用于无线功率传输的转换器以及相关的系统、方法和设备技术方案

本发明专利技术公开了与无线功率发射器的转换器有关的系统、方法和设备。用于无线功率发射器的控制器被配置为对输出电压电位进行采样以产生数字输出电压电位，确定输出参考电压电位与该数字输出电压电位之间的误差，对该误差进行滤波以确定经滤波错误，以及将自适应增益应用于该经滤波误差以确定占空比控制信号。响应于该无线功率发射器的转换器的转换器输入电压电位，确定该自适应增益。该控制器还被配置为基于该占空比控制信号来确定包括降压脉冲宽度调制(PWM)信号和升压PWM信号的控制器输出，该控制器输出被配置为控制该无线功率发射器的该转换器。器的该转换器。器的该转换器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无线功率传输的转换器以及相关的系统、方法和设备
[0001]优先权声明
[0002]本申请要求于2019年5月29日提交的名称为“Digital Demodulation for Wireless Power Transfer”的美国临时专利申请62/854,031的申请日的权益，该临时专利申请的全部公开内容据此以引用方式并入本文。


[0003]本公开整体涉及无线功率传输，并且更具体地，一些实施方案涉及用于无线功率发射器的功率转换器。

技术介绍

[0004]无线功率传输系统可将功率从一个电子设备传输到另一个电子设备。更具体地，发射设备的发射器可生成电磁场，并且接收设备的接收器可从该电磁场提取功率。
附图说明
[0005]虽然本公开以特别指出并清楚地要求保护具体实施方案的权利要求书作为结尾，但当结合附图阅读时，通过以下描述可更容易地确定本公开范围内的实施方案的各种特征和优点，在附图中：
[0006]图1是根据本公开的各种实施方案的包括发射器和接收器的无线功率系统的框图；
[0007]图2是根据本公开的各种实施方案的发射器的框图，该发射器是图1的发射器的示例；
[0008]图3是根据本公开的各种实施方案的无线功率系统的示意图；
[0009]图4是根据本公开的一些实施方案的数字解调过程的功能流程图；
[0010]图5是根据本公开的一些实施方案的示出了数字振幅解调波形的标绘图；
[0011]图6是根据一些实施方案的示出了在满负载条件下的数字振幅解调波形的标绘图；
[0012]图7是根据一些实施方案的示出了在无负载条件下的数字振幅解调波形的标绘图；
[0013]图8是根据一些实施方案的可用于选择性平均化的数字解调过程的功能流程图；
[0014]图9是根据一些实施方案的示出了在无负载条件下的选择性平均化解调波形的标绘图；
[0015]图10是根据一些实施方案的示出了在负载条件下的选择性平均化解调波形的标绘图；
[0016]图11是根据一些实施方案的示出了选择性平均解调波形的标绘图；
[0017]图12是根据一些实施方案的示出了操作无线功率系统的无线发射器的方法的流程图；
[0018]图13是根据一些实施方案的示出了操作无线功率系统的无线发射器的方法的流程图；
[0019]图14是根据一些实施方案的用于处理感测电流信号的数字解调系统的功能流程图；
[0020]图15是根据一些实施方案的用于处理测量电压电位的数字解调系统的功能流程图；
[0021]图16是根据本公开的各种实施方案的转换器的示意图，该转换器是图2或图3的转换器的示例；
[0022]图17是根据一些实施方案的无线功率发射器的一部分的示意图；
[0023]图18是根据一些实施方案的控制器的一部分的框图；
[0024]图19是根据一些实施方案的示出了转换器的降压模式的占空比控制信号和降压占空比之间的关系的标绘图；
[0025]图20是根据一些实施方案的示出了转换器的升压模式的占空比控制信号和升压占空比之间的关系的标绘图；
[0026]图21是根据一些实施方案的示出了占空比控制信号与跨越降压模式和CBB模式两者的占空比之间的关系的标绘图；
[0027]图22是在没有图18的自适应增益的情况下图17的发射器部分的开环增益的波特标绘图；
[0028]图23是在具有图18的自适应增益的情况下图17的发射器部分的开环增益的波特标绘图；
[0029]图24是示出了在降压模式下操作的图17的发射器的部分的各种波形的标绘图；
[0030]图25是示出了在升压或CBB模式下操作的图17的发射器的部分的各种波形的标绘图；
[0031]图26是示出了在升压或CBB模式下操作的图17的发射器的部分的各种波形的标绘图；
[0032]图27是根据一些实施方案的示出了操作无线功率发射器的方法的流程图；并且
[0033]图28是可用于一些实施方案的计算设备的框图。
具体实施方式
[0034]在以下具体实施方式中，参考了形成本公开的一部分的附图，并且在附图中以举例的方式示出了可实施本公开的实施方案的特定示例。充分详细地描述了这些实施方案，以使本领域的普通技术人员能够实践本公开。然而，可利用其他实施方案，并且可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构、材料和过程的变化。
[0035]本文所呈现的图示并不旨在为任何特定方法、系统、设备或结构的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的实施方案的理想化表示。本文所呈现的附图未必按比例绘制。为了读者的方便，各附图中的类似结构或部件可保持相同或相似的编号；然而，编号的相似性并不意味着该结构或部件在尺寸、组成、配置或任何其他属性方面必须是相同的。
[0036]以下描述可包括示例以帮助本领域的普通技术人员实践本专利技术所公开的实施方案。使用术语“示例性的”、“通过示例”和“例如”是指相关描述是说明性的，虽然本公开的范
围旨在涵盖示例和法律等同形式，但使用此类术语并不旨在将实施方案或本公开的范围限制于指定的部件、步骤、特征或功能等。
[0037]应当容易理解，如本文一般所述并且在附图中示出的实施方案的部件可被布置和设计成多种不同的配置。因此，对各种实施方案的以下描述并不旨在限制本公开的范围，而是仅代表各种实施方案。虽然实施方案的各个方面可在附图中呈现，但是附图未必按比例绘制，除非特别指明。
[0038]此外，所示出和描述的特定实施方式仅为示例，并且不应理解为实施本公开的唯一方式，除非本文另外指明。元件、电路和功能可以框图形式示出，以便不以不必要的细节模糊本公开。相反，所示出和描述的特定实施方式仅为示例性的，并且不应理解为实施本公开的唯一方式，除非本文另外指明。另外，块定义和各个块之间逻辑的分区是特定实施方式的示例。对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，本公开可通过许多其他分区解决方案来实践。在大多数情况下，已省略了关于定时考虑等的细节，其中此类细节不需要获得本公开的完全理解，并且在相关领域的普通技术人员的能力范围内。
[0039]本领域的普通技术人员将会理解，可使用多种不同技术和技法中的任何一者来表示信息和信号。为了清晰地呈现和描述，一些附图可以将信号示出为单个信号。本领域的普通技术人员应当理解，信号可表示信号总线，其中总线可具有多种位宽度，并且本公开可在包括单个数据信号在内的任意数量的数据信号上实现。
[0040]结合本文所公开的实施方案描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以用通用处理器、专用处理器、数字信号处理器(DSP)、集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑设备、分立栅极或晶体管逻辑部件、分立硬件部件或设计成实施本文所描述的功能的其任何组合来实现或实施。通用处理器(在本文中可也称为“主机处理器”或简称“主机”)可以是微处理器，但在替本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无线功率发射器，包括：转换器，所述转换器被配置为将输入电压电位转换成输出电压电位，所述输入电压电位和所述输出电压电位包括直流(DC)电压电位；和控制器，所述控制器能够操作地耦合到所述转换器，所述控制器被配置为：响应于所述输出电压电位而生成经滤波误差；响应于所述输入电压电位而生成自适应增益；通过将所述自适应增益应用于所述经滤波误差来生成占空比控制信号；响应于所述占空比控制信号而生成脉冲宽度调制(PWM)信号；如果所述占空比控制信号小于预定最大降压值，则在降压模式下经由所述PWM信号来控制所述转换器；以及如果所述占空比控制信号大于所述预定最大降压值，则在级联降压升压模式(CBB模式)下经由所述PWM信号来控制所述转换器，其中所述PWM信号的至少一部分的占空比被配置为利用所述占空比控制信号从所述降压模式线性地转变到所述CBB模式。2.根据权利要求1所述的无线功率发射器，其中所述控制器被配置为通过以下方式生成所述经滤波误差：从参考输出电压电位中减去所述输出电压电位的递减版本以生成误差；以及利用补偿器对所述误差进行滤波以生成所述经滤波误差。3.根据权利要求2所述的无线功率发射器，其中所述补偿器包括三极三零控制器。4.根据权利要求1所述的无线功率发射器，其中所述控制器被配置为通过将参考输入电压电位除以所述输入电压电位的递减版本来生成所述自适应增益。5.根据权利要求1所述的无线功率发射器，其中所述占空比控制信号的传递函数相对于所述输出电压电位的量值的零分贝值以与所述输入电压电位的波动无关的恒定频率发生。6.根据权利要求1所述的无线功率发射器，还包括被配置为将所述输入电压电位提供给所述转换器的电池。7.一种无线功率发射器，包括：四开关降压升压转换器(FSBBC)，所述四开关降压升压转换器耦合到电压电源，所述FSBBC被配置为从所述电压电源接收输入电压电位；H桥，所述H桥耦合到所述FSBBC的输出和发射线圈，所述H桥包括：第一数量的晶体管；和控制器，所述控制器耦合到所述FSBBC和所述H桥中的每一者，所述控制器被配置为：接收以下中的一者或多者：与发射线圈电压电位成比例的测量电压电位、线圈电流的表示、与由所述FSBBC提供的输出电流成比例的感测电流信号、所述输入电压电位以及由所述FSBBC输出的输出电压电位；以及将脉冲宽度调制(PWM)信号传送到所述FSBBC和所述H桥中的每一者，所述PWM信号基于所述测量电压电位、所述发射线圈电流、所述感测电流信号、所述输入电压电位和所述输出电压电位中的一者或多者。8.根据权利要求7所述的无线功率发射器，其中所述FSBBC包括H桥配置中的第二数量的晶体管。
9.根据权利要求8所述的无线功率发射器，还包括栅极驱动器，所述栅极驱动器被配置为从所述控制器接收所述PWM信号以及将多个晶体管栅极信号传送到所述FSBBC中的所述第二数量的晶体管。10.根据权利要求7所述的无线功率发射器，其中所述控制器包括：第一模数转换器(ADC)，所述第一ADC被配置为接收所述输出电压电位以及生成所述输出电压电位的样本；加法器，所述加法器被配置为将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：微芯片技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：