本技術(shù)涉及無線功率傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種無線功率傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射器、其控制方法及控制芯片。

背景技術(shù)：

1、隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，無線功率傳輸已成為向基于電池的移動(dòng)電子設(shè)備(如手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)、mp3播放器和/或類似設(shè)備)供電或充電的高效和便捷的機(jī)制。無線功率傳輸系統(tǒng)通常包括發(fā)射器和接收器。

2、請(qǐng)參閱圖1所示的典型的無線功率傳輸系統(tǒng)框圖示意圖。無線功率傳輸系統(tǒng)包括發(fā)射器10和接收器20。發(fā)射器10包括級(jí)聯(lián)連接的發(fā)射器電路11和原邊諧振腔，其中原邊諧振腔包括串聯(lián)連接的發(fā)射器線圈lp和諧振電容cp。接收器20包括級(jí)聯(lián)連接的副邊諧振腔和接收器電路21，其中副邊諧振腔120包括串聯(lián)連接的接收器線圈ls和諧振電容cs。

3、在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，發(fā)射器10可以被配置在充電墊內(nèi)，其中的發(fā)射器線圈lp被置于充電墊的頂面之下。接收器20可以被嵌入到移動(dòng)電子設(shè)備(如手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)、mp3播放器和/或類似設(shè)備)中。

4、當(dāng)將接收器20置于發(fā)射器10的功率輸出范圍之內(nèi)時(shí)，如當(dāng)將移動(dòng)電子設(shè)備放置在充電墊附近時(shí)，發(fā)射器線圈lp和接收器線圈ls之間會(huì)建立磁耦合，如耦合系數(shù)為k，而將發(fā)射器10的輸出功率傳送至接收器20，也即在發(fā)射器10和接收器20之間形成無線功率傳輸，以為負(fù)載(如移動(dòng)電子設(shè)備中的可充電電池和/或電池組)充電。

5、請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，發(fā)射器10還包括用于控制發(fā)射器電路11的控制芯片12，接收器20還包括用于控制接收器電路21的控制芯片22。

6、具體的，無線充電在一定標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行，目前市面上主流的無線充電協(xié)議是qi協(xié)議，qi協(xié)議允許滿足協(xié)議的發(fā)射器與接收器之間進(jìn)行無線功率傳輸，即使他們彼此之間不是專用的或不是來自相同的制作廠商。

7、qi協(xié)議電能標(biāo)準(zhǔn)描述了發(fā)射器必須能夠?yàn)榻邮掌魈峁┍ＷC其需要的電能水平，電能水平取決于接收器，如其型號(hào)等。

8、在實(shí)際應(yīng)用中，為滿足功率等級(jí)不同的接收器，或同一接收器不同充電功率的需求。請(qǐng)參閱圖2所示的現(xiàn)有的發(fā)射器電路的電路示意圖，其包括級(jí)聯(lián)連接的boost電路300、橋式開關(guān)變換單元111以及諧振腔112，boost電路300連接一電壓源vdc，如9v電壓源。

9、整個(gè)無線功率傳輸系統(tǒng)工作時(shí)，當(dāng)接收器可以支持或需要更大的功率等級(jí)充電時(shí)，控制芯片12控制boost電路300工作，把9v電壓源提高到更高電壓，然后經(jīng)后級(jí)的橋式開關(guān)變換單元111以及諧振腔112以滿足接收器高功率等級(jí)的能量的需求；當(dāng)接收器不支持或不需要更大的功率等級(jí)充電時(shí)，控制芯片12控制boost電路300不工作，使其相當(dāng)于導(dǎo)線，則9v電壓源直接經(jīng)后級(jí)的橋式開關(guān)變換單元111以及諧振腔112以滿足接收器需要較低功率等級(jí)充電的需求。

10、從上述的描述可知，在發(fā)射器中加入boost電路300無疑增加了發(fā)射器的體積以及成本，且boost電路300內(nèi)開關(guān)管需要高頻切換以實(shí)現(xiàn)升壓的功能，這不但給控制芯片12帶來負(fù)擔(dān)，還導(dǎo)致開關(guān)損耗以及開關(guān)高頻切換帶來的干擾問題。

11、因此，業(yè)界急需一種低成本、體積小、控制簡(jiǎn)單的發(fā)射器及其控制方法或控制芯片，且能根據(jù)需求輸出不同功率等級(jí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了無線功率傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射器，包括：開關(guān)變換單元，包括至少一開關(guān)管；可控諧振單元，包括串聯(lián)連接的第一諧振電感和第一電容開關(guān)串聯(lián)支路，所述第一電容開關(guān)串聯(lián)支路包括串聯(lián)連接的第一諧振電容和第一控制開關(guān)，所述可控諧振單元連接在所述開關(guān)變換單元的第一端與第二端之間；諧振腔，包括串聯(lián)連接的第二諧振電容和發(fā)射器線圈，以及并聯(lián)在所述第二諧振電容兩端的第二電容開關(guān)串聯(lián)支路，所述第二電容開關(guān)串聯(lián)支路包括串聯(lián)連接的第三諧振電容和第二控制開關(guān)，所述諧振腔連接在所述第一電容開關(guān)串聯(lián)支路的兩端之間；其中所述第一控制開關(guān)被配置為關(guān)斷，所述第二控制開關(guān)被配置為閉合，所述開關(guān)變換單元被配置為工作在第一開關(guān)頻率，使得所述發(fā)射器輸出第一功率；或所述第一控制開關(guān)被配置為閉合，所述第二控制開關(guān)被配置為關(guān)斷，所述開關(guān)變換單元被配置為工作在第二開關(guān)頻率，使得所述發(fā)射器輸出第二功率，其中所述第二開關(guān)頻率大于所述第一開關(guān)頻率，所述第二功率大于所述第一功率。

2、更進(jìn)一步的，所述發(fā)射器線圈用于與無線功率傳輸系統(tǒng)中的接收器內(nèi)的接收器線圈耦合。

3、更進(jìn)一步的，所述第一開關(guān)頻率在110khz至205khz之間，所述第二開關(guān)頻率在300khz至420khz之間。

4、更進(jìn)一步的，所述第一諧振電感連接在所述開關(guān)變換單元的第一端或第二端與所述第一電容開關(guān)串聯(lián)支路之間。

5、更進(jìn)一步的，所述第一諧振電感連接在所述開關(guān)變換單元的第一端與所述第一電容開關(guān)串聯(lián)支路的第一端之間；所述可控諧振單元還包括第二諧振電感，所述第二諧振電感連接在所述開關(guān)變換單元的第二端與所述第一電容開關(guān)串聯(lián)支路的第二端之間。

6、更進(jìn)一步的，還包括控制芯片，用于輸出控制所述開關(guān)變換單元、所述第一控制開關(guān)和所述第二控制開關(guān)的開關(guān)控制信號(hào)。

7、根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，提供了無線功率傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射器的控制方法，所述發(fā)射器包括依此級(jí)聯(lián)連接的開關(guān)變換單元、可控諧振單元和諧振腔，所述可控諧振單元包括串聯(lián)連接的第一諧振電感和第一電容開關(guān)串聯(lián)支路，所述第一電容開關(guān)串聯(lián)支路包括串聯(lián)連接的第一諧振電容和第一控制開關(guān)，所述可控諧振單元連接在所述開關(guān)變換單元的兩輸出端子之間，諧振腔包括串聯(lián)連接的第二諧振電容和發(fā)射器線圈，以及并聯(lián)在所述第二諧振電容兩端的第二電容開關(guān)串聯(lián)支路，所述第二電容開關(guān)串聯(lián)支路包括串聯(lián)連接的第三諧振電容與第二控制開關(guān)，所述諧振腔連接在所述第一電容開關(guān)串聯(lián)支路的兩端之間，包括：s1:所述發(fā)射器檢測(cè)到有接收器置于其功率傳輸范圍之內(nèi)；s2:控制所述第一控制開關(guān)關(guān)斷、所述第二控制開關(guān)閉合，并控制所述開關(guān)變換單元工作在第一開關(guān)頻率，以使得所述發(fā)射器輸出第一功率，所述發(fā)射器通過載波通訊接收來自接收器的載波信號(hào)；s3:根據(jù)載波信號(hào)判斷所述接收器是否支持工作在高于第一功率的第二功率，若是，控制所述第一控制開關(guān)閉合、所述第二控制開關(guān)關(guān)斷；s4:控制所述開關(guān)變換單元工作在第二開關(guān)頻率，使得所述發(fā)射器輸出第二功率，其中所述第二開關(guān)頻率大于所述第一開關(guān)頻率。

8、更進(jìn)一步的，在步驟s3與步驟s4之間還包括：s31:所述發(fā)射器與所述接收器之間通過載波通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述數(shù)據(jù)傳輸階段包括ping階段、配置階段和協(xié)商階段中的至少一者。

9、更進(jìn)一步的，在步驟s3中還包括：控制所述開關(guān)變換單元內(nèi)的開關(guān)管均關(guān)斷。

10、更進(jìn)一步的，步驟s3中的根據(jù)載波信號(hào)判斷所述接收器是否支持工作在高于第一功率的第二功率，為：根據(jù)載波信號(hào)判斷所述接收器的型號(hào)，以判斷所述接收器是否支持工作在高于第一功率的第二功率。

11、根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種控制芯片，用于控制第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān)，其中所述第一控制開關(guān)與第一諧振電容串聯(lián)連接形成第一電容開關(guān)串聯(lián)支路，所述第一電容開關(guān)串聯(lián)支路與第一諧振電感串聯(lián)連接，以形成可控諧振單元，所述可控諧振單元連接在一開關(guān)變換單元的第一端與第二端之間；第二控制開關(guān)與第三諧振電容串聯(lián)連接形成第二電容開關(guān)串聯(lián)支路，所述第二電容開關(guān)串聯(lián)支路與第二諧振電容并聯(lián)后與發(fā)射器線圈串聯(lián)連接以形成諧振腔，所述諧振腔與所述第一電容開關(guān)串聯(lián)支路并聯(lián)連接，所述控制芯片控制所述第一控制開關(guān)關(guān)斷、所述第二控制開關(guān)閉合、所述開關(guān)變換單元工作在第一開關(guān)頻率；或所述控制芯片控制所述第一控制開關(guān)閉合、所述第二控制開關(guān)關(guān)斷、所述開關(guān)變換單元工作在第二開關(guān)頻率，其中所述第二開關(guān)頻率大于所述第一開關(guān)頻率。

12、更進(jìn)一步的，所述第一開關(guān)頻率在110khz至205khz之間，所述第二開關(guān)頻率在300khz至420khz之間。

13、前面已經(jīng)相當(dāng)廣泛地概述了本公開的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便可以更好地理解以下公開的詳細(xì)描述。下文將描述本公開的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，其構(gòu)成本公開權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所公開的概念和具體實(shí)施例可以容易地用作修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本公開的相同目的的其他結(jié)構(gòu)或過程的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這樣的等效結(jié)構(gòu)不脫離所附權(quán)利要求中闡述的本公開內(nèi)容的精神和范圍。