CN109274147A - 无线充电接收装置、充电***及终端 - Google Patents

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Abstract

本公开是关于一种无线充电接收装置、充电***及终端。该无线充电接收装置，包括：接收线圈、接收芯片和开关电容转换芯片；接收线圈，用于耦合无线充电发射装置的发射线圈的交变磁场，得到交流电源；接收芯片的输入端与接收线圈耦接，接收芯片的输出端与开关电容转换芯片的输入端耦接，用于将交流电源转换为第一直流电源；开关电容转换芯片的输出端与电池耦接，用于基于第一直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源为电池充电，第二直流电源的电压低于第一直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第一直流电源的电流。本公开提高了充电功率和充电效率。

Description

无线充电接收装置、充电***及终端
技术领域
本公开涉及终端领域，尤其涉及一种无线充电接收装置、充电***及终端。
背景技术
随着终端的广泛使用，无线充电技术成为终端进行充电的一种重要形式。
相关技术中，终端内部设置有无线充电接收装置，无线充电接收装置和无线充电发射装置内部均设置有线圈。无线充电发射装置中的电流流过充电线圈时会产生电磁场，无线充电接收装置的线圈靠近电磁场时，会在无线充电接收装置内部产生电流，从而利用电流和电磁场之间的转换对终端进行充电。终端的电池的输入电压较小，例如4V，为了提高充电功率和效率，无线充电发射装置的输出电压通常较高，并通过无线充电接收装置和无线充电发射装置内部设置的降压式变换电路(BUCK电路)完成电压转换。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种无线充电接收装置、充电***及终端。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种无线充电接收装置，包括：接收线圈、接收芯片和开关电容转换芯片；接收线圈，用于耦合无线充电发射装置的发射线圈的交变磁场，得到交流电源；
接收芯片的输入端与接收线圈耦接，接收芯片的输出端与开关电容转换芯片的输入端耦接，用于将交流电源转换为第一直流电源；
开关电容转换芯片的输出端与电池耦接，用于基于第一直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源为电池充电，第二直流电源的电压低于第一直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第一直流电源的电流。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片包括第一级开关电容转换芯片和第二级开关电容转换芯片；无线充电接收装置还包括：电源管理芯片PMIC；
第一级开关电容转换芯片的输入端与接收芯片耦接，第一级开关电容转换芯片的输出端分别与第二级开关电容转换芯片和电源管理芯片的输入端耦接，第二级开关电容转换芯片和电源管理芯片的输出端均与电池耦接；
第一级开关电容转换芯片，用于基于第一直流电源输出第三直流电源，第三直流电源的电压低于第一直流电源的电压，且第三直流电源的电流高于第一直流电源的电流；
第二级开关电容转换芯片，用于基于第三直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源以第一电流为电池进行充电，第二直流电源的电压低于第三直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第三直流电源的电流；
电源管理芯片，用于基于第二直流电源以第二电流为电池进行充电，且第二电流小于第一电流。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片，还用于检测通路电流，并在通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，控制开关电容转换芯片进入限流模式，第一电流偏移量大于或大于0，且小于电流阈值。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片，用于进入限流模式，具体包括下述中的至少一种：
增大开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻；或者，断开开关电容转换芯片中给充电电容充电的内部开关管；或者，将充电电容并联到开关电容转换芯片的输出上进行放电；或者，减小开关电容转换芯片中充电电容的充电时间。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片，还用于在通路电流小于电流阈值与第二电流偏移量之差时，控制开关电容转换芯片退出限流模式，第二电流偏移量大于或大于0，且小于电流阈值。
在一种可能实现的设计中，通路电流包括下述中的任意一种：
开关电容转换芯片的输入电流，开关电容转换芯片的输出电流，开关电容转换芯片中内部开关管上的电流。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片，还用于根据终端处理器的第一控制指令调节电流阈值。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片，还用于根据终端处理器的第二控制指令处于直通状态。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种终端，其特征在于，包括：上述第一方面任一项的无线充电接收装置。
在一种可能实现的设计中，终端还包括：处理器；
开关电容转换芯片，还用于检测通路电流，并在通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，控制开关电容转换芯片进入限流模式，第一电流偏移量大于或等于0，且小于电流阈值；
处理器，用于根据当前期望的通路电流，输出用于调节电流阈值的第一控制指令；
开关电容转换芯片，还用于根据第一控制指令调节电流阈值。
在一种可能实现的设计中，处理器，还用于根据开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻、电容转换芯片的内部开关管的导通状态或者开关电容转换芯片中充电电容的充电时间，控制降低无线充电接收装置的接收芯片的输出电压。
在一种可能实现的设计中，处理器，还用于在进入恒压充电阶段时，输出用于控制开关电容转换芯片处于直通状态的第二控制指令；
开关电容转换芯片，还用于根据第二控制指令处于直通状态。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种充电***，包括：无线充电发射装置、电池以及上述第一方面任一项的无线充电接收装置。
在一种可能实现的设计中，充电***还包括：处理器；
开关电容转换芯片，还用于检测通路电流，并在通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，控制开关电容转换芯片进入限流模式，第一电流偏移量大于或等于0，且小于电流阈值；
处理器，用于根据当前期望的通路电流，输出用于调节电流阈值的第一控制指令；
开关电容转换芯片，还用于根据第一控制指令调节电流阈值。
在一种可能实现的设计中，处理器，还用于根据开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻、电容转换芯片的内部开关管的导通状态或者开关电容转换芯片中充电电容的充电时间，控制降低无线充电接收装置的接收芯片的输出电压。
在一种可能实现的设计中，处理器，还用于在进入恒压充电阶段时，输出用于控制开关电容转换芯片处于直通状态的第二控制指令；
开关电容转换芯片，还用于根据第二控制指令处于直通状态。
在一种可能实现的设计中，无线充电发射装置包括：充电器、发射芯片和发射线圈；发射芯片的输入端与充电器耦接，发射芯片的输出端与发射线圈耦接；
发射芯片，用于基于控制协议与充电器通信，控制充电器输出的直流电源的电压，并将直流电源转换为交流电源；
发射线圈，用于将交流电源转换成交变磁场。
本公开提供的无线充电接收装置、充电***及终端，通过接收线圈耦合无线充电发射装置的发射线圈的交变磁场，得到交流电源，接收芯片将该交流电源转换为第一直流电源，开关电容转换芯片基于第一直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源为电池充电，第二直流电源的电压低于第一直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第一直流电源的电流，实现了使用转换效率极高的开关电容转换芯片，从而提高了充电功率和充电效率。并且，无线充电发射装置的输出电压越高，充电效率提高的越明显。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种无线充电接收装置的框图；
图2A和图2B是根据一示例性实施例示出的一种开关电容转换芯片的转换过程示意图；
图3是根据另一示例性实施例示出的一种无线充电接收装置的框图；
图4是根据又一示例性实施例示出的一种无线充电接收装置的框图；
图5A和图5B是根据一示例性实施例示出的一种波形图；
图6和图7根据一示例性实施例示出的一种无线充电接收装置的示意图；
图8是根据一示例性实施例示出的终端800的框图；
图9是根据一示例性实施例示出的电池充电的示意图；
图10是根据一示例性实施例示出的充电***的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种无线充电接收装置的框图。如图1所示，本实施例的无线充电接收装置10可以包括接收线圈11、接收芯片12和开关电容转换芯片13；接收线圈11，用于耦合无线充电发射装置的发射线圈的交变磁场，得到交流电源；接收芯片12的输入端与接收线圈11耦接，接收芯片12的输出端与开关电容转换芯片13的输入端耦接，用于将交流电源转换为第一直流电源；开关电容转换芯片13的输出端与电池耦接，用于基于第一直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源为电池充电，第二直流电源的电压低于第一直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第一直流电源的电流。
具体的，接收线圈11耦合无线充电发射装置的发射线圈的交变磁场，得到交流电源，接收芯片12将该交流电源转换为第一直流电源，开关电容转换芯片13基于第一直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源为电池充电，第二直流电源的电压低于第一直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第一直流电源的电流。
其中，耦接具体可以包括直接连接和间接连接。
其中，线圈11具体可以为可以耦合交变磁场，得到交流电源的任意类型线圈。
其中，接收芯片12具体可以能够通过对交流电源进行整流，得到直流电源的任意芯片。
其中，开关电容转换芯片13基于第一直流电源输出第二直流电源，即开关电容转换芯片降低接收芯片输出的第一直流电源的电压，并升高第一直流电源的电流，此时，可以认为开关电容转换芯片处于工作状态。通常，可以通过开关电容转换芯片的外部引脚配置开关电容转换芯片处于直通状态或开路状态，进一步的，可以通过其他芯片，例如电源管理芯片(Power Management Integrated Circuit，PMIC)、处理器或者单片机等控制电容转换芯片处于工作状态。对于其他芯片控制开关电容转换芯片处于工作状态的具体方式，本公开不作限定，例如，其他芯片可以通过I2C协议，向开关电容转换芯片发送用于控制开关电容转换芯片处于工作状态的指令。
其中，开关电容转换芯片13是通过开关控制电容充放电，实现降电压及升电流的芯片。可选的，开关电容转换芯片可以为1/n开关电容转换芯片，n可以是1.5、2或3等。
其中，开关电容转换芯片13的转换过程可以分为第一阶段Φ1和第二阶段Φ2，两个阶段。对于第一阶段Φ1，如图2A所示，内部开关管S1、S3、S5和S7导通，电容CF1充电，电容CF2放电，电流流向可以如图2A中的箭头所示。对于第二阶段Φ2，如图2B所示，内部开关管S2、S4、S6和S8导通，电容CF1放电，电容CF2充电，电流流向可以如图2B中的箭头所示。如此反复开关，可以实现VOUT＝1/nVIN，IOUT＝n*IIN的输出。需要说明的是，图2A和图2B中，C1P、C1N、GND、C2P、C2N、VOUT和VIN均为PIN脚，CB为电容。
需要说明的是，开关电容转换芯片13的转换效率极高，可以达到98％，而BUCK电路的转换效率较低，且BUCK电路在输入电压与输出电压相差越大时，发热越严重，转换效率越低。因此，通过开关电容转换芯片实现降电压升电流，与通过BUCK电路实现降压相比，可以提高充电效率。并且，为了实现大功率充电，无线充电发射装置的输出电压与电池的输入电压相差更大，BUCK电路的效率更低，因此在大功率充电下，开关电容转换芯片提高充电效率的作用更加明显。
本实施例提供的无线充电接收装置，通过接收线圈耦合无线充电发射装置的发射线圈的交变磁场，得到交流电源，接收芯片将该交流电源转换为第一直流电源，开关电容转换芯片基于第一直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源为电池充电，第二直流电源的电压低于第一直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第一直流电源的电流，实现了使用转换效率极高的开关电容转换芯片，从而提高了充电功率及充电效率。并且，无线充电发射装置的输出电压越高，充电效率提高的越明显。
图3是根据另一示例性实施例示出的一种无线充电接收装置的框图。如图3所示，在图1所示实施例的基础上，开关电容转换芯片13包括第一级开关电容转换芯片131和第二级开关电容转换芯片132；无线充电接收装置还包括：电源管理芯片PMIC14，例如BUCK电路。其中，第一级开关电容转换芯片131的输入端与接收芯片12耦接，第一级开关电容转换芯片131的输出端分别与第二级开关电容转换芯片132和PMIC14的输入端耦接，第二级开关电容转换芯片132和PMIC14的输出端均与电池耦接。第一级开关电容转换芯片131，用于基于第三直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源以第一电流为电池进行充电，第二直流电源的电压低于第三直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第三直流电源的电流(即，降低接收芯片12输出的第一直流电源的电压，并升高第一直流电源的电流)；第二级开关电容转换芯片132，用于基于第三直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源以第一电流为电池进行充电，第二直流电源的电压低于第三直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第三直流电源的电流(即，在降低第一级开关电容转换芯片131输出的第三直流电源的电压，并升高第三直流电源的电流后，为电池进行充电)；PMIC14，用于基于第二直流电源以第二电流为电池进行充电，且第二电流小于第一电流。这里，以第一电流为电池充电可以理解为恒流充电，以第二电流为电池充电可以理解为恒压充电。
具体的，在需要进行大功率充电时，PMIC14不工作，第二级开关电容转换芯片132工作，通过第二级开关电容转换芯片132实现大功率充电。在需要进行小功率充电时，PMIC14工作，第二级开关电容转换芯片132不工作，通过PMIC14实现小功率充电。可选的，可以通过终端的处理器控制PMIC和第二级开关电容转换芯片132工作或者不工作。具体的，可以由第一级开关电容转换芯片+第二级开关电容转换芯片，实现恒流充电阶段；可以由第一级开关电容转换芯片+PMIC，实现恒压充电阶段。这里，PMIC可以作为充电芯片。需要说明的是，当小功率充电时，如小于5W，开关电容转换芯片可以处于直通状态，例如第一级开关电容转换芯片处于直通状态，第二级开关电容转换芯片处于开路状态。
如图4所示，无线充电接收装置除了为电池充电，还可以为终端的软硬件***提供电源。当终端通过无线充电接收装置对电池充电时，软硬件***的负载dl通常会有波动，可能引起IOUT突然变化ΔI，从而引起IREC变化(例如，当包括两级开关电容转换芯片且每一级开关电容转换芯片为1/2开关电容转换芯片时，IREC的变化量有1/4ΔI)，当IREC变化较大时，就会导致影响到无线充电***的通信的问题，例如可以引起无线充电***的通信断开。例如，如图5A所示，51表示IOUT的波形，52表示IOUT波动造成VREC波动的波形。
另外，如图5B所示，在进行无线充电时，无线充电发射装置中的发射芯片需要与无线充电接收装置中的接收芯片实时通信，并且会在VREC上叠加幅值很大的纹波，造成电流IOUT随着通信频繁波动，容易造成过充的问题。例如，假设VREC上冲达到近400mV，经2级1/2开关电容转换芯片，表现在输出VOUT上的纹波就有100mV，如果电池内阻是100m欧，IOUT的瞬间波动就是1安培(A)。
可以看出，上述由于软硬件***负载的波动以及VREC的波动所引起的问题均可以表现在通路电流的变化，因此，为了解决上述两个问题，提高充电过程的稳定性，可选的，开关电容转换芯片13，还用于检测通路电流，并在该通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，控制开关电容转换芯片13进入限流模式，第一电流偏移量大于或等于0且小于电流阈值。这里，限流模式是指限制开关电容转换芯片的电流，具体的，可以限制开关电容转换芯片的输入电流、输出电流和/或内部开关管的电流。开关电容进入限流模式，可以减小通路电流，从而避免表现为通路电流发生突变的上述问题。
具体的，当通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，可以表示通路电流异常，可能会影响无线充电***的通信或造成过充；当通路电流小于电流阈值与第二电流偏移量之差时，可以表示通路电流正常，不会影响无线充电***的通信或造成过充。
可选的，通路电流可以包括下述中的任意一种：
开关电容转换芯片13的输入电流，开关电容转换芯片13的输出电流，开关电容转换芯片13中内部开关管上的电流。
可选的，当开关电容转换芯片包括第一级开关电容转换芯片和第二级开关电容转换芯片时，可以由第一级开关电容转换芯片和第二级开关电容转换芯片中的任意一个开关电容转换芯片检测通路电流，并在通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，控制自身进入限流模式。
进一步可选的，当由第一级开关电容转换芯片检测通路电流时，通路电流输入可以包括下述中的任意一种：第一级开关电容转换芯片131的输入电流(IREC)，第一级开关电容转换芯片131的输出电流(IBUS)，第二级开关电容转换芯片132与PMIC并联输出的干路电流IOUT、第一级开关电容转换芯片131中内部开关管上的电流。当由第二级开关电容转换芯片检测通路电流时，通路电流输入可以包括下述中的任意一种：第一级开关电容转换芯片131的输入电流，第一级开关电容转换芯片131的输出电流，第二级开关电容转换芯片132与PMIC并联输出的干路电流IOUT、第二级开关电容转换芯片132中内部开关管上的电流。
可选的，开关电容转换芯片131，还用于在该通路电流小于该电流阈值与第二电流偏移量之差时，控制该开关电容转换芯片退出限流模式，第二电流偏移量大于或等于0且小于电流阈值。需要说明的是，这里退出限流模式与上述进入限流模式相对。
可选的，第一电流偏移量可以等于第二电流偏移量。通过第一电流偏移量和第二电流偏移量，且第一电流偏移量和第二电流偏移量均大于0，可以避免在电流阈值处反复在进入限流模式和退出限流模式间切换。
可选的，开关电容转换芯片13可以通过增大开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻进入限流模式。可选的，为了提高充电效率，开关电容转换芯片在工作工程中，内部开关管的导通电阻通常为最小值，当通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量时，开关电容转换芯片立即增大各内部开关管的导通电阻，以进入限流模式，从而减小通路电流。进一步的，当通路电流小于电流阈值与第二电流偏置量之差时，开关电容转换芯片立即将各内部开关管的导通电阻减小至最小值，以退出限流模式，从而增大通路电流。例如，可以设定IREC的电流阈值为1.1A，当软硬件***负载(或VREC)波动，导致IREC大于或等于1.1A时，开关电容芯片在几个开关周期内立即做出反馈，进入限流模式，降低各个内部开关管的导通电阻，其响应时间一般在几十微妙内。当软硬件***负载(或VREC)波动消失时，开关电容转换芯片退出限流模式，其内部开关管的导通电阻恢复最低值。
可选的，内部开关管具体可以为金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。
需要说明的是，对于开关电容转换芯片内部开关管的导通电阻的调节幅度，本公开可以不作限定。可选的，可以为固定幅度，或者也可以根据通路电流与电流阈值的差异程度，确定调节幅度。
可选的，开关电容转换芯片13可以通过断开开关电容转换芯片中给充电电容充电的内部开关管，或者将充电电容并联到开关电容转换芯片的输出上进行放电进入限流模式。这里，充电电容具体可以为图2A和图2B中的CF1和CF2。当处于第一阶段Φ1时，断开开关电容转换芯片中给充电电容充电的内部开关管具体可以为断开S1和S3；将充电电容并联到开关电容转换芯片的输出具体可以为断开S1和S3并导通S6和S8。当处于第二阶段Φ2时，断开开关电容转换芯片中给充电电容充电的内部开关管具体可以为断开S2和S4；将充电电容并联到开关电容转换芯片的输出具体可以为断开S2和S4并导通S5和S7。具体的，当通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，开关电容转换芯片立即断开开关电容转换芯片中给充电电容充电的内部开关管，或者将充电电容并联到开关电容转换芯片的输出上进行放电，以进入限流模式，从而减小通路电流。进一步的，当通路电流小于电流阈值与第二电流偏置量之差时，开关电容转换芯片恢复正常的电容充放电开关过程(例如，图2A和图2B中Φ1和Φ2两个阶段分别对应的内部开关管的反复开关过程)又会继续，以退出限流模式，从而增大通路电流。
可选的，由于开关电容转换芯片的内部开关管，是由时钟按照一定的频率，一定的逻辑时序进行开、关的，因此通过对开关电容转换芯片进行跳周期控制，可以实现断开开关电容转换芯片中给充电电容充电的内部开关管；或者，将充电电容并联到开关电容转换芯片的输出上进行放电。具体的，如图6所示，当IOUT超过虚线所示的电流阈值时，在对应的时钟控制周期(即，虚线所示的时钟周期)，断开开关电容转换芯片中给充电电容充电的内部开关管；或者，将充电电容并联到开关电容转换芯片的输出上进行放电。进一步的，当IOUT未超过虚线所示的电流阈值时，在对应的时钟控制周期，开关电容转换芯片恢复正常的电容充放电开关过程。需要说明的是，图6中以第一电流偏置量和第二电流偏置量均为0为例。
可选的，开关电容转换芯片13可以通过减小开关电容转换芯片中充电电容的充电时间进入限流模式。这里，充电电容具体可以为图2A和图2B中的CF1和CF2，断减小开关电容转换芯片中充电电容的充电时间具体可以为减小CF1和CF2的充电时间。具体的，当通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，开关电容转换芯片立即减小开关电容转换芯片中充电电容的充电时间，以进入限流模式，从而减小通路电流。进一步的，当通路电流小于电流阈值与第二电流偏置量之差时，开关电容转换芯片恢复正常的充电电容的充电时间，以退出限流模式，从而增大通路电流。
可选的，由于开关电容转换芯片的内部开关管，是由时钟按照一定的频率，一定的逻辑时序进行开、关的，因此通过减小时钟的占空比，可以实现减小开关电容转换芯片中充电电容的充电时间。具体的，如图7所示，当IOUT超过虚线所示的电流阈值时，减小对应时钟控制周期的时钟占空比，即减小充电时间，增大放电时间。进一步的，当IOUT未超过虚线所示的电流阈值时，恢复对应时钟控制周期的时钟占空比。需要说明的是，图7中以第一电流偏置量和第二电流偏置量均为0为例。
可选的，开关电容转换芯片13，还用于根据终端处理器的第一控制指令调整电流阈值。具体的，在电池的不同充电阶段，期望的通路电流可以不同，为了实现更精确的控制，可以依此调整电流阈值。具体的，当期望的通路电流越大时，电流阈值可以越大；当期望的通路电流越小时，电流阈值可以越小。
可选的，开关电容转换芯片13，还可以根据终端处理器的第二控制指令处于直通状态。具体的，当处于恒压充电状态时，不需要增大电流，因此可以控制开关电容转换芯片处于直通状态。对于图2A和图2B所示的1/2开关电容转换芯片，开关电容转换芯片处于直通状态具体可以为S1、S2、S5和S6均导通，S3、S4、S7和S8均断开。当开关电容转换芯片处于直通状态时，VOUT可以等于VIN，IOUT可以等于IIN。需要说明的是，当开关电容转换芯片13包括第一级开关电容转换芯片131和第二级开关电容转换芯片132时，具体可以控制第一级开关电容转换芯片131处于直通状态。
另外，上述通过开关电容转换芯片检测充电通路的输出电流，并根据充电通路的输出电流进入限流模式，可以实现较高的响应速度。
本实施例提供的无线充电接收装置，第一级开关电容转换芯片基于第一直流电源输出第三直流电源，第三直流电源的电压低于第一直流电源的电压，且第三直流电源的电流高于第一直流电源的电流，第二级开关电容转换芯片基于第三直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源以第一电流为电池进行充电，第二直流电源的电压低于第三直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第三直流电源的电流，PMIC基于第二直流电源以第二电流为电池进行充电，且第二电流小于第一电流，在提高大功率充电的充电效率的基础上，进一步可以实现小功率充电。
图8是根据一示例性实施例示出的终端800的框图。例如，终端800可以是移动电话，计算机，数字广播设备，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。
参照图8，终端800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。
处理组件802通常控制终端800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。
存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在终端800的操作。这些数据的示例包括用于在终端800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电源组件806为终端800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理***，一个或多个电源，及其他与为终端800生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件808包括在该终端800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。该触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与该触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当终端800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜***或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当终端800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口812为处理组件802和***接口模块之间提供接口，上述***接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为终端800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到终端800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如该组件为终端800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测终端800或终端800一个组件的位置改变，用户与终端800接触的存在或不存在，终端800方位或加速/减速和终端800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
通信组件816被配置为便于终端800和其他设备之间有线或无线方式的通信。终端800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理***的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，该通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，终端800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。
在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器804。例如，该非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
其中，终端800可以包括无线充电接收装置，该无线充电接收装置包括：接收线圈、接收芯片和开关电容转换芯片；接收线圈，用于耦合无线充电发射装置的发射线圈的交变磁场，得到交流电源；接收芯片的输入端与接收线圈耦接，接收芯片的输出端与开关电容转换芯片的输入端耦接，用于将交流电源转换为第一直流电源；开关电容转换芯片的输出端与电池耦接，用于基于第一直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源为电池充电，第二直流电源的电压低于第一直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第一直流电源的电流。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片包括第一级开关电容转换芯片和第二级开关电容转换芯片；无线充电接收装置还包括：电源管理芯片PMIC；
第一级开关电容转换芯片的输入端与接收芯片耦接，第一级开关电容转换芯片的输出端分别与第二级开关电容转换芯片和电源管理芯片的输入端耦接，第二级开关电容转换芯片和电源管理芯片的输出端均与电池耦接；
第一级开关电容转换芯片，用于基于第一直流电源输出第三直流电源，第三直流电源的电压低于第一直流电源的电压，且第三直流电源的电流高于第一直流电源的电流；
第二级开关电容转换芯片，用于基于第三直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源以第一电流为电池进行充电，第二直流电源的电压低于第三直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第三直流电源的电流；
电源管理芯片，用于基于第二直流电源以第二电流为电池进行充电，且第二电流小于第一电流。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片，还用于检测通路电流，并在通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，控制开关电容转换芯片进入限流模式，第一电流偏移量大于或等于0，且小于电流阈值。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片，用于进入限流模式，具体包括下述中的至少一种：
增大开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻；或者，断开开关电容转换芯片中给充电电容充电的内部开关管；或者，将充电电容并联到开关电容转换芯片的输出上进行放电；或者，减小开关电容转换芯片中充电电容的充电时间。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片，还用于在通路电流小于电流阈值与第二电流偏置量之差时，控制开关电容转换芯片退出限流模式，第二电流偏移量大于或大于0，且小于电流阈值。
在一种可能实现的设计中，通路电流包括下述中的任意一种：
开关电容转换芯片的输入电流，开关电容转换芯片的输出电流，开关电容转换芯片中内部开关管上的电流。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片，还用于根据终端处理器的第一控制指令调节电流阈值。
可选的，为了提高充电效率，优化功率传输状态，处理器可以实时检测通路电流(例如IREC、IBUS或IOUT)及电压(VREC、VBUS或VOUT)，并实时对无线充电发射装置和无线充电接收装置中的各个模块(例如，开关电容转换芯片)进行控制，使得当前功率最大，效率最高，充电更稳定。
具体的，当电池处于恒流充电阶段时，电池电压会逐渐升高，这样进入电池的电流就会逐渐降低，此时处理器检测到通路电流降低后，可以控制充电器提高输出电压，使得充电电流保持最大状态。当电池进入恒压充电阶段时，电池电流逐渐减小，此时处理器可以控制充电器将电压输出降低，或控制开关芯片工作在直通状态提高了整体充电效率。
在一种可能实现的设计中，处理器，还用于根据当前期望的通路电流，输出用于调节电流阈值的第一控制指令；开关电容转换芯片，还用于根据第一控制指令调节电流阈值。
具体的，如图9所示，电池充电通常分为恒压充电阶段和恒流充电阶段，并且，在不同时间段通路电流不同，为了实现更精确的控制，处理器可以根据当前期望的通路电流调节电流阈值。
在一种可能实现的设计中，处理器，还用于在进入恒压充电阶段时，输出用于控制开关电容转换芯片处于直通状态的第二控制指令；开关电容转换芯片，还用于根据第二控制指令处于直通状态。具体的，处理器可以向开关电容转换芯片发送用于触发开关电容转换芯片处于直通状态的触发信号，开关电容转发芯片可以根据该触发信号处于直通状态。
在一种可能实现的设计中，当开关电容转换芯片，通过增大开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻的方式，进入限流模式时，处理器，还用于根据开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻，控制降低接收芯片的输出电压。具体的，处理器可以根据接收芯片的输出电压以及开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻，判断开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻是否过大。当开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻过大时，可以控制降低接收芯片的输出电压，例如将接收芯片的输出电压降低20mv。进一步的，由于降低接收芯片的输出电压VREC，因此IREC也降低，为了实现相同的充电功率，因此开关电容转换芯片可以降低其内部开关管的导通电阻。
在一种可能实现的设计中，当开关电容转换芯片，通过断开开关电容转换芯片中给充电电容充电的内部开关管或者，将充电电容并联到开关电容转换芯片的输出上进行放电的方式，进入限流模式时，处理器，还用于根据电容转换芯片的内部开关管的导通状态，控制降低无线充电接收装置的接收芯片的输出电压。具体的，处理器可以根据接收芯片的输出电压以及电容转换芯片的内部开关管的导通状态，判断开关电容转换芯片是否应该退出限流模式。当开关电容转换芯片应该退出限流模式时，可以控制降低接收芯片的输出电压，例如将接收芯片的输出电压降低20mv。进一步的，由于降低接收芯片的输出电压VREC，因此IREC也降低，为了实现相同的充电功率，因此开关电容转换芯片可以退出限流模式。
在一种可能实现的设计中，当开关电容转换芯片，通过减小开关电容转换芯片中充电电容的充电时间的方式，进入限流模式时，处理器，还用于根据开关电容转换芯片中充电电容的充电时间，控制降低无线充电接收装置的接收芯片的输出电压。具体的，处理器可以根据接收芯片的输出电压以及开关电容转换芯片中充电电容的充电时间，判断开关电容转换芯片是否应该退出限流模式。当开关电容转换芯片应该退出限流模式时，可以控制降低接收芯片的输出电压，例如将接收芯片的输出电压降低20mv。进一步的，由于降低接收芯片的输出电压VREC，因此IREC也降低，为了实现相同的充电功率，因此开关电容转换芯片可以退出限流模式。
本公开还提供一种充电***，包括无线充电发射装置、电池以及无线充电接收装置；其中，无线充电接收装置包括：
接收线圈、接收芯片和开关电容转换芯片；接收线圈，用于耦合无线充电发射装置的发射线圈的交变磁场，得到交流电源；
接收芯片的输入端与接收线圈耦接，接收芯片的输出端与开关电容转换芯片的输入端耦接，用于将交流电源转换为第一直流电源；
开关电容转换芯片的输出端与电池耦接，用于基于第一直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源为电池充电，第二直流电源的电压低于第一直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第一直流电源的电流。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片包括第一级开关电容转换芯片和第二级开关电容转换芯片；无线充电接收装置还包括：电源管理芯片PMIC；
第一级开关电容转换芯片的输入端与接收芯片耦接，第一级开关电容转换芯片的输出端分别与第二级开关电容转换芯片和电源管理芯片的输入端耦接，第二级开关电容转换芯片和电源管理芯片的输出端均与电池耦接；
第一级开关电容转换芯片，用于基于第一直流电源输出第三直流电源，第三直流电源的电压低于第一直流电源的电压，且第三直流电源的电流高于第一直流电源的电流；
第二级开关电容转换芯片，用于基于第三直流电源输出第二直流电源，并基于第二直流电源以第一电流为电池进行充电，第二直流电源的电压低于第三直流电源的电压，且第二直流电源的电流高于第三直流电源的电流；
电源管理芯片，用于基于第二直流电源以第二电流为电池进行充电，且第二电流小于第一电流。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片，还用于检测通路电流，并在通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，控制开关电容转换芯片进入限流模式，第一电流偏移量大于或大于0，且小于电流阈值。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片，用于进入限流模式，具体包括下述中的至少一种：
增大开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻；或者，断开开关电容转换芯片中给充电电容充电的内部开关管；或者，将充电电容并联到开关电容转换芯片的输出上进行放电；或者，减小开关电容转换芯片中充电电容的充电时间。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片，还用于在通路电流小于电流阈值与第二电流偏移量之差时，控制开关电容转换芯片退出限流模式，第二电流偏移量大于或大于0，且小于电流阈值。
在一种可能实现的设计中，通路电流包括下述中的任意一种：
开关电容转换芯片的输入电流，开关电容转换芯片的输出电流，开关电容转换芯片中内部开关管上的电流。
在一种可能实现的设计中，开关电容转换芯片，还用于检测通路电流，并在通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，进入限流模式，第一电流偏移量大于或大于0，且小于电流阈值；
在一种可能实现的设计中，充电***还包括：处理器；
处理器，用于根据当前期望的通路电流，输出用于调节电流阈值的第一控制指令；
开关电容转换芯片，还用于根据终端处理器的第一控制指令调节电流阈值。
在一种可能实现的设计中，处理器，还用于根据开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻、电容转换芯片的内部开关管的导通状态或者开关电容转换芯片中充电电容的充电时间，控制降低无线充电接收装置的接收芯片的输出电压。
在一种可能实现的设计中，处理器，还用于在进入恒压充电阶段时，输出用于控制开关电容转换芯片处于直通状态的第二控制指令；
开关电容转换芯片，还用于根据终端处理器的第二控制指令处于直通状态。
以无线充电接收装置如图4所示为例，如图10所示，可选的，该充电***中的无线充电发射装置包括：充电器15、发射芯片16和发射线圈17；发射芯片16的输入端与充电器15耦接，发射芯片16的输出端与发射线圈17耦接；发射芯片16，用于基于控制协议与充电器15通信，控制充电器15输出的直流电源的电压，并将直流电源转换为交流电源；发射线圈17，用于将交流电源转换成交变磁场。这里，通过充电器71直接与发射芯片72耦接，在无线充电发射装置中省去了BUCK电路，可以避免由于BUCK电路带来的功耗，从而进一步提高充电效率。
可选的，控制协议可以为功率传输(Power Delivery，PD)、高通(Quick Charge，QC)4.0、超级充电协议(Super Charge Protocol，SCP)协议。发射芯片16通过PD、QC4.0、SCP等协议，直接与充电器15进行通信，输出电压调节精度可以达到20mV，输出电压3V～20V以上，可以精准调节后端所需的功率。另外，由于发射芯片的输出电压较BUCK电路高，可以减小线圈上的电流，从而减小线圈发热。
需要说明的是，图10中，与发射线圈串联的电容以及与接收线圈串联的电容，均可以为谐振电容，用于提高充电功率。
以充电功率为20瓦(W)，开关电容转换芯片为1/2开关电容转换芯片为例，工作过程如下：
(1)、发射芯片通过PD/QC4.0/SCP等协议直接与充电器进行通信，调节充电器的输出电压VDC大约20伏(V)。
(2)、发射芯片将充电器输出的直流电压变换成交流电压，供给发射线圈。
(3)、接收线圈通过耦合发射线圈的能量，将交流电压输出给接收芯片，接收线圈上的电流大约为1安(A)。
(4)、接收芯片将交流电压整流后输出直流电压VREC，大约19V，通路电流IREC约1.1A，即输出功率为20W。
(5)、VREC经第一级1/2开关电容转换芯片降压一半输出VBUS约9V，通路电流IBUS约为2.2A。
(6)、VBUS经第二级1/2开关电容转换芯片降压一半输出VOUT约4V，通路电流IOUT约为4.4A。
(7)、VBUS经PMIC可以作为辅助充电，实现输入输出限流，涓流、小功率充电等功能。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求书指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (17)

1.一种无线充电接收装置，其特征在于，包括：接收线圈、接收芯片和开关电容转换芯片；所述接收线圈，用于耦合无线充电发射装置的发射线圈的交变磁场，得到交流电源；
所述接收芯片的输入端与所述接收线圈耦接，所述接收芯片的输出端与所述开关电容转换芯片的输入端耦接，用于将所述交流电源转换为第一直流电源；
所述开关电容转换芯片的输出端与电池耦接，用于基于所述第一直流电源输出第二直流电源，并基于所述第二直流电源为所述电池充电，所述第二直流电源的电压低于所述第一直流电源的电压，且所述第二直流电源的电流高于所述第一直流电源的电流。
2.根据权利要求1所述的无线充电接收装置，其特征在于，所述开关电容转换芯片包括第一级开关电容转换芯片和第二级开关电容转换芯片；所述无线充电接收装置还包括：电源管理芯片PMIC；
所述第一级开关电容转换芯片的输入端与所述接收芯片耦接，所述第一级开关电容转换芯片的输出端分别与所述第二级开关电容转换芯片和所述电源管理芯片的输入端耦接，所述第二级开关电容转换芯片和所述电源管理芯片的输出端均与所述电池耦接；
所述第一级开关电容转换芯片，用于基于所述第一直流电源输出第三直流电源，所述第三直流电源的电压低于所述第一直流电源的电压，且所述第三直流电源的电流高于所述第一直流电源的电流；
所述第二级开关电容转换芯片，用于基于所述第三直流电源输出第二直流电源，并基于所述第二直流电源以第一电流为所述电池进行充电，所述第二直流电源的电压低于所述第三直流电源的电压，且所述第二直流电源的电流高于所述第三直流电源的电流；
所述电源管理芯片，用于基于所述第二直流电源以第二电流为所述电池进行充电，且所述第二电流小于所述第一电流。
3.根据权利要求1或2所述的无线充电接收装置，其特征在于，所述开关电容转换芯片，还用于检测通路电流，并在所述通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，控制所述开关电容转换芯片进入限流模式，所述第一电流偏移量大于或大于0，且小于所述电流阈值。
4.根据权利要求3所述的无线充电接收装置，其特征在于，所述开关电容转换芯片，用于控制所述开关电容转换芯片进入限流模式，具体包括下述中的至少一种：
增大开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻；或者，断开开关电容转换芯片中给充电电容充电的内部开关管；或者，将充电电容并联到开关电容转换芯片的输出上进行放电；或者，减小开关电容转换芯片中充电电容的充电时间。
5.根据权利要求3所述的无线充电接收装置，其特征在于，所述开关电容转换芯片，还用于在所述通路电流小于所述电流阈值与第二电流偏移量之差时，控制所述开关电容转换芯片退出限流模式，所述第二电流偏移量大于或大于0，且小于所述电流阈值。
6.根据权利要求3所述的无线充电接收装置，其特征在于，所述通路电流包括下述中的任意一种：
所述开关电容转换芯片的输入电流，所述开关电容转换芯片的输出电流，所述开关电容转换芯片中内部开关管上的电流。
7.根据权利要求3所述的无线充电接收装置，其特征在于，所述开关电容转换芯片，还用于根据终端处理器的第一控制指令调节所述电流阈值。
8.根据权利要求7所述的无线充电接收装置，其特征在于，所述开关电容转换芯片，还用于根据所述处理器的第二控制指令处于直通状态。
9.一种终端，其特征在于，包括：权利要求1-8任一项所述的无线充电接收装置。
10.根据权利要求9所述的终端，其特征在于，所述终端还包括：处理器；
所述开关电容转换芯片，还用于检测通路电流，并在所述通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，控制所述开关电容转换芯片进入限流模式，所述第一电流偏移量大于或等于0，且小于所述电流阈值；
所述处理器，用于根据当前期望的通路电流，输出用于调节所述电流阈值的第一控制指令；
所述开关电容转换芯片，还用于根据所述第一控制指令调节所述电流阈值。
11.根据权利要求10所述的终端，其特征在于，所述处理器，还用于根据所述开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻、所述电容转换芯片的内部开关管的导通状态或者所述开关电容转换芯片中充电电容的充电时间，控制降低所述无线充电接收装置的接收芯片的输出电压。
12.根据权利要求10所述的终端，其特征在于，所述处理器，还用于在进入恒压充电阶段时，输出用于控制所述开关电容转换芯片处于直通状态的第二控制指令；
所述开关电容转换芯片，还用于根据所述第二控制指令处于直通状态。
13.一种充电***，其特征在于，包括：无线充电发射装置、电池以及权利要求1-5任一项所述的无线充电接收装置。
14.根据权利要求13所述的充电***，其特征在于，所述充电***还包括：处理器；
所述开关电容转换芯片，还用于检测通路电流，并在所述通路电流大于或等于电流阈值与第一电流偏移量之和时，控制所述开关电容转换芯片进入限流模式，所述第一电流偏移量大于或等于0，且小于所述电流阈值；
所述处理器，用于根据当前期望的通路电流，输出用于调节所述电流阈值的第一控制指令；
所述开关电容转换芯片，还用于根据所述第一控制指令调节所述电流阈值。
15.根据权利要求14所述的充电***，其特征在于，所述处理器，还用于根据所述开关电容转换芯片的内部开关管的导通电阻、所述电容转换芯片的内部开关管的导通状态或者所述开关电容转换芯片中充电电容的充电时间，控制降低所述无线充电接收装置的接收芯片的输出电压。
16.根据权利要求15所述的充电***，其特征在于，所述处理器，还用于在进入恒压充电阶段时，输出用于控制所述开关电容转换芯片处于直通状态的第二控制指令；
所述开关电容转换芯片，还用于根据所述第二控制指令处于直通状态。
17.根据权利要求13所述的充电***，其特征在于，所述无线充电发射装置包括：充电器、发射芯片和发射线圈；所述发射芯片的输入端与所述充电器耦接，所述发射芯片的输出端与所述发射线圈耦接；
所述发射芯片，用于基于控制协议与所述充电器通信，控制所述充电器输出的直流电源的电压，并将所述直流电源转换为交流电源；
所述发射线圈，用于将所述交流电源转换成交变磁场。
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