一種用于無線批量充電的功率放大器和充電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請(qǐng)涉及無線充電領(lǐng)域，具體涉及一種用于無線批量充電的功率放大器和充電
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]大功率放大器一般米用單端輸入單端輸出的方式，功率放大器輸出端口的同軸的內(nèi)導(dǎo)體作為信號(hào)線，外導(dǎo)體接地，用來傳導(dǎo)反向矢量電流。設(shè)備安裝時(shí)，外導(dǎo)體一般直接與設(shè)備外殼相連。在某些應(yīng)用環(huán)境下，人體會(huì)接觸到設(shè)備外殼，此時(shí)，人體分布電容接入電路，在高頻狀態(tài)下，造成大功率放大器輸出端失配，反射功率增加，輸出效率降低。反射功率消耗在設(shè)備內(nèi)部，使得功率放大器存在溫度上升的隱患，從而損害設(shè)備。尤其是對(duì)目標(biāo)(例如電子標(biāo)簽)通過13.56MHz高頻進(jìn)行無線充電的無線充電裝置中，功率放大器的匹配性能很容易被外界環(huán)境(例如人體分布參數(shù))所影響，從而影響無線充電裝置的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于無線批量充電的功率放大器和充電裝置，解決了外界環(huán)境(例如人體分布參數(shù))影響功率放大器匹配性能的問題。
[0004]根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于無線批量充電的功率放大器，包括:
[0005]功率級(jí)單元，用于對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行功率放大，并將輸入的直流信號(hào)轉(zhuǎn)化為交流信號(hào)。
[0006]差分匹配單元，其輸入端耦合到功率級(jí)單元的輸出端，用于將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)，并通過第一輸出端和第二輸出端輸出兩個(gè)所述差分信號(hào)，分別用于連接無線批量充電線圈的兩端。
[0007]在一實(shí)施例中，所述功率放大器還包括增益控制單元，用于對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行預(yù)衰減，并將預(yù)衰減后的信號(hào)輸出到功率級(jí)單元。
[0008]在一實(shí)施例中，所述功率放大器還包括耦合在增益控制單元輸出端和功率級(jí)單元輸入端之間的推動(dòng)級(jí)單元，用于將增益控制單元輸出的信號(hào)進(jìn)行功率放大。
[0009]在一實(shí)施例中，所述功率放大器還包括耦合在推動(dòng)級(jí)單元輸出端和功率級(jí)單元輸入端之間的級(jí)間匹配單元，用于防止反向功率傳導(dǎo)至推動(dòng)級(jí)單元。
[0010]具體的，所述級(jí)間匹配單元包括低通濾波子單元，用于抑制輸入信號(hào)中的諧波成分和高頻率雜散發(fā)射。
[0011]在一實(shí)施例中，所述功率放大器還包括功放接口以及至少一個(gè)檢測(cè)單元，所述功放接口用于向所述增益控制單元和/或功率級(jí)單元輸入控制信號(hào)，并用于采集各所述檢測(cè)單元提供的參數(shù)變量，所述檢測(cè)單元包括以下單元中的至少一個(gè):設(shè)置在功率級(jí)單元附近的溫度檢測(cè)單元、設(shè)置在功率級(jí)單元輸入端的電流檢測(cè)單元、設(shè)置在差分匹配單元的第一輸出端或第二輸出端用于檢測(cè)正向功率和反向功率的輸出抽樣單元。
[0012]在一實(shí)施例中，所述推動(dòng)級(jí)單元和/或功率級(jí)單元都設(shè)置直流工作點(diǎn)、所述功放接口還用于向所述直流工作點(diǎn)輸入控制信號(hào)，以調(diào)整推動(dòng)級(jí)單元和/或功率級(jí)單元的分壓。
[0013]在一實(shí)施例中，所述功率放大器還包括耦合在功率級(jí)單元和差分匹配單元之間的輸出濾波單元，用于對(duì)功率放大后的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波。
[0014]在一實(shí)施例中，差分匹配單元采用2:4的變壓器，所述變壓器的磁芯鑲嵌在功率放大器內(nèi)部，底面與功放外殼接觸。
[0015]根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于無線批量充電的充電裝置，包括:
[0016]電源模塊，用于為所述無線充電裝置提供電能。
[0017]無線批量充電線圈，用于生成并發(fā)送充電電磁信號(hào)。
[0018]功率調(diào)整模塊，用于對(duì)功率進(jìn)行調(diào)整，將接收的信號(hào)進(jìn)行放大并輸出到所述無線批量充電線圈。
[0019]控制模塊，用于向所述功率調(diào)整模塊發(fā)送功率控制指令。
[0020]所述功率調(diào)整模塊包括上述任一項(xiàng)所述的用于無線批量充電的功率放大器。
[0021]本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠糜跓o線批量充電的功率放大器，通過差分匹配單元將輸出入的功率信號(hào)轉(zhuǎn)化成差分信號(hào)，并通過兩個(gè)輸出端輸出，相比于單端輸出，具有更好的抗干擾能力。
[0022]本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠糜跓o線批量充電的充電裝置中，功率放大器采用雙端輸出差分信號(hào)的方式，輸出端的地線與裝置的外殼相連時(shí)，外界環(huán)境(例如人體分布參數(shù))也不會(huì)影響功率放大器的匹配性能，該充電裝置具有更高的可靠性。尤其是在解決了直接使用高頻大功率功放進(jìn)行充電，容易產(chǎn)生的人體分布參數(shù)干擾的問題，提高了設(shè)備可靠性。
【附圖說明】
[0023]圖1為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2和圖3為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中功率放大器主路放大的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖4a和圖4b為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中溫度檢測(cè)單元的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖5為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中增益控制單元的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖6為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中用于匯總各檢測(cè)單元檢測(cè)的參數(shù)變量的匯總電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖7為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中直流工作點(diǎn)的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖8為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中功放接口的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖9為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中用于無線批量充電的充電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面通過【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032]請(qǐng)參考圖1，本實(shí)施例提供了一種用于電子標(biāo)簽無線批量充電的功率放大器，包括增益控制單元、推動(dòng)級(jí)單元、級(jí)間匹配單元、功率級(jí)單元、輸出濾波單元、差分匹配單元、功放接口和多個(gè)檢測(cè)單元。
[0033]增益控制單元用于對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行預(yù)衰減。增益控制單元通過模擬功率控制電路，對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行預(yù)衰減。預(yù)衰減的作用為:在前級(jí)按照控制端提供的控制信號(hào)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行等比例縮小，隨后在后級(jí)的推動(dòng)級(jí)單元以及功率級(jí)單元中，功率放大器可以按照固定增益進(jìn)行功率放大，從而實(shí)現(xiàn)功放整體輸出功率可調(diào)節(jié)的功能。
[0034]推動(dòng)級(jí)單元耦合在增益控制單元輸出端和功率級(jí)單元輸入端之間，用于將增益控制單元輸出的信號(hào)進(jìn)行功率放大，例如在用于電子標(biāo)簽批量充電的功率放大器中，信號(hào)功率被放大至2-5W。信號(hào)被推動(dòng)級(jí)單元放大后，才能保證足夠的電壓幅度來將功率級(jí)單元推動(dòng)，從而產(chǎn)生足夠的輸出功率。
[0035]級(jí)間匹配單元耦合在推動(dòng)級(jí)單元輸出端和功率級(jí)單元輸入端之間，用于防止功率放大器產(chǎn)生的反向功率傳導(dǎo)至推動(dòng)級(jí)單元。在具體實(shí)施例中，級(jí)間匹配單元為由電阻、電容和電感構(gòu)成的匹配電路，用來隔離推動(dòng)級(jí)單元的輸出和功率級(jí)單元的輸入，防止失配產(chǎn)生的反向功率傳導(dǎo)到推動(dòng)級(jí)單元，從而導(dǎo)致功放自激。
[0036]具體的，級(jí)間匹配單元還包括低通濾波子單元，用于抑制輸入信號(hào)中的諧波成分和高頻率雜散發(fā)射。
[0037]功率級(jí)單元的輸入端耦合到級(jí)間匹配單元的輸出端，用于對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行功率放大(例如提供1dB的增益)，本實(shí)施例中，功率級(jí)單元可對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行固定倍數(shù)的放大，將大小為2W-5W的信號(hào)放大稱為20W-50W的大功率信號(hào)，接著將輸入的直流信號(hào)轉(zhuǎn)化為交流信號(hào)。
[0038]輸出濾波單元耦合在功率級(jí)單元和差分匹配單元之間，用于對(duì)功率放大后的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波。功率級(jí)單元輸出的信號(hào)需要做帶外抑制，同時(shí)減少雜波，輸出濾波單元即可進(jìn)行帶通濾波，保證帶內(nèi)輸出功率平坦。具體的，輸出濾波單元可以是采用高壓陶瓷電容和空芯電感設(shè)計(jì)出的高功率帶通濾波器。
[0039]差分匹配單元的輸入端耦合到輸出濾波單元的輸出端，用于將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)，并通過第一輸出端和第二輸出端輸出兩個(gè)差分信號(hào)，用于連接無線指充電線圈的兩端。經(jīng)過輸出濾波單元的大功率信號(hào)屬于單端信號(hào)，差分匹配單元通過大功率變壓器將單端信號(hào)轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)。在具體實(shí)施例中，差分匹配單元使用2:4的變壓器，即輸入采用2圈繞線，輸出采用4圈繞線的方法。輸入端采用單端信號(hào)輸入的方式，將功率級(jí)單元輸出的功率電流轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，變壓器的輸出端采用2:2的兩段串行繞線方式，輸出一共有4圈繞線，差分信號(hào)輸出的兩端，每端都采用2圈的繞線方法。并在中部設(shè)置公共端，公共端接地。由于輸出端的兩段繞線圈數(shù)相同，因此兩段繞線接收到的能量均為輸入端能量的一半，即兩段繞線功率相同。但是由于兩段繞線中部的公共端接地，因此兩端的電流方向相反，構(gòu)成了差分輸出端。差分輸出端的總功率理論上與輸入端進(jìn)入的功率相同，但是在電流轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能的過程中，存在一定的轉(zhuǎn)化效率，因此在差分匹配單元的變壓器磁芯上，會(huì)產(chǎn)生一定的發(fā)熱量。在實(shí)際應(yīng)用中，產(chǎn)生的熱量不及時(shí)排除，有可能影響功放的正常運(yùn)行。具體的，可以采用下面的散熱方式:變壓器磁芯鑲嵌在功放內(nèi)部，底面與功放外殼接觸，并與功放一起通過風(fēng)冷方式散熱。
[0040]本實(shí)施例中，檢測(cè)單元包括以下單元:設(shè)置在功率級(jí)單元附近的溫度檢測(cè)單元、設(shè)置在功率級(jí)單元輸入端的電流檢測(cè)單元、設(shè)置在差分匹配單元的第一輸出端或第二輸出端用于檢測(cè)正向功率和反向功率的輸出抽樣單元。
[0041]應(yīng)當(dāng)理解，在其它實(shí)施例中，檢測(cè)單元可以包括上述各個(gè)單元中的一種或多種。功率放大器還可包括一變量匯總單元，用于將所有檢測(cè)單元檢測(cè)的數(shù)據(jù)匯總到一起，然后從功放接口輸出。
[0042]功放接口用于向增益控制單元、功率級(jí)單元等輸入控制信號(hào)，并用于采集各檢測(cè)單元提供的參數(shù)變量，即為功率放大器的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)分別提供輸入接口和輸出接口。功放接口歸集功率放大器幾乎所有單元的輸入輸出功能，包括增益控制單元、功率級(jí)單元、溫度檢測(cè)單元、輸出抽樣單元、電流檢測(cè)單元、直流工作點(diǎn)等的輸入或輸出。功率放大器作為一個(gè)獨(dú)立的硬件模塊，需要配合外部模塊起作用，在功率放大器的設(shè)計(jì)過程中，所有檢測(cè)單元都可向功放接口提供模擬電壓或數(shù)字電壓，功放接口可將其提供給外部模塊，外部模塊可通過算法來提供控制信號(hào)給功放接口，功放接口再去控制增益控制單元、功率級(jí)單元等，從而控制功率放大器的工作狀態(tài)，而檢測(cè)單元和功放接口并不直接參與功率放大器控制。例如當(dāng)輸出抽樣單元從差分匹配單元的第一輸出端檢測(cè)到正向功率和反