一种用于无线充电系统的低增益启动电路技术方案

本发明专利技术属于无线充电技术领域，具体的说是涉及一种用于无线充电系统的低增益启动电路。本发明专利技术设置了控制电路，所述控制电路的输入端连接接收端的输出端，控制电路的输出端连接第三开关管的使能端；所述控制电路用于在Vrect_RX小于3.5V时，输出与Vrect_RX相同的电压驱动第三开关管导通，使整流桥工作在半桥模式，从而提高Vrect_RX的电压，使接收端能正常启动。本发明专利技术能实现无线充电系统的低增益启动，同时不额外增加系统的成本和芯片的面积，这样在保证正常启动的情况下，既能减小外围器件数量，又可以相对减小芯片的面积。又可以相对减小芯片的面积。又可以相对减小芯片的面积。

【技术实现步骤摘要】
一种用于无线充电系统的低增益启动电路


[0001]本专利技术属于无线充电
，具体的说是涉及一种用于无线充电系统的低增益启动电路。

技术介绍

[0002]目前市面上大部分的手机无线充电都采用如图1所示方案进行充电。即无线充电底座Transimitter(Tx)通过耦合线圈给手机Receiver(Rx)进行充电。通常高增益方案里因为耦合电感Ls的ESR太大，在大功率充电时，电感Ls消耗的能量会增大很多，导致效率会明显下降，而且手机发热很严重。于是有了低增益方案的出现。注：增益定义为Vrect_Rx/VIN_Tx，在该系统中增益与耦合电感Ls/Lp的匝比成正相关关系。因为低增益方案中采用的电感Ls只有原来的1/3左右，所以其消耗的能量会比高增益方案减小很多，而且采用的Ls较小，其尺寸也较小，这就为手机做薄提供了很便利的条件。同时，由于采用低增益方案，便有了Rx启动的问题，即当Tx的输入电压只有3.6V～7V时，由于采用低增益方案，Vrect_Rx的电压不足3.5V，于是Rx系统就无法正常启动。
[0003]如图2所示，为采用辅助线圈进行启动，通过辅助线圈将Vrect_Rx的电压抬高到VIN_Tx附近，这样当Tx的输入电压VIN_Tx在3.6V～7V时，Vrect_Rx的电压就可以达到3.5V以上，这样Rx系统就能够正常启动，在启动完成后，系统再关闭辅助相关的功能，因为启动完成后，可以根据需求配置系统是否工作在半桥模式或全桥模式，通过桥来实现Vrect_Rx达到启动3.5V及其以上。由于采用了辅助线圈Laux、辅助电容Caux、辅助整流二极管D1D2D3以及NMOS管MN1，增大系统的成本和尺寸。
[0004]如图3所示，为采用电荷泵Charge Pump的方案进行升压。当Vrect_Rx的电压较低时，Charge Pump工作，通过Charge Pump电路实现电压的倍增，然后将倍增后的电压送给系统Rx的Other Blocks和Controller，这样系统就能够正常的启动，当启动完成后，系统会关闭Charge Pump相关的电路。因为启动完成后，可以根据需求配置系统是否工作在半桥模式或全桥模式，通过桥来实现Vrect_Rx达到启动3.5V及其以上。由于采用Charge Pump电路，而且该Charge Pump需要给系统供电，所以其需要提供较大的带载能力，即能够提供较大的输出电流。如果要提供较大的带载能力，必然里面会有较大的电容，严重影响芯片的面积，增大芯片的成本及尺寸。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述问题，提出了一种用于无线充电系统的低增益启动和保护电路。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种用于无线充电系统的低增益启动电路，所述无线充电系统包括发射端和接收端，发射端和接收端通过耦合电感连接；所述接收端还包括整流桥，定义整流桥的上管为第一开关管和第二开关管，整流桥的下管为第三开关管和第四开关管，其中第一开关管和第二开关管的连接点为整流桥的输出端，即接收端的输出端，定义输出端输出电压为Vrect_
RX，第一开关管与第三开关管连接，第二开关管与第四开关管连接；其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路的输入端连接接收端的输出端，控制电路的输出端连接第三开关管的使能端；所述控制电路用于在Vrect_RX小于3.5V时，输出与Vrect_RX相同的电压驱动第三开关管导通，使整流桥工作在半桥模式，从而提高Vrect_RX的电压，使接收端能正常启动。
[0008]进一步的，所述控制电路还用于在Vrect_RX大于5V时，输出一个5V电压，并进入用户配置模式，根据用户输入信号控制整流桥工作在半桥模式或全桥模式。
[0009]进一步的，所述控制电路还用于在Vrect_RX大于5V时，输出一个5V的电压，同时通过比较Vrect_RX采样电压信号与基准电压产生保护控制信号，根据保护控制信号判断是否将整流桥限制在半桥工作模式。
[0010]进一步的，所述控制电路由逻辑电路构成。
[0011]本专利技术的有益效果是：能实现无线充电系统的低增益启动，同时不额外增加系统的成本和芯片的面积，这样在保证正常启动的情况下，既能减小外围器件数量，又可以相对减小芯片的面积。
附图说明
[0012]图1为手机无线充电原理图。
[0013]图2为采用辅助线圈的低增益方案原理图。
[0014]图3为采用ChargePump的低增益方案原理图。
[0015]图4为本专利技术的采用半桥检测HFD控制逻辑的低增益方案原理图。
[0016]图5为本专利技术的半桥检测HFD控制逻辑图。
[0017]图6是本专利技术的半桥检测控制信号示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术进行详细的描述。
[0019]本专利技术的原理如图4所示，主要是增加半桥检测HFD电路。当Tx端以小于7V电压进行启动时，Vrect_Rx会是一个小于3.5V的电压，Vrect_Rx通过HFD Control电路输出一个小于5V的电压(当Vrect_Rx小于5V时，HFD输出一个与Vrect_Rx一样大小的电压；当Vrect_Rx大于5V后，HFD输出一个5V电压)。然后将该电压送给桥的NMOS管M23，然后M23导通，于是Rx的桥工作在半桥模式，这样一来Vrect_Rx电压就得以提高，与Tx的输入电压VIN_Tx相等，这样一来Rx的整个系统就可以正常启动。启动完成后可以根据需求配置桥工作在半桥模式还是全桥模式，然后关闭HFD检测模式，其输出端浮空，这样就不会影响桥的正常工作。由于HFD模块基本只用了逻辑电路和尺寸相对较小MOS管MN1、MN2、MP1和MP2，所以不会增加太多的面积，这样在保证正常启动的情况下，既能减小外围器件数量，又可以相对减小芯片的面积。
[0020]本专利技术中控制电路由逻辑电路构成，如图5所示，是一种具体的实现方式，当然基于本专利技术的原理可以有更多的实现方式，具体控制方式为：
[0021]a.当Tx的输入电压VIN_Tx以3.5V进行工作时，由于低增益方案的原因，Rx的电压Vrect_Rx只有1.7V左右，于是如图5所示的节点VDD1p8_ok＝0，xUVLO_3p5＝0，ovp_hb＝0。
因为VDD1p8_ok＝0，所以Net1＝0；因为xUVLO_3p5＝0，ovp_hb＝0，所以ovp_hb_flag＝0；因为ovp_hb_flag＝0以及Net1＝0，所以Xhb_inter_raw＝0；又因为Xhb_inter_raw＝0；所以Xhb_real＝0，于是又开关S1闭合；又因为Xhb_real＝0，所以NMOS管MN1的栅极Net2＝0，及MN1关闭。又因为Xhb_real＝0，所以Net3＝VDD，Net4＝0；所以LG的电压为Vrect_Rx，即HFD Control Logic电路输出电压大小等于Vrect_Rx＝1.7V，于是Rx桥的下管M23导通，于是桥工作在半桥模式，这样Vrect_R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于无线充电系统的低增益启动电路，所述无线充电系统包括发射端和接收端，发射端和接收端通过耦合电感连接；所述接收端还包括整流桥，定义整流桥的上管为第一开关管和第二开关管，整流桥的下管为第三开关管和第四开关管，其中第一开关管和第二开关管的连接点为整流桥的输出端，即接收端的输出端，定义输出端输出电压为Vrect_RX，第一开关管与第三开关管连接，第二开关管与第四开关管连接；其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路的输入端连接接收端的输出端，控制电路的输出端连接第三开关管的使能端；所述控制电路用于在Vrect_RX小于5V时，输出与Vrect_RX相同的电压驱动第三开关管导通，使整流桥工作在半桥模式，从而提高Vrect_R...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹灿华，耿翔，
申请(专利权)人：上海南芯半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：