CN211018360U - 通过qc、pd协议实现定频调压的无线充电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路，包括控制模块，与控制模块耦合的电源输入&QC控制模块，与控制模块耦合的MOS管模块，与控制模块耦合的信号解调模块，以及用于保护电路安全的保护模块；所述电源输入&QC控制模块连接有QC或者PD充电器，所述MOS管模块包括无线发射线圈，所述无线发射线圈构成全桥导通并且用于实现无线充电；所述信号解调模块用于解调控制模块通过无线发射线圈获取到的手机反馈信号，所述电源输入&QC控制模块用于根据控制模块计算出的手机所需功率和电压进行定频调压。本方案可匹配QC3.0、QC4.0、PD协议等能够调压的充电器，通过QC、PD协议实现定频调压无线充，提高了充电稳定性、EMI性能以及FOD效能。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路。
背景技术
随着社会的进步与科学技术的发展,传统的充电方式已经无法满足当前人们生活与生产的需求,因此无线充电技术也受到了社会各方面的关注。无线充电就是不通过物理联接，将电力和电能靠无线的方式传送出去，可以实现为手机、电动牙刷、TWS耳机、充电宝等电子产品进行无线充电。
在最近几年应用无线充电的手机越来越多，对无线充电器的要求也越来越高。目前的无线充电器的发射端有几种控制方式。其中有三种主流的控制方式：
一、变频的方式，工作电压固定，通过改变驱动波形的频率来调节发射功率。这种控制方式结构简单，成本低。但不能给苹果手机进行快充，某些发射频段会对手机电路造成干扰，没有Q值检测电路，FOD性能差，手机接收端发热量大；
二、调占空控制方式，工作频率固定，通过改变驱动波形的占空比来调节发射功率。结构简单，成本低，但某些发射频段会对手机电路造成干扰，没有Q值检测电路，FOD性能差，手机接收端发热量大；
三、调压的方式，工作频率固定，通过在无线充前端增加一个降压或者升压电路，无线充电主芯片通过改变无线充线圈上的供电电压来调节发射功率。这是Apple官方推荐控制方式，对手机干扰降到最低。充电稳定性好，EMI性能好。但增加降压或升压电路会增加电路控制的复杂性和成本，无线充本身的功耗会加大；通过增加降压和升压电路来调压的方式成本高，控制电路复杂，发热量高影响了这个方案的推广和使用。
上述控制方式均存在或多或少的问题，应用实际无线充电中依旧会带来使用不便的问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
基于上述原因，本申请人提出了一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路，旨在解决上述问题。
实用新型内容
为了满足上述要求，本实用新型的目的在于提供一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路，旨在通过QC和PD的协议来改变充电器的电压，驱动无线发射线圈上电压的改变来调节无线充的发射功率，降低无线充电器的成本和功率的损耗。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路，包括控制模块，与控制模块耦合的电源输入&QC控制模块，与控制模块耦合的MOS管模块，与控制模块耦合且用于解调MOS管模块获取的信号的信号解调模块，以及用于保护电路安全的保护模块；
所述电源输入&QC控制模块连接有QC或者PD充电器，所述MOS管模块包括无线发射线圈，所述无线发射线圈构成全桥导通并且用于实现无线充电；
所述控制模块设有主芯片控制电路，所述主芯片控制电路设有处理器，所述处理器用于控制输出手机所需的电压、功率；
所述无线发射线圈包括LC震荡电路，所述LC震荡电路包括感应线圈以及与感应线圈并联的保护电容，所述LC震荡电路的两端分别连接有一个与主芯片控制电路连接的MOS管。
在一个可能的实施方式中，所述主芯片控制电路的控制芯片的型号为EC8014A。
在一个可能的实施方式中，所述信号解调模块包括与控制芯片连接的信号解调电路；所述信号解调电路包括，贴片二极管，与贴片二极管串联的若干电阻，以及安装于电阻与电阻之间节点的接地电容。
在一个可能的实施方式中，所述电源输入&QC控制模块包括输入电源和QC控制电路。
在一个可能的实施方式中，所述输入电源和QC控制电路包括，若干保护电阻，谐振电容，瞬变管，以及低频变压器。
在一个可能的实施方式中，所述MOS管模块还包括MOS管开关电路，所述MOS管开关电路包括两个双通道先进功率MOS管，与两个双通道先进功率MOS管均连接的无线发射线圈，与两个双通道先进功率MOS管分别连接的微控制器。
在一个可能的实施方式中，所述双通道先进功率MOS管的型号为VS3622DS。
相比于现有技术,本实用新型的有益效果在于：本方案的无线充电路采用调压的控制方式，但是去掉传统无线充前端的降压或者升压电路，本方案中无线充电路的电源输入&QC控制模块可匹配QC3.0、QC4.0、PD协议等能够调压的充电器。本方案的无线充电路通过QC、PD协议实现定频调压无线充电，相对变频和调占空比方案提高了充电稳定性、EMI性能以及FOD效能，也降低了手机发热量。相对通过增加降压和升压电路来调压的方式具有成本低、控制电路简单、无线充电器的发热量更小等优点。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
附图说明
图1是本实用新型一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路的具体实施例的框架示意图；
图2是图1控制模块的主芯片控制电路以及信号解调电路示意图；
图3是图1电源输入&QC控制模块的输入电源和QC控制电路示意图；
图4是图1MOS管模块的MOS管开关电路示意图；
图5是图1保护模块的电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
如图1为本实用新型公开的一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路的模块示意图，包括控制模块100，与控制模块100耦合的电源输入&QC控制模块200，与控制模块100耦合的MOS管模块300，与控制模块100耦合的信号解调模块400，以及用于保护电路安全的保护模块500；
所述电源输入&QC控制模块200连接有QC或者PD充电器，所述MOS管模块300包括无线发射线圈301，所述无线发射线圈构成全桥导通并且用于实现无线充电；
所述控制模块200设有主芯片控制电路(如图2中示)，所述主芯片控制电路设有处理器，所述处理器用于控制输出手机所需的电压、功率；
所述无线发射线圈包括LC震荡电路(如图4中C框表示)，所述LC震荡电路包括感应线圈以及与感应线圈并联的保护电容，所述LC震荡电路的两端分别连接有一个与主芯片控制电路连接的MOS管。
具体地，所述信号解调模块400用于解调控制模块100通过无线发射线圈301获取到的手机反馈信号，所述电源输入&QC控制模块200用于根据控制模块100计算出的手机所需功率和电压进行定频调压。
具体地，所述电源输入&QC控制模块200用USB线外接一个PD、QC3.0、QC4.0等充电器，其中，外接的QC3.0、QC4.0等充电器给无线发射线圈301供电，控制模块100控制MOS管模块300的交替开通关断，无线发射线圈301形成全桥导通，将电能转化为磁能给手机供电。此外，无线发射线圈301同时接收手机的反馈信号，控制模块100通过调用信号解调模块400将反馈信号解调，并且，控制模块100计算出手机需要的功率和电压，通过外接USB线发送QC协议或者PD协议到前端的QC或者PD充电器，按照每一格0.2V调整阶梯，将电压调整到无线充发射端需要的电压，从而达到控制无线充对手机的充电功率。
如图2所示的实施方式中，所述控制模块包括主芯片控制电路(如图2中A框表示)，所述主芯片控制电路的控制芯片的型号为EC8014A。
如图2所示的实施方式中，所述信号解调模块包括与控制芯片连接的信号解调电路(如图2中B框表示)；所述信号解调电路包括，贴片二极管，与贴片二极管串联的若干电阻，以及安装于电阻与电阻之间节点的接地电容。其中，上述电器元件的具体连接方式见图2中B框所示。
具体地，信号解调电路连接到线圈上，手机会跟据需要的功率以及状态发送信号给线圈，线圈接收后通过解调电路解调成主芯片可以识别的信号。主芯片根据手机的信号进行分析计算和处理，然后根据手机需要的功率转化成为QC或者PD信号。调整前端QC或者PD充电器的输出电压与手机需要的功率匹配。达到占空比和频率不变，通过调整线圈上的供电电压来控制输出功率，实现定频调压的目的。
如图3所示的实施方式中，所述电源输入&QC控制模块包括输入电源和QC控制电路。
如图3所示的实施方式中，所述输入电源和QC控制电路包括，若干保护电阻，谐振电容，瞬变管，以及低频变压器。其中，上述电器元件的具体连接方式见图3所示。
如图4所示的实施方式中，所述MOS管模块还包括MOS管开关电路，所述MOS管开关电路包括两个双通道先进功率MOS管，与两个双通道先进功率MOS管均连接的无线发射线圈(如图4中C框表示)，与两个双通道先进功率MOS管分别连接的微控制器。
在一个可能的实施方式中，所述双通道先进功率MOS管的型号为VS3622DS。
在其他实施方式中，所述双通道先进功率MOS管以及微控制器的型号可根据使用者的要求进行调整。
如图5所示的实施方式中，所述保护模块包括保护电路，所述保护电路的电路连接关系如图示。
在一个较佳的实施方式中，上述控制模块100、电源输入&QC控制模块200、MOS管模块300、信号解调模块400以及保护模块500配合无线充电器的硬件结构共用构成一个无线充电器，本方案的无线充电器由于具有了上述模块以及模块的电路能够实现通过QC、PD协议实现定频调压进行无线充电，相对变频和调占空比方案提高了充电稳定性、EMI性能以及FOD效能，也降低了手机发热量。相对通过增加降压和升压电路来调压的方式具有成本低、控制电路简单、无线充电器的发热量更小等优点。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的模块，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的模块实施例仅仅是示意性的。例如，各个模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如一个以上模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
本实用新型实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路，其特征在于，包括控制模块，与控制模块耦合的电源输入&QC控制模块，与控制模块耦合的MOS管模块，与控制模块耦合且用于解调MOS管模块获取的信号的信号解调模块，以及用于保护电路安全的保护模块；
所述电源输入&QC控制模块连接有QC或者PD充电器，所述MOS管模块包括无线发射线圈，所述无线发射线圈构成全桥导通并且用于实现无线充电；
所述控制模块设有主芯片控制电路，所述主芯片控制电路设有处理器，所述处理器用于控制输出手机所需的电压、功率；
所述无线发射线圈包括LC震荡电路，所述LC震荡电路包括感应线圈以及与感应线圈并联的保护电容，所述LC震荡电路的两端分别连接有一个与主芯片控制电路连接的MOS管。
2.根据权利要求1所述的一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路，其特征在于，所述主芯片控制电路的控制芯片的型号为EC8014A。
3.根据权利要求2所述的一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路，其特征在于，所述信号解调模块包括与控制芯片连接的信号解调电路；所述信号解调电路包括，贴片二极管，与贴片二极管串联的若干电阻，以及安装于电阻与电阻之间节点的接地电容。
4.根据权利要求1所述的一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路，其特征在于，所述电源输入&QC控制模块包括输入电源和QC控制电路。
5.根据权利要求4所述的一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路，其特征在于，所述输入电源和QC控制电路包括，若干保护电阻，谐振电容，瞬变管，以及低频变压器。
6.根据权利要求1所述的一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路，其特征在于，所述MOS管模块还包括MOS管开关电路，所述MOS管开关电路包括两个双通道先进功率MOS管，与两个双通道先进功率MOS管均连接的无线发射线圈，与两个双通道先进功率MOS管分别连接的微控制器。
7.根据权利要求6所述的一种通过QC、PD协议实现定频调压的无线充电路，其特征在于，所述双通道先进功率MOS管的型号为VS 3622DS。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114583853A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-06-03 | 浙江地芯引力科技有限公司 | 无线充电发射端、数据解调方法、装置、设备及存储介质 |
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