用于无线功率接收器的装置、控制电路及自适应控制方法制造方法及图纸

一种用于无线功率接收器的装置、控制电路及自适应控制方法，包括接收线圈和具有第一输入和第二输入的整流器，第一输入耦合到接收线圈的第一端，第二输入通过谐振电容器耦合到接收线圈的第二端。该装置还包括串联连接在第一输入和地之间的第一电容器和第一开关网络以及串联连接在第二输入和地之间的第二电容器和第二开关网络，第一开关网络和第二开关网络均包括至少两个并联连接的场效应晶体管（FET），其中第一开关网络和第二开关网络被配置为调整耦合到接收线圈的阻抗，该阻抗与所述装置使用的幅移键控(ASK)调制相关。装置使用的幅移键控(ASK)调制相关。装置使用的幅移键控(ASK)调制相关。

【技术实现步骤摘要】
用于无线功率接收器的装置、控制电路及自适应控制方法


[0001]本专利技术涉及通信装置，并且在特定实施例中，涉及无线功率传输系统的接收器中的通信装置。

技术介绍

[0002]随着技术的进一步发展，无线功率传输已成为一种高效且方便的机制，用于为基于电池的移动设备（例如移动电话、平板电脑、数码相机、MP3播放器等）供电或充电。无线功率传输系统通常包括初级侧发射器和次级侧接收器。初级侧发射器与次级侧接收器磁耦合。该磁耦合可以实现为松耦合变压器，该变压器具有形成在初级侧发射器中的初级侧线圈和形成在次级侧接收器中的次级侧线圈。
[0003]初级侧发射器可以包括功率转换单元，诸如功率转换器的初级侧。功率转换单元耦合到电源并且能够将电能转换为无线功率信号。次级侧接收器能够通过松耦合变压器接收无线功率信号并将接收到的无线功率信号转换为适合负载的电能。
[0004]在无线功率传输系统中，可以基于次级侧接收器处的操作参数来生成各种控制信号。控制信号可以从次级侧接收器传送到初级侧发射器。特别地，控制信号可以使用合适的调制方案以调制信号的形式从接收线圈传送到发射线圈。幅移键控(ASK)是无线功率传输系统接收器中广泛使用的调制方案。ASK是通过调制无线功率传输系统中模拟信号的波幅来实现的。信息通过模拟信号的波幅变化传递。采用模拟传感设备来检测控制信号，该控制信号可以被包括在施加到传输线圈的电流和/或电压中。可以采用初级侧发射器处的解调器对模拟传感设备检测到的信号进行解调，并将解调信号馈送到发射器控制器，以便更好地控制发射器的操作。
[0005]可以通过改变发射器的操作参数将通信信息从接收器传送到发射器。改变发射器的操作参数的一种相对简单的方法是基于阻抗调制方法。例如，一对电容器
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开关网络分别耦合到接收器线圈的两个端子。这对电容器
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开关网络的开关在通信期间被打开和关闭，从而改变耦合到接收线圈的阻抗。阻抗变化对发射器的电学特性有影响。为响应这种影响，一些操作参数（例如，流过发射线圈的电流和/或发射线圈两端的电压）可能会发生变化。发射器中的控制电路检测至少一个操作参数的变化，并通过解调该操作参数的变化来获取通信信息。
[0006]声学噪声可能出现在无线充电传输系统中，尤其是对于具有高充电容量的无线充电器。一个可能的原因是，由于陶瓷电容器又薄又小，因此在电力电子设备中很受欢迎，当对其施加电压时会膨胀，而当电压降低时会收缩。从接收器到发射器的通信过程中的电压变化可能会导致陶瓷电容器在人类可听到的频率范围内变形。例如，耦合到接收器整流器的陶瓷电容器可能会由于通信过程中整流器两端的电压变化而产生噪声。降低噪声的一种解决方案是使用声音更轻的电容器（例如，钽电容器）作为替代品。钽电容器不易变形，因此在电压变化期间可能比陶瓷电容更安静。但是，对于无线功率传输系统等成本敏感和尺寸受限的应用，钽电容器可能不如陶瓷电容器好。
[0007]随着无线功率传输系统的功率越来越高，可能需要高效且安静地将通信信息从接收器传输到发射器，从而以可靠的方式控制发射器的操作。

技术实现思路

[0008]通常通过在无线功率传输系统的接收器中提供通信装置的本公开的优选实施例来解决或规避这些和其他问题，并且通常实现技术优势。
[0009]根据一个实施例，一种无线功率接收器的装置包括接收线圈和具有第一输入和第二输入的整流器，第一输入耦合到接收线圈的第一端，第二输入通过谐振电容器耦合到接收线圈的第二端，整流器被配置为将交流电压转换成直流电压，用于耦合到该装置的负载。该装置还包括串联连接在第一输入和地之间的第一电容器和第一开关网络，以及串联连接在第二输入和地之间的第二电容器和第二开关网络，第一开关网络和第二开关网络均包括至少多个并联连接的场效应晶体管（FET），其中第一开关网络和第二开关网络被配置为调节耦合到接收线圈的阻抗，该阻抗与该装置使用的幅移键控(ASK)调制相关。
[0010]根据一个实施例，一种方法包括将串联连接的第一电容器和第一开关网络耦合在整流器的第一输入和地之间，第一输入耦合到接收线圈的第一端，整流器被配置为将交流电压转换成直流电压，以用于耦合到无线功率传输系统的接收器的负载，无线功率传输系统还包括发射器，发射器的发射线圈磁耦合到接收线圈。该方法还包括将串联连接的第二电容器和第二开关网络耦合在整流器的第二输入和地之间，第二输入通过谐振电容器耦合到接收线圈的第二端，第一电容器和第二电容器位于控制线圈的外部。该方法进一步包括通过控制电路配置第一开关网络和第二开关网络以将耦合到接收线圈的阻抗从第一阻抗切换到第二阻抗，第一阻抗与由无线功率传输系统的接收器使用的ASK调制的高状态相关，第二阻抗与ASK调制的低状态相关。该方法还包括通过控制电路动态调节第一开关网络和第二开关网络的配置以改变第一阻抗和第二阻抗中的至少一个。
[0011]根据一个实施例，控制电路包括耦合在第一电容器和地之间的第一开关网络，第一电容器进一步耦合到接收线圈的第一端，以及耦合在第二电容器和地之间的第二开关网络，第二电容器进一步通过谐振电容器耦合到接收线圈的第二端，其中接收线圈的第一端和接收线圈的第二端分别耦合到整流器的第一输入和整流器的第二输入，其中整流器被配置为将交流电压转换为直流电压以用于耦合到控制电路的负载，其中控制电路被配置为控制第一开关网络和第二开关网络以将耦合到接收线圈的阻抗从第一阻抗切换到第二阻抗，第一阻抗与由无线功率接收系统使用的ASK调制的高状态相关，第二阻抗与ASK调制的低状态相关，并且其中控制电路还被配置为动态调节第一开关网络和第二开关网络的配置以改变第一阻抗和第二阻抗中的至少一个。
[0012]前面已经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公开的详细描述。下文将描述本公开的附加特征和优点，其构成本公开权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于实现本公开的相同目的的其他结构或过程的基础。本领域技术人员还应该认识到，这样的等效结构不脱离所附权利要求中阐述的本公开的精神和范围。
附图说明
[0013]为了更完整地理解本专利技术及其优点，现结合附图参考以下描述，其中：图1示出了根据一些实施例的无线功率传输系统的框图；图2示出了根据一些实施例的图1所示的接收器的框图；图3示出了根据一些实施例的图2所示的通信装置的示意图；图4A
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4D示出了图3所示的控制电路中的电容器和FET的各种实施例；图5A
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5B示出了根据一些实施例的被配置为基于局部测量来调节FET/开关网络的控制电路的框图；图6示出了根据一些实施例的将自适应控制机制应用于图3所示的控制电路的流程图。
[0014]除非另有说明，不同附图中的对应数字和符号通常指对应的部分。绘制这些图是为了清楚地说明各种实施例的相关方面，并不一定按比例绘制。
具体实施方式
[0015]下面详细讨论当前优选实施例的制作和使用。然而，应该理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于无线功率接收器的装置，包括：接收线圈；整流器，具有第一输入和第二输入，所述第一输入耦合到所述接收线圈的第一端，所述第二输入通过谐振电容器耦合到所述接收线圈的第二端，所述整流器被配置为将交流电压转换成用于耦合到所述装置的负载的直流电压；第一电容器和第一开关网络，串联连接在所述第一输入和地之间；和第二电容器和第二开关网络，串联连接在所述第二输入和地之间，所述第一开关网络和所述第二开关网络中的每个开关网络包括至少两个并联连接的场效应晶体管（FET），其中所述第一开关网络和所述第二开关网络被配置为调节耦合到所述接收线圈的阻抗，所述阻抗与所述装置使用的幅移键控(ASK)调制相关。2.如权利要求1所述的装置，其中：所述第一开关网络和所述第二开关网络中的每个开关网络包括四个FET；当所述第一开关网络和所述第二开关网络中的每个开关网络中的所述四个FET均导通时，第一阻抗耦合到所述接收线圈，所述第一阻抗与所述ASK调制的高状态相关；和当所述第一开关网络和所述第二开关网络中的每个开关网络中的所述四个FET中的两个FET导通，并且所述第一开关网络和所述第二开关网络中的每个开关网络中的所述四个FET中的另外两个FET断开时，第二阻抗耦合到所述接收线圈，所述第二阻抗与所述ASK调制的低状态相关。3.如权利要求1所述的装置，还包括：第三电容器和第三开关网络，串联连接在所述第一输入和地之间；和第四电容器和第四开关网络，串联连接在所述第二输入和地之间，其中：所述第一开关网络、所述第二开关网络、所述第三开关网络和所述第四开关网络中的每个网络包括两个并联连接的FET；当所述第一开关网络、所述第二开关网络、所述第三开关网络和所述第四开关网络中的每个开关网络中的两个FET导通时，第一阻抗耦合到所述接收线圈，所述第一阻抗与所述ASK调制的高状态相关；和当所述第一开关网络和所述第三开关网络中的每个开关网络中的所述两个FET导通，所述第二开关网络和所述第四开关网络中的每个开关网络中的一个FET导通，并且所述第二开关网络和所述第四开关网络中的每个开关网络中的另一个FET断开时，第二阻抗耦合到所述接收线圈，所述第二阻抗与所述ASK调制的低状态相关。4.如权利要求1所述的装置，其中：所述第一开关网络包括均以欧姆模式工作的第一FET和第二FET；所述第二开关网络包括均以欧姆模式工作的第三FET和第四FET；当所述第一FET、所述第二FET、所述第三FET和所述第四FET由栅
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源电压的第一配置控制时，第一阻抗耦合到所述接收线圈，所述第一阻抗与所述ASK调制的高状态相关;以及当所述第一FET、所述第二FET、所述第三FET和所述第四FET由栅
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源电压的第二配置控制时，第二阻抗耦合到所述接收线圈，所述第二阻抗与所述ASK调制的低状态相关。5.如权利要求1所述的装置，其中：所述第一开关网络包括第一FET和第二FET，所述第二FET工作在欧姆模式；
所述第二开关网络包括第三FET和第四FET，所述第四FET工作在欧姆模式；当所述第一FET和所述第三FET导通，并且所述第二FET和所述第四FET由栅
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源电压的第一配置控制时，第一阻抗耦合到所述接收线圈，所述第一阻抗与所述ASK调制的高状态相关；和当所述第一FET和所述第三FET导通，并且所述第二FET和所述第四FET由栅
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源电压的第二配置控制时，第二阻抗耦合到所述接收线圈，所述第二阻抗与所示ASK调制的低状态相关。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括在无线功率传输系统中，以及其中，所述无线功率传输系统还包括发射器，所述发射器的发射线圈磁耦合于所述接收线圈。7.根据权利要求6所述的装置，其中，根据所述整流器的第一输出端和第二输出端之间的电压测量值来调节所述阻抗。8.根据权利要求6所述的装置，其中，根据来自所述发射器的反馈来调节所述阻抗。9.一种自适应控制方法，包括：将串联连接的第一电容器和第一开关网络耦合于整流器的第一输入和地之间，所述第一输入耦合于接收线圈的第一端，所述整流器被配置为将交流电压转换成直流电压以用于耦合到无线功率传输系统的接收器的负载，所述无线功率传输系统还包括发射器，所述发射器的发射线圈磁耦合于所述接收线圈；将串联连接的第二电容器和第二开关网络耦合于所述整流器的第二输入和地之间，所述第二输入通过谐振电容器耦合到所述接收线圈的第二端，所述第一电容器和所述第二电容器位于控制电路的外部；通过所述控制电路配置所述第一开关网络和所述第二开关网络以将耦合到所述接收线圈的阻抗从第一阻抗切换到第二阻抗，所述第一阻抗与所述无线功率传输系统的所述接收器使用的幅移键控(ASK)调制的高状态相关，所述第二阻抗与所述ASK调制的低状态相关；以及通过所述控制电路动态调节所述第一开关网络和所述第二开关网络的配置以改变所述第一阻抗和所述第二阻抗中的至少一个。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一开关网络和所述第二开关网络中的每个开关网络包括并联连接的四个场效应晶体管（FET），并且其中所述方法还包括：导通所述第一开关网络和所述第二开关网络中的每个开关网络中的四个FET以将所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋益圭，李俊荣，吕焕杰，
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：