,而DC-DC轉(zhuǎn)換器310將經(jīng)整流的RF能量信號 轉(zhuǎn)換成與裝置350兼容的能量電位(例如,電壓)。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W及線性和切換轉(zhuǎn)換器。
[0051] 接收電路302可進(jìn)一步包含切換電路312,W用于將接收天線304連接到電力轉(zhuǎn)換 電路306或者用于斷開電力轉(zhuǎn)換電路306。將接收天線304與電力轉(zhuǎn)換電路306斷開不僅 中止對裝置350的充電,而且還改變發(fā)射器200 (圖2)所"看到"的"負(fù)載"。
[0052] 如上文所掲示,發(fā)射器200包含負(fù)載感測電路216,負(fù)載感測電路216檢測提供到 發(fā)射器功率放大器210的偏置電流的波動。因此,發(fā)射器200具有用于確定接收器何時(shí)存 在于發(fā)射器的近場中的機(jī)制。
[0053] 當(dāng)多個接收器300存在于發(fā)射器的近場中時(shí),可能需要對一個或一個W上接收器 的加載和卸載進(jìn)行時(shí)間多路復(fù)用W使其它接收器能夠更有效地禪合到發(fā)射器。還可遮蓋一 接收器W便消除到其它附近接收器的禪合或減少附近發(fā)射器上的加載。接收器的此"卸載" 在本文中還稱為"遮蓋"。此外,如下文更完全地解釋,由接收器300控制且由發(fā)射器200檢 測的卸載與加載之間的此切換提供從接收器300到發(fā)射器200的通信機(jī)制。另外,一協(xié)議 可與所述切換相關(guān)聯(lián),所述協(xié)議使得能夠?qū)⑾慕邮掌?00發(fā)送到發(fā)射器200。舉例來 說,切換速度可為約100微秒。
[0054] 在一示范性實(shí)施例中,發(fā)射器與接收器之間的通信設(shè)及裝置感測和充電控制機(jī)制 而非常規(guī)雙向通信。換句話說,發(fā)射器使用所發(fā)射信號的開/關(guān)鍵控,W調(diào)整近場中的能量 是否可用。接收器將運(yùn)些能量改變解譯為來自發(fā)射器的消息。從接收器側(cè),接收器可使用 接收天線的調(diào)諧與解諧來調(diào)整正從近場接受多少電力。發(fā)射器可檢測來自近場的所使用的 電力的此差異,且將運(yùn)些改變解譯為來自接收器的消息。應(yīng)注意,可利用對發(fā)射電力和負(fù)載 特性的其它形式的調(diào)制。 陽化5] 接收電路302可進(jìn)一步包含用W識別所接收的能量波動的信令檢測器和信標(biāo)電 路314,所述能量波動可對應(yīng)于從發(fā)射器到接收器的信息性信令。此外,信令和信標(biāo)電路 314還可用W檢測減少的RF信號能量(即,信標(biāo)信號)的發(fā)射并將所述減少的RF信號能量 整流成標(biāo)稱電力,W用于喚醒接收電路302內(nèi)的未被供電或電力耗盡的電路,W便配置接 收電路302來用于無線充電。
[0056] 接收電路302進(jìn)一步包含處理器316,W用于協(xié)調(diào)本文中所描述的接收器300的處 理(包含對本文中所描述的切換電路312的控制)。還可在其它事件(包含檢測到將充電 電力提供到裝置350的外部有線充電源(例如,壁式/USB電力))發(fā)生后即刻發(fā)生對接收 器300的遮蓋。除了控制對接收器的遮蓋外,處理器316還可監(jiān)視信標(biāo)電路314W確定信 標(biāo)狀態(tài)并提取從發(fā)射器發(fā)送的消息。處理器316還可調(diào)整DC-DC轉(zhuǎn)換器310W獲得改進(jìn)的 性能。
[0057] 接收電路302可進(jìn)一步包含負(fù)載調(diào)整電路319,W用于調(diào)整接收器300的負(fù)載電 阻。如下文更完全地描述,接收器300可經(jīng)配置W從發(fā)射器(例如,發(fā)射器200)接收請求 改變負(fù)載電阻且將負(fù)載電阻改變到何種程度的信號。響應(yīng)于其,接收器300可調(diào)整相關(guān)聯(lián) 的負(fù)載電阻。
[0058] 如本文中所描述的本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例設(shè)及用于控制定位在無線電力發(fā) 射器的充電區(qū)內(nèi)的多個接收器間的電力分布的系統(tǒng)、裝置和方法。此外,如本文中所描述的 本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例設(shè)及用于在如由發(fā)射天線看到的歸因于多個接收器而引起的 阻抗處于最佳水平時(shí)將電力發(fā)射到所述多個接收器的系統(tǒng)、裝置和方法。
[0059] 圖6說明系統(tǒng)600,系統(tǒng)600包含包括發(fā)射器線圈604的發(fā)射器602的部分W及 包括接收器線圈612的接收器610的一部分。接收器610進(jìn)一步包含虛負(fù)載)("和實(shí)負(fù)載 R"。如由發(fā)射器602看到且與接收器610相關(guān)聯(lián)的阻抗Zh(其由箭頭620說明)可通過下 式給出:
[0060] (1)
陽06U其中Ztx是如由發(fā)射線圈604看到的阻抗,《是W弧度計(jì)的頻率,M11是發(fā)射線圈 604的自感,M22是接收線圈612的自感,M12是發(fā)射線圈604與接收線圈612之間的互感,Ra 是接收器的實(shí)負(fù)載,且是接收器的虛負(fù)載。
[0062] 此外,如果發(fā)射器線圈604和接收器線圈612被串聯(lián)調(diào)諧,如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 將了解,則如由發(fā)射器602看到且與接收器610相關(guān)聯(lián)的阻抗Zh可通過下式給出: 柳6引 鮮:
柳64] 其中R"_parasWc是接收器線圈612的電阻。 陽0化]圖7說明包含無線電力發(fā)射器702和多個無線電力接收器710A、710B和710C的無 線電力系統(tǒng)700。發(fā)射器702包含發(fā)射線圈704。另外,接收器710A包含接收器線圈712A、 接收器710B包含接收器線圈712B,且接收器710C包含接收器線圈712C。接收器710A、710B 和710C各自位于無線電力發(fā)射器702的充電區(qū)內(nèi)。應(yīng)注意,無線電力發(fā)射器702可經(jīng)配置 W經(jīng)由相應(yīng)的通信鏈路713A、713B和713C來與接收器710A、710B和710C通信。如所屬領(lǐng) 域的技術(shù)人員將理解,可通過下式給出在發(fā)射器(例如,發(fā)射器702)的充電區(qū)內(nèi)的多個接 收器(例如,接收器710A、710B和710C)的阻抗變換等式,其中每一接收器的接收器線圈與 發(fā)射器的發(fā)射線圈一起被串聯(lián)調(diào)諧:
[0066] (3)
[0067] 其中n是接收器的總數(shù),Mi2i是發(fā)射線圈與接收器i之間的互感,Rrxi是接收器i 的實(shí)負(fù)載,且RtUWfgUtl。是發(fā)射線圈的寄生電阻。
[0068]參考等式(3),應(yīng)注意,接收器之間的電力分布與由個別接收器呈現(xiàn)給發(fā)射器的阻 抗成比例。因此,隨著接收器的負(fù)載增加,接收器可接收更少電力,且隨著接收器的負(fù)載減 小,接收器可接收更多電力。
[0069] 圖8是對無線電力系統(tǒng)800的描繪。如圖8中所說明,無線電力系統(tǒng)800包含無 線電力裝置802,無線電力裝置802包含無線電力發(fā)射器(圖8中未展示,參看圖7的無線 電力發(fā)射器702)。另外,無線電力系統(tǒng)800包含多個電子裝置810A、810B和810C,其中每一 電子裝置810A、810B和810C包含無線電力接收器(圖8中未展示,參看圖7的無線電力接 收器710A、710B和710C)。應(yīng)注意,無線電力裝置802可包括圖7的無線電力發(fā)射器702, 且電子裝置810A、810B和810C可分別包括圖7的無線電力接收器710A、710B和710C。
[0070] 參考等式(3),如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解,歸因于多個接收器而引起的阻抗上 的變化(其可控制到接收器的電力的分布)可源自Mi2。和負(fù)載R"。上的變化。此外,發(fā)射線 圈與接收器之間的互感可根據(jù)接收器的放置、接收器的大小和發(fā)射線圈的繞組而變化。舉 例來說,參考圖8,如果無線電力裝置802的發(fā)射線圈是沿著裝置802的充電平臺的周邊而 纏繞,則互感將根據(jù)接收器810A、810B和810C的放置而變化。另外,如果線圈對于所有應(yīng) 都是W共同半徑纏繞,則與發(fā)射線圈具有最高互感Mi2i的接收器可為接收器810A和接收器 810C,且與發(fā)射線圈具有最低互感Mi2i的裝置可為接收器810B。另一方面,如果線圈是W均 等間隔的螺旋形式纏繞,則具有最低互感Mi2i的接收器將為接收器810A和810C,且接收器 810B可具有最高互感Mi2i。如果線圈經(jīng)纏繞W實(shí)現(xiàn)均勻的磁場分布,則所有接收器810A、 8IOB和8IOC的互感Mi2i可大體上相同。
[0071] 應(yīng)注意,與發(fā)射器具有低互感的接收器可降低其負(fù)載電阻RaiW通過其低互感Mi2i 進(jìn)行彌補(bǔ),且仍向發(fā)射器呈現(xiàn)實(shí)質(zhì)量的阻抗。另一方面,如果將接收器放置得太靠近發(fā)射器 的邊緣,且呈現(xiàn)過高的阻抗,則其可增加其負(fù)載電阻RfUW將呈現(xiàn)給發(fā)射的阻抗降低到合理 水平。
[0072] 根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實(shí)施例,在一個階段(例如,設(shè)計(jì)階段)期間,可選擇每 一接收線圈(例如,接收線圈712A、接收線圈712B和接收線圈712C)的應(yīng)數(shù)W及應(yīng)之間的 間距,W在給定特定發(fā)射線圈(例如,發(fā)射線圈704)的情況下提供無線電力傳送的最佳效 率。此外,可針對每一接收線圈確定隨著位置而變的與發(fā)射線圈的互感的變化。另外,可確 定可包括接收器與發(fā)射線圈之間的所需最小距離的"保持在外化eepout)"距離W確保每 一接收器的互感變化小于2比1(即,2:1)的比率。
[0073] 根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實(shí)施例,在另一階段(例如,操作階段)的一個時(shí)期期 間,可改變每一接收器的負(fù)載電阻W根據(jù)每一接收器的需要或根據(jù)裝置之間的所需電力分 布情形而將電力分布到每一接收裝置。僅舉例來說,在此實(shí)例中可位于咖啡店內(nèi)的發(fā)射器 702可能希望將比接收器7IOA和7IOB多的電力發(fā)送到接收器710C,因?yàn)榻邮掌?IOC的用 戶購買了一杯咖啡且接收器710A和710B的用戶未購買。因此,在此實(shí)例中,接收器710C 的負(fù)載電阻減小,接收器710A和710B的負(fù)載電阻可增加,或其組合。作為另一實(shí)例,電力 分布情形可取決于位于充電區(qū)內(nèi)的裝置的類型或裝置在充電區(qū)內(nèi)的位置。舉例來說,用戶 可能希望移動電話接收兩倍于媒體播放器的電力。作為另一實(shí)例,位于充電區(qū)的中間(即, 遠(yuǎn)離發(fā)射天線)的裝置可接收到比位于充電區(qū)的邊緣附近(即,發(fā)射天線附近)的裝置多 的電力。
[0074] 如上所述,發(fā)射器702可經(jīng)配置W經(jīng)由例如計(jì)時(shí)方法來測量因每一接收器710A、 710B和710C而由發(fā)射器702所看到的阻抗。此外,響應(yīng)于所需電力分布情形(例如