB接口、Micro USB接口和type-c接口等。
如图1所示,充电插头230可以和适配器300连接。当适配器300与供电电源连接时,适配器将供电电源提供的电能传输给无线充电设备200,无线充电设备200的发射线圈与终端设备100的接收线圈之间能够进行电磁感应,进而实现电能的传递。
示例性的,无线充电设备200中设置有充电电路,当无线充电设备200为终端设备100充电时,无线充电设备200可以通过该充电电路将适配器300输入的电量传输至发射线圈中。下面,结合图2-图5对无线充电设备200的一些可能的实现进行描述。
一些实现中,无线充电设备200的充电电路可以如图2所示,图2为本申请实施例提供的一种无线充电设备的充电电路示意图一。
结合图1和图2所示,无线充电设备200的充电底座210中可以包括发射线圈和全桥逆变电路,充电插头230中可以包括DCDC(直流变直流)电路和控制器。
控制器可以用于与适配器300通信,并和适配器300协议输入到无线充电设备200的直流电的电压值。当适配器能够输入到无线充电设备200中的电压的电压值较小时,控制器还可以用于控制DCDC电路对适配器输入的电压进行升压处理。控制器还可以控制全桥逆变电路将适配器输入的直流电逆变为交流电。适配器可以用于将外部电源提供的电压值较高的交流电压转换为和控制器协商好的电压值较低的直流供电电压。DCDC电路可以用于对适配器输入的电压进行升压处理。全桥逆变电路可以用于将DCDC电路输出的直流电逆变为交流电。
如图2所示,发射线圈和全桥逆变电路的一端连接,全桥逆变电路的另一端和DCDC电路的一端连接,DCDC电路的另一端与适配器300连接。
示例性的,当适配器300与外部电源连接时,控制器可以与适配器通信,控制器可以和适配器协议输入无线充电设备200的直流电的电压值。适配器将外部电源提供的电压值较高的交流电转换为协商好的电压值的直流电,并向DCDC电路输入该直流电。当适配器能够输入到无线充电设备200中的直流电的电压值较小时,DCDC电路可以在控制器的控制下将该直流电的电压升高至电压值为一定值的直流电,并将升高后的直流电输入至全桥逆变电路。全桥逆变电路将该升高后的直流电逆变为交流电,并将交流电输入至发射线圈。当终端设备100放置在无线充电设备200上时,发射线圈可以发出变化的磁场,通过该变化的磁场为终端设备100充电。
一些实现中,无线充电设备200的充电电路还可以如图3所示,图3为本申请实施例提供的一种无线充电设备的充电电路示意图二。发射线圈可以设置在充电底座210中,全桥逆变电路、DCDC电路和控制器可以设置在充电插头230中。图2所示的电路中各元件的连接方式和工作过程与图2类似,可参见图2的相关描述,在此不再赘述。
示例性的,基于上述图2和图3所示,以无线充电设备为磁吸无线充电设备为例,该无线充电设备的充电流程可参见图4所示。图4为本申请实施例提供的一种无线充电方法的流程示意图。
如图4所示,无线充电设备的充电流程可以包括如下步骤:
S401、磁吸无线充电底座上电。
磁吸无线充电底座上电可以为无线充电设备连接适配器,且适配器接入外部电源。
S402、无线充电设备控制升压电路进入直通工作模式,并向适配器请求电压值较大的初始工作电压。
升压电路可以为DCDC电路,直通工作模式为DCDC电路不需要对适配器输入的电压进行处理的模式。初始工作电压可以为9V或12V的电压。
S403、无线充电设备判断适配器是否响应。
当适配器响应时,可以执行步骤S405,当适配器不响应时,可以执行步骤S404。
S404、无线充电设备控制升压电路工作,将全桥逆变电路的输入电压调整至初始工作电压,并将无线充电设备的输出功率规格限制为较小的输出功率。
其中,较小的输出功率可以为5W。
示例性的,当适配器不响应时,适配器输出的电压小于初始工作电压,此时,无线充电设备可以控制升压电路对输入的电压进行升压处理,使得无线充电设备可以使用较大的电压为终端设备充电。
S405、无线充电设备等待终端设备放入。
无线充电设备可以等待终端设备放置在无线充电设备上,当终端设备放置在无线充电设备上时,无线充电设备可以为终端设备充电。
一些实现中,无线充电设备的充电底座、连接线和适配器设置为一体的,如图5所示。图5为本申请实施例提供的一种无线充电设备的充电电路示意图三。
如图5所示,无线充电设备200中可以包括充电底座210、连接线220和适配器124,不包括充电插头230。充电底座210中可以包括发射线圈,适配器124中可以包括全桥逆变电路、电压转换电路和控制器。
电压转换电路可以集成有上述图2或图3所示的适配器和DCDC电路的功能。全桥逆变电路和控制器的功能与上述图2类似,在此不再赘述。
示例性的,当适配器接入外部电源时,电压转换电路可以将外部电源提供的电压值较高的交流电转换为电压值为一定值的直流电,并向全桥逆变电路输入该直流电。全桥逆变电路将该升高后的直流电逆变为交流电,并将交流电输入至发射线圈。当终端设备100放置在无线充电设备200上时,发射线圈可以发出变化的磁场,通过该变化的磁场为终端设备100充电。
结合图1-图5所示,无线充电设备200中还可以设置有固定电容值的电容(图2-图5中均未画出),电容可以连接在发射线圈和全桥逆变电路之间,与发射线圈组成谐振电路。谐振电路的谐振频率越接近无线充电设备的工作频率,无线充电设备能够获得增益越大。
无线充电设备为终端设备充电的充电效率可能会受到无线充电设备中电容和终端设备中接收线圈的电感的影响。由于不同终端设备的接收线圈的感量不同,而无线充电设备中的电容的电容值是固定的,因此,当终端设备的接收线圈的感量较小时,终端设备的接受能力较差,获得的增益较小,可能存在终端设备接收的电压值可能小于无线充电设备输出的电压值的情况,使得充电效率较低。
有鉴于此,本申请实施例提供了一种充电系统,该充电系统中包括无线充电设备、接收线圈的感量较小的终端设备和接收线圈的感量较大的终端设备。其中,无线充电设备中设置有发射线圈和两个电容值不同的电容。无线充电设备可以通过电容值较小的电容和发射线圈为接收线圈的感量较小的终端设备充电,还可以通过电容值较大的电容和发射线圈为接收线圈的感量较大的终端设备充电。由于无线充电设备中的电容和发射线圈构成的谐振电路的谐振频率越接近无线充电设备的工作频率,无线充电设备能够获得的增益越大,且谐振频率与电容值成反比。因此,通过电容值较小的电容和发射线圈为接收线圈的感量较小的终端设备充电,无线充电设备能够获得更大的增益,使得终端设备接收到的电压值接近无线充电设备发射的电压值,可以提升充电效率。
本申请实施例提供的充电系统中包括无线充电设备、接收线圈的感量较小的第一终端设备和接收线圈的感量较大的第二终端设备。其中,第一终端设备的接收线圈的感量可以小于第一预设值,第二终端设备的接收线圈的感量可以大于第一预设值。第一预设值可以是无线充电设备为不同感量的接收线圈的终端设备充电过程中的参数设定的,例如,充电效率等参数,本申请实施例对此不做限定。
本申请实施例中的无线充电设备可以为如图1所示的无线充电设备200,也可以为立式无线充电设备,本申请实施例对于无线充电设备的类型不做限定。下面,对本申请实施例中的无线充电设备进行详细说明。
如图1所示,无线充电设备可以包括充电底座210、连接线220、充电插头230。在本申请实施例中,无线充电设备200与适配器300连接时的电路可参见图6所示。图6为本申请实施例提供的一种无线充电设备与适配器连接的电路示意图。
如图6所示,充电底座210中可以包括发射线圈,充电插头230中可以包括桥逆变电路、电容、驱动电路和控制器,无线充电设备中不包括DCDC电路。其中,电容可以包括电容值较小的第一电容和电容值较大的第二电容(图6中未画出),驱动电路可以包括第一驱动电路和第二驱动电路(图6中未画出)。第一驱动电路可以和第一电容配对使用,使得第一电容接入发射线圈所在的通路。第二驱动电路可以和第二电容配对使用,使得第二电容接入发射线圈所在的通路。
控制器可以用于与适配器进行通信,还可以控制全桥逆变电路的工作频率,还可以通过向驱动电路输入驱动信号,使得第一电容或第二电容接入发射线圈所在的通路。
如图6所示,发射线圈连接电容的一端,电容的另一端连接全桥逆变电路的一端,全桥逆变电路的另一端连接适配器。
由于在上述图2和图3所示的两种实现中,无线充电设备中均设置有DCDC电路,然而DCDC电路在工作过程中会产生损耗,并且DCDC电路的损耗与充电功率正相关。当采用大功率充电时,DCDC电路的损耗可能使得无线充电设备的温度升高,无线充电设备的温度可能会触发无线充电设备的保护机制,使得无线充电设备降低发射线圈的输出功率。因此,图2和图3所示的两种实现中的无线充电设备的充电效率较低。如图6所示,本申请实施例中的无线充电设备中不包括DCDC电路,可以改善充电过程由于DCDC电路而造成损耗较大的问题,提升充电效率。
为了便于理解本申请实施例中的无线充电设备,下面结合图7,对本申请实施例中的无线充电设备的电路进行详细描述。
示例性的,图7为本申请实施例提供的一种无线充电设备的充电插头中的电路示意图。
如图7所示,无线充电设备的充电插头230中可以包括全桥逆变电路、控制器、发射线圈、第一电容C1、第二电容C2、第一驱动电路、第二驱动电路、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4。其中,全桥逆变电路可以包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7和第八开关管Q8。第一电容C1的电容值小于第二电容C2的电容值。
示例性的,第一电容C1的电容值可以为150nF,第二电容C2的电容值可以为250nF,或者第一电容C1的电容值可以为160nF,第二电容C2的电容值可以为247nF。本申请实施例不做具体限定。
控制器可以用于与适配器通信,并与适配器协议为输入无线充电设备的直流电的电压值。控制器还可以用于控制全桥逆变电路的工作频率,还可以用于通过向第一驱动电路发送第一驱动信号,使得第一电容C1接入发射线圈所在的通路,并控制第一电容C1和发射线圈为第一终端设备充电,或者通过向第二驱动电路发送第二驱动信号,使得第二电容C2接入发射线圈所在的通路,并控制第二电容C2和发射线圈为第二终端设备充电。
示例性的,第一驱动信号和第二驱动信号可以为电信号,例如,第一驱动信号和第二驱动信号可以为低电平信号,第一驱动信号和第二驱动信号可以相同也可以不相同,本申请实施例对于第一驱动信号和第二驱动信号不做限定。
第一驱动电路可以用于当接收到来自控制器的第一驱动信号时,驱动第一开关管Q1和第二开关管Q2处于导通状态,使得第一电容C1接入发射线圈所在的通路。第二驱动电路可以用于当接收到来自控制器的第一驱动信号时,驱动第三开关管Q3或第四开关管Q4处于导通状态,使得第二电容C2接入发射线圈所在的通路。
如图7所示,第五开关管Q5的漏极和第六开关管Q6的漏极为接收适配器输入电量的一端,第五开关管Q5的源极分别连接第七开关管Q7的漏极、第一开关管Q1的源极和第三开关管Q3的源极,第七开关管Q7的源极接地,第六开关管Q6的源极连接第八开关管Q8的漏极和发射线圈的一端,第八开关管Q8的源极接地。
第一开关管Q1的漏极连接第二开关管Q2的漏极,第二开关管Q2的源极连接第一电容C1的一端,第一电容C1的另一端连接发射线圈的另一端,第三开关管Q3的漏极连接第四开关管Q4的漏极,第四开关管Q4的源极连接第二电容C2的一端,第二电容C2的另一端连接发射线圈的另一端。
第一驱动电路的一端和第二驱动电路的一端均连接直流电源,第一驱动电路的另一端连接第一开关管Q1的栅极和第二开关管Q2的栅极,第二驱动电路的另一端连接第三开关管Q3的栅极和第四开关管Q4的栅极。
示例性的,结合图7所示的充电电路,当无线充电设备连接适配器,且第一终端设备放置在无线充电设备上时,无线充电设备的控制器可以控制第一电容C1和发射线圈为第一终端设备充电。
无线充电设备的控制器控制第一电容C1和发射线圈为第一终端设备充电的过程可以包括:适配器可以将外部电源提供的电压值较大的交流电(例如220V的交流电)转换为电压值较低的直流电Vin(例如5V、20V或25V等的直流电),该直流电Vin可以输入至全桥逆变电路。控制器可以控制全桥逆变电路中各开关管以第一频率导通和截止,将直流电Vin逆变为方波电信号。控制器还可以向第一驱动电路输入第一驱动信号,第一驱动电路基于该驱动信号驱动第一开关管Q1和第二开关管Q2处于导通状态,使得第一电容C1接入发射线圈所在的通路,并控制第一电容C1和发射线圈为第一终端设备充电。
第一频率为全桥逆变电路的工作频率,可以为110K-145K范围内的频率,本申请实施例对此不做限定。
示例性的,结合图7所示的充电电路,当无线充电设备连接适配器,且第二终端设备放置在无线充电设备上时,无线充电设备的控制器可以控制第二电容C2和发射线圈为第二终端设备充电。
无线充电设备的控制器控制第二电容C2和发射线圈为第二终端设备充电的过程可以包括:适配器可以将外部电源提供的电压值较大的交流电(例如220V的交流电)转换为电压值较低的直流电Vin(例如5V、20V或25V等的直流电),该直流电Vin可以输入至全桥逆变电路。控制器可以控制全桥逆变电路在第一频率下工作,即控制全桥逆变电路中各开关管以第一频率导通和截止,将直流电Vin逆变为方波电信号。控制器还可以向第二驱动电路输入第二驱动信号,第一驱动电路基于该驱动信号驱动第三开关管Q3和第四开关管Q4处于导通状态,使得第二电容C2接入发射线圈所在的通路,并控制无线充电设备通过第二电容C2和发射线圈为第二终端设备充电。
示例性的,第一电容与发射线圈组成的谐振电路的谐振频率可以为125.8K,第二电容与发射线圈组成的谐振电路的谐振频率可以为101K,本申请实施例不做限定。
示例性的,控制器控制全桥逆变电路中各开关管以第一频率导通和截止时,第五开关管Q5和第八开关管Q8的导通和截止是同步的,第六开关管Q6和第七开关管Q7的导通和截止是同步的。例如,控制器可以控制第五开关管Q5和第八开关管Q8为导通状态,且第六开关管Q6和第七开关管Q7为截止状态,且持续时长为第一时长。当持续时长达到第一时长时,控制器可以控制第五开关管Q5和第八开关管Q8为截止状态,第六开关管Q6和第七开关管Q7为导通状态,且持续时长为第二时长。当持续时长达到第二时长时,控制器可以控制第五开关管Q5和第八开关管Q8为导通状态,且第六开关管Q6和第七开关管Q7为截止状态,且持续时长为第一时长。
第一时长和第二时长可以为预先设定的,本申请实施例不做限定。
在本申请实施例中,上述图7中的第一驱动电路和第二驱动电路均可以为自举驱动电路,如图8所示,图8为本申请实施例提供的一种包括第一驱动电路和第二驱动电路的示意图。
如图8所示,第一驱动电路包括第三电容C3、第一三极管Q9、第一二极管VD1、第二三极管Q10、第三三极管Q11、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5。第二驱动电路包括第四电容C4、第二二极管VD2、第四三极管Q12、第五三极管Q13、第六三极管Q14、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10。
如图8所示,第一三极管Q9的发射极、第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端分别连接第一电压输入端,第一三极管Q9的集电极连接第一二极管VD1的正极,第一二极管VD1的负极分别连接第一开关管Q1的栅极、第三电容C3的一端和第二开关管Q2的栅极,第三电容C3的另一端连接第一开关管Q1的漏极,第一三极管Q9的基极连接第一电阻R1的另一端和第三电阻R3的一端,第二电阻R2的另一端连接第二三极管Q10的基极和第三三极管Q11的集电极,第三电阻R3的另一端连接第二三级管的集电极,第三三极管Q11的基极分别连接第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端,第四电阻R4的另一端连接第一驱动信号输入端,第五电阻R5的另一端、第二三极管Q10的发射极和第三三极管Q11的发射极分别接地。
如图8所示,第四三极管Q12的发射极、第六电阻R6的一端和第七电阻R7的一端分别连接第二电压输入端,第四三极管Q12的集电极连接第二二极管VD2的正极,第二二极管VD2的负极分别连接第三开关管Q3的栅极、第四电容C4的一端和第四开关管Q4的栅极,第四电容C4的另一端连接第三开关管Q3的漏极,第四三极管Q12的基极连接第六电阻R6的另一端和第八电阻R8的一端,第七电阻R7的另一端连接第五三极管Q13的基极和第六三极管Q14的集电极,第八电阻R8的另一端连接第五三级管的集电极,第六三极管Q14的基极分别连接第九电阻R9的一端和第十电阻R10的一端,第九电阻R9的另一端连接第二驱动信号输入端,第十电阻R10的另一端、第五三极管Q13的发射极和第六三极管Q14的发射极分别接地。
示例性的,结合图8所示的电路,当需要第一电容C1接入发射线圈所在的通路时,控制器可以控制向第一驱动信号输入端输入低电平信号,并向第二驱动信号输入端输入高电平信号。
当控制器控制向第一驱动信号输入端输入低电平信号时,第三三极管Q11为关断状态,第二三极管Q10的基极可以通过第二电阻R2获得VCC1的电压,VCC1的电压使得第二三极管Q10导通,第二三极管Q10导通之后,R3接地,使得第一电阻R1、第三电阻R3、第二三极管Q10和地构成通路。第一三极管Q9发射极的电压为VCC1,基极的电压为经过第一电阻R1之后的电压,基极的电压小于发射极的电压,第一三极管Q9处于导通状态,使得VCC1通过第一三极管Q9和第一二极管VD1传输至第三电容C3与第一开关管Q1的栅极和第二开关管Q2的栅极连接的一端。由于当存在电压Vin时,第一开关管Q1漏极和第二开关管Q2漏极之间的电压为Vin,且Vin大于VCC1,这样,第三电容C3与第一开关管Q1的栅极和第二开关管Q2的栅极连接的一端的电压被抬高至VCC1与Vin之和,该电压达到第二开关管Q2和第三开关管Q3的导通条件,使得第二开关管Q2和第三开关管Q3处于导通状态,第一电容C1可以接入发射线圈所在的通路。
当控制器控制向第二驱动信号输入端输入高电平信号时,第六三极管Q14为导通状态,第五三极管Q13为关断状态,第六电阻R6、第八电阻R8所在的电路为断开状态,第四三极管Q12发射极和基极的电压均为VCC1,第四三极管Q12为关断状态。第三开关管Q3的栅极和第四开关管Q4的栅极的电压比较低,使得第三开关管Q3和第四开关管Q4处于断开状态,第二电容C2无法接入发射线圈所在的通路。
可以理解的是,当需要第二电容C2接入发射线圈所在的通路时,控制器可以控制向第一驱动信号输入端输入高电平信号,并向第二驱动信号输入端输入低电平信号。向第一驱动信号输入端输入高电平信号,使得第一开关管Q1和第二开关管Q2为截止状态,向第二驱动信号输入端输入低电平信号可以使得第三开关管Q3和第四开关管Q4为导通状态,第二电容C2接入发射线圈所在的通路。具体可参见上述向第一驱动信号输入端输入低电平信号,并向第二驱动信号输入端输入高电平信号的相关描述,再次不再赘述。
这样,控制器可以通过控制向第一驱动电路输入低电平信号并向第二驱动电路输入高电平信号,使得无线充电设备通过第一电容C1和发射线圈为第一终端设备充电,或者,控制器可以通过控制向第二驱动电路输入低电平信号并向第一驱动电路输入高电平信号,使得无线充电设备通过第二电容C2和发射线圈为第二终端设备充电,可以改善第一终端设备的第一接收线圈的感量较小时充电效率较低的情况,提升充电效率。
在本申请实施例中,无线充电设备中还可以包括第一采样电路、第二采样电路、第一滤波电路和第二滤波电路,结合图7和图8所示,图9示出了一种包括采样电路和滤波电路的充电电路示意图。
如图9所示,无线充电设备中还可以包括金属件J1。该金属件J1可以为无线充电设备的充电插头230处的金属件,该金属件可以用于与适配器连接。金属件J1可以包括VBUS引脚、CC1引脚、CC2引脚、DN引脚、DP引脚和接地GND引脚。其中,VBUS引脚为电压输出端,用于输出适配器输入的电压。CC1引脚、CC2引脚、DN引脚和DP引脚均用于无线充电设备与适配器进行握手。例如,当无线充电设备的CC1引脚和CC2引脚用于当适配器支持可编程电源(programmable power supply,PPS)协议协议时,与适配器进行握手。DN引脚和DP引脚用于当适配器支持安全拷贝(secure copy,SCP)快充协议时,与适配器进行握手。
示例性的,第一采样电路用于对电路中的电流或电压进行采样,第二采样电路用于对电路中的电流或电压进行采样。第一滤波电路和第二滤波电路均用于对电路适配器输入的电压进行滤波。
如图9所示,第一采样电路的一端和第一滤波电路的一端分别连接VBUS引脚,第一采样电路的另一端分别连接第二滤波电路的一端和第二采样电路的一端,第二采样电路的另一端连接全桥逆变电路的输入端,第一滤波电路的另一端和第二滤波电路的另一端分别接地。
如图9所示,第一采样电路和第二采样电路在电路中的位置不同,第一采样电路设置在靠近适配器输入端的位置,可以对适配器输入的电流或电压进行监测。第二采样电路设置在靠近全桥逆变电路输入端的位置,可以对输入到全桥逆变电路中的电流或电压进行监测。
如图9所示,第一滤波电路和第二滤波电路在电路中的位置不同,第一采样电路设置在靠近适配器输入端的位置,可以对适配器输入的电信号进行滤波。第二采样电路设置在靠近全桥逆变电路输入端的位置,可以对输入到全桥逆变电路中的电信号进行滤波。这样,可以维持输入到全桥逆变电路中的电信号的稳定性。
示例性的,结合图9所示,第一采样电路、第二采样电路、第一滤波电路和第二滤波电路可参见图10所示。图10为本申请实施例提供的一种采样电路和滤波电路的示意图。如图10所示,第一采样电路可以包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13,第二采样电路包括第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16和第七电容C7。第一滤波电路包括第五电容C5,第二滤波电路包括第六电容C6。
示例性的,第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十五电阻R15和第十六电阻R16均可以为电阻值为0的电阻。
如图10所示,第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的一端和第五电容C5的一端分别连接VBUS引脚,第十一电阻R11的另一端分别连接第十三电阻R13的一端、第六电容C6的一端、第十四电阻R14的一端和第十五电阻R15的一端。第十二电阻R12的另一端和第十三电阻R13的另一端分别为采集端。第十四电阻R14的另一端连接第十六电阻R16的一端和全桥逆变电路中第五开关管Q5的漏极,第十五电阻R15的另一端和第十六电阻R16的另一端分别为第二采集端,第七电容C7的一端连接第十五电阻R15的另一端,第七电容C7的另一端连接第十六电阻R16的另一端。第五电容C5的另一端和第六电容C6的另一端均接地。图10中的第一采集端可以用于采集流经第十一电阻R11的电流和/或第十一电阻R11两端的电压,第二采集端可以用于采集流经第十四电阻R14的电流和/或第十一电阻R11两端的电压。
示例性的,无线充电设备可以通过第一采集端采集流经第十一电阻R11的电流对适配器输入的电流进行监测,或者可以通过采集第十一电阻R11两端的电压对适配器输入的电压进行监测,无线充电设备还可以通过第二采集端采集流经第十一电阻R11的电流对输入到全桥逆变电路中的电流进行监测,或者通过采集第十一电阻R11两端的电压对输入到全桥逆变电路中的电压进行监测。无线充电设备可以通过第五电容C5对适配器输入的电信号进行滤波,无线充电设备还可以通过第六电容C6对输入到全桥逆变电路中的电信号进行滤波。
结合上述图6-图10所示,无线充电设备为终端设备充电的可以包括以下3个阶段:无线充电设备与适配器连接、无线充电设备检测是否有终端设备放置在无线充电设备上、当终端设备放置在无线充电设备上时,无线充电设备为终端充电。下面,对无线充电设备的3个阶段进行说明。
示例性的,在无线充电设备与适配器连接的阶段,无线充电设备中的控制器可以通过无线充电协议与适配器进行握手通信,并与适配器协商适配器输入到无线充电设备中直流电的电压值。适配器可以将外部电源提供的电压值较大的交流电(例如220V的交流电)转换为协商好的电压值较低的直流电(例如5V、20V或25V等的直流电)。控制器可以控制全桥逆变电路的工作频率为第一频率。控制器还可以向第一驱动电路输入第一驱动信号,使得第一电容C1接入发射线圈所在的通路,或者,控制器可以向第二驱动电路输入第二驱动信号,使得第二电容C2接入发射线圈所在的通路。这样,无线充电设备可以通过发射线圈发出能量。
当无线充电设备与适配器连接时,控制器确定接入发射线圈所在通路的电容的方式可以包括下述两种可能的实现:
一种可能的实现中,无线充电设备的控制器可以根据适配器支持的充电协议确定接入发射线圈所在通路的电容。当控制器与适配器握手成功时,控制器可以确定适配器支持的充电协议。当控制器确定适配器支持第一充电协议时,控制器可以向第一驱动电路输入第一驱动信号,使得第一电容C1接入发射线圈所在通路。第一充电协议为适配器允许的最大输出功率大于预设功率的充电协议。
示例性的,第一充电协议可以为SCP协议、PPS协议、功率传输(power delivery,PD)协议、高速泵(pump express,PE)快充协议、快充(quick charge,QC)协议(可以为QC2.0)等适配输出的功率较大的快充协议,本申请实施例对此不做限定。
当控制器确定适配器支持第二充电协议时,控制器可以向第二驱动电路输入第二驱动信号,使得第二电容C2接入发射线圈所在通路。第二充电协议为适配器允许的最大输出功率小于预设功率的充电协议。
示例性的,第二充电协议可以为适配器输出功率小于5W的充电协议,本申请实施例对此不做限定。
这样,由于当适配器支持SCP协议、PPS协议、PD协议、QC协议等快充协议时,适配器输入到无线充电设备中的电压值较大,此时,第一电容C1接入发射线圈所在通路,第一电容C1和发射线圈构成谐振电路的谐振频率更加接近无线充电设备的工作频率,使得无线充电设备在进行大功率输出时能够获得较大的增益,使得无线充电设备输出与适配器相近的功率,可以减少功率损失。此外,由于当适配器支持功率小于5W的充电协议时,适配器输入到无线充电设备中的电压值较小,无线充电设备中的电容的电容值对于其输出的功率的影响较小,此时,第二电容C2接入发射线圈所在通路,无线充电设备使用第二电容C2和发射线圈构成谐振电路可以使得无线充电设备输出与适配器相近的功率。
另一种可能的实现中,控制器确定的与发射线圈组成谐振电路的电容可以为预先设定的,具体设定第一电容C1还是第二电容C2本申请实施例不做限定。当预先设定第一电容C1,且控制器与适配器握手成功时,控制器可以向第一驱动电路输入第一驱动信号,使得第一电容C1接入发射线圈所在通路。当预先设定第二电容C2,且控制器与适配器握手成功时,控制器可以向第二驱动电路输入第二驱动信号,使得第二电容C2接入发射线圈所在通路。
这样,由于无线充电设备还未与终端设备建立连接,设定哪个电容与发射线圈组成谐振线路对于为终端设备充电时的充电效率的影响较小,因此,可以设定第一电容C1和第二电容C2的任一个与发射线圈组成谐振电路。
无线充电设备与适配器连接之后,可以进入无线充电设备检测是否有终端设备放置在无线充电设备上的阶段。在该阶段,无线充电设备的发射线圈可以发出能量,检测是否有终端设备放置在无线充电设备上,即无线充电设备可以进入ping(或者称之为协议初始上电)阶段。在ping阶段,无线充电设备可以通过发射线圈发出脉冲能量,该脉冲上可能存在振荡,控制器可以检测该脉冲上的振荡次数。无线充电设备的控制器可以根据振荡次数的多少确定是否有终端设备放置在无线充电设备,以及放置在无线充电设备上的终端设备的类型。
示例性的,控制器可以根据振荡次数的多少确定是否有终端设备放置在无线充电设备,以及放置在无线充电设备上的终端设备的类型可以包括以下两种可能的实现。
一种可能的实现中,当第一电容C1接入发射线圈所在的通路,且振荡次数小于第一值时,控制器可以确定存在异物终端设备放置在无线充电设备上。当振荡次数大于第二值且小于第三值时,控制器可以确定放置在无线充电设备上的终端设备为第二终端设备。当振荡次数大于第四值时,控制器可以确定放置在无线充电设备上的终端设备为第一终端设备。当振荡次数大于第五值时,控制可以确定无终端设备放置在无线充电设备上。其中,第二值大于或等于第一值,第四值大于或等于第三值,第五值大于或等于第四值。本申请实施例对于第一值、第二值、第三值、第四值和第五值不做限定。
另一种可能的实现中,当第二电容C2接入发射线圈所在的通路,且振荡次数小于第六值时,控制器可以确定存在异物终端设备放置在无线充电设备上。当振荡次数大于第七值且小于第八值时,控制器可以确定放置在无线充电设备上的终端设备为第二终端设备。当振荡次数大于第九值时,控制器可以确定放置在无线充电设备上的终端设备为第一终端设备。当振荡次数大于第十值时,控制可以确定无终端设备放置在无线充电设备上。其中,第七值大于或等于第六值,第九值大于或等于第八值,第十值大于第九值。本申请实施例对于第六值、第七值、第八值、第九值和第十值不做限定。
这样,ping阶段发射线圈发出脉冲能量时,可能是第一电容C1接入发射线圈所在的通路,也可能是第二电容C2接入发射线圈所在的通路,由于无线充电设备使用不同的电容时,发射线圈发射的能量存在一定的差异。因此,当不同的的电容接入发射线圈所在的通路时,控制器根据不同的判定标准确定放置在无线充电设备上的终端设备的类型,可以提升终端设备的类型的检测的准确度。
当无线充电设备确定放置在无线充电设备上的终端设备的类型之后,无线充电设备可以进入为终端设备充电的阶段。由于当无线充电设备与适配器连接时,可能是第一电容C1接入发射线圈所在的通路,也可能是第二电容C2接入发射线圈所在的通路,因此,当无线充电设备为检测到的终端设备充电时,可能存在接入发射线圈所在的通路的电容与终端设备的类型不匹配的问题。当接入发射线圈所在的通路的电容与终端设备的类型不匹配时,可能存在以下两种可能的实现。
一种可能的实现中,当第一电容C1接入发射线圈所在的通路,且第二终端设备放置在无线充电设备上时,控制器可以停止向第一驱动电路输入第一驱动信号,并向第二驱动电路输入第二驱动信号,使得第二电容C2接入发射线圈所在的通路,控制第二电容C2和发射线圈为第二终端设备充电。结合图8所述,控制器可以停止向第一驱动电路输入第一驱动信号,并向第二驱动电路输入第二驱动信号的具体方式可以为:控制器可以控制向第一驱动信号输入端输入高电平信号,并向第二驱动信号输入端输入低电平信号。
另一种可能的实现中,当第二电容C2接入发射线圈所在的通路,且第一终端设备放置在无线充电设备上时,控制器可以停止向第二驱动电路输入第二驱动信号,并向第一驱动电路输入第一驱动信号,使得第一电容C1接入发射线圈所在的通路,控制第一电容C1和发射线圈为第一终端设备充电。结合图8所述,控制器可以停止向第二驱动电路输入第二驱动信号,并向第一驱动电路输入第一驱动信号的具体方式可以为:控制器可以控制向第一驱动信号输入端输入低电平信号,并向第二驱动信号输入端输入高电平信号。
这样,无线充电设备可以通过第一电容C1和第一发射线圈为第一终端设备充电,或者可以通过第二电容C2和发射线圈为第一终端设备充电,使得无线充电过程中,终端设备接收到的实际充电功率更加接近无线充电设备发出的充电功率,可以提升充电效率。
在本申请实施例中,无线充电设备中第一电容C1的电容值和第二电容C2的电容值可以通过对无线充电时的充电效率进行检测确定。下面,以无线充电设备的发射线圈的感量为12.6μ2为例,对使用不同电容值的电容时的充电效率进行检测,检测结果如下述表1所示。
表1
上述表1中,L表示发射线圈的电感,C表示电容值,Vin表示适配器输入无线充电设备的电压,Iin表示适配器输入无线充电设备的电流,Vout表示终端设备接收到的电压,Iout表示终端设备接收到的电流。
示例性的,在选择电容值可以根据上述表中的充电效率进行选择,选择充电效率较大时对应的电容值,本申请实施例不做限定。
上述对本申请实施例的充电系统的无线充电设备进行说明,下面对充电系统的第一终端设备和第二终端设备进行说明。
本申请实施例的第一终端设备和第二终端设备可以为任意形式的电子设备,例如,电子设备可以包括具有图像处理功能的手持式设备、车载设备等。例如,一些电子设备为:手机(mobile phone)、平板电脑、掌上电脑、笔记本电脑、移动互联网设备(mobileinternet device,MID)、可穿戴设备,虚拟现实(virtual reality,VR)设备、增强现实(augmented reality,AR)设备、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(self driving)中的无线终端、远程手术(remote medical surgery)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端、智慧家庭(smart home)中的无线终端、蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(session initiation protocol,SIP)电话、无线本地环路(wirelesslocal loop,WLL)站、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备,5G网络中的终端设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(public land mobilenetwork,PLMN)中的终端设备等,本申请实施例对此并不限定。
作为示例而非限定,在本申请实施例中,该第一终端设备和第二终端设备还可以是可穿戴设备。可穿戴设备也可以称为穿戴式智能设备,是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以穿戴的设备的总称,如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。可穿戴设备即直接穿在身上,或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备。可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备,更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能。广义穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或者部分的功能,例如:智能手表或智能眼镜等,以及只专注于某一类应用功能,需要和其它设备如智能手机配合使用,如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等。
在本申请实施例中,第一终端设备和第二终端设备均可以包括硬件层、运行在硬件层之上的操作系统层,以及运行在操作系统层上的应用层。该硬件层包括中央处理器(central processing unit,CPU)、内存管理单元(memory management unit,MMU)和内存(也称为主存)等硬件。该操作系统可以是任意一种或多种通过进程(process)实现业务处理的计算机操作系统,例如,Linux操作系统、Unix操作系统、Android操作系统、iOS操作系统或windows操作系统等。该应用层包含浏览器、通讯录、文字处理软件、即时通信软件等应用。
示例性的,图11示出了一种终端设备的结构示意图。
终端设备可以包括处理器110,外部存储器接口120,内部存储器121,通用串行总线(universal serial bus,USB)接口130,充电管理模块140,电源管理模块141,电池142,天线1,天线2,移动通信模块150,无线通信模块160,音频模块170,扬声器170A,受话器170B,麦克风170C,耳机接口170D,传感器模块180,按键190,马达191,指示器192,摄像头193,显示屏194,以及用户标识模块(subscriber identification module,SIM)卡接口195等。其中传感器模块180可以包括压力传感器180A,陀螺仪传感器180B,气压传感器180C,磁传感器180D,加速度传感器180E,距离传感器180F,接近光传感器180G,指纹传感器180H,温度传感器180J,触摸传感器180K,环境光传感器180L,骨传导传感器180M等。
可以理解的是,本发明实施例示意的结构并不构成对电子设备的具体限定。在本申请另一些实施例中,电子设备可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者拆分某些部件,或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件,软件或软件和硬件的组合实现。
充电管理模块140用于从充电器接收充电输入。其中,充电器可以是本申请实施例所述的无线充电设备,也可以是有线充电器。在一些有线充电的实施例中,充电管理模块140可以通过USB接口130接收有线充电器的充电输入。在一些无线充电的实施例中,充电管理模块140可以通过终端设备100的接收线圈接收无线充电输入。充电管理模块140为电池142充电的同时,还可以通过电源管理模块141为终端设备供电。
电源管理模块141用于连接电池142,充电管理模块140与处理器110。电源管理模块141接收电池142和/或充电管理模块140的输入,为处理器110,内部存储器121,显示屏194,摄像头193,和无线通信模块160等供电。电源管理模块141还可以用于监测电池容量,电池循环次数,电池健康状态(漏电,阻抗)等参数。在其他一些实施例中,电源管理模块141也可以设置于处理器110中。在另一些实施例中,电源管理模块141和充电管理模块140也可以设置于同一个器件中。
上述主要从电路的角度对本申请实施例提供的方案进行了介绍。基于上述充电系统,本申请实施例还提供了一种充电方法,下面通过具体的实施例对本申请实施例的充电方法进行详细说明。下面的实施例可以相互结合或独立实施,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
示例性的,当无线充电设备连接适配器时,无线充电设备中的控制器可以与适配器进行握手通信,确定适配器支持的充电协议。控制器可以判断适配器是否支持SCP或PPS快充协议,若支持,则适配器可以使用适配器支持的电压值向无线充电设备输入电量;若不支持,则控制器判断适配器是否支持PD或QC2.0快充协议。若支持,则适配器可以使用适配器支持的电压值(9V、12V、15V等)向无线充电设备输入电量;若不支持,则控制器判断适配器是否支持功率为7.5W或15W的无线充电。若支持,则适配器可以使用适配器支持的电压值向无线充电设备输入电量,若不支持,则适配器可以使用功率小于5W的无线普通无线快充协议允许的功率向无线充电设备输入电量。
示例性的,控制器和适配器握手成功后,无线充电设备可以进入ping阶段。在ping阶段中,无线充电设备的发射线圈可以发出脉冲能量,控制器可以根据该脉冲能量确定放置在无线充电设备上的终端设备的类型。
控制器确定放置在无线充电设备上的终端设备的类型的流程可参见上述实施例所述,在此不再赘述。
需要说明的是,在ping阶段,可能为第一电容C1接入发射线圈所在的通路,使得发射线圈发出脉冲能量,也可能为第二电容C2接入发射线圈所在的通路,使得发射线圈发出脉冲能量。Ping阶段时,与发射线圈组成谐振电路的电容可以为预先设定的,也可以为根据适配器支持的充电协议确定。可参见上述实施例中的相关描述,在此不再赘述。
基于上述,当第一终端设备放置在无线充电设备上,且第二电容C2接入发射线圈所在的通路时,控制器可以控制切换为第一电容C1接入发射线圈所在的通路,使得控制器可以控制第一电容C1和发射线圈为终端设备充电。
当第二终端设备放置在无线充电设备上,且第一电容C1接入发射线圈所在的通路时,控制器可以控制切换为第二电容C2接入发射线圈所在的通路,使得控制器可以控制第二电容C2和发射线圈为终端设备充电。
下面,结合图12对从无线充电设备与适配器连接直至无线充电设备为终端设备的过程进行描述。图12为本申请实施例提供的一种充电方法的流程示意图。
如图12所示,该充电方法可以包括如下步骤:
S1201、系统上电。
示例性的,系统上电可以为无线充电设备与适配器连接。
S1202、无线充电设备的控制器与适配器握手,选择允许适配器输出的功率较大的充电协议,并确定适配器输入到无线充电设备的电压值,无线充电设备默认第二电容接入发射线圈所在的通路。
示例性的,无线充电设备的控制器与适配器握手确定充电协议以及适配器输出的电压可参见上述实施例的描述,在此不再赘述。
当适配器支持的充电协议的输出功率较大时,控制器可以选择适配器允许的输出功率中较大的输出功率对应的电压值,例如,控制器可以优先选择支持20V步进调压的充电协议,适配器可以输出电压为9V或12V。
示例性的,无线充电设备的控制器与适配器握手成功时,控制器可以向第一驱动电路输入第一驱动信号,使得第一电容接入发射线圈所在的通路,或者可以向第一驱动电路输入第一驱动信号,使得第一电容接入发射线圈所在的通路。控制器向第一驱动电路发送信号还是向第二驱动电路发送信号可参见上述实施例所述,在此不再赘述。
S1203、无线充电设备进入ping阶段,控制器检测是否有终端设备放置在无线充电设备的充电区域。
示例性的,无线充电设备的充电区域可以为无线充电设备的充电底座上方距离小于预设距离的区域,预设距离可以为较小的数值。例如,无线充电设备可以检测是否有终端设备放置在充电底座上。
S1204、控制器检测到有物体放入充电区域,判断该物体是否为终端设备。
示例性的,控制器可以通过振荡次数确定是否有物体放入充电区域,并确定放入充电区域的终端设备的类型。可参见上述实施例所述,在此不再赘述。
当控制器检测到放入充电区域的物体不是终端设备时,可以执行下述步骤S1205-S1206。当控制器检测到放入充电区域的物体为小感量的终端设备时,可以执行下述步骤S1207-S1210。当控制器检测到放入充电区域的物体为常规感量的终端设备时,可以执行下述步骤S1211-S1214。
S1205、控制器确定放入充电区域的物体不是终端设备。
示例性的,当振荡次数小于第一值时,或者当振荡次数大于第五值,或者振荡次数小于第六值时,或者当振荡次数大于第十值时,控制器可以确定放入充电区域的物体不是终端设备。第一值、第五值、第六值和第十值的描述可参见上述实施例所述,在此不再赘述。
S1206、控制器控制降低ping阶段的频率,直到检测到物体移开,恢复ping阶段的正常频率。
示例性的,放入充电区域的物体不是终端设备的情况可以包括无终端设备放入充电区域或充电区域存在异物两种情况。当无终端设备放入充电区域时,无线充电设备依然以正常的频率发射脉冲能量可能会造成能量的浪费。而当充电区域存在异物时,无线充电设备依然以正常的频率发射脉冲能量,可能会造成异物的温度升高出现安全问题。因此,控制器可以降低ping阶段的频率。
控制器检测物体移开的方法和检测是否存在终端设备放入充电区域的方法相同,在此不再赘述。
S1207、控制器确定放入充电区域的物体为小感量的终端设备。
小感量的终端设备为接收线圈小于第一预设值的终端设备,即小感量的终端设备可以为上述实施例所述的第一终端设备。
S1208、控制器选择电容值较小的第一电容。
示例性的,控制器可以电容值较小的第一电容接入发射线圈所在的通路,具体过程可参见上述实施例所述,在此不再赘述。
S1209、控制器控制电容值较小的第一电容和发射线圈为小感量的终端设备充电,直到控制器检测到小感量的终端设备移开。
示例性的,控制器控制电容值较小的第一电容和发射线圈为小感量的终端设备充电的过程可参见上述实施例所述,在此不再赘述。
示例性的,在无线充电设备为终端设备充电过程中,无线充电设备可以检测到终端设备返回的数据流,当无线充电设备检测不到数据流时,可以确定小感量的终端设备移开。
S1210、控制器控制无线充电设备进入ping阶段。
示例性的,ping阶段可参见上述步骤所述,在此不再赘述。
S1211、控制器确定放入充电区域的物体为常规感量的终端设备。
常规感量的终端设备为接收线圈大于第一预设值的终端设备,即常规感量的终端设备可以为上述实施例所述的第二终端设备。
S1212、控制器选择电容值较大的第二电容。
示例性的,控制器可以电容值较大的第二电容接入发射线圈所在的通路,具体过程可参见上述实施例所述,在此不再赘述。
S1213、控制器控制电容值较大的第二电容和发射线圈为常规感量的终端设备充电,直到控制器检测到常规感量的终端设备移开。
示例性的,控制器控制电容值较大的第二电容和发射线圈为小感量的终端设备充电的过程可参见上述实施例所述,在此不再赘述。
控制器检测常规感量的终端设备移开的方法,与检测小感量的终端设备移开的方法类似,在此不再赘述。
S1214、控制器控制无线充电设备进入ping阶段。
示例性的,ping阶段可参见上述步骤所述,在此不再赘述。
综上所述,本申请实施例提供的无线充电系统,可以使得无线充电设备为终端设备进行大功率充电,减少充电过程中功率的损耗,提升充电效率。
本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理单元以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理单元执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。需要说明的是,本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等),均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据,并且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准,并提供有相应的操作入口,供用户选择授权或者拒绝。
Claims (16)
1.一种充电系统,其特征在于,所述充电系统包括第一终端设备、第二终端设备和无线充电设备;所述第一终端设备中包括第一接收线圈,所述第二终端设备中包括第二接收线圈,所述第一接收线圈的感量小于第一预设值,所述第二接收线圈的感量大于所述第一预设值;
所述无线充电设备包括全桥逆变电路、控制器、发射线圈、电容、第一驱动电路、第二驱动电路、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管;所述全桥逆变电路包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管;所述电容连接在所述发射线圈和所述全桥逆变电路之间,所述电容与所述发射线圈组成谐振电路,所述电容包括第一电容和第二电容,所述第一电容的电容值小于所述第二电容的电容值;
所述第五开关管的漏极和所述第六开关管的漏极为接收适配器输入电量的一端,所述第五开关管的源极分别连接所述第七开关管的漏极、所述第一开关管的源极和第三开关管的源极,所述第七开关管的源极接地,所述第六开关管的源极连接所述第八开关管的漏极和所述发射线圈的一端,所述第八开关管的源极接地;
所述第一开关管的漏极连接所述第二开关管的漏极,所述第二开关管的源极连接所述第一电容的一端,所述第一电容的另一端连接所述发射线圈的另一端,所述第三开关管的漏极连接所述第四开关管的漏极,所述第四开关管的源极连接所述第二电容的一端,所述第二电容的另一端连接所述发射线圈的另一端;
所述第一驱动电路连接所述第一开关管的栅极和所述第二开关管的栅极,所述第二驱动电路连接所述第三开关管的栅极和所述第四开关管的栅极;
所述控制器,用于当所述无线充电设备与适配器连接,且所述第一终端设备放置在所述无线充电设备上时,向所述第一驱动电路输入第一驱动信号,驱动所述第一开关管和所述第二开关管处于导通状态,使得所述第一电容接入所述发射线圈所在的通路,并控制所述第一电容和所述发射线圈为所述第一终端设备充电;
所述控制器,还用于当所述无线充电设备与适配器连接,且所述第二终端设备放置在所述无线充电设备上时,向所述第二驱动电路输入第二驱动信号,驱动所述第三开关管和所述第四开关管处于导通状态,使得所述第二电容接入所述发射线圈所在的通路,并控制所述第二电容和所述发射线圈为所述第二终端设备充电;
所述控制器,还用于根据所述适配器支持的充电协议确定所述接入发射线圈所在通路的电容,并与所述适配器协商适配器输入到所述无线充电设备全桥逆变电路中直流电的电压值,其中,所述适配器支持的充电协议为第一充电协议时,所述第一电容接入所述通路,所述第一充电协议为所述适配器允许的最大输出功率大于预设功率的充电协议,所述充电协议为第二充电协议时,所述第二电容接入所述通路,所述第二充电协议为所述适配器允许的最大输出功率小于预设功率的充电协议。
2.根据权利要求1所述的充电系统,其特征在于,所述控制器,还用于当所述无线充电设备连接所述适配器,且所述适配器支持第一充电协议时,向所述第一驱动电路输入所述第一驱动信号,使得所述第一电容接入所述发射线圈所在的通路。
3.根据权利要求1所述的充电系统,其特征在于,所述控制器,还用于当所述无线充电设备连接所述适配器时,向所述第一驱动电路输入所述第一驱动信号,使得所述第一电容接入所述发射线圈所在的通路。
4.根据权利要求2或3所述的充电系统,其特征在于,所述控制器,具体用于当所述第一电容接入所述发射线圈所在的通路,且所述第二终端设备放置在所述无线充电设备上时,停止向所述第一驱动电路输入所述第一驱动信号,并向所述第二驱动电路输入所述第二驱动信号,使得所述第二电容接入所述发射线圈所在的通路,控制所述第二电容和所述发射线圈为所述第二终端设备充电。
5.根据权利要求1所述的充电系统,其特征在于,所述控制器,还用于当所述无线充电设备连接所述适配器,且所述适配器支持第二充电协议时,向所述第二驱动电路输入所述第二驱动信号,使得所述第二电容接入所述发射线圈所在的通路。
6.根据权利要求1所述的充电系统,其特征在于,所述控制器,还用于当所述无线充电设备连接所述适配器时,向所述第二驱动电路输入所述第二驱动信号,使得所述第二电容接入所述发射线圈所在的通路。
7.根据权利要求5或6所述的充电系统,其特征在于,所述控制器,具体用于当所述第二电容接入所述发射线圈所在的通路,且所述第一终端设备放置在所述无线充电设备上时,停止向所述第二驱动电路输入所述第二驱动信号,并向所述第一驱动电路输入所述第一驱动信号,使得所述第一电容接入所述发射线圈所在的通路,控制所述第一电容和所述发射线圈为所述第一终端设备充电。
8.根据权利要求1-7任一项所述的充电系统,其特征在于,所述第一驱动电路包括第三电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻;
所述第一三极管的发射极、所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端分别连接所述第一电压输入端,所述第一三极管的集电极连接所述第一二极管的正极,所述第一二极管的负极分别连接所述第一开关管的栅极、所述第三电容的一端和所述第二开关管的栅极,所述第三电容的另一端连接所述第一开关管的漏极,所述第一三极管的基极连接所述第一电阻的另一端和所述第三电阻的一端,所述第二电阻的另一端连接所述第二三极管的基极和所述第三三极管的集电极,所述第三电阻的另一端连接所述第二三级管的集电极,所述第三三极管的基极分别连接所述第四电阻的一端和所述第五电阻的一端,所述第四电阻的另一端连接第一驱动信号输入端,所述第五电阻的另一端、所述第二三极管的发射极和所述第三三极管的发射极分别接地;
所述第二驱动电路包括第四电容、第二二极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻;
所述第四三极管的发射极、所述第六电阻的一端和所述第七电阻的一端分别连接所述第二电压输入端,所述第四三极管的集电极连接所述第二二极管的正极,所述第二二极管的负极分别连接所述第三开关管的栅极、所述第四电容的一端和所述第四开关管的栅极,所述第四电容的另一端连接所述第三开关管的漏极,所述第四三极管的基极连接所述第六电阻的另一端和所述第八电阻的一端,所述第七电阻的另一端连接所述第五三极管的基极和所述第六三极管的集电极,所述第八电阻的另一端连接所述第五三级管的集电极,所述第六三极管的基极分别连接所述第九电阻的一端和所述第十电阻的一端,所述第九电阻的另一端连接第二驱动信号输入端,所述第十电阻的另一端、所述第五三极管的发射极和所述第六三极管的发射极分别接地。
9.根据权利要求1-8任一项所述的充电系统,其特征在于,所述无线充电设备不包括DCDC电路,且所述无线充电设备还包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第五电容、第六电容、第七电容;
所述第十一电阻的一端、所述第十二电阻的一端和所述第五电容的一端为接收适配器输入电量的一端,所述第十一电阻的另一端分别连接所述第十三电阻的一端、所述第六电容的一端、所述第十四电阻的一端和所述第十五电阻的一端,所述第十二电阻的另一端和所述第十三电阻的另一端为第一采集端,所述第十四电阻的另一端连接所述第十六电阻的一端和所述第五开关管的漏极,所述第十五电阻的另一端和所述第十六电阻的另一端为第二采集端,所述第七电容的一端连接所述第十五电阻的另一端,所述第七电容的另一端连接所述第十六电阻的另一端,所述第五电容的另一端和所述第六电容的另一端均接地。
10.一种充电方法,其特征在于,应用于如权利要求1-9任一项所述的充电系统,所述方法包括:
当所述无线充电设备与适配器连接,且第一终端设备放置在所述无线充电设备上时,所述无线充电设备的控制器向所述无线充电设备的第一驱动电路输入第一驱动信号,驱动所述无线充电设备的第一开关管和第二开关管处于导通状态,使得所述无线充电设备的第一电容接入所述无线充电设备的发射线圈所在的通路,并控制所述第一电容和所述发射线圈为所述第一终端设备充电;所述第一终端设备中的第一接收线圈的感量小于第一预设值;
当所述无线充电设备与所述适配器连接,且第二终端设备放置在所述无线充电设备上时,所述控制器向所述无线充电设备的第二驱动电路输入第二驱动信号,驱动所述无线充电设备的第三开关管和第四开关管处于导通状态,使得所述无线充电设备的第二电容接入所述发射线圈所在的通路,并控制所述第二电容和所述发射线圈为所述第二终端设备充电;所述第一电容的电容值小于所述第二电容的电容值,所述第二终端设备中的第二接收线圈的感量大于所述第一预设值;
所述方法还包括:根据所述适配器支持的充电协议确定所述接入发射线圈所在通路的电容,并与所述适配器协商适配器输入到所述无线充电设备全桥逆变电路中直流电的电压值,其中,所述适配器支持的充电协议为第一充电协议时,所述第一电容接入所述通路,所述第一充电协议为所述适配器允许的最大输出功率大于预设功率的充电协议,所述充电协议为第二充电协议时,所述第二电容接入所述通路,所述第二充电协议为所述适配器允许的最大输出功率小于预设功率的充电协议。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,当所述无线充电设备连接所述适配器,且所述适配器支持第一充电协议时,所述控制器向所述第一驱动电路输入所述第一驱动信号,使得所述第一电容接入所述发射线圈所在的通路,所述第一充电协议为所述适配器允许的最大输出功率大于预设功率的充电协议。
12.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,当所述无线充电设备连接所述适配器时,向所述第一驱动电路输入所述第一驱动信号,使得所述第一电容接入所述发射线圈所在的通路。
13.根据权利要求11或12所述的方法,其特征在于,当所述第一电容接入所述发射线圈所在的通路,且所述第二终端设备放置在所述无线充电设备上时,所述控制器停止向所述第一驱动电路输入所述第一驱动信号,并向所述第二驱动电路输入所述第二驱动信号,使得所述第二电容接入所述发射线圈所在的通路,控制所述第二电容和所述发射线圈为所述第二终端设备充电。
14.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,还用于当所述无线充电设备连接所述适配器,且所述适配器支持第二充电协议时,所述控制器向所述第二驱动电路输入所述第二驱动信号,使得所述第二电容接入所述发射线圈所在的通路,所述第二充电协议为所述适配器允许的最大输出功率小于预设功率的充电协议。
15.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,当所述无线充电设备连接所述适配器时,所述控制器向所述第二驱动电路输入所述第二驱动信号,使得所述第二电容接入所述发射线圈所在的通路。
16.根据权利要求14或15所述的方法,其特征在于,当所述第二电容接入所述发射线圈所在的通路,且所述第一终端设备放置在所述无线充电设备上时,所述控制器停止向所述第二驱动电路输入所述第二驱动信号,并向所述第一驱动电路输入所述第一驱动信号,使得所述第一电容接入所述发射线圈所在的通路,控制所述第一电容和所述发射线圈为所述第一终端设备充电。
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