CN217642884U - 一种无线充电电路及无线充电设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种无线充电电路及无线充电设备，属于电路技术领域。无线充电电路包括：充电线圈、切换电路以及谐振电路；切换电路的第一端与谐振电路的第一端连接，切换电路的第二端与充电线圈的第一端连接，切换电路用于调整充电线圈的输出功率；充电线圈的第二端与谐振电路的第二端连接，充电线圈用于进行无线充电；谐振电路的第三端连接输入可变直流电，谐振电路的第四端接地，谐振电路中包括至少四个调制开关管，调制开关管用于根据输入的脉冲宽度调制信号导通或者关断。本申请可以实现对充电线圈功率的切换，从而可以选择进行快速充电或者普通充电。

Description

一种无线充电电路及无线充电设备

技术领域

本申请涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种无线充电电路及无线充电设备。

背景技术

对于无线充电设备，在进行充电的过程中，通常需要通过充电线圈以一定谐振频率进行工作，从而实现无线充电。

现有技术中常见的无线充电设备通常仅仅可以使用一个固定的谐振频率进行工作，也即是仅仅可以实现快速充电或者普通充电中的一种充电方式。

然而，在实际的充电过程中，可能用于用户的实际需求，需要使用另一种方式进行充电，这就导致采用现有技术中的无线充电设备不能实现兼具两种充电方式，降低了无线充电设备的适用性。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种无线充电电路及无线充电设备，可以实现对充电线圈功率的切换，从而可以选择进行快速充电或者普通充电。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例的一方面，提供一种无线充电电路，包括：充电线圈、切换电路以及谐振电路；

切换电路的第一端与谐振电路的第一端连接，切换电路的第二端与充电线圈的第一端连接，切换电路用于调整充电线圈的输出功率；

充电线圈的第二端与谐振电路的第二端连接，充电线圈用于进行无线充电；

谐振电路的第三端连接输入可变直流电，谐振电路的第四端接地，谐振电路中包括至少四个调制开关管，调制开关管用于根据输入的脉冲宽度调制信号导通或者关断。

可选地，切换电路包括：开关电路、第一电容以及第二电容；

开关电路的第一端与谐振电路的第一端连接，开关电路的第二端与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端与充电线圈的第一端连接；

第二电容的第一端与谐振电路的第一端连接，第二电容的第二端与充电线圈的第一端连接。

可选地，开关电路包括：第一开关管、第二开关管、第三电容以及信号输入电路；

第一开关管的第一端、第二开关管的第一端以及第三电容的第一端分别与信号输入电路的输出端连接，信号输入电路的输出端用于接入输入电信号；

第一开关管的第二端以及第三电容的第二端分别与谐振电路的第一端连接；

第二开关管的第二端与第一电容连接；

第一开关管的第三端分别与第二开关管的第三端连接。

可选地，信号输入电路包括：第一电阻、第二电阻、第三开关管、第四开关管、第四电容以及二极管；

第一电阻的第一端以及第三开关管的第二端分别连接供电电压，第一电阻的第二端分别连接第三开关管的第一端和第四开关管的第三端；

第四开关管的第一端用于接入控制信号，第四开关管的第二端接地；

第三开关管的第三端连接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端分别连接二极管的第一端以及第四电容的第一端；

第四电容的第二端接地，二极管的第二端作为信号输入电路的输出端。

可选地，信号输入电路还包括：信号生成单元；

信号生成单元与第四开关管的第一端连接，信号生成单元用于生成控制信号，控制信号包括高电平信号或低电平信号。

可选地，至少四个调制开关管包括：第五开关管、第六开关管、第七开关管以及第八开关管；

第五开关管的第一端以及第八开关管的第一端接入第一脉冲宽度调制信号，第六开关管的第一端以及第七开关管的第一端接入第二脉冲宽度调制信号；

第五开关管的第二端以及第七开关管的第三端分别与充电线圈的第二端连接，第六开关管的第二端以及第八开关管的第三端分别与切换电路的第一端连接；

第五开关管的第三端以及第六开关管的第三端连接输入可变直流电；第七开关管的第二端以及第八开关管的第二端接地。

可选地，第一开关管以及第二开关管均为金属-氧化物半导体场效应晶体管。

可选地，第三开关管以及第四开关管均为金属-氧化物半导体场效应晶体管。

可选地，第五开关管、第六开关管、第七开关管以及第八开关管均为金属-氧化物半导体场效应晶体管。

本申请实施例的另一方面，提供一种无线充电设备，包括：上述无线充电电路。

本申请实施例的有益效果包括：

本申请实施例提供的一种无线充电电路及无线充电设备，可以通过切换电路调整充电线圈的输出功率；通过充电线圈进行无线充电；通过调制开关管根据输入的脉冲宽度调制信号导通或者关断从而产生对应的谐振。其中，通过切换电路对充电线圈的输出功率的调整，可以调整至快速充电的功率或者普通充电的功率，进而可以实现在充电过程中不同充电需求的切换，提高该无线充电电路的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的无线充电电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的无线充电电路中切换电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的无线充电电路中开关电路的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的无线充电电路中信号输入电路的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的无线充电电路的另一结构示意图；

图6为本申请实施例提供的无线充电电路的整体结构示意图。

图标：100-充电线圈；200-切换电路；210-开关电路；211-信号输入电路；300-谐振电路；310-调制开关管；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容；C4-第四电容；R1-第一电阻；R2-第二电阻；Q1-第一开关管；Q2-第二开关管；Q3-第三开关管；Q4-第四开关管；Q5-第五开关管；Q6-第六开关管；Q7-第七开关管；Q8-第八开关管；D-二极管；S-信号生成单元。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面来具体解释本申请实施例中无线充电电路的具体电路结构以及其中各个元件之间的连接关系。

图1为本申请实施例提供的无线充电电路的结构示意图，请参照图1，无线充电电路，包括：充电线圈100、切换电路200以及谐振电路300。

其中，切换电路200的第一端与谐振电路300的第一端连接，切换电路200的第二端与充电线圈100的第一端连接，切换电路200用于调整充电线圈100的输出功率。充电线圈100的第二端与谐振电路300的第二端连接，充电线圈100用于进行无线充电。谐振电路300的第三端连接输入可变直流电，谐振电路300的第四端接地，谐振电路300中包括至少四个调制开关管，调制开关管310用于根据输入的脉冲宽度调制信号导通或者关断。

可选地，切换电路200可以在外部信号的触发下改变电路自身的容值大小，当切换电路200容值不同时，充电线圈100可以以不同的输出功率工作。

充电线圈100可以基于电磁感应的原理与其他设备中的感应线圈进行无线充电，充电线圈100可以作为供电方为其他设备中的感应线圈充电，从而实现无线充电。

谐振电路300可以通过设置的至少四个调制开关管的导通与关断产生谐振，具体可以通过输入的脉冲宽度调制信号分别控制每个调制开关管的导通与关断。

充电线圈100在对感应线圈进行充电时，可以基于谐振电路300的产生的谐振进行充电。

下面来具体解释本申请实施例中无线充电电路的工作原理：

切换电路具体可以调整为两个不同的容值，其中，在较大的容值下进行工作时，可以以较高的输出频率进行工作，从而实现快速充电；在较小的容值下进行工作时，可以以较低的输出频率进行工作，从而实现普通充电。

本申请实施例提供的一种无线充电电路中，可以通过切换电路调整充电线圈的输出功率；通过充电线圈进行无线充电；通过调制开关管根据输入的脉冲宽度调制信号导通或者关断从而产生对应的谐振。其中，通过切换电路对充电线圈的输出功率的调整，可以调整至快速充电的功率或者普通充电的功率，进而可以实现在充电过程中不同充电需求的切换，提高该无线充电电路的适用性。

下面来具体解释本申请实施例中提供的切换电路的具体结构以及切换电路内各个元件的连接关系。

图2为本申请实施例提供的无线充电电路中切换电路的结构示意图，请参照图2，切换电路200包括：开关电路210、第一电容C1以及第二电容C2；开关电路210的第一端与谐振电路300的第一端连接，开关电路210的第二端与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端与充电线圈100的第一端连接；第二电容C2的第一端与谐振电路300的第一端连接，第二电容C2的第二端与充电线圈100的第一端连接。

可选地，开关电路210具体可以等效为电路中的开关的作用，当开关电路210导通时，第一电容C1接入，整个切换电路200提供的电容为第一电容C1与第二电容C2的并联容值(该并联容值大于第二电容C2的容值)；当开关电路210断开时，第一电容C1未接入，整个切换电路200提供的电容即为第二电容C2的容值。

可选地，第一电容C1与第二电容C2的容值可以相同也可以不同，在此不作具体限制。

其中，当开关电路210导通时，切换电路200的容值为并联容值，充电线圈100可以以较大的输出频率工作，也即是实现快速充电的过程。

当开关电路210断开时，切换电路200的容值为第二电容C2的容值，充电线圈100可以以较小的输出频率工作，也即是实现普通充电的过程。

本申请实施例提供的一种无线充电电路中，可以通过开关电路的导通与关断实现对切换电路的容值的调整，切换电路的容值不同时，充电线圈输出功率也可以不同，可以通过对开关电路的导通与关断实现充电方式的调整，例如可以调整至快速充电的功率或者普通充电的功率，进而可以实现在充电过程中不同充电需求的切换，提高该无线充电电路的适用性。

下面来具体解释本申请实施例中提供的开关电路的具体结构以及开关电路内各个元件的连接关系。

图3为本申请实施例提供的无线充电电路中开关电路的结构示意图，请参照图3，开关电路210包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三电容C3以及信号输入电路211。

其中，第一开关管Q1的第一端、第二开关管Q2的第一端以及第三电容C3的第一端分别与信号输入电路211的输出端连接，信号输入电路211的输出端用于接入输入电信号；第一开关管Q1的第二端以及第三电容C3的第二端分别与谐振电路300的第一端连接；第二开关管Q2的第二端与第一电容C1连接；第一开关管Q1的第三端分别与第二开关管Q2的第三端连接。

可选地，信号输入电路211的输出端具体可以输入一个电信号，该电信号具体可以是一个电压值，该电压值可以高于谐振电路300与开关电路210连接点的电压值，当信号输入电路211的输出端输入该电压信号后，可以使得第一开关管Q1和第二开关管Q2导通，在第一开关管Q1和第二开关管Q2同时导通的情况下，整个开关电路210短路，相当于导线，从而使得第一电容C1接入电路。

若信号输入电路211的输出端未提供电信号，则第一开关管Q1和第二开关管Q2处于截止状态，当第一开关管Q1和第二开关管Q2均截止的情况下，整个开关电路210与第一电容C1之间断路，第一电容C1不能接入电路。

可选地，第一开关管Q1和第二开关管Q2均可以是金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET，简称MOS管)。在本申请实施例中，具体可以是NMOS管(Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属氧化物半导体)。

下面来具体解释本申请实施例中提供的信号输入电路的具体结构以及信号输入电路内各个元件的连接关系。

图4为本申请实施例提供的无线充电电路中信号输入电路的结构示意图，请参照图4，信号输入电路211包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第四电容C4以及二极管D。

其中，第一电阻R1的第一端以及第三开关管Q3的第二端分别连接供电电压，第一电阻R1的第二端分别连接第三开关管Q3的第一端和第四开关管Q4的第三端；第四开关管Q4的第一端用于接入控制信号，第四开关管Q4的第二端接地；第三开关管Q3的第三端连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端分别连接二极管D的第一端以及第四电容C4的第一端；第四电容的C4第二端接地，二极管D的第二端作为信号输入电路的输出端。

可选地，供电电压具体可以是VCC，该电压可以大于谐振电路300在工作时谐振电路300与切换电路200连接点的初始电压V0。

可选地，信号输入电路211还包括：信号生成单元S；信号生成单元S与第四开关管Q4的第一端连接，信号生成单元S用于生成控制信号，控制信号包括高电平信号或低电平信号。

需要说明的是，若控制信号为高电平信号，则第四开关管Q4导通，并且在第四开关管Q4导通之后可以使得第三开关管Q3导通，则信号输入电路的输出端的电压即为供电电压与初始电压之和，也即是VCC+V0。

相对应的，若控制信号为低电平信号，则第四开关管Q4截止，相应地，第三开关管Q3也截止，则信号输入电路的输出端的电压不会额外提供电压，则信号输出电路的输出端的电压即为初始电压V0。

可选地，第三开关管Q3和第四开关管Q4均可以是金属-氧化物半导体场效应晶体管。在本申请实施例中，第三开关管Q3具体可以是PMOS管(Positive channel-Metal-Oxide-Semiconductor，P型金属氧化物半导体)，第四开关管Q4具体可以是NMOS管。

下面来具体解释本申请实施例中无线充电电路的另一电路结构以及其中各个元件之间的连接关系。

图5为本申请实施例提供的无线充电电路的另一结构示意图，请参照图5，至少四个调制开关管310包括：第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7以及第八开关管Q8。

其中，第五开关管Q5的第一端以及第八开关管Q8的第一端接入第一脉冲宽度调制信号，第六开关管Q6的第一端以及第七开关管Q7的第一端接入第二脉冲宽度调制信号。

需要说明的是，第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号可以是相位相反的两个信号，不能同时为高电位信号。

第五开关管Q5的第二端以及第七开关管Q7的第三端分别与充电线圈100的第二端连接，第六开关管Q6的第二端以及第八开关管Q8的第三端分别与切换电路200的第一端连接；第五开关管Q5的第三端以及第六开关管Q6的第三端连接输入可变直流电；第七开关管Q7的第二端以及第八开关管Q8的第二端接地。

可选地，可以通过第一脉冲宽度调制信号以及第二脉冲宽度调制信号来调整谐振电路中各个开关管的关断，从而可以使得谐振电路和充电线圈、切换电路组成不同回路，可以通过改变电路中充电线圈的电感值、切换电路的电容值或者可变直流电的频率使得电路发生谐振。在工作的过程中可以产生不同的谐振频率，谐振频率仅与充电线圈的电感值和切换电路的电容值相关。

可选地，第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7以及第八开关管Q8均可以是金属-氧化物半导体场效应晶体管。在本申请实施例中，具体可以是NMOS管。

下面来具体解释本申请实施例中无线充电电路的整体结构以及连接关系。

图6为本申请实施例提供的无线充电电路的整体结构示意图，请参照图6，下面来整体解释本申请实施例中提供的无线充电电路的工作原理，具体如下：

若控制信号为高电平信号，则第四开关管Q4导通，并且在第四开关管Q4导通之后可以使得第三开关管Q3导通，则信号输入电路的输出端的电压即为供电电压与初始电压之和，也即是VCC+V0。当信号输入电路211的输出端的电压为VCC+V0时，通过第三电容C3的自举，可以使得第一开关管Q1和第二开关管Q2也导通，从而使得第一电容C1接入电路，也即是使得切换电路200的电容为第一电容C1与第二电容C2的并联容值，使得充电线圈100以快速充电的方式工作。

相对应的，若控制信号为低电平信号，则第四开关管Q4截止，相应地，第三开关管Q3也截止，则信号输入电路的输出端的电压不会额外提供电压，则信号输出电路的输出端的电压即为初始电压V0。当信号输出电路的输出端的电压为初始电压V0时，第一开关管Q1和第二开关管Q2均截止，也即是第一电容C1无法接入电路，切换电路200的电容即为第二电容C2的容值，使得充电线圈100以普通充电的方式工作。

本申请实施例的另一方面，提供一种无线充电设备，包括：上述无线充电电路。

可选地，该无线充电设备具体可以是无线充电器，在实现充电的过程中，可以与待充电设备搭配使用，待充电设备可以是手机、电子手表等终端设备，在此不作限制。

在实际进行充电时，可以根据实际充电需求由用户手动触发控制信号的生成或者通过相关逻辑判断自动触发控制信号的生成，从而实现充电过程中的快速充电与普通充电的切换。

上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线充电电路，其特征在于，包括：充电线圈、切换电路以及谐振电路；

所述切换电路的第一端与所述谐振电路的第一端连接，所述切换电路的第二端与所述充电线圈的第一端连接，所述切换电路用于调整所述充电线圈的输出功率；

所述充电线圈的第二端与所述谐振电路的第二端连接，所述充电线圈用于进行无线充电；

所述谐振电路的第三端连接输入可变直流电，所述谐振电路的第四端接地，所述谐振电路中包括至少四个调制开关管，所述调制开关管用于根据输入的脉冲宽度调制信号导通或者关断。

2.如权利要求1所述的无线充电电路，其特征在于，所述切换电路包括：开关电路、第一电容以及第二电容；

所述开关电路的第一端与所述谐振电路的第一端连接，所述开关电路的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述充电线圈的第一端连接；

所述第二电容的第一端与所述谐振电路的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述充电线圈的第一端连接。

3.如权利要求2所述的无线充电电路，其特征在于，所述开关电路包括：第一开关管、第二开关管、第三电容以及信号输入电路；

所述第一开关管的第一端、所述第二开关管的第一端以及所述第三电容的第一端分别与所述信号输入电路的输出端连接，所述信号输入电路的输出端用于接入输入电信号；

所述第一开关管的第二端以及所述第三电容的第二端分别与所述谐振电路的第一端连接；

所述第二开关管的第二端与所述第一电容连接；

所述第一开关管的第三端分别与所述第二开关管的第三端连接。

4.如权利要求3所述的无线充电电路，其特征在于，所述信号输入电路包括：第一电阻、第二电阻、第三开关管、第四开关管、第四电容以及二极管；

所述第一电阻的第一端以及所述第三开关管的第二端分别连接供电电压，所述第一电阻的第二端分别连接所述第三开关管的第一端和所述第四开关管的第三端；

所述第四开关管的第一端用于接入控制信号，所述第四开关管的第二端接地；

所述第三开关管的第三端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端分别连接所述二极管的第一端以及所述第四电容的第一端；

所述第四电容的第二端接地，所述二极管的第二端作为所述信号输入电路的输出端。

5.如权利要求4所述的无线充电电路，其特征在于，所述信号输入电路还包括：信号生成单元；

所述信号生成单元与所述第四开关管的第一端连接，所述信号生成单元用于生成控制信号，所述控制信号包括高电平信号或低电平信号。

6.如权利要求1所述的无线充电电路，其特征在于，所述至少四个调制开关管包括：第五开关管、第六开关管、第七开关管以及第八开关管；

所述第五开关管的第一端以及所述第八开关管的第一端接入第一脉冲宽度调制信号，所述第六开关管的第一端以及所述第七开关管的第一端接入第二脉冲宽度调制信号；

所述第五开关管的第二端以及所述第七开关管的第三端分别与所述充电线圈的第二端连接，所述第六开关管的第二端以及所述第八开关管的第三端分别与所述切换电路的第一端连接；

所述第五开关管的第三端以及所述第六开关管的第三端连接输入可变直流电；所述第七开关管的第二端以及所述第八开关管的第二端接地。

7.如权利要求3所述的无线充电电路，其特征在于，所述第一开关管以及所述第二开关管均为金属-氧化物半导体场效应晶体管。

8.如权利要求4所述的无线充电电路，其特征在于，所述第三开关管以及所述第四开关管均为金属-氧化物半导体场效应晶体管。

9.如权利要求6所述的无线充电电路，其特征在于，所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管以及所述第八开关管均为金属-氧化物半导体场效应晶体管。

10.一种无线充电设备，其特征在于，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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