CN206135557U - 一种带can/lin通讯的半桥驱动式无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置，包括汽车电源接口、电源控制电路、半桥输入电源电路、主芯片控制电路、半桥驱动控制电路、无线发送线圈、通讯处理器、LIN转换器、CAN转换器和汽车总线接口，电源接口连接电源控制电路的输入端，半桥输入电源电路分别连接主芯片控制电路和半桥驱动控制电路，主芯片控制电路分别连接半桥驱动控制电路、无线发送线圈和通讯处理器，半桥驱动控制电路连接无线发送线圈，通讯处理器分别连接LIN转换器和CAN转换器，LIN转换器和CAN转换器分别连接汽车总线接口。与现有技术相比，本实用新型具有实时控制和无线充电效果好、结构简单、节省空间、降低成本等优点。

Description

一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置

技术领域

本实用新型涉及一种无线充电装置，尤其是涉及一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置。

背景技术

随着无线充电的在车载端的广泛应用，无线充电给驾驶员带来很高的用户体验以及提高了驾驶的安全性，给整车厂关于整车布线减少了大量工作，节省了材料。但是当前的无线充电产品无线充电状态不能被驾驶员随时控制以及监控，给驾驶员带来很多烦恼。过高的成本也是车厂无法广泛应用此产品的重要原因。

随着手机从模拟机过渡到智能手机，智能手机能够处理高清视频游戏等，但功耗非常之大，智能机平均待机时间只有一天左右，其充电需求之非常大，传统的无线充电是支持QI无线标准的充电，它是采用电磁感应原理充电，但原有的全桥控制模式电路结构复杂，成本偏高，这样大大限制无线充电设备的应用，无法满足汽车市场上对无线设备充电的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置，具有实时控制和无线充电效果好、结构简单、节省空间、降低成本等优点。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置包括汽车电源接口、电源控制电路、半桥输入电源电路、主芯片控制电路、半桥驱动控制电路、无线发送线圈、通讯处理器、LIN转换器、CAN转换器和汽车总线接口，所述汽车电源接口连接电源控制电路的输入端，所述电源控制电路的输出端分别连接半桥输入电源电路、主芯片控制电路、半桥驱动控制电路、通讯处理器、LIN转换器和CAN转换器，所述半桥输入电源电路分别连接主芯片控制电路和半桥驱动控制电路，所述主芯片控制电路分别连接半桥驱动控制电路、无线发送线圈和通讯处理器，所述半桥驱动控制电路连接无线发送线圈，所述通讯处理器分别连接LIN转换器和CAN转换器，所述LIN转换器和CAN转换器分别连接汽车总线接口。

所述电源控制电路包括稳压滤波电路、第一驱动开关、DC/DC驱动开关和DC/DC供电芯片，所述汽车电源接口连接稳压滤波电路，所述稳压滤波电路连接第一驱动开关，所述第一驱动开关分别连接半桥输入电源电路、DC/DC驱动开关、DC/DC供电芯片和LIN转换器，所述DC/DC驱动开关分别连接半桥输入电源电路和主芯片控制电路，所述DC/DC供电芯片分别连接主芯片控制电路、半桥驱动控制电路、通讯处理器、LIN转换器和CAN转换器。

所述半桥输入电源电路包括变压器、第二驱动开关、第一相位解调器和第一滤波器，所述电源控制电路的输出端连接变压器中初级线圈的一端，所述变压器中初级线圈的另一端连接第二驱动开关，变压器中次级线圈的一端分别连接第一相位解调器、主芯片控制电路和半桥驱动控制电路，变压器中次级线圈的另一端接地，所述第二驱动开关分别连接电源控制电路和第一滤波器，所述第一滤波器和第一相位解调器均分别连接主芯片控制电路。

主芯片控制电路包括MCU主芯片、充电电压采集电路、数据解调器、线圈通断电开关和开关驱动电路，所述电源控制电路和半桥输入电源电路均分别连接MCU主芯片，所述MCU主芯片分别连接半桥驱动控制电路、充电电压采集电路、数据解调器、开关驱动电路和通讯处理器，所述半桥驱动控制电路、充电电压采集电路和线圈通断电开关分别连接无线发送线圈，所述开关驱动电路连接线圈通断电开关。

所述主芯片控制电路还包括连接MCU主芯片的线圈温度感应器，所述线圈温度感应器紧贴无线发送线圈设置。

所述半桥驱动控制电路包括半桥驱动芯片、第三驱动开关、第四驱动开关、充电电流采集电路和第二相位解调器，所述第三驱动开关的一端连接半桥输入电源电路，第三驱动开关的另一端分别连接无线发送线圈和第四驱动开关的一端，所述第四驱动开关的另一端分别连接充电电流采集电路和地端，所述半桥驱动芯片分别连接第三驱动开关和第四驱动开关，所述充电电流采集电路分别连接主芯片控制电路和第二相位解调器，所述第二相位解调器连接主芯片控制电路。

所述半桥驱动芯片的型号为MCP14700。

还包括LED驱动电路，所述LED驱动电路分别连接汽车总线和主芯片控制电路。

所述无线发送线圈为三个。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)实时控制和无线充电效果好：无线充电装置通过CAN转换器和LIN转换器与汽车总线相连接，便于实时获取和控制无线充电装置的工作状态，提供驾驶员的用户体验度，同时采用主芯片控制电路实现半桥输入电源的闭环控制、半桥驱动的闭环控制以及无线发送线圈工作状态的闭环控制，使得装置可在不同输入电源、不同无线充电负载下稳定充电。

2)结构更简单：应用半桥控制模式可以有效的简化部分电路，在省略元器件的同时可以节省PCB空间，并且达到缩减成本的最终结果。

3)汽车级：目前市场上还没有针对汽车级的半桥控制的无线充电发射装置，本装置完全符合汽车的设计要求。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构示意图；

图2为电压控制电路的示意图；

图3为主芯片控制电路的示意图；

图4为线圈温度感应器的电路示意图；

图5为半桥驱动控制电路的示意图。

图中：1、无线发送线圈，2、汽车电源接口，3、电源控制电路，4、半桥输入电源电路，5、主芯片控制电路，6、半桥驱动控制电路，7、通讯处理器，8、LIN转换器，9、CAN转换器，10、汽车总线接口，11、LED驱动电路，12、唤醒开关，13、无线接收线圈，14、无线充电控制器，301、稳压滤波电路，302、第一驱动开关，303、DC/DC驱动开关，304、DC/DC供电芯片，401、变压器，402、第二驱动开关，403、第一相位解调器，404、第一滤波器，501、MCU主芯片，502、充电电压采集电路，503、数据解调器，504、线圈通断电开关，505、开关驱动电路，506、线圈温度感应器，601、半桥驱动芯片，602、第三驱动开关，603、第四驱动开关，604、充电电流采集电路，605、第二相位解调器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种双模半桥驱动式无线充电装置，包括汽车电源接口2、电源控制电路3、半桥输入电源电路4、主芯片控制电路5、半桥驱动控制电路6、无线发送线圈1、通讯处理器7、LIN转换器8、CAN转换器9和汽车总线接口10，汽车电源接口2连接电源控制电路3的输入端，电源控制电路3的输出端分别连接半桥输入电源电路4、主芯片控制电路5、半桥驱动控制电路6、通讯处理器7、LIN转换器8和CAN转换器9，半桥输入电源电路4分别连接主芯片控制电路5和半桥驱动控制电路6，主芯片控制电路5分别连接半桥驱动控制电路6、无线发送线圈1和通讯处理器7，半桥驱动控制电路6连接无线发送线圈1，通讯处理器7分别连接LIN转换器8和CAN转换器9，LIN转换器8和CAN转换器9分别连接汽车总线接口10。无线发送线圈1通过磁场将能量传递给无线接收线圈13，无线接收线圈13连接无线充电控制器14，由无线充电控制器14向负载进行充电。

CAN转换器9和LIN转换器8建立CAN/LIN总线，CAN/LIN总线与汽车总线相连接，具有以下功能：可以关闭和打开无线充电装置；可以控制无线充电模块工作频段，避免干扰其他电子设备；可以诊断无线充电系统故障；可以支持手持设备无线充电。

如图2所示，电源控制电路3用于适应接入不同电压的汽车电源，并将电源分为三路，一路向半桥输入电源电路4输出，一路向主芯片控制电路5和半桥驱动控制电路6内的芯片提供芯片电压，一路向通讯处理器7、LIN转换器8和CAN转换器9提供工作电压，电源控制电路3包括稳压滤波电路301、第一驱动开关302、DC/DC驱动开关303和DC/DC供电芯片304，电源接口连接稳压滤波电路301，稳压滤波电路301连接第一驱动开关302，第一驱动开关302分别连接半桥输入电源电路4、DC/DC驱动开关303、DC/DC供电芯片304和LIN转换器8，DC/DC驱动开关303分别连接半桥输入电源电路4和主芯片控制电路5，DC/DC供电芯片304分别连接主芯片控制电路5、半桥驱动控制电路6、通讯处理器7、LIN转换器8和CAN转换器9，提供5V电压。整个无线充电装置可以接受9-16V范围的电压输，此电源控制电路3中采用ESD(静电阻抗器)保护器件，能够承受接触放电8KV和空气放电15KV的高压。DC/DC供电芯片304还通过唤醒开关12连接汽车总线接口10，接收唤醒IGN信号。

半桥输入电源电路4用于向半桥驱动控制电路6提供半桥输入电源，半桥输入电源电路4包括变压器401、第二驱动开关402、第一相位解调器403和第一滤波器404，第一驱动开关302连接变压器401中初级线圈的一端，变压器401中初级线圈的另一端连接第二驱动开关402，变压器401中次级线圈的一端分别连接第一相位解调器403、主芯片控制电路5和半桥驱动控制电路6，变压器401中次级线圈的另一端经电阻接地，第二驱动开关402分别连接电源控制电路3和第一滤波器404，第一滤波器404和第一相位解调器403均分别连接主芯片控制电路5的MCU主芯片501，MCU主芯片501通过与半桥输入电源电路4的连接以及与DC/DC驱动开关303的连接，构成控制半桥输入电源电路4输出的闭环回路。

如图3所示，主芯片控制电路5具有控制半桥输入电源电路4输出、控制半桥驱动控制电路6输出、控制与检测无线发送线圈1工作状态以及与汽车总线通讯的功能，主芯片控制电路5包括MCU(微处理器)主芯片501、充电电压采集电路502、数据解调器503、线圈通断电开关504和开关驱动电路505，电源控制电路3的DC/DC驱动开关303、DC/DC供电芯片304和半桥输入电源电路4均分别连接MCU主芯片501，MCU主芯片501分别连接半桥驱动控制电路6、充电电压采集电路502、数据解调器503、开关驱动电路505和通讯处理器7，半桥驱动控制电路6、充电电压采集电路502和线圈通断电开关504分别连接无线发送线圈1，开关驱动电路505连接线圈通断电开关504，实现控制与检测无线发送线圈1工作状态的功能。其中，MCU主芯片501的型号为ASTWBC。MCU主芯片501通过LED驱动电路11连接汽车总线接口10，利用LED驱动电路11中的两路LED可以显示工作状态。MCU主芯片501还与汽车总线接口10连接，接收智能钥匙PEPS控制信号。

主芯片控制电路5还包括连接MCU主芯片501的线圈温度感应器506，线圈温度感应器506紧贴无线发送线圈1设置，线圈温度感应器506的内部电路结构如图4所示。此线圈温度感应器506的电路通过线圈上的3个NTC电阻，实时检测线圈上的温度，进行信号的处理后发给MCU主芯片501处理做出过温保护动作。

如图5所示，半桥驱动控制电路6用于桥无线发送线圈1提供交流电流，采用MOS管进行半桥驱动，具有充电效率高的特点，半桥驱动控制电路6包括半桥驱动芯片601、第三驱动开关602、第四驱动开关603、充电电流采集电路604和第二相位解调器605，第三驱动开关602的一端连接半桥输入电源电路4的变压器401中次级线圈，第三驱动开关602的另一端分别连接无线发送线圈1和第四驱动开关603的一端，第四驱动开关603的另一端分别连接充电电流采集电路604和地端，半桥驱动芯片601分别连接第三驱动开关602和第四驱动开关603，充电电流采集电路604分别连接主芯片控制电路5的MCU主芯片501和第二相位解调器605，第二相位解调器605连接主芯片控制电路5的MCU主芯片501。其中，半桥驱动芯片601的型号为MCP14700。图5中，半桥控制输入信号1：UPBL，半桥控制输入信号2：DNBL。

该无线充电装置设置于壳体内，且无线发送线圈1为三个，并与磁芯由胶粘接，汽车电源接口2、电源控制电路3、半桥输入电源电路4、主芯片控制电路5、半桥驱动控制电路6、通讯处理器7、LIN转换器8、CAN转换器9和汽车总线接口10均集成于控制电路板上，无线发送线圈1、铝制屏蔽罩、屏蔽罩底座和控制电路板由上至下依次设于壳体内，屏蔽罩与控制电路板之间留有间隙，可有效地防止无线发送线圈1的电磁场对控制电路板工作造成的影响，壳体包括卡扣式相连接的壳体上盖和壳体底座。

工作原理：手持设备放在壳体上无线充电，车端主机通过CAN/LIN总线发送信息给控制无线充电的MCU主芯片501，通过MCU主芯片501可以知道被无线充电设备的状态，或通知MCU主芯片501关闭无线充电功能，或通知MCU主芯片501进入休眠、正常工作、待机等等系统模式。

Claims (9)

1.一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置，其特征在于，包括汽车电源接口(2)、电源控制电路(3)、半桥输入电源电路(4)、主芯片控制电路(5)、半桥驱动控制电路(6)、无线发送线圈(1)、通讯处理器(7)、LIN转换器(8)、CAN转换器(9)和汽车总线接口(10)，所述汽车电源接口(2)连接电源控制电路(3)的输入端，所述电源控制电路(3)的输出端分别连接半桥输入电源电路(4)、主芯片控制电路(5)、半桥驱动控制电路(6)、通讯处理器(7)、LIN转换器(8)和CAN转换器(9)，所述半桥输入电源电路(4)分别连接主芯片控制电路(5)和半桥驱动控制电路(6)，所述主芯片控制电路(5)分别连接半桥驱动控制电路(6)、无线发送线圈(1)和通讯处理器(7)，所述半桥驱动控制电路(6)连接无线发送线圈(1)，所述通讯处理器(7)分别连接LIN转换器(8)和CAN转换器(9)，所述LIN转换器(8)和CAN转换器(9)分别连接汽车总线接口(10)。

2.根据权利要求1所述的一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置，其特征在于，所述电源控制电路(3)包括稳压滤波电路(301)、第一驱动开关(302)、DC/DC驱动开关(303)和DC/DC供电芯片(304)，所述汽车电源接口(2)连接稳压滤波电路(301)，所述稳压滤波电路(301)连接第一驱动开关(302)，所述第一驱动开关(302)分别连接半桥输入电源电路(4)、DC/DC驱动开关(303)、DC/DC供电芯片(304)和LIN转换器(8)，所述DC/DC驱动开关(303)分别连接半桥输入电源电路(4)和主芯片控制电路(5)，所述DC/DC供电芯片(304)分别连接主芯片控制电路(5)、半桥驱动控制电路(6)、通讯处理器(7)、LIN转换器(8)和CAN转换器(9)。

3.根据权利要求1所述的一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置，其特征在于，所述半桥输入电源电路(4)包括变压器(401)、第二驱动开关(402)、第一相位解调器(403)和第一滤波器(404)，所述电源控制电路(3)的输出端连接变压器(401)中初级线圈的一端，所述变压器(401)中初级线圈的另一端连接第二驱动开关(402)，变压器(401)中次级线圈的一端分别连接第一相位解调器(403)、主芯片控制电路(5)和半桥驱动控制电路(6)，变压器(401)中次级线圈的另一端接地，所述第二驱动开关(402)分别连接电源控制电路(3)和第一滤波器(404)，所述第一滤波器(404)和第一相位解调器(403)均分别连接主芯片控制电路(5)。

4.根据权利要求1所述的一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置，其特征在于，主芯片控制电路(5)包括MCU主芯片(501)、充电电压采集电路(502)、数据解调器(503)、线圈通断电开关(504)和开关驱动电路(505)，所述电源控制电路(3)和半桥输入电源电路(4)均分别连接MCU主芯片(501)，所述MCU主芯片(501)分别连接半桥驱动控制电路(6)、充电电压采集电路(502)、数据解调器(503)、开关驱动电路(505)和通讯处理器(7)，所述半桥驱动控制电路(6)、充电电压采集电路(502)和线圈通断电开关(504)分别连接无线发送线圈(1)，所述开关驱动电路(505)连接线圈通断电开关(504)。

5.根据权利要求4所述的一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置，其特征在于，所述主芯片控制电路(5)还包括连接MCU主芯片(501)的线圈温度感应器(506)，所述线圈温度感应器(506)紧贴无线发送线圈(1)设置。

6.根据权利要求1所述的一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置，其特征在于，所述半桥驱动控制电路(6)包括半桥驱动芯片(601)、第三驱动开关(602)、第四驱动开关(603)、充电电流采集电路(604)和第二相位解调器(605)，所述第三驱动开关(602)的一端连接半桥输入电源电路(4)，第三驱动开关(602)的另一端分别连接无线发送线圈(1)和第四驱动开关(603)的一端，所述第四驱动开关(603)的另一端分别连接充电电流采集电路(604)和地端，所述半桥驱动芯片(601)分别连接第三驱动开关(602)和第四驱动开关(603)，所述充电电流采集电路(604)分别连接主芯片控制电路(5)和第二相位解调器(605)，所述第二相位解调器(605)连接主芯片控制电路(5)。

7.根据权利要求6所述的一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置，其特征在于，所述半桥驱动芯片(601)的型号为MCP14700。

8.根据权利要求1所述的一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置，其特征在于，还包括LED驱动电路(11)，所述LED驱动电路(11)分别连接汽车总线和主芯片控制电路(5)。

9.根据权利要求1所述的一种带CAN/LIN通讯的半桥驱动式无线充电装置，其特征在于，所述无线发送线圈(1)为三个。