CN117937917A - 半桥启机电路、无线充电接收器、芯片及设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种半桥启机电路、无线充电接收器、芯片及设备；其中，半桥启机电路包括：第一储能电路和第二储能电路；在交流信号的第一半周期内，第一储能电路根据输出端的电压和目标中点的电压进行充电，使得第一储能电路的第二端和第三端之间的第一电压差变大；交流信号的第二半周期内，第一储能电路向第二储能电路放电，使得第二储能电路的第二端和第三端之间的第二电压差变大；当第二电压差大于目标开关管的阈值电压时，目标开关管导通，使得整流器电路工作在半桥模式；目标开关管导通时，第二电压差大于输出端的电压，如此，能够降低半桥启机所需的输出端电压。

Description

半桥启机电路、无线充电接收器、芯片及设备

技术领域

本申请涉及无线充电领域，尤其涉及一种半桥启机电路、无线充电接收器、芯片及设备。

背景技术

随着科技的发展，终端设备可以基于无线充电系统进行充电，无线充电系统包括无线充电发射电路和无线充电接收电路，无线充电接收电路存在于电子设备中，无线充电接收电路中包括整流器电路和谐振电路，整流器电路用于将谐振电路输出的交流信号转换为直流信号输出，从而为电子设备充电。

无线充电接收电路中的整流器电路可以工作在半桥模式，也可以工作在全桥模式下，其中，整流器电路工作在半桥模式下时，其输出电压相比全桥模式下更高。无线充电接收电路输出电压增高，使得电子设备中与无线充电接收电路相连接的电源模块启动，从而实现为电子设备充电。

现有技术中，通过在无线充电接收电路中设置半桥启机电路整流器电路实现全桥模式向半桥模式的转换，半桥启机电路基于无线充电接收电路的输出电压，控制无线充电接收电路中的整流器电路工作在半桥模式，从而满足电子设备的充电需求，以实现低电压启机。然而，在一些特殊场景下，无线充电系统的转换效率较低，导致无线充电接收电路的输出电压较低，系统无法正常工作，无法实现整流器电路全桥模式向半桥模式的转换。

因此，如何在无线充电接收电路在较低的输出电压下，使整流器电路工作在半桥模式下，从而实现半桥启机是当前亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种半桥启机电路、无线充电接收器、芯片及设备，能够在无线充电接收电路的输出端的电压较低的情况下实现半桥启机。

第一方面，本申请提供一种半桥启机电路，应用于无线充电接收电路，无线充电接收电路包括整流器电路和谐振电路；所述整流器电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电容；所述第一开关管和所述第二开关管串联形成第一桥臂，所述第三开关管和所述第四开关管串联形成第二桥臂，所述第一桥臂、所述第二桥臂和所述第一电容并联，所述第一桥臂的第一端和所述第二桥臂的第一端均接地，所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第二端为所述无线充电接收电路的输出端；所述第一桥臂的第一中点通过所述谐振电路与所述第二桥臂的第二中点电连接；所述谐振电路用于将无线充电发射器发送的信号转换为交流信号，通过所述第一中点和所述第二中点，将所述交流信号输出至所述整流器电路；所述整流器电路用于将所述交流信号转换为直流充电信号输出；所述半桥启机电路包括：第一储能电路和第二储能电路；所述第一储能电路的第一端电连接至所述无线充电接收电路的输出端，所述第一储能电路的第二端电连接至目标中点，所述第一储能电路的第三端电连接至所述第二储能电路的第一端，所述第二储能电路的第二端电连接至目标开关管的控制端，所述第二储能电路的第三端接地；其中，所述目标开关管为所述第二开关管的情况下，所述目标中点为所述第一中点，所述目标开关管为所述第四开关管的情况下，所述目标中点为所述第二中点；在所述交流信号的第一半周期内，所述第一储能电路根据所述输出端的电压和所述目标中点的电压进行充电，使得所述第一储能电路的第二端和第三端之间的第一电压差变大；在所述交流信号的第二半周期内，所述第一储能电路向所述第二储能电路放电，使得所述第二储能电路的第二端和第三端之间的第二电压差变大；当所述第二电压差大于所述目标开关管的阈值电压时，所述目标开关管导通，且与所述目标开关管在同一桥臂上的另一开关管断开，所述整流器电路中不包含所述目标开关管的桥臂上的两个开关管交替导通，以将所述谐振电路输出的交流信号转换为直流充电信号；其中，所述目标开关管导通时，所述第二电压差大于所述输出端的电压。

一些实施例中，第一储能电路包括：第一单向导通支路和第一储能支路；第一储能支路包括一个电容器或者多个电容器，多个电容器串联；第一单向导通支路的导通方向为第一单线导通支路的第一端至第一单向导通支路的第二端；第一单向导通支路的第一端作为第一储能电路的第一端与无线充电接收电路的输出端电连接；第一单向导通支路的第二端作为第一储能电路的第三端通过第一储能支路与目标中点电连接；在交流信号的第一半周期内，第一单向导通支路为导通状态，第一储能支路上的电容器根据无线充电接收电路的输出端的电压和目标中点的电压进行充电，使得第一储能支路的两端的电压差变大。

一些实施例中，第一单向导通支路包括第一单向导通器件，第一单向导通器件为第一二极管、N型金属氧化物半导体NMOS或P型金属氧化物半导体PMOS；第一单向导通器件为第一二极管时，第一二极管的正极为第一单向导通支路的第一端，第一二极管的负极为第一单向导通支路的第二端；第一单向导通器件为NMOS时，NMOS的衬底与所述NMOS的栅极连接，所述NMOS的栅极与所述NMOS的源极连接，所述NMOS的源极为第一单向导通支路的第一端，NMOS的漏极为第一单向导通支路的第二端；第一单向导通器件为PMOS时，PMOS的衬底与所述PMOS的栅极连接，所述PMOS的栅极与所述PMOS的漏极连接，所述PMIOS的漏极为第一单向导通支路的第一端，PMOS的源极为第一单向导通支路的第二端；第一单向导通器件在交流信号的第一半周期内导通，使得第一单向导通支路为导通状态。

一些实施例中，所述第一单向导通支路还包括第一电阻，第一电阻与所述第一单向导通器件串联；所述第一电阻，用于对所述第一单向导通支路上的电流进行限流。

一些实施例中，第二储能电路包括：第二单向导通支路和第二储能支路；第二储能电路包括一个或者多个电容器，多个电容器串联；第二单向导通支路的导通方向为第二单向导通支路的第一端至第一单向导通支路的第二端；第二单向导通支路的第一端作为第二储能电路的第一端与第一储能电路的第三端电连接，第二单向单通支路的第二端作为第二储能电路的第二端与目标开关管的控制端电连接，第二单向导通支路的第二端还通过第二储能支路接地；在交流信号的第二半周期内，第二单向导通支路为导通状态，第二储能支路上的电容器根据第一储能电路第三端的电压进行充电，使得第二储能支路的两端的电压差变大。

一些实施例中，第二单向导通支路包括第二单向导通器件，第二单向导通器件为第二二极管、NMOS或PMOS；第二单向导通器件为第二二极管时，第二二极管的正极为第二单向导通支路的第一端，第二二极管的负极为第二单向导通支路的第二端；第二单向导通器件为NMOS时，NMOS的源极为第二单向导通支路的第一端，NMOS的漏极为第二单向导通支路的第二端；第二单向导通器件为PMOS时，PMOS的漏极为第二单向导通支路的第一端，PMOS的源极为第二单向导通支路的第二端。

一些实施例中，所述第二储能电路还包括齐纳二极管，所述齐纳二极管的第一端与所述第二单向导通支路的第一端电连接，所述齐纳二极管的第二端接地；所述齐纳二极管，在所述第二单向导通支路的第一端的电压大于第一阈值时导通，用于钳位所述第二储能电路的第一端的电压小于或等于所述第一阈值。

一些实施例中，所述目标开关管为所述第四开关管；在所述交流信号的第一半周期内，所述第二开关管和所述第三开关管导通，所述第四开关管和所述第二开关管断开；在所述交流信号的第二半周期内，所述第二开关管和所述第三开关管断开，所述第四开关管和所述第二开关管导通。

一些实施例中，所述目标开关管为所述第二开关管；在所述交流信号的第一半周期内，所述第二开关管和所述第三开关管断开，所述第四开关管和所述第二开关管导通；在所述交流信号的第二半周期内，所述第二开关管和所述第三开关管导通，所述第四开关管和所述第二开关管断开。

第二方面，本申请提供一种无线充电接收器，包括接收线圈、第二电容、整流器电路和第一方面的半桥启机电路；所述整流器电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电容；所述接收线圈，与无线充电发射器中的发射线圈磁耦合，并与所述整流器电路电连接，用于从所述发射线圈接收交流信号，并将所述交流信号传输至所述整流器电路；所述整流器电路用于将所述交流信号转换为直流充电信号输出；所述第一开关管和所述第二开关管串联形成第一桥臂，所述第三开关管和所述第四开关管串联形成第二桥臂，所述第一桥臂、所述第二桥臂和所述第一电容并联，所述第一桥臂的第一端和所述第二桥臂的第一端均接地，所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第二端为所述整流器电路的输出端；所述接收线圈与所述第二电容串联形成谐振电路，所述第一桥臂的第一中点通过所述谐振电路与所述第二桥臂的第二中点电连接。

第三方面，本申请提供一种芯片，包括本申请实施例第一方面的半桥启机电路和第三方面的的无线充电接收器。

第四方面，本申请提供一种电子设备，包括本申请实施例第三方面的芯片。

第五方面，本申请提供一种无线充电系统，包括无线发射电路和本申请实施例所述的无线充电接收器。

本申请实施例提供的半桥启机电路，第一半周期内，第一储能电路处于充电状态，使得第一储能电路第二端和第三端的第一电压差变大，第二半周期内，第一储能电路为第二储能电路充电，使得第二储能电路的第二端和第三端之间的第二电压差变大。当第二电压差大于目标开关管的阈值电压时，目标开关管导通，使无线充电接收电路工作在半桥模式，目标开关管导通时第二电压差大于无线充电接收电路的输出端的电压，即半桥启机电压对无线充电接收电路的输出电压进行了升压处理，从而在输出端电压较低的场景下满足终端设备的充电需求。

附图说明

图1为本申请实施例提供的无线充电接收电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的全桥模式下无线充电接收电路部分端点的电压信号波形示意图；

图3为相关技术中的半桥启机电路的结构示意图；

图4为相关技术中的半桥启机电路的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的半桥启机电路的结构示意图；

图6A为本申请实施例提供的半桥启机电路的结构示意图；

图6B为本申请实施例提供的无线充电接收电路与半桥启机电路的连接关系示意图；

图7为本申请实施例提供的半桥启机时无线充电接收电路部分端点的电压信号波形示意图；

图8为本申请实施例提供的半桥启机电路的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的半桥启机电路的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的半桥启机电路的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的半桥启机电路的结构示意图。

具体实施方式

本申请中，“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，包括单向(个)或复数项(个)的任意组合。例如，单独a，单独b或单独c中的至少一项(个)，可以表示：单独a，单独b，单独c，组合a和b，组合a和c，组合b和c，或组合a、b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，电路结构的“相连”或“连接”除了可以是指物理上的连接，还可以是指电连接或信号连接，例如，可以是直接相连，即物理连接，也可以通过中间至少一个元件间接相连，只要达到电路相通即可，还可以是两个元件内部的连通；信号连接除了可以通过电路进行信号连接外，也可以是指通过媒体介质进行信号连接，例如，无线电波。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

随着科技的发展，电子设备可以基于无线充电系统实现充电需求，无线充电系统包括无线充电发射器和无线充电接收器，无线充电接收器包括无线充电接收电路，无线充电接收电路存在于电子设备中，图1提供了一种无线充电接收电路10的电路结构示意图。如图1所示，无线充电接收电路10包括整流器电路101和谐振电路102，其中，整流器电路101包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4和第一电容C1，其中，Q1和Q2串联形成第一桥臂，Q3和Q4串联形成第二桥臂，第一桥臂、第二桥臂和C1并联，第一桥臂的第一端a1和第二桥臂的第一端b1均接地GND，第一桥臂的第二端a2和第二桥臂的第二端b2为无线充电接收电路10的输出端VRECT。第一桥臂的第一中点AC1通过谐振电路102与第二桥臂的第二中点AC2电连接。

进一步地，AC1为Q1和Q2的中点，AC1可以是Q1和Q2之间的任一点。

AC2为Q3和Q4的中点，AC2可以是Q3和Q4之间的任一点。

一些实施例中，Q1、Q2、Q3、Q4可以均为NMOS；另一些实施例中，Q1和Q3为PMOS，Q2和Q4为NMOS。本申请实施例中，以Q1、Q2、Q3、Q4为NMOS为例进行举例。

在图1中，谐振电路102包括接收线圈L和第二电容C2，接收线圈L，与无线充电发射器中的发射线圈磁耦合，并与整流器电路电连接，用于从所述发射线圈接收交流信号，并将交流信号传输至整流器电路101；所述整流器电路101用于将所述交流信号转换为直流充电信号输出。

具体地，无线充电发射器中的发射线圈将电磁波发射至谐振电路102中的接收线圈L，接收线圈L感应电磁场变化，产生交流信号，交流信号经第二电容C2补偿之后，可以实现对交流信号的补偿和修正。然后通过AC1端和AC2端，将交流信号输出至整流器电路101。整流器电路101用于将交流信号转换为直流充电信号，并通过整流器电路101的输出端输出，使得用电装置基于直流充电信号进行充电。其中，整流器电路101的输出端可作为无线充电接收电路101的输出端。

图1所示的无线充电接收电路10在接收到无线充电发射器发送的信号之后，无线充电接收电路10启动，且整流器电路101工作在全桥模式下。在全桥模式下，Q1、Q4这一组开关管与Q2、Q3这一组开关管在其体二极管的作用下交替导通，通过第一电容缓慢充电，从而将谐振电路102输出的交流信号转换为直流信号输出。

图2示出了全桥模式下，无线充电接收电路10中部分端点的电压信号波形示意图。

如图2所示，由于第一电容C1是缓慢充电的，使得无线充电接收电路10的输出端的电压缓慢上升至最大值直至保持稳定。

谐振电路102输出的交流信号的一个周期可以划分为第一半周期和第二半周期，第一半周期和第二半周期的信号的相位相反。第一半周期与第二半周期的信号的相位相反是指第一半周期和第二半周期的信号的相位相差180°。

在全桥模式下，Q1至Q4的控制端均未施加驱动信号，Q1至Q4通过自身的体二极管控制其导通或者关断。如图2所示，在交流信号的第一半周期内，Q2和Q3导通，Q1和Q4关断，AC2输出高电平信号，AC1输出低电平信号。忽略体二极管的阈值电压，AC2输出高电平信号的电压与输出端的电压基本相同。

如图2所示，在交流信号的第二半周期内，Q1和Q4导通，Q2和Q3断开，AC1输出高电平信号，AC2输出低电平信号，忽略二极管的阈值电压，AC1输出高电平信号的电压与输出端的电压基本相同。如果不忽略二极管的阈值电压，AC1输出高电平信号的电压相比于输出端的电压高出体二极管的电压。

无线充电接收电路10中的整流器电路既可以工作在全桥模式下，也可以工作在半桥模式下。全桥模式，如上所述，是指整流器电路通过两个桥臂上的四个开关管分组交替导通，从而将交流信号转化为直流信号的模式。

半桥模式，如上所述，是指整流器电路通过控制一个桥臂上的两个开关管交替导通，另外一个桥臂的一端接地，从而将交流信号转换为直流信号的模式。

整流器电路工作在半桥模式下，无线充电接收电路10的输出端的电压相比整流器电路工作在全桥模式下无线充电接收电路10的更高。一些实施例中，无线充电接收电路10工作在半桥模式下，其输出端的电压是工作在全桥模式下的两倍。

一些实施例中，可以设置半桥启机电路，利用半桥启机电路对无线充电接收电路101的输出端的电压进行转换，从而向Q2或者Q4提供驱动信号，控制Q4或Q2保持导通，实现整流器电路由全桥模式转换为半桥模式。

针对Q4设置半桥启机电路的情况下，Q4导通后，Q1和Q2交替导通；针对Q2设置半桥启机电路的情况下，Q2导通后，Q3和Q4交替导通。

具体地，Q4导通之后，Q1和Q2交替导通，使得无线充电接收电路10工作在半桥模式下。

Q2导通之后，Q3管和Q4管交替导通，使得无线充电接收电路10工作在半桥模式下。

相关技术中，半桥启机电路包括电阻R、开关管Q5、运算放大器AMP和齐纳管ZD1，该半桥启机电路与无线充电接收电路10的Q4之间的连接关系如图3所示，该半桥启机电路可以向Q4的控制端施加驱动电压，驱动Q4管导通。

在图3所示的半桥启机电路中，输入至Q4管控制端的电压与VRECT电压相同。在一些特殊的场景中，例如无线充电接收电路中的线圈与无线充电发射电路中的线圈的距离较远或者位置不太匹配，导致无线充电接收电路的输出端电压较低，从而导致输入至Q4的控制端的电压较低，不足以达到Q4的阈值电压，因此Q4无法导通，整流器电路可能无法切换至半桥模式，或者无法稳定工作在半桥模式下，无法满足电子设备的充电需求。

另一相关技术中，半桥启机电路包括电阻R，开关管Q5、齐纳管Z1，运算放大器AMP、开关S1、开关S2、开关S3、电容C3和电容C4。该半桥启机电路与无线充电接收电路10的Q4之间的连接关系如图4所示，该半桥启机电路可以向Q4的控制端施加驱动电压，驱动Q4管导通。

在图4所示的半桥启机电路中，使用的器件数量较多，电路内阻较大，电路结构复杂，需要比较复杂的逻辑控制，设计难度较高。

基于此，本申请实施例提供一种半桥启机电路20，本申请提供的半桥启机电路，相比于相关技术，能够基于更低的接收端电压实现半桥启机，从而提升充电效率。

本申请实施例提供的半桥启机电路20的结构示意图如图5所示，半桥启机电路20包括第一储能电路201和第二储能电路202。

第一储能电路201的第一端d1电连接至无线充电接收电路10的输出端VRECT，第一储能电路201的第二端d2电连接至目标中点，第一储能电路201的第三端d3电连接至第二储能电路202的第一端e1，第二储能电路202的第二端e2电连接至目标开关管的控制端，第二储能电路202的第三端e3接地。

目标中点与目标开关管相关。其中，目标开关管为Q2的情况下，目标中点为AC2。目标开关管为Q4的情况下，目标中点为AC1。

无线充电接收电路10的谐振电路102输出交流信号，该交流信号的每一个周期包括第一半周期和第二半周期，第一半周期和第二半周期的信号的相位方向不同。

在交流信号的第一半周期内，第一储能电路201根据无线充电接收电路10的输出端VRECT电压和目标中点的电压进行充电，使得第一储能电路201的第二端d2和第三端d3之间的第一电压差V_d2-d3变大。

在交流信号的第二半周期内，第一储能电路201向第二储能电路202放电，使得第二储能电路202的第二端e2和第三端e3之间的第二电压差V_e2-e3变大。

由于e3接地，V_e2-e3＝V_e2。

当第二电压差V_e2-e3大于目标开关管的阈值电压时，目标开关管导通，AC2接地。且与目标开关管在同一桥臂上的另一开关管不导通，整流器电路101中不包含目标开关管的桥臂上的两个开关管交替导通，以将谐振电路102输出的交流信号转换为直流电信号。

其中，目标开关管导通时，第二电压差V_e2-e3大于全桥模式下无线充电接收电路的输出端VRECT的电压。

下面以目标开关管为Q4例，说明半桥模式下无线充电接收电路10的工作状态：

第二电压差大于Q4的阈值电压时，Q4导通，整流器电路101工作在半桥模式。半桥模式下，Q4始终保持导通状态，Q3始终保持断开状态。Q1和Q2交替导通，使得整流器电路101将谐振电路102输出的电压信号转变为直流充电信号。

本申请实施例提供的半桥启机电路20，第一半周期内，第一储能电路201处于充电状态，使得第一储能电路201第二端d2和第三端d3的第一电压差变大，第二半周期内，第一储能电路201为第二储能电路202充电，使得第二储能电路202的第二端e2和第三端e3之间的第二电压差变大。当第二电压差大于目标开关管的阈值电压时，目标开关管导通，使无线充电接收电路10中的整流器电路101工作在半桥模式，目标开关管导通时第二电压差的绝对值大于无线充电接收电路10的输出电压，即半桥启机电压对无线充电接收电路10的输出电压进行了升压处理，使得可以使用更低的输出端电压实现全桥模式至半桥模式的转换，使整流器电路稳定工作在半桥模式下。

一些实施例中，如图6A所示，第一储能电路201包括第一单向导通支路和第一储能支路，第一单向导通支路的第一端为f1，第二端为f2，

第一单向导通支路包括第一单向导通器件2011。第一储能支路包括一个电容器C5或多个电容器C5，若第一储能支路包括多个电容器C5，多个电容器C5串联。

第二储能电路202包括第二单向导通支路和第二储能支路，第二单向导通支路的第一端为g1，第二端为g2。

第二单向导通支路包括第二单向导通器件2021，第二储能支路包括一个或多个电容器C6，第二储能支路包括多个电容器C6时，多个电容器C6串联。

在图6A中，在交流信号的第一半周期内，第一单向导通支路为导通状态，第一储能支路上的电容器C5根据无线充电接收电路10输出端VRECT的电压和目标中点的电压进行充电，使得第一储能支路两端的电压差变大。

在交流信号的第二半周期内，第二单向导通支路为导通状态，第二储能支路上的电容器C6根据第一储能电路201第三端d3的电压进行充电，使得第二储能支路两端的电压差变大。当第二储能支路两端电压差大于目标开关管的阈值电压时，目标开关管导通，使得整流器电路101工作在半桥模式下，其中，目标开关管导通时，第二储能支路两端电压差大于输出端直流充电电压。

下面分别以目标开关管为Q4和Q2，具体说明半桥启机电路是如何将无线充电接收电路10的输出电压进行升压直至打开目标开关管的。

图6B示出了目标开关管为Q4的情况下，无线充电接收电路10与半桥启机电路20的连接关系。如图6B所示，当目标开关管为Q4时，在第一半周期内，若Q2和Q3导通，Q1和Q4断开，AC1为低电平，此时第一电容器C5充电，使得V_f2-V_AC1＝V_C5＝V_VRECT，V_AC1为Q2导通之后的体二极管电压。在第二半周期内，Q2和Q3断开，Q1和Q4导通，AC1为高电平，V_AC1＝V_VRECT+V_D1，V_f2＝V_AC1+V_C5＝2V_VRECT+V_D1。此时，第二储能支路上的电容器C6进行充电，使得C6两端电压差变大，V_f2变小，直至第二半周期结束。

经过多个周期如此反复循环，电容器C6反复被充电，直至电容器C6两端的电压差值等于目标开关管的阈值电压，此时目标开关管导通。

图7示出了一种半桥启机过程中无线充电接收电路10部分端点的电压波形示意图。如图7所示，整流器电路101初始工作在全桥模式下，输出电压呈缓慢上升的趋势，在Q4未导通之前，AC1和AC2的电压波形与图2相同，当Q4导通时，AC2与地短接，其电压下降至0。

当目标开关管为Q2时，在第一半周期内，若Q2和Q3断开，Q1和Q4导通，AC2为低电平，此时第一电容C5充电，使得V_f2-V_AC2＝V_C5＝V_VRECT，V_AC2为Q4导通之后的体二极管电压。在第二半周期内，Q2和Q3导通，Q1和Q4断开，AC2为高电平，V_AC2＝V_VRECT+V_D2，V_f2＝V_AC2+V_C5＝2V_VRECT+V_D2，此时，第二储能支路上的电容器C6进行充电，使得C6两端电压变大，V_f2的电压值变小，直至第二半周期结束。

经过多个周期如此反复循环，电容器C6反复被充电，直至电容器C6两端的电压差值等于f2端的最大值：2V_VRECT。其中，当C6两端的电压差值等于目标开关管的阈值电压，此时目标开关管导通。一般而言，V_D2很小，可以忽略。

可以看出，经过多个周期反复循环，如图6A所示，电容器C6反复被充电，由于第二单向导通支路是单向导通的，其导通方向为g1指向g2，因此，电容器只接f2指向g1方向的电流的电荷，而不通过g1向f2放电。因此，充电后的C6的最大电压可达到f2的最大电压(2VRECT)。由此可见，半桥启机电路20可以将输出端VRECT电压提升两倍，使得整流器电路10能够在更低的输出电压下实现半桥启机。

一些实施例中，第一单向导通支路中的第一单向导通器件2011可以是第一二极管VD1或第一场效应管Q6，第一场效应管Q6可以是NMOS，也可以是PMOS。第二单向导通支路中的第二单向导通器件2021可以是第二二极管VD2或第二场效应管Q7，第二场效应管可以是NMOS，也可以是PMOS。

图8进一步示出了第一单向导通器件2011为第一二极管VD1，第二单向导通器件2021为第二二极管VD2的情况下，第一储能电路201和第二储能电路202的结构示意图。

图9示出了Q6为NMOS，Q7为NMOS的情况下，第一储能电路201和第二储能电路202的结构示意图。

如图8所示，第一单向导通器件2011为第一二极管VD1时，VD1的正极作为第一单向导通支路的第一端f1，VD1的负极作为第一单向导通支路的第二端f2。

如图9所示，Q6为NMOS时，NMOS衬底与NMOS的栅极连接，NMOS的栅极与NMOS的源极连接，NMOS的源极作为第一单向导通支路的第一端f1与输出端VRECT连接，NMOS的漏极作为第一单向导通支路的第二端f2。如此，该NMOS可以看成是一个二极管，该NMOS的源极可以看做是该二极管的阳极，该NMOS的漏极可以看做是该二极管的阴极。

Q6为PMOS时，PMOS的衬底与PMOS的栅极连接，PMOS的栅极与PMOS的源极连接，PMIOS的漏极作为第一单向导通支路的第一端f1与输出端VRECT连接，PMOS的源极作为第一单向导通支路的第二端f2。如此，该PMOS可以看成是一个二极管，该PMOS的漏极可以看做是该二极管的阳极，该PMOS的源极可以看做是该二极管的阴极。

第一二极管VD1或第一场效应管Q6，用于在交流信号的第一半周期内，控制第一单向导通支路为导通状态，第一单向导通支路的导通方向为第一单向导通支路的第一端f1至第一单向导通支路的第二端f2。

如图8所示，第二单向导通器件2021为第二二极管时，第二二极管D2的正极为第二单向导通支路的第一端g1，第二二极管D2的负极为第二单向导通支路的第二端g2。

如图9所示，Q7为NMOS时，NMOS的衬底与NMOS的栅极连接，NMOS的栅极与NMOS的源极连接，NMOS的源极为第二单向导通支路的第一端g1，NMOS的漏极为第二单向导通支路的第二端g2；如此，该NMOS可以看成是一个二极管，该NMOS的源极可以看做是该二极管的阳极，该NMOS的漏极可以看作是该二极管的阴极。

Q7为PMOS时，PMOS的衬底与PMOS的栅极连接，PMOS的栅极与PMOS的源极连接，PMIOS的漏极为第二单向导通支路的第一端g1，PMOS的源极为第二单向导通支路的第二端g2。如此，该PMOS可以看成是一个二极管，该PMOS的漏极可以看作是该二极管的阳极，该PMOS的源极可以看作是该二极管的阴极。

一些实施例中，如图10所示，第一单向导通支路还包括第一电阻R1，第一电阻R1的第一端作为第一单向导通支路的第一端f1，第一电阻R1的第二端通过第一单向导通器件2011与第二单向导通支路的第一端g1/第二储能电路的第一端e1电连接。

第一电阻用于对第一单向导通支路上的电流进行限流。

一些实施例中，如图11所示，第二储能电路202还包括齐纳二极管ZD2，第二单向导通支路的第一端通过齐纳二级管ZD2接地。

齐纳二极管ZD2，在第二单向导通支路的第一端g1的电压大于第一阈值时导通，用于钳位所述第二单向导通支路的第一端g1的电压小于或等于所述第一阈值。

第一阈值可以根据实际需求设置，示例性地，第一阈值为5.5V。V_g1若大于第一阈值，可能会对目标开关管的栅氧造成损坏。因此，需要基于预先设置的第一阈值对V_g1进行钳位，避免目标开关管的栅氧损坏，使整流器电路101稳定工作在半桥模式。

本申请实施例提供的如图6A、图8、图9和图10所示的半桥启机电路20，相比于图4所示的相关技术的半桥启机电路，结构简单，使用器件较少，如此，能够节约生产成本。

本申请实施例再提供一种无线充电接收器，接收线圈L、第二电容L2、整流器电路101和半桥启机电路20；整流器电路101包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q5和第一电容C1；

第一开关管Q1和第二开关管Q2串联形成第一桥臂，第三开关管Q3和第四开关管Q4串联形成第二桥臂，第一桥臂、第二桥臂和第一电容C1并联，第一桥臂的第一端和第二桥臂的第一端均接地，第一桥臂的第二端和第二桥臂的第二端为整流器电路的输出端；接收线圈L与第二电容C2串联形成谐振电路，第一桥臂的第一中点通过谐振电路与第二桥臂的第二中点电连接；

接收线圈L，与无线充电发射器中的发射线圈磁耦合，并与所述整流器电路电连接，用于从所述发射线圈接收交流信号，并将所述交流信号传输至所述整流器电路；所述整流器电路用于将所述交流信号转换为直流充电信号输出。

申请实施例再提供一种无线充电系统，包括无线充电发射器和无线充电接收器。其中，无线充电接收器包括无线充电接收电路10和半桥启机电路20，半桥启机电路20可以采用前文图5、图6A、图8至图11任一实施例的结构，具体实现方式参照前文的相关描述，其实现原理以及技术效果类似，简明起见，此处不做赘述。

本申请所提供的几个电路实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的电路实施例。

以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种半桥启机电路，其特征在于，应用于无线充电接收电路，所述无线充电接收电路包括整流器电路和谐振电路；

所述整流器电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电容；

所述第一开关管和所述第二开关管串联形成第一桥臂，所述第三开关管和所述第四开关管串联形成第二桥臂，所述第一桥臂、所述第二桥臂和所述第一电容并联，所述第一桥臂的第一端和所述第二桥臂的第一端均接地，所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第二端为所述无线充电接收电路的输出端；所述第一桥臂的第一中点通过所述谐振电路与所述第二桥臂的第二中点电连接；

所述谐振电路用于将无线充电发射器发送的信号转换为交流信号，通过所述第一中点和所述第二中点，将所述交流信号输出至所述整流器电路；所述整流器电路用于将所述交流信号转换为直流充电信号输出；

所述半桥启机电路包括：第一储能电路和第二储能电路；

所述第一储能电路的第一端电连接至所述无线充电接收电路的输出端，所述第一储能电路的第二端电连接至目标中点，所述第一储能电路的第三端电连接至所述第二储能电路的第一端，所述第二储能电路的第二端电连接至目标开关管的控制端，所述第二储能电路的第三端接地；其中，所述目标开关管为所述第二开关管的情况下，所述目标中点为所述第一中点，所述目标开关管为所述第四开关管的情况下，所述目标中点为所述第二中点；

在所述交流信号的第一半周期内，所述第一储能电路根据所述输出端的电压和所述目标中点的电压进行充电，使得所述第一储能电路的第二端和第三端之间的第一电压差变大；

在所述交流信号的第二半周期内，所述第一储能电路向所述第二储能电路放电，使得所述第二储能电路的第二端和第三端之间的第二电压差变大；

当所述第二电压差大于所述目标开关管的阈值电压时，所述目标开关管导通，且与所述目标开关管在同一桥臂上的另一开关管断开，所述整流器电路中不包含所述目标开关管的桥臂上的两个开关管交替导通，以将所述谐振电路输出的交流信号转换为直流充电信号；其中，所述目标开关管导通时，所述第二电压差大于所述输出端的电压。

2.根据权利要求1所述的半桥启机电路，其特征在于，所述第一储能电路包括：第一单向导通支路和第一储能支路；所述第一储能支路包括一个电容器或者多个电容器，所述多个电容器串联；所述第一单向导通支路的导通方向为所述第一单线导通支路的第一端至所述第一单向导通支路的第二端；

所述第一单向导通支路的第一端作为所述第一储能电路的第一端与所述无线充电接收电路的输出端电连接；所述第一单向导通支路的第二端作为所述第一储能电路的第三端通过所述第一储能支路与所述目标中点电连接；

在所述交流信号的第一半周期内，所述第一单向导通支路为导通状态，所述第一储能支路上的电容器根据所述无线充电接收电路的输出端的电压和所述目标中点的电压进行充电，使得所述第一储能支路的两端的电压差变大。

3.根据权利要求2所述的半桥启机电路，其特征在于，所述第一单向导通支路包括第一单向导通器件，所述第一单向导通器件为第一二极管、N型金属氧化物半导体NMOS或P型金属氧化物半导体PMOS；

所述第一单向导通器件为所述第一二极管时，所述第一二极管的正极为所述第一单向导通支路的第一端，所述第一二极管的负极为所述第一单向导通支路的第二端；

所述第一单向导通器件为NMOS时，所述NMOS的衬底与所述NMOS的栅极连接，所述NMOS的栅极与所述NMOS的源极连接，所述NMOS的源极为所述第一单向导通支路的第一端，所述NMOS的漏极为所述第一单向导通支路的第二端；

所述第一单向导通器件为PMOS时，所述PMOS的衬底与所述PMOS的栅极连接，所述PMOS的栅极与所述PMOS的漏极连接，所述PMIOS的漏极为所述第一单向导通支路的第一端，所述PMOS的源极为所述第一单向导通支路的第二端；

所述第一单向导通器件在所述交流信号的第一半周期内导通，使得所述第一单向导通支路为导通状态。

4.根据权利要求3所述的半桥启机电路，其特征在于，所述第一单向导通支路还包括第一电阻，第一电阻与所述第一单向导通器件串联；所述第一电阻，用于对所述第一单向导通支路上的电流进行限流。

5.根据权利要求1所述的半桥启机电路，其特征在于，所述第二储能电路包括：第二单向导通支路和第二储能支路；所述第二储能电路包括一个或者多个电容器，所述多个电容器串联；所述第二单向导通支路的导通方向为所述第二单向导通支路的第一端至所述第一单向导通支路的第二端；

所述第二单向导通支路的第一端作为所述第二储能电路的第一端与所述第一储能电路的第三端电连接，所述第二单向单通支路的第二端作为所述第二储能电路的第二端与所述目标开关管的控制端电连接，所述第二单向导通支路的第二端还通过所述第二储能支路接地；

在所述交流信号的第二半周期内，所述第二单向导通支路为导通状态，所述第二储能支路上的电容器根据所述第一储能电路第三端的电压进行充电，使得所述第二储能支路的两端的电压差变大。

6.根据权利要求5所述的半桥启机电路，其特征在于，所述第二单向导通支路包括第二单向导通器件，所述第二单向导通器件为第二二极管、NMOS或PMOS；

所述第二单向导通器件为所述第二二极管时，所述第二二极管的正极为所述第二单向导通支路的第一端，所述第二二极管的负极为所述第二单向导通支路的第二端；

所述第二单向导通器件为NMOS时，所述NMOS的衬底与所述NMOS的栅极连接，所述NMOS的栅极与所述NMOS的源极连接，所述NMOS的源极为所述第二单向导通支路的第一端，所述NMOS的漏极为所述第二单向导通支路的第二端；

所述第二单向导通器件为PMOS时，所述PMOS的衬底与所述PMOS的栅极连接，所述PMOS的栅极与所述PMOS的漏极连接，所述PMIOS的漏极为所述第二单向导通支路的第一端，所述PMOS的源极为所述第二单向导通支路的第二端。

7.根据权利要求5所述的半桥启机电路，其特征在于，所述第二储能电路还包括齐纳二极管，所述齐纳二极管的第一端与所述第二单向导通支路的第一端电连接，所述齐纳二极管的第二端接地；

所述齐纳二极管，在所述第二单向导通支路的第一端的电压大于第一阈值时导通，用于钳位所述第二储能电路的第一端的电压小于或等于所述第一阈值。

8.根据权利要求2或5所述的半桥启机电路，其特征在于，所述目标开关管为所述第四开关管；

在所述交流信号的第一半周期内，所述第二开关管和所述第三开关管导通，所述第四开关管和所述第二开关管断开；

在所述交流信号的第二半周期内，所述第二开关管和所述第三开关管断开，所述第四开关管和所述第二开关管导通。

9.根据权利要求2或5所述的半桥启机电路，其特征在于，所述目标开关管为所述第二开关管；

在所述交流信号的第一半周期内，所述第二开关管和所述第三开关管断开，所述第四开关管和所述第二开关管导通；

在所述交流信号的第二半周期内，所述第二开关管和所述第三开关管导通，所述第四开关管和所述第二开关管断开。

10.一种无线充电接收器，其特征在于，包括接收线圈、第二电容、整流器电路和权利要求1至9任一项所述的半桥启机电路；所述整流器电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电容；

所述接收线圈，与无线充电发射器中的发射线圈磁耦合，并与所述整流器电路电连接，用于从所述发射线圈接收交流信号，并将所述交流信号传输至所述整流器电路；所述整流器电路用于将所述交流信号转换为直流充电信号输出；

所述第一开关管和所述第二开关管串联形成第一桥臂，所述第三开关管和所述第四开关管串联形成第二桥臂，所述第一桥臂、所述第二桥臂和所述第一电容并联，所述第一桥臂的第一端和所述第二桥臂的第一端均接地，所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第二端为所述整流器电路的输出端；所述接收线圈与所述第二电容串联形成谐振电路，所述第一桥臂的第一中点通过所述谐振电路与所述第二桥臂的第二中点电连接。

11.一种芯片，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的半桥启机电路，或者，权利要求10所述的无线充电接收器。

12.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求11所述的芯片。