无线充电自动失谐的接收端及能量调节方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子技术领域，尤其涉及无线充电，具体是指一种无线充电自动失谐的接收端及能量调节方法。
【背景技术】
[0002]无线充电联盟(WPC)的无线充电技术标准(QI标准)有基于磁感应式的小功率(5W)和中功率(15W)标准，还有最新提出的共振式(RTF)标准。现有的QI小功率和中功率标准都是一对一方式进行充电的，而且现有无线充电技术普遍是只依靠发送端来调节接收端需要的能量，而接收端不做任何自身调节。在一对一充电过程中，当接收端通过通讯包对发送端提出能量传送要求，发送端通过改变工作频率、相位或占空比等几种方式来调节传输给接收端的能量。
[0003]现有的这种只依赖发送端来调节能量的方式只适用于一对一的无线充电方式，并不适用于最新提出的共振标准中一对多充电方式。
[0004]无线充电系统QI共振标准要求发送端和接收端的固有振荡频率相同，并要求发送端工作在其固有频率上，然后通过发送端线圈耦合到接收端线圈，这样传送能量的效率是最高的。目前只依靠发送端来调节接收端需要能量的方式并不适用QI共振标准中提到的一对多充电方式。而且共振标准要求发送端必须工作在固有频率上，也就是说共振标准中的发送端不能改变工作频率，只能通过改变相位和占空比等其他方式来调节传输能量。但是这种单纯依靠发送端来做调节的方式是单向的，并不能适应多个接收端不同能量需求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种为无线充电共振标准中的一对多方式中要求接收端具备自身调节能量提供了可能、且解决不同接收端对同一发送端的能量要求冲突的问题的无线充电自动失谐的接收端及能量调节方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明的无线充电自动失谐的接收端及能量调节方法具有如下构成:
[0007]该无线充电自动失谐的接收端，其主要特点是，所述的接收端用于包括一个发射端及一个接收端的无线充电模式中，或者所述的接收端用于包括一个发射端以及至少两个接收端的无线充电模式中；所述的接收端包括:
[0008]LC振荡模块，包括接收端线圈J1以及振荡电容C，所述的接收线圈J1的第一端与所述的振荡电容C的第一端相连接，所述的振荡电容C的第二端接地；
[0009]半波整流模块，其输入端与所述的接收端线圈(J1)的第二端相连接；
[0010]负载模块，与所述的半波整流模块的输出端相连接；
[0011]失谐调节模块，包括数组相互串联的电容和开关，且每一组相互串联的电容和开关均与所述的振荡电容C相并联。
[0012]进一步地，所述的失谐调节模块包括相互串联的第一电容(C1)以及第一开关(K1)、相互串联的第二电容(C2)以及第二开关(K2)、相互串联的第三电容(C3)以及第三开关(K3)、相互串联的第四电容(C4)以及第四开关(K4)，所述的失谐调节模块通过控制第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)和第四开关(K4)的断开和闭合进行失谐调整负载电压V，以使负载电压V等于阈值电压V。
[0013]更进一步地，所述的半波整流模块包括第一二极管(D1)、第二二极管(D2)以及第五电容(C5);所述的半波整流模块通过第一二极管(D1)、第二二极管(D2)以及第五电容(C5)将接收端线圈(J1)输出的交流信号转变成直流信号。
[0014]本发明还涉及一种无线充电中接收端自动调节能量的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤:
[0015](1)检测负载上电流或电压的变化；
[0016](2)如果所述的电流或电压变大或变小，则通过所述的失谐调节模块调节所述的接收端的能量大小。
[0017]进一步地，所述的失谐调节模块包括四组相互串联的电容和开关，所述的四组相互串联的电容和开关包括第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)、第四开关(K4);失谐调节模块通过控制第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)和第四开关(K4)的断开和闭合进行失谐调整负载电压V，以使负载电压V等于阈值电压VI。
[0018]采用了该发明中的无线充电自动失谐的接收端及能量调节方法，为无线充电系统共振标准中一对多方式提供了接收端自身调节能量的方法，解决了不同接收端提出的能量冲突问题，可以快速稳定负载输出电压，在一对多的无线充电系统中为不同接收端提供了不同的能量，满足各自不同需求。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的无线充电自动失谐的接收端的结构示意图。
[0020]图2为本发明的无线充电自动失谐的接收端的电路图。
[0021]图3为本发明的无线充电中接收端自动调节能量的方法的原理图。
【具体实施方式】
[0022]为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
[0023]请参阅图1所示，本发明的无线充电自动失谐的接收端用于包括一个发射端及一个接收端的无线充电模式中，或者所述的接收端用于包括一个发射端以及至少两个接收端的无线充电模式中；所述的接收端包括:
[0024]LC振荡模块，包括接收端线圈J1以及振荡电容C，所述的接收线圈J1的第一端与所述的振荡电容C的第一端相连接，所述的振荡电容C的第二端接地；接收端LC振荡模块的固有频率为F。无线充电共振标准中要求发送端振荡电路与接收端振荡电路的固有频率相同，因此都为F，这样发送端线圈工作在其固有频率F，可以使得无线充电系统能量利用率最高。
[0025]半波整流模块，其输入端与所述的接收端线圈(J1)的第二端相连接；
[0026]负载模块，与所述的半波整流模块的输出端相连接；负载为电阻R，R的电压称为负载电压，记负载电压为V，记负载要求电压，即阈值电压为VI。
[0027]失谐调节模块，包括数组相互串联的电容和开关，且每一组相互串联的电容和开关均与所述的振荡电容C相并联。
[0028]在一种优选的实施方式中，所述的失谐调节模块包括四组相互串联的电容和开关，所述的四组相互串联的电容和开关包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4 ;所述的失谐调节模块通过控制第一开关K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)和第四开关(K4)的断开和闭合进行失谐调整负载电压V，以使负载电压V等于阈值电压VI ;在一种优选的实施方式中，所述的第一电容C1的第一端、所述的第二电容C2的第一端、所述的第三电容C3的第一端、所述的第四电容C4的第一端均与所述的振荡电容C的第一端相连接；所述的第一电容C1的第二端与所述的第一开关K1的第一端相连接；所述的第二电容C2的第二端与所述的第二开关K2的第一端相连接；所述的第三电容C3的第二端与所述的第三开关K3的第一端相连接；所述的第四电容C4的第二端与所述的第四开关K4的第一端相连接；所述的第一开关K1的第二端、第二开关K2的第二端、第三开关K3的第二端、第四开关K4的第二端均与所述的振荡电容C的第二端相连接。
[0029]在一种优选的实施方式中，所述的半波整流模块包括第一二极管D1、第二二极管D2以及第五电容C5 ;所述的半波整流模块通过第一二极管(D1)、第二二极管(D2)以及第五电容(C5)将接收端线圈(J1)输出的交流信号转变成直流信号，在一种优选的实施方式中，所述的第一二极管D1的正向输入端与所述的振荡电容C的第二端相连接，所述的第一二极管D1的反向输入端与所述的接收线圈J1的第二端相连接，所述的第二二极管D2的正向输入端与所述的第一二极管D1的反向输入端相连接；所述的第二二极管D2的反向输入端与所述的第五电容C5的第一端相连接，所述的第五电容C5的第二端与所述的振荡电容C的第二端相连接。第一二极管D1和第二二极管D2负责将正半部分输出，第五电容C5滤除交流，保留直流输送给负载。
[0030]本发明提供了一种在无线充电系统QI共振标准中接收端自身调节能量的方法，方法中采用了在接收端LC振荡电路中并联用来失谐调节的电容来控制最终输出负载电压，而每个用来失谐调节的电容都有对应的一个开关控制，这样可以在不改变发送端相位和占空比的情况下来先来调节接收端的能量，使得在一对多无线充电的情况下各个接收端可以自身调节所需能量。请参阅图3所示，所述的方法包括以下步骤:
[0031](1)检测负载上电流或电压的变化；
[0032](2)如果所述的电流或电压变大或变小，则通过所述的失谐调节模块调节所述的接收端的能量大小。
[0033]在一种优选的实施方式中，失谐调节模块通过控制第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4的断开和闭合进行失谐调整负载电压V，以使负载电压V等于阈值电压VI ；
[0034]其中，在一种实施方式中，第一状态为:所述的第一开关K1、所述的第二开关K2、所述的第三开关K3、所述的第四开关K4均打开；
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