无线充电接收端、终端及无线充电方法与流程

本公开涉及充电技术领域，尤其涉及一种无线充电接收端、终端及无线充电方法。

背景技术：

目前很多终端制造商开始采用高压直充的方式提高充电效率和充电电流，即采用1/2分压开关电容转换器进行充电，该种方式可以应用于有线充电和无线充电。如图1所示，目前的无线充电接收端大多是通过buck、ldo或者其他降压转换器加外部电路(即图1中所示的恒压控制电路)或者芯片本身的内部控制电路来调节接收端的输出电压，从而达到调节进入电池的充电电流的目的，其中，以电压调节的步进一般为200mv。但该种电压调节方式需要被软件干预，不但无法保证接收端输出电压的可靠性，而且电流控制的响应速度很慢。此外，很容易受到终端系统的负载突变、终端在充电板上的位置变动等场景的干扰，使得整个无线充电系统变得不稳定，甚至造成充电停止，用户体验不佳，同时也存在充电安全隐患。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种无线充电接收端、终端及无线充电方法。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种无线充电接收端，包括能量接收器、接收端芯片、充电管理模块，所述无线充电接收端还包括：恒流控制装置；

所述接收端芯片，分别与所述能量接收器、所述充电管理模块连接，将交流电转换为直流电以及无线信号的调制解调；

所述充电管理模块，一端与所述恒流控制装置连接，另一端用于与电池连接，将自身的输出电流和目标电流输出至所述恒流控制装置，以及控制所述电池充电；

所述恒流控制装置，在恒流充电阶段，根据所述充电管理模块输出的所述输出电流和所述目标电流，调节所述充电管理模块的输出电压，以使得所述充电管理模块按照所述目标电流进行恒流输出。

可选地，所述能量接收器包括接收端线圈和第一电容；

其中，所述接收端线圈，通过所述第一电容与所述接收端芯片连接，用于与无线充电发送端的能量发送器发生磁感应，发送和接收无线信号。

可选地，所述充电管理模块包括降压转换器、充电管理芯片以及开关电容转换器；

其中，所述降压转换器，分别与所述接收端芯片、所述恒流控制装置、所述充电管理芯片连接，用于将自身的输出电流以及目标电流输出至所述恒流控制装置；

充电管理芯片，与所述开关电容转换器并联，用于与电池连接，控制所述电池充电；

所述恒流控制装置，用于在恒流充电阶段，根据所述降压转换器输出的所述输出电流和所述目标电流，调节所述降压转换器的输出电压，以使得所述降压转换器按照所述目标电流进行恒流输出。

可选地，所述恒流控制装置包括运算放大器、第一电阻、第二电阻以及rc电路；

其中，所述运算放大器的同向输入端，通过所述第一电阻与所述降压转换器的第一输出端连接，其中，所述第一输出端用于输出所述输出电流；

所述运算放大器的反向输入端，通过所述rc电路与所述降压转换器的第二输出端连接，其中，所述第二输出端用于输出所述目标电流；

所述运算放大器的输出端，通过所述第二电阻与所述降压转换器的输入端连接。

可选地，所述恒流控制装置包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、rc电路和第二电容；

其中，所述运算放大器的同向输入端，通过所述第一电阻与所述降压转换器的第一输出端连接，其中，所述第一输出端用于输出所述输出电流；

所述运算放大器的反向输入端，通过所述rc电路与所述降压转换器的第二输出端连接，其中，所述第二输出端用于输出所述目标电流；

所述运算放大器的输出端，通过所述第二电阻与所述降压转换器的输入端连接；

所述第二电容，一端与所述同向输入端连接，另一端与所述运算放大器的输出端连接。

可选地，所述恒流控制装置包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、rc电路、第二电容以及第三电阻；

其中，所述运算放大器的同向输入端，通过所述第一电阻与所述降压转换器的第一输出端连接，其中，所述第一输出端用于输出所述输出电流；

所述运算放大器的反向输入端，通过所述rc电路与所述降压转换器的第二输出端连接，其中，所述第二输出端用于输出所述目标电流；

所述运算放大器的输出端，通过所述第二电阻与所述降压转换器的输入端连接；

所述第二电容，一端通过所述第三电阻与所述同向输入端连接，另一端与所述运算放大器的输出端连接。

可选地，所述恒流控制装置包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、rc电路、第二电容、第三电阻以及第三电容；

其中，所述运算放大器的同向输入端，通过所述第一电阻与所述降压转换器的第一输出端连接，其中，所述第一输出端用于输出所述输出电流；

所述运算放大器的反向输入端，通过所述rc电路与所述降压转换器的第二输出端连接，其中，所述第二输出端用于输出所述目标电流；

所述运算放大器的输出端，通过所述第二电阻与所述降压转换器的输入端连接；

所述第二电容，一端通过所述第三电阻与所述同向输入端连接，另一端与所述输出端连接；

所述第三电容，一端与所述同向输入端连接，另一端与所述运算放大器的输出端连接。

可选地，所述恒流控制装置还包括二极管；

其中，所述运算放大器的输出端依次通过所述第二电阻、所述二极管与所述降压转换器的所述输入端连接。

可选地，所述恒流控制装置与所述接收端芯片集成一体。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种终端，包括：

电池；以及

无线充电接收端，包括本公开第一方面提供的所述无线充电接收端。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种无线充电方法，应用于无线充电接收端，包括：

当电池处于恒压充电阶段时，控制所述无线充电接收端中充电管理模块按照预设电压值进行恒压输出；

当所述电池不处于所述恒压充电阶段时，若所述电池处于所述恒流充电阶段，则获取所述充电管理模块的输出电流；

若所述输出电流超出预设电流范围，则根据所述输出电流，调节所述充电管理模块的输出电压；

返回所述获取所述充电管理模块的输出电流的步骤。

可选地，所述根据所述输出电流，调节所述充电管理模块的输出电压，包括：

若所述输出电流小于所述预设电流范围的下限值，增大所述输出电压；

若所述输出电流大于或等于所述预设电流范围的上限值，减小所述输出电压。

可选地，所述方法还包括：

当无线充电系统的负载波动大于预设波动阈值时，通过电池来补偿所述负载波动。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：无线充电接收端中的恒流控制装置采用电流负反馈机制，根据充电管理模块的输出电流和目标电流，调节充电管理模块的输出电压，从而使得该充电管理模块按照目标电流进行恒流输出。由于整个过程完全由硬件实现，并不需要软件干预，因此，不但可以保证无线充电接收端输出电压的可靠性和稳定性，而且电流控制的响应速度快。并且，电压调节的步进可以达到20mv，从而提高了电流精度。此外，当无线充电系统有较大负载波动时，波动的电流可以由电池端来补充，无论无线充电系统负载如何波动，无线充电接收端的输出电流始终恒定，不会影响到无线充电接收端和无线充电发送端之间的通讯，整个充电过程非常稳定，从而提升了用户体验和充电安全性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是相关技术中无线充电系统的框图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种无线充电系统的框图。

图3a是根据一示例性实施例示出的一种无线充电接收端的框图。

图3b是根据另一示例性实施例示出的一种无线充电接收端的框图。

图4a是根据一示例性实施例示出的一种恒流控制装置的框图。

图4b是根据另一示例性实施例示出的一种恒流控制装置的框图。

图4c是根据另一示例性实施例示出的一种恒流控制装置的框图。

图4d是根据另一示例性实施例示出的一种恒流控制装置的框图。

图5a是根据另一示例性实施例示出的一种恒流控制装置的框图。

图5b是根据另一示例性实施例示出的一种恒流控制装置的框图。

图5c是根据另一示例性实施例示出的一种恒流控制装置的框图。

图5d是根据另一示例性实施例示出的一种恒流控制装置的框图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种无线充电方法的流程图。

图7a是根据另一示例性实施例示出的一种无线充电系统的框图。

图7b是根据另一示例性实施例示出的一种无线充电系统的框图。

附图标记说明

1无线充电接收端2无线充电发送端

3电池4终端系统

11能量接收器12接收端芯片

13充电管理模块14恒流控制装置

111接收端线圈112第一电容

131降压转换器132充电管理芯片

133开关电容转换器141运算放大器

142第一电阻143第二电阻

144rc电路145第二电容

146第三电阻147第三电容

148二极管1311降压转换器的第一输出端

1312降压转换器的第二输出端1313降压转换器的输入端

1411运算放大器的同向输入端1412运算放大器的反向输入端

1413运算放大器的输出端

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图2是根据一示例性实施例示出的一种无线充电系统的框图。参照图2，该无线充电系统可以包括：无线充电接收端1和无线充电发送端2。

如图2所示，上述无线充电发送端2可以包括能量发送器21和发送端芯片22，其中，能量发送器21与发送端芯片22连接。在一种实施方式中，能量发送器21可以包括发送端线圈和第四电容，其中，发送端芯片22通过第四电容与发送端线圈连接。具体来说，发送端芯片22可以将直流电转换为交流电，对无线发送信号进行调制以及对发送端线圈耦合进来的幅移键控(amplitudeshiftkeying，ask)信号进行解调。发送端线圈可以与无线充电接收端1中的接收端线圈111发生磁感性，发送和接收无线信号。

并且，如图2所示，无线充电接收端1可以包括能量接收器11、接收端芯片12、充电管理模块13以及恒流控制装置14。

在本公开中，如图3a和图3b所示，上述能量接收器11可以包括接收端线圈111和第一电容112。其中，接收端线圈111可以通过第一电容112与接收端芯片12连接，它可以与无线充电发送端2的能量发送器21发生磁感应，发送和接收无线信号。

上述接收端芯片12，可以分别与能量接收器11、充电管理模块13连接，它可以用于将交流电转换为直流电以及无线信号的调制解调。

充电管理模块13，一端可以与恒流控制装置14连接，另一端可以与电池3、终端系统4连接，它可以用于将自身的输出电流和目标电流输出至所述恒流控制装置14，以及控制电池3充电。

在本公开中，如图3a和图3b所示，上述充电管理模块13可以包括降压转换器131、充电管理芯片132以及开关电容转换器133。

具体来说，降压转换器131，可以分别与恒流控制装置14、充电管理芯片132连接，它可以用于将自身的输出电流ibus以及目标电流vref发送至恒流控制装置14。

在本公开中，该降压转换器131可以例如是buck电路、ldo电路等。并且，该降压转换器131可以通过多种方式来获取上述目标电流vref，在一种实施方式中，首先，终端系统4根据当前电池电压以及电池3的温度信息确定出目标电流vref，并通过i2c总线将其发送至降压转换器131；之后，该降压转换器131接收该目标电流vref；最后，降压转换器131通过输出占空比可变的pmw信号来输出该目标电流vref。其中，上述根据当前电池电压以及电池3的温度信息确定目标电流vref的具体方式属于本领域技术人员公知的，在本公开中不再详述。

在另一种实施方式中，首先，终端系统4根据当前电池电压以及电池3的温度信息确定出目标电流vref，并通过i2c总线将其发送至接收端芯片12；之后，该接收端芯片12接收该目标电流vref，并将其传输至降压转换器131；最后，该降压转换器131接收该目标电流vref，并通过输出占空比可变的pmw信号来输出该目标电流vref。

另外，上述降压转换器131的输出电流ibus可以通过以下多种方式来获取：(1)在降压转换器131内设置有检流模块，这样，可以通过该检流模块来获取降压转换器131的输出电流ibus；(2)如图3b所示，在降压转换器131输出端设置有外部检流电阻r，这样，可以通过该外部检流电阻r来检测降压转换器131的输出电流ibus。

充电管理芯片132，可以与开关电容转换器133并联，它可以用于与电池3连接，控制该电池3充电。其中，上述开关电容转换器133具有固定不变的物理定律，即，当开关电容转换器133为1/n开关电容转换器时，vbus＝n*vout、iout＝n*ibus，其中，vbus、vout分别为降压转换器131的输出电压(也是充电管理芯片132的输入电压)、充电管理芯片132的输出电压(也是电池3的充电电压)，ibus、iout分别为降压转换器131的输出电流(也是充电管理芯片132的输入电流)、充电管理芯片132的输出电流(也是电池3的充电电流)。另外，如图2所示，该充电管理芯片132还可以与终端系统4电连接，以为该终端系统4供电。

返回图2，上述恒流控制装置14可以用于在恒流充电阶段，根据上述充电管理模块13输出的输出电流和目标电流，调节充电管理模块13的输出电压，以使得改充电管理模块13按照目标电流进行恒流输出。

具体来说，如图3a和图3b所示，上述恒流控制装置14可以在恒流充电阶段，根据上述降压转换器131输出的输出电流ibus和目标电流vref，调节降压转换器131的输出电压vbus，以使得降压转换器131按照上述目标电流vref进行恒流输出，其中，降压转换器131的输出电流ibus随该降压转换器131的输出电压vbus增大而增大，并随该降压转换器131的输出电压vbus降低而降低。

在本公开中，上述恒流控制装置14可以通过多种结构来实现，在一种实施方式中，如图4a所示，上述恒流控制装置14可以包括运算放大器141、第一电阻142、第二电阻143以及rc电路144。具体来说，运算放大器的同向输入端1411，可以通过第一电阻142与降压转换器131的第一输出端1311连接，其中，第一输出端1311可以用于输出降压转换器131的输出电流ibus；运算放大器的反向输入端1412，可以通过rc电路144与降压转换器131的第二输出端1312连接，其中，该第二输出端1312可以用于输出上述目标电流vref；运算放大器的输出端1413，可以通过第二电阻143与降压转换器131的输入端1313连接。

上述恒流控制装置14的控制原理具体如下：恒流控制装置14采用电流负反馈机制，利用运算放大器141放大降压转换器131的输出电流ibus和上述目标电流vref之间的差值信号，并将输出的放大信号反馈至降压转换器131，这样，降压转换器131的输出电压vbus随之动态调整，最终使得降压转换器131按照上述目标电流vref进行恒流输出。

在另一种实施方式中，如图4b所示，上述恒流控制装置14可以包括运算放大器141、第一电阻142、第二电阻143、rc电路144和第二电容145。具体来说，运算放大器的同向输入端1411，可以通过第一电阻142与降压转换器131的第一输出端1311连接，其中，第一输出端1311可以用于输出降压转换器131的输出电流ibus；运算放大器的反向输入端1412，可以通过rc电路144与降压转换器131的第二输出端1312连接，其中，该第二输出端1312可以用于输出上述目标电流vref；运算放大器的输出端1413，可以通过第二电阻143与降压转换器131的输入端1313连接；第二电容145，一端可以与运算放大器的同向输入端1411连接，另一端可以与运算放大器的输出端1413连接。

在又一种实施方式中，如图4c所示，上述恒流控制装置14可以包括运算放大器141、第一电阻142、第二电阻143、rc电路144、第二电容145以及第三电阻146。具体来说，运算放大器的同向输入端1411，可以通过第一电阻142与降压转换器131的第一输出端1311连接，其中，第一输出端1311可以用于输出降压转换器131的输出电流ibus；运算放大器的反向输入端1412，可以通过rc电路144与降压转换器131的第二输出端1312连接，其中，该第二输出端1312可以用于输出上述目标电流vref；运算放大器的输出端1413，可以通过第二电阻143与降压转换器131的输入端1313连接；第二电容145，一端可以通过第三电阻146与运算放大器的同向输入端1411连接，另一端可以与运算放大器的输出端1413连接。

在又一种实施方式中，如图4d所示，上述恒流控制装置14可以包括运算放大器141、第一电阻142、第二电阻143、rc电路144、第二电容145、第三电阻146以及第三电容147。具体来说，运算放大器的同向输入端1411，可以通过第一电阻142与降压转换器131的第一输出端1311连接，其中，第一输出端1311可以用于输出降压转换器131的输出电流ibus；运算放大器的反向输入端1412，可以通过rc电路144与降压转换器131的第二输出端1312连接，其中，该第二输出端1312可以用于输出上述目标电流vref；运算放大器的输出端1413，可以通过第二电阻143与降压转换器131的输入端1313连接；第二电容145，一端可以通过第三电阻146与运算放大器的同向输入端1411连接，另一端与运算放大器的输出端1413连接；第三电容147，一端可以与运算放大器的同向输入端1411连接，另一端可以与运算放大器的输出端1413连接。

另外，为了避免电池3因充电电流过大而受损，如图5a-5d所示，上述恒流控制装置14还可以包括二极管148，其中，运算放大器的输出端1413可以依次通过第二电阻143、二极管148与上述降压转换器131的输入端1313连接。

此外，为了缩小无线充电接收端的体积，上述恒流控制装置14可以与接收端芯片12集成一体。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：无线充电接收端中的恒流控制装置采用电流负反馈机制，根据充电管理模块的输出电流和目标电流，调节充电管理模块的输出电压，从而使得该充电管理模块按照目标电流进行恒流输出。由于整个过程完全由硬件实现，并不需要软件干预，因此，不但可以保证无线充电接收端输出电压的可靠性和稳定性，而且电流控制的响应速度快。并且，电压调节的步进可以达到20mv，从而提高了电流精度。此外，当无线充电系统有较大负载波动时，波动的电流可以由电池端来补充，无论无线充电系统负载如何波动，无线充电接收端的输出电流始终恒定，不会影响到无线充电接收端和无线充电发送端之间的通讯，整个充电过程非常稳定，从而提升了用户体验和充电安全性。

返回图2，上述无线充电系统中的无线充电接收端1可以设置在终端外，这样，当需要进行充电时，可以将该终端安装在无线充电接收端1上后，放置在无线充电发送端2上进行充电，这无疑增加了终端充电的繁琐度。

为了简化终端充电的繁琐度，在另一种实施方式中，可以将无线充电接收端1设置在终端内。这样，当需要进行充电时，直接将终端放置在无线充电发送端2上即可进行充电，方便快捷。

下面举例说明上述无线充电系统的具体充电过程。

(1)当无线充电接收端1与无线充电发送端2建立连接时，接收端芯片12通过恒压调节方式使降压转换器131的输出电压vbus为第一预设电压阈值(例如，5v)，此时，电池处于恒压充电阶段，充电管理芯片132控制电池3进行充电，而开关电容转换器133处于关闭状态；

(2)随着充电过程的延续，电池电压逐渐升高，当电池电压超过第二预设电压阈值(例如，3.7v)时，控制开关电容转换器133开启，之后，终端系统4通过i2c总线控制降压转换器131先恒压输出到第三预设电压阈值(例如，7v)，然后使能恒流控制装置14(即，开启恒流控制装置14)，从而使得降压转换器131恒流输出(即电池进入恒流充电阶段)，示例地，上述目标电流vref为1.5a；

(3)当电池电压达到第四预设电压阈值(例如，4.35v)时，终端系统4控制降压转换器131的输出电压vbus降低，从而使得降压转换器131的输出电流ibus降低第一预设电流阈值(例如，20ma)，此时，降压转换器131以降低后的输出电流ibus进行恒流输出；

(4)当电池电压再次达到上述第四预设电压阈值时，终端系统4再次控制降压转换器131的输出电压vbus降低，从而使得降压转换器131的输出电流ibus降低第一预设电流阈值(例如，20ma)，如此反复，直到电池的充电电流小于第二预设电流阈值(例如，1a)时，控制恒流控制装置14和开关电容转换器133关闭；

(5)接收端芯片12通过恒压调节方式使降压转换器131的输出电压vbus降低至上述第一预设电压阈值(例如，5v)，此时，充电管理芯片132控制电池3进行充电。

另外，上述第三预设电压阈值大于上述第一预设电压阈值，且上述第四预设电压阈值大于上述第二预设电压阈值，并且，上述第一预设电压阈值、第二预设电压阈值、第三预设电压阈值、第四预设电压阈值、第一预设电流阈值以及第二预设电流阈值均可以是用户设定的值，也可以是默认的经验值，在本公开中均不作具体限定。

本公开还提供一种终端，其中，该终端可以包括电池3以及上述无线充电接收端1。

图6是根据一示例性实施例示出的一种无线充电方法，其中，该方法可以应用于无线充电接收端，例如，图2中所示的无线充电接收端1。如图6所示，上述无线充电方法可以包括以下步骤601～步骤606。

在步骤601中，判定电池是否处于恒压充电阶段。

在本公开中，该无线充电方法可以应用于图7a、7b中所示的mcu/arm，如图7a、7b所示，该mcu/arm集成于接收端芯片12中。并且，在本公开中，可以通过判定电池电压来确定电池是否处于恒压充电阶段。具体来说，当电池电压小于上述第二预设电压阈值(例如，3.7v)时，可以确定电池电压处于恒压充电阶段。此时，可以控制无线充电接收端中充电管理模块(具体为充电管理模块中的降压转换器)按照预设电压值(例如，5v)进行恒压输出，即执行以下步骤602；当电池电压大于或等于上述第二预设电压阈值时，则执行以下步骤603。

另外，需要说明的是，上述预设电压值可以是用户设定的，也可以是默认的，在本公开中不作具体限定。

在步骤602中，控制无线充电接收端中充电管理模块按照预设电压值进行恒压输出。

在步骤603中，判定电池是否处于恒流充电阶段。

在本公开中，当电池电压大于或等于上述第二预设电压阈值、且小于或等于上述第四预设电压阈值(例如，4.35v)时，确定电池处于恒流充电阶段，此时，可以执行以下步骤604；否则，可以停止充电，即结束。

在步骤604中，获取无线充电接收端中充电管理模块的输出电流。

在步骤605中，判定充电管理模块的输出电流是否超出预设电流范围。

在本公开中，在获取到无线充电接收端中充电管理模块的输出电流后，可以判定其是否超出预设电流范围。当充电管理模块的输出电流超出上述预设电流范围时，可以根据该输出电流，调节充电管理模块的输出电压，以达到调节充电管理模块的输出电流的目的，即执行以下步骤606；当充电管理模块的输出电流未超出上述预设电流范围时，可以返回上述步骤604。

另外，需要说明的是，上述预设电流范围可以是用户事先设定好的，也可以是用户在充电时设定的，还可以是默认的，在本公开中不作具体限定。

在步骤606中，根据充电管理模块的输出电流，调节充电管理模块的输出电压。

在本公开中，可以通过以下方式来调节充电管理模块的输出电压：若充电管理模块的输出电流小于上述预设电流范围的下限值，则增大充电管理模块的输出电压，示例地，将充电管理模块的输出电压增大20mv；若充电管理模块的输出电流大于或等于上述预设电流范围的上限值，则减小充电管理模块的输出电压，示例地，将充电管理模块的输出电压减小20mv。

此外，上述方法还可以包括以下步骤：当无线充电系统的负载波动大于预设波动阈值时，通过电池来补偿上述负载波动。这样，无论无线充电系统负载如何波动，无线充电接收端的输出电流始终恒定，不会影响到无线充电接收端和无线充电发送端之间的通讯，整个充电过程非常稳定，从而提升了用户体验和充电安全性。

在上述实施例中的方法，其中各个步骤执行操作的具体方式已经在有关无线充电接收端的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。