较高功率高频无线功率传递系统技术方案

所公开的无线功率传递系统包括一个或多个电路，以促进高频下的高功率传递。这种无线功率传递系统可以包括阻尼电路，该阻尼电路被配置成阻尼无线功率信号，使得通信保真在高功率下被保持。附加地或替换地，这样的无线功率传递系统可以包括电压隔离电路，以将无线接收器系统的组件与旨在用于与接收器相关联的负载的高电压信号隔离。利用这样的系统使得能够在高于1W的电压下以诸如13.56MHz的高频进行无线功率传递，同时保持与更高功率无线功率信号相关联的带内通信的保真。号相关联的带内通信的保真。号相关联的带内通信的保真。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】较高功率高频无线功率传递系统
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请请求下述优先权：(i)美国非临时申请号16/914,403，2020年6月28日提交且名为“HIGHER POWER HIGH FREQUENCY WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM(较高功率高频无线功率传递系统)”，(ii)美国非临时申请号16/914,405，2020年6月28日提交且名为“WIRELESS POWER TRANSMITTER FOR HIGH FIDELITY COMMUNICATIONS AT HIGH POWER TRANSFER(用于高功率传递下的高保真通信的无线功率发射器)”，以及(iii)美国非临时申请号16/914,406，2020年6月28日提交且名为“WIRELESS POWER RECEIVER FOR RECEIVING HIGH POWER HIGH FREQUENCY WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM(用于接收高功率高频无线功率传递系统的无线功率接收器)”，它们每一者都通过引用以其整体结合于此。


[0003]本公开一般涉及用于电功率和/或电数据信号的无线传递的系统和方法，并且更具体地涉及在升高功率电平下的高频无线功率传递，同时维持通信保真。

技术介绍

[0004]无线连接系统被用在用于电能、电功率、电磁能、电数据信号以及其他已知的无线传递信号的无线传递的各种应用中。此类系统通常使用感应无线功率传递，其在由发射元件产生的磁场在接收元件中感应电场且因此感应电流时发生。这些发射和接收元件将通常采取盘绕电线和/或天线的形式。
[0005]通常，从此类盘绕天线中的一个到另一个的电能、电功率、电磁能和/或电子数据信号中的一个或多个的传输在一操作频率和/或操作频率范围下操作。可以出于多种原因来选择操作频率，例如但不限于，功率传递特性、功率电平特性、自谐振频率限制、设计要求、遵守标准主体的所需特性(例如，电磁干扰(EMI)要求、比吸收率(SAR)要求等)、材料清单(BOM)和/或形状因子约束等。要注意的是，如本领域技术人员已知的，“自谐振频率”通常是指由于无源组件(例如，电感器)的寄生特性而导致的该组件的谐振频率。
[0006]当这样的系统操作以经由线圈和/或天线将功率从传输系统无线传递到接收器系统时，通常期望同时或间歇地将电子数据从一个系统传达到另一个系统。为此，多种通信系统、方法和/或装置已经被用于组合的无线功率和无线数据传递。在一些示例系统中，使用其他电路系统(诸如，是用于补充无线功率系统的可任选近场通信(NFC)天线和/或用于数据通信的附加蓝牙芯片组，以及其他已知的通信电路和/或天线)来执行无线功率转移相关通信(例如，验证程序、电子特性数据通信、电压数据、电流数据、设备类型数据以及其他预期的数据通信)。
[0007]然而，使用附加的天线和/或电路系统会产生若干缺点。例如，使用额外天线和/或电路系统可能是低效的和/或可能增加无线功率系统的BOM，这增加了用于将无线功率放入电子设备中的成本。进一步，在一些这样的系统中，由这样的附加天线引起的带外通信可能导致干扰，诸如这样的天线之间的带外串扰。此外，与其中无线功率信号和数据信号都在同
一信道内的系统相比，由于引入附加系统将引起更大的谐波失真，所以包括这种附加天线和/或电路系统会导致EMI恶化。更进一步，包括用于通信的额外天线和/或电路系统硬件可增加设备内的无线功率系统和/或其组件驻留的区域，从而使最终产品的构建复杂化。
[0008]为了避免这些问题，如商业设备中的现代NFC直流充电(NFC
‑
DC)系统和/或NFC无线充电系统所解说的，可利用传统硬件和/或基于传统设备的硬件来同时或以交替方式实现无线功率传递和数据传递两者。然而，用于高频通信的当前通信天线和/或电路在被用于无线功率传递时具有比低频无线功率传递系统(例如，无线功率联盟的Qi标准设备)低得多的功率电平能力。在当前高频电路中使用较高功率电平可导致对传统装备的损坏。
[0009]另外，当在此类高频系统(诸如传统系统中发现的那些高频系统)中利用较高功率传递能力时，当无线功率传递超过低功率电平(例如，传递的300mW及以下)时，无线通信可能降级。然而，在没有清晰地可通信和非失真数据通信的情况下，无线功率传递可能不可行。

技术实现思路

[0010]为此，需要新的高频无线功率系统，其利用新的电路来允许较高的功率传递(大于300mW)，而不损坏电路系统和/或不使低于期望的标准数据协议的通信降级。
[0011]本文中所公开的无线传输系统可包括阻尼电路，其被配置成用于在AC无线信号及相关联的数据信号的传输期间阻尼AC无线信号。该阻尼电路可被配置成减少在OOK信号传输期间的上升时间和下降时间，从而使得当与传统系统相比较时，数据信号的速率不仅可以是顺应的和/或易读的，而且还可以实现更快的数据速率和/或增强的数据范围。
[0012]本专利技术的阻尼电路可包括阻尼二极管、阻尼电容器、阻尼电阻器或其任何组合中的一或多者，以用于进一步增强信号特性和/或信号质量。
[0013]在其中阻尼电路包括阻尼电阻器的一些实施例中，阻尼电阻器与阻尼晶体管63电串联并且具有被配置成使得其耗散来自功率信号的至少一些功率的电阻值(欧姆)。这种耗散可以用于加速幅移键控信号、OOK信号和/或其组合中的上升和下降时间。在一些这样的实施例中，阻尼电阻器的值被选择、配置和/或设计成使得阻尼电阻器耗散最小功率量以实现带内信号中可允许的最快上升和/或下降时间和/或满足最小上升和/或下降时间的标准限制；从而实现最大效率下的数据保真(损失到电阻的功率较小)以及当系统卸载时和/或在最轻负载条件下维持数据保真。
[0014]在其中阻尼电路包括阻尼电容器的一些实施例中，阻尼电容器可以被配置成使带内信号中的转变点平滑并且限制这种信号中的过冲和/或下冲状况。
[0015]在其中阻尼电路包括阻尼二极管的一些实施例中，二极管被定位成使得当阻尼晶体管处于断开状态时电流不能流出阻尼电路。由此，二极管可在阻尼电路不活动时防止AC功率信号中的功率效率损失。
[0016]本文中所公开的无线接收器系统利用电压隔离电路，该电压隔离电路可具有在与其他高频无线功率传输系统相比时在负载处的较大接收功率电平处实现适当数据通信保真的能力。为此，具有电压隔离电路的无线接收器系统能够从无线传输系统接收功率，该无线传输系统具有在高于1W功率的电平处的输出功率，而传统高频系统可能限于仅从小于1W功率的输出电平接收。
[0017]例如，在传统NFC
‑
DC系统中，轮询器(接收器系统)经常利用来自NTAG微处理器家族的微处理器，该微处理器最初被设计成用于非常低的功率数据通信。NTAG微处理器(无保护或隔离)可能无法充分和/或高效地接收处于超过1W的输出电平的无线功率信号。然而，本申请的专利技术人在实验结果中发现，当使用如本文所公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无线功率传递系统，包括：无线功率传输系统，包括：发射器天线，所述发射器天线被配置成与至少一个其他天线耦合且将交流(AC)无线信号传送至所述至少一个天线，所述AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号；发射器控制器，所述发射器控制器被配置成(i)基于所述无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动所述发射器天线的驱动信号，以及(ii)执行对所述无线数据信号进行编码、对所述无线数据信号进行解码、接收所述无线数据信号或传送所述无线数据信号中的一者或多者；以及放大器，所述放大器包括至少一个晶体管，所述至少一个晶体管被配置成在所述至少一个晶体管的栅极处接收所述驱动信号，并将直流功率(DC)输入功率信号反转以在所述操作频率下生成所述AC无线信号，以及阻尼电路，所述阻尼电路被配置成在所述无线数据信号的传输期间阻尼所述AC无线信号，其中所述阻尼电路至少包括阻尼晶体管，所述阻尼晶体管被配置成从所述发射器控制器接收用于开关所述晶体管以在所述无线数据信号的传输期间控制阻尼的阻尼信号；以及无线功率接收器系统，包括：接收器天线，所述接收器天线被配置成用于与所述发射器天线耦合并且从所述发射器天线接收所述AC无线信号，所述接收器天线基于所述操作频率来操作；功率调节系统，所述功率调节系统被配置成(i)接收所述无线功率信号，(ii)将所述无线功率信号从所述AC无线功率信号转换成DC无线功率信号，以及(iii)将所述DC功率信号至少提供给与所述无线功率接收器系统相关联的负载；以及接收器控制器，所述接收器控制器被配置成执行以下中的一者或多者：对所述无线数据信号进行编码、对所述无线数据信号进行解码、接收所述无线数据信号或传送所述无线数据信号。2.如权利要求1所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述阻尼电路与所述至少一个晶体管的漏极处于电并联连接。3.如权利要求1所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述阻尼电路还包括阻尼电阻器，所述阻尼电阻器与所述阻尼晶体管处于电串联并且被配置成用于耗散来自所述功率信号的至少一些功率。4.如权利要求1所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述阻尼电路还包括至少与所述阻尼晶体管电串联的阻尼电容器。5.如权利要求1所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述阻尼电路还包括二极管，所述二极管至少与所述阻尼晶体管电串联并且被配置成用于在所述阻尼电路不活动时防止所述无线功率信号中的功率效率损失。6.如权利要求1所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述无线功率传输系统还包括滤波器电路，所述滤波器电路至少包括滤波器电容器和滤波器电感器，其中所述滤波器电路是基于滤波器质量因子来配置的。7.如权利要求6所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述滤波器质量因子(γ
FILTER
)被定义为
8.一种无线功率传递系统，包括：无线功率传输系统，包括：发射器天线，所述发射器天线被配置成与至少一个其他天线耦合且将交流(AC)无线信号传送至所述至少一个天线，所述AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号；发射器控制器，所述发射器控制器被配置成(i)基于所述无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动所述发射器天线的驱动信号，以及(ii)执行对所述无线数据信号进行编码、对所述无线数据信号进行解码、接收所述无线数据信号或传送所述无线数据信号中的一者或多者；以及放大器，所述放大器包括至少一个晶体管，所述至少一个晶体管被配置成在所述至少一个晶体管的栅极处接收驱动信号，并将直流功率(DC)输入功率信号反转以在所述操作频率下生成所述AC无线信号；以及无线功率接收器系统，包括：接收器天线，所述接收器天线被配置成用于与所述发射器天线耦合并且从所述发射器天线接收所述AC无线信号，所述接收器天线基于所述操作频率来操作；功率调节系统，所述功率调节系统被配置成(i)接收所述无线功率信号，(ii)将所述无线功率信号从所述AC无线功率信号转换成DC无线功率信号，以及(iii)将所述DC功率信号至少提供给与所述无线功率接收器系统相关联的负载；以及接收器控制器，所述接收器控制器被配置成执行以下中的一者或多者：对所述无线数据信号进行编码、对所述无线数据信号进行解码、接收所述无线数据信号或传送所述无线数据信号；以及电压隔离电路，所述电压隔离电路包括至少两个电容器，其中所述至少两个电容器相关于所述控制器电容器电并联，并且其中所述电压隔离电路被配置成：(i)调节所述AC无线功率信号以具有用于输入到所述接收器控制器的电压输入范围，以及(ii)将所述接收器控制器处的控制器电压与关联于所述无线接收器系统的负载处的负载电压隔离。9.如权利要求8所述的无线功率传递系统，其特征在于所述无线功率接收器还包括电容器，所述电容器被配置成用于在所述控制器电压下缩放所述AC无线功率信号，如从所述电压隔离电路改变和接收的。10.如权利要求8所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述无线功率接收器系统还包括与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：努卡任特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：