無線電力裝置的低電力檢測(cè)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上是關(guān)于無線電力，且更特定來說是關(guān)于用于檢測(cè)定位在相關(guān)聯(lián)充電區(qū)內(nèi)的有效可充電裝置的無線電力發(fā)射器。
【背景技術(shù)】
[0002]越來越多數(shù)目及種類的電子裝置經(jīng)由可再充電電池供電。此類裝置包含移動(dòng)電話、便攜式音樂播放器、膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)外圍裝置、通信裝置(例如，藍(lán)牙裝置)、數(shù)碼相機(jī)、助聽器及其類似者。在電池技術(shù)已改善的同時(shí)，電池供電的電子裝置越來越要求且消耗較大量的電力。因而，這些裝置不斷地要求再充電?？稍俪潆娧b置常常經(jīng)由有線連接通過物理地連接到電力供應(yīng)器的電纜或其它類似連接器充電。電纜及類似連接器有時(shí)可不方便或笨重，且具有其它缺點(diǎn)。能夠在待用以為可再充電電子裝置充電或向電子裝置提供電力的自由空間中傳送電力的無線充電系統(tǒng)可克服有線充電解決方案的一些不足。因而，向電子裝置有效且安全地傳送電力的無線電力傳送系統(tǒng)及方法是合乎需要的。
[0003]在無線電力應(yīng)用中，當(dāng)并未充電裝置時(shí)可能需要節(jié)省能量。需要在無線電力發(fā)射器中檢測(cè)可充電裝置同時(shí)節(jié)省能量的方法、系統(tǒng)及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]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)本文中所描述的合乎需要屬性。在不限制所附權(quán)利要求書的范圍的情況下，本文中描述一些顯要特征。
[0005]在附圖及以下描述中闡述本說明書中所描述的標(biāo)的物的一或多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將從所述描述、圖式及權(quán)利要求書而變得顯而易見。應(yīng)注意，以下各圖的相對(duì)尺寸可未按比例繪制。
[0006]本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的一個(gè)方面提供一種用于提供無線電力的裝置。所述裝置包括包括振蕩器的檢測(cè)電路，所述檢測(cè)電路經(jīng)配置以檢測(cè)所述振蕩器的頻率改變。所述裝置進(jìn)一步包括經(jīng)配置以在所述檢測(cè)電路檢測(cè)到所述振蕩器的所述頻率的所述改變之后確定可充電裝置是否定位于無線電力發(fā)射器的充電區(qū)內(nèi)的所述無線電力發(fā)射器。
[0007]本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種用于提供無線電力的裝置。所述裝置包括經(jīng)配置以檢測(cè)由檢測(cè)電路所測(cè)量的信號(hào)的相位改變的所述檢測(cè)電路。所述裝置進(jìn)一步包括經(jīng)配置以在所述檢測(cè)電路檢測(cè)到所述信號(hào)的所述相位的所述改變之后確定可充電裝置是否定位于無線電力發(fā)射器的充電區(qū)內(nèi)的所述無線電力發(fā)射器。
[0008]本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種用于提供無線電力的裝置。所述裝置包括包括差分天線的檢測(cè)電路，所述檢測(cè)電路經(jīng)配置以檢測(cè)所述差分天線的中心分接點(diǎn)處的電壓或電流改變。所述裝置進(jìn)一步包括經(jīng)配置以在所述檢測(cè)電路檢測(cè)到所述中心分接點(diǎn)處的所述電壓或電流的所述改變之后確定可充電裝置是否定位于無線電力發(fā)射器的充電區(qū)內(nèi)的所述無線電力發(fā)射器。
[0009]本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種用于提供無線電力的方法。所述方法包括檢測(cè)檢測(cè)電路的振蕩器的頻率改變。所述方法進(jìn)一步包括在檢測(cè)到所述振蕩器的所述頻率的所述改變之后確定可充電裝置是否定位于無線電力發(fā)射器的充電區(qū)內(nèi)。
【附圖說明】
[0010]圖1展示無線電力傳送系統(tǒng)的簡化框圖。
[0011 ]圖2展示無線電力傳送系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0012]圖3說明用于本發(fā)明的示范性實(shí)施例中的環(huán)路天線的示意圖。
[0013]圖4為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的發(fā)射器的簡化框圖。
[0014]圖5為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的接收器的簡化框圖。
[0015]圖6A展示無線電力傳送系統(tǒng)的簡化框圖。
[0016]圖6B為說明示范性柵陷式振蕩器的圖式。
[0017]圖6C為說明示范性環(huán)式振蕩器的圖式。
[0018]圖7A為說明示范性鎖相環(huán)路的圖式。
[0019]圖7B為說明示范性相位比較方法的圖式。
[0020]圖8為說明示范性差分中心分接頭不均衡感測(cè)方法的圖式。
[0021]圖9為說明示范性單獨(dú)線圈激勵(lì)配置的圖式。
[0022]圖1OA為說明具有檢測(cè)電路及發(fā)射器的示范性開關(guān)配置的圖式。
[0023]圖1OB為說明具有檢測(cè)電路及發(fā)射器的示范性直接連接配置的圖式。
[0024]圖1OC為說明具有發(fā)射器的示范性定向耦合器配置的圖式。
[0025]圖1OD為說明具有發(fā)射器的示范性變壓器配置的圖式。
[0026]圖1OE為說明具有發(fā)射器的示范性單獨(dú)耦合線圈配置的圖式。
[0027]圖11為說明根據(jù)本文中所描述的某些示范性實(shí)施例的方法的流程圖。
[0028]圖12為說明根據(jù)本文中所描述的某些示范性實(shí)施例的方法的流程圖。
[0029]圖13為說明根據(jù)本文中所描述的某些示范性實(shí)施例的方法的流程圖。
[0030]圖14為說明根據(jù)本文中所描述的某些示范性實(shí)施例的方法的流程圖。
[0031]圖15為根據(jù)本文中所描述的某些實(shí)施例的用于提供無線電力的設(shè)備的功能框圖。
[0032]圖16為根據(jù)本文中所描述的某些實(shí)施例的用于提供無線電力的設(shè)備的功能框圖。
[0033]圖17為根據(jù)本文中所描述的某些實(shí)施例的用于提供無線電力的設(shè)備的功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下文結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述既定作為對(duì)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”意指“充當(dāng)實(shí)例、例子或說明”，且未必應(yīng)理解為比其它示范性實(shí)施例優(yōu)選或有利。詳細(xì)描述出于提供對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的透徹理解的目的而包含特定細(xì)節(jié)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見，可在沒有這些特定細(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)及裝置以便避免混淆本文中所呈現(xiàn)的示范性實(shí)施例的新穎性。
[0035]術(shù)語“無線電力”在本文中用以意指與在不使用物理電導(dǎo)體的情況下在發(fā)射器與接收器之間發(fā)射的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)或其它者相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量。在下文中，所有此三個(gè)場(chǎng)將大體被稱為輻射場(chǎng)，應(yīng)理解純磁場(chǎng)或純電場(chǎng)并不輻射電力。這些場(chǎng)必須耦合到“接收天線”以實(shí)現(xiàn)電力傳送。
[0036]圖1說明根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的無線發(fā)射或充電系統(tǒng)100。輸入電力102被提供到發(fā)射器104以用于產(chǎn)生用于提供能量傳送的場(chǎng)106。接收器108耦合到場(chǎng)106且產(chǎn)生輸出電力110以用于由耦合到輸出電力110的裝置(未圖示)存儲(chǔ)或消耗。發(fā)射器104與接收器108兩者分隔開距離112。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，發(fā)射器104及接收器108根據(jù)相互諧振關(guān)系經(jīng)配置，且當(dāng)接收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率極接近時(shí)，發(fā)射器104與接收器108之間的發(fā)射損耗在接收器108位于場(chǎng)106的“近場(chǎng)”中時(shí)最小。
[0037]發(fā)射器104進(jìn)一步包含用于提供用于能量發(fā)射的裝置的發(fā)射天線114，且接收器108進(jìn)一步包含用于提供用于能量接收的裝置的接收天線118。發(fā)射天線及接收天線根據(jù)應(yīng)用及與此相關(guān)聯(lián)的裝置經(jīng)大小設(shè)定。如所陳述，通過將發(fā)射天線的近場(chǎng)中的能量的大部分耦合到接收天線而非將能量的大部分以電磁波傳播到遠(yuǎn)場(chǎng)來發(fā)生有效能量傳送。當(dāng)在此近場(chǎng)中時(shí)，可在發(fā)射天線114與接收天線118之間產(chǎn)生耦合模式。天線114及118周圍可發(fā)生此近場(chǎng)耦合的區(qū)域在本文中被稱作耦合模式區(qū)。
[0038]圖2展示無線電力傳送系統(tǒng)的簡化示意圖。發(fā)射器104包含振蕩器122、功率放大器124及濾波器與匹配電路126。振蕩器經(jīng)配置以在可響應(yīng)于調(diào)整信號(hào)123調(diào)整的所要頻率(例如，468.75KHz、6.78MHz或13.56)下產(chǎn)生?？捎晒β史糯笃?24響應(yīng)于控制信號(hào)125以放大量放大振蕩器信號(hào)?？砂瑸V波器與匹配電路126以濾出諧波或其它不合需要頻率并將發(fā)射器104的阻抗匹配到發(fā)射天線114。
[0039]接收器108可包含匹配電路132及整流器與切換電路134來產(chǎn)生DC電力輸出以充電如圖2中所展示的電池136或供電耦合到接收器的裝置(未圖示)?？砂ヅ潆娐?32以將接收器108的阻抗匹配到接收天線118。接收器108及發(fā)射器104可在單獨(dú)通信信道119上通信(例如，藍(lán)牙、紫蜂、蜂窩式等)。
[0040]如圖3中所說明，用于示范性實(shí)施例中的天線可被配置成“環(huán)路”天線150，其在本文中還可被稱作“磁性”天線。環(huán)路天線可經(jīng)配置以包含空氣芯或物理芯，例如鐵氧體芯?？諝庑经h(huán)路天線可在更大程度上容受放置在芯的附近中的外來物理裝置。此外，空氣芯環(huán)路天線允許將其它組件放置在芯區(qū)域內(nèi)。另外，空氣芯環(huán)路可更容易實(shí)現(xiàn)將接收天線118(圖2)放置在發(fā)射天線114(圖2)的平面內(nèi)，在所述平面中，發(fā)射天線114(圖2)的耦合模式區(qū)可能更加強(qiáng)大。
[0041]如所陳述，在發(fā)射器104與接收器108之間匹配或幾乎匹配的諧振期間，發(fā)生發(fā)射器104與接收器108之間的有效能量傳送。然而，即使在發(fā)射器104與接收器108之間的諧振不匹配時(shí)，也可傳送能量，但效率可受到影響。能量傳送的發(fā)生是通過將能量從發(fā)射天線的近場(chǎng)耦合到駐留在建立此近場(chǎng)的鄰域中的接收天線，而不是將能量從發(fā)射天線傳播到自由空間中。
[0042]環(huán)路或磁性天線的諧振頻率是基于電感及電容。環(huán)路天線中的電感大體上簡單為由環(huán)路產(chǎn)生的電感，然而，電容大體上被添加到環(huán)路天線的電感以在所要諧振頻率下產(chǎn)生諧振結(jié)構(gòu)。作為非限制性實(shí)例，電容器152及電容器154可添加到天線以產(chǎn)生產(chǎn)生諧振信號(hào)156的諧振電路。因此，對(duì)于較大直徑環(huán)路天線，誘發(fā)諧振所需的電容大小隨著環(huán)路的直徑或電感增加而減小。此外，隨著環(huán)路或磁性天線的直徑增加，近場(chǎng)的有效能量傳送區(qū)域增加。當(dāng)然，其它諧振電路是可能的。作為另一非限制性實(shí)例，電容器可并聯(lián)放置于環(huán)路天線的兩個(gè)端子之間。另外，一般技術(shù)者將認(rèn)識(shí)到對(duì)于發(fā)射天線，諧振信號(hào)156可為到環(huán)路天線150的輸入。
[0043]圖4為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的發(fā)射器200的簡化框圖。發(fā)射器200包含發(fā)射電路202及發(fā)射天線204。大體來說，發(fā)射電路202通過提供導(dǎo)致在發(fā)射天線204周圍產(chǎn)生近場(chǎng)能量的振蕩信號(hào)來將RF電力提供到發(fā)射天線204。應(yīng)注意，發(fā)射器200可以任何合適頻率操作。作為實(shí)例，發(fā)射器200可以6.78MHz ISM頻帶操作。
[0044]示范性發(fā)射電路202包含固定阻抗匹配電路206，其用于將發(fā)射電路202的阻抗(例如，50歐)匹配到發(fā)射天線204;及低通濾波器(LPF)208，其經(jīng)配置以將諧波發(fā)射減少到防止耦合到接收器108(圖1)的裝置自干擾的電平。其它示范性實(shí)施例可包含不同濾波器拓?fù)洌?