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CN108242826A - 无线充电发射器和无线充电方法 - Google Patents

无线充电发射器和无线充电方法 Download PDF

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CN108242826A CN201611226423.0A CN201611226423A CN108242826A CN 108242826 A CN108242826 A CN 108242826A CN 201611226423 A CN201611226423 A CN 201611226423A CN 108242826 A CN108242826 A CN 108242826A
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Abstract

一种无线充电发射器，包括：DC/DC转换单元、电能传输控制单元、微控制单元、切换开关、匹配单元及线圈。切换开关包括第一切换端和第二切换端。匹配单元包括第一电容器和第二电容器。DC/DC转换单元在无线充电发射器的一电源开启时将电源输出的直流电压转换为可变的直流电压输出。电能传输控制单元在DC/DC转换单元输出直流电压时处于关闭状态。微控制单元用于在DC/DC转换单元输出该直流电压时，控制第一切换端导通，使第一电容器与线圈产生一第一谐振频率，第一谐振频率等于NFC的工作频率。微控制单元进一步控制电能传输控制单元开启，扫描无线充电范围内是否存在NFC产品。微控制单元在该无线充电范围内存在NFC产品时，关闭电能传输控制单元。

Description

无线充电发射器和无线充电方法
技术领域
本发明涉及无线充电领域，尤其涉及一种无线充电发射器和无线充电方法。
背景技术
A4WP是一种采用磁共振原理(magnetic resonance)来传输电能的无线充电协议。通常，采用A4WP协议的无线充电发射器在电源开启后，会向处于其充电范围内的无线充电接收器传输电能，使该无线充电接收器的电源初始化。从而，该无线充电接收器的蓝牙芯片可与该无线充电发射器的蓝牙芯片正常通信，从而进行身份识别、过温过差、过流保护和异物检测(FOD)等步骤。
然而，A4WP为大功率的能量传输，其工作频率远大于近距离无线通信(Near FieldCommunication，NFC)的工作频率，因此，若该无线充电发射器的充电范围内还存在NFC设备(如公交卡、信用卡等)，在该无线发射器的电源开启并传输电能的第一时间内，该NFC设备会因为倍频共振现象被大电流穿过，这可能会导致NFC设备温度升高并烧毁，从而无法正常工作。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种无线充电发射器，能够解决上述问题。
另，还有必要提供一种无线充电方法。
本发明实施例提供一种无线充电发射器，其能够与一无线充电接收器进行无线通信，该无线充电发射器包括：一DC/DC转换单元、一电能传输控制单元、一微控制单元、一切换开关、一匹配单元以及一线圈，该切换开关包括一第一切换端和一第二切换端，该匹配单元包括相互并联的一第一电容器和一第二电容器，该DC/DC转换单元用于在该无线充电发射器的一电源开启时，将该电源输出的直流电压转换为可变的直流电压输出，该电能传输控制单元用于在该DC/DC转换单元输出该直流电压时处于关闭状态，该微控制单元用于在该DC/DC转换单元输出该直流电压时，控制该第一切换端导通而使该第一电容器与该线圈电性连接，并使该第一电容器与该线圈产生一第一谐振频率，该第一谐振频率等于NFC的工作频率，该微控制单元进一步控制该电能传输控制单元开启以发射一扫描信号至该线圈，使该线圈以该第一谐振频率扫描该无线充电发射器的无线充电范围内是否存在NFC产品，该微控制单元用于在该无线充电范围内存在至少一NFC产品时，关闭该电能传输控制单元，从而关闭该无线充电发射器的无线充电功能。
优选的，该无线充电发射器还包括一蓝牙模块，该微控制单元还用于在该无线充电范围内不存在NFC产品时，控制该第二切换端导通而使该第二电容器与该线圈电性连接，从而使该第二电容器与该线圈产生一不同于该第一谐振频率的第二谐振频率，该第二谐振频率为该无线充电发射器进行无线充电的工作频率，该微控制单元在控制该第二切换端导通后，进一步控制该电能传输控制单元发射一短波电源信号至该线圈，从而通过磁共振原理将该短波电源信号传输至该无线充电接收器而使该无线充电接收器的电源初始化，该蓝牙模块用于在该电能传输控制单元发射该短波电源信号至该线圈的一预定时间段后，向周围发送一身份识别信号，从而触发该无线充电接收器回传一反馈信号，该微控制单元用于在该蓝牙模块接收到该反馈信号时，控制该电能传输控制单元持续向该无线充电接收器发送电源信号，从而正式为该无线充电接收器无线充电。
优选的，该微控制单元还用于判断该无线充电接收器是否已经完成充电，并在该无线充电接收器完成充电时，控制该电能传输控制单元关闭，并控制该无线充电发射器进入待机状态。
优选的，该无线充电发射器还包括至少一指示灯，该微控制单元还用于在该无线充电范围内存在至少一NFC产品时，控制该指示灯发光。
本发明实施例还提供一种无线充电方法，应用于一无线充电发射器中，该无线充电发射器能够与一无线充电接收器进行无线通信，该无线充电发射器包括：一DC/DC转换单元、一电能传输控制单元、一微控制单元、一切换开关、一匹配单元以及一线圈，该切换开关包括一第一切换端和一第二切换端，该匹配单元包括相互并联的一第一电容器和一第二电容器，该无线充电方法包括：该DC/DC转换单元在该无线充电发射器的一电源开启时，将该电源输出的直流电压转换为可变的直流电压输出，该电能传输控制单元处于关闭状态；该微控制单元在该DC/DC转换单元输出该直流电压时，控制该第一切换端导通而使该第一电容器与该线圈电性连接，并使该第一电容器与该线圈产生一第一谐振频率，该第一谐振频率等于NFC的工作频率；该微控制单元控制该电能传输控制单元开启以发射一扫描信号至该线圈，使该线圈以该第一谐振频率扫描该无线充电发射器的无线充电范围内是否存在NFC产品；以及该微控制单元在该无线充电范围内存在至少一NFC产品时，关闭该电能传输控制单元，从而关闭该无线充电发射器的无线充电功能。
优选的，该无线充电发射端还包括一蓝牙模块，该无线充电方法还包括：该微控制单元在该无线充电范围内不存在NFC产品时，控制该第二切换端导通而使该第二电容器与该线圈电性连接，从而使该第二电容器与该线圈产生一不同于该第一谐振频率的第二谐振频率，该第二谐振频率为该无线充电发射器进行无线充电的工作频率；该微控制单元控制该电能传输控制单元发射一短波电源信号至该线圈，从而通过磁共振原理将该短波电源信号传输至该无线充电接收器而使该无线充电接收器的电源初始化；该蓝牙模块在该电能传输控制单元发射该短波电源信号至该线圈的一预定时间段后，向周围发送一身份识别信号，从而触发该无线充电接收器回传一反馈信号；以及该微控制单元在该蓝牙模块接收到该反馈信号时，控制该电能传输控制单元持续向该无线充电接收器发送电源信号，从而正式为该无线充电接收器无线充电。
优选的，该无线充电方法还包括：该微控制单元判断该无线充电接收器是否已经完成充电，并在该无线充电接收器完成充电时，控制该电能传输控制单元关闭，并控制该无线充电发射器进入待机状态。
优选的，该微控制单元在该无线充电范围内存在至少一NFC产品时，进一步控制至少一指示灯发光。
本发明实施例的无线充电发射器在开启电源时且正式传输电能之前，便侦测该无线充电范围内是否存在NFC产品，从而能够防止NFC产品进入该无线充电范围内由于无线充电的工作频率过大而导致损伤。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例中的无线充电发射器的硬体架构图。
图2为本发明一较佳实施例中的无线充电方法的流程图。
主要元件符号说明
无线充电发射器 1
无线充电接收器 2
DC/DC转换单元 10
电能传输控制单元 20
微控制单元 30
切换开关 40
第一切换端 41
第二切换端 42
匹配单元 50
第一电容器 51
第二电容器 52
线圈 60
蓝牙模块 70
指示灯 80
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
图1为本发明一较佳实施例的无线充电发射器1，其能够与一无线充电接收器2进行无线通信，从而向该无线充电接收器2无线充电。其中，该无线充电接收器2可以是智能手机、平板电脑、多媒体播放器等。
该无线充电发射器1包括一DC/DC转换单元10、一电能传输控制单元20、一微控制单元(Microcontroller unit，MCU)30、一切换开关40、一匹配单元50、一线圈60以及一蓝牙模块70。该DC/DC转换单元10与该无线充电发射器1的电源(图未示)电性连接。该电能传输控制单元20与该DC/DC转换单元10电性连接。该微控制单元30与该DC/DC转换单元10和该电能传输控制单元20均电性连接。该切换开关40电性连接于该微控制单元30和该匹配单元50之间。该切换开关40包括一第一切换端41以及一第二切换端42。该匹配单元50包括相互并联的与该切换开关40的第一切换端41电性连接一第一电容器51以及与该切换开关40的第二切换端42电性连接的一第二电容器52。该第一电容器51的电容不同于该第二电容器52的电容。该线圈60电性连接于该电能传输控制单元20与该匹配单元50之间。该蓝牙模块70电性连接于该微控制器和该电能传输控制单元20。
该DC/DC转换单元10用于在该电源开启时，将该电源输出的直流电压转换为可变的直流电压输出。
该电能传输控制单元20用于在该DC/DC转换单元10输出该直流电压时，处于关闭状态，即该电能传输控制单元20并不输出任何信号。
该微控制单元30用于在该DC/DC转换单元10输出该直流电压时，控制该切换开关40的第一切换端41导通而使该第一电容器51与该线圈60电性连接，并使该第一电容器51与该线圈60产生一第一谐振频率，该第一谐振频率等于NFC的工作频率(即13.56MHz)。在该微控制单元30控制该切换开关40的第一切换端41导通时，该微控制单元30进一步控制该电能传输控制单元20开启以发射一扫描信号至该线圈60，使该线圈60以该第一谐振频率扫描该无线充电发射器1的无线充电范围内是否存在NFC产品。
在该无线充电范围内存在至少一NFC产品时，该微控制单元30用于关闭该电能传输控制单元20(即关闭该无线充电发射器1的无线充电功能)，从而防止该NFC产品由于无线充电的工作频率过大而导致损伤。在本实施例中，该无线充电发射器1还包括至少一指示灯(如发光二极管，LED)80，该指示灯80与该微控制单元30电性连接。该微控制单元30还进一步控制该指示灯80发光，以提醒用户该无线充电范围内存在至少一NFC产品。例如，该微控制单元30可控制该指示灯80显示红色光。
在该无线充电范围内不存在NFC产品时，该微控制单元30用于控制该切换开关40的第二切换端42导通而使该第二电容器52与该线圈60电性连接，从而使该第二电容器52与该线圈60产生一不同于该第一谐振频率的第二谐振频率，从而将该无线充电发射器1切换为无线充电模式。其中该第二谐振频率为该无线充电发射器1进行无线充电的工作频率，其通常大于该第一谐振频率。在该微控制单元30控制该切换开关40的第二切换端42导通后，该微控制单元30控制该电能传输控制单元20发射一短波电源信号至该线圈60，从而通过磁共振原理将该短波电源信号传输至该无线充电接收器2的线圈(图未示)，从而使该无线充电接收器2的电源(图未示)初始化。
该蓝牙模块70用于在该电能传输控制单元20发射该短波电源信号至该线圈60的一预定时间段后，向周围发送一身份识别信号。该无线充电接收器2同样包括一蓝牙模块(图未示)。当该无线充电接收器2在该预定时间段后仍处于该无线充电范围内时，该无线充电接收器2的蓝牙模块会接收到该身份识别信号并回传一反馈信号至该蓝牙模块70。
该微控制单元30用于在该蓝牙模块70接收到该反馈信号时，控制该电能传输控制单元20持续向该无线充电接收器2发送电源信号，从而正式为该无线充电接收器2无线充电。
该蓝牙模块70还用于在该电能传输控制单元20持续向该无线充电接收器2发送电源信号时，与该无线充电接收器2继续通信以执行过温过差、过流保护和异物检测(FOD)等功能。这均为现有技术，此不赘述。
该微控制单元30还用于通过该蓝牙模块70与该无线充电接收器2之间的通信结果判断该无线充电接收器2是否已经完成充电，并在该无线充电接收器2完成充电时，控制该电能传输控制单元20关闭，并控制该无线充电发射器1进入待机状态。
本发明实施例的无线充电发射器1在开启电源时且正式传输电能之前，便侦测该无线充电范围内是否存在NFC产品，从而能够防止NFC产品进入该无线充电范围内由于无线充电的工作频率过大而导致损伤。
图2示意出本发明一较佳实施例提供的一种无线充电方法，其应用于上述无线充电发射器1中，该无线充电方法包括以下步骤：
步骤S21：该DC/DC转换单元10在该无线充电发射器1的电源开启时，将该电源输出的直流电压转换为可变的直流电压输出，该电能传输控制单元20处于关闭状态。
步骤S22：该微控制单元30控制该第一切换端41导通而使该第一电容器51与该线圈60电性连接，并使该第一电容器51与该线圈60产生一第一谐振频率，该第一谐振频率等于NFC的工作频率。
步骤S23：该微控制单元30控制该电能传输控制单元20开启以发射一扫描信号至该线圈60，使该线圈60以该第一谐振频率扫描该无线充电发射器1的无线充电范围内是否存在NFC产品，若是，则进行步骤S24；否则，则进行步骤S25。
步骤S24：该微控制单元30关闭该电能传输控制单元20，从而关闭该无线充电发射器1的无线充电功能。
步骤S25：该微控制单元30控制该第二切换端42导通而使该第二电容器52与该线圈60电性连接，从而使该第二电容器52与该线圈60产生一不同于该第一谐振频率的第二谐振频率，该第二谐振频率为该无线充电发射器1进行无线充电的工作频率。
步骤S26：该微控制单元30控制该电能传输控制单元20发射一短波电源信号至该线圈60，从而通过磁共振原理将该短波电源信号传输至该无线充电接收器2而使该无线充电接收器2的电源初始化。
步骤S27：该蓝牙模块70在该电能传输控制单元20发射该短波电源信号至该线圈60的一预定时间段后，向周围发送一身份识别信号，从而触发该无线充电接收器2回传一反馈信号。
步骤S28：该微控制单元30在该蓝牙模块70接收到该反馈信号时，控制该电能传输控制单元20持续向该无线充电接收器2发送电源信号，从而正式为该无线充电接收器2无线充电。
步骤S29：该微控制单元30判断该无线充电接收器2是否已经完成充电，若是，则进行步骤S30；否则，则重复步骤S29。
步骤S30：该微控制单元30控制该电能传输控制单元20关闭，并控制该无线充电发射器1进入待机状态。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种无线充电发射器，其能够与一无线充电接收器进行无线通信，其特征在于，该无线充电发射器包括：一DC/DC转换单元、一电能传输控制单元、一微控制单元、一切换开关、一匹配单元以及一线圈，该切换开关包括一第一切换端和一第二切换端，该匹配单元包括相互并联的一第一电容器和一第二电容器，该DC/DC转换单元用于在该无线充电发射器的一电源开启时，将该电源输出的直流电压转换为可变的直流电压输出，该电能传输控制单元用于在该DC/DC转换单元输出该直流电压时处于关闭状态，该微控制单元用于在该DC/DC转换单元输出该直流电压时，控制该第一切换端导通而使该第一电容器与该线圈电性连接，并使该第一电容器与该线圈产生一第一谐振频率，该第一谐振频率等于NFC的工作频率，该微控制单元进一步控制该电能传输控制单元开启以发射一扫描信号至该线圈，使该线圈以该第一谐振频率扫描该无线充电发射器的无线充电范围内是否存在NFC产品，该微控制单元用于在该无线充电范围内存在至少一NFC产品时，关闭该电能传输控制单元，从而关闭该无线充电发射器的无线充电功能。
2.如权利要求1所述的无线充电发射器，其特征在于，还包括一蓝牙模块，该微控制单元还用于在该无线充电范围内不存在NFC产品时，控制该第二切换端导通而使该第二电容器与该线圈电性连接，从而使该第二电容器与该线圈产生一不同于该第一谐振频率的第二谐振频率，该第二谐振频率为该无线充电发射器进行无线充电的工作频率，该微控制单元在控制该第二切换端导通后，进一步控制该电能传输控制单元发射一短波电源信号至该线圈，从而通过磁共振原理该短波电源信号传输至该无线充电接收器而使该无线充电接收器的电源初始化，该蓝牙模块用于在该电能传输控制单元发射该短波电源信号至该线圈的一预定时间段后，向周围发送一身份识别信号，从而触发该无线充电接收器回传一反馈信号，该微控制单元用于在该蓝牙模块接收到该反馈信号时，控制该电能传输控制单元持续向该无线充电接收器发送电源信号，从而正式为该无线充电接收器无线充电。
3.如权利要求2所述的无线充电发射器，其特征在于，该微控制单元还用于判断该无线充电接收器是否已经完成充电，并在该无线充电接收器完成充电时，控制该电能传输控制单元关闭，并控制该无线充电发射器进入待机状态。
4.如权利要求1所述的无线充电发射器，其特征在于，还包括至少一指示灯，该微控制单元还用于在该无线充电范围内存在至少一NFC产品时，控制该指示灯发光。
5.一种无线充电方法，应用于一无线充电发射器中，该无线充电发射器能够与一无线充电接收器进行无线通信，该无线充电发射器包括：一DC/DC转换单元、一电能传输控制单元、一微控制单元、一切换开关、一匹配单元以及一线圈，该切换开关包括一第一切换端和一第二切换端，该匹配单元包括相互并联的一第一电容器和一第二电容器，该无线充电方法包括：
该DC/DC转换单元在该无线充电发射器的一电源开启时，将该电源输出的直流电压转换为可变的直流电压输出，该电能传输控制单元处于关闭状态；
该微控制单元在该DC/DC转换单元输出该直流电压时，控制该第一切换端导通而使该第一电容器与该线圈电性连接，并使该第一电容器与该线圈产生一第一谐振频率，该第一谐振频率等于NFC的工作频率；
该微控制单元控制该电能传输控制单元开启以发射一扫描信号至该线圈，使该线圈以该第一谐振频率扫描该无线充电发射器的无线充电范围内是否存在NFC产品；以及
该微控制单元在该无线充电范围内存在至少一NFC产品时，关闭该电能传输控制单元，从而关闭该无线充电发射器的无线充电功能。
6.如权利要求5所述的无线充电方法，其特征在于，该无线充电发射端还包括一蓝牙模块，该无线充电方法还包括：
该微控制单元在该无线充电范围内不存在NFC产品时，控制该第二切换端导通而使该第二电容器与该线圈电性连接，从而使该第二电容器与该线圈产生一不同于该第一谐振频率的第二谐振频率，该第二谐振频率为该无线充电发射器进行无线充电的工作频率；
该微控制单元控制该电能传输控制单元发射一短波电源信号至该线圈，从而通过磁共振原理将该短波电源信号传输至该无线充电接收器而使该无线充电接收器的电源初始化；
该蓝牙模块在该电能传输控制单元发射该短波电源信号至该线圈的一预定时间段后，向周围发送一身份识别信号，从而触发该无线充电接收器回传一反馈信号；以及
该微控制单元在该蓝牙模块接收到该反馈信号时，控制该电能传输控制单元持续向该无线充电接收器发送电源信号，从而正式为该无线充电接收器无线充电。
7.如权利要求6所述的无线充电方法，其特征在于，还包括：
该微控制单元判断该无线充电接收器是否已经完成充电，并在该无线充电接收器完成充电时，控制该电能传输控制单元关闭，并控制该无线充电发射器进入待机状态。
8.如权利要求5所述的无线充电方法，其特征在于，该微控制单元在该无线充电范围内存在至少一NFC产品时，进一步控制至少一指示灯发光。
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