[發明專利]一種小線圈無線充電系統

在審

• 申請號: 202210859426.7
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115085397A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 梁星
• 申請（專利權）人: 上海南芯半導體科技股份有限公司
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J7/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發明屬于手機無線充電技術領域，具體的說是涉及一種小線圈無線充電系統。本發明的充電系統包括發射端和接收端，所述接收端的整流橋采用半橋自啟動實現方法，所述半橋自啟動方法是利用自舉電荷泵在接收端輸入信號控制下自啟動工作，使與自舉電荷泵輸出相連的整流橋開關管自啟動，其他開關管關閉從而整流橋進入半橋模式。本發明提出的半橋自啟動方案在相比于傳統上電啟動方案，可以解決低壓下MCU正常啟動問題。

技術領域

本發明屬于手機無線充電技術領域，具體的說是涉及一種小線圈模型的無線充電系統。

背景技術

在手機無線大功率充電應用場景中，手機內電感線圈損耗是熱損的主要來源，以50w(20V/2.5A)RX功率來分析，常規線圈感值12uH，線圈內阻在300mohm左右，線圈RMS電流在3A，則線圈損耗在2.7w，如果可以將線圈感值減半，那么線圈內阻可以相應降低一半，損耗可以降低一半，手機充電過熱問題可以有效緩解。但是這種小線圈模型會引入另一個系統問題，在線圈耦合系數較低場景下整流器輸出電壓會相應降低一半，可能會低于芯片正常工作的最低電壓，進而導致系統無法進行正常通信工作。

T/RX電路拓撲結構如圖1所示，LP和CP代表TX端諧振電感和諧振電容，LS和CS代表RX端諧振電感和諧振電容。

傳統無線RX充電系統流程如圖2所示，RX線圈移入充電盤，整流器VRECT電壓上電，當VRECT電壓建立到欠壓保護閾值點后MCU開始啟動，軟件配置同步整流模式后開始RX充電。這種系統上電方案在小線圈模型應用場景下存在的主要問題在于：在低耦合條件下，常規線圈模型VRECT最低電壓會到3V左右，小線圈模型由于感值降低，對應的VRECT電壓最低會到1.5V左右，因此會出現由于VRECT電壓過低MCU無法啟動工作，進而無法正常充電的可能。

發明內容

本發明針對上述問題，提出一種低增益半橋自啟動實現方案。

針對上述問題，本發明的技術方案是：

一種小線圈無線充電系統，系統包括發射端和接收端，所述接收端的整流橋采用半橋自啟動實現方法，所述半橋自啟動方法是利用自舉電荷泵在接收端輸入信號控制下自啟動工作，使與自舉電荷泵輸出相連的整流橋開關管自啟動，其他開關管關閉從而整流橋進入半橋模式。

進一步的，所述自舉電荷泵包括第一續流二極管、第二續流二極管、第一電阻、第二電阻和飛電容，其中第一續流二極管的正極與整流橋的輸出連接，整流橋的輸入通過一個二極管接第一續流二極管的正極，第一續流二極管的負極通過第一電阻后接飛電容的一端和第二續流二極管的正極，飛電容的另一端通過第二電阻后接地；第二續流二極管的負極接半橋開關管的柵極。

進一步的，所述整流橋包括第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管，第一開關管和第三開關管為上管，第二開關管和第四開關管為下管，其中第四開關管為半橋開關管，即整流橋上電啟動初始時刻，第一開關管、第二開關管、第三開關管保持關斷模式，第四開關管通過自舉電荷泵保持開啟狀態，整流橋進入半橋模式，此時整流橋輸出倍壓上升；

還包括柵驅動電路，所述柵驅動電路的輸出與第四開關管柵極連接，柵驅動電路導通時，第四開關管柵電平進入低阻模式。

所述整流橋具備在半橋模式和全橋模式之間切換的能力，具體為：整流橋輸出升壓至欠壓保護后，數字MCU啟動工作，自啟動電路關閉，當整流橋電壓升高至第一閾值電壓后MCU發送模式切換指令，整流橋進入全橋模式，當整流橋電壓降低至第二閾值電壓后MCU判斷整流橋退出到半橋模式；所述第一閾值電平是第二閾值電平的兩倍以上

本技術方案的有益效果是：本發明提出的半橋自啟動方案在相比于傳統上電啟動方案，可以解決低壓下MCU正常啟動問題。

附圖說明

圖1為T/RX電路拓撲結構；

圖2為傳統無線RX充電系統流程；