用于無線功率發(fā)射的發(fā)射器的制造方法
【專利說明】
[0001] 分案申請的相關(guān)信息
[0002] 本申請是申請?zhí)枮镻CT/US2009/057355,申請日為2009年9月17日，優(yōu)先權(quán)日為 2008年9月17日，發(fā)明名稱為"用于無線功率發(fā)射的發(fā)射器"的PCT申請進(jìn)入國家階段后 申請?zhí)枮?00980135751. 1的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
[0003] 枏據(jù)35U.S.C. § 119豐張優(yōu)先權(quán)
[0004] 本申請案依據(jù)35U.S.C. § 119(e)主張以下專利申請案的優(yōu)先權(quán)：
[0005] 2008年9月19日申請的標(biāo)題為"使用E類放大器的磁功率（MAGNETICPOWER USINGACLASSEAMPLIFIER)"的第61/098, 742號美國臨時(shí)專利申請案，其揭示內(nèi)容的全 文以引用的方式并入本文中。
[0006] 2008年9月17日申請的標(biāo)題為"高頻率下的高效率技術(shù)（HIGHEFFICIENCY TECHNIQUESATHIGHFREQUENCY)"的第61/097, 859號美國臨時(shí)專利申請案，其揭示內(nèi)容的 全文以引用的方式并入本文中。
[0007] 2009年1月24日申請的標(biāo)題為"無線功率電子電路（WIRELESSPOWERELECTRONIC CIRCUIT) "的第61/147, 081號美國臨時(shí)專利申請案，其揭示內(nèi)容的全文以引用的方式并入 本文中。
[0008] 2009年6月19日申請的標(biāo)題為"HF功率轉(zhuǎn)換電子元件的開發(fā)（DEVELOPMENTOF HFPOWERCONVERSIONELECTRONICS)"的第61/218, 838號美國臨時(shí)專利申請案，其揭示內(nèi) 容的全文以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0009] 本發(fā)明大體上涉及無線充電，且更具體來說涉及與便攜式無線充電系統(tǒng)相關(guān)的裝 置、系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0010] 通常，例如無線電子裝置等每一被供電裝置均需要其自身的有線充電器和電源， 所述電源通常是交流（AC)電源引出口。此有線配置在許多裝置需要充電時(shí)變得不方便。正 在開發(fā)使用耦合到待充電的電子裝置的發(fā)射器與接收器之間的空中或無線功率發(fā)射的方 法。接收天線收集輻射的功率，且將其整流為用于對裝置供電或?qū)ρb置的電池充電的可用 功率。無線能量發(fā)射可基于嵌入在待供電或充電的主機(jī)電子裝置中的發(fā)射天線、接收天線 與整流電路之間的耦合。包含發(fā)射天線的發(fā)射器面臨沖突的設(shè)計(jì)約束，例如相對小的體積、 高效率、較少的材料清單（BillOfMaterials，B0M)和高可靠性。因此，需要改進(jìn)用于無線 功率發(fā)射的發(fā)射器設(shè)計(jì)以滿足各種設(shè)計(jì)目的。
【附圖說明】
[0011] 圖1說明無線功率發(fā)射系統(tǒng)的簡化框圖。
[0012] 圖2說明無線功率發(fā)射系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0013] 圖3說明根據(jù)示范性實(shí)施例的環(huán)路天線的示意圖。
[0014]圖4說明根據(jù)示范性實(shí)施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)的功能框圖。
[0015] 圖5說明根據(jù)示范性實(shí)施例的無線功率發(fā)射器的框圖。
[0016] 圖6A到圖6B說明根據(jù)示范性實(shí)施例的包含波形的E類放大器。
[0017] 圖7說明根據(jù)示范性實(shí)施例的經(jīng)加載不對稱E類放大器的電路圖。
[0018] 圖8說明根據(jù)示范性實(shí)施例的經(jīng)加載對稱E類放大器的電路圖。
[0019] 圖9說明根據(jù)示范性實(shí)施例的經(jīng)加載雙半橋放大器的電路圖。
[0020] 圖10說明根據(jù)示范性實(shí)施例的包含波形的濾波和匹配電路的電路圖。
[0021] 圖11A和圖11B說明根據(jù)示范性實(shí)施例的中間驅(qū)動(dòng)器電路的電路圖。
[0022] 圖12說明根據(jù)示范性實(shí)施例的無線功率發(fā)射器的部分的電路圖。
[0023] 圖13是根據(jù)示范性實(shí)施例的用于發(fā)射無線功率的方法的流程圖。
[0024]圖14說明根據(jù)示范性實(shí)施例的無線功率接收器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 詞語"示范性"在本文中用以意味著"充當(dāng)實(shí)例、例子或說明"。本文中被描述為 "示范性"的任何實(shí)施例均不必理解為比其它實(shí)施例優(yōu)選或有利。
[0026] 下文結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述希望作為對本發(fā)明的示范性實(shí)施例的描述，且并不 希望表示可實(shí)踐本發(fā)明的僅有實(shí)施例。貫穿此描述所使用的術(shù)語"示范性"意味著"充當(dāng)實(shí) 例、例子或說明"，且不應(yīng)必然將其解釋為比其它示范性實(shí)施例優(yōu)選或有利。出于提供對本 發(fā)明的示范性實(shí)施例的透徹理解的目的，詳細(xì)描述包含特定細(xì)節(jié)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將 顯而易見，可在無這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明的示范性實(shí)施例。在一些情況下，以框 圖形式展示眾所周知的結(jié)構(gòu)及裝置以免使本文中所呈現(xiàn)的示范性實(shí)施例的新穎性模糊不 清。
[0027] 本文使用術(shù)語"無線功率"來表示與電場、磁場、電磁場相關(guān)聯(lián)或在不使用物理電 磁導(dǎo)體的情況下以其它方式從發(fā)射器發(fā)射到接收器的任何形式的能量。本文將系統(tǒng)中的功 率轉(zhuǎn)換描述為對包含例如移動(dòng)電話、無繩電話、iPod?、MP3播放器、頭戴式耳機(jī)等裝置無線 地充電。大體上，無線能量傳送的一個(gè)基本原理包含使用例如低于30MHz的頻率的磁耦合 諧振（g卩，諧振感應(yīng)）。然而，可使用各種頻率，包含準(zhǔn)許在相對高輻射等級下的許可免除操 作的頻率，例如在135kHz以下（LF)或在13. 56MHz(HF)。在射頻識別（RFID)系統(tǒng)通常使 用的這些頻率下，系統(tǒng)必須遵守干擾和安全性標(biāo)準(zhǔn)，例如歐洲的EN300330或美國的FCC第 15部分標(biāo)準(zhǔn)。借助于說明而非限制，本文使用縮寫LF和HF，其中"LF"指代fQ= 135kHz且 "HF" 指代fQ= 13. 56MHz。
[0028]圖1說明根據(jù)各種示范性實(shí)施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)100。將輸入功率102提供 到發(fā)射器104以用于產(chǎn)生用于提供能量傳送的磁場106。接收器108耦合到磁場106且產(chǎn) 生輸出功率110供耦合到輸出功率110的裝置（未圖示）存儲或消耗。發(fā)射器104和接收 器108兩者分開一距離112。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，發(fā)射器104和接收器108是根據(jù)相 互諧振關(guān)系而配置，且當(dāng)接收器108的諧振頻率和發(fā)射器104的諧振頻率匹配時(shí)，當(dāng)接收器 108位于磁場106的"近場"中時(shí)發(fā)射器104與接收器108之間的發(fā)射損耗最小。
[0029] 發(fā)射器104進(jìn)一步包含發(fā)射天線114以用于提供用于能量發(fā)射的裝置，且接收器 108進(jìn)一步包含接收天線118以用于提供用于能量接收或耦合的裝置。發(fā)射天線和接收天 線是根據(jù)將與其相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用和裝置來定尺寸。如所陳述，有效能量傳送通過將發(fā)射天線 的近場中的能量的大部分耦合到接收天線而不是將能量的大部分在電磁波中傳播到遠(yuǎn)場 而發(fā)生。在此近場中，耦合可建立于發(fā)射天線114與接收天線118之間。天線114和118 周圍的此近場耦合可能發(fā)生的區(qū)域在本文稱為耦合模式區(qū)。
[0030] 圖2展示無線功率發(fā)射系統(tǒng)的簡化示意圖。由輸入功率102驅(qū)動(dòng)的發(fā)射器104包 含振蕩器122、功率放大器或功率級124以及濾波和匹配電路126。振蕩器經(jīng)配置以產(chǎn)生所 需頻率，其可響應(yīng)于調(diào)整信號123而調(diào)整。振蕩器信號可由功率放大器124以響應(yīng)于控制 信號125的放大量而放大?？砂瑸V波和匹配電路126以對諧波或其它不希望的頻率進(jìn)行 濾波，且將發(fā)射器104的阻抗與發(fā)射天線114匹配。
[0031] 電子裝置120包含接收器108,其可包含匹配電路132和整流與切換電路134以產(chǎn) 生DC功率輸出，以對如圖2所示的電池136充電或?qū)︸詈系浇邮掌鞯难b置電子元件（未圖 示）供電?？砂ヅ潆娐?32以將接收器108的阻抗與接收天線118匹配。
[0032] 如圖3中說明，示范性實(shí)施例中使用的天線可配置為"環(huán)路"天線150,其在本文也 可稱為"磁"、"諧振"或"磁諧振"天線。環(huán)路天線可經(jīng)配置以包含空氣磁芯或物理磁芯（例 如鐵氧體磁芯）。此外，空氣磁芯環(huán)路天線允許將其它組件放置于磁芯區(qū)域內(nèi)。另外，空氣 磁芯環(huán)路可更容易使得能夠?qū)⒔邮仗炀€118(圖2)放置于發(fā)射天線114(圖2)的其中發(fā)射 天線114(圖2