無線電力系統內的諧振檢測和控制技術方案

示范性實施例是針對諧振頻率調諧。一種裝置可包括用于發射無線電力的線圈(L1)。所述裝置可進一步包括根據以下操作中的至少一者來選擇性地修改發射器的諧振頻率的元件：將所述元件(cp)插入到所述發射線圈中；以及將所述元件(L5)電感性地耦合到所述發射線圈。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】無線電力系統內的諧振檢測和控制根據35U.S.C.§119主張優先權本申請案根據35U.S.C.§119(e)主張以下申請案的優先權：2010年5月13日申請的標題為“諧振檢測與控制(RESONANCEDETECTIONANDCONTROL)”的美國臨時專利申請案61/334,523，其揭示內容的全文以引用的方式并入本文中。
本專利技術大體上涉及無線電力，且更具體來說，涉及與感測和控制無線電力系統的諧振條件有關的系統、裝置和方法。
技術介紹
正開發使用在發射器與待充電的裝置之間的空中電力發射的方法。這些方法大體上屬于兩個類別。一個類別是基于介于發射天線與待充電的裝置上的接收天線之間的平面波輻射(也被稱作遠場輻射)的耦合，所述待充電的裝置收集所輻射電力且對其整流以用于對電池充電。天線一般具有諧振長度，以便改進耦合效率。此方法的缺點為電力耦合隨著天線之間的距離增加而快速減退。因此，在合理距離(例如，＞1-2m)上的充電變為困難的。另外，由于系統輻射平面波，所以如果未經由濾波來適當控制無意的輻射，則無意的輻射可干擾其它系統。其它方法是基于嵌入于(例如)“充電”墊或表面中的發射天線與嵌入于待充電的主機裝置中的接收天線加上整流電路之間的電感耦合。此方法具有以下缺點：發射天線與接收天線之間的間隔必須非常接近(例如，幾毫米)。盡管此方法具有對相同區域中的多個裝置同時充電的能力，但此區域通常較小，因此用戶必須將所述裝置定位到特定區域。所屬領域的技術人員將明白，靠近發射器的金屬物體的存在和/或不同數目的接收器的存在可能會使發射器失調。具有不處在諧振匹配的發射器和接收器的無線電力系統可能效率很低，這可能會產生熱的問題，且可能會增加充電需要的時間。需要用以增強無線電力傳送的方法、系統和裝置。更具體來說，需要用于使得無線電力系統內的發射器和接收器能夠保持在諧振匹配的方法、系統和裝置。
技術實現思路
在一個方面中，本專利技術提供一種用于無線地提供電力的發射器，其包含：發射線圈，其經配置以發射無線電力；以及寄生線圈，其經配置以通過電感性地耦合到所述發射線圈而選擇性地修改所述發射器的諧振頻率，所述寄生線圈包含切換元件。在另一方面中，本專利技術提供一種用于無線地提供電力的方法，其包含：用發射器無線地發射能量，所述發射器包含發射線圈和寄生線圈；以及通過將所述發射線圈與所述寄生線圈電感性地耦合來調諧所述發射器的諧振頻率，所述寄生線圈包含切換元件。進一步在另一方面中，本專利技術提供一種用于無線地提供電力的裝置，其包含：用于無線地發射能量的裝置；以及用于調諧所述用于發射的裝置的諧振頻率的裝置，所述用于調諧的裝置與所述用于發射的裝置電感性地耦合，所述用于調諧的裝置包含用于切換的裝置。附圖說明圖1展示無線電力傳送系統的簡化框圖。圖2展示無線電力傳送系統的簡化示意圖。圖3說明用于本專利技術的示范性實施例中的環形天線的示意圖。圖4為根據本專利技術示范性實施例的發射器的簡化框圖。圖5為根據本專利技術示范性實施例的接收器的簡化框圖。圖6說明包括發射器和接收器的常規無線電力系統的電路圖。圖7說明根據本專利技術示范性實施例的包括發射器和接收器的無線電力系統的電路圖。圖8A是根據本專利技術示范性實施例的圖7的無線電力系統的實施方案的說明。圖8B是根據本專利技術示范性實施例的一種配置中的圖8A的無線電力系統的實施方案的說明。圖8C是根據本專利技術示范性實施例的另一種配置中的圖8A的無線電力系統的實施方案的說明。圖9A是根據本專利技術示范性實施例的圖7的無線電力系統的另一實施方案的說明。圖9B是根據本專利技術示范性實施例的一種配置中的圖9A的無線電力系統的實施方案的說明。圖9C是根據本專利技術示范性實施例的另一種配置中的圖9A的無線電力系統的實施方案的說明。圖10為根據本專利技術示范性實施例的發射器的電路圖。圖11A是根據本專利技術示范性實施例的圖10的發射器的另一實施方案的說明。圖11B是根據本專利技術示范性實施例的一種配置中的圖11A的發射器的實施方案的說明。圖11C是根據本專利技術示范性實施例的另一種配置中的圖11A的發射器的實施方案的說明。圖12是說明根據放置在無線電路發射器的充電區中的移動電話的數目和位置的變化的無線電力發射器的電抗變化的史密斯圓圖。圖13是說明無線電力發射器的功率放大器的電流電平相對于無線電力發射器的電抗的曲線圖。圖14為說明根據本專利技術示范性實施例的方法的流程圖。圖15為說明根據本專利技術示范性實施例的另一方法的流程圖。圖16為說明根據本專利技術示范性實施例的又一方法的流程圖。具體實施方式希望下文結合附圖闡述的詳細描述作為對本專利技術的示范性實施例的描述，且并不希望表示可實踐本專利技術的僅有實施例。整個此描述內容中所使用的術語“示范性”表示“充當實例、例子或說明”，且未必應解釋為比其它示范性實施例優選或有利。所述詳細描述出于提供對本專利技術的示范性實施例的透徹理解的目的而包括特定細節。所屬領域的技術人員將明白，可在無這些特定細節的情況下實踐本專利技術的示范性實施例。在一些例子中，以框圖形式來展示眾所周知的結構和裝置，以避免使本文中呈現的示范性實施例的新穎性模糊不清。術語“無線電力”在本文中用以指在不使用物理電導體的情況下從發射器發射到接收器的與電場、磁場、電磁場或其它場相關聯的任何形式的能量。圖1說明根據本專利技術的各種示范性實施例的無線發射或充電系統100。將輸入電力102提供到發射器104以供產生用于提供能量傳送的場106。接收器108耦合到場106，且產生輸出電力110以供由耦合到輸出電力110的裝置(未圖示)儲存或消耗。發射器104與接收器108兩者隔開距離112。在一個示范性實施例中，根據相互諧振關系來配置發射器104與接收器108，且當接收器108位于輻射場106的“近場”中時，當接收器108的諧振頻率與發射器104的諧振頻率非常接近時，發射器104與接收器108之間的發射損耗為最小。發射器104進一步包括用于提供用于能量發射的裝置的發射天線114，且接收器108進一步包括用于提供用于能量接收的裝置的接收天線118。根據應用和待與之相關聯的裝置來設計發射天線和接收天線的大小。如所陳述，通過將發射天線的近場中的大部分能量耦合到接收天線而非以電磁波形式將大部分能量傳播到遠場而進行有效能量傳送。當處于此近場中時，可在發射天線114與接收天線118之間形成耦合模式。天線114和118周圍可發生此近場耦合的區域在本文中稱為耦合模式區。圖2展示無線電力傳送系統的簡化示意圖。發射器104包括振蕩器122、功率放大器124和濾波器與匹配電路126。所述振蕩器經配置以產生處于所要頻率的信號，所述所要頻率可響應于調整信號123來調整。可通過功率放大器124響應于控制信號125而以一放大量來放大振蕩器信號。可包括濾波器與匹配電路126以濾除諧波或其它非所要的頻率，且使發射器104的阻抗與發射天線114匹配。接收器108可包括匹配電路132和整流器與切換電路134以產生DC電力輸出，以對電池136(如圖2所示)充電或對耦合到接收器的裝置(未圖示)供電。可包括匹配電路132以使接收器108的阻抗與接收天線118匹配。接收器108與發射器104可在單獨通信信道119(例如，藍牙、紫蜂、蜂窩式等)上通信。如圖3中所說明，示范性實施例中所使用本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.05.13 US 61/334,523;2010.11.11 US 12/944,2111.一種用于向至少一個接收器無線地發射電力的發射器，其包含：諧振電路，其包含與電容器電耦合的發射線圈，所述諧振電路其經配置以在諧振頻率下諧振，所述發射線圈經配置以足以向所述至少一個接收器的電池充電的水平來發射無線電力；寄生線圈，其在距所述發射線圈的預定距離內且包含切換元件及耦合到所述切換元件的至少一個電抗元件，所述寄生線圈經配置以電感性地耦合到所述發射線圈；功率放大器，其可操作地連接到所述發射線圈且經配置以從電源處汲取電流；負載感測電路，其經配置以：i)在所述至少一個接收器處于所述發射器的充電區域內之前且當所述發射器的電抗為零時感測所述電流的第一值，所述第一值對應于基線電流電平；且ii)當所述至少一個接收器處于所述發射器的所述充電區域內時但在所述至少一個接收器汲取電力之前感測所述電流的第二值；以及控制器，其經配置以：(1)比較所述第一值與第二值；以及(2)基于所述比較來打開或閉合所述寄生線圈的所述切換元件以將所述電流調節到所述基線電流電平，所述寄生線圈經配置以基于所述切換元件的打開或閉合來選擇性地修改包含所述發射線圈的所述諧振電路的所述諧振頻率。2.根據權利要求1所述的發射器，其中所述電抗元件包含電容器。3.根據權利要求1所述的發射器，其中所述切換元件與所述寄生線圈的元件串聯耦合且與所述至少一個電抗元件并聯耦合。4.根據權利要求1所述的發射器，其中所述切換元件包含多個晶體管，所述多個晶體管中的每一晶體管具有耦合到所述至少一個電抗元件的漏極。5.根據權利要求1所述的發射器，其中所述寄生線圈包含電感器和電阻，且經配置以通過包含電容器的所述電抗元件來調諧，所述切換元件耦合在所述電容器與接地電壓之間。6.根據權利要求5所述的發射器，其中所述電感器、所述電阻、所述電容器和所述切換元件彼此串聯。7.根據權利要求6所述的發射器，其中所述切換元件包含晶體管，且其中所述晶體管的漏極耦合到所述電容器。8.根據權利要求6所述的發射器，其中所述切換元件包含與第二電阻器并聯的第二電容器。9.根據權利要求6所述的發射器，其中所述切換元件包含與體二極管并聯的第二電容器。10.根據權利要求1所述的發射器，其中所述切換元件與所述電抗元件并聯。11.根據權利要求10所述的發射器，其中所述電抗元件經配置以使得所述寄生線圈自諧振。12.一種用于向至少一個接收器無線地發射電力的方法，其包含：用諧振電路以足以向所述至少一個接收器的電池充電的水平來無線地發射電力，所述諧振電路包含發射線圈、電容器和功率放大器，所述功率放大器可操作地連接到所述發射線圈且經配置以從電源處汲取電流；將所述發射線圈電感性地耦合到寄生線圈，所述寄生線圈在距所述發射線圈的預定距離內且包含切換元件及耦合到所述切換元件的至少一個電抗元件；在所述至少一個接收器處于所述諧振電路的充電區域內之前且當所述諧振電路的電抗為零時感測所述電流的第一值，所述第一值對應于基線電流電平；當所述至少一個接收器處于所述諧振電路的所述充電區域內時但在所述至少一個接收器汲取電力之前感測所述電流的第二值；比較所述第一值和所述第二值；基于所述比較，將所述至少一個電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：查爾斯·E·惠特利三世，劉振寧，
申請(專利權)人：高通股份有限公司，
類型：
國別省市：