WO2020010969A1 - 整流电路、无线充电装置、电源提供设备及无线充电系统 - Google Patents

整流电路、无线充电装置、电源提供设备及无线充电系统 Download PDF

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WO2020010969A1
WO2020010969A1 PCT/CN2019/090243 CN2019090243W WO2020010969A1 WO 2020010969 A1 WO2020010969 A1 WO 2020010969A1 CN 2019090243 W CN2019090243 W CN 2019090243W WO 2020010969 A1 WO2020010969 A1 WO 2020010969A1
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circuit
power
wireless
wireless charging
voltage
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PCT/CN2019/090243
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English (en)
French (fr)
Inventor
杨冬笋
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Oppo广东移动通信有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage

Definitions

  • half-wave rectification is usually implemented by a single diode.
  • the inventors of the present disclosure found that the related art has a problem that the diode has a large forward voltage drop Vf, and even a Schottky diode with a low dropout voltage, Vf is greater than 0.4V, and further, the loss under a large current load Very large and severe fever.
  • a third object of the present disclosure is to propose a power supply device.
  • a fourth object of the present disclosure is to propose a wireless charging system.
  • an embodiment of the first aspect of the present disclosure proposes a rectifier circuit, including: an AC input terminal, the AC input terminal receives input AC power; a DC output terminal, the DC output terminal outputs DC power; a MOS tube, A first pole of the MOS tube is connected to the AC input terminal, and a second pole of the MOS tube is connected to the DC output terminal; a controllable switching unit, the controllable switching unit and control of the MOS tube
  • the comparison unit is connected to the AC input terminal, the DC output terminal and the controllable switching unit, and the comparison unit is used for the AC power input from the AC input terminal and the DC
  • the direct current output from the output end is compared, and the MOS tube is controlled to be turned on or off by the controllable switching unit according to the comparison result to perform half-wave rectification of the alternating current.
  • the comparison unit includes a comparator, a positive input terminal of the comparator is connected to the AC input terminal, a negative input terminal of the comparator is connected to the DC output terminal, and The output terminal of the comparator is connected to the controllable switching unit.
  • the comparator controls the MOS transistor to be turned on through the controllable switching unit.
  • the MOS tube is controlled to be turned off by the controllable switching unit.
  • the MOS tube is a P-channel MOS tube.
  • controllable switching unit includes: a triode, a base of the triode is connected to the comparison unit, a collector of the triode is connected to a control electrode of the MOS, and the triode The emitter is grounded.
  • the rectifier circuit of the first aspect of the present invention can reduce losses and reduce heat generation, especially reduce losses and heat generation under a large current load, and also reduce costs.
  • the voltage of the direct current provided to the wireless transmitting circuit when the voltage of the direct current provided to the wireless transmitting circuit is lower than the required voltage of the wireless transmitting circuit or the voltage of the direct current provided to the wireless transmitting circuit is higher than that of the wireless transmitting circuit
  • the voltage of the direct current provided to the wireless transmitting circuit does not satisfy a preset condition.
  • the power supply device can reduce the loss and heat generation, especially the loss and heat generation under a large current load, and can also reduce the cost.
  • FIG. 8 is a schematic block diagram of a device to be charged in a wireless charging system according to a specific embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a block diagram of a rectifier circuit according to an embodiment of the present disclosure.
  • the rectifier circuit can implement half-wave rectification, which is used to convert AC input to DC output.
  • the AC input terminal Vi receives input AC power.
  • the AC input terminal Vi may be connected to a power supply device that provides AC power, that is, the AC power may be provided by the power supply device, and the power supply device may be an AC power supply or an adapter.
  • the AC input terminal Vi may be directly connected to the power supply device or indirectly connected.
  • the AC input terminal Vi may pass through a circuit that filters the input AC power.
  • the comparison unit 12 can determine the half-cycle in which the AC power is located by comparing the AC power input to the AC input end Vi with the DC power output from the DC output end Vo, and pass the controllable switching unit when the AC power is in the first half period
  • the MOS tube is controlled to be turned on, and the MOS tube is controlled to be turned off by the controllable switching unit when the alternating current is in the second half cycle.
  • the comparison unit 12 includes a comparator U1, a positive input terminal of the comparator U1 is connected to the AC input terminal Vi, a negative input terminal of the comparator U1 is connected to the DC output terminal Vo, and an output terminal of the comparator U1 Connected to the controllable switching unit 11, the comparator U1 controls the MOS tube V1 to be turned on through the controllable switching unit 11 when the voltage at the AC input Vi is greater than the voltage at the DC output Vo, and the voltage at the AC input Vi is less than DC When the voltage at the output Vo is controlled by the controllable switching unit 11, the MOS tube V1 is turned off.
  • the working principle of the rectifier circuit in the embodiment of the present disclosure is as follows:
  • the DC output terminal Vo is connected to the first capacitor C1.
  • one end of the first capacitor C1 is connected to the DC output terminal Vo, and the other end of the first capacitor C1 is grounded. Therefore, the first capacitor C1 can stabilize the DC power output from the DC output terminal Vo, and rectify by the MOS tube, without the need of large capacitor voltage stabilization such as diode rectification.
  • Embodiments of the present disclosure can use The first capacitor C1 is regulated, thereby reducing the volume of the capacitor, which is suitable for applications in portable products.
  • FIG. 4 is a block diagram of a power supply device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the power supply device 100 includes a charging interface 101 and the rectifier circuit 10 of the foregoing embodiment.
  • the rectifier circuit 10 is configured to convert AC power, such as AC power provided by a commercial power grid, into DC power to provide a wireless charging device. 200.
  • the loss and heat generation can be reduced, especially the loss and heat generation under a large current load, and the cost can also be reduced.
  • an embodiment of the present disclosure proposes a wireless charging system.
  • FIG. 5 is a block diagram of a wireless charging system according to an embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 5, the wireless charging system includes: a power supply device 100, a wireless charging device 200, and a device to be charged 300.
  • the wireless charging device can reduce loss and heat generation, especially reduce loss and heat generation under a large current load, and also reduce costs.
  • FIG. 6 is a block diagram of a wireless charging system according to an embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 6, the wireless charging system includes: a power supply device 100, a wireless charging device 200, and a device to be charged 300.
  • the power supply device 100 is used to convert AC power to DC power.
  • the power supply device 100 may use the power supply device of the embodiment of FIG. 4;
  • the wireless charging device 200 is used to convert the DC power provided by the power supply device 100 into an electromagnetic signal to wirelessly Power transmission is performed;
  • the to-be-charged device 300 converts the electromagnetic signal emitted by the wireless charging device 200 into alternating current, and converts the alternating current into direct current to charge the battery.
  • the power supply device can reduce loss and reduce heat generation, especially reduce loss and heat generation under a large current load, and also reduce costs.
  • the power supply device 100 is configured to provide DC power to the wireless charging device 200.
  • the power supply device 100 may include a rectifier circuit, a transformer circuit, a control circuit, a charging interface, and the like, which may convert an AC power input into a DC power output to be provided to the wireless charging device 200.
  • the power supply device may be an adapter, a power bank, or a vehicle power source.
  • the power supply device 100 may also directly supply AC power to the wireless charging device 200.
  • the power supply device 100 may be an AC power source.
  • the wireless charging device 200 further includes a circuit or a module for converting AC power to DC power, such as a rectification filter circuit and a DC / DC conversion circuit.
  • the wireless charging device 200 is configured to convert a direct current or an alternating current provided by the power supply device 100 into an electromagnetic signal to perform power transmission in a wireless manner.
  • the wireless charging device 200 includes a rectification filter circuit (not shown in the figure), a DC / DC conversion circuit (not shown in the figure), a wireless transmitting circuit 201 and a first control circuit 202. .
  • the 220V AC power is converted into a stable DC power by a rectifying and filtering circuit, and then the voltage is adjusted to a fixed value to be supplied to the wireless transmitting circuit 201 by the DC / DC conversion circuit.
  • the rectification filter circuit and the DC / DC conversion circuit are optional.
  • the wireless charging device 200 may be provided with a rectification filter circuit and a DC / DC conversion circuit.
  • the power supply device 100 can provide stable DC power, the rectification filter circuit and / or the DC / DC conversion circuit may be removed.
  • the wireless transmitting circuit 201 is configured to convert the direct current provided by the DC / DC conversion circuit or the direct current provided by a power supply device into an alternating current that can be coupled to a transmitting coil, and convert the alternating current into an electromagnetic signal through the transmitting coil for transmission.
  • the wireless transmitting circuit 201 may include an inverter circuit and a resonance circuit.
  • the inverter circuit may include a plurality of switching tubes, and the output power can be adjusted by controlling the on-time (duty ratio) of the switching tubes.
  • a resonance circuit is used to transmit electrical energy.
  • the resonance circuit may include a capacitor and a transmitting coil. By adjusting the resonance frequency of the resonance circuit, the output power of the wireless transmitting circuit 201 can be adjusted.
  • the wireless charging device 200 may be a wireless charging base or a device with an energy storage function.
  • the wireless charging device 200 When the wireless charging device 200 is a device having an energy storage function, it further includes an energy storage module (for example, a lithium battery), which can obtain power from an external power supply device and store it. Thereby, the energy storage module can provide power to the wireless transmitting circuit 201.
  • the wireless charging device 200 may obtain power from an external power supply device in a wired or wireless manner.
  • a charging interface for example, a Type-C interface
  • the wireless charging device 200 includes a wireless receiving circuit, which can wirelessly obtain power from a device having a wireless charging function.
  • the first control circuit 202 is configured to control a wireless charging process.
  • the first control circuit 202 may communicate with the power supply device to determine an output voltage and / or an output current of the power supply device.
  • the first control circuit 202 can also communicate with the device to be charged, to realize the interaction of charging information (for example, battery voltage information, battery temperature information, and charging mode information of the device to be charged), and to perform charging parameters for wireless charging (for example, , Charging voltage and / or charging current).
  • the wireless charging device 200 may further include other related hardware, logic devices, circuits, and / or codes to implement corresponding functions.
  • the wireless charging device 200 may further include a display module (for example, a light emitting diode or an LED display screen) for displaying the charging status (for example, charging in progress or termination, etc.) in real time during the wireless charging process.
  • a display module for example, a light emitting diode or an LED display screen
  • the wireless charging device 200 further includes a voltage conversion circuit 203.
  • the voltage conversion circuit 203 is configured to perform voltage conversion on the current provided to the wireless transmission circuit 201 when the voltage of the current provided to the wireless transmission circuit 201 does not satisfy a preset condition.
  • the current provided to the wireless transmitting circuit 201 may be provided by the DC / DC conversion circuit, provided by a power supply device, or provided by the foregoing energy storage module.
  • the voltage conversion circuit 203 may be omitted to simplify the implementation of the wireless charging device.
  • the voltage requirement of the wireless transmitting circuit 201 for the input voltage can be set according to actual needs, for example, it is set to 10V.
  • the failure of the voltage of the current provided to the wireless transmitting circuit 201 to satisfy a preset condition means that the voltage is lower than the required voltage of the wireless transmitting circuit 201 or the voltage is higher than the required voltage of the wireless transmitting circuit 201.
  • a high-voltage low-current (for example, 20V / 1A) charging mode is used for wireless charging, this charging mode requires higher input voltage of the wireless transmitting circuit 201 (for example, the voltage requirement is 10V or 20V).
  • the voltage conversion circuit 203 may boost the input voltage to meet the voltage requirement of the wireless transmitting circuit 201. If the output voltage of the power supply device exceeds the voltage requirement of the wireless transmitting circuit 201, the voltage conversion circuit 203 can step down the input voltage to meet the voltage requirement of the wireless transmitting circuit 201.
  • the device to be charged 300 includes: a wireless receiving circuit 301, a second control circuit 302, a step-down circuit 303, a detection circuit 304, a battery 305, and a first charging channel 306.
  • the wireless receiving circuit 301 is configured to convert an electromagnetic signal emitted by the wireless transmitting circuit 201 of the wireless charging device 200 into alternating current through a receiving coil, and perform operations such as rectifying and / or filtering the alternating current to convert the alternating current It is converted into stable direct current to charge the battery 305.
  • the wireless receiving circuit 301 includes a receiving coil and an AC / DC conversion circuit 307.
  • the AC / DC conversion circuit 307 is configured to convert the AC power received by the receiving coil into DC power.
  • the battery 305 may include a single cell or multiple cells.
  • the multiple cells are in a series relationship. Therefore, the charging voltage that the battery 305 can bear is the sum of the charging voltages that can be tolerated by the plurality of cells, which can increase the charging speed and reduce the charging heat.
  • the voltage of the internal single battery cell is generally between 3.0V and 4.35V.
  • the total voltage of the two cells in series is 6.0V-8.7V. Therefore, compared with a single cell, when multiple cells are connected in series, the output voltage of the wireless receiving circuit 301 can be increased. Compared with a single cell, the same charging speed is achieved.
  • the charging current required for multiple cells is about 1 / N of the charging current required for a single cell (N is the electrical power in series in the device to be charged. Number of cores).
  • the use of a multi-cell battery scheme can reduce the size of the charging current, thereby reducing the amount of heat generated by the device to be charged during the charging process.
  • the multi-cell series solution can increase the charging voltage and thus the charging speed.
  • the first charging channel 306 may be a wire.
  • a step-down circuit 303 may be provided on the first charging channel 306.
  • the step-down circuit 303 is configured to step down the direct current output from the wireless receiving circuit 301 to obtain an output voltage and an output current of the first charging channel 306.
  • the voltage value and current value of the DC power output by the first charging channel 306 meet the charging requirements of the battery 305 and can be directly loaded into the battery 305.
  • the detection circuit 304 is configured to detect a voltage value and / or a current value of the first charging channel 306.
  • the voltage value and / or current value of the first charging channel 306 may refer to a voltage value and / or a current value between the wireless receiving circuit 301 and the step-down circuit 303, that is, an output voltage value and / or a current value of the wireless receiving circuit 301.
  • the voltage value and / or current value on the first charging channel 306 may also refer to the voltage value and / or current value between the step-down circuit 303 and the battery 305, that is, the output voltage and / or output current of the step-down circuit 303.
  • the detection circuit 304 may include a voltage detection circuit 304 and a current detection circuit 304.
  • the voltage detection circuit 304 may be configured to sample the voltage on the first charging channel 306 and send the sampled voltage value to the second control circuit 302.
  • the voltage detection circuit 304 may sample the voltage on the first charging channel 306 in a series voltage division manner.
  • the current detection circuit 304 may be configured to sample the current on the first charging channel 306 and send the sampled current value to the second control circuit 302.
  • the current detection circuit 304 can sample and detect the current on the first charging channel 306 through a current detection resistor and a galvanometer.
  • the second control circuit 302 is configured to communicate with the first control circuit 202 of the wireless charging device, and feedback the voltage value and / or current value detected by the detection circuit 304 to the first control circuit 202. Therefore, the first control circuit 202 can adjust the transmission power of the wireless transmitting circuit 201 according to the feedback voltage value and / or current value, so that the voltage value and / or current value of the DC power output by the first charging channel 306 is equal to that of the battery 305 The required charging voltage and / or current values match.
  • “matching the charging voltage value and / or current value required by the battery 305” includes: the voltage value and / or current value of the DC power output by the first charging channel 306 and the battery
  • the required charging voltage value and / or current value of 305 are equal or float a preset range (for example, the voltage value fluctuates from 100 millivolts to 200 millivolts).
  • the step-down circuit 303 may be a Buck circuit.
  • the step-down circuit 303 may be a charge pump.
  • the charge pump is composed of multiple switching devices. The heat generated by the current flowing through the switching device is very small, which is almost equivalent to the current directly passing through the wire. Therefore, using a charge pump as the step-down circuit 303 can not only reduce the voltage, but also generate less heat.
  • the step-down circuit 303 may also be a half-voltage circuit.
  • the step-up multiple of the voltage conversion circuit 203 of the wireless charging device 200 and the step-down multiple of the step-down circuit 303 of the device 300 to be charged are set, the output voltage that the power supply device can provide, and the charging required by the battery 305 Parameters such as voltage are related, and the two may be equal or unequal, which is not specifically limited in the embodiment of the present disclosure.
  • the step-up multiple of the voltage conversion circuit 203 and the step-down multiple of the step-down circuit 303 may be set to be equal.
  • the voltage conversion circuit 203 may be a voltage doubler circuit for increasing the output voltage of the power supply device by two times; the voltage drop circuit 303 may be a half voltage circuit for reducing the output voltage of the wireless receiving circuit 301 by half.
  • the step-up multiple of the voltage conversion circuit 203 and the step-down multiple of the step-down circuit 303 are set to 1: 1.
  • This setting mode can make the output voltage and output current of the step-down circuit 303 and The output voltage and output current of the power supply equipment are consistent, which is helpful to simplify the implementation of the control circuit.
  • the second control circuit 302 learns through the detection circuit 304 that the output current of the step-down circuit 303 is 4.5A, the output power of the power supply device needs to be adjusted so that the step-down circuit 303 The output current reaches 5A.
  • the ratio of the step-up multiple of the voltage conversion circuit 203 to the step-down multiple of the step-down circuit 303 is not equal to 1: 1, when adjusting the output power of the power supply device, the first control circuit 202 or the second control circuit 302 needs to be based on The gap between the current output current of the step-down circuit 303 and the expected value is used to recalculate the adjustment value of the output power of the power supply device.
  • the ratio of the step-up multiple of the voltage conversion circuit 203 to the step-down multiple of the step-down circuit 303 is set to 1: 1, and the second control circuit 302 notifies the first control circuit 202 to increase the output current to 5A. Yes, thereby simplifying the feedback adjustment of the wireless charging path.
  • the device 300 to be charged further includes a second charging channel 308.
  • the second charging channel 308 may be a wire.
  • a conversion circuit 307 may be provided on the second charging channel 308 to perform voltage control on the direct current output from the wireless receiving circuit 301 to obtain the output voltage and output current of the second charging channel 308 to charge the battery 305.
  • the conversion circuit 307 includes a circuit for regulating voltage and a circuit for implementing constant current and constant voltage. Among them, a circuit for voltage stabilization is connected to the wireless receiving circuit 301, and a circuit for achieving constant current and constant voltage is connected to the battery 305.
  • the wireless transmitting circuit 201 may use constant transmission power. After the wireless receiving circuit 301 receives the electromagnetic signal, it is processed by the conversion circuit 307 to meet the voltage and current required for charging the battery 305.
  • the input battery 305 enables charging of the battery 305.
  • the constant transmission power does not necessarily mean that the transmission power remains completely unchanged, and it may vary within a certain range, for example, the transmission power is 7.5W and fluctuates by 0.5W.
  • the wireless charging device and the device to be charged may be wirelessly charged according to the Qi standard.
  • a voltage conversion circuit 203 is provided on the wireless charging device side.
  • a first charging channel 306 (for example, a wire) connected to the battery 305 is provided on the device to be charged.
  • the first charging channel 306 is provided with a step-down circuit 303 for stepping down the output voltage of the wireless receiving circuit 301 so that the output voltage and output current of the first charging channel 306 can meet the charging requirements of the battery 305.
  • the wireless transmitting circuit is used to charge the single-cell battery 305 using the second charging channel 308.
  • the input voltage of 201 needs to be 5V, and the input current needs to be 4A, and the current of 4A will inevitably cause the coil to heat up and reduce the charging efficiency.
  • the transmission power of the wireless transmitting circuit 201 is unchanged (the aforementioned 20W) ,
  • the input voltage of the wireless transmitting circuit 201 can be increased, and thus, the input current of the wireless transmitting circuit 201 can be reduced.
  • the step-down circuit 303 may be a half-voltage circuit, that is, the ratio of the input voltage to the output voltage of the step-down circuit 303 is fixed at 2: 1 to further reduce the heat generated by the step-down circuit 303. .
  • the wireless charging device 200 may be provided in various shapes, for example, circular, square, etc.
  • first control circuit 202 and the second control circuit 302 may exchange information for safety protection, abnormal detection, or fault handling, such as temperature information of the battery 305, into the overvoltage protection or overcurrent protection.
  • Information such as instruction information, and power transmission efficiency information (the power transmission efficiency information can be used to indicate the power transmission efficiency between the wireless transmitting circuit 201 and the wireless receiving circuit 301).
  • the first control circuit 202 and / or the second control circuit 302 may control the charging circuit to enter a protection state, such as controlling the charging circuit to stop wireless charging.
  • a protection state such as controlling the charging circuit to stop wireless charging.
  • the first control circuit 202 can reduce the transmission power or control the wireless transmission circuit 201 to stop working.
  • the wireless transmission circuit 201 can be controlled to stop working and notify the user of the event, such as The display shows that the power transmission efficiency is too low, or the indicator can indicate that the power transmission efficiency is too low, so that the user can adjust the wireless charging environment.
  • the first control circuit 202 and the second control circuit 302 may interact with other information that can be used to adjust the transmission power of the wireless transmission circuit 201, such as temperature information of the battery 305, indicating the first charging channel 306. Information on the peak or average value of voltage and / or current, power transmission efficiency information (the power transmission efficiency information can be used to indicate the power transmission efficiency between the wireless transmitting circuit 201 and the wireless receiving circuit 301), and the like.
  • the second control circuit 302 may send power transmission efficiency information to the first control circuit 202, and the first control circuit 202 is further configured to determine the adjustment range of the transmission power of the wireless transmission circuit 201 according to the power transmission efficiency information. Specifically, if the power transmission efficiency information indicates that the power transmission efficiency between the wireless transmitting circuit 201 and the wireless receiving circuit 301 is low, the first control circuit 202 may increase the adjustment range of the transmitting power of the wireless transmitting circuit 201 so that the wireless transmitting circuit The transmit power of 201 quickly reaches the target power.
  • the second control circuit 302 may send the first control circuit 202 to indicate the peak value of the output voltage and / or output current of the first charging channel 306 or The information of the average value, the first control circuit 202 can determine whether the peak value or average value of the output voltage and / or output current of the first charging channel 306 matches the current charging voltage and / or charging current required by the battery 305, if not, Then, the transmission power of the wireless transmission circuit 201 can be adjusted.
  • the second control circuit 302 can send the temperature information of the battery 305 to the first control circuit 202. If the temperature of the battery 305 is too high, the first control circuit 202 can reduce the transmission power of the wireless transmitting circuit 201 to reduce the wireless receiving circuit The output current of 301 reduces the temperature of the battery 305.
  • first and second are used for descriptive purposes only and cannot be understood as indicating or implying relative importance or implicitly indicating the number of technical features indicated. Therefore, the features defined as “first” and “second” may explicitly or implicitly include at least one of the features. In the description of the present disclosure, the meaning of "plurality” is at least two, for example, two, three, etc., unless it is specifically and specifically defined otherwise.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本公开公开了一种整流电路、无线充电装置、电源提供设备及无线充电系统，其中，整流电路包括：交流输入端，交流输入端接收输入的交流电；直流输出端，直流输出端输出直流电；MOS管，MOS管的第一极与交流输入端相连，MOS管的第二极与直流输出端相连；可控开关单元，可控开关单元与MOS管的控制极相连；比较单元，比较单元与交流输入端、直流输出端和可控开关单元相连，比较单元用于对交流输入端输入的交流电和直流输出端输出的直流电进行比较，并根据比较结果通过可控开关单元控制MOS管导通或关断，以对交流电进行半波整流，从而通过MOS管实现半波整流，能够降低损耗、减小发热、提高效率，特别是降低大电流负载下的损耗及发热，且电路简单成本低。

Description

整流电路、无线充电装置、电源提供设备及无线充电系统
相关申请的交叉引用
本公开基于申请号为201810750266.6，申请日为2018年7月10日的中国专利申请提出，并要求该中国专利申请的优先权，该中国专利申请的全部内容在此引入本公开作为参考。
技术领域
本公开涉及充电技术领域，尤其涉及一种整流电路、无线充电装置、电源提供设备及无线充电系统。
背景技术
相关技术中，通常通过单个二极管实现半波整流。但是，本公开发明人发现相关技术存在的问题是，二极管存在较大的前向压降Vf，即使是低压差的肖特基二极管，Vf也大于0.4V，进而，在大电流负载下的损耗很大、发热严重。
发明内容
本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本公开的第一个目的在于提出一种整流电路，以实现低损耗、低成本的半波整流。
本公开的第二个目的在于提出一种无线充电装置。
本公开的第三个目的在于提出一种电源提供设备。
本公开的第四个目的在于提出一种无线充电系统。
本公开的第五个目的在于提出另一种无线充电系统。
为达上述目的，本公开第一方面实施例提出了一种整流电路，包括：交流输入端，所述交流输入端接收输入的交流电；直流输出端，所述直流输出端输出直流电；MOS管，所述MOS管的第一极与所述交流输入端相连，所述MOS管的第二极与所述直流输出端相连；可控开关单元，所述可控开关单元与所述MOS管的控制极相连；比较单元，所述比较单元与所述交流输入端、所述直流输出端和所述可控开关单元相连，所述比较单元用于对所述交流输入端输入的交流电和所述直流输出端输出的直流电进行比较，并根据比较结果通过所述可控开关单元控制所述MOS管导通或关断以对所述交流电进行半波整流。
根据本公开实施例提出的整流电路，MOS管连接在交流输入端与直流输出端之间，比较单元对交流输入端输入的交流电和直流输出端输出的直流电进行比较，并根据比较结果通 过可控开关单元控制MOS管导通或关断，以对交流电进行半波整流，从而通过MOS管实现半波整流，能够降低损耗、减小发热、提高效率，特别是降低大电流负载下的损耗及发热。并且，该整流电路不需要同步整流方案的专用控制芯片，电路简单成本低。
根据本公开的一个实施例，所述比较单元包括：比较器，所述比较器的正输入端与所述交流输入端相连，所述比较器的负输入端与所述直流输出端相连，所述比较器的输出端与所述可控开关单元相连，所述比较器在所述交流输入端的电压大于所述直流输出端的电压时，通过所述可控开关单元控制所述MOS管导通，以及在所述交流输入端的电压小于所述直流输出端的电压时，通过所述可控开关单元控制所述MOS管关断。
根据本公开的一个实施例，所述比较单元还包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述比较器的正输入端相连，所述第一电阻的另一端与所述比较器的输出端相连。
根据本公开的一个实施例，所述MOS管为P沟道MOS管。
根据本公开的一个实施例，所述可控开关单元包括；三极管，所述三极管的基极与所述比较单元相连，所述三极管的集电极与所述MOS的控制极相连，所述三极管的发射极接地。
根据本公开的一个实施例，所述的整流电路还包括：第二电阻，所述第二电阻的一端与所述MOS管的控制极相连，所述第二电阻的另一端与所述MOS管的第二极相连。
根据本公开的一个实施例，所述直流输出端与第一电容相连。
为达到上述目的，本公开第二方面实施例提出的一种无线充电装置，包括：整流滤波电路，所述整流滤波电路包括所述的整流电路，其中，通过所述整流电路将电源提供设备提供的交流电转换为直流电；无线发射电路，所述无线发射电路包括电磁线圈，所述无线发射电路用于将所述直流电转换为可耦合到所述发射线圈的交流电，并通过所述发射线圈将所述可耦合到所述发射线圈的交流电转换成电磁信号进行发射。
根据本公开实施例提出的无线充电装置，通过前述第一方面实施例的整流电路，能够降低损耗、减小发热，特别是降低大电流负载下的损耗及发热，而且还能够降低成本。
根据本发明的一个实施例，所述第一控制电路与待充电设备进行通信，以接收所述待充电设备反馈的充电参数，所述第一控制电路还根据所述待充电设备反馈的充电参数调整所述无线发射电路的发射功率。
根据本发明的一个实施例，所述第一控制电路与待充电设备进行通信，以接收所述待充电设备反馈的功率传输效率信息，所述第一控制电路还根据所述功率传输效率信息确定所述无线发射电路的发射功率的调整幅度。
根据本发明的一个实施例，所述第一控制电路与待充电设备进行通信，以接收所述待充电设备反馈的电池温度信息，所述第一控制电路在根据所述电池温度信息判断电池的温度超 过预设温度阈值时，降低所述无线发射电路的发射功率。
根据本发明的一个实施例，所述的无线充电装置还包括：电压转换电路，所述电压转换电路用于在提供给所述无线发射电路的直流电的电压不满足预设条件时，对提供给所述无线发射电路的直流电进行电压变换。
根据本发明的一个实施例，当提供给所述无线发射电路的直流电的电压低于所述无线发射电路的需求电压或提供给所述无线发射电路的直流电的电压高于所述无线发射电路的需求电压时，提供给所述无线发射电路的直流电的电压不满足预设条件。
为达到上述目的，本公开第三方面实施例提出的一种电源提供设备，包括：充电接口，所述充电接口与无线充电装置相连接；所述的整流电路，所述整流电路将交流电源提供的交流电转换为直流电，以提供给所述无线充电装置。
根据本公开实施例提出的电源提供设备，通过前述第一方面实施例的整流电路，能够降低损耗、减小发热，特别是降低大电流负载下的损耗及发热，而且还能够降低成本。
为达到上述目的，本公开第四方面实施例提出的一种无线充电系统，包括：电源提供设备，所述电源提供设备用于提供交流电；所述的无线充电装置，所述无线充电装置用于将所述电源提供设备提供的交流电转换成电磁信号，以通过无线的方式进行电力传输；待充电设备，所述待充电设备将所述无线充电装置发射的电磁信号转换成交流电，并将所述交流电转换成直流电，以给电池充电。
根据本公开实施例提出的无线充电系统，通过前述第二方面实施例的无线充电装置，能够降低损耗、减小发热，特别是降低大电流负载下的损耗及发热，而且还能够降低成本。
根据本发明的一个实施例，所述待充电设备包括：电池；第一充电通道；无线接收电路，所述无线接收电路包括接收线圈，用于通过所述接收线圈将所述无线充电装置发射的电磁信号转换成交流电，并将所述交流电转换成直流电，以通过所述第一充电通道给所述电池充电；检测电路，用于检测所述第一充电通道的电压值和/或电流值；第二控制电路，用于与所述无线充电装置的第一控制电路进行通信，将所述检测电路检测到电压值和/或电流值反馈给所述第一控制电路。
为达到上述目的，本公开第五方面实施例提出的另一种无线充电系统，包括：所述的电源提供设备，所述电源提供设备用于交流电转换为直流电；无线充电装置，所述无线充电装置用于将所述电源提供设备提供的直流电转换成电磁信号，以通过无线的方式进行电力传输；待充电设备，所述待充电设备将所述无线充电装置发射的电磁信号转换成交流电，并将所述交流电转换成直流电，以给电池充电。
根据本公开实施例提出的无线充电系统，通过前述第三方面实施例的电源提供设备，能 够降低损耗、减小发热，特别是降低大电流负载下的损耗及发热，而且还能够降低成本。
根据本发明的一个实施例，所述待充电设备包括：电池；第一充电通道；无线接收电路，所述无线接收电路包括接收线圈，用于通过所述接收线圈将所述无线充电装置发射的电磁信号转换成交流电，并将所述交流电转换成直流电，以通过所述第一充电通道给所述电池充电；检测电路，用于检测所述第一充电通道的电压值和/或电流值；第二控制电路，用于与所述无线充电装置的第一控制电路进行通信，将所述检测电路检测到电压值和/或电流值反馈给所述第一控制电路。
本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本公开实施例的整流电路的方框示意图；
图2是根据本公开一个实施例的整流电路的电路原理图；
图3是根据本公开实施例的无线充电装置的方框示意图；
图4是根据本公开实施例的电源提供设备的方框示意图；
图5是根据本公开一个实施例的无线充电系统的方框示意图；
图6是根据本公开另一个实施例的无线充电系统的方框示意图；
图7是根据本公开一个具体实施例的无线充电系统中无线充电装置的方框示意图；
图8是根据本公开一个具体实施例的无线充电系统中待充电设备的方框示意图；
图9是根据本公开另一个具体实施例的无线充电系统中待充电设备的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
下面参考附图描述本公开实施例的整流电路、无线充电装置、电源提供设备及无线充电系统。
图1是根据本公开实施例的整流电路的方框示意图。其中，该整流电路可实现半波整流，用于将交流电输入转换为直流电输出。
如图1所示，整流电路10包括：交流输入端Vi、直流输出端Vo、MOS(metal oxide semiconductor，金属-氧化物-半导体)管V1、可控开关单元11和比较单元12。
其中，交流输入端Vi接收输入的交流电。具体地，交流输入端Vi可与提供交流电的电源提供设备相连，也就是说，交流电可由电源提供设备提供，电源提供设备可为交流电源或适配器等。可以理解的是，交流输入端Vi可与电源提供设备直接相连或间接相连，例如，在间接相连时，交流输入端Vi可通过对输入的交流电进行滤波的电路。
直流输出端Vo输出直流电。也就是说，可通过直流输出端Vo输出整流得到的直流电，半波整流后输出的直流电为脉动直流电。具体地，直流输出端Vo可与整流电路的后级电路相连，以将转换出的直流电提供给后级电路，例如，后级电路可为滤波电路，通过滤波电路可对直流输出端Vo输出的直流电进行滤波；再如，后级电路可为变压电路，变压电路可将直流输出端Vo输出的直流电进行电压变换；又如，后级电路可为无线发射电路，无线发射电路可将直流输出端Vo输出的直流电转换为可耦合到发射线圈的交流电。
MOS管V1的第一极(例如漏极)与交流输入端相连，MOS管V1的第二极(例如源极)与直流输出端相连；可控开关单元11与MOS管的控制极(例如栅极)相连；比较单元12与交流输入端Vi、直流输出端Vo和可控开关单元11相连，比较单元12用于对交流输入端Vi输入的交流电和直流输出端Vo输出的直流电进行比较，并根据比较结果通过可控开关单元11控制MOS管V1导通或关断，以对交流电进行半波整流。
具体来说，比较单元12通过对交流输入端输入Vi的交流电和直流输出端Vo输出的直流电进行比较，可确定交流电所处的半周期，并在交流电处于第一半周期时通过可控开关单元控制MOS管导通，以及在交流电处于第二半周期时通过可控开关单元控制MOS管关断。
可以理解的是，第一半周期可以是正半周期，即电压波形从0上升至波峰并且随后又逐步下降至0的半周期，第二半周期可以是负半周期，即电压波形从0下降至波谷并且随后又逐步上升至0的半周期。在交流电处于正半周期时，MOS管V1导通，交流电传输至直流输出端Vo，在交流电处于负半周期时，MOS管V1关断，交流电无法传输至直流输出端Vo，从而实现半波整流。
由此，本公开实施例通过MOS管V1实现半波整流，能够降低损耗、减小发热、提高效率，特别是降低大电流负载下的损耗及发热。并且，该整流电路不需要同步整流方案的专用控制芯片，电路简单、成本低，占用空间小，适用于便携式产品。
根据本公开的一个实施例，MOS管V1可为P沟道MOS管。更具体地，可为增强型P沟道MOS管。可以理解的是，通过P沟道MOS管，可实现低电压驱动，从而无需设置提供高电压的驱动电路，进一步简化电路结构，降低成本，减小占用空间。
需要说明的是，可根据整流电路后级所接负载的大小，选择不同型号的MOS管V1。
并且，直流输出端Vo可为正极直流输出端Vo。也就是说，本公开实施例的整流电路可设置在直流输出的正极线路中。
下面结合图2对整流电路的电路结构进行详细描述。
根据图2的实施例，比较单元12包括：比较器U1，比较器U1的正输入端与交流输入端Vi相连，比较器U1的负输入端与直流输出端Vo相连，比较器U1的输出端与可控开关单元11相连，比较器U1在交流输入端Vi的电压大于直流输出端Vo的电压时，通过可控开关单元11控制MOS管V1导通，以及在交流输入端Vi的电压小于直流输出端Vo的电压时，通过可控开关单元11控制MOS管V1关断。
应理解，当交流电处于正半周期时，交流输入端Vi的电压大于直流输出端Vo的电压，比较器U1的正输入端的电位高于负输入端的电位，进而比较器U1输出高电平，此时可控开关单元11导通，MOS管V1导通，通过直流输出端Vo输出交流电的正半周期。同理，当交流电处于负半周期时，交流输入端Vi的电压小于直流输出端Vo的电压，比较器U1的负输入端的电位高于正输入端的电位，进而比较器U1输出低电平，此时可控开关单元11截止，MOS管V1关断，直流输出端Vo不会输出交流电的负半周期。由此，实现半波整流功能。
进一步地，如图2所示，可控开关单元11包括；三极管Q1，三极管Q1的基极与比较单元12即比较器U1的输出端相连，三极管Q1的集电极与MOS管Q1的控制极相连，三极管Q1的发射极接地。
如图2所示，整流电路还包括：第二电阻R2，第二电阻R2的一端与MOS管V1的控制极相连，第二电阻R2的另一端与MOS管V1的第二极相连。
具体而言，本公开实施例的整流电路的工作原理如下：
当交流输入端Vi的电压大于直流输出端Vo的电压时，比较器U1的正输入端的电位高于负输入端的电位，比较器U1输出高电平，三极管Q1导通，MOS管V1导通。当交流输入端Vi的电压小于直流输出端Vo的电压时，比较器U1的负输入端的电位高于正输入端的电位，比较器U1输出低电平，三极管Q1截止，MOS管V1关断，从而实现半波整流功能。
进一步地，如图2所示，比较单元12还包括：第一电阻R1，第一电阻R1的一端与比较器U1的正输入端相连，第一电阻R1的另一端与比较器U1的输出端相连。可以理解的是，通过第一电阻R1可以调整回滞门限，防止干扰和误动作，防止反复开关。
根据本公开的一个实施例，如图2所示，直流输出端Vo与第一电容C1相连。具体地，第一电容C1的一端与直流输出端Vo相连，第一电容C1的另一端接地。由此，通过第一电 容C1可对直流输出端Vo输出的直流电进行稳压，并且，通过MOS管进行整流，无需如二极管整流通过大电容稳压，本公开实施例可采用容值较小的第一电容C1稳压，进而减小电容体积，适于在便携式产品上应用。
由此，本公开实施例通过P沟通MOS管实现半波整流，由于P沟通MOS管的导通电阻Rdson低，例如能达到mΩ级，因此，在大电流负载下，损耗极低，发热很小。并且不需要同步整流方案的专用控制芯片，电路简单成本低，实现了低成本、大电流、高效率的半波整流。
需要说明的是，本公开实施例的整流电路可应用于开关电源或无线充电电路中等任何需要直流电的电路或装置，本公开对此不做限定。
基于上述实施例，本公开提出了一种无线充电装置。
图3是根据本公开实施例的无线充电装置的方框示意图。如图3所示，无线充电装置200包括整流滤波电路204和无线发射电路201。
其中，整流滤波电路204包括前述实施例的整流电路10，通过整流电路10可将电源提供设备100提供的交流电转换为直流电；无线发射电路201与整流滤波电路204相连，无线发射电路201包括电磁线圈，无线发射电路201用于将直流电转换为可耦合到所述发射线圈的交流电，并通过发射线圈将可耦合到所述发射线圈的交流电转换成电磁信号进行发射。
也就是说，无线充电装置200通过整流电路10将电源提供设备100提供的交流电转换为直流电，并将直流电转换成电磁信号，以通过无线的方式进行电力传输。
进一步地，根据本发明的一个实施例，如图7所示，无线充电装置还包括：第一控制电路202，第一控制电路202与无线发射电路201相连，第一控制电路202对无线发射电路201进行控制，以对无线充电过程进行控制。另外，第一控制电路202还可与待充电设备进行通信。
具体地，第一控制电路202通过与待充电设备进行通信以接收待充电设备反馈的充电参数，并根据待充电设备反馈的充电参数调整无线发射电路202的发射功率。其中，待充电设备反馈的充电参数包括充电电压和/或充电电流，更具体地，可为下面实施例提到的第一充电通道的充电电压和/或充电电流。
具体地，第一控制电路202通过与待充电设备进行通信，以接收待充电设备反馈的功率传输效率信息，第一控制电路202还根据功率传输效率信息确定无线发射电路201的发射功率的调整幅度。
具体地，第一控制电路202通过与待充电设备进行通信，以接收待充电设备反馈的电池温度信息，第一控制电路202在根据电池温度信息判断电池的温度超过预设温度阈值即电池 的温度过高时，降低无线发射电路201的发射功率。
进一步地，根据本发明的一个实施例，如图7所示，无线充电装置还包括：电压转换电路203，电压转换电路203用于在提供给无线发射电路201的直流电的电压不满足预设条件时，对提供给无线发射电路201的直流电进行电压变换。
综上，根据本公开实施例提出的无线充电装置，通过前述第一方面实施例的整流电路，能够降低损耗、减小发热，特别是降低大电流负载下的损耗及发热，而且还能够降低成本。
本公开还提出了一种电源提供设备。
图4是根据本公开实施例的电源提供设备的方框示意图。如图4所示，电源提供设备100包括充电接口101以及前述实施例的整流电路10，其中，整流电路10用于将交流电源例如市电电网提供的交流电转换为直流电，以提供给无线充电装置200。
根据本公开实施例提出的电源提供设备，通过前述第一方面实施例的整流电路，能够降低损耗、减小发热，特别是降低大电流负载下的损耗及发热，而且还能够降低成本。
与图3实施例的无线充电装置对应，本公开实施例提出了一种无线充电系统。
图5是根据本公开一个实施例的无线充电系统的方框示意图。如图5所示，无线充电系统包括：电源提供设备100、无线充电装置200和待充电设备300。
其中，电源提供设备100用于提供交流电；无线充电装置200用于将电源提供设备提供的交流电转换成电磁信号，以通过无线的方式进行电力传输，无线充电装置200可采用图3实施例的无线充电装置；待充电设备300将无线充电装置200发射的电磁信号转换成交流电，并将交流电转换成直流电，以给电池充电。
根据本公开实施例提出的无线充电系统，通过前述第二方面实施例的无线充电装置，能够降低损耗、减小发热，特别是降低大电流负载下的损耗及发热，而且还能够降低成本。
与图4实施例的电源提供设备对应，本公开实施例提出了一种无线充电系统。
图6是根据本公开一个实施例的无线充电系统的方框示意图。如图6所示，无线充电系统包括：电源提供设备100、无线充电装置200和待充电设备300。
电源提供设备100用于交流电转换为直流电，电源提供设备100可采用图4实施例的电源提供设备；无线充电装置200用于将电源提供设备100提供的直流电转换成电磁信号，以通过无线的方式进行电力传输；待充电设备300将无线充电装置200发射的电磁信号转换成交流电，并将交流电转换成直流电，以给电池充电。
根据本公开实施例提出的无线充电系统，通过前述第三方面实施例的电源提供设备，能够降低损耗、减小发热，特别是降低大电流负载下的损耗及发热，而且还能够降低成本。
下面结合附图7-9对本公开前述实施例的无线充电系统的进行详细描述。
根据本公开的一个实施例，电源提供设备100，用于向无线充电装置200提供直流电。该电源提供设备100可包括：整流电路、变压电路、控制电路和充电接口等，可实现将交流电输入转换为直流电输出，以提供给无线充电装置200。例如，电源提供设备可为适配器、充电宝或车载电源等。
根据本公开的另一个实施例，电源提供设备100还可直接将交流电提供给无线充电装置200。例如，电源提供设备100可为交流电源。当电源提供设备100为交流电源时，无线充电装置200还包括用于将交流电转换为直流电的电路或模块，例如，整流滤波电路和DC/DC变换电路等。
无线充电装置200，用于将电源提供设备100提供的直流电或交流电，转换成电磁信号，以通过无线的方式进行电力传输。
参见图7，在一些实施例中，无线充电装置200包括：整流滤波电路(图中未示出)、DC/DC变换电路(图中未示出)、无线发射电路201和第一控制电路202。
220V交流电经过整流滤波电路变换成稳定的直流电，然后经过DC/DC变换电路的变换将电压调节到一个固定值供给无线发射电路201。
应理解，整流滤波电路和DC/DC变换电路为可选的，如前所述，当电源提供设备100为交流电源时，无线充电装置200可设置整流滤波电路和DC/DC变换电路。当电源提供设备100可提供的为稳定的直流电时，可去除整流滤波电路和/或DC/DC变换电路。
无线发射电路201，用于将DC/DC变换电路提供的直流电或电源提供设备等提供的直流电转换为可耦合到发射线圈的交流电，并通过发射线圈将该交流电转换成电磁信号进行发射。
在一些实施例中，无线发射电路201可包括：逆变电路和谐振电路。逆变电路可包括多个开关管，通过控制开关管的导通时间(占空比)可调节输出功率的大小。谐振电路，用于将电能传输出去，例如，谐振电路可包括电容和发射线圈。通过调整谐振电路的谐振频率，可以调节无线发射电路201输出功率的大小。
在一些实施例中，无线充电装置200可为无线充电底座或具有储能功能的设备等。当无线充电装置200为具有储能功能的设备时，其还包括储能模块(例如，锂电池)，可从外部电源提供设备获取电能并进行存储。由此，储能模块可将电能提供给无线发射电路201。应理解，无线充电装置200可通过有线或无线的方式从外部电源提供设备获取电能。有线的方式，例如，通过充电接口(例如，Type-C接口)与外部电源提供设备连接，获取电能。无线的方式，例如，无线充电装置200包括无线接收电路，其可通过无线的方式从具有无线充电功能的设备获取电能。
第一控制电路202，用于对无线充电过程进行控制。例如，第一控制电路202可与电源提供设备进行通信，以确定电源提供设备的输出电压和/或输出电流。或，第一控制电路202还可与待充电设备进行通信，实现充电信息(例如，待充电设备的电池电压信息、电池温度信息、充电模式信息等)的交互、进行无线充电的充电参数(例如，充电电压和/或充电电流)确定等。
应理解，无线充电装置200还可包括其它相关硬件、逻辑器件、电路和/或编码，以实现相应的功能。例如，无线充电装置200还可包括显示模块(例如，可为发光二极管或LED显示屏)，用于在无线充电过程中，实时显示充电状态(例如，充电进行中或终止等)。
参见图7，在本公开实施例中，无线充电装置200还包括：电压转换电路203。该电压转换电路203，用于在提供给无线发射电路201的电流的电压不满足预设条件时，对提供给无线发射电路201的电流进行电压变换。如前所述，在一个实施例中，提供给无线发射电路201的电流可为DC/DC变换电路提供的、电源提供设备提供的或前述储能模块提供的等。
当然，可替换地，如果提供给无线发射电路201的电压可以达到无线发射电路201对输入电压的电压需求，可以省去电压转换电路203，以简化无线充电装置的实现。无线发射电路201对输入电压的电压需求可根据实际需求进行设置，例如，设置为10V。
需要说明的是，提供给无线发射电路201的电流的电压不能满足预设条件是指，该电压低于无线发射电路201的需求电压或该电压高于无线发射电路201的需求电压。例如，若采用高压低电流(例如，20V/1A)的充电模式进行无线充电，这种充电模式对无线发射电路201的输入电压要求较高(如电压需求为10V或20V)。如果提供给无线发射电路201的电压无法达到无线发射电路201的电压需求，则电压转换电路203可以对输入电压进行升压，以达到无线发射电路201的电压需求。而如果电源提供设备的输出电压超过无线发射电路201的电压需求，电压转换电路203可以对输入电压进行降压，以达到无线发射电路201的电压需求。
参见图8，根据本公开的一个实施例，待充电设备300包括：无线接收电路301、第二控制电路302、降压电路303、检测电路304、电池305和第一充电通道306。
在一些实施例中，无线接收电路301，用于通过接收线圈将无线充电装置200的无线发射电路201发射的电磁信号转换成交流电，并对该交流电进行整流和/或滤波等操作，将该交流电转换成稳定的直流电，以给电池305充电。
在一些实施例中，无线接收电路301包括：接收线圈和AC/DC变换电路307。AC/DC变换电路307，用于将接收线圈接收到的交流电转换为直流电。
根据本公开的一个实施例，电池305可包括单电芯或多电芯。电池305包括多电芯时， 该多个电芯之间为串联关系。由此，电池305可承受的充电电压为多个电芯可承受的充电电压之和，可提高充电速度，减少充电发热。
以待充电设备为手机为例，待充电设备的电池305包括单电芯时，内部的单节电芯的电压一般在3.0V-4.35V之间。而待充电设备的电池305包括两节串联的电芯时，串联的两节电芯的总电压为6.0V-8.7V。由此，相比于单电芯，采用多节电芯串联时，无线接收电路301的输出电压可以提高。与单节电芯相比，达到同等的充电速度，多节电芯所需的充电电流约为单节电芯所需的充电电流的1/N(N为待充电设备内的相互串联的电芯的数目)。换句话说，在保证同等充电速度(充电功率相同)的前提下，采用多节电芯的方案，可以降低充电电流的大小，从而减少待充电设备在充电过程的发热量。另一方面，与单电芯方案相比，在充电电流保持相同的情况下，采用多电芯串联方案，可提高充电电压，从而提高充电速度。
根据本公开的一个实施例，第一充电通道306可为导线。在第一充电通道306上可设置降压电路303。
降压电路303，用于对无线接收电路301输出的直流电进行降压，得到第一充电通道306的输出电压和输出电流。在一个实施例中，该第一充电通道306输出的直流电的电压值和电流值，符合电池305的充电需求，可直接加载到电池305。
检测电路304，用于检测第一充电通道306的电压值和/或电流值。第一充电通道306的电压值和/或电流值可以指无线接收电路301与降压电路303之间的电压值和/或电流值，即无线接收电路301的输出电压值和/或电流值。或者，第一充电通道306上的电压值和/或电流值也可以指降压电路303与电池305之间电压值和/或电流值，即降压电路303的输出电压和/或输出电流。
在一些实施例中，检测电路304可以包括：电压检测电路304和电流检测电路304。电压检测电路304可用于对第一充电通道306上的电压进行采样，并将采样后的电压值发送给第二控制电路302。在一些实施例中，电压检测电路304可以通过串联分压的方式对第一充电通道306上的电压进行采样。电流检测电路304可用于对第一充电通道306上的电流进行采样，并将采样后的电流值发送给第二控制电路302。在一些实施例中，电流检测电路304可以通过检流电阻和检流计对第一充电通道306上的电流进行采样检测。
在一些实施例中，第二控制电路302，用于与无线充电装置的第一控制电路202进行通信，将检测电路304检测到电压值和/或电流值反馈给第一控制电路202。由此，第一控制电路202可根据该反馈的电压值和/或电流值，调整无线发射电路201的发射功率，使得第一充电通道306输出的直流电的电压值和/或电流值与电池305所需的充电电压值和/或电流值相匹配。
应理解，在本公开的一个实施例中，“与电池305所需的充电电压值和/或电流值相匹配”包括：第一充电通道306输出的直流电的电压值和/或电流值与电池305所需的充电电压值和/或电流值相等或浮动预设范围(例如，电压值上下浮动100毫伏～200毫伏)。
在本公开的实施例中，降压电路303的实现形式可以有多种。作为一个示例，降压电路303可以为Buck电路。作为另一个示例，降压电路303可以为电荷泵(charge pump)。电荷泵由多个开关器件构成，电流流过开关器件产生的热量很小，几乎与电流直接经过导线相当，所以采用电荷泵作为降压电路303，不但可以起到降压效果，而且发热较低。作为一个示例，降压电路303还可为半压电路。
在一些实施例中，无线充电装置200的电压转换电路203的升压倍数和待充电设备300的降压电路303的降压倍数的设置与电源提供设备能够提供的输出电压、电池305需要的充电电压等参数有关，二者可以相等也可以不相等，本公开实施例对此不做具体限定。
作为一个示例，可以将电压转换电路203的升压倍数与降压电路303的降压倍数设置为相等。例如，电压转换电路203可以是倍压电路，用于将电源提供设备的输出电压提升2倍；降压电路303可以是半压电路，用于将无线接收电路301的输出电压降低一半。
根据本公开的一个实施例，将电压转换电路203的升压倍数与降压电路303的降压倍数设置为1:1，这种设置方式可以使得降压电路303的输出电压和输出电流分别与电源提供设备的输出电压和输出电流相一致，有利于简化控制电路的实现。以电池305对充电电流的需求为5A为例，当第二控制电路302通过检测电路304获知降压电路303的输出电流为4.5A时，需要调整电源提供设备的输出功率，使得降压电路303的输出电流达到5A。如果电压转换电路203的升压倍数与降压电路303的降压倍数之比不等于1:1，则在调整电源提供设备的输出功率时，第一控制电路202或第二控制电路302需要基于降压电路303的当前输出电流与期望值之间的差距，重新计算电源提供设备的输出功率的调整值。本公开一实施例将电压转换电路203的升压倍数与降压电路303的降压倍数之比设置为1:1，则第二控制电路302通知第一控制电路202将输出电流提升至5A即可，从而简化了无线充电通路的反馈调整方式。
参见图9，在本公开的一个实施例中，待充电设备300还包括：第二充电通道308。第二充电通道308可为导线。在第二充电通道308上可设置变换电路307，用于对无线接收电路301输出的直流电进行电压控制，得到第二充电通道308的输出电压和输出电流，以对电池305进行充电。
在一个实施例中，变换电路307包括：用于稳压的电路和用于实现恒流和恒压的电路。其中，用于稳压的电路与无线接收电路301连接，用于实现恒流和恒压的电路与电池305连 接。
当采用第二充电通道308对电池305进行充电时，无线发射电路201可采用恒定发射功率，无线接收电路301接收电磁信号后，由变换电路307处理为满足电池305充电需求的电压和电流后，输入电池305实现对电池305的充电。应理解，在一些实施例中，恒定发射功率不一定是发射功率完全保持不变，其可在一定的范围内变动，例如，发射功率为7.5W上下浮动0.5W。
在一些实施例中，通过第二充电通道308对电池305进行充电时，无线充电装置和待充电设备可按照Qi标准进行无线充电。
根据本公开一个实施例中，在无线充电装置端设置电压转换电路203。在待充电设备端设置与电池305连接的第一充电通道306(例如，为导线)。其中，第一充电通道306设置降压电路303，用于对无线接收电路301的输出电压进行降压，以使第一充电通道306的输出电压和输出电流满足电池305的充电需求。
在一个实施例中，若无线充电装置200采用20W的输出功率对待充电设备中的单电芯电池305进行充电，则采用第二充电通道308对该单电芯电池305进行充电时，无线发射电路201的输入电压需为5V，输入电流需为4A，而采用4A的电流必然会导致线圈发热，降低充电效率。
当采用第一充电通道306对该单电芯电池305进行充电时，由于第一充电通道306上设置了降压电路303，在无线发射电路201的发射功率不变(前述的20W)的情况下，可提高无线发射电路201的输入电压，由此，可降低无线发射电路201的输入电流。
在本公开的一个实施例中，降压电路303可采用半压电路，即该降压电路303的输入电压和输出电压的比值为固定的2：1，以进一步减小降压电路303的发热。
在一些实施例中，无线充电装置200可设置为各种形状，例如，圆形、方形等，
在一些实施例中，第一控制电路202和第二控制电路302之间还可以交互许多其他通信信息。在一些实施例中，第一控制电路202和第二控制电路302之间可以交互用于安全保护、异常检测或故障处理的信息，如电池305的温度信息，进入过压保护或过流保护的指示信息等信息，功率传输效率信息(该功率传输效率信息可用于指示无线发射电路201和无线接收电路301之间的功率传输效率)。
例如，当电池305的温度过高时，第一控制电路202和/或第二控制电路302可以控制充电回路进入保护状态，如控制充电回路停止无线充电。又如，第一控制电路202接收到第二控制电路302发送的过压保护或过流保护的指示信息之后，第一控制电路202可以降低发射功率，或控制无线发射电路201停止工作。又如第一控制电路202接收到第二控制电路 302发送的功率传输效率信息之后，如果功率传输效率低于预设阈值，可以控制无线发射电路201停止工作，并向用户通知这一事件，如通过显示屏显示功率传输效率过低，或者可以通过指示灯指示功率传输效率过低，以便用户调整无线充电的环境。
在一些实施例中，第一控制电路202和第二控制电路302之间可以交互能够用于调整无线发射电路201的发射功率调整的其他信息，如电池305的温度信息，指示第一充电通道306上的电压和/或电流的峰值或均值的信息，功率传输效率信息(该功率传输效率信息可用于指示无线发射电路201和无线接收电路301之间的功率传输效率)等。
例如，第二控制电路302可以向第一控制电路202发送功率传输效率信息，第一控制电路202还用于根据功率传输效率信息确定无线发射电路201的发射功率的调整幅度。具体地，如果功率传输效率信息指示无线发射电路201与无线接收电路301之间的功率传输效率低，则第一控制电路202可以增大无线发射电路201的发射功率的调整幅度，使得无线发射电路201的发射功率快速达到目标功率。
又如，如果无线接收电路301输出的是脉动波形的电压和/或电流，第二控制电路302可以向第一控制电路202发送指示第一充电通道306的输出电压和/或输出电流的峰值或均值的信息，第一控制电路202可以判断第一充电通道306的输出电压和/或输出电流的峰值或均值是否与电池305当前所需的充电电压和/或充电电流相匹配，如果不匹配，则可以调整无线发射电路201的发射功率。
又如，第二控制电路302可以向第一控制电路202发送电池305的温度信息，如果电池305的温度过高，第一控制电路202可以降低无线发射电路201的发射功率，以降低无线接收电路301的输出电流，从而降低电池305的温度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

  1. 一种整流电路，其特征在于，包括：
    交流输入端，所述交流输入端接收输入的交流电；
    直流输出端，所述直流输出端输出直流电；
    MOS管，所述MOS管的第一极与所述交流输入端相连，所述MOS管的第二极与所述直流输出端相连；
    可控开关单元，所述可控开关单元与所述MOS管的控制极相连；
    比较单元，所述比较单元与所述交流输入端、所述直流输出端和所述可控开关单元相连，所述比较单元用于对所述交流输入端输入的交流电和所述直流输出端输出的直流电进行比较，并根据比较结果通过所述可控开关单元控制所述MOS管导通或关断，以对所述交流电进行半波整流。
  2. 根据权利要求1所述的整流电路，其特征在于，所述比较单元包括：
    比较器，所述比较器的正输入端与所述交流输入端相连，所述比较器的负输入端与所述直流输出端相连，所述比较器的输出端与所述可控开关单元相连，所述比较器在所述交流输入端的电压大于所述直流输出端的电压时，通过所述可控开关单元控制所述MOS管导通，以及在所述交流输入端的电压小于所述直流输出端的电压时，通过所述可控开关单元控制所述MOS管关断。
  3. 根据权利要求2所述的整流电路，其特征在于，所述比较单元还包括：
    第一电阻，所述第一电阻的一端与所述比较器的正输入端相连，所述第一电阻的另一端与所述比较器的输出端相连。
  4. 根据权利要求1-3中任一项所述的整流电路，其特征在于，所述MOS管为P沟道MOS管。
  5. 根据权利要求4所述的整流电路，其特征在于，所述可控开关单元包括；
    三极管，所述三极管的基极与所述比较单元相连，所述三极管的集电极与所述MOS的控制极相连，所述三极管的发射极接地。
  6. 根据权利要求1或5所述的整流电路，其特征在于，还包括：
    第二电阻，所述第二电阻的一端与所述MOS管的控制极相连，所述第二电阻的另一端与所述MOS管的第二极相连。
  7. 根据权利要求1-6中任一项所述的整流电路，其特征在于，所述直流输出端与第一电容相连。
  8. 一种无线充电装置，其特征在于，包括：
    整流滤波电路，所述整流滤波电路包括如权利要求1-7中任一项所述的整流电路，其中，通过所述整流电路将电源提供设备提供的交流电转换为直流电；
    无线发射电路，所述无线发射电路包括电磁线圈，所述无线发射电路用于将所述直流电转换为可耦合到所述发射线圈的交流电，并通过所述发射线圈将所述可耦合到所述发射线圈的交流电转换成电磁信号进行发射。
  9. 根据权利要求8所述的无线充电装置，其特征在于，还包括：
    第一控制电路，所述第一控制电路对无线充电过程进行控制。
  10. 根据权利要求9所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一控制电路与待充电设备进行通信，以接收所述待充电设备反馈的充电参数，所述第一控制电路还根据所述待充电设备反馈的充电参数调整所述无线发射电路的发射功率。
  11. 根据权利要求9所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一控制电路与待充电设备进行通信，以接收所述待充电设备反馈的功率传输效率信息，所述第一控制电路还根据所述功率传输效率信息确定所述无线发射电路的发射功率的调整幅度。
  12. 根据权利要求9所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一控制电路与待充电设备进行通信，以接收所述待充电设备反馈的电池温度信息，所述第一控制电路在根据所述电池温度信息判断电池的温度超过预设温度阈值时，降低所述无线发射电路的发射功率。
  13. 根据权利要求8-12中任一项所述的无线充电装置，其特征在于，还包括：
    电压转换电路，所述电压转换电路用于在提供给所述无线发射电路的直流电的电压不满足预设条件时，对提供给所述无线发射电路的直流电进行电压变换。
  14. 根据权利要求13所述的无线充电装置，其特征在于，其中，当提供给所述无线发射电路的直流电的电压低于所述无线发射电路的需求电压或提供给所述无线发射电路的直流电的电压高于所述无线发射电路的需求电压时，提供给所述无线发射电路的直流电的电压不满足预设条件。
  15. 一种电源提供设备，其特征在于，包括：
    充电接口，所述充电接口与无线充电装置相连接；
    如权利要求1-7中任一项所述的整流电路，所述整流电路将交流电源提供的交流电转换为直流电，以提供给所述无线充电装置。
  16. 一种无线充电系统，其特征在于，包括：
    电源提供设备，所述电源提供设备用于提供交流电；
    如权利要求8-14中任一项所述的无线充电装置，所述无线充电装置用于将所述电源提 供设备提供的交流电转换成电磁信号，以通过无线的方式进行电力传输；
    待充电设备，所述待充电设备将所述无线充电装置发射的电磁信号转换成交流电，并将所述交流电转换成直流电，以给电池充电。
  17. 根据权利要求16所述的无线充电系统，其特征在于，所述待充电设备包括：
    电池；
    第一充电通道；
    无线接收电路，所述无线接收电路包括接收线圈，用于通过所述接收线圈将所述无线充电装置发射的电磁信号转换成交流电，并将所述交流电转换成直流电，以通过所述第一充电通道给所述电池充电；
    检测电路，用于检测所述第一充电通道的电压值和/或电流值；
    第二控制电路，用于与所述无线充电装置的第一控制电路进行通信，将所述检测电路检测到电压值和/或电流值反馈给所述第一控制电路。
  18. 一种无线充电系统，其特征在于，包括：
    如权利要求15所述的电源提供设备，所述电源提供设备用于交流电转换为直流电；
    无线充电装置，所述无线充电装置用于将所述电源提供设备提供的直流电转换成电磁信号，以通过无线的方式进行电力传输；
    待充电设备，所述待充电设备将所述无线充电装置发射的电磁信号转换成交流电，并将所述交流电转换成直流电，以给电池充电。
  19. 根据权利要求18所述的无线充电系统，其特征在于，所述待充电设备包括：
    电池；
    第一充电通道；
    无线接收电路，所述无线接收电路包括接收线圈，用于通过所述接收线圈将所述无线充电装置发射的电磁信号转换成交流电，并将所述交流电转换成直流电，以通过所述第一充电通道给所述电池充电；
    检测电路，用于检测所述第一充电通道的电压值和/或电流值；
    第二控制电路，用于与所述无线充电装置的第一控制电路进行通信，将所述检测电路检测到电压值和/或电流值反馈给所述第一控制电路。
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