谐振式无线电源接收电路及其控制电路与方法技术

本发明专利技术提出一种谐振式无线电源接收电路，其具有一整流输出负载阻抗，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出；一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出；以及一回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接。另外，本发明专利技术还提出了一种谐振式无线电源接收电路的控制电路与方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种谐振式无线电源接收电路，特别是指一种包含具有可调式阻抗匹配电路的谐振式无线电源接收电路。本专利技术也涉及控制谐振式无线电源接收电路的控制电路与方法。
技术介绍
请参阅图1A的现有技术，图中示出了一种常见的谐振式无线电源系统1，包含谐振式无线电源发送电路20及谐振式无线电源接收电路30，其中谐振式无线电源发送电路20包含电源21，驱动电路22，阻抗匹配电路23，以及发送电路24。谐振式无线电源接收电路30则包含接收电路31，阻抗匹配电路32，整流电路33，直流直流转换电路34，以及负载35。图1A中，谐振式无线电源发送电路20将电源功率发送至无线场(wireless field)40中(例如但不限于磁场，电场，电磁场)；发送至无线场40中的功率，谐振式无线电源接收电路30在无线场40中通过接收电路31与阻抗匹配电路32，在谐振作用之下，以例如但不限于耦合、感应或捕捉的方式来接收无线场40中的功率，并经整流电路33整流，再由直流直流转换电路34转换后，供应负载35，以达成无线功率传输。请参阅图1B及图1C，图中示出了图1A现有技术谐振式无线电源接收电路30，其中接收电路与阻抗匹配电路的组合的两种实施例；图1B中的接收电路311与阻抗匹配电路321为并联谐振；图1C中的接收电路312与阻抗匹配电路322为串联谐振。图1A～1C中所示的现有技术，其缺点在于，谐振式无线电源接收电路30中的电容器(如图1B及图1C中的C1)为固定电容值，因此其谐振频率亦为固定值，在偏离谐振(off resonance)的情况下，或是如图1A的谐振式无线电源发送电路20与谐振式无线电源接收电路30之间的距离太远，可能会有整流电路33的输出电压过低，造成耦接于其后的电路(如图1A中的直流直流转换电路34与负载35)无法正常工作的问题。请参阅图2A-2B，图中示出了谐振式无线电源接收电路的另一种现有技术，谐振式无线电源接收电路30包含了1倍/2倍主动式整流器38(其详细电路如图2B)，该1倍/2倍主动整流器38可将无线感应接收的交流电压，以1倍或2倍的整流电压输出，以解决前述整流电路的输出电压过低的问题。然而上述图2A,2B的现有技术的缺点在于，第一、该1倍/2倍主动整流器38的电路结构十分复杂，需要使用许多元件；第二、其电压调整的倍率选项仅有两种，但如前述，谐振式无线电源接收电路30以谐振方式接收到的功率数值并不确定，有可能在某些情况下，整流电路的输出电压1倍则过低、2倍则过高，导致耦接其后的后级电路无法正常工作或是损坏。本专利技术相较于图1A～1C的现有技术，具有回授控制整流电路输出，可避免整流电路的输出电压过低的问题。本专利技术相较于图2A-2B的现有技术，具有连续可调整的整流电路输出，可避免整流电路的输出电压过高或过低的问题，电路亦可使用较少的元件，相较于此现有技术而言，可降低制造成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种谐振式无线电源接收电路及其控制电路与方法。该谐振式无线电源接收电路具有连续可调整的整流电路输出，可避免整流电路的输出电压过高或过低的问题，电路亦可使用较少的元件，可降低制造成本。为达上述目的，就其中一个观点言，本专利技术提供了一种谐振式无线电源接收电路，其具有一整流输出负载阻抗(Load Impedance of Rectified Output)，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出(Rectified Output)，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载，其中该整流输出负载阻抗包括该直流直流转换电路的输入阻抗；以及一回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接，该回授及补偿控制电路根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出负载阻抗为一默认的阻抗值。在一较佳实施例中，该回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接，该回授及补偿控制电路，根据该整流输出电压，产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出电压为一默认的电压值。在一较佳实施例中，该回授及补偿控制电路，与该直流直流转换电路耦接；该回授及补偿控制电路，还根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一转换控制讯号，用以控制该直流直流转换电路的该输出电流，使得该整流输出电压不小于一默认的电压下限值。在一较佳实施例中，该回授及补偿控制电路包含一比较电路，该比较电路将该整流输出电压与一参考电压相比较，该回授及补偿控制电路根据该比较电路的输出讯号，产生该阻抗控制讯号。在一较佳实施例中，该回授及补偿控制电路包含一比较电路，该比较电路将该整流输出电压与一参考电压相比较，该回授及补偿控制电路根据该比较电路的输出讯号，产生该阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，使得该整流输出电压不大于一默认的电压上限值。在一较佳实施例中，该可调式阻抗匹配电路包含至少一可变电容电路；该回授及补偿控制电路根据该阻抗控制讯号，调整该可变电容电路的电抗，以调整该可调式阻抗匹配电路的阻抗；其中所述可变电容电路，与该接收电路之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合；以及其中所述可变电容电路之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合。在一较佳实施例中，该可变电容电路包含至少一可变电容器(varactor)；该回授及补偿控制电路根据该阻抗控制讯号，改变该可变电容器的电抗，以调整该可变电容电路的电抗。在一较佳实施例中，该可变电容电路包括至少一开关与至少一电容器(capacitor)；所述开关与所述电容器之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合；该回授及补偿控制电路根据该阻抗控制讯号，控制所述开关的导通或不导通，以调整该可变电容电路的电抗。为达上述目的，就另一个观点言，本专利技术也提供了回授及补偿控制电路，用以控制一谐振式无线电源接收电路，该谐振式无线电源接收电路，其具有一整流输出负载阻抗(Load Impedance of Rectified Output)，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出(Rectified Output)，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载，其中该整流输出负载阻抗包括该直流直流转换电路的输入阻抗；其中该回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接，该回授及补偿控制电路包含：一参考电压产生器，根据该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振式无线电源接收电路，其具有一整流输出负载阻抗，其特征在于，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载，其中该整流输出负载阻抗包括该直流直流转换电路的输入阻抗；以及一回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接，该回授及补偿控制电路根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出负载阻抗于一默认的阻抗值。

【技术特征摘要】
2015.02.26 US 62/121,4611.一种谐振式无线电源接收电路，其具有一整流输出负载阻抗，其特征在于，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载，其中该整流输出负载阻抗包括该直流直流转换电路的输入阻抗；以及一回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接，该回授及补偿控制电路根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出负载阻抗于一默认的阻抗值。2.一种谐振式无线电源接收电路，其特征在于，包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载；以及一回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接，该回授及补偿控制电路，根据该整流输出电压，产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出电压于一默认的电压值。3.如权利要求1所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该回授及补偿控制电路，与该直流直流转换电路耦接；该回授及补偿控制电路，还根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一转换控制讯号，用以控制该直流直流转换电路的该输出电流，使得该整流输出电压不小于一默认的电压值。4.如权利要求2所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该回授及补偿控制电路，与该直流直流转换电路耦接；该回授及补偿控制电路，还根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一转换控制讯号，用以控制该直流直流转换电路的该输出电流，使得该整流输出电压不小于一默认的电压下限值。5.如权利要求2所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该回授及补偿控制电路包含一比较电路，该比较电路将该整流输出电压与一参考电压相比较，该回授及补偿控制电路根据该比较电路的输出讯号，产生该阻抗控制讯号。6.如权利要求1至4中任一项所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该回授及补偿控制电路包含一比较电路，该比较电路将该整流输出电压与一参考电压相比较，该回授及补偿控制电路根据该比较电路的输出讯号，产生该阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，使得该整流输出电压不大于一默认的电压上限值。7.如权利要求1至2中任一项所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该可调式阻抗匹配电路包含至少一可变电容电路；该回授及补偿控制电路根据该阻抗控制讯号，调整该可变电容电路的电抗，以调整该可调式阻抗匹配电路的阻抗；其中所述可变电容电路，与该接收电路之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合；以及其中所述可变电容电路之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合。8.如权利要求7所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该可变电容电路包含至少一可变电容器；该回授及补偿控制电路根据该阻抗控制讯号，改变该可变电容器的电抗，以调整该可变电容电路的电抗。9.如权利要求7所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该可变电容电路包括至少一开关与至少一电容器；所述开关与所述电容器之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合；该回授及补偿控制电路根据该阻抗控制讯号，控制所述开关的导通或不导通，以调整该可变电容电路的电抗。10.一种回授及补偿控制电路，用以控制一谐振式无线电源接收电路，该谐振式无线电源接收电路具有一整流输出负载阻抗，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；以及一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载，其中该整流输出负载阻抗包括该直流直流转换电路的输入阻抗；其中该回授及补偿控制电路与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接；其特征在于，该回授及补偿控制电路包含：一参考电压产生器，根据该整流输出电流，产生第一参考电压，其中该第一参考电压对应于该整流输出电流与一预设的阻抗值相乘；以及一阻抗控制器，根据该整流输出电压与该第一参考电压产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，使得该整流输出电压对应于该第一参考电压，以调节该整流输出负载阻抗于该默认的阻抗值。11.一种回授及补偿控制电路，用以控制一谐振式无线电源接收电路，该谐振式无线电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国基，魏维信，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71