用于无线电力传输系统的瞬态保护设备和方法技术方案

一种方法包括：在无线电力传输系统中的功率转换器的切换周期中，查找与切换周期的四分之一对应的时刻，其中功率转换器耦合在输入电源与发射器线圈之间，该发射器线圈磁耦合到接收器线圈；在该时刻，检测流经发射器线圈的电流，其中在发射器线圈与接收器线圈之间传输的功率与流经发射器线圈的电流成比例；将流经发射器线圈的电流与多个预定阈值进行比较，以确定瞬变是否发生；以及响应瞬变的发生而将控制机制应用于功率转换器。机制应用于功率转换器。机制应用于功率转换器。

【技术实现步骤摘要】
用于无线电力传输系统的瞬态保护设备和方法


[0001]本专利技术涉及瞬态保护设备，以及在特定实施例中涉及用于无线电力传输系统的瞬态保护设备。

技术介绍

[0002]随着技术进一步进步，无线电力传输已经成为用于对基于电池的移动装置(例如移动电话、平板PC、数码相机、MP3播放器等)供电或充电的有效便利机制。无线电力传输系统通常包括一次侧发射器和二次侧接收器。一次侧发射器经过磁耦合来磁耦合到二次侧接收器。磁耦合可实现为松耦合变压器，该变压器具有一次侧发射器中形成的一次侧线圈以及二次侧接收器中形成的二次侧线圈。
[0003]一次侧发射器可包括功率转换单元，例如功率转换器的一次侧。功率转换单元耦合到电源，并且能够将电力转换成无线电力信号。二次侧接收器能够经过松耦合变压器来接收无线电力信号，并且将所接收无线电力信号转换成适合于负载的电力。
[0004]由于功率消耗已经变得更加重要，所以可存在对具有更快瞬态响应的无线电力传输系统的需要。更特别是，无线电力传输系统可工作在各种操作条件。例如，无线电力传输系统可具有耦合瞬变，其中接收器与发射器之间的磁耦合从松耦合改变成紧耦合。由于这个耦合变化，接收器的输出电压可显著上升。此外，无线电力传输系统可具有负载瞬变，其中接收器的负载从重负载状态转到轻负载状态。由于这个负载变化，接收器的输出电压可显著上升。
[0005]常规无线电力传输系统的反馈控制不是足够快以在各种瞬变下调节输出电压。在实际应用中，多个过电压保护装置(例如吸收电阻、钳位电容器等)可用来将输出电压限制在预定范围之内。但是，当无线电力传输系统的功率趋于更高时，瞬态响应成为显著问题，这对无线电力传输系统的系统设计造成难题。
[0006]期望具有一种简单可靠的控制机制，以便在多种操作条件下提供快速瞬态响应。

技术实现思路

[0007]一般通过本公开的优选实施例，来解决或防止这些及其他问题并且实现技术优点，所述优选实施例提供用于无线电力传输系统的瞬态保护设备和方法。
[0008]按照实施例，一种设备包括：发射器线圈，配置成机械耦合到接收器线圈；功率转换装置，耦合到发射器线圈；以及控制器，配置成响应操作条件变化而控制功率转换装置的操作变量，其中控制器包括四分之一周期检测块，该四分之一周期检测块配置成建立电流检测时刻，并且其中在电流检测时刻，流经发射器线圈的电流被检测，并且与多个预定阈值进行比较以确定哪一种类型的瞬变发生。
[0009]按照另一个实施例，一种方法包括：在无线电力传输系统中的功率转换器的切换周期中，查找与切换周期的四分之一对应的时刻；在该时刻，检测流经无线电力传输系统的发射器线圈的电流；将流经发射器线圈的电流与多个预定阈值进行比较；以及基于将流经
发射器线圈的电流与多个预定阈值进行比较的步骤的比较结果，将控制机制应用于功率转换器。
[0010]按照又一个实施例，一种方法包括：在无线电力传输系统中的功率转换器的切换周期中，查找与切换周期的四分之一对应的时刻，其中功率转换器耦合在输入电源与发射器线圈之间，该发射器线圈磁耦合到接收器线圈；在该时刻，检测流经发射器线圈的电流，其中在发射器线圈与接收器线圈之间传输的功率与流经发射器线圈的电流成比例；将流经发射器线圈的电流与多个预定阈值进行比较，以确定瞬变是否发生；以及响应瞬变的发生而将控制机制应用于功率转换器。
[0011]以上相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，以便可更好地了解随后的本公开的详细描述。以下将描述形成本公开的权利要求书的主题的本公开的附加特征和优点。本领域的技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例可易于用作用于修改或设计执行本公开的相同目的的其他结构或过程的基础。本领域的技术人员还应当知道，这类等效构造没有背离如所附权利要求书所述的本公开的精神和范围。
附图说明
[0012]为了更全面了解本公开及其优点，现在参照以下结合附图的描述，附图包括：
[0013]图1示出按照本公开的各个实施例的无线电力传输系统的框图；
[0014]图2示出按照本公开的各个实施例、图1所示无线电力传输系统的示意图；
[0015]图3示出按照本公开的各个实施例、用于控制图1所示无线电力传输系统的控制回路；
[0016]图4示出按照本公开的各个实施例、图1所示无线电力传输系统的各种波形；
[0017]图5示出按照本公开的各个实施例的耦合和负载瞬态保护设备的框图；
[0018]图6示出按照本公开的各个实施例、用于检测流入无线电力传输系统中的电流的电流检测电路的示意图；
[0019]图7示出按照本公开的各个实施例的比较和中断块的示意图；以及
[0020]图8示出按照本公开的各个实施例、控制图1所示无线电力传输系统的方法的流程图。
[0021]不同附图中的对应数字和标号一般表示对应部件，除非另加说明。绘制附图以清楚地示出各个实施例的相关方面，而不一定按比例绘制。
具体实施方式
[0022]下面详细论述当前优选实施例的制作和使用。但是应当理解，本公开提供能够在大量具体上下文中体现的许多可适用专利技术概念。所述的具体实施例只是说明制作和使用本公开的具体方式，而不是限制本公开的范围。
[0023]将在具体上下文(即，用于无线电力传输系统的瞬态保护设备)中针对优选实施例来描述本公开。但是，本专利技术还可适用于多种电力系统。下面将参照附图来说明各个实施例。
[0024]图1示出按照本公开的各个实施例的无线电力传输系统的框图。无线电力传输系统100包括功率级104和无线电力传输装置101，级联连接在输入电源102与负载114之间。无
线电力传输装置101包括发射器110和接收器120。如图1所示，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的输入耦合到功率级104的输出。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的输出耦合到负载114。
[0025]当接收器120被放置在发射器110附近时，发射器110经过磁场磁耦合到接收器120。松耦合变压器115通过发射器线圈L1(所述发射器线圈L1是发射器110的组成部分)和接收器线圈L2(所述接收器线圈L2是接收器120的组成部分)来形成。因此，电力可从发射器110传输给接收器120。
[0026]在一些实施例中，发射器110可在充电垫内部。发射器线圈被放置在充电垫的顶面下面。接收器120可包含在移动电话中。当移动电话被放置在充电垫附近时，可在发射器线圈与接收器线圈之间建立磁耦合。换言之，发射器线圈和接收器线圈可形成松耦合变压器，经过该变压器，电力传输在发射器110与接收器120之间进行。发射器线圈L1与接收器线圈L2之间的耦合强度通过耦合系数k来量化。在一些实施例中，k处于从大约0.05至大约0.9的范围中。
[0027]在一些实施例中，在发射器线圈L1与接收器线圈L2之间已经建立磁耦合之后，发射器110和接收器120本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，包括：发射器线圈，配置成磁耦合到接收器线圈；功率转换装置，耦合到所述发射器线圈；以及控制器，配置成响应操作条件变化而控制所述功率转换装置的操作变量，其中所述控制器包括四分之一周期检测块，所述四分之一周期检测块配置成建立电流检测时刻，并且其中在所述电流检测时刻，流经所述发射器线圈的电流被检测，并且与多个预定阈值进行比较以确定哪一种类型的瞬变发生。2.如权利要求1所述的设备，其中：所述功率转换装置是全桥转换器。3.如权利要求1所述的设备，其中：所述控制器配置成响应瞬变而调整所述功率转换装置的切换频率。4.如权利要求3所述的设备，其中：所述瞬变是耦合瞬变，其中在所述耦合瞬变下，所述控制器配置成将第一控制机制应用于所述功率转换装置。5.如权利要求4所述的设备，其中：所述瞬变是负载瞬变，其中在所述负载瞬变下，所述控制器配置成将第二控制机制应用于所述功率转换装置。6.如权利要求5所述的设备，其中：所述第二控制机制的瞬态响应比所述第一控制机制的瞬态响应快。7.如权利要求1所述的设备，还包括：电流检测块，配置成检测流入所述功率转换装置中的输入电流，其中所述所检测输入电流用来生成用于确定耦合瞬变是否发生的第一阈值以及用于确定负载瞬变是否发生的第二阈值。8.如权利要求1所述的设备，其中：在所述电流检测时刻，从所述发射器线圈传输给所述接收器线圈的功率与流经所述发射器线圈的所述电流成比例。9.一种方法，包括：在无线电力传输系统的功率转换器的切换周期中，查找与所述切换周期的四分之一对应的时刻；在所述时刻，检测流经所述无线电力传输系统的发射器线圈的电流；将流经所述发射器线圈的所述电流与多个预定阈值进行比较；以及基于将流经所述发射器线圈的所述电流与多个预定阈值进行比较的所述步骤的比较结果将控制机制应用于所述功率转换器。10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：将流经所述发射器线圈的所述电流与指示耦合瞬变的第一预定阈值进行比较；以及将流经所述发射器线圈的所述电流与指示负载瞬变的第二预定阈值进行比较。11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：当所述耦合瞬变被应用于所述无线电力传输系统时，将第一控制机制应用于所述功率转换器；以及
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗志军，
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：