一種無線充電發(fā)射電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種無線充電發(fā)射電路，包括：DSP控制單元、驅(qū)動(dòng)電路、能量發(fā)射電路、無線發(fā)射線圈、以及電流采樣電路；其中，所述DSP控制單元連接至驅(qū)動(dòng)電路；所述DSP控制單元用于將PWM脈沖控制信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)電路，以控制無線充電系統(tǒng)的正常工作；所述驅(qū)動(dòng)電路用于根據(jù)所述PWM脈沖控制信號(hào)，控制能量發(fā)射電路中的多個(gè)MOS管交替導(dǎo)通和關(guān)閉；能量發(fā)射電路用于通過多個(gè)MOS管交替導(dǎo)通和關(guān)閉，對(duì)無線發(fā)射線圈進(jìn)行激勵(lì)；所述電流采樣電路用于對(duì)能量發(fā)射電路的工作電流進(jìn)行采集，所述電流采樣電路中包括兩個(gè)采樣電阻，所述兩個(gè)采樣電阻交替對(duì)工作電流進(jìn)行采集。通過該無線充電發(fā)射電路，提高了工作電流檢測(cè)的準(zhǔn)確度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的及時(shí)和有效地保護(hù)。
【專利說明】一種無線充電發(fā)射電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及無線充電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種無線充電發(fā)射電路。
【背景技術(shù)】
[0002]無線充電技術(shù)是通過在發(fā)送和接收端用相應(yīng)的線圈來發(fā)送和接收產(chǎn)生感應(yīng)的交流信號(hào)來進(jìn)行充電的一項(xiàng)技術(shù)。目前，無線充電技術(shù)可以分為兩種方式，一種電磁感應(yīng)方式；一種磁共振方式，其中電磁感應(yīng)方式是依靠線圈之間的電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量的傳輸，磁共振方式是通過兩個(gè)振動(dòng)頻率相同的物體來實(shí)現(xiàn)高效的能量傳輸。電磁感應(yīng)式無線充電需要將充電設(shè)備控制在幾毫米?幾厘米范圍內(nèi)，屬于近磁場(chǎng)無線充電，比較適合小功率電器使用，如手機(jī)、PSP等。由于其工作在IOKHz?數(shù)百kHz之間，其電流采樣技術(shù)很成熟，不需要考慮電子元器件在高頻工作狀態(tài)下的寄生參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制的影響。磁共振式無線充電技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)厘米?數(shù)米左右的無線充電距離，同時(shí)效率很高，因此備受關(guān)注。然而，在磁共振式無線充電技術(shù)中，線圈共振頻率在IOMHz或者更高，這種工作頻率下貼片電子元器件的寄生參數(shù)將對(duì)采樣電路的精度造成影響，并進(jìn)一步影響發(fā)射電路的性能。
[0003]因此，在磁共振式無線充電系統(tǒng)中，發(fā)射電路的控制將直接決定系統(tǒng)的性能，如何有效實(shí)時(shí)控制發(fā)射系統(tǒng)，是一個(gè)技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種無線充電發(fā)射電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)的無線充電系統(tǒng)中難以對(duì)發(fā)射電路部分進(jìn)行實(shí)時(shí)和有效地控制的問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種無線充電發(fā)射電路，應(yīng)用于無線充電系統(tǒng)中，所述無線充電發(fā)射電路包括:DSP控制單元、驅(qū)動(dòng)電路、能量發(fā)射電路、無線發(fā)射線圈、以及電流采樣電路；其中，
[0006]所述DSP控制單元連接至驅(qū)動(dòng)電路；所述DSP控制單元用于將PWM脈沖控制信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)電路，以及根據(jù)所述電流采樣電路采集的工作電流對(duì)提供給驅(qū)動(dòng)電路的所述PWM脈沖控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，以控制無線充電系統(tǒng)的正常工作；
[0007]所述驅(qū)動(dòng)電路用于根據(jù)所述PWM脈沖控制信號(hào)，控制能量發(fā)射電路中的多個(gè)MOS管交替導(dǎo)通和關(guān)閉；
[0008]所述能量發(fā)射電路用于通過多個(gè)MOS管交替導(dǎo)通和關(guān)閉，對(duì)無線發(fā)射線圈進(jìn)行激勵(lì)以實(shí)現(xiàn)能量的無線發(fā)射；
[0009]所述電流采樣電路連接至能量發(fā)射電路和DSP控制單元，所述電流采樣電路用于對(duì)能量發(fā)射電路的工作電流進(jìn)行采集，所述電流采樣電路中包括兩個(gè)采樣電阻，所述兩個(gè)采樣電阻交替對(duì)工作電流進(jìn)行采集。
[0010]優(yōu)選地，在無線充電系統(tǒng)工作的一個(gè)周期內(nèi)，兩個(gè)采樣電阻分開檢測(cè)，每個(gè)采樣電阻工作半個(gè)周期。
[0011]優(yōu)選地，電流采樣電路包括采樣電阻Rl和R2、磁珠FBl和FB2、濾波電容C2和C3、電阻R7和R8、運(yùn)算放大器U3-A和U3-B、以及增益調(diào)節(jié)電阻R5、R6、R9和RlO ;其中，
[0012]采樣電阻Rl上的電壓信號(hào)經(jīng)過FB2濾掉高頻信號(hào)，再經(jīng)過電容C3和電阻R8組成的低通濾波器進(jìn)行低通濾波處理，濾波之后的信號(hào)輸入運(yùn)算放大器U3-B進(jìn)行放大處理后輸入DSP控制單元的第一數(shù)模轉(zhuǎn)換通道中；采樣電阻R2上的電壓信號(hào)經(jīng)過FBl濾掉高頻信號(hào)，再經(jīng)過電容C2和電阻R7組成的低通濾波器進(jìn)行低通濾波處理，濾波之后的信號(hào)輸入運(yùn)算放大器U3-A進(jìn)行放大處理后輸入DSP控制單元的第二數(shù)模轉(zhuǎn)換通道中。[0013]優(yōu)選地,所述能量發(fā)射電路包括由4個(gè)MOS管所組成的全橋H橋；
[0014]采樣電阻Rl和R2分別連接到所述全橋H橋中下橋臂的MOS管的源極；或，采樣電阻Rl和R2分別連接至所述全橋H橋中上橋臂的MOS管的漏極。
[0015]優(yōu)選地，所述能量發(fā)射電路包括由MOS管Q1、Q2、Q3以及Q4所組成的H橋，MOS管Ql與Q2組成H橋的前橋臂，MOS管Q3與Q4組成H橋的后橋臂；其中，MOS管Ql、Q3同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)關(guān)閉；M0S管Q2、Q4同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)關(guān)閉；所述皿^管叭、02、03以及Q4根據(jù)DSP控制單元所提供的PWM脈沖控制信號(hào)交替導(dǎo)通，以激勵(lì)所述無線發(fā)射線圈；或，
[0016]所述能量發(fā)射電路包括由MOS管Q1、Q2、以及電容C5和C6所組成的半橋H橋，其中，MOS管Ql和電容C5組成所述半橋H橋的上橋臂，MOS管Q2和電容C6組成半橋H橋的下橋臂；M0S管Ql和Q2交替導(dǎo)通，以激勵(lì)所述無線發(fā)射線圈。
[0017]優(yōu)選地,所述能量發(fā)射電路包括H橋時(shí)，
[0018]所述無線發(fā)射線圈包括金屬線圈T1-A和電容C20，電容C20與金屬線圈T1-A串聯(lián)，
[0019]所述金屬線圈T1-A的一端連接至所述能量發(fā)射電路中前橋臂的兩個(gè)MOS管的源極和漏極之間的連接點(diǎn)，所述金屬線圈T1-A的另一端通過電容C20連接至所述能量發(fā)射電路中后橋臂的兩個(gè)MOS管的源極和漏極之間的連接點(diǎn)。
[0020]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)電路包括電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul和U2，電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul和U2的輸入端分別連接于DSP控制單元的脈沖信號(hào)輸出端，電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul和U2的輸出端分別連接至能量發(fā)射電路中的MOS管的柵極，以對(duì)MOS管的關(guān)閉和開通進(jìn)行控制。
[0021]優(yōu)選地，所述無線充電發(fā)射電路還包括電壓檢測(cè)電路，其包括電阻R3和R4，其中，電阻R4的一端連接至所述能量發(fā)射電路的PFC+端以獲取PFC+端的電壓信號(hào)，電阻R4的另一端通過電阻R3接地，電阻R4和R3將電壓信號(hào)分壓之后，輸入到所述DSP控制單元的第三數(shù)模轉(zhuǎn)換通道中，以使得DSP控制單元通過第三數(shù)模轉(zhuǎn)換通道獲取反饋的電壓信號(hào)，所述DSP控制單元還用于根據(jù)該電壓信號(hào)的大小來調(diào)整無線發(fā)射線圈的輸出電壓的大小。
[0022]優(yōu)選地，所述無線充電發(fā)射電路還包括溫度檢測(cè)電路，其包括電阻R12、熱敏元件RTHl、以及電容Cl ；
[0023]其中，熱敏元件RTHl設(shè)置在所述能量發(fā)射電路中MOS管的附近，用于對(duì)能量發(fā)射電路中MOS管的工作溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，熱敏元件RTHl的一端接地，熱敏元件RTHl的另一端通過電阻R12連接至直流電壓源，電容Cl并聯(lián)在熱敏元件RTHl的兩端，電阻R12與熱敏元件RTHl的連接點(diǎn)連接至DSP控制單元的第四數(shù)模轉(zhuǎn)換通道，即，電阻R12與RTHl的分壓值輸入到所述DSP控制單元的第四數(shù)模轉(zhuǎn)換通道中，所述DSP控制單元通過模數(shù)轉(zhuǎn)換定時(shí)檢測(cè)輸入的電壓值，并通過定時(shí)檢測(cè)的電壓值獲取對(duì)應(yīng)的溫度值，以及根據(jù)檢測(cè)到的所述溫度值對(duì)該無線充電發(fā)射電路進(jìn)行過熱保護(hù)。[0024]優(yōu)選地，所述無線充電發(fā)射電路還包括CAN通信電路，其包括磁隔離型芯片U4和收發(fā)器U5 ;其中，
[0025]磁隔離型芯片U4用于對(duì)輸入端和輸出端兩端的電平信號(hào)進(jìn)行隔離以提高所述CAN通信電路的共模干擾抑制能力；收發(fā)器U5用于實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，即，將DSP控制單元的TTL電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差分電平。
[0026]本發(fā)明提供的無線充電發(fā)射電路具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]其一、DSP控制單元電流采樣電路在每個(gè)周期檢測(cè)電流采樣電路采集的工作電流，并在每個(gè)周期對(duì)輸出的PWM脈沖控制信號(hào)的占空比進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制和調(diào)整，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的及時(shí)和有效地保護(hù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整；
[0028]其二、在電流采樣電路中，通過兩個(gè)采樣電阻對(duì)一個(gè)周期內(nèi)的電流分開檢測(cè)，每個(gè)采樣電阻僅工作半個(gè)周期，從而降低了電流采樣電路中的元件工作頻率，改善了寄生參數(shù)對(duì)電流采樣的波形和精度造成影響的問題，從而能夠更好地反映系統(tǒng)工作電流的波形，提高了工作電流檢測(cè)的準(zhǔn)確度；
[0029]其三、能量發(fā)射電路可以通過全橋H橋或半橋H橋等多種方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，且能量發(fā)射電路與無線充電發(fā)射電路中其他電路模塊的連接關(guān)系不發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)硬件的便于剪裁，擴(kuò)大了該無線充電發(fā)射電路的應(yīng)用范圍；
[0030]其四、通過溫度檢測(cè)電路，可以對(duì)無線充電發(fā)射電路內(nèi)部元件的最高溫度進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)的最高溫度，可以分段對(duì)無線充電發(fā)射電路進(jìn)行過熱保護(hù)；
[0031]其五、通過磁隔離型芯片實(shí)現(xiàn)的CAN通信電路，能夠簡(jiǎn)潔有效的實(shí)現(xiàn)DSP控制單元的TTL電平和CAN總線的差分電平之間的轉(zhuǎn)換，并且同時(shí)提高了 CAN總線的抗干擾能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種無線充電發(fā)射電路的框圖；
[0033]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的無線充電發(fā)射電路的電路圖；
[0034]圖3為發(fā)明實(shí)施例提供的通過半橋H橋?qū)崿F(xiàn)的能量發(fā)射電路300的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的無線充電發(fā)射電路進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0036]請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種無線充電發(fā)射電路的框圖。該無線充電發(fā)射電路應(yīng)用于無線充電系統(tǒng)中。如圖1所示，該無線充電發(fā)射電路包括DSP控制單元100、驅(qū)動(dòng)電路200、能量發(fā)射電路300、無線發(fā)射線圈400、以及電流采樣電路500。其中，DSP控制單元100連接至驅(qū)動(dòng)電路200，并將PWM脈沖控制信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)電路200，以控制無線充電系統(tǒng)的正常工作；驅(qū)動(dòng)電路200根據(jù)該P(yáng)WM脈沖控制信號(hào)，控制能量發(fā)射電路300中的多個(gè)MOS管交替導(dǎo)通和關(guān)閉；通過能量發(fā)射電路300中的多個(gè)MOS管交替導(dǎo)通和關(guān)閉，對(duì)無線發(fā)射線圈400進(jìn)行激勵(lì)以實(shí)現(xiàn)能量的無線發(fā)射；所述電流采樣電路500連接至能量發(fā)射電路300和DSP控制單元100，所述電流采樣電路500對(duì)能量發(fā)射電路300的工作電流進(jìn)行采集，并將采集的電流提供給DSP控制單元100，DSP控制單元100將根據(jù)能量發(fā)射電路300的工作電流來調(diào)整提供給驅(qū)動(dòng)電路200的所述PWM脈沖控制信號(hào)。[0037]請(qǐng)參閱圖2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的無線充電發(fā)射電路的電路圖。如圖1和2所示，DSP控制單元100用于控制無線充電發(fā)射電路的正常工作，DSP控制單元100用于將PWM脈沖控制信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)電路200，并能夠通過調(diào)節(jié)PWM脈沖控制信號(hào)的占空比來調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作電流的大小，具體地，可以在DSP芯片的運(yùn)行軟件中設(shè)置電流環(huán)檢測(cè)功能，如果需要增大輸出的工作電流，則DSP芯片將通過增大PWM脈沖控制信號(hào)的占空比R來實(shí)現(xiàn)工作電流的增大，如果需要減小輸出的工作電流，則DSP芯片將通過減小PWM脈沖控制信號(hào)的占空比R來實(shí)現(xiàn)工作電流的減小，同樣地，可以通過調(diào)節(jié)PWM脈沖控制信號(hào)的占空比來調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出功率的大小。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。
[0038]另外，DSP控制單元100還用于接收電流采樣電路500采集的無線充電發(fā)射電路的工作電流，并用于系統(tǒng)工作電流，以及輸出功率的實(shí)時(shí)控制，DSP控制單元100在每個(gè)周期檢測(cè)電流采樣電路500采集的工作電流，并在每個(gè)周期對(duì)輸出的PWM脈沖控制信號(hào)的占空比進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制和調(diào)整，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的及時(shí)和有效地保護(hù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。
[0039]如圖2所示，能量發(fā)射電路300包括由MOS管Q1、Q2、Q3以及Q4所組成的H橋，其中，Ql與Q2組成H橋的前橋臂，Q3與Q4組成H橋的后橋臂。Ql、Q3同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)關(guān)閉；Q2、Q4同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)關(guān)閉。通過DSP控制單元100提供的PWM脈沖控制信號(hào)，能夠使得Ql、Q3和Q2、Q4交替導(dǎo)通，通過交替導(dǎo)通的Ql、Q3和Q2、Q4，進(jìn)而激勵(lì)無線發(fā)射線圈400、從而實(shí)現(xiàn)能量的無線傳輸發(fā)射。上述示例中，以能量發(fā)射電路300通過4個(gè)MOS組成的全橋H橋?yàn)槔M(jìn)行了說明，另外能量發(fā)射電路300也可以通過其他的方式實(shí)現(xiàn)，例如，能量發(fā)射電路300可以通過半橋H橋?qū)崿F(xiàn)。
[0040]如圖3所示，為通過半橋H橋?qū)崿F(xiàn)的能量發(fā)射電路300的電路結(jié)構(gòu)圖。其中，半橋H橋包括MOS管Ql、Q2、以及電容C5和C6，其中，Ql和電容C5組成半橋H橋的上橋臂，Q2和電容C6組成半橋H橋的下橋臂。Ql和Q2交替導(dǎo)通，從而激勵(lì)無線發(fā)射線圈400。半橋H橋?qū)崿F(xiàn)的系統(tǒng)電路的發(fā)射功率小于全橋H橋?qū)崿F(xiàn)的系統(tǒng)電路的發(fā)射功率,可以在系統(tǒng)的額定功率較小時(shí)采用。對(duì)于半橋H橋?qū)崿F(xiàn)的能量發(fā)射電路300，驅(qū)動(dòng)電路200只需要提供Q1_PWM和Q2_PWM兩個(gè)控制信號(hào)，另外，能量發(fā)射電路300與電流采樣電路500的連接關(guān)系不變，能量發(fā)射電路300和無線發(fā)射線圈400之間的連接也不會(huì)發(fā)生變化，在這種情況下，可以根據(jù)需要進(jìn)行對(duì)能量發(fā)射電路300進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)硬件的便于剪裁，擴(kuò)大了該無線充電發(fā)射電路的應(yīng)用范圍。
[0041]具體地，本發(fā)明實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電路200連接在DSP控制單元100和能量發(fā)射電路300之間，以用于對(duì)電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)電路200可以通過電壓轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)，其能夠?qū)SP控制單元100的工作電壓轉(zhuǎn)換為MOS管的工作電壓。如圖2所示，驅(qū)動(dòng)電路200包括電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul和U2，電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul和U2的輸入端分別連接于DSP控制單元100的脈沖信號(hào)輸出端(包括PWM_Q1、PWM_Q2、PWM_Q3、以及PWM_Q4)，電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul和U2的輸出端分別連接至能量發(fā)射電路300中的MOS管Q1、Q2、Q3以及Q4的柵極，以對(duì)MOS管Ql、Q2、Q3、以及Q4的關(guān)閉和開通進(jìn)行控制。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例中，無線發(fā)射線圈400包括金屬線圈T1-A和電容C20。金屬線圈T1-A是一組采用利茲線或銅管繞制的金屬圓環(huán)線圈，電容C20與金屬線圈T1-A串聯(lián)，以達(dá)到工作時(shí)串聯(lián)諧振的要求。金屬線圈T1-A的一端連接至能量發(fā)射電路300中前橋臂的兩個(gè)MOS管的源極和漏極之間的連接點(diǎn)，金屬線圈T1-A的另一端通過電容C20連接至能量發(fā)射電路300中后橋臂的兩個(gè)MOS管的源極和漏極之間的連接點(diǎn)。另外，當(dāng)能量發(fā)射電路300通過半橋H橋?qū)崿F(xiàn)時(shí)，金屬線圈T1-A的一端連接至能量發(fā)射電路300中前橋臂的兩個(gè)MOS管的源極和漏極之間的連接點(diǎn)，金屬線圈T1-A的另一端通過電容C20連接至能量發(fā)射電路300中后橋臂的兩個(gè)電容之間的連接點(diǎn)。
[0043]本發(fā)明實(shí)施例中，電流采樣電路500可以通過兩個(gè)采樣電阻對(duì)系統(tǒng)的工作電流進(jìn)行采集，在系統(tǒng)工作的一個(gè)周期內(nèi)，兩個(gè)采樣電阻分開檢測(cè)，每個(gè)采樣電阻工作半個(gè)周期。通過兩個(gè)采樣電阻各工作半個(gè)周期，從而降低了電流采樣電路500中的元件的工作頻率，進(jìn)而能夠改善寄生參數(shù)對(duì)電流采樣的精度造成影響的問題。
[0044]具體地，如圖2所示，電流采樣電路500包括采樣電阻Rl和R2、磁珠FBl和FB2、濾波電容C2和C3、電阻R7和R8、運(yùn)算放大器U3-A和U3-B、以及增益調(diào)節(jié)電阻R5、R6、R9和 RlO。
[0045]采樣電阻Rl上的電壓信號(hào)經(jīng)過FB2濾掉高頻信號(hào)，再經(jīng)過電容C3和電阻R8組成的低通濾波器進(jìn)行低通濾波處理，濾波之后的信號(hào)輸入運(yùn)算放大器U3-B進(jìn)行放大處理后輸入DSP控制單兀100的第一數(shù)模轉(zhuǎn)換通道(ADl)中；同樣地,米樣電阻R2上的電壓信號(hào)經(jīng)過FBl濾掉高頻信號(hào)，再經(jīng)過電容C2和電阻R7組成的低通濾波器進(jìn)行低通濾波處理，濾波之后的信號(hào)輸入運(yùn)算放大器U3-A進(jìn)行放大處理后輸入DSP控制單元100的第二數(shù)模轉(zhuǎn)換通道(AD2)中。
[0046]DSP控制單元100通過雙通道AD轉(zhuǎn)換逐周期檢測(cè)電流值。例如，在Q1、Q3同時(shí)導(dǎo)通的半個(gè)周期內(nèi)，通過采樣電阻Rl和R2中的一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的工作電流，在Q2、Q4同時(shí)導(dǎo)通的半個(gè)周期內(nèi)，通過采樣電阻Rl和R2中的另一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的工作電流。其中，一個(gè)周期是MOS管Q1、Q2、Q3以及Q4交替導(dǎo)通一次，即在一個(gè)周期內(nèi)，MOS管Q1、Q2、Q3以及Q4各導(dǎo)通一次。通過兩個(gè)采樣電阻對(duì)一個(gè)周期內(nèi)的電流分開檢測(cè)，每個(gè)采樣電阻僅工作半個(gè)周期，能夠更好地反映系統(tǒng)工作電流的波形，提高了工作電流檢測(cè)的準(zhǔn)確度。
[0047]在圖2中，采樣電阻Rl和R2分別連接到H橋中下橋臂的MOS管Q2和Q3的源極(S極)，另外，采樣電阻Rl和R2也可以采用其它的連接方式，例如，采樣電阻Rl和R2分別連接至H橋中上橋臂MOS管的漏極(D極)，即采樣電阻Rl連接至MOS管Ql的漏極、采樣電阻R2連接至MOS管Q4的漏極。在采樣電阻Rl和R2分別連接至H橋中上橋臂MOS管的漏極時(shí)，由于H橋中下橋臂的MOS管的源極電流不同于H橋中上橋臂MOS管的漏極電流，因此，在DSP控制單元100的信號(hào)處理部分需要做出對(duì)應(yīng)的改動(dòng)，在此不再贅述。
[0048]其中，采樣電阻Rl和R2對(duì)一個(gè)周期內(nèi)的電流分開進(jìn)行檢測(cè)，即每個(gè)采樣電阻僅工作半個(gè)周期，同時(shí)，磁珠FBl和FB2能夠有效吸收系統(tǒng)電路中的高頻共模干擾，便于電流信號(hào)的放大處理，因此，通過上述電流采樣電路500，能夠更好的反映系統(tǒng)的工作電流的波形。
[0049]本發(fā)明實(shí)施例中，以通過兩路數(shù)模轉(zhuǎn)換通道(AD通道)進(jìn)行采集為例進(jìn)行了說明，另外，也可以使用兩路以上的AD通道進(jìn)行采集，在通過兩路以上的AD通道進(jìn)行采集時(shí)，可以用硬件來進(jìn)行多路采集實(shí)現(xiàn)信號(hào)均值處理，減少DSP軟件算法復(fù)雜度，從而能夠獲得更好的工作電流的波形采集效果。例如，可以通過DSP控制單元100中的4路AD通道進(jìn)行采集，這種情況下，電流采樣電路500與能量發(fā)射電路300之間的連接不變，電流采樣電路500中，通過采樣電阻Rl所采集的信號(hào)可以輸入到DSP控制單元100的2個(gè)AD通道中，并將這2個(gè)AD通道檢測(cè)的信號(hào)取平均作為通過Rl所采集的信號(hào)，通過采樣電阻R2所采集的信號(hào)可以輸入到DSP控制單元100的2個(gè)AD通道中，并將這2個(gè)AD通道檢測(cè)的信號(hào)取平均作為通過R2所采集的信號(hào)，利用AD通道多路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)同時(shí)多路采樣。
[0050]通過本發(fā)明實(shí)施例提供的電流采樣電路500，能夠?qū)o線充電發(fā)射電路的工作電流進(jìn)行更加準(zhǔn)確的檢測(cè)，采樣的工作電流可以作為每個(gè)周期輸出的PWM脈沖控制信號(hào)的占空比的大小的判斷依據(jù)，也就是說，DSP控制單元100通過PWM脈沖控制信號(hào)的占空比的大小，可以調(diào)整無線充電發(fā)射電路的工作電流的大小，其中PWM脈沖控制信號(hào)的占空比越大，則無線充電發(fā)射電路的工作電流越大，其發(fā)射功率也越大，另外，通過電流采樣電路500檢測(cè)的工作電流，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的過流保護(hù)，當(dāng)檢測(cè)的系統(tǒng)工作電流的工作電流過大時(shí)，DSP控制單元100可以調(diào)整通過PWM脈沖控制信號(hào)的占空比的調(diào)整來減小輸出的工作電流，從而保證發(fā)射線圈的正常工作。
[0051 ] 本發(fā)明實(shí)施例提供的電流采樣電路500中，通過采樣電阻對(duì)工作電流進(jìn)行檢測(cè)，其電路實(shí)現(xiàn)成本較低，并提供了一種適合在小功率中、低壓應(yīng)用場(chǎng)合下適用的電流采樣方式。例如，給手機(jī)、平板電腦等無線充電場(chǎng)合下，這種無線能量傳輸在幾十W之間，輸入電源一般在12V或者5V左右。
[0052]優(yōu)選地，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的無線充電發(fā)射電路還包括電壓檢測(cè)電路600。如圖2所示，電壓檢測(cè)電路600具體包括電阻R3和R4，其中，電阻R4的一端連接至所述能量發(fā)射電路的PFC+端以獲取PFC+端的電壓信號(hào)，電阻R4的另一端通過電阻R3接地，電阻R4和R3將電壓分壓之后，輸入到DSP控制單元100的第三數(shù)模轉(zhuǎn)換通道(AD3)中，以使得DSP控制單元100通過第三數(shù)模轉(zhuǎn)換通道獲取反饋的電壓信號(hào)，DSP控制單元100通過AD轉(zhuǎn)換定時(shí)檢測(cè)輸入電壓值，以實(shí)現(xiàn)對(duì)無線發(fā)射線圈400工作電壓的檢測(cè)。通過電壓檢測(cè)電路600對(duì)無線發(fā)射線圈400的工作電壓進(jìn)行反饋，可以根據(jù)反饋的工作電壓的大小實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)功能。例如，在反饋的工作電壓過大或者過小時(shí)，DSP控制單元100可以通過調(diào)整PWM脈沖信號(hào)的占空比來調(diào)整輸出電壓的大小，其中，輸出電壓指無線發(fā)射線圈400的工作電壓，從而保證無線發(fā)射線圈400的正常工作。另外，通過電壓檢測(cè)電路600檢測(cè)的無線發(fā)射線圈400的工作電壓，結(jié)合無線發(fā)射線圈400的工作電流，DSP控制單元100可以通過預(yù)設(shè)的算法實(shí)時(shí)的獲取系統(tǒng)的發(fā)射功率，從而能夠?qū)ο到y(tǒng)的發(fā)射功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)調(diào)整。
[0053]優(yōu)選地，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的無線充電發(fā)射電路還包括溫度檢測(cè)電路700。如圖2所示，溫度檢測(cè)電路700具體包括電阻R12、熱敏元件RTH1、以及電容Cl。其中，熱敏元件RTHl的一端接地，熱敏元件RTHl的另一端通過電阻R12連接至直流電壓源，電容Cl并聯(lián)在熱敏元件RTHl的兩端，電阻R12與熱敏元件RTHl的連接點(diǎn)連接至DSP控制單元的第四數(shù)模轉(zhuǎn)換通道，即，電阻R12與RTHl的分壓值輸入到DSP控制單元100的第四數(shù)模轉(zhuǎn)換通道(AD4)中，DSP控制單元通過AD轉(zhuǎn)換定時(shí)檢測(cè)所述輸入電壓值，通過定時(shí)檢測(cè)輸入電壓值可以獲取對(duì)應(yīng)的溫度值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無線充電發(fā)射電路內(nèi)部元件的最高溫度進(jìn)行檢測(cè)。優(yōu)選地，熱敏元件RTHl設(shè)置在能量發(fā)射電路300中MOS管的附近，用于對(duì)MOS管的工作溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中，熱敏元件RTHl可以是NTC或者PTC形式的熱敏電阻。根據(jù)檢測(cè)的最高溫度，可以分段對(duì)無線充電發(fā)射電路進(jìn)行過熱保護(hù)。例如，分別設(shè)定第一溫度閾值和第二溫度閾值，其中第一溫度閾值小于第二溫度閾值，當(dāng)檢測(cè)的最高溫度大于第一溫度閾值并且小于第二溫度閾值時(shí)，可以通過DSP控制單元100調(diào)整輸出功率的大小，例如，將輸出功率減小到額定功率的一半，從而保證無線發(fā)射線圈工作在正常的溫度范圍內(nèi)；當(dāng)檢測(cè)的最高溫度大于或等于第二溫度閾值時(shí)，則DSP控制單元100控制該無線充電發(fā)射電路自動(dòng)關(guān)機(jī)，以避免對(duì)無線充電發(fā)射電路內(nèi)部元件的損害。例如，可以將第一溫度閾值設(shè)置為85攝氏度，將第二溫度閾值設(shè)置為105攝氏度，如果檢測(cè)到該無線充電發(fā)射電路內(nèi)部元件的最高溫度超過85攝氏度且小于105攝氏度，則DSP控制單元100控制將該無線充電發(fā)射電路的輸出功率減小到額定功率的一半，如果輸出功率減小到額定功率的一半之后，該無線充電發(fā)射電路內(nèi)部元件的最高溫度依然超過105攝氏度，則認(rèn)為其超過設(shè)計(jì)的上限，則執(zhí)行自動(dòng)關(guān)機(jī)。上述過熱保護(hù)的設(shè)定方式為一種優(yōu)選的保護(hù)方式，也可以采用其它的過熱保護(hù)設(shè)定方式對(duì)無線充電發(fā)射電路進(jìn)行過熱保護(hù)，在此不再贅述。
[0054]優(yōu)選地，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的無線充電發(fā)射電路還包括CAN通信電路800。如圖2所示，CAN通信電路800包括磁隔離型芯片U4和收發(fā)器U5，磁隔離型芯片U4能夠?qū)啥说碾娖叫盘?hào)進(jìn)行隔離從而提高CAN通信電路800的共模干擾抑制能力，U5為CAN收發(fā)器，例如，可以采用型號(hào)為PCA82C250的CAN收發(fā)器，CAN收發(fā)器U5用于實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，即將DSP控制單元100的TTL電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差分電平，其能夠有效地實(shí)現(xiàn)3.3V和5V電平的轉(zhuǎn)換。
[0055]本發(fā)明實(shí)施例中的DSP芯片可以采用型號(hào)為TMS320系列的DSP控制芯片。
[0056]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中圖2至圖3所示的電路結(jié)構(gòu)為無線充電發(fā)射電路中各個(gè)電路模塊的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式，在實(shí)現(xiàn)各個(gè)電路模塊的功能的前提下，也可以對(duì)各個(gè)模塊的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行等效的變換，或采用其它的電路結(jié)構(gòu)。
[0057]可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種無線充電發(fā)射電路，應(yīng)用于無線充電系統(tǒng)中，其特征在于，所述無線充電發(fā)射電路包括:DSP控制單元、驅(qū)動(dòng)電路、能量發(fā)射電路、無線發(fā)射線圈、以及電流采樣電路；其中， 所述DSP控制單元連接至驅(qū)動(dòng)電路；所述DSP控制單元用于將PWM脈沖控制信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)電路，以及根據(jù)所述電流采樣電路采集的工作電流對(duì)提供給驅(qū)動(dòng)電路的所述PWM脈沖控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，以控制無線充電系統(tǒng)的正常工作； 所述驅(qū)動(dòng)電路用于根據(jù)所述PWM脈沖控制信號(hào)，控制能量發(fā)射電路中的多個(gè)MOS管交替導(dǎo)通和關(guān)閉； 所述能量發(fā)射電路用于通過多個(gè)MOS管交替導(dǎo)通和關(guān)閉，對(duì)無線發(fā)射線圈進(jìn)行激勵(lì)以實(shí)現(xiàn)能量的無線發(fā)射； 所述電流采樣電路連接至能量發(fā)射電路和DSP控制單元，所述電流采樣電路用于對(duì)能量發(fā)射電路的工作電流進(jìn)行采集，所述電流采樣電路中包括兩個(gè)采樣電阻，所述兩個(gè)采樣電阻交替對(duì)工作電流進(jìn)行采集。
2.如權(quán)利要求1所述的無線充電發(fā)射電路，其特征在于，在無線充電系統(tǒng)工作的一個(gè)周期內(nèi)，兩個(gè)采樣電阻分開檢測(cè)，每個(gè)采樣電阻工作半個(gè)周期。
3.如權(quán)利要求2所述的無線充電發(fā)射電路，其特征在于，電流采樣電路包括采樣電阻Rl和R2、磁珠FBl和FB2、濾波電容C2和C3、電阻R7和R8、運(yùn)算放大器U3-A和U3-B、以及增益調(diào)節(jié)電阻R5、R6、R9和RlO ;其中， 采樣電阻Rl上的電壓信號(hào)經(jīng)過FB2濾掉高頻信號(hào)，再經(jīng)過電容C3和電阻R8組成的低通濾波器進(jìn)行低通濾波處理，濾波之后的信號(hào)輸入運(yùn)算放大器U3-B進(jìn)行放大處理后輸入DSP控制單元的第一數(shù)模轉(zhuǎn)換通道中；采樣電阻R2上的電壓信號(hào)經(jīng)過FBl濾掉高頻信號(hào)，再經(jīng)過電容C2和電阻R 7組成的低通濾波器進(jìn)行低通濾波處理，濾波之后的信號(hào)輸入運(yùn)算放大器U3-A進(jìn)行放大處理后輸入DSP控制單元的第二數(shù)模轉(zhuǎn)換通道中。
4.如權(quán)利要求3所述的無線充電發(fā)射電路，其特征在于，所述能量發(fā)射電路包括由4個(gè)MOS管所組成的全橋H橋； 采樣電阻Rl和R2分別連接到所述全橋H橋中下橋臂的MOS管的源極；或，采樣電阻Rl和R2分別連接至所述全橋H橋中上橋臂的MOS管的漏極。
5.如權(quán)利要 求1-3中任一項(xiàng)所述的無線充電發(fā)射電路，其特征在于， 所述能量發(fā)射電路包括由MOS管Ql、Q2、Q3以及Q4所組成的H橋，MOS管Ql與Q2組成H橋的前橋臂，MOS管Q3與Q4組成H橋的后橋臂；其中，MOS管Q1、Q3同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)關(guān)閉；M0S管Q2、Q4同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)關(guān)閉；所述皿)5管01、02、03以及Q4根據(jù)DSP控制單元所提供的PWM脈沖控制信號(hào)交替導(dǎo)通，以激勵(lì)所述無線發(fā)射線圈；或， 所述能量發(fā)射電路包括由MOS管Ql、Q2、以及電容C5和C6所組成的半橋H橋，其中，MOS管Ql和電容C5組成所述半橋H橋的上橋臂，MOS管Q2和電容C6組成半橋H橋的下橋臂；M0S管Ql和Q2交替導(dǎo)通，以激勵(lì)所述無線發(fā)射線圈。
6.如權(quán)利要求5所述的無線充電發(fā)射電路，其特征在于，所述能量發(fā)射電路包括H橋時(shí)， 所述無線發(fā)射線圈包括金屬線圈T1-A和電容C20，電容C20與金屬線圈T1-A串聯(lián)， 所述金屬線圈T1-A的一端連接至所述能量發(fā)射電路中前橋臂的兩個(gè)MOS管的源極和漏極之間的連接點(diǎn)，所述金屬線圈T1-A的另一端通過電容C20連接至所述能量發(fā)射電路中后橋臂的兩個(gè)MOS管的源極和漏極之間的連接點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的無線充電發(fā)射電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路包括電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul和U2，電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul和U2的輸入端分別連接于DSP控制單元的脈沖信號(hào)輸出端，電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul和U2的輸出端分別連接至能量發(fā)射電路中的MOS管的柵極，以對(duì)MOS管的關(guān)閉和開通進(jìn)行控制。
8.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的無線充電發(fā)射電路，其特征在于，所述無線充電發(fā)射電路還包括電壓檢測(cè)電路，其包括電阻R3和R4，其中，電阻R4的一端連接至所述能量發(fā)射電路的PFC+端以獲取PFC+端的電壓信號(hào)，電阻R4的另一端通過電阻R3接地，電阻R4和R3將電壓信號(hào)分壓之后，輸入到所述DSP控制單元的第三數(shù)模轉(zhuǎn)換通道中，以使得DSP控制單元通過第三數(shù)模轉(zhuǎn)換通道獲取反饋的電壓信號(hào)，所述DSP控制單元還用于根據(jù)該電壓信號(hào)的大小來調(diào)整無線發(fā)射線圈的輸出電壓的大小。
9.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的無線充電發(fā)射電路，其特征在于，所述無線充電發(fā)射電路還包括溫度檢測(cè)電路，其包括電阻Rl2、熱敏元件RTHl、以及電容Cl ; 其中，熱敏元件RTHl設(shè)置在所述能量發(fā)射電路中MOS管的附近，用于對(duì)能量發(fā)射電路中MOS管的工作溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，熱敏元件RTHl的一端接地，熱敏元件RTHl的另一端通過電阻R12連接至直流電壓源，電容Cl并聯(lián)在熱敏元件RTHl的兩端，電阻R12與熱敏元件RTHl的連接點(diǎn)連接至DSP控制單元的第四數(shù)模轉(zhuǎn)換通道，即，電阻R12與RTHl的分壓值輸入到所述DSP控制單元的第四數(shù)模轉(zhuǎn)換通道中，所述DSP控制單元通過模數(shù)轉(zhuǎn)換定時(shí)檢測(cè)輸入的電壓值，并通過定時(shí)檢測(cè)的電壓值獲取對(duì)應(yīng)的溫度值，以及根據(jù)檢測(cè)到的所述溫度值對(duì)該無線充電發(fā)射電路進(jìn)行過熱保護(hù)。
10.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的無線充電發(fā)射電路，其特征在于，所述無線充電發(fā)射電路還包括CAN通信電路，其包括磁隔離型芯片U4和收發(fā)器U5 ;其中， 磁隔離型芯片U4用于對(duì)輸入端和輸出端兩端的電平信號(hào)進(jìn)行隔離以提高所述CAN通信電路的共模干擾抑制能力；收發(fā)器U5用于實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，即，將DSP控制單元的TTL電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差分電平。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103607007SQ201310576571
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】朱得亞, 鄧飛賀 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司