CN213990182U - 无线充电电路、电子设备和无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无线充电电路、电子设备和无线充电系统，该无线充电电路包括：接收模块和第一芯片；接收模块的输入端与电能发射模块耦合连接，接收模块的输出端与第一芯片的输入端电连接；接收模块用于产生交流电信号；第一芯片的输出端与待充电电池电连接；第一芯片用于将交流电信号转换为直流电信号，降低直流电信号的电压并提供至待充电电池；第一芯片包括整流单元、稳压单元和第一电荷泵充电单元；整流单元的输入端与第一芯片的输入端电连接，整流单元的输出端与稳压单元的输入端电连接，稳压单元的输出端与第一电荷泵充电单元的输入端电连接，第一电荷泵充电单元的输出端与第一芯片的输出端电连接。该无线充电电路有利于降低成本。

Description

无线充电电路、电子设备和无线充电系统

技术领域

本实用新型涉及无线充电技术领域，尤其涉及无线充电电路、电子设备和无线充电系统。

背景技术

随着电子设备的发展，电子设备的充电技术也在不断发展和进步，为了满足客户充电便利性的需求，无线充电方式应运而生。

现有的无线充电电路的接收端，设置有多个芯片，通过多芯片的共同作用完成无线充电功能。由于现有的无线充电电路中采用多个芯片的分离设计，在PCB(PrintedCircuit Board，印刷电路板)上会占据比较大的空间，且多个芯片的成本较高。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供了无线充电电路、电子设备和无线充电系统。

第一方面，本实用新型公开了一种无线充电电路，包括：接收模块和第一芯片；

所述接收模块的输入端与电能发射模块耦合连接，所述接收模块的输出端与所述第一芯片的输入端电连接；所述接收模块用于接收所述电能发射模块发射的信号并产生交流电信号；

所述第一芯片的输出端与待充电电池电连接；所述第一芯片用于将所述交流电信号转换为直流电信号，用于降低所述直流电信号的电压并提供至所述待充电电池；

所述第一芯片包括整流单元、稳压单元和第一电荷泵充电单元；

所述整流单元的输入端与所述第一芯片的输入端电连接，所述整流单元的输出端与所述稳压单元的输入端电连接，所述稳压单元的输出端与所述第一电荷泵充电单元的输入端电连接，所述第一电荷泵充电单元的输出端与所述第一芯片的输出端电连接。

可选的，无线充电电路还包括一个或者多个串联的第二电荷泵充电单元；

所述第二电荷泵充电单元的输入端与所述第一电荷泵充电单元的输出端或者前一级所述第二电荷泵充电单元的输出端电连接，所述第二电荷泵充电单元的输出端与后一级所述第二电荷泵充电单元的输入端或者所述待充电电池电连接；所述第二电荷泵充电单元用于调整所述第一电荷泵充电单元输出的直流电信号的电压和电流并提供至所述待充电电池。

可选的，所述第二电荷泵充电单元集成于第二芯片内。

可选的，所述第二电荷泵充电单元集成于所述第一芯片内。

可选的，所述第一电荷泵充电单元包括：开关子单元和电容子单元；

所述开关子单元包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；所述电容子单元包括第一电容和第二电容；所述开关子单元用于控制所述第一电容和所述第二电容的串、并联；

所述第一电荷泵充电单元的输入端与所述第一开关的第一端电连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二开关的第一端和所述第一电容的第一极板电连接；所述第一电荷泵充电单元的输出端分别与所述第二开关的第二端、所述第三开关的第一端和所述第二电容的第一极板电连接；所述第三开关的第二端分别与所述第四开关的第一端和所述第一电容的第二极板电连接，所述第四开关的第二端和所述第二电容的第二极板均接地。

可选的，所述第一电荷泵充电单元还包括：第三电容；

所述第三电容的第一极板与所述第一电荷泵充电单元的输入端电连接，所述第三电容的第二极板接地。

可选的，所述第一芯片还包括逻辑控制单元；

所述逻辑控制单元与所述开关子单元的控制端电连接，用于控制所述开关子单元中开关的通断。

可选的，所述逻辑控制单元的第一端分别与所述第一开关的控制端和所述第三开关的控制端电连接，所述逻辑控制单元的第二端分别与所述第二开关的控制端和所述第四开关的控制端电连接。

第二方面，本实用新型公开了一种电子设备，包括待充电电池和第一方面提供的任一种无线充电电路；所述待充电电池与所述无线充电电路电连接。

第三方面，本实用新型公开了一种无线充电系统，包括电能发射模块、待充电电池以及第一方面提供的任一种无线充电电路；所述电能发射模块与所述无线充电电路耦合连接，所述待充电电池与所述无线充电电路电连接。

本实用新型实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型实施例提供的技术方案中，通过接收模块的输入端与电能发射模块耦合连接，接收模块的输出端与第一芯片的输入端电连接，第一芯片的输出端与待充电电池电连接，接收模块接收电能发射模块发射的信号并产生交流电信号，第一芯片接收交流电信号后将其转换为直流电信号，并且降低直流电信号的电压后将其提供至待充电电池，最终实现无线充电功能。通过第一芯片即可实现现有无线充电中多个芯片的功能，减少了无线充电电路中的芯片数量，降低无线充电电路的成本；此外，能够减小芯片在PCB占据的空间，简化无线充电电路的电路结构，有利于无线充电电路的小型化。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种无线充电电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种无线充电电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的又一种无线充电电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的又一种无线充电电路的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种第一芯片的局部电路图；

图6为图5所示的第一电荷泵充电单元在第一状态下的等效电路图；

图7为图5所示的第一电荷泵充电单元在第二状态下的等效电路图；

图8为本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图。

其中，100、无线充电电路；110、接收模块；120、第一芯片；121、整流单元；122、稳压单元；123、第一电荷泵充电单元；1231、开关子单元；1232、电容子单元；124、逻辑控制单元；130、第二芯片；131、第二电荷泵充电单元；131a、一级第二电荷泵充电单元；131b、二级第二电荷泵充电单元；200、电子设备；210、待充电电池；220、设备主体；300、无线充电系统；310、电能发射模块。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面将对本实用新型的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为现有技术中的一种无线充电电路的结构示意图，如图1所示，传统的无线充电电路包括接收线圈10、无线功率接收芯片20、充电芯片30和电池40，接收线圈10的输出端与无线功率接收芯片20的输入端电连接，无线功率接收芯片20的输出端与充电芯片30的输入端电连接，充电芯片30的输出端与电池40电连接，其中，无线功率接收芯片20包括整流桥电路21和低压差线性稳压器22电路。

传统的无线充电处于工作状态时：接收线圈10接收无线信号并产生交流电信号，整流桥电路21接收交流电信号后将交流电信号转换为直流电信号，低压差线性稳压器22将直流电信号降压稳压后传输至充电芯片30，充电芯片30将接收到的直流电信号进行调整，输出与电池40的输入功率匹配的直流电信号，实现电池40的充电。现有技术中无线功率接收芯片20和充电芯片30分离设计，占据较大的PCB空间，且成本较高。

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种无线充电电路，图2为本实用新型实施例提供的一种无线充电电路的结构示意图，如图2所示，无线充电电路100包括：接收模块110和第一芯片120。

接收模块110的输入端与电能发射模块耦合连接，接收模块110的输出端与第一芯片120的输入端电连接；接收模块110用于接收电能发射模块发射的信号并产生交流电信号。

第一芯片120的输出端与待充电电池210电连接；第一芯片120用于将交流电信号转换为直流电信号，用于降低直流电信号的电压并提供至待充电电池210。

第一芯片120包括整流单元121、稳压单元122和第一电荷泵充电单元123。其中，整流单元121的输入端与第一芯片120的输入端电连接，整流单元121的输出端与稳压单元122的输入端电连接，稳压单元122的输出端与第一电荷泵充电单元123的输入端电连接，第一电荷泵充电单元123的输出端与第一芯片120的输出端电连接。

具体的，接收模块110可以为电能接收线圈，电能接收线圈可以为矩形、圆形或者三角形等任意形状，只要满足与电能发射模块匹配，并与之发生电感应、磁感应、磁共振或者电磁波的交互即可。电能接收线圈的线圈直径、线宽、材质均可以根据实际情况灵活设置。接收模块110的输入端与电能发射模块耦合连接(图中未示出)，接收模块110能够接收电能发射模块发射的信号，并根据接收到的信号产生交流电信号。

第一芯片120内部集成有整流单元121、稳压单元122和第一电荷泵充电单元123。整流单元121可以是整流桥，例如半波整流桥、全波整流桥或者桥式整流桥等，整流单元121能够接收交流电信号并将该交流电信号转换为直流电信号。稳压单元122可以是低压差线性稳压器，稳压单元122能够接收整流单元121输出的直流电信号并将该直流电信号进行降压稳压处理，例如：稳压单元122的输出电压为5V-12V。第一电荷泵充电单元123能够接收稳压单元122输出的直流电信号，并降低该直流电信号的电压升高该直流电信号的电流，使得第一电荷泵充电单元123输出的直流电信号的功率与待充电电池210的充电功率匹配，从而实现待充电电池210的充电。由此可知，第一芯片120集成了整流功能、降压功能以及充电功能，即本实用实施例中的一个芯片能够替代传统无线充电电路中的多个芯片，因此，能够减少无线充电电路中芯片的数量，降低无线充电电路的成本；此外，能够减小芯片在PCB占据的空间，简化无线充电电路的电路结构，有利于无线充电电路的小型化。

综上所述，本实用新型实施例提供的技术方案，通过接收模块的输入端与电能发射模块耦合连接，接收模块的输出端与第一芯片的输入端电连接，第一芯片的输出端与待充电电池电连接，接收模块接收电能发射模块发射的信号并产生交流电信号，第一芯片接收交流电信号后将其转换为直流电信号，并且降低直流电信号的电压后将其提供至待充电电池，最终实现无线充电功能。通过第一芯片即可实现现有无线充电中多个芯片的功能，减少了无线充电电路中的芯片数量，降低无线充电电路的成本；此外，能够减小芯片在PCB占据的空间，简化无线充电电路的电路结构，有利于无线充电电路的小型化。

可选的，图3为本实用新型实施例提供的又一种无线充电电路的结构示意图，如图3所示，无线充电电路100还包括一个或者多个串联的第二电荷泵充电单元131。

其中，第二电荷泵充电单元131的输入端与第一电荷泵充电单元123的输出端或者前一级第二电荷泵充电单元131的输出端电连接，第二电荷泵充电单元131的输出端与后一级第二电荷泵充电单元131的输入端或者待充电电池210电连接，第二电荷泵充电单元131用于调整第一电荷泵充电单元123输出的直流电信号的电压和电流并提供至待充电电池210。

示例性的，如图3所示，无线充电电路100包括两个第二电荷泵充电单元131，分别为一级第二电荷泵充电单元131a和二级第二电荷泵充电单元131b，其中，一级第二电荷泵充电单元131a的输入端与第一电荷泵充电单元123的输出端电连接，一级第二电荷泵充电单元131a的输出端与二级第二电荷泵充电单元131b的输入端电连接，二级第二电荷泵充电单元131b的输出端与待充电电池210电连接。第二电荷泵充电单元131能够调整第一电荷泵充电单元123输出的直流电信号的电压和电流，提高第一电荷泵充电单元123输出的直流电信号的功率，从而能够提高待充电电池210的输入功率，实现较大功率的充电，例如：实现30W、40W、50W或者更高功率的充电。

需要说明的是，图3仅示例性展示了无线充电电路100包括两个第二电荷泵充电单元131，在实际应用中，根据需求可以灵活选择第二电荷泵充电单元131的数量，本实用新型实施例对此不做具体限制。

可选的，继续参见图3，第二电荷泵充电单元131集成于第二芯片130内。

具体的，如图3所示，整流单元121、稳压单元122和第一电荷泵充电单元123集成于第一芯片120内，第二电荷泵充电单元131集成于第二芯片130内，可以灵活设置不同的第二芯片130，从而在实现无线充电电路的灵活设置充电功率。

可选的，图4为本实用新型实施例提供的又一种无线充电电路的结构示意图，第二电荷泵充电单元131集成于述第一芯片120内。

具体的，如图4所示，整流单元121、稳压单元122、第一电荷泵充电单元123和第二电荷泵充电单元131均集成于第一芯片120内，即整流单元121、稳压单元122、第一电荷泵充电单元123和第二电荷泵充电单元131均集成于同一芯片内，无须针对第二电荷泵充电单元131设置额外的芯片，降低无线充电电路的成本，同时能够减少无线充电电路中芯片的数量，进而减小芯片在PCB占据的空间，简化无线充电电路的电路结构，有利于无线充电电路的小型化。

可选的，图5为本实用新型实施例提供的一种第一芯片的局部电路图，如图5所示，第一电荷泵充电单元123包括：开关子单元1231和电容子单元1232。

开关子单元1231包括第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3和第四开关Q4，电容子单元1232包括第一电容C1和第二电容C2，开关子单元1231用于控制第一电容C1和第二电容C2的串、并联。

第一电荷泵充电单元123的输入端Vin与第一开关Q1的第一端电连接，第一开关Q1的第二端分别与第二开关Q2的第一端和第一电容C1的第一极板电连接；第一电荷泵充电单元123的输出端Vout分别与第二开关Q2的第二端、第三开关Q3的第一端和第二电容C2的第一极板电连接，第三开关Q3的第二端分别与第四开关Q4的第一端和第一电容C1的第二极板电连接，第四开关Q4的第二端和第二电容C2的第二极板均接地。

具体的，图6为图5所示的第一电荷泵充电单元在第一状态下的等效电路图，图7为图5所示的第一电荷泵充电单元在第二状态下的等效电路图，结合图6和图7，若第一电荷泵充电单元123处于第一状态，即第一电荷泵充电单元123处于充电状态，第一开关Q1和第三开关Q3导通，第一开关Q1的等效电阻为R1，第三开关Q3的等效电阻为R3，且第二开关Q2和第四开关Q4断开，因此，第一电容C1和第二电容C2串联，第一电荷泵充电单元123的输入端Vin接收的直流电信号向第一电容C1和第二电容C2进行充电，若第一电荷泵充电单元123接收的直流电信号的电压为Vd，则第二电容C2的端电压，即第一电荷泵充电单元123的输出端Vout的电压为Vd/2。若第一电荷泵充电单元123处于第二状态，即第一电荷泵充电单元123处于放电状态，第一开关Q1和第三开关Q3断开，第二开关Q2和第四开关Q4导通，第二开关Q2的等效电阻为R2，第四开关Q4的等效电阻为R4，因此，第一电容C1和第二电容C2并联，第一电荷泵充电单元123中的第一电容C1和第二电容C2进行放电，并传输至待充电电池，第一电荷泵充电单元123输出的电压为Vd/2。第一电荷泵充电单元123中不包括电感元件，故第一电荷泵充电单元123损耗的电能较小，即无线充电电路自身对电能的损耗较小，从而降低无线电路发热，因此，能够提高降压转换效率，即提高无线充电电路的充电效率。

可选的，第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3和第四开关Q4可以为晶体管，例如NPN型三极管、PNP型三极管、N型场效应管和P型场效应管中的一种或者多种。

可选的，继续参见图5，第一电荷泵充电单元123还包括：第三电容C3，第三电容C3的第一极板与第一电荷泵充电单元123的输入端Vin电连接，第三电容C3的第二极板接地。

具体的，第三电容C3的第二极板接地，能够将第一电荷泵充电单元123的输入端Vin接收到的直流电信号中的高频信号释放至地，以达到滤除高频信号的作用，因此第三电容C3能够隔离高频信号，并将高频信号释放至地，以使无线充电电路100中的其他电子元件免受高频信号的损坏。

可选的，继续参见图5，第一芯片120还包括逻辑控制单元124，逻辑控制单元124与开关子单元1231的控制端电连接，用于控制开关子单元1231中开关的通断。

具体的，将逻辑控制单元124集成于第一芯片120中，无需针对逻辑控制单元124设置额外的芯片，减少无线充电电路中芯片的数量，降低无线充电电路的成本，同时，能够减小芯片在PCB占据的空间，简化无线充电电路的电路结构，有利于无线充电电路的小型化。

可选的，继续参见图5，逻辑控制单元124的第一端分别与第一开关Q1的控制端和第三开关Q3的控制端电连接，逻辑控制单元124的第二端分别与第二开关Q2的控制端和第四开关Q4的控制端电连接。

具体的，逻辑控制单元124的第一端输出第一控制信号，逻辑控制单元124的第二端输出第二控制信号，第一开关Q1的控制端和第三开关Q3的控制端接收到第一控制信号时，第一开关Q1和第三开关Q3导通，第二开关Q2的控制端和第四开关Q4的控制端接收到第二控制信号时，第二开关Q2和第四开关Q4导通，示例性的，当第一开关Q1和第三开关Q3接收到第一控制信号，第二开关Q2和第四开关Q4未接收到第二控制信号时，第一电荷泵充电单元123处于充电状态，当第二开关Q2和第四开关Q4接收到第二控制信号，第一开关Q1和第三开关Q3未接收到第一控制信号时，第一电荷泵充电单元123处于放电状态，从而实现第一电荷泵充电单元123的充电、放电状态的切换。

基于同一种构思，本实用新型实施例还提供的一种电子设备，包括本实用新型任意实施例所提供的无线充电电路，具备其相应的功能和有益效果。

图8为本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图8所示，电子设备200包括：待充电电池210和无线充电电路100，待充电电池210与无线充电电路100电连接。

具体的，如图8所示，电子设备200包括设备主体220，设置于设备主体220内的待充电电池210，无线充电电路100产生的直流电信号提供至待充电电池210，电子设备200实现无线充电功能。

基于同一种构思，本实用新型实施例还提供的一种无线充电系统，包括本实用新型任意实施例所提供的无线充电电路，具备其相应的功能和有益效果。

图9为本实用新型实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图，如图9所示，无线充电系统300包括：电能发射模块310、待充电电池210以及无线充电电路100，电能发射模块310与无线充电电路100耦合连接，待充电电池210与无线充电电路100电连接。

具体的，如图9所示，无线充电电路100接收电能发射模块310发送的电信号产生与待充电电池210匹配的直流电信号，并将该直流电信号提供至待充电电池210，无线充电系统300实现无线充电功能。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种无线充电电路，其特征在于，包括：接收模块和第一芯片；

所述接收模块的输入端与电能发射模块耦合连接，所述接收模块的输出端与所述第一芯片的输入端电连接；所述接收模块用于接收所述电能发射模块发射的信号并产生交流电信号；

所述第一芯片的输出端与待充电电池电连接；所述第一芯片用于将所述交流电信号转换为直流电信号，用于降低所述直流电信号的电压并提供至所述待充电电池；

所述第一芯片包括整流单元、稳压单元和第一电荷泵充电单元；

所述整流单元的输入端与所述第一芯片的输入端电连接，所述整流单元的输出端与所述稳压单元的输入端电连接，所述稳压单元的输出端与所述第一电荷泵充电单元的输入端电连接，所述第一电荷泵充电单元的输出端与所述第一芯片的输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的无线充电电路，其特征在于，还包括一个或者多个串联的第二电荷泵充电单元；

所述第二电荷泵充电单元的输入端与所述第一电荷泵充电单元的输出端或者前一级所述第二电荷泵充电单元的输出端电连接，所述第二电荷泵充电单元的输出端与后一级所述第二电荷泵充电单元的输入端或者所述待充电电池电连接；所述第二电荷泵充电单元用于调整所述第一电荷泵充电单元输出的直流电信号的电压和电流并提供至所述待充电电池。

3.根据权利要求2所述的无线充电电路，其特征在于，所述第二电荷泵充电单元集成于第二芯片内。

4.根据权利要求2所述的无线充电电路，其特征在于，所述第二电荷泵充电单元集成于所述第一芯片内。

5.根据权利要求1所述的无线充电电路，其特征在于，所述第一电荷泵充电单元包括：开关子单元和电容子单元；

所述开关子单元包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；所述电容子单元包括第一电容和第二电容；所述开关子单元用于控制所述第一电容和所述第二电容的串、并联；

所述第一电荷泵充电单元的输入端与所述第一开关的第一端电连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二开关的第一端和所述第一电容的第一极板电连接；所述第一电荷泵充电单元的输出端分别与所述第二开关的第二端、所述第三开关的第一端和所述第二电容的第一极板电连接；所述第三开关的第二端分别与所述第四开关的第一端和所述第一电容的第二极板电连接，所述第四开关的第二端和所述第二电容的第二极板均接地。

6.根据权利要求5所述的无线充电电路，其特征在于，所述第一电荷泵充电单元还包括：第三电容；

所述第三电容的第一极板与所述第一电荷泵充电单元的输入端电连接，所述第三电容的第二极板接地。

7.根据权利要求5所述的无线充电电路，其特征在于，所述第一芯片还包括逻辑控制单元；

所述逻辑控制单元与所述开关子单元的控制端电连接，用于控制所述开关子单元中开关的通断。

8.根据权利要求7所述的无线充电电路，其特征在于，所述逻辑控制单元的第一端分别与所述第一开关的控制端和所述第三开关的控制端电连接，所述逻辑控制单元的第二端分别与所述第二开关的控制端和所述第四开关的控制端电连接。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：待充电电池和如权利要求1-8任一项所述的无线充电电路；所述待充电电池与所述无线充电电路电连接。

10.一种无线充电系统，其特征在于，包括电能发射模块、待充电电池以及如权利要求1-8任一项所述的无线充电电路；所述电能发射模块与所述无线充电电路耦合连接，所述待充电电池与所述无线充电电路电连接。

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