无线充电装置及其解调模块

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，更具体地，涉及无线充电装置及其解调模块。

背景技术

无线充电技术是将电能以无线传送的方式从供电设备传送至用电设备的技术。由于无须使用任何物理插头和线缆连接二者，因此，采用无线充电技术的用电设备具有便利且安全地充电的优点。采用无线充电技术的供电设备和用电设备也称为非接触式能量传送设备。例如，无线充电技术已经广泛地用于手机等移动终端中。

然而，各种供电设备分别采用不同的电能传送方式，例如，电磁感应、无线电波和磁共振等，并且各种供电设备分别支持不同的无线充电标准，例如，Qi标准，A4WP标准、iNPOFi技术、Wi-Po技术。对于用电设备而言，只有支持相应的无线充电标准才能与供电设备匹配以获取电能。现有的供电设备和用电设备采用支持至少一种协议的专用芯片，并且还配备有相应的接收天线和发送天线，以实现供电设备和用电设备之间的通信功能和充电控制功能。

在供电设备和用电设备中使用无线充电的专用芯片，不仅导致电路复杂，而且只能支持有限类型的预定协议，并且专用的接收天线和发送天线也会导致设备体积的增大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种无线充电装置及其解调模块，采用实时配置的工作参数支持不同协议并且可以省去专用芯片。

根据本发明的一方面，提供一种用于无线充电装置的解调模块，包括：锁相环，对数据信号进行频率解调以获取与所述数据信号的频率相对应的控制电压；以及频率码表查询器，从所述锁相环接收所述控制电压，根据控制电压查询频率码表从而将所述数据信号解析得到配置数据，其中，所述配置数据用于实时配置所述无线充电装置的工作参数。

优选地，还包括：带通滤波器，与所述锁相环相连接，对天线的接收信号进行滤波，以获得有效带宽频率的数据信号，以及将所述数据信号提供至所述锁相环。

优选地，还包括：状态检测器，连接在所述锁相环和所述频率码表查询器之间，从所述无线充电装置的控制模块获取收发状态信号，以及在所述收发状态信号指示所述无线充电装置处于空闲模式时且所述控制电压有效时，转发所述控制电压。

优选地，还包括：数据堆栈，与所述频率码表查询器相连接，用于暂存所述配置数据，以及产生栈状态信号以指示所述配置数据的接收开始或完成。

优选地，所述锁相环的内部包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器组成的前向通路和分频器组成的频率相位的反馈通路，在接收到所述数据信号时，所述压控振荡器的输出信号频率与数据信号保持固定的相位差，采用所述压控振荡器的控制电压实现所述数据信号的频率解调。

根据本发明的另一方面，提供一种无线充电装置，包括：振荡器，用于产生频率信号；功率放大器，与所述振荡器相连接，对所述频率信号进行放大；第一天线和第一匹配网络，所述第一天线经由所述第一匹配网络与所述功率放大器相连接，将所述频率信号转变为辐射场从而传送电能；上述的解调模块，与所述第一天线相连接以接收数据信号，以及对所述数据信号解调以获得配置数据；以及控制模块，与所述解调模块相连接以获得所述配置数据，与所述振荡器、所述功率放大器和所述第一匹配网络至少之一相连接，根据所述配置数据提供相应的调节信号。

优选地，所述无线充电装置处于发送、接收和空闲模式之一。

优选地，在所述控制模块检测到外部的用电设备时，所述无线充电装置处于发送模式，经由所述第一天线传送电能，以及经由所述第一天线接收数据信号。

优选地，在所述控制模块未检测到外部的用电设备时，所述无线充电装置处于空闲模式，所述无线充电装置停止传送电能，以及经由所述第一天线接收数据信号。

优选地，所述控制模块从所述数据堆栈接收栈状态信号，所述栈状态信号指示所述配置数据的接收开始或完成。

优选地，在所述配置数据的接收开始时，所述无线充电装置处于接收模式，在所述配置数据的接收完成时，所述无线充电装置恢复传送模式。

优选地，所述调节信号用于控制所述频率信号的工作频率。

优选地，所述无线充电装置接收的数据信号包括至少一个协议相关的配置数据，用于将所述无线充电装置的工作参数实时配置成与外部的用电设备的工作参数彼此匹配。

根据该实施例的无线充电装置，在解调模块中采用锁相环进行频率解调以获取与数据信号的频率相对应的控制电压，以及根据控制电压查询频率码表直接解析数据，可以快速将数据信号解析得到配置数据。因此，无线充电装置无需使用支持至少一个协议的专用芯片，而是将至少一个协议相关的配置数据，实时地发送至无线充电装置，使得无线充电装置的工作参数符合至少一个协议。无线充电装置的天线兼有电能传送和数据通信功能，因此可以省去专用于数据通信的发送天线和接收天线。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出根据现有技术的无线充电系统的示意性框图。

图2示出根据本发明实施例的无线充电系统的示意性框图。

图3示出根据本发明实施例的无线充电装置中解调模块的详细框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

下面，参照附图对本发明进行详细说明。

图1示出根据现有技术的无线充电系统的示意性框图。无线充电系统100包括供电设备110和用电设备120，在二者之间采用无线电波方式传送电能。

供电设备110在工作状态产生用于提供能量传送的辐射场。用电设备120耦合到辐射场，从辐射场获取电磁能量并且产生充电电流对蓄电池131进行充电。供电设备110与用电设备120两者隔开距离。在该实施例中，根据相互谐振关系来配置供电设备110与用电设备120。当用电设备120的谐振频率与供电设备110的谐振频率非常接近时，当用电设备120定位于辐射场的“近场”中时，供电设备110与用电设备120之间的电能传输损耗最小。

供电设备110还包括用于提供用于电能发射的装置的天线116，且用电设备120还包括用于提供用于电能接收的装置的天线126。根据应用及待与其相关联的装置来设定天线116和126的参数。供电设备110与用电设备120的电能传送与天线116和126的耦合效率相关，将天线116的近场中的大部分能量耦合到天线126中，而非以电磁波形式将大部分能量传播到远场。天线116与天线126周围的可发生此近场耦合的区域称作耦合模式区。

供电设备110还包括振荡器111、功率放大器112、以及匹配网络113。振荡器111例如为压控振荡器，根据频率调节信号产生期望频率的调节信号。功率放大器112对频率信号进行放大，经由匹配网络113提供至天线116产生辐射场。匹配网络113用于将供电设备110的阻抗与天线116相匹配。

用电设备120还包括匹配网络121、以及整流器122。匹配网络121用于将用电设备120的阻抗与天线126相匹配。整流器122将经由天线126接收的电能转换成直流输出电压，对蓄电池131进行充电，或者直接对用电设备的电路模块进行供电。

在根据现有技术的无线充电系统100中，用电设备120与供电设备110可在单独的通信信道(例如，蓝牙、紫蜂(zigbee)、蜂窝等)上通信，从而符合相关协议的数据通信要求。

图2示出根据本发明实施例的无线充电系统的示意性框图。无线充电系统200包括供电设备210和用电设备220，在二者之间采用无线电波方式传送电能。

供电设备210在工作状态产生用于提供能量传送的辐射场。用电设备220耦合到辐射场，从辐射场获取电磁能量并且产生充电电流对蓄电池131进行充电。供电设备210与用电设备220两者隔开距离。在该实施例中，根据相互谐振关系来配置供电设备210与用电设备220。当用电设备220的谐振频率与供电设备210的谐振频率非常接近时，当用电设备220定位于辐射场的“近场”中时，供电设备210与用电设备220之间的电能传输损耗最小。

供电设备210还包括用于提供用于电能发射的装置的天线116，且用电设备220还包括用于提供用于电能接收的装置的天线126。根据应用及待与其相关联的装置来设定天线116和126的参数。供电设备210与用电设备220的电能传送与天线116和126的耦合效率相关，将天线116的近场中的大部分能量耦合到天线126中，而非以电磁波形式将大部分能量传播到远场。天线116与天线126周围的可发生此近场耦合的区域称作耦合模式区。

供电设备210还包括振荡器111、功率放大器112、匹配网络113、控制模块114、以及解调模块115。振荡器111例如为压控振荡器，根据频率调节信号产生期望频率的调节信号。功率放大器112对频率信号进行放大，经由匹配网络113提供至天线116产生辐射场。匹配网络113用于将供电设备210的阻抗与天线116相匹配。解调模块115与天线116相连接，从用电设备220接收与配置数据相关的数据信号。控制模块114与解调模块115相连接，从解调模块115接收配置数据，根据配置数据产生振荡器111、功率放大器112和匹配网络113至少之一的调节信号。

用电设备220还包括匹配网络121、整流器122、以及配置模块123。匹配网络121用于将用电设备220的阻抗与天线126相匹配。整流器122将经由天线126接收的电能转换成直流输出电压，对蓄电池131进行充电，或者直接对用电设备的电路模块进行供电。配置模块123与天线126相连接，将配置数据调制成数据信号，经由天线126发送至供电设备210。

根据该实施例的无线充电系统200，供电设备210工作于发送、接收和空闲模式。供电设备210为半双工模式，在发送模式中不仅可以发送电能而且可以接收和解析数据信号。例如，在供电设备210未检测到用电设备220的存在时，供电设备210处于空闲模式，振荡器111停止工作，从而停止电能发送。在供电设备210检测到用电设备220的存在时，供电设备210处于发送模式，振荡器111工作，从而维持电能发送。在供电设备210检测到用电设备220发送数据信号时，供电设备210处于接收模式，振荡器111暂停工作，从而暂停电能发送。

进一步地，在供电设备210的接收模式中，解调模块115从用电设备220接收数据信号，从数据信号中解析出配置数据，控制模块114根据配置数据产生振荡器111、功率放大器112和匹配网络113至少之一的调节信号。供电设备210的工作参数与用电设备220的工作参数相匹配，使得供电设备210与用电设备220之间的电能传输损耗最小。

在该实施例中，无线充电系统200的供电设备210和用电设备220无需使用支持至少一个协议的专用芯片，而是将至少一个协议相关的配置数据，从用电设备220实时地发送至供电设备210，使得二者的工作参数彼此匹配。供电设备210的天线116和用电设备220的天线126兼有电能传送和数据通信功能，因此可以省去专用于数据通信的发送天线和接收天线。

图3示出根据本发明实施例的无线充电装置中解调模块的详细框图。该无线充电装置例如是图2所示的无线充电系统中的供电设备。

在无线充电装置中，天线116兼有电能传送和数据通信功能。在工作状态，无线充电装置经由天线116发送工作频率的无线电波以传送电能，经由天线116接收通信频率的无线电波以接收数据信号。

解调模块115包括带通滤波器11、锁相环12、状态检测器13、频率码表查询器14、数据堆栈15。解调模块115从数据信号中解析出配置数据，以及将配置数据提供至无线充电装置的控制模块，进一步控制无线充电装置的工作参数。

带通滤波器11与天线116相连接以获取接收信号，对天线116的接收信号进行滤波，以获得通信频率的数据信号。带通滤波器11仅保留有效的带宽频率，去除高频和低频干扰。

锁相环12与带通滤波器11相连接以获取数据信号。锁相环12的内部包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器组成的前向通路和分频器组成的频率相位的反馈通路。锁相环12的输入信号是数据信号，输出信号是压控振荡器的控制电压。由于锁相环12的工作原理，压控振荡器的输出信号频率与数据信号保持固定的相位差，压控振荡器的控制电压反映输入信号的频率变化。因此，采用锁相环12中的控制电压实现数据信号的频率解调。

状态检测器13与锁相环12相连接以获取控制电压，与无线充电装置的控制模块相连接以获取收发状态信号。该收发状态信号用于指示所述无线充电装置处于发送模式和空闲模式之一。在所述无线充电装置处于空闲模式且所述控制电压有效时时，所述状态检测器13转发所述控制电压。

频率码表查询器14与状态检测器13相连接以获取控制电压，将控制电压与自身的频率码表进行比对以获取配置数据。

数据堆栈15与频率码表查询器14相连接，用于暂存配置数据。数据堆栈15向无线充电装置的控制模块发送栈状态。无线充电装置的控制模块根据栈状态判断配置数据的接收是否开始或是否完成。在配置数据的接收开始时，无线充电装置处于接收模式，暂停电能发送。在配置数据的接收完成时，无线充电装置从数据堆栈15读取配置数据，根据配置数据产生所述振荡器、所述功率放大器和所述第一匹配网络至少之一的调节信号，然后恢复电能发送。

在该实施例中，无线充电装置的解调模块采用锁相环进行频率解调以获取与数据信号的频率相对应的控制电压，以及根据控制电压查询频率码表直接解析数据，可以快速将数据信号解析得到配置数据。因此，无线充电装置无需使用支持至少一个协议的专用芯片，而是将至少一个协议相关的配置数据，实时地发送至无线充电装置，使得无线充电装置的工作参数符合至少一个协议。无线充电装置的天线兼有电能传送和数据通信功能，因此可以省去专用于数据通信的发送天线和接收天线。

应当说明的是，在本发明的描述中，所含术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。