无线电力发射/接收设备和方法技术

公开了无线电力发射/接收设备和方法。一种无线电力发射/接收设备包括电力发射/接收元件、多个开关、电流传感器和控制器。所述多个开关中的每个具有控制端子和导通端子，其中，所述导通端子耦合到所述电力发射/接收元件。所述电流传感器感测通过所述电力发射/接收元件的电流，并且所述控制器被配置成用于基于所述感测到的电流来控制所述多个开关。

【技术实现步骤摘要】
无线电力发射/接收设备和方法
本申请总体上涉及无线电力发射和接收设备及方法，并且具体地，而非排他性地，涉及可操作用于无线电力发射和接收二者的电力共享控制器模块。
技术介绍
无线电力传递通常涉及两个设备，它们均具有专用功能：发射器或接收器。例如，可用无线充电器为手机充电，其中，充电器包括电力发射电路并且手机包括电力接收电路。这些无线充电器有时被称为近场通信充电器。无线发射器连接到电源并且将能量无线地传送到一个或多个接收器，其中，随后将能量转换回电流，进行存储或利用。在许多无线电力应用中，通过磁场使用在两个线圈(发射器线圈和接收器线圈)之间的磁感应耦合来传递电力。通过发射器线圈的交流(AC)形成振荡磁场，该振荡磁场穿过接收线圈并且在接收器中感生出AC电流。感生出的交流可直接驱动负载，或者被接收器中的整流器整流成直流(DC)。图1是框图，展示了传统无线电力传递系统10，其中，无线电力发射设备1被插入墙壁中并且被配置成用于向诸如手机的无线电力接收设备2供电。无线电力发射设备1包括脉宽调制电力信号发生器12、调谐网络14和电感线圈16。无线电力发射设备1从例如可插入电源插座中的电源插头18接收电力。脉宽调制电力信号发生器12用通过电源插座接收的电力来生成脉宽调制电力信号，该脉宽调制电力信号被供应到调谐网络14和电感线圈16。无线电力接收设备2包括电感线圈26、调谐网络24和整流器22。发射设备的电感线圈16在无线电力接收设备2的电感线圈26中感生出电流。该电流被提供到调谐网络24和整流器22。整流器对接收到的感生电流进行整流，并且向一个或多个电池28提供DC或近DC充电电流。无线电力接收设备2可被包括在例如诸如手机、数字音乐播放器或便携式计算机的移动或手持的计算设备中。在这种情况下，可借助无线电力系统10对接收设备进行重新充电；然而，发射设备必须被束缚于墙壁插头或类似电源插座。为了向接收设备2发射电力，无线电力发射设备1仍然需要电力插座。
技术实现思路
本公开提供了采用可配置电力共享控制器模块的无线电力共享设备、系统和方法。电力共享控制器模块是可配置电路，包括多个开关、一个或多个电流或电压传感器和用于控制这多个开关的操作的控制器。通过控制开关操作，可通过单个电力共享控制器模块来实现各种电路配置(同时用于发射以及接收电力)。在实施例中，本公开提供了一种无线电力发射/接收设备，该无线电力发射/接收设备包括：电力发射/接收元件；多个开关，所述多个开关中的每个具有控制端子和导电端子，所述导电端子耦合到所述电力发射/接收元件；电流传感器，其被配置成用于感测通过所述电力发射/接收元件的电流；以及控制器，其耦合到所述电流传感器和所述多个开关，所述控制器被配置成用于基于所感测到的电流来控制所述多个开关。在替代实施例中，可基于感测到的电压来控制开关。在另一个实施例中，提供了一种控制电力共享控制模块的方法，所述电力共享控制器模块可操作用于在电力发射模式下发射电力并且在电力接收模式下接收电力，所述方法包括：感测通过电力发射/接收元件的电流；以及基于所感测到的电流来控制所述多个开关，所述多个开关耦合到所述电力发射/接收元件。在所述电力接收模式下，控制所述多个开关包括：基于所感测到的电流来控制所述多个开关，以生成经整流的电力信号。在所述电力发射模式下，控制所述多个开关包括：控制所述多个开关，以生成脉宽调制PWM电力信号。在另一个实施例中，提供了一种无线电力发射和接收电路，所述无线电力发射和接收电路包括：电感线圈；多个开关，所述多个开关中的每个具有控制端子和导电端子，所述导电端子耦合到所述电感线圈；以及电流传感器，其被配置成用于感测通过所述电感线圈的电流。在电力接收模式下，所述电路被配置成用于生成经整流的电力信号。在电力发射模式下，所述电路被配置成用于生成脉宽调制(PWM)电力信号。附图说明现在，将参照以下附图来描述本申请的实施例，在附图中：图1是框图，展示了传统无线电力传递系统；图2是框图，展示了按照本公开的实施例的无线电力共享系统；图3是框图，展示了按照本公开的实施例的图2的无线电力共享系统的无线电力发射/接收设备的其他细节；图4A至图4E提供了若干框图，展示了按照本公开的实施例的图3的开关和电力发射/接收元件的各种可能配置；图5是框图，展示了按照本公开的实施例的电力共享控制器模块中可包括的电流和电压传感器；图6是框图，展示了按照本公开的实施例的电力共享控制器模块中可包括的开关驱动器的布置；图7A至图7C是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为全H桥D类电路的电力共享控制器模块的过程；图8A和图8B是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为半H桥电压模式D类电路的电力共享控制器模块的过程；图9A和图9B是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为中心抽头线圈电路高侧替代物的电力共享控制器模块的过程；图10A和图10B是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为改造后的E/F类电路的电力共享控制器模块的过程；以及图11A和图11B是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为改造后的电流模式D类电路的电力共享控制器模块的过程。具体实施方式如以上在
技术介绍
部分讨论的，无线电力传递通常涉及专用电力发射器电路(例如，在电力发射器设备中)和专用电力接收器电路(例如，在电力接收器设备中)，其中，发射器电路耦合到电源插座。本公开提供了多种无线电力共享设备和方法，这些设备和方法包括单个电力共享控制器模块(即，模块在诸如手机的单个设备内)中的电力发射和电力接收功能。可通过已知方法(诸如，用受束缚于电源插座的电力发射设备)对手机进行无线充电，或者可通过将电话设置在被配置成用于无线发射电力的便携式计算机上对手机进行充电。手机还可向如同智能手表或无线耳机的第二移动设备发射电力。越来越多的用户开始使用可穿戴设备，随之而来的问题将是如何保持可穿戴设备的供电。本公开涉及一种可装配在任何电子设备中的模块，该模块将允许电子设备被无线充电并且向第二设备无线地发射电力。电力共享控制器模块借助受控制器控制的多个开关能被配置成用于在电力接收模式(对从电力发射器接收的电力进行整流)下和电力发射模式(发射脉宽调制(PWM)电力信号)下作用。可基于例如用户对发射或接收模式的选择，将电力共享控制器模块配置成电力接收模式或电力发射模式。也就是说，包括电力共享控制器模块的无线电力共享设备可包括按钮、开关、图形用户界面图标或允许用户在电力接收或电力发射操作模式下开始进或出设备的电力共享的任何其他此类输入机构。图2是框图，展示了按照本公开的实施例的无线电力共享系统100。无线电力共享系统100包括第一无线电力发射设备110和第二无线电力接收设备120。第一设备110和第二设备120可以是例如诸如手机、数字音乐播放器、便携式计算机或平板的移动或手持计算设备。当在使用时，用户将能够通过仅仅将他们的手机放在平板上来对他们的手机进行充电。当这两个设备处于电力共享模式时，平板可有能力对手机的电池进行无线充电。平板可以正共享其直接来自插座的电力，或者如果平板关闭了电池，即，当前没有被插上，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线电力发射/接收设备，包括：电力发射/接收元件；多个开关，所述多个开关中的每个具有控制端子和导电端子，所述导电端子耦合到所述电力发射/接收元件；电流传感器，其被配置成用于感测通过所述电力发射/接收元件的电流；以及控制器，其耦合到所述电流传感器和所述多个开关，所述控制器被配置成用于基于所述感测到的电流来控制所述多个开关。

【技术特征摘要】
2016.05.31 US 15/169,4821.一种无线电力发射/接收设备，包括：电力发射/接收元件；多个开关，所述多个开关中的每个具有控制端子和导电端子，所述导电端子耦合到所述电力发射/接收元件；电流传感器，其被配置成用于感测通过所述电力发射/接收元件的电流；以及控制器，其耦合到所述电流传感器和所述多个开关，所述控制器被配置成用于基于所述感测到的电流来控制所述多个开关。2.如权利要求1所述的设备，其中，所述电力发射/接收元件包括感应线圈。3.如权利要求1所述的设备，进一步包括多个开关驱动器，所述多个开关驱动器中的每个耦合到所述多个开关中的对应开关的控制端子。4.如权利要求1所述的设备，其中，所述多个开关包括布置成具有高侧端子和低侧端子的H桥的第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管具有与所述高侧端子耦合的对应第一导电端子，所述第三晶体管和所述第四晶体管具有与所述低侧端子耦合的对应第一导电端子，所述第一晶体管和所述第三晶体管具有与所述电力发射/接收元件的第一端子耦合的对应第二导电端子，并且所述第二晶体管和所述第四晶体管具有与所述电力发射/接收元件的第二端子耦合的对应导电端子。5.如权利要求1所述的设备，其中，所述多个开关包括布置成具有高侧端子和低侧端子的半H桥的第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管具有耦合到所述高侧端子的第一导电端子，所述第二晶体管具有第一导电端子，所述第一导电端子耦合到所述低侧端子并且耦合到所述电力发射/接收元件的第一端子，并且所述第一晶体管和所述第二晶体管具有与所述电力发射/接收元件的第二端子耦合的对应第二导电端子。6.如权利要求1所述的设备，其中，所述电力发射/接收元件包括中心抽头线圈，所述中心抽头线圈具有第一端子、第二端子和中心抽头端子，所述多个开关包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管具有与所述中心抽头线圈的所述第一端子耦合的第一导电端子，所述第二晶体管具有与所述中心抽头线圈的所述第二端子耦合的第一导电端子。7.如权利要求1所述的设备，进一步包括电感扼流圈，所述电感扼流圈具有与所述电力发射/接收元件的第一端子耦合的第一端子，其中，所述多个开关包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管具有与所述电感扼流圈的第二端子耦合的第一导电端子，所述第二晶体管具有与所述电力发射/接收元件的所述第一端子耦合的第一导电端子以及与所述电力发射/接收元件的第二端子耦合的第二导电端子。8.如权利要求1所述的设备，进一步包括第一电感扼流圈和第二电感扼流圈，所述第一电感扼流圈具有与所述电力发射/接收元件的第一端子耦合的第一端子，所述第二电感扼流圈具有与所述电力发射/接收元件的第二端子耦合的第一端子，其中，所述多个开关包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，所述第一晶体管具有与所述第一电感扼流圈的第二端子耦合的第一导电端子，所述第二晶体管具有与所述电力发射/接收元件的第一端子耦合的第一导电端子，所述第三晶体管具有与所述第二电感扼流圈的第二端子耦合的第一导电端子，所述第四晶体管具有与所述电力发射/接收元件的所述第二端子耦合的第一导电端子。9.如权利要求1所述的设备，进一步包括多个电压传感器，所述多个电压传感器被配置成用于感测所述多个开关中的对应开关两端的电压。10.一种方法，包括：控制电力共享控制器模块，所述电力共享控制器模块可操作用于在电力发射模式下发射电力并且在电力接收模式下接收电力，所述控制包括：感测通过电力发射/接收元件的电流；以及基于所述感测到的电流来控制所述多个开关，所述多个开关耦合到所述电力发射/接收元件；在所述电力接收模式下，控制所述多个开关包括：生成经整流的电力信号；在所述电力发射模式下，控制所述多个开关包括：生成脉宽调制PWM电力信号。11.如权利要求10所述的方法，其中，在所述电力接收模式下，生成所述经整流的电力信号包括：在第一电力接收阶段期间，启用H桥的第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管耦合在高侧端子与所述电力发射/接收元件的第一端子之间，并且所述第二晶体管耦合在所述电力发射/接收元件的第二端子与低侧端子之间；以及在第二电力接收阶段期间，启用所述H桥的第三晶体管和第四晶体管，所述第三晶体管耦合在所述高侧端子与所述电力发射/接收元件的所述第二端子之间，所述第四晶体管耦合在所述电力发射/接收元件的所述第一端子与所述低侧端子之间。12.如权利要求11所述的方法，其中，在所述电力发射模式下，生成所述脉宽调制PWM电...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·L·维塔利，M·加利齐，
申请(专利权)人：意法半导体公司，意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US