用于检测磁场中物体存在的变化的系统和方法技术方案

系统检测从线圈(205)生成的磁场中物体存在的变化。接近谐振频率的低振幅信号被注入线圈(205)直到系统达到平衡。在这时测量反馈。反馈信号可以被测量为若干信号中的至少一个，若干信号例如但不限于是在谐振电容器(203)上的电压、在线圈(205)中的电流或在谐振电容器(203)和线圈(205)之间的电压。稳态响应的变化表示装置存在的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
[0001 ] 本专利技术公开一般涉及磁场，并且更具体的，涉及无线输电。
技术介绍
无线能量传递或无线电力是在没有互连线的情况下从电源到电气负载的电能传输。无线传输在互连线不方便、危险或不可能的情况下是有用的。对于无线输电，效率是重要的参数。在无线输电中耦合的普遍形式是电感耦合。无线输电系统通常由电磁耦合的发送和接收线圈构成。可以使用线圈耦合将源自初级侧的能量传递通过一距离到次级侧。电磁感应无线传输技术在距离上是近场的，该距离相当于装置直径的几倍，接近所用波长的四分之一。电磁感应基于初级线圈生成显著磁场并且次级线圈在该磁场内的原理来工作，因而在次级线圈中感应电流。耦合应是紧耦合以便实现高效率。随着距初级线圈的距离增加，越来越多的磁场未到达次级线圈。即使在相对短的范围上感应方法也是相当低效的，其浪费许多传输能量。电感耦合充电器的普遍用途是将便携装置例如笔记本计算机、蜂窝电话、医学植入体和电动交通工具的电池充电。谐振转换器可以用于无线充电垫(发射器电路)和接收器模块(嵌入在负载中)两者中从而最大化能量传递效率。该方法适合用于便携电子装置例如移动电话的通用无线充电垫。该方法已被采用作为Qi无线充电标准的部分。该方法也用于向没有电池的装置例如RFID贴片和无接触智能卡供电，并将源自初级电感器的电能耦合到特斯拉(Tesla)线圈无线输电器的螺旋谐振器。电感充电是在一个被设计为输电并且另一个被设计为接收电力的两个装置相互接触并且能量在其间传递时发生的事件。输电装置投射电磁场。如果接收器被放置在该电磁场内，则电力可以从发射器传输到接收器。接收器可以是用于任何负载的电源。在一个实施中，充电垫能够使用电场与其正在充电的装置智能来回通信。在该应用中，用来传递能量的电磁场被调制，允许在充电垫和其正在充电的装置之间的通信。然而，在电磁场内是否具有适当接收器对于发射装置不总是明显的。因此确定物体是否在电磁场中存在是有用的。
技术实现思路
本公开的示例实施例提供用于检测磁场中物体存在的变化的系统。简要描述，在架构中，该系统的其中一个示例实施例可以被实施如下:初级线圈，其由注入信号在基本恒定频率驱动从而产生磁场，并且经配置在注入信号的驱动相位期间接收响应；以及控制器，其经配置监视对注入信号的响应并确定在从初级线圈发射的磁场中物体存在的变化，该确定基于受监视的响应。本公开的实施例也可以视为提供用于检测磁场中物体存在的变化的方法。在这方面，这样的方法的其中一个实施例可以由以下步骤概括地总结:用注入信号在基本恒定频率驱动初级线圈从而产生磁场；在注入信号的驱动相位期间接收响应；监视响应；以及基于受监视的响应，确定在从初级线圈发射的磁场中物体存在的变化。【附图说明】图1是用于检测磁场中物体存在的变化的系统的示例实施例的系统框图。图2A是用于检测磁场中物体存在的变化的系统的示例实施例的电路图。图2B是用于检测磁场中物体存在的变化的系统的示例实施例的电路图。图3是使用图2的系统的信号的示例实施例的信号图。图4是使用图2的系统的信号的示例实施例的信号图。图5是使用图2的系统的信号的示例实施例的信号图。图6是用于检测磁场中物体存在的变化的方法的示例实施例的流程图。【具体实施方式】此处公开的可以用于例如无线输电器应用。然而，所公开的系统和方法可以应用于其中磁场中物体存在或存在的变化的检测是有利的其他系统。示例实施例可以包括在无线充电应用中，其中可以在充电开始之前确定物体存在。图1提供检测磁场中物体存在的变化的系统100的系统框图。系统100包括在示例无线电力系统中的物体120和充电器装置110。在示例实施例中，充电器装置110确定物体120的存在。在确定物体存在之后，充电器装置110可以在生成磁场并确定物体是否在磁场中存在之后被分派将物体120充电的任务。图2A提供用于检测图1的物体存在的变化的系统的示例实施例的电路图210。电路210包括半桥功率驱动器，该半桥功率驱动器包括FET 206和FET 207与线圈205和电容器203。在线圈205和电容器203之间节点的电压由模数转换器(ADC) 201通过滤波器块204采样。在该示例实施例中ADC 201位于微处理器202内。微处理器202也可以是驱动FET 206和FET 207的信号的来源。在电路210的示例实施例中，信号可以从生成磁场的线圈205传输。当线圈205正在被驱动时，源自所生成磁场中装置或物体的反馈可以由其在线圈205上的反射效应检测。在示例实施例中，如果检测到接收器，则发射器可以例如确定接收器是否为不完全充电的装置并可以基于该确定来输电。为遵从无线电力协会(Wireless Power Consortium)规范，电路210至少每半秒检查无线装置一次。在先前系统中，检查使用“数字回波检查(digital ping)”过程完成。在数子回波检查中，发射器在远闻于系统谐振频率(例如IOOkHz)的频率(例如175kHz)调制磁场并等待接收器响应。这在功能上运作良好，但信号交换可以在接收器响应之前花费最多60毫秒，这意味着即使没有接收器存在，发射器仍在超过10%的时间(500毫秒周期中的60毫秒)有效驱动线圈。“模拟回波检查”提供改善的性能。在示例实施例中，电路210发出接近谐振频率的短突发脉冲(burst)并检测物体可能具有的对该短突发脉冲的响应的任何影响。在谐振系统中，在电感耦合附近的大多数物体趋向于使谐振衰减。突发脉冲可以是数毫秒或者甚至数微秒量级的，这将接通时间减小到短得多的持续时间。在先前解决方案中，这通过发送短数目(3-10)的在谐振频率的脉冲，然后将响应低通滤波，并且观察其衰减速率从而检测衰减的变化来实施。该方法具有若干缺陷。首先，在初级振荡电路(tank circuit)中的容差可以改变,这影响谐振频率。尽管预计接收器的存在增加系统的衰减，但其也可以改变谐振频率，并且如果谐振不按预期开始，则导致的变化可能是不可预测的。第二，低通滤波组件是另外的花费，并且可以需要到处理器的另外模数转换器(ADC)输入。另外，仅可以测量响应的包络。如果接收器导致谐振频率的变化但几乎没有导致振幅的变化，则存在的变化可以被忽视。从物体存在到没有物体存在的变化仅可以改变几个百分比并且可以难于鉴别。此外，空间差别影响信号振幅，这使得检测更复杂。在此公开的检测磁场中物体存在的变化的系统和方法将接近谐振频率的低振幅信号注入线圈205直到系统达到平衡。在这时测量反馈。反馈信号可以作为若干信号中的至少一个而测量，若干信号例如但不限于是在谐振电容器203上的电压、在线圈205中的电流或在电容器203和线圈205之间的电压或它们的组合。在所公开系统和方法的示例实施例中，响应基本同步于驱动频率被采样——并在驱动时被采样。与在先前解决方案中相同，不检查在激励结束之后的衰减。替代地，在电路通电时检查稳态条件。响应不是对瞬时事件的短暂查看，而是稳定的重复信号；因此更容易用更优分辨率捕捉响应。在周期中确定采样点时具有要解决的数个问题。第一，频率变化和相移的组合可以使一些物体难以与某些物体区分是可能的。第二，到ADC 201的输入可以被限于正输入。为解决这两个问题，反馈可以在时间上180°异相的两个位置被采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定磁场中物体存在的变化的方法，其包括：用注入信号在基本恒定频率驱动初级线圈从而产生磁场；在所述注入信号的驱动相位期间接收响应；监视所述响应；以及基于受监视的响应，确定从所述初级线圈发射的所述磁场中物体存在的变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.11 US 13/084,5101.一种确定磁场中物体存在的变化的方法，其包括: 用注入信号在基本恒定频率驱动初级线圈从而产生磁场； 在所述注入信号的驱动相位期间接收响应； 监视所述响应；以及 基于受监视的响应，确定从所述初级线圈发射的所述磁场中物体存在的变化。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基本上在谐振频率从所述初级线圈传输模拟信号。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述反馈是作为对传输所述模拟信号的响应。4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在至少两个点中与所述模拟信号基本同步采样所述反馈，所述两个点具有基本上180度和基本上90度中至少一个的相位差。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述采样在所述反馈达到稳态条件后执行。6.根据权利要求2所述的方法，进一步包括当检测到所述反馈中的变化时确定物体存在。7.根据权利要求1所述的方法，其中在以下的至少一个上检测所述反馈:在谐振电容器上的电压、在所述初级线圈中的电流以及在所述谐振电容器和所述初级线圈之间的电压节点。8.一种系统,包括: 初级线圈，...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·G·澳汀格，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：
国别省市：