高频多电平整流制造技术

提出了一种多电平整流器，其适合于使用在高频，包括到MHz范围内，诸如在用于无线功率传送的6.78MHz频带中。为了当操作在高频时维持恰当的定时或切换波形，反馈回路被使用。整流电路包括多电平波形发生器电路，其从输入波形和它的电流的指示来生成多电平控制波形。多电平控制波形被维持与输入波形同相。控制信号生成电路接收多电平控制波形，并且生成与多电平控制波形的电平相对应的控制信号。同步整流器接收输入波形并且包括多个开关以提供从输入波形生成的输出电压。开关被耦合以接收控制信号，并且输出电压是多电平控制波形的函数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高频多电平整流
所描述的技术一般地涉及整流器电路。更具体地，本公开针对适合于高频操作的多电平整流器，诸如用于涉及通过无线功率充电系统接收无线功率的设备、系统和方法。
技术介绍
越来越多和各种各样的电子设备经由可再充电电池来供电。这样的设备包括移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围设备、通信设备(例如，蓝牙设备)、数码相机、助听器，等等。虽然电池技术已经改进，但是电池供电的电子设备越来越需要并且消耗更大量的功率。如此，这些设备时常需要再充电。可再充电设备经常经由有线连接被充电，有线连接需要电缆或物理连接到功率供应的其他类似连接器。电缆和类似的连接器有时可能是不方便的或笨重的并且具有其他缺点。无线功率充电系统例如可以允许用户在没有物理电连接的情况下对电子设备充电和/或供电，因此减少电子设备的操作所需要的组件数目并且简化电子设备的使用。有效率地且安全地传送功率以用于对可再充电电子设备进行充电的无线充电系统和方法是可取的。
技术实现思路
本文公开的实施方式每个具有若干创新方面，其中没有单个的一个方面单独负责本公开的可取属性。不限制如随后的权利要求所表达的本公开的范围，这里将简要地公开更突出的特征。在考虑本说明书之后，将理解各种实施方式的特征如何提供相对于当前无线传送系统的若干优点。一种整流电路包括同步整流器，同步整流器电耦合到输入以接收周期性输入电压波形并且包括多个开关。同步整流器被配置为从周期性输入电压波形产生第一整流器输出电压，并且输出第一整流器输出电压。整流电路进一步包括多电平整流器控制电路，多电平整流器控制电路电耦合到同步整流器并且被配置为产生并提供控制信号给同步整流器，以选择性地以不同的致动配置致动多个开关。多电平整流器控制电路被配置为在周期性输入电压波形的周期内循环通过多个不同状态。多个不同状态中的每个状态对应于设置多个开关的致动配置的控制信号的相应设置。多个不同状态中的每个状态使得周期性输入电压波形的电压电平处于至少三个不同电压电平之一。多电平整流器控制电路电耦合到输入，并且进一步被配置为基于一个或多个特性来调节在多个不同状态之间切换的定时，该一个或多个特性是输入处的电流、或输入处的电压电平、或它们的组合。一个或多个特性可以对应于周期性输入电压波形内的一个或多个谐波的电平。一种从周期性输入电压波形提供输出电压同时减少周期性输入电压波形中的谐波的方法包括：经由包括多个开关的同步整流器电路，对周期性输入电压波形进行整流以产生输出电压。该方法进一步包括：产生控制信号，控制信号被耦合以选择性地以不同切换配置致动多个开关，以在周期性输入电压波形的周期内循环通过多个不同状态。多个不同状态中的每个状态使得周期性输入电压波形的电压电平处于至少三个不同电压电平之一。该方法进一步包括：基于一个或多个特性来调节在多个不同状态之间切换的定时，该一个或多个特性是周期性输入电压波形的电流、或周期性输入电压波形的电压电平、或它们的组合。一种整流装置包括用于对周期性输入电压波形进行整流以产生输出电压的部件。整流装置进一步包括用于在周期性输入电压波形的周期内循环通过多个不同状态的部件。多个不同状态中的每个状态使得周期性输入电压波形的电压电平处于至少三个不同电压电平之一。整流装置进一步包括用于基于一个或多个特性来调节在多个不同状态之间切换的定时的部件，该一个或多个特性是周期性输入电压波形的电流、或周期性输入电压波形的电压电平、或它们的组合。一种用于无线功率传送的装置包括接收电路，接收电路包括线圈，线圈被配置为响应于由发射器生成的外部磁场而生成周期性输入电压波形。该装置进一步包括多电平整流电路，多电平整流电路耦合到接收电路以在输入处从接收电路接收周期性输入电压波形，并且被配置为输出用于向负载供电或充电的电压。多电平整流电路包括多个开关，该多个开关被控制以在多电平整流电路的输入处引起至少三个电压电平。至少三个电压电平中的每个对应于多个开关的多个不同状态之一。该装置进一步包括反馈电路，反馈电路耦合到接收电路并且被配置为输出一个或多个信号，该一个或多个信号指示周期性输入电压波形的一个或多个谐波。该装置进一步包括多电平整流器控制电路，其被配置为基于指示谐波的一个或多个信号来调节在多个不同状态之间切换的定时。一种整流电路包括多电平波形发生器电路，多电平波形发生器电路被耦合以接收输入波形和输入波形的电流的指示，并且从这些生成多电平控制波形，其中多电平控制波形被维持与输入波形同相。控制信号生成电路耦合到多电平波形发生器电路以接收多电平控制波形，并且生成与多电平控制波形的电平相对应的控制信号。同步整流器被耦合以接收输入波形，并且包括多个开关以提供从输入波形生成的第一整流器输出电压。多个开关被耦合以从控制信号生成电路接收控制信号，并且第一整流器输出电压是多电平控制波形的函数。在一种从输入波形提供输出电压的方法中，输入波形的电流和电压的指示被接收。多电平控制波形从输入波形被生成，其维持多电平控制波形相对于输入波形的相位。多个控制信号响应于多电平控制波形的电平而被生成，并且输入波形和多个控制信号在同步整流器处被接收。输出电压响应于控制信号从输入波形被生成。一种多电平整流器包括波形发生器部件、控制信号生成部件和整流部件。波形发生器部件基于输入波形的电流和输入波形的电压的指示从输入波形生成多电平控制波形，多电平控制波形维持相对于输入波形的相位关系。控制信号生成部件用于从多电平控制波形的电平生成设置控制信号。整流部件用于响应控制信号而从输入波形生成输出电压。一种用于无线功率传送的接收电路包括接收耦合器和整流电路，整流电路耦合到接收耦合器以从接收耦合器接收输入波形。整流电路包括多电平波形发生器电路，多电平波形发生器电路被耦合以接收输入波形和输入波形的电流的指示，并且从这些生成多电平控制波形，其中多电平控制波形被维持与输入波形同相。控制信号生成电路耦合到多电平波形发生器电路以接收多电平控制波形，并且生成与多电平控制波形的电平相对应的控制信号。同步整流器被耦合以接收输入波形，并且包括多个开关以提供从输入波形生成的第一整流器输出电压。多个开关被耦合以从控制信号生成电路接收控制信号，并且第一整流器输出电压是多电平控制波形的函数。以下详细描述与附图一起将提供对本公开的性质和优点的更好理解。附图说明现在将参考附图关于各种实施方式来描述本专利技术的上面提到的方面以及其他特征、方面和优点。然而，所图示的实施方式仅是示例而非限制。贯穿附图，类似的符号通常标识类似的组件，除非上下文另有指示。以下附图的相对尺寸可能未按比例绘制。图1是根据一个示例性实施例的无线功率传送系统的功能框图。图2是根据示例性实施例的发射电路系统或接收电路系统的一部分的示意图。图3是根据示例性实施例的可以在感应式功率传送系统中使用的发射器的简化功能框图。图4是根据示例性实施例的可以在感应式功率传送系统中使用的接收器的简化功能框图。图5图示了三电平整流器的切换波形。图6图示了三次和五次谐波被消去但是存在偶次谐波的多电平波形。图7图示了来自全桥连接的三电平整流器的波形，该整流器被定时以消除二次、三次、四次、五次、六次、八次和九次谐波。图8示出了可以用于三电平整流器的异步整流器电路的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种整流电路，包括：同步整流器，电耦合到输入以接收周期性输入电压波形并且包括多个开关，所述同步整流器被配置为从所述周期性输入电压波形产生第一整流器输出电压，并且输出所述第一整流器输出电压；以及多电平整流器控制电路，电耦合到所述同步整流器并且被配置为产生并提供控制信号给所述同步整流器，以选择性地以不同的致动配置致动所述多个开关，所述多电平整流器控制电路被配置为在所述周期性输入电压波形的周期内循环通过多个不同状态，所述多个不同状态中的每个状态对应于设置所述多个开关的所述致动配置的所述控制信号的相应设置，其中所述多个不同状态中的每个状态使得所述周期性输入电压波形的电压电平处于至少三个不同电压电平之一，其中所述多电平整流器控制电路电耦合到所述输入，并且进一步被配置为基于一个或多个特性来调节在所述多个不同状态之间切换的定时，所述一个或多个特性是所述输入处的电流、或所述输入处的电压电平、或它们的组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.04 US 15/061,7591.一种整流电路，包括：同步整流器，电耦合到输入以接收周期性输入电压波形并且包括多个开关，所述同步整流器被配置为从所述周期性输入电压波形产生第一整流器输出电压，并且输出所述第一整流器输出电压；以及多电平整流器控制电路，电耦合到所述同步整流器并且被配置为产生并提供控制信号给所述同步整流器，以选择性地以不同的致动配置致动所述多个开关，所述多电平整流器控制电路被配置为在所述周期性输入电压波形的周期内循环通过多个不同状态，所述多个不同状态中的每个状态对应于设置所述多个开关的所述致动配置的所述控制信号的相应设置，其中所述多个不同状态中的每个状态使得所述周期性输入电压波形的电压电平处于至少三个不同电压电平之一，其中所述多电平整流器控制电路电耦合到所述输入，并且进一步被配置为基于一个或多个特性来调节在所述多个不同状态之间切换的定时，所述一个或多个特性是所述输入处的电流、或所述输入处的电压电平、或它们的组合。2.根据权利要求1所述的整流电路，其中所述周期性输入电压波形具有基频，并且其中所述一个或多个特性对应于所述周期性输入电压波形的所述基频的一个或多个谐波的指示。3.根据权利要求2所述的整流电路，其中所述多电平整流器控制电路包括混频器，所述混频器被配置为接收第一信号和第二信号，所述第一信号具有在所述基频的谐波处的第一频率，所述第二信号基于在所述基频处的所述周期性输入电压波形，其中所述多电平整流器控制电路被配置为基于所述混频器的输出来调节所述多个不同状态中的状态之一的定时。4.根据权利要求2所述的整流电路，其中所述多电平整流器控制电路被配置为调节在所述多个不同状态之间的切换的定时，以减少所述一个或多个谐波。5.根据权利要求2所述的整流电路，其中所述多电平整流器控制电路被配置为执行所述周期性输入电压波形的所述一个或多个谐波的解调，其中所述多电平整流器控制电路被配置为基于所述解调来调节所述多个不同状态中的状态之一的定时。6.根据权利要求1所述的整流电路，其中所述多个不同状态包括：对应于所述至少三个不同电压电平之一的第一中间状态；对应于所述至少三个不同电压电平之一的高状态；对应于所述至少三个不同电压电平之一的第二中间状态；以及对应于所述至少三个不同电压电平之一的低状态，其中所述多电平整流器控制电路被配置为调节所述高状态的宽度和所述低状态的宽度，以减少所述周期性输入电压波形的三次谐波。7.根据权利要求1所述的整流电路，其中所述多个不同状态包括：对应于所述至少三个不同电压电平之一的第一中间状态；对应于所述至少三个不同电压电平之一的高状态；对应于所述至少三个不同电压电平之一的第二中间状态；以及对应于所述至少三个不同电压电平之一的低状态，其中所述多电平整流器控制电路被配置为调节所述高状态和所述低状态的分离，以减少所述输入波形的二次谐波。8.根据权利要求1所述的整流电路，其中所述整流电路是用于无线功率传送的接收电路的一部分，并且所述同步整流器被配置为从所述接收电路的接收耦合器接收所述周期性输入电压波形，所述接收耦合器被配置为响应于由发射器产生的磁场来产生所述周期性输入电压波形。9.根据权利要求1所述的整流电路，其中所述同步整流器包括：前段，包括：a)第一开关，连接在第一中间节点与所述输入之间，以及b)第二开关，连接在所述输入与第二中间节点之间；电容，连接在所述第一中间节点与所述第二中间节点之间；以及后段，包括：a)第三开关，连接在第一输出节点与所述第一中间节点之间；b)第四开关，连接在所述第一中间节点与第三中间节点之间；c)第五开关，连接在所述第三中间节点与所述第二中间节点之间；以及d)第六开关，连接在所述第二中间节点与地之间，其中所述整流器输出电压取自所述第一输出节点。10.根据权利要求9所述的整流电路，其中所述同步整流器被连接以从所述第三中间节点提供第二整流器输出电压。11.根据权利要求1所述的整流电路，其中所述多电平整流器控制电路包括锁相环，所述锁相环被配置为维持控制信号相对于所述周期性输入电压波形的相位。12.一种从周期性输入电压波形提供输出电压同时减少所述周期性输入电压波形中的谐波的方法，所述方法包括：经由包括多个开关的同步整流电路，对所述周期性输入电压波形进行整流以产生所述输出电压；产生控制信号，所述控制信号被耦合以选择性地以不同的切换配置致动所述多个开关，以在所述周期性输入电压波形的周期内循环通过多个不同状态，其中所述多个不同状态中的每个状态使得所述周期性输入电压波形的电压电平处于至少三个不同电压电平之一；以及基于一个或多个特性来调节在所述多个不同状态之间切换的定时，所述一个或多个特性是所述周期性输入电压波形的电流或所述周期性输入电压波形的电压电平、或它们的组合。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述周期性输入电压波形具有基频，并且其中所述一个或多个特性对应于所述周期性输入电压波形的所述基频的一个或多个谐波的电平的指示。14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：将第一信号和第二信号混频，所述第一信号具有在所述基频的谐波处的第一频率，所述第二信号基于在所述基频处的所述周期性输入电压波形，并且其中所述一个或多个特性对应于所述混频的输出，其中调节在所述多个不同状态之间切换的定时...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·S·艾里什，F·卡罗博兰特，G·I·梅奥，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US