[发明专利]Q值检测电路和Q值检测电路的工作方法

说明书

本发明提供一种Q值检测电路和Q值检测电路的工作方法，该电路包括激励电源、阶跃激励电路、串联谐振电路、具有预设衰减比例的迟滞比较电路和主控制器。阶跃激励电路的输入端与激励电源电连接，阶跃激励电路的输出端与串联谐振电路的输入端电连接，串联谐振电路的输出端与迟滞比较器电路的输入端电连接，迟滞比较器电路的输出端与主控制器电连接。该方法应用在该Q值检测电路。应用本发明的Q值检测电路可使电路结构简单，测量简单且测量迅速。

技术领域

本发明涉及无线供电技术领域，尤其涉及一种Q值检测电路，还涉及该Q值检测电路的工作方法。

背景技术

大量便携式电子设备和物联网传感器节点的出现，逐步增大对无线充电技术供电的需求，例如，智能手机的防尘防水的设计和TWS耳机的无线充电仓都需要依靠无线充电技术。

国际组织WPC制定Qi无线充电协议，便于无线充电设备的相互兼容和统一，至今已经被广泛采用。在最新的Qi 1.2.4EPP协议中，为了增强对中高功率的能量传输安全性，强制要求认证设备必须具有外来物检测(FOD，foreign object detect)功能，以检测在充电前和充电过程是否有外来异物进入，避免导致其发热从而引起安全隐患。Qi协议要求FOD具有两种机制，基于Q值检测和基于功率损耗。Q值检测机制主要用于充电前外来物的检测和使用基于功率损耗机制前校准算法的前提条件确认，所以Q值检测方法在1.2.4EPP协议中是重要的技术点。

Qi提供一种Q值检测方法，使用固定频率正弦波作为发射线圈和谐振电容的激励，通过测量发射线圈的电压与加入正弦信号电压的比值，作为Q值。该方法在真实应用环境中有两个主要问题：1.要建立Q值与两个电压比相等的成立前提是所加入的正弦波频率要等于谐振结构的自谐振频率真实的线圈和电容的值都存在5％以上的工艺容差，所以对于Q值大于20的谐振结构，这个工艺容差已经导致明显的测量问题；2.无线充电技术为提高充电效率，需要追求高Q值的谐振结构，所以Qi所提供的参考测试方法的精度与系统需求是矛盾的。

目前有部分厂商使用扫频的方法希望找到每个产品个体的谐振点，然后进行测量。这种方法的问题是测量的时间长，需要有微小的频率步进和寻找最大值，系统复杂度较高；也有部分厂商使用测量谐振结构中电流衰减的速度来判断Q值大小，此方法在工程设计中要求较高的电流采样精度和较高的采样速度，所以准确度受限。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种电路结构简单的Q值检测电路。

本发明的第二目的是提供一种测量简单、迅速且可实现检测外来物进入无线充电区域的Q值检测电路的工作方法。

为了实现上述第一目的，本发明提供的Q值检测电路包括激励电源、阶跃激励电路、串联谐振电路、具有预设衰减比例的迟滞比较器电路和主控制器，阶跃激励电路的输入端与激励电源电连接，阶跃激励电路的输出端与串联谐振电路的输入端电连接，串联谐振电路的输出端与迟滞比较器电路的输入端电连接，迟滞比较器电路的输出端与主控制器电连接。

由上述方案可见，本发明的Q值检测电路通过设置阶跃激励电路可向串联谐振电路发送阶跃激励信号，使串联谐振电路输出减幅振荡波形，并通过迟滞比较器电路输出与减幅振荡波形同周期的方波脉冲信号，以便主控制器获得方波脉冲信号的数量，从而实现Q值检测。本发明的Q值检测电路结构简单，Q值检测更加方便。

进一步的方案中，阶跃激励电路包括第一驱动管和第二驱动管，第一驱动管和第二驱动管串联电连接，第一驱动管的控制端和第二驱动管的控制端均与主控制器电连接。

由上述方案可见，通过设置第一驱动管和第二驱动管，可通过控制第一驱动管导通，第二驱动管截止，使激励电源在对串联谐振电路进行充能，在串联谐振电路放电时控制第一驱动管截止，第二驱动管导通，从而实现串联谐振电路的工作。