使用具有旁路模式的电力转换器进行无线电力传输的系统和方法技术方案

使用具有旁路模式的电力转换器的无线电力传输的系统和方法包括电力转换器。电力转换器包括：脉冲开关；电容器，被配置为向脉冲开关提供驱动电压；第一电路，被配置为在电力转换器在开关操作模式下操作时对电容器充电；以及第二电路，被配置为在电力转换器在旁路操作模式下操作时对电容器充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用具有旁路模式的电力转换器进行无线电力传输的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2015年10月27日提交的美国专利申请号14/923,736的优先权，出于所有目的将其内容通过引用整体并入本文。
本公开总体涉及无线电力传输，并且更具体地涉及使用具有旁路模式的电力转换器的无线电力传输。
技术介绍
无线电力传输提供了一种用于在不使用传统电线的情况下输送电力的便捷技术。除了其他优点之外，无线电力传输还减少与电线相关的安全隐患(诸如跳闸和火灾危险)，并通过减少电线混乱来提高美感。更进一步，无线电力传输是对于便携式电子设备有线充电的麻烦少且经济有效的替代方案。例如，对于每天充电的便携式电子设备，无线电力传输可降低错误放置有线充电器的可能性，并防止与重复插拔设备相关的磨损和撕扯。因此，希望提供改进的无线电力传输系统。
技术实现思路
根据-些实施例，一种电力转换器包括：脉冲开关；电容器，被配置为向脉冲开关提供驱动电压；第一电路，被配置为在电力转换器在开关操作模式下操作时对电容器充电；以及第二电路，被配置为在电力转换器在旁路操作模式下操作时对电容器充电。根据一些实施例，一种系统包括：反馈电路，基于电力转换器的输出电压和参考电压来生成脉宽调制信号；以及阈值电压检测电路。阈值电压检测电路被配置为确定脉宽调制信号的占空比是否超过预定阈值。当占空比超过预定阈值时，阈值电压检测电路进一步配置为发送第一信号以闭合与电力转换器相关联的旁路开关并发送第二信号以启用与脉冲开关关联的电荷泵，该脉冲开关与电力转换器相关联。根据一些实施例，一种方法包括减小电力转换器的输入端子和输出端子之间的电压差。当电压差降到第一阈值电压以下时，该方法还包括：启用与电力转换器的高侧n型晶体管相关联的电荷泵，并闭合与电力转换器相关联的旁路开关。附图说明图1是根据一些实施例的具有转换器旁路模式的电子系统的简化图。图2是根据一些实施例的具有旁路模式的降压转换器的简化图。图3是根据一些实施例的控制器子电路的简化图。图4是示出了在开关模式和旁路模式的操作之间转换时与降压转换器和控制器子电路的各个节点对应的时序图的简化图。图5是根据一些实施例的具有启用/禁用功能的电荷泵电路的简化图。图6是示出了在半开关周期期间施加到电荷泵电路的控制节点的各种控制信号的时序图的简化图。图7是根据一些示例的阈值电压检测电路的简化图。图8是示出了与阈值电压检测电路的各个节点对应的时序图的简化图。图9是根据一些实施例的用于在电力转换器中在开关模式和旁路模式之间转换的方法的简化图。图10是用于保护电力转换器的旁路开关的旁路开关保护系统的简化图。图11是根据一些实施例的用于具有旁路开关保护系统的电力转换器中的状态机的简化图。在附图中，具有相同附图标记的元件具有相同或类似的功能。具体实施方式在下面的描述中，阐述了与本公开一致的一些实施例的具体细节。然而，对于本领域技术人员显然的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践一些实施例。本文公开的具体实施例意在说明而不是限制性的。本领域技术人员可以实现本公开的范围和精神内的其它元件，尽管这里没有具体描述。此外，为了避免不必要的重复，可以将与一个实施例相关联地示出和描述的一个或多个特征并入其它实施例，除非另有具体描述或者如果该一个或多个特征使得实施例不起作用。前面讨论过的无线电力传输的优点可以在无线电力接收器使用小型、轻量和/或具有成本有效的组件设计时得到增强。此外，期望的是，无线电力接收器包括提高各种子模块的能量效率和可靠性的特征。例如，许多无线电力接收器包括DC-DC电力转换器，例如降压转换器。尽管DC-DC电力转换器经常用于无线电力接收器中，但有些情况下，将DC-DC转换器级旁路的能效更高。然而，实现用于将DC-DC转换器旁路的电路存在许多挑战，例如防止通过旁路电路的过电流。此外，在很多情况下，用于DC-DC电力转换器的最小可用开关组件是n型晶体管，其可能比它们的p型对应物小两至三倍。然而，使用n型晶体管构建DC-DC电力转换器存在独特的挑战，特别是对于n型高侧晶体管。因此，期望为使用n型高侧晶体管的电力转换器提供可靠高效的旁路机构。图1是根据一些实施例的具有转换器旁路模式的电子系统100的简化图。电子系统100包括电子设备110。电子设备110实际上可以是任何电子设备，诸如台式或便携式计算机、移动计算设备(诸如智能电话或手表、遥控器、电动和/或混合动力电动车辆)等。电子设备110可以包括用作电子系统100的负载的一个或多个电子模块120。电子模块120可以包括上述电子设备的任何电子部件，例如集成电路、显示器、致动器、传感器、信号处理器电路等和/或其组合。在一些示例中，电子模块120可以耦合到电池125。电池125在充电时用作电子系统100的负载并且在放电时用作电源。根据一些示例，当电子模块120从外部电源接收电力时电池125可以被充电，并且当没有外部电源可用时可以使电池125放电。电池125可以包括任何合适的能量存储设备，例如但不限于锂离子电池、电容器、超级电容器等。电子设备110使用电源130接收电力。根据一些实施例，电源130可以包括整流器140和转换器150。整流器140执行交流(AC)到直流(DC)转换以将接收到的AC电力转换成DC电力。整流器140可以使用任何合适的拓扑或拓扑的组合(诸如全桥和/或半桥)，并且可以是同步的或异步的。转换器150执行DC-DC转换以使DC电力的电压移位，以传递到电子模块120和/或电池125。像整流器140一样，转换器150可以使用任何合适的拓扑(包括同步或异步拓扑)。例如，当转换器150是DC-DC开关模式转换器时，转换器150的拓扑结构可以包括降压、升压、降压-升压、反激(flyback)、正向或任何其他合适的DC-DC开关模式拓扑。根据一些实施例，转换器150可以具有允许将功率转换步骤旁路的旁路模式。根据这样的实施例，转换器150可以与旁路开关160相关联。当旁路开关160断开时，来自整流器140的电力在被传递到电子模块120之前由转换器150调节。当旁路开关160闭合时，来自整流器140的电力直接传递到电子模块120，而无需由转换器150进一步调节。例如，当来自整流器140的电力适合于传递到电子模块120而不需要转换器150进一步调节时，转换器150的旁路模式减少了在电力转换步骤可以被跳过的情况下与转换器150相关联的能量损失。电源130从外部电源170接收电力。如图1所示，电源130可以被配置为无线电力接收器。根据这样的实施例，外部电源170被配置为无线电力发射器。根据一些示例，电磁场可以用于将来自外部电源170的电力发射到电源130。在一些实施例中，当电磁场包括随时间变化的磁场时，外部电源160可以使用感应式近场和/或谐振电力传输耦合机构和/或类似物耦合到电源130。为了促进这样的实施例，外部电源170和电源130可以包括用于无线电力传输的感应线圈180。除了传输电力之外，电磁场还可以用于在电子设备110和外部电源170之间传送数据。尽管图1描绘了从外部电源170到电源130的无线电力传输，但应该理解，电源130可以替代地或附加地被配置为有线电源。为了促进这样的实施例，外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力转换器，包括：脉冲开关；电容器，被配置为向所述脉冲开关提供驱动电压；第一电路，被配置为在所述电力转换器在开关操作模式下操作时对所述电容器充电；以及第二电路，被配置为在所述电力转换器在旁路操作模式下操作时对所述电容器充电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.27 US 14/923,7361.一种电力转换器，包括：脉冲开关；电容器，被配置为向所述脉冲开关提供驱动电压；第一电路，被配置为在所述电力转换器在开关操作模式下操作时对所述电容器充电；以及第二电路，被配置为在所述电力转换器在旁路操作模式下操作时对所述电容器充电。2.根据权利要求1所述的电力转换器，其中，所述脉冲开关包括高侧n型晶体管。3.根据权利要求2所述的电力转换器，其中，所述高侧n型晶体管是n型金属氧化物半导体NMOS晶体管。4.根据权利要求1所述的电力转换器，其中，所述第一电路包括自举电路。5.根据权利要求1所述的电力转换器，其中，所述第二电路包括电荷泵电路。6.根据权利要求1所述的电力转换器，其中，所述电力转换器是DC-DC电力转换器。7.根据权利要求6所述的电力转换器，其中，所述电力转换器具有同步降压拓扑。8.根据权利要求1所述的电力转换器，还包括耦合在所述电力转换器的输入节点和输出节点之间的旁路开关。9.根据权利要求8所述的电力转换器，其中，所述旁路开关是n型晶体管。10.根据权利要求8所述的电力转换器，还包括控制器，所述控制器被配置为：确定所述输出节点和所述输入节点之间的差分电压何时降到阈值电压以下；当所述差分电压降到所述阈值电压以下时：闭合所述旁路开关；并且启用所述第二电路。11.根据权利要求10所述的电力转换器，其中，确定所述差分电压何时降到所述阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗萨里奥·帕戈诺，西马克·阿贝丁普尔，安琪·玛利亚·戈麦斯阿奎罗，克里斯托夫·约瑟夫·达夫龙，
申请(专利权)人：集成装置技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US