一种用于无线充电接收端ASK负载调制电路及调制方法技术

本发明专利技术提供了一种用于无线充电接收端ASK负载调制电路及其调制方法，该调制电路主要包括整流模块、采样模块、控制模块、ASK负载调制器以及可变阻抗模块；其中控制模块根据采样模块输出的数字信号提取和计算高低态间的幅度差值，然后根据该幅度差值输出第一控制信息和第二控制信息；ASK负载调制器根据第一控制信息驱动可变阻抗模块使发射功率信号呈高态输出或低态输出，可变阻抗模块根据第二控制信息调整其阻抗大小，以改变高低态间的幅度差值。该调制电路可以减少封装引脚和外部元器件数量，降低无线充电接收端的成本或体积尺寸，而其调制方法能够在握手协议的前导码时间内自动校准幅度差值，满足当无线充电接收端无非易失存储器时的应用。

A Load Modulation Circuit and Method for Wireless Charging Receiver ASK

【技术实现步骤摘要】
一种用于无线充电接收端ASK负载调制电路及调制方法
本专利技术涉及集成电路领域中的无线充电
，更具体而言，涉及一种用于无线充电接收端ASK负载调制电路、以及适用于该调制电路的调制方法。
技术介绍
无线电源联盟(WPC)是一个全球性的组织，旨在发展和促进全球无线电力传输标准在各个应用领域。基于WPC或Qi协议的无线充电技术，通过近场磁感应将能量从初级线圈感应到次级线圈，从而达到无线电力传输的目的。目前已经推出了基本功率规范(BPP，≤5W)和扩展功率规范(EPP，≤15W)用于低、中功率设备的无线充电。典型的WPC或Qi感应式无线充电系统，如图1所示：发射端通过交流转直流，再驱动发射线圈输出交流功率；接收端通过接收线圈接收并整流输出直流电压，供后续负载使用；信息接口方面，协议要求接收端支持ASK负载调制或FSK解调，发射端支持ASK解调或FSK调制。同时，协议要求BPP设备可以只需支持ASK调制或解调，而EPP设备需要支持ASK和FSK调制或解调。因此，ASK负载调制是BPP和EPP接收端设备必需的功能部分。ASK负载调制原理是通过反向散射调制发射功率信号负载，达到传输信息的目的，具有实现电路简单等优点。协议具体规定：ASK的内部时钟为2KHz、偏差要求小于+/-4％,如图2(a)所示,Tck＝500us；数据比特采用差分双相位编码方案，如图2(b)所示,比特ONE使用两个转换码，比特ZERO使用单个转换码，便于位同步提取等；另外，在发射端或接收端看到调制后的功率信号，如图2(c)所示,将呈现出高(HI)或低(LO)状态。协议要求发射端电流或电压解调时，看到的高低态电流差大于15mA或电压差大于200mV。同时，在高或低态内电流变化小于8mA或电压变化小于100mV。目前常见的ASK负载调制有两种方式：电容式和电阻式。如图3所示为电容式负载调制，通过引脚COMM1和COMM2外接两个高品质大电容(例如CCOMM1＝CCOMM2＝47nF)到AC1和AC2端。通过动态改变电容的导通或关断，改变接收线圈的负载特性，进而改变发射功率信号的幅度。如图4所示为电阻式负载调制，同样通过引脚COMM1和COMM2外接两个高品质功率电阻(例如RCOMM1＝RCOMM2＝24Ω)到整流器输出RECT端。通过动态改变RECT端负载特性，进而改变发射功率信号的幅度。无论电容或电阻式，都需要额外占用两个封装引脚和两个外部元器件，从而增加接收芯片封装尺寸或外围硬件成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于无线充电接收端ASK负载调制电路，以减少芯片封装时的引脚数和所需的外部元器件，进而降低无线充电接收端的成本或体积尺寸、以及解决当无线充电接收端无非易失存储器时实现自动校准的技术问题；更进一步地，本专利技术还提供了一种适用于该调制电路的调制方法。为了解决上述技术问题，本专利技术第一方面提供了一种用于无线充电接收端ASK负载调制电路，所述电路包括：与无线接收线圈的输出端耦合的第一输入端和第二输入端；输入端与所述第一输入端和所述第二输入端耦合的整流模块，用于将无线接收线圈感应的电磁能量转化成直流电输出；与所述整流模块的输出端耦合的中间节点；与所述中间节点耦合的采样模块，用于采集所述中间节点处的电压值或者电流值，并将所述电压值或者电流值转换成数字信号；与所述采样模块耦合的控制模块，根据所述数字信号提取发射功率信号分别呈高态和低态时的幅度值、并计算所述高态与所述低态之间的幅度差值，根据所述幅度差值输出第一控制信息和第二控制信息；与所述控制模块耦合的ASK负载调制器、以及与所述ASK负载调制器和所述控制模块均耦合的可变阻抗模块，所述可变阻抗模块的另一端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端；所述ASK负载调制器根据所述第一控制信息驱动所述可变阻抗模块使发射功率信号呈高态输出或低态输出，所述可变阻抗模块根据所述第二控制信息调整其阻抗大小，以改变发射功率信号的高态与低态之间的幅度差值。优选地，所述可变阻抗模块包括两个功率MOS管，两个所述功率MOS管的一端与所述ASK负载调制器和所述控制模块耦合，另一端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端；所述ASK负载调制器根据所述第一控制信息驱动所述两个功率MOS管均断开或均导通以使发射功率信号呈高态输出或低态输出、以及所述两个功率MOS管根据所述第二控制信息调整其尺寸大小，以改变发射功率信号的高态与低态之间的幅度差值。进一步地，本专利技术第二方面提供了另一种用于无线充电接收端ASK负载调制电路，所述电路包括：与无线接收线圈的输出端耦合的整流模块，用于将无线接收线圈感应的电磁能量转化成直流电输出；与所述整流模块的输出端耦合的中间节点；与所述中间节点耦合的采样模块，用于采集所述中间节点处的电压值或者电流值，并将所述电压值或者电流值转换成数字信号；与所述采样模块耦合的控制模块，根据所述数字信号提取发射功率信号分别呈高态和低态时的幅度值、并计算所述高态与所述低态之间的幅度差值，根据所述幅度差值输出第一控制信息和第二控制信息；与所述控制模块耦合的ASK负载调制器、以及与所述ASK负载调制器和所述控制模块均耦合的可变阻抗模块，所述可变阻抗模块的另一端连接所述中间节点；所述ASK负载调制器根据所述第一控制信息驱动所述可变阻抗模块使发射功率信号呈高态输出或低态输出，所述可变阻抗模块根据所述第二控制信息调整其阻抗大小，以改变发射功率信号的高态与低态之间的幅度差值。优选地，所述可变阻抗模块包括一个功率MOS管，所述功率MOS管的一端与所述ASK负载调制器和所述控制模块耦合，另一端连接所述中间节点；所述ASK负载调制器根据所述第一控制信息驱动所述功率MOS管断开或导通以使发射功率信号呈高态输出或低态输出、以及所述功率MOS管根据所述第二控制信息调整其尺寸大小，以改变发射功率信号的高态与低态之间的幅度差值。更优选地，所述功率MOS管按照2的次方或者平均等分的比例方式被拆分成多个部分。更优选地，所述采样模块包括与所述中间节点耦合的采样单元、以及与所述采样单元耦合的模数转换器，所述采样单元用于采集所述中间节点处的电压值或者电流值，所述模数转换器用于将采集到的电压值或者电流值转换成数字信号。为了进一步解决上述技术问题，本专利技术第三方面提供了一种用于无线充电接收端ASK负载调制方法，所述调制方法应用于上述的用于无线充电接收端ASK负载调制电路，所述调制方法包括：S1，实时采集整流模块输出端的电压值或电流值，并将所述电压值或电流值转换成数字信号；S2，根据所述数字信号提取发射功率信号分别呈高态和低态时的幅度值；S3，计算所述高态与所述低态之间的幅度差值，并判断所述幅度差值是否大于设定的幅度差阈值，当判断结果为是时，记录下发射功率信号呈低态输出时可变阻抗模块的工作参数，并结束调制；当判断结果为否时，输出增大所述高态与所述低态之间的幅度差值的控制信息；S4，根据所述控制信息驱动所述可变阻抗模块使发射功率信号呈高态输出或低态输出、并调整发射功率信号呈低态输出时所述可变阻抗模块的阻抗大小，以增大所述高态与所述低态之间的幅度差值，然后返回至步骤S1。优选地，步骤S3中，所述“当判断结果为是时，记录下发射功率信号呈低态输出时可变阻抗模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无线充电接收端ASK负载调制电路，其特征在于，所述电路包括：与无线接收线圈的输出端耦合的第一输入端和第二输入端；输入端与所述第一输入端和所述第二输入端耦合的整流模块，用于将无线接收线圈感应的电磁能量转化成直流电输出；与所述整流模块的输出端耦合的中间节点；与所述中间节点耦合的采样模块，用于采集所述中间节点处的电压值或者电流值，并将所述电压值或者电流值转换成数字信号；与所述采样模块耦合的控制模块，根据所述数字信号提取发射功率信号分别呈高态和低态时的幅度值、并计算所述高态与所述低态之间的幅度差值，根据所述幅度差值输出第一控制信息和第二控制信息；与所述控制模块耦合的ASK负载调制器、以及与所述ASK负载调制器和所述控制模块均耦合的可变阻抗模块，所述可变阻抗模块的另一端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端；所述ASK负载调制器根据所述第一控制信息驱动所述可变阻抗模块使发射功率信号呈高态输出或低态输出，所述可变阻抗模块根据所述第二控制信息调整其阻抗大小，以改变发射功率信号的高态与低态之间的幅度差值。

【技术特征摘要】
1.一种用于无线充电接收端ASK负载调制电路，其特征在于，所述电路包括：与无线接收线圈的输出端耦合的第一输入端和第二输入端；输入端与所述第一输入端和所述第二输入端耦合的整流模块，用于将无线接收线圈感应的电磁能量转化成直流电输出；与所述整流模块的输出端耦合的中间节点；与所述中间节点耦合的采样模块，用于采集所述中间节点处的电压值或者电流值，并将所述电压值或者电流值转换成数字信号；与所述采样模块耦合的控制模块，根据所述数字信号提取发射功率信号分别呈高态和低态时的幅度值、并计算所述高态与所述低态之间的幅度差值，根据所述幅度差值输出第一控制信息和第二控制信息；与所述控制模块耦合的ASK负载调制器、以及与所述ASK负载调制器和所述控制模块均耦合的可变阻抗模块，所述可变阻抗模块的另一端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端；所述ASK负载调制器根据所述第一控制信息驱动所述可变阻抗模块使发射功率信号呈高态输出或低态输出，所述可变阻抗模块根据所述第二控制信息调整其阻抗大小，以改变发射功率信号的高态与低态之间的幅度差值。2.如权利要求1所述的用于无线充电接收端ASK负载调制电路，其特征在于，所述可变阻抗模块包括两个功率MOS管，两个所述功率MOS管的一端与所述ASK负载调制器和所述控制模块耦合，另一端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端；所述ASK负载调制器根据所述第一控制信息驱动所述两个功率MOS管均断开或均导通以使发射功率信号呈高态输出或低态输出、以及所述两个功率MOS管根据所述第二控制信息调整其尺寸大小，以改变发射功率信号的高态与低态之间的幅度差值。3.一种用于无线充电接收端ASK负载调制电路，其特征在于，所述电路包括：与无线接收线圈的输出端耦合的整流模块，用于将无线接收线圈感应的电磁能量转化成直流电输出；与所述整流模块的输出端耦合的中间节点；与所述中间节点耦合的采样模块，用于采集所述中间节点处的电压值或者电流值，并将所述电压值或者电流值转换成数字信号；与所述采样模块耦合的控制模块，根据所述数字信号提取发射功率信号分别呈高态和低态时的幅度值、并计算所述高态与所述低态之间的幅度差值，根据所述幅度差值输出第一控制信息和第二控制信息；与所述控制模块耦合的ASK负载调制器、以及与所述ASK负载调制器和所述控制模块均耦合的可变阻抗模块，所述可变阻抗模块的另一端连接所述中间节点；所述ASK负载调制器根据所述第一控制信息驱动所述可变阻抗模块使发射功率信号呈高态输出或低态输出，所述可变阻抗模块根据所述第二控制信息调整其阻抗大小，以改变发射功率信号的高态与低态之间的幅度差值。4.如权利要求3所述的用于无线充电接收端ASK负载调制电路，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志忠，缪瑜，
申请(专利权)人：南京睿赫电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32