諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路及其控制電路與方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其具有一整流輸出負(fù)載阻抗，該諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路包含：一接收電路，該接收電路包含至少一接收線(xiàn)圈；一可調(diào)式阻抗匹配電路，與該接收電路耦接，該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路接收一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸出；一整流電路，與該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路耦接，該整流電路將該諧振輸出整流成為一整流輸出；一直流直流轉(zhuǎn)換電路，與該整流電路及一負(fù)載耦接，該直流直流轉(zhuǎn)換電路將該整流輸出轉(zhuǎn)換成為一直流轉(zhuǎn)換輸出；以及一回授及補(bǔ)償控制電路，與該整流電路及該可調(diào)式阻抗匹配電路耦接。另外，本發(fā)明還提出了一種諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的控制電路與方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路及其控制電路與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，特別是指一種包含具有可調(diào)式阻抗匹 配電路的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路。本發(fā)明也涉及控制諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的控制電 路與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 請(qǐng)參閱圖1A的現(xiàn)有技術(shù)，圖中示出了一種常見(jiàn)的諧振式無(wú)線(xiàn)電源系統(tǒng)1，包含諧振 式無(wú)線(xiàn)電源發(fā)送電路20及諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30,其中諧振式無(wú)線(xiàn)電源發(fā)送電路20包 含電源21，驅(qū)動(dòng)電路22,阻抗匹配電路23,以及發(fā)送電路24。諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30則 包含接收電路31，阻抗匹配電路32,整流電路33,直流直流轉(zhuǎn)換電路34,以及負(fù)載35。
[0003] 圖1A中，諧振式無(wú)線(xiàn)電源發(fā)送電路20將電源功率發(fā)送至無(wú)線(xiàn)場(chǎng)(wireless field) 40中（例如但不限于磁場(chǎng)，電場(chǎng)，電磁場(chǎng)）；發(fā)送至無(wú)線(xiàn)場(chǎng)40中的功率，諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收 電路30在無(wú)線(xiàn)場(chǎng)40中通過(guò)接收電路31與阻抗匹配電路32,在諧振作用之下，以例如但不限 于耦合、感應(yīng)或捕捉的方式來(lái)接收無(wú)線(xiàn)場(chǎng)40中的功率，并經(jīng)整流電路33整流，再由直流直流 轉(zhuǎn)換電路34轉(zhuǎn)換后，供應(yīng)負(fù)載35，以達(dá)成無(wú)線(xiàn)功率傳輸。
[0004] 請(qǐng)參閱圖1B及圖1C，圖中示出了圖1A現(xiàn)有技術(shù)諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30,其中 接收電路與阻抗匹配電路的組合的兩種實(shí)施例；圖1B中的接收電路311與阻抗匹配電路321 為并聯(lián)諧振;圖1C中的接收電路312與阻抗匹配電路322為串聯(lián)諧振。
[0005] 圖1A~1C中所示的現(xiàn)有技術(shù)，其缺點(diǎn)在于，諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30中的電容 器（如圖1B及圖1C中的C1)為固定電容值，因此其諧振頻率亦為固定值，在偏離諧振(off resonance)的情況下，或是如圖1A的諧振式無(wú)線(xiàn)電源發(fā)送電路20與諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電 路30之間的距離太遠(yuǎn)，可能會(huì)有整流電路33的輸出電壓過(guò)低，造成耦接于其后的電路(如圖 1A中的直流直流轉(zhuǎn)換電路34與負(fù)載35)無(wú)法正常工作的問(wèn)題。
[0006] 請(qǐng)參閱圖2A-2B，圖中示出了諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的另一種現(xiàn)有技術(shù)，諧振式 無(wú)線(xiàn)電源接收電路30包含了1倍/2倍主動(dòng)式整流器38(其詳細(xì)電路如圖2B)，該1倍/2倍主動(dòng) 整流器38可將無(wú)線(xiàn)感應(yīng)接收的交流電壓，以1倍或2倍的整流電壓輸出，以解決前述整流電 路的輸出電壓過(guò)低的問(wèn)題。
[0007] 然而上述圖2A，2B的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于，第一、該1倍/2倍主動(dòng)整流器38的電路 結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，需要使用許多元件;第二、其電壓調(diào)整的倍率選項(xiàng)僅有兩種，但如前述，諧振 式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30以諧振方式接收到的功率數(shù)值并不確定，有可能在某些情況下，整 流電路的輸出電壓1倍則過(guò)低、2倍則過(guò)高，導(dǎo)致耦接其后的后級(jí)電路無(wú)法正常工作或是損 壞。
[0008] 本發(fā)明相較于圖1A~1C的現(xiàn)有技術(shù)，具有回授控制整流電路輸出，可避免整流電 路的輸出電壓過(guò)低的問(wèn)題。
[0009] 本發(fā)明相較于圖2A-2B的現(xiàn)有技術(shù)，具有連續(xù)可調(diào)整的整流電路輸出，可避免整流 電路的輸出電壓過(guò)高或過(guò)低的問(wèn)題，電路亦可使用較少的元件，相較于此現(xiàn)有技術(shù)而言，可 降低制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電 路及其控制電路與方法。該諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路具有連續(xù)可調(diào)整的整流電路輸出，可 避免整流電路的輸出電壓過(guò)高或過(guò)低的問(wèn)題，電路亦可使用較少的元件，可降低制造成本。
[0011] 為達(dá)上述目的，就其中一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路， 其具有一整流輸出負(fù)載阻抗(Load Impedance of Rectified Output)，該諧振式無(wú)線(xiàn)電源 接收電路包含:一接收電路，該接收電路包含至少一接收線(xiàn)圈；一可調(diào)式阻抗匹配電路，與 該接收電路耦接，該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路接收一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸 出；一整流電路，與該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路耦接，該整流電路將該諧振輸出整 流成為一整流輸出（Rectified Output)，該整流輸出包括一整流輸出電壓及一整流輸出電 流;一直流直流轉(zhuǎn)換電路，與該整流電路及一負(fù)載耦接，該直流直流轉(zhuǎn)換電路將該整流輸出 轉(zhuǎn)換成為一直流轉(zhuǎn)換輸出，傳送至該負(fù)載，其中該整流輸出負(fù)載阻抗包括該直流直流轉(zhuǎn)換 電路的輸入阻抗；以及一回授及補(bǔ)償控制電路，與該整流電路及該可調(diào)式阻抗匹配電路耦 接，該回授及補(bǔ)償控制電路根據(jù)該整流輸出電壓以及該整流輸出電流，產(chǎn)生一阻抗控制訊 號(hào)，用以控制該可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗，以調(diào)節(jié)該整流輸出負(fù)載阻抗為一默認(rèn)的阻抗 值。
[0012] 在一較佳實(shí)施例中，該回授及補(bǔ)償控制電路，與該整流電路及該可調(diào)式阻抗匹配 電路耦接，該回授及補(bǔ)償控制電路，根據(jù)該整流輸出電壓，產(chǎn)生一阻抗控制訊號(hào)，用以控制 該可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗，以調(diào)節(jié)該整流輸出電壓為一默認(rèn)的電壓值。
[0013] 在一較佳實(shí)施例中，該回授及補(bǔ)償控制電路，與該直流直流轉(zhuǎn)換電路耦接;該回授 及補(bǔ)償控制電路，還根據(jù)該整流輸出電壓以及該整流輸出電流，產(chǎn)生一轉(zhuǎn)換控制訊號(hào)，用以 控制該直流直流轉(zhuǎn)換電路的該輸出電流，使得該整流輸出電壓不小于一默認(rèn)的電壓下限 值。
[0014] 在一較佳實(shí)施例中，該回授及補(bǔ)償控制電路包含一比較電路，該比較電路將該整 流輸出電壓與一參考電壓相比較，該回授及補(bǔ)償控制電路根據(jù)該比較電路的輸出訊號(hào)，產(chǎn) 生該阻抗控制訊號(hào)。
[0015] 在一較佳實(shí)施例中，該回授及補(bǔ)償控制電路包含一比較電路，該比較電路將該整 流輸出電壓與一參考電壓相比較，該回授及補(bǔ)償控制電路根據(jù)該比較電路的輸出訊號(hào)，產(chǎn) 生該阻抗控制訊號(hào)，用以控制該可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗，使得該整流輸出電壓不大于 一默認(rèn)的電壓上限值。
[0016] 在一較佳實(shí)施例中，該可調(diào)式阻抗匹配電路包含至少一可變電容電路;該回授及 補(bǔ)償控制電路根據(jù)該阻抗控制訊號(hào)，調(diào)整該可變電容電路的電抗，以調(diào)整該可調(diào)式阻抗匹 配電路的阻抗;其中所述可變電容電路，與該接收電路之間，為串聯(lián)，或并聯(lián)，或串聯(lián)與并聯(lián) 的組合;以及其中所述可變電容電路之間，為串聯(lián)，或并聯(lián)，或串聯(lián)與并聯(lián)的組合。
[0017] 在一較佳實(shí)施例中，該可變電容電路包含至少一可變電容器(varactor);該回授 及補(bǔ)償控制電路根據(jù)該阻抗控制訊號(hào)，改變?cè)摽勺冸娙萜鞯碾娍?，以調(diào)整該可變電容電路 的電抗。
[0018] 在一較佳實(shí)施例中，該可變電容電路包括至少一開(kāi)關(guān)與至少一電容器 (capacitor);所述開(kāi)關(guān)與所述電容器之間，為串聯(lián)，或并聯(lián)，或串聯(lián)與并聯(lián)的組合;該回授 及補(bǔ)償控制電路根據(jù)該阻抗控制訊號(hào)，控制所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通或不導(dǎo)通，以調(diào)整該可變電容 電路的電抗。
[0019]為達(dá)上述目的，就另一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明也提供了回授及補(bǔ)償控制電路，用以控制 一諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，該諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其具有一整流輸出負(fù)載阻抗 (Load Impedance of Rectified Output)，該諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路包含：一接收電路， 該接收電路包含至少一接收線(xiàn)圈；一可調(diào)式阻抗匹配電路，與該接收電路耦接，該可調(diào)式阻 抗匹配電路及該接收電路接收一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸出；一整流電路，與該可調(diào)式阻 抗匹配電路及該接收電路耦接，該整流電路將該諧振輸出整流成為一整流輸出(Rectified Output )，該整流輸出包括一整流輸出電壓及一整流輸出電流;一直流直流轉(zhuǎn)換電路，與該 整流電路及一負(fù)載耦接，該直流直流轉(zhuǎn)換電路將該整流輸出轉(zhuǎn)換成為一直流轉(zhuǎn)換輸出，傳 送至該負(fù)載，其中該整流輸出負(fù)載阻抗包括該直流直流轉(zhuǎn)換電路的輸入阻抗;其中該回授 及補(bǔ)償控制電路，與該整流電路及該可調(diào)式阻抗匹配電路耦接，該回授及補(bǔ)償控制電路包 含:一參考電壓產(chǎn)生器，根據(jù)該整流輸出電流，產(chǎn)生第一參考電壓，其中該第一參考電壓對(duì) 應(yīng)于該整流輸出電流與一預(yù)設(shè)的阻抗值相乘；以及一阻抗控制器，根據(jù)該整流輸出電壓與 該第一參考電壓產(chǎn)生一阻抗控制訊號(hào)，用以控制該可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗，使得該整 流輸出電壓對(duì)應(yīng)于該第一參考電壓，以調(diào)節(jié)該整流輸出負(fù)載阻抗于該默認(rèn)的阻抗值。
[0020] 為達(dá)上述目的，就再一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種控制諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電 路的方法，該諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路具有一整流輸出負(fù)載阻抗（Load Impedance of Rectified Output)，該諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路包含：一接收電路，該接收電路包含至少 一接收線(xiàn)圈；一可調(diào)式阻抗匹配電路，與該接收電路耦接，該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收 電路接收一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸出；一整流電路，與該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收 電路親接，該整流電路將該諧振輸出整流成為一整流輸出（Rectif ied Output )，該整流輸 出包括一整流輸出電壓及一整流輸出電流;一直流直流轉(zhuǎn)換電路，與該整流電路及一負(fù)載 耦接，該直流直流轉(zhuǎn)換電路將該整流輸出轉(zhuǎn)換成為一直流轉(zhuǎn)換輸出，傳送至該負(fù)載，其中該 整流輸出負(fù)載阻抗包括該直流直流轉(zhuǎn)換電路的輸入阻抗;其中該控制方法包含:根據(jù)該整 流輸出電壓以及該整流輸出電流，產(chǎn)生一阻抗控制訊號(hào)；以及根據(jù)該阻抗控制訊號(hào)，控制該 可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗，以調(diào)節(jié)該整流輸出負(fù)載阻抗為一默認(rèn)的阻抗值。
[0021] 為達(dá)上述目的，就再一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，包 含:一接收電路，該接收電路包含至少一接收線(xiàn)圈；一可調(diào)式阻抗匹配電路，與該接收電路 耦接，該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路接收一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸出；一整流電 路，與該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路耦接，該整流電路將該諧振輸出整流成為一整 流輸出（Rectified Output)，該整流輸出包括一整流輸出電壓及一整流輸出電流;一直流 直流轉(zhuǎn)換電路，與該整流電路及一負(fù)載耦接，該直流直流轉(zhuǎn)換電路將該整流輸出轉(zhuǎn)換成為 一直流轉(zhuǎn)換輸出，傳送至該負(fù)載；以及一回授及補(bǔ)償控制電路，與該整流電路及該可調(diào)式阻 抗匹配電路耦接，該回授及補(bǔ)償控制電路，根據(jù)該整流輸出電壓，產(chǎn)生一阻抗控制訊號(hào)，用 以控制該可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗，以調(diào)節(jié)該整流輸出電壓于一默認(rèn)的電壓值。
[0022] 為達(dá)上述目的，就再一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種回授及補(bǔ)償控制電路，用以控 制一諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，該諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路包含:一接收電路，該接收電路 包含至少一接收線(xiàn)圈；一可調(diào)式阻抗匹配電路，與該接收電路耦接，該可調(diào)式阻抗匹配電路 及該接收電路接收一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸出；一整流電路，與該可調(diào)式阻抗匹配電路 及該接收電路親接，該整流電路將該諧振輸出整流成為一整流輸出（Rectif ied Output)， 該整流輸出包括一整流輸出電壓及一整流輸出電流；以及一直流直流轉(zhuǎn)換電路，與該整流 電路及一負(fù)載耦接，該直流直流轉(zhuǎn)換電路將該整流輸出轉(zhuǎn)換成為一直流轉(zhuǎn)換輸出，傳送至 該負(fù)載;其中該回授及補(bǔ)償控制電路與該整流電路及該可調(diào)式阻抗匹配電路耦接;該回授 及補(bǔ)償控制電路包含:一比較電路，根據(jù)該整流輸出電壓與第一參考電壓產(chǎn)生一誤差放大 訊號(hào)；以及一阻抗控制器，根據(jù)該誤差放大訊號(hào)，產(chǎn)生一阻抗控制訊號(hào)，用以控制該可調(diào)式 阻抗匹配電路的阻抗，以調(diào)節(jié)該整流輸出電壓于一默認(rèn)的電壓值。
[0023]為達(dá)上述目的，就再一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種控制諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電 路的方法，該諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路包含：一接收電路，該接收電路包含至少一接收線(xiàn) 圈；一可調(diào)式阻抗匹配電路，與該接收電路耦接，該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路接收 一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸出；一整流電路，與該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路耦接， 該整流電路將該諧振輸出整流成為一整流輸出（Rectified Output)，該整流輸出包括一整 流輸出電壓及一整流輸出電流；以及一直流直流轉(zhuǎn)換電路，與該整流電路及一負(fù)載耦接，該 直流直流轉(zhuǎn)換電路將該整流輸出轉(zhuǎn)換成為一直流轉(zhuǎn)換輸出，傳送至該負(fù)載;該控制方法包 含:根據(jù)該整流輸出電壓，產(chǎn)生一阻抗控制訊號(hào)；以及根據(jù)該阻抗控制訊號(hào)，控制該可調(diào)式 阻抗匹配電路的阻抗，以調(diào)節(jié)該整流輸出電壓為一默認(rèn)的電壓值。
[0024]以下通過(guò)具體實(shí)施例詳加說(shuō)明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其 所達(dá)成的功效。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1A，1B及1C顯示一種現(xiàn)有技術(shù)的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路及其相關(guān)電路的示意 圖；
[0026]圖2A-2B顯示另一種現(xiàn)有技術(shù)的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路；
[0027]圖3顯示本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的一實(shí)施例方塊圖，以及諧振式無(wú)線(xiàn) 電源系統(tǒng)不意圖；
[0028]圖4A顯示本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的另一實(shí)施例方塊圖；
[0029]圖4B顯示本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中回授及補(bǔ)償控制電路的一實(shí)施 例方塊圖；
[0030] 圖5顯示本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的等效電路模型；
[0031] 圖6,7為對(duì)應(yīng)于圖5電路的仿真曲線(xiàn)圖；
[0032] 圖8顯示本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的另一實(shí)施例；
[0033]圖9A，9B為對(duì)應(yīng)于圖8電路的訊號(hào)波形示意圖。
[0034]圖10A顯示本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的另一實(shí)施例。
[0035] 圖10B顯示本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中回授及補(bǔ)償控制電路的一實(shí) 施例方塊圖；
[0036] 圖11為對(duì)應(yīng)于圖ΙΟΑ,ΙΟΒ電路的訊號(hào)波形示意圖；
[0037] 圖圖12A顯示本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的另一實(shí)施例；
[0038] 圖12B顯示本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中回授及補(bǔ)償控制電路的一實(shí) 施例方塊圖；
[0039]圖13為對(duì)應(yīng)于圖12A，12B電路的訊號(hào)波形示意圖；
[0040] 圖14A-14D及圖15A-15E顯示本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中接收電路與 可調(diào)式阻抗匹配電路的組合的幾個(gè)實(shí)施例；
[0041] 圖16顯示本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中可變電容電路的一種實(shí)施例； [0042]圖17A-17D顯示本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中可變電容電路的另外幾 種實(shí)施例。
[0043] 圖中符號(hào)說(shuō)明
[0044] 1,2,3 諧振式無(wú)線(xiàn)電源系統(tǒng)
[0045] 20 諧振式無(wú)線(xiàn)電源發(fā)送電路
[0046] 21 電源
[0047] 22 驅(qū)動(dòng)電路
[0048] 23 阻抗匹配電路
[0049] 24 發(fā)送電路
[0050] 30,30'，30" 諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路
[0051] 31,311,312 接收電路
[0052] 32,321,322 阻抗匹配電路
[0053] 33 整流電路
[0054] 34 直流直流轉(zhuǎn)換電路
[0055] 35 負(fù)載
[0056] 350 電池
[0057] 36 可調(diào)式阻抗匹配電路
[0058] 361,362,363 可變電容電路
[0059] 37,37'，37" 回授與補(bǔ)償控制電路
[0060] 370 可變電容電路
[0061 ] 371 比較電路
[0062] 372 參考電壓產(chǎn)生器
[0063] 373,373'，373" 阻抗控制電路
[0064] 38 1倍/2倍主動(dòng)式整流電路
[0065] 40 無(wú)線(xiàn)場(chǎng)
[0066] 50~53 諧振式無(wú)線(xiàn)電源系統(tǒng)
[0067] 61~69 諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路
[0068] Cl，Cd，Cdl，Cdn，Cs 阻抗匹配電容
[0069] CDC 直流阻隔電容
[0070] D1 可變電容器
[0071] IBAT 充電電流
[0072] IBCC 固定電流模式充電電流值
[0073] I SEN 與整流輸出電流IRECT相關(guān)的訊號(hào)
[0074] LI, Ls 接收線(xiàn)圈
[0075] Nodel ,Node2 端點(diǎn)
[0076] RB 直流偏壓電阻
[0077] RL 等效負(fù)載電阻
[0078] Rs 雜散電阻
[0079] Sl,Sn 開(kāi)關(guān)
[0080] VBAT 電池充電電壓
[0081 ] VCTRL,VCTRL1,VCTRL2 阻抗控制訊號(hào)
[0082] VE 誤差訊號(hào)
[0083] Vin 等效電源
[0084] V0 等效輸出電壓
[0085] VRECT 整流輸出電壓
[0086] VREF 參考電壓
[0087] VSEN 與整流輸出電壓VRECT相關(guān)的訊號(hào)
[0088] ZRECT 整流輸出負(fù)載阻抗
[0089] Zo 輸出阻抗
【具體實(shí)施方式】
[0090]請(qǐng)參閱圖3,圖中所示為諧振式無(wú)線(xiàn)電源系統(tǒng)3,包含諧振式無(wú)線(xiàn)電源發(fā)送電路20， 以及諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30,其中諧振式無(wú)線(xiàn)電源發(fā)送電路20可為圖1A中的諧振式無(wú) 線(xiàn)電源發(fā)送電路20,而諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
[0091]圖3中，諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30包含接收電路31，可調(diào)式阻抗匹配電路36,其 與接收電路31耦接，整流電路33,其與可調(diào)式阻抗匹配電路36及接收電路31耦接，直流直流 轉(zhuǎn)換電路34，其與整流電路33耦接，負(fù)載35，其與直流直流轉(zhuǎn)換電路34耦接。
[0092]圖3中諧振式無(wú)線(xiàn)電源發(fā)送電路20將電源功率發(fā)送至無(wú)線(xiàn)場(chǎng)40中（例如但不限于 磁場(chǎng)，電場(chǎng)，電磁場(chǎng)）；發(fā)送至無(wú)線(xiàn)場(chǎng)40中的功率，由諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30在無(wú)線(xiàn)場(chǎng)40 中，通過(guò)接收電路31與可調(diào)式阻抗匹配電路36的諧振作用，以例如但不限于耦合、感應(yīng)或捕 捉的方式來(lái)接收無(wú)線(xiàn)場(chǎng)40中的功率，并經(jīng)整流電路33整流，再經(jīng)直流直流轉(zhuǎn)換電路34轉(zhuǎn)換 后，產(chǎn)生直流轉(zhuǎn)換輸出至負(fù)載35,以達(dá)成無(wú)線(xiàn)功率傳輸;其中，直流直流轉(zhuǎn)換電路34可為例 如但不限于充電電路(charger)，負(fù)載35可為例如但不限于電池或是其他種類(lèi)的具有操作 功能的電路；圖3中，本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30還包含了回授及補(bǔ)償控制電路 37,回授及補(bǔ)償控制電路37與整流電路33及可調(diào)式阻抗匹配電路36,且/或直流直流轉(zhuǎn)換電 路34耦接，其可根據(jù)多種訊號(hào)，產(chǎn)生阻抗控制訊號(hào)以控制可調(diào)式阻抗匹配電路36且/或直流 直流轉(zhuǎn)換電路34，其細(xì)節(jié)詳述于后。
[0093]由于如圖3所示的諧振式無(wú)線(xiàn)電源系統(tǒng)3采用諧振的原理，因此:諧振式無(wú)線(xiàn)電源 發(fā)送電路20送出的諧振頻率偏移原設(shè)定的諧振頻率，或接收端耦合位置不同，或是多個(gè)諧 振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路同時(shí)親合接收功率等等情形之下，可能會(huì)發(fā)生偏離諧振（off resonance)。偏離諧振若未做修正或控制，會(huì)導(dǎo)致功率耗損，或是接收電壓過(guò)低(例如但不 限于本實(shí)施例的整流電路33的整流輸出電壓），造成后級(jí)電路無(wú)法正常工作(例如但不限于 本實(shí)施例的直流直流轉(zhuǎn)換電路34以及負(fù)載35)。此外，諧振式無(wú)線(xiàn)電源發(fā)送電路與振式無(wú)線(xiàn) 電源接收電路的距離也可能導(dǎo)致接收電壓過(guò)低或過(guò)高;再者，由于無(wú)線(xiàn)電源傳輸?shù)膽?yīng)用愈 來(lái)愈廣泛，在某些場(chǎng)合中，諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30亦可能接收到其他非對(duì)應(yīng)的諧振式 無(wú)線(xiàn)電源系統(tǒng)所送出的無(wú)線(xiàn)功率，例如但不限于其他不同種類(lèi)的諧振式無(wú)線(xiàn)電源系統(tǒng)，或 是其他無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)等的發(fā)送電路所送出的無(wú)線(xiàn)功率（例如但不限于NFC，Near Field Communication近場(chǎng)通訊），在這些未預(yù)期的情況下，諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30感應(yīng)接收 進(jìn)來(lái)的電壓有可能太大(例如但不限于本實(shí)施例的整流電路33的整流輸出電壓），而任何原 因?qū)е碌碾妷哼^(guò)高，都可能造成諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30的內(nèi)部電路或負(fù)載(例如但不 限于本實(shí)施例的直流直流轉(zhuǎn)換電路34以及負(fù)載35)損壞。
[0094]圖3中，本發(fā)明提出的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30通過(guò)回授及補(bǔ)償控制電路37,用 以控制可調(diào)式阻抗匹配電路36,且/或控制直流直流轉(zhuǎn)換電路34,可以使諧振式無(wú)線(xiàn)電源接 收電路30達(dá)成數(shù)種控制模式，以克服上述的缺點(diǎn)，細(xì)節(jié)將詳述于后。
[0095]請(qǐng)參閱圖4A，諧振式無(wú)線(xiàn)電源系統(tǒng)50包含諧振式無(wú)線(xiàn)電源發(fā)送電路20及本發(fā)明的 諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的一種更具體的實(shí)施例(諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30)，本實(shí)施例 可達(dá)成"固定整流輸出負(fù)載阻抗"（Constant Load Impedance of Rectified Output)的控 制方式。圖4A中諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30包含接收電路31，該接收電路31包含至少一接 收線(xiàn)圈L1;可調(diào)式阻抗匹配電路36,其與接收電路31耦接，該可調(diào)式阻抗匹配電路36及該接 收電路31接收一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸出；整流電路33,其與可調(diào)式阻抗匹配電路36及 接收電路31耦接，整流電路33將該諧振輸出整流成為一整流輸出，該整流輸出包括整流輸 出電壓VRECT以及整流輸出電流IRECT;直流直流轉(zhuǎn)換電路34，其與整流電路33耦接；負(fù)載 35,其與直流直流轉(zhuǎn)換電路34耦接，直流直流轉(zhuǎn)換電路34將整流輸出轉(zhuǎn)換成為一直流轉(zhuǎn)換 輸出，傳送至負(fù)載35,其中該整流輸出的后級(jí)電路構(gòu)成對(duì)該整流輸出而言的負(fù)載阻抗(整流 輸出負(fù)載阻抗），此整流輸出負(fù)載阻抗例如但不限于為或包括該直流直流轉(zhuǎn)換電路34的輸 入阻抗；以及回授及補(bǔ)償控制電路37,其與整流電路33及可調(diào)式阻抗匹配電路36耦接，回授 及補(bǔ)償控制電路37根據(jù)整流輸出電壓VRECT以及整流輸出電流IRECT，產(chǎn)生阻抗控制訊號(hào) VCTRL，用以控制可調(diào)式阻抗匹配電路36的阻抗，以調(diào)節(jié)整流輸出負(fù)載阻抗為一默認(rèn)的阻抗 值(所述"預(yù)設(shè)"的阻抗值可為一固定值、或可調(diào)整的可變動(dòng)值，下同。）在一實(shí)施例中，該預(yù) 設(shè)的阻抗值較佳為不小于一參考阻抗值;在一實(shí)施例中，該整流輸出負(fù)載阻抗較佳為一固 定值，以達(dá)成固定整流輸出負(fù)載阻抗(Constant Load Impedance of Rectified Output) 的控制方式。
[0096]請(qǐng)參閱圖4B，圖中所示為如圖4A中本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中回授 及補(bǔ)償控制電路的一種更具體的實(shí)施例（回授及補(bǔ)償控制電路37)。圖4B中回授及補(bǔ)償控制 電路37包含參考電壓產(chǎn)生器372,以及阻抗控制電路373,其與參考電壓產(chǎn)生器372耦接;其 中參考電壓產(chǎn)生器372根據(jù)與整流輸出電流IRECT相關(guān)的訊號(hào)ISEN產(chǎn)生一參考電壓VREF，此 參考電壓VREF對(duì)應(yīng)于整流輸出電壓VRECT的目標(biāo)值，例如但不限于對(duì)應(yīng)于整流輸出電流 IRECT與一預(yù)設(shè)的阻抗值的乘積;阻抗控制電路373根據(jù)參考電壓VREF以及與整流輸出電壓 VRECT相關(guān)的訊號(hào)VSEN，產(chǎn)生阻抗控制訊號(hào)VCTRL，用以控制可調(diào)式阻抗匹配電路36的阻抗， 使得整流輸出電壓VRECT與整流輸出電流IRECT，以及整流輸出負(fù)載阻抗的關(guān)系，如下式所 示：
[0097] Vrect=ZrectX Irect
[0098] 其中ZRECT為整流輸出負(fù)載阻抗的上述默認(rèn)阻抗值;在一實(shí)施例中，該預(yù)設(shè)的阻抗 值較佳為不小于一參考阻抗值;在一實(shí)施例中，該整流輸出負(fù)載阻抗較佳宜調(diào)節(jié)為一固定 值，以達(dá)成固定整流輸出負(fù)載阻抗（Constant Load Impedance of Rectified Output)的 控制方式。
[0099] 請(qǐng)參閱圖5,圖中示出了本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的等效電路示意圖，等 效電路30包含由接收電路感應(yīng)輸入的等效電源Vin，接收電路的接收線(xiàn)圈的等效電路Ls，阻 抗匹配電容Cs，可調(diào)式阻抗匹配電容Cd(舉例而言，Cs與Cd組合而成前述實(shí)施例的可調(diào)式阻 抗匹配電路36)，回路中的雜散電阻Rs，諧振接收后的等效輸出電壓Vo(例如但不限于前述 實(shí)施例的整流電路33的整流輸出電壓;其中整流電路的小訊號(hào)等效電路為短路），以及負(fù)載 等效電阻RL(例如但不限于包含前述實(shí)施例的直流直流轉(zhuǎn)換電路34的等效輸入阻抗）。
[0100] 圖6所示為圖5的等效電路30的等效輸出電壓Vo的電壓增益曲線(xiàn)圖，在例如但不限 于6.181他的操作頻率下（如圖中箭號(hào)處），0(1為不同電容值時(shí)，如圖中所示的1??、100??、 200pF、300pF，等效電路30的電壓增益為4條不同的曲線(xiàn)，圖中顯示，在例如但不限于 6.18MHz的操作頻率下，通過(guò)控制Cd可改變諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的電壓增益。
[0101] 圖7為圖5的等效電路30的等效輸出電壓Vo曲線(xiàn)圖，圖中所示為不同Cd值之下（如 圖中所示的200??、400??、600??、800??)，相對(duì)于負(fù)載電阻值的電壓曲線(xiàn)；圖中顯示，負(fù)載等 效電阻RL值較高時(shí)(例如但不限于100歐姆或以上），改變電容Cd可以使等效輸出電壓Vo具 有較大的變化。
[0102] 請(qǐng)參閱圖8,圖8示出了本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的更具體的實(shí)施例（諧 振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路51)，諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路51包含可調(diào)式阻抗匹配電路36,在本 實(shí)施例中，可調(diào)式阻抗匹配電路36包括例如但不限于圖中所示，由阻抗匹配電容Cs、Cdl~ Cdn，以及相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)S1~Sn，所述元件組成了可變電容電路，通過(guò)控制可調(diào)式阻抗匹配 電路36的阻抗(例如但不限于通過(guò)控制圖中所示的開(kāi)關(guān)S1~Sn的導(dǎo)通或不導(dǎo)通），可達(dá)成如 前述的電壓或電壓增益的變化;其他種類(lèi)的可調(diào)式阻抗匹配電路的實(shí)施方式將于后詳述。 諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路51還包含了整流電路33(例如但不限于圖中所示的全波整流器）， 負(fù)載35(例如但不限于圖中所示的電池350 )，以及直流直流轉(zhuǎn)換電路34(此處直流直流轉(zhuǎn)換 電路34的功能為充電電路）。
[0103] 圖8中諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路51經(jīng)感應(yīng)接收的電源經(jīng)全波整流濾波之后可得整 流輸出電壓VRECT，整流輸出電流IRECT。諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路51并且具有輸出阻抗Zo， 其為負(fù)載(例如圖標(biāo)的電池350)的等效阻抗，以及整流輸出負(fù)載阻抗ZRECT，其為整流輸出 所見(jiàn)的整體負(fù)載(例如但不限于圖中所示的直流直流轉(zhuǎn)換電路34及電池350)的等效阻抗。
[0104] 請(qǐng)繼續(xù)參閱圖8,如前述，回授及補(bǔ)償控制電路(可如圖4B的回授及補(bǔ)償控制電路 37)，根據(jù)整流輸出電流IRECT的電流值，通過(guò)改變可調(diào)式阻抗匹配電路36的等效阻抗(在圖 8中，可控制圖中所示的開(kāi)關(guān)S1~Sn的導(dǎo)通或不導(dǎo)通），以控制整流輸出電壓VRECT，使得整 流輸出電壓VRECT與整流輸出電流IRECT，以及整流輸出負(fù)載阻抗的關(guān)系，如下式所示：
[0105] Vrect=Zrect X Irect
[0106] 其中ZRECT為整流輸出負(fù)載阻抗的默認(rèn)的阻抗值;在一實(shí)施例中，該預(yù)設(shè)的阻抗值 較佳為不小于一參考阻抗值;在一實(shí)施例中，該整流輸出負(fù)載阻抗較佳宜調(diào)節(jié)為一固定值 (例如但不限于圖7所示的100歐姆），以達(dá)成固定整流輸出負(fù)載阻抗（Constant Load Impedance of Rectified Output)的控制方式。
[0107] 上述本發(fā)明的固定整流輸出負(fù)載阻抗的控制方式，可讓諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路 51獲得較大的電壓，或電壓增益變化，使得即使在如前述的偏離諧振或因諧振式無(wú)線(xiàn)電源 發(fā)送電路與振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的距離太遠(yuǎn)等其他較為不利的接收條件之下，后級(jí)電路 (例如但不限于圖中所示的直流直流轉(zhuǎn)換電路34及電池350)仍得以獲得較佳的工作電壓， 且/或可以獲得較佳的電源傳輸效率。
[0108] 圖9A為圖8在時(shí)間軸上的電壓與電流仿真示意圖，VRECT為整流輸出電壓，IRECT為 整流輸出電流，VBAT為電池充電電壓，IBAT為電池充電電流。如圖所示，在5S到17S之間，充 電電路34操作在例如但不限于圖中的恒定電流模式(CC mode,Constant Current Mode)， 電池350的充電電流IBAT為一定值，同時(shí)由于不斷地有充電電流IBAT流入電池350,電池350 的充電電壓VBAT為一固定斜率上升，在控制整流輸出負(fù)載阻抗成為一默認(rèn)的阻抗值ZRECT 的前提之下，整流輸出電壓VRECT以及整流輸出電流IRECT亦呈現(xiàn)固定斜率上升的波形，因 此其整流輸出負(fù)載阻抗可如圖9B所示，在5S到17S之間，維持預(yù)設(shè)的阻抗值ZRECT(例如圖中 所示的固定值100歐姆），使得如圖8的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路51可獲得如前所述固定整 流輸出負(fù)載阻抗的控制方式的優(yōu)點(diǎn)。
[0109] 除了調(diào)節(jié)整流輸出負(fù)載阻抗于默認(rèn)的固定值，以達(dá)成最佳的電源傳輸效率之外， 本發(fā)明也可以做另一種應(yīng)用。請(qǐng)參閱圖8,以此諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路51為例，在某些情 況下，整流輸出電壓VRECT可能無(wú)法達(dá)到后級(jí)電路(例如但不限于圖中所示的直流直流轉(zhuǎn)換 電路34)所需的電壓，造成整體電路無(wú)法工作而失效，其原因例如可能是因?yàn)橹绷髦绷鬓D(zhuǎn)換 電路34的輸出電流過(guò)大，或是由于前述的不利于接收的種種因素，而使得感應(yīng)接收到的功 率太小所致;對(duì)此，本發(fā)明提出一種固定整流輸出電壓(Constant VRECT)的控制方式，可避 免上述的問(wèn)題，細(xì)節(jié)詳述如后。
[0110] 請(qǐng)參閱圖10A，諧振式無(wú)線(xiàn)電源系統(tǒng)52包含諧振式無(wú)線(xiàn)電源發(fā)送電路20及諧振式 無(wú)線(xiàn)電源接收電路30'，其中諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30'為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。本實(shí) 施例可達(dá)成固定整流輸出電壓(Constant VRECT)的控制方式。本實(shí)施例與圖4A的實(shí)施例類(lèi) 似，其主要差別為，圖10A中本實(shí)施例的回授及補(bǔ)償控制電路37相較于圖4A的實(shí)施例而言， 減少了與整流輸出電流有關(guān)的訊號(hào)輸入。
[0111] 圖10B示出了圖10A中回授及補(bǔ)償控制電路一種更具體的實(shí)施方式（回授及補(bǔ)償控 制電路37'），回授及補(bǔ)償控制電路37'包含一比較電路371與一阻抗控制電路373'，比較電 路371將與整流輸出電壓VRECT相關(guān)的訊號(hào)VSEN(例如但不限于為VRECT本身或VRECT的分 壓)與參考電壓VREF做比較，產(chǎn)生一誤差訊號(hào)VE，阻抗控制電路373 '根據(jù)誤差訊號(hào)VE產(chǎn)生阻 抗控制訊號(hào)VCTRL，用以控制可調(diào)式阻抗匹配電路36的阻抗，使得整流輸出電壓VRECT維持 在一默認(rèn)的電壓值(所述"默認(rèn)"的電壓值可為一固定值、或可調(diào)整的可變動(dòng)值，下同）；在一 實(shí)施例中，該默認(rèn)的電壓值較佳為一固定值，以達(dá)成固定整流輸出電壓(Constant VRECT) 的控制方式。
[0112] 其中VRECT參考電壓設(shè)定如以下算式所示：
[0113]
[0114]
[0115] 其中ZRECT為整流輸出負(fù)載阻抗的默認(rèn)的阻抗值，VBAT為電池電壓(其中電池例如 可為圖8的電池350)，IBCC為充電電路(此處充電電路對(duì)應(yīng)于前述的直流直流轉(zhuǎn)換電路34， 下同）操作于固定電流充電模式時(shí)的充電電流值;上述的模擬結(jié)果如圖11所示，充電電路操 作在固定電流充電模式或是固定電壓充電模式下，整流輸出電壓VRECT皆維持在一固定電 壓值。
[0116] 此外，圖ΙΟΑ,ΙΟΒ所示的實(shí)施例，亦可應(yīng)用于過(guò)高壓保護(hù)（Overvoltage Protection)以保護(hù)系統(tǒng)電路。如前所述，由于種種原因（例如但不限于因?yàn)榻邮盏狡渌?對(duì)應(yīng)的諧振式無(wú)線(xiàn)電源系統(tǒng)(未示出）所發(fā)送出的無(wú)線(xiàn)功率），有可能造成諧振式無(wú)線(xiàn)電源 接收電路30的輸出電壓(例如但不限于整流輸出電壓VRECT)過(guò)高，以致后級(jí)電路的損壞，而 本實(shí)施例可解決此一問(wèn)題?；厥诩把a(bǔ)償控制電路37的比較電路371，將與整流輸出電壓 VRECT相關(guān)的訊號(hào)VSEN與參考電壓VREF相比較，當(dāng)VSEN趨近于或大于參考電壓VREF時(shí)，回授 及補(bǔ)償控制電路37可控制可調(diào)式阻抗匹配電路36的阻抗，以使整流輸出電壓VRECT降低，以 達(dá)成過(guò)高壓保護(hù)的功效。
[0117] 請(qǐng)參閱圖12A，諧振式無(wú)線(xiàn)電源系統(tǒng)53包含諧振式無(wú)線(xiàn)電源發(fā)送電路20及諧振式 無(wú)線(xiàn)電源接收電路30"，其中諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路30"為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。本實(shí) 施例可達(dá)成保證最低整流輸出電壓(Minimum VRECT)的控制方式。本實(shí)施例與圖4A的實(shí)施 例類(lèi)似，其主要差別為，圖12A中本實(shí)施例的回授及補(bǔ)償控制電路37"相較于圖4A的實(shí)施例 而言，增加了一輸出，耦接于直流直流轉(zhuǎn)換電路34,而本實(shí)施例的主要用意，在于根據(jù)整流 輸出電壓VRE CT以及整流輸出電流I RE CT，產(chǎn)生阻抗控制訊號(hào)VCTRL1以及轉(zhuǎn)換控制訊號(hào) VCTRL2,其中阻抗控制訊號(hào)VCTRL1，用以控制可調(diào)式阻抗匹配電路36的阻抗，轉(zhuǎn)換控制訊號(hào) VCTRL2,用以控制（例如但不限于降低)直流直流轉(zhuǎn)換電路34的輸出電流(例如但不限于充 電電路的充電電流），使得該整流輸出電壓VRECT不小于一默認(rèn)的電壓值，達(dá)成保證最低整 流輸出電壓(Minimum VRECT)的控制方式，以解決前述整流輸出電壓VRECT不足造成的整體 電路失效問(wèn)題。此外，當(dāng)整流輸出電壓VRECT高于該默認(rèn)的電壓值時(shí)，直流直流轉(zhuǎn)換電路34 的輸出電流可維持在正常設(shè)定值;上述的最低整流輸出電壓(Minimum VRECT)的控制方式， 可以搭配前述的固定整流輸出負(fù)載阻抗的控制方式，或固定整流輸出電壓的控制方式操 作。
[0118] 請(qǐng)參閱圖12B，圖中示出上述回授及補(bǔ)償控制電路37"的一具體實(shí)施例，回授及補(bǔ) 償控制電路37包含比較電路371，以及阻抗控制電路373"；其中比較電路371將與整流輸出 電壓VRECT相關(guān)的訊號(hào)VSEN與參考電壓VREF相比較，產(chǎn)生一誤差訊號(hào)VE，阻抗控制電路373" 根據(jù)誤差訊號(hào)VE以及與整流輸出電流IRECT相關(guān)的訊號(hào)I SEN，產(chǎn)生阻抗控制訊號(hào)VCTRL 1以 及轉(zhuǎn)換控制訊號(hào)VCTRL2。
[0119] 圖13標(biāo)出圖12A、12B電路示意圖的仿真結(jié)果，其為保證最低整流輸出電壓 (Minimum VRECT)的控制方式，搭配固定整流輸出電壓(Constant VRECT)的控制方式的使 用情況，如圖13中的T1~T2的區(qū)間，若直流直流轉(zhuǎn)換電路34的輸出電流太大(如前述的電池 充電電流IBAT)會(huì)造成整流輸出電壓VRECT下降，當(dāng)整流輸出電壓VRECT下降到默認(rèn)的參考 電壓VREF時(shí)，通過(guò)回授及補(bǔ)償控制電路37的控制，在圖中的T2~T3的區(qū)間，可減少電池充電 電流IBAT以維持整流輸出電壓VRECT在最低電壓（例如但不限于該默認(rèn)的參考電壓VREF)， 使系統(tǒng)能持續(xù)正常運(yùn)作；而在圖中T1~T3的區(qū)間之外，則為固定整流輸出電壓(Constant VRECT)的控制方式。
[0120] 如前所述的可調(diào)式匹配電路，并不限于圖8中的舉例，請(qǐng)參閱圖14A~14D、15A~ 15E，圖14A~14D、15A~15E所示為本發(fā)明的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路61~69，其中可調(diào)式 阻抗匹配電路36與接收電路31以不同形式組合的可能的實(shí)施例，其中可調(diào)式阻抗匹配電路 36包含至少一可變電容電路(例如361~363)，可調(diào)式阻抗匹配電路36的可變電容電路與接 收電路31，且/或阻抗匹配電容(例如C1)，可為串聯(lián)，并聯(lián)，或?yàn)榇?lián)與并聯(lián)的組合。
[0121] 圖14A中所示的可調(diào)式阻抗匹配電路36與接收電路31為串聯(lián)，其中可調(diào)式阻抗匹 配電路36包含可變電容電路361與阻抗匹配電容C1，可變電容電路361與阻抗匹配電容C1并 聯(lián)；圖14B中所示的可調(diào)式阻抗匹配電路36與接收電路31串聯(lián)，其中可調(diào)式阻抗匹配電路36 包含可變電容電路361;圖14C中所示的可調(diào)式阻抗匹配電路36與接收電路31并聯(lián)，其中可 調(diào)式阻抗匹配電路36包含可變電容電路361與阻抗匹配電容C1，可變電容電路361與阻抗匹 配電容C1并聯(lián)；圖14D中所示的可調(diào)式阻抗匹配電路36與接收電路31并聯(lián)，其中可調(diào)式阻抗 匹配電路36包含可變電容電路361。
[0122] 圖15A~15E中所示的可調(diào)式阻抗匹配電路36與接收電路31為串聯(lián)與并聯(lián)的組合。 圖15A中所示的可調(diào)式阻抗匹配電路36包含可變電容電路361及阻抗匹配電容C1，接收電路 31與阻抗匹配電容C1并聯(lián)之后，再與可變電容電路361串聯(lián)；圖15B中所示的可調(diào)式阻抗匹 配電路36包含可變電容電路361及阻抗匹配電容C1，接收電路31與可變電容電路361并聯(lián)， 再與阻抗匹配電容C1串聯(lián)；圖15C中所示的可調(diào)式阻抗匹配電路36包含可變電容電路361及 362,接收電路31與可變電容電路361并聯(lián)，再與可變電容電路362串聯(lián)。圖1?中所示的可調(diào) 式阻抗匹配電路36包含可變電容電路361及362,接收電路31與可變電容電路362串聯(lián)之后， 再與可變電容電路361并聯(lián)。
[0123] 圖15E中所示的可調(diào)式阻抗匹配電路36包含可變電容電路361、362及363,其中可 變電容電路361、362及363以π形組合后與接收電路31并聯(lián)。
[0124] 上述為可調(diào)式阻抗匹配電路36與接收電路31的幾種可能的鏈接組合，此處所舉的 組合僅為舉例而非限制。
[0125] 前述的各可變電容電路(例如但不限于圖14A~14D、15A~15E中的可變電容電路 361~363)，其可以包含例如但不限于可變電容器(varactor)或電容器與開(kāi)關(guān)的組合，其具 體實(shí)施方式詳述如后。
[0126] 請(qǐng)參閱圖16,圖中所示為前述的可變電容電路，包含電容器與開(kāi)關(guān)組合的一具體 實(shí)施例，圖16中可變電容電路370包含阻抗匹配電容Cdl~Cdn，以及開(kāi)關(guān)S1~Sn，其中ng 1， Cdl~Cdn，與開(kāi)關(guān)S1~Sn分別串聯(lián)之后并聯(lián)形成一電容器與開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的導(dǎo) 通與不導(dǎo)通(例如通過(guò)前述的阻抗控制訊號(hào)），可以改變可變電容電路370的電抗或阻抗。
[0127] 前述的可變電容電路370僅為舉例，其亦可為電容器與開(kāi)關(guān)的其他形式的組合，例 如在Nodel與Node2之間再并聯(lián)或串聯(lián)一個(gè)以上的固定電容器;或是Cdl~Cdn，與開(kāi)關(guān)S1~ Sn分別并聯(lián)之后串聯(lián)形成一電容器與開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò);或是串聯(lián)的電容器與開(kāi)關(guān)組，與并聯(lián)的電 容器與開(kāi)關(guān)組，互相為并聯(lián)或串聯(lián)或并聯(lián)與串聯(lián)的組合;上述的舉例與其他更多可能的電 容器與開(kāi)關(guān)的組合，只要能通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與不導(dǎo)通，而改變可變電容電路370的電抗 或阻抗，即符合本發(fā)明的精神，所述變化為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不予贅述。
[0128] 請(qǐng)參閱圖17A~17D，圖中所示為可變電容電路(例如但不限于圖14A~14D、15A~ 15E中的可變電容電路361~363)的另一類(lèi)別的具體實(shí)施例，其包含至少一可變電容器(如 圖 17A-17D 中的 D1)。
[0129] 在一實(shí)施例中，舉例而言，可變電容器可為一種電壓控制可變電容器，通過(guò)對(duì)其施 加不同的反向偏壓(reverse bias)，可改變其電容值。由于上述的電壓控制可變電容器需 要直流偏壓的操作控制，可變電容電路可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用電路上的直流偏壓電壓耦接需求， 可以包含直流偏壓電阻以及直流阻隔電容，例如但不限于以下的不同形式：圖17A中所示的 可變電容電路364,包含可變電容器D1，直流偏壓電阻RB以及直流阻隔電容⑶C;圖17B中所 示的可變電容電路365,包含可變電容器D1及直流偏壓電阻RB;圖17C中所示的可變電容電 路366,包含可變電容器D1及直流阻隔電容⑶C;圖17D中所示的可變電容電路367,包含可變 電容器D1;上述的可變電容電路364~367,皆可通過(guò)改變VCTRL與D1順向端的電壓差而控制 可變電容電路的電抗及阻抗。
[0130]以上已針對(duì)較佳實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于了 解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來(lái)限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。所說(shuō)明的各個(gè)實(shí)施例，并不限于單獨(dú)應(yīng) 用，亦可以組合應(yīng)用;舉其中一例，保證最低整流輸出電壓的控制方式和過(guò)高壓保護(hù)的控制 方式可以并用，使整流輸出電壓不低于保證的最低值、但也不高于一上限值。在此情況下， 回授及補(bǔ)償控制電路可包含兩組比較電路，與不同的參考電壓相比較。再舉一例，固定整流 輸出負(fù)載阻抗的控制方式，也可以和過(guò)高壓保護(hù)的控制方式并用，使整流輸出電壓不高于 一上限值。由此可知，在本發(fā)明的相同精神下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以思及各種等效變化以及 各種組合，其組合方式甚多，在此不一一列舉說(shuō)明。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)涵蓋上述及其他 所有等效變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其具有一整流輸出負(fù)載阻抗，其特征在于，該諧振式 無(wú)線(xiàn)電源接收電路包含： 一接收電路，該接收電路包含至少一接收線(xiàn)圈； 一可調(diào)式阻抗匹配電路，與該接收電路耦接，該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路接 收一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸出； 一整流電路，與該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路耦接，該整流電路將該諧振輸出 整流成為一整流輸出，該整流輸出包括一整流輸出電壓及一整流輸出電流； 一直流直流轉(zhuǎn)換電路，與該整流電路及一負(fù)載耦接，該直流直流轉(zhuǎn)換電路將該整流輸 出轉(zhuǎn)換成為一直流轉(zhuǎn)換輸出，傳送至該負(fù)載，其中該整流輸出負(fù)載阻抗包括該直流直流轉(zhuǎn) 換電路的輸入阻抗;以及 一回授及補(bǔ)償控制電路，與該整流電路及該可調(diào)式阻抗匹配電路耦接，該回授及補(bǔ)償 控制電路根據(jù)該整流輸出電壓以及該整流輸出電流，產(chǎn)生一阻抗控制訊號(hào)，用以控制該可 調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗，以調(diào)節(jié)該整流輸出負(fù)載阻抗于一默認(rèn)的阻抗值。2. -種諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其特征在于，包含： 一接收電路，該接收電路包含至少一接收線(xiàn)圈； 一可調(diào)式阻抗匹配電路，與該接收電路耦接，該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路接 收一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸出； 一整流電路，與該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路耦接，該整流電路將該諧振輸出 整流成為一整流輸出，該整流輸出包括一整流輸出電壓及一整流輸出電流； 一直流直流轉(zhuǎn)換電路，與該整流電路及一負(fù)載耦接，該直流直流轉(zhuǎn)換電路將該整流輸 出轉(zhuǎn)換成為一直流轉(zhuǎn)換輸出，傳送至該負(fù)載;以及 一回授及補(bǔ)償控制電路，與該整流電路及該可調(diào)式阻抗匹配電路耦接，該回授及補(bǔ)償 控制電路，根據(jù)該整流輸出電壓，產(chǎn)生一阻抗控制訊號(hào)，用以控制該可調(diào)式阻抗匹配電路的 阻抗，以調(diào)節(jié)該整流輸出電壓于一默認(rèn)的電壓值。3. 如權(quán)利要求1所述的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中，該回授及補(bǔ)償控制電路，與該 直流直流轉(zhuǎn)換電路耦接;該回授及補(bǔ)償控制電路，還根據(jù)該整流輸出電壓以及該整流輸出 電流，產(chǎn)生一轉(zhuǎn)換控制訊號(hào)，用以控制該直流直流轉(zhuǎn)換電路的該輸出電流，使得該整流輸出 電壓不小于一默認(rèn)的電壓值。4. 如權(quán)利要求2所述的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中，該回授及補(bǔ)償控制電路，與該 直流直流轉(zhuǎn)換電路耦接;該回授及補(bǔ)償控制電路，還根據(jù)該整流輸出電壓以及該整流輸出 電流，產(chǎn)生一轉(zhuǎn)換控制訊號(hào)，用以控制該直流直流轉(zhuǎn)換電路的該輸出電流，使得該整流輸出 電壓不小于一默認(rèn)的電壓下限值。5. 如權(quán)利要求2所述的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中，該回授及補(bǔ)償控制電路包含一 比較電路，該比較電路將該整流輸出電壓與一參考電壓相比較，該回授及補(bǔ)償控制電路根 據(jù)該比較電路的輸出訊號(hào)，產(chǎn)生該阻抗控制訊號(hào)。6. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中，該回授及補(bǔ)償控 制電路包含一比較電路，該比較電路將該整流輸出電壓與一參考電壓相比較，該回授及補(bǔ) 償控制電路根據(jù)該比較電路的輸出訊號(hào)，產(chǎn)生該阻抗控制訊號(hào)，用以控制該可調(diào)式阻抗匹 配電路的阻抗，使得該整流輸出電壓不大于一默認(rèn)的電壓上限值。7. 如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中，該可調(diào)式阻抗匹 配電路包含至少一可變電容電路;該回授及補(bǔ)償控制電路根據(jù)該阻抗控制訊號(hào)，調(diào)整該可 變電容電路的電抗，以調(diào)整該可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗;其中所述可變電容電路，與該接 收電路之間，為串聯(lián)，或并聯(lián)，或串聯(lián)與并聯(lián)的組合；以及其中所述可變電容電路之間，為串 聯(lián)，或并聯(lián)，或串聯(lián)與并聯(lián)的組合。8. 如權(quán)利要求7所述的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中，該可變電容電路包含至少一可 變電容器;該回授及補(bǔ)償控制電路根據(jù)該阻抗控制訊號(hào)，改變?cè)摽勺冸娙萜鞯碾娍?，以調(diào)整 該可變電容電路的電抗。9. 如權(quán)利要求7所述的諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，其中，該可變電容電路包括至少一開(kāi) 關(guān)與至少一電容器;所述開(kāi)關(guān)與所述電容器之間，為串聯(lián)，或并聯(lián)，或串聯(lián)與并聯(lián)的組合;該 回授及補(bǔ)償控制電路根據(jù)該阻抗控制訊號(hào)，控制所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通或不導(dǎo)通，以調(diào)整該可變 電容電路的電抗。10. -種回授及補(bǔ)償控制電路，用以控制一諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，該諧振式無(wú)線(xiàn)電 源接收電路具有一整流輸出負(fù)載阻抗，該諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路包含:一接收電路，該接 收電路包含至少一接收線(xiàn)圈；一可調(diào)式阻抗匹配電路，與該接收電路耦接，該可調(diào)式阻抗匹 配電路及該接收電路接收一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸出；一整流電路，與該可調(diào)式阻抗匹 配電路及該接收電路耦接，該整流電路將該諧振輸出整流成為一整流輸出，該整流輸出包 括一整流輸出電壓及一整流輸出電流；以及一直流直流轉(zhuǎn)換電路，與該整流電路及一負(fù)載 耦接，該直流直流轉(zhuǎn)換電路將該整流輸出轉(zhuǎn)換成為一直流轉(zhuǎn)換輸出，傳送至該負(fù)載，其中該 整流輸出負(fù)載阻抗包括該直流直流轉(zhuǎn)換電路的輸入阻抗;其中該回授及補(bǔ)償控制電路與該 整流電路及該可調(diào)式阻抗匹配電路耦接;其特征在于，該回授及補(bǔ)償控制電路包含： 一參考電壓產(chǎn)生器，根據(jù)該整流輸出電流，產(chǎn)生第一參考電壓，其中該第一參考電壓對(duì) 應(yīng)于該整流輸出電流與一預(yù)設(shè)的阻抗值相乘；以及 一阻抗控制器，根據(jù)該整流輸出電壓與該第一參考電壓產(chǎn)生一阻抗控制訊號(hào)，用以控 制該可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗，使得該整流輸出電壓對(duì)應(yīng)于該第一參考電壓，以調(diào)節(jié)該 整流輸出負(fù)載阻抗于該默認(rèn)的阻抗值。11. 一種回授及補(bǔ)償控制電路，用以控制一諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路，該諧振式無(wú)線(xiàn)電 源接收電路包含:一接收電路，該接收電路包含至少一接收線(xiàn)圈；一可調(diào)式阻抗匹配電路， 與該接收電路耦接，該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路接收一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸 出；一整流電路，與該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路耦接，該整流電路將該諧振輸出整 流成為一整流輸出，該整流輸出包括一整流輸出電壓及一整流輸出電流；以及一直流直流 轉(zhuǎn)換電路，與該整流電路及一負(fù)載耦接，該直流直流轉(zhuǎn)換電路將該整流輸出轉(zhuǎn)換成為一直 流轉(zhuǎn)換輸出，傳送至該負(fù)載;其中該回授及補(bǔ)償控制電路與該整流電路及該可調(diào)式阻抗匹 配電路耦接;其特征在于，該回授及補(bǔ)償控制電路包含： 一第一比較電路，根據(jù)該整流輸出電壓與第一參考電壓產(chǎn)生一誤差放大訊號(hào)；以及 一阻抗控制器，根據(jù)該誤差放大訊號(hào)，產(chǎn)生一阻抗控制訊號(hào)，用以控制該可調(diào)式阻抗匹 配電路的阻抗，以調(diào)節(jié)該整流輸出電壓于一默認(rèn)的電壓值。12. 如權(quán)利要求10至11中任一項(xiàng)所述的回授及補(bǔ)償控制電路，其中，該回授及補(bǔ)償控制 電路與該直流直流轉(zhuǎn)換電路耦接;該回授及補(bǔ)償控制電路，還包含： 一第二比較電路，將該整流輸出電壓與第二參考電壓相比較； 其中該阻抗控制器還根據(jù)該第二比較電路的輸出訊號(hào)及該整流輸出電流，產(chǎn)生該阻抗 控制訊號(hào)，用以控制該可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗，以及產(chǎn)生一轉(zhuǎn)換控制訊號(hào)，控制該直流 直流轉(zhuǎn)換電路的該輸出電流，使得該整流輸出電壓不小于一默認(rèn)的電壓下限值。13. 如權(quán)利要求10至11中任一項(xiàng)所述的回授及補(bǔ)償控制電路，其中，該回授及補(bǔ)償控制 電路與該直流直流轉(zhuǎn)換電路耦接;該回授及補(bǔ)償控制電路，還包含： 一第二比較電路，將該整流輸出電壓與第二參考電壓相比較； 其中，該阻抗控制器還根據(jù)該第二比較電路的輸出訊號(hào)，產(chǎn)生該阻抗控制訊號(hào)，用以控 制該可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗，使得該整流輸出電壓不大于一默認(rèn)的電壓上限值。14. 一種控制諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的方法，該諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路具有一整 流輸出負(fù)載阻抗，該諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路包含:一接收電路，該接收電路包含至少一接 收線(xiàn)圈；一可調(diào)式阻抗匹配電路，與該接收電路耦接，該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路 接收一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸出；一整流電路，與該可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路 耦接，該整流電路將該諧振輸出整流成為一整流輸出，該整流輸出包括一整流輸出電壓及 一整流輸出電流；以及一直流直流轉(zhuǎn)換電路，與該整流電路及一負(fù)載耦接，該直流直流轉(zhuǎn)換 電路將該整流輸出轉(zhuǎn)換成為一直流轉(zhuǎn)換輸出，傳送至該負(fù)載，其中該整流輸出負(fù)載阻抗包 括該直流直流轉(zhuǎn)換電路的輸入阻抗;其特征在于，該控制方法包含： 根據(jù)該整流輸出電壓以及該整流輸出電流，產(chǎn)生一阻抗控制訊號(hào)；以及 根據(jù)該阻抗控制訊號(hào)，控制該可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗，以調(diào)節(jié)該整流輸出負(fù)載阻 抗為一默認(rèn)的阻抗值。15. -種控制諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的方法，該諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路包含:一接 收電路，該接收電路包含至少一接收線(xiàn)圈；一可調(diào)式阻抗匹配電路，與該接收電路耦接，該 可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路接收一無(wú)線(xiàn)功率并產(chǎn)生一諧振輸出；一整流電路，與該 可調(diào)式阻抗匹配電路及該接收電路耦接，該整流電路將該諧振輸出整流成為一整流輸出， 該整流輸出包括一整流輸出電壓及一整流輸出電流；以及一直流直流轉(zhuǎn)換電路，與該整流 電路及一負(fù)載耦接，該直流直流轉(zhuǎn)換電路將該整流輸出轉(zhuǎn)換成為一直流轉(zhuǎn)換輸出，傳送至 該負(fù)載;其特征在于，該控制方法包含： 根據(jù)該整流輸出電壓，產(chǎn)生一阻抗控制訊號(hào)；以及 根據(jù)該阻抗控制訊號(hào)，控制該可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗，以調(diào)節(jié)該整流輸出電壓為 一默認(rèn)的電壓值。16. 如權(quán)利要求14至15中任一項(xiàng)所述的控制諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的方法，其中，還 包含： 根據(jù)該整流輸出電壓以及該整流輸出電流，產(chǎn)生一轉(zhuǎn)換控制訊號(hào)；以及 根據(jù)該轉(zhuǎn)換控制訊號(hào)，控制該直流直流轉(zhuǎn)換電路的該輸出電流，使得該整流輸出電壓 不小于一默認(rèn)的電壓下限值。17. 如權(quán)利要求14所述的控制諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的方法，其中，產(chǎn)生該阻抗控制 訊號(hào)的步驟包含： 將該整流輸出電壓與一第一參考電壓相比較；以及 根據(jù)該比較的結(jié)果產(chǎn)生該阻抗控制訊號(hào)。18. 如權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的控制諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的方法，其中，該 控制方法還包含： 將該整流輸出電壓與一第二參考電壓相比較；以及 根據(jù)所述比較的結(jié)果產(chǎn)生該阻抗控制訊號(hào)，用以控制該可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗， 使得該整流輸出電壓不大于一默認(rèn)的電壓上限值。19. 如權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的控制諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的方法， 其中，該可調(diào)式阻抗匹配電路包含至少一可變電容電路;其中所述可變電容電路，與該 接收電路之間，為串聯(lián)，或并聯(lián)，或串聯(lián)與并聯(lián)的組合;其中，所述可變電容電路之間，為串 聯(lián)，或并聯(lián)，或串聯(lián)與并聯(lián)的組合； 其中，該控制方法還包含，根據(jù)該阻抗控制訊號(hào)，改變?cè)摽勺冸娙蓦娐返碾娍?，以調(diào)整 該可調(diào)式阻抗匹配電路的阻抗。20. 如權(quán)利要求19所述的控制諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的方法， 其中，該可變電容電路包含至少一可變電容器； 其中，該控制方法還包含，根據(jù)該阻抗控制訊號(hào)，改變?cè)摽勺冸娙萜鞯碾娍梗哉{(diào)整該 可變電容電路的電抗。21. 如權(quán)利要求19所述的控制諧振式無(wú)線(xiàn)電源接收電路的方法， 其中，該可變電容電路包括至少一開(kāi)關(guān)與至少一電容器;所述開(kāi)關(guān)與所述電容器之間， 為串聯(lián)，或并聯(lián)，或串聯(lián)與并聯(lián)的組合； 其中，該控制方法還包含，根據(jù)該阻抗控制訊號(hào)，控制所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通或不導(dǎo)通，以調(diào) 整該可變電容電路的電抗。
【文檔編號(hào)】H02M7/04GK105932888SQ201610088356
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年2月17日
【發(fā)明人】劉國(guó)基, 魏維信
【申請(qǐng)人】立锜科技股份有限公司