CN216209458U - 一种基于无线充电的相位检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于无线充电的相位检测电路，包括电流采样及电位抬升线路和RS触发捕获线路，RS触发捕获线路包括比较器和RS触发器，电流采样及电位抬升线路的输出端连接比较器的正输入端，比较器的负输入端连接比较基准电压线路，比较器的输出端通过线路连接RS触发器，比较器的正输入端和比较器的输出端之间并联有迟滞电阻，比较器输出端与RS触发器之间并联有上拉信号线路；RS触发器包括第一与非门和第二与非门，第二与非门的一个输入端连接采样基准电压线路，第一与非门的输出端连接信号输出线路。所述相位检测电路在无线充电领域，实时追踪电流电压相位偏移，增加相位偏移保护，为设备长时间运行增加保障。

Description

一种基于无线充电的相位检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种基于无线充电的相位检测电路，属于相位检测电路技术领域。

背景技术

在无线充电领域中，无线充电设备长时间充电会导致某些器件发热，器件热漂移产生振荡频率的抖动，致使发射端与接收端振荡频率不匹配，导致电压信号与电流信号产生相位偏移现象。

相位偏移现象指电压超前电流和电流超前电压。电压超前电流负载呈感性，感性负载在接通电源或者断开电源的一瞬间，会产生反电动势电压，这种电压的峰值远远大于无线充电设备所能承受的电压值，很容易引起设备逆变器的瞬时超载，影响逆变器的使用寿命。电流超前电压负载呈容性，容性负载会使逆变器驱出现硬开关，增加功率损耗，损坏开关管的性能；另外还会产生谐振，形成谐振过电压和过电流，造成事故。

为消除相位偏移的安全隐患，需要对电压和电流的相位进行实时追踪，一旦发现出现相位偏移现象，设备会进行调整或者立刻关断设备，避免损害设备。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种基于无线充电的相位检测电路，所述相位检测电路在无线充电领域，实时追踪电流电压相位偏移，增加相位偏移保护，能够为设备长时间运行多一份保障，增长设备使用寿命。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于无线充电的相位检测电路，所述的相位检测电路包括电流采样及电位抬升线路和RS触发捕获线路，所述RS 触发捕获线路包括比较器和RS触发器，所述电流采样及电位抬升线路的输出端连接比较器的正输入端，所述比较器的负输入端连接比较基准电压线路，所述比较器的输出端通过线路连接RS触发器，所述比较器的正输入端和比较器的输出端之间并联有迟滞电阻，所述比较器上连接有接地线路，所述比较器连接芯片供电线路，所述比较器输出端与RS触发器之间并联有上拉信号线路，上拉信号线路可以使信号更加稳定；

所述RS触发器包括第一与非门和第二与非门，所述比较器的输出端通过线路连接所述第一与非门的一个输入端，所述第二与非门的输出端连接所述第一与非门的另一个输入端；所述第二与非门的一个输入端连接所述第一与非门的输出端，所述第二与非门的另一个输入端连接采样基准电压线路，所述第一与非门的输出端连接信号输出线路，所述第一与非门和第二与非门上均连有接地线路和自身供电线路。所述信号输出线路连接单片机，单片机上设有DSP控制器，DSP控制器处理采集到的信号，判断是否需要调整逆变器。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步的，所述电流采样及电位抬升线路包括电流互感器和放大器，所述电流互感器的输入端连接整个无线充电设备电路，所述电流互感器的输出端连接所述放大器的输入端，所述电流互感器输出端的两条线路上并联有分压电阻，所述电流互感器与放大器正输入端之间的线路上串联有用于配平差分采样电路的电阻，所述电流互感器与放大器负输入端之间的线路上串联有调节电压比例系数的电阻，所述放大器负输入端和放大器输出端之间并联有调节电压比例系数的电阻，所述放大器的输出端连接所述比较器的正输入端，所述放大器正输入端处并联有接地线路和供电线路。因为比较器无法识别零电位以下的电压，所以采用电流采样及电位抬升线路将交流电压抬升电位。

进一步的，所述的电流互感器为100：1的电流互感器，所述接地线路和供电线路上均串联有分压电阻，所述放大器输出端与所述比较器正输入端之间的线路上串联有保护电阻。

进一步的，所述比较基准电压线路上串联有两个分压电阻，所述比较基准电压线路(3)上连接有接地线路，所述接地线路连接在比较基准电压线路上的两个分压电阻之间，所述接地线路上连接有分压电阻。

进一步的，所述上拉信号线路上连接有电阻。

进一步的，所述信号输出线路上串联有分压电阻，所述信号输出线路上并联有接地线路，所述接地线路上串联有分压电阻。

本实用新型的有益效果是：

对于交流电流采用电流互感器进行电流采样，后经运算放大器进行零点电位抬升，将交流电压抬升电位的原因是比较器无法识别零电位以下的电压。将电位抬升后的电压和基准值进行比较后，DSP输出已经采集到的电压信号，用RS触发器进行下降沿捕获，RS触发器输出电平进而判断是否电流和电压有相位偏移；若电压和电流工作在正常情况下，RS触发器输出正常的有规律的高低电平；若电压和电流有相位偏移，RS 触发器输出非正常的高低电平，DSP采集后会发出调整指令或关机指令。

在无线充电领域，实时追踪电流电压相位偏移，增加相位偏移保护，能够为设备长时间运行多一份保障，增长设备使用寿命。特别在逆变器模块中，实时监控电压电流相位，并调整相位差，能大幅减小功率开关管的能量损耗，提高整个设备的工作效率。

附图说明

图1为实施例中所述电流采样及电位抬升线路示意图；

图2为实施例中所述电流采样及电位抬升线路的仿真波形图；

图3为实施例中所述RS触发捕获线路示意图；

图4为实施例中RS触发捕获仿真波形图；

图5为实施例中所述基于无线充电的相位检测电路工作原理图；

图中，1比较器，2上拉信号线路，3比较基准电压线路，4第一与非门，5第二与非门，6信号输出线路，7采样基准电压线路，8电流互感器，9放大器。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。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。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

如图1、图3所示，一种基于无线充电的相位检测电路，所述的相位检测电路包括电流采样及电位抬升线路和RS触发捕获线路，所述RS触发捕获线路包括比较器1和 RS触发器，所述电流采样及电位抬升线路的输出端连接比较器1的正输入端，所述比较器1的负输入端连接比较基准电压线路3，所述比较器1的输出端通过线路连接RS 触发器，所述比较器1的正输入端和比较器1的输出端之间并联有迟滞电阻R28，所述比较器1上连接有接地线路GND，所述比较器1连接芯片供电线路VCC，比较器1是集成在芯片上的，所述比较器1输出端与RS触发器之间并联有上拉信号线路2；

所述RS触发器包括第一与非门4和第二与非门5，所述比较器1的输出端通过线路连接所述第一与非门4的一个输入端，所述第二与非门5的输出端连接所述第一与非门4的另一个输入端；所述第二与非门5的一个输入端连接所述第一与非门4的输出端，所述第二与非门5的另一个输入端连接采样基准电压线路7EPWM5A1，所述第一与非门4的输出端连接信号输出线路6，所述信号输出线路6连接单片机，所述第一与非门4和第二与非门5上均连有接地线路GND和+5V自身供电线路。

如图1所示，所述电流采样及电位抬升线路包括电流互感器8和放大器9，所述电流互感器8的输入端连接整个无线充电设备电路，所述电流互感器8的输出端连接所述放大器9的输入端，所述电流互感器8输出端的两条线路上并联有分压电阻R69和 R65，将电流信号转换成电压信号，所述电流互感器8与放大器9正输入端之间的线路上串联有用于配平差分采样电路的电阻R52，所述电流互感器8与放大器9负输入端之间的线路上串联有调节电压比例系数的电阻R47，所述放大器9负输入端和放大器9输出端之间并联有调节电压比例系数的电阻R41，所述放大器9的输出端连接所述比较器1的正输入端，所述放大器9正输入端处并联有接地线路GND和+5V供电线路。

具体的，所述的电流互感器8为100：1的电流互感器8，所述接地线路GND上串联有分压电阻R59，+5V供电线路上串联有分压电阻R60，所述放大器9输出端与所述比较器1正输入端之间的线路上串联有保护电阻R37。

具体的，所述比较基准电压线路3上串联有两个分压电阻R35和R40，所述比较基准电压线路3上连接有接地线路GND，所述接地线路GND连接在比较基准电压线路3上R35和R40之间，所述接地线路GND上连接有分压电阻R38。

具体的，所述上拉信号线路2上连接有电阻R30。

具体的，所述信号输出线路6上串联有分压电阻R148，所述信号输出线路6上并联有接地线路GND，所述接地线路GND上串联有分压电阻R149。

工作原理：

步骤1：对于交流电流采用100：1电流互感器8进行电流采样，后经运算放大器 9进行零点电位抬升，其原理图如图1所示；对该电路进行原理性仿真，其波形如图2 所示；将交流电压抬升电位的原因是比较器1无法识别零电位以下的电压。

步骤2：将电位抬升后的电压和基准值进行比较后与DSP输出已经采集到的电压信号，用RS触发器进行下降沿捕获，RS触发器输出电平进而判断是否电流和电压有相位偏移，其电路如图3所示，仿真波形如图4所示。

若电压和电流工作在正常情况下，RS触发器输出正常的有规律的高低电平；若电压和电流有相位偏移，RS触发器输出非正常的高低电平，DSP采集后会发出调整指令或关机指令。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于无线充电的相位检测电路，其特征在于，所述的相位检测电路包括电流采样及电位抬升线路和RS触发捕获线路，所述RS触发捕获线路包括比较器(1)和RS触发器，所述电流采样及电位抬升线路的输出端连接比较器(1)的正输入端，所述比较器(1)的负输入端连接比较基准电压线路(3)，所述比较器(1)的输出端通过线路连接RS触发器，所述比较器(1)的正输入端和比较器(1)的输出端之间并联有迟滞电阻，所述比较器(1)上连接有接地线路，所述比较器(1)连接芯片供电线路，所述比较器(1)输出端与RS触发器之间并联有上拉信号线路(2)；

所述RS触发器包括第一与非门(4)和第二与非门(5)，所述比较器(1)的输出端通过线路连接所述第一与非门(4)的一个输入端，所述第二与非门(5)的输出端连接所述第一与非门(4)的另一个输入端；所述第二与非门(5)的一个输入端连接所述第一与非门(4)的输出端，所述第二与非门(5)的另一个输入端连接采样基准电压线路(7)，所述第一与非门(4)的输出端连接信号输出线路(6)，所述信号输出线路(6)连接单片机，所述第一与非门(4)和第二与非门(5)上均连有接地线路和自身供电线路。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线充电的相位检测电路，其特征在于，所述电流采样及电位抬升线路包括电流互感器(8)和放大器(9)，所述电流互感器(8)的输入端连接整个无线充电设备电路，所述电流互感器(8)的输出端连接所述放大器(9)的输入端，所述电流互感器(8)输出端的两条线路上并联有分压电阻，所述电流互感器(8)与放大器(9)正输入端之间的线路上串联有用于配平差分采样电路的电阻，所述电流互感器(8)与放大器(9)负输入端之间的线路上串联有调节电压比例系数的电阻，所述放大器(9)负输入端和放大器(9)输出端之间并联有调节电压比例系数的电阻，所述放大器(9)的输出端连接所述比较器(1)的正输入端，所述放大器(9)正输入端处并联有接地线路和供电线路。

3.根据权利要求2所述的一种基于无线充电的相位检测电路，其特征在于，所述的电流互感器(8)为100：1的电流互感器(8)，所述接地线路和供电线路上均串联有分压电阻，所述放大器(9)输出端与所述比较器(1)正输入端之间的线路上串联有保护电阻。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线充电的相位检测电路，其特征在于，所述比较基准电压线路(3)上串联有两个分压电阻，所述比较基准电压线路(3)上连接有接地线路，所述接地线路连接在比较基准电压线路(3)上的两个分压电阻之间，所述接地线路上连接有分压电阻。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线充电的相位检测电路，其特征在于，所述上拉信号线路(2)上连接有电阻。

6.根据权利要求1所述的一种基于无线充电的相位检测电路，其特征在于，所述信号输出线路(6)上串联有分压电阻，所述信号输出线路(6)上并联有接地线路，所述接地线路上串联有分压电阻。

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