用于无线充电系统的双向通信解调技术方案

本公开涉及用于无线充电系统的双向通信解调。一种用于对已将二进制数据调制于其上的无线功率信号进行解调的系统和方法，包括使用模拟电路对无线功率信号进行处理，以根据所使用的解调的类型产生修改的功率信号，周期性地捕获修改的功率信号的数字采样以生成数字采样的系列，使用MCU将至少两种数字滤波算法应用到数字采样的系列以确定与调制关联的转换，并使用该MCU根据确定的转换恢复二进制数据。该解调器适用于能双向功率传送的装置，并包括在微小修改或没有修改的情况下可以类似地应用于ASK和FSK解调两者的算法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及无线充电系统，以及更具体地，涉及在无线充电系统内解调通信的方法。
技术介绍
随着数量不断增长的人投入使用不断增长的数量和种类的移动电话、平板电脑、相机、手持游戏控制台、插电式混合动力以及纯电动车辆、电驱动无人机和其它飞机以及相关产品，如今已遍及世界大部分地区广泛使用的移动电子产品可能会看到普及率的进一步增加。通过需要每隔一定间隔再充电的电池或类似的能量存储装置对大部分这些产品进行供电。现有无线再充电系统相对于需要将移动产品插入到具有电源线的电气插口中的较传统的系统提供了潜在优势(例如更方便)。然而，无线充电系统可以从与成本和尺寸减少有关的附加改进中受益。而且，无线充电系统的最近改进允许一些装置用作为功率发送器和功率接收器两者，允许装置之间的充电共享。因此，还可以成本效益好地支持用作为充电源和充电沉(sink)两者的无线充电系统的小型实现方式是合乎需要的。附图说明本专利技术以示例的方式进行说明，以及并不限于所附的附图，其中类似的参考标记指示类似的元件。图中的元件是为了简化和清楚性而示出，以及并不需要按尺寸绘制。例如，层和区域的厚度出于清楚性目的可能被放大。图1是说明根据本专利技术的一个实施例的无线功率传输系统的示意框图；图2A和2B是分别说明(a)用于幅移键控(ASK)的解调器电路和(b)用于频移键控(FSK)的解调器电路的示意电路图；图3是说明图1的功率传输系统的功率发送器的示意框图；图4是用于校准脉冲宽度调制器以周期性对无线功率信号进行采样的过程的顶级流程图；图5是根据本专利技术的一个实施例的滤波算法的顶级流程图；图6是示出数据时钟、数字数据以及双相编码数据之间的关系的时序图；图7是根据本专利技术的一个实施例的解调步骤的顶级流程图；图8是示出图1的功率传输系统的功率接收器的示意框图；以及图9是用于根据本专利技术的一个实施例的图1的功率传输系统的模拟功率信号缩放和整形电路的示意电路图。具体实施方式这里公开了本专利技术的详细说明性实施例。然而，这里公开的特定结构和功能细节仅是代表性的为了描述本专利技术的示例性实施例。本专利技术可以以许多替换形式实现，并且不应当理解为仅限于这里给出的实施例。此外，这里使用的术语仅是为了描述特定的实施例，而不是意图限制本专利技术的示例性实施例。如这里所使用的，单数形式“一(a，an)”和“该(the)”也意图包括复数形式，除非上下文明确给出相反的指示。还应当理解，术语“包含”和/或“包括”指示存在所述及的特征、步骤或者组件，但是并不排除存在或者附加一个或多个其他特征、步骤或者组件。还应当注意的是，在一些替代实现中，所述及的功能/动作可以不以附图中表述的顺序出现。例如，连续出现的两张图实际上可能大体上同时地执行，或者可能有时以相反的顺序执行，取决于所涉及的功能/动作。在一个实施例中，本专利技术是一种在包括功率发送器和功率接收器的无线充电系统中实现的方法，其中功率发送器中的初级线圈将功率信号无线发送到功率接收器中的次级线圈，其中功率发送器和功率接收器中的一个用于恢复使用双相数字编码方案调制到功率信号上的二进制数据，该方法包括：(a)使用模拟电路处理与无线充电系统的第一线圈中的电压相对应的模拟信号，以产生处理的模拟信号，其中第一线圈是初级线圈和次级线圈中的一个，(b)对处理的模拟信号进行采样以产生数字采样序列，(c)通过对数字采样序列应用两个或更多个不同的转换检测滤波器，在数字采样序列中检测与双相数字编码方案相关联的转换，以及(d)解码检测的转换以恢复二进制数据。在一个实施例中，本专利技术是一种在包括功率发送器和功率接收器的无线充电系统中实现的方法，其中功率发送器中的初级线圈将功率信号无线发送到功率接收器中的次级线圈，其中功率发送器和功率接收器中的一个用于恢复使用双相数字编码方案调制到功率信号上的二进制数据，该方法包括：(a)使用模拟电路处理与无线充电系统的第一线圈中的电压相对应的模拟数据，以产生处理的模拟信号，其中第一线圈是初级线圈和次级线圈中的一个，(b)对处理的模拟信号进行采样以产生数字采样序列，(c)通过对数字采样序列应用两个或更多个不同的转换检测滤波器，检测数字采样序列中与双相数字编码方案关相联的转换，以及(d)解码检测的转换以恢复二进制数据，其中(c)和(d)在无线充电系统中的节点的微控制器单元(MCU)中实现，该节点可运行在功率发送器模式或功率接收器模式，其中当该节点运行在功率发送器模式时，(i)该功率信号是ASK调制的功率信号且(ii)该MCU实现(c)和(d)以从ASK调制的功率信号恢复二进制数据，以及，当该节点运行在功率接收器模式时，(i)该功率信号是FSK调制的功率信号，且(ii)MCU实现(c)和(d)以从FSK调制的功率信号恢复出二进制数据。在一个实施例中，本专利技术是包括功率发送器和功率接收器的无线充电系统中的功率发送器，其中功率发送器中的初级线圈将功率信号无线发送到功率接收器中的次级线圈，其中功率发送器和功率接收器中的一个用于恢复使用双相数字编码方案调制到功率信号上的二进制数据，该方法包括：(a)使用模拟电路处理与无线充电系统的第一线圈中的电压相对应的模拟信号，以产生处理的模拟信号，其中第一线圈是初级线圈和次级线圈中的一个，(b)对处理的模拟信号进行采样以产生数字采样序列，(c)通过对数字采样序列应用两个或更多个不同的转换检测滤波器，检测数字采样序列中与双相数字编码方案相关联的转换，以及(d)解码检测的转换以恢复二进制数据。在一个实施例中，本专利技术是包括功率发送器和功率接收器的无线充电系统中的功率接收器，其中功率发送器中的初级线圈将功率信号无线发送到功率接收器中的次级线圈，其中功率发送器和功率接收器中的一个用于恢复使用双相数字编码方案调制到功率信号上的二进制数据，该方法包括：(a)使用模拟电路处理与无线充电系统的第一线圈中的电压相对应的模拟数据，以产生处理的模拟信号，其中第一线圈是初级线圈和次级线圈中的一个，(b)对处理的模拟信号进行采样以产生数字采样序列，(c)通过对数字采样序列应用两个或更多个不同的转换检测滤波器，检测数字采样序列中与双相数字编码方案相关联的转换，以及(d)解码检测的转换以恢复二进制数据。无线电源协会(WPC)是最大的无线充电团体之一，其已经开发了称为Qi的无线充电标准。Qi标准定义了将要用于低功率无线装置充电的感应功率耦合的类型以及控制通信协议。Qi标准创建了功率发送器和功率接收器之间的互操作性。Qi标准的更多细节可以在“SystemDescriptionQiWirelessPowerTransfer，VolumeII：MediumPower”版本0.9，无线电源协会，2015年1月(此处，称之以“Qi标准”)中获得，通过引用将其全部内容并入于此。Qi标准使用线圈到线圈的耦合接口用于从发送器中的初级线圈将功率传送到接收器中的次级线圈。Qi标准的一个关键特征是促进提供功率传送的相同线圈到线圈接口上的通信信令控制。当前，符合Qi的无线装置使用幅移键控(ASK)调制以方便从功率接收器到功率发送器的单向控制通信。在物理层级上，使用负载调制进行从功率接收器到功率发送器的控制通信。这意味着功率接收器将从本文档来自技高网...

【技术保护点】
在包括功率发送器和功率接收器的无线充电系统中，其中所述功率发送器中的初级线圈将功率信号无线地发送到所述功率接收器的次级线圈，一种通过所述功率发送器和所述功率接收器中的一个实现的用于恢复使用双相数字编码方案调制到所述功率信号上的二进制数据的方法，所述方法包括：(a)使用模拟电路对与所述无线充电系统的第一线圈中的电压相对应的模拟信号进行处理，以产生处理的模拟信号，其中所述第一线圈是所述初级线圈和所述次级线圈中的一个；(b)对所述处理的模拟信号进行采样以生成数字采样的序列；(c)通过对所述数字采样的序列应用两个或更多个不同的转换检测滤波器，来检测所述数字采样的序列中与所述双相数字编码方案相关联的转换；以及(d)对所检测的转换进行解码以恢复所述二进制数据。

【技术特征摘要】
1.在包括功率发送器和功率接收器的无线充电系统中，其中所述功率发送器中的初级线圈将功率信号无线地发送到所述功率接收器的次级线圈，一种通过所述功率发送器和所述功率接收器中的一个实现的用于恢复使用双相数字编码方案调制到所述功率信号上的二进制数据的方法，所述方法包括：(a)使用模拟电路对与所述无线充电系统的第一线圈中的电压相对应的模拟信号进行处理，以产生处理的模拟信号，其中所述第一线圈是所述初级线圈和所述次级线圈中的一个；(b)对所述处理的模拟信号进行采样以生成数字采样的序列；(c)通过对所述数字采样的序列应用两个或更多个不同的转换检测滤波器，来检测所述数字采样的序列中与所述双相数字编码方案相关联的转换；以及(d)对所检测的转换进行解码以恢复所述二进制数据。2.如权利要求1所述的方法，其中：将所述二进制数据从所述功率接收器发送到所述功率发送器；由所述功率发送器实现所述方法；使用幅移键控(ASK)调制将所述二进制数据调制到所述功率信号上；所述第一线圈是所述功率发送器中的所述初级线圈；所述数字采样表示所述功率信号的幅度；步骤(a)包括：对所述模拟信号进行缩放，以生成作为缩减的波形的所述处理的模拟信号；以及步骤(b)包括：，使用由脉冲宽度调制器触发的模数转换器，周期性地在所述缩减的波形中的电压峰值出现的期望时间处对所述缩减的波形进行采样。3.如权利要求1所述的方法，其中：步骤(a)包括：使用过零检测器电路使所述模拟信号成方形，以生成作为方波的所述处理的模拟信号；以及步骤(b)包括：使用所述方波的(i)上升沿序列或(ii)下降沿序列中的
\t一个对所述方波进行采样，以触发计时器，所述计时器测量所述方波的循环的周期，其中每个数字采样表示所述方波的不同循环的测量的周期。4.如权利要求1所述的方法，其中所述两个或更多个不同的转换检测滤波器包括以下中的两个或更多个：第一转换检测滤波器算法，包括只有在所述数字采样的幅度被确定与期望的采样幅度相对应时，才检测转换；以及第二转换检测滤波器算法，包括：(A1)对第一N个所述数字采样计算第一平均，N＞1；(A2)对后续N个所述数字采样计算第二平均；(A3)计算所述第一平均和所述第二平均之间的第一差值；以及(A4)当所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，费振东，叶万富，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US