[发明专利]用于无线电力发射系统外部物体检测感测电路

说明书

本公开涉及用于无线电力发射系统外部物体检测感测电路。一种无线电力电路，该无线电力电路能够以收发器模式和Q因子测量模式操作，并且包括电桥，电桥耦合到线圈并且具有耦合到整流电压节点的输出。在处于Q因子测量模式时，激励电路用脉冲信号驱动线圈。保护电路在处于Q因子测量模式时将线圈耦合到第一节点，而在处于收发器模式时将线圈与第一节点解耦。Q因子感测电路包括放大器，该放大器具有耦合到第一节点和共模电压(Vcm)的输入，并且该放大器生成具有输出电压的输出信号。比较器生成指示线圈的第一端子处的电压的Vcm交叉的比较输出，处理电路基于比较输出生成使能信号，模数转换器在被使能时数字化输出电压以用于计算线圈的Q因子。

技术领域

本发明涉及无线电力发射领域，并且具体地涉及一种用于无线电力发射系统的外部物体检测感测电路。

背景技术

便携式电子设备(诸如智能电话、智能手表、音频输出设备(耳塞、耳机)和可穿戴设备)依靠电池电力进行操作，而不是依靠通过有线发射线向其传输的有线电力和配电系统进行操作。用于这样的设备的电池通常是可充电的，并且因此需要一种用于为这样的电池充电的方法。

大多数便携式电子设备包括充电端口，充电端口通常符合Micro USB或USB-C标准，连接到电源的电源线可以插入充电端口中用以为其电池充电。然而，这样的充电端口可能难以提高电子设备的防水性，并且容易因重复使用而损坏。此外，一些较小的便携式电子设备(例如，耳塞和智能手表)可能缺乏可用空间来提供充电端口。此外，一些用户可能会发现将电源线插入电子设备的充电端口以对该设备的电池充电很麻烦。

因此，为了解决这些问题，已经开发了无线电力发射。如图所示，无线电力发射系统10可以包括第一设备11和第二设备15。第一设备11可以是能够进行无线电力发射(TX)的设备(例如，智能电话)和/或能够进行无线电力接收(RX)的设备(例如，例如，要进行无线充电的设备，诸如用于一对无线耳塞或有源手写笔的充电盒)，并且第二设备15可以是能够进行无线电力发射和无线电力接收两者的设备，诸如智能电话。

第一设备11包括线圈Ls(在接收电力时被认为是次级；电容Cs代表线圈Ls的调谐电容)和硬件12，在线圈Ls中，在接收电力时，由时变电场感应出时变电流，硬件12对在线圈Ls中感应出的时变电流进行整流、调节和利用，以向设备11供电，例如，为其电池充电。

第二设备15包括在节点Ac1和Ac2处耦合到收发器线圈Lxcvr的受控开关桥电路(可操作为桥式整流器或DC-AC反相器)16，其中离散电容器Cxcvr用于调谐第二设备15。受控开关桥电路16包括由栅极电压G1-G4控制的晶体管T1-T4。

槽路电容器Ctank耦合在节点Nin与节点N之间。电压调节器17具有耦合到节点Nin的输入和耦合到节点Nout的输出。电池18通过开关SW1选择性地耦合在节点Nout与节点N之间，并且通过开关SW2选择性地耦合在节点N与节点Nin之间。开关SW1和SW2彼此异相操作；当第二设备15在电力接收模式下作为接收器操作时，开关SW1闭合而开关SW2断开，其中在电力接收模式下，电路16用作AC-DC整流器，并且调节器用于生成已调节电压Vreg以对第二设备15的电池充电，并且当第二设备15在电力发射模式下作为发射器操作时，开关SW1断开而开关SW2闭合，其在电力发射模式下，电路16用作由电池18供电的DC-AC反相器以将由电池18提供的电力发射到第一设备11。控制器19生成栅极电压G1-G4以用于控制电桥16以期望的整流器/反相器模式操作。

当第二设备15作为接收器操作时，受控开关桥电路16对在收发器线圈Lxcvr中流动的AC电流进行整流，以产生对被连接到节点Nin的槽路电容器Ctank充电的DC电流，并且整流电压Vrect跨槽路电容器Ctank被形成。电压调节器17在其输出节点Nout处从该整流电压Vrect产生已调节输出电压Vreg，该电压Vreg被提供给电池18，从而为电池18充电。