一种无线充电发射端装置及相关系统的制作方法

本实用新型涉及无线充电领域，特别是涉及一种无线充电发射端装置及相关系统。

背景技术：

近年来，随着便携式电子设备的种类越来越多，使用的场景越来越广泛，为了便于这些便携式电子设备的充电，无线充电的方式越来越被人们所认可，无线充电产品的种类也越来越多，通过无线方式进行充电，相对于采用充电导线进行充电的方式，无线充电的方式，避免了充电导线来回插拔对电子设备造成的接触损害，而且充电操作更加方便，安全可靠和易于实现自动化，具有良好的市场应用前景。但现有的无线充电方式存在一些问题：现有的无线充电装置，一般包含一个主控器的无线充电装置只能为一个电子设备充电，很少能够实现一个无线充电装置同时为多个电子设备充电，因此，现有的无线充电装置不能满足多个电子设备同时充电的需求。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种无线充电发射端装置及相关系统，以实现用包含一个主控器的无线充电装置为多个无线充电的接收器进行充电，满足多个电子设备同时充电的需求。

作为本实用新型实施例的第一个方面，本实用新型实施例提供了一种无线充电发射端装置，包括：主控器、与主控器连接的至少两个被控充电回路；

所述主控器包括：mcu，与所述mcu连接的pwm产生模块、fsk调制模块、ask数字处理模块和adc采样模块；

所述mcu，用于根据通过所述ask数字处理模块和/或adc采样模块分别获取各个被控充电回路的信号，控制所述pwm产生模块和/或fsk调制模块产生相应的信号并发送到对应的被控充电回路。

在一些可选的实施例中，所述被控充电回路包括：驱动电路，与驱动电路连接的逆变电路，以及与逆变电路连接的发射器；

所述pwm产生模块和fsk调制模块分别与每个驱动电路连接；所述ask数字处理模块和adc采样模块分别与每个发射器连接；

所述mcu，用于根据通过所述ask数字处理模块和/或adc采样模块分别获取各个发射器的信号，控制所述pwm产生模块和/或fsk调制模块产生相应的信号并发送到对应发射器所在的被控充电回路。

在一些可选的实施例中，所述发射器包括至少两个发射线圈；

所述ask数字处理模块和adc采样模块分别与每个发射线圈连接；

所述mcu，还用于在控制逆变电路启动工作的过程中，依次启动每个发射线圈瞬时工作，根据ask数字处理模块获取的每个发射线圈瞬时工作时的电磁信号的强度，选择其中一个发射线圈作为工作线圈。

在一些可选的实施例中，当至少两个被控充电回路同时工作时，所述mcu，还用于控制所述ask数字处理模块和/或adc采样模块，在不同的时刻分别获取各个被控充电回路的发射器的对应信号；以及控制所述pwm产生模块和/或fsk调制模块，连续产生各个被控充电回路所对应的信号。

在一些可选的实施例中，所述mcu，还用于根据获取的所述ask数字处理模块和/或adc采样模块的信号时，所采用接口的接口信息，确定所述信号所对应的被控充电回路；并根据所述接口信息，将所述pwm产生模块和/或fsk调制模块产生的信号发送到所述对应的被控充电回路。

在一些可选的实施例中，所述mcu，还用于当接收到所述ask数字处理模块和/或adc采样模块获取的不同被控充电回路的对应信号时，判断各被控充电回路的功率需求，将所述pwm产生模块和/或fsk调制模块产生的信号发送到对应的被控充电回路。

在一些可选的实施例中，所述adc信号包括电流信号和电压信号；

在对无线充电接收器进行无线充电过程中，所述mcu，还用于判断所述adc采样模块采集的电压信号和/或电流信号是否超过设定阈值，若是，控制所述pwm产生模块降低pwm信号的占空比，或者增加pwm信号的频率。

在一些可选的实施例中，所述主控器与所述被控充电回路之间可选通的电气连接。

作为本实用新型实施例的第二个方面，本实用新型实施例提供了一种无线充电系统，包括：无线充电接收端装置和上述的无线充电发射端装置。

在一些可选的实施例中，所述无线充电接收端装置，包括接收端mcu、接收线圈和ask调制模块；

所述接收线圈，用于接收无线充电发射端装置发送的电磁信号，以及向所述无线充电发射端装置发送ask信号；

所述接收端mcu，用于控制所述接收线圈和ask调制模块工作；

所述ask调制模块，用于调制ask信号，并通过所述接收线圈发送到所述无线充电发射端装置。

本实用新型实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本实用新型实施例提供的无线充电发射端装置，主控器通过mcu控制连接的pwm产生模块、fsk调制模块、ask数字处理模块和adc采样模块实现各个被控充电回路的包括电压、电流、频率和通信信号的传输，对各个被控充电回路实现单独控制，从而各个被控充电回路可以独立工作，而不会产生相互干扰，实现使用一个无线充电装置为不同的电子设备充电，精简了无线充电装置的组成部件的数量、降低了生产制作成本；并且，通过ask数字处理模块和/或adc采样模块获取信号，而通过pwm产生模块和/或fsk调制模块产生并发送信号，实现无线充电发射端装置的闭环控制，从而保证无线充电的效率和充电的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种无线充电发射端装置的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的一种无线充电发射端装置的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了解决现有技术中无线充电装置不能满足两个或以上的电子设备充电的问题，本实用新型实施例提供了一种无线充电发射端装置，参照图1所示，该无线充电发射端装置包括：主控器、与主控器连接的至少两个被控充电回路；

所述主控器包括：mcu，与所述mcu连接的pwm产生模块、fsk调制模块、ask数字处理模块和adc采样模块；

所述mcu，用于根据通过所述ask数字处理模块和/或adc采样模块分别获取各个被控充电回路的信号，控制所述pwm产生模块和/或fsk调制模块产生相应的信号并发送到对应的被控充电回路。

在某些应用场景下，会需要采用一个无线充电发射端装置为不同的无线充电接收端装置，同时独立的进行充电。本实用新型实施例提供的无线充电发射端装置可以应用在这些具体的应用场景下，例如，作为电动汽车无线充电桩，实现为不同的电动汽车充电，或者，作为手机、笔记本电脑、智能手表等移动终端设备的无线充电座，为同类型或不同类型的电子设备同时独立的进行充电。本领域技术人员可根据本实用新型实施例披露的技术方案，将其实施至任何可能的场景中，本实用新型实施例对应用场景不作严格限定。

本实用新型实施例提供的无线充电发射端装置，主控器通过mcu控制连接的pwm产生模块、fsk调制模块、ask数字处理模块和adc采样模块实现各个被控充电回路的包括电压、电流、频率和通信信号的传输，对各个被控充电回路实现独立控制，从而各个被控充电回路可以单独工作，而不会产生相互干扰，实现使用一个无线充电装置为不同的电子设备充电，精简了无线充电装置的组成部件的数量、降低了生产制作成本；并且，通过ask数字处理模块和/或adc采样模块获取信号，而通过pwm产生模块和/或fsk调制模块产生并发送信号，实现无线充电发射端装置的闭环控制，从而保证无线充电的效率和充电的稳定性。

在一个具体实施例中，可以是，参照图2所示，无线充电发射端装置的被控充电回路包括：驱动电路，与驱动电路连接的逆变电路，以及与逆变电路连接的发射器；

所述pwm产生模块和fsk调制模块分别与每个驱动电路连接；所述ask数字处理模块和adc采样模块分别与每个发射器连接。

当无线充电接收端装置置于无线充电发射端装置的工作的有效区域，无线充电发射端装置开始工作时，mcu控制所述pwm产生模块工作，pwm产生模块产生pwm信号并发送到连接的待控制工作的被控充电回路；被控充电回路的驱动电路根据接收的pwm信号控制逆变电路工作，将逆变电路连接的外部电源的电能传输到被控充电回路的发射器，每个发射器中的发射线圈和一个电容组组成的谐振电路在通过电流时，在发射线圈和电容组之间进行振荡，产生交变磁场，无线充电接收端装置的接收器将接收的交变磁场转换为电能，实现无线充电。

在开始充电以及充电的过程中，无线充电接收端装置和无线充电发射端装置需要进行信息通信，无线充电接收端装置通过ask调制模块将发送的信息调制成ask信号，通过无线充电接收端的接收器发送到无线充电发射端装置的发射器，ask数字处理模块，用于获取发射器接收的ask信号，解调成数字信号并发送到mcu；mcu根据接收的信号，控制fsk调制模块工作，fsk调制模块产生fsk控制信号，并将其调制到所述pwm信号中，通过pwm信号传递发射器，由无线充电发射端装置的发射器发送到无线充电接收端的接收器完成应答，或者无线充电发射端装置需要向无线充电接收端装置询问或者请求充电时需要的信息，例如，无线充电接收端装置的功率大小，是否进行匹配等信息，也是通过fsk调制模块产生fsk控制信号传递到逆变电路和发射器最终发送到无线充电接收端装置，由无线充电接收端装置进行解调，完成向无线充电接收端装置的通信。

在充电过程中，adc采样模块，对连接的无线充电接收端装置的发射器的信号进行采集，并将采集的adc信号处理并发送到mcu，mcu根据接收的adc信号，实现控制逆变电路向发射器的输入电压、电流或功率。

在一个具体实施例中，所述adc信号包括电流信号和电压信号；

在对无线充电接收器进行无线充电过程中，所述mcu判断所述adc采样模块采集的发射器的电压信号和/或电流信号是否超过设定阈值，若是，控制所述pwm产生模块降低pwm信号的占空比，或者增加pwm信号的频率，并将调整后的pwm发送到发射器所在的被控充电回路，从而降低逆变电路连接的外部电源的电压或电流，实现闭环控制。或者更进一步的，如果mcu判断所述adc采样模块采集的发射器的电压信号和/或电流信号的程度将会造成发射器的损坏，也可以直接控制pwm减弱pwm信号的输出，或者停止pwm信号输出。

本实用新型实施例中，ask数字处理模块分别连接各被控充电回路的发射器，获取该发射器接收的无线充电接收端装置的ask调制信号，进行解调后发送到mcu，adc采样模块分别连接被控充电回路的发射器，获取该发射器的电压、电流或功率等信息，进行处理后发送到mcu，无线充电接收端装置的mcu控制pwm模块产生pwm信号，控制fsk调制模块产生fsk控制信号，调制到pwm的fsk控制信号经过发射器发送到无线充电接收端装置，通过以上各模块与mcu的协调配合工作，实现无线充电接收端装置的闭环控制，保证无线充电过程的安全可靠性。

作为本实用新型实施例的一个具体实施方式，上述实施例提供的无线充电发射端装置中，被控充电回路的逆变电路可以是全桥逆变电路。需要说明的是，本实用新型实施例中，逆变电路的具体实施方式，可以参照现有技术中无线充电发射端的逆变电路的结构方式，其具体电路实现方式本实用新型实施例中在此不作严格限定，只要能够实现所在被控充电回路的逆变要求即可，本实用新型实施例中，不再赘述。

同样的，本实用新型实施例提供的无线充电发射端装置中，各被控充电回路的驱动电路，可以参照现有技术中无线充电发射端装置的驱动电路的结构方式。主控器的pwm产生模块、fsk调制模块、ask数字处理模块和adc采样模块，也可以参照现有技术中无线充电发射端的对应模块的结构方式，其具体实现方式本实用新型实施例中在此不作严格限定，只要能够实现相应的功能和目的即可，本实用新型实施例中，不再赘述。

在一个实施例中，可以是，上述ask数字处理模块可以是，带dsp的ask解调模块，能够同时解调多个被控充电回路的ask信号，ask信号由无线充电接收端装置的接收器调制在功率信号上并发送到无线充电发射端装置的发射器。发射器通过硬件解调后的模拟信号再通过dsp的ask模块解调成数字信号给无线充电发射端装置mcu,实现无线充电接收端装置到无线充电发射端装置的通讯。mcu根据ask信号的信息进行pwm信号控制，可以是，muc通过控制pwm信号的频率、占空比或者相移来控制驱动电路，驱动电路根据pwm信号实现逆变电路的通断，从而控制发射器的谐振电路的谐振特性，实现发射器对外传输能量。

作为本实用新型实施例的一个具体实施方式，被控充电回路的发射器可以包括至少两个发射线圈。ask数字处理模块和adc采样模块分别与每个发射线圈连接；mcu，还用于在控制逆变电路启动工作的过程中，依次启动每个发射线圈瞬时工作，根据ask数字处理模块获取的每个发射线圈瞬时工作时的电磁信号的强度，选择其中一个发射线圈作为工作线圈。

参照图2所示，在一个具体实施例中，每个被控充电回路包括多个相互独立的发射线圈，例如，被控充电回路1，包括驱动电路1、与驱动电路1连接的逆变电路1、以及与逆变电路连接的n个发射线圈，其中，n个发射线圈为：线圈1_a、线圈1_b……线圈1_n，其中n为正整数。当需要启动被控充电回路1中各个与逆变电路1连接的发射线圈工作时，无线充电发射端装置的mcu通过pwm信号控制逆变电路启动对应的发射线圈工作。同理，被控充电回路2的n个发射线圈：线圈2_a、线圈2_b……线圈2_n，以及被控充电回路3的n个发射线圈：线圈3_a、线圈3_b……线圈3_n，也是由无线充电发射端装置的mcu通过pwm信号控制逆变电路启动工作的。

本实用新型实施例提供的发射器的至少两个发射线圈在同一时刻有且仅有一个独立工作。在同一个被控充电回路的发射器设置两个或以上的发射线圈，当无线充电接收端装置靠近发射器时，mcu通过pwm模块产生pwm信号依次控制被控充电回路的每个发射线圈瞬时工作，ask数字处理模块获取每个发射线圈瞬时工作时，无线充电接收端装置所返回的表征各发射线圈的有效能量大小的能量信号(powersignal)，mcu接收到表征各发射线圈的有效能量大小的能量信号，并对各能量信号的强度大小进行对比，以此确定无线充电接收端装置的接收线圈与发射器的各个发射线圈的对准情况。因为两者的对准程度越好，说明发生器的该发射线圈与无线充电接收端装置的接收线圈的距离越近，发射器的发射线圈向无线充电接收端装置的接收线圈发送的有效能量的强度越高，从而确定无线充电接收端装置所放置的位置，因此，mcu可以选择对准程度最好的发射线圈作为有效线圈(activecoil)，控制该有效线圈工作，完成对无线充电接收端装置的充电过程。本实用新型实施例提供的通过同一路被控充电回路的发射器设置至少两个发射线圈，从而增加发射器的能量发射的有效区域(activearea)，当有无线充电接收端装置需要充电时，选择对准度最好的发射线圈进行工作，完成充电，提高了发射器的能量有效利用率，提高了充电效率。

作为本实用新型实施例的一个具体实施方式，若无线充电发射端装置至少两个被控充电回路同时工作的情况下，为了保证各个被控充电回路独立工作，完全不受其他被控充电回路的信号干扰，本实用新型实施例中，主控器的ask数字处理模块和adc采样模块在工作时，可以采用分时复用的原则，依次发送或者接收不同被控充电回路的信号，pwm产生模块和fsk调制模块可同时支持多路pwm信号/fsk信号输出，并且每一路信号的输出通道是相对独立的。

例如可以是，基于以上描述信息，本实用新型实施例提供的无线充电发射端装置的mcu，可以控制ask数字处理模块在不同的时刻分别获取各个被控充电回路的发射器的ask信号，控制adc采样模块，在不同的时刻分别获取各个被控充电回路的发射器的电压、电流或功率信号。控制pwm产生模块可以连续产生各个被控充电回路所对应的pwm信号，以及控制fsk调制模块可以连续产生各个被控充电回路所对应的fsk信号并调制到对应的pwm信号中。通过分时接收不同被控充电回路所对应的信号，然后独立控制各个充电回路的方法保证信号传递的安全可靠的同时，提高了上述各个模块的利用效率。

在一个具体实施例中，无线充电发射端装置的mcu，可以控制连接的ask数字处理模块和adc采样模块采用轮询的方式依次接收各个被控充电回路相对应的信号，然后通过可以连接的pwm产生模块、fsk调制模块实时控制各个被控充电回路。例如，参照图2所示，在3个被控充电回路同时独立工作的情况下，可以是，ask数字处理模块和adc采样模块分时采集3个被控充电回路的信号给mcu，然后muc控制pwm产生模块，pwm产生模块产生被控充电回路1对应的pwm信号并发送到被控充电回路1，产生被控充电回路2对应的pwm信号并发送到被控充电回路2，产生被控充电回路3对应的pwm信号并发送到被控充电回路3，完成3个被控充电回路上对应的接收器1-3的无线充电。

作为本实用新型实施例的一个具体实施方式，为了使mcu控制pwm产生模块和fsk调制模块产生信号、以及控制ask数字处理模块和adc采样模块接收信号不会发生紊乱，造成不同被控充电回路的信号污染或信号干扰，本实用新型实施例提供的无线充电发射端装置的mcu，还用于根据获取的ask数字处理模块和/或adc采样模块的信号时，所采用接口的接口信息，确定该信号所对应的被控充电回路；并且根据该接口信息，将pwm产生模块和/或fsk调制模块产生的信号发送到对应的被控充电回路。例如，假设被控充电回路1通过第一硬件接口与主控器的pwm产生模块和ask数字处理模块连接，那么当ask数字处理模块通过该第一硬件接口接收到无线充电接收端的接收器1的ask信号的情况下，若此时mcu需要控制被控充电回路1工作，那么，此时pwm产生模块所产生的pwm信号也会通过该第一硬件接口发送到被控充电回路1，从而保证在整个信号闭环传递的过程中，不会发生信号紊乱。

作为本实用新型实施例的一个具体实施方式，在实际使用过程中，人们可能会对不同的无线充电接收端装置的充电功率需求不同，例如，有的无线充电接收端装置需要选择快充，而有的无线充电接收端装置需要进行慢充，那么快充的无线充电接收端装置则可以通过ask信号告知mcu,muc可根据实际需求控制该路pwm产生模块实现该路被控充电回路的快速充电。为了满足不同的无线充电接收端装置的充电时的不同需求。

作为本实用新型实施例的一个具体实施方式，上述实施例提供的无线充电发射端装置，可能会在不同的场景下需要为不同数量的无线充电接收端装置充电，如果无线充电发射端装置的被控充电回路的数量是固定的，那么如果在大多数情况下仅为一个或者两个无线充电接收端装置充电，就会造成其他被控充电回路的闲置浪费，而有的情形下，可能需要为数量较多的无线充电接收端装置充电，而固定数量的被控充电回路可能由于数量的限制，而无法满足充电需求。基于此，本实用新型实施例还提供一种无线充电发射端装置，该装置的主控器与被控充电回路之间可控制电气选通连接，通过主控器与被控充电回路之间的电气连接，当需要为多个无线充电接收端装置充电时，则主控器连接相应数量的被控充电回路，如果仅需要为一个或者两个无线充电接收端装置充电时，则主控器上也可以仅选通连接一个或者两个的被控充电回路。本实用新型实施例中，主控器与被控充电回路之间的可控制电气选通连接，例如可以是功率开关管，当然，也可以采用现有技术中的其他方式。本实用新型实施例中对此不作严格限定，只要能够实现主控器与被控充电回路之间的电气选通连接要求即可。

如图3所示，基于相同的实用新型构思，本实用新型实施例还提供了一种无线充电系统，包括无线充电接收端装置和上述的无线充电发射端装置。

本实用新型实施例提供的无线充电系统，无线充电接收端装置的数量，可以是一个、两个或者多个。

在一个可选的实施例中，所述无线充电接收端装置，包括接收端mcu、接收线圈和ask调制模块；

所述接收线圈，用于接收无线充电发射端装置发送的电磁信号，以及向所述无线充电发射端装置发送ask信号；

所述接收端mcu，用于控制所述接收线圈和ask调制模块工作；

所述ask调制模块，用于调制ask信号，并通过所述接收线圈发送到所述无线充电发射端装置。

本实用新型实施例提供的无线充电系统，其中无线充电接收端装置的执行操作和实现方案的具体方式，可以参照现有技术中无线充电接收端装置方式，其具体实现方式本实用新型实施例中在此不作严格限定，在此，不再赘述。

关于上述实施例中的无线充电系统，其中无线充电发射端装置的执行操作和实现方案的具体方式，已经在上述实施例的无线充电发射端装置中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。