根据阻抗变化可自动调整的无线功率发送器制造技术

本发明专利技术涉及一种无线功率发送技术，其通过检测放大器中的开关的硬切换并且根据检测到的硬切换操作状态自动调整谐振电容器的值来在不测量谐振器的相位信息的情况下根据负载的阻抗变化借助于自动调整来稳定地操作，并且根据检测到的硬切换操作状态。一种无线功率发送器自动调谐设备，其包括：硬切换检测单元，其用于检测构成无线功率发送器的放大器中的开关的硬切换操作状态；以及控制单元，其用于根据检测到的硬切换操作状态来自动调整谐振电容器的值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】根据阻抗变化可自动调整的无线功率发送器
本专利技术涉及无线功率发送和接收技术。
技术介绍
在作为使用6.78MHz频率的无线充电标准的无线电源联盟(A4WP)中，负载的阻抗反射在无线功率发送单元(PTU)中，因而构成PTU的放大器的操作点和输出功率由负载的阻抗决定。据此，需要一种用于根据反射的负载的阻抗调谐谐振器以确保稳定的操作点并平稳地发送输出功率的自动调谐电路。存在一种用于检测谐振器的电压/电流以确定相位并操作谐振器使得谐振器具有根据负载的阻抗变化的类似的谐振点的技术。然而，在A4WP技术的情况下，由于谐振器的谐振频率高达6.78MHz并且谐振器的电压可以达到几百伏，因此不容易实现能够准确检测相位的电路。
技术实现思路
[技术问题]本专利技术旨在提供一种无线功率发送单元，其能够根据负载的阻抗变化通过自动调谐稳定操作，而无需测量关于谐振器的相位信息。[技术方案]本专利技术的一方面提供了一种用于无线功率发送单元的自动调谐设备，其包括：硬切换检测器，其被配置成检测构成无线功率发送单元的放大器中的开关的硬切换操作状态；以及控制器，其被配置成根据检测到的硬切换操作状态来自动调整谐振电容器的值。硬切换检测器可以基于开关的驱动电压信号来检测开关是否接通，并且基于在开关接通时开关的漏极电压来检测开关是否处于硬切换操作状态。在开关处于谐振频率由于负载而增加并因此硬切换被执行的操作状态的情况下，控制器可以增加谐振电容器的值以减小谐振频率的增加量。在开关处于谐振频率由于负载而降低并且因此硬切换被执行的操作状态的情况下，控制器可以减小谐振电容器的值以增加谐振频率的降低量。除了硬切换操作状态之外，控制器还可以使用放大器的输出功率值和无线功率接收单元的接收功率值来确定放大器的当前操作状态，并且根据确定的结果来控制谐振电容器的值。控制器可以控制谐振电容器的值和放大器的输出功率。谐振电容器可以是可变电容器，该可变电容器电容是电调节的。自动调谐设备还可以包括数模转换器(DAC)，其被配置成在控制器的控制下生成可变信号并且将可变信号施加到可变电容器。谐振电容器可以包括连接到电容器开关的多个电容器，多个电容器的电容能够通过相应开关的切换而变化。自动调谐设备还可以包括根据从控制器接收的开关控制信号选择性地切换多个电容器开关。本专利技术的另一方面提供一种用于无线功率发送单元的自动调谐设备，包括：硬切换检测器，其被配置成检测构成无线功率发送单元的放大器中的开关的硬切换操作状态；第一确定单元，其被配置成接收来自硬切换检测器的检测信号，并且确定所述开关是否处于硬切换操作状态；发送功率处理单元，其被配置成获取放大器的源电压的值和源电流的值，并且计算无线功率发送单元的发送功率的值；接收功率处理单元，其被配置成从无线功率接收单元获取接收功率的值；第二确定单元，其被配置成使用所计算的发送功率的值和所获取的接收功率的值来确定放大器的当前操作状态；以及调整单元，其被配置成根据第一确定单元和第二确定单元的确定结果来调整谐振电容器的值和放大器的输出功率。在根据第一确定单元的确定结果开关处于硬切换操作状态并且根据第二确定单元的确定结果无线功率发送单元的发送功率的值超过被设定用以驱动无线功率接收单元的负载的最大可允许接收功率并且因此无线功率发送单元处于过多功率发送状态的情况下，调整单元可以增加谐振电容器的值，并且在谐振电容器的增加后的值达到最大值的情况下减小放大器的源电压，以降低无线功率发送单元的发送功率。在根据第一确定单元的确定结果开关处于硬切换操作状态并且根据第二确定单元的确定结果无线功率发送单元不处于过多功率发送状态的情况下，调整单元可以减小谐振电容器的值。在根据第一确定单元的确定结果开关不处于硬切换操作状态并且根据第二确定单元的确定结果无线功率接收单元的接收功率不低于被设定用以驱动负载的最小接收功率的情况下，调整单元可以确定无线功率接收单元的接收功率是否过高于所需的接收功率，并且在接收功率过高的情况下，调整单元可以在不改变谐振电容器的值的情况下降低放大器的源电压，以降低无线功率发送单元的发送功率。在根据第一确定单元的确定结果开关不处于硬切换操作状态并且根据第二确定单元的确定结果无线功率接收单元的接收功率低于被设定用以驱动负载的最小接收功率的情况下，调整单元可以减小谐振电容器的值，并且在尽管谐振电容器的减小后的值达到最小值但无线功率发送单元的发送功率仍然低的情况下，调整单元可以增加放大器的源电压，以增加无线功率发送单元的发送功率。接收功率处理单元可以通过蓝牙通信从无线功率接收单元接收无线功率接收单元的接收功率的值。[有益效果]根据本专利技术的实施方式，由于通过检测开关的操作状态特别是硬切换状态来尝试自动调谐，故不仅可以快速保护开关，而且消除对复杂且精确的阻抗检测电路的需要。因此，可以以非常简单的方式执行自动调谐。此外，通过不测量关于谐振器的相位信息的情况下对谐振器进行调谐，允许放大器在稳定的操作点处平稳地发送输出功率。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施方式的使用放大器的无线功率发送/接收系统的配置图。图2是根据本专利技术的一个实施方式的包括从功率接收单元(PRU)传递到PTU的反射负载阻抗ZRF的功率发送单元(PTU)的电路图。图3是示出根据本专利技术的一个实施方式的A4WP类别3PTU的负载阻抗的史密斯圆图。图4是根据本专利技术的一个实施方式的放大器的执行ZVS的操作和硬切换操作的开关的漏极电压的波形图。图5是示出根据本专利技术的一个实施方式的通过串联谐振电容器Cs和ZRF对放大器的操作点的改变的表。图6至图8是描绘根据图5的表的电压随时间的变化的曲线图。图9是根据本专利技术的一个实施方式的PTU的自动调谐电路的配置图。图10是根据本专利技术的一个实施方式的图9的控制器的详细配置图。图11是示出根据本专利技术的一个实施方式的PTU的自动调谐方法的流程图。图12和图13示出了根据本专利技术的各种实施方式的可变电容器的实现示例。具体实施方式根据下文参照附图对示例性实施方式的详细描述，本专利技术的优点和特征以及用以实现上述优点和特征的方法将变得明显。然而，本专利技术可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于在本文中阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本公开内容将是透彻的和完整的，并且将充分地向本领域的技术人员传达本专利技术的构思。本专利技术仅由权利要求书限定。贯穿说明书，相似的附图标记表示相似的元件。在本专利技术的示例性实施方式的以下描述中，本文中包含的已知功能和配置的详细描述在其可能使本专利技术的主题相当不清楚时将被省略。下面描述的术语是考虑到本专利技术的示例性实施方式中的功能而定义的，其可以根据用户或操作者的意图、习俗等而变化。因而，术语的定义应基于整个说明书中的内容。在下文中，将参照附图详细描述本专利技术的示例性实施方式。图1是根据本专利技术的一个实施方式的使用放大器的无线功率发送/接收系统的配置图。参照图1，无线功率发送/接收系统包括功率发送单元(PTU)10和功率接收单元(PRU)12。PTU10包括放大器和谐振器。放大器可以是E类放大器。放大器包括扼流电感器Lch101、开关100和与开关100并联连接的电容器Cp102。由开关100的切换操作引起的扼流电感器Lch的电流被提供给发送天线Ltx104以向PRU12提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无线功率发送单元的自动调谐设备，包括：硬切换检测器，其被配置成检测构成无线功率发送单元的放大器中的开关的硬切换操作状态；以及控制器，其被配置成根据所检测到的硬切换操作状态来自动调整谐振电容器的值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.13 KR 10-2016-0073341;2016.12.02 KR 10-2011.一种用于无线功率发送单元的自动调谐设备，包括：硬切换检测器，其被配置成检测构成无线功率发送单元的放大器中的开关的硬切换操作状态；以及控制器，其被配置成根据所检测到的硬切换操作状态来自动调整谐振电容器的值。2.根据权利要求1所述的自动调谐设备，其中，所述硬切换检测器基于所述开关的驱动电压信号来检测所述开关是否接通，并且基于在所述开关接通时所述开关的漏极电压来检测所述开关是否处于所述硬切换操作状态。3.根据权利要求1所述的自动调谐设备，其中，在所述开关处于所述谐振频率由于负载而增加并且因此硬切换被执行的操作状态的情况下，所述控制器增加所述谐振电容器的值以减小所述谐振频率的增加量，并且在所述开关处于所述谐振频率由于负载而降低并且因此硬切换被执行的操作状态的情况下，所述控制器减小所述谐振电容器的值以增加所述谐振频率的降低量。4.根据权利要求1所述的自动调谐设备，其中，除了所述硬切换操作状态之外，所述控制器还使用所述放大器的输出功率值和无线功率接收单元的接收功率值来确定所述放大器的当前操作状态，并且根据所述确定的结果来控制所述谐振电容器的值。5.根据权利要求1所述的自动调谐设备，其中，所述控制器控制所述谐振电容器的值和所述放大器的输出功率。6.根据权利要求1所述的自动调谐设备，其中，所述谐振电容器是可变电容器，所述可变电容器的电容是电调节的，所述自动调谐设备还包括数模转换器(DAC)，其被配置成在所述控制器的控制下生成可变信号并且将所述可变信号施加到所述可变电容器。7.根据权利要求1所述的自动调谐设备，其中，所述谐振电容器包括连接到电容器开关的多个电容器，所述多个电容器的电容能够通过相应开关的切换而变化，所述自动调谐设备还包括要根据从所述控制器接收的开关控制信号选择性地切换的多个电容器开关。8.一种用于无线功率发送单元的自动调谐设备，包括：硬切换检测器，其被配置成检测构成无线功率发送单元的放大器中的开关的硬切换操作状态；第一确定单元，其被配置成接收来自所述硬切换检测器的检测信号，并且确定所述开关是否处于所述硬切换操作状态；发送功率处理单元，其被配置成获取所述放大器的源电压的值和源电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄锺泰，全翊秀，李东洙，申铉翊，李焌，
申请(专利权)人：曼珀斯有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR