本發(fā)明的實現(xiàn)方式和實施例涉及從發(fā)射器到接收器的非接觸功率傳輸，例如，但不意味著限制，為了提供功率至接收器的元件或者為了對其電池進行再充電。

背景技術：

非接觸式充電技術允許從電源(例如充電器)到負載的非接觸功率傳輸，例如無線通信裝置，例如蜂巢式移動電話，用于隔離充電器和負載的空氣間隙。

在各種現(xiàn)有的非接觸充電標準中，引用“無線充電聯(lián)盟”(WPC)發(fā)布的Qi標準是可能的，其對于本領域技術人員來說是已知的，特別是小功率版本，其最多可以傳輸5W的功率。

針對各種目的和意圖，本領域技術人員能夠參考界面定義，版本1.1.2，2013年6月，第I卷：小功率，第1部分：題目為“System Description Wireless Power Transfer”的文獻。

簡單來說，例如，從基站或者發(fā)射器傳輸?shù)酱篷詈现涟l(fā)射器的接收器的非接觸功率是借助于線圈。

功率傳輸是基于通過發(fā)射器產(chǎn)生并由接收器獲取的磁場的。

Qi標準考慮到了用于在發(fā)射器中產(chǎn)生磁場的各種技術(拓撲)。然而，這種磁場通常是振蕩場并且頻率范圍是110KHz和205KHz之間。

磁場以這種方式產(chǎn)生并且功率以這種方式基于發(fā)射器所使用的拓撲改變。

接收器將這種磁場變換成為了對電池充電或者提供功率至設備所使用的電勢。

以能夠調(diào)節(jié)并提供系統(tǒng)的安全性，接收器和發(fā)射器之間存在的通信通道。

接收器測量其接收的功率并將該功率與所需的功率比較。這兩個功率值之間的差別在于調(diào)節(jié)誤差。

該調(diào)節(jié)誤差通過使用通信通道傳遞到發(fā)射器，并且發(fā)射器適應于考慮到所接收的調(diào)節(jié)誤差的傳遞場的能量。

從接收器到發(fā)射器的通信是基于在接收器的天線端子上的負載變化所產(chǎn)生的磁場調(diào)制的。

發(fā)射器可以測量該負載變化，以便從該負載變化推導出傳輸?shù)淖止?jié)并最終推導出傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

發(fā)射器通常包括電感電容諧振系統(tǒng)，其中電感元件類似于產(chǎn)生磁場的線圈。該諧振系統(tǒng)由驅(qū)動電路(“驅(qū)動器”)激勵，并且諧振系統(tǒng)和驅(qū)動電路一起組成了開關諧振電路。

為了與發(fā)射器通信，由接收器執(zhí)行的磁場調(diào)制導致了諧振電路端子處的電壓變化以及流過該諧振電路的電流變化。

因此，目前，為了解調(diào)接收器/發(fā)射器通信通道，第一解決方案包括測量諧振電路的電壓變化。

然而，這種解決辦法需要大量元件并且對于來自接收器負載的電壓噪聲是敏感的。

另一個解決方案包括測量流過諧振電路的電流。

但是，同樣地，這種解決方案需要大量元件，其對來自接收器負載的電流噪聲同樣是敏感的，并且電流測量界面的插入降低了效率并對實現(xiàn)是至關重要的。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)一個實現(xiàn)方式和實施例，為了解調(diào)接收器/發(fā)射器通信通道，提出了能夠以低成本提供更高效率而實現(xiàn)卻更簡單并對接收器噪聲有更好的免疫力的另一個解決方案。

根據(jù)一個實現(xiàn)方式和實施例，提出了來自接收器的通信可以通過 測量開關諧振電路的控制頻率的變化解調(diào)。

因此，根據(jù)一個方面，提出了用于管理從相互耦合的發(fā)射器到接收器的非接觸功率傳輸，該方法包括從以用于開關諧振電路的控制頻率的指令通過發(fā)射器產(chǎn)生磁場，通過包含磁場調(diào)制的接收器通信信息，通過發(fā)射器檢測該調(diào)制，以獲取該信息并根據(jù)所接收的信息調(diào)節(jié)該控制頻率。

根據(jù)本方面的總體特征，調(diào)制檢測包括控制頻率變化的檢測。

根據(jù)一個實現(xiàn)方式，開關諧振電路是通過保持為控制頻率的振蕩回路內(nèi)部的控制信號控制的，該環(huán)包含開關諧振電路中；控制信號是諧振電路內(nèi)部的信號斜率變化的檢測所產(chǎn)生的延遲信號，并且確定控制頻率中的變化的檢測包括控制信號的周期的檢測。

控制頻率的調(diào)節(jié)允許傳遞更多或者更少的功率至接收器，其通過調(diào)節(jié)延遲信號的延遲值來執(zhí)行時有利的。

由于發(fā)射器具有自振蕩回路，這種解決辦法對接收器的阻抗是敏感的。因此，根據(jù)接收器與發(fā)射器的相對位置，系統(tǒng)不一定自然地操作在恒定頻率，其在某些應用場合中可能是困難的，用于傳輸合適的功率。

因此，提供第二個更慢的環(huán)路是有利的。

換言之，根據(jù)一個實現(xiàn)方式，調(diào)節(jié)控制頻率包括確定控制信號周期的平均值，構造該平均值和目標周期之間的差異，并根據(jù)該差異結果調(diào)節(jié)該延遲。

因此，采用這種實現(xiàn)方式，通常，在以對應于期望的傳輸功率所定義的頻率操作時，可能通過接收器檢測與磁場調(diào)制相連的頻率變化。

根據(jù)另一個方面，提出了一種發(fā)射器，包括意在耦合至接收器天線的開關諧振電路，用于從發(fā)射器到接收器的非接觸功率傳輸，用于管理所述傳輸?shù)木哂杏糜诟鶕?jù)具有開關諧振電路的控制頻率的指令產(chǎn)生磁場的產(chǎn)生裝置的裝置，用于檢測磁場調(diào)制的檢測裝置，其中調(diào)制表示通過接收器通信的信息，用于從其獲得信息的目的，以及被配 置為根據(jù)所接收到的信息調(diào)節(jié)控制頻率的處理裝置。

根據(jù)本方面的總體特征，檢測裝置被配置為檢測控制頻率的變化。

根據(jù)一個實施例，產(chǎn)生裝置包括保持在控制頻率并包含開關諧振電路的振蕩回路，被配置為檢測諧振電路內(nèi)部的信號斜率變化并傳遞中間信號的檢測斜率檢測模塊，連接到斜率檢測模塊的輸出以便延遲中間信號并傳遞開關諧振電路的控制信號的可調(diào)延遲裝置，以及包括用于確定控制信號周期的裝置的檢測裝置。

根據(jù)一個實施例，處理裝置被配置為調(diào)節(jié)延遲裝置的延遲值。

根據(jù)一個實施例，處理裝置具有被配置為確定控制信號周期平均值的平均模塊，以及被配置為構造該平均值與目標周期之間的差異的減法模塊，以根據(jù)比較結果調(diào)節(jié)延遲裝置的延遲值。

附圖說明

本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征將通過并不意味著限制的實現(xiàn)方式和實施例的具體描述以及附圖顯現(xiàn)，其中：

-圖1-3原理性地示出了本發(fā)明的實施例和實現(xiàn)方式。

具體實施方式

現(xiàn)將在Qi標準的背景下更詳細地描述本發(fā)明而不是限制其至具體示例，并特別應用于發(fā)射器和接收器之間存在磁耦合的任何領域，發(fā)射器通過使用該磁耦合驅(qū)動電力載波至接收器，以及接收器本身調(diào)制該載波以便與發(fā)射器通信。

在圖1中，標號1表示發(fā)射器，例如基站或者充電器，以及標號2表示接收器，其磁耦合至發(fā)射器，例如蜂巢式移動電話，用于從發(fā)射器到接收器的功率傳輸?shù)哪康?，以便例如對后者的電池再充電或者提供功率至位于接收器?nèi)部的元件或者設備。

發(fā)射器1具有電感電容諧振電路100，電感電容諧振電路100具有電容元件C，電容元件C連接到電感元件L，諸如線圈，其本身連 接到地。該諧振電路由驅(qū)動電路(“驅(qū)動器”)103驅(qū)動。諧振電路100/驅(qū)動電路103組件構成了開關諧振電路。

通過非限制性示例，圖2示出了驅(qū)動電路103的一個實施例。在這種情況下，其具有兩個開關，諸如MOS晶體管SW1和SW2，其串聯(lián)連接在供電電壓Vdd和地之間。形成了半橋的兩個開關通過在高電平和低電平之間切換的控制信號SC驅(qū)動?？刂菩盘朣C具有控制頻率。

當然，驅(qū)動電路103的其它實施例也是可能的，諸如全橋裝置。

信號SI在本案例中是地周圍的振蕩信號，其為諧振電路內(nèi)部出現(xiàn)在振蕩節(jié)點N上的信號，振蕩節(jié)點N是電容元件C和電感元件L共用的。信號SI的周期對應于控制信號SC的頻率。

信號SI傳遞到被配置為檢測內(nèi)部信號SI的斜率變化的斜率檢測器101。

在這種情況下，因此該斜率檢測器是四分之一波長的檢測器，圖3原理性地示出了該斜率檢測器的一種實現(xiàn)方式的示例。

在這種情況下，其具有與電容器C1串聯(lián)的電阻器R1，構成了與振蕩節(jié)點N相連的RC濾波器。該RC濾波器能夠濾除任何噪聲。

RC濾波器的輸出首先連接到比較器1010的+輸入，然后通過兩個背對背的二極管D1和D2連接到地。

在這種情況下，比較器1010的—輸入連接到地，并且比較器的輸出是斜率檢測器的輸出。

傳遞中間信號SINT的斜率檢測器的輸出連接到可編程或者可調(diào)節(jié)延遲裝置102的輸入，其可以通過傳統(tǒng)已知的方式在數(shù)字領域中實現(xiàn)。延遲值大約等于控制信號SC的周期(對應于節(jié)點N上的信號SI的周期)的四分之一。

傳遞控制信號SC的延遲裝置的輸出環(huán)路回到驅(qū)動電路103的控制輸入。

因此，在這種情況下，可以看出環(huán)路10具有開關諧振電路100、103，斜率檢測器101以及在發(fā)射器中構成的延遲裝置102。

通過選擇適當?shù)臉O性，也就是說通過布置參數(shù)，使得控制信號SC的高電平接近連接到供電電壓Vdd的開關SW1，以及控制信號SC的低電平接近連接諧振電路至地的開關SW2，環(huán)路10是自振蕩的。

進一步地，環(huán)路的振蕩頻率大于諧振電路100的諧振頻率，其有利地使其可能基于連接到地或者連接到振蕩電路100的供電電壓(Vdd)獲得自動的電壓轉換。

延遲裝置102的延遲值的調(diào)整使其可能調(diào)整傳輸?shù)浇邮掌鞯墓β手怠?/p>

在回到更具體的系統(tǒng)操作之前，將描述接收器2的結構。

后者同樣地具有電感電容電路，電感電容電路具有電感元件LR，例如線圈，其耦合到電路100的線圈L，以及電容元件CR。

接收器2的各種元件以及特別是電池作為整體由標號20指示，并且特別具有連接到電感電容電路LR、CR的端子的整流橋(在這種情況下，為了簡化的原因而未示出)。

接收器2同樣地具有調(diào)制電容器Cmod，其通過例如MMOS晶體管的開關SW切換，連接到電感電容電路LR、CR的端子的裝置。

接收器2和發(fā)射器1之間的通信受到通過發(fā)射器1經(jīng)由線圈L傳輸?shù)拇艌龅恼{(diào)制影響。在這種情況下，該調(diào)制通過連接或者斷開接收器的調(diào)制電容器Cmod作用。因此，電容器Cmod的連接將略微修改諧振電路100的總電容值。

此外，電容值的修改將產(chǎn)生通過環(huán)路10產(chǎn)生的控制信號SC的頻率變化。

頻率變化的檢測將允許接收器/發(fā)射器通信通道被解調(diào)，并且因此，通過接收器傳輸?shù)桨l(fā)射器的數(shù)據(jù)和信息將從其獲得，數(shù)據(jù)和信息與功率調(diào)節(jié)誤差特別相關，。

更具體地，信號SC的控制頻率的變化檢測包括確定控制信號SC的周期。

該確定可以通過使用計時器單元11執(zhí)行，其可以在數(shù)字領域中例如使用計數(shù)器實現(xiàn)。

控制信號的周期值，如通過計時器11所測得的，被傳遞到處理裝置，例如從其推導出是否連接到電容器Cmod的微控制器14，因此，通過接收器傳輸?shù)淖止?jié)的邏輯值。

因此，作為粗略的指導，例如，如果電容器Cmod實際上是連接的(開關SW閉合)，導致了信號SC的周期變化，那么考慮邏輯“1”被傳輸是可能的。在相反的情況下，也就是說沒有頻率變化時，對應于斷開電容器Cmod(開關SW關斷)，邏輯“0”被假設為傳輸。

如上所指示的，從接收器到發(fā)射器的通信使其可能，通過示例的方式，傳輸指示傳輸功率是否充足的消息。

通過閱讀該消息，然后微控制器14可以調(diào)整延遲102的值，以修改控制信號SC的頻率。

當然，電容器Cmod的開關頻率，以及頻率變化是有利地遠遠小于控制信號SC的頻率的。作為粗略的指導，對于操作在110KHz的系統(tǒng)，其對應于控制信號的9.1微秒的周期，為開關SW選擇500微秒的開通或關斷時間是可能的。因此，電容器Cmod將保持連接或者斷開信號SC的至少50個周期，其對于確定頻率變化是相當充足的。

假定發(fā)射器以振蕩器的方式操作，這種解決辦法對接收器的阻抗是敏感的。這樣的原因是，依賴于接收器相對發(fā)射器的位置，系統(tǒng)將不會自然操作在恒定頻率，其在用于傳遞適當?shù)墓β实脑S多情況下是困難的。

因此，為將構成的第二個更慢的環(huán)路做了準備。更具體地，平均單元12用于確定控制信號SC的周期平均值，以及該平均值與目標周期TPR之間執(zhí)行的差異，其通過微控制器14，在減法器13中計算。

該差異的結果當環(huán)回到延遲裝置102時能夠調(diào)整延遲裝置102的延遲值。

采用這兩個環(huán)路，則在操作中通過接收器執(zhí)行檢測連接到磁場調(diào)制的頻率變化是可能的，通常，以定義的頻率。

例如，通過使用

具有6.3μH的電感值的線圈以及具有400nF的電容值的電容 元件，其對應于與Qi標準兼容的示例值，

具有10毫微法數(shù)值的電容器Cmod，范圍從0.5至0.9的發(fā)射器/接收器耦合因子，以及

通過接收器達到5W的負載，

獲得夠操作在從110KHz至200KHz的頻率范圍而能夠監(jiān)測從2KHz至5KHz的頻率變化的系統(tǒng)，其容易通過數(shù)字計時器檢測。