H-桥栅极控制设备制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种H‑桥栅极控制设备，包括：串联连接在第一电压总线和第二电压总线之间的第一开关和第二开关，其中第一开关和第二开关的公共节点连接到磁耦合至第二线圈的第一线圈的第一端子；以及串联连接在第一电压总线和第二电压总线之间的第三开关和第四开关，其中第三开关和第四开关的公共节点耦合到第一线圈的第二端子，并且其中通过从第三开关和第四开关的公共节点上的信号导出的第一信号来控制第一开关的栅极，并通过从第一开关和第二开关的公共节点上的信号导出的第二信号来控制第三开关的栅极。本发明专利技术提供的一种H‑桥栅极控制设备，应用于无线电能传输系统中，可靠且高效。

【技术实现步骤摘要】
H-桥栅极控制设备
本专利技术涉及栅极驱动控制设备，并且在特定实施例中，涉及无线电能传输系统中的H-桥的栅极驱动控制设备。
技术介绍
随着技术进一步发展，无线电能传输作为用于为诸如移动电话、平板PC、数码相机、MP3播放器和/或类似装置的基于电池的移动装置供电或充电的高效且便利的机制出现。无线电能传输系统通常包括初级侧发射器和次级侧接收器。初级侧发射器通过磁耦合而磁耦合到次级侧接收器。磁耦合可作为具有在初级侧发射器中形成的初级侧线圈和在次级侧接收器中形成的次级侧线圈的松散耦合的变压器实现。初级侧发射器可包括诸如功率转换器的初级侧的功率转换单元。功率转换单元耦合到电源，并且能够将电功率转换成无线功率信号。次级侧接收器能够通过松散耦合的变压器接收无线功率信号，并将接收的无线功率信号转换成适合于负载的电功率。随着功耗变得越来越重要，可能需要高功率密度和高效率无线电能传输系统。基于谐振转换器的无线电能传输系统已经变成是用于实现高性能(例如，更低的功率损耗)的优先选择，因为谐振转换器能够通过零电压开关和/或零电流开关减少功率开关的开关损耗。但是，随着无线电能传输系统的功率变得越来越高，实现可靠且高效率功率无线电能传输系统变成是显著问题，它对无线电能传输系统的系统设计带来挑战。可取的是具有简单且可靠的栅极驱动控制设备以便在各种工作状况下有效地驱动接收器开关电路以及发射器开关电路。
技术实现思路
通过在无线电能传输系统中提供用于驱动H-桥开关电路的栅极控制设备的本公开的较佳实施例，一般解决或规避这些和其它问题，并且一般实现技术优点。根据一个实施例，一种设备包括：串联连接在第一电压总线和第二电压总线之间的第一开关和第二开关，其中第一开关和第二开关的公共节点连接到磁耦合至第二线圈的第一线圈的第一端子；以及串联连接在第一电压总线和第二电压总线之间的第三开关和第四开关，其中第三开关和第四开关的公共节点耦合至第一线圈的第二端子，并且其中通过从第三开关和第四开关的公共节点上的信号导出的第一信号来控制第一开关的栅极，并通过从第一开关和第二开关的公共节点上的信号导出的第二信号来控制第三开关的栅极。根据另一个实施例，一种方法包括：利用从第一线圈的第一端子处的信号导出的第一信号控制H-桥的第一高压侧开关，其中第一线圈耦合在H-桥的第一中点和第二中点之间；以及利用从第一线圈的第二端子处的信号导出的第二信号控制H-桥的第二高压侧开关。根据又一个实施例，一种系统包括：连接在电源和发射器线圈之间的发射器开关电路；磁耦合至发射器线圈的接收器线圈；以及连接到接收器线圈的整流器，其中整流器包括：串联连接在第一电压总线和第二电压总线之间的第一开关和第二开关，其中第一开关和第二开关的公共节点连接到接收器线圈的第一端子；以及串联连接在第一电压总线和第二电压总线之间的第三开关和第四开关，其中第三开关和第四开关的公共节点通过谐振电容连接到接收器线圈的第二端子，并且其中通过从第三开关和第四开关的公共节点上的信号导出的第一信号来控制第一开关的栅极，并通过从第一开关和第二开关的公共节点上的信号导出的第二信号来控制第三开关的栅极。本公开的实施例的优点是应用于无线电能传输系统中的H-桥开关电路的简单且可靠的栅极控制设备。上文相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，以便可以更好地理解以下对本公开的详细描述。下文将描述本公开的额外特征和优点，它们形成本公开的权利要求的主题。本领域技术人员应明白，可容易地利用公开的概念和特定实施例作为修改或设计用于实现本公开的相同目的的其它结构或过程的基础。本领域技术人员还应意识到，此类等效构造没有偏离如随附权利要求中所阐述的本公开的精神和范围。附图说明为了更全面地了解本公开及其优点，现在结合附图参考以下描述，图中：图1示出根据本专利技术的各种实施例的无线电能传输系统的框图；图2示出根据本专利技术的各种实施例在图1中示出的无线电能传输系统的示意图；图3示出根据本专利技术的各种实施例在图2中示出的整流器的栅极控制机制的第一实现；图4是根据本专利技术的各种实施例示出在图3中示出的栅极控制机制的工作原理的栅极控制图；图5示出根据本专利技术的各种实施例在图2中示出的整流器的栅极控制机制的第二实现；图6示出根据本专利技术的各种实施例在图2中示出的整流器的栅极控制机制的第三实现；图7是根据本专利技术的各种实施例示出在图6中示出的栅极控制机制的工作原理的栅极控制图；图8示出根据本专利技术的各种实施例在图6中示出的线性调节器的第一实现的示意图；图9示出根据本专利技术的各种实施例在图6中示出的线性调节器的第二实现的示意图；图10示出根据本专利技术的各种实施例在图2中示出的整流器的栅极控制机制的第四实现；图11示出根据本专利技术的各种实施例在图2中示出的发射器的开关电路的栅极控制机制；图12是根据本专利技术的各种实施例示出在图11中示出的栅极控制机制的第一实现的工作原理的栅极控制图；以及图13是根据本专利技术的各种实施例示出在图11中示出的栅极控制机制的第二实现的工作原理的栅极控制图。除非另外指示，否则不同图中的对应数字和符号一般指对应部分。绘制附图是为了清楚地说明各种实施例的相关方面，它们不一定按比例绘制。具体实施方式下面详细论述目前较佳的实施例的制作和使用。但是，应明白，本公开提供可在各种各样的特定情境中实施的许多适用的专利技术概念。论述的特定实施例只是说明制作和使用本公开的特定方式，而不是限制本公开的范围。将在特定情境(即，用于驱动无线电能传输系统中的H-桥的栅极驱动控制设备)中关于较佳实施例描述本公开。但是，本专利技术也可应用于各种功率系统。下文中，将参考附图详细解释各种实施例。图1示出根据本专利技术的各种实施例的无线电能传输系统的框图。无线电能传输系统100包括级联连接在输入电源102和负载114之间的功率转换器104和无线电能传输装置101。无线电能传输装置101包括功率发射器110和功率接收器120。如图1所示，功率发射器110包括级联连接的发射器电路107和发射器线圈L1。发射器电路107的输入端耦合至功率转换器104的输出端。功率接收器120包括级联连接的接收器线圈L2和整流器112。整流器112的输出端耦合至负载114。当将功率接收器120放置在功率发射器110附近时，功率发射器110通过磁场磁耦合到功率接收器120。通过作为功率发射器110的一部分的发射器线圈L1和作为功率接收器120的一部分的接收器线圈L2形成松散耦合的变压器115。因此，可将功率从功率发射器110传输到功率接收器120。在一些实施例中，功率发射器110可位于充电板内。发射器线圈L1放置在充电板的上表面下方。功率接收器120可嵌入在移动电话内。当将移动电话放置在充电板附近时，可在发射器线圈和接收器线圈之间建立磁耦合。换句话说，发射器线圈L1和接收器线圈L2可形成松散耦合的变压器，通过该变压器，在功率发射器110和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括：/n串联连接在第一电压总线和第二电压总线之间的第一开关和第二开关，其中所述第一开关和所述第二开关的公共节点连接到磁耦合至第二线圈的第一线圈的第一端子；以及/n串联连接在所述第一电压总线和所述第二电压总线之间的第三开关和第四开关，其中所述第三开关和所述第四开关的公共节点耦合到所述第一线圈的第二端子，并且其中通过从所述第三开关和所述第四开关的所述公共节点上的信号导出的第一信号来控制所述第一开关的栅极，并通过从所述第一开关和所述第二开关的所述公共节点上的信号导出的第二信号来控制所述第三开关的栅极。/n

【技术特征摘要】
1.一种设备，包括：
串联连接在第一电压总线和第二电压总线之间的第一开关和第二开关，其中所述第一开关和所述第二开关的公共节点连接到磁耦合至第二线圈的第一线圈的第一端子；以及
串联连接在所述第一电压总线和所述第二电压总线之间的第三开关和第四开关，其中所述第三开关和所述第四开关的公共节点耦合到所述第一线圈的第二端子，并且其中通过从所述第三开关和所述第四开关的所述公共节点上的信号导出的第一信号来控制所述第一开关的栅极，并通过从所述第一开关和所述第二开关的所述公共节点上的信号导出的第二信号来控制所述第三开关的栅极。


2.如权利要求1所述的设备，其中：
所述第一开关的所述栅极直接连接到所述第三开关和所述第四开关的所述公共节点；并且
所述第三开关的所述栅极直接连接到所述第一开关和所述第二开关的所述公共节点。


3.如权利要求1所述的设备，其中：
所述第一开关的所述栅极通过第一定时电路连接到所述第三开关和所述第四开关的所述公共节点；并且
所述第三开关的所述栅极通过第二定时电路连接到所述第一开关和所述第二开关的所述公共节点。


4.如权利要求1所述的设备，其中：
所述第一开关的所述栅极通过第一启用/禁用电路连接到所述第三开关和所述第四开关的所述公共节点；并且
所述第三开关的所述栅极通过第二启用/禁用电路连接到所述第一开关和所述第二开关的所述公共节点。


5.如权利要求1所述的设备，其中：
所述第一开关的所述栅极通过第一电压钳位电路连接到所述第三开关和所述第四开关的所述公共节点；并且
所述第三开关的所述栅极通过第二电压钳位电路连接到所述第一开关和所述第二开关的所述公共节点。


6.如权利要求5所述的设备，其中：
所述第一电压钳位电路是第一线性调节器，并且其中所述第一线性调节器是连接在所述第一开关的所述栅极与所述第三开关和所述第四开关的所述公共节点之间的第一p-型晶体管，并且其中所述第一p-型晶体管的栅极连接到预设电压电位；并且
所述第二电压钳位电路是第二线性调节器，并且其中所述第二线性调节器是连接在所述第三开关的所述栅极与所述第一开关和所述第二开关的所述公共节点之间的第二p-型晶体管，并且其中所述第二p-型晶体管的栅极连接到所述预设电压电位。


7.如权利要求6所述的设备，还包括：
连接在所述预设电压电位和所述第一电压总线之间的开关；以及
连接在所述第一线圈的所述第二端子与所述第三开关和所述第四开关的所述公共节点之间的谐振电容。


8.如权利要求1所述的设备，还包括：
磁耦合至所述第二线圈的辅助线圈，其中：
所述第一开关的所述栅极直接连接到所述辅助线圈的第二端子；并且
所述第二开关的所述栅极直接连接到所述辅助线圈的第一端子。


9.如权利要求1所述的设备，其中：
所述第一电压总线是无线电能传输系统的接收器的第一输出端子；并且
所述第二电压总线是所述无线电能传输系统的所述接收器的第二输出端子。


10.如权利要求1所述的设备，其中：
所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关形成无线电能传输系统的发射器的开关电路；
所述第一线圈是所述无线电能传输系统的发射器线圈；并且
所述第二线圈是所述无线电能传...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊晓，代刚，黄金彪，
申请(专利权)人：伏达半导体合肥有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34