无线功率中的电压调节制造技术

本文描述了在系统、方法和设备中用于电压调节的技术。在无线功率接收器中用于电压调节的设备可包括具有输出电压的整流器。所述设备还可包括包含有至少一个电容器的电压补偿逻辑以降低来自整流器的输出电压的电压变化。

【技术实现步骤摘要】

本公开一般涉及用于无线充电的技术。具体地，本公开涉及在无线功率系统中电压的调节。
技术介绍
基本的无线充电系统可包括无线功率发射器单元(PTU)和无线功率接收单元(PRU)。例如，PTU可包括发射(Tx)线圈，并且PRU可包括接收(Rx)线圈。磁共振无线充电可采用Tx线圈和Rx线圈之间的磁力耦合器。在某些情况下，接收的无线功率可能发生变化，这会造成无线充电系统中的效率的问题。在某些情况下，电压的变化可违反无线充电标准规范。附图说明图1是PTU的方框图，PTU用于为PRU提供功率，其中包括经配置用于降低电压的变化的逻辑；图2是经配置用于降低整流器电压的变化的逻辑的图解；图3是按照电容改变电压的曲线图解；图4是按照在无线发射器和无线接收器之间的磁耦合中的阻抗在整流器中电压的改变的曲线图解；图5是经配置根据已整流的电压使用补偿电流源减少整流器功率的变化的逻辑的图解；图6是按照电流在整流器处的电压改变的曲线图解；图7是根据由电流源启用的电流改变在整流器处的电压的时间线图解；以及图8是用于降低在无线充电装置的整流器中电压变化的方法的流程图。贯穿整个公开和图中使用相同的标号来引用相似的组件和特征。100系列中的标号是指最初在图1中发现的特征；200系列中的标号是指最初在
图2中发现的特征；以此类推。具体实施方式本公开一般涉及用于无线充电的技术。具体地，本文所描述的技术包括无线功率整流器和用于减少来自整流器的输出电压的电压变化的电压补偿逻辑。如以上讨论，电压的变化可产生无线充电低效率。例如，具有接收器(Rx)线圈的充电不足的装置的布局的空间自由可导致潜在的大量的整流的接收器电压(Vrect)变化。在某些情况下，由于需要严格的场均匀性，Vrect的变化可能会约束设计。如本文提及的电压补偿逻辑包括一个或多个电路组件、模块或集成组件，其经配置用于降低电压的变化。具体地，电压补偿逻辑可配置用于在诸如无线充电接收线圈的无线充电组件处降低Vrect变化。如下更详细讨论，电压补偿逻辑可包括：在反馈回路处经配置用于减少Vrect变化的的电容器、放大器、电阻器等的一个或多个。在某些情况下，如以下参考图2至图4所讨论，关于Vrect的大量变化可呈现不同的设计挑战。一个设计挑战可包括在预期范围内传送负载调制信号。例如，在某些情况下，可要求负载调制的功率(Prect)在0.5瓦特(W)至1.1W。因此，在某些情况下，本文所讨论的电压补偿逻辑和技术可产生补偿的电流源(I_补偿)，其可用于切换负载调制信号至Vrect(对于任何Vrect，例如Vrect＝4伏特-20伏特)，其中如以下参考图5至图7的更详细的讨论，.5W<Prect＝Vrect*I_补偿<1.1W。在某些情况下，可使用无线充电标准协议(如2014年5月7日由联盟提供的对于无线电源(A4WP)版本1.2.1的贵方)实施本文所讨论的技术。如以下更详细的讨论，无线功率Rx线圈可为在功率接收单元(PRU)中的组件，而无线功率发射(Tx)线圈可为在功率发射单元(PTU)中的组件。然而，可使用任何其他可应用的无线充电标准协议实施本文所描述的技术。图1是用于为PRU提供功率的PTU的方框图，其中磁组件从PTU伸出。PTU 102可经由谐振器106和谐振器108之间的磁电感耦合器耦合到PRU 104，如箭头110所示。谐振器106在本文中可称为PTU 102的Tx线圈106。谐振器108在本文中可称为PRU 104的Rx线圈108。如图1所示，PRU 104可包括逻辑112。逻辑112在本文中可称为电压补偿逻辑112。电压补偿逻辑112可经配置为整流器114的集成组件，或为整流器114的单独组件，或其任意组合。在任何情况下，电压补偿逻辑112可经配置用于降低Vrect的变化。换句话说，电压补偿逻辑112可经配置用于降低通过整流器114的整流电压输出的变化。如以下参考图2和图5更详细的讨论，电压补偿逻辑单元112可由诸如电子电路组件的一个或多个组件组成。例如，电压补偿逻辑112可经实施为电流源以引入关于Vrect变化的极限。作为另一实例，可使用与Rx线圈108相并联的压控电容器实施电压补偿逻辑112。参考图2和图5，同时贯穿本说明书、附图和权利要求，在以下更详细讨论更多细节。在图1中，PRU 104可包括控制器116，其经配置用于检测在Rx线圈108处接收的由Tx线圈106和Rx线圈108之间的电感耦合器产生的电流。在某些情况下，控制器116可经配置用于发起负载调制以传送无线数据广播。在某些情况下，可通过诸如蓝牙低能耗(BLE)模块118的无线数据传输组件实现无线广播。在某些情况下，无线数据传输组件可被集成为控制器116、负载调制电路120、直流到直流(DC2DC)转换器122，或其任意组合的操作，其中可通过负载调制中的模式指示数据传输。如图1所示，DC2DC转换器122提供DC输出至电池124或其它电流/功率消耗组件。DC2DC转换器122可转换由于Tx线圈106、Rx线圈108和整流器114的电感地耦合而接收的DC。PTU 102可包括BLE模块126，其经配置用于与BLE模块118通讯。PTU 102也可包括电流传感器128、控制器130、功率放大器132、DC2DC转换器134、振荡器136以及匹配网络138。电流传感器128可为电流表、电压表或任意其它经配置用于感知由于PTU 102和其它对象(如PRU 104)之间的电感耦合而发生的负载变化的传感器。电流传感器128可提供PTU102的控制器130的负载改变的指示。控制器130可打开功率放大器132，功率放大器132经配置用于接收来自DC2DC转换器134的直流电流(DC)且用于放大和振荡电流。振荡器136可振荡在给定的频率处提供的功率，并且匹配网络138可用于匹配提供至PTU 102的谐振器106的放大的振荡。图1的方框图并不旨在指示PTU 102和/或PRU 104用于包括图1中示出的所有组件。进一步地，PTU 102和/或PRU 104可根据特定实施的细节包括任何图1中没有示出的任何数目的附加组件。图2是经配置用于减少整流器电压的变化的逻辑的图解。在200处一般地示出的逻辑，是图1中的电压补偿逻辑112的一个实施。在图2中，压控电容器202可并联地耦合到诸如图1中的Rx线圈108的Rx线圈。如由图2的耦合器Z21 204所示，Rx线圈108可经配置用于电感地耦合诸如图1中的Tx线圈106的Tx线圈。诸如图1中的整流器114的整流器可输出由图2中Vrect 208示出的电压。在虚线圆圈206处示出的分压器，可经配置用于对Vrect 208采样且用于将Vrect 208降低一小部分使得Vrect 208与参考电压(Vref)210具有可比性。差分放大器212可经配置用于检测Vref 210和Vrect 208已分电压等级之间的差异。在214处示出的偏置电压可基于检测的差异进行调整。偏置电压214与Vref 210和Vrect 208之间的差异成比例。偏置电压214可驱动压控电容器202以改变压控电容器202的电容。可选择分压器206和Vref 210使得Vrect 208增大到高于Vr本文档来自技高网...

【技术保护点】
在无线功率接收器中用于电压调节的装置，包括：包括输出电压的整流器；以及电压补偿逻辑，用于降低来自所述整流器的所述输出电压的电压变化。

【技术特征摘要】
2015.05.14 US 14/712,1441.在无线功率接收器中用于电压调节的装置，包括：包括输出电压的整流器；以及电压补偿逻辑，用于降低来自所述整流器的所述输出电压的电压变化。2.根据权利要求1的所述装置，其中所述电压补偿逻辑包括与无线功率接收线圈相并联的压控电容器。3.根据权利要求1至2的任意组合所述的装置，其中所述电压补偿逻辑产生补偿电流源，所述补偿电流源经配置将所述整流器的功率范围限制在预定范围内。4.根据权利要求3所述的装置，其中限制所述功率范围为在所述无线功率接收器的负载调制期间的电压范围的函数。5.根据权利要求3所述的装置，其中所述电流源包括：第一放大器，用于产生与所述电压范围的下限相关联的第一电压；分压器，用于产生与所述电压范围的上限相关联的第二电压；第二放大器，用于：接收所述第一电压和所述第二电压；以及基于所述第一电压和所述第二电压，在所述预定范围内提供平衡的输出电压。6.根据权利要求1至2的任意组合所述的装置，其中所述电压补偿逻辑包括：压控电容器；差分放大器，经配置用于：检测参考电压和与来自所述整流器的所述输出相关联的电压之间的差异；以及基于检测到的差异，调整提供给所述压控电容器的来自所述差分
\t放大器的偏置电压输出。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述来自所述差分放大器的偏置电压输出在预定的连续范围内。8.根据权利要求6所述的装置，其中所述压控电容器为第一压控电容器，所述压控电容器还包括与所述接收器线圈相串联的第二压控电容器，并且其中所述第一压控电容器和所述第二压控电容器经配置用于向所述整流器提供最小操作电压。9.根据权利要求1至2的任意组合所述的装置，其中所述电压补偿逻辑包括差分放大器，所述差分放大器经配置用于：检测参考电压和与来自所述整流器的输出相关联的电压之间的差异；以及触发在电容器组中的关联值以降低所述压控电容器的电容。10.根据权利要求9所述的装置，其中来自所述差分放大器的偏置电压输出在离散的电压的预定范围内。11.一种在无线功率接收器中用于电压调节的方法，包括：检测整流器的输出电压；以及经由电压补偿逻辑降低所述输出电压的电压变化。12.根据权利要求11所述的方法，其中经由电压补偿逻辑降低所述输出电压的电压变化包括：驱动与无线功率接收线圈并联的压控电容器。13.根据权利要求11至12的任意组合所述的方法，还包括：根据已整流的电压将所述整流器的功率范围限制在预定范围内。14.根据权利要求13所述的方法，其中在所述无线功率接收器的负载调制期间限制所述功率范围。15.根据权利要求13所述的方法，其中经由所述电流源限制所述电压范围包括：在第一放大器处产生与所述电压范围的下限相关联的第一电压；在分压器处产生与所述电压范围的上限相关联的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·卡斯图里，杨松楠，J·罗森菲尔德，I·塞弗，T·D·惠滕，S·波拉特，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US