用于實(shí)現(xiàn)通用后蓋無線充電解決方案的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)案大體上涉及無線電力。更具體來說，本發(fā)明針對(duì)用于啟用通用后蓋無線充電解決方案的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無線充電實(shí)施方案如今使用后蓋設(shè)計(jì)，其中用于接收器的天線/諧振器及電力轉(zhuǎn)換印刷電路板(PCB)放置在電話的后蓋中，且DC輸出直接連接到PCB的主板上的充電端口引腳。當(dāng)今，我們具有多個(gè)無線充電標(biāo)準(zhǔn)，其全部通常向充電端口引腳提供不同的DC輸出電壓。設(shè)計(jì)具有無線充電的電話的手持機(jī)OEM將想要具有允許他們使用現(xiàn)有的電話使用任何基于后蓋的無線充電的解決方案，而不在電話的設(shè)計(jì)中進(jìn)行改變。當(dāng)前，不存在可用的此類解決方案。以下提議是允許手持機(jī)OEM在不進(jìn)行任何改變的情況下使基于后蓋的任何無線充電與手持機(jī)配對(duì)的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的系統(tǒng)、方法及裝置的各種實(shí)施方案各自具有若干方面，其中的單個(gè)方面并不單獨(dú)負(fù)責(zé)本文所述的合乎需要的屬性。在不限制所附權(quán)利要求書的范圍的情況下，本文描述一些顯要特征。
[0004]在附圖及以下描述中闡述本說明書中描述的標(biāo)的物的一或多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將從描述、圖及權(quán)利要求書變得顯而易見。應(yīng)注意，以下各圖的相對(duì)尺寸可能未按比例繪制。
[0005]在一些實(shí)施方案中，提供一種用于給可充電裝置充電的無線電力接收器設(shè)備。所述設(shè)備包括安置在所述可充電裝置的蓋子上的多個(gè)接收天線，所述多個(gè)接收天線中的至少一者經(jīng)配置以根據(jù)不同于所述多個(gè)接收天線中的至少一個(gè)其它者的無線充電協(xié)議而無線地接收電力。所述設(shè)備包括安置在所述蓋子上的切換電路，且所述切換電路經(jīng)配置以從所述多個(gè)接收天線中的至少一者接收無線電力且跨越經(jīng)配置以連接到所述可充電裝置的輸入的輸出從所述多個(gè)接收天線中的對(duì)應(yīng)一者選擇性地提供相應(yīng)的電壓。
[0006]在一些其它實(shí)施方案中，一種用于給可充電裝置充電的方法包括從安置在所述可充電裝置的蓋子上的多個(gè)接收天線中的至少一者無線地接收電力，其中所述多個(gè)接收天線中的至少一者經(jīng)配置以根據(jù)不同于所述多個(gè)接收天線中的至少一個(gè)其它者的無線充電協(xié)議而無線地接收電力。所述方法包括利用安置在所述蓋子上的切換電路跨越經(jīng)配置以連接到所述可充電裝置的輸入的輸出從所述多個(gè)接收天線中的對(duì)應(yīng)一者選擇性地提供相應(yīng)的電壓。
[0007]在又其它實(shí)施方案中，提供一種用于給可充電裝置充電的無線電力接收器設(shè)備。所述設(shè)備包括安置在所述可充電裝置的蓋子上的多個(gè)用于無線地接收電力的裝置。所述多個(gè)用于無線地接收電力的裝置中的至少一者經(jīng)配置以根據(jù)不同于所述多個(gè)用于無線地接收電力的裝置中的至少一個(gè)其它者的無線充電協(xié)議而無線地接收電力。所述設(shè)備包括安置在所述可充電裝置的蓋子上的用于切換的裝置，且所述用于切換的裝置經(jīng)配置以從所述多個(gè)用于接收無線電力的裝置中的至少一者接收無線電力，且跨越經(jīng)配置以連接到所述可充電裝置的輸入的輸出從所述多個(gè)用于無線地接收電力的裝置中的對(duì)應(yīng)一者選擇性地提供相應(yīng)的電壓。
[0008]在又其它實(shí)施方案中，提供一種可無線充電設(shè)備。所述設(shè)備包括經(jīng)配置以連接到所述可充電設(shè)備的蓋子的輸出的輸入。所述設(shè)備包括轉(zhuǎn)換器電路，所述轉(zhuǎn)換器電路可配置以經(jīng)由所述輸入耦合到所述可充電設(shè)備的蓋子上的多個(gè)接收天線中的一者。所述多個(gè)接收天線中的所述一者經(jīng)配置以根據(jù)不同于所述多個(gè)接收天線中的至少一個(gè)其它者的無線充電協(xié)議而無線地接收電力。所述轉(zhuǎn)換器電路經(jīng)配置以從所述多個(gè)接收天線中的所述一者選擇性地接收輸入電壓。所述轉(zhuǎn)換器電路經(jīng)配置以產(chǎn)生基于所述輸入電壓與電壓電平閾值之間的關(guān)系而相對(duì)于所述輸入電壓經(jīng)縮放的輸出電壓。
[0009]在又其它實(shí)施方案中，提供一種用于給可充電裝置無線地充電的方法。所述方法包括跨越可充電裝置的輸入從安置在可充電裝置的蓋子上的多個(gè)接收天線中的一者選擇性地接收輸入電壓。所述多個(gè)接收天線中的所述一者經(jīng)配置以根據(jù)不同于所述多個(gè)接收天線中的至少一個(gè)其它者的無線充電協(xié)議而無線地接收電力。所述方法包括產(chǎn)生基于輸入電壓與電壓電平閾值之間的關(guān)系而相對(duì)于輸入電壓經(jīng)縮放的輸出電壓。
[0010]在又其它實(shí)施方案中，提供一種可無線充電設(shè)備。所述設(shè)備包括用于從多個(gè)接收天線中的一者選擇性地接收輸入電壓的裝置。所述多個(gè)接收天線中的至少一者經(jīng)配置以根據(jù)不同于所述多個(gè)接收天線中的至少一個(gè)其它者的無線充電協(xié)議而無線地接收電力。所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于產(chǎn)生基于輸入電壓與電壓電平閾值之間的關(guān)系而相對(duì)于輸入電壓經(jīng)縮放的輸出電壓的裝置。
【附圖說明】
[0011]圖1為根據(jù)示范性實(shí)施方案的示范性無線電力傳遞系統(tǒng)的功能框圖。
[0012]圖2為根據(jù)各種示范性實(shí)施方案的可用于圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)中的示范性組件的功能框圖。
[0013]圖3為根據(jù)示范性實(shí)施方案的包含發(fā)射或接收線圈的圖2的發(fā)射電路或接收電路的一部分的不意圖。
[0014]圖4為根據(jù)示范性實(shí)施方案的可用于圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)中的發(fā)射器的功能框圖。
[0015]圖5為根據(jù)示范性實(shí)施方案的可用于圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)中的接收器的功能框圖。
[0016]圖6是根據(jù)示范性實(shí)施方案的利用可以用于圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換器電路的多個(gè)接收器的功能框圖。
[0017]圖7是根據(jù)示范性實(shí)施方案的圖6的切換電路的框圖。
[0018]圖8是根據(jù)示范性實(shí)施方案的包括背靠背場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的圖6的切換電路的框圖。
[0019]圖9是根據(jù)示范性實(shí)施方案的安置在利用轉(zhuǎn)換器電路的可無線充電裝置的背板上的多個(gè)接收器的功能框圖。
[0020]圖10是根據(jù)示范性實(shí)施方案的對(duì)一或多個(gè)無線充電協(xié)議的基于時(shí)間的檢測(cè)的流程圖。
[0021]圖11是根據(jù)示范性實(shí)施方案的實(shí)施為多個(gè)瓦片電路的圖5、6或9的轉(zhuǎn)換器電路的框圖。
[0022]圖12是根據(jù)示范性實(shí)施方案的可以用于圖5、6或9的接收器中的實(shí)施為電荷栗電路的轉(zhuǎn)換器電路的示意圖。
[0023]圖13是根據(jù)示范性實(shí)施方案的可以用于圖5、6或9的接收器中的實(shí)施為具有比較器的電荷栗電路的轉(zhuǎn)換器電路的示意圖。
[0024]圖14是根據(jù)示范性實(shí)施方案的用于給可充電裝置充電的示范性方法的流程圖。
[0025]圖15是根據(jù)示范性實(shí)施例的用于給可充電裝置充電的無線電力接收器設(shè)備的功能框圖。
[0026]圖16是根據(jù)示范性實(shí)施方案的用于給可無線充電設(shè)備充電的示范性方法的流程圖。
[0027]圖17是根據(jù)示范性實(shí)施方案的可無線充電設(shè)備的功能框圖。
[0028]圖18是根據(jù)示范性實(shí)施方案的轉(zhuǎn)換器電路的示范性輸入及輸出電壓的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下文結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述既定作為示范性實(shí)施方案的描述，且無意表示可實(shí)踐的僅有實(shí)施方案。術(shù)語“示范性”當(dāng)在整個(gè)此描述中使用時(shí)意指“充當(dāng)實(shí)例、例子或說明”且不一定應(yīng)被解釋為比其它示范性實(shí)施方案優(yōu)選或有利。出于提供對(duì)示范性實(shí)施方案的透徹理解的目的，所述詳細(xì)描述包含具體細(xì)節(jié)。在一些情況下，以框圖形式展示一些裝置。
[0030]無線地傳遞電力可指在不使用物理電導(dǎo)體的情況下從發(fā)射器到接收器傳送與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)或其它場(chǎng)相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量(例如，可經(jīng)由自由空間傳送電力)。到無線場(chǎng)(例如，磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))的電力輸出可由“接收天線”接收、俘獲或耦合以實(shí)現(xiàn)電力傳遞。將理解，貫穿此說明書，兩個(gè)組件“耦合”可指其通過直接或間接方式進(jìn)行的相互作用，且可進(jìn)一步指物理連接(例如，有線)的耦合或物理斷開(例如，無線)的耦合。
[0031]圖1為根據(jù)示范性實(shí)施方案的示范性無線電力傳遞系統(tǒng)100的功能框圖。輸入電力102可從電源(圖中未展示)提供到傳輸器104以用于產(chǎn)生用于提供能量傳送的場(chǎng)105。接收器108可耦合到場(chǎng)105且產(chǎn)生輸出電力110以供耦合到輸出電力110的裝置(未展示)存儲(chǔ)或消耗。發(fā)射器104與接收器108兩者分開距離112。在一個(gè)示范性實(shí)施方案中，發(fā)射器104及接收器108根據(jù)相互諧振關(guān)系而配置。當(dāng)接收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率實(shí)質(zhì)上相同或極為接近時(shí)，發(fā)射器104與接收器108之間的傳輸損失最小。由此，可與可需要大線圈極其接近(例如，mm)的純電感解決方案相比在較大距離上提供無線電力傳遞。諧振電感耦合技術(shù)因此可允許在各種距離上且利用多種電感線圈配置進(jìn)行的改進(jìn)的效率和電力傳送。
[0032]當(dāng)接收器108位于由發(fā)射器104產(chǎn)生的能量場(chǎng)105中時(shí)，接收器108可以接收電力。場(chǎng)105對(duì)應(yīng)于其中由發(fā)射器104輸出的能量可由接收器108俘獲的區(qū)。在一些情況下，場(chǎng)105可對(duì)應(yīng)于發(fā)射器104的“近場(chǎng)”，如下文將進(jìn)一步描述。發(fā)射器104可包含用于輸出能量發(fā)射的發(fā)射天線114(例如，發(fā)射線圈)。接收器108進(jìn)一步包含用于接收或俘獲來自能量發(fā)射的能量的接收天線118(例如，接收線圈)。近場(chǎng)可對(duì)應(yīng)于其中存在由發(fā)射天線114中的最低限度地輻射電力遠(yuǎn)離發(fā)射天線114的電流和電荷產(chǎn)生的強(qiáng)反應(yīng)性場(chǎng)的區(qū)。在一些情況下，近場(chǎng)可對(duì)應(yīng)于在發(fā)射天線114的約一個(gè)波長(zhǎng)(或其分?jǐn)?shù))內(nèi)的區(qū)。發(fā)射天線114和接收天線118根據(jù)應(yīng)用和待與其相關(guān)聯(lián)的裝置而設(shè)定大小。如上所述，有效能量傳遞可通過將發(fā)射天線114的場(chǎng)105中的大部分能量耦合到接收天線118而非在電磁波中將大多數(shù)能量傳播到遠(yuǎn)場(chǎng)而發(fā)生。當(dāng)定位在場(chǎng)105內(nèi)時(shí)，在發(fā)射天線114與接收天線118之間可形成“耦合模式”。發(fā)射天線114和接收天線118周圍的其中可發(fā)生此耦合的區(qū)域在本文中被稱作耦合模式區(qū)。
[0033]圖2為根據(jù)各種示范性實(shí)施方案的可用于圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)100中的示范性組件的功能框圖。發(fā)射器204可包含發(fā)射電路206，所述發(fā)射電路可包含振蕩器222、驅(qū)動(dòng)電路224及濾波與匹配電路226。振蕩器222可經(jīng)配置以產(chǎn)生期望頻率(例如468.75kHz、
6.78MHz或13.56MHz)下的信號(hào)，所述期望頻率可響應(yīng)于頻率控制信號(hào)223來調(diào)節(jié)。可將振蕩器信號(hào)提供到經(jīng)配置以在(例如)發(fā)射天線214的諧振頻率下驅(qū)動(dòng)發(fā)射天線214的驅(qū)動(dòng)器電路224。驅(qū)動(dòng)電路224可為經(jīng)配置以從振蕩器222接收方波并輸出正弦波的切換放大器。舉例來說，驅(qū)動(dòng)電路224可為E類放大器。還可包含濾波與匹配電路226以濾出諧波或其它不必要的頻率，且將發(fā)射器204的阻抗匹配到發(fā)射天線214。作為驅(qū)動(dòng)發(fā)射天線214的結(jié)果，發(fā)射器204可在足以對(duì)電子裝置充電或供電的電平下以無線方式輸出電力。作為一個(gè)實(shí)例，所提供的電力可例如約300毫瓦到5瓦，以對(duì)具有不同電力需求的不同裝置供電或充電。還可提供較高或較低的電力電平。
[0034]接收器208可包含接收電路210，所述接收電路可包含匹配電路232和整流器與切換電路234以產(chǎn)生從AC電力輸入輸出的DC電力，以便為如圖2中所示的電池236充電，或者為耦合到接收器108的裝置(未圖示)供電?？砂ヅ潆娐?32以將接收電路210的阻抗匹配到接收天線218。接收器208及發(fā)射器204可另外在單獨(dú)通信信道219 (例如，藍(lán)牙、紫蜂、蜂窩等)上通信。接收器208及發(fā)射器204可替代地使用無線場(chǎng)205的特性經(jīng)由帶內(nèi)信令通信。
[0035]如下文更完全描述，接收器208 (其最初可具有選擇性地停用的相關(guān)聯(lián)負(fù)荷(例如，電池236))可經(jīng)配置以確定由發(fā)射器204發(fā)射并且由接收器208接收的電力量是否適于為電池236充電。此