CN106451700A - 一种电路保护装置及无线充电*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电路保护装置及无线充电***，包括单片机，用于将用户设置的电流阈值转换成与其对应的电压阈值信号，还用于在过流触发单元启动预设时间后输出解除信号；电流检测单元，用于对发射线圈的电流进行采集，并将其转换成对应的电压信号，当电压信号大于电压阈值信号时输出触发信号；过流触发单元，用于当接收到触发信号时启动，并禁止驱动信号输出，驱动信号用于控制生成发射线圈的电流；过流触发解除单元，用于根据解除信号关断过流触发单元，以便过流触发单元控制恢复驱动信号的输出。本发明所提供的电路保护装置及无线充电***，实现了过流保护的自恢复，提高了安全性、自动性以及工作效率。

Description

一种电路保护装置及无线充电***

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种电路保护装置。本发明还涉及一种无线充电***。

背景技术

随着科学的进步和技术的发展，无线供电技术进入我们的生活。目前大功率的无线供电的发射端主要是采用LC串联谐振的方式进行的，LC串联谐振的主要特点是电路中的电路很大，如果当接收端对位不准确或者接收端空载的时候，发射端就会产生过大的电流，严重的会造成发射端损坏，因此需要在发射端设置过流保护电路。

现有技术中，过流保护电路主要采用的是硬件电路，过流保护后不能进行自恢复，也就是发生过流保护后必须将***重新断电再开启电源才能恢复正常工作，降低了过流保护电路的安全性和自动性，并使其工作效率降低。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的电路保护装置及无线充电***成为本领域的技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电路保护装置，实现了过流保护的自恢复，提高了安全性、自动性以及工作效率；本发明的另一目的是提供一种包括上述电路保护装置的无线充电***，其安全性和自动性提高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电路保护装置，应用于无线充电***，所述无线充电***包括发射线圈，所述装置包括：

单片机，用于将用户设置的电流阈值转换成与其对应的电压阈值信号，所述单片机还用于在过流触发单元启动预设时间后输出解除信号；

电流检测单元，用于对所述发射线圈的电流进行采集，并将其转换成对应的电压信号，当所述电压信号大于所述电压阈值信号时输出触发信号；

所述过流触发单元，用于当接收到所述触发信号时启动，并禁止驱动信号输出，所述驱动信号用于控制生成所述发射线圈的电流；

过流触发解除单元，用于根据所述解除信号关断所述过流触发单元，以便所述过流触发单元控制恢复所述驱动信号的输出。

优选的，所述电流检测单元包括电流采集单元、电流调整单元以及比较单元，其中：

所述电流采集单元，用于对所述发射线圈的电流进行采集；

所述电流调整单元，用于将所述电流转换成对应的电压信号；

所述比较单元，用于将所述电压信号与所述电压阈值信号进行比较，并当所述电压信号大于所述电压阈值信号时输出所述触发信号。

优选的，所述电流采集单元为高频线圈。

优选的，所述高频线圈环绕设置于所述发射线圈的输出线上。

优选的，所述电流调整单元包括整流电路、第一电阻和电容，其中：

所述整流电路的输入端与所述电流采集单元的输出端连接，所述整流电路的输出端分别与所述第一电阻和所述电容并联，其中一个公共端接地，所述整流电路用于对所述电流进行整流，进而将得到的直流电压作为所述电压信号。

优选的，所述比较单元为比较器，所述比较器的正相输入端的输入信号为所述电压信号，其反相输入端的输入信号为所述电压阈值信号。

优选的，所述过流触发单元包括第二电阻、第三电阻以及可控硅，其中：

所述第二电阻的第一端作为所述过流触发单元的输入端，其第二端分别与所述第三电阻的第一端和所述可控硅的控制端连接，所述第三电阻的第二端与所述可控硅的阴极连接，其公共端接地，所述可控硅的阳极作为所述发射线圈的驱动信号的控制端，其中，当所述可控硅的阳极的电压为高电平时，所述驱动信号正常输出。

优选的，所述过流触发解除单元包括第四电阻和光耦，其中：

所述第四电阻的第一端作为所述过流触发解除单元的输入端，所述第四电阻的第二端与所述光耦中的发光二极管的阴极连接，所述光耦中的发光二极管的阳极与电源连接，所述光耦中的光敏半导体的发射极与所述可控硅的阴极连接，所述光耦中的光敏半导体的集电极与所述可控硅的阳极连接。

优选的，上述任一项所述的电路保护装置还包括输入单元，用于所述用户通过其输入所述电流阈值。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无线充电***，包括如上述任一项所述的电路保护装置。

本发明提供了一种电路保护装置及无线充电***，包括单片机、电流检测单元以及过流触发单元，其中，单片机，用于将用户设置的电流阈值转换成与其对应的电压阈值信号，还用于在过流触发单元启动预设时间后输出解除信号；电流检测单元，用于对发射线圈的电流进行采集，并将其转换成对应的电压信号，当电压信号大于电压阈值信号时输出触发信号；过流触发单元，用于当接收到触发信号时启动，并禁止驱动信号输出，驱动信号用于控制生成发射线圈的电流；过流触发解除单元，用于根据解除信号关断过流触发单元，以便过流触发单元控制恢复驱动信号的输出。

本发明中，当过流触发单元接收到触发信号时启动，并禁止驱动信号输出，使发射线圈的电流停止生成，进行过流保护；在过流触发单元启动预设时间后单片机输出解除信号，过流触发解除单元根据接收的解除信号关断过流触发单元，以便过流触发单元控制恢复驱动信号的输出，从而恢复发射线圈的电流的生成，最终实现了过流保护的自恢复。

因此，本发明所提供的一种电路保护装置及无线充电***，解决了现有技术中过流保护后不能进行自恢复的问题，提高了实现了过流保护的自恢复，提高了安全性、自动性以及工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种电路保护装置的结构示意图；

图2为本发明所提供的电流检测单元的结构示意图；

图3为本发明所提供的电流采集单元和电流调整单元的结构示意图；

图4为本发明所提供的比较单元的结构示意图；

图5为本发明所提供的过流触发单元的结构示意图；

图6为本发明所提供的过流触发解除单元的结构示意图；

图7为本发明所提供的另一种电路保护装置的结构示意图；

图8为本发明所提供的一种无线充电***的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电路保护装置，实现了过流保护的自恢复，提高了安全性、自动性以及工作效率；本发明的另一核心是提供一种包括上述电路保护装置的无线充电***，其安全性和自动性提高。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明所提供的一种电路保护装置的结构示意图。

该装置应用于无线充电***，无线充电***包括发射线圈，该装置包括：

单片机1，用于将用户设置的电流阈值转换成与其对应的电压阈值信号，单片机1还用于在过流触发单元3启动预设时间后输出解除信号；

电流检测单元2，用于对发射线圈的电流进行采集，并将其转换成对应的电压信号，当电压信号大于电压阈值信号时输出触发信号；

过流触发单元3，用于当接收到触发信号时启动，并禁止驱动信号输出，驱动信号用于控制生成发射线圈的电流；

过流触发解除单元4，用于根据解除信号关断过流触发单元3，以便过流触发单元3控制恢复驱动信号的输出。

需要说明的是，单片机1通过内部程序将电流阈值转换成对应的电压阈值信号V-ref。而用户设置的电流阈值等于或略小于发射线圈所能承受的最大电流，通过将发射线圈中的电流限定在小于电流阈值的范围内，以便保护电路。

请参照图2，图2为本发明所提供的电流检测单元的结构示意图。

作为优选的，电流检测单元2包括电流采集单元21、电流调整单元22以及比较单元23，其中：

电流采集单元21，用于对发射线圈的电流进行采集；

电流调整单元22，用于将电流转换成对应的电压信号；

比较单元23，用于将电压信号与电压阈值信号进行比较，并当电压信号大于电压阈值信号时输出触发信号。

请参照图3，图3为本发明所提供的电流采集单元和电流调整单元的结构示意图。

作为优选的，电流采集单元21为高频线圈211。

需要说明的是，在本申请中，电流采集单元21可以为高频线圈211，用于采集发射线圈的电流。当然，还可以用其他器件作为电流采集单元21，本发明实施例在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

作为优选的，高频线圈211环绕设置于发射线圈的输出线上。

具体的，高频线圈211采用环绕的方式设置与发射线圈的输出线上，当然也可以采用其他合适的方式设置高频线圈211与发射线圈的输出线的位置，本发明实施例在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

作为优选的，电流调整单元22包括整流电路221、第一电阻221和电容223，其中：

整流电路221的输入端与电流采集单元21的输出端连接，整流电路221的输出端分别与第一电阻221和电容223并联，其中一个公共端接地，整流电路221用于对电流进行高频整流，进而将得到的直流电压作为电压信号。

需要说明的是，本申请中整流电路221采用的全桥整流电路221，实现对电流的采集以及对电流的整流，得到直流电压，也就是电压信号V-IN。并通过第一电阻221和电容223将电压信号V-IN进行输出。

请参照图4，图4为本发明所提供的比较单元的结构示意图。

作为优选的，比较单元23为比较器231，比较器231的正相输入端的输入信号为电压信号，其反相输入端的输入信号为电压阈值信号。

具体的，本申请中的比较单元23采用的是比较器231，并且比较器231的正相输入端的输入信号为电压信号V-IN，比较器231的反相输入端的输入信号为电压阈值信号V-ref，当电压信号V-IN大于电压阈值信号V-ref(也就是发生了过流现象)时，比较器231的输出端输出高电平，那么该高电平即为触发信号用于触发过流触发单元3，当电压信号V-IN小于电压阈值信号V-ref(也就是没有发生过流现象)时，比较器231的输出端输出低电平，不触发过流触发单元3。

当然，比较单元23还可以采用其他合适的器件，不仅限于采用比较器231，本发明在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

请参照图5，图5为本发明所提供的过流触发单元的结构示意图。

作为优选的，过流触发单元3包括第二电阻31、第三电阻32以及可控硅33，其中：

第二电阻31的第一端作为过流触发单元3的输入端，其第二端分别与第三电阻32的第一端和可控硅33的控制端连接，第三电阻32的第二端与可控硅33的阴极连接，其公共端接地，可控硅33的阳极作为发射线圈的驱动信号的控制端，其中，当可控硅33的阳极的电压为高电平时，驱动信号正常输出。

需要说明的是，本发明中采用可控硅33的阳极作为发射线圈的驱动信号的控制端，驱动信号控制发射线圈的电流的生成。其中，可控硅33间接控制发射线圈的电流生成的原理为：

当可控硅33的阳极的电压为高电平时，驱动信号正常输出，此时发射线圈中有电流，当可控硅33的阳极的电压为低电平时，驱动信号停止输出，进而发射线圈中没有电流。

第二电阻31的第一端作为过流触发单元3的输入端，当电压信号V-IN大于电压阈值信号V-ref时，比较器231的输出端输出高电平，此时可控硅33的控制端为高电平，可控硅33导通，由于可控硅33的阴极接地，所以可控硅33阳极的电平被拉低，也就是此时可控硅33阳极的电压为低电平，驱动信号则停止输出，故发射线圈的电流停止生成，即此时进行过流保护。

需要说明的是，本申请中的过流触发单元3主要采用可控硅33来控制发射线圈的驱动信号，当然，还可以采用其他合适的器件，本发明在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

请参照图6，图6为本发明所提供的过流触发解除单元的结构示意图。

作为优选的，过流触发解除单元4包括第四电阻41和光耦42，其中：

第四电阻41的第一端作为过流触发解除单元4的输入端，第四电阻41的第二端与光耦42中的发光二极管421的阴极连接，光耦42中的发光二极管421的阳极与电源31连接，光耦42中的光敏半导体422的发射极与可控硅33的阴极连接，光耦42中的光敏半导体422的集电极与可控硅33的阳极连接。

需要说明的是，当比较器231的输出端输出高电平或者当可控硅33的阳极的电压为低电平时，单片机1开始计时，并经过预设时间后输出解除信号。

另外，这里的预设时间的具体数值可以根据实际情况来定。

需要说明的是，第四电阻41的第一端作为过流触发解除单元4的输入端，接收单片机1发送的解除信号(低电平)，使光耦42中发光二极管421导通，发光二极管421发光使光敏半导体422导通，由于光敏半导体422的发射极与可控硅33的阴极连接，光敏半导体422的集电极与可控硅33的阳极连接，所以此时可控硅33被短路。

当可控硅33被短路时，可控硅33中的持续电流中断，也即过流触发单元3被解除，然后可控硅33的阳极恢复高电平，使驱动信号的输出恢复，从而恢复发射线圈的电流的生成。

其中，第四电阻41为限流电阻，电源31的电压可以是3.3V，当然还可以为其他合理的值，本发明在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

请参照图7，图7为本发明所提供的另一种电路保护装置的结构示意图。

作为优选的，上述任一项的电路保护装置还包括输入单元5，用于用户通过其输入电流阈值。

需要说明的是，本申请中采用通过输入单元5输入电流阈值，可根据实际情况选择输入值的大小，使得电流阈值便于调整，使整个装置在使用过程中更加便捷。

本发明提供了一种电路保护装置，包括单片机、电流检测单元以及过流触发单元，其中，单片机，用于将用户设置的电流阈值转换成与其对应的电压阈值信号，还用于在过流触发单元启动预设时间后输出解除信号；电流检测单元，用于对发射线圈的电流进行采集，并将其转换成对应的电压信号，当电压信号大于电压阈值信号时输出触发信号；过流触发单元，用于当接收到触发信号时启动，并禁止驱动信号输出，驱动信号用于控制生成发射线圈的电流；过流触发解除单元，用于根据解除信号关断过流触发单元，以便过流触发单元控制恢复驱动信号的输出。

本发明中，当过流触发单元接收到触发信号时启动，并禁止驱动信号输出，使发射线圈的电流停止生成，进行过流保护；在过流触发单元启动预设时间后单片机输出解除信号，过流触发解除单元根据接收的解除信号关断过流触发单元，以便过流触发单元控制恢复驱动信号的输出，从而恢复发射线圈的电流的生成，最终实现了过流保护的自恢复。

因此，本发明所提供的一种电路保护装置及无线充电***，解决了现有技术中过流保护后不能进行自恢复的问题，提高安全性、自动性以及工作效率。

请参照图8，图8为本发明所提供的一种无线充电***的结构示意图。该无线充电***包括上述实施例所述的电路保护装置。

对于本发明提供的无线充电***的电路保护装置的介绍请参照上述装置实施例，本发明在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电路保护装置，应用于无线充电***，所述无线充电***包括发射线圈，其特征在于，所述装置包括：

单片机，用于将用户设置的电流阈值转换成与其对应的电压阈值信号，所述单片机还用于在过流触发单元启动预设时间后输出解除信号；

电流检测单元，用于对所述发射线圈的电流进行采集，并将其转换成对应的电压信号，当所述电压信号大于所述电压阈值信号时输出触发信号；

所述过流触发单元，用于当接收到所述触发信号时启动，并禁止驱动信号输出，所述驱动信号用于控制生成所述发射线圈的电流；

过流触发解除单元，用于根据所述解除信号关断所述过流触发单元，以便所述过流触发单元控制恢复所述驱动信号的输出。

2.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，所述电流检测单元包括电流采集单元、电流调整单元以及比较单元，其中：

所述电流采集单元，用于对所述发射线圈的电流进行采集；

所述电流调整单元，用于将所述电流转换成对应的电压信号；

所述比较单元，用于将所述电压信号与所述电压阈值信号进行比较，并当所述电压信号大于所述电压阈值信号时输出所述触发信号。

3.根据权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，所述电流采集单元为高频线圈。

4.根据权利要求3所述的电路保护装置，其特征在于，所述高频线圈环绕设置于所述发射线圈的输出线上。

5.根据权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，所述电流调整单元包括整流电路、第一电阻和电容，其中：

所述整流电路的输入端与所述电流采集单元的输出端连接，所述整流电路的输出端分别与所述第一电阻和所述电容并联，其中一个公共端接地，所述整流电路用于对所述电流进行整流，进而将得到的直流电压作为所述电压信号。

6.根据权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，所述比较单元为比较器，所述比较器的正相输入端的输入信号为所述电压信号，其反相输入端的输入信号为所述电压阈值信号。

7.根据权利要求6所述的电路保护装置，其特征在于，所述过流触发单元包括第二电阻、第三电阻以及可控硅，其中：

所述第二电阻的第一端作为所述过流触发单元的输入端，其第二端分别与所述第三电阻的第一端和所述可控硅的控制端连接，所述第三电阻的第二端与所述可控硅的阴极连接，其公共端接地，所述可控硅的阳极作为所述发射线圈的驱动信号的控制端，其中，当所述可控硅的阳极的电压为高电平时，所述驱动信号正常输出。

8.根据权利要求7所述的电路保护装置，其特征在于，所述过流触发解除单元包括第四电阻和光耦，其中：

所述第四电阻的第一端作为所述过流触发解除单元的输入端，所述第四电阻的第二端与所述光耦中的发光二极管的阴极连接，所述光耦中的发光二极管的阳极与电源连接，所述光耦中的光敏半导体的发射极与所述可控硅的阴极连接，所述光耦中的光敏半导体的集电极与所述可控硅的阳极连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的电路保护装置，其特征在于，所述装置还包括输入单元，用于所述用户通过其输入所述电流阈值。

10.一种无线充电***，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电路保护装置。