本发明专利技术描述用于对感应电力传送系统的过电压进行箝位的方法和设备。实例过电压保护电路具有：第一端子(130)，其经配置以接收交流电流信号用以转换为第二信号(125)；电容器(204)；第一开关(206)，其经配置以基于过电压检测信号选择性地将所述电容器电耦合到所述第一端子(130)，从而减少所述第二信号(125)上的过电压；以及过电压检测器(210)。实例过电压检测器(210)经配置以确定所述第二信号(125)的信号电平，且响应于确定所述第二信号的所述信号电平大于阈值而输出所述过电压检测信号，从而引起所述开关(206)将所述电容器(204)电耦合在所述第一端子与第二端子之间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】针对交流电源的过电压保护
本专利技术一般涉及箝位电路，且更特定而言，涉及用于对交流电源和调节系统的过 电压进行箝位的方法和设备。
技术介绍
感应电力传送系统一般用来在发射单元与接收单元之间无线传送电力。发射单元 经由感应线圈产生磁场。当包含另一感应线圈的接收单元被安置在磁场内时，磁场引起接 收单元产生与发射单元所产生的磁场成正比的电流。在接收单元处所产生的电流为交流电 流，且可通过在电感电容滤波器电路的共振频率处交变电流而改善从发射单元到接收单元 的电力传送的效率，所述电感电容滤波器电路可用来对在接收单元中所产生的电流进行滤 波。
技术实现思路
在所描述的实例中，过电压保护电路包含第一端子，其经配置以接收交流电流 信号用以转换为第二信号；第二端子，其用以基于交流电流信号接收第二信号；接到第一 端子的电容器；接到电容器与第一端子的开关，其经配置以基于过电压检测信号选择性地 将电容器电耦合到第一端子，从而减少第二信号上的过电压；以及接到第二端子与开关的 过电压检测器，其经配置以确定第二信号的信号电平，且响应于确定第二信号的信号电平 大于阈值而输出过电压检测信号，从而引起开关将电容器电稱合在第一端子与第二端子之 间。在所描述的实例中，用以对过电压进行箝位的方法包含在第一电源端子处接收 交流电流信号；对交流电流信号进行整流以产生经整流信号；将经整流信号与阈值信号电 平进行比较；以及在经整流信号大于阈值信号电平时将电容器耦合到第一电源端子。附图说明图1为感应电力传送系统的示意图。图2为包含使用电容器的箝位电路的实例感应电力传送系统的示意图。图3A为包含使用多个电容器实施的箝位电路的另一实例感应电力传送系统的示 意图。图3B为包含在没有开关驱动器的情况下实施的箝位电路的另一实例感应电力传 送系统的示意图。图4为可用来实施图2和图3A中的开关驱动器的实例开关驱动器的示意图。图5为阐释实例箝位比较器和整流器输出电压的曲线图。图6为阐释实例整流器输出、交流电流信号及箝位信号电压的曲线图。图7为阐释随着图2中的箝位电容器的频率和值而变的模拟整流器输出电压的曲 线图。图8为描绘随着图1到3B中的感应电力传送系统的负载和频率而变的测得的整 流器输出电压的曲线图。具体实施方式图1阐释感应电力传送系统100。感应电力传送系统100将电力从发射器电路102 传送到接收电路104，接收电路104可调节电力且将经调节的电力提供到输出装置106。在 图1的实例中，输出装置106为由接收电路104进行充电的电池108。发射器电路102包含发射器线圈110，发射器线圈110经由切换网络114接收来自 直流(DC)电源112的交流电流。控制器118控制切换网络114以将发射器线圈110耦合 及解耦到电源112，从而引起交流电流流经发射器线圈110。由于交流电流流经发射器线圈 110，所以发射器线圈110产生磁场。在一些实例中，发射器线圈110为30匝的线圈。发射电路102和接收电路104可在物理上进行耦合及/或解耦以分别激活及/或 减活发射电路102与接收电路104之间的电力传送。接收电路104包含接收线圈120，当接 收线圈120被安置在发射器线圈110所产生的磁场内时，接收电路104变成与发射器线圈 110结合在一起的变压器。接收电路104进一步包含串联电容器122，串联电容器122建立 与接收线圈120结合在一起的电感电容(LC)滤波器和共振频率。当操作频率(例如，发射 器线圈110及/或接收线圈120中的交流信号的频率)接近接收电路104的共振频率时， 接收线圈120起到类似于电流源的作用。当接收电路104被安置在发射器线圈110的磁场内时，磁场在接收线圈120中诱 发交流电流。接收器线圈120将感应电流馈送到同步整流器124，同步整流器124将所接收 的交流电流转换为直流电流。同步整流器124将直流电流输出到使直流电流平稳的整流器 电容器126。如本文所使用，术语整流器输出或整流器电压指同步整流器124的输出端子 125处的直流信号的电压。实例接收电路104进一步包含线性充电器128以产生线性电压 及/或电流用以输出到输出装置106。同步整流器124包含两个输入端子130和132以接收来自接收线圈120的交流输 入信号。端子130和132中的每一者可被认为具有交流相位，在所述交流相位期间相应端子 130或132接收来自接收线圈120的电流(即，吸收电流)，接收线圈120用来在整流器输 出端子125处提供电流(即，源电流)。同步整流器124通过每次将端子中的一者130 (例 如，将电流提供到同步整流器124的端子)耦合到同步整流器124的输出端子125同时将 端子中的另一者132耦合到参考端子(例如，接地端子或另一中性端子)而操作。当端子 130的信号电平已减少且另一端子132开始提供电流时，同步整流器124切换以将另一端子 132耦合到整流器输出端子125同时将端子130耦合到参考。因此，每一端子130或132要 么将来自接收线圈120的电流引导至同步整流器124，要么在任何给定的时间处连结到参 考端子。因为整流器的操作频率接近实例接收电路104的共振频率，所以系统100的整流 器输出电流电压线接近恒定电流且因此接近电流源行为。因此，同步整流器124、整流器电 容器126及线性充电器128可遭受足够高的电压和功率从而引起损害。图2为包含使用箝位电容器204的箝位电路202的实例感应电力传送系统200的 示意图。实例感应电力传送系统200包含实例发射器电路102、实例接收线圈120、实例串联电容器122、具有端子130和132及整流器输出端子125的实例同步整流器124、实例整流器电容器126以及图1中的给图1中的实例电池108充电的实例线性充电器128。图2 中的实例接收线圈120为18匝的线圈且实例串联电容器122具有100纳法(nF)的电容。 因此，实例接收电路104的共振频率约为100千赫兹(kHz)。在实例系统200中，由于发射器电路102所提供的电力量，所以接收线圈120甚至在较高电压下且接近共振频率处也不会产生多于I安培(A)的电流。当然，可使用其它电容器值或匝数。实例电容箝位202进一步包含切换元件206及开关驱动器208以选择性地将箝位电容器204耦合在同步整流器124的输入端子130与132之间。实例切换元件206在图2 中被阐释为η沟道金属氧化物半导体(NMOS)场效应晶体管(FET)。然而，可使用其它类型的切换装置，包含P沟道金属氧化物半导体(PMOS)场效应晶体管、双极结型晶体管及/或其它类型的电的及/或机电开关。切换元件206由开关驱动器208控制(例如，经由NMOS 的栅极端子)。为了防止可由过电压情形所引起的对接收电路104的损害，给实例感应电力传送系统200提供箝位电路202及过电压检测器210。一般而言，箝位电路202通过响应于确定在整流器输出端子125处存在或可能存在过电压情形而将端子130与132之间的电压进行箝位来防止或减少整流器输出端子125处的过电压情形。过电压检测器210与整流器输出端子125和箝位电路202通信以监视整流器电压。实例过电压检测器210包含击穿(例如，齐纳(Zene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】2010.08.31 US 12/873,0531.ー种过电压保护电路，其包括 第一端子，其经配置以接收交流电流信号用以转换为第二信号； 第二端子，其经配置以接收所述第二信号； 电容器，其耦合到所述第一端子； 开关，其与所述电容器和所述第一端子协作，且经配置以基于过电压检测信号选择性地将所述电容器电耦合到所述第一端子，从而减少所述第二信号上的过电压； 及 过电压检测器，其与所述第二端子和所述开关协作，且经配置以确定所述第二信号的信号电平，且响应于确定所述第二信号的所述信号电平大于阈值而输出所述过电压检测信号，从而引起所述开关将所述电容器电耦合在所述第一端子与第二端子之间。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述过电压检测器包括比较器，所述比较器经配置以将所述第二信号与所述阈值进行比较且在所述第二信号大于所述阈值时产生所述过电压检测信号。3.根据权利要求1所述的电路，其中所述过电压检测器包括下拉电阻器和具有大体上等于所述阈值的击穿电压的击穿ニ极管；且其中所述击穿ニ极管经配置以在所述第二信号上的电压超过所述击穿电压时输出所述过电压检测信号。4.根据权利要求1所述的电路，其进ー步包括整流器电路，所述整流器电路与所述第一和第二端子、所述电容器以及所述开关耦合且经配置以产生所述第二信号。5.根据权利要求4所述的电路，其中所述电容器包括第一和第二电容器，且其中所述开关选择性地将所述第一电容器耦合在所述第一端子与參考之间。6.根据权利要求5所述的电路，其进ー步包括第二开关，所述第二开关经配置以在第三端子上的第二电信号电平小于第二阈值时基于所述过电压检测信号选择性地将所述第ニ电容器耦合在所述第三端子与所述參考之间。7.根据权利要求1所述的电路，其进ー步包括开关驱动器，所述开关驱动器经配置以接收所述过电压检测信号且选择性地输出箝位信号，从而引起所述开关将所述电容器电耦合到所述第一端子。8.根据权利要求7所述的电路，其中所述开关驱动器包括比较器，所述比较器经配置以将所述过电压检测信号与所述阈值进行比较且基...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·C·特丽，保罗·L·布罗林，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：
国别省市：
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