包含可变电力/适应性负载调变的无线充电系统技术方案

一种包含带宽内通讯的无线充电系统，包括：电源装置，包含：至少一个发射器线圈，用于提供无线充电电力，该无线充电电力根据至少一个目标装置的反射阻抗被调变；以及该至少一个目标装置，定向于且电磁耦接至该电源装置，用于接收该充电电力。目标装置包含：接收器线圈，松散耦接至该发射器线圈，用于接收该充电电力；可变电阻，系该接收器线圈的负载；以及电力侦测及调变电路，用于决定该充电电力的大小，并根据该充电电力的大小提供调变控制信号给可变电阻，以改变可变电阻的电阻值来控制目标装置的阻抗，该阻抗会被发射至该电源装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于2013年10月2日提交的美国临时申请案61/885,606的优先权,本申请该以引用方式包含该临时案的全部。
本揭露书系有关于无线充电系统，且特别是有关于具有可变电源的无线充电系统。
技术介绍
行动电子装置(portableelectronicdevices)，例如智能手机以及平板计算机已经在日常生活中无所不在。3G技术意味着这些行动电子装置能给用户提供网络链接,还可以提供其他例如GPS，视讯，照相，以及普通电讯服务等服务。存在于普通智能手机上的大量应用(applications)会不可避免地消耗许多电力(power)。很多使用者因此随身携带一个专用充电器，以防止高使用频率下的低电力状况。如此，业界便发展出了存储的电池充电器以及标准的有线充电器，其通过一根线缆或USB直接从电源点耦接至电子装置，同时业界也发展出无线充电器。无线充电器能应用无线技术，例如Bluetooth，Wi-Fi，以及ZigBee，以执行电子装置的无线充电操作。现有的两个无线充电系统为无线充电联盟(WirelessPowerConsortium，WPC)的Qi及电力联盟(PowerMattersAlliance，PMA)。该两者皆使用电感性技术(inductivetechnology)与异步串行通讯技术(asynchronousserialcommunication)，也就是说，发送器与接收器并不在所有时间内完全同步,所以不需要位同步信号(bitsynchronizationsignal)。如上技术中其中之一的标准充电装置被称作电源装置(SourceDevice，SD)，并且包含一个用作充电器的接口(pad)。被充电的装置被称作目标装置(TargetDevice，TD)。上述两种技术都需要电源装置与目标装置接触，即存在紧密的连接。并且，因为简单的异步通讯机制，目标装置仅有有限的几种方式来定向(orientedon)到电源装置上。最终的充电建立总需要目标装置与电源装置紧密耦接。这样的高耦接度因素(highcouplingfactor)意味着信号噪声比率很高。该系统的优点是无线充电能够在一个简单机制下运行于行动装置上。高信号噪声比率意味着较少的背景噪声，使得异步串行通讯的使用成为可能。如果用户一般携带超过一个行动电子装置，那么，他们就需要给每个电子装置(TD)准备一个专用充电器(SD)。并且，电感性充电机制需要的紧密接触与特定的定向，这意味着无线充电仅限制于使用者固定不动的情况。当使用者处于移动的状况下，例如当搭乘火车或汽车旅行时，电感性充电就会较为低效。有鉴于此，业界开发出另一种被称作共振无线充电(ResonantWirelessPower，RWP)的充电器。一个共振无线充电的充电系统也包含一个电源装置，但是其可包含多于一个目标装置，其中该多个目标装置可松散地耦接到(looselycoupled)电源装置。而且共振无线充电系统不需要如上述机制中所必须的精确定向。松散的耦接，会产生一个较低的信号噪声比率，这意味着异步串行通讯是不可能的。所以，共振无线充电系统需要能够在对多个目标装置充电的同时，满足讯息侦测(messagedetection)，可靠讯息译码(reliablemessagedecoding)以及同步等标准。
技术实现思路
一种用于使能双向通讯的无线充电系统，包括：电源装置，包含：至少一个发射器线圈，用于提供无线充电电力，该无线充电电力根据至少一个目标装置的反射阻抗被调变；以及该至少一个目标装置，定向于且电磁耦接至该电源装置，用于接收该充电电力。目标装置包含：接收器线圈，松散耦接至该发射器线圈，用于接收该充电电力；可变电阻，系该接收器线圈的负载；以及电力侦测及调变电路，用于决定该充电电力的大小，并根据该充电电力的大小提供调变控制信号给可变电阻，以改变可变电阻的电阻值来控制目标装置的阻抗，该阻抗会被反射至该电源装置。一种用于在无线充电系统内提供双向通讯的方法，包含：定向至少一个目标装置于电源装置附近；驱动电源装置内发射器线圈以提供无线充电电力，该充电电力根据该至少一个目标装置的反射阻抗调变；于目标装置内提供接收器线圈以接收该充电电力；决定该充电电力的大小；根据该充电电力的大小产生调变控制信号；以及改变耦接于接收器线圈两端的可变电阻的电阻值来控制目标装置的阻抗，该阻抗会被反射至该电源装置。本领域具有通常知识者在阅读完后面以多幅附图及图式显示的较佳实施例的详细描述后，应能毫无疑义地了解本专利技术的上述及其他目的。【附图说明】图1A显示传统目标装置的接收器电路的示意图。图1B显示传统目标装置的另一个接收器电路的示意图。图2显示根据本专利技术的一个实施例的接收器调变电路的示意图。图3A显示图2中的可变电阻的第一配置示意图。图3B显示图2中的可变电阻的第二配置示意图。图4显示发射器通讯路径的方块示意图。图5显示非分散信道的接收器通讯路径的方块示意图。图6显示分散信道的接收器通讯路径的方块示意图。【具体实施方式】本申请提供一种共振充电系统，其使用可变负载调变方案。在一个共振充电系统中，很重要的是在电源装置与目标装置之间至少要存在通讯。所述的通讯可以是带宽内通讯(in-band)，即，使用与用来电源充电的专用载波在同样的带宽上通讯；或者是带宽外通讯(out-of-band)，即，使用与例如蓝芽或Wi-Fi的通讯方式来通讯。带宽内通讯较为简单并且成本较低。在电源装置与目标装置之间进行带宽内通讯的方式是在目标装置端(从电源装置端看)采用可变阻抗，也就是反射阻抗。在电源装置内的电感(例如线圈)由放大器驱动，该放大器也驱动反射阻抗来传送电源至目标装置。因此，在电源装置端看到的反射阻抗的任何变化都会引起从电源装置发出的电源波形的相应变化。这种技术被称作负载调变，其可通过在目标装置内并联一个电感与一个电阻性组件(例如电阻或电容)来实现。如
技术介绍
中所述，共振充电系统能同时对多于一个目标装置充电。因此，电源装置不仅必须要侦测单一目标装置何时耦接到该系统，而且电源装置还需要能够侦测多个目标装置及对每一个进行相应充电。另外，电源装置必须要控制每一目标装置的充电以使没有一个目标装置进入过充电状态。共振充电系统能至少操作于四个不同模式：待机模式(没有侦测到目标装置)；电力传输模式；充电完成模式；及错误(fault)模式。这最后模式能提供电压保护，且防止目标装置过热。当未经验证的对象放在电源装置上时，电源装置应能识别，如此电源装置不会错误地提供电源给不应该充电的对象。下文会详细描述负载调变的基本流程，接着描述提出的可变调变方案。图1A显示目标装置的接收器电路100。该电路100包含电感(线圈)LTD，第一电容Ca，第二电容Cb，以及电阻RAC。电路100的开环阻抗为ZOC。RAC表示送至输出的有效电力，其由下面等式(1)计算得到：反射的阻抗可由下面等式(2)及等式(3)得到：其中M是共同电感，即目标装置线圈与电源装置线圈(图中未示)的电感值,k是两个线圈之间的耦接因子(couplingfactor)。提供给电源放大器的电力是放大器以及线圈与线圈间效率(coiltocoilefficiency本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含带宽内通讯的无线充电系统，其特征在于，包含：电源装置，包含：至少一个发射器线圈，用于提供无线充电电力；以及至少一个目标装置，定向于且电磁耦接至该电源装置，用于接收该充电电力，该目标装置包含：接收器线圈，松散耦接至该发射器线圈，用于接收该充电电力；以及可变电阻，为该接收器线圈的负载。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.02 US 61/885,606;2014.09.30 US 14/503,3261.一种包含带宽内通讯的无线充电系统，其特征在于，包含：电源装置，包含：至少一个发射器线圈，用于提供无线充电电力；以及至少一个目标装置，定向于且电磁耦接至该电源装置，用于接收该充电电力，该目标装置包含：接收器线圈，松散耦接至该发射器线圈，用于接收该充电电力；以及可变电阻，为该接收器线圈的负载。2.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，该目标装置更包含：电力侦测及调变电路，用于决定该充电电力的大小，并根据该充电电力的该大小提供调变控制信号给该可变电阻，用于改变该可变电阻的该电阻值，以控制该目标装置的阻抗，该阻抗会反射至该电源装置。3.如权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，该可变电阻包含由多个控制逻辑信号分别控制的不同权重的多个电阻。4.如权利要求3所述的无线充电系统，其特征在于，更包含至少一个固定电阻。5.如权利要求3所述的无线充电系统，其特征在于，该多个电阻依照二进制分配权重。6.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，该目标装置可任意地定向于该电源装置。7.如权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，该电源装置能根据该反射阻抗决定目标装置的存在或不存在。8.如权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，该电源装置能根据该反射阻抗决定外部对象的存在。9.如权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，该电源装置能根据该反射阻抗进入多个不同模式。10.如权利要求9所述的无线充电系统，其特征在于，该多个模式包含待机模式，电力传输模式，充电完成模式以及错误模式。11.如权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，该可变电阻的该电阻值变化，以保持该调变电力的恒定。12.如权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，该可变电阻的该电阻值变化，以保持该调变电力与该充电电力成正比。13.如权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，该可变电阻的电阻值根据从该电源装...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿南德·萨慕斯，派翠克·史丹利·里尔，威廉·普拉柏，
申请(专利权)人：联发科技新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG