CN217240348U

CN217240348U - 一种带有数字升降压控制的无线充电模块

Info

Publication number: CN217240348U
Application number: CN202123379149.XU
Authority: CN
Inventors: 冯中; 张宝锋; 王云; 张贞远
Original assignee: Delphi Electrical Centers Shanghai Co Ltd
Current assignee: Delphi Electrical Centers Shanghai Co Ltd
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2022-08-19
Anticipated expiration: 2031-12-30

Abstract

本实用新型涉及一种带有数字升降压控制的无线充电模块，包括外壳和设置在外壳内的接口连接器、线圈、半导体和PCB板，所述接口连接器连接整车12V电池系统、CAN总线或IGN线，所述接口连接器、所述线圈固定在所述PCB板上，所述线圈包括发射器线圈和接收器线圈，所述PCB板上设有无线充电电路，所述无线充电电路包括与DC电源依次连接的滤波、ESD、防反接、防过压、IGN检测电路(1)，数字升降压电路(6)和全桥逆变控制电路(3)，与数字升降压电路(6)连接的MCU控制器(2)，以及与MCU控制器(2)分别连接的载波调制解调电路(4)、Q值FOD检测电路(5)。与现有技术相比，本实用新型具有降低成本、实现精准无线充电功率快速调节等优点。

Description

一种带有数字升降压控制的无线充电模块

技术领域

本实用新型涉及无线充电模块领域，尤其是涉及一种带有数字升降压控制的无线充电模块。

背景技术

无线充电设备因其方便的特性和优越的性能，越来越受到用户的欢迎，已经逐渐成为传统汽车和新能源汽车的基本设施。在市场上无线充电发射器，基本都是使用模拟芯片为全桥逆变电路供电，该方案存在成本高、电压控制精度低、电压升降模式单一、环路响应慢、方案实现复杂、额定功率降额等缺点，这将大大影响用户对无线充电发射器体验、造成无线充电销售量下降等不利无线充电模块的推广。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带有数字升降压控制的无线充电模块。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种带有数字升降压控制的无线充电模块，包括外壳和设置在外壳内的接口连接器、线圈、半导体和PCB板，所述接口连接器连接整车12V电池系统、CAN总线或IGN线，所述接口连接器、所述线圈固定在所述PCB板上，所述线圈包括发射器线圈和接收器线圈，所述PCB板上设有无线充电电路，所述无线充电电路包括与DC电源依次连接的滤波、ESD、防反接、防过压、IGN检测电路，数字升降压电路和全桥逆变控制电路，与数字升降压电路连接的MCU控制器，以及与MCU控制器分别连接的载波调制解调电路、Q值FOD检测电路。

优选地，所述PCB板上设有与接口连接器pin脚相适配的焊盘，所述接口连接器、所述无线充电电路设于PCB板的同一面，所述PCB板的另一面设有所述发射器线圈和所述接收器线圈。

优选地，所述滤波、ESD、防反接、防过压、IGN检测电路包括ESD保护器件、电容滤波电路、防反接器件、共模和差模防干扰器件、过压保护电路和IGN检测电路。

优选地，所述MCU控制器采用S32K144系列主控芯片。

优选地，所述MCU控制器的主控电路包括无线充电芯片控制电路、数字BUCK&BOOST控制电路、无线解调信号捕获电路和ADC采样电路。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)本实用新型无线充电模块设置了数字升降压控制电路，拓宽了电压升降模式，利用数字电源升降压能够实现精准无线充电功率快速调节；且数字电源升降压可对全桥逆变控制电路提供能量，降低了成本。

2)本实用新型设有防反接器件，能够保证在电源接反情况下，不会损坏无线发射模块器件。

3)通过设置过压保护电路，能够在电压超过整车系统要求时，将关断无线充电功能。

4)通过设置Q值FOD检测电路电路，可在无线充电模块在充电时，能精准检测到金属异物存在，避免金属异物产生的涡流热量引发安全问题。

附图说明

图1为实施例中带有数字升降压控制的PCB的无线充电电路的电路结构框图；

图2为实施例中滤波、ESD、防反接、防过压、IGN检测电路的主要电路结构图；

图3为实施例中MCU主控电路结构的电路结构图；

图4为实施例中全桥逆变控制电路的电路结构图；

图5为实施例中载波调制解调电路的电路结构图；

图6为实施例中Q值FOD检测电路的电路结构图；

图7为实施例中数字升降压电路的电路结构图；

图8为实施例中数字升降压控制为全桥逆变提供能量的原理图；

图9为实施例中带有数字升降压控制的PCB的无线充电电路实现无线充电的工作原理图；

图1中标号所示：

1、滤波、ESD、防反接、防过压、IGN检测电路，2、MCU控制器，3、全桥逆变控制电路，4、载波调制解调电路，5、Q值FOD检测电路，6、数字升降压电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

实施例

本实用新型涉及一种带有数字升降压控制的无线充电模块，用于车辆无线充电，该模块包括外壳，设置在外壳内的接口连接器、线圈、半导体和PCB板。其中：

接口连接器：用于连接整车12V电池系统，CAN总线，IGN线；

线圈：包括发射器线圈、接收器线圈，用于发射器线圈与接收器线圈间磁电耦合；

半导体：用于实现无线充电发射功能及相关EMC干扰抑制保护作用；

PCB板：用于实现电子器件电性能连接及电子器件的布局摆放。接口连接器固定在PCB板的一面上，具体地，PCB板上设置有与接口连接器pin脚相适配的焊盘，且接口连接器所在PCB板的一面上还设置有无线充电电路。PCB板的另一面设置有发射器线圈和接收器线圈。

图1示出了该无线充电模块的PCB的无线充电电路的电路结构框图，包括滤波、ESD、防反接、防过压、IGN检测电路1、MCU控制器2、全桥逆变控制电路3、载波调制解调电路4、Q值FOD检测电路5以及数字升降压电路6。接口连接器连接滤波、ESD、防反接、防过压、IGN检测电路1，滤波、ESD、防反接、防过压、IGN检测电路1的输出端连接数字升降压电路6，数字升降压电路6的输出端与全桥逆变控制电路3连接，且数字升降压电路6、载波调制解调电路4、Q值FOD检测电路5分别与MCU控制器2连接。

图2为滤波、ESD、防反接、防过压、IGN检测电路1的主要结构图，该电路为接口连接器的接口电源供电部分。整个无线充电系统可以接受6.5-40V范围的电压输入。此电路中设有ESD保护器件、电容滤波电路、防反接器件、共模和差模防干扰器件、过压保护电路以及IGN检测电路。IGN检测电路与连接

采用ESD保护器件，能够承受接触放电8KV和空气放电15KV的高压；加入电容滤波电路，有效滤除开关型号及负载变化引起的电压电流突变对其他模块干扰；加入共模和差模防干扰器件，有效保证了EMC性能；加入防反接器件，保证了在电源接反情况下，不会损坏无线发射模块器件；加入过压保护电路，在电压超过整车系统要求时，将关断无线充电功能；加入IGN检测电路，确保IGN能使能无线充电模块。

在本实施例中，ESD保护器件可采用Diode、Resistor、P/NMOS、BJT、SCR等。防反接器件可采用现有技术中常用的二极管防反接电路、PMOS管防反接电路、整流桥防反接电路或保险丝+稳压二极管防反接电路等。过压保护电路可采用PMOS过压保护电路。

在本实施例中，MCU主控芯片采用S32K144系列。图3示出了MCU主控电路结构，此电路部分包括无线充电芯片控制电路、数字BUCK&BOOST控制电路、无线解调信号捕获电路、ADC采样电路。

图4示出了全桥逆变控制电路的结构图，其中，COIL_PWM_HL/COIL_PWM_HH/COIL_PWM_LL/COIL_PWM_LH这4个PWM信号用于控制全桥导通和关闭，实现直流到交流逆变。图5示出了载波调制解调电路，图6示出了Q值FOD检测电路。此电路用于无线充电模块在充电时，能精准检测到金属异物存在，避免金属异物产生的涡流热量引发安全问题。

图7示出了数字升降压控制电路。通过数字升降压控制为全桥逆变提供能量，结合图8内容：

DBUCK_PWML_S2/DBUCK_PWMH_S2/DBOOST_PWML_S2/DBOOST_PWMH_S2四个PWM信号，通过调节各个PWM占空比，实现升压、降压输出，同时通过灵活控制各个PWM信号，实现死区、导通控制，灵活处理关断时放电事宜；通过高带宽运放，快速检测环路电流电压大小。

如图9所示，本专利的无线充电工作原理如下：

接收器中的谐振器由接收器电感和电容组成，发射器也有一个谐振器。发射器和接收器中的线圈LTX和LRX可以视为弱耦合变压器，从而进行能量间转换。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种带有数字升降压控制的无线充电模块，其特征在于，包括外壳和设置在外壳内的接口连接器、线圈、半导体和PCB板，所述接口连接器连接整车12V电池系统、CAN总线或IGN线，所述接口连接器、所述线圈固定在所述PCB板上，所述线圈包括发射器线圈和接收器线圈，所述PCB板上设有无线充电电路，所述无线充电电路包括与DC电源依次连接的滤波、ESD、防反接、防过压、IGN检测电路(1)，数字升降压电路(6)和全桥逆变控制电路(3)，与数字升降压电路(6)连接的MCU控制器(2)，以及与MCU控制器(2)分别连接的载波调制解调电路(4)、Q值FOD检测电路(5)。

2.根据权利要求1所述的带有数字升降压控制的无线充电模块，其特征在于，所述PCB板上设有与接口连接器pin脚相适配的焊盘，所述接口连接器、所述无线充电电路设于PCB板的同一面，所述PCB板的另一面设有所述发射器线圈和所述接收器线圈。

3.根据权利要求1所述的带有数字升降压控制的无线充电模块，其特征在于，所述滤波、ESD、防反接、防过压、IGN检测电路(1)包括ESD保护器件、电容滤波电路、防反接器件、共模和差模防干扰器件、过压保护电路和IGN检测电路。

4.根据权利要求1所述的带有数字升降压控制的无线充电模块，其特征在于，所述MCU控制器(2)采用S32K144系列主控芯片。

5.根据权利要求4所述的带有数字升降压控制的无线充电模块，其特征在于，所述MCU控制器(2)的主控电路包括无线充电芯片控制电路、数字BUCK&BOOST控制电路、无线解调信号捕获电路和ADC采样电路。