CN105356564B - 无线能量接收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线能量接收系统，用于无线能量接收端，包括谐振模块、整流模块、控制模块及驱动模块。所述谐振模块用于接收无线能量并将所接收的无线能量转换成交流电压信号。所述整流模块电连接于所述谐振模块，包括多个场效应管，用于对所述交流电压信号进行整流。所述控制模块电连接于所述整流模块，用于输出多个时序控制信号，以一一对应控制所述多个场效应管。所述驱动模块电连接于所述整流模块及所述控制模块，用于对所述多个时序控制信号进行放大，以控制所述多个场效应管的开关状态。上述无线能量接收系统采用四个高压功率场效应管来对接收的无线能量转换后的交流电压进行全桥整流，有效的提升了整流桥的转换效率。

Description

无线能量接收系统

技术领域

本发明涉及无线充电系统，尤其涉及一种全桥同步整流的无线能量接收系统。

背景技术

无线充电技术由于方便、安全等优势，越来越多的被主流手机生产厂商所使用。目前有两种主流的控制方式：磁感应和磁共振。无论采用哪种控制方式，对于接收端来说，都需要把交流电压信号转换成直流电压信号，才能给手机的电池进行充电。

然而现有的接收端电源部分，一般采用如图1所示的四个二极管进行全桥整流，再加上一个降压转换芯片给手机电池充电；或者是是采用如图2所示的二个二极管和两个高压功率NMOS管进行全桥整流的，再加上一个降压转换芯片给手机电池充电。前者用四个二极管整流，由于二极管的导通压降，当输入电流很大时，四个二极管的损耗会很大；后者虽然用两个高压功率NMOS管替代了两个二极管，但是仍然会有两个二极管的损耗。同时，这些二极管和高压功率NMOS都是分立器件，不利于接收端电源部分的集成化和小型化。因此有必要提出一种改进型的无线能量接收系统来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种无线能量接收系统，可以有效的提升了接收的无线能量的整流、转换效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种无线能量接收系统，用于无线能量接收端，包括谐振模块、整流模块、控制模块及驱动模块。所述谐振模块用于接收无线能量并将所接收的无线能量转换成交流电压信号。所述整流模块电连接于所述谐振模块，包括多个场效应管，用于对所述交流电压信号进行整流。所述控制模块电连接于所述整流模块，用于输出多个时序控制信号，以一一对应控制所述多个场效应管。所述驱动模块电连接于所述整流模块及所述控制模块，用于对所述多个时序控制信号进行放大，以控制所述多个场效应管的开关状态。

优选地,所述无线能量接收系统还包括滤波模块，电连接于所述整流模块，用于对整流后的交流电压信号进行滤波。

优选地，所述整流模块包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管及第四NMOS管，所述第一NMOS管的漏极电连接于所述谐振模块的第一输出端，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的栅极电连接于所述驱动模块，所述第二NMOS管的漏极电连接于所述谐振模块的第二输出端，所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的栅极电连接于所述驱动模块，所述第三NMOS管的漏极用于输出所述整流后的交流电压，所述第三NMOS管的源极电连接于所述第二NMOS管的漏极及所述谐振模块的第二输出端，所述第三NMOS管的栅极电连接于所述驱动模块，所述第四NMOS管的漏极电连接于所述第三NMOS管的漏极，所述第四NMOS管的源极电连接于所述第一NMOS管的漏极及所述谐振模块的第一输出端，所述第四NMOS管的栅极电连接于所述驱动模块。

优选地，所述整流模块还包括第一电容、第二电容、第一二极管及第二二极管，所述第一电容的一端电连接于所述谐振模块的第一输出端，所述第一电容的另一端电连接于所述驱动模块及所述第一二极管的负极，所述第一二极管的正极电连接于所述驱动模块及第一基准电压，所述第二电容的一端电连接于所述谐振模块的第二输出端，所述第二电容的另一端电连接于所述驱动模块及所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极电连接于所述驱动模块及所述第一基准电压。

优选地，所述整流模块包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管及第二PMOS管，所述第一NMOS管的漏极电连接于所述谐振模块的第一输出端，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的栅极电连接于所述驱动模块，所述第二NMOS管的漏极电连接于所述谐振模块的第二输出端，所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的栅极电连接于所述驱动模块，所述第一PMOS管的漏极电连接于所述第二NMOS管的漏极及所述谐振模块的第二输出端，所述第一PMOS管的源极用于输出所述整流后的交流电压，所述第一PMOS管的栅极电连接于所述驱动模块，所述第二PMOS管的漏极电连接于所述第一NMOS管的漏极及所述谐振模块的第一输出端，所述第二PMOS管的源极电连接于所述第一PMOS管的源极，所述第二PMOS管的栅极电连接于所述驱动模块。

优选地，所述控制模块包括第一采样单元、第一比较单元、第一逻辑运算单元、第一电压转换单元、第二采样单元、第二比较单元、第二逻辑运算单元及第二电压转换单元。所述第一采样单元电连接于所述谐振模块的第一输出端，用于对所述谐振模块的第一输出端的交流电压进行采样，以输出第一采样电压。所述第一比较单元电连接于所述第一采样单元，用于比较所述第一采样电压与第一基准电压，以输出第一比较信号，及用于比较所述第一采样电压与第二基准电压，以输出第二比较信号，所述第一逻辑运算单元电连接于所述第一比较单元，用于根据所述第一比较信号、所述第二比较信号来输出第一时序控制信号及第三时序控制信号。所述第一电压转换单元电连接于所述第一逻辑运算单元，用于对所述第三时序控制信号进行电平转换。所述第二采样单元电连接于所述谐振模块的第二输出端，用于对所述谐振模块的第二输出端的交流电压进行采样，以输出第二采样电压。所述第二比较单元电连接于所述第二采样单元，用于比较所述第二采样电压与所述第一基准电压，以输出第三比较信号，及用于比较所述第二采样电压与所述第二基准电压，以输出第四比较信号。所述第二逻辑运算单元电连接于所述第二比较单元，用于根据所述第三比较信号、所述第四比较信号来输出第二时序控制信号及第四时序控制信号。所述第二电压转换单元电连接于所述第二逻辑运算单元，用于对所述第四时序控制信号进行电平转换。

优选地，所述第一采样单元包括第一电阻、第五NMOS管及第二电阻，所述第一电阻的一端电连接于所述谐振模块的第一输出端，所述第一电阻的另一端电连接于所述第五NMOS管的漏极，所述第五NMOS管的源极电连接于所述第二电阻的一端及所述第一比较单元，所述第五NMOS管的栅极电连接于所述控制模块的内部电源，所述第二电阻的另一端接地；所述第二采样单元包括第三电阻、第六NMOS管及第四电阻，所述第三电阻的一端电连接于所述谐振模块的第二输出端，所述第三电阻的另一端电连接于所述第六NMOS管的漏极，所述第六NMOS管的源极电连接于所述第四电阻的一端及所述第二比较单元，所述第六NMOS管的栅极电连接于所述控制模块的内部电源，所述第四电阻的另一端接地；所述第一比较单元包括第一迟滞比较器、第二迟滞比较器、第一反相器及第二反相器，所述第一迟滞比较器的正向输入端电连接于所述第二电阻的一端，所述第一迟滞比较器的反向输入端电连接于所述第一基准电压，所述第一迟滞比较器的输出端电连接于所述第一反相器的输入端，所述第一反相器的输出端电连接于所述第一逻辑运算单元，所述第二迟滞比较器的反向输入端电连接于所述第二电阻的一端，所述第二迟滞比较器的正向输入端电连接于所述第二基准电压，所述第二迟滞比较器的输出端电连接于所述第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端电连接于所述第一逻辑运算单元；所述第二比较单元包括第三迟滞比较器、第四迟滞比较器、第三反相器及第四反相器，所述第三迟滞比较器的正向输入端电连接于所述第四电阻的一端，所述第三迟滞比较器的反向输入端电连接于所述第一基准电压，所述第三迟滞比较器的输出端电连接于所述第三反相器的输入端，所述第三反相器的输出端电连接于所述第二逻辑运算单元，所述第四迟滞比较器的反向输入端电连接于所述第四电阻的一端，所述第四迟滞比较器的正向输入端电连接于所述第二基准电压，所述第四迟滞比较器的输出端电连接于所述第四反相器的输入端，所述第四反相器的输出端电连接于所述第二逻辑运算单元。

优选地，所述控制模块包括还包括使能单元，电连接于所述第一逻辑运算单元及所述第二逻辑运算单元，用于输出第一使能信号或第二使能信号，以交替控制所述第一逻辑运算单元及所述第二逻辑运算单元工作。

本发明还提供一种无线能量接收系统，用于无线充电接收端，包括谐振模块及电压转换芯片。所述谐振模块用于接收无线能量并将所接收的无线能量转换成交流电压信号。所述电压转换芯片电连接于所述谐振模块，所述电压转换芯片包括整流模块、控制模块及驱动模块。所述整流模块包括多个场效应管，用于对所述交流电压信号进行整流。所述控制模块用于输出多个时序控制信号，以一一对应控制所述多个场效应管。所述驱动模块用于对所述多个时序控制信号进行放大，以控制所述多个场效应管的开关状态。

优选地，所述无线能量接收系统还包括滤波模块，电连接于所述电压转换芯片，用于对整流后的交流电压信号进行滤波。

本发明的有益效果：本发明提供一种无线能量接收系统，采用四个高压功率场效应管来对接收的无线能量转换后的交流电压进行全桥整流，同时可以采用合适的工艺，集成到转换器芯片中，不仅有效的提升了整流桥的转换效率，也提高了芯片的集成度，同时降低了生产成本。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为现有技术一实施方式中无线充电接收端的全桥整流电路；

图2为现有技术另一实施方式中无线充电接收端的全桥整流电路；

图3为本发明一实施方式中无线能量接收系统的模块图；

图4为本发明一实施方式中无线能量接收系统的电路图；

图5为本发明另一实施方式中无线能量接收系统的电路图；

图6为本发明一实施方式中控制模块的模块图；

图7为本发明一实施方式中控制模块的电路图；

图8为图4中无线能量接收系统的电路图中的关键节点波形图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

图3为本发明一实施方式中无线能量接收系统100的模块图。在本实施方式中，无线能量接收系统100可以用在无线充电的接收端，如支持无线充电的手持终端上。无线能量接收系统100包括谐振模块1、整流模块2、控制模块3及驱动模块4。谐振模块1用于接收无线充电发送端发出的无线能量并将所接收的无线能量转换成交流电压信号。整流模块2电连接于谐振模块1，整流模块2包括多个场效应管，优选为4个场效应管，构成全桥整流电路，整流模块2用于对谐振模块1输出的交流电压信号进行整流。控制模块3电连接于整流模块2，控制模块3用于输出多个时序控制信号，以一一对应控制整流模块2所包含的多个场效应管的导通或截止。驱动模块4电连接于整流模块2及控制模块3，由于场效应管导通需要一定电压值的开启电压，而控制模块3输出的控制信号电压值偏小，驱动模块4用于对控制模块3输出的多个时序控制信号进行放大，以控制多个场效应管的开关状态。

请同时参阅图4，作为对本发明的进一步改进，无线能量接收系统100还包括滤波模块5，滤波模块5电连接于整流模块2，滤波模块5用于对整流模块2整流后的交流电压信号进行滤波，以输出充电电压给手持设备充电。滤波模块5可以使用滤波电容来实现滤波。

在本发明一实施方式中，谐振模块1包括线圈coil、第一电容C1、第二电容C2。线圈coil的一端电连接于第一电容C1的一端，线圈coil的另一端电连接于第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端电连接于第一电容C1的另一端。在本实施方式中，第一电容C1的另一端作为谐振模块1的第一输出端AC1。线圈coil的另一端作为谐振模块1的第二输出端AC2。

在本发明一实施方式中，整流模块2包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第三NMOS管Q3及第四NMOS管Q4、第三电容BC1、第四电容BC2、第一二极管D1及第二二极管D2。第一NMOS管Q1的漏极电连接于谐振模块1的第一输出端AC1，第一NMOS管Q1的源极接地，第一NMOS管Q1的栅极电连接于驱动模块4。第二NMOS管Q2的漏极电连接于所述谐振模块的第二输出端AC2，第二NMOS管Q2的源极接地，第二NMOS管Q2的栅极电连接于驱动模块2。第三NMOS管Q3的漏极电连接于滤波模块5，第三NMOS管Q3的漏极用于输出整流后的交流电压，第三NMOS管Q3的源极电连接于第二NMOS管Q2的漏极及谐振模块的第二输出端AC2，第三NMOS管Q3的栅极电连接于驱动模块4。第四NMOS管Q4的漏极电连接于第三NMOS管Q3的漏极，第四NMOS管Q4的源极电连接于第一NMOS管Q1的漏极及谐振模块1的第一输出端AC1，第四NMOS管Q4的栅极电连接于驱动模块4。第三电容BC1的一端电连接于谐振模块1的第一输出端AC1，第三电容BC1的另一端电连接于驱动模块4及第一二极管D1的负极，第一二极管D1的正极电连接于驱动模块4及第一基准电压V1，第四电容BC2的一端电连接于谐振模块1的第二输出端AC2，第四电容BC2的另一端电连接于驱动模块4及第二二极管D2的负极，第二二极管D2的正极电连接于驱动模块4及第一基准电压V1。第一二极管D1和第二二极管D2是箝位作用，保证在第一输出端AC1或者第二输出端AC2为负的时候，第三NMOS管Q3或者第四NMOS管Q4的驱动模块4的电压可以维持在V1减去一个二极管正向导通压降的电压值上。这里也可以用其他的器件，比如三极管连接的二极管或者达林顿管来实现第一二极管D1和第二二极管D2的功能。第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第三NMOS管Q3及第四NMOS管Q4可以采用高压功率的NMOS管。

第三电容BC1和第四电容BC2目的是为了保证第三NMOS管Q3与第四NMOS管Q4能够正常导通。因为高压功率NMOS管导通的条件是栅极电压Vgate要大于源极电压Vsource加上一个开启阈值电压Vth。在第一输出端AC1或者第二输出端AC2变为正电压时，由于第三电容BC1和第四电容BC2两端电压不能突变，所以第三NMOS管Q3或第四NMOS管Q4的栅极电压最大为V1-Vf+Vac1或者V1-Vf+Vac2。V1设定为5V～6V，Vf一般为0.6V，Vth一般是0.7V，所以第三NMOS管Q3与第四NMOS管Q4能够完全导通。

举例而言，假设输入电流的峰值为Ipk，那么半个周期有效值大约为Irms＝0.5*Ipk，平均值大约为Iavg＝0.32*Ipk，第一NMOS管Q1的导通电阻假定为70mohm，那么半个周期内第一NMOS管的导通损耗为：

Ploss_hvn＝2*Irms*Irms*Rdson＝0.035*Ipk*Ipk(W)

一般整流二极管的导通压降为Vf＝0.6V，如果用整流二极管替代第一NMOS管Q1，那么半个周期内整流二极管的导通损耗为：

Ploss_dio＝2*Iavg*Vf＝0.384*Ipk(W)

假设Ipk＝2A，那么Ploss_hvn＝0.14W，Ploss_dio＝0.77W，很明显使用高压功率型号的第一NMOS管Q1的导通损耗远小于二极管的导通损耗。

请同时参阅图5，其为与图4基本相同的另一种实施方式的无线能量接收系统100的电路图，在本发明一实施方式中，整流模块2包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一PMOS管Q5及第二PMOS管Q6，第一NMOS管Q1的漏极电连接于谐振模块1的第一输出端AC1，第一NMOS管Q1的源极接地，第一NMOS管Q1的栅极电连接于驱动模块4。第二NMOS管Q2的漏极电连接于谐振模块1的第二输出端AC2，第二NMOS管Q2的源极接地，第二NMOS管Q2的栅极电连接于驱动模块4。第一PMOS管Q5的漏极电连接于第二NMOS管Q2的漏极及谐振模块1的第二输出端AC2，第一PMOS管Q5的源极用于输出整流后的交流电压，第一PMOS管Q5的栅极电连接于驱动模块4。第二PMOS管Q6的漏极电连接于第一NMOS管Q1的漏极及谐振模块1的第一输出端AC1，第二PMOS管Q6的源极电连接于第一PMOS管Q5的源极，第二PMOS管Q6的栅极电连接于驱动模块4。

需要说明的是，由于驱动模块4是用来驱动整流模块2中的四个场效应管的导通，因此驱动模块4可以包含四个独立的驱动单元，每一个驱动单元一一对应驱动每一个场效应管。在本实施方式中，每一个驱动单元包括缓冲器。

请同时参阅图6、图7，在本发明一实施方式中，控制模块3包括第一采样单元31、第二采样单元32、第一比较单元33、第二比较单元34、第一逻辑运算单元35、第二逻辑运算单元36、第一电压转换单元37及第二电压转换单元38。第一采样单元31电连接于谐振模块1的第一输出端AC1，用于对谐振模块1的第一输出端AC1的交流电压进行采样，以输出第一采样电压。第一比较单元33电连接于第一采样单元31，用于比较第一采样单元31输出的第一采样电压与第一基准电压V1，以输出第一比较信号，及用于比较第一采样单元31输出的第一采样电压与第二基准电压V2，以输出第二比较信号。第一逻辑运算单元35电连接于第一比较单元33，用于根据第一比较信号、第二比较信号来输出第一时序控制信号及第三时序控制信号。第一电压转换37单元电连接于第一逻辑运算单元35，用于对第三时序控制信号进行电平转换。第二采样单元32电连接于谐振模块1的第二输出端AC2，用于对谐振模块1的第二输出端AC2的交流电压进行采样，以输出第二采样电压。第二比较单元34电连接于第二采样单元32，第二比较单元34用于比较第二采样电压与第一基准电压V1，以输出第三比较信号，及用于比较第二采样电压与第二基准电压V2，以输出第四比较信号。第二逻辑运算单元36电连接于第二比较单元34，用于根据第三比较信号、第四比较信号来输出第二时序控制信号及第四时序控制信号。第二电压转换单元38电连接于第二逻辑运算单元36，用于对第四时序控制信号进行电平转换。

第一采样单元31包括第一电阻R1、第五NMOS管HVN1及第二电阻R2。第一电阻R1的一端电连接于谐振模块1的第一输出端AC1，第一电阻R1的另一端电连接于第五NMOS管HVN1的漏极，第五NMOS管HVN1的源极电连接于第二电阻R2的一端及第一比较单元33，第五NMOS管HVN1的栅极电连接于控制模块3的内部电源，第二电阻R2的另一端接地。第二采样单元32包括第三电阻R3、第六NMOS管HVN2及第四电阻R4，第三电阻R3的一端电连接于谐振模块1的第二输出端AC2，第三电阻R3的另一端电连接于第六NMOS管HVN2的漏极，第六NMOS管HVN2的源极电连接于第四电阻R4的一端及第二比较单元34，第六NMOS管HVN2的栅极电连接于控制模块3的内部电源，第四电阻R4的另一端接地。第一比较单元33包括第一迟滞比较器HYS1、第二迟滞比较器HYS2、第一反相器及第二反相器，第一迟滞比较器HYS1的正向输入端电连接于第二电阻R2的一端，第一迟滞比较器HYS1的反向输入端电连接于第一基准电压V1，第一迟滞比较器HYS1的输出端电连接于第一反相器的输入端，第一反相器的输出端电连接于第一逻辑运算单元35，第二迟滞比较器HYS2的反向输入端电连接于第二电阻R2的一端，第二迟滞比较器HYS2的正向输入端电连接于第二基准电压V2，第二迟滞比较器HYS2的输出端电连接于第二反相器的输入端，第二反相器的输出端电连接于第一逻辑运算单元35。第二比较单元34包括第三迟滞比较器HYS3、第四迟滞比较器HYS4、第三反相器及第四反相器。第三迟滞比较器HYS3的正向输入端电连接于第四电阻R4的一端，第三迟滞比较器HYS3的反向输入端电连接于第一基准电压V1，第三迟滞比较器HYS3的输出端电连接于第三反相器的输入端，第三反相器的输出端电连接于第二逻辑运算单元36，第四迟滞比较器HYS4的反向输入端电连接于第四电阻R4的一端，第四迟滞比较器HYS4的正向输入端电连接于第二基准电压V2，第四迟滞比较器HYS4的输出端电连接于第四反相器的输入端，第四反相器的输出端电连接于第二逻辑运算单元36。在本实施方式中，第一电阻R1、第三电阻R3可以是ESD(Electro-Static discharge、静电释放)电阻，第二电阻R2、第四电阻R4为弱下拉电阻。第五NMOS管HVN1、第六NMOS管HVN2为高压NMOS管。

控制模块3包括还包括使能单元39，使能单元39电连接于第一逻辑运算单元35及第二逻辑运算单元36，使能单元39用于输出第一使能信号或第二使能信号，以交替控制第一逻辑运算单元35及第二逻辑运算单元36工作，从而实现当第二NMOS管Q2和第四NMOS管Q4导通时，第一NMOS管Q1和第三NMOS管Q3处于截止状态；当第一NMOS管Q1和第三NMOS管Q3处于导通状态时，第二NMOS管Q2和第四NMOS管Q4处于截止状态，这样就可以有效的避免NMOS管Q1、Q2、Q3、Q4同时打开，导致整流桥短路，烧掉MOS管。同理而言，图5中的第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一PMOS管Q5及第二PMOS管Q6的控制原理也基本类似。

以下对本发明一实施方式中控制模块3的电路原理进行举例描述，以第一采样单元31、第一比较单元33、第一逻辑运算单元35及第一电压转换单元37构成的电路模块为例进行描述。假设电路的初态是第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第三NMOS管Q3、第四NMOS管Q4全部关闭。当第一输出端AC1为低，第二输出端AC2为高的时候，电流会通过第一NMOS管Q1和第三NMOS管Q3的寄生体二极管对滤波电容进行充电。此时第一输出端AC1的电压大约是一个二极管的压降，大约是-0.7V，设定第一迟滞比较器HYS1的比较电压V1＝-0.2V～-0.3V，那么第一迟滞比较器HYS1将会输出高电平，经过第一反相器后变成低电平。第一逻辑运算模块35检测到第一反相器输出的的低电平后，锁定此状态，同时把第一时序控制信号和第三时序控制信号变高，第一NMOS管Q1和第三NMOS管Q3导通。此时第一输出端AC1的电压大约是Vac1＝-Iin*Rdsq1，比二极管导通的压降会小很多。当输入电流Iin慢慢变小时，第一输出端AC1的负电压也会慢慢变小，这里假设Iin＝10mA时，Vac1＝-Iin*Rdsq1，这个电压值作为第一NMOS管Q1和第三NMOS管Q3的截止电压。当Iin<10mA时，第二迟滞比较器HYS2输出高电平，经过第二反相器变成低电平。第一逻辑运算模块35检测到第二反相器输出的低电平后，锁定此状态，同时把第一时序控制信号和第三时序控制信号变低，第一NMOS管Q1和第三NMOS管Q3截止，此后剩余的小电流将通过第一NMOS管Q1和第三NMOS管Q3寄生的体二极管续流，给滤波电容充电。下一个周期，第一输出端AC1为高，第二输出端AC2为低，按照基本相同的原理打开或截止第二NMOS管Q2和第四NMOS管Q4。

需要说明的是，整流模块2、控制模块3及驱动模块4可以集成在BUCK芯片中或者LDO芯片中，这样可以提高无线接收电路集成度，布线简单，同时降低了生产成本。因此，本发明一实施方式中还介绍了一种无线能量接收系统100，包括谐振模块1及电压转换芯片6，电压转换芯片6可以是BUCK芯片或者LDO芯片等电压转换功能的芯片。谐振模块1用于接收无线能量并将所接收的无线能量转换成交流电压信号。电压转换芯片6电连接于谐振模块1，电压转换芯片6内部包括整流单元、控制单元及驱动单元。整流单元包括多个场效应管，用于对谐振模块1输出的交流电压信号进行整流。控制单元用于输出多个时序控制信号，以一一对应控制多个场效应管。驱动单元用于对多个时序控制信号进行放大，以控制该多个场效应管的开关状态。在本实施方式中，无线能量接收系统100可以通过一定的集成工艺来实现，其原理与上述的无线能量接收系统原理相同，在此不再赘述。

图8所示为图4所示的无线能量接收系统电路图中的关键节点波形图。Vac1和Vac2分别是第一输出端AC1和第二输出端AC2两点的电压波形，它们是相位相反，幅值相同的交流电压；Iac1和Iac2是第一输出端AC1和第二输出端AC2两点流出的电流波形，它们是相位相反，幅值相同的交流电流。VRECT是第一输出端AC1和第二输出端AC2全桥整流后的直流电压。当第一输出端AC1出现负电压时，就会有负电流流过第一NMOS管Q1，当检测到Vac1大于设定值时，第一反相器出现一个高电平窄脉宽，触发第一时序控制信号变高，第三时序控制信号也变高，然后此状态被锁定，直到Iac1电流减小到设定值，第二反相器出现一个高电平窄脉宽，触发第一时序控制信号变低，第三时序控制信号也变低，然后此状态被锁定。之后，第一输出端AC1变成正电压，第二输出端AC2变成负电压。在经历一段死区时间Toverlap后，再开始检测第二输出端AC2的负电压。当第二输出端AC2出现负压时，就会有负电流流过第二NMOS管Q2，当检测到Vac2大于设定值时，第三反相器出现一个高电平窄脉宽，触发第二时序控制信号变高，第四时序控制信号也变高，然后此状态被锁定，直到Iac2电流减小到设定值，第四反相器出现一个高电平窄脉宽，触发第二时序控制信号变低，第四时序控制信号也变低，然后此状态被锁定。如此，每个周期不断重复循环上述动作。

综上所述，本发明提供的无线能量接收系统，采用四个高压功率场效应管来对接收的无线能量转换后的交流电压进行全桥整流，同时可以采用合适的工艺，集成到转换器芯片中，不仅有效的提升了整流桥的转换效率，也提高了芯片的集成度，同时降低了生产成本。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种无线能量接收系统，用于无线充电接收端，其特征在于，包括：

谐振模块，用于接收无线能量并将所接收的无线能量转换成交流电压信号；

整流模块，电连接于所述谐振模块，包括多个场效应管，用于对所述交流电压信号进行整流；

控制模块，电连接于所述整流模块，用于输出多个时序控制信号，以一一对应控制所述多个场效应管；及

驱动模块，电连接于所述整流模块及所述控制模块，用于对所述多个时序控制信号进行放大，以控制所述多个场效应管的开关状态；

还包括滤波模块，电连接于所述整流模块，用于对整流后的交流电压信号进行滤波；

所述控制模块包括：

第一采样单元，电连接于所述谐振模块的第一输出端，用于对所述谐振模块的第一输出端的交流电压进行采样，以输出第一采样电压；

第一比较单元，电连接于所述第一采样单元，用于比较所述第一采样电压与第一基准电压，以输出第一比较信号，及用于比较所述第一采样电压与第二基准电压，以输出第二比较信号；

第一逻辑运算单元，电连接于所述第一比较单元，用于根据所述第一比较信号、所述第二比较信号来输出第一时序控制信号及第三时序控制信号；

第一电压转换单元，电连接于所述第一逻辑运算单元，用于对所述第三时序控制信号进行电平转换；

第二采样单元，电连接于所述谐振模块的第二输出端，用于对所述谐振模块的第二输出端的交流电压进行采样，以输出第二采样电压；

第二比较单元，电连接于所述第二采样单元，用于比较所述第二采样电压与所述第一基准电压，以输出第三比较信号，及用于比较所述第二采样电压与所述第二基准电压，以输出第四比较信号；

第二逻辑运算单元，电连接于所述第二比较单元，用于根据所述第三比较信号、所述第四比较信号来输出第二时序控制信号及第四时序控制信号；及

第二电压转换单元，电连接于所述第二逻辑运算单元，用于对所述第四时序控制信号进行电平转换；

所述第一采样单元包括第一电阻、第五NMOS管及第二电阻，所述第一电阻的一端电连接于所述谐振模块的第一输出端，所述第一电阻的另一端电连接于所述第五NMOS管的漏极，所述第五NMOS管的源极电连接于所述第二电阻的一端及所述第一比较单元，所述第五NMOS管的栅极电连接于所述控制模块的内部电源，所述第二电阻的另一端接地；所述第二采样单元包括第三电阻、第六NMOS管及第四电阻，所述第三电阻的一端电连接于所述谐振模块的第二输出端，所述第三电阻的另一端电连接于所述第六NMOS管的漏极，所述第六NMOS管的源极电连接于所述第四电阻的一端及所述第二比较单元，所述第六NMOS管的栅极电连接于所述控制模块的内部电源，所述第四电阻的另一端接地；所述第一比较单元包括第一迟滞比较器、第二迟滞比较器、第一反相器及第二反相器，所述第一迟滞比较器的正向输入端电连接于所述第二电阻的一端，所述第一迟滞比较器的反向输入端电连接于所述第一基准电压，所述第一迟滞比较器的输出端电连接于所述第一反相器的输入端，所述第一反相器的输出端电连接于所述第一逻辑运算单元，所述第二迟滞比较器的反向输入端电连接于所述第二电阻的一端，所述第二迟滞比较器的正向输入端电连接于所述第二基准电压，所述第二迟滞比较器的输出端电连接于所述第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端电连接于所述第一逻辑运算单元；所述第二比较单元包括第三迟滞比较器、第四迟滞比较器、第三反相器及第四反相器，所述第三迟滞比较器的正向输入端电连接于所述第四电阻的一端，所述第三迟滞比较器的反向输入端电连接于所述第一基准电压，所述第三迟滞比较器的输出端电连接于所述第三反相器的输入端，所述第三反相器的输出端电连接于所述第二逻辑运算单元，所述第四迟滞比较器的反向输入端电连接于所述第四电阻的一端，所述第四迟滞比较器的正向输入端电连接于所述第二基准电压，所述第四迟滞比较器的输出端电连接于所述第四反相器的输入端，所述第四反相器的输出端电连接于所述第二逻辑运算单元。

2.如权利要求1所述的无线能量接收系统，其特征在于，所述整流模块包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管及第四NMOS管，所述第一NMOS管的漏极电连接于所述谐振模块的第一输出端，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的栅极电连接于所述驱动模块，所述第二NMOS管的漏极电连接于所述谐振模块的第二输出端，所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的栅极电连接于所述驱动模块，所述第三NMOS管的漏极用于输出所述整流后的交流电压，所述第三NMOS管的源极电连接于所述第二NMOS管的漏极及所述谐振模块的第二输出端，所述第三NMOS管的栅极电连接于所述驱动模块，所述第四NMOS管的漏极电连接于所述第三NMOS管的漏极，所述第四NMOS管的源极电连接于所述第一NMOS管的漏极及所述谐振模块的第一输出端，所述第四NMOS管的栅极电连接于所述驱动模块。

3.如权利要求2所述的无线能量接收系统，其特征在于，所述整流模块还包括第一电容、第二电容、第一二极管及第二二极管，所述第一电容的一端电连接于所述谐振模块的第一输出端，所述第一电容的另一端电连接于所述驱动模块及所述第一二极管的负极，所述第一二极管的正极电连接于所述驱动模块及第一基准电压，所述第二电容的一端电连接于所述谐振模块的第二输出端，所述第二电容的另一端电连接于所述驱动模块及所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极电连接于所述驱动模块及所述第一基准电压。

4.如权利要求1所述的无线能量接收系统，其特征在于，所述整流模块包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管及第二PMOS管，所述第一NMOS管的漏极电连接于所述谐振模块的第一输出端，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的栅极电连接于所述驱动模块，所述第二NMOS管的漏极电连接于所述谐振模块的第二输出端，所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的栅极电连接于所述驱动模块，所述第一PMOS管的漏极电连接于所述第二NMOS管的漏极及所述谐振模块的第二输出端，所述第一PMOS管的源极用于输出所述整流后的交流电压，所述第一PMOS管的栅极电连接于所述驱动模块，所述第二PMOS管的漏极电连接于所述第一NMOS管的漏极及所述谐振模块的第一输出端，所述第二PMOS管的源极电连接于所述第一PMOS管的源极，所述第二PMOS管的栅极电连接于所述驱动模块。

5.如权利要求1所述的无线能量接收系统，其特征在于，所述控制模块还包括使能单元，电连接于所述第一逻辑运算单元及所述第二逻辑运算单元，用于输出第一使能信号或第二使能信号，以交替控制所述第一逻辑运算单元及所述第二逻辑运算单元工作。