本发明专利技术题为“具有正弦脉冲宽度调制的无线充电装置”。无线功率系统具有无线功率传输装置和无线功率接收装置。无线功率传输装置可包括被配置为驱动谐振电路的逆变器，并且可还包括正弦脉冲宽度调制(PWM)信号发生器，该正弦脉冲宽度调制(PWM)信号发生器被配置为生成对应的正弦PWM控制信号。逆变器可具有接收正弦PWM控制信号的输入。正弦PWM控制信号可表现出总和等于正弦PWM控制信号的目标占空比的多个不同脉冲宽度。以这种方式操作，无线功率传输装置表现出减小的谐波失真，从而减轻不需要的辐射杂散发射。
Wireless charging device with sinusoidal pulse width modulation
【技术实现步骤摘要】
具有正弦脉冲宽度调制的无线充电装置本专利申请要求于2018年6月11日提交的美国专利申请No.16/005,382以及于2018年3月28日提交的临时专利申请No.62/649,486的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。
本专利技术整体涉及功率系统，并且更具体地，涉及用于给电子装置充电的无线功率系统。
技术介绍
在无线充电系统中，无线充电垫向放置在垫上的便携式电子装置无线传输功率。便携式电子装置具有线圈和整流器电路系统。便携式电子装置中的线圈接收来自在无线充电垫中的线圈的交流电无线功率信号，所述无线充电垫与便携式电子装置中的线圈重叠。整流器电路系统将接收的信号转换为直流功率。
技术实现思路
无线功率系统具有无线功率传输装置和无线功率接收装置。无线功率接收装置具有接收来自无线功率传输装置的无线功率信号的接收线圈并且具有由接收的无线功率信号产生直流功率的整流器。无线功率传输装置具有无线功率传输电路系统，所述无线功率传输电路系统包括谐振电路，用于驱动谐振电路的逆变器，以及以选定的占空比将周期控制信号输出到逆变器的脉冲宽度调制(PWM)信号发生器。谐振电路可包括无线功率传输线圈以及耦合到无线功率传输线圈的电容器。逆变器可包括第一开关，与第一开关串联耦合的第二开关，以及与第一开关并联耦合并且被配置为滤除不需要的高频分量的电容器。PWM信号发生器可包括比较器，所述比较器具有接收第一周期信号的第一(负)输入，接收第二周期信号的第二(正)输入，以及提供控制信号的输出。第一周期信号可具有第一频率，而第二周期信号可具有大于第一频率的第二频率(例如，第二频率可以是第一频率的至少10倍)。第一周期信号可以是正弦波形。第二周期信号可以是周期斜变信号，诸如三角形波形或锯齿波形。以这种方式配置，PWM信号发生器可输出以给定的功率频率振荡的正弦PWM控制信号，其中控制信号具有功率频率的周期中的多个不同脉冲宽度，该功率频率是控制信号的选定的占空比的总和。使用具有不同脉冲宽度的正弦PWM控制信号减少逆变器的输入的谐波失真，从而大幅减少无线功率传输电路系统的辐射杂散发射。附图说明图1是根据一个实施方案的包括无线功率传输装置和无线功率接收装置的例示性无线充电系统的示意图。图2是根据一个实施方案的例示性无线功率传输装置的顶视图。图3是根据一个实施方案的例示性无线功率传输电路系统和例示性无线功率接收电路系统的电路图。图4是示出了作为占空比的函数的无线功率传输电路系统的谐波失真水平的示意图。图5是根据一个实施方案的例示性无线功率传输电路系统的电路图，包括正弦脉冲宽度调制输入发生器、逆变电路和无线功率传输线圈。图6A是示出了根据一个实施方案的可用于控制无线功率传输电路系统的正弦脉冲宽度调制(SPWM)控制信号的示意图。图6B是示出了根据一个实施方案的由无线功率传输电路系统生成的SPWM输出波形的示意图。图6C是示出了根据一个实施方案的如何抑制SPWM电流输出波形中的高频分量的示意图。图7A是具有固定25％占空比的矩形波的示意图。图7B是示出了使用图7A的矩形波控制的无线功率传输电路系统的谐波失真水平的示意图。图8A是具有固定45％占空比的矩形波的示意图。图8B是示出了使用图8A的矩形波控制的无线功率传输电路系统的谐波失真水平的示意图。图9A是示出了根据一个实施方案的图5的比较器的输入信号的示意图。图9B是示出了使用图9A的输入信号控制的无线功率传输电路系统的谐波失真水平的示意图。图10A是示出了根据一个实施方案的图5的比较器的输入信号的示意图。图10B是示出了使用图10A的输入信号控制的无线功率传输电路系统的谐波失真水平的示意图。图11是示出了根据一个实施方案的如何使用正弦脉冲宽度调制来控制无线功率传输电路系统以减少谐波失真的示意图。具体实施方式无线功率系统包括无线功率传输装置，诸如无线充电垫。无线功率传输装置向无线功率接收装置(诸如腕表、蜂窝电话、平板电脑、膝上型计算机或其它电子设备)无线地传输功率。无线功率接收装置使用来自无线功率传输装置的功率用于为装置供电以及为内部电池充电。图1中示出了例示性无线功率系统(无线充电系统)。如图1所示，无线功率系统8包括无线功率传输装置(诸如无线功率传输装置12)，并且包括无线功率接收装置(诸如无线功率接收装置24)。无线功率传输装置12包括控制电路系统16。无线功率接收装置24包括控制电路系统30。在系统8中的控制电路系统，诸如控制电路系统16和控制电路系统30用于控制系统8的操作。此控制电路系统可包括与微处理器、功率管理单元、基带处理器、数字信号处理器、微控制器和/或具有处理电路的专用集成电路相关联的处理电路系统。处理电路系统在装置12和24中实现期望的控制和通信特征。例如，处理电路系统能够用于选择线圈、确定功率传输水平、处理传感器数据和其它数据、处理用户输入、处置在装置12和24之间的协商、发送和接收带内和带外数据、进行测量，以及其他控制系统8的操作。系统8中的控制电路系统可被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路系统)、固件和/或软件在系统8中执行操作。用于在系统8中执行操作的软件代码存储在控制电路系统8中的非暂态计算机可读存储介质(例如，有形计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为软件、数据、程序指令、指令、或代码。非暂态计算机可读存储介质可包括非易失性存储器诸如非易失性随机存取存储器(NVRAM)、一个或多个硬盘驱动器(例如，磁盘驱动器或固态驱动器)、一个或多个可移动闪存驱动器、或其它可移动介质等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的软件可在控制电路系统16和/或30的处理电路系统上执行。处理电路系统可包括具有处理电路系统的专用集成电路、一个或多个微处理器、中央处理单元(CPU)、或其它处理电路系统。功率传输装置12可以是独立的功率适配器(例如，包括功率适配器电路系统的无线充电垫)，可以是通过缆线耦合到功率适配器或其它设备的无线充电垫，可以是便携式装置，可以是已经结合到家具、车辆或其它系统中的设备，或可以是其它无线功率传递设备。其中无线功率传输装置12是无线充电垫的例示性配置在本文中有时作为示例进行描述。功率接收装置24可以是便携式电子装置，诸如腕表、蜂窝电话、膝上型计算机、平板电脑、附件诸如耳塞，或其它电子设备。功率传输装置12能够耦合到壁装插座(例如，交流功率源)，可具有用于供应功率的电池，和/或可具有另一个功率源。功率传输装置12可具有交流(AC)-直流(DC)功率转换器，诸如AC-DC功率转换器14，用于将来自壁装插座或其它功率源的AC功率转换成DC功率。DC功率可用于为控制电路系统16供电。在操作期间，控制电路系统16中的控制器可使用功率传输电路系统52来向装置24的功率接收电路系统54传输无线功率。功率传输电路系统52可具有切换电路系统(例如，由晶体管形成的逆变器电路系统60)，所述切换电路系统基于由控制电路系统16提供的控制信号而接通或截止，以形成通过一个或多个传输线圈42的AC电流信号。线圈42可布置成平面线圈阵列(例如，在其中装置12是无线充电垫的配置中)。当AC电流通过一个或多个线圈42时，产生交流电磁(例如，磁)场(信号44)，这些交流电磁场由一个或多个对本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种被配置为将无线功率信号传输到无线功率接收装置的无线功率传输装置，所述无线功率传输装置包括：无线功率传输线圈；逆变电路，所述逆变电路被配置为以选定的占空比驱动所述无线功率传输线圈；和脉冲宽度调制信号发生器，所述脉冲宽度调制信号发生器被配置为输出具有多个不同脉冲宽度的周期控制信号，其中所述控制信号的周期中的所述多个不同脉冲宽度的总和等于所述选定的占空比，并且其中所述逆变电路被配置为从所述脉冲宽度调制输入发生器接收所述控制信号以减少所述无线功率传输装置的谐波失真。
【技术特征摘要】
2018.03.28 US 62/649,486;2018.06.11 US 16/005,3821.一种被配置为将无线功率信号传输到无线功率接收装置的无线功率传输装置，所述无线功率传输装置包括：无线功率传输线圈；逆变电路，所述逆变电路被配置为以选定的占空比驱动所述无线功率传输线圈；和脉冲宽度调制信号发生器，所述脉冲宽度调制信号发生器被配置为输出具有多个不同脉冲宽度的周期控制信号，其中所述控制信号的周期中的所述多个不同脉冲宽度的总和等于所述选定的占空比，并且其中所述逆变电路被配置为从所述脉冲宽度调制输入发生器接收所述控制信号以减少所述无线功率传输装置的谐波失真。2.根据权利要求1所述的无线功率传输装置，其中所述脉冲宽度调制信号发生器包括具有输出端子的比较器，所述输出端子生成所述控制信号。3.根据权利要求2所述的无线功率传输装置，其中所述比较器进一步包括：第一输入，所述第一输入被配置为接收第一周期信号；和第二输入，所述第二输入被配置为接收第二周期信号。4.根据权利要求3所述的无线功率传输装置，其中所述第一周期信号具有第一频率，并且其中所述第二周期信号具有与所述第一频率不同的第二频率。5.根据权利要求4所述的无线功率传输装置，其中所述第二频率是所述第一频率的至少十倍。6.根据权利要求5所述的无线功率传输装置，其中所述第一周期信号是正弦波。7.根据权利要求5所述的无线功率传输装置，其中所述第二周期信号是三角形波。8.根据权利要求5所述的无线功率传输装置，其中所述第二周期信号是锯齿波。9.根据权利要求5所述的无线功率传输装置，其中所述逆变电路包括：第一开关；第二开关，所述第二开关与所述第一开关串联耦合；和电容器，所述电容器与所述第一开关并联耦合，其中所述电容器被配置为滤除与所述第二周期信号相关联的高频分量。10.根据权利要求1所述的无线功率传输装置，进一步包括：驱动电路，所述驱动电路插入所述脉冲宽度调制信号发生器和所述逆变电路之间。11.操作被配置为将所述无线功率信号传输到所述无线功率接收...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·曼萨，M·瓦力亚，R·萨博那尼，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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