一种低待机功耗的无线充电电路及方法与流程

1.本技术涉及无线充电的技术领域，尤其是涉及一种低待机功耗的无线充电电路及方法。


背景技术：

2.随着科技的发展，越来越多的无线充电设备出现在日常生活中。进行无线充电时，由于充电器与用电装置通过磁场以传递能量，因此两者之间无需连接线即可实现能量传输。
3.在传统的无线充电式牙刷中，充电底座常常使用lc谐振发射电路。lc谐振发射电路工作在一个固定频率的谐振状态，谐振回路通过一个磁棒形成一个高频磁场；当牙刷插入充电底座时，牙刷内部的线圈作为变压器的次级接收磁场，通过电磁感应而产生感应电流，感应电流对牙刷中的电池进行充电。
4.为保持电池不过充电，通常会将感应电压限制在固定的电平；因此当牙刷插入充电底座时，整个电路会保持一个相对不变的负载状态。当牙刷从充电底座中移除时，发射底座处于自由振荡状态，受系统励磁和自身的固有消耗，充电底座依然处于一个较高的功率水平。
5.针对上述中的相关技术，发明人发现：用户一般会将充电底座长期保持在通电状态，充电底座由于处于处于长期耗电的状态，浪费电能。


技术实现要素：

6.为了节省充电底座处于通电状态且无负载时所消耗的电能，本技术提供了一种低待机功耗的无线充电电路及方法。
7.第一方面，本技术提供的一种低待机功耗的无线充电电路采用如下的技术方案。
8.一种低待机功耗的无线充电电路，包括无线发射电路，所述无线发射电路连接有待机控制电路；所述待机控制电路包括：开关模块，与所述无线发射电路相连接，用于控制所述无线发射电路的操作模式，所述操作模式包括待机模式和工作模式；电压采样模块，用于进行电压采样得到采样电压；比较模块，预设有预设电压，将所述采样电压与所述预设电压进行比较，基于比较结果输出比较信号；以及，定时模块，基于所述比较信号发送定时信号至所述开关模块，所述开关模块基于所述定时信号控制所述无线发射电路的操作模式；其中，当所述无线发射电路处于工作模式时，所述无线发射电路处于自由振荡状态；当所述无线发射电路处于待机模式时，所述无线发射电路在第一时长t1内处于自由振荡状态，在第二时长t2内处于停振模式，所述第一时长t1与所述第二时长t2构成一个循环周期。
9.通过采用上述技术方案，当无线发射电路处于工作模式时，无线发射电路处于自由振荡状态；当无线发射电路处于待机模式时，无线发射电路在第一时长t1内处于自由振荡状态，在第二时长t2内处于停振模式，整个无线充电电路的功耗小于无线发射电路处于自由振荡状态下的功耗，从而使得无线充电电路处于很低的待机功耗中。
10.可选的，所述比较模块及所述定时模块为数字电路模块，所述比较模块及所述定时模块设置于控制器u1内；或者，所述比较模块及所述定时模块为模拟电路模块。
11.可选的，所述电压采样模块包括第六电阻器r6，所述第六电阻器r6的一端与所述比较模块相连接，另一端接地。
12.通过采用上述技术方案，当电动牙刷插入充电底座中，整个回路的电流增大，第六电阻器r6两端的电压增大进而导致采样电压增大，通过第六电阻器r6两端的电压即可得到采样电压。
13.可选的，所述开关模块包括第三三极管q3，第三三极管q3的控制端与所述定时模块的输出端相连接，所述第三三极管q3的输出端与所述无线发射电路相连接；或者，所述开关模块包括nmos管，所述nmos管的漏极与所述无线发射电路相连接，栅极与所述定时模块的输出端。
14.可选的，所述第三三极管q3为npn型三极管，所述第三三极管q3的集电极与所述无线发射电路相连接，基极与所述定时模块的输出端相连接。
15.可选的，所述无线充电电路还包括用于对待机控制电路的输入电源进行滤波的第二电容器c2。
16.可选的，所述无线充电电路还包括隔离电阻器r5。
17.可选的，所述第二时长t2与第一时长t1的比值不小于4。
18.通过采用上述技术方案，第一时长t1与第二时长t2的大小关系决定了无线充电电路的平均功率及电动牙刷插入充电底座后等待开始充电的时长；第二时长t2与第一时长t1的比值越大，无线充电电路的平均功率越低，同时也意味着从电动牙刷插入无线底座至电容牙刷开始充电所间隔的时长越长；第二时长t2与第一时长t1的比值越小，无线充电电路的平均功率越高，同时也意味着从电动牙刷插入无线底座至电容牙刷开始充电所间隔的时长越短，通过设置第二时长t2与第一时长t1的比例关系能够到达即省电又能够快速地为无线牙刷进行充电的效果。
19.可选的，所述待机控制电路与所述无线发射电路之间还设置有电解电容e1。
20.第二方面，本技术提供的一种低待机功耗的无线充电方法采用如下的技术方案。
21.一种低待机功耗的无线充电方法，上述任一项所述的无线充电电路，包括：当所述无线充电电路上电后，进入待机模式；在所述待机模式中，在第二时长t2内，控制所述无线发射电路处于停振状态；在第一时长t1内，控制所述无线发射电路处于自由振荡状态；判断所述采样电压是否大于所述预设电压；如果否，继续保持工作模式；如果是，则进入工作模式；在进入工作模式后，控制所述无线发射电路处于自由振荡状态；以及，实时判断所述采样电压是否大于所述预设电压，如果否，则由工作模式转为待机模式。
22.通过采用上述技术方案，在无线充电电路上电后，首先通过开关模块控制无线发射电路进入待机模块。在待机模式中，在第一时长t1内，无线发射电路起振后保持自由振荡状态；在第二时长t2内，无线发射电路停振不输出。当无线牙刷插入充电底座后，当无线发射电路处于自由振荡状态时，整个无线充电电路的电流增大，此时采样电压大于预设电压，无线发射电路起振后保持自由振荡状态，从而能够为无线牙刷持续充电。此后，继续通过采样电压与预设电压的大小关系判断无线牙刷是否还在充电，当无线牙刷与充电底座分离时，采样电压小于预设电压，重新控制无线发射电路进入待机模式。
附图说明
23.图1是相关技术中的一种无线发射电路的电路结构示意图；图2是本技术的一种低待机功耗的无线充电电路的电路结构框图；图3是本技术实施例一种低待机功耗的无线充电电路的电路结构示意图；图4是本技术实施例一种低待机功耗的无线充电方法的流程图；图中，1、无线发射电路；2、待机控制电路；21、开关模块；22、电压采样模块；23、比较模块；24、定时模块。
具体实施方式
24.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
25.图1中展示了相关技术的无线发射电路1的其中一种实现形式，该相关技术的无线发射电路1可以应用于无线牙刷的充电底座中。无线发射电路1的形式是多种多样的，应当理解，图1中的无线发射电路1只是为了方便理解本技术的技术方案所进行的举例，并非依此限制本技术的保护范围。可以看到，在无线牙刷的充电底座处于通电状态时，即使无线牙刷没有插入充电底座，上述的无线发射电路1始终处于自由振荡状态，受系统励磁和自身的固有消耗，充电底座依然处于一个较高的功率水平，从而浪费了较多电能。
26.为了节省充电底座处于通电状态且无负载时所消耗的电能，本技术实施例公开一种低待机功耗的无线充电电路。参照图2，作为一种低待机功耗的无线充电电路的一种实施方式，一种低待机功耗的无线充电电路包括无线发射电路1和与无线发射电路1相连接的待机控制电路2。无线发射电路1可以是图1中的无线发射电路1，也可以是其他能够实现相同功能的无线发射电路1。
27.参照图2，作为待机控制电路2的其中一种实施方式，待机控制电路2包括开关模块21、电压采样模块22、比较模块23及定时模块24。其中，开关模块21与无线发射电路1相连接，开关模块21用于控制无线发射电路1的操作模式，无线发射电路1的操作模式包括待机模式和工作模式。当无线发射电路1处于工作模式时，无线发射电路1处于自由振荡状态；当无线发射电路1处于待机模式时，无线发射电路1在第一时长t1内处于自由振荡状态，在第二时长t2内处于停振模式，整个无线充电电路的功耗小于无线发射电路1处于自由振荡状态下的功耗，第一时长t1与第二时长t2构成一个循环周期，从而使得无线充电电路处于很低的待机功耗中。
28.参照图2，电压采样模块22用于进行电压采样得到采样电压；具体的，当电动牙刷插入充电底座中，整个回路的电流增大，从而导致采样电压增大，通过采样电压的变化能够反映电动牙刷是否插入充电底座中。比较模块23预设有预设电压，预设电压的设置方法是多种多样的，作为预设电压的其中一种设置方法，可以通过电动牙刷未插入充电底座时的采样电压vll以及电动牙刷插入充电底座时的采样电压vth，将采样电压vll和采样电压vth进行求平均值处理得到预设电压。比较模块23将采样电压与预设电压进行比较，并基于比较结果输出比较信号。定时模块24基于比较信号发送定时信号至开关模块21，开关模块21基于定时信号控制无线发射电路1的操作模式。
29.参照图2和图3，作为比较模块23及定时模块24的其中一种实施方式，比较模块23及定时模块24为数字电路模块，比较模块23及定时模块24设置于控制器u1内。在另一种实施方式中，比较模块23及定时模块24也可以是模拟电路模块。
30.参照图3，比较模块23及定时模块24设置于控制器u1内时，电压采样模块22包括第六电阻器r6，第六电阻器r6的一端与比较模块23相连接，另一端接地，即第六电阻器r6的一端连接于控制器u1的其中一输入端口，另一端接地。当无线牙刷插入充电底座时，流经第六电阻器r6的电流增大，第六电阻器r6两端的电压增大，从而输入至控制器u1的采样电压增大。
31.参照图3，作为开关模块21的其中一种方式，开关模块21包括第三三极管q3，第三三极管q3的控制端与定时模块24的输出端相连接，即第三三极管q3的控制端与控制器u1的其中一输出端相连接，第三三极管q3的输出端与无线发射电路1相连接，控制器u1的输出端与第三三极管q3之间还连接有第四电阻器r4。作为第三三极管q3的其中一种实施方式，第三三极管q3为npn型三极管，第三三极管q3的集电极与无线发射电路1相连接，基极与控制器u1的输出端相连接，第三三极管q3的发射极接地。在其它实施方式中，开关模块21还可以选用pnp型三极管、nmos及pmos管等，只需将电路进行简单配置，即可实现相同功能。例如当开关模块21是nmos管时，nmos管的漏极与无线发射电路1相连接，栅极与定时模块24的输出端，即栅极与控制器u1的输出端相连接。
32.下面以开关模块21为第三三极管q3且第三三极管q3为npn型三极管对开关模块21的工作原理进行说明。
33.当无线牙刷未插入充电底座时，整个无线充电电路的电流较小，此时第六电阻器r6两端的电压为vll，即采样电压为vll，此时采样电压小于预设电压，控制器u1基于采样电压与预设电压的大小关系，在第一时长t1内控制器u1输出低电平，此时第三三极管q3截止，第三三极管q3不破坏无线发射电路1的起振条件，无线发射电路1起振后保持自由振荡状态；在第二时长t2内，控制器u1输出高电平，第三三极管q3导通，破坏无线发射电路1的起振条件，此时无线发射电路1停振不输出。当无线牙刷插入充电底座且无线发射电路1处于自由振荡状态时，整个无线充电电路的电流增大，此时第六电阻器r6两端的电压为vth，即采样电压为vth，此时采样电压大于预设电压，控制器u1输出低电平，此时第三三极管q3截止，无线发射电路1起振后保持自由振荡状态，从而能够为无线牙刷进行充电。
34.作为待机控制电路2的其中一种实施方式，第二时长t2与第一时长t1的比值不小于4。第一时长t1与第二时长t2的大小关系决定了无线充电电路的平均功率及电动牙刷插入充电底座后等待开始充电的时长。第二时长t2与第一时长t1的比值越大，无线充电电路
的平均功率越低，同时也意味着从电动牙刷插入无线底座至电容牙刷开始充电所间隔的时长越长。第二时长t2与第一时长t1的比值越小，无线充电电路的平均功率越高，同时也意味着从电动牙刷插入无线底座至电容牙刷开始充电所间隔的时长越短，通过设置第二时长t2与第一时长t1的比例关系能够到达即省电又能够快速地为无线牙刷进行充电的效果。
35.作为无线充电电路的另一种实施方式，无线充电电路还包括用于对待机控制电路2的输入电源进行滤波的第二电容器c2，第二电容器c2的一端与电源正极相连接，第二电容器c2的另一端接地。无线充电电路还包括隔离电阻器r5，隔离电阻器r5的一端与控制器u1的另一输出端口相连接，隔离电阻器r5的另一端连接于第六电阻器r6与地之间，隔离电阻器r5可以根据实际需求选择设置或者不设置。待机控制电路2与无线发射电路1之间还设置有电解电容e1。
36.参照图4，基于上述的无线充电电路，本技术还提供了一种低待机功耗的无线充电方法，包括以下步骤：当无线充电电路上电后，执行步骤s101、进入待机模式；在待机模式中，在第二时长t2内，控制无线发射电路1处于停振状态；在第一时长t1内，控制无线发射电路1处于自由振荡状态；步骤s102、实时判断采样电压是否大于预设电压；如果否，返回执行步骤s101，继续保持工作模式；如果是，则执行步骤s103。
37.步骤s103、进入工作模式；在进入工作模式后，控制无线发射电路1处于自由振荡状态。
38.步骤s104、实时判断采样电压是否大于预设电压，如果否，则返回执行步骤s101，由工作模式转为待机模式；如果是，则返回执行步骤s103。
39.具体的，在无线充电电路上电（即充电底座通电）后，首先通过开关模块控制无线发射电路1进入待机模块。在待机模式中，在第一时长t1内，无线发射电路1起振后保持自由振荡状态；在第二时长t2内，无线发射电路1停振不输出。当无线牙刷插入充电底座后（可以在第一时长t1内插入，也可以在第二时长t2内插入），当无线发射电路1处于自由振荡状态时，整个无线充电电路的电流增大，此时采样电压大于预设电压，无线发射电路1起振后保持自由振荡状态，从而能够为无线牙刷持续充电。此后，继续通过采样电压与预设电压的大小关系判断无线牙刷是否还在充电，当无线牙刷与充电底座分离时，采样电压小于预设电压，重新控制无线发射电路1进入待机模式。
40.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

技术特征：
1.一种低待机功耗的无线充电电路，包括无线发射电路（1），其特征在于，所述无线发射电路（1）连接有待机控制电路（2）；所述待机控制电路（2）包括：开关模块（21），与所述无线发射电路（1）相连接，用于控制所述无线发射电路（1）的操作模式，所述操作模式包括待机模式和工作模式；电压采样模块（22），用于进行电压采样得到采样电压；比较模块（23），预设有预设电压，将所述采样电压与所述预设电压进行比较，基于比较结果输出比较信号；以及，定时模块（24），基于所述比较信号发送定时信号至所述开关模块（21），所述开关模块（21）基于所述定时信号控制所述无线发射电路（1）的操作模式；其中，当所述无线发射电路（1）处于工作模式时，所述无线发射电路（1）处于自由振荡状态；当所述无线发射电路（1）处于待机模式时，所述无线发射电路（1）在第一时长t1内处于自由振荡状态，在第二时长t2内处于停振模式，所述第一时长t1与所述第二时长t2构成一个循环周期。2.根据权利要求1所述的一种低待机功耗的无线充电电路，其特征在于：所述比较模块（23）及所述定时模块（24）为数字电路模块，所述比较模块（23）及所述定时模块（24）设置于控制器u1内；或者，所述比较模块（23）及所述定时模块（24）为模拟电路模块。3.根据权利要求2所述的一种低待机功耗的无线充电电路，其特征在于：所述电压采样模块（22）包括第六电阻器r6，所述第六电阻器r6的一端与所述比较模块（23）相连接，另一端接地。4.根据权利要求2所述的一种低待机功耗的无线充电电路，其特征在于：所述开关模块（21）包括第三三极管q3，第三三极管q3的控制端与所述定时模块（24）的输出端相连接，所述第三三极管q3的输出端与所述无线发射电路（1）相连接；或者，所述开关模块包括nmos管，所述nmos管的漏极与所述无线发射电路（1）相连接，栅极与所述定时模块（24）的输出端。5.根据权利要求4所述的一种低待机功耗的无线充电电路，其特征在于：所述第三三极管q3为npn型三极管，所述第三三极管q3的集电极与所述无线发射电路（1）相连接，基极与所述定时模块（24）的输出端相连接。6.根据权利要求2所述的一种低待机功耗的无线充电电路，其特征在于：所述无线充电电路还包括用于对所述待机控制电路（2）的输入电源进行滤波的第二电容器c2。7.根据权利要求2所述的一种低待机功耗的无线充电电路，其特征在于：所述无线充电电路还包括隔离电阻器r5。8.根据权利要求1所述的一种低待机功耗的无线充电电路，其特征在于，所述第二时长t2与第一时长t1的比值不小于4。9.根据权利要求1所述的一种低待机功耗的无线充电电路，其特征在于：所述待机控制电路（2）与所述无线发射电路（1）之间还设置有电解电容e1。10.一种低待机功耗的无线充电方法，其特征在于，基于权利要求1-9中任一项所述的无线充电电路，包括：当所述无线充电电路上电后，进入待机模式；在所述待机模式中，在第二时长t2内，控
制所述无线发射电路（1）处于停振状态；在第一时长t1内，控制所述无线发射电路（1）处于自由振荡状态；判断所述采样电压是否大于所述预设电压；如果否，继续保持工作模式；如果是，则进入工作模式；在进入工作模式后，控制所述无线发射电路（1）处于自由振荡状态；以及，实时判断所述采样电压是否大于所述预设电压，如果否，则由工作模式转为待机模式。

技术总结
本申请涉及一种低待机功耗的无线充电电路及方法，涉及无线充电电路的技术领域，其中，一种低待机功耗的无线充电电路，包括无线发射电路，无线发射电路连接有待机控制电路；待机控制电路包括：开关模块，与无线发射电路相连接，用于控制无线发射电路的操作模式，操作模式包括待机模式和工作模式；电压采样模块，用于进行电压采样得到采样电压；比较模块，预设有预设电压，将采样电压与预设电压进行比较，基于比较结果输出比较信号；以及，定时模块，基于比较信号发送定时信号至开关模块，开关模块基于定时信号控制无线发射电路的操作模式。本申请具有节省充电底座处于通电状态且无负载时所消耗的电能的效果。时所消耗的电能的效果。时所消耗的电能的效果。


技术研发人员：郑凌波 张峰 邹永华
受保护的技术使用者：深圳市力生美半导体股份有限公司
技术研发日：2022.01.04
技术公布日：2022/3/8