用于包含寄生谐振储能电路的电子装置的无线功率发射制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于包含寄生谐振储能电路的电子装置的无线功率发射。示范性实施例是针对无线功率传送。无线功率接收器包含接收天线，其用于与产生近磁场的发射器的发射天线耦合。所述接收天线从所述近磁场接收无线功率，且包含谐振储能电路和以无线方式耦合到所述谐振储能电路的寄生谐振储能电路。无线功率发射器包含发射天线，其用于与接收器的接收天线耦合。所述发射天线产生用于无线功率发射的近磁场，且包含谐振储能电路和耦合到所述谐振储能电路的寄生谐振储能电路。

【技术实现步骤摘要】
分案申请的相关信息本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2009年7月28日、申请号为200980129768.6、专利技术名称为“用于包含寄生谐振储能电路的电子装置的无线功率发射”的专利技术专利申请案。依据35 U.S.C.§119主张优先权本申请案依据35 U.S.C.§119(e)主张以下申请案的优先权：2008年7月28日申请的题目为“无线供电和充电(WIRELESS POWERING&CHARGING)”的第61/084,246号美国临时专利申请案，所述专利申请案的揭示内容全文以引用的方式并入本文中。
本申请所揭示的实施例涉及电子装置的无线功率发射，更特定而言涉及用于包含寄生谐振储能电路的电子装置的无线功率发射。
技术介绍
通常，例如无线电子装置等每一电池供电装置需要其自身的充电器和电源，所述电源通常为交流电(AC)功率出口。此有线配置在许多装置需要充电时变得不便利。正开发使用耦合到待充电的电子装置的发射器与接收器之间的空中或无线功率发射的方法。此类方法一般分为两个类别。一类是基于待充电装置上的发射天线与接收天线之间的平面波辐射(也称为远场辐射)的耦合。接收天线收集所辐射功率并对其整流以用于为电池充电。天线一般具有谐振长度，以便改进辐射或接收效率。此方法受到以下事实影响：功率耦合随天线之间的距离增加而快速下降。因此合理距离(例如，0.5到2米范围内)上的充电变得低效。另外，由于发射系统辐射平面波，所以无意的辐射如果未经由滤波适当控制则可能干扰其它系统。无线能量发射的其它方法是基于例如内嵌在“充电底板”或表面中的发射天线与内
>嵌在待充电的主机电子装置中的接收天线(和整流电路)之间的电感性耦合。此方法具有发射天线与接收天线之间的间隔必须非常靠近(例如，在几厘米内)的缺点。尽管此方法的确具有在同一区域中同时对多个装置充电的能力，但此区域通常非常小且要求用户正确地将装置定位到特定区域。因此，需要提供一种适应发射天线和接收天线的灵活放置和定向的无线充电布置。
技术实现思路
本专利技术的一实施例涉及一种设备，该设备包括：无线功率接收器，其包括天线电路，其包括串联谐振储能电路，所述串联谐振储能电路经配置以基于经由近磁场所接收的功率而产生交流电(AC)；功率转换电路，其耦合至所述天线电路，并经配置以至少部分地基于所述交流电(AC)而输出直流电(DC)从而对电池进行充电，所述功率转换电路包含切换元件；以及控制电路，其经配置以改变用以驱动所述切换元件的波形以控制所述功率转换电路的阻抗，所述阻抗在所述功率转换电路的输入处呈现给所述天线电路。本专利技术的另一实施例涉及一种设备，该设备包括：无线功率接收器，其包括天线电路，其包括并联谐振储能电路，所述并联谐振储能电路经配置以基于经由近磁场所接收的功率而产生交流电(AC)；功率转换电路，其耦合至所述天线电路，并经配置以至少部分地基于所述交流电(AC)而输出直流电(DC)从而对电池进行充电，所述功率转换电路包含切换元件；以及控制电路，其经配置以改变用以驱动所述切换元件的波形以控制所述功率转换电路的阻抗，所述阻抗在所述功率转换电路的输入处呈现给所述天线电路。本专利技术的另一实施例涉及一种用于接收无线功率的方法，该方法包括：基于经由近磁场所接收的功率由谐振储能天线电路产生交流电(AC)；至少部分地基于所述交流电(AC)由包含切换元件的功率转换电路产生直流电(DC)从而对电池进行充电；以及由控制电路来改变用以驱动所述切换元件的波形以控制所述功率转换电路的阻抗，所述阻抗在所述功率转换电路的输入处呈现给所述天线电路。本专利技术的又一实施例涉及一种无线功率接收器，该接收器包括：用于基于经由近磁场所接收的功率产生交流电(AC)的装置；用于至少部分地基于所述交流电(AC)产生直流电(DC)从而对电池进行充电的装置；以及用于改变用以控制用于产生所述直流电(DC)的所述装置的波形以控制用于产生直流电(DC)的所述装置的输入处的阻抗
的装置。附图说明图1说明无线功率发射系统的简化框图。图2说明无线功率发射系统的简化示意图。图3说明根据示范性实施例的环形天线的示意图。图4A-4C说明根据示范性实施例的包含发射器和接收器的无线功率发射系统的物理实施方案。图5A-5B说明根据示范性实施例的发射器、能量中继器和接收器的物理实施方案。图6说明根据示范性实施例的经配置以接收以无线方式发射的功率并发射无线功率的装置。图7说明有线功率发射系统。图8说明根据各种示范性实施例的无线功率发射系统的功能框图。图9说明根据示范性实施例的发射天线与接收天线之间的第一耦合变型的电路图。图10说明根据示范性实施例的发射天线与接收天线之间的第二耦合变型的电路图。图11说明根据示范性实施例的发射天线与接收天线之间的第三耦合变型的电路图。图12说明根据示范性实施例的发射天线与接收天线之间的第四耦合变型的电路图。图13说明根据示范性实施例的发射天线与接收天线之间的第五耦合变型的电路图。图14说明根据示范性实施例的低频/高频(LF-HF)发射器。图15A-15C说明根据示范性实施例的多级发射功率转换单元的各种配置。图16A-16D说明根据示范性实施例的单级发射功率转换单元的各种配置。图17说明根据示范性实施例的LF-HF接收器。图18A-18H说明根据各种示范性实施例的接收功率转换单元的各种配置。图19说明根据示范性实施例的用于接收无线功率的方法的流程图。图20说明根据示范性实施例的用于发射无线功率的方法的流程图。具体实施方式词语“示范性的”在本文中意味着“充当实例、例子或说明”。本文中被描述为“示范性的”任何实施例不必须被理解为比其它实施例优选或有利。希望下文结合附图阐述的详细描述作为对本专利技术的示范性实施例的描述，且并不希望表示可实践本专利技术的仅有实施例。贯穿此描述所使用的术语“示范性”意味着“充当实例、例子或说明”，且应不必将其解释为比其它示范性实施例优选或有利。出于提供对本专利技术的示范性实施例的透彻理解的目的，详细描述包括特定细节。所属领域的技术人员将显而易见，可在无这些特定细节的情况下实践本专利技术的示范性实施例。在一些情况下，以框图形式展示众所周知的结构及装置，以避免使本文中所呈现的示范性实施例的新颖性模糊不清。本文使用词语“无线功率”来表示在不使用物理电磁导体的情况下发射器到接收器之间发射的与电场、磁场、电磁场或其它相关联的任何形式的能量。本文中描述系统中的功率转换以用无线方式对包含(例如)移动电话、无绳电话、iPod、MP3播放器、手持机等的装置进行充电。一般来说，无线能量传送的一个基本原理包含使用例如30MHz以下的频率的磁性耦合谐振(即，谐振感应)。然而，可采用各种频率，包含准许相对高辐射等级下的免许可(license-exempt)操作的频率，例如135kHz(LF)以下或13.56MHz(HF)。在通常由射频识别(RFID)系统使用的这些频率下，系统必须遵守例如欧洲EN 300330或美国FCC第15部分规范等干扰和安全性标准。借助说明而非限制，本文使用缩写词LF和HF，其中“LF”指代f0＝135kHz且“HF”指代f0＝13.56MHz。图1说明根据各种示范性实施例的无线功率发射系统100。将输入功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，其包括：无线功率接收器，其包括：天线电路，其包括串联谐振储能电路，所述串联谐振储能电路经配置以基于经由近磁场所接收的功率而产生交流电(AC)；功率转换电路，其耦合至所述天线电路，并经配置以至少部分地基于所述交流电(AC)而输出直流电(DC)从而对电池进行充电，所述功率转换电路包含切换元件；以及控制电路，其经配置以改变用以驱动所述切换元件的波形以控制所述功率转换电路的阻抗，所述阻抗在所述功率转换电路的输入处呈现给所述天线电路。

【技术特征摘要】
2008.07.28 US 61/084,246;2009.07.27 US 12/510,1231.一种设备，其包括：无线功率接收器，其包括：天线电路，其包括串联谐振储能电路，所述串联谐振储能电路经配置以基于经由近磁场所接收的功率而产生交流电(AC)；功率转换电路，其耦合至所述天线电路，并经配置以至少部分地基于所述交流电(AC)而输出直流电(DC)从而对电池进行充电，所述功率转换电路包含切换元件；以及控制电路，其经配置以改变用以驱动所述切换元件的波形以控制所述功率转换电路的阻抗，所述阻抗在所述功率转换电路的输入处呈现给所述天线电路。2.一种设备，其包括：无线功率接收器，其包括：天线电路，其包括并联谐振储能电路，所述并联谐振储能电路经配置以基于经由近磁场所接收的功率而产生交流电(AC)；功率转换电路，其耦合至所述天线电路，并经配置以至少部分地基于所述交流电(AC)而输出直流电(DC)从而对电池进行充电，所述功率转换电路包含切换元件；以及控制电路，其经配置以改变用以驱动所述切换元件的波形以控制所述功率转换电路的阻抗，所述阻抗在所述功率转换电路的输入处呈现给所述天线电路。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述并联谐振储能电路包含与第一电容并联的第一电感，所述第一电感和所述第一电容与第二电感串联连接。4.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述功率转换电路包含同步整流器，且所述切换元件包含一个或多个开关，所述一个或多个开关经配置以对所述交流电(AC)进行整流。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述控制电路经配置以将用以驱动所述一个或多个开关的所述波形与所述交流电(AC)同步。6.根据权利要求4所述的设备，其中所述控制电路包含进一步经配置以感测电压和电流中的至少一者的电压感测电路和电流感测电路，所述控制电路经配置以基于所述电压和所述电流中的至少一者来同步所述波形。7.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述功率转换电路进一步包含具有一个或多个开关的同步整流器，且其中所述控制电路经配置以：提供所述波形以驱动所述一个或多个开关，且基于脉冲宽度调制来改变所述波形以驱动所述一个或多个开关。8.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述控制电路进一步包含时钟恢...

【专利技术属性】
技术研发人员：奈杰尔·库克，卢卡斯·西贝尔，汉斯彼得·威德默，
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