本公開(kāi)涉及電力電子技術(shù)，具體涉及無(wú)線(xiàn)供電技術(shù)，更具體地，涉及一種無(wú)線(xiàn)電能接收端和無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無(wú)線(xiàn)供電技術(shù)可以以無(wú)線(xiàn)方式在電子設(shè)備之間傳輸電能，因而廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品和其它類(lèi)型的電子產(chǎn)品中。無(wú)線(xiàn)供電技術(shù)通常通過(guò)發(fā)射側(cè)線(xiàn)圈和接收側(cè)線(xiàn)圈的相互電磁耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的無(wú)線(xiàn)傳輸。其中，諧振型無(wú)線(xiàn)供電方法可以以無(wú)線(xiàn)方式向相距一定距離的接收端高效提供電能。在該方法中，電能發(fā)射端和電能接收端都配備有由線(xiàn)圈和電容組成的諧振電路，它允許電場(chǎng)和磁場(chǎng)在兩個(gè)電路之間諧振，以無(wú)線(xiàn)傳輸電能。

如圖1所示，在現(xiàn)有技術(shù)中，通常將包括電感L和補(bǔ)償電容C的接收側(cè)諧振電路1直接連接到整流電路2以將通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式接收生成的高頻交流電轉(zhuǎn)換為直流。由于高頻交流電的頻率通常很高(例如，現(xiàn)有的A4WP標(biāo)準(zhǔn)的工作頻率為6.78MHz)，這會(huì)對(duì)系統(tǒng)的電磁兼容(EMC)和電磁干擾(EMI)構(gòu)成挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本公開(kāi)提出一種無(wú)線(xiàn)電能接收端和無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)，一種無(wú)線(xiàn)電能接收端，包括：

根據(jù)本公開(kāi)的第一方面，提供接收側(cè)諧振電路，適于以無(wú)線(xiàn)方式接收電能；

整流電路，適于接收高頻交流電輸出直流電壓；以及，

低通濾波電路，輸入端口與所述整流電路連接，輸出端口與所述接收側(cè)諧振電路連接以防止所述整流電路產(chǎn)生的高頻諧波反饋到所述接收側(cè)諧振電路中。

優(yōu)選地，所述低通濾波電路為電感-電容低通濾波器。

優(yōu)選地，所述電感-電容低通濾波器的諧振頻率高于所述接收側(cè)諧振電路的諧振頻率。

優(yōu)選地，所述整流電路為半橋整流電路；

所述低通濾波電路包括：

第一感性元件，連接在所述半橋整流電路的中間端和所述接收側(cè)諧振電路的第一端之間；以及，

第一電容，連接在所述接收側(cè)諧振電路的第一端和第二端之間。

優(yōu)選地，所述整流電路為全橋整流電路；

所述低通濾波電路包括：

第二感性元件，連接在所述全橋整流電路第一橋臂的中間端和所述接收側(cè)諧振電路的第一端之間；

第三感性元件，連接在所述全橋整流電路第二橋臂的中間端和所述接收側(cè)諧振電路的第二端之間；以及，

第二電容，連接在所述接收側(cè)諧振電路的第一端和第二端之間。

優(yōu)選地，所述整流電路為全橋整流電路；

所述低通濾波電路包括：

第二感性元件，連接在所述全橋整流電路第一橋臂的中間端和所述接收側(cè)諧振電路的第一端之間；

第三感性元件，連接在所述全橋整流電路第二橋臂的中間端和所述接收側(cè)諧振電路的第二端之間；

第三電容，連接在所述接收側(cè)諧振電路的第一端和參考端之間；以及，

第四電容，連接在所述接收側(cè)諧振電路的第二端和參考端之間。

優(yōu)選地，所述感性元件為電感或磁珠。

優(yōu)選地，所述無(wú)線(xiàn)電能接收端還包括：

屏蔽罩，圍繞所述感性元件設(shè)置。

根據(jù)本公開(kāi)的第二方面，提供一種無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)，包括：

無(wú)線(xiàn)電能發(fā)射端；以及，

至少一個(gè)如上所述的無(wú)線(xiàn)電能接收端。

由此，可以減小無(wú)線(xiàn)電能接收端以及其它電子設(shè)備可能受到的電磁干擾，提高無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)的性能。

本公開(kāi)的方案通過(guò)在接收側(cè)諧振電路與整流電路之間設(shè)置一個(gè)輸入端口朝向整流電路一側(cè)的低通濾波電路，從而可以有效地抑制整流電路高頻開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的方波噪聲和其它高頻諧波進(jìn)入接收側(cè)諧振電路對(duì)外輻射，由此，可以減小無(wú)線(xiàn)電能接收端以及其它電子設(shè)備可能受到的電磁干擾，提高無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)的性能。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本公開(kāi)實(shí)施例的描述，本公開(kāi)的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：

圖1是現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)電能接收端的示意圖；

圖2是在現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)電能接收端中對(duì)接收側(cè)諧振電路產(chǎn)生干擾的原理分析圖；

圖3是本公開(kāi)實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)的示意圖；

圖4是本公開(kāi)實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)電能接收端的示意圖；

圖5是本公開(kāi)另一個(gè)實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)電能接收端的示意圖；

圖6是本公開(kāi)另一個(gè)實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)電能接收端的示意圖；

圖7是本公開(kāi)另一個(gè)實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)電能接收端的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本公開(kāi)的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本公開(kāi)并不僅僅限于這些實(shí)施例。本公開(kāi)涵蓋任何在本公開(kāi)的本質(zhì)和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對(duì)本公開(kāi)有徹底的了解，在以下本公開(kāi)優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說(shuō)明了具體的細(xì)節(jié)，而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本公開(kāi)。

在權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)“包括”不應(yīng)當(dāng)被解釋為對(duì)其后所列裝置的限制。它不排除其他元件或者步驟。因此，表述“一種器件包括裝置A和B”的范圍應(yīng)當(dāng)不限于只包括部件A和B的器件。它意味著針對(duì)本公開(kāi)，該器件的相關(guān)部件是A和B。

此外，在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中的術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等用于在類(lèi)似的元件之間進(jìn)行區(qū)分，不一定用于描述順序或者時(shí)序。應(yīng)當(dāng)理解，這樣使用的術(shù)語(yǔ)在適當(dāng)?shù)那闆r下是可以互換的，并且在此描述的本公開(kāi)的實(shí)施例能夠在不同于在此描述或者說(shuō)明的順序下運(yùn)行。

應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件被稱(chēng)為與另一個(gè)元件“連接”或“耦接”時(shí)，它可以與另一個(gè)元件直接連接或耦接，或者可以存在中間元件。相比之下，當(dāng)元件被稱(chēng)為與另一個(gè)元件上“直接連接”、“直接耦接”時(shí)，不存在中間元件。用于描述元件之間的關(guān)系的其他詞語(yǔ)應(yīng)當(dāng)用相同的方式進(jìn)行理解(即，“...與...之間”與“...與...直接之間”，“相鄰”與“直接相鄰”等)。

圖2是在現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)電能接收端中對(duì)接收側(cè)諧振電路產(chǎn)生干擾的原理分析圖。在現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)電能接收端中，接收側(cè)諧振電路1與直接與整流電路2連接。其中，接收側(cè)諧振電路1通常被形成為線(xiàn)圈，通過(guò)線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)之間的分布式電容以及線(xiàn)圈固有的電感來(lái)形成諧振電路的電感和電容。當(dāng)然，實(shí)際中也可以在線(xiàn)圈上串聯(lián)額外的電容元件以調(diào)節(jié)電路的參數(shù)。在工作時(shí)，接收側(cè)諧振電路1的電感L和電容C響應(yīng)于作用其上的高頻電磁場(chǎng)產(chǎn)生諧振，從而在電路中產(chǎn)生高頻交流電。高頻交流電通過(guò)整流電路2整流后輸出。在整流的過(guò)程中，整流電路2的二極管D1和D2交替地導(dǎo)通，這會(huì)使得接收側(cè)諧振電路1與整流電路2連接的端口的電壓來(lái)回跳變，從而出現(xiàn)近似于方波的信號(hào)。這樣的方波信號(hào)可以被疊加到接收側(cè)諧振電路上。由于方波信號(hào)的諧波較為豐富，這會(huì)使得其中一部分高頻諧波分量作用在線(xiàn)圈上，并經(jīng)由其向外發(fā)射。這會(huì)對(duì)于無(wú)線(xiàn)電能接收端以及與其耦合的無(wú)線(xiàn)電能發(fā)射端構(gòu)成電磁干擾。而且，無(wú)線(xiàn)供電就是利用發(fā)射側(cè)諧振電路和接收側(cè)諧振電路的電磁耦合來(lái)進(jìn)行電能的傳輸，因此，不可能對(duì)接收側(cè)諧振電路進(jìn)行屏蔽處理。由此，現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)難以解決由于整流性負(fù)載產(chǎn)生的諧波信號(hào)的電磁干擾問(wèn)題。應(yīng)理解，雖然在圖2中整流電路2為半橋整流電路，但是，對(duì)于使用全橋整流電路的無(wú)線(xiàn)電能接收端也會(huì)存在同樣的問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，本公開(kāi)的方案通過(guò)在接收側(cè)諧振電路與整流電路之間設(shè)置一個(gè)輸入端口朝向整流電路一側(cè)的低通濾波電路，可以有效地抑制整流電路高頻開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的方波噪聲和其它高頻諧波進(jìn)入接收側(cè)諧振電路對(duì)外輻射，由此，可以減小無(wú)線(xiàn)電能接收端以及其它電子設(shè)備可能受到的電磁干擾，提高無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)的性能。

圖3是本公開(kāi)實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)的示意圖。如圖3所示，無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)包括無(wú)線(xiàn)電能發(fā)射端A和與其以無(wú)線(xiàn)(非接觸)方式耦合的一個(gè)或多個(gè)無(wú)線(xiàn)電能接收端B。無(wú)線(xiàn)電能發(fā)射端A通過(guò)發(fā)射側(cè)諧振電路與無(wú)線(xiàn)電能接收端B的接收側(cè)諧振電路形成電磁耦合，兩者通過(guò)共同在工作頻率f0諧振傳遞能量。同時(shí)，在無(wú)線(xiàn)電能接收端中還包括整流電路2，其適于接收高頻交流電輸出直流電壓。在接收側(cè)諧振電路1和整流電路2之間，連接有低通濾波電路3，與通常的連接方式不同，低通濾波電路的輸入端口與整流電路2連接，輸出端口與接收側(cè)諧振電路1連接，由此，可以防止整流電路產(chǎn)生的高頻諧波反饋到接收側(cè)諧振電路中。具體地，低通濾波電路3可以為電感-電容(LC)低通濾波電路。低通濾波電路3的諧振頻率需要設(shè)置為高于工作頻率f0，由此，不會(huì)影響接收側(cè)諧振電路1對(duì)電能的正常接收。

在本實(shí)施例的方案中，低通濾波電路3可以有效地過(guò)濾整流電路一側(cè)產(chǎn)生的方波和其它高頻諧波進(jìn)入接收側(cè)諧振電路1。同時(shí)，從接收側(cè)諧振電路1一側(cè)來(lái)看，低通濾波電路3相當(dāng)于一個(gè)反向連接的無(wú)源低通濾波器，在輸出阻抗無(wú)窮大時(shí)，其會(huì)呈現(xiàn)出直通的特性。即使考慮實(shí)際中輸出阻抗不會(huì)無(wú)窮大，其相當(dāng)于構(gòu)成一個(gè)先通過(guò)電容進(jìn)行濾波，然后在基于電感進(jìn)行分壓的電路結(jié)構(gòu)，在該電路諧振頻率高于工作頻率f0時(shí)，接收側(cè)諧振電路1接收工作頻率f0的交流電，因?yàn)榈屯V波電路3諧振頻率高于工作頻率f0，濾波電路3中的電容C在f0頻率呈現(xiàn)高阻抗，濾波電路3中的電感L在f0頻率呈現(xiàn)低阻抗，該結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)f0的高頻交流電構(gòu)成影響，因此不會(huì)影響整流電路2以及后續(xù)電路對(duì)f0交流電的處理。

圖4是本公開(kāi)實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)電能接收端的示意圖。如圖4所示，在本實(shí)施例中，整流電路2為半橋整流電路，也即，整流電路由兩個(gè)二極管D1和D2構(gòu)成。其中，二極管D1和D2串聯(lián)連接在整流電路2的輸出端口之間，兩者相互連接的端m(也即半橋整流電路的中間端)和二極管D2陽(yáng)極連接的端作為輸入端口。低通濾波電路3包括感性元件L1和電容C1，形成為一個(gè)倒L形的LC低通濾波電路。其中，感性元件L1連接在接收側(cè)諧振電路1的第一端a和半橋整流電路的中間端m之間。電容C1連接在接收側(cè)諧振電路1輸出端口的兩端之間。由此，低通濾波電路3可以阻隔來(lái)自整流電路2一側(cè)的方波信號(hào)或高頻諧波，使得其不能進(jìn)入到接收側(cè)諧振電路1對(duì)外輻射。而對(duì)于來(lái)自接收側(cè)諧振電路1的高頻交流電，低通濾波電路3并不構(gòu)成影響。

具體地，感性元件L1可以為電感也可以為磁珠。磁珠(magnetic bead)通常采用鐵氧體材料制成，用于抑制電源線(xiàn)上的高頻噪聲和尖峰干擾。磁珠在低頻段呈現(xiàn)電感特性，在高頻段呈現(xiàn)電阻特性，使用磁珠作為感性元件L1可以在高頻段通過(guò)能量損耗更好地抑制流向接收側(cè)諧振電路1的高頻諧波，進(jìn)一步降低接收線(xiàn)圈的電磁輻射。

可選地，本實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)電能接收端還可以包括連接在整流電路2輸出端口的濾波電容Cbus，其用于對(duì)整流電路2輸出的直流電進(jìn)行濾波。

圖5是本公開(kāi)另一個(gè)實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)電能接收端的示意圖。如圖5所示，在本實(shí)施例中，整流電路2為全橋整流電路。全橋整流電路2包括由二極管D1和D2構(gòu)成的第一橋臂和由二極管D2和D4構(gòu)成的第二橋臂。第一橋臂和第二橋臂相互并聯(lián)。第一橋臂的中間端m1和第二橋臂的中間端m2作為輸入端口的兩端與前一級(jí)的電路連接。在本實(shí)施例中，低通濾波器3包括兩個(gè)感性元件L2和L3以及電容C2。其中，感性元件L2連接在第一橋臂中間端m1和接收側(cè)諧振電路1的第一端a之間。感性元件L3連接在第二橋臂的中間端m2和接收側(cè)諧振電路1的第二端b之間。同時(shí)，電容C2連接在接收側(cè)諧振電路1的兩端之間。由此，形成輸入端口與整流電路2連接，輸出端口與接收側(cè)諧振電路連接的低通濾波器3。由此，低通濾波電路3可以阻隔來(lái)自整流電路2一側(cè)的方波信號(hào)或高頻諧波，使得其不進(jìn)入到接收側(cè)諧振電路1對(duì)外輻射。而對(duì)于來(lái)自接收側(cè)諧振電路1的高頻交流電，由于高頻交流電的頻率低于低通濾波電路的諧振頻率，低通濾波電路3并不構(gòu)成影響。

與上一實(shí)施例類(lèi)似，感性元件L1可以為電感也可以為磁珠。磁珠(magnetic bead)通常采用鐵氧體材料制成，用于抑制電源線(xiàn)上的高頻噪聲和尖峰干擾。磁珠在低頻段呈現(xiàn)電感特性，在高頻段呈現(xiàn)電阻特性，使用磁珠作為感性元件L1可以在高頻段通過(guò)能量損耗更好地抑制流向接收側(cè)諧振電路1的高頻諧波，降低接收線(xiàn)圈的高頻輻射。

可選地，本實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)電能接收端還可以包括連接在整流電路2輸出端口的濾波電容Cbus，其用于對(duì)整流電路2輸出的直流電進(jìn)行濾波。

圖6是本公開(kāi)另一個(gè)實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)電能接收端的示意圖。如圖6所示，在本實(shí)施例中，整流電路2為全橋整流電路，其結(jié)構(gòu)與上一實(shí)施例相同。在本實(shí)施例中，全橋整流電路的一端連接到參考端g。同時(shí)，低通濾波器3包括兩個(gè)感性元件L2、L3以及兩個(gè)電容C3和C4。其中，感性元件L2連接在第一橋臂中間端m1和接收側(cè)諧振電路1的第一端a之間。感性元件L3連接在第二橋臂的中間端m2和接收側(cè)諧振電路1的第二端b之間。電容C3連接在接收側(cè)諧振電路1的第一端a和參考端g之間。電容C4連接在接收側(cè)諧振電路1的第二端b和參考端g之間。由此，感性元件L2和電容C3組成一個(gè)輸入端口與第一橋臂中間端m1連接，輸出端口與接收側(cè)諧振電路1的第一端a連接的倒L形低通濾波器。感性元件L3和電容C4組成一個(gè)輸入端口與第二橋臂的中間端m2連接，輸出端口與接收側(cè)諧振電路1的第二端b連接的倒L形低通濾波器。這種對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)對(duì)于高頻諧波的濾波效果，更好地抑制整流性負(fù)載對(duì)于接收側(cè)諧振電路的影響。

可選地，本實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)電能接收端還可以包括連接在整流電路2輸出端口的濾波電容Cbus，其用于對(duì)輸出的直流電進(jìn)行濾波。

圖7是本公開(kāi)另一個(gè)實(shí)施例的無(wú)線(xiàn)電能接收端的示意圖。如圖7所示，所述無(wú)線(xiàn)電能接收端B在圖4所示的實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了圍繞感性元件L1設(shè)置的屏蔽罩4。屏蔽罩4由導(dǎo)電材料(例如金屬材料)制成。由于低通濾波電路3可以濾除高頻諧波，抑制進(jìn)入接收側(cè)諧振電路1的高頻分量，這會(huì)使得高頻諧波分量作用在低通濾波電路3的感性元件L1上。雖然感性元件L1的尺寸較接收側(cè)諧振電路1中的線(xiàn)圈小，但是仍然會(huì)受激于高頻諧波對(duì)外輻射電磁波，從而造成一定的電磁干擾。由于感性元件L1不必暴露在交變電磁場(chǎng)中，因此可以通過(guò)設(shè)置屏蔽罩4來(lái)屏蔽器對(duì)外輻射的電磁波，進(jìn)一步降低系統(tǒng)的電磁干擾。

應(yīng)理解，雖然本實(shí)施例以圖4所示電路為例說(shuō)明了設(shè)置屏蔽罩4以進(jìn)一步降低系統(tǒng)電磁干擾的方案，但是對(duì)于圖5-圖6所示的電路以及其它未示出的可以實(shí)施本公開(kāi)方案的電路中，均可以對(duì)于低通濾波電路的感性元件設(shè)置屏蔽罩，以隔絕其對(duì)外輻射的電磁波，降低電磁干擾。對(duì)于具有多個(gè)感性元件的電路，可以針對(duì)每一個(gè)感性元件分別設(shè)置屏蔽屏蔽罩，也可以設(shè)置一個(gè)屏蔽罩將多個(gè)感性元件圍繞在內(nèi)。

以上描述是本公開(kāi)實(shí)施例的描述。在不脫離本公開(kāi)的范圍的情況下，可以實(shí)現(xiàn)各種變更和改變。本公開(kāi)是出于說(shuō)明性目的提出的，并且不應(yīng)被解釋為本公開(kāi)的所有實(shí)施例的排他性描述，或使本公開(kāi)的范圍局限于結(jié)合這些實(shí)施例所說(shuō)明和所描述的特定元件。在沒(méi)有限制的情況下，可以用提供基本上類(lèi)似功能或以其他方式提供充分操作的替換元件來(lái)代替所描述的發(fā)明的任何一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)元件。這包括目前已知的替換元件，諸如本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)前可能已知的那些，以及可能在未來(lái)開(kāi)發(fā)的替換元件，諸如本領(lǐng)域的技術(shù)人員在開(kāi)發(fā)時(shí)可能承認(rèn)為替換的那些。