供電裝置制造方法
【專利摘要】提供了一種供電裝置，所述供電裝置能夠以多個共振頻率無線地傳輸功率。所述供電裝置可包括：功率轉(zhuǎn)換單元，將輸入功率轉(zhuǎn)換為第一功率；無線供電單元，改變用于切換第一功率的切換頻率并以多個共振頻率中的至少一個共振頻率無線地傳輸變換后的第一功率。
【專利說明】供電裝置
[0001] 本申請要求于2013年8月30日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的10-2013-0104487號和 2014年8月25日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的10-2014-0110978號韓國專利申請的利益，該申 請的公開通過引用合并于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本公開涉及一種無線地或者有線地以及無線地供電的供電設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0003] 電氣或電子裝置指使用電作為其能量來源進(jìn)行操作的裝置。
[0004] 為了對電氣或電子裝置進(jìn)行操作，需要供應(yīng)提供操作這樣的裝置所需的能量的電 能，除非裝置通過自身產(chǎn)生電能來進(jìn)行自我供電，否則裝置不可避免地從外部源被提供電 能。
[0005] 就此而言，為了使電氣或電子裝置從外部源接收電能，供電設(shè)備需要從外部供電 設(shè)施將電能提供給電氣或電子裝置。
[0006] 通常，例如，通過連接器的媒介直接連接到電子裝置并向安裝在電子裝置中的電 池供電的有線供電裝置被廣泛用作供電裝置。然而，有線供電裝置由于其所使用的用于供 電的線纜而存在各種限制。
[0007] 因此，如在以下的現(xiàn)有技術(shù)文檔中公開的，可通過磁感應(yīng)效應(yīng)或磁共振效應(yīng)以非 接觸的方式來為安裝在電子裝置中的電池供電。
[0008] 然而，現(xiàn)有技術(shù)的供電裝置基于磁感應(yīng)效應(yīng)或磁共振效應(yīng)來無線地供電，因此它 不能容易地向?qū)挿秶难b置供電，具體而言，難以同時向多個裝置供電。
[0009] [現(xiàn)有技術(shù)文檔]
[0010] (專利文獻(xiàn)1)第2013-0054897號韓國專利公開。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本公開中的示例性實施例可提供一種能夠以多個共振頻率無線地傳輸功率的供 電裝置。
[0012] 根據(jù)本公開中的示例性實施例，一種供電裝置可包括：功率轉(zhuǎn)換單元，將輸入功率 轉(zhuǎn)換為第一功率；無線供電單元，改變用于切換第一功率的切換頻率，并以多個共振頻率中 的至少一個共振頻率無線地傳輸切換后的第一功率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 從下面通過結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述中，本公開中的以上和其他方面、特征以及 其他優(yōu)點將被更清楚地理解，其中：
[0014] 圖IA至圖IE是示出根據(jù)本公開中的示例性實施例的供電裝置的使用示例的示 圖；
[0015] 圖2A和2B是示出根據(jù)本公開的示例性實施例的供電裝置的示意性示例的框圖；
[0016] 圖3是示意性地示出根據(jù)本公開的供電裝置的第一實施例的電路圖；
[0017] 圖4A和4B是示意性地示出在根據(jù)本公開的供電裝置的第一實施例中采用的共振 單元的詳細(xì)實施例的電路圖；
[0018] 圖5和圖6是示意性地示出根據(jù)本公開的供電裝置的第一實施例的操作的電路 圖；
[0019] 圖7、圖8和圖10是示意性地示出根據(jù)本公開的供電裝置的第二實施例到第四實 施例的電路圖；
[0020] 圖9A至圖9C是示意性地示出在根據(jù)圖8中示出的本公開的供電裝置的第三實施 例中采用的共振單元的詳細(xì)實施例的電路圖；
[0021] 圖IlA至圖IlC是示意性地示出在根據(jù)圖10中示出的本公開的供電裝置的第四 實施例中采用的共振單元的詳細(xì)實施例的電路圖；
[0022] 圖12是示出根據(jù)本公開的示例性實施例的供電裝置的共振頻率的曲線圖；
[0023] 圖13是示出根據(jù)本公開的示例性實施例的供電裝置的操作的流程圖。

【具體實施方式】
[0024] 在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本公開中的示例性實施例。
[0025] 然而，本公開可以以許多不同形式舉例說明，并不應(yīng)被解釋為限于這里闡述的特 定實施例。相反，這些實施例被提供以使得本公開將是徹底的和完整的，并將向本領(lǐng)域中的 技術(shù)人員充分傳達(dá)本公開的范圍。
[0026] 在附圖中，為了清楚，可夸大元件的形狀和尺寸，并且將始終使用相同的標(biāo)號來指 定相同或相似的元件。
[0027] 將理解當(dāng)一個元件被稱為被"連接到"另一元件時，該元件可被直接連接到其他元 件或也可存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱為被"直接連接到"另一元件時，不存在中間元 件。
[0028] 此外，除非被明確描述為相反的意思，否則詞語"包括"將被理解為意味著包括陳 述的元件但不排除任何其他元件。
[0029] 圖IA至圖IE是示出根據(jù)本公開的示例性實施例的供電裝置的使用示例的示圖。
[0030] 參照圖IA至圖1E，供電裝置100可以是有線地供電的供電裝置。在有線地向膝 上型計算機B和C供電時，供電裝置100可同時無線地向蜂窩電話A供電。在這種情況下， 根據(jù)本公開中的示例性實施例的供電裝置100可以是無線地向蜂窩電話A供電的無線充電 板。
[0031] 在膝上型計算機（B和C)的主體B和顯示器C是分離的情況下，供電裝置100可 在有線地向主體B供電的同時，無線地向顯示器C供電。此外，供電裝置100可無線地向主 體B和顯示器C兩者供電。
[0032] 此外，供電裝置100可經(jīng)由磁共振方法或磁感應(yīng)方法，以有線的方式向蜂窩電話A 供電，以便執(zhí)行快速充電或補充不充足的電能。
[0033] 在設(shè)置有多個輸電線圈的情況下，多個輸電線圈可根據(jù)磁共振方法或磁感應(yīng)方法 來無線地供電，并且在這種情況下，多個輸電線圈中的所有線圈可根據(jù)磁共振方法或磁感 應(yīng)方法，將功率傳輸?shù)街黧wB和顯示器C以及蜂窩電話A。
[0034] 在下文中，將參照附圖描述供電裝置100的配置。
[0035] 圖2A和圖2B是示出根據(jù)本公開中的示例性實施例的供電裝置的示意性示例的框 圖。
[0036] 參照圖2A和圖2B，根據(jù)本公開中的示例性實施例的供電裝置100可包括功率轉(zhuǎn)換 單元110和無線供電單元120,其中，功率轉(zhuǎn)換單元110將輸入功率或交流電（AC)功率轉(zhuǎn) 換為第一功率，無線供電單元120對來自于功率轉(zhuǎn)換單元110的第一功率進(jìn)行切換并無線 地傳輸?shù)谝还β?。供電裝置100還可包括有線供電單元130和控制器140,其中，有線供電 單元130有線地傳輸來自于功率轉(zhuǎn)換單元110的第一功率，控制器140控制無線供電單元 120的無線傳輸。
[0037] 另外，供電裝置100還可包括對傳輸?shù)接芯€供電單元130的功率執(zhí)行DC/DC轉(zhuǎn)換 的DC/DC功率轉(zhuǎn)換單元150。
[0038] 圖3是示意性地示出根據(jù)本公開的供電裝置的第一實施例的電路圖。
[0039] 參照圖3,根據(jù)本公開的供電裝置的第一實施例100可包括功率轉(zhuǎn)換單元110和無 線供電單元120。此外，根據(jù)本公開中的示例性實施例的供電裝置100還可包括有線供電單 元130和控制器140。
[0040] 功率轉(zhuǎn)換單元110可包括輸入單元111、功率開關(guān)單元112、變壓器113和外圍電 路 114。
[0041] 輸入單元111可對輸入的AC功率進(jìn)行整流或抑制電磁干擾。整流后的功率可通 過功率開關(guān)單元112進(jìn)行切換。變壓器113可包括相互絕緣和磁耦合的初級繞組和次級繞 組。初級繞組可接收切換后的功率，并且次級繞組可根據(jù)與初級繞組的繞組比來變換輸入 到初級繞組的切換后的功率，并輸出第一功率。當(dāng)功率開關(guān)單元112對功率進(jìn)行切換時，夕卜 圍電路114可執(zhí)行功率穩(wěn)定和阻尼操作。
[0042] 無線供電單元120可包括開關(guān)單元121和共振單元122。
[0043] 開關(guān)單元121可包括至少一個開關(guān)Ql和Q2,并可以是具有第一開關(guān)Ql和第二開 關(guān)Q2的半橋開關(guān)。
[0044] 共振單兀122可包括第一電容Cr、第二電容Cp和第一輸電線圈Lr。
[0045] 半橋開關(guān)的第一開關(guān)Ql和第二開關(guān)Q2可互補地導(dǎo)通和關(guān)斷來自于功率轉(zhuǎn)換單元 110的第一功率，共振單元122可根據(jù)半橋開關(guān)的切換頻率進(jìn)行共振并可以以兩個共振頻 率中的至少一個共振頻率來進(jìn)行共振。這里，共振頻率可與半橋開關(guān)的切換頻率一起作用。
[0046] 共振單元122的第一電容Cr的一端可被連接到第一開關(guān)Ql和第二開關(guān)Q2之間 的節(jié)點，并且第一電容Cr的另一端可被連接到第一輸電線圈Lr。第一輸電線圈Lr可被連 接在第一電容Cr的另一端和地之間，第二電容Cp可并聯(lián)到第一輸電線圈Lr。這里，第二電 容Cp可具有第一輸電線圈Lr的寄生電容而不是實際的元件。
[0047] 有線供電單元130可使來自于功率轉(zhuǎn)換單元110的第一功率穩(wěn)定并有線地向外部 提供穩(wěn)定的功率。
[0048] 控制器140可根據(jù)用戶的選擇來改變開關(guān)單元121的切換頻率，因此，共振單元 122的共振頻率可變化。控制器140可接收關(guān)于無線供電單元120的輸出電流的信息的反 饋，并改變開關(guān)單元121的切換頻率。
[0049] 圖4A和4B是示意性地示出在根據(jù)本公開的供電裝置的第一實施例中采用的共振 單元的詳細(xì)實施例的電路圖。
[0050] 參照圖4A，在本公開中的供電裝置的第一實施例100中采用的共振單元122中，第 二電容Cp可并聯(lián)到第一輸電線圈Lr,第一電容Cr可串聯(lián)到第二電容Cp和第一輸電線圈 Lr,使得第一電容Cr的一端連接到第二電容Cp的一端，并且第一電容Cr的另一端連接到 第一輸電線圈Lr的一端。
[0051] 參照圖4B，本公開中的供電裝置的第一實施例的無線供電單元120可以如圖12中 所示的共振頻率中的至少一個共振頻率來無線地傳輸功率，因此，在本公開中的供電裝置 的第一實施例100中采用的共振單元122中，除了第一電容Cr和第二電容Cp之間的連接 關(guān)系外還包括第三電容Crl和第四電容Cpl的多個電容可與第一輸電線圈Lr進(jìn)行共振，以 形成多個共振頻率。
[0052] 圖5和圖6是示意性地示出根據(jù)本公開的供電裝置的第一實施例的操作的電路 圖；
[0053] 參照圖5和圖6以及圖3,控制器140可使用第一切換頻率、低切換頻率和比第一 切換頻率更高的第二切換頻率來控制開關(guān)單元121的切換，在開關(guān)單元121將第一功率切 換到第一切換頻率的情況下，如圖5所示，第一電容Cr和第一輸電線圈Lr進(jìn)行共振，從而 以第一共振頻率無線地傳輸功率。
[0054] 這里，第一共振頻率frl可被表示為公式1。

【權(quán)利要求】
1. 一種供電裝置，包括： 功率轉(zhuǎn)換單元，將輸入功率轉(zhuǎn)換為第一功率； 無線供電單元，改變用于切換第一功率的切換頻率，并以多個共振頻率中的至少一個 共振頻率無線地傳輸切換后的第一功率。
2. 如權(quán)利要求1所述的供電裝置，還包括：控制器，根據(jù)由無線供電單元無線地傳輸?shù)?功率的反饋信息來改變切換頻率，并選擇所述多個共振頻率中的至少一個共振頻率。
3. 如權(quán)利要求1所述的供電裝置，其中，無線供電單元包括： 開關(guān)單元，具有對來自于功率轉(zhuǎn)換單元的第一功率進(jìn)行切換的至少一個開關(guān)； 共振單元，根據(jù)開關(guān)單元的切換進(jìn)行共振以無線地傳輸切換后的功率。
4. 如權(quán)利要求3所述的供電裝置，其中，開關(guān)單元具有包括第一開關(guān)和第二開關(guān)的半 橋開關(guān)。
5. 如權(quán)利要求4所述的供電裝置，其中，共振單元包括： 第一電容，連接到半橋開關(guān)的第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的節(jié)點； 第一輸電線圈，串聯(lián)到第一電容； 第二電容，并聯(lián)到第一輸電線圈。
6. 如權(quán)利要求5所述的供電裝置，其中，第一電容和第一輸電線圈根據(jù)半橋開關(guān)的切 換頻率進(jìn)行共振。
7. 如權(quán)利要求5所述的供電裝置，其中，第一輸電線圈和第二電容根據(jù)半橋開關(guān)的切 換頻率進(jìn)行共振。
8. 如權(quán)利要求3所述的供電裝置，其中，開關(guān)單元包括分別從功率轉(zhuǎn)換單元接收第一 功率的第一半橋開關(guān)和第二半橋開關(guān)，其中，第一半橋開關(guān)具有串聯(lián)的第一開關(guān)和第二開 關(guān)，第二半橋開關(guān)具有串聯(lián)地連接的第三開關(guān)和第四開關(guān)。
9. 如權(quán)利要求8所述的供電裝置，其中，共振單元包括： 第一電容，連接到第一半橋開關(guān)的第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的節(jié)點； 第一輸電線圈，一端串聯(lián)到第一電容，另一端連接到第二半橋開關(guān)的第三開關(guān)和第四 開關(guān)之間的節(jié)點； 第二電容，并聯(lián)到第一輸電線圈。
10. 如權(quán)利要求9所述的供電裝置，其中，第一電容和第一輸電線圈根據(jù)第一半橋開關(guān) 或第二半橋開關(guān)的切換頻率進(jìn)行共振。
11. 如權(quán)利要求9所述的供電裝置，其中，第一輸電線圈和第二電容根據(jù)第一半橋開關(guān) 或第二半橋開關(guān)的切換頻率進(jìn)行共振。
12. 如權(quán)利要求8所述的供電裝置，其中，第一半橋開關(guān)和第二半橋開關(guān)形成單個全橋 開關(guān)。
13. 如權(quán)利要求8所述的供電裝置，其中，共振單元包括： 第一電容，連接到第一半橋開關(guān)的第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的節(jié)點； 第二電容，連接到第二半橋開關(guān)的第三開關(guān)和第四開關(guān)之間的節(jié)點； 第一輸電線圈，串聯(lián)到第一電容和第二電容。
14. 如權(quán)利要求13所述的供電裝置，其中，第一電容和第一輸電線圈根據(jù)第一半橋開 關(guān)的切換頻率進(jìn)行共振。
15. 如權(quán)利要求13所述的供電裝置，其中，第一輸電線圈和第二電容根據(jù)第二半橋開 關(guān)的切換頻率進(jìn)行共振。
16. 如權(quán)利要求8所述的供電裝置，其中，共振單元包括： 第一共振單元，包括第一電容和第一輸電線圈，其中，第一電容連接到第一半橋開關(guān)的 第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的節(jié)點，第一輸電線圈串聯(lián)到第一電容； 第二共振單元，包括第二電容和第二輸電線圈，其中，第二電容連接到第二半橋開關(guān)的 第三開關(guān)和第四開關(guān)之間的節(jié)點，第二輸電線圈串聯(lián)到第二電容。
17. 如權(quán)利要求16所述的供電裝置，其中，第一電容和第一輸電線圈根據(jù)第一半橋開 關(guān)的切換頻率進(jìn)行共振。
18. 如權(quán)利要求17所述的供電裝置，其中，第二輸電線圈和第二電容根據(jù)第二半橋開 關(guān)的切換頻率進(jìn)行共振。
19. 如權(quán)利要求3所述的供電裝置，其中，共振單元的至少兩個共振頻率和開關(guān)單元的 切換頻率一起作用。
20. -種供電裝置，包括： 功率轉(zhuǎn)換單元，將輸入功率轉(zhuǎn)換為第一功率； 有線供電單元，使來自于功率轉(zhuǎn)換單元的第一功率穩(wěn)定，并有線地傳輸穩(wěn)定后的第一 功率； 無線供電單元，改變用于切換第一功率的切換頻率，并以第一共振頻率和第二共振頻 率中的至少一個頻率無線地傳輸切換后的第一功率。
21. 如權(quán)利要求20所述的供電裝置，還包括：控制器，根據(jù)由無線供電單元無線地傳輸 的功率的反饋信息來改變切換頻率，并選擇第一共振頻率和第二共振頻率中的至少一個。
22. 如權(quán)利要求20所述的供電裝置，其中，無線供電單元包括： 開關(guān)單元，具有對來自于功率轉(zhuǎn)換單元的第一功率進(jìn)行切換的至少一個開關(guān)； 共振單元，根據(jù)開關(guān)單元的切換進(jìn)行共振以無線地傳輸切換后的功率。
23. 如權(quán)利要求22所述的供電裝置，其中，開關(guān)單元具有包括第一開關(guān)和第二開關(guān)的 半橋開關(guān)。
24. 如權(quán)利要求23所述的供電裝置，其中，共振單元包括： 第一電容，連接到半橋開關(guān)的第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的節(jié)點； 第一輸電線圈，串聯(lián)到第一電容； 第二電容，并聯(lián)到第一輸電線圈。
25. 如權(quán)利要求24所述的供電裝置，其中，第一電容和第一輸電線圈根據(jù)半橋開關(guān)的 切換頻率進(jìn)行共振。
26. 如權(quán)利要求24所述的供電裝置，其中，第一輸電線圈和第二電容根據(jù)半橋開關(guān)的 切換頻率進(jìn)行共振。
27. 如權(quán)利要求22所述的供電裝置，其中，開關(guān)單元包括分別從功率轉(zhuǎn)換單元接收第 一功率的第一半橋開關(guān)和第二半橋開關(guān)，其中，第一半橋開關(guān)具有串聯(lián)的第一開關(guān)和第二 開關(guān)，第二半橋開關(guān)具有串聯(lián)地連接的第三開關(guān)和第四開關(guān)。
28. 如權(quán)利要求27所述的供電裝置，其中，共振單元包括： 第一電容，連接到第一半橋開關(guān)的第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的節(jié)點； 第一輸電線圈，一端串聯(lián)到第一電容，另一端連接到第二半橋開關(guān)的第三開關(guān)和第四 開關(guān)之間的節(jié)點； 第二電容，并聯(lián)到第一輸電線圈。
29. 如權(quán)利要求28所述的供電裝置，其中，第一電容和第一輸電線圈根據(jù)第一半橋開 關(guān)或第二半橋開關(guān)的切換頻率進(jìn)行共振。
30. 如權(quán)利要求28所述的供電裝置，其中，第一輸電線圈和第二電容根據(jù)第一半橋開 關(guān)或第二半橋開關(guān)的切換頻率進(jìn)行共振。
31. 如權(quán)利要求27所述的供電裝置，其中，第一半橋開關(guān)和第二半橋開關(guān)形成單個全 橋開關(guān)。
32. 如權(quán)利要求22所述的供電裝置，其中，共振單元包括： 第一電容，連接到第一半橋開關(guān)的第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的節(jié)點； 第二電容，連接到第二半橋開關(guān)的第三開關(guān)和第四開關(guān)之間的節(jié)點； 第一輸電線圈，串聯(lián)到第一電容和第二電容。
33. 如權(quán)利要求32所述的供電裝置，其中，第一電容和第一輸電線圈根據(jù)第一半橋開 關(guān)的切換頻率進(jìn)行共振。
34. 如權(quán)利要求32所述的供電裝置，其中，第一輸電線圈和第二電容根據(jù)第二半橋開 關(guān)的切換頻率進(jìn)行共振。
35. 如權(quán)利要求22所述的供電裝置，其中，共振單元包括： 第一共振單元，包括第一電容和第一輸電線圈，其中，第一電容連接到第一半橋開關(guān)的 第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的節(jié)點，第一輸電線圈串聯(lián)到第一電容； 第二共振單元，包括第二電容和第二輸電線圈，其中，第二電容連接到第二半橋開關(guān)的 第三開關(guān)和第四開關(guān)之間的節(jié)點，第二輸電線圈串聯(lián)到第二電容。
36. 如權(quán)利要求35所述的供電裝置，其中，第一電容和第一輸電線圈根據(jù)第一半橋開 關(guān)的切換頻率進(jìn)行共振。
37. 如權(quán)利要求36所述的供電裝置，其中，第二輸電線圈和第二電容根據(jù)第二半橋開 關(guān)的切換頻率進(jìn)行共振。
38. 如權(quán)利要求22所述的供電裝置，其中，共振單元的第一共振頻率和第二共振頻率 與開關(guān)單元的切換頻率相互作用。
39. 如權(quán)利要求20所述的供電裝置，其中，第一共振頻率通過LC串聯(lián)共振來形成。
40. 如權(quán)利要求20所述的供電裝置，其中，第二共振頻率通過LC并聯(lián)共振來形成。
41. 一種供電裝置，包括： 功率轉(zhuǎn)換單元，將輸入功率轉(zhuǎn)換為第一功率； 無線供電單元，改變用于切換第一功率的切換頻率，并以多個共振頻帶中的至少一個 共振頻帶內(nèi)的頻率來無線地傳輸切換后的第一功率。
42. 如權(quán)利要求41所述的供電裝置，還包括：控制器，根據(jù)由無線供電單元無線地傳輸 的功率的反饋信息來改變切換頻率，并選擇所述多個共振頻帶中的至少一個共振頻帶。
43. 如權(quán)利要求41所述的供電裝置，還包括：有線供電單元，使來自于功率轉(zhuǎn)換單元的 第一功率穩(wěn)定并有線地傳輸穩(wěn)定后的第一功率。
44. 如權(quán)利要求41所述的供電裝置，還包括：DC/DC功率轉(zhuǎn)換單元，對來自于有線供電 單元的功率執(zhí)行DC/DC轉(zhuǎn)換，并有線地傳輸轉(zhuǎn)換后的功率。
【文檔編號】H02M3/335GK104426248SQ201410440709
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】鄭仁和, 金學(xué)龍, 金熙昱, 姜武宗 申請人:三星電機株式會社