一种无线充电电路、无线充电方法、设备和系统技术方案

公开了一种无线充电电路、无线充电方法、设备和系统，所述无线充电电路包括依次连接的振荡电路和检测电路；所述振荡电路包括串联的激励电压源、全桥电路和LC串联电路，LC串联电路包括串联的电感和谐振电容，且所述LC串联电路在发生阻尼振荡时，向检测电路输出阻尼振荡的谐振电压信号；所述检测电路包括比较模块和处理模块，比较模块用于接收谐振电压信号，并转换成数字方波信号；处理模块用于接收并获取谐振电压衰减波形中的满足第一预设条件的波峰数、波谷数、或波峰数和波谷数总和，以及根据这些参数确定品质因数Q，以及根据所述Q值对异物进行检测并得到检测结果，本方案实现了利用Q值对异物的检测，同时还提高了测量的精确度。

A wireless charging circuit, wireless charging method, equipment and system

【技术实现步骤摘要】
一种无线充电电路、无线充电方法、设备和系统
本申请属于无线充电
，尤其是涉及一种无线充电电路、无线充电方法、设备和系统。
技术介绍
无线充电是指利用电磁波感应原理进行充电的设备，原理类似于变压器。在发送端和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源，并产生电磁信号。接收端线圈感应发送端的电磁信号，并转换成所需要的直流电，从而对接收端内的电池进行充电。Qi标准是无线充电联盟(WirelessPowerConsortium，WPC)推出的“无线充电”标准，它具备便捷性和通用性两大特征。随着无线充电技术的发展和普及，市场上涌现出许多无线充电产品，尤其是以基于WPCQi标准的无线充电产品在市场拥有较大占有率。在对接收端比如手机进行无线充电时，发射端需要对接收端进行实时检测和识别，当识别出接收端时开始在无线充电线圈中做能量传输。同时也需要对无线充电线圈中的充电环境做检测，如果线圈中有异物，比如银行卡、身份证或其它金属异物，则会使磁场产生涡流，使得这些异物消耗无线充电线圈中的能量，不仅降低充电效率，甚至还会引起火灾等事故，因此，异物检测成为保障无线充电过程安全性的首要问题。
技术实现思路
本申请提供一种无线充电电路及无线充电方法，该无线充电电路可以检测异物，并提高Q值检测的精确度。具体地，本申请公开了如下技术方案：第一方面，本申请实施例提供了一种无线充电电路，该电路包括依次连接的振荡电路和检测电路；其中，所述振荡电路包括：串联的激励电压源Us、全桥电路和LC串联电路，其中，所述激励电压源Us用于为所述LC串联电路提供稳定电压。进一步地，所述全桥电路包括并联的第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂包括第一开关管Q1和第三开关管Q3，所述第二桥臂包括第二开关管Q2和第四开关管Q4；所述LC串联电路包括串联的电感Lp和谐振电容Cp，且所述LC串联电路的一端与所述第一桥臂的相位中点相连接，另一端与所述第二桥臂的相位中点相连接；所述LC串联电路的相位中心与所述检测电路相连接，用于向所述检测电路输出阻尼振荡的谐振电压信号。所述检测电路包括比较模块和处理模块，所述比较模块用于接收所述振荡电路输出的所述谐振电压信号，并将所述谐振电压信号转换成数字方波信号；所述处理模块用于接收所述数字方波信号，根据开关管Q1至Q4的导通和关断获取阻尼振荡的谐振电压衰减波形，并获取所述谐振电压衰减波形中的满足第一预设条件的第一参数，以及根据所述第一参数确定品质因数Q；所述第一参数包括波峰数、波谷数、或所述波峰数和所述波谷数总和。此外，所述处理模块还用于根据所述品质因数Q对异物进行检测，并得到检测结果；其中，所述品质因数Q是表征所述振荡电路中所储能量与每周期损耗能量之比，Q值越大，该充电电路同周期的损耗越小，性能越佳。本实施例提供的无线充电电路，通过设计包含第一桥臂和第二桥臂的全桥电路，从而通过控制全桥电路中开关管的导通和关断，实现振荡电路的充放电，并通过检测电路根据振荡电路输出的谐振电压波形确定满足预设条件的波峰数、波谷数、或波峰数和波谷数总和，以及计算出品质因数Q，从而实现了利用Q值对异物的检测。其中，所述比较模块中包括比较器，进一步地，所述比较器为电压比较器，且所述电压比较器的一个输入端与参考电源相连接，用于获取参考电压；另一个输入端与所述振荡电路的输出端相连接，用于接收振荡电路产生的谐振电压，所述比较器的输出端与处理模块相连接。此外，所述比较器还可以由其他电路替代，比如运算放大器等。所述比较模块中还可以包括其他辅助的控制电路，本实施例对此不予限制。在第一方面中，所述第一预设条件为在每个振荡周期，所述阻尼振荡产生的谐振电压大于参考电压；其中，当所述LC串联电路的相位中点对地的电压达到所述激励电压源Us的幅值电压时，所述振荡电路发生阻尼振荡并产生所述谐振电压。进一步地，在第一方面的一种具体的实施方式中，第一参数包括以下三种可能的实施方式：第一种可能的实施方式，所述第一参数包括波峰数，所述满足第一预设条件的波峰数为，在所述第一桥臂的第一开光管Q1断开，第三开关管Q3导通，所述第二桥臂的第二开关管Q2由导通变成关断，第四开关管Q4由关断变成导通的情况下，所述处理模块根据所述比较模块输出的所述数字方波信号，确定的满足所述第一预设条件的波峰个数。第二种可能的实施方式，所述第一参数包括波谷数，所述满足第一预设条件的波谷数为，在所述第二桥臂的第二开关管Q2关断，第四开关管Q4导通，所述第一桥臂的第一开关管Q1由导通变成关断，第三开关管Q3由关断变成导通的情况下，所述处理模块根据所述比较模块输出的所述数字方波信号，确定的满足所述第一预设条件的波谷个数。第三种可能的实施方式，所述第一参数包括所述波峰数和所述波谷数总和，所述总和为满足第一预设条件的所述波峰个数与满足第一预设条件的所述波峰谷数之和。结合第一方面，在第一方面的一种可能的实施方式中，所述处理模块具体用于，根据所述第一参数确定所述品质因数Q为：其中，m,n均为正整数，且m≥1，U1和U2为所述谐振电压衰减波形中的任一波峰电压或任一波谷电压。进一步地，当所述第一参数为波峰数或者波谷数时，所述m＝1，所述品质因数Q为：其中，n为所述波峰数或者所述波谷数。当所述第一参数为波峰数和波谷数的总和时，所述m＝2，所述品质因数Q为：其中，n为所述波峰数和所述波谷数总和。本实施例提供的方法，在保证Q值一定的情况下，测量的步长单位由m来确定，m值越大，步长单位越小，测量精度越高。当第一参数为波峰数和波谷数总和时，m值为2，相比于单独使用波峰数或波谷数来确定Q值而言，测量步长单位缩小一倍，从而使得Q值的精度提升一倍，识别异物的能力增强。比如控制全桥电路中的4个开关管的导通和关断使得原来测量的Q值的步长从整数单位变更到0.5个单位，由于步长单位变小，所以测量的结果更精确，更能够准确地判断出线圈中是否存在异物，从而提高到了测量的准确度。在上述Q值得计算公式中，当Q值一定时，n与m成正比，n与1/m成反比。此外，振荡波形某一波峰或波谷电压U1所对应的时刻为t1，振荡波形某一波峰或波谷电压U2所对应的时刻为t2。其中，t1和t2可以包括以下4种情况：t1为振荡波形的一个波峰时刻，t2为振荡波形的另一个波峰时刻；或者，t1为振荡波形的一个波峰时刻，t2为振荡波形的一个波谷时刻；或者，t1为振荡波形的一个波谷时刻，t2为振荡波形的另一个波峰时刻；或者，t1为振荡波形的一个波谷时刻，t2为振荡波形的另一个波谷时刻。其中，m取值越大，步长单位越小，测量精度越高，测量结果更准确。第二方面，本申请实施例还提供了另一种无线充电电路，包括：依次连接的振荡电路和检测电路；其中，所述振荡电路包括：串联的激励电压源Us、半桥电路和LC串联电路，其中，所述激励电压源Us用于为所述LC串联电路提供稳定电压。进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线充电电路，其特征在于，包括：依次连接的振荡电路和检测电路；/n所述振荡电路包括：串联的激励电压源、全桥电路和LC串联电路，其中，所述激励电压源用于为所述LC串联电路提供稳定电压；/n所述全桥电路包括并联的第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂包括第一开关管Q1和第三开关管Q3，所述第二桥臂包括第二开关管Q2和第四开关管Q4；/n所述LC串联电路包括串联的电感和谐振电容，且所述LC串联电路的一端与所述第一桥臂的相位中点相连接，另一端与所述第二桥臂的相位中点相连接；所述LC串联电路的相位中点与所述检测电路相连接，用于向所述检测电路输出阻尼振荡的谐振电压信号；/n所述检测电路包括比较模块和处理模块，/n所述比较模块，用于接收所述谐振电压信号，并将所述谐振电压信号转换成数字方波信号；/n所述处理模块，用于接收所述数字方波信号，根据开关管Q1至Q4的导通和关断获取阻尼振荡的谐振电压衰减波形，并获取所述谐振电压衰减波形中的满足第一预设条件的第一参数，根据所述第一参数确定品质因数Q，以及根据所述品质因数Q对异物进行检测，并得到检测结果；所述第一参数包括波峰数、波谷数、或所述波峰数和所述波谷数总和，所述品质因数Q是表征所述振荡电路中所储能量与每周期损耗能量之比。/n...

【技术特征摘要】
1.一种无线充电电路，其特征在于，包括：依次连接的振荡电路和检测电路；
所述振荡电路包括：串联的激励电压源、全桥电路和LC串联电路，其中，所述激励电压源用于为所述LC串联电路提供稳定电压；
所述全桥电路包括并联的第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂包括第一开关管Q1和第三开关管Q3，所述第二桥臂包括第二开关管Q2和第四开关管Q4；
所述LC串联电路包括串联的电感和谐振电容，且所述LC串联电路的一端与所述第一桥臂的相位中点相连接，另一端与所述第二桥臂的相位中点相连接；所述LC串联电路的相位中点与所述检测电路相连接，用于向所述检测电路输出阻尼振荡的谐振电压信号；
所述检测电路包括比较模块和处理模块，
所述比较模块，用于接收所述谐振电压信号，并将所述谐振电压信号转换成数字方波信号；
所述处理模块，用于接收所述数字方波信号，根据开关管Q1至Q4的导通和关断获取阻尼振荡的谐振电压衰减波形，并获取所述谐振电压衰减波形中的满足第一预设条件的第一参数，根据所述第一参数确定品质因数Q，以及根据所述品质因数Q对异物进行检测，并得到检测结果；所述第一参数包括波峰数、波谷数、或所述波峰数和所述波谷数总和，所述品质因数Q是表征所述振荡电路中所储能量与每周期损耗能量之比。


2.根据权利要求1所述的无线充电电路，其特征在于，所述第一预设条件为在每个振荡周期，所述阻尼振荡产生的谐振电压大于参考电压；
其中，当所述LC串联电路的相位中点对地的电压达到所述激励电压源的幅值电压时，所述振荡电路发生阻尼振荡并产生所述谐振电压。


3.根据权利要求1或2所述的无线充电电路，其特征在于，
所述第一参数包括波峰数，所述满足第一预设条件的波峰数为，在所述第一桥臂的第一开光管Q1断开，第三开关管Q3导通，所述第二桥臂的第二开关管Q2由导通变成关断，第四开关管Q4由关断变成导通的情况下，所述处理模块根据所述比较模块输出的所述数字方波信号，确定的满足所述第一预设条件的波峰个数；
所述第一参数包括波谷数，所述满足第一预设条件的波谷数为，在所述第二桥臂的第二开关管Q2关断，第四开关管Q4导通，所述第一桥臂的第一开关管Q1由导通变成关断，第三开关管Q3由关断变成导通的情况下，所述处理模块根据所述比较模块输出的所述数字方波信号，确定的满足所述第一预设条件的波谷个数；
所述第一参数包括所述波峰数和所述波谷数总和，所述总和为所述满足第一预设条件的所述波峰个数与所述满足第一预设条件的所述波峰谷数之和。


4.根据权利要求1至3任一项所述的无线充电电路，其特征在于，所述处理模块具体用于，根据所述第一参数确定所述品质因数Q为：



其中，m,n均为正整数，且m≥1，U1和U2为所述谐振电压衰减波形中的任一波峰电压或任一波谷电压。


5.根据权利要求4所述的无线充电电路，其特征在于，当m＝2时，所述品质因数Q为：



其中，n为所述波峰数和所述波谷数总和。


6.一种无线充电电路，其特征在于，包括：依次连接的振荡电路和检测电路；
所述振荡电路包括：串联的激励电压源、半桥电路和LC串联电路，其中，所述激励电压源用于为所述LC串联电路提供稳定电压；
所述半桥电路包括串联的第五开关管Q5和第六开关管Q6；
所述LC串联电路包括串联的电感和谐振电容，且所述LC串联电路的一端与所述半桥电路的相位中点相连接，另一端接地；所述LC串联电路的相位中点与所述检测电路相连接，用于向所述检测电路输出阻尼振荡的谐振电压信号；
所述检测电路包括：电压偏置模块、比较模块和处理模块，
所述电压偏置模块与所述振荡电路连接，用于接收所述振荡电路输出的所述谐振电压信号，并将所述谐振电压信号进行偏置处理后传输给所述比较模块；
所述比较模块，用于接收并将所述偏置的谐振电压信号转换成数字方波信号，再输出给所述处理模块；
所述处理模块，用于接收所述数字方波信号，根据开关管Q1至Q4的导通和关断获取阻尼振荡的谐振电压衰减波形，并获取所述谐振电压衰减波形中的满足第二预设条件的第二参数，根据所述第二参数确定品质因数Q，以及根据所述品质因数Q对异物进行检测，并得到检测结果；所述第二参数包括波峰数和波谷数总和，所述品质因数Q是表征所述振荡电路中所储能量与每周期损耗能量之比。


7.根据权利要求6所述的无线充电电路，其特征在于，所述第二预设条件为：
Uc+Vref0＞Vref1，或者Uc+Vref0＜Vref2，
其中，Uc为阻尼振荡产生的谐振电压，Vref0为偏置电压，Uc+Vref0为经过所述电压偏置模块偏置处理后的谐振电压，Vref1为第一参考电压，Vref2为第二参考电压；
并且，当所述LC串联电路的相位中点对地的电压达到所述激励电压源Us的幅值电压时，所述振荡电路发生阻尼振荡并产生所述谐振电压。


8.根据权利要求7所述的无线充电电路，其特征在于，所述波峰数和波谷数的总和为，在所述第五开关管Q5由导通变成关断，所述第六开关管Q6关断变成导通的情况下，所述处理模块根据所述比较模块输出的所述数字方波信号，确定的满足所述第二预设条件的所述波峰数和波谷数总和。


9.根据权利要求6至8任一项所述的无线充电电路，其特征在于，所述比较模块的输入端与所述电压偏置模块的输出端相连接，输出端与所述处理模块相连接；
其中，所述比较模块中包括第一比较器和第二比较器，
所述第一比较器和所述第二比较器均包括第一输入端、第二输入端和输出端；
所述第一比较器的第一输入端与第一电压源相连接，用于获取所述第一电压源提供的第一参考电压；
所述第一比较器的第二输入端与所述第二比较器的第一输入端相连接，作为所述比较模块的输入端；
所述第二比较器的第二输入端与第二电压源相连接，用于获取第二电压源提供的第二参考电压；
所述第一比较器的输出端与所述第二比较器的输出端相连接。


10.根据权利要求6至9任一项所述的无线充电电路，其特征在于，所述处理模块具体用于，根据所述第二参数确定所述品质因数Q为：



其中，n，m均为正整数，且m≥1，U0为所述激励电压源的电压幅值，ΔV为偏置电压与参考电压之间的电压差，所述参考电压为第一参考电压或第二参考电压。


11.根据权利要求10所述的无线充电电路，其特征在于，当m＝2时，所述品质因数Q为：



其中，n为所述波峰数和所述波谷数的总和。


12.一种无线充电方法，其特征在于，所述方法应用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李跃超，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44