用于无线功率接收器的前端电路、无线充电器和无线充电制造技术

公开了一种用于谐振无线功率接收器的前端电路，所述电路包括：输入端子，用于连接到天线；整流器，配置为对在输入端子处接收的具有峰值输入电压的AC信号进行整流并提供具有输出电压的输出；过压检测器，配置为检测超过阈值电压的输出电压作为过压并且检测超过所述阈值电压的峰值输入电压中至少一个；以及过压控制器，配置为响应于相应的输出电压或峰值输入电压超过所述阈值电压，在输入端子上提供电学短路。还公开了包括这种前端电路的集成电路、NFC设备、移动设备以及用于控制无线充电的方法。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及用于无线功率接收器的前端电路、包括该前端电路的集成电路、近场通信设备以及包括该前端电路的移动通信设备。本公开还涉及无线接收功率的方法。
技术介绍
典型的无线功率接收器包括可以为线圈形式的天线。在存在施加的变化磁场的情形中，回路中的感应磁场产生AC电流和AC电压。通过整流和平滑AC电压，接收器可以从磁场中收集功率。功率可以存储在例如电容器中，并且通常在DC到DC转换或者供应到调压器后，可以在与接收器相关联或者集成了接收器的设备或装置中使用。示例设备可以是移动设备，例如智能电话、平板等。其他应用可以包括NFC(近场通信)设备，在NFC设备中通过改变磁场，接收的功率可用于操作微控制器单元或其他功能，并且天线可在其他时间用于发射包含信息或数据的信号。图1示出了用于无线功率接收器的通用前端电路100。前端电路包括整流器110。如图所示，整流器可以实现为包括以二极管D1、D2、D3和D4实现的四个整流元件在内的全桥整流器。整流器110可以形成集成电路(未示出)的一部分，在整流器的输入或AC侧具有接触焊盘或输入端子AC1和AC2，并且在整理器的输出或DC侧具有输出焊盘，输出焊盘中一个在零电压接地(GND)处、另一个在输出电压(Vrect)处。为确保输出电压(Vrect)足够稳定从而可用，可以在输出电压和接地之间连接一个或多个去耦电容器C3(也称为平滑电容)，如图所示。如果施加磁场的强度迅速改变，具体地，如果施加磁场很强，天线中产生的电压和电流可能超过需要和期望。
技术实现思路
根据本公开的第一方面，提供了一种用于无线功率接收器的前端电路，所述电路包括：输入端子，用于连接到天线；整流器，配置为对在输入端子处接收的具有峰值输入电压的AC信号进行整流并提供具有输出电压的输出；过压检测器，配置为执行以下操作中的至少一个：检测超过阈值电压的输出电压为过压和检测超过所述阈值电压的峰值输入电压；以及过压控制器，配置为响应于相应的输出电压或峰值输入电压超过所述阈值电压，在输入端子上提供电学短路。在输入端子上提供短路可以减小与提供过压保护或过压钳制的其他方法相关联的功率耗散和效率损失中一个或另一个。在一个或多个实施例中，所述整流器包括配置为半桥整理器的两个整流元件。在其他实施例中，所述整流器包括配置为全桥整流器的四个整流元件。全桥整流器一般可以比半桥整流器更加高效。在一个或多个实施例中，所述前端电路还包括同步整流控制器，并且整流元件中的至少两个均是适配为由所述同步整流控制器控制以提供同步整流的开关。使用诸如晶体管的开关来提供同步整流通常可以比使用二极管来提供无源整流导致更低的损耗。在一个或多个实施例中，所述过压控制器配置为响应于输出电压超过阈值电压，控制开关中的两个处于接通状态以提供电学短路。在一个或多个其他实施例中，所述过压控制器配置为响应于输出电压超过阈值电压，控制开关中的一个处于接通状态以提供电学短路。在这些实施例中，短路可以只在通常构成AC周期的每一对半周期的一个半周期中发生。在这些实施例中，所传输的功率的减小要小于与输入端子短路相关联的功率传输的减小或停止。在一个或多个实施例中，所述过压检测器还适配为检测输出电压超过第二阈值电压，并且所述控制器还配置为在提供电学短路之后响应于输出电压不超过第二阈值电压而关断所述短路。断开短路(通常可以通过将用于形成短路的一个或多个开关关断来实现，因而也可以称为使短路关断，或者通过禁用电压钳制来实现)可以允许有效的功率传输以重新开始从而防止欠压的情况。由此，可以使与所述前端电路相关联的装置或设备继续操作，而不需要响应于过压情况而关闭，导致欠压的情况。在一个或多个实施例中，所述前端电路还包括天线，其中所述天线是配置为根据变化磁场产生AC信号的环形天线。所述前端电路还可以包括连接在输出和地之间、用于平滑输出电压的去耦电容器。这种去耦电容器也可以替代地称为平滑电容。根据另一个方面，提供了一种集成电路，用于无线功率传输接收器并且包括上述前端电路，以及已调节电压输出端、未调节电压输出端和通信接口中的至少一个，其中所述前端电路结构为对集成电路的其他功能模块中的至少一个提供功率。根据另一个方面，提供了一种包括上述前端电路的近场通信(NFC)设备。NFC设备可以适配为在发射模式中修改输入端子处的阻抗以改变天线处的磁场。根据又一个方面，提供了一种移动设备。所述移动设备包括上述集成电路和近场通信设备中的至少一个。所述移动设备还可以包括存储模块，其中所述前端电路结构为至少向所述存储模块提供功率。根据另一个方面，提供了一种配置为控制上述前端电路的控制器，所述控制器包括：用于接收表示输出电压的信号的输出电压输入和用于接收表示峰值输入电压的信号的峰值输入电压输入中的至少一个；过压检测器单元，配置为使用相应的表示输出电压的信号和表示峰值输入电压的信号，以进行以下操作的中的至少一个：检测超过阈值电压的输出电压为过压和检测超过阈值电压的峰值输入电压；以及过压控制器，配置为响应于相应的输出电压或峰值输入电压超过阈值电压，在输入端子上提供电学短路。根据不同方面，提供一种向谐振无线功率传输接收器提供过压保护的方法，所述方法包括：对在输入端子处接收的AC信号进行整流以提供具有输出电压的输出；检测超过阈值电压的输出电压或检测输入端子上超过阈值电压的电压；以及响应于相应的输出电压或输入端子上的电压超过所述阈值电压，在输入端子上提供电学短路。所述方法可以包括：对在输入端子处接收的AC信号进行整流以提供具有输出电压的输出包括主动地控制整流器电路中的至少两个开关以提供同步整流，并且在输入端子上提供电学短路包括控制开关中的两个处于接通状态。参考下文所述的实施例，本专利技术的上述方面及其他方面将变得清楚并得到阐明。附图说明参考附图只作为示例描述实施例，其中：图1示出了用于无线功率接收器的通用前端电路；图2示出了用于无线功率接收器的另一个前端电路；图3示出了对用于无线功率接收器的前端电路中的过压情况进行调节的电路结构；图4示出了一种前端电路的结构；图5示出了根据实施例的用于无线功率接收器的前端电路；图6(1)示出了根据其他实施例的用于无线功率接收器的前端电路；图6(2)示出了根据其他实施例的用于无线功率接收器的前端电路；图7示出了过压事件期间的磁场和输出电压；图8示出了根据实施例的移动设备的框图；以及图9示出了根据一个或多个实施例的示例性方法的流程图。应当注意，附图是示意性而非按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无线功率接收器的前端电路，所述电路包括：输入端子，用于连接到天线；整流器，配置为对在输入端子处接收的具有峰值输入电压的AC信号进行整流并提供具有输出电压的输出；过压检测器，配置为执行以下操作中的至少一个：检测超过阈值电压的输出电压为过压以及检测超过所述阈值电压的峰值输入电压；以及过压控制器，配置为响应于相应的输出电压或峰值输入电压超过所述阈值电压，在输入端子上提供电学短路。

【技术特征摘要】
2014.10.16 EP 14189224.01.一种用于无线功率接收器的前端电路，所述电路包括：
输入端子，用于连接到天线；
整流器，配置为对在输入端子处接收的具有峰值输入电压的AC信号进行整流并提供具
有输出电压的输出；
过压检测器，配置为执行以下操作中的至少一个：检测超过阈值电压的输出电压为过
压以及检测超过所述阈值电压的峰值输入电压；以及
过压控制器，配置为响应于相应的输出电压或峰值输入电压超过所述阈值电压，在输
入端子上提供电学短路。
2.根据权利要求1所述的前端电路，其中所述整流器包括配置为半桥整流器的两个整
流元件。
3.根据权利要求1所述的前端电路，其中所述整流器包括配置为全桥整流器的四个整
流元件。
4.根据权利要求2或3所述的前端电路，还包括同步整流控制器，并且其中所述整流元
件中的至少两个均是适配为由所述同步整流控制器控制以提供同步整流的开关。
5.根据权利要求4所述的前端电路，其中所述过压控制器配置为响应于输出电压超过
阈值电压，控制开关中的两个处于接通状态以提供电学短路。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的前端电路，其中所述过压检测器还适配为检测输
出电压超过第二阈值电压，并且所述控制器还配置为在提供电学短路后响应于输出电压不
超过第二阈值电压而关断所述短路。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的前端电路，还包括天线，其中所述天线是配置为
根据变化磁场产生AC信号的环形天线。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的前端电路，还包括连接在输出和地之间的去耦电
容器。
9.一种集成电路，用于无线功率传输接收器并且包括根据权利要求2至8中任一项所述
的前端电路，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·约伦，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL