CN208862639U - 高集成度小功率无线充电接收机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高集成度小功率无线充电接收机，其包括：LC谐振单元，Qi调制单元，整流单元，充电管理芯片，以及用于根据电池电压调整LC谐振单元的无线发射功率的控制芯片，用于对整流单元输出的整流电压与充电管理芯片的输入电压进行同时采样的采样单元。LC谐振单元通过整流单元与采样单元的第一采样端连接，充电管理芯片的电压输入端与采样单元的第二采样端连接，采样单元的输入端与控制芯片的模拟电压输入端连接。控制芯片的控制端通过Qi调制单元与LC谐振单元的受控端连接。本实用新型的有益效果在于：功耗低，发热小，且充电管理芯片与控制芯片共用一个电流采样，电流采样精度高。

Description

高集成度小功率无线充电接收机

技术领域

本实用新型涉及无线充电的技术领域，特别涉及一种高集成度小功率无线充电接收机。

背景技术

无线充电越来越普及，小功率的无线充电应用越来越多，电动牙刷，电动剃须刀，儿童玩具，儿童手表等等。早期的小功率无线充电并非基于Qi的协议，而仅仅是通过线圈电磁感应实现功率传输。而最近几年的随着Qi技术的成熟，为了兼容性考虑，小功率无线充电大部分基于Qi协议的无线充电，其接收端的功能模块主要包括：LC谐振单元，整流器，LDO线性稳压器或Buck 电路以及电池充电管理芯片。LC谐振单元作用为电磁感应，实现能量吸收，整流器作用为交流到直流的转换，LDO线性稳压器或Buck电路为实现稳定的输出，给后级充电管理芯片输入使用，电池充电管理芯片实现电池的充电管理。

现有无线充电接收模块通常采用LDO线性充电，其缺点在于：1、充电管理芯片的输入即为整流输出，为固定5V，当电池电压比较低的时候，充电管理芯片上的功率随电池电压降低增加，导致整个模块发热严重；2、充电管理芯片与控制芯片各自有一套采样电流电压，设计冗余度高且复杂，成本高；3、充电管理芯片的充饱截至电流通常为低于10mA，电流采样精度低。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的主要目的是提供一种高集成度小功率无线充电接收机，其功耗低，发热小，且充电管理芯片与控制芯片共用一个电流采样，电流采样精度高。

为实现上述目的，本实用新型提出的高集成度小功率无线充电接收机，其包括：用于进行电磁感应吸收能量的LC谐振单元，用于进行Qi调制的Qi调制单元，用于将交流转换为直流的整流单元，用于进行充电管理的充电管理芯片，以及用于根据电池电压调整LC谐振单元的无线发射功率的控制芯片。在本实用新型实施例中，还包括：用于对整流单元输出的整流电压与充电管理芯片的输入电压进行同时采样的采样单元。LC谐振单元通过整流单元与采样单元的第一采样端连接，充电管理芯片的电压输入端与采样单元的第二采样端连接，采样单元的输入端与控制芯片的模拟电压输入端连接。控制芯片的控制端通过Qi调制单元与LC谐振单元的受控端连接。

优选地，采样单元包括放大器U3，放大器U3的同向输入端与电阻R51的第一端连接，电阻R51的第二端作为采样单元的第一采样端，并与电阻R50的第一端、电阻R36的第一端连接，电阻R36的第二端通过电阻R37接地。

放大器U3的反向输入端与电阻R52的第一端连接，电阻R52的第二端作为采样单元的第二采样端，并与电阻R50的第一端连接。

放大器U3的输出端与电阻R53的第一端连接，电阻R53的第二端作为采样单元的输出端，与控制芯片的模拟电压输入端连接，并通过电容C26接地。

优选地，控制芯片的型号为N76E003的单片机。

优选地，充电管理芯片的型号为bq24076或SGM4056。

优选地，Qi调制单元包括MOS管M1与MOS管M2，MOS管M1的栅极和MOS管M2 的栅极作为Qi调制单元的受控端，与控制芯片的控制端连接，并通过电阻R31 接地。MOS管M1的源极、MOS管M2的源极接地。MOS管M1的漏极通过电阻R30与电容C6与LC谐振单元的受控端连接，MOS管M2的漏极通过电阻R29与电容C14与 LC谐振单元的受控端连接。

优选地，整流单元包括MOS管Q10与MOS管Q11，MOS管Q10的源极与MOS管Q11 的源极连接后接地。MOS管Q10的漏极与二极管D11的同向端、Qi调制单元的输出端连接，并通过电阻R33与MOS管Q11的栅极连接，MOS管Q11的漏极与二极管 D12的同向端、Qi调制单元的输出端连接，并通过电阻R32与MOS管Q10的栅极连接。二极管D11的反向端和二极管D12的反向端作为整流单元的整流电压输出端，与采样单元的第一采样端连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、整流单元与充电管理芯片共用一个采样单元采样，降低了采样冗余，可可实现高精度的采样；

2、整流单元输出的整流电压可随电池电压的变化二变化，从而维持充电管理芯片的输入电压随电池电压同步变化，使得充电管理芯片的输入输出保持一个固定压降，控制充电管理芯片的功耗，降低芯片温度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型高集成度小功率无线充电接收机的基本架构图；

图2为本实用新型高集成度小功率无线充电接收机的电路原理图；

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本实用新型提出一种高集成度小功率无线充电接收机。

参照图1，图1为本实用新型高集成度小功率无线充电接收机的基本架构图，图2为本实用新型高集成度小功率无线充电接收机的电路原理图。

如图1所示，在本实用新型实施例中，该高集成度小功率无线充电接收机，其包括LC谐振单元100、Qi调制单元200、整流单元300、充电管理芯片500、控制芯片400以及采样单元600。LC谐振单元100用于进行电磁感应吸收能量，在本实施例中，其可采用现有的线圈谐振腔来进行电磁感应。Qi调制单元200 用于进行Qi调制，整流单元300用于将交流转换为直流，充电管理芯片500用于进行充电管理，控制芯片400用于根据电池电压调整LC谐振单元100的无线发射功率，采样单元600用于对整流单元300输出的整流电压与充电管理芯片500的输入电压进行同时采样。LC谐振单元100通过整流单元300与采样单元 600的第一采样端连接，充电管理芯片500的电压输入端与采样单元600的第二采样端连接，采样单元600的输入端与控制芯片400的模拟电压输入端连接。控制芯片400的控制端通过Qi调制单元200与LC谐振单元100的受控端连接。

如图2所示，在本实施例中，控制芯片400的型号为N76E003的单片机，充电管理芯片500的型号为bq24076或SGM4056，或者。控制芯片400的CLK引脚通过电阻R62与电池的正极连接，并通过电阻R63接地。充电管理芯片500两个BAT 引脚与电池的正极连接，并通过电容C31接地。

采样单元600包括放大器U3，放大器U3的同向输入端与电阻R51的第一端连接，电阻R51的第二端作为采样单元600的第一采样端，并与电阻R50的第一端、电阻R36的第一端连接，电阻R36的第二端通过电阻R37接地。放大器U3的反向输入端与电阻R52的第一端连接，电阻R52的第二端作为采样单元600的第二采样端，并与电阻R50的第一端连接。放大器U3的输出端与电阻R53的第一端连接，电阻R53的第二端作为采样单元600的输出端，与控制芯片400的IIN 引脚连接，并通过电容C26接地。

Qi调制单元200包括MOS管M1与MOS管M2，MOS管M1的栅极和MOS管M2的栅极作为Qi调制单元200的受控端，与控制芯片400的COMM引脚连接，并通过电阻 R31接地。MOS管M1的源极、MOS管M2的源极接地。MOS管M1的漏极通过电阻R30 与电容C6与LC谐振单元100的受控端连接，MOS管M2的漏极通过电阻R29与电容 C14与LC谐振单元100的受控端连接。

整流单元300包括MOS管Q10与MOS管Q11，MOS管Q10的源极与MOS管Q11的源极连接后接地。MOS管Q10的漏极与二极管D11的同向端、Qi调制单元200的输出端连接，并通过电阻R33与MOS管Q11的栅极连接，MOS管Q11的漏极与二极管 D12的同向端、Qi调制单元200的输出端连接，并通过电阻R32与MOS管Q10的栅极连接。二极管D11的反向端和二极管D12的反向端作为整流单元300的整流电压输出端，与电阻R51的第二端连接。

本实用新型的工作原理是：

LC谐振单元100通过电磁感应吸收能量，并释放至整流单元300进行整流，产生整流电压，整流电压经过电阻R50后生成输入电压至充电管理芯片500。其间，电阻R36与电阻R37采样整流电压，控制芯片400通过电阻R62与R63采样电池电压，控制芯片400根据检测的电池电压，得到需要输出的整流电压的目标值，再通过Qi调制单元200，以ASK调制方式控制LC谐振单元100的无线充电发射，使得整流单元300输出的整流电压达到目标值，从而完成整流电压跟随电池电压变化，维持充电管理芯片500的输入电压随电池电压同步变化，使得充电管理芯片500的输入输出保持一个固定压降，控制充电管理芯片500的功耗，降低芯片温度。

整流电压经过电阻R50后生成输入电压时，电阻R50上的电压经过放大器 U3进行差分放大，输出模拟电压给控制芯片400，由控制芯片400的ADC采样转换为电流信息，实现对整流单元300的充电管理芯片500共用一个电流采样。在本实施例中，由于芯片的功率可控制在小功率的，电阻R50可做到50欧姆，提高采样精度，并且共模运放的倍数可提高到70，实现10mA的电流采样精度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、整流单元300与充电管理芯片500共用一个采样单元600采样，降低了采样冗余，可实现高精度的采样；

2、整流单元300输出的整流电压可随电池电压的变化二变化，从而维持充电管理芯片500的输入电压随电池电压同步变化，使得充电管理芯片500的输入输出保持一个固定压降，控制充电管理芯片500的功耗，降低芯片温度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种高集成度小功率无线充电接收机，其包括：用于进行电磁感应吸收能量的LC谐振单元，用于进行Qi调制的Qi调制单元，用于将交流转换为直流的整流单元，用于进行充电管理的充电管理芯片，以及用于根据电池电压调整LC谐振单元的无线发射功率的控制芯片；其特征在于，还包括：用于对整流单元输出的整流电压与充电管理芯片的输入电压进行同时采样的采样单元；所述LC谐振单元通过整流单元与采样单元的第一采样端连接，充电管理芯片的电压输入端与采样单元的第二采样端连接，采样单元的输入端与控制芯片的模拟电压输入端连接；所述控制芯片的控制端通过Qi调制单元与LC谐振单元的受控端连接。

2.如权利要求1所述的高集成度小功率无线充电接收机，其特征在于，所述采样单元包括放大器U3，所述放大器U3的同向输入端与电阻R51的第一端连接，电阻R51的第二端作为采样单元的第一采样端，并与电阻R50的第一端、电阻R36的第一端连接，电阻R36的第二端通过电阻R37接地；

所述放大器U3的反向输入端与电阻R52的第一端连接，电阻R52的第二端作为采样单元的第二采样端，并与电阻R50的第一端连接；

所述放大器U3的输出端与电阻R53的第一端连接，电阻R53的第二端作为采样单元的输出端，与控制芯片的模拟电压输入端连接，并通过电容C26接地。

3.如权利要求1所述的高集成度小功率无线充电接收机，其特征在于，所述控制芯片的型号为N76E003的单片机。

4.如权利要求1所述的高集成度小功率无线充电接收机，其特征在于，所述充电管理芯片的型号为bq24076或SGM4056。

5.如权利要求1所述的高集成度小功率无线充电接收机，其特征在于，所述Qi调制单元包括MOS管M1与MOS管M2，所述MOS管M1的栅极和MOS管M2的栅极作为Qi调制单元的受控端，与所述控制芯片的控制端连接，并通过电阻R31 接地；所述MOS管M1的源极、MOS管M2的源极接地；所述MOS管M1的漏极通过电阻R30与电容C6与LC谐振单元的受控端连接，所述MOS管M2的漏极通过电阻R29与电容C14与LC谐振单元的受控端连接。

6.如权利要求1所述的高集成度小功率无线充电接收机，其特征在于，所述整流单元包括MOS管Q10与MOS管Q11，所述MOS管Q10的源极与MOS管Q11的源极连接后接地；所述MOS管Q10的漏极与二极管D11的同向端、Qi调制单元的输出端连接，并通过电阻R33与MOS管Q11的栅极连接，所述MOS管Q11的漏极与二极管D12的同向端、Qi调制单元的输出端连接，并通过电阻R32与MOS管Q10的栅极连接；二极管D11的反向端和二极管D12的反向端作为整流单元的整流电压输出端，与采样单元的第一采样端连接。