发射端谐振频率实时校准的无线充电系统技术方案

本发明专利技术公开了发射端谐振频率实时校准的无线充电系统，包括功放驱动器、耦合线圈、稳压整流器、电压调节器和谐振频率校准模块，功放驱动器的输入端接0

【技术实现步骤摘要】
发射端谐振频率实时校准的无线充电系统


[0001]本专利技术涉及断路器
，具体为发射端谐振频率实时校准的无线充电系统。

技术介绍

[0002]目前比较普遍的基于线圈耦合的无线充电系统架构，如图7所示，发射线圈由功放驱动（D类功放），负责把直流能量转换为交流能量并且耦合到接收线圈，在接收端，整流器再把交流能量转换为直流能量，然后经过电压调节器得到比较稳定的5V电压为后面的充电芯片和电池供电，在几乎所有的无线充电里，发射/接收线圈都带有磁屏蔽材料来避免对系统中其他电路的干扰，磁屏蔽在一定距离内可以改善耦合系数，但是也会直接影响发射/接收线圈的电感，在平常无线充电应用中，当发射线圈和接收线圈靠近的时候，发射线圈和接收线圈的电感值都会由于磁屏蔽材料而明显增加；电感改变值取决于实际应用中发射和接收的相对位置，这种电感值的变化直接导致发射/接收线圈工作点的变化（比如电压增益，线圈效率等等），在这些变化中，发射端谐振频率（fres_tx）的变化对于系统性能而言尤为重要，特别是A4WP的系统需要工作在谐振频率点，发射端开关频率（fsw）和fres_tx的失配会大大降低电压增益和效率，为克服上述存在的缺陷，提出发射端谐振频率实时校准的无线充电系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供发射端谐振频率实时校准的无线充电系统，构造简单，制造成本低，功耗小，芯片面积占用小，设计复杂度低，可以用于一些fsw可以不固定的无线能量传输系统，解决了现有技术中的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：发射端谐振频率实时校准的无线充电系统，包括功放驱动器、耦合线圈、稳压整流器、电压调节器和谐振频率校准模块，功放驱动器的输入端接0
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20V电源输入，功放驱动器的输出端与耦合线圈的输入端电性连接，耦合线圈的输出端与稳压整流器的输入端电性连接，稳压整流器的输出端与电压调节器的输入端电性连接；所述谐振频率校准模块的输入端接在功放驱动器的输出端，谐振频率校准模块的输出端接在功放驱动器fsw端子上;所述谐振频率校准模块包括能量传输功放模块和freq_tx校准功放模块，能量传输功放模块包括开关TP、开关TN、开关BP、开关BN，freq_tx校准功放模块包括开关TCP、开关TCN、开关BCP、开关BCN、开关TCS和开关TCB，开关TP和开关TN的输入端相连后接Vbus电源端输入，开关BP和开关BN的输出端相连后接地，开关TP的输出端与开关BP的输入端相连后接到耦合线圈的一端，开关TN的输出端与开关BN的输入端相连后连接到耦合线圈的另一端，开关TCS的输入端连接到Vlow电源端输入，开关TCB的输入端连接到Vbus电源端输入，开关TCS的输出端与开关TCB的输出端相连后连接到开关TCP的输入端，并连接到开关TCN的输入端，开关BCP和开关BCN的输出端输出端相连后接地，开关TCP的输出端与开关BCP的输入端相连后连接到耦合线圈的一端，开关TCN的输出端与开关BCN的输入端相连后连接到耦合线圈的另一端。
[0005]优选地，所述freq_tx校准功放模块包括放大器Set、与非门CLK2X1、与非门CLK2X2、三角波振荡器U1和分频器U2，放大器Set的负极接Vlow电源端输入，并连接到开关TCS的输入端，放大器Set的正极接VCS电源端输入，并连接到开关TCB的输入端，放大器Set的输出端连接到与非门CLK2X1和与非门CLK2X2的输入端，与非门CLK2X1的输出端连接到phase_early端子，与非门CLK2X2的输出端连接到phase_late端子；所述三角波振荡器U1的输入端连接到开关K1的输出端，并连接到开关K2的输入端，开关K1的输入端接电流源Io1的输出端，电流源Io1的输入端接电源输入，开关K1的输出端接电流源Io2的输入端，电流源Io2的输出端接地，三角波振荡器U1的输出端与分频器U2的输入端相连，分频器U2的一端连接到开关TCP和开关BCN上，分频器U2的另一端连接到开关TCN和开关BCP上。
[0006]优选地，所述与非门CLK2X1与与非门CLK2X2的型号相同。
[0007]优选地，所述freq_tx校准功放模块的发射端包括两个工作阶段，第一：能量传输阶段；第二：校准阶段；能量传输阶段时能量传输功放驱动耦合线圈的发射线圈并传输能量，校准功放关闭。
[0008]优选地，所述freq_tx校准功放模块在工作阶段具有两个极点，分别为主极点和次极点，主极点位于VH端，次极点来自于三角波振荡器U1。
[0009]优选地，所述开关BCP、开关BCN和开关TCS采用5V电压驱动，开关TCP、开关TCN和开关TCB采用自举电容驱动。
[0010]优选地，所述开关TN的输出端连接到电容C1的输入端，电容C1的输出端连接到发射线圈L1的输入端，发射线圈L1的输出端连接到开关TP的输出端以及连接到开关TCP的输出端，开关TCN的输出端连接到电容C1的输入端。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的发射端谐振频率实时校准的无线充电系统，实施例1中谐振频率校准模块只是由一个校准功放，一个比较器，一个电荷泵，一个三角波发生器以及一些简单的逻辑组成，构造简单，制造成本低，功耗小，芯片面积占用小，设计复杂度低，可以用于一些fsw可以不固定的无线能量传输系统；实施例2中只需要两个比较器和简单的逻辑电路即可实现，降低了生产成本，可以应用于fsw固定的无线充电系统，比如A4WP，发射线圈L1可以实时的调节谐振频率到6.78MHz以保障高效率传输。
附图说明
[0012]图1为本专利技术的整体工作框图；图2为本专利技术的能量传输模式和fres_tx校准模式周期性交替状态图；图3为本专利技术的谐振频率校准模块图；图4为本专利技术的fres_tx<fsw时的校准波形图；图5为本专利技术的fres_tx>fsw时的校准波形图；图6为本专利技术的freq_tx校准环路原理图；图7为本专利技术的三角波振荡频率；图8为本专利技术的现有无线充电系统架构图；图9为本专利技术的fres_tx调节方式原理图；图10为本专利技术的fres_tx=fsw时工作波形图；
图11为本专利技术的fres_tx>fsw时工作波形图；图12为本专利技术的fres_tx<fsw时工作波形图；图13为本专利技术的fres_tx调节环路原理图；图14为本专利技术的fres_tx调节环路波形图。
[0013]图中：1、功放驱动器；2、耦合线圈；3、稳压整流器；4、电压调节器；5、谐振频率校准模块。
具体实施方式
[0014]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]实施例1：请参阅图1
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7，发射端谐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.发射端谐振频率实时校准的无线充电系统，其特征在于：包括功放驱动器（1）、耦合线圈（2）、稳压整流器（3）、电压调节器（4）和谐振频率校准模块（5），功放驱动器（1）的输入端接0
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20V电源输入，功放驱动器（1）的输出端与耦合线圈（2）的输入端电性连接，耦合线圈（2）的输出端与稳压整流器（3）的输入端电性连接，稳压整流器（3）的输出端与电压调节器（4）的输入端电性连接；所述谐振频率校准模块（5）的输入端接在功放驱动器（1）的输出端，谐振频率校准模块（5）的输出端接在功放驱动器（1）fsw端子上;所述谐振频率校准模块（5）包括能量传输功放模块和freq_tx校准功放模块，能量传输功放模块包括开关TP、开关TN、开关BP、开关BN，freq_tx校准功放模块包括开关TCP、开关TCN、开关BCP、开关BCN、开关TCS和开关TCB，开关TP和开关TN的输入端相连后接Vbus电源端输入，开关BP和开关BN的输出端相连后接地，开关TP的输出端与开关BP的输入端相连后接到耦合线圈（2）的一端，开关TN的输出端与开关BN的输入端相连后连接到耦合线圈（2）的另一端，开关TCS的输入端连接到Vlow电源端输入，开关TCB的输入端连接到Vbus电源端输入，开关TCS的输出端与开关TCB的输出端相连后连接到开关TCP的输入端，并连接到开关TCN的输入端，开关BCP和开关BCN的输出端输出端相连后接地，开关TCP的输出端与开关BCP的输入端相连后连接到耦合线圈（2）的一端，开关TCN的输出端与开关BCN的输入端相连后连接到耦合线圈（2）的另一端。2.根据权利要求1所述的发射端谐振频率实时校准的无线充电系统，其特征在于，所述freq_tx校准功放模块包括放大器Set、与非门CLK2X1、与非门CLK2X2、三角波振荡器U1和分频器U2，放大器Set的负极接V low电源端输入，并连接到开关TCS的输入端，放大器Set的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴，李鹏飞，
申请(专利权)人：江苏鑫康微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：