CN110198087B

CN110198087B - 一种用于液晶显示器的无线供电控制装置和方法

Info

Publication number: CN110198087B
Application number: CN201910577464.1A
Authority: CN
Inventors: 周彦; 苗小雨
Original assignee: Sichuan Zhongwei Xincheng Technology Co ltd
Current assignee: Sichuan Zhongwei Xincheng Technology Co ltd
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2039-06-28
Also published as: CN110198087A

Abstract

本发明具体涉及一种用于液晶显示器的无线供电接收控制装置和方法，包括无线接收端以及控制所述无线接收端的无线供电接收控制平台，所述无线接收端包括无线控制器以及无线通信模块SoC，通过无线通信模块SoC中集成的通信组件，实现了液晶显示器在低电量工作状态情况下进行充电请求握手时的边信道通信方法，并通过无线控制器对无线接收端实时有效供电功率进行控制和调整，不仅提高了充电过程中充电效率，还达到了对充电器进行无线充电时过压保护的技术效果。

Description

一种用于液晶显示器的无线供电控制装置和方法

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，具体涉及一种用于液晶显示器的无线供电接收控制装置和方法。

背景技术

随着无线充电技术的发展，应用在显示器上的无线充电技术已经越来越成熟，一方面实现了显示器底座对其他设备进行充电的功能，比如CES 2016大展上的Dell 23寸无线显示器，另一方面为了解决显示器供电过程中的走线场景复杂的问题，2010CES展会上海尔推出的“无尾电视”，因为其完全没有任何接线吸引众多与会参观者驻足。这也就意味着显示器通过无线接入网络进行充电已经成为一种趋势，如何对接入的液晶显示器进行高效的无线供电接入控制，保证液晶显示器的高效稳定的无线供电传输，目前尚未提出有效的解决方案。

在现有的无线充电***中，通过收发端通信的边信道实现了充电注册过程，比如BLE通信。当启动充电时，为了给接收端足够的电能驱动边信道电路，发送端会给接收端发送功率信标脉冲信号以及广播包，信标信号很短，通过有限的功率驱动边信道电路实现边信道通信。但是当设备的电池电量过低而设备处于运行状态时，便没有足够多的电能去支持所有的设备组件运行，此时的边信道电路因此被阻断，虽然可以通过增加具体的蓝牙芯片解决此问题，但会带来的成本开销的同时，还会增加***复杂度。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高可靠性的用于液晶显示器的无线供电接收控制装置和方法。不仅能够实现液晶显示器在低电量运行时，无线供电接收装置无法高效通过边信道进行充电握手过程的问题，还实现了充电过程中的功率控制，从而使得液晶显示器的供电传输更加迅速，并起到了过压保护的作用。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于液晶显示器的无线供电接收控制装置，包括从功率发射端接收无线供电信号发射功率的无线接收端，所述无线接收端被无线供电接收控制平台控制，所述无线供电功率控制平台包括无线通信模块SoC，所述无线通信模块SoC与无线供电控制器进行信息交互。

所述无线接收端包括接收无线供电信号的谐振器，所述谐振器将产生AC充电信号送入整流器，所述整流器将所述AC充电信号转换成DC信号送入DC转换器，所述DC转换器产生DC充电信号，所述DC充电信号接入充电模块。

所述充电模块包括一个充电器，所述充电器与滤波模块相连，所述滤波模块包括至少一个滤波电容和稳压管。

所述无线通信SoC包括用于传输无线通信两个以上协议标准的通信组件，基于所述协议标准，通过边信道与所述功率发射端进行通信；以及控制液晶显示器硬件平台组件状态的SoC时序管理组件。

所述无线控制器包括用于判断所述充电模块的电量级别的门限检查单元；以及根据所述充电模块接收目标供电功率P_TARGET与所述DC供电信号中提供的有效供电功率P_EFF进行实时监控调整的比较控制单元。

优选的：所述无线通信模块SoC为BLE SoC。

优选的：通信组件为BLE模块。

优选的：所述协议标准A4WP或者WPC协议。

优选的：所述无线通信模块SoC包括所述无线供电控制器。

优选的：所述充电器为可充电锂电池。

优选的：所述电量级别为液晶显示工作功率，待机功率等级别门限。

优选的：所述无线接收端集成了长信标扩展组件。

为了解决液晶显示器在低电量运行时需要进行无线充电请求，进行高效供电传输的目的，本发明还包括一种液晶显示器的无线供电接收控制方法，步骤如下：

S1、所述无线接收端检测到所述功率发射端的无线供电信号；

S2、所述无线供电控制器根据门限检测单元的结果输出功率轨道序列表发送给所述无线通信模块SoC中的SoC时序管理组件，所述SoC时序管理组件发送启动通信组件相关资源的启动信号，激活无线通信SoC中的通信组件，所述通信组件为一个通用的无线通信集成模块；

S3、SoC时序管理组件挂起SoC平台中的其他组件；

S4、进行无线供电注册过程；

S5、若所述无线供电注册的过程完成后，或者所述无线供电控制器中所述门限检查单元判断充电模块供电到达门限电压后，所述SoC时序管理组件激活SoC平台中的其他组件。

所述激活无线通信模块SoC中的通信组件，使用的是BLE模块，通过与功率发射端通信的边信道进行无线供电注册过程。

所述通信组件为了防止平台其他组件全部启动，向SoC序列管理组件发送停止启动指示，所述无线供电注册过程完成后，向SoC序列管理组件发送撤销停止启动指示。

所述无线供电控制器中所述比较控制单元的配置步骤包括：

S1.所述控制器单元决定DC供电信号中的有效供电功率；

S2.根据所述有效供电功率，产生一个供电指示信号PSI；

S3.所述供电指示信号PSI经所述无线通信模块SoC调制后发送给功率发射端，用于控制无线供电信号发送功率。

所述配置步骤具体包括：

S1.比较充电器目标供电功率P_TARGET与DC供电信号中的有效供电功率P_EFF；

S2.若所述目标供电功率P_TARGET小于有效供电功率P_EFF，则向功率发射端发送供电指示信号PSI＝1，用于减少无线供电信号的发射功率，同时减少无线接收端中所述DC转换器的工作周期，用于降低输出的有效供电功率；

S3.若所述目标供电功率P_TARGET大于有效供电功率P_EFF，则向功率发射端发送供电指示信息PSI＝0，用于增加无线供电信号的发射功率，同时减少无线接收端中所述DC转换器的工作周期，用于降低输出的有效供电功率。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的一种用于显示器的无线供电接收控制装置，实现了给显示器提供稳定的无线供电的目的，解决了液晶显示器使用有线供电的诸多缺点，不仅使供电不再受到线缆束缚，节约成本，还使得显示器的使用视觉上更加简洁美观的效果。

2、本发明提供的一种用于显示器的无线供电接收控制方法，通过无线通信单元中的SoC时序管理组件激活通信组件以及控制平台其他组件的状态的方法，有效的防止在需要供电握手阶段，液晶显示器因运行态电量过低时，无法高效通过边信道进行充电注册的问题。

3、本发明提供的一种用于显示器的无线供电接收控制方法，通过无线控制器实时监控调整有效供电功率的方法，不仅能够提高充电过程中的充电效率，还能实现在供电过程中过压保护的有益效果。

附图说明

图1为本发明的无线供电控制装置的***结构示意图；

图2为本发明的一种无线供电控制方法流程图；

图3为本发明的一种无线供电控制的功控方法流程图；

图4为本发明的无线供电控制装置无线接收端一种实施例结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的，一种用于显示器的无线供电控制装置的***结构示意图，包括从一个功率发射端10接收无线功率的无线接收端20，所述无线接收端20受一个无线供电接收控制平台30控制，所述无线供电功率控制平台30包括无线通信模块SoC 40，所述无线通信模块SoC 40与无线供电控制器50信息交互。

所述的无线接收端20包括接收无线供电信号的谐振器21，所述谐振器21将产生AC充电信号送入整流器22，所述整流器22将所述AC充电信号转换成DC信号送入DC转换器23，所述DC转换器23产生DC充电信号，所述DC充电信号接入充电模块24，进一步所述无线接收端20还集成了一个长信标扩展组件。

为了使得液晶显示器输出稳定的电压，本发明所述充电模块24包括一个充电器，所述充电器与滤波模块相连，所述滤波模块包括至少一个滤波电容和稳压管，进一步的所述充电器为可充电的锂电池。

所述无线通信SoC 40包括用于传输无线通信两个以上充电协议标准的通信组件45，基于所述充电协议标准，通过边信道与所述功率发射端10进行通信；以及控制平台组件状态的SoC时序管理组件41。

所述的无线控制器50包括用于判断所述充电模块24的电量级别的门限检查单元51；以及根据所述充电模块24接收目标供电功率P_TARGET与所述DC供电信号中提供的有效供电功率P_EFF进行比较的比较控制单元52。

进一步的所述电量级别为液晶显示器工作功率，待机功率等级别门限。

进一步的通信组件45为BLE模块，具体基于 A4WP、WPC等无线充电协议标准通过边信道与功率发射端10进行充电握手过程。

具体的充电握手过程，如图2所示，一种无线供电控制方法流程图。当液晶显示器处于低电量运行并未进行充电注册时，将具有无线供电控制装置的液晶显示器放到功率放射端10可以覆盖的充电区域，具体步骤如下：

S1、无线接收端20检测到无线充电信号，具体过程包括：接收功率发射端10发送的功率信标脉冲信号后，为了有足够的时间启动通信组件45，无线接收端20发送长信标扩展信号请求给功率发射端10；当功率发射端10检测到长信标扩展请求，所述功率发射端10扩展所述信标脉冲周期，从而允许充电模块24中充电器，无线供电控制器50以及与无线通信模块SoC40中的SoC时序管理组件41进行充电；

S2、所述无线供电控制器50根据门限检测单元51的结果输出功率轨道序列表送给所述无线通信模块SoC 40中的SoC时序管理组件41，所述SoC时序管理组件发送启动通信组件45相关资源的启动信号，即激活无线通信SoC 40中的通信组件45，所述通信组件45为一个通用的无线通信集成模块；

S3、为了防止其他组件启动，通信组件45向SoC序列管理组件41发送停止启动指示挂起平台的其他平台组件；

S4、无线供电进行注册过程：通信组件45根据A4MP协议标准发送BLE广播到功率发射端10，通信组件45根据A4MP协议的完成注册过程后，向SoC序列管理组件41发送撤销停止启动指示，所述SoC序列管理组件41激活其他平台组件；

S5、同时若无线供电控制器50中门限检查单元51根据充电模块24送入的目标供电功率P_TARGET大于门限值时，通信组件45向SoC序列管理组件41发送撤销停止启动指示，所述SoC序列管理组件41激活其他平台组件。

进一步的无线充电过程中，为了使得充电过程高效且稳定，防止过电现象，本发明通过所述无线供电控制器50中所述比较控制单元52对所需有效供电功率进行控制，如图3所述，一种无线供电控制的功控方法流程图，步骤包括：

S1.所述比较控制单元决定DC供电信号中的有效供电功率；

S2.根据所述有效需求供电功率，产生一个供电指示信号PSI；

S3.所述供电指示信号PSI发送给功率发射端10，用于控制无线供电信号发射功率。

进一步的步骤具体包括：

S2.若所述目标供电功率P_TARGET小于有效供电功率P_EFF，则向功率发射端10发送供电指示信号PSI=1，用于减少无线供电信号的发送功率；

S3.若所述目标供电功率P_TARGET大于有效供电功率P_EFF，则向功率发射端10发送供电指示信息PSI=0，用于增加无线供电信号的发送功率。

进一步的，控制所需的有效供电功率的方法具体包括两级有效供电功率控制，如图3所示，一种无线供电控制装置的无线接收端20实施例结构示意图，所述的谐振器21包括一个阻抗Z_RF-L,所述谐振器21产生的AC充电信号送入阻抗传输电路25，包括一个负载线阻抗Z_LOAD的所述阻抗传输电路25将AC充电信号送入整流器22，所述整流器22产生DC信号，其中经阻抗传输电路25的AC充电信号输出相应的一级无线供电功率P_RF1，以及一级无线供电电压V_RF1，所述DC信号中的电压为V_DC1经DC转换器23上变频后输出电压为V_DC2，用于充电模块24给充电器充电，其中所述DC转换器23输入端接一个接地的可调电容96。

进一步的，一级有效供电功率控制方法，具体包括：当Z_RF-L=Z_LOAD时，AC充电信号中的一级无线供电功率P_RF1达到最大值，即达到功率发射端10的发射功率值；相反，当Z_RF-L与Z_LOAD不匹配时，AC充电信号中的P_RF1小于所述功率发射端的发射总功率，进一步的随着Z_LOAD逐渐大于Z_LOAD 时，经阻抗传输电路25的AC充电信号中的一级无线供电电压V_RF1变大；因此，可以通过操作负载线阻抗Z_LOAD影响整流器22输出的DC信号，从而控制DC供电信号的有效供电功率。

为了减少无线供电信号的发射功率，无线供电控制器50将一级功率降低控制信号71发送给阻抗传输电路25，并将供电指示信号PSI=1发送无线通信模块SoC 40，所述经无线通信模块SoC40调制后发送给功率发射端10，其中一级功率降低控制信号71会导致Z_RF-L与Z_LOAD不匹配，并且供电指示信号PSI=1会相应降低功率发射端10的发射功率，从而降低有效供电功率；为了增加无线供电信号的发射功率，无线供电控制器50将一级功率增加控制73发送给阻抗传输电路25，并发送电指示信号PSI=0，经无线通信模块SoC 40调制后发送给功率发射端10；随着Z_LOAD逐渐大于Z_RF-L，相应的经过整流器22的输出电压V_DC1增大，从而控制DC供电信号中的有效供电功率。

由于经过DC转换器的一个工作周期可表示为 V _DC1 =D*V _DC2（0≤D≤1），也就是说为了控制受有效供电电压和有效供电电流影响的有效供电功率，当有效供电电流不变的情况下，可以通过改变有效供电电压，即V _DC2的变化实现。

进一步的二级有效供电功率控制方法，具体包括：若所述无线供电控制器50比较目标供电功率P_TARGET小于有效供电功率P_EFF，决定减小有效供电功率P_EFF的输出时，会向DC转换器23发送二级降低功率控制信号61，同时向无线通信SoC模块发送供电指示信号PSI=1，经所述无线通信SoC模块调制后发送给功率发射端10，请求降低无线发射总功率，所述二级降低功率控制信号61通过降低DC转换器23的工作周期，减少V_DC2，从而降低有效供电功率；相反的，若比较目标供电功率P_TARGET小于有效供电功率P_EFF，决定增加有效供电功率P_EFF的输出时，会向DC转换器23发送二级增加功率控制信号63，同时向无线通信SoC模块发送供电指示信号PSI=0，请求增加无线发射总功率，所述二级增加功率控制信号63通过增加DC转换器23的工作周期，达到增加 V_DC2，从而提高有效供电功率。

综上所述，本发明提供的一种用于液晶显示器的无线供电装置，由接收无线供电信号的无线接收端20和控制所述无线接收端20的所述无线供电功率控制平台30构成，实现了给显示器提供稳定的无线供电的目的，解决了液晶显示器使用有线供电的诸多缺点，不仅使供电不再受到线缆束缚，节约成本，还使得显示器的使用视觉上更加简洁美观的效果。

本发明还包括一种用于液晶显示器的无线供电控制方法，通过***级芯片SoC中集成了基于两个以上的无线充电标准协议的集成通信模块通信组件45，以及采用无线通信模块SoC40中SoC时序管理组件41对SoC平台组件供电功率的管理，当液晶显示器在低电量运行，需要进行无线充电请求时，通过接收到功率发射端10的功率信标脉冲后，所述无线接收端20向功率发射端10发送长信标扩展请求，根据所述无线供电控制器中输出的功率时序表，所述SoC时序管理组件将平台中其他组件挂起，并激活通信组件45，启动边信道电路，实现了无线充电请求握手阶段运用边信道进行收发端通信的功能，并通过无线供电控制器50中门限检查单元51中的充电状态判断，达到对充电模块24中电量级别工作门限的监控。

另外通过无线供电控制器50中比较控制单元52对实时充电状态判断，实现了对充电过程中充电模块24的电量级别的实时监控和调整的方法，一方面采用发送PSI信号的方式通知功率发射端10增大或减少发射功率，即增大或减少无线供电发射功率的同时，另一方面针对无线接收端20中的处理无线供电信号的各模块进行控制调整，具体方式采用一级增加/降低功率控制信号71/73，通过增加一个负载线阻抗Z_LOAD，并改变其相对于谐振器Z_RF-L的状态，从而实现了对有效供电功率P_EFF的实时调制；采用二级增加/降低功率控制信号61/63对DC转换器工作周期控制，实现了有效供电功率P_EFF的实时调整，采用本发明的功控方法不仅能够进行提高充电效率，达到目标供电功率P_TARGET的要求，还防止充电过程中的过压现象。

Claims

1.一种液晶显示器的无线供电控制装置，其特征在于：包括从功率发射端（10）接收无线供电信号发射功率的无线接收端（20），所述无线接收端（20）受无线供电接收控制平台（30）控制，所述无线供电接收控制平台（30）包括无线通信模块SoC（40），所述无线通信模块SoC（40）与无线供电控制器（50）信息交互；

所述的无线接收端（20）包括接收无线供电信号的谐振器（21），所述谐振器（21）将产生AC充电信号送入整流器（22），所述整流器（22）将所述AC充电信号转换成DC信号送入DC转换器（23），所述DC转换器（23）产生DC充电信号，所述DC充电信号接入充电模块（24）；

所述无线通信模块SoC（40）包括用于传输两个以上无线充电协议标准的通信组件（45）以及控制液晶显示器硬件平台组件状态的SoC时序管理组件（41）；

所述的谐振器（21）包括一个阻抗Z_RF-L,所述谐振器（21）产生的AC充电信号送入阻抗传输电路（25），包括一个负载线阻抗Z_LOAD的所述阻抗传输电路（25）将AC充电信号送入整流器（22）；通过操作负载线阻抗Z_LOAD影响整流器（22）输出的DC信号，从而控制DC充电信号的有效供电功率；所述有效供电功率包括两级有效供电功率；

其中，一级有效供电功率控制方法包括：当Z_RF-L＝Z_LOAD时，AC充电信号中的一级无线供电功率P_RF1达到最大值，即达到功率发射端（10）的发射功率值；当Z_RF-L与Z_LOAD不匹配时，AC充电信号中的P_RF1小于所述功率发射端的发射总功率，进一步的随着Z_LOAD逐渐大于Z_RF-L时，经阻抗传输电路（25）的AC充电信号中的一级无线供电电压V_RF1变大；可以通过操作负载线阻抗Z_LOAD影响整流器（22）输出的DC信号，从而控制DC供电信号的有效供电功率；

二级有效供电功率控制方法包括：所述无线供电控制器（50）比较目标供电功率P_TARGET小于有效供电功率P_EFF时，向DC转换器（23）发送二级降低功率控制信号（61），同时向无线通信模块SoC（40）发送供电指示信号PSI=1，经所述无线通信模块SoC（40）调制后发送给功率发射端（10），所述二级降低功率控制信号（61）通过降低DC转换器（23）的工作周期，减少有效供电电压V_DC2，从而降低有效供电功率；若比较目标供电功率P_TARGET小于有效供电功率P_EFF，会向DC转换器（23）发送二级增加功率控制信号（63），同时向无线通信模块SoC（40）发送供电指示信号PSI=0，所述二级增加功率控制信号（63）通过增加DC转换器（23）的工作周期，可以增加有效供电电压 V_DC2，从而提高有效供电功率。

2.根据权利要求1所述的一种液晶显示器的无线供电控制装置，其特征在于：所述充电模块（24）包括一个可充电锂电池，所述可充电锂电池与滤波模块相连，所述滤波模块包括至少一个滤波电容和稳压管。

3.根据权利要求1所述的一种液晶显示器的无线供电控制装置，其特征在于：所述的无线供电控制器（50）包括用于判断所述充电模块（24）电量级别的门限检查单元（51），以及根据所述充电模块（24）接收目标供电功率P_TARGET与所述DC充电信号中提供的有效供电功率P_EFF进行实时监控调整的比较控制单元（52）。

4.根据权利要求1所述的一种液晶显示器的无线供电控制装置，其特征在于：所述无线通信模块SoC（40）为BLE SoC，所述BLE SoC中的通信组件（45）包括BLE模块，所述充电协议标准为A4WP或者WPC协议。

5.根据权利要求3所述的一种液晶显示器的无线供电控制装置，其特征在于：其无线供电接收控制方法包括步骤如下：

S1、所述无线接收端（20）检测到所述功率发射端（10）的无线供电信号；

S2、所述无线供电控制器（50）根据门限检查单元（51）的结果输出功率轨道序列表发送给所述无线通信模块SoC （40）中的SoC时序管理组件（41），所述SoC时序管理组件发送启动通信组件（45）相关资源的启动信号，激活无线通信模块SoC（40）中的通信组件（45），所述通信组件（45）为一个通用的无线通信集成模块；

S3、SoC时序管理组件（41）挂起SoC平台其他组件；

S4、进行无线供电注册过程；

S5、若所述无线供电注册的过程完成后，或者所述无线供电控制器（50）中所述门限检查单元（51）判断充电模块（24）供电到达门限电压后，所述SoC时序管理组件（41）激活平台其他组件，液晶显示器进入激活态。

6.根据权利要求5所述的一种液晶显示器的无线供电控制装置，其特征在于：所述激活无线通信模块SoC（40）中的通信组件（45），使用的是BLE模块，通过与功率发射端（10）通信的边信道进行无线供电注册过程。

7.根据权利要求5所述的一种液晶显示器的无线供电控制装置，其特征在于：所述通信组件（45）为了防止所述其他组件全部启动，向SoC时序管理组件（41）发送停止启动指示，所述无线供电注册过程完成后，向SoC时序管理组件（41）发送撤销停止启动指示。

8.根据权利要求5所述的一种液晶显示器的无线供电控制装置，其特征在于：所述无线供电控制器（50）中所述比较控制单元（52）的配置步骤包括：

S1.所述比较控制单元（52）决定DC充电信号中的有效供电功率；

S2.根据所述有效供电功率，产生一个供电指示信号PSI；

S3.所述供电指示信号PSI发送给功率发射端，用于控制无线供电信号发射功率。

9.根据权利要求8所述的一种液晶显示器的无线供电控制装置，其特征在于：所述配置步骤具体包括：

S1.比较充电模块输出的目标供电功率P_TARGET与DC充电信号中的有效供电功率P_EFF；

S2.若所述目标供电功率P_TARGET小于有效供电功率P_EFF，则向功率发射端（10）发送供电指示信号PSI，用于减少无线供电信号的发送功率，同时减少无线接收端（20）中所述DC转换器（23）的工作周期，用于降低输出的DC充电信号中的有效供电功率；

S3.若所述目标供电功率P_TARGET大于有效供电功率P_EFF，则向功率发射端（10）发送供电指示信息PSI，用于增加无线供电信号的发送功率，同时增加无线接收端（20）中所述DC转换器（23）的工作周期，用于增加输出的DC充电信号中的有效供电功率。

10.根据权利要求5所述的一种液晶显示器的无线供电控制装置，其特征在于：所述无线接收端（20）集成了长信标扩展组件，所述长信标扩展组件将接收到的所述供电信号通过长信标扩展信号发送给功率发射端（10）。