CN117748752A - 一种nfc与wpc的二合一线圈模组及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线充电及RFID通信技术领域，尤其涉及一种NFC与WPC的二合一线圈模组及控制方法。包括，天线线圈和智能开关；所述智能开关安装在所述天线线圈的电源线上，通过内置的信号识别和电路调整机制，控制所述天线线圈切换在WPC模式和NFC模式之间的工作状态。本发明提供了一个解决NFC和WPC高集成度的解决方案，在常规无线充电结构基础上，在线圈模组电路中集成一个智能开关，通过按需切换，来实现WPC和NFC的高度集成，解决了WPC和NFC集成模组的空间占用的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电及RFID通信技术领域，尤其涉及一种NFC与WPC的二合一线圈模组及控制方法。
背景技术
随着目前技术的迅速发展和消费者需求的日益增长推动了电子设备功能的持续进化，特别是在电力传输领域，摒弃复杂笨重的传输电缆和多样化的接头，实现无线充电能量传输已成为电子产品充电设备发展的热点。随着各种消费电子产品的大量涌现，相应的充电器种类也变得繁多复杂，设计一种单一且简单的充电平台成为人们关注的焦点。
便携式电子设备正逐渐趋向于使用统一的标准化协议，比如无线充电平台的Q i协议是朝这个方向迈出的一大步。Qi协议的实施，使得不同品牌和型号的电子产品能够在同一个充电平台上充电，从而极大地提高了充电的便利性和兼容性。同时，近场通信技术(NFC)也在日常生活中发挥着越来越重要的作用。NFC技术使设备(如移动电话)能够在彼此靠近时交换数据。这一技术源于非接触式射频识别(RFID)和互联互通技术，它能够通过集成在单一芯片上的多种功能(如感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信)来实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别和防伪等多种应用。在电子产品高度集成化的趋势下，实现WPC(无线电力传输)和NFC功能在同一线圈模组中的集成已成为迫切需求。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提出一种NFC与WPC的二合一线圈模组及控制方法，通过在天线线圈上集成智能开关，实现一个天线线圈在不同的模式切换不同功能，具体来说，当需要使用NFC功能时，智能开关切换到NFC模式，是天线线圈适合NFC通信的电气参数；当需要使用WPC功能时，智能开关则切换到WPC模式，使线圈适应无线充电的需求，本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
本发明提供了一种NFC与WPC的二合一线圈模组，包括，天线线圈和智能开关；智能开关安装在天线线圈的电源线上，通过内置的信号识别和电路调整机制，控制天线线圈切换在WPC模式和NFC模式之间的工作状态。
进一步地，还包括软磁材料层，软磁材料层的材料包括铁氧体、纳米晶或镍铁合金。
进一步地，天线线圈为单层环形缠绕结构，位于软磁材料层上，且天线线圈内环相对应的软磁材料层区域设有通孔，便于天线线圈的电源线穿过与底部基座安全连接。
进一步地，智能开关包括微处理模块，电路调整模块，开关控制模块和信号识别模块；
信号识别模块用于检测电源线上的电平变化和通信协议特征，并将检测到的采集到的信号数据发送至微处理模块；微处理模块用于接收处理信号数据，生成对应的控制信号，调整电路调整模块和开关控制模块进行调整，完成天线线圈在WPC模式和NFC模式之间的工作状态的切换。
进一步地，信号识别模块包括电流传感器和电压传感器，用于检测电源线上的电平变化和通信协议特征。
进一步地，电路调整模块包括可调电阻器、电感和电容器，根据为处理模块的控制信号调整参数，用于调整天线线圈的电路匹配程度，以适应WPC模式或NFC模式的需求。
基于相同的发明构思，本发明还提供了一种NFC与WPC的二合一线圈的控制方法，包括，通过智能开关实时监测电源线上的电平变化和通信协议，识别是WPC模式还是NFC模式的激活信号；根据激活信号生成相应的控制信号调整天线线圈的电路参数，以匹配WPC模式或NFC模式的电气特性。
与现有技术相比，本发明存在以下至少一种技术效果：
本发明提供了一个解决NFC和WPC高集成度的解决方案，在常规无线充电结构基础上，在线圈模组电路中集成一个智能开关，通过按需切换，来实现WPC和NFC的高度集成，解决了WPC和NFC集成模组的空间占用的问题。
(1)本发明通过集成NFC和WPC功能的线圈于单一线圈，显著节省了设备内部空间，使得设计更加紧凑，特别适合体积受限的便携式设备，减少了额外线圈的需求，降低了材料和制造成本，简化了装配和生产过程。
(2)本发明实现无线充电和近场通信之间无缝切换，无需更换设备或额外配件，提供了更为灵活的使用体验，同时，智能开关和电路调整模块确保在各种模式下能以最佳的电气参数工作，提高操作性能和能源利用效率。
附图说明
图1为本发明一种NFC与WPC的二合一线圈模组的结构示意图；
图2为本发明一种NFC与WPC的二合一线圈模组的成品结构图；
图3为本发明一种NFC与WPC的二合一线圈模组智能开关的连接示意图；
图4为本发明一种NFC与WPC的二合一线圈模组中软磁材料层的结构示意图；
图5为本发明一种NFC与WPC的二合一线圈模组高集成前后的对比示意图(图5a是常规模组图，5b是高集成后的高集成模组图)。
附图标记说明：
1：天线线圈；2：电源线；3：智能开关；4：软磁材料层；5：常规模组中的WPC线圈。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施方式,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
本发明提供了一种NFC与WPC的二合一线圈模组及控制方法，通过在天线线圈上集成智能开关，实现一个天线线圈在不同的模式切换不同功能，具体来说，当需要使用NFC功能时，智能开关切换到NFC模式，是天线线圈适合NFC通信的电气参数；当需要使用WPC功能时，智能开关则切换到WPC模式，使线圈适应无线充电的需求，具体实施方式如下：
请参阅图1、2；图2为本发明的成品结构图，其中，参照图1的结构示意图，包括，天线线圈和智能开关；如图3所示，智能开关安装在天线线圈的电源线上，通过内置的信号识别和电路调整机制，控制天线线圈切换在WPC模式和NFC模式之间的工作状态。如图4所示，还包括软磁材料层，软磁材料层的材料包括铁氧体、纳米晶或镍铁合金。其中，天线线圈为单层环形缠绕结构，位于软磁材料层上，且天线线圈内环相对应的软磁材料层区域设有通孔，便于天线线圈的电源线穿过与底部基座安全连接。智能开关包括微处理模块，电路调整模块，开关控制模块和信号识别模块；信号识别模块用于检测电源线上的电平变化和通信协议特征，并将检测到的采集到的信号数据发送至微处理模块；微处理模块用于接收处理信号数据，生成对应的控制信号，调整电路调整模块和开关控制模块进行调整，完成天线线圈在WPC模式和NFC模式之间的工作状态的切换。信号识别模块包括电流传感器和电压传感器，用于检测电源线上的电平变化和通信协议特征。具体来说，电平变化：传感器检测电源线上的电压和电流的变化，来体现不同的工作状态或需求，例如无线充电(WPC)和近场通信(NFC)模式的启动。同时关于通信协议：传感器还用于识别特定的通信协议特征，其中，主要包括识别NFC和WPC的不同频率(NFC通常在13.56MHz，而目前无线充电联盟(WPC)制定的Qi标准基于电磁感应原理如NFC通信的特定频率和脉冲模式，WPC在较低频率如100-205kHz)，分析信号波形模式(如脉冲宽度和振幅变化)，检测调制方式(例如NFC的幅移键控或相移键控)，以及评估数据传输率和电流电压特性的变化。这些特征使得传感器能够准确判断电源线上的信号是属于无线充电还是近场通信，从而指导智能开关适时切换到相应的工作模式。这种检测使得智能开关能够区分是需要进行无线充电还是近场通信，并相应地调整其工作模式。因此，使得开关能够准确响应外部设备的不同需求和状态。电路调整模块包括可调电阻器、电感和电容器，根据为处理模块的控制信号调整参数，用于调整天线线圈的电路匹配程度，以适应WPC模式或NFC模式的需求。如图5所示，与常规NFC和WPC分开设计的常规模组图相比，物理空间上是高度集成的方案。
实施例2
基于相同的发明构思，本发明还提供了一种NFC与WPC的二合一线圈的控制方法，包括，通过智能开关实时监测电源线上的电平变化和通信协议，识别是WPC模式还是NFC模式的激活信号；智能开关包括一个信号识别模块，该模块利用电流和电压传感器来检测和分析电源线上的电平变化和通信协议特征；一旦识别出WPC或NFC模式的特定信号，智能开关内的微处理模块立即处理这些数据，并生成针对当前模式的特定控制信号作为激活信号；微处理模块根据激活信号生成相应的控制信号调整天线线圈的电路参数，如谐振频率、阻抗、电流容量和电压水平，以确保匹配WPC模式或NFC模式的电气特性，保证天线线圈在无线充电(WPC)模式下能高效地进行能量传输，在近场通信(NFC)模式下则能有效地进行数据交换。这样的调整是为了使天线线圈在不同模式下均能达到最佳的工作性能和效率。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种NFC与WPC的二合一线圈模组，包括，天线线圈和智能开关；所述智能开关安装在所述天线线圈的电源线上，通过内置的信号识别和电路调整机制，控制所述天线线圈切换在WPC模式和NFC模式之间的工作状态。
2.根据权利要求1所述的二合一线圈模组，其特征在于，还包括软磁材料层，所述软磁材料层的材料包括铁氧体、纳米晶或镍铁合金。
3.根据权利要求2所述的二合一线圈模组，其特征在于，所述天线线圈为单层环形缠绕结构，位于所述软磁材料层上，且所述天线线圈内环相对应的所述软磁材料层区域设有通孔，便于所述天线线圈的电源线穿过与底部基座安全连接。
4.根据权利要求3所述的二合一线圈模组，其特征在于，所述智能开关包括微处理模块，电路调整模块，开关控制模块和信号识别模块；
所述信号识别模块用于检测电源线上的电平变化和通信协议特征，并将检测到的采集到的信号数据发送至微处理模块；所述微处理模块用于接收处理所述信号数据，生成对应的控制信号，调整所述电路调整模块和开关控制模块进行调整，完成所述天线线圈在WPC模式和所述NFC模式之间的工作状态的切换。
5.根据权利要求4所述的二合一线圈模组，其特征在于，所述信号识别模块包括电流传感器和电压传感器，用于检测所述电源线上的所述电平变化和所述通信协议特征。
6.根据权利要求5所述的二合一线圈模组，其特征在于，所述电路调整模块包括可调电阻器、电感和电容器，根据所述为处理模块的控制信号调整参数，用于调整所述天线线圈的电路匹配程度，以适应所述WPC模式或NFC模式的需求。
7.一种NFC与WPC的二合一线圈的控制方法，其特征在于，包括通过智能开关实时监测电源线上的电平变化和通信协议，识别是WPC模式还是NFC模式的激活信号；根据所述激活信号生成相应的控制信号调整所述天线线圈的电路参数，以匹配所述WPC模式或所述NFC模式的电气特性。
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