CN213906331U - 一种无线充电电路和一种无线充电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线充电电路和一种无线充电设备。该无线充电电路包括：充电接收芯片、检测电路和处理器，充电接收芯片的整流引脚根据充电设备的不同匹配状态，输出不同电信号；检测电路的输入端连接充电接收芯片的整流引脚，检测电路的输出端连接处理器；检测电路包括：开关管和充放电电路，开关管的控制端通过充放电电路连接充电接收芯片的整流引脚，检测电路通过开关管的导通和截止状态，输出不同电压值给处理器。本申请的无线充电电路，包括充电接收芯片、检测电路和处理器，检测电路可以对充电接收芯片的整流引脚电信号进行检测，并将检测结果输出给处理器，从而令处理器明确充电设备的不同匹配状态。

Description

一种无线充电电路和一种无线充电设备

技术领域

本实用新型涉及无线充电技术领域，特别涉及一种无线充电电路和一种无线充电设备。

背景技术

无线充电作为一种新的充电方式，在电子设备越加便携的情况下，拥有良好的发展趋势。无线充电技术的可应用场景非常广泛，包括消费电子产品(如手机、智能穿戴、笔记本等)、小家电(如扫地机等)、新能源汽车以及工业机器人等。根据市场研究公司IHS的无线电源接收器市场报告，2015年全球无线充电接收器市场1.44亿台，同比增长超过160％。

但是，在将用电设备(电能接收方)与无线充电器(电能发射方)配合充电时，有时并不能达到很好的使用效果，因为仅仅将用电设备放到无线充电器时，并不能确定二者之间的充电状态，因而不便于控制。

实用新型内容

鉴于现有技术用电设备和无线充电器配合充电时不能确定二者充电状态的问题，提出了本实用新型的一种无线充电电路和一种无线充电设备，以便克服上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

根据本申请一个方面，提供了一种无线充电电路，该无线充电电路包括：充电接收芯片、检测电路和处理器，充电接收芯片的整流引脚根据充电设备的不同匹配状态，输出不同电信号；

检测电路的输入端连接充电接收芯片的整流引脚，检测电路的输出端连接处理器；

检测电路包括：开关管和充放电电路，开关管的控制端通过充放电电路连接充电接收芯片的整流引脚，检测电路通过开关管的导通和截止状态，输出不同电压值给处理器。

可选地，充放电电路包括：第一二极管、充电电容和第二电阻；

第一二极管的正极连接充电接收芯片的整流引脚，第一二极管的负极连接开关管的控制端，充电电容和第二电阻并联连接在第一二极管的负极与地之间。

可选地，充放电电路还包括滤波电容，滤波电容并联在充电电容两端，用于稳定开关管的控制端电压。

可选地，充电电容和第二电阻的值选择为：使充电电容由满电到放电完成的时间为2s。

可选地，充电设备与无线充电电路电磁耦合并充电时，充电接收芯片的整流引脚输出高电平信号，充放电电路通过高电平信号驱动开关管导通，输出低电平信号给处理器；

充电设备与无线充电电路电磁耦合不充电时，充电接收芯片的整流引脚输出脉冲信号，充放电电路通过脉冲信号充电并保持电压预设时间，以驱动开关管导通，输出低电平信号给处理器；

充电设备与无线充电电路没有电磁耦合时，充电接收芯片的整流引脚输出低电平信号，充放电电路通过低电平信号控制开关管截止，输出高电平信号给处理器。

可选地，开关管为N-MOS管；检测电路还包括上拉电阻；

N-MOS管的栅极连接充放电电路，N-MOS管的源极接地，N-MOS管的漏极连接处理器，并通过上拉电阻连接高电平信号端。

可选地，无线充电电路还包括：稳压保护电路，稳压保护电路连接在充电接收芯片的整流引脚和检测电路的输入端之间。

可选地，稳压保护电路包括：第一电阻和第二二极管；

第一电阻的一端连接充电接收芯片的整流引脚，另一端连接第二二极管的负极，第二二极管的正极接地。

可选地，充电接收芯片为BQ51003芯片，第一二极管为肖基特二极管，第二二极管为齐纳二极管。

根据本申请另一个方面，提供了一种无线充电设备，该无线充电设备包括如上任一项的无线充电电路。

综上所述，本申请的有益效果是：

本申请的无线充电电路，包括充电接收芯片、检测电路和处理器，检测电路可以对充电接收芯片的整流引脚电信号进行检测，并将检测结果输出给处理器，从而令处理器明确充电设备与充电发射端的不同匹配状态。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的一种无线充电电路的组成示意图；

图2为本申请一个实施例提供的一种无线充电电路的电路原理图；

图3为图2中检测电路部分放大原理图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

在无线充电技术中，用于实现电能接收的无线充电接收芯片，设置在被充电的无线充电设备(例如智能手表)中，用于连接无线充电线圈以接收电磁耦合而来的电能，同时将该电能提供给无线充电设备。无线充电接收芯片的整流引脚，会根据充电设备的匹配状态(例如是否耦合、是否在耦合的同时充电)而输出不同的电信号。

因而，本申请的技术构思是：设置检测电路，检测电路可以对充电接收芯片的整流引脚电信号进行检测，并将检测结果输出给处理器，从而令处理器明确充电设备与充电发射端的不同匹配状态。

图1至图3公开了本申请无线充电电路的一个示意性实施例。其中，图1为本申请一个实施例提供的一种无线充电电路的组成示意图。图2和图3公开了无线充电电路的一种电路原理图，其中，图2为电路整体的电路原理图，图3为图2中检测电路部分的放大原理图。

如图1至图3所示，一种无线充电电路，该无线充电电路包括：充电接收芯片1、检测电路2和处理器3。

检测电路2的输入端连接充电接收芯片1的整流引脚(RECT)，检测电路2的输出端连接处理器3。由于充电接收芯片1的整流引脚根据充电设备的不同匹配状态，会输出不同电信号，因而，通过使用检测电路2检测整流引脚的不同电信号，就可以使处理器3区分充电设备的实时匹配状态，例如耦合充电状态、耦合不充电状态和非耦合状态等。

参考图2电路原理图所示，检测电路2包括：开关管Q1和充放电电路21，本实施例所用充电接收芯片U1为BQ51003芯片。开关管Q1的控制端通过充放电电路21连接充电接收芯片U1的整流引脚，检测电路通过开关管Q1的导通和截止状态，输出不同电压值给处理器3。

如图2所示，本实施例的开关管Q1为N-MOS管，其漏极连接处理器3的一个通用输入输出引脚GPIO，处理器3通过该通用输入输出引脚获得的电压值，即可判断充电设备的匹配状态，以根据不同的充电匹配状态，实现更多的控制功能。

在本实施例中，如图3所示，充放电电路21包括：第一二极管D1、充电电容C1和第二电阻R2。

第一二极管D1的正极连接充电接收芯片U1的整流引脚。优选地，在本实施例中，第一二极管D1的正极通过第一电阻R1间接地连接充电接收芯片U1的整流引脚，第一电阻R1用于限制电流，起到保护作用。第一二极管D1的负极连接开关管Q1的控制端，即栅极G。充电电容C1和第二电阻R2并联连接在第一二极管D1的负极与地之间。

充放电电路21能够进行充电，并在放电时维持一段时间的高电压，本实施例就是利用充放电电路维持的高电压，来控制开关管Q1的状态，从而实现检测功能。本实施例中，由于处理器3是通过瞬时电压判断充电设备的放置状态。当充电设备放置但不充电时，整流脚RECT输出高低电平交替的脉冲信号，若直接使用该整流脚的脉冲信号，则间隔出现的低电平会让处理器3以为充电设备被拿开，造成误判，因此本实施例检测电路2中设置充放电电路21，充放电电路21的作用就是通过充电维持电压值处于较高水平，从而让开关管Q1导通，以使处理器3准确判断充电设备处于放置但不充电状态。

在本申请的一个优选实施例中，充放电电路21还可以包括滤波电容，滤波电容并联在充电电容C1的两端，可以用于稳定开关管Q1的控制端电压，提高电路的稳定性。

在本实施例中，所用的开关管Q1为N-MOS管，检测电路2还包括上拉电阻R3。如图3所示，开关管Q1的栅极连接充放电电路21，开关管Q1的源极接地，开关管Q1的漏极连接处理器3，并通过上拉电阻R3连接高电平信号端，即1.8V电压端。

在本实施例中，本实施例的无线充电电路还包括：稳压保护电路，如图3所示，稳压保护电路包括：第一电阻R1和第二二极管D2，稳压保护电路连接在充电接收芯片U1的整流引脚和检测电路2的输入端之间，用来保护检测电路2，避免充电接收芯片U1的整流引脚电压(可高达15V)烧坏检测电路2。

如图3所示，第一电阻R1的一端连接充电接收芯片U1的整流引脚，另一端连接第二二极管D2的负极，第二二极管D2的正极接地。

在本实施例中，充电接收芯片U1为BQ51003芯片，第一二极管D1为肖基特二极管，第二二极管D2为齐纳二极管。

BQ51003芯片的整流引脚电压可高达15V，而开关管Q1的栅极最大承受电压为8V。因此，本实施例中，第二二极管D2在开关管Q1的栅极电压过高时反向导通，保护电压不超过5.1V，从而保护开关管Q1不被烧毁。而第一电阻R1则起到限制电流大小的作用，同样起到保护作用。

介绍本无线充电电路的充电状态检测过程如下：

本实施例中，当充电设备与无线充电电路电磁耦合并充电时，充电接收芯片U1的整流引脚输出高电平信号，充放电电路21通过高电平信号驱动开关管Q1导通，输出低电平信号给处理器3。

参考图2和图3所示电路原理图，当包含本实施例无线充电电路的无线充电设备(电能接收方)放在电磁发射端上并充电时，无线充电接收芯片U1的输出管脚OUT有5V输出，同时，无线充电接收芯片U1的整流引脚RECT上始终有电压(15V)，因此开关管Q1的栅极(G)也一直有大约5V的电压，该5V电压大于开关管Q1的开启电压1.5V，因而开关管Q1的漏极(D)与源极(S)导通，将处理器3的GPIO管脚由高电平变为低电平，处理器3收到低电平信号，则可以判断此时无线充电设备放在电磁发射端上。

当充电设备与无线充电电路电磁耦合但不充电时，充电接收芯片U1的整流引脚输出脉冲信号，即高电平信号和低电平信号交替出现，此时，充放电电路21通过脉冲信号充电并保持电压预设时间，以驱动开关管Q1导通，输出低电平信号给处理器3。如图3所示，当充电设备放在电磁发射端耦合但不充电时，脉冲信号进入到充放电电路21，经过第一二极管D1给充电电容C1充电，此时开关管Q1的栅极(G)为高电平，当脉冲电压的低电平到来时(即脉冲消失时)，充电电容C1进行放电，由于第一二极管D1单向导通，所以充电电容C1放电流向开关管Q1，使开关管Q1的栅极(G)在下次脉冲信号到来之前保持高电平，因此，处理器3的GPIO管脚保持为低电平，处理器3就会准确判断此时充电设备放在电磁发射端上。该电路中，充电电容C1的大小决定着开关管Q1的栅极(G)高电平保持时间，优选地，本实施例充电电容C1和第二电阻R2的值选择为：使充电电容C1由满电到放电完成的时间为2s。

最后，当充电设备充电完成离开电磁发射端时，即当充电设备与无线充电电路没有电磁耦合时，充电接收芯片的整流引脚输出低电平信号，充放电电路通过低电平信号控制开关管截止，输出高电平信号给处理器。

如图3所示，当充电设备从电磁发射端拿走时，无线充电接收芯片U1的整流引脚上电压消失，充电电容C1进行放电，电流通过第二电阻R2以及开关管Q1释放到地上，放电完成后开关管Q1的栅极(G)由高电平变为低电平(0V)，小于开启电压1.5V，于是开关管Q1的漏极(D)与源极(S)之间不再导通，因此，处理器3的GPIO管脚由低电平变为高电平，处理器3收到高电平后，则判断此时充电设备已经从电磁发射端上离开。

从而，通过本实施例的无线充电电路，就可以方便地区分充电设备与电能发射端的充电匹配状态，便于充电设备的控制使用。

本申请还公开了一种无线充电设备，该无线充电设备包括如上任一项的无线充电电路。从而，该无线充电设备就可以准确区别自身与充电发射端的匹配关系，以执行不同的控制，设计不同的功能。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无线充电电路，其特征在于，该无线充电电路包括：充电接收芯片、检测电路和处理器，所述充电接收芯片的整流引脚根据充电设备的不同匹配状态，输出不同电信号；

所述检测电路的输入端连接所述充电接收芯片的整流引脚，所述检测电路的输出端连接所述处理器；

所述检测电路包括：开关管和充放电电路，所述开关管的控制端通过所述充放电电路连接所述充电接收芯片的整流引脚，所述检测电路通过所述开关管的导通和截止状态，输出不同电压值给所述处理器。

2.根据权利要求1所述的无线充电电路，其特征在于，所述充放电电路包括：第一二极管、充电电容和第二电阻；

所述第一二极管的正极连接所述充电接收芯片的整流引脚，所述第一二极管的负极连接所述开关管的控制端，所述充电电容和所述第二电阻并联连接在所述第一二极管的负极与地之间。

3.根据权利要求2所述的无线充电电路，其特征在于，所述充放电电路还包括滤波电容，所述滤波电容并联在所述充电电容两端，用于稳定所述开关管的控制端电压。

4.根据权利要求2所述的无线充电电路，其特征在于，所述充电电容和所述第二电阻的值选择为：使所述充电电容由满电到放电完成的时间为2s。

5.根据权利要求1所述的无线充电电路，其特征在于，所述充电设备与所述无线充电电路电磁耦合并充电时，所述充电接收芯片的整流引脚输出高电平信号，所述充放电电路通过所述高电平信号驱动所述开关管导通，输出低电平信号给所述处理器；

所述充电设备与所述无线充电电路电磁耦合不充电时，所述充电接收芯片的整流引脚输出脉冲信号，所述充放电电路通过所述脉冲信号充电并保持电压预设时间，以驱动所述开关管导通，输出低电平信号给所述处理器；

所述充电设备与所述无线充电电路没有电磁耦合时，所述充电接收芯片的整流引脚输出低电平信号，所述充放电电路通过所述低电平信号控制所述开关管截止，输出高电平信号给所述处理器。

6.根据权利要求1所述的无线充电电路，其特征在于，所述开关管为N-MOS管；所述检测电路还包括上拉电阻；

所述N-MOS管的栅极连接所述充放电电路，所述N-MOS管的源极接地，所述N-MOS管的漏极连接所述处理器，并通过所述上拉电阻连接高电平信号端。

7.根据权利要求2所述的无线充电电路，其特征在于，所述无线充电电路还包括：稳压保护电路，所述稳压保护电路连接在所述充电接收芯片的整流引脚和所述检测电路的输入端之间。

8.根据权利要求7所述的无线充电电路，其特征在于，所述稳压保护电路包括：第一电阻和第二二极管；

所述第一电阻的一端连接所述充电接收芯片的整流引脚，另一端连接所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极接地。

9.根据权利要求8所述的无线充电电路，其特征在于，所述充电接收芯片为BQ51003芯片，所述第一二极管为肖基特二极管，所述第二二极管为齐纳二极管。

10.一种无线充电设备，其特征在于，该无线充电设备包括如权利要求1-9任一项所述的无线充电电路。

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