一种用于无线批量充电的功率放大器和充电装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本申请涉及无线充电领域，具体涉及一种用于无线批量充电的功率放大器和充电
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【背景技术】
[0002]大功率放大器一般米用单端输入单端输出的方式，功率放大器输出端口的同轴的内导体作为信号线，外导体接地，用来传导反向矢量电流。设备安装时，外导体一般直接与设备外壳相连。在某些应用环境下，人体会接触到设备外壳，此时，人体分布电容接入电路，在高频状态下，造成大功率放大器输出端失配，反射功率增加，输出效率降低。反射功率消耗在设备内部，使得功率放大器存在温度上升的隐患，从而损害设备。尤其是对目标(例如电子标签)通过13.56MHz高频进行无线充电的无线充电装置中，功率放大器的匹配性能很容易被外界环境(例如人体分布参数)所影响，从而影响无线充电装置的稳定性。
【发明内容】
[0003]本申请提供一种用于无线批量充电的功率放大器和充电装置，解决了外界环境(例如人体分布参数)影响功率放大器匹配性能的问题。
[0004]根据本申请的第一方面，本申请提供了一种用于无线批量充电的功率放大器，包括:
[0005]功率级单元，用于对输入的信号进行功率放大，并将输入的直流信号转化为交流信号。
[0006]差分匹配单元，其输入端耦合到功率级单元的输出端，用于将输入的信号转化为差分信号，并通过第一输出端和第二输出端输出两个所述差分信号，分别用于连接无线批量充电线圈的两端。
[0007]在一实施例中，所述功率放大器还包括增益控制单元，用于对输入的信号进行预衰减，并将预衰减后的信号输出到功率级单元。
[0008]在一实施例中，所述功率放大器还包括耦合在增益控制单元输出端和功率级单元输入端之间的推动级单元，用于将增益控制单元输出的信号进行功率放大。
[0009]在一实施例中，所述功率放大器还包括耦合在推动级单元输出端和功率级单元输入端之间的级间匹配单元，用于防止反向功率传导至推动级单元。
[0010]具体的，所述级间匹配单元包括低通滤波子单元，用于抑制输入信号中的谐波成分和高频率杂散发射。
[0011]在一实施例中，所述功率放大器还包括功放接口以及至少一个检测单元，所述功放接口用于向所述增益控制单元和/或功率级单元输入控制信号，并用于采集各所述检测单元提供的参数变量，所述检测单元包括以下单元中的至少一个:设置在功率级单元附近的温度检测单元、设置在功率级单元输入端的电流检测单元、设置在差分匹配单元的第一输出端或第二输出端用于检测正向功率和反向功率的输出抽样单元。
[0012]在一实施例中，所述推动级单元和/或功率级单元都设置直流工作点、所述功放接口还用于向所述直流工作点输入控制信号，以调整推动级单元和/或功率级单元的分压。
[0013]在一实施例中，所述功率放大器还包括耦合在功率级单元和差分匹配单元之间的输出滤波单元，用于对功率放大后的信号进行带通滤波。
[0014]在一实施例中，差分匹配单元采用2:4的变压器，所述变压器的磁芯镶嵌在功率放大器内部，底面与功放外壳接触。
[0015]根据本申请的第二方面，本申请提供了一种用于无线批量充电的充电装置，包括:
[0016]电源模块，用于为所述无线充电装置提供电能。
[0017]无线批量充电线圈，用于生成并发送充电电磁信号。
[0018]功率调整模块，用于对功率进行调整，将接收的信号进行放大并输出到所述无线批量充电线圈。
[0019]控制模块，用于向所述功率调整模块发送功率控制指令。
[0020]所述功率调整模块包括上述任一项所述的用于无线批量充电的功率放大器。
[0021]本申请提供的用于无线批量充电的功率放大器，通过差分匹配单元将输出入的功率信号转化成差分信号，并通过两个输出端输出，相比于单端输出，具有更好的抗干扰能力。
[0022]本申请提供的用于无线批量充电的充电装置中，功率放大器采用双端输出差分信号的方式，输出端的地线与装置的外壳相连时，外界环境(例如人体分布参数)也不会影响功率放大器的匹配性能，该充电装置具有更高的可靠性。尤其是在解决了直接使用高频大功率功放进行充电，容易产生的人体分布参数干扰的问题，提高了设备可靠性。
【附图说明】
[0023]图1为本申请一种实施例中功率放大器的结构示意图；
[0024]图2和图3为本申请一种实施例中功率放大器主路放大的电路结构图；
[0025]图4a和图4b为本申请一种实施例中温度检测单元的电路结构图；
[0026]图5为本申请一种实施例中增益控制单元的电路结构图；
[0027]图6为本申请一种实施例中用于汇总各检测单元检测的参数变量的汇总电路的电路结构图；
[0028]图7为本申请一种实施例中直流工作点的电路结构图；
[0029]图8为本申请一种实施例中功放接口的电路结构图；
[0030]图9为本申请一种实施例中用于无线批量充电的充电装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面通过【具体实施方式】结合附图对本申请作进一步详细说明。
[0032]请参考图1，本实施例提供了一种用于电子标签无线批量充电的功率放大器，包括增益控制单元、推动级单元、级间匹配单元、功率级单元、输出滤波单元、差分匹配单元、功放接口和多个检测单元。
[0033]增益控制单元用于对输入的信号进行预衰减。增益控制单元通过模拟功率控制电路，对输入的模拟信号进行预衰减。预衰减的作用为:在前级按照控制端提供的控制信号，对输入信号进行等比例缩小，随后在后级的推动级单元以及功率级单元中，功率放大器可以按照固定增益进行功率放大，从而实现功放整体输出功率可调节的功能。
[0034]推动级单元耦合在增益控制单元输出端和功率级单元输入端之间，用于将增益控制单元输出的信号进行功率放大，例如在用于电子标签批量充电的功率放大器中，信号功率被放大至2-5W。信号被推动级单元放大后，才能保证足够的电压幅度来将功率级单元推动，从而产生足够的输出功率。
[0035]级间匹配单元耦合在推动级单元输出端和功率级单元输入端之间，用于防止功率放大器产生的反向功率传导至推动级单元。在具体实施例中，级间匹配单元为由电阻、电容和电感构成的匹配电路，用来隔离推动级单元的输出和功率级单元的输入，防止失配产生的反向功率传导到推动级单元，从而导致功放自激。
[0036]具体的，级间匹配单元还包括低通滤波子单元，用于抑制输入信号中的谐波成分和高频率杂散发射。
[0037]功率级单元的输入端耦合到级间匹配单元的输出端，用于对输入的信号进行功率放大(例如提供1dB的增益)，本实施例中，功率级单元可对输入的信号进行固定倍数的放大，将大小为2W-5W的信号放大称为20W-50W的大功率信号，接着将输入的直流信号转化为交流信号。
[0038]输出滤波单元耦合在功率级单元和差分匹配单元之间，用于对功率放大后的信号进行带通滤波。功率级单元输出的信号需要做带外抑制，同时减少杂波，输出滤波单元即可进行带通滤波，保证带内输出功率平坦。具体的，输出滤波单元可以是采用高压陶瓷电容和空芯电感设计出的高功率带通滤波器。
[0039]差分匹配单元的输入端耦合到输出滤波单元的输出端，用于将输入的信号转化为差分信号，并通过第一输出端和第二输出端输出两个差分信号，用于连接无线指充电线圈的两端。经过输出滤波单元的大功率信号属于单端信号，差分匹配单元通过大功率变压器将单端信号转化为差分信号。在具体实施例中，差分匹配单元使用2:4的变压器，即输入采用2圈绕线，输出采用4圈绕线的方法。输入端采用单端信号输入的方式，将功率级单元输出的功率电流转化为磁场能，变压器的输出端采用2:2的两段串行绕线方式，输出一共有4圈绕线，差分信号输出的两端，每端都采用2圈的绕线方法。并在中部设置公共端，公共端接地。由于输出端的两段绕线圈数相同，因此两段绕线接收到的能量均为输入端能量的一半，即两段绕线功率相同。但是由于两段绕线中部的公共端接地，因此两端的电流方向相反，构成了差分输出端。差分输出端的总功率理论上与输入端进入的功率相同，但是在电流转化为磁场能又转化为电场能的过程中，存在一定的转化效率，因此在差分匹配单元的变压器磁芯上，会产生一定的发热量。在实际应用中，产生的热量不及时排除，有可能影响功放的正常运行。具体的，可以采用下面的散热方式:变压器磁芯镶嵌在功放内部，底面与功放外壳接触，并与功放一起通过风冷方式散热。
[0040]本实施例中，检测单元包括以下单元:设置在功率级单元附近的温度检测单元、设置在功率级单元输入端的电流检测单元、设置在差分匹配单元的第一输出端或第二输出端用于检测正向功率和反向功率的输出抽样单元。
[0041]应当理解，在其它实施例中，检测单元可以包括上述各个单元中的一种或多种。功率放大器还可包括一变量汇总单元，用于将所有检测单元检测的数据汇总到一起，然后从功放接口输出。
[0042]功放接口用于向增益控制单元、功率级单元等输入控制信号，并用于采集各检测单元提供的参数变量，即为功率放大器的输入信号与输出信号分别提供输入接口和输出接口。功放接口归集功率放大器几乎所有单元的输入输出功能，包括增益控制单元、功率级单元、温度检测单元、输出抽样单元、电流检测单元、直流工作点等的输入或输出。功率放大器作为一个独立的硬件模块，需要配合外部模块起作用，在功率放大器的设计过程中，所有检测单元都可向功放接口提供模拟电压或数字电压，功放接口可将其提供给外部模块，外部模块可通过算法来提供控制信号给功放接口，功放接口再去控制增益控制单元、功率级单元等，从而控制功率放大器的工作状态，而检测单元和功放接口并不直接参与功率放大器控制。例如当输出抽样单元从差分匹配单元的第一输出端检测到正向功率和反