本發(fā)明涉及無線充電技術(shù)領域，具體涉及單線圈在無線充電和NFC雙應用中的切換電路。

背景技術(shù)：

隨著無線充電技技術(shù)的不斷進步，具有無線充電功能的無線充電器及被充電設備也日新月異?，F(xiàn)有的無線充電器通常采用電磁感應的方式對被充電設備進行充電，在一些運用場景中，由于無線充電能量電磁場內(nèi)出現(xiàn)其他負載時，該無線充電器通常也會持續(xù)給予能量，從而導致加熱而損壞設備，甚至產(chǎn)生安全隱患。再者，為了保證無線充電的時效性，通常無線充電器的充電發(fā)射端時時處于開啟狀態(tài)，這就導致了在沒有負載的情況下能耗的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明提供了一種單線圈在無線充電和NFC雙應用中的切換電路，運用在無線充電發(fā)射端系統(tǒng)中，操作簡便，性能穩(wěn)定，無線充電和NFC相互切換，互不干擾，共同保證無線充電過程的高效穩(wěn)定。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了單線圈在無線充電和NFC雙應用中的切換電路，其包括無線充電模塊、微控制器、NFC模塊、切換電路和線圈，所述微控制器、無線充電模塊、NFC模塊和線圈均和切換電路電性連接，所述微控制器發(fā)送控制信號至切換電路，控制切換電路在第一電路通道和第二電路通道之間進行切換，所述第一電路通道連通NFC模塊和線圈，所述第二電路通道連通無線充電模塊和線圈。

進一步的，所述切換電路包括第一光耦合器U1、第二光耦合器U2、第三光耦合器U3和第四光耦合器U4，所述微控制器為型號為nRF52832的MCU，所述無線充電模塊為型號為MAP7201的WP，

其中第一光耦合器U1和第四光耦合器U4的控制端相連，且該端由MCU的第一IO口SW1控制，所述第一光耦合器U1的第一負載端連接到線圈的一端ANT1，所述第一光耦合器U1的第二負載端連接到無線充電模塊的WP_ANT1腳，所述第四光耦合器U4的第一負載端連接到無線充電模塊的WP_ANT2腳，所述第四光耦合器U4的第二負載端連接到線圈的另一端ANT2，且無線充電模塊的WP_ANT1腳和WP_ANT2腳之間連接匹配電容C1，所述第二光耦合器U2和第三光耦合器U3的控制端相連，且該端由MCU的第二IO口SW2控制，所述第二光耦合器U2的第一負載連接到NFC模塊的第一腳NFC_ANT1，所述第二光耦合器U2的第二負載連接到線圈的一端ANT1，所述第三光耦合器U3的第一負載連接到線圈的另一端ANT2，所述第三光耦合器U3的第二負載連接到NFC模塊的第二腳NFC_ANT2，且NFC模塊的第一腳NFC_ANT1和第二腳NFC_ANT2之間連接匹配電容C2。

進一步的，所述切換電路采用繼電器及其外圍電路構(gòu)成。

進一步的，所述切換電路采用半導體開關及其外圍電路構(gòu)成。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，上述技術(shù)方案具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的技術(shù)方案通過設計一個切換電路，該切換電路連接分別連接微控制器、無線充電模塊、NFC模塊和線圈，并通過微控制器的控制信號控制切換電路在第一電路通道和第二電路通道之間進行切換。本發(fā)明通過精準的控制，在無線充電能量電磁場內(nèi)部出現(xiàn)負載的時候，整個充電電路從第二電路通道自動切換至第二電路通道，避免能量的持續(xù)給予，從而避免整個無線充電系統(tǒng)由于不斷處在工作過程中發(fā)熱而損壞或產(chǎn)生安全隱患。

2、采用切換電路進行識別，能夠智能在第一電路通道和第二電路通道之間進行自動切換，無線充電模塊的發(fā)射端無需時刻處于開啟狀態(tài)，有效節(jié)省了功率消耗。

3、本發(fā)明中的電路通過NFC介面，可以在充電過程中不斷的精準反饋被充電設備的電池和溫度等狀態(tài)，從而更可靠且更安全的調(diào)節(jié)發(fā)射端。

4、通過反饋機制，無線充電模塊的發(fā)射端可以可以動態(tài)的調(diào)整功率, 適應發(fā)射和接收端各種不同的無線充電距離, 并且減少功率的浪費和接收端可能出現(xiàn)的過載或溫度隱患。

5、本發(fā)明通過一切換電路連通一線圈，通過切換電路在第一電路通道和第二電路通道之間的切換，從而實現(xiàn)在無線充電NFC之間進行智能切換，從而實現(xiàn)了采用同一線圈自適應無線充電的大功率和NFC小功率通道的切換。無需另對NFC線圈和線路做保護，又能夠避免NFC線路暴露于大功率無線充電電磁場能量下可能造成的損壞。同時由於大功率無線充電能量將對NFC通信造成干擾，必需在使用NFC通信時暫停無線充電的能量發(fā)射，故單一線圈共用切換可以完全解決以上的各種問題。

6、本發(fā)明應用在無線充電發(fā)射端系統(tǒng)中，操作簡便，性能穩(wěn)定，無線充電和NFC相互切換，互不干擾，共同保證無線充電過程的高效穩(wěn)定。本發(fā)明例中使用光偶合器在無線充電電路，和NFC電路之間對共用單一線圈進行切換。同理，該光偶合器可以是其他電子控制的開關器件，如繼電器，或半導體開關等。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例2的電路原理圖。

附圖標記說明：

1.無線充電模塊，2.微控制器，3.NFC模塊，4.切換電路，5.微控制器。

具體實施方式

為詳細說明技術(shù)方案的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合具體實施例并配合附圖詳予說明。

實施例1：

請參閱圖1所示，本實施例1的單線圈在無線充電和NFC雙應用中的切換電路，其包括無線充電模塊1、微控制器2、NFC模塊3、切換電路4和線圈5，所述微控制器2、無線充電模塊1、NFC模塊3和線圈4均和切換電路4電性連接，所述微控制器2發(fā)送控制信號至切換電路，控制切換電路4在第一電路通道和第二電路通道之間進行切換，所述第一電路通道連通NFC模塊和線圈，所述第二電路通道連通無線充電模塊和線圈。NFC模塊技術(shù)成熟穩(wěn)定價格便宜。

實施例2：

參考圖1和圖2所示，為了進一步說明發(fā)明，在實施例2的單線圈在無線充電和NFC雙應用中的切換電路，列舉了一個詳細的電路原理來進行本發(fā)明原理的闡述，在本實施例2中，是對實施例1的更為詳細的展開，因此本實施例2中包含了實施例1中的所有電路結(jié)構(gòu)，而在本實施例2的更為詳細的方案中，所述切換電路包括第一光耦合器U1、第二光耦合器U2、第三光耦合器U3和第四光耦合器U4，所述微控制器為型號為nRF52832的MCU，所述無線充電模塊為型號為MAP7201的WP，當然在另外一些實施例中，也可以采用其他型號的微控制器和無線充電模塊。

其中第一光耦合器U1和第四光耦合器U4的控制端相連，且該端由MCU的第一IO口SW1控制，所述第一光耦合器U1的第一負載端連接到線圈的一端ANT1，所述第一光耦合器U1的第二負載端連接到無線充電模塊的WP_ANT1腳，所述第四光耦合器U4的第一負載端連接到無線充電模塊的WP_ANT2腳，所述第四光耦合器U4的第二負載端連接到線圈的另一端ANT2，且無線充電模塊的WP_ANT1腳和WP_ANT2腳之間連接匹配電容C1，所述第二光耦合器U2和第三光耦合器U3的控制端相連，且該端由MCU的第二IO口SW2控制，所述第二光耦合器U2的第一負載連接到NFC模塊的第一腳NFC_ANT1，所述第二光耦合器U2的第二負載連接到線圈的一端ANT1，所述第三光耦合器U3的第一負載連接到線圈的另一端ANT2，所述第三光耦合器U3的第二負載連接到NFC模塊的第二腳NFC_ANT2，且NFC模塊的第一腳NFC_ANT1和第二腳NFC_ANT2之間連接匹配電容C2。

在另一些實施例中，所述切換電路還可以采用其他電子控制的開關器件，如繼電器，或半導體開關等。采用繼電器或其他半導體開關的電路跟本實施例的電路一樣，只是內(nèi)部實現(xiàn)原理光耦是通過光來控制后級開關，繼電器是用電磁來控制后級開關。電路上只需將U1/U2/U3/U4換成對應的器件即可。相比與繼電器，光耦的開關動作更快，適合用于高頻信號的切換。

本實施例將NFC功能整合到無線充電中，作為無線充電的通訊接口，保證無線充電的安全穩(wěn)定；默認NFC工作模式，有效的節(jié)約了能耗；單線圈通過光耦合器的切換，分別連接到兩個不同的應用電路中，通過調(diào)整各自的匹配電容，保證兩個電路都能有效的工作。

本實施例的工作原理：

默認情況下，MCU的控制口SW1為低而SW2為高，這時線圈COIL通過光耦合器U2、U3和NFC電路相連，與C2組成震蕩電路，這時無線充電底座處于NFC工作模式，通過NFC與外界通訊，檢測是否有設備需要充電。如檢測到有設備需要充電，則系統(tǒng)自動切換到無線充電模式，同時每隔一段時間切回NFC模式，確認充電設備是否還在無線充電底座上；如沒有檢測到充電設備，則系統(tǒng)始終處于NFC模式，這時系統(tǒng)處于低功耗階段，能有效節(jié)能。當SW1為高而SW2為低時，線圈通過光耦合器U1、U4和無線充電電路相連，與C1組成震蕩電路，系統(tǒng)處于無線充電模式，給放置在無線充電底座上的設備充電。

本實施例運用于無線充電底座，并將該無線充電底座默認處于NFC工作模式，檢測是否有設備需要充電，大大降低了系統(tǒng)功耗，節(jié)約能源。當NFC模塊檢測到有設備需要充電時，識別設備的ID并記錄電量等信息同時切換到無線充電的模式，這樣當有多套無線充電設備同時進行充電時，各發(fā)射端能準確識別與其連接的設備，保證多套設備同時充電而不會相互影響。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本實施例具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的技術(shù)方案通過設計一個切換電路，該切換電路連接分別連接微控制器、無線充電模塊、NFC模塊和線圈，并通過微控制器的控制信號控制切換電路在第一電路通道和第二電路通道之間進行切換。本發(fā)明通過精準的控制，在無線充電能量電磁場內(nèi)部出現(xiàn)負載的時候，整個充電電路從第二電路通道自動切換至第二電路通道，避免能量的持續(xù)給予，從而避免整個無線充電系統(tǒng)由于不斷處在工作過程中發(fā)熱而損壞或產(chǎn)生安全隱患。

2、采用切換電路進行識別，能夠智能在第一電路通道和第二電路通道之間進行自動切換，無線充電模塊的發(fā)射端無需時刻處于開啟狀態(tài)，有效節(jié)省了功率消耗。

3、本發(fā)明中的電路通過NFC介面可以在充電過程中不斷的精準反饋被充電設備的電池電壓和溫度等狀態(tài)，進而更可靠且更安全的調(diào)節(jié)發(fā)射端。調(diào)節(jié)功能是軟件上的實現(xiàn)的，以單電芯鋰離子或鋰聚合物電池為例，當檢測到電池電壓小于3v或大于4.1v時，此時電池處于涓流或恒壓充電模式，降低發(fā)射端的功率；當檢測到電池電壓在3v-4.1v之間時，此時電池處于恒流充電模式，提高發(fā)射端的功率。

4、通過反饋機制，無線充電模塊的發(fā)射端可以可以動態(tài)的調(diào)整功率, 適應發(fā)射和接收端各種不同的無線充電距離, 并且減少功率的浪費和接收端可能出現(xiàn)的過載或溫度隱患。例如當檢測到接收端與發(fā)射端的距離為3cm時，可以降低發(fā)射功率即可滿足接收端的供電需求；而當接收端與發(fā)射端的距離為8cm時，此時需要提高發(fā)射端的功率才能滿足接收端的供電需求。

5、本發(fā)明通過一切換電路連通一線圈，通過切換電路在第一電路通道和第二電路通道之間的切換，從而實現(xiàn)在無線充電NFC之間進行智能切換，從而實現(xiàn)了采用同一線圈自適應無線充電的大功率和NFC小功率通道的切換。無需另對NFC線圈和線路做保護，又能夠避免NFC線路暴露于大功率無線充電電磁場能量下可能造成的損壞。同時由於大功率無線充電能量將對NFC通信造成干擾，必需在使用NFC通信時暫停無線充電的能量發(fā)射，故單一線圈共用切換可以完全解決以上的各種問題。

6、本發(fā)明應用在無線充電發(fā)射端系統(tǒng)中，操作簡便，性能穩(wěn)定，無線充電和NFC相互切換，互不干擾，共同保證無線充電過程的高效穩(wěn)定。本發(fā)明例中使用光偶合器在無線充電電路，和NFC電路之間對共用單一線圈進行切換。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設備中還存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超過”等理解為不包括本數(shù)；“以上”、“以下”、“以內(nèi)”等理解為包括本數(shù)。

盡管已經(jīng)對上述各實施例進行了描述，但本領域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例做出另外的變更和修改，所以以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術(shù)領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍之內(nèi)。