用于有效無(wú)線功率傳輸?shù)挠性凑髌鞯闹圃旆椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換，并且尤其涉及無(wú)線功率傳輸。
【背景技術(shù)】
[0002] 移動(dòng)設(shè)備的快速發(fā)展已經(jīng)激發(fā)了對(duì)無(wú)線功率傳輸?shù)呐d趣，其中使得無(wú)線功率傳輸 基站能夠?qū)σ苿?dòng)設(shè)備進(jìn)行無(wú)線充電。在典型的無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)中，基站可以具有包括用 作無(wú)線功率傳送器的磁感應(yīng)線圈的電源，并且移動(dòng)設(shè)備可以被配置以包括另一磁感應(yīng)線圈 的無(wú)線功率接收器。接收器中的感應(yīng)線圈可以由無(wú)線功率傳送器中的感應(yīng)線圈進(jìn)行感應(yīng)充 電。無(wú)線功率接收器可以被配置為使用電荷傳輸對(duì)內(nèi)部電池進(jìn)行充電。以這種方式，移動(dòng) 設(shè)備可以在無(wú)需針對(duì)電源進(jìn)行任何硬線連接的情況下從基站對(duì)其自身進(jìn)行無(wú)線充電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 總體上，本公開(kāi)的各個(gè)示例涉及有效無(wú)線功率傳輸?，F(xiàn)有的無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)在 其功率傳輸?shù)男史矫媸怯邢薜?。在本公開(kāi)的各個(gè)示例中，設(shè)備、方法、系統(tǒng)和集成電路可 以利用無(wú)線功率接收器中的有源整流器而使得無(wú)線功率傳輸?shù)男誓軌蚋摺Ｓ性凑髌?可以利用可以修改負(fù)載阻抗的有源控制開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)施，包括通過(guò)修改諸如無(wú)線功率接收器中 的相位角和負(fù)載電壓之類(lèi)的屬性以提高無(wú)線功率傳輸?shù)男屎?或所提取的功率，而并不 要求另外的外部電路組件。
[0004] -個(gè)示例針對(duì)一種被配置用于接收無(wú)線功率傳輸?shù)脑O(shè)備。該設(shè)備包括有源整流 器、整流器輸入節(jié)點(diǎn)和控制器?？刂破鞅徊僮鞯伛詈现劣性凑髌鞑⑶冶慌渲脼榭刂朴性?整流器以修改在整流器輸入節(jié)點(diǎn)處的阻抗。
[0005] 另一示例針對(duì)一種用于接收無(wú)線功率傳輸?shù)姆椒āＴ摲椒òㄓ梢粋€(gè)或多個(gè)處理 器基于電路參數(shù)或電路測(cè)量之一或二者來(lái)確定對(duì)在有源整流器的輸入節(jié)點(diǎn)處的阻抗的修 改，包括對(duì)相位角、輸出電壓或占空比中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的修改，以得到無(wú)線功率傳輸?shù)男?的更高值或者無(wú)線功率傳輸?shù)乃崛」β实母咧抵换蚨?。該方法進(jìn)一步包括由一個(gè) 或多個(gè)處理器向有源整流器施加控制信號(hào)，其中控制信號(hào)基于所確定的對(duì)阻抗的修改。
[0006] 另一示例針對(duì)一種用于控制無(wú)線功率傳輸?shù)募呻娐?。該集成電路被配置為基?電路參數(shù)或電路測(cè)量之一或二者來(lái)確定對(duì)在有源整流器的輸入節(jié)點(diǎn)處的阻抗的修改，包括 對(duì)相位角、輸出電壓或占空比中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的修改，以得到無(wú)線功率傳輸?shù)男实母?值或者無(wú)線功率傳輸?shù)乃崛」β实母咧抵换蚨摺Ｔ摷呻娐愤M(jìn)一步被配置為向有 源整流器施加控制信號(hào)，其中控制信號(hào)基于所確定的對(duì)阻抗的修改。
[0007] 本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)示例的細(xì)節(jié)在附圖和以下的描述中給出。本發(fā)明的其它特 征、目的和優(yōu)勢(shì)根據(jù)描述和附圖以及根據(jù)權(quán)利要求將是顯而易見(jiàn)的。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是圖示出依據(jù)本公開(kāi)的示例的被配置用于從無(wú)線功率傳送器有效地接收無(wú) 線功率傳輸?shù)囊苿?dòng)設(shè)備的電路框圖。
[0009] 圖2是圖示出依據(jù)本公開(kāi)的示例的被配置用于有效地接收無(wú)線功率傳輸?shù)墓β?接收電路的簡(jiǎn)化電路框圖。
[0010] 圖3是依據(jù)本公開(kāi)的示例的在如圖2所示的控制器和有源整流器的控制下的功率 接收電路中隨時(shí)間變化的電流和電壓的圖形。
[0011] 圖4是圖示出依據(jù)本公開(kāi)的另一示例的被配置用于有效地接收無(wú)線功率傳輸?shù)?功率接收電路的簡(jiǎn)化電路框圖。
[0012] 圖5是依據(jù)本公開(kāi)的示例的在如圖4所示的控制器和有源整流器的控制下的功率 接收電路中隨時(shí)間變化的電流、輸入電壓和負(fù)載電壓的圖形。
[0013] 圖6是圖示出依據(jù)本公開(kāi)的另一示例的被配置用于有效地接收無(wú)線功率傳輸?shù)?無(wú)線功率傳輸電路的簡(jiǎn)化電路框圖。
[0014] 圖7描繪了示出依據(jù)本公開(kāi)的一組示例的對(duì)根據(jù)如由控制器和有源整流器針對(duì) 各種負(fù)載電阻值修改的負(fù)載阻抗的無(wú)線功率傳輸效率的變化的仿真的圖形。
[0015] 圖8是圖示出依據(jù)本公開(kāi)的示例的除其它優(yōu)勢(shì)之外有效地接收無(wú)線功率傳輸?shù)?方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 圖1是圖示出依據(jù)本公開(kāi)的示例的被配置用于從無(wú)線功率傳送器160有效地接收 無(wú)線功率傳輸?shù)囊苿?dòng)設(shè)備100的電路框圖。移動(dòng)設(shè)備100包括控制器110、有源整流器120 和電壓調(diào)節(jié)器154,其中在該示例中，控制器110被操作地耦合至有源整流器120和電壓調(diào) 節(jié)器154。有源整流器120包括被布置在整流器輸入節(jié)點(diǎn)132和134與整流器輸出節(jié)點(diǎn)136 和138之間的開(kāi)關(guān)122、124、126和128。整流器輸入節(jié)點(diǎn)132和134將有源整流器120連 接至接收器線圈142和電容器144、146,它們可以被統(tǒng)稱(chēng)為接收器電路141。整流器輸出節(jié) 點(diǎn)136和138將有源整流器120連接至下游電路元件，下游電路元件包括電容器148、電阻 器150、通信開(kāi)關(guān)158、負(fù)載線路152、電壓調(diào)節(jié)器154和DC輸出線路156。電阻器150和通 信開(kāi)關(guān)158可以被用于接收和傳送之間的通信。電容器148表示有源整流器120的輸出電 容，并且可以并非必然包括單獨(dú)的物理電容器。負(fù)載線路152、電壓調(diào)節(jié)器154和DC輸出 線路156可以被統(tǒng)稱(chēng)為負(fù)載電路151。開(kāi)關(guān)122、124、126和128因此被布置在連接至接收 器線圈142的整流器輸入節(jié)點(diǎn)132、134之間，并且整流器輸出節(jié)點(diǎn)136、138因此被連接至 包括電壓調(diào)節(jié)器154的下游負(fù)載電路151。雖然圖1描繪了包括開(kāi)關(guān)122、124、126和128 的有源整流器120,但是其它示例可以包括全橋整流器或半橋整流器，并且可以包括兩個(gè)或 四個(gè)二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（M0SFET)、替代圖示的開(kāi)關(guān)122、124、126和 128的任意其它類(lèi)似元件。出于本描述的目的，任何這些類(lèi)似的備選都可以被認(rèn)為處于"開(kāi) 關(guān)122、124、126和128"的含義之內(nèi)。移動(dòng)設(shè)備100可以是被配置用于通過(guò)無(wú)線功率傳輸 而接收功率的任意類(lèi)型的設(shè)備。
[0017] 移動(dòng)設(shè)備100在各個(gè)示例中可以包括在有源整流器120下游的電路元件，以用于 例如在將經(jīng)整流的電流傳遞至負(fù)載之前，對(duì)來(lái)自有源整流器120的經(jīng)整流的電流進(jìn)行濾 波、對(duì)經(jīng)整流的電流的功率因數(shù)進(jìn)行校正、將經(jīng)整流的電流的脈沖直流平滑為平滑的直流、 和/或轉(zhuǎn)換電壓。負(fù)載可以連接至DC輸出線路156,并且例如可以包括被配置用于對(duì)移動(dòng) 設(shè)備100的電池進(jìn)行充電的電池充電器。電壓調(diào)節(jié)器154可以作為電池充電器或其它負(fù) 載的一部分被整合。出于本公開(kāi)的目的，由有源整流器120生成的"經(jīng)整流的電流"無(wú)需被 限制為僅表現(xiàn)出來(lái)自交變電流的無(wú)源整流的電流，而是可以包括任意范圍的經(jīng)修改的屬性 (包括以上所描述的那些屬性）。
[0018] 無(wú)線功率傳送器160包括輸入電壓源162、半橋反相器164、反向器控制線路166、 電容器168和傳送器線圈170。無(wú)線功率傳送器160由此被配置為從傳送器線圈170生成 感應(yīng)無(wú)線功率傳輸。如圖1所示，移動(dòng)設(shè)備100被定位以將接收器線圈142感應(yīng)地耦合至 無(wú)線功率傳送器160的傳送器線圈170,以使得具有感應(yīng)交變電流形式的無(wú)線功率從傳送 器線圈170被傳送至接收器線圈142。接收器線圈142可以被配置用于接收無(wú)線功率傳輸， 其中有源整流器120經(jīng)由接收器線圈142從無(wú)線功率傳送器160和傳送器線圈170接收交 變電流。
[0019] 有源整流器120經(jīng)由接收器線圈142接收交變電流。開(kāi)關(guān)122、124、126和128被 配置為對(duì)經(jīng)由接收器線圈142接收的交變電流進(jìn)行整流，由此生成經(jīng)整流的電流，并且將 經(jīng)整流的電流傳送至包括電壓調(diào)節(jié)器154的下游負(fù)載電路151。在不同示例中，電壓調(diào)節(jié)器 154可以是DC/DC轉(zhuǎn)換器、線性調(diào)節(jié)器、低壓差（LDO)調(diào)節(jié)器或者任意其它類(lèi)型的調(diào)節(jié)器。 控制信號(hào)線路從控制器110連接至開(kāi)關(guān)122、124、126和128中的每一個(gè)。開(kāi)關(guān)122、124、 126和128被配置為在控制器110的控制下進(jìn)行操作?？刂破?10還可以接收指示移動(dòng)設(shè) 備100的一個(gè)或多個(gè)電路元件的值的參數(shù)或測(cè)量的輸入（未示出）。在一些示例中，控制器 110可以被配置為在確定向有源整流器120的開(kāi)關(guān)122、124、126和128傳送什么控制信號(hào) 的過(guò)程中使用那些被指示或感測(cè)的電路元件參數(shù)或值。在各種示例中，控制器110可以被 實(shí)施為數(shù)字控制器或模擬控制器。在