用于輸入波形成形的整流器濾波的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于在無(wú)線電力接收器中對(duì)整流器濾波的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。在一個(gè)方面，提供無(wú)線電力接收器設(shè)備。所述接收器設(shè)備包含經(jīng)配置以經(jīng)由無(wú)線場(chǎng)而無(wú)線地接收電力的線圈電路。所述接收器設(shè)備進(jìn)一步包含經(jīng)配置以至少部分基于所述所接收電力而提供直流DC的整流器電路。所述接收器設(shè)備進(jìn)一步包含第一濾波器電路，所述第一濾波器電路電連接于線圈與所述整流器電路之間且經(jīng)配置以減少來(lái)自所述整流器電路的發(fā)射，且經(jīng)配置以維持所述整流器電路所呈現(xiàn)的第一阻抗實(shí)質(zhì)上等于呈現(xiàn)給所述線圈電路的第二阻抗。所述接收器設(shè)備進(jìn)一步包含經(jīng)配置以使發(fā)射與所述整流器電路電隔離的帶阻濾波器電路。
【專利說(shuō)明】用于輸入波形成形的整流器濾波的系統(tǒng)、方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及無(wú)線電力。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及無(wú)線電力接收器中整流器的濾波。
【背景技術(shù)】
[0002]增加數(shù)目和種類的電子裝置經(jīng)由可再充電電池而供電。此類裝置包含移動(dòng)電話、便攜式音樂(lè)播放器、膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)外圍裝置、通信裝置(例如，藍(lán)牙裝置)、數(shù)碼相機(jī)、助聽器等等。雖然電池技術(shù)已有改進(jìn)，但電池供電的電子裝置越來(lái)越多地需要且消耗較大的電力量，從而常常需要再充電?？稍俪潆娧b置常常通過(guò)物理連接到電力供應(yīng)器的電纜或其它類似連接器經(jīng)由有線連接來(lái)充電。電纜和類似連接器有時(shí)可為不方便的或笨重的且具有其它缺點(diǎn)。能夠在自由空間中傳送電力以用以對(duì)可再充電電子裝置充電或?yàn)殡娮友b置提供電力的無(wú)線充電系統(tǒng)可克服有線充電解決方案的一些不足。因而，需要有效且安全地將電力傳送到電子裝置的無(wú)線電力傳送系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在隨附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的系統(tǒng)、方法和裝置的各種實(shí)施各自具有若干方面，所述方面中無(wú)單個(gè)一者單獨(dú)負(fù)責(zé)本文所述的所要屬性。在不限制隨附權(quán)利要求書的范圍的情況下，本文描述一些主要特征。
[0004]在附圖和以下描述中陳述本說(shuō)明書中所描述的標(biāo)的物的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施的細(xì)節(jié)。其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將從所述描述、圖式和權(quán)利要求書變得顯而易見。應(yīng)注意，以下諸圖的相對(duì)尺寸可能未按比例繪制。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種無(wú)線電力接收器。所述無(wú)線電力接收器包含整流器電路，其經(jīng)配置以至少部分基于經(jīng)由從無(wú)線電力發(fā)射器提供的無(wú)線場(chǎng)所產(chǎn)生的時(shí)變電壓而提供直流(DC)。所述無(wú)線電力接收器進(jìn)一步包含帶阻濾波器電路，其經(jīng)配置以濾波所述整流器電路的輸出且在操作頻率下使電容器與所述整流器電路電隔離。
[0006]本發(fā)明的另一方面提供用于在無(wú)線電力接收器處濾波的方法的實(shí)施。所述方法包含經(jīng)由整流器電路將時(shí)變電壓的至少部分整流為直流(DC)。所述時(shí)變電壓經(jīng)由從無(wú)線電力發(fā)射器提供的無(wú)線場(chǎng)而產(chǎn)生。所述方法進(jìn)一步包含經(jīng)由帶阻濾波器電路來(lái)濾波所述整流器電路的輸出，以在操作頻率下使電容器與所述整流器電路電隔離。
[0007]本發(fā)明的另一方面提供一種無(wú)線電力接收器。所述無(wú)線電力接收器包含用于將時(shí)變電壓的至少部分整流為直流(DC)的裝置。所述時(shí)變電壓經(jīng)由從無(wú)線電力發(fā)射器提供的無(wú)線場(chǎng)而產(chǎn)生。所述無(wú)線電力接收器進(jìn)一步包含用于經(jīng)由帶阻濾波器電路來(lái)濾波所述用于整流的裝置的輸出以在操作頻率下使電容器與所述用于整流的裝置電隔離的裝置。
[0008]本發(fā)明的另一方面提供一種無(wú)線電力接收器設(shè)備。所述接收器設(shè)備包含經(jīng)配置以經(jīng)由無(wú)線場(chǎng)而無(wú)線地接收電力的線圈電路。所述接收器設(shè)備進(jìn)一步包含經(jīng)配置以至少部分基于所述所接收電力而提供直流(DC)的整流器電路。所述接收器設(shè)備進(jìn)一步包含第一濾波器電路，其電連接于線圈與所述整流器電路之間且經(jīng)配置以減少來(lái)自所述整流器電路的發(fā)射，且經(jīng)配置以維持所述整流器電路所呈現(xiàn)的第一阻抗實(shí)質(zhì)上等于呈現(xiàn)給所述線圈電路的第二阻抗。所述接收器設(shè)備進(jìn)一步包含經(jīng)配置以使發(fā)射與所述整流器電路電隔離的帶阻濾波器電路。
[0009]本發(fā)明的另一方面提供一種在無(wú)線電力接收器處濾波的方法的實(shí)施。所述方法包含經(jīng)由線圈電路而無(wú)線地接收電力。所述無(wú)線地接收的電力經(jīng)由無(wú)線場(chǎng)而經(jīng)接收。所述方法進(jìn)一步包含經(jīng)由整流器電路將所述所接收電力的至少部分整流為直流(DC)。所述方法進(jìn)一步包含經(jīng)由第一濾波器電路濾波來(lái)自所述整流器電路的發(fā)射同時(shí)維持所述整流器電路所呈現(xiàn)的第一阻抗實(shí)質(zhì)上等于呈現(xiàn)給線圈的第二阻抗。所述方法進(jìn)一步包含經(jīng)由帶阻濾波器電路使發(fā)射與所述整流器電路電隔離。
[0010]本發(fā)明的另一方面提供一種無(wú)線電力接收器設(shè)備。所述接收器設(shè)備包含用于經(jīng)由無(wú)線場(chǎng)而無(wú)線地接收的電力的裝置。所述接收器設(shè)備進(jìn)一步包含用于至少部分基于所述所接收電力而提供直流(DC)的裝置。所述接收器設(shè)備進(jìn)一步包含用于濾波以減少來(lái)自所述用于提供直流的裝置的發(fā)射的裝置。所述用于濾波的裝置包含用于維持所述用于提供直流的裝置所呈現(xiàn)的第一阻抗等于呈現(xiàn)給所述用于無(wú)線地接收電力的裝置的第二阻抗的裝置。所述接收器設(shè)備進(jìn)一步包含用于電隔離發(fā)射與所述用于提供直流的裝置的裝置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的示范性無(wú)線電力傳送系統(tǒng)的功能框圖。
[0012]圖2為根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的可用于圖1的無(wú)線電力傳送系統(tǒng)中的示范性組件的功能框圖。
[0013]圖3為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的包含發(fā)射或接收線圈的圖2的發(fā)射電路或接收電路的部分的示意圖。
[0014]圖4為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可用于圖1的無(wú)線電力傳送系統(tǒng)中的發(fā)射器的功能框圖。
[0015]圖5為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可用于圖1的無(wú)線電力傳送系統(tǒng)中的接收器的功能框圖。
[0016]圖6為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可用于無(wú)線電力接收器(例如圖5的接收器)中的接收電路的示范性部分的示意圖。
[0017]圖7為在如圖6中所示的整流器電路的輸入處的示范性假想電壓波形的曲線圖。
[0018]圖8為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的在整流器電路的DC側(cè)上包含帶阻濾波器電路的接收電路的示范性部分的示意圖。
[0019]圖9為在如圖8中所示的整流器電路的輸入處的示范性假想電壓波形的曲線圖。
[0020]圖10為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的在整流器電路的DC側(cè)上包含具有增加(例如，雙倍)電感的帶阻濾波器電路的接收電路的示范性部分的另一示意圖。
[0021]圖11為在如圖10中所示的整流器電路的輸入處的示范性假想電壓波形的曲線圖。
[0022]圖12為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的在整流器電路的DC側(cè)上包含平衡雙帶阻濾波器配置的接收電路的示范性部分的另一示意圖。[0023]圖13為在如圖12中所示的整流器電路的輸入處的示范性假想電壓波形的曲線圖。
[0024]圖14為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的如圖12中所示的進(jìn)一步包含鐵氧體磁珠與電容器電路配置的接收電路的示范性部分的另一示意圖。
[0025]圖15為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的使用具有單個(gè)帶阻濾波器電路的示范性同步整流器電路配置的接收電路的示范性部分的另一示意圖。
[0026]圖16為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的使用具有如圖12中所示的雙帶阻濾波器電路和配置的示范性同步整流器電路配置的接收電路的示范性部分的另一示意圖。
[0027]圖17為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的使用具有單個(gè)帶阻濾波器電路的示范性半同步整流器電路配置的接收電路的示范性部分的另一示意圖。
[0028]圖18為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的使用具有雙帶阻濾波器和電路配置的示范性半同步整流器電路配置的接收電路的示范性部分的另一示意圖。
[0029]圖19為根據(jù)示范性實(shí)施例的經(jīng)配置以減少不希望的發(fā)射的接收電路的示范性部分的示意圖。
[0030]圖20為根據(jù)示范性實(shí)施例的經(jīng)配置以減少不希望的發(fā)射的接收電路的另一示范性部分的示意圖。
[0031]圖21為展示在整流器電路處針對(duì)不同負(fù)載的示范性阻抗變換的曲線圖。
[0032]圖22為展示作為電壓的函數(shù)的線圈中的示范性電力損耗的曲線圖。
[0033]圖23為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的用于在無(wú)線電力接收器處濾波的示范性方法的流程圖。
[0034]圖24為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的無(wú)線電力接收器的功能框圖。
[0035]圖25為根據(jù)示范性實(shí)施例的用于在無(wú)線電力接收器處濾波的另一示范性方法的流程圖。
[0036]圖26為根據(jù)示范性實(shí)施例的另一無(wú)線電力接收器的功能框圖。
[0037]圖式中所說(shuō)明的各種特征可能未按比例繪制。因此，可為了清晰性而任意擴(kuò)大或縮小各種特種的尺寸。另外，一些圖式可能不描繪給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有組件。最后，相同參考標(biāo)號(hào)可用于貫穿本說(shuō)明書和諸圖來(lái)表示相同特征。
【具體實(shí)施方式】
[0038]希望下文結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述作為對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的描述，且并不希望表示可實(shí)踐本發(fā)明的僅有實(shí)施例。貫穿此描述所使用的術(shù)語(yǔ)“示范性”意味“充當(dāng)實(shí)例、例子或說(shuō)明”，且未必應(yīng)解釋為比其它示范性實(shí)施例優(yōu)選或有利。所述詳細(xì)描述出于提供對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的透徹理解的目的而包含特定細(xì)節(jié)。在一些例子中，以框圖形
式展示一些裝置。
[0039]無(wú)線傳送電力可指在不使用物理電導(dǎo)體的情況下從發(fā)射器到接收器傳送與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)或其它相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量(例如，可經(jīng)由自由空間傳送電力)。可通過(guò)“接收線圈”來(lái)接收、捕獲或耦合到無(wú)線場(chǎng)(例如，磁場(chǎng))中的電力輸出以實(shí)現(xiàn)電力傳送。
[0040]圖1為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的示范性無(wú)線電力傳送系統(tǒng)100的功能框圖?？蓮碾娫?未圖示)將輸入電力102提供到發(fā)射器104用于產(chǎn)生用于提供能量傳送的場(chǎng)106。接收器108可耦合到場(chǎng)106，且產(chǎn)生輸出電力110用于由耦合到輸出電力110的裝置(未圖示)存儲(chǔ)或消耗。發(fā)射器104和接收器108兩者可分開距離112。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，發(fā)射器104和接收器108可根據(jù)相互諧振關(guān)系而配置。當(dāng)接收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率實(shí)質(zhì)上相同或非常接近時(shí)，發(fā)射器104與接收器108之間的發(fā)射損耗為最小的。因而，與可能需要大的線圈(其需要線圈非常接近，例如幾_)的純電感式解決方案相比，可經(jīng)由較大距離來(lái)提供無(wú)線電力傳送。諧振電感耦合技術(shù)因此可允許改進(jìn)的效率以及經(jīng)由各種距離的電力傳送，且具有多種電感線圈配置。
[0041]當(dāng)接收器108位于發(fā)射器104所產(chǎn)生的能量場(chǎng)106中時(shí)，接收器108可接收電力。場(chǎng)106對(duì)應(yīng)于發(fā)射器104所輸出的能量可由接收器106捕獲的區(qū)域。在一些情況下,場(chǎng)106可對(duì)應(yīng)于發(fā)射器104的“近場(chǎng)”，如下文將進(jìn)一步描述。發(fā)射器104可包含用于輸出能量發(fā)射的發(fā)射線圈114。接收器108進(jìn)一步包含用于從能量發(fā)射接收或捕獲能量的接收線圈118。近場(chǎng)可對(duì)應(yīng)于其中存在由發(fā)射線圈114中的電流和電荷產(chǎn)生的強(qiáng)電抗性場(chǎng)的區(qū)域，所述強(qiáng)電抗性場(chǎng)最低限度地從發(fā)射線圈114輻射出電力。在一些情況下，近場(chǎng)可對(duì)應(yīng)于在發(fā)射線圈114的約一個(gè)波長(zhǎng)(或其部分)內(nèi)的區(qū)域。發(fā)射線圈114和接收線圈118可根據(jù)將與其相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用和裝置而經(jīng)設(shè)計(jì)大小。如上所述，可通過(guò)將發(fā)射線圈114的場(chǎng)106中的大部分能量耦合到接收線圈118而非在在電磁波中將大多數(shù)能量傳播到遠(yuǎn)場(chǎng)而發(fā)生有效的能量傳送。當(dāng)定位在場(chǎng)106內(nèi)時(shí)，可在發(fā)射線圈114與接收線圈118之間開發(fā)“耦合模式”。本文將發(fā)射線圈114和接收線圈118周圍的可發(fā)生此耦合的區(qū)稱作耦合模式區(qū)域。
[0042]圖2為根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的可用于圖1的無(wú)線電力傳送系統(tǒng)100中的示范性組件的功能框圖。發(fā)射器204可包含發(fā)射電路206，發(fā)射電路206可包含振蕩器222、驅(qū)動(dòng)器電路224和濾波器與匹配電路226。振蕩器222可經(jīng)配置而以所要頻率(例如，468.75KHz、6.78MHz或13.56MHz)產(chǎn)生信號(hào)，所述所要頻率可響應(yīng)于頻率控制信號(hào)223而經(jīng)調(diào)整。可將振蕩器信號(hào)提供到驅(qū)動(dòng)器電路224，驅(qū)動(dòng)器電路224經(jīng)配置而以(例如)發(fā)射線圈214的諧振頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)射線圈214。驅(qū)動(dòng)器電路224可為經(jīng)配置以從振蕩器222接收方波且輸出正弦波的切換放大器。舉例來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)器電路224可為E類放大器。還可包含濾波器與匹配電路226以濾出諧波或其它不當(dāng)?shù)念l率且將發(fā)射器204的阻抗匹配到發(fā)射線圈214。作為驅(qū)動(dòng)發(fā)射天線214的結(jié)果，發(fā)射器204可以足夠?qū)﹄娮友b置充電或供電的電平來(lái)無(wú)線地輸出電力。作為一個(gè)實(shí)例，所提供電力可為例如大約300毫瓦到5瓦以對(duì)具有不同電力要求的不同裝置供電或充電。還可提供較高或較低的電力電平。
[0043]接收器208可包含接收電路210，接收電路210可包含匹配電路232和整流器與切換電路234以從AC電力輸入產(chǎn)生DC電力輸出來(lái)對(duì)如圖2中所示的電池236充電或?qū)︸詈系浇邮掌?08的裝置(未圖示)供電。可包含匹配電路232以將接收電路210的阻抗匹配到接收線圈218。接收器208和發(fā)射器204可另外在單獨(dú)通信信道219 (例如，藍(lán)牙、紫蜂、蜂窩式等)上通信。接收器208和發(fā)射器204可或者使用無(wú)線場(chǎng)206的特性而經(jīng)由帶內(nèi)信令進(jìn)行通信。
[0044]如下文更充分描述，最初可具有選擇性可停用相關(guān)聯(lián)負(fù)載(例如，電池236)的接收器208可經(jīng)配置以確定發(fā)射器204所發(fā)射的和接收器208所接收的電力量是否適合用于對(duì)電池236充電。此外，接收器208可經(jīng)配置以在確定電力量適合時(shí)啟用負(fù)載(例如，電池236)。在一些實(shí)施例中，接收器208可經(jīng)配置以在無(wú)需對(duì)電池236充電的情況下直接利用從無(wú)線電力傳送場(chǎng)接收的電力。舉例來(lái)說(shuō)，通信裝置(例如近場(chǎng)通信(NFC)或射頻識(shí)別裝置(RFID))可經(jīng)配置以接收來(lái)自無(wú)線電力傳送場(chǎng)地電力，且通過(guò)與無(wú)線電力傳送場(chǎng)交互而通信和/或利用所接收電力來(lái)與發(fā)射器204或其它裝置通信。
[0045]圖3為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的包含發(fā)射或接收線圈352的圖2的發(fā)射電路206或接收電路210的部分的示意圖。如圖3中說(shuō)明，示范性實(shí)施例中使用的發(fā)射或接收電路350可包含線圈352。線圈352還可稱作或經(jīng)配置為“環(huán)形”天線352。線圈352還可在本文稱作或經(jīng)配置為“磁性”天線或感應(yīng)線圈。術(shù)語(yǔ)“線圈”既定指可無(wú)線地輸出或接收能量以用于耦合到另一“線圈”的組件。線圈352還可稱作經(jīng)配置以無(wú)線地輸出或接收電力的類型的“天線”。線圈352還可稱作經(jīng)配置以無(wú)線地提供或接收電力的類型的電力傳送組件。線圈352可經(jīng)配置以包含空芯或例如鐵氧體芯等物理芯(未圖示)?？招经h(huán)形線圈可較能容忍放置在所述芯附近中的外部物理裝置。此外，空芯環(huán)形線圈352允許將其它組件放置在芯區(qū)內(nèi)。另外，空芯環(huán)路可更容易實(shí)現(xiàn)將接收線圈218(圖2)放置在發(fā)射線圈214(圖2)的平面內(nèi)，其中發(fā)射線圈214(圖2)的耦合模式區(qū)域可較有力。
[0046]如上所述，可在發(fā)射器104與接收器108之間的匹配或幾乎匹配諧振期間發(fā)生發(fā)射器104與接收器108之間的有效能量傳送。然而，即使在發(fā)射器104與接收器108之間的諧振未匹配時(shí)，仍可傳送能量，但效率可受到影響。通過(guò)將能量從發(fā)射線圈的場(chǎng)106耦合到駐留在鄰域中的接收線圈而發(fā)生能量的傳送，其中建立此場(chǎng)106而非從發(fā)射線圈將能量傳播到自由空間中。
[0047]環(huán)形或磁性線圈的諧振頻率是基于電感和電容。電感可僅為線圈352所產(chǎn)生的電感，而，可將電容添加到線圈的電感以產(chǎn)生所要諧振頻率下的諧振結(jié)構(gòu)。作為非限制性實(shí)例，可將電容器352和電容器354添加到發(fā)射或接收電路350以產(chǎn)生諧振電路，其選擇諧振頻率下的信號(hào)356。因此，對(duì)于較大直徑線圈，支持諧振所需的電容大小可隨著回路的直徑或電感增加而減小。此外，隨著線圈的直徑增加，近場(chǎng)的有效能量傳送區(qū)可增加。使用其它組件形成的其它諧振電路也是可能的。作為另一非限制性實(shí)例，可將電容器放置成平行于線圈350的兩端子之間。對(duì)于發(fā)射線圈，頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于線圈352的諧振頻率的信號(hào)358可以輸入到線圈352。
[0048]在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射器104可經(jīng)配置以輸出頻率對(duì)應(yīng)于發(fā)射線圈114的諧振頻率的時(shí)變磁場(chǎng)。當(dāng)接收器在場(chǎng)106內(nèi)時(shí)，時(shí)變磁場(chǎng)可在接收線圈118中感應(yīng)電流。如上所述，如果接收線圈118經(jīng)配置以在發(fā)射線圈118的頻率下諧振，那么能量可被有效傳送。接收線圈118中所感應(yīng)的AC信號(hào)可如上文所述經(jīng)整流，以產(chǎn)生可經(jīng)提供以對(duì)負(fù)載充電或供電的DC信號(hào)。
[0049]圖4為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可用于圖1的無(wú)線電力傳送系統(tǒng)中的發(fā)射器404的功能框圖。發(fā)射器404可包含發(fā)射電路406和發(fā)射線圈414。發(fā)射線圈414可為如圖3中所示的線圈352。發(fā)射電路406可通過(guò)提供導(dǎo)致圍繞發(fā)射線圈414產(chǎn)生能量(例如，磁通量)的振蕩信號(hào)而提供RF電力給發(fā)射線圈414。發(fā)射器404可在任何合適頻率下操作。舉例來(lái)說(shuō)，發(fā)射器404可在13.56MHz ISM帶下操作。
[0050]發(fā)射電路406可包含用于將發(fā)射電路406的阻抗(例如，50歐姆)匹配到發(fā)射線圈414的固定阻抗匹配電路409以及經(jīng)配置以將諧波發(fā)射減少到防止耦合到接收器108(圖1)的裝置發(fā)生自干擾的電平的低通濾波器(LPF)408。其它示范性實(shí)施例可包含不同濾波器拓?fù)?，包含但不限于使特定頻率衰減同時(shí)使其它頻率通過(guò)的陷波濾波器，且可包含自適應(yīng)阻抗匹配，其可基于可測(cè)量發(fā)射度量(例如，到線圈414的輸出電力或驅(qū)動(dòng)器電路424所汲取的DC電流)而變化。發(fā)射電路406進(jìn)一步包含經(jīng)配置以驅(qū)動(dòng)如由振蕩器423確定的RF信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器電路424。發(fā)射電路406可包括離散裝置或電路，或者可包括集成組合件。來(lái)自發(fā)射線圈414的示范性RF電力輸出可為大約2.5瓦特。
[0051]發(fā)射電路406可進(jìn)一步包含控制器410，其用于在發(fā)射階段(或工作周期)期間針對(duì)特定接收器而選擇性啟用振蕩器423，用于調(diào)整振蕩器423的頻率或相位，以及用于調(diào)整用于實(shí)施通信協(xié)議以經(jīng)由其附接接收器而與相鄰裝置交互的輸出電力電平。應(yīng)注意，本文也可將控制器410稱作處理器410。發(fā)射路徑中的振蕩器相位和相關(guān)電路的調(diào)整可允許降低帶外發(fā)射，尤其在從一個(gè)頻率發(fā)射到另一頻率時(shí)。
[0052]發(fā)射電路406可進(jìn)一步包含負(fù)載感測(cè)電路416，其用于檢測(cè)在發(fā)射線圈414所產(chǎn)生的近場(chǎng)附近中主動(dòng)接收器的存在或不存在。舉例來(lái)說(shuō)，負(fù)載感測(cè)電路416監(jiān)視流到驅(qū)動(dòng)器電路424的電流，所述電流可受發(fā)射線圈414所產(chǎn)生的場(chǎng)附近中主動(dòng)接收器的存在或不存在影響，如將在下文進(jìn)一步描述。驅(qū)動(dòng)器電路424上負(fù)載的改變的檢測(cè)由控制器410監(jiān)視以用于確定是否啟用振蕩器423來(lái)發(fā)射能量以及與主動(dòng)接收器通信。如下文更充分描述，在驅(qū)動(dòng)器電路424處測(cè)量的電流可用以確定無(wú)效裝置是否定位在發(fā)射器404的無(wú)線電力傳送區(qū)域內(nèi)。
[0053]發(fā)射線圈414可通過(guò)編織線來(lái)實(shí)施或?qū)嵤樘炀€條帶，其具有經(jīng)選擇以將電阻損耗保持較低的厚度、寬度和金屬類型。在一個(gè)實(shí)施中，發(fā)射線圈414 一般可經(jīng)配置用于與較大結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，例如桌型、墊型、燈型或其它較不便攜式配置。因此，發(fā)射線圈414 一般可不需要“匝”以便具有實(shí)際尺寸。發(fā)射線圈414的示范性實(shí)施可為“電小的”(即，部分波長(zhǎng))，且通過(guò)使用電容器來(lái)界定諧振頻率而經(jīng)調(diào)諧以在較低可用頻率下諧振。
[0054]發(fā)射器404可搜集和追蹤關(guān)于可與發(fā)射器404相關(guān)聯(lián)的接收器裝置的行蹤和狀態(tài)的信息。因此，發(fā)射電路406可包含連接到控制器410的(本文還稱作處理器)存在檢測(cè)器480、封閉式檢測(cè)器460或其組合?？刂破?10可響應(yīng)于來(lái)自存在檢測(cè)器480和封閉式檢測(cè)器460的存在信號(hào)而調(diào)整驅(qū)動(dòng)器電路424所遞送的電力的量。發(fā)射器404可經(jīng)由許多電源接收電力，所述電源例如為用以轉(zhuǎn)換存在于建筑物中的常規(guī)AC電力的AC-DC轉(zhuǎn)換器(未圖示)、用以將常規(guī)DC電源轉(zhuǎn)換成適合于發(fā)射器404的電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器(未圖示)，或發(fā)射器可直接從常規(guī)DC電源(未圖示)接收電力。
[0055]作為非限制性實(shí)例，存在檢測(cè)器480可為用以感測(cè)待被充電的裝置的初始存在的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器，所述裝置插入到發(fā)射器404的覆蓋區(qū)中。在檢測(cè)后，發(fā)射器404可接通且裝置所接收的RF電力可用來(lái)以預(yù)定方式觸發(fā)Rx裝置上的開關(guān)，Rx裝置繼而導(dǎo)致發(fā)射器404的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗的改變。
[0056]作為另一非限制性實(shí)例，存在檢測(cè)器480可為能夠(例如)通過(guò)紅外線檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)或其它合適措施來(lái)檢測(cè)人類的檢測(cè)器。在一些示范性實(shí)施例中，可存在發(fā)射線圈414可在特定頻率下發(fā)射的電力量的規(guī)章限制。在一些情況下，這些規(guī)章有意保護(hù)人類免受電磁輻射影響。然而，可存在發(fā)射線圈414放置在未由人類占據(jù)的區(qū)中、或人類很少占據(jù)的區(qū)中的環(huán)境，例如車庫(kù)、廠房、車間等等。如果這些環(huán)境沒(méi)有人類，那么可準(zhǔn)許將發(fā)射線圈414的電力輸出增加到正常電力限制規(guī)章以上。換句話說(shuō)，控制器410可響應(yīng)于人類存在而將發(fā)射線圈414的電力輸出調(diào)整到一直符合規(guī)章要求的電平。
[0057]作為非限制性實(shí)例，封閉式檢測(cè)器460 (本文還可稱作封閉式艙室檢測(cè)器或封閉式空間檢測(cè)器)可為例如用于確定外罩何時(shí)處于封閉或開放狀態(tài)的感測(cè)開關(guān)的裝置。當(dāng)發(fā)射器在處于封閉狀態(tài)的外罩中時(shí)，可增加發(fā)射器的功率電平。
[0058]在示范性實(shí)施例中，可使用發(fā)射器404藉以不會(huì)無(wú)限期地持續(xù)的方法。在此情況下，發(fā)射器404可經(jīng)編程以在用戶確定的時(shí)間量后關(guān)閉。此特征防止發(fā)射器404 (尤其驅(qū)動(dòng)器電路424)在其周邊中的無(wú)線裝置被充滿后很久仍運(yùn)行。此事件可能歸因于用以檢測(cè)從中繼器或接收線圈發(fā)送的指示裝置充滿的信號(hào)的電路的故障。為了防止發(fā)射器404在另一裝置放置于其周邊時(shí)自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，可僅在檢測(cè)到其周邊缺少運(yùn)動(dòng)的設(shè)定周期后啟動(dòng)發(fā)射器404自動(dòng)關(guān)閉特征。用戶可能夠確定不活動(dòng)時(shí)間間隔，且在需要時(shí)改變所述不活動(dòng)時(shí)間間隔。作為非限制性實(shí)例，所述時(shí)間間隔可比在假定特定類型的無(wú)線裝置最初完全放電的情況下充滿所述裝置所需的時(shí)間間隔長(zhǎng)。
[0059]圖5為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可用于圖1的無(wú)線電力傳送系統(tǒng)中的接收器508的功能框圖。接收器508包含可包含接收線圈518的接收電路510。接收器508進(jìn)一步耦合到裝置550以向其提供所接收的電力。應(yīng)注意，將接收器508說(shuō)明為在裝置550外部，但其可集成到裝置550中?？蓪⒛芰繜o(wú)線地傳播到接收線圈518且接著經(jīng)由接收電路510的剩余部分耦合到裝置550。舉例來(lái)說(shuō)，充電裝置可包含例如移動(dòng)電話、便攜式音樂(lè)播放器、膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)外圍裝置、通信裝置(例如，藍(lán)牙裝置)、數(shù)碼相機(jī)、助聽器(和其它醫(yī)療裝置)等裝置。
[0060]接收線圈518可經(jīng)調(diào)諧以在與發(fā)射線圈414(圖4)相同的頻率下或在指定頻率范圍內(nèi)諧振。接收線圈518可與發(fā)射線圈414類似地設(shè)計(jì)尺寸，或可基于相關(guān)聯(lián)裝置550的尺寸而經(jīng)不同地設(shè)計(jì)大小。舉例來(lái)說(shuō)，裝置550可為具有小于發(fā)射線圈414的長(zhǎng)度的直徑的直徑尺寸或長(zhǎng)度尺寸的便攜式電子裝置。在此類實(shí)例中，接收線圈518可經(jīng)實(shí)施為多匝線圈以便減小調(diào)諧電容器(未圖示)的電容值且增加接收線圈的阻抗。舉例來(lái)說(shuō)，可將接收線圈518放置在裝置550的實(shí)質(zhì)圓周周圍以便最大化線圈直徑且減少接收線圈518的環(huán)路(即，繞組)匝數(shù)和繞組間電容。
[0061]接收電路510可提供阻抗匹配到接收線圈518。接收電路510包含用于將所接收RF能量源轉(zhuǎn)換為裝置550所使用的充電電力的電力轉(zhuǎn)換電路506。電力轉(zhuǎn)換電路506包含RF-DC轉(zhuǎn)換器520且還可包含DC-DC轉(zhuǎn)換器510。RF-DC轉(zhuǎn)換器508將接收線圈518處所接收的RF能量信號(hào)整流為非交流電力，其中輸出電壓由V,eet表示。DC-DC轉(zhuǎn)換器510 (或其它電力調(diào)節(jié)器)將經(jīng)整流RF能量信號(hào)轉(zhuǎn)換為與裝置550兼容的能勢(shì)(例如，電壓)，其中輸出電壓和輸出電流由Vtjut和Itjut表示。預(yù)期各種RF-DC轉(zhuǎn)換器，包含部分和全整流器、調(diào)節(jié)器、橋接器、倍增器以及線性與切換轉(zhuǎn)換器。
[0062]接收電路510可進(jìn)一步包含切換電路512，所述切換電路512用于將接收線圈518連接到電力轉(zhuǎn)換電路506或者用于與電力轉(zhuǎn)換電路506斷開。使接收線圈518與電力轉(zhuǎn)換電路506斷開不僅暫停裝置550的充電，而且改變了發(fā)射器404 (圖2)所“看見”的“負(fù)載”。
[0063]如上文所揭示，發(fā)射器404包含可檢測(cè)提供到發(fā)射器驅(qū)動(dòng)器電路424的偏置電流的波動(dòng)的負(fù)載感測(cè)電路416。因此，發(fā)射器404具有用于確定接收器何時(shí)存在于發(fā)射器的近場(chǎng)中的機(jī)制。由接收器508控制以及由發(fā)射器404檢測(cè)的卸載與加載之間的切換可提供從接收器508到發(fā)射器404的通信機(jī)制，如下文更充分解釋。另外，協(xié)議可與啟用消息從接收器508到發(fā)射器404的發(fā)送的切換相關(guān)聯(lián)。舉例來(lái)說(shuō)，切換速度可為大約100微秒。
[0064]在示范性實(shí)施例中，發(fā)射器404與接收器508之間的通信指裝置感測(cè)與充電控制機(jī)制，而非常規(guī)雙向通信(即，使用耦合場(chǎng)的帶內(nèi)信令)。換句話說(shuō)，發(fā)射器404可使用所發(fā)射信號(hào)的開/關(guān)鍵控以調(diào)整能量是否在近場(chǎng)中可用。接收器可將這些能量改變解譯為來(lái)自發(fā)射器404的消息。從接收器側(cè)，接收器508可使用接收線圈518的調(diào)諧和解調(diào)諧來(lái)調(diào)整多少電力被從所述場(chǎng)接收。在一些情況下，調(diào)諧和解調(diào)諧可經(jīng)由切換電路512來(lái)完成。發(fā)射器404可檢測(cè)從所述場(chǎng)使用的電力的此差異，且將這些改變解譯為來(lái)自接收器508的消息。應(yīng)注意，可利用發(fā)射電力和負(fù)載行為的其它形式的調(diào)制。
[0065]接收電路510可進(jìn)一步包含用以識(shí)別可對(duì)應(yīng)于從發(fā)射器到接收器的信息信令的所接收能量波動(dòng)的信令檢測(cè)器與信標(biāo)電路514。此外，信令與信標(biāo)電路514還可用以檢測(cè)減少的RF信號(hào)能量(即，信標(biāo)信號(hào))的發(fā)射，并將所述減少的RF信號(hào)能量整流為標(biāo)稱電力，以用于喚醒接收電路510內(nèi)的未供電或耗盡電力的電路，以便配置接收電路510以進(jìn)行無(wú)線充電。
[0066]接收電路510進(jìn)一步包含處理器516，其用于協(xié)調(diào)本文所述的包含控制本文所述的切換電路512的接收器508的過(guò)程。處理器516還可監(jiān)視信標(biāo)電路514以確定從發(fā)射器404發(fā)送的信標(biāo)狀態(tài)與提取消息。處理器516還可調(diào)整DC-DC轉(zhuǎn)換器510以用于改進(jìn)的性倉(cāng)泛。
[0067]圖6為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可用于無(wú)線電力接收器(例如圖5的接收器508)中的接收電路610的示范性部分的示意圖。接收電路610包含可形成諧振電路的接收線圈618和電容器Q。當(dāng)接收線圈618經(jīng)由發(fā)射器104 (圖1)所提供的無(wú)線場(chǎng)106無(wú)線地接收電力(例如，接收線圈618可經(jīng)由場(chǎng)106與發(fā)射器104耦合)時(shí)，可在接收線圈618中感應(yīng)/產(chǎn)生時(shí)變電壓V。如上文類似描述，整流器電路620可電連接到接收線圈618且可經(jīng)配置以整流經(jīng)由無(wú)線場(chǎng)而產(chǎn)生的時(shí)變電壓V( S卩，交流(AC))，以至少部分基于所述時(shí)變電壓而提供直流(DC)。在一些實(shí)施例中，整流器電路620可為全波整流器。在一個(gè)實(shí)施例中，整流器電路620可為全橋式整流器電路且可包含二極管Dp D2, D3和D4。接收電路610可進(jìn)一步包含可包含充電保持電容器C2的平滑電路，所述充電保持電容器C2可用以提供較恒定電壓DC以基于經(jīng)整流輸出而對(duì)負(fù)載&供電或充電。
[0068]圖7為在如圖6中所示的整流器電路620的輸入處的示范性假想電壓波形702的曲線圖。理想地，在接收線圈618處感應(yīng)的時(shí)變電壓V將由整流器電路620的輸入處的實(shí)質(zhì)上完美的正弦波波形表示。然而，歸因于例如整流器電路620的非線性操作，整流器電路620的輸入處的電壓波形702可包含顯著的諧波含量和其它不希望的含量。諧波含量在波形702中由(例如)圓圈704內(nèi)所展示的銳邊指示。在一個(gè)方面，可將由704所示的銳邊所指示的不希望的諧波含量解釋為:當(dāng)接收電路620的二極管01、02、隊(duì)、04導(dǎo)通時(shí)，輸入AC波形702由充電保持電容器C2(即，平滑電容器)瞬間短路。不希望的諧波含量可導(dǎo)致可從接收線圈618輻射的無(wú)線發(fā)射，且可使得較難以滿足規(guī)章發(fā)射要求且可增加干擾其它無(wú)線信號(hào)的可能性。此問(wèn)題可能不適用于其它電力遞送系統(tǒng)，所述其它電力遞送系統(tǒng)可能不與無(wú)線干擾(interference and jamming)相關(guān)且可能不具有與如無(wú)線系統(tǒng)中所呈現(xiàn)的相同類型的發(fā)射要求。舉例來(lái)說(shuō)，經(jīng)由電纜或其它類似連接提供電力的電力遞送系統(tǒng)可不與無(wú)線輸出相關(guān)。相反，來(lái)自以高電平傳送電力的無(wú)線電力傳送系統(tǒng)中的接收線圈618的顯著無(wú)線發(fā)射可導(dǎo)致實(shí)質(zhì)干擾。需要一種可有效且便宜地防止不當(dāng)?shù)臒o(wú)線發(fā)射同時(shí)以充分電平接收無(wú)線電力以用于對(duì)電池/裝置供電或充電的方法和系統(tǒng)。
[0069]可在整流器電路620的AC側(cè)上進(jìn)行濾波以防止接收線圈618的發(fā)射。然而，AC濾波器電路可導(dǎo)致不希望的阻抗變換。在無(wú)線電力傳送系統(tǒng)中，不希望的阻抗變換可對(duì)電力傳送的效率具有顯著的效應(yīng)和/或降低電力傳送的效率。舉例來(lái)說(shuō)，不希望的阻抗變換可導(dǎo)致解調(diào)諧效應(yīng)，其原本將防止接收線圈618諧振且將降低電力傳送的效率和/或量。另夕卜，AC濾波器電路可導(dǎo)致較高的電力損耗，可增加熱損耗，可降低效率，且可具有其它不希望的效應(yīng)。因而，一個(gè)示范性實(shí)施例的一個(gè)方面涉及降低整流器電路620的輸入處的噪聲和其它諧波含量，以降低(例如)通過(guò)整流器電路620的非線性操作而引起的輻射發(fā)射和其它不希望的效應(yīng)，而不會(huì)產(chǎn)生較高的損耗或阻抗變換。
[0070]在一個(gè)示范性實(shí)施例中，可在整流器電路620的DC側(cè)上進(jìn)行濾波。在一個(gè)方面，除了其它優(yōu)點(diǎn)之外，在整流器電路620的DC側(cè)上使用的組件可比在整流器電路620的AC側(cè)上使用的濾波器組件更有效。為了有效地防止在AC波形的輸入處的諧波，示范性實(shí)施例的一個(gè)方面涉及隔離充電保持電容器C2,且在操作頻率下在充電保持電容器C2與整流器電路620之間產(chǎn)生高阻抗。
[0071]圖8為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的在整流器電路820的DC側(cè)上包含帶阻濾波器電路840的接收電路810的示范性部分的示意圖。接收電路810可用于無(wú)線電力接收器中，例如圖5的接收器508。如圖6中類似地展示，圖8的接收電路810包含接收線圈818和電容器Cp接收電路810進(jìn)一步包含用以整流時(shí)變電壓V的具有二極管Dp D2、D3、D4的整流器電路820。接收電路810進(jìn)一步包含電連接到整流器電路820的輸出的“高”側(cè)的濾波器電路840。濾波器電路840可經(jīng)配置為具有組件(例如，電感器和電容器)的帶阻濾波器電路840,所述組件具有電感LBsandst()p和電容CBsandst()p。在一些實(shí)施例中，濾波器可包含并聯(lián)電連接的具有電感LB_dstop的電感器和具有電容CBsandst()p的電容器。在一些實(shí)施例中，帶阻濾波器電路840可包含一個(gè)電感器和一個(gè)電容器。在一些實(shí)施例中，濾波器電路840可經(jīng)配置為低通濾波器或陷波濾波器。為使用低通濾波器來(lái)產(chǎn)生高電阻(用于高阻抗)，可能需要可為昂貴和/或低效的需要多個(gè)組件的高階濾波器。因而，可包含少數(shù)組件(例如，電感器和電容器)的帶阻濾波器可為需要和/或優(yōu)選的。舉例來(lái)說(shuō)，帶阻濾波器電路840可需要比低通濾波器電路少的組件。此外，可能夠?qū)ё铻V波器電路840的組件挑選為與在低通濾波器電路中可需要的類似組件相比更有效。因而，在一些示范性實(shí)施例中，使用帶阻濾波器電路840可提供優(yōu)于其它濾波器類型(例如低通濾波器)的多種獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。
[0072]濾波器電路840可經(jīng)配置以濾波整流器電路820的輸出，且在操作頻率(即，用于無(wú)線電力發(fā)射的基頻)下使電容器C2與整流器電路820電隔離。舉例來(lái)說(shuō)，濾波器電路840可經(jīng)配置以便盡可能產(chǎn)生與不希望的頻率一樣高的抑制。在一個(gè)實(shí)施例中，操作頻率實(shí)質(zhì)上可為6.78MHz。濾波器電路840可經(jīng)配置以增加整流器電路820與充電保持電容器C2之間的阻抗。在一個(gè)方面，由于濾波器電路840使電容器C2與整流器電路820隔離，所以發(fā)射在接收線圈818處得以減少。
[0073]圖9為在如圖8中所示的整流器電路820的輸入處的示范性假想電壓波形902的曲線圖。歸因于濾波器電路840的操作，電壓波形902接近較類似于無(wú)諧波含量的所要正弦曲線的形狀。圖9展示與圖7的波形702相比整流器電路820的輸入處的經(jīng)濾波輸出如何包含較少諧波含量，所述諧波含量原本將產(chǎn)生來(lái)自接收線圈812的額外不當(dāng)?shù)陌l(fā)射。雖然一些中等銳邊904(即，一些諧波含量)可繼續(xù)存在，但波形904展示歸因于圖8的接收電路810的顯著較少的諧波含量。圖9展示為了說(shuō)明目的而產(chǎn)生的假想波形902的實(shí)例。使用帶阻濾波器電路840允許在使用簡(jiǎn)單且有效的組件同時(shí)的顯著諧波減少(且因此防止不當(dāng)?shù)臒o(wú)線發(fā)射)，且沒(méi)有可由整流器電路820的AC側(cè)上的濾波所產(chǎn)生的任何不希望的阻抗變換或其它效應(yīng)。
[0074]圖10為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的在整流器電路1020的DC側(cè)上包含具有增加(例如，雙倍)電感的帶阻濾波器電路1040的接收電路1010的示范性部分的另一示意圖。接收電路1010可用于無(wú)線電力接收器中，例如圖5的接收器508。還如圖8中所示，圖10的接收電路1010包含接收線圈1018、和可電連接到整流器電路1020的電容器C1以及充電保持電容器C2 (在上文描述其操作)。接收電路1010進(jìn)一步包含可經(jīng)配置為具有雙電感值的帶阻濾波器的濾波器電路1040。舉例來(lái)說(shuō)，帶阻濾波器電路1040可具有有電感LBandstopl和LBands_的電感器以及電容器CB_dst()pl和CBands_。此配置可改進(jìn)濾波和隔離以減少不希望的發(fā)射，但可能需要額外組件。因而此類折衷可存在于成本、復(fù)雜性、所使用濾波器電路的操作與所產(chǎn)生的發(fā)射減少(例如，諧波減少)之間。因此可根據(jù)成本、電力傳送量和效率等等的特定設(shè)計(jì)約束來(lái)挑選組件值。
[0075]圖11為在如圖10中所示的整流器電路1020的輸入處的示范性假想電壓波形1102的曲線圖。與圖9的波形902相比，波形1102較對(duì)稱且在零交叉處具有一些中等銳邊1104。因而，雖然要求額外組件，但濾波器電路1040可改進(jìn)隔離和濾波以減少在整流器電路1020的輸入處的發(fā)射。
[0076]圖12為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的在整流器電路1220的DC側(cè)上包含平衡雙帶阻濾波器配置1240a和1240b的接收電路1210的示范性部分的另一示意圖。接收電路1210可用于無(wú)線電力接收器中，例如圖5的接收器508。接收電路1210包含具有電感L和電容器C1的接收線圈1218，其經(jīng)配置以經(jīng)由由來(lái)自如上所述的發(fā)射器404(圖4)的無(wú)線場(chǎng)(例如，磁場(chǎng))而產(chǎn)生的時(shí)變電壓V來(lái)無(wú)`線地接收電力。將所產(chǎn)生的時(shí)變電壓提供到整流器電路1220以對(duì)負(fù)載&供電。與圖8和10相比，接收電路1210在整流器電路1220的任一側(cè)(“高”側(cè)和“低”側(cè))電路1240a和1240b。兩濾波器電路1240a和1240b可經(jīng)配置為帶阻濾波器。在一些實(shí)施例中，兩帶阻濾波器電路1240a和1240b可各自分別具有電感器^jBandstopl —口 Ll3anstop2 以及電感器 ^Bandstopl 矛口 CBandstop20 在一些實(shí)施例中，濾波器電路1240a和1240b可為低通濾波器。第一濾波器電路1240a可經(jīng)配置以隔離整流器電路1220(且因此整流器電路1220的輸入)與充電保持電容器C2。第二濾波器電路1240b可經(jīng)配置以隔離接地(例如，可為裝置的底盤)與整流器電路1220。在一些情況下，較高Q(品質(zhì)因數(shù))網(wǎng)絡(luò)可用于接收線圈1218和可對(duì)組件值敏感的其它電路?？尚枰鐖D12中所示的平衡配置用于降低敏感性。兩帶阻濾波器電路1240a和1240b可經(jīng)配置以抑制不希望的頻率。在一些示范性實(shí)施例中，操作頻率可為6.78MHz。
[0077]圖13為在如圖12中所示的整流器電路1220的輸入處的示范性假想電壓波形1302的曲線圖。如圖13中所示，與圖9和11相比，波形1302較對(duì)稱且在零交叉處具有中等邊緣1304。此波形1302可導(dǎo)致顯著降低的發(fā)射。[0078]為進(jìn)一步減少不同頻帶中的總發(fā)射，接收電路可使用額外的組件。圖14為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的如圖12中所示的進(jìn)一步包含用于防止高頻含量的發(fā)射的鐵氧體磁珠與電容器電路配置的接收電路1410的示范性部分的另一示意圖。如圖14中所示，除了圖12中所示的組件之外，接收電路1410可在整流器電路1420的AC側(cè)上包含鐵氧體磁珠1442a和1442b以及電容器C3和C4以防止歸因于高頻的發(fā)射。舉例來(lái)說(shuō)，鐵氧體磁珠/電容器配置可經(jīng)配置以濾波高于200MHz的頻率。在發(fā)射器404(圖4)處的額外AC濾波和DC線扼流還可用以防止發(fā)射。
[0079]雖然圖6、8、10和12展示具有二極管D1A^D3和D4的全波橋整流器620、820、1020和1220，但可使用其它類型的整流器電路。舉例來(lái)說(shuō)，可使用同步或半同步整流器電路，其可使用具有柵極驅(qū)動(dòng)的開關(guān)來(lái)代替二極管。
[0080]圖15為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的使用具有單個(gè)帶阻濾波器電路1540的示范性同步整流器電路配置的接收電路1510的示范性部分的另一示意圖。接收電路1510除了包含同步整流器電路1520代替圖8的二極管橋整流器電路820之外，包含類似于圖8中所示的組件的組件。同步整流器電路1520包含可經(jīng)由可由處理器516 (圖5)控制/驅(qū)動(dòng)的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制的開關(guān)Sp S2, S3和S4。使用開關(guān)Sp S2, S3和S4可通過(guò)整流的操作而提供較大控制。此外，操作整流器電路1520可經(jīng)動(dòng)態(tài)調(diào)適以改變電力傳送條件。如圖15中所示，同步整流器電路1520可與如圖8中所示的單個(gè)帶阻濾波器電路1540配置一起使用。
[0081]圖16為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的使用具有如圖12中所示的平衡雙帶阻濾波器電路1640a和1640b配置的示范性同步整流器電路1620配置的接收電路1610的示范性部分的另一示意圖。如在圖15中，圖16的整流器電路1620包含Sp S2, S3和S4代替二極管。接收電路1610進(jìn)一步包含如上文關(guān)于圖12所述的兩帶阻濾波器電路1640a和1640b。在此情況下，可小心 地使用于驅(qū)動(dòng)開關(guān)Sp S2, S3和S4的波形的時(shí)序同步以與整流器電路1620的“低”側(cè)上的濾波器電路1640b —起工作。
[0082]圖17為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的使用具有單個(gè)帶阻濾波器電路1740的示范性半同步整流器電路1720配置的接收電路1710的示范性部分的另一示意圖。在圖17中，圖8的二極管中的兩者D1和D3由各自具有可由處理器或控制器516 (圖5)控制的柵極驅(qū)動(dòng)的開關(guān)S1和S2代替。如圖17中所示，同步整流器電路1520可與如圖8中所示的單個(gè)帶阻濾波器電路1740配置一起使用。
[0083]圖18為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的使用具有雙帶阻濾波器1840a和1840b電路配置的示范性半同步整流器電路1820配置的接收電路1810的示范性部分的另一示意圖。如在圖17中，半同步整流器電路1820具備兩個(gè)二極管D1和D2以及兩個(gè)開關(guān)S1和S2。接收電路1810包含如上文關(guān)于圖12所述的兩個(gè)帶阻濾波器電路1840a和1840b。在此情況下，可小心地使用于驅(qū)動(dòng)開關(guān)S1和S2的信號(hào)的時(shí)序同步以與整流器電路1820( 即，連接在整流器電路1820與接地之間)的“低”側(cè)上的濾波器電路1640b—起工作。還可預(yù)見且可使用圖6、8、10、12和14至18中未展示的其它整流器電路配置。接收電路可經(jīng)調(diào)適以使用圖8、10、12和14至18中所示的配置的任何組合。舉例來(lái)說(shuō)，可包含如上文關(guān)于圖17和18所描述的半同步整流器電路以代替展示添加了鐵氧體磁珠1442a和1442b的圖14的整流器電路1420。
[0084]應(yīng)了解，上述實(shí)施例中組件的值可在對(duì)系統(tǒng)性能沒(méi)有顯著影響的情況下變化。因而，可出于多種其它目的而為濾波器組件挑選廣泛多個(gè)組件值同時(shí)仍實(shí)現(xiàn)可接受的諧波減少。
[0085]下文表1展示可在使用如上文關(guān)于6.78MHz的操作頻率所描述的各種濾波器電路配置時(shí)抑制的諧波含量的電平的實(shí)例值。如表1所示，濾波器電路(例如，840、1040、1240a、1240b)的操作可導(dǎo)致電壓波形的諧波部分的顯著的量經(jīng)濾波且防止不希望的發(fā)射。應(yīng)了解，這些值僅為示范性的且經(jīng)配置以展示上述濾波器電路的結(jié)果的假想相對(duì)量?？赏ㄟ^(guò)上述鐵氧體磁珠濾波高于200MHz的發(fā)射。此外，可通過(guò)發(fā)射器濾波以及通過(guò)如上所述的發(fā)射器側(cè)DC共模扼流來(lái)濾波低于第7諧波的發(fā)射。
[0086]
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)線電力接收器，其包括: 整流器電路，其經(jīng)配置以至少部分基于經(jīng)由從無(wú)線電力發(fā)射器提供的無(wú)線場(chǎng)所產(chǎn)生的時(shí)變電壓而提供直流DC ;以及 帶阻濾波器電路，其經(jīng)配置以濾波所述整流器電路的輸出且在操作頻率下使電容器與所述整流器電路電隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述帶阻濾波器電路包括第一帶阻濾波器電路，其中所述接收器進(jìn)一步包括第二帶阻濾波器電路，所述第二帶阻濾波器電路經(jīng)配置以在所述操作頻率下使接地連接與所述整流器電路電隔離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一權(quán)利要求所述的接收器，其中所述帶阻濾波器電路經(jīng)進(jìn)一步配置以增加在所述操作頻率下所述整流器電路與所述電容器之間的阻抗的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的接收器，其進(jìn)一步包括經(jīng)配置以經(jīng)由所述無(wú)線場(chǎng)產(chǎn)生所述時(shí)變電壓的接收線圈，其中所述接收線圈電連接到所述整流器電路，且其中所述帶阻濾波器電路經(jīng)配置以減少?gòu)乃鼋邮站€圈輻射的無(wú)線發(fā)射。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的接收器，其中所述操作頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于所述時(shí)變電壓的頻率，且其中所述接收線圈經(jīng)配置以在所述操作頻率下實(shí)質(zhì)上諧振。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的接收器，其中從所述接收線圈輻射的所述無(wú)線發(fā)射的至少一部分對(duì)應(yīng)于所述操作頻率的至少一個(gè)諧波。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一權(quán)利要求所述的接收器，其中所述帶阻濾波器包括至少一個(gè)電感器和至少一個(gè)電容器。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收器，`其中所述至少一個(gè)電感器與所述至少一個(gè)電容器并聯(lián)電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求所述的接收器，其進(jìn)一步包括經(jīng)配置以實(shí)質(zhì)上允許所述時(shí)變電壓的頻率分量降到閾值頻率以下的鐵氧體磁珠與電容器電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一權(quán)利要求所述的接收器，其中所述操作頻率實(shí)質(zhì)上為6.78MHz ο
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一權(quán)利要求所述的接收器，其中所述整流器電路包括以下各項(xiàng)中的至少一者: 全波整流器電路，其包括一個(gè)或一個(gè)以上二極管；以及 同步整流器電路，其包括一個(gè)或一個(gè)以上開關(guān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的接收器，其中所述同步整流器電路包括一個(gè)或一個(gè)以上二極管。
13.一種用于在無(wú)線電力接收器處濾波的方法，所述方法包括: 經(jīng)由整流器電路將時(shí)變電壓的至少部分整流為直流DC，所述時(shí)變電壓經(jīng)由從無(wú)線電力發(fā)射器提供的無(wú)線場(chǎng)而產(chǎn)生；以及 經(jīng)由帶阻濾波器電路來(lái)濾波所述整流器電路的輸出，以在操作頻率下使電容器與所述整流器電路電隔離。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其進(jìn)一步包括經(jīng)由第二帶阻濾波器電路來(lái)濾波所述整流器電路的所述輸出，以在所述操作頻率下使接地連接與所述整流器電路電隔離。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14中任一權(quán)利要求所述的方法，其中濾波包括濾波以增加在所述操作頻率下所述整流器電路與所述電容器之間的阻抗。
16.根據(jù)權(quán)利要求13到15中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括經(jīng)由電連接到所述整流器電路的接收線圈而產(chǎn)生所述時(shí)變電壓，且其中濾波包括濾波以減少?gòu)乃鼋邮站€圈輻射的無(wú)線發(fā)射。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述接收線圈經(jīng)配置以實(shí)質(zhì)上在所述操作頻率下諧振。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中從所述接收線圈輻射的所述無(wú)線發(fā)射的至少一部分對(duì)應(yīng)于所述操作頻率的至少一個(gè)諧波。
19.根據(jù)權(quán)利要求13到18中任一權(quán)利要求所述的方法，其中經(jīng)由帶阻濾波器電路濾波整流器電路的輸出包括經(jīng)由包括至少一個(gè)電感器和至少一個(gè)電容器的帶阻濾波器而濾波。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述至少一個(gè)電感器與所述至少一個(gè)電容器并聯(lián)電連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求13到20中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括經(jīng)由經(jīng)配置以實(shí)質(zhì)上允許所述時(shí)變電壓的頻率分量降到閾值頻率以下的鐵氧體磁珠與電容器電路來(lái)濾波。
22.根據(jù)權(quán)利要求13到21中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述操作頻率實(shí)質(zhì)上為6.78MHz ο
23.根據(jù)權(quán)利要求13到22中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述整流器電路包括以下各項(xiàng)中的至少一者: 全波整流器電路，其包括一個(gè)或一個(gè)以上二極管；以及 同步整流器電路，其包括一個(gè)或一個(gè)以上開關(guān)。
24.根據(jù)權(quán)利要求13到23中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述同步整流器電路包括一個(gè)或一個(gè)以上二極管。
25.一種無(wú)線電力接收器，其包括: 用于將時(shí)變電壓的至少部分整流為直流DC的裝置，所述時(shí)變電壓經(jīng)由從無(wú)線電力發(fā)射器提供的無(wú)線場(chǎng)而產(chǎn)生；以及 用于經(jīng)由帶阻濾波器電路來(lái)濾波所述用于整流的裝置的輸出以在操作頻率下使電容器與所述用于整流的裝置電隔離的裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的接收器，其中所述用于濾波的裝置包括用于濾波的第一裝置，其中所述接收器進(jìn)一步包括用于經(jīng)由第二帶阻濾波器電路而濾波的第二裝置，所述第二帶阻濾波器電路經(jīng)配置以在所述操作頻率下使接地連接與所述用于整流的裝置電隔離。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26中任一權(quán)利要求所述的接收器，其中所述用于濾波的裝置經(jīng)配置以增加在所述操作頻率下所述用于整流的裝置與所述電容器之間的阻抗的量。
28.根據(jù)權(quán)利要求25到27中任一權(quán)利要求所述的接收器，其進(jìn)一步包括經(jīng)配置以經(jīng)由所述無(wú)線場(chǎng)產(chǎn)生所述時(shí)變電壓的接收線圈，其中所述接收線圈電連接到所述用于整流的裝置，且其中所述用于濾波的裝置經(jīng)配置以減少?gòu)乃鼋邮站€圈輻射的無(wú)線發(fā)射。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的接收器，其中所述操作頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于所述時(shí)變電壓的頻率，且其中所述接收線圈經(jīng)配置以在所述操作頻率下實(shí)質(zhì)上諧振。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所 述的接收器，其中從所述接收線圈輻射的所述無(wú)線發(fā)射的至少一部分對(duì)應(yīng)于所述操作頻率的至少一個(gè)諧波。
31.根據(jù)權(quán)利要求25到30中任一權(quán)利要求所述的接收器，其中所述帶阻濾波器包括至少一個(gè)電感器和至少一個(gè)電容器。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的接收器，其中所述至少一個(gè)電感器與所述至少一個(gè)電容器并聯(lián)電連接。
33.根據(jù)權(quán)利要求25到32中任一權(quán)利要求所述的接收器，其進(jìn)一步包括經(jīng)配置以實(shí)質(zhì)上允許所述時(shí)變電壓的頻率分量降到閾值頻率以下的鐵氧體磁珠與電容器電路。
34.根據(jù)權(quán)利要求25到33中任一權(quán)利要求所述的接收器，其中所述操作頻率實(shí)質(zhì)上為6.78MHz ο
35.根據(jù)權(quán)利要求25到34中任一權(quán)利要求所述的接收器，其中所述用于整流的裝置包括整流器電路。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的接收器，其中所述整流器電路包括以下各項(xiàng)中的至少一者: 全波整流器電路，其包括一個(gè)或一個(gè)以上二極管；以及 同步整流器電路，其包括一個(gè)或一個(gè)以上開關(guān)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的接收器，其中所述同步整流器電路包括一個(gè)或一個(gè)以上二極管。
38.根據(jù)權(quán)利要求25到38中任一權(quán)利要求所述的接收器，其中所述用于濾波的裝置包括濾波器電路。`
【文檔編號(hào)】H02J17/00GK103828191SQ201280046958
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月26日
【發(fā)明者】劉振寧, 斯里尼瓦·卡斯圖里, 軒寧·高 申請(qǐng)人:高通股份有限公司