谐振式无线电源发送电路及其控制方法与阻抗控制电路技术

本发明专利技术提出一种谐振式无线电源发送电路，其具有一输入阻抗，谐振式无线电源发送电路包含：一驱动电路，与一电源耦接，该驱动电路包含至少一功率开关；一切换式谐振控制电路，与该驱动电路耦接，使得该驱动电路操作于一默认的谐振频率；一可调式阻抗匹配电路，与驱动电路耦接，可调式阻抗匹配电路包含至少一可变电容器；一发送电路，与可调式阻抗匹配电路及驱动电路耦接，发送电路包含至少一发送线圈；以及一阻抗控制电路，与可调式阻抗匹配电路及驱动电路耦接，产生一阻抗控制讯号，用以控制可变电容器的电抗，使得谐振式无线电源发送电路的输入阻抗在默认的谐振频率下为匹配。本发明专利技术还提出一种谐振式无线电源发送电路的控制方法与阻抗控制电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种谐振式无线电源发送电路，特别是指一种包含具有可变电容器的可调式阻抗匹配电路的谐振式无线电源发送电路。本专利技术也涉及控制谐振式无线电源发送电路的控制电路与方法。
技术介绍
请参阅图1，现有技术公开一种控制谐振式无线电源发送电路的方法，谐振式无线电源发送电路1包含电源VDD，两个功率开关Q1及Q2，发送线圈L1，阻抗匹配电容Cs，以及零电压切换槽29(ZVStank,zerovoltageswitchingtank)，其包含一电感Lzvs及电容Czvs。零电压切换槽29与Q1并联，其谐振频率设为低频以便对谐振式无线电源发送电路1提供电感性负载。上述现有技术会导致功率开关Q1,Q2具有较大的操作电流，并且在功率开关切换为不导通时，会造成较大的切换损失。图2显示另一现有技术美国专利US2011/0133570的架构，此现有技术中的谐振式无线电源发送电路2可降低所需的发送电路电源VTX_PWR，但是需要额外的电感及电容以达成此目的。图3显示又一现有技术美国专利US2012/0267960的架构，包含谐振式无线电源发送电路3的发送电路24与接收电路41，发送电路24包含发送线圈，其具有电感值Lp，Rp代表发送电路24的杂散电阻，Cp是作为阻抗匹配之用的电容，Cd及与之并联的开关820则组成用以调整阻抗匹配的阻抗匹配电路23。接收电路包含接收线圈，其具有电感值Ls，Rs代表接收电路41的杂散电阻，Cs是作为阻抗匹配之用的电容。上述现有技术使用一个或多个开关与电容的组合，以开关的切换获得阻抗匹配电路的电抗值的改变，进而调整谐振式无线电源发送电路的谐振频率。上述现有技术的缺点在于，由于是以开关820切换调整电抗值，调整电抗值时，不可避免的会有量化误差(quantizationerror)，因此仍会有功率耗损，若欲缩小量化误差，又会需要较多的元件数目。本专利技术相较于图1的现有技术，具有较高的操作效率，并且无需电感器。本专利技术相较于图2的现有技术，仅需要较少的元件数目，并且无需电感器。本专利技术相较于图3的现有技术，可提供连续且为模拟式的阻抗匹配调整，无量化误差，功率损耗较低，具有较高的操作效率，并仅需要较少的元件数目。本专利技术提供一种谐振式无线电源发送电路，其具有可自动调整的阻抗匹配能力、且其阻抗匹配调整无需电感器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷与不足，提出一种谐振式无线电源发送电路，其具有可自动调整的阻抗匹配能力、且其阻抗匹配调整无需电感器。另外，本专利技术还提出了一种谐振式无线电源发送电路的控制方法与阻抗控制电路。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发送电路，其具有一输入阻抗，谐振式无线电源发送电路包含：一驱动电路，与一电源耦接，该驱动电路包含至少一功率开关；一切换式谐振控制电路，与该驱动电路耦接，使得该驱动电路操作于一默认的谐振频率；一可调式阻抗匹配电路，与驱动电路耦接，可调式阻抗匹配电路包含至少一可变电容器(varactor)；一发送电路，与可调式阻抗匹配电路及驱动电路耦接，发送电路包含至少一发送线圈，其中该驱动电路通过其功率开关的切换而驱动该发送线圈；以及一阻抗控制电路，与可调式阻抗匹配电路及驱动电路耦接，产生一阻抗控制讯号，用以控制可变电容器的电抗，使得谐振式无线电源发送电路的输入阻抗在默认的谐振频率下为匹配。在一较佳实施例中，该可调式阻抗匹配电路包含以下组合之一：(一)两个或以上的可变电容器，该两个或以上的可变电容器间互相并联或串联，或并联及串联的组合；或(二)一个或以上的可变电容器，以及一个或以上的电容，其中该一个或以上的可变电容器与该一个或以上的电容之间互相并联或串联，或并联及串联的组合。在一较佳实施例中，该阻抗控制电路根据一与该发送线圈的电压与电流相位差有关的讯号，产生该阻抗控制讯号。在一较佳实施例中，该阻抗控制电路根据该功率开关的一切换时间讯号，以及一与该发送电路的电流或该功率开关的电流有关的讯号，产生该阻抗控制讯号。在一较佳实施例中，该阻抗控制电路根据该功率开关的该切换时间讯号与该发送电路的电流或该功率开关的电流的相位差，产生该阻抗控制讯号。在一较佳实施例中，该阻抗控制电路根据该功率开关的一负向电流(currentinnegativedirection)，产生该阻抗控制讯号。在一较佳实施例中，该阻抗控制电路包含：一负向电流侦测电路，其包含：一第一比较器，将该功率开关的电流与一第一参考电压相比较，产生一负向电流讯号；一延迟器，将该功率开关的该切换时间讯号延迟，产生一递延切换时间讯号；一逻辑电路，以该递延切换时间讯号做为屏蔽，将该负向电流讯号做屏蔽运算成为一负向电流脉波；以及一滤波器，将该负向电流脉波滤波，做为该阻抗控制讯号，用以控制该可变电容器的电抗，使得该谐振式无线电源发送电路的该输入阻抗在该默认的谐振频率下为匹配。在一较佳实施例中，该发送电路的该发送线圈，与该可调式阻抗匹配电路的该可变电容器、及/或一个或以上的电容，并联或串联，或并联及串联的组合。在一较佳实施例中，该驱动电路包含以下的型式之一：半桥式驱动电路或全桥式驱动电路或E类驱动电路。在一较佳实施例中，该驱动电路为差动模式E类驱动电路；该发送电路包含一第一发送线圈以及一第二发送线圈，其中该第一发送线圈与该第二发送线圈串联，该第一发送线圈及该第二发送线圈与该可调式阻抗匹配电路的该可变电容器、及/或一个或以上的电容，并联或串联，或并联及串联的组合。为达上述目的，就另一个观点言，本专利技术也提供了一种阻抗控制电路，用以控制一谐振式无线电源发送电路，该谐振式无线电源发送电路具有一输入阻抗，并包含一驱动电路，与一电源耦接，该驱动电路包含至少一功率开关；一切换式谐振控制电路，与该驱动电路耦接，使得该驱动电路操作于一默认的谐振频率；一可调式阻抗匹配电路，与该驱动电路耦接，该可调式阻抗匹配电路包含至少一可变电容器(varactor)；一发送电路，与该可调式阻抗匹配电路及该驱动电路耦接，该发送电路包含至少一发送线圈，其中该驱动电路通过其功率开关的切换而驱动该发送线圈；该阻抗控制电路与该可调式阻抗匹配电路及该驱动电路耦接，该阻抗控制电路包含：一相差判断电路，根据与流过该功率开关的电流相关的讯号(电流相关讯号)、以及与该功率开关切换时间相关的讯号(开关切换时间相关讯号)，而判断其间的相差；以及一控制讯号选择输出电路，与该相差判断电路耦接，根据该相差判断电路的判断结果，而选择输出一阻抗控制讯号，用以控制该可变电容器的电抗，使得该谐振式无线电源发送电路的该输入阻抗在该默认的谐振频率下为匹配。为达上述目的，就再一个观点言，本专利技术提供了一种控制谐振式无线电源发送电路的方法，该谐振式无线电源发送电路具有一输入阻抗，并包含一驱动电路，与一电源耦接，该驱动电路包含至少一功率开关；一切换式谐振控制电路，与该驱动电路耦接，使得该驱动电路操作于一默认的谐振频率；一可调式阻抗匹配电路，与该驱动电路耦接，该可调式阻抗匹配电路包含至少一可变电容器(varactor)；一发送电路，与该可调式阻抗匹配电路及该驱动电路耦接，该发送电路包含至少一发送线圈，其中该驱动电路通过其功率开关的切换而驱动该发送线圈；该控制方法包含：产生一阻抗控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振式无线电源发送电路，其具有一输入阻抗，其特征在于，该谐振式无线电源发送电路包含：一驱动电路，与一电源耦接，该驱动电路包含至少一功率开关；一切换式谐振控制电路，与该驱动电路耦接，使得该驱动电路操作于一默认的谐振频率；一可调式阻抗匹配电路，与该驱动电路耦接，该可调式阻抗匹配电路包含至少一可变电容器；一发送电路，与该可调式阻抗匹配电路及该驱动电路耦接，该发送电路包含至少一发送线圈，其中该驱动电路通过其功率开关的切换而驱动该发送线圈；以及一阻抗控制电路，与该可调式阻抗匹配电路及该驱动电路耦接，该阻抗控制电路产生一阻抗控制讯号，用以控制该可变电容器的电抗，使得该谐振式无线电源发送电路的该输入阻抗在该默认的谐振频率下为匹配。

【技术特征摘要】
2015.09.19 US 62/220,9821.一种谐振式无线电源发送电路，其具有一输入阻抗，其特征在于，该谐振式无线电源发送电路包含：一驱动电路，与一电源耦接，该驱动电路包含至少一功率开关；一切换式谐振控制电路，与该驱动电路耦接，使得该驱动电路操作于一默认的谐振频率；一可调式阻抗匹配电路，与该驱动电路耦接，该可调式阻抗匹配电路包含至少一可变电容器；一发送电路，与该可调式阻抗匹配电路及该驱动电路耦接，该发送电路包含至少一发送线圈，其中该驱动电路通过其功率开关的切换而驱动该发送线圈；以及一阻抗控制电路，与该可调式阻抗匹配电路及该驱动电路耦接，该阻抗控制电路产生一阻抗控制讯号，用以控制该可变电容器的电抗，使得该谐振式无线电源发送电路的该输入阻抗在该默认的谐振频率下为匹配。2.如权利要求1所述的谐振式无线电源发送电路，其中，该可调式阻抗匹配电路包含以下组合之一：(一)两个或以上的可变电容器，该两个或以上的可变电容器间互相并联或串联，或并联及串联的组合；或(二)一个或以上的可变电容器，以及一个或以上的电容，其中该一个或以上的可变电容器与该一个或以上的电容之间互相并联或串联，或并联及串联的组合。3.如权利要求1所述的谐振式无线电源发送电路，其中，该阻抗控制电路根据一与该发送线圈的电压与电流相位差有关的讯号，产生该阻抗控制讯号。4.如权利要求1所述的谐振式无线电源发送电路，其中，该阻抗控制电路根据该功率开关的一切换时间讯号，以及一与该发送电路的电流或该功率开关的电流有关的讯号，产生该阻抗控制讯号。5.如权利要求4所述的谐振式无线电源发送电路，其中，该阻抗控制电路根据该功率开关的该切换时间讯号与该发送电路的电流或该功率开关的电流的相位差，产生该阻抗控制讯号。6.如权利要求4所述的谐振式无线电源发送电路，其中，该阻抗控制电路根据该功率开关的一负向电流，产生该阻抗控制讯号。7.如权利要求4所述的谐振式无线电源发送电路，其中，该阻抗控制电路包含：一负向电流侦测电路，包含：一第一比较器，将该功率开关的电流与一第一参考电压相比较，产生一负向电流讯号；一延迟器，将该功率开关的该切换时间讯号延迟，产生一递延切换时间讯号；一逻辑电路，以该递延切换时间讯号做为屏蔽，将该负向电流讯号做屏蔽运算成为一负向电流脉波；以及一滤波器，将该负向电流脉波滤波，做为该阻抗控制讯号。8.如权利要求7所述的谐振式无线电源发送电路，其中，还包含：一第二比较器，将该滤波器的输出讯号与一第二参考电压比较，产生一选择讯号；以及一多任务器，根据该选择讯号，选择该滤波器的输出讯号或该第二参考电压或一第三参考电压，做为该阻抗控制讯号。9.如权利要求1所述的谐振式无线电源发送电路，其中，该发送电路的该发送线圈，与该可调式阻抗匹配电路的该可变电容器、及/或一个或以上的电容，并联或串联，或并联及串联的组合。10.如权利要求1所述的谐振式无线电源发送电路，其中，该驱动电路包含以下的型式之一：半桥式驱动电路或全桥式驱动电路或E类驱动电路。11.如权利要求1所述的谐振式无线电源发送电路，其中：该驱动电路为差动模式E类驱动电路；该发送电路包含一第一发送线圈以及一第二发送线圈，其中该第一发送线圈与该第二发送线圈串联，该第一发送线圈及该第二发送线圈与该可调式阻抗匹配电路的该可变电容器、及/或一个或以上的电容，并联或串联，或并联及串联的组合。12.一种控制谐振式无线电源发送电路的方法，该谐振式无线电源发送电路具有一输入阻抗，并包含一驱动电路，与一电源耦接，该驱动电路包含至少一功率开关；一切换式谐振控制电路，与该驱动电路耦接，使得该驱动电路操作于一默认的谐振频率；一可调式阻抗匹配电路，与该驱动电路耦接，该可调式阻抗匹配电路包含至少一可变电容器；一发送电路，与该可调式阻抗匹配电路及该驱动电路耦接，该发送电路包含至少一发送线圈，其中该驱动电路通过其功率开关的切换而驱动该发送线圈；其特征在于，该控制方法包含：产生一阻抗控制讯号；以及根据该阻抗控制讯号，控制该可变电容器的电抗，使得该谐振式无线电源发送电路的该输入阻抗在该默认的谐振频率下为匹配。13.如权利要求12所述的控制谐振式无线电源发送电路的方法，其中，该可调式阻抗匹配电路包含以下的组合之一：(一)两个或以上的可变电容器，该两个或以上的可变电容器间互相并联或串联，或并联及串联的组合；或(二)一个或以上的可变电容器，以及一个或以上的电容，其中该一个或以上的可变电容器与该一个或以上的电容之间互相并联或串联，或并联及串联的组合。14.如权利要求12所述的控制谐振式无线电源发送电路的方法，其中，产生该阻抗控制讯号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国基，魏维信，王志贤，
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