用于以电容方式驱动负载的系统技术方案

一种电容式驱动系统（100），包括：- 供应设备（10），其包括功率生成器（13）、电容式传送电极（11,12）、以及优选地串联连接在功率生成器和所述传送电极中的至少一个之间的至少一个电感器（16）；- 至少一个负载设备（20），其包括两个电容式接收器电极（21,22）和耦合到所述接收器电极的至少一个负载构件（23）。为了进行谐振能量输送，供应设备和负载设备具有能够能量输送位置，在该能量输送位置中所述传送电极中的第一个连同所述接收器电极中的第一个一起限定第一输送电容器（31），而同时所述传送电极中的第二个连同所述接收器电极中的第二个一起限定第二输送电容器（32）。至少一个辅助电容（111;112;121;122）与电感器和负载串联连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体涉及向负载设备的无线功率输送的领域。在特定实施例中，负载设备是包括一个或多个光生成单元的照明设备。在另一示例中，输送涉及对电器（例如电话）的电池充电。将针对这些示例具体地解释本专利技术而不意图将本专利技术的范围限制于这些示例。
技术介绍
传统上，从源向负载的电功率经由线缆输送，其显而易见地要求负载设备经由线缆连接到源。能够移动负载设备的期望引起具有线缆中的连接器的解决方案，这样的连接器做出机械（欧姆）接触。然而存在其中期望常常移动负载设备的示例，在该情况下，常常连接/断开这样的连接器的需要变成负担。实际示例包括电动牙刷、电话，以及还有灯。为了满足这样的期望，已经开发无线功率输送。在这样的设备中，连接器涉及电感式或电容式耦合。典型地，耦合组件之一布置在负载设备本身的外壳内或者附连到它。例如，在电感式耦合的情况下，负载设备的外壳可以包含接收器线圈，其为了功率输送而将耦合到对接站中的传送线圈，两个耦合的线圈基本上构成变压器。在电容式耦合的情况下，负载设备将包括至少一个接收器电极，其为了功率输送将以电容方式耦合到诸如例如对接站之类的供应结构中的传送电极。这样的接收器电极和传送电极通常实现为板，并且当耦合时，它们一起限定电容器。图1是示意性图示了电容式驱动系统1的框图，包括供应设备10和分离的负载设备20。供应设备10包括两个板形传送电极11,12，其可以被视为输出端子。供应设备10还包括用于生成AC功率的功率生成器13。供应设备10的第一输出端子14连接到传送电极中的第一个11，而供应设备10的第二输出端子15连接到传送电极中的第二个12。至少一个电感器16串联连接在供应设备10与传送电极11,12之间。负载设备20包括串联连接在第一板形接收器电极21与第二板形接收器电极22之间的至少一个负载构件23。负载构件23被描绘为电阻器，并且理想地可以具有欧姆特性。传送电极11,12接近供应设备10的外表面定位，并且接收器电极21,22靠近负载设备20的外表面定位。接收器电极21,22的部署与传送电极11,12的部署匹配，使得负载设备20和供应设备10可以在能量输送位置中彼此紧密接近地放置，在能量输送位置中第一传送电极11连同第一接收器电极21一起限定第一输送电容器31，而同时第二传送电极12连同第二接收器电极22一起限定第二输送电容器32。电感器16连同电容器31和32一起限定具有谐振频率的谐振电路，并且功率生成器13设计为在所述谐振频率处生成AC输出信号，使得电路谐振地操作并且功率从功率生成器13高效地输送到负载构件23。存在其中负载设备20一次性安装到供应设备10的应用，并且存在其中负载设备20频繁地连接到供应设备10和从其断开的应用。在任何情况下，存在以下问题：输送电容器31,32的精确实际电容值取决于负载设备20的精确实际放置的境况。负载设备20关于供应设备10的位移，或者触点之间的污物碎片的偶然存在，或者在应用附加电介质接触液体的情况下电介质性质的变化，将导致输送电容器31,32的实际电容值的变化，其继而将导致实际谐振频率的变化，以及因而由于功率生成器13设定成在设计谐振频率处操作所致的输送到负载构件23的功率的变化。这样的变化是不合期望的，其中非便利水平取决于情况。在电器充电器的情况下，充电至所要求的水平可能花费比预期更长的时间，或者为电池不充分地充电并且将在预期到这一点之前耗尽。在并联地驱动多个相互相同的负载的情况下，负载接收不同量的功率。在具有并联驱动的多个照明单元的照明系统的情况下，相应的照明单元产生相互不同的输出光水平，其是观察者清晰可见的。对于驱动系统的开发者和制造商而言，这样的可能变化意味着存在关于输送电容器31,32的实际电容值的不确定性，即便是所有组件已经以很好的精度制造。如果制造商想要避免以上提及的问题，则需要对功率生成器的适配。US2009/302690A1公开了一种功率传送系统，其包括功率供应装置和功率接收装置。功率供应装置包括功率生成器、第一谐振单元和功率供应电极。第一谐振单元包括电感组件和/或电容组件并且使功率信号谐振，该谐振功率信号由功率供应电极在外部辐射。功率接收装置包括用于接收所辐射的功率信号的功率接收电极以及具有电感组件和/或电容组件的第二谐振单元。功率供应电极和功率接收电极限定输送电容器。为了通过释放空间关系上的约束而更高效地传送功率，功率传送系统提供有控制单元。控制单元基于功率测量单元所测量的功率值来控制第一或第二谐振单元的电感组件和/或电容组件。这是补偿空间或放置偏离的相当复杂的方式。
技术实现思路
本专利技术的一般目的是消除或至少减少以上提及的问题。根据本专利技术的重要方面，与输送电容器串联地包括至少一个辅助电容，要么包括在供应设备中或负载设备中，要么包括在二者中。辅助电容优选地设计成具有比输送电容器的最佳设计电容低的电容值，并且优选地制造成比输送电容器的预期变化更好的精度。作为结果，系统的谐振性质主要由辅助电容确定，使得系统作为整体的精度已经改进。在从属权利要求中提及另外的有利详情。附图说明将通过参照附图对一个或多个优选实施例的以下描述来进一步解释本专利技术的这些及其它方面、特征和优点，其中相同参考标号指示相同或相似部分，并且其中：图1是示意性图示了电容式驱动系统的框图；图2是示意性图示了电容式驱动系统的框图；图3是示意性图示了用于驱动多个负载的电容式驱动系统的框图；图4是示意性图示了用于驱动多个负载的电容式驱动系统的框图；图5A和5B是示意性图示了能够以电容方式驱动的负载设备的示例的框图；图6A和6B是示意性图示了能够以电容方式驱动的负载设备的其它示例的框图；图7是示意性图示了能够以电容方式驱动的负载设备的另一示例的框图；图8是示意性图示了能够以电容方式驱动的负载设备的另一示例的框图；图9是示意性图示了半导体构建组件的框图。具体实施方式图2是与图1相当的、电容式驱动系统100的框图，其图示了成为本专利技术基础的基本原理。该图针对与输送电容器31,32串联地包括的辅助电容示出了四个可能的位置。第一辅助电容111被示出在供应设备10中的第一可能位置处，与第一传送电极11和电感器16串联。第二辅助电容112被示出在供应设备10中的第二可能位置处，与生成器的相反输出15和第二传送电极12串联。第三辅助电容121被示出在负载设备20中的第一可能位置处，在负载23与第一接收器电极21之间。第四辅助电容122被示出在负载设备20中的第二可能位置处，在<本文档来自技高网...

【技术保护点】
电容式驱动系统（100），包括：‑ 供应设备（10），供应设备（10）包括具有两个输出端子（14,15）的功率生成器（13），电容式传送电极（11,12）的至少一个集合耦合到输出端子（14,15）中的相应输出端子（14,15）；‑ 至少一个负载设备（20），负载设备（20）包括两个电容式接收器电极（21,22）和耦合到所述接收器电极（21,22）的至少一个负载构件（23）；其中供应设备（10）和负载设备（20）中的至少一个包括与所述相应电极（11,12;21,22）中的至少一个串联连接的至少一个电感器（16）；其中供应设备（10）和负载设备（20）具有能量输送位置，在该能量输送位置中所述传送电极中的第一个（11）连同所述接收器电极中的第一个（21）一起限定第一输送电容器（31），而同时所述传送电极中的第二个（12）连同所述接收器电极中的第二个（22）一起限定第二输送电容器（32）；其中在能量输送位置中，谐振能量输送从供应设备（10）向负载构件（23）发生；其中在包含至少一个电感器（16）和能量输送位置中的负载构件（23）的谐振电路中，至少一个辅助电容（111;112;121;122）与电感器（16）和负载构件（23）串联连接；并且其中，‑ 辅助电容具有比输送电容器的设计电容低的电容值；并且‑ 辅助电容具有比输送电容器的预期变化更好的精度。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.09 EP 13187953.81.电容式驱动系统（100），包括：
-供应设备（10），供应设备（10）包括具有两个输出端子（14,15）的功率生成器（13），电
容式传送电极（11,12）的至少一个集合耦合到输出端子（14,15）中的相应输出端子（14,
15）；
-至少一个负载设备（20），负载设备（20）包括两个电容式接收器电极（21,22）和耦合
到所述接收器电极（21,22）的至少一个负载构件（23）；
其中供应设备（10）和负载设备（20）中的至少一个包括与所述相应电极（11,12;21,22）
中的至少一个串联连接的至少一个电感器（16）；
其中供应设备（10）和负载设备（20）具有能量输送位置，在该能量输送位置中所述传送
电极中的第一个（11）连同所述接收器电极中的第一个（21）一起限定第一输送电容器（31），
而同时所述传送电极中的第二个（12）连同所述接收器电极中的第二个（22）一起限定第二
输送电容器（32）；
其中在能量输送位置中，谐振能量输送从供应设备（10）向负载构件（23）发生；
其中在包含至少一个电感器（16）和能量输送位置中的负载构件（23）的谐振电路中，至
少一个辅助电容（111;112;121;122）与电感器（16）和负载构件（23）串联连接；
并且其中，
-辅助电容具有比输送电容器的设计电容低的电容值；并且
-辅助电容具有比输送电容器的预期变化更好的精度。
2.根据权利要求1的电容式驱动系统，其中供应设备（10）包括串联连接在功率生成器
（13）和所述传送电极（11,12）中的至少一个之间的至少一个电感器（16）。
3.适合用于根据权利要求1的电容式驱动系统的电容式供应设备（10），包括具有两个
输出端子（14,15）的功率生成器（13）、耦合到输出端子（14,15）中的相应输出端子的电容式
传送电极（11,12）的至少一个集合、以及与所述传送电极（11,12）中的至少一个串联连接的
至少一个辅助电容（111;112）;
所述传送电极（11,12）设计并适合用于与适用于根据权利要求1的电容式驱动系统的
负载设备（20）的两个电容式接收器电极（21,22）进行电容式耦合，所耦合的传送和接收器
电极限定输送电容器；
供应设备（10）优选地还包括串联连接在功率生成器（13）与所述传送电极（11,12）中的
至少一个之间的至少一个电感器（16）；
其中辅助电容具有比输送电容器的设计电容低的电容值，并且具有比输送电容器的预
期变化更好的精度。
4.根据权利要求3的电容式供应设备（310），包括耦合到所述输出端子（14,15）的多个
电容式传送电极（311,312），还包括与相应传送电极（311,312）串联连接的相应辅助电容
（340;350）。
5.根据权利要求3的电容式供应设备（310），包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：A森佩，TJP范登比格拉亚尔，
申请(专利权)人：飞利浦灯具控股公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL