一种无线充电用的驱动电路的制作方法

1.本发明涉及无线充电领域，特别是一种无线充电用的驱动电路。


背景技术：

2.在车载无线充电模块中，由于车用特殊背景，无线充电模块需要带有多线圈来增大充电面积及用户体验，在驱动多线圈时，通常对每个线圈使用一个全桥驱动电路，一个全桥驱动电路需要两个驱动芯片和一个全桥电路，以3线圈设计为例，现有设计需要3个全桥驱动，12个nmosfet，这样会造成车载无线充电模块设计物料成本增加及众多器件导致pcb(printed circuit board，印制电路板)设计布局困难。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种无线充电用的驱动电路，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
4.本发明实施例的第一方面，提供了一种无线充电用的驱动电路，包括全桥驱动电路，以及并联在所述全桥驱动电路的输出端的多个选择驱动电路，每个所述选择驱动电路包括：开关单元、选通单元、自举单元以及线圈；其中，
5.所述开关单元，串接在所述全桥驱动电路的输出端与所述线圈之间，包括依次串接的第一nmos管和第二nmos管；
6.所述选通单元，与所述开关单元连接，用于控制所述开关单元的通断；
7.所述自举单元，连接在所述选通单元与所述开关单元之间，用于对所述选通单元输出的偏置电压进行升压处理，以在所述选通电路控制所述开关单元导通的情况下，导通所述开关单元；
8.所述线圈，用于在所述开关单元导通的情况下，将所述全桥驱动电路的输出电压转化为对目标电子元件进行充电的充电电能。
9.可选地，所述选通单元包括：
10.使能电路和电源电路，所述电源电路包括第一三极管q9，第一电阻r14，第二电阻r16，第一电容c11；
11.所述第一电阻r14的第一端与所述第一电容c11的第一端及所述第一三极管q9发射极连接，第二端与所述第一电容c11的第二端、第二电阻r16的第二端及所述第一三极管q9发射极连接；
12.所述使能电路的输入端用于与所述微控制器的输出端连接，所述使能电路的输出端与所述第一三极管q9的基极连接，所述第一三极管q9的发射极与电源连接，所述第一三极管q9的集电极与所述自举电路的输入端电连接；其中，
13.所述使能电路用于在接收到所述微控制器发出的使能电信号的驱动下，向所述第一三极管q9的基极输出高电平信号，以导通所述电源电路和所述开关单元。
14.可选地，所述使能电路包括：第二三极管q10、第四电阻r17，第五电阻r18；
15.所述第五电阻r18的第一端与所述第四电阻r17的第二端以及与所述第二三极管q10的基极连接，第二端与所述第二三极管q10的发射极连接并接地，所述所述第二三极管q10的集电极与所述第二电阻r16第二端连接。
16.可选地，所述自举单元包括第二电容c10、第一二极管d4、第六电阻r12；
17.所述第二电容c10的第一端与所述第一nmos管的源极与所述第二nmos管的源级连接，第二端通过所述第一二极管与所述选通单元的输出端、所述第六电阻r12的第一端连接，所述第六电阻r12的第二端分别与第一nmos管的栅极和第二nmos管的栅极电连接，以及所述第二端通过二极管d3连接在第一nmos管和第二nmos管之间。
18.可选地，所述驱动电路还包括泄放单元，泄放回路包括第七电阻r15；
19.所述第七电阻r15的第一端与所述自举单元连接，第二端连接在所述第一nmos管和所述第二nmos管之间；
20.所述泄放单元用于将自举单元中的能量进行泄放。
21.可选地，所述第一nmos管的漏极与第二nmos管的漏极连接，第一nmos管的栅极与第二nmos管的栅极均与所述自举单元输出端连接，第一nmos管的源极与所述全桥驱动电路的输出端连接，第二nmos管的源极与所述线圈的一端连接。
22.可选地，所述全桥驱动电路包括：第一微控制器u1、第二微控制器u2、全桥电路；其中，
23.所述第一微控制器u1的输出端、所述第二微控制器u2的输出端与全桥电路电连接，所述全桥电路的输出端通过滤波电路分别连接多个所述选择驱动电路；其中，
24.所述全桥电路包括第三nmos管和第四nmos管；
25.所述第一微控制器u1的ho引脚与所述第三nmos管的栅极连接，微控制器u2的ho引脚与第四nmos管的栅极连接；其中，
26.微控制器u1的ho引脚用于输出高电平给所述第三nmos管的栅极，第二微控制器u2的ho引脚用于输出高电平给所述第四nmos管的栅极，以导通所述全桥驱动电路实现逆变功能。
27.本发明实施例第二方面提供一种方法，所述方法应用于本发明实施例第一方面提供的一种无线充电用的驱动电路，所述方法包括：
28.检测多个选择驱动电路中的选通单元是否接收到使能信号；
29.针对接收到所述使能信号的选通单元所在的目标选择驱动电路，驱动全桥驱动电路与所述目标选择驱动电路导通，以对所述目标选择驱动电路中的线圈提供充电电能。
30.本发明实施例第三方面提供一种车辆，所述车辆包括本发明实施例第一方面提供的一种无线充电用的驱动电路。
31.本发明实施例提供的驱动电路包括：包括全桥驱动电路，以及并联在全桥驱动电路的输出端的多个选择驱动电路，每个选择驱动电路包括：开关单元、选通单元、自举单元以及线圈，其中，开关单元串接在全桥驱动电路的输出端与所述线圈之间，包括依次串接的第一nmos管和第二nmos管；选通单元与开关单元连接，用于控制所述开关单元的通断；自举单元，连接在选通单元与开关单元之间，用于对选通单元输出的偏置电压进行升压处理，以在所述选通电路控制所述开关单元导通的情况下，导通开关单元；线圈，用于在开关单元导通的情况下，将全桥驱动电路的输出电压转化为对目标电子元件进行充电的充电电能。
32.通过本发明的一种无线充电用的驱动电路，将多线圈无线充电的线圈驱动回路的拓扑结构进行了全新设计，利用选择驱动电路代替现有设计的全桥驱动回路去选择哪一个线圈对目标电子元件进行充电，节省了利用多个全桥驱动电路单独控制目标线圈对电子元件进行供电，在满足精确选择目标线圈对电子元件进行充电的同时，也减少了全桥驱动电路的数量，使得pcb整体拓扑更加合理，并且本发明通过开关单元分别控制各个线圈，多个无线充电线圈只需要一个全桥电路便可以实现对电子元件的充电，节省了无线充电模块的设计物料，成本也大大降低。
附图说明
33.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
34.图1是本发明实施例一种传统的无线充电3线圈电路的示意图；
35.图2是本发明实施例一种无线充电用驱动电路框架的示意图；
36.图3是本发明实施例一种无线充电用的3线圈驱动电路的示意图；
37.图4是本发明实施例一种无线充电用的3线圈驱动电路中线圈2对应的选择驱动电路示意图；
38.图5是本发明实施例一种无线充电用的3线圈驱动电路中全桥驱动电路的示意图。
具体实施方式
39.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本发明。
40.发明人发现，目前对于车载无线充电多线圈电路中，通常每个线圈需要使用一个全桥驱动电路，一个全桥驱动电路包括两个驱动芯片和四个nmos管，参照图1所示，图1示出了一种相关技术的无线充电3线圈电路的示意图。
41.该电路有六个驱动芯片和12个nmos管，当无线充电设备放在充电线圈上时，例如手机，相关技术的无线充电3线圈电路其中的一个线圈就会感应到磁场的变化，进而发送相应的信息给充电线圈所连接的芯片，使芯片输出高电平进而导通被选择的充电线圈对应的nmos管，进而实现对手机的充电，传统的无线充电线圈电路每个线圈需要使用一个全桥驱动电路，一个全桥驱动电路包括两个驱动芯片和四个nmos管，如果采用相关技术的无线充电线圈电路设计无线充电多线圈给手机进行充电，那么按照对于多线圈充电是就会造成进行充电此方式需要多个芯片与nmos管，进而会造成无线充电模块设计物料成本增加及众多器件导致pcb设计布局困难。
42.针对上述问题，发明人创造性的提出了本发明的无线驱动电路，较好的解决了上述问题，以下对本发明的驱动电路进行说明。
43.本发明实施例提供了一种无线充电用的驱动电路，参照图2所示，示出了本技术的一种驱动电路的框架示意图，包括全桥驱动电路，以及并联在所述全桥驱动电路的输出端的多个选择驱动电路，每个所述选择驱动电路包括：开关单元、选通单元、自举单元以及线
圈。
44.其中，所述开关单元，串接在所述全桥驱动电路的输出端与所述线圈之间，包括依次串接的第一nmos管和第二nmos管；所述选通单元，与所述开关单元连接，用于控制所述开关单元的通断；所述自举单元，连接在所述选通单元与所述开关单元之间，用于对所述选通单元输出的偏置电压进行升压处理，以在所述选通电路控制所述开关单元导通的情况下，导通所述开关单元；所述线圈，用于在所述开关单元导通的情况下，将所述全桥驱动电路的输出电压转化为对目标电子元件进行充电的充电电能。
45.在本实施例中，首先在目标电子元件，例如：手机，还未放置于充电线圈上进行充电时，选择驱动电路中的充电线圈处于一个待机的状态，在这个待机的状态下，无线充电线圈会间歇性工作去识别是否有手机放充电线圈上，当手机放置于充电线圈时，充电线圈周围的磁场会发生改变，磁场的变化信息会传到微控制器，微控制器可以确定手机是放置于哪一个充电线圈上面，即确定目标充电线圈，并且手机也会发送能量数据包给微控制器，在接收到手机的能量数据包以后，确定手机需要充电，从而微控制器发出使能信号给目标充电线圈对应的选通单元，使选通单元内的电路导通，输出一个偏置电压到自举单元的输入端，自举单元再对该偏置电压进行一个升压处理，输出一个电压更高的偏置电压到开关单元内部的nmos管的栅极，使得开关单元导通，进而导通全桥驱动电路与目标线圈之间的回路，这样，全桥驱动电路的输出交流电至目标线圈，目标线圈将电磁能转化为交流电，为目标电子元件进行充电。
46.在一种实施例中，参照图3所示，一种无线充电用的3线圈驱动电路的示意图，所述选通单元包括：
47.使能电路和电源电路，所述电源电路包括第一三极管q9，第一电阻r14，第二电阻r16，第一电容c11；
48.所述第一电阻r14的第一端与所述第一电容c11的第一端及所述第一三极管q9发射极连接，第二端与所述第一电容c11的第二端、第二电阻r16的第二端及所述第一三极管q9发射极连接；
49.使能电路的输入端用于与微控制器的输出端连接，使能电路的输出端与所述第一三极管q9的基极连接，所述第一三极管q9的发射极与电源连接，所述第一三极管q9的集电极与所述自举电路的输入端电连接；其中，
50.所述使能电路用于在接收到微控制器发出的使能电信号的驱动下，向所述第一三极管q9的基极输出高电平信号，以导通所述电源电路和所述开关单元。
51.在本实施例中，选通单元包括使能电路和电源电路，结合图4所示是本发明实施例中选择驱动电路的各个单元示意图，其中，电源电路包括第一三极管q9，第一电阻r14，第二电阻r16，第一电容c11，其中所述第一电阻r14的第一端与所述第一电容c11的第一端及所述第一三极管q9发射极连接，第二端与所述第一电容c11的第二端、第二电阻r16的第二端及所述第一三极管q9发射极连接，第一电阻r14对加载于第一三极管q9发射极的电源电压起到一个分压作用，稳定静态工作点，同时也实现第一三极管q9快速关断的作用，第一电容c11对电源(bat_sw)起一个滤波的作用。
52.使能电路在输出端用于与微控制器的输出端连接，当线圈检测到手机需要充电时，微控制会通过接收到的信号判定手机是放置于那一个线圈上需要充电，当确定目标线
圈以后，例如确定无线充电线圈2给手机充电时，就会发出一个使能信号给无线充电线圈2对应的使能电路的输入端，通过使能电路输出高电平作用于电源电路包括的第一三极管q9的基极，向所述第一三极管q9的基极输出高电平信号使其导通，实现电源与电源电路的导通，进而电源可以通过电源电路的作用加载一个偏置电压于开关单元内包括的两个nmos管的栅极，用于导通所述开关单元。
53.在一种实施例中，参照图3一种无线充电用的3线圈驱动电路的示意图，所述使能电路包括：第二三极管q10、第四电阻r17，第五电阻r18；
54.所述第五电阻r18的第一端与所述第四电阻r17的第二端以及与所述第二三极管q10的基极连接，第二端与所述第二三极管q10的发射极连接并接地，所述所述第二三极管q10的集电极与所述第二电阻r16第二端连接。
55.在本实施例中，结合图4所示，当选择线圈2为手机进行充电时，使能电路就会接收到一个使能信号，该使能信号的目的是作用于电源电路的第一三极管q9基极，用于导通第一三极管q9，但是正常的使能信号直接作用于第一三极管q9并不能使其导通，需要通过第二三极管q10对使能信号进行一个放大处理，进而作用于第一三极管q9基极使其导通，当使能信号进入使能电路时，需要先通过第四电阻r17，才能作用于第二三极管q10的基极，第四电阻r17对流入第二三极管q10的基极电流起一个限流的作用，第二三极管q10的基极与发射极并联了一个第五电阻r18，起到一个提高第二三极管q10开关速度的稳定性，抗干扰的作用。
56.在一种实施例中，结合图4所示是本发明实施例中选择驱动电路的各个单元示意图，所述自举单元包括第二电容c10、第一二极管d4、第六电阻r12；
57.所述第二电容c10的第一端与所述第一nmos管的源极与所述第二nmos管的源级连接，第二端通过所述第一二极管与选通单元的输出端、所述第六电阻r12的第一端连接，所述第六电阻r12的第二端分别与第一nmos管的栅极和第二nmos管的栅极电连接，以及所述第二端通过二极管d3连接在第一nmos管和第二nmos管之间。
58.在本实施例中，自举单元用于对选通单元输出的偏置电压进行一个升压处理，结合图3，第二电容并联于第一nmos管与第二nmos管的栅极与源极之间，当选通单元的输出一个偏置电压通过自举单元内第一二极管d4，加载于第二电容c10的一端，对第二电容c10进行充电，由于电容两端电压不能突变的特性，当全桥驱动电路输入至第一nmos管和第二nmos管的漏极的电压升高时，此时第二电容的电压会在原来只有偏置电压的基础上叠加全桥驱动电路作用于第一nmos管和第二nmos管的漏极源极电压，从而使自举单元作用于第一nmos管与第二nmos管的栅极电压大于其源极电压，举例说明，若偏置电压为9v，源极电压为12v，那么此时第二电容c10中的能量为21v，第二电容c10通过第二二极管d3，将这21v作用于第一nmos管与第二nmos管的栅极，可以实现第一nmos管与第二nmos管导通，让全桥驱动的电源电流能通过线圈2，进而实现给手机充电。
59.在一种实施例中，参照图3一种无线充电用的3线圈驱动电路的示意图，所述驱动电路还包括泄放单元，泄放回路包括第七电阻r15；
60.所述第七电阻r15的第一端与自举单元连接，第二端连接在第一nmos管和第二nmos管之间；
61.所述泄放单元用于将自举单元中的能量进行泄放。
62.在本实施例中，结合图4所示是本发明实施例中选择驱动电路的各个单元示意图，当手机已经充电完成，不再需要充电时，自举单元中的第二电容c10已经不再作用于开关单元使其导通，此时第二电容内还有剩余的能量，通过将第七电阻r15并联于第二电容c10的两端，构成一个泄放回路，从而实现将第二电容c10的剩余能量通过该回路进行泄放。
63.在一种实施例中，所述第一nmos管的漏极与第二nmos管的漏极连接，第一nmos管的栅极与第二nmos管的栅极均与所述自举单元输出端连接，第一nmos管的源极与所述全桥驱动电路的输出端连接，第二nmos管的源极与所述线圈的一端连接。
64.在本实施例中，参照图3与图4可知，开关单元用于导通线圈与全桥驱动电路，使全桥驱动电路的电源电压能通过开关导通加载于目标线圈，进而实现对目标电子元件的充电。
65.在一种实施例中，所述全桥驱动电路包括：第一微控制器u1、第二微控制器u2、全桥电路；其中，
66.所述第一微控制器u1的输出端、所述第二微控制器u2的输出端与全桥电路连接，所述全桥电路的输出端通过滤波电路分别连接多个所述选择驱动电路；其中，
67.所述全桥电路包括第三nmos管q3和第四nmos管q14；
68.所述第一微控制器u1的ho引脚与所述第三nmos管q3的栅极连接，微控制器u2的ho引脚与第四nmos管q14的栅极连接；其中，
69.微控制器u1的ho引脚用于输出高电平给所述第三nmos管q3的栅极，第二微控制器u2的ho引脚用于输出高电平给所述第四nmos管q14的栅极，以导通所述全桥驱动电路实现逆变功能。
70.在一种可选示例中，本技术的全桥驱动电路可以是双向驱动电路，其中在本实施例中，结合图3与图4，当已经确定线圈2为目标电子元件进行充电时，当选用单元开始工作时，全桥驱动电路的第一微控制器u1引脚hin接收pwm模块发出响应的pwm占空比，通过第一微控制器u1的ho引脚输出一个高电平，流过第六电阻r16作用于第三nmos管q3的栅极，使其导通，其中第八电阻r2并联于第三nmos管q3的栅极与源极之间，第八电阻r2作用于第三nmos管q3的快速关断与对于作用于第三nmos管q3的电压起一个分压作用，用于保护第三nmos管q3。
71.与此同时，与全桥驱动电路的第二微控制器u2引脚lin接收pwm模块发出响应的pwm占空比,通过第二微控制器u2的lo引脚输出一个低电平，流过第九电阻r28作用于第五nmos管q16的栅极，使其导通，其中，第十电阻r29并联于第三nmos管q16的栅极与源极之间第十个电阻r29作用于第三nmos管q16的快速关断与对于作用于第三nmos管q3的电压起一个分压作用，用于保护第三nmos管q16。其中第五nmos管q16与第三nmos管q3构成一组互补的nmos管电路在第三nmos管q3接收到高电平信号导通时，第五nmos管q16同时也会接收到低电平信号导通，第五nmos管q16与第三nmos管q3同时导通，使全桥驱动电路与选择驱动电路形成一个完整的回路。
72.当直流电源(vrali)通过第三nmos管q3时，通过控制第三nmos管q3的快速关断，可以实现电流的逆变，将直流电源通过第三nmos管q3的作用输出不规则的交流电，当不规则的交流电通过第三nmos管q3的源极输出到滤波电路时，再通过滤波电路将不规则的交流电转化为规则交流电，其中滤波电路由第一电感l2、第三电容c12、第四电容c13、第五电容
c14、第六电容c15、第七电容c16、第八电容c17构成的一个π型滤波网络，即滤波电路，用于将方波转为类正弦波,防止电磁干扰，进而通过滤波电路输出规则交流电通过开关单元，再通过线圈2与第九电容c26、第十电容c27流出通过第二电感l5，其中线圈2、第九电容c26、第十电容c27可以构成一个lc选频网络，有助于能量的传递，作用在于将流过线圈的产生的电能转化为电子元件充电的电池能，电流再通过电感l5流出至第五nmos管q16进行接地。
73.相应的在全桥驱动电路为双向驱动电路的情况下，当需要充电时，当全桥驱动电路的第一微控制器u1引脚hin接收到pwm(脉冲宽度调制)模块发出响应的pwm占空比时，全桥驱动电路的第二微控制器u2引脚hin也会同时接收pwm模块发出响应的pwm占空比，控制第四nmos管q14的关断，全桥驱动电路的第二微控制器u2引脚lin也会接收pwm模块发出响应的pwm占空比，控制第六nmos管q14的关断，与之相似，当直流电源(vrali)通过第四nmos管q14时，与第三nmos管q3在全桥驱动电路的作用相同，第六nmos管q6与第五nmos管q16在全桥驱动电路的作用相同，再次不再重复阐述，因此当作用于与第二微控制器u2相连接的第四nmos管q14时，会产生与作用于与第一微控制器u1相连接的第四nmos管q3大小相同，方向相反的电流，再通过滤波电路作用于线圈2，实现对线圈2的双相供电，可以使线圈2的充电效率更高。
74.在一种实施例中，所述方法应用于所述的无线充电用的驱动电路，所述方法包括：
75.检测多个选择驱动电路中的选通单元是否接收到使能信号；
76.针对接收到所述使能信号的选通单元所在的目标选择驱动电路，驱动全桥驱动电路与所述目标选择驱动电路导通，以对所述目标选择驱动电路中的线圈提供充电电能。
77.在本实施例中，需要通过选通单元接收驱动电路中线圈传递的信息，进而确定选择那个选择驱动电路导通，确认目标选择驱动电路以后，就通过微控制器给目标线圈对应的选通单元发出使能信号，让其输出一个偏置电压使连接于驱动全桥驱动电路与目标选择驱动电路之间的开关单元导通，进而实现驱动全桥驱动电路与目标选择驱动电路导通，实现对标选择驱动电路中的线圈提供充电电能。
78.在一种实施例中，所述车辆包括所述的无线充电用的驱动电路。
79.在本实施例中，采用本发明的无线充电用的驱动电路可以应用于车辆中，实现车载无线充电。
80.综上所述，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
81.本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、装置、电子设备和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
82.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方
框或多个方框中指定的功能。
83.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
84.尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
85.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
86.以上对本发明所提供的一种无线充电用的驱动电路，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。