一种无线充电接收端控制芯片架构的制作方法

本实用新型涉及无线充电技术领域，具体为一种无线充电接收端控制芯片架构。

背景技术：

随着电子工业技术的进步以及半导体制程的快速演进，使得可携式电子装置的功能日益多样且复杂，同时整体机构具轻薄短小的特点，非常便于随身携带，尤其是手机，不仅结合语音通话及数据传输功能，更经由普遍建置的无线通信或局域网络信道，隋时随地无线上网、社群连结，所以几乎已是人手一机的普及程度。

不过，可携式电子装置的内建电池的电量有限，必需时常充电，比如每天充电至少一次，再者，大量影音数据的上传、下载，更使得电力消耗大幅增加，此外，一般室内或户外场所并不容易找到充电插座，所以需要携带充电宝以隋时充电。但是充电宝本身体积大，增加携带上的不方便。

为解决充电上的不便，在通常技术中，已提供无线充电方案，手机只须配置无线充电接收模块连接至充电模块，即可藉靠近或贴附到具有无线充电发射模块的无线充电板而获得充电所需的电力，其中无线充电接收模块、无线充电发射模块是藉接收线圈及发射线圈之间的磁场相互感应作用而传送电力。

一般而言，无线充电发射模块包含发射线圈及发射端电源转控制器，而无线充电接收模块包含接收线圈及接收射端电源转控制器，其中发射端电源转控制器接收输入电源，比如USB电源或来自适配器的直流电源，经转换成发射端交流电源后，驱动发射线圈产生磁场，而由接收线圈藉感应而产生接收端交流电源，接着经接收射端电源转控制器接收并转换成直流输出电源。

为确保无线充电接收模块、无线充电发射模块之间稳定且可靠的电力传输，必须满足特定的电力传输协议，比如WPC(Wireless Power Consortium)或A4WP，因此发射端电源转控制器及接收射端电源转控制器必须同时具备电源控制管理及通信沟通的能力，通常都是利用微处理器或中央处理器藉执行特定韧体程序而实现。

此外，为避免会吸收磁场能量而发热的金属性异物插入发射线圈及接收线圈之间而影响无线电力传输，必须进行适当的处理，比如异物侦测(FOD)，主要是利用无线充电接收模块的发射功率及无线充电发射模块的接收功率之差额来判断。

以WPC为例，对于5W的应用领域，可藉执行BPP(Baseline Power Profile)协议而实现无线充电，而15W的应用领域，则依据EPP(Enhanced Power Profile)协议。不论是BPP或EPP，通信的方式在Logic层上是使用数据封包传送讯息，大致上是包含Preamble、Header、Message、Check Sum等封包。进一步而言，BPP包含4相态(Phase)，亦即Selection、Ping、ID/Configuration、Power Transfer，而EPP进一步包含额外的3个相态，亦即Negotiation、Calibration、Renegotiation，不同的相态必须配置相对应的封包，并由发射端或接收端发送、接收。发射端发送电力信号(Power Signal)至接收端，数据封包是经由适当调变电力信号而产生，比如发射端是利用FSK，而接收端是利用ASK。

此外，相对于数据封包的调变信号，电力信号变化速度是相当缓慢，而为平衡之间的差异，数据封包的发送时间以及前后二数据封包之间的时间间隔必需遵守协议所指定的范围。同时，考虑到应用环境的电气信号干扰，同一封包可能需要多次重复发送，藉以确保能被正确的接收，避免沟通失效。

为符合无线充电的规范并配合应用环境，现有的无线充电技术都是使用微控制器或中央处理器(比如安谋ARM core)，藉执行韧体软件，以控制交流电转换成直流电，同时达到发射端及接收端的相互通信，可确保电力传输的安全性，而输出的直流电源可用以对电池进行充电，或是直接驱动电气组件或装置，比如风扇、马达、灯具、蜂鸣器，等等。因此，上述的弹性操作方式，一般是由发射端及接收端的个别韧体程序解决。

虽然发射端及接收端的个别韧体程序可藉已知的操作方式而相互沟通以实现通信功能，但是不同发射端及接收端之间很容易发生不兼容的问题，因为所采用的特定范围可能不一致，比如数据封包的时间间隔或重复次数，等等。

当然，不同发射端及接收端的供应厂商如果能充分协商并互相交换彼此韧体的操作流成及参数内容，是可以解决上述不兼容问题，但问题在于个自有专属技术上的Know-how，是不可能轻易释出，所以无法乐观的认为所有厂商愿意充分的协商出一致性的共识以供正确修改韧体程序。

另外一项问题是，一般的通用型微处理器的韧体是由应用方依据PCB上的组件特性及应用功能而撰写，所以这类的芯片供应厂商只是提供硬件平台而已，但是在无线充电领域，无线充电芯片不只是包含微处理器的IP而已，还包含各种数字IP及模拟IP，实质上是高度整合性的混合信号系统单芯片(SOC)，所以韧体本身是由芯片厂商提供，用以实现WPC的协议，并控制电源转换。显而易见的是，应用方如果需要依据应用特性而修改韧体时，必须由芯片供货商来进行，使得实务上非常不方便，而且应用方也不很愿意将PCB上的转属技术内容告知芯片供货商，再者，芯片供货商也不能释放本身韧体的操作细节给应用方。因此，很难有效解决不同应用环境下的韧体修改，这也是目前系统应用厂商在发发新产品时所面临到的最大瓶颈之一。

再者，韧体软件必须保存在非挥发性内存(NVM)内以供读取、执行，比如OTP或MTP的闪存，或直接使用MASK ROM，其中MASK ROM的成本最低，但在芯片制作时即为固定而无法修改，OTP、MTP虽可在芯片制作后由应用方刻录韧体，不过芯片大小仍比ASIC还大，所以在芯片成本上仍高于ASIC，而且每一版的芯片都还须额外支付一定的授权费用。

因此，很需要一种创新的芯片架构，利用流程控制缓存器单元搭配电路板的电气线路对多个通用输出入接脚设定的流程控制参数，以优化整体电源转换效率，改善异物侦测能力及准确性，进而有效解决上述通常技术的所有问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种无线充电接收端控制芯片架构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种无线充电接收端控制芯片架构,包括多个通用输出入接脚、整流单元、直流电稳压输出单元、接收端流程控制单元、无线充电通信接口单元、系统主芯片通信接口单元、操作参数缓存器单元、流程控制缓存器单元；

所述整流单元，电气连接接收端线圈，用以接收该电力信号而转换成直流电源；

所述直流电稳压输出单元电气连接该整流单元，用以接收该直流电源，并转换成该直流输出电源，以供应给充电单元；

所述接收端流程控制单元电气连接该整流单元及该直流电稳压输出单元，并进行一流程控制处理，包含多个步骤，藉以控制该整流单元及该直流电稳压输出单元的电气操作；

所述无线充电通信接口单元电气连接该接收端流程控制单元及接收端线圈，用以接收来自该接收端流程控制单元的多个接收端数据封包，并据以驱动该接收端线圈而将该等接收端数据封包以迭加在该电力信号上的方式传送至该发射端线圈，以及/或经由该接收端线圈接收迭加在该电力信号上且来自该发射端线圈的多个发射端数据封包，并传送至该接收端流程控制单元；

所述系统主芯片通信接口单元电气连接该接收端流程控制单元及系统主芯片，用以供该系统主芯片对该接收端流程控制单元进行通信；

所述操作参数缓存器单元，用以保存多个操作参数数据，并电气连接该接收端流程控制单元，供该接收端流程控制单元经由该系统主芯片通信接口单元而读取所保存的该等操作参数数据以传送至该系统主芯片，并供该系统主芯片经由该系统主芯片通信接口单元而覆写该操作参数缓存器单元所保存的该等操作参数数据；以及流程控制缓存器单元，保存多个流程控制数据，并电气连接该接收端流程控制单元以及该等通用输出入接脚的至少其中之一，藉所连接的该通用输出入接脚以选定该等流程控制数据的至少其中之一，并传送至该接收端流程控制单元；

其中该接收端流程控制单元接收来自该流程控制缓存器单元的流程控制数据，用以切换一目前步骤至一另一步骤。

优选的，所述通用输出入接脚是藉位准以选定该流程控制数据的至少其中之一以及该等流程控制数据的至少其中之一。

优选的，所述无线充电通信接口单元是利用振幅调变方式，依据该接收端的数据封包改变对该电力信号的一交流负载振幅大小而将该接收端的数据封包迭加在该电力信号上，该发射端线圈藉感应该电力信号的交流负载振幅大小而接收该接收端的数据封包。

优选的，所述无线充电通信接口单元是利用频率调变方式，依据该发射端的数据封包改变该电力信号的一频率大小而将该发射端的数据封包迭加在该电力信号上，并经该发射端线圈传送至该接收端线圈。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型工作原理简单，其中整流单元将接收端交流电转换成直流电源，经直流电稳压输出单元转换成直流输出电源，而接收端流程控制单元电气连接并控制其他单元的电气操作，可经由设定多个通用输出入接脚的位准为高或低而动态控制处理流程并决定特定流程的重复次数，藉以优化无线充电接收功能。

附图说明

图1为本实用新型控制原理框图；

图2为本实用新型无线充电接收端控制芯片架构中流程控制缓存器单元的应用实例示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种无线充电接收端控制芯片架构,包括多个通用输出入接脚1、整流单元2、直流电稳压输出单元3、接收端流程控制单元4、无线充电通信接口单元5、系统主芯片通信接口单元6、操作参数缓存器单元7、流程控制缓存器单元8；

所述整流单元2，电气连接接收端线圈9，用以接收该电力信号而转换成直流电源；

所述直流电稳压输出单元3电气连接该整流单元2，用以接收该直流电源，并转换成该直流输出电源，以供应给充电单元10；

所述接收端流程控制单元4电气连接该整流单元2及该直流电稳压输出单元3，并进行一流程控制处理，包含多个步骤，藉以控制该整流单元及该直流电稳压输出单元的电气操作；

所述无线充电通信接口单元5电气连接该接收端流程控制单元4及接收端线圈11，用以接收来自该接收端流程控制单元4的多个接收端数据封包，并据以驱动该接收端线圈11而将该等接收端数据封包以迭加在该电力信号上的方式传送至该发射端线圈，以及/或经由该接收端线圈11接收迭加在该电力信号上且来自该发射端线圈的多个发射端数据封包，并传送至该接收端流程控制单元4；

所述系统主芯片通信接口6单元电气连接该接收端流程控制单元4及系统主芯片12，用以供该系统主芯片12对该接收端流程控制单元4进行通信；

所述操作参数缓存器单元7，用以保存多个操作参数数据，并电气连接该接收端流程控制单元4，供该接收端流程控制单元4经由该系统主芯片通信接口单元6而读取所保存的该等操作参数数据以传送至该系统主芯片12，并供该系统主芯片经由该系统主芯片通信接口单元而覆写该操作参数缓存器单元所保存的该等操作参数数据；以及流程控制缓存器单元8，保存多个流程控制数据，并电气连接该接收端流程控制单元以及该等通用输出入接脚的至少其中之一，藉所连接的该通用输出入接脚以选定该等流程控制数据的至少其中之一，并传送至该接收端流程控制单元；

其中该接收端流程控制单元接收来自该流程控制缓存器单元的流程控制数据，用以切换一目前步骤至一另一步骤。

本实用新型中，通用输出入接脚1是藉位准以选定该流程控制数据的至少其中之一以及该等流程控制数据的至少其中之一。

本实用新型中，无线充电通信接口单元5是利用振幅调变方式，依据该接收端的数据封包改变对该电力信号的一交流负载振幅大小而将该接收端的数据封包迭加在该电力信号上，该发射端线圈藉感应该电力信号的交流负载振幅大小而接收该接收端的数据封包。整体无线充电接收端控制芯片架构的电气操作是由接收端流程控制单元主导、控制而进行，因此，是本实用新型的核心单元。

此外，本实用新型中，无线充电通信接口单元5是利用频率调变方式，依据该发射端的数据封包改变该电力信号的一频率大小而将该发射端的数据封包迭加在该电力信号上，并经该发射端线圈传送至该接收端线圈。

简而言之，发射端及接收端双方是个自利用传送、接收发射端数据封包、接收端数据封包而达到双向通信功能。例如，依据WPC协议，不同的发射端资料封包、接收端数据封包分别具有特定的标头编码(Header)，且包含特定数值。更加详细的说，上述收端流程控制单元RXCORE的步骤可包含选择相态(Selection Phase)、侦测相态(Ping Phase)、辨识规划相态(ID/Configuration Phase)、电力传送相态(Power Transfer Phase)，而发射端及接收端在每个相态中，可传送至少一数据封包，其中每个发射端资料封包都包含Header、Message、Check Sum等字段数据，而接收端数据封包还进一步额外包含Preamble的字段数据，用以供发射端达到同步的目的。

系统主芯片通信接口单元电气连接接收端流程控制单元及系统主芯片，比如手机的基频处理芯片，用以供系统主芯片对接收端流程控制单元进行通信，而操作参数缓存器单元本身储存多个操作参数数据，且电气连接接收端流程控制单元，可供接收端流程控制单元经由上述的系统主芯片通信接口单元以读取所储存的操作参数数据，并传送至系统主芯片，也可供系统主芯片经由系统主芯片通信接口单元以覆写操作参数缓存器单元所储存的操作参数数据。

再者，上述的流程控制缓存器单元储存多个流程控制数据，并电气连接接收端流程控制单元以及该等通用输出入接脚的至少其中之一，藉所连接的该通用输出入接脚以选定该等流程控制数据的至少其中之一，并传送至接收端流程控制单元。

再更加具体而言，接收端流程控制单元是藉接收来自流程控制缓存器单元的流程控制数据以决定切换目前步骤至另一步骤，亦即改变原有的处理流程，以满足实际应用环境的需要，改善与发射端的通信质量及可靠性。显而易见的是，本实用新型对不同应用环境具有相当的的弹性，可满足实际需要。

为进一步说明本發明中流程控制缓存器单元如何依据通用输出入接脚改变接收端流程控制单元的操作流程，请参考圖2的示意图。如圖2所示，接收端流程控制单元的默认处理流程是依序包含步骤S1、S2、S10、S11、S20、S21、S30、S31、S40、S41、S50、S51，其中步骤S1为上电后的啟始步驟，接着执行步骤S2，亦即啟始延遲步驟，之后依序进入步骤S10、S11、S20、S21、S30、S31、S40、S41、S50、S51，分别负责相对应封包的传送及个别延迟的功能以符合电气性能的需要，最后，由步骤S51回到步骤S1。

具体而言，步骤S10、S20、S30、S40、S50分别为第一封包、第二封包、第三封包、第四封包、第五封包的传送步骤，用以产生特定的数据封包，并经由无线充电通信接口单元、接收端线圈、发射端线圈而传送至发射端，达到数据传送的通信目的。此外，步骤S11、S21、S31、S41、S51是在上一步骤执行后延迟一段适当的时间，供发射端进行资料封包的接收操作及处理。每个步骤可适当的依据发射端所发射、传送的特定数据封包而决定是否进入下一步骤，进而达到双向沟通功能。

尤其，上述的处理流程次序是预先设定，不过应用方或使用者可利用至少一通用输出入接脚以设定流程控制缓存器单元的控制参数，进而产生控制信号，控制、改变特定步骤的转换程序。例如，当不需要执行第三封包傳送步驟S30时，用户藉由流程控制缓存器单元的控制参数，可改变第二延遲步驟S21的默认程序而跳过第三封包傳送步驟S30，直接进入第四封包傳送步驟S40，如路径SW1所示。或者，当需要重复执行步骤S10、S11、S20、S21、S30、S31、S40、S41时，可经由流程控制缓存器单元的控制参数，改变第四延遲步驟S41的默认程序，不直接进入第五封包傳送步驟S50，而是回到第一封包傳送步驟S10，如路径SW2所示。

显而易见的是，每个通用输出入接脚可改变一组步骤的流程，因此，应用方或使用者可依据实际需要，设定相对应的多个通用输出入接脚，进而定义出复杂的过程控制组合。

本实用新型工作原理简单，其中整流单元将接收端交流电转换成直流电源，经直流电稳压输出单元转换成直流输出电源，而接收端流程控制单元电气连接并控制其他单元的电气操作，可经由设定多个通用输出入接脚的位准为高或低而动态控制处理流程并决定特定流程的重复次数，藉以优化无线充电接收功能。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。