CN219227290U - 一种自动对位的无线充电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自动对位的无线充电器，包括MCU控制电路；分别与所述MCU控制电路电气连接的线圈驱动电路、电机驱动电路、采样电路、电源接口和线圈限位开关；与所述线圈驱动电路电气连接的无线充电线圈，其被所述线圈驱动电路驱动，所述线圈驱动电路和所述采样电路电气连接；分别与所述电机驱动电路电气连接的DCDC电路和电机，所述DCDC电路给所述电机驱动电路供电，所述电机驱动电路驱动所述电机带动所述无线充电线圈运动；所述电源接口分别与所述线圈驱动电路、所述DCDC电路电气连接；所述线圈限位开关限制所述无线充电线圈的移动范围。本实用新型有效地解决了现有技术中无线充电器自动对位的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是无线充电器技术领域，具体而言，尤其涉及一种自动对位的无线充电器。
背景技术
随着无线充电设备大量普及，每个无线充电的接收设备大小尺寸都不一样，同一个发射设备对应不同接收设备会有线圈对准问题，线圈对不准会造成无线充电效率降低、发射器发热和导致充电异常。目前解决设备线圈对准的通常办法是增加线圈数量不同位置对应不同线圈，但是这种方法不仅增加成本，线圈相互叠放、增加的线圈切换电路都会造成发射器发热增加效率降低，这种方法实际充电效果并不好。自动对位的无线充电器，目前在市场上已经有部分产品问世，但是目前一般为两个主控芯片一个无线充电主控，一个电机寻线圈主控两个主控需要通信，会十分复杂不适合复杂应用的开发调试；现有的自动对位的无线充电器只能采用红外或按键来识别无线充电器的放上，这种方法需要增加电路，并且红外识别受环境的影响很大容易受环境干扰造成识别的不灵敏和误触发，按键受充电的结构的影响，需要给模具单独开槽，并且会受限按键的使用寿命；故提供一种自动对位的无线充电器，以便于解决现有技术中无线充电器自动对位的问题。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种自动对位的无线充电器，应用于解决现有技术中无线充电器自动对位的问题。
本实用新型一种自动对位的无线充电器可以通过下列技术方案来实现：
本实用新型一种自动对位的无线充电器包括MCU控制电路；分别与所述MCU控制电路电气连接的线圈驱动电路、电机驱动电路、采样电路、电源接口和线圈限位开关；与所述线圈驱动电路电气连接的无线充电线圈，其被所述线圈驱动电路驱动，所述线圈驱动电路和所述采样电路电气连接；分别与所述电机驱动电路电气连接的DCDC电路和电机，所述DCDC电路给所述电机驱动电路供电，所述电机驱动电路驱动所述电机带动所述无线充电线圈运动；所述电源接口分别与所述线圈驱动电路、所述DCDC电路电气连接；所述线圈限位开关限制所述无线充电线圈的移动范围。
在其中一种实施方式中，本实用新型一种自动对位的无线充电器进一步包括红外识别电路，所述红外识别电路与所述MCU控制电路电气连接。
在其中一种实施方式中，本实用新型一种自动对位的无线充电器还包括按键电路，所述按键电路与所述MCU控制电路电气连接。
在其中一种实施方式中，所述MCU控制电路采用的主控芯片型号为GPM8FD3331B。
在其中一种实施方式中，所述主控芯片内置全桥驱动能够直接驱动所述线圈驱动电路产生PWM波驱动所述无线充电线圈工作。
在其中一种实施方式中，所述主控芯片内置WPCQI协议、BC协议、PD协议、QC协议和AFC协议。
在其中一种实施方式中，所述主控芯片内置有ASK解码电路。
在其中一种实施方式中，所述线圈驱动电路采用的型号为VS3622DE的MOS全桥电路。
在其中一种实施方式中，所述采样电路包括电流采样电路、线圈AC电压电路和线圈Q值采样电路。
在其中一种实施方式中，所述电源接口采用的是TypeC接口。
与现有技术相比，本实用新型一种自动对位的无线充电器的有益效果为：
本实用新型一种自动对位的无线充电器通过采用识别无线充电线圈的AC电压、线圈电流、线圈Q值的方法对无线充电接收器的放上识别，自动启动无线充电线圈的自动对位；并且可以根据可以需求增加红外或按键电路来辅助无线充电接收器的放上识别，多种方法进行识别相互补充，增强识别灵敏度同时减少误判；有效地解决了现有技术中无线充电器自动对位的问题；
本实用新型一种自动对位的无线充电器通过只使用一颗MCU达成无线充电线圈的自动对位和无线充电功能，减少硬件成本同时调试简单方便可快速开发；同时采用QI无线充电协议中的信号强度分包来计算线圈的中心位置，让识别方式更加简单并减少硬件成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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是本实用新型一种自动对位的无线充电器的电气连接示意图，包括MCU控制电路、线圈驱动电路、电机驱动电路、无线充电线圈、采样电路、电源接口电路、DCDC电路、线圈限位开关电路和红外识别电路；
图2是图1本实用新型一种自动对位的无线充电器中的MCU控制电路的电路图；
图3是图1本实用新型一种自动对位的无线充电器中线圈驱动电路和采样电路的电路图；
图4是图1本实用新型一种自动对位的无线充电器中电机驱动电路的电路图；
图5是图1本实用新型一种自动对位的无线充电器中无线充电线圈的电路图；
图6是图1本实用新型一种自动对位的无线充电器中电源接口的电路图；
图7是图1本实用新型一种自动对位的无线充电器中DCDC电路的电路图；
图8是图1本实用新型一种自动对位的无线充电器中线圈限位开关电路的电路图；
图9是图1本实用新型一种自动对位的无线充电器中红外识别电路的电路图。
图中标示：11，MCU控制电路；12，线圈驱动电路；13，电机驱动电路；14，无线充电线圈；15，电机；16，采样电路；17，电源接口电路；18，DCDC电路；19，线圈限位开关；20，红外识别电路；21，按键电路。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型一种自动对位的无线充电器可以包括MCU控制电路11、线圈驱动电路12、电机驱动电路13、无线充电线圈14、电机15、采样电路16、电源接口17、DCDC电路18和线圈限位开关19；所述MCU控制电路11分别与所述线圈驱动电路12、所述电机驱动电路13、所述采样电路16、所述电源接口17、所述线圈限位开关19电气连接；所述线圈驱动电路12分别和所述无线充电线圈14、所述采样电路16电气连接，所述线圈驱动电路12的作用是产生PWM波驱动所述无线充电线圈14工作，所述采样电路16的作用是让所述MCU控制电路11进行电流保护、线圈限压保护和异物检测，同时让所述MCU控制电路11对无线充电接收器进行无线充电的识别；所述电机驱动电路13分别与所述DCDC电路18、所述电机15电气连接，所述电机驱动电路13驱动所述电机15工作，所述电机15带动所述无线充电线圈14运动，从而实现所述无线充电线圈14与无线充电接收器进行自动对位操作，所述DCDC电路18给所述电机驱动电路13供电；所述电源接口17分别与所述线圈驱动电路12、所述DCDC电路18电气连接，当所述电源接口17电气连接在外接电源上，其分别为所述MCU控制电路11、所述线圈驱动电路12、所述DCDC电路18提供电能；所述线圈限位开关19限制所述无线充电线圈14的移动范围，当所述无线充电线圈14接触到所述线圈限位开关19时，所述线圈限位开关19传递信号给所述MCU控制电路11，所述MCU控制电路11控制所述电机驱动电路13停止对所述电机15的驱动，从而使得所述电机15停止工作。
请参阅图1，本实用新型一种自动对位的无线充电器还包括红外识别电路20和/或按键电路21，所述红外识别电路20和/或所述按键电路21分别与所述MCU控制电路11电气连接；所述红外识别电路20的作用是识别无线充电接收器是否放在无线充电器上，所述按键电路21通过手动按压按键传递信号给所述MCU控制电路11，使得所述MCU控制电路11开始工作。在本实施例中，所述红外识别电路20和所述按键电路21分别与所述MCU控制电路11电气连接，其两者配合实现对无线充电接收器是否放在无线充电器上进行识别。
请参阅图2，其为所述MCU控制电路11的电路图；在本实施例中，所述MCU控制电路11中采用的主控芯片型号为GPM8FD3331B，所述主控芯片内置全桥驱动可直接驱动所述线圈驱动电路12产生PWM波驱动所述无线充电线圈14工作；所述主控芯片内置WPCQI协议可以让无线充电接收器进行基于QI协议的无线充电；所述主控芯片内置BC、PD、QC和AFC协议可以对适配器诱骗出电压给各个模块供电；所述主控芯片内置有ASK解码电路，用QI无线充电的ASK解调；所述主控芯片内置有5VLDO，可以给自身和其他电路模块供电；所述主控芯片控制所述电机驱动电路13驱动所述电机15工作，所述电机15带动所述无线充电线圈14运动，从而实现所述无线充电线圈14与无线充电接收器进行自动对位操作动。
请参阅图3，其为所述线圈驱动电路12和所述采样电路16的电路图；在本实施例中，所述线圈驱动电路12采用的型号为VS3622DE的MOS全桥电路,其产生PWM波驱动所述无线充电线圈14正常工作；所述采样电路16包括电流采样电路、线圈AC电压电路和线圈Q值采样电路，所述电流采样电路、所述线圈AC电压电路、所述线圈Q值采样电路分别采集所述无线充电线圈14的电流、线圈AC电压、线圈Q值让所述MCU控制电路11进行电流保护、线圈限压保护和异物检测；同时采集电流、线圈AC电压和线圈Q值让所述MCU控制电路11对无线充电接收器放下进行识别。
请参阅图4，其为所述电机驱动电路13的电路图；在本实施例中，所述电机驱动电路13接收所述MCU控制电路11的信号，驱动所述电机15进行运动。
请参阅图5，其为所述无线充电线圈14的电路图；在本实施例中，所述无线充电线圈14在所述线圈驱动电路12的驱动下进行工作。
请参阅图6，其为所述电源接口17的电路图；在本实施例中，所述电源接口17分别为所述MCU控制电路11、所述线圈驱动电路12、所述DCDC电路18提供电能；具体地，所述电源接口17采用的是TypeC接口；在其他实施例中，所述电源接口17也可以采用MicroUSB接口或者Lightning接口。
请参阅图7，其为所述DCDC电路18的电路图；在本实施例中，所述DCDC电路18采用的芯片型号为ETA8120，通过所述DCDC电路18给所述电机驱动电路13供电。
请参阅图8，其为所述线圈限位开关19的电路图；在本实施例中，所述线圈限位开关19限制所述无线充电线圈14的移动范围，当所述无线充电线圈14接触到所述线圈限位开关19时，所述线圈限位开关19传递信号给所述MCU控制电路11，所述MCU控制电路11控制所述电机驱动电路13停止对所述电机15的驱动，从而使得所述电机15停止工作。
请参阅图9，其为所述红外识别电路20的电路图；在本实施例中，所述红外识别电路20采集红外触发信号让所述MCU控制电路11识别无线充电接收器是否放在无线充电器上。
本实用新型一种自动对位的无线充电器的工作过程主要分为两部分：
第一部分、识别无线充电接收器放下；
当该无线充电器插上适配器，所述MCU控制电路11进行BC、PD、QC或AFC协议诱骗，诱骗出5V、9V或12V电压；所述MCU控制电路11初始化所述电机15的位置、该无线充电器进入待机模式并开启所述采样电路16和所述红外识别电路20识别线充电接收器放下功能；当所述MCU控制电路11识别所述采样电路16采集到的电流、线圈AC值或线圈Q值有变化且超过门限值，所述MCU控制电路11判断无线充电接收器放下，进入自动对位模式；
第二部分、所述无线充电线圈14进行自动对位；
该无线充电器开启自动对位模式后，所述MCU控制电路11分别控制所述线圈驱动电路12、所述电机驱动电路13驱动所述无线充电线圈14、所述电机15工作；所述电机15带动所述无线充电线圈14开始移动，并驱动所述无线充电线圈14每100ms打一次Ping周期，等待接收无线充电接收器的信号强度包；所述MCU控制电路11收到第一个信号强度值后保存信号强度值和对应行程，进入采集信号强度表和行程表阶段；所述MCU控制电路11边控制所述电机15带动所述无线充电线圈14运动，边打ping，收到信号后保存信号强度值和对应行程；当所述无线充电线圈14移动触发所述线圈限位开关19或收到的信号强度值突降或收不到信号强度，退出采集信号强度表和行程表阶段，并开始计算所述无线充电线圈14的中间位置阶段；所述MCU控制电路11初始化XC1XC2XC3值，读取信号强度表值的最高点位置保存到XC1，读取信号最高点位置的前一个点，有值且跟最高点相差不超过10的话保存到XC2，取信号最高点位置的后一个点，有值且跟最高点相差不超过10的话保存到XC3；
当XC1、XC2和XC3都有值时，所述无线充电线圈14的中心位置为(XC2+XC3)/2；
当XC1和XC2有值,而XC3没有值时，所述无线充电线圈14的中心位置为(XC1+XC2)/2；
当XC1和XC3有值,而XC2没有值时，所述无线充电线圈14的中心位置为(XC1+XC3)/2；
当XC1有值,而XC2和XC3没有值，所述无线充电线圈14的中心位置为XC1；
计算出所述无线充电线圈14的中心位置后，所述MCU控制电路11控制所述电机驱动电路13驱动所述电机15移动到中心位置行程点，从而完成自动对位模式开始给无线充电接收器进行无线充电。
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 (10)
1.一种自动对位的无线充电器，其特征在于，包括MCU控制电路；分别与所述MCU控制电路电气连接的线圈驱动电路、电机驱动电路、采样电路、电源接口和线圈限位开关；与所述线圈驱动电路电气连接的无线充电线圈，其被所述线圈驱动电路驱动，所述线圈驱动电路和所述采样电路电气连接；分别与所述电机驱动电路电气连接的DCDC电路和电机，所述DCDC电路给所述电机驱动电路供电，所述电机驱动电路驱动所述电机带动所述无线充电线圈运动；所述电源接口分别与所述线圈驱动电路、所述DCDC电路电气连接；所述线圈限位开关限制所述无线充电线圈的移动范围。
2.根据权利要求1所述的一种自动对位的无线充电器，其特征在于，其进一步包括红外识别电路，所述红外识别电路与所述MCU控制电路电气连接。
3.根据权利要求1所述的一种自动对位的无线充电器，其特征在于，其还包括按键电路，所述按键电路与所述MCU控制电路电气连接。
4.根据权利要求1所述的一种自动对位的无线充电器，其特征在于，所述MCU控制电路采用的主控芯片型号为GPM8FD3331B。
5.根据权利要求4所述的一种自动对位的无线充电器，其特征在于，所述主控芯片内置全桥驱动，其能够直接驱动所述线圈驱动电路产生PWM波驱动所述无线充电线圈工作。
6.根据权利要求4所述的一种自动对位的无线充电器，其特征在于，所述主控芯片内置WPCQI协议、BC协议、PD协议、QC协议和AFC协议。
7.根据权利要求4所述的一种自动对位的无线充电器，其特征在于，所述主控芯片内置有ASK解码电路。
8.根据权利要求1所述的一种自动对位的无线充电器，其特征在于，所述线圈驱动电路采用的型号为VS3622DE的MOS全桥电路。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种自动对位的无线充电器，其特征在于，所述采样电路包括电流采样电路、线圈AC电压电路和线圈Q值采样电路。
10.根据权利要求1-8任一项所述的一种自动对位的无线充电器，其特征在于，所述电源接口采用的是TypeC接口。
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