CN103683530B - 一种数据传输方法及应用其的无线充电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据传输方法及应用其的无线充电设备,当所述无线充电设备在进行数据传输过程中,控制所述无线充电设备的输出电流为一预设的电流值,从而使得电感元件上的电流信号幅值的幅度变化增大,保证数据接收端能够顺利检波,当数据传输结束后,将输出电流恢复到当前负载的驱动电流值。本发明解决了无线充电设备在负载电流很小的时候不能正常通讯的问题,不需要提高电路的成本和复杂度。

Description

一种数据传输方法及应用其的无线充电设备
技术领域
本发明涉及电力电子领域,更具体地说,涉及一种数据传输方法及应用其的无线充电设备。
背景技术
无线充电技术基于其方便实用的特点而广泛应用于电子产品领域,尤其是小功率电子产品行业如移动电话、MP3播放器、数码照相机、便携式电脑等。现有技术的无线充电设备通常包含有一个由初级线圈L1和次级线圈L2构成的变压器,无线充电设备通常是利用变压器初、次级线圈间磁场耦合的性能将能量从发射端向接收端传送。而在无线充电技术高速发展的同时,如何利用同一个无线充电平台进行无线数据通信成为当前研究的热点,现有方案通常是对数据信号发送一方的电感元件上的电流或电压的幅值进行调制,完成数据发送,经过磁场耦合,数据接收一方对电感元件上的感应信号进行检波即可得到发送过来的数据,这样就实现了利用无线充电设备进行数据通讯的功能。
在上述数据传输过程中,电感元件上电流信号幅值的幅度变化ΔI对检波的难易有着重要影响,如图1所示,在t1时刻,电感元件(如变压器的初、次级线圈)上的电流幅度变化ΔIH较大,这时检波容易实现,但在t3时刻,由于充电已经进行了较长一段时间,由于负载电流变小,无线充电设备的输出电流相应减小,这时电感元件上的电流幅值幅度变化ΔIL减小,数据接收端检波实现困难。而当一开始负载电流比较小的时候,如图1中I’波形,在t1时刻,电感元件上电流信号的幅度变化ΔIH已经很小,数据接收端检波困难,在t3时刻,电感元件上的电流的幅度变化ΔIL几乎没有,可能导致数据接收端检波失败,为此只有采取更为复杂和成本更高的电路才能完成检波。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种应用于无线充电设备中的数据传输方法,当所述无线充电设备进入到数据传输时,则控制其输出电流为一预设的电流值,从而使得电感元件上的电流信号幅值的幅度变化增大,保证信号接收端能够顺利检波,当数据传输结束后,则将输出电流恢复到当前负载的驱动电流值。
本发明所述的一种数据传输方法,应用于无线充电设备中,所述无线充电设备用以给负载供电,所述无线充电设备包括信号发射单元和信号接收单元,
根据需要传输的数据信号调制所述信号发射单元中电感元件上的电流信号,以获得表征所述数据信号的第一电流信号;
所述信号接收单元中电感元件感应所述第一电流信号以获得第二电流信号;
对所述第二电流信号进行检波,以获得传输过来的数据信号;
其中,在所述信号发射单元和信号接收单元进行数据传输的过程中,将所述无线充电设备的输出电流设置为一预设的电流值,直至数据传输结束后,将所述输出电流恢复到当前负载的驱动电流值。
进一步的,根据需要传输的数据信号调制所述信号发射单元中电感元件上的电流信号具体包括:在所述数据信号的每个上边沿到来时,断开对所述负载的供电;在所述数据信号的每个下边沿到来时,导通对所述负载的供电。
进一步的,对所述第二电流信号进行检波具体为对所述第二电流信号的幅值进行检波。
进一步的,所述信号发射单元中的电感元件与所述信号接收单元中的电感元件为一个变压器的两个线圈绕组。
本发明所述的一种无线充电设备,用以给负载供电,包括信号发射单元和信号接收单元,
所述信号发射单元接收一需要传输的数据信号,并据此调制所述信号发射单元中电感元件上的电流信号,以获得表征所述数据信号的第一电流信号;
信号接收单元中电感元件感应所述第一电流信号以获得第二电流信号,并对所述第二电流信号进行检波,以获得传输过来的数据信号;
其中,在所述信号发射单元和信号接收单元进行数据传输的过程中,将所述无线充电设备的输出电流设置为一预设的电流值,直至数据传输结束后,将所述输出电流恢复到当前负载的驱动电流值。
依据上述的应用于无线充电设备中的数据传输方法,当进入到数据传输通讯时,控制无线充电设备的输出电流为一预设的电流值,尤其是在负载驱动电流较小时,通过主动增大输出电流,从而使得电感元件上的电流信号(或电压信号)幅值的幅度变化增大,保证数据接收端能够检波,当数据通讯接收时,则将输出电流恢复到正常的负载驱动电流。本发明解决了无线充电设备在负载电流很小的时候不能正常通讯的问题,不需要提高电路的成本和复杂度。由于无线充电设备通常采用间歇式特性的通讯方式,即发送一段数据后,会停止较长一段时间,因此仅在数据通讯的时候提高输出电流,在长时间内并没有显著提高输出电流,不影响电路的充电特性。
附图说明
图1所示为现有技术数据传输工作波形图;
图2所示为依据本发明的一种无线充电设备的电路框图;
图3所示为依据本发明数据传输工作波形图;
具体实施方式
以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述,但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解,在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节,而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
本发明实施例公开了一种无线充电设备,所述无线充电设备用以给负载供电,这里需要说明的是,本实施例中所述无线充电设备利用同一个无线充电平台可进行无线数据通讯,以下详细阐述包含无线数据通讯功能的无线充电设备的具体实施方案,如图2所示,为依据本发明的一种无线充电设备,所述无线充电设备包括信号发射单元11和信号接收单元12,这里,所述信号发射单元11中包括有控制及数字电路101、副边同步整流全桥开关电路104及电感L1;信号接收单元12中包括有数字电路103、控制及检波电路102、原边全桥开关电路105及电感L2。其中电感L1和电感L2为一个变压器的两个线圈绕组。
当所述信号发射单元11接收一需要传输的数据信号,例如可由控制及数字电路101产生一数据信号,此后,控制及数字电路101根据需要传输的数据信号控制副边同步整流全桥开关电路104中开关管的通断从而来调制所述电感元件上(电感L1)的电流信号,以获得表征所述数据信号的第一电流信号IL1。具体地,在所述数据信号的每个上边沿到来时,其断开对所述负载的供电;在所述数据信号的每个下边沿到来时,导通对所述负载的供电,这样,可使得电感L1上电流的幅值变化与所述数据信号产生对应关系,因此第一电流信号IL1可表征所述数据信号的信息。
然后,所述信号接收单元12中电感元件(电感L2)感应所述第一电流信号IL1以获得第二电流信号IL2,所述第二电流信号IL2同样表征了所述数据信号的信息,所述控制及检波电路102和数字电路103对所述第二电流信号IL2进行检波,以获得传输过来的数据信号。
其中,在所述信号发射单元11和信号接收单元12进行数据传输的过程中,将所述无线充电设备的输出电流设置为一预设的电流值,直至数据传输结束后,将所述输出电流恢复到当前负载的驱动电流值。
此外,根据无线充电设备中输出电流与电感电流的关系,当输出电流较大时,电感电流小;当输出电流较小时,电感电流大。而根据上述的数据传输的过程可知,当电感电流大时,其幅值的幅度变化就小,因此,所述预设的电流值的大小只要使得电感元件上幅值的幅度变化能够满足检波电路的要求即可。
下面参考图3所示的依据本发明的数据传输的工作波形图说明本实施的工作过程:在t1时刻,所述数字信号开始传输,这时,信号发射单元12断开对负载的供电,所述电感L1的电流上升,此后依次按照数据信号的高低电平状态控制对负载的供电,直至到t2时刻,第一次数据发送完成。这样,电感L1的电流幅值的幅度变化可与数据信号相对应,电感L1的电流信号作为所述第一电流信号。电感L2感应所述第一电流信号以获得第二电流信号IL2,所述第二电流信号的幅值变化与所述第一电流信号一致,所述第二电流信号IL2表征所述数据信号的信息。在数据传输的过程中,由于将输出电流设置为一预设的电流值,以使得所述第一电流信号(或第二电流信号)幅值变化为固定的差值,如图3中ΔI所示,信号接收端可以顺利检波。在数据信号发送结束后将输出电流恢复到当前负载的驱动电流值。到t3时刻,第二次数据信号到来,由于经过较长的充电时间,负载电流可能会变小,这时,在数据传输过程中,仍控制输出电流为预设的电流值,保证所述第一电流信号(或第二电流信号)幅值变化为固定的差值,信号接收端可顺利完成检波,直至t4时刻第二次数据发送完成,输出电流恢复到当前负载驱动电流值。
可见,在本发明实施例的数据传输过程中,通过将输出电流控制在合适的电流值,以保证电感上的电流幅值变化能够满足检波要求,顺利完成检波,本发明尤其适用于在负载驱动电流较小的情形。优选的,在负载驱动电流较大时,可不调节输出电流的大小,即输出电流为负载的驱动电流值,直至输出电流降到预设的电流值以下时,将输出电流控制到预设的电流值。
本发明实施例还公开了一种应用于无线充电设备的数据传输方法,所述无线充电设备用以给负载供电,包括以下步骤:所述无线充电设备包括信号发射单元和信号接收单元,根据需要传输的数据信号调制所述信号发射单元中电感元件上的电流信号,以获得表征所述数据信号的第一电流信号;
所述信号接收单元中电感元件感应所述第一电流信号以获得第二电流信号;
对所述第二电流信号进行检波,以获得传输过来的数据信号;
其中,在所述信号发射单元和信号接收单元进行数据传输的过程中,将所述无线充电设备的输出电流设置为一预设的电流值,直至数据传输结束后,将所述输出电流恢复到当前负载的驱动电流值。
综上所述,本发明的无线充电设备在进入到数据传输通讯时,控制输出电流为一预设的电流值,尤其是在负载电流较小时,通过主动增大输出电流,从而使得电感元件上的电流信号幅值的幅度变化增大,保证数据接收端能够检波,当数据传输结束后,则将输出电流恢复到当前负载的驱动电流。本发明解决了无线充电设备在负载电流很小的时候不能正常通讯的问题,不需要提高电路的成本和复杂度。由于无线充电设备通常采用间歇式特性的通讯方式,即发送一段数据后,会停止较长一段时间,因此仅在数据通讯的时候提高输出电流,在长时间内并没有显著提高输出电流,不影响电路的充电特性。
另外,本发明实施例中采用对电感元件如线圈L1、L2的电感电流进行控制以获得表征需要传输的数据信号的信息,在本发明的技术方案的指导下,还可以推知可对电感元件上的电压信号进行控制以完成数据传输,如控制电感元件上的电压信号幅值的幅度变化为一固定差值,数据接收端对感应到的电压信号进行检波从而获得传输过来的数据信号。
以上对依据本发明的优选实施例的数据传输方法以及应用其的无线充电设备进行了详尽描述,本领域普通技术人员据此可以推知其他技术或者结构以及电路布局、元件等均可应用于所述实施例。
依照本发明的实施例如上文所述,这些实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然,根据以上描述,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种数据传输方法,应用于无线充电设备中,所述无线充电设备用以给负载供电,其特征在于,所述无线充电设备包括信号发射单元和信号接收单元,
根据需要传输的数据信号调制所述信号发射单元中电感元件上的电流信号,以获得表征所述数据信号的第一电流信号;
所述信号接收单元中电感元件感应所述第一电流信号以获得第二电流信号;
对所述第二电流信号进行检波,以获得传输过来的数据信号;
其中,在所述信号发射单元和信号接收单元进行数据传输的过程中,当负载驱动电流较小时,则将所述无线充电设备的输出电流主动增大至一预设的电流值,直至数据传输结束后,将所述输出电流恢复到当前负载的驱动电流值。
2.根据权利要求1所述的数据传输方法,其特征在于,根据需要传输的数据信号调制所述信号发射单元中电感元件上的电流信号具体包括:
在所述数据信号的每个上边沿到来时,断开对所述负载的供电;在所述数据信号的每个下边沿到来时,导通对所述负载的供电。
3.根据权利要求1所述的数据传输方法,其特征在于,对所述第二电流信号进行检波具体为对所述第二电流信号的幅值进行检波。
4.根据权利要求1所述的数据传输方法,其特征在于,所述信号发射单元中的电感元件与所述信号接收单元中的电感元件为一个变压器的两个线圈绕组。
5.一种无线充电设备,用以给负载供电,其特征在于,包括信号发射单元和信号接收单元,
所述信号发射单元接收一需要传输的数据信号,并据此调制所述信号发射单元中电感元件上的电流信号,以获得表征所述数据信号的第一电流信号;
信号接收单元中电感元件感应所述第一电流信号以获得第二电流信号,并对所述第二电流信号进行检波,以获得传输过来的数据信号;
其中,在所述信号发射单元和信号接收单元进行数据传输的过程中,当负载驱动电流较小时,则将所述无线充电设备的输出电流主动增大至一预设的电流值,直至数据传输结束后,将所述输出电流恢复到当前负载的驱动电流值。
6.根据权利要求5所述的无线充电设备,其特征在于,调制所述信号发射单元中电感元件上的电流信号具体包括:
在所述数据信号的每个上边沿到来时,所述无线充电设备断开对所述负载的供电;在所述数据信号的每个下边沿到来时,所述无线充电设备导通对所述负载的供电。
7.根据权利要求5所述的无线充电设备,其特征在于,对所述第二电流信号进行检波具体为对所述第二电流信号的幅值进行检波。
8.根据权利要求5所述的无线充电设备,其特征在于,所述信号发射单元中的电感元件与所述信号接收单元中的电感元件为一个变压器的两个线圈绕组。
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