具有改进的调制纹波的无线电力传输制造技术

一种无线电力接收机(111)经由电磁场耦合接收来自无线电力发送机(109)的电力。在通信时间段期间，所述电力接收机(111)以所述电力发送机(109)能够检测作为用于发送数据到所述电力发送机(109)的通信位流中的逻辑位序列的方式改变所述电磁场。在数据没有正被发送到所述电力发送机(109)时的暂停时间段期间，所述电力接收机(111)以所述电力发送机(109)不检测作为逻辑位序列(例如，以通信频带外的速率)的方式改变所述电磁场。在一些实施例中，在通信和暂停时间段期间，来自电磁场的、由所述无线电力接收机产生的电压中的纹波减少。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电力发送机和电力接收机之间的无线电力传输。
技术介绍
无线电力传输通常由电力发送机和电力接收机之间的电磁场耦合来实现。电力发送机中的初级电磁场耦合元件产生电磁场，当电力接收机被放置靠近电力发送机时，该电磁场由电力接收机中的次级电磁场耦合元件拾取。所有的电力接收设备(包括电力接收机)整流、调整和/或调节所接收的电力，作为设备运行所需要的。 出于不同目的(例如，安全隔离发送机和接收机；对包入水密外壳内的电池再充电等)，这种电力传输技术广泛使用在许多电子设备(通常地，但不仅仅是，手机或手持设备，例如，移动电话、电动牙刷等)中。无线电力联合会的Qi(一种无线电力传输标准)低电力规范(WPC标准)(出自：System Description(系统描述)，Wireless Power Transfer(无线电力传输)，卷Ⅰ：Low Power(低电力)，第一部分：Interface Definition(接口定义)，版本1.0.2，2011年4月)是工业标准，其为实现无线电力传输系统(无线电力发送机和无线电力接收机)阐述了合适的描述，该内容通过引用纳入于此。此外，德州仪器公司提供的Qi兼容无线电力发送机管理器bq500110数据手册(2010年11月，2011年4修订)和集成型无线电源接收机、Qi(无线电力联合会)兼容的bq51010、bq51011和bq51013数据手册(2011年4月，2011年5月修订)分别是无线电力发送机和无线电力接收机的具体例子，其通过引用被包含于此。(其中，当包含的引用中的定义或术语的使用与本文提供的那些术语的定义不一致或相反，则应用本文提供的那些术语的定义而不应用引用中的术语的定义) 在典型的无线电力传输系统设计(包括WPC标准的设计)中，电力发送机通过初级电感器线圈产生电磁场。在具有整个电力接收设备的电力拾取单元中，次级电感器线圈根据电磁场产生AC电流和电压。整流电路将AC电流和电压整流为DC电流和电压。电压调节器(或输出断开或稳压器，此处称为电压调节器)将整流后的电压调节为相对恒定或稳定的输出电压，其能够由整个电力接收设备使用以给电池充电或为它的主要功能电路供电。 当电力接收机(或仅是次级电感器线圈)处于电力发送机产生的电磁场内时，次级电感器线圈根据其谐振频率影响电磁场，因此改变通过初级电感器线圈的电流。电力发送机能够利用电流的这种改变检测由于电力接收机的存在而产生的负载并接收来自电力接收机的通信。因此，通过改变次级线圈的谐振频率并因此该笔那电磁场上的次级线圈的影响，发送来自电力接收机的反馈或误差信号通信至电力发送机(例如，增加或降低所传输的电力)，实现了从电力发送机到电力接收机的无线传输的电力的量的控制。例如，电力接收机可以定期地通信其工作电压、电流和电力电平或发送电力发送机需要的正确动作的指令，以将电力接收机的参数保持在期望工作范围内。通常情况下，电力接收机通过利用差分双相编码策略调制电力发送机所考虑的负载来通信这些信号、数据或指令。差分。电力发送机通常通过接通和断开调制元件(例如，一个或更多个电容器、电阻器或其他耗能元件)以执行这种调制，其中，这些调制元件通常在整流电路之前或之后被设置在电力拾取单元中。调制元件的接通和断开通常改变整流电路输出的整流后的电压的电压电平并改变次级电感器线圈中的谐振频率。以这种方式，电力接收机在两个状态之间改变耦合电磁场，其中电力发送机能够检测作为数据位流中的逻辑位。 为了解释与其相关的问题，图1-3所示的一组曲线示出了通信技术的例子，这组曲线由典型的现有技术的无线电力接收机的仿真产生，其中，该无线电力接收机通信通用数据或指令至电力发送机。在这个例子中，两组逻辑位100和101(图1)以位流形式由电力接收机传输。逻辑位100和101组通过使用差分双相编码策略被编码成相应的位流波形102。初始脉冲103的固定组加入到逻辑位100和101的前面以形成调制信号104，调制信号104被用于调制电力接收机中的负载(即接通和断开调制元件)。因此，电力发送机感测对应于调制信号104的耦合电磁场中的一系列变化。当电力发送机检测到初始脉冲103时，其能够进行正确地解码逻辑位100或其后的101。 图2示出当根据调制信号104接通或断开调制元件时，整流电路产生的示例性整流后的电压的仿真图105。在通信时间段期间106(当逻辑位100和101正被传输时，通常为几十毫秒)所述整流后的电压在表示具有编码位流的调制信号104的高和低电平之间变化。在暂停时间段期间107(当数据没有正被传输且电磁场没有正被改变时，通常为几百毫秒)，整流后的电压仍保持为高电平(由调制元件保持断开引起)。(通过维持调制元件接通，可产生替代的现有技术图形；在这种情况下，整流后电压在暂停时间段期间107将保持低电平。) 纵观整流后的电压图曲线105，整流后的电压在标称高和低电平附近波动。后整流滤波、调整和/调节一般平滑纹波。然而，当通信时间段期间106的整流后的电压的平均值(如图3中曲线图108所示)基本上不同于暂停时间段期间的平均值时，通常出现调制误差。调制误差一般表明其本身是周期性出现的输出电压纹波和反馈回路的干扰。 为补偿这个误差，整流电路输出端上的滤波电容器必须相对较大，因为在通信和暂停时间段的周期的相对长的持续时间上具有相对大的平均电压差异。此外，后整流电压调节器必须在相对高余量电压(headroom voltage)上工作，因为平均电压的相对较大差异。这些补偿措施对效率有负面贡献，从而形成整个电力接收设备的因素和成本。例如，大的滤波电容器能够占据大量空间，这对于手持设备通常是非常珍贵的。还有，电压调节器工作在高余量电压上导致效率损失，这在电池供电设备中很明显。 相对于这些和其他背景原因引出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的实施例一般涉及无线电力接收设备，其在通信时间段期间以无线电力发送机能够检测作为逻辑位序列的方式改变电磁场(例如，在第一和第二状态之间)。然而，与上述现有技术不同，无线电力接收机还在中间暂停时间段期间改变电磁场(例如，第一和第二状态之间或两者的范围内)，但是是以无线电力发送机不能检测作为逻辑位序列的方式进行。 在更多具体的实施例中，电力接收机中的整流后的电压在通信时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子设备，其包括：电力拾取单元，其经由电力发送机产生的电磁场无线接收电力；调制解调器，在通信时间段期间，所述调制解调器以所述电力发送机能够检测作为用于发送数据到所述电力发送机的通信位流中的逻辑位的第一方式，引起所述电磁场在第一和第二状态之间变化，在数据没有正被发送至所述电力发送机时的暂停时间段期间，所述调制解调器以所述电力发送机不能检测作为逻辑位的第二方式引起所述电磁场在第一和第二状态之间变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.13 US 13/324,3481.一种电子设备，其包括：
电力拾取单元，其经由电力发送机产生的电磁场无线接收电力；
调制解调器，在通信时间段期间，所述调制解调器以所述电力发送
机能够检测作为用于发送数据到所述电力发送机的通信位流中的逻辑位
的第一方式，引起所述电磁场在第一和第二状态之间变化，在数据没有
正被发送至所述电力发送机时的暂停时间段期间，所述调制解调器以所
述电力发送机不能检测作为逻辑位的第二方式引起所述电磁场在第一和
第二状态之间变化。
2.如权利要求1所述的电子设备，其中：
所述电力拾取单元包括整流器和稳压器；
所述整流器将所述电磁场产生的交流即AC电流转化为具有整流后
的电压的直流即DC电流；
所述稳压器将所述整流后的电压调节为基本稳定的输出电压；
所述稳压器以一效率运行，所述效率取决于所述整流后的电压和所
述输出电压之间的余量的量；
在所述通信时间段期间，所述调制解调器以表示所述逻辑位的方式
引起所述整流后的电压电平变化；并且
在所述暂停时间段期间，所述调制解调器以最小化所述余量的方式
引起所述整流后的电压电平变化。
3.如权利要求1所述的电子设备，其中：
所述电力拾取单元包括整流器；
所述整流器将所述电磁场产生的AC电流转化为具有在整流后的电
压电平附近波动的电压的DC电流；
在所述通信时间段期间，所述调制解调器引起所述整流后的电压电
平在表示所述逻辑位的第一和第二电压电平之间变化；以及
在所述暂停时间段期间，所述调制解调器以一定占空比引起所述整

\t流后的电压电平在所述第一和第二电压电平之间的范围内变化，所述占
空比被选择以最小化在所述暂停时间段期间所述整流器输出的所述电压
的平均电平和在所述通信时间段期间所述整流器输出的所述电压的平均
电平之间的差。
4.如权利要求3所述的电子设备，其中
所述电力拾取单元进一步包括稳压器；
所述稳压器将来自所述整流器的所述电压调节为基本稳定的电平；
所述稳压器以一效率运行，所述效率依赖于输入电压电平和其输出
电压电平之间的余量的量；并且
所述暂停时间段期间的所述占空比被选择以最小化所述余量。
5.如权利要求1所述的电子设备，其中在所述暂停时间段期间，所
述调制解调器快速改变所述第一和第二状态之间的所述电磁场，使得所
述电力发送机不能将所述电磁场变化检测作为逻辑位。
6.如权利要求1所述的电子设备，其中在所述通信时间段期间，所
述调制解调器以第一频率改变所述第一和第二状态之间的所述电磁场，
其中，所述逻辑位以所述第一频率被传输；并且在所述暂停时间段期间，
所述调制解调器以第二频率改变所述第一和第二状态之间的所述电磁
场，所述第二频率高于所述第一频率。
7.如权利要求6所述的电子设备，其中所述第二频率为所述第一频
率的至少五倍。
8.如权利要求6所述的电子设备，其中所述电磁场具有基频；并且
所述第二频率为所述基频的至少五分之一。
9.一种电子设备，其包括：
用于通过电磁场耦合而无线接收电力的装置；
用于将所接收的电力转化为具有DC电压的DC电流的装置；
用于将所转化的DC电压调节为基本恒定的输出电压的装置；
用于以第一频率将所述转化的DC电压调制为第一和第二电压电平
的装置，从而以在通信时间段期间用于无线传输所述电力的装置能够检
测作为通信逻辑位的方式来改变耦合电磁场，所述转化的DC电压的所
述第一和第二电压电平表示所述通信逻辑位，并且以所述第一频率的所

【专利技术属性】
技术研发人员：V·A·穆拉托夫，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US