Приемник беспроводной зарядки, система зарядки и терминал
WIRELESS CHARGING RECEIVER, CHARGING SYSTEM AND TERMINAL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к области разработки терминалов, а более конкретно, - к приемнику беспроводной зарядки, системе зарядки и терминалу.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] По мере широкого использования терминалов технология беспроводной зарядки приобретает важную роль в процессе зарядки терминала.
[0003] На современном уровне техники терминал оснащается приемником беспроводной зарядки, и приемник и передатчик беспроводной зарядки оснащаются катушками. Если ток в передатчике беспроводной зарядки протекает через зарядную катушку, то может генерироваться электромагнитное поле. Если катушка приемника беспроводной зарядки располагается близко к электромагнитному полю, в приемнике беспроводной зарядки может генерироваться ток, в результате чего посредством преобразования между током и электромагнитным полем осуществляется зарядка терминала. Батарея в терминале характеризуется низким входным напряжением, порядка 4 В. Для повышения мощности и эффективности зарядки обычно на выходе передатчика беспроводной зарядки генерируется высокое выходное напряжение, и преобразование напряжения может выполняться с помощью понижающих преобразователей (buck-конвертеров), встроенных в приемник беспроводной зарядки и передатчик беспроводной зарядки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Для решения проблем, имеющихся на существующем уровне техники, в рамках раскрытия настоящего изобретения предлагаются приемник беспроводной зарядки, система зарядки и терминал.
[0005] В соответствии с первым аспектом вариантов раскрытия настоящего изобретения предлагается приемник беспроводной зарядки. Приемник содержит приемную катушку, приемную микросхему и микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами. Приемная катушка сконфигурирована для связи с переменным магнитным полем передающей катушки передатчика беспроводной зарядки с целью получения питания переменного тока (АС). Приемная микросхема имеет вход, соединенный с приемной катушкой, и выход, соединенный со входом микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, и сконфигурирована для преобразования питания переменного тока в первое питание постоянного тока (DC). Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами имеет выход, соединенный с батареей, и сконфигурирована для вывода второго питания постоянного тока, основанного на первом питании постоянного тока, и зарядки батареи на основе второго питания постоянного тока. Напряжение второго питания постоянного тока меньше напряжения первого питания постоянного тока, и ток второго питания постоянного тока больше тока первого питания постоянного тока.
[0006] Согласно возможным вариантам реализации, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами содержит микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада и микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада. Приемник беспроводной зарядки также содержит микросхему управления питанием (PMIC, Power Management Chip). Вход микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада соединяется с приемной микросхемой, выход микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада соединяется со входом микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада и входом PMIC, а выход микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада и выход PMIC соединяются с батареей. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада сконфигурирована для вывода третьего питания постоянного тока на основе первого питания постоянного тока. Напряжение третьего питания постоянного тока меньше напряжения первого питания постоянного тока, и ток третьего питания постоянного тока больше тока первого питания постоянного тока. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада сконфигурирована для вывода второго питания постоянного тока на основе третьего питания постоянного тока и для зарядки батареи с использованием первого тока на основе второго питания постоянного тока. Напряжение второго питания постоянного тока меньше напряжения третьего питания постоянного тока, и ток второго питания постоянного тока больше тока третьего питания постоянного тока. PMIC сконфигурирована для зарядки батареи с помощью второго тока, основанного на втором питании постоянного тока, при этом второй ток меньше первого тока.
[0007] Согласно возможному варианту осуществления микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для обнаружения протекающего тока и перехода в режим ограничения тока в том случае, если протекающий ток больше или равен сумме порогового значения тока и отклонения первого тока. Отклонение первого тока больше или равно нулю и меньше порогового значения тока.
[0008] Согласно возможному варианту осуществления, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами сконфигурирована для перехода в режим ограничения тока посредством по меньшей мере одного из следующего: возрастание сопротивления в открытом состоянии внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами; разъединение внутреннего переключательного вентиля для заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами; параллельное подключение зарядного конденсатора к выходу микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами для разряда; и уменьшение периода заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами.
[0009] Согласно возможному варианту осуществления, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для выхода из режима ограничения тока в том случае, если протекающий ток становится меньше разности между пороговым значением тока и отклонением второго тока. Отклонение второго тока больше или равно нулю и меньше порогового значения тока.
[0010] Согласно возможному варианту осуществления протекающий ток включает одно из следующего: входной ток микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, выходной ток микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами и ток во внутреннем переключательном вентиле в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами.
[0011] Согласно возможному варианту осуществления, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для настройки порогового значения тока в соответствии с первой управляющей командой, поступающей из процессора терминала.
[0012] Согласно возможному варианту осуществления микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для перехода в состояние сквозной передачи в соответствии со второй управляющей командой, поступающей из процессора терминала.
[0013] В соответствии со вторым аспектом вариантов раскрытия настоящего изобретения, предлагается терминал. Терминал содержит приемник беспроводной зарядки, соответствующий любому из вариантов осуществления первого аспекта, описанных выше.
[0014] Согласно возможному варианту осуществления терминал также содержит процессор. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для обнаружения протекающего тока и перехода в режим ограничения тока в том случае, если протекающий ток больше или равен сумме порогового значения тока и отклонения первого тока. Отклонение первого тока больше или равно нулю и меньше порогового значения тока. Процессор сконфигурирован для вывода первой управляющей команды для настройки порогового значения тока в соответствии с ожидаемым в настоящий момент значением протекающего тока. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для настройки порогового значения тока в соответствии с первой управляющей командой.
[0015] Согласно возможному варианту осуществления, процессор также сконфигурирован для уменьшения выходного напряжения приемной микросхемы приемника беспроводной зарядки в соответствии с сопротивлением в открытом состоянии внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, проводящим состоянием внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами или продолжительностью заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами.
[0016] Согласно возможному варианту осуществления, процессор также сконфигурирован для вывода второй управляющей команды для перевода микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами в состояние сквозной передачи в случае наступления периода зарядки постоянным напряжением, и микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для перехода в состояние сквозной передачи в соответствии со второй управляющей командой.
[0017] В соответствии с третьим аспектом вариантов раскрытия настоящего изобретения предлагается система зарядки. Система зарядки содержит передатчик беспроводной зарядки, батарею и приемник беспроводной зарядки, соответствующие любому из вариантов осуществления первого аспекта, описанных выше.
[0018] Согласно возможному варианту осуществления, система зарядки также содержит процессор. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для обнаружения протекающего тока и перехода в режим ограничения тока в том случае, если протекающий ток больше или равен сумме порогового значения тока и отклонения первого тока. Отклонение первого тока больше или равно нулю и меньше порогового значения тока. Процессор сконфигурирован для вывода первой управляющей команды для настройки порогового значения тока в соответствии с ожидаемым в настоящий момент времени значением протекающего тока. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для настройки порогового значения тока в соответствии с первой управляющей командой.
[0019] Согласно возможному варианту осуществления, процессор также сконфигурирован для уменьшения выходного напряжения приемной микросхемы приемника беспроводной зарядки в соответствии с сопротивлением в открытом состоянии внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, проводящим состоянием внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами или продолжительностью заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами.
[0020] Согласно возможному варианту осуществления, процессор также сконфигурирован для вывода второй управляющей команды для перевода микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами в состояние сквозной передачи в случае наступления периода зарядки постоянным напряжением, и микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для перехода в состояние сквозной передачи в соответствии со второй управляющей командой.
[0021] Согласно возможному варианту осуществления, передатчик беспроводной зарядки содержит зарядное устройство, передающую микросхему и передающую катушку. Передающая микросхема имеет вход, соединенный с зарядным устройством, и выход, соединенный с передающей катушкой; и сконфигурирована для связи с зарядным устройством на основе протокола управления, для управления зарядным устройством с целью вывода питания постоянного тока и преобразования питания постоянного тока в питание переменного тока. Передающая катушка сконфигурирована для преобразования питания переменного тока в переменное магнитное поле.
[0022] Посредством приемника беспроводной зарядки, системы зарядки и терминала, представленных в рамках раскрытия настоящего изобретения, приемная катушка связывается с переменным магнитным полем передающей катушки передатчика беспроводной зарядки для получения питания переменного тока; приемная микросхема конфигурируется для преобразования питания переменного тока в первое питание постоянного тока; и микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами конфигурируется для вывода второго питания постоянного тока на основе первого питания постоянного тока и для зарядки батареи на основе второго питания постоянного тока, при этом напряжение второго питания постоянного тока меньше напряжения первого питания постоянного тока, и ток второго питания постоянного тока больше тока первого питания постоянного тока, в результате чего повышается мощность и эффективность зарядки путем применения микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, обладающей высокой эффективностью преобразования. Кроме того, чем выше выходное напряжение передатчика беспроводной зарядки, тем в большей степени становится заметным повышение эффективности зарядки.
[0023] Следует принимать во внимание, что как предшествующее общее описание, так и последующее подробное описание представлено только в качестве примера и для разъяснения сути изобретения, и не ограничивает его объем, определенный в формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0024] Прилагаемые чертежи, которые включены в состав этого описания и составляют одну из его частей, иллюстрируют варианты осуществления, согласующиеся с раскрытием настоящего изобретения, и совместно с изложением помогают разобраться в принципах настоящего изобретения.
[0025] На фиг. 1 показана блок-схема приемника беспроводной зарядки в соответствии с примером раскрытия настоящего изобретения.
[0026] На фиг. 2А и фиг. 2B показаны схемы процессов преобразования, выполняемых микросхемой преобразования с переключаемыми конденсаторами, в соответствии с примером раскрытия настоящего изобретения.
[0027] На фиг. 3 показана блок-схема приемника беспроводной зарядки в соответствии с примером раскрытия настоящего изобретения.
[0028] На фиг. 4 показана блок-схема приемника беспроводной зарядки в соответствии с примером раскрытия настоящего изобретения.
[0029] На фиг. 5А и фиг. 5B показаны временные диаграммы сигналов в соответствии с примером раскрытия настоящего изобретения.
[0030] На фиг. 6 и фиг. 7 показаны блок-схемы приемника беспроводной зарядки в соответствии с примером раскрытия настоящего изобретения.
[0031] На фиг. 8 показана блок-схема терминала 800 в соответствии с примером раскрытия настоящего изобретения.
[0032] На фиг. 9 показан график зарядки батареи в соответствии с примером раскрытия настоящего изобретения.
[0033] На фиг. 10 показана блок-схема системы зарядки в соответствии с примером раскрытия настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0034] Далее более подробно описываются примеры осуществления настоящего изобретения, иллюстрируемые посредством прилагаемых чертежей. Если в последующем описании приводятся ссылки на прилагаемые чертежи, то на различных чертежах одинаковые или схожие элементы могут обозначаться одинаковыми или схожими номерами, если не указано иное. Варианты, описываемые в последующих примерах осуществления, не охватывают всех вариантов реализации, не противоречащих раскрытию настоящего изобретения. Напротив, в этом описании приводятся только примеры реализации устройства и способов, соответствующих некоторым аспектам раскрытия настоящего изобретения, сущность которого излагается в прилагаемой формуле изобретения.
[0035] На фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая приемник беспроводной зарядки в соответствии с примером раскрытия настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, приемник 10 беспроводной зарядки согласно варианту осуществления может содержать приемную катушку 11, приемную микросхему 12 и микросхему 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами. Приемная катушка 11 сконфигурирована для связи с переменным магнитным полем передающей катушки передатчика беспроводной зарядки для получения питания переменного тока (АС). Приемная микросхема 12 имеет вход, соединенный с приемной катушкой 11, и выход, соединенный со входом микросхемы 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами. Приемная микросхема 12 сконфигурирована для преобразования питания переменного тока в первое питание постоянного тока (DC). Микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами имеет выход, соединенный с батареей. Микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами сконфигурирована для вывода второго питания постоянного тока на основе первого питания постоянного тока и для зарядки батареи на основе второго питания постоянного тока. Напряжение второго питания постоянного тока меньше напряжения первого питания постоянного тока, а ток второго питания постоянного тока больше тока первого питания постоянного тока.
[0036] Таким образом, приемная катушка 11 может осуществлять связь с переменным магнитным полем передающей катушки передатчика беспроводной зарядки для получения питания переменного тока. Приемная микросхема 12 может преобразовывать питание переменного тока в питание постоянного тока. Микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами может выводить напряжение второго питания постоянного тока на основе первого питания постоянного тока и заряжать батарею на основе второго питания постоянного тока. Напряжение второго питания постоянного тока меньше напряжения первого питания постоянного тока, и ток второго питания постоянного тока больше тока первого питания постоянного тока.
[0037] Связь может представлять собой прямое и косвенное соединение.
[0038] Приемная катушка 11 может представлять собой катушку любого типа, которая может иметь связь с переменным магнитным полем для получения питания переменного тока.
[0039] Приемная микросхема 12 может представлять собой любую микросхему, которая может выпрямлять напряжение питания переменного тока для получения питания постоянного тока.
2
[0040] Микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами может выводить второе питание постоянного тока на основе первого питания постоянного тока, то есть микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами понижает напряжение первого питания постоянного тока, выводимое приемной микросхемой 12, и повышает ток первого питания постоянного тока. В это время можно считать, что микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами находится в рабочем состоянии. Обычно какой-то внешний контакт микросхемы 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами конфигурируется для перевода этой микросхемы в состояние сквозной передачи, или состояние разомкнутой цепи. Кроме того, микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами может переводиться в рабочее состояние другой микросхемой, такой как микросхема управления питанием (PMIC), процессором или однокристальным микрокомпьютером. Подробные реализации способа управления микросхемой 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами другой микросхемой для перевода в рабочее состояние не ограничиваются в раскрытии настоящего изобретения. Например, другая микросхема может передавать команду в микросхему 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами для перевода ее в рабочий режим через протокол IC (inter-integrated circuit, связь между интегральными микросхемами).
[0041] Микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами представляет собой микросхему для уменьшения напряжения и увеличения тока с помощью переключателя, управляющего зарядом/разрядом конденсатора. В альтернативном варианте микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами может представлять собой микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами с коэффициентом 1/n, где n может быть равно 1,5, 2, 3 и т.п.
OUT
IN
OUT
IN
OUT
IN
[0042] Процесс преобразования, выполняемый микросхемой 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами, можно разделить на первую стадию Ф1 и вторую стадию Ф2. На первой стадии Ф1, как показано на фиг. 2А, внутренние переключательные вентили S1, S3, S5 и S7 включены, конденсатор CF1 заряжается, конденсатор CF2 разряжается, и направление тока отмечено на фиг. 2А стрелками. На второй стадии Ф2, как показано на фиг. 2B, внутренние переключательные вентили S2, S4, S6 и S8 включены, конденсатор CF1 разряжается, конденсатор CF2 заряжается, и направление тока отмечено на фиг. 2B стрелками. В результате такого повторного включения/отключения внутренних переключательных вентилей можно получить следующие значения выходного напряжения и тока: V=1/n V и I=n * I. Следует отметить, что на фиг. 2А и 2B обозначения С1Р, C1N, GND, С2Р, C2N, V и V соответствуют контактам, а СВ соответствует конденсатору.
[0043] Следует отметить, что микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами обладает высокой эффективностью преобразования, которая может достигать 98%. В то же время buck-конвертер обладает низкой эффективностью преобразования, и чем больше разность между входным и выходным напряжением buck-конвертера, тем больше уровень тепловыделения и меньше эффективность преобразования. Таким образом, по сравнению с уменьшением напряжения с помощью buck-конвертера, можно добиться повышения эффективности зарядки посредством уменьшения напряжения и увеличения тока с использованием микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами. При зарядке с высоким уровнем мощности, выходное напряжение передатчика беспроводной зарядки значительно отличается от входного напряжения батареи, и buck-конвертер менее эффективен. Таким образом, при зарядке с высоким уровнем мощности повышение эффективности зарядки вследствие применения микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами становится более значительным.
[0044] В приемнике беспроводной зарядки, соответствующем варианту осуществления настоящего изобретения, приемная катушка связывается с переменным магнитным полем передающей катушки передатчика беспроводной зарядки для получения питания переменного тока; приемная микросхема конфигурируется для преобразования питания переменного тока в питание постоянного тока; и микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами конфигурируется для вывода второго питания постоянного тока на основе первого питания постоянного тока и зарядки батареи на основе второго питания постоянного тока, при этом напряжение второго питания постоянного тока меньше напряжения первого питания постоянного тока, и ток второго питания постоянного тока больше тока первого питания постоянного тока, в результате чего повышается мощность и эффективность зарядки путем применения микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, обладающей высокой эффективностью преобразования. Кроме того, чем выше выходное напряжение передатчика беспроводной зарядки, тем в большей степени становится заметным повышение эффективности зарядки.
[0045] На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая приемник беспроводной зарядки в соответствии с примером раскрытия настоящего изобретения. Как показано на фиг. 3, на основе варианта осуществления, изображенного на фиг. 1, микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами содержит микросхему 131 преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада и микросхему 132 преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада. Приемник беспроводной зарядки также содержит микросхему 14 управления питанием (PMIC), такую как buck-конвертер. Вход микросхемы 131 преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада соединяется с приемной микросхемой 12, выход микросхемы 131 преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада соединяется со входом микросхемы 132 преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада и входом PMIC 14, и выход микросхемы 132 преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада и выход PMIC 14 соединяются с батареей. Микросхема 131 преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада сконфигурирована для вывода третьего питания постоянного тока на основе первого питания постоянного тока. Напряжение третьего питания постоянного тока меньше напряжения первого питания постоянного тока, и ток третьего питания постоянного тока больше тока первого питания постоянного тока (то есть, напряжение первого питания постоянного тока, подаваемое микросхемой 12, уменьшается, и ток первого питания постоянного тока увеличивается). Микросхема 132 преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада сконфигурирована для вывода второго питания постоянного тока на основе третьего питания постоянного тока и для зарядки батареи с использованием первого тока на основе второго питания постоянного тока. Напряжение второго питания постоянного тока меньше напряжения третьего питания постоянного тока, и ток второго питания постоянного тока больше тока третьего питания постоянного тока (то есть батарея заряжается после уменьшения напряжения третьего питания постоянного тока, выводимого микросхемой 131 преобразования с переключаемыми конденсаторами, и увеличения тока третьего питания постоянного тока). PMIC 14 сконфигурирована для зарядки батареи с помощью второго тока, основанного на втором питании постоянного тока, при этом второй ток меньше первого тока. В данном случае зарядка батареи первым током должна пониматься как зарядка постоянным током, а зарядка батареи вторым током должна пониматься как зарядка постоянным напряжением.
[0046] А именно, при зарядке с использованием высокого уровня мощности PMIC 14 не работает, микросхема 132 преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада функционирует, и зарядка с использованием высокого уровня мощности реализуется посредством микросхемы 132 преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада. Если зарядка осуществляется с использованием низкого уровня мощности, PMIC 14 функционирует, а микросхема 132 преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада не работает, и зарядка с использованием низкого уровня мощности реализуется посредством PMIC 14. В альтернативном варианте, процессор терминала управляет тем, работает или нет PMIC 14 и микросхема 132 преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада. Ф именно, период зарядки постоянным током может быть реализован посредством микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада и микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада, а период зарядки постоянным напряжением может быть реализован посредством микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада и PMIC. В данном случае PMIC может представлять собой микросхему зарядки. Следует отметить, что при зарядке с использованием низкого уровня мощности, например 5 Вт, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами может находиться в состоянии сквозной передачи. Например, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада находится в состоянии сквозной передачи, а микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада находится в разомкнутом состоянии.
OUT
REC
REC
REC
OUT
REC
OUT
[0047] Как показано на фиг. 4, помимо зарядки батареи, приемник беспроводной зарядки также обеспечивает питание для программной и аппаратной системы терминала. Если терминал заряжает батарею через приемник беспроводной зарядки, нагрузка dl программной и аппаратной системы терминала обычно пульсирует, что может привести к изменению тока I на величину ΔI и, таким образом, к изменению тока I (например, если микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами содержит два каскада, и каждый из них представляет собой микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами с коэффициентом 1/2, изменение I составит 1/4ΔI). Значительное изменение величины I воздействует на связь с системой беспроводной зарядки. Например, связь с системой беспроводной зарядки может оборваться. Например, как показано на фиг. 5А, позиция 51 представляет сигнал I, а позиция 52 - сигнал V, обусловленный пульсацией I.
REC
OUT
REC
OUT
OUT
[0048] Кроме того, как показано на фиг. 5B, когда выполняется беспроводная зарядка, передающей микросхеме в передатчике беспроводной зарядки в реальном времени требуется осуществлять связь с приемной микросхемой в приемнике беспроводной зарядки, и на напряжение V может накладываться большая амплитуда пульсаций, в результате чего ток I пульсирует с высокой частотой при выполнении связи, что легко может вызвать проблему, связанную с избыточной зарядкой. Например, в предположении, что V достигает приблизительно 400 мВ, пульсации выходного напряжения V составляют 100 мВ после прохождения через две микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами с коэффициентом 1/2. Если внутреннее сопротивление батареи составляет 100 мОм, значение мгновенной флуктуации I равно 1А.
REC
[0049] Можно видеть, что как флуктуация нагрузки программной и аппаратной системы, так и проблема, вызванная флуктуацией V, может привести к изменению протекающего тока. Таким образом, для решения двух указанных выше проблем и повышения стабильности процесса зарядки в альтернативном варианте микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для обнаружения протекающего тока и перехода в режим ограничения тока в том случае, если протекающий ток больше или равен сумме порогового значения тока и отклонения первого тока. Отклонение первого тока больше или равно нулю и меньше порогового значения тока. В данном случае режим ограничения тока предназначен для ограничения тока микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами. А именно, в этом режиме может выполняться по меньшей мере одна из следующих операций: ограничение входного тока микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, ограничение выходного тока микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами и ограничение тока внутреннего переключательного вентиля. Если микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами переходит в режим ограничения тока, протекающий ток может уменьшаться, и тем самым устраняются указанные выше проблемы, связанные с тем, что протекающий ток подвержен внезапным изменениям.
[0050] А именно, если величина протекающего тока больше или равна сумме порогового значения тока и отклонения первого тока, это может указывать на то, что величина протекающего тока отклоняется от нормального значения, что может повлиять на связь в системе беспроводной зарядки или привести к избыточной зарядке батареи. Если величина протекающего тока меньше разности между пороговым значением тока и отклонением второго тока, это может указывать на то, что величина протекающего тока не отклоняется от нормального значения, влияние на связь в системе беспроводной зарядки не оказывается и не происходит избыточной зарядки батареи.
[0051] Альтернативно, протекающий ток включает любой из следующих компонентов: входной ток микросхемы 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами, выходной ток микросхемы 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами и ток во внутреннем переключательном вентиле в микросхеме 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами.
[0052] В альтернативном варианте, если микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами содержит микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада и микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада, то любая из этих микросхем может быть сконфигурирована для обнаружения протекающего тока и перехода в режим ограничения тока, если протекающий ток больше или равен сумме порогового значения тока и отклонения первого тока.
REC
BUS
OUT
OUT
[0053] Кроме того, в альтернативном варианте, если микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада сконфигурирована для обнаружения протекающего тока, то протекающий ток может включать любой из следующих: входной ток (I) микросхемы 131 преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада, выходной ток (I) микросхемы 131 преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада, ток I главной цепи, выводимый микросхемой 132 преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада и параллельно подключенной PMIC, и ток во внутреннем переключательном вентиле в микросхеме 131 преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада. Если микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада сконфигурирована для обнаружения протекающего тока, то протекающий ток может включать любой из следующих: входной ток микросхемы 131 преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада, выходной ток микросхемы 131 преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада, ток I главной цепи, выводимый микросхемой 132 преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада и параллельно подключенной PMIC, и ток во внутреннем переключательном вентиле в микросхеме 132 преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада.
[0054] В альтернативном варианте микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для выхода из режима ограничения тока в том случае, если протекающий ток становится меньше разности между пороговым значением тока и отклонением второго тока. Отклонение второго тока больше или равно нулю и меньше порогового значения тока. Следует отметить, что в данном случае выход из режима ограничения тока соответствует входу в режим ограничения тока.
[0055] В альтернативном варианте отклонение первого тока может совпадать с отклонением второго тока. С использованием отклонения первого тока и отклонения второго тока, значения которых больше 0, можно устранить многократное переключение между переходом в режим ограничения тока и выходом из режима ограничения тока.
REC
REC
REC
[0056] В альтернативном варианте микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами может переходить в режим ограничения тока путем увеличения сопротивления в открытом состоянии внутреннего переключательного вентиля в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами. В альтернативном варианте, для повышения эффективности зарядки в процессе работы микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, сопротивление внутреннего переключательного вентиля в открытом состоянии обычно является минимальным. Если протекающий ток больше или равен сумме порогового значения тока и отклонения первого тока, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами немедленно повышает сопротивление в открытом состоянии соответствующего внутреннего переключательного вентиля для перехода в режим ограничения тока, в результате чего снижается уровень протекающего тока. Кроме того, если протекающий ток меньше разности порогового значения тока и отклонения второго тока, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами немедленно снижает до минимума сопротивление в открытом состоянии соответствующего внутреннего переключательного вентиля для выхода из режима ограничения тока, в результате чего повышается уровень протекающего тока. Например, пороговое значение тока I может быть установлено равным 1,1 А, и если нагрузка (или V) программной и аппаратной системы пульсирует таким образом, что V становится больше или равно 1,1 А, то микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами немедленно реагирует на это в течение нескольких циклов переключения для перехода в режим ограничения тока и увеличения сопротивления в открытом состоянии соответствующих внутренних переключательных вентилей. Время отклика микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами обычно составляет несколько десятков микросекунд. Если флуктуация нагрузки (VREC) программной и аппаратной системы устраняется, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами выходит из режима ограничения тока, в результате чего сопротивление в открытом состоянии соответствующих внутренних переключательных вентилей снижается до минимального значения.
[0057] В альтернативном варианте внутренний переключательный вентиль может представлять собой полевой транзистор со структурой металл-оксид-полупроводник (MOSFET, Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor).
[0058] Следует отметить, что амплитуда регулировки внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами не ограничивается настоящим изобретением. В альтернативном варианте амплитуда регулировки может быть фиксированной или также может определяться в соответствии со значением разности между протекающим током и пороговым значением тока.
[0059] В альтернативном варианте микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами может переходить в режим ограничения тока путем разъединения внутреннего переключателя, заряжающего зарядный конденсатор в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами, или параллельного подключения зарядного конденсатора к выходу микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами. В данном случае зарядными конденсаторами могут являться CF1 и CF2, изображенные на фиг. 2А и фиг. 2B. Если процесс преобразования, выполняемый микросхемой 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами, находится на первой стадии Ф1, разъединение внутреннего переключательного вентиля, заряжающего зарядный конденсатор в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами, может осуществляться посредством выключения S1 и S3, а параллельное подключение зарядного конденсатора к выходу микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами может осуществляться посредством отключения S1 и S3 и включения S6 и S8. Если процесс преобразования, выполняемый микросхемой 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами, находится на второй стадии Ф2, разъединение внутреннего переключательного вентиля, заряжающего зарядный конденсатор в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами, может осуществляться посредством выключения S2 и S4, а параллельное подключение зарядного конденсатора к выходу микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами может осуществляться посредством выключения S2 и S4 и включения S5 и S7. Если протекающий ток больше или равен сумме порогового значения тока и отклонения первого тока, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами немедленно разъединяет внутренний переключательный вентиль, заряжающий зарядный конденсатор в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами, или параллельно подключает зарядный конденсатор к выходу микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами для разряда с целью перехода в режим ограничения тока, в результате чего снижается уровень протекающего тока. Кроме того, если протекающий ток меньше разности порогового значения тока и отклонения второго тока, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами восстанавливает нормальный процесс переключения для заряда и разряда конденсатора (например, первая стадия Ф1 и вторая стадия Ф2 на фиг. 2А и 2B соответствуют повторяемому процессу переключения внутреннего переключательного вентиля) для выхода из режима ограничения тока, в результате чего повышается уровень протекающего тока.
OUT
OUT
[0060] В альтернативном варианте внутренний переключательный вентиль микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами включается или отключается с помощью тактового сигнала, соответствующего определенной частоте и определенной временной логической диаграмме. Таким образом, путем циклического управления микросхемой преобразования с переключаемыми конденсаторами можно реализовать разъединение внутреннего переключательного вентиля, заряжающего зарядный конденсатор в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами, или параллельное подключение зарядного конденсатора к выходу микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами для разряда. Более, конкретно, как показано на фиг. 6, если I превышает пороговое значение тока, показанное пунктирной линией, внутренний переключательный вентиль, заряжающий зарядный конденсатор в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами, разъединяется в соответствующий временной период управления (то есть в период, показанный пунктирной линией); или зарядный конденсатор параллельно подключается к выходу микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами для разряда. Далее, если I не превосходит пороговое значение тока, показанное пунктирной линией, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами в соответствующий тактовый цикл управления восстанавливает процесс переключения с использованием заряда/разряда конденсатора. Следует отметить, что на фиг. 6 в качестве примера предполагается, что отклонение первого тока и отклонение второго тока равно нулю.
[0061] В альтернативном варианте микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами может переходить в режим ограничения тока путем уменьшения длительности заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами. В данном случае зарядными конденсаторами могут быть CF1 и CF2, показанные на фиг. 2А и фиг. 2B, и уменьшение длительности заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами может использоваться для уменьшения длительности заряда CF1 и CF2. Если протекающий ток больше или равен сумме порогового значения тока и отклонения первого тока, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами немедленно уменьшает длительность заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами для перехода в режим ограничения тока, в результате чего снижается уровень протекающего тока. Далее, если протекающий ток меньше разности порогового значения тока и отклонения второго тока, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами восстанавливает обычную длительность заряда зарядного конденсатора для выхода из режима ограничения тока, в результате чего повышается уровень протекающего тока.
OUT
OUT
[0062] В альтернативном варианте внутренний переключательный вентиль микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами включается или отключается с помощью тактового сигнала, соответствующего определенной частоте и определенной временной логической диаграмме. Так, путем уменьшения скважности тактового сигнала можно уменьшать длительность заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами. Как показано на фиг. 7, если I превышает пороговое значение тока, показанное пунктирной линией, скважность, соответствующая тактовому циклу управления, то есть длительность заряда, уменьшается, а длительность разряда увеличивается. Кроме того, если I не превышает порогового значения тока, показанного пунктирной линией, скважность, соответствующая тактовому циклу управления, восстанавливается. Следует отметить, что на фиг. 7 в качестве примера предполагается, что отклонение первого тока и отклонение второго тока равно нулю.
[0063] В альтернативном варианте микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для настройки порогового значения тока в соответствии с первой управляющей командой, поступающей из процессора терминала. То есть, ожидаемый протекающий ток может изменяться по мере изменения периода зарядки. Для более точного управления пороговое значение тока может регулироваться на основе ожидаемого протекающего тока. А именно, если значение ожидаемого протекающего тока возрастает, может возрастать пороговое значение тока, а если значение ожидаемого протекающего тока уменьшается, пороговое значение тока может уменьшаться.
OUT
IN
OUT
IN
[0064] В альтернативном варианте микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами также может быть сконфигурирована для перехода в состояние сквозной передачи в соответствии со второй управляющей командой, поступающей из процессора терминала. А именно, если микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами находится в режиме зарядки постоянным напряжением, уровень тока не должен увеличиваться. Таким образом, микросхемой 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами можно управлять для ее нахождения в состоянии сквозной передачи. Для микросхемы преобразования с коэффициентом 1/2 с переключаемыми конденсаторами, показанной на фиг. 2А и фиг. 2B, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами может находиться в состоянии сквозной передачи, если SI, S2, S5 и S6 включены и S3, S4, S7 и S8 отключены. Если микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами находится в состоянии сквозной передачи, V может совпадать с V, и I может совпадать с I. Следует отметить, что если микросхема 13 преобразования с переключаемыми конденсаторами содержит микросхему 131 преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада и микросхему 132 преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада, то микросхема 131 преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада может управляться для перевода в состояние сквозной передачи.
[0065] Кроме того, выше описано, что микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами может обнаруживать выходной ток в контуре заряда и переходить в режим ограничения тока на основе обнаруженного значения, благодаря чему может увеличиваться скорость реакции.
[0066] С помощью приемника беспроводной зарядки, представленного в рамках осуществления настоящего изобретения, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада конфигурируется для вывода третьего питания постоянного тока на основе первого питания постоянного тока. Напряжение третьего питания постоянного тока меньше напряжения первого питания постоянного тока, а ток третьего питания постоянного тока больше тока первого питания постоянного тока. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада конфигурируется для вывода второго питания постоянного тока на основе третьего питания постоянного тока и зарядки батареи с использованием первого тока на основе второго питания постоянного тока. Напряжение второго питания постоянного тока меньше напряжения третьего питания постоянного тока, а ток второго питания постоянного тока больше тока третьего питания постоянного тока. PMIC сконфигурирована для зарядки батареи с помощью второго тока, основанного на втором питании постоянного тока, при этом второй ток меньше первого тока. Таким образом, может быть реализована зарядка с использованием низкого уровня мощности на основе повышения эффективности зарядки с более высоким уровнем мощности.
[0067] На фиг. 8 представлена блок-схема терминала 800 в соответствии с примером раскрытия настоящего изобретения. Например, терминал 800 может представлять собой мобильный телефон, компьютер, терминал цифрового вещания, оборудование передачи и приема сообщений, игровую консоль, планшет, медицинское устройство, тренажерное оборудование, персональное информационное устройство и т.п.
[0068] Как показано на фиг. 8, терминал 800 может содержать один или более следующих компонентов: компонент 802 обработки, память 804, компонент 806 питания, мультимедийный компонент 808, аудиокомпонент 810, интерфейс 812 ввода/вывода (I/O, Input/Output), компонент 814 датчиков и компонент 816 связи.
[0069] Компонент 802 обработки обычно управляет всеми операциями, выполняемыми терминалом 800, такими как операции, связанные с отображением, телефонными вызовами, передачей данных, работой видеокамеры и записью данных. Компонент 802 обработки может включать один или более процессоров 820, предназначенных для выполнения инструкций, осуществляющих все или некоторые операции описанных выше способов. Кроме того, компонент 802 обработки может содержать один или более модулей, которые обеспечивают взаимодействие между компонентом 802 обработки и другими компонентами. Например, компонент 802 обработки может содержать мультимедийный модуль, который обеспечивает взаимодействие между мультимедийным компонентом 808 и компонентом 802 обработки.
[0070] Память 804 сконфигурирована для хранения данных различных типов, необходимых для функционирования терминала 800. К примерам таких данных относятся инструкции для любых приложений или способов, выполняемых в терминале 800, контактные данные, данные телефонной книги, сообщения, изображения, видеофайлы и т.д. Память 804 может быть реализована с использованием любого типа устройств энергонезависимой или энергозависимой памяти, или комбинации таких устройств, например, с помощью статической оперативной памяти (SRAM, Static Random Access Memory), электрически стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства (EEPROM, Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства (EPROM, Erasable Programmable Read-Only Memory), программируемого постоянного запоминающего устройства (PROM, Programmable Read-Only Memory), постоянного запоминающего устройства (ROM, read-only memory), магнитного запоминающего устройства, флэш-памяти, магнитного или оптического диска.
[0071] Компонент 806 питания обеспечивает электропитание для различных компонентов терминала 800. Компонент 806 питания может включать систему управления режимом электропитания, один или более источников питания и любые другие компоненты, связанные с генерацией, управлением и распределением электропитания в терминале 800.
[0072] Мультимедийный компонент 808 содержит экран, обеспечивающий выходной интерфейс между терминалом 800 и пользователем. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения экран может представлять собой жидкокристаллический дисплей (LCD, Liquid Crystal Display) и сенсорную панель (TP, Touch Panel). Экран, реализованный в виде сенсорной панели, позволяет принимать входные сигналы от пользователя. На сенсорной панели расположены один или более тактильных датчиков, предназначенных для прикосновений, нажатий и выполнения иных жестикуляций. Тактильные датчики могут не только определять область прикосновения или нажатия, но также реагировать на период времени и давление, связанное с прикосновениями и нажатиями. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения мультимедийный компонент 808 содержит фронтальную видеокамеру и/или тыльную видеокамеру. Фронтальная видеокамера и тыльная видеокамера могут принимать внешние мультимедийные данные при нахождении терминала 800 в рабочем режиме, например в режиме выполнения фотосъемки или видеосъемки. Как фронтальная, так и тыльная видеокамера может оснащаться оптической системой линз или средствами фокусного и оптического масштабирования.
[0073] Аудиокомпонент 810 сконфигурирован для передачи и/или приема звуковых сигналов. Например, аудиокомпонент 810 сигнала содержит микрофон ("MIC"), позволяющий принимать внешний звуковой сигнал, когда терминал 800 находится в рабочем режиме, например, в режиме выполнения вызова, записи и распознавания голоса. Принятый звуковой сигнал далее может сохраняться в памяти 804 или передаваться через компонент 816 связи. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения аудиокомпонент 810 также содержит громкоговоритель, предназначенный для вывода звуковых сигналов.
[0074] Интерфейс 812 ввода/вывода поддерживает интерфейс между компонентом 802 обработки и модулями периферийного интерфейса, такими как клавиатура, джойстик, кнопки и т.п. Кнопки, помимо прочего, могут представлять собой кнопку возврата, кнопку настройки уровня звука, кнопку запуска и кнопку блокировки.
[0075] Компонент 814 датчиков содержит один или более датчиков, служащих для оценки различных аспектов работы терминала 800. Например, компонент 814 датчиков может обнаруживать открытие/закрытие терминала 800, относительное позиционирование компонентов, например дисплея и клавиатуры, терминала 800, изменение позиции терминала 800 или компонента терминала 800, наличие или отсутствие контакта пользователя с терминалом 800, ориентацию или ускоренное/замедленное перемещение терминала 800 и изменение температуры терминала 800. Компонент 814 датчиков может содержать бесконтактный датчик, сконфигурированный для обнаружения расположенных вблизи объектов без физического контакта с ними. Компонент 814 датчиков также может включать светочувствительный элемент, такой как датчик изображения CMOS или CCD, предназначенный для использования в приложениях формирования изображений. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения компонент 814 датчиков также может содержать акселерометр, гироскоп, магнитный датчик, датчик давления или температуры.
[0076] Компонент 816 связи сконфигурирован для обеспечения процесса проводной или беспроводной связи между терминалом 800 и другими устройствами. Терминал 800 может получать доступ к беспроводной сети с использованием таких стандартов связи как Wi-Fi, 2G или 3G, или комбинации этих стандартов. Согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения, компонент 816 связи принимает широковещательный сигнал или передает соответствующую информацию в широковещательном режиме из внешней системы управления широковещательной передачей через широковещательный канал. В одном из примеров осуществления настоящего изобретения компонент 816 связи также содержит модуль ближней связи (NFC, Near Field Communication), позволяющий передавать сигналы на небольшие расстояния. Например, модуль NFC может быть реализован на основе технологии идентификации по радиочастотному коду (RFID, Radio Frequency Identification), технологии, разработанной ассоциацией по средствам передачи данных в инфракрасном диапазоне (IrDA, Infrared Data Association), технологии сверхширокополосной сети (UWB, Ultra-Wideband), технологии Bluetooth (ВТ) и других технологий.
[0077] Согласно одному или более примерам осуществления настоящего изобретения терминал 800 может быть реализован с использованием одного или более таких компонентов, как специализированные интегральные схемы (ASIC, Application Specific Integrated Circuit), цифровые сигнальные процессоры (DSP, Digital Signal Processor), устройства цифровой обработки сигналов (DSPD, Digital Signal Processing Device), программируемые логические устройства (PLD, Programmable Logic Device), программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA, Field Programmable Gate Array), контроллеры, микроконтроллеры, микропроцессоры, или других электронных компонентов, выполняющих описанных выше способы.
[0078] Согласно одному или более примерам осуществления настоящего изобретения также предлагается машиночитаемый носитель информации, содержащий инструкции, такой как память 804, в которой хранятся инструкции. Например, машиночитаемый носитель может представлять собой ROM, RAM, CD-ROM, магнитную ленту, дискету, оптическое запоминающее устройство и т.п.
[0079] Терминал 800 может содержать приемник беспроводной зарядки. Приемник беспроводной зарядки содержит приемную катушку, приемную микросхему и микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами. Приемная катушка сконфигурирована для связи с переменным магнитным полем передающей катушки передатчика беспроводной зарядки с целью получения питания переменного тока. Приемная микросхема имеет вход, соединенный с приемной катушкой, и выход, соединенный со входом микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, и сконфигурирована для преобразования питания переменного тока в первое питание постоянного тока. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами имеет выход, соединенный с батареей, и сконфигурирована для вывода второго питания постоянного тока, основанного на первом питании постоянного тока, и зарядки батареи на основе второго питания постоянного тока. Напряжение второго питания постоянного тока меньше напряжения первого питания постоянного тока, а ток второго питания постоянного тока больше тока первого питания постоянного тока.
[0080] Согласно возможным вариантам реализации, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами содержит микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада и микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада. Приемник беспроводной зарядки также содержит PMIC. Вход микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада соединяется с приемной микросхемой, выход микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада соединяется со входом микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада и входом микросхемы управления питанием, а выход микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада и выход микросхемы управления питанием соединяются с батареей. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада сконфигурирована для вывода третьего питания постоянного тока на основе первого питания постоянного тока. Напряжение третьего питания постоянного тока меньше напряжения первого питания постоянного тока, а ток третьего питания постоянного тока больше тока первого питания постоянного тока. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада сконфигурирована для вывода второго питания постоянного тока на основе третьего питания постоянного тока и для зарядки батареи с использованием первого тока на основе второго питания постоянного тока. Напряжение второго питания постоянного тока меньше напряжения третьего питания постоянного тока, а ток второго питания постоянного тока больше тока третьего питания постоянного тока. Микросхема управления питанием сконфигурирована для зарядки батареи с помощью второго тока, основанного на втором питании постоянного тока, при этом второй ток меньше первого тока.
[0081] Согласно возможному варианту осуществления микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для обнаружения протекающего тока и перехода в режим ограничения тока в том случае, если протекающий ток больше или равен сумме порогового значения тока и отклонения первого тока. Отклонение первого тока больше или равно нулю и меньше порогового значения тока.
[0082] Согласно возможному варианту осуществления, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами сконфигурирована для перехода в режим ограничения тока посредством по меньшей мере одного из следующего: возрастание сопротивления в открытом состоянии внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами; разъединение внутреннего переключательного вентиля для заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами; параллельное подключение зарядного конденсатора к выходу микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами для разряда; и уменьшение периода заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами.
[0083] Согласно возможному варианту осуществления микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для выхода из режима ограничения тока в том случае, если протекающий ток становится меньше разности между пороговым значением тока и отклонением второго тока. Отклонение второго тока больше или равно нулю и меньше порогового значения тока.
[0084] Согласно возможному варианту осуществления, протекающий ток включает один из следующих: входной ток микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, выходной ток микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами и ток на внутреннем переключательном вентиле в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами.
[0085] Согласно возможному варианту осуществления, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для настройки порогового значения тока в соответствии с первой управляющей командой, поступающей из процессора терминала.
REC
BUS
OUT
REC
BUS
OUT
[0086] В альтернативном варианте для повышения эффективности зарядки и оптимизации режима передачи энергии процессор может в реальном времени обнаруживать протекающий ток (например I, I или I) и напряжение (V, V или V) и управлять соответствующими модулями (например, модулем преобразования с переключаемыми конденсаторами) в передатчике беспроводной зарядки и приемнике беспроводной зарядки таким образом, чтобы поддерживать максимальную текущую мощность и эффективность, а также осуществлять зарядку в более стабильных условиях.
[0087] А именно, в течение периода зарядки батареи постоянным током напряжение батареи постепенно увеличивается. Таким образом, ток, поступающий в батарею, постепенно уменьшается. При обнаружении уменьшения протекающего тока процессор может управлять зарядным устройством для увеличения входного напряжения таким образом, чтобы ток зарядки оставался максимальным. В течение периода зарядки батареи постоянным напряжением ток батареи постепенно уменьшается. В то же самое время процессор может управлять зарядным устройством таким образом, чтобы выходное напряжение уменьшалось, или управлять микросхемой преобразования с переключаемыми конденсаторами для поддержки функционирования в состоянии сквозной передачи. Таким образом повышается общая эффективность зарядки.
[0088] Согласно возможному варианту осуществления, процессор также сконфигурирован для вывода первой управляющей команды с целью настройки порогового значения тока в соответствии с ожидаемым в настоящее время значением протекающего тока. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для настройки порогового значения тока в соответствии с первой управляющей командой.
[0089] А именно, как показано на фиг. 9, зарядка батареи обычно разделяется на период зарядки постоянным напряжением и период зарядки постоянным током, и протекающие токи различаются в различные периоды времени. Для реализации более точного управления процессор может регулировать пороговое значение тока в соответствии с ожидаемым в настоящий момент уровнем протекающего тока.
[0090] Согласно возможному варианту осуществления, процессор также сконфигурирован для вывода второй управляющей команды, переводящей микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами в состояние сквозной передачи в случае наступления периода зарядки постоянным напряжением. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для перехода в состояние сквозной передачи в соответствии со второй управляющей командой. А именно, процессор может передавать в микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами сигнал запуска для инициирования перехода этой микросхемы в состояние сквозной передачи, и микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами может переходить в состояние сквозной передачи в соответствии с сигналом запуска.
[0091] Согласно возможному варианту осуществления, если микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами переходит в режим ограничения тока путем увеличения сопротивления в открытом состоянии внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, процессор также сконфигурирован для уменьшения выходного напряжения приемной микросхемы в соответствии с сопротивлением в открытом состоянии внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами. А именно, процессор может определять, не является ли сопротивление в открытом состоянии внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторам слишком большим, в соответствии с выходным напряжением приемной микросхемы и сопротивлением в открытом состоянии внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами. Если сопротивление в открытом состоянии внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторам слишком большое, выходное напряжение приемной микросхемы может уменьшаться. Например, выходное напряжение приемной микросхемы уменьшается на 20 мВ. Кроме того, поскольку выходное напряжение VREC приемной микросхемы уменьшается, IREC также уменьшается. Для достижения той же мощности зарядки микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами может уменьшать сопротивление в открытом состоянии своего внутреннего переключательного вентиля.
REC
REC
[0092] Согласно возможному варианту осуществления, если микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами переходит в режим ограничения тока путем разъединения внутреннего переключательного вентиля, заряжающего зарядный конденсатор в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами, или параллельного подключения зарядного конденсатора к выходу микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами для разряда, процессор также сконфигурирован для уменьшения выходного напряжения приемной микросхемы приемника беспроводной зарядки в соответствии с проводящим состоянием внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами. А именно, процессор может определять, не следует ли вывести микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторам из режима ограничения тока, в соответствии с выходным напряжением приемной микросхемы и проводящим состоянием внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами. Если микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами должна выйти из режима ограничения тока, выходное напряжение приемной микросхемы может уменьшаться. Например, выходное напряжение приемной микросхемы уменьшается на 20 мВ. Кроме того, поскольку выходное напряжение V приемной микросхемы уменьшается, I также уменьшается. Для достижения той же мощности зарядки микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами может выходить из режима ограничения тока.
REC
REC
[0093] Согласно возможному варианту осуществления, если микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами переходит в режим ограничения тока путем уменьшения длительности заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами, процессор также сконфигурирован для уменьшения выходного напряжения приемной микросхемы приемника беспроводной зарядки в соответствии с длительностью заряда зарядного конденсатора микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами. А именно, процессор может определять, не следует ли вывести микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторам из режима ограничения тока, в соответствии с выходным напряжением приемной микросхемы и длительностью заряда зарядного конденсатора микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами. Если микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами должна выйти из режима ограничения тока, выходное напряжение приемной микросхемы может уменьшаться. Например, выходное напряжение приемной микросхемы уменьшается на 20 мВ. Кроме того, поскольку выходное напряжение V приемной микросхемы уменьшается, I также уменьшается. Для достижения той же мощности зарядки микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами может выходить из режима ограничения тока.
[0094] Согласно раскрытию настоящего изобретения также предлагается система зарядки. Система зарядки содержит передатчик беспроводной зарядки, батарею и приемник беспроводной зарядки. Приемник беспроводной зарядки содержит приемную катушку, приемную микросхему и микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами. Приемная катушка сконфигурирована для связи с переменным магнитным полем передающей катушки передатчика беспроводной зарядки с целью получения питания переменного тока. Приемная микросхема имеет вход, соединенный с приемной катушкой, и выход, соединенный со входом микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, и сконфигурирована для преобразования питания переменного тока в первое питание постоянного тока. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами имеет выход, соединенный с батареей, и сконфигурирована для вывода второго питания постоянного тока, основанного на первом питании постоянного тока, и зарядки батареи на основе второго питания постоянного тока. Напряжение второго питания постоянного тока меньше напряжения первого питания постоянного тока, и ток второго питания постоянного тока больше тока первого питания постоянного тока.
[0095] Согласно возможным вариантам реализации, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами содержит микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада и микросхему преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада. Приемник беспроводной зарядки также содержит микросхему управления питанием (PMIC). Вход микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада соединяется с приемной микросхемой, выход микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада соединяется со входом микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада и входом микросхемы управления питанием, а выход микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада и выход микросхемы управления питанием соединяются с батареей. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами первого каскада сконфигурирована для вывода третьего питания постоянного тока на основе первого питания постоянного тока. Напряжение третьего питания постоянного тока меньше напряжения первого питания постоянного тока, а ток третьего питания постоянного тока больше тока первого питания постоянного тока. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами второго каскада сконфигурирована для вывода второго питания постоянного тока на основе третьего питания постоянного тока и для зарядки батареи с использованием первого тока на основе второго питания постоянного тока. Напряжение второго питания постоянного тока меньше напряжения третьего питания постоянного тока, а ток второго питания постоянного тока больше тока третьего питания постоянного тока. Микросхема управления питанием сконфигурирована для зарядки батареи с помощью второго тока, основанного на втором питании постоянного тока, при этом второй ток меньше первого тока.
[0096] Согласно возможному варианту осуществления, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для обнаружения протекающего тока и перехода в режим ограничения тока в том случае, если протекающий ток больше или равен сумме порогового значения тока и отклонения первого тока. Отклонение первого тока больше или равно нулю и меньше порогового значения тока.
[0097] Согласно возможному варианту осуществления, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами сконфигурирована для перехода в режим ограничения тока посредством по меньшей мере одного из следующего: возрастание сопротивления в открытом состоянии внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами; разъединение внутреннего переключательного вентиля для заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами; параллельное подключение зарядного конденсатора к выходу микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами для разряда; и уменьшение периода заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами.
[0098] Согласно возможному варианту осуществления, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для выхода из режима ограничения тока в том случае, если протекающий ток становится меньше разности между пороговым значением тока и отклонением второго тока. Отклонение второго тока больше или равно нулю и меньше порогового значения тока.
[0099] Согласно возможному варианту осуществления, протекающий ток включает один из следующих: входной ток микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, выходной ток микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами и ток на внутреннем переключательном вентиле в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами.
[00100] Согласно возможному варианту осуществления, микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для обнаружения протекающего тока и перехода в режим ограничения тока в том случае, если протекающий ток больше или равен сумме порогового значения тока и отклонения первого тока, и отклонение первого тока больше или равно 0, но меньше порогового значения тока.
[00101] Согласно возможному варианту осуществления, система зарядки также содержит процессор. Процессор сконфигурирован для вывода первой управляющей команды для настройки порогового значения тока в соответствии с ожидаемым в настоящий момент значением протекающего тока. Микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для настройки порогового значения тока в соответствии с первой управляющей командой процессора терминала.
[00102] Согласно возможному варианту осуществления, процессор также сконфигурирован для уменьшения выходного напряжения приемной микросхемы приемника беспроводной зарядки в соответствии с сопротивлением в открытом состоянии внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами, проводящим состоянием внутреннего переключательного вентиля микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами или продолжительностью заряда зарядного конденсатора в микросхеме преобразования с переключаемыми конденсаторами.
[00103] Согласно возможному варианту осуществления, процессор также сконфигурирован для вывода второй управляющей команды для перевода микросхемы преобразования с переключаемыми конденсаторами в состояние сквозной передачи в случае наступления периода зарядки постоянным напряжением, и микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами также сконфигурирована для перехода в состояние сквозной передачи в соответствии со второй управляющей командой процессора терминала.
[00104] Приемник беспроводной зарядки, показанный на фиг. 4, взят в качестве примера, изображенного на фиг. 10, где в альтернативном варианте передатчик беспроводной зарядки в системе зарядки содержит зарядное устройство 15, передающую микросхему 16 и передающую катушку 17. Вход передающей микросхемы 16 соединен с зарядным устройством 15. Выход передающей микросхемы 16 соединен с передающей катушкой 17. Передающая микросхема 16 сконфигурирована для связи с зарядным устройством 15 на основе протокола управления для вывода питания постоянного тока и преобразования питания постоянного тока в питание переменного тока. Передающая катушка 17 сконфигурирована для преобразования мощности переменного тока в переменное магнитное поле. В данном случае зарядное устройство 15 непосредственно связано с передающей микросхемой 16. Таким образом, buck-конвертер не включается в передатчик беспроводной зарядки, благодаря чему можно избежать потребления мощности buck-конвертером, что дополнительно повышает эффективность зарядки.
[00105] В альтернативном варианте протокол управления может представлять собой протокол энергоснабжения (PD, Power Delivery), быстрой зарядки (QC, Quick Charge) 4.0, протокол сверхбыстрой зарядки (SCP, Super Charge Protocol). Передающая микросхема 16 осуществляет непосредственную связь с зарядным устройством 15 с помощью такого протокола как PD, QC4.0, SCP и т.п. Точность выходного напряжения может достигать 20 мВ. Если величина выходного напряжения находится в диапазоне 3 В~20 В, то требуемая для этого мощность может точно регулироваться. Кроме того, поскольку выходное напряжение передатчика беспроводной зарядки больше напряжения на buck-конвертере, ток в катушке может уменьшаться, в результате чего уменьшается нагрев катушки.
[00106] Следует отметить, что на фиг. 10 как конденсатор, последовательно соединенный с передающей катушкой, так и конденсатор, последовательно соединенный с приемной катушкой, может представлять собой резонансный конденсатор, который может быть сконфигурирован для повышения мощности зарядки.
[00107] При условии, что мощность зарядки составляет 20 Вт, и микросхема преобразования с переключаемыми конденсаторами состоит, например, из двух микросхем преобразования с коэффициентом 1/2 с переключаемыми конденсаторами, рабочий процесс может выполняться следующим образом.
DC
[00108] (1) Передающая микросхема непосредственно осуществляет связь с зарядным устройством с помощью такого протокола как PD, QC4.0 или SCP, и регулирует выходное напряжение V зарядного устройства на уровне примерно 20 В.
[00109] (2) Передающая микросхема преобразует напряжение постоянного тока, выводимое зарядным устройством, в напряжение переменного тока, подаваемое на передающую катушку.
[00110] (3) Приемная катушка подает напряжение переменного тока в приемную микросхему посредством передачи энергии передающей катушки, и ток в приемной катушке составляет порядка 1 А.
[00111] (4) Приемная микросхема выпрямляет напряжение переменного тока и выводит напряжение постоянного тока VREC, составляющее примерно 19 В, и протекающий ток IREC, составляющий примерно 1,1 А, то есть выходная мощность составляет примерно 20 Вт.
BUS
BUS
[00112] (5) VREC снижается в два раза с помощью микросхемы преобразования с коэффициентом 1/2 с переключаемыми конденсаторами первого каскада, и выводится напряжение V порядка 9 В. Протекающий ток I составляет порядка 2,2 А.
BUS
BUS
OUT
[00113] (6) V снижается в два раза с помощью микросхемы преобразования с коэффициентом 1/2 с переключаемыми конденсаторами второго каскада, и выводится напряжение V порядка 4 В. Протекающий ток I составляет порядка 4,4 А.
BUS
[00114] (7) V может использоваться для дополнительной зарядки через PMIC с целью выполнения таких функций как ограничение входного и выходного тока, турбо-зарядка и маломощная зарядка.
[00115] Специалисту в этой области техники должны быть очевидны другие варианты осуществления настоящего изобретения, основанные данном описании и на практическом применении раскрытого изобретения. Эта заявка предназначена для охвата любых изменений, способов использования или адаптаций настоящего изобретения, соответствующих основным его принципам, включая отступления от настоящего изобретения, которые относятся к известной или обычной практике в этой области техники. Это описание и иллюстрации следует рассматривать только в качестве примеров, с учетом того, что сущность и объем изобретения определены в приведенной ниже формуле изобретения.
[00116] Следует принимать во внимание, что раскрытие настоящего изобретения не ограничено в точности теми формулировками, которые были приведены выше и проиллюстрированы на прилагающихся чертежах, и различные модификации и изменения могут выполняться без нарушения объема настоящего изобретения. Подразумевается, что объем изобретения ограничен только прилагаемой формулой изобретения.