用于无线电传输的功率放大器

申请号 CN201510128704.1 申请日 2015-03-23 公开(公告)号 CN104953718B 公开(公告)日 2017-12-15
申请人 安华高科技通用IP(新加坡)公司; 发明人 约内尔·马里厄斯·威拉丹; 斯特凡·加斯顿·P·范; 罗延; 让-弗兰乔斯·科莱茨克;
摘要 本 发明 公开了用于无线电 力 传输的功率 放大器 。电力 信号 源可将 电流 提供至传输线圈以支持无线电力传输。电力信号源可包括 相位 相对于彼此延迟一 角 度的并联的一个或多个 调制器 。允许通过 相位延迟 角度调节电流的振幅。提供至传输线圈的电流可与传输线圈的负载无关。
权利要求

1.一种用于无线电传输的设备,包括:
电源输入,被配置为提供电源信号
第一路径,被配置为接收时钟信号和所述电源信号,所述第一路径包括:
第一输出;
第一驱动器,经配置以:
接收所述时钟信号并且基于所述时钟信号调制所述电源信号以在所述第一输出上产生第一振荡电力信号;且
驱动经配置以调制所述电源信号的第一调制器,所述第一调制器包括第一高电平侧开关和第一低电平侧开关;
第二路径,被配置为接收所述时钟信号和所述电源信号,所述第二路径包括:
第二输出;
延迟元件,经配置以将所述时钟信号相移度以产生偏移时钟信号;以及第二驱动器,经配置以:
接收所述偏移时钟信号并且调制所述电源信号以在所述第二输出上产生相位相对于所述第一振荡电力信号偏移了所述角度的第二振荡电力信号;以及
驱动经配置以调制所述电源信号的第二调制器,所述第二调制器包括第二高电平侧开关和第二低电平侧开关;以及
传输电路,与所述第一输出和所述第二输出耦接并且经配置以基于所述第一振荡电力信号和所述第二振荡电力信号的组合传输无线电力信号。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述无线电力信号的特征在于取决于所述角度的振幅。
3.根据权利要求1所述的设备,其中,所述延迟包括可调延迟。
4.根据权利要求3所述的设备,进一步包括调节逻辑,所述调节逻辑经配置以调节所述可调延迟以改变所述角度并且控制所述无线电力信号的振幅。
5.根据权利要求1所述的设备,进一步包括信号组合器,所述信号组合器经配置以形成所述所述第一振荡电力信号和所述第二振荡电力信号的组合。
6.根据权利要求5所述的设备,进一步包括滤波器,所述滤波器经配置以适配所述组合。
7.一种用于无线电力传输的方法,包括:
将时钟信号提供至第一路径和第二路径;
相对于所述第一路径将在所述第二路径上的所述时钟信号相位延迟一角度;
根据所述时钟信号驱动在所述第一路径上的第一调制器,所述第一调制器包括第一高电平侧开关和第一低电平侧开关;
经由所述第一调制器调制在所述第一路径上的电源信号以产生第一振荡电力信号;
在第二路径上相位延迟所述时钟信号之后,根据所述时钟信号驱动在所述第二路径上的第二调制器,所述第二调制器包括第二高电平侧开关和第二低电平侧开关;
经由所述第二调制器调制在所述第二路径上的所述电源信号以产生第二振荡电力信号;以及
将所述第一振荡电力信号和所述第二振荡电力信号组合以产生振幅取决于所述角度的无线电力信号。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,将所述时钟信号提供至所述第一路径和所述第二路径包括:
接收用于数个电力信号源的共用时钟信号;以及
调节所述共用时钟信号的相位延迟以与所述数个电力信号源中的一个或多个电力信号源同步。
9.一种用于无线电力传输的设备,包括:
时钟源,被配置为生成其特征在于中心频率的时钟信号;
电源,被配置为产生电力信号;
第一路径,耦接至所述时钟源的输出,所述第一路径包括:
第一驱动器,接收所述时钟信号以产生第一驱动信号;以及
第一对,耦接至所述电力信号的输出,所述第一对门接收所述第一驱动信号以调制所述电力信号,以产生其特征在于所述中心频率的第一振荡电力信号;
第二路径,耦接至所述时钟源的输出,所述第二路径包括:
延迟器,接收所述时钟信号,所述延迟器包括有效传播长度以将所述时钟信号相位延迟一角度,以产生延迟时钟信号;
第二驱动器,耦接至所述延迟器的输出来接收所述延迟时钟信号,以产生第二驱动信号;以及
第二对门,耦接至所述电力信号的输出,所述第二对门接收所述第二驱动信号以调制所述电力信号,以产生其特征在于所述中心频率以及相对于所述第一振荡电力信号相位延迟了所述角度的第二振荡电力信号;
第三路径,耦接至所述第一路径和所述第二路径的输出来组合所述第一振荡电力信号和所述第二振荡电力信号,以产生其特征在于所述中心频率并且具有取决于所述角度的振幅的无线电力信号;以及
传输电路,接收所述无线电力信号来驱动天线。

说明书全文

用于无线电传输的功率放大器

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2014年3月25提交的美国临时申请61/970,147的优先权以及于2014年6月30日提交的美国非临时申请14/319,357的优先权,通过引用将它们的全部内容结合于此。

技术领域

[0003] 本公开内容涉及无线电力传输。本公开内容还涉及与天线负载无关的用于电力信号生成的电流源。

背景技术

[0004] 由巨大客户需求驱动的电子和通信技术的快速发展已经导致移动通信设备的广泛采用。这些设备中的许多设备,例如智能手机,具有复杂的处理能力并且依赖不同频率的时钟执行不同的处理任务,例如,编码音频文件的解码和再生。这些设备依赖于定期充电的便携式电源。充电过程的简易性和速度可能有助于设备在商业上的成功。发明内容
[0005] 根据本发明的一个发明,提供了一种设备,包括:电源输入,被配置为提供电源信号;第一路径,被配置为接收时钟信号和所述电源信号,所述第一路径包括:第一输出;第一驱动器,被配置为接收所述时钟信号并且基于所述时钟信号调制所述电源信号以在所述第一输出上产生第一振荡电力信号;第二路径,被配置为接收所述时钟信号和所述电源信号,所述第二路径包括:第二输出;延迟元件,被配置为将所述时钟信号相移度以产生偏移时钟信号;以及第二驱动器,被配置为接收所述偏移时钟信号并且调制所述电源信号以在所述第二输出上产生相位相对于所述第一振荡电力信号偏移了所述角度的第二振荡电力信号;以及传输电路,与所述第一输出和所述第二输出耦接并且被配置为基于所述第一振荡电力信号和所述第二振荡电力信号的组合传输无线电力信号。
[0006] 其中,所述无线电力信号的特征在于取决于所述角度的振幅。
[0007] 其中,所述延迟包括可调延迟。
[0008] 进一步地,所述设备包括调节逻辑,所述调节逻辑被配置为调节所述可调延迟以改变所述角度并且控制所述无线电力信号的振幅。
[0009] 进一步地,所述设备包括信号组合器,所述信号组合器被配置为形成所述组合。
[0010] 进一步地,所述设备包括滤波器,所述滤波器被配置为适配所述组合。
[0011] 其中,所述滤波器被配置为从所述组合滤除谐波。
[0012] 其中,所述滤波器包括具有可调滤波器频率的可调谐滤波器。
[0013] 其中,所述滤波器包括电感器和电容器,所述电容器与所述组合器并联连接。
[0014] 其中,所述传输电路包括特征在于负载的天线;以及所述电感器、所述电容器、或者所述电感器和所述电容器被选择使得所述无线电力信号不依赖于所述负载。
[0015] 其中,所述第一驱动器被配置为对被配置为调制所述电源信号的第一调制器进行驱动;以及所述第二驱动器被配置为对被配置为调制所述电源信号的第二调制器进行驱动。
[0016] 其中,所述第一调制器包括第一高电平侧开关(high-side switch)和第一低电平侧开关(low-side switch);以及所述第二调制器包括第二高电平侧开关和第二低电平侧开关。
[0017] 根据本发明的另一方面,提供一种方法,包括:将时钟信号提供至第一路径和第二路径;将在所述第二路径上的所述时钟信号相对于所述第一路径上的所述时钟信号相位延迟一角度;基于所述时钟信号,调制在所述第一路径上的电源信号以产生第一振荡电力信号;基于所延迟的时钟信号,调制在所述第二路径上的所述电源信号以产生第二振荡电力信号;将所述第一振荡电力信号和所述第二振荡电力信号组合以产生振幅取决于所述角度的无线电力信号。
[0018] 进一步地,所述方法包括:对所组合的所述第一振荡电力信号和所述第二振荡电力信号进行滤波。
[0019] 其中,对所组合的所述第一振荡电力信号和所述第二振荡电力信号进行滤波包括:调节滤波器频率以试图匹配所述时钟信号的时钟频率。
[0020] 进一步地,所述方法包括:采样所述第一振荡电力信号、所述第二振荡电力信号、或者所组合的振荡电力信号、或者所述振荡电力信号的任何组合,以提供用于调节所述滤波器频率的反馈。
[0021] 其中,采样所组合的第一振荡电力信号和第二振荡电力信号包括:确定所组合的第一振荡电力信号和第二振荡电力信号在电容器之前的第一点和在所述电容器之后的第二点的相对相位。
[0022] 其中,将所述时钟信号提供至所述第一路径和所述第二路径包括:为数个电力信号源接收共用时钟信号;以及调节所述共用时钟信号的相位延迟以与所述数个电力信号源中的一个或多个电力信号源同步。
[0023] 根据本发明的又一方面,提供了一种设备,包括:时钟源,被配置为生成其特征在于中心频率的时钟信号;电源,被配置为产生电力信号;第一路径,耦接至所述时钟源的输出,所述第一路径包括:第一驱动器,接收所述时钟信号以产生第一驱动信号;以及第一对(gate),耦接至所述电力信号的输出,所述第一对门接收所述第一驱动信号以调制所述电力信号,以产生其特征在于所述中心频率的第一振荡电力信号;第二路径,耦接至所述时钟源的输出,所述第二路径包括:延迟器,接收所述时钟信号,所述延迟器包括有效传播长度以将所述时钟信号相位延迟一角度,以产生延迟时钟信号;第二驱动器,耦接至所述延迟器的输出,接收所述延迟时钟信号,以产生第二驱动信号;以及第二对门,耦接至所述电力信号的输出,所述第二对门接收所述第二驱动信号以调制所述电力信号,以产生其特征在于所述中心频率以及相对于所述第一振荡电力信号相位延迟了所述角度的第二振荡电力信号;第三路径,耦接至所述第一路径和所述第二路径的输出,组合所述第一振荡电力信号和所述第二振荡电力信号以产生其特征在于所述中心频率并且具有取决于所述角度的振幅的无线电力信号;以及传输电路,接收所述无线电力信号来驱动天线。
[0024] 其中,所述有效传播长度包括:被配置为允许调节所述角度来控制所述振幅的可调谐的有效传播长度(tunable effective propagation length)。附图说明
[0025] 图1示出示例性无线电力环境。
[0026] 图2示出用于无线电力传输的示例性电路。
[0027] 图3示出负载电流(iload)与角度Φ的示例性曲线。
[0028] 图4示出用于无线电力传输的示例性电路。
[0029] 图5示出用于电抗补偿的示例性电路。
[0030] 图6示出用于电抗补偿监测的示例性电路。
[0031] 图7示出支持基于相位的电流测量的示例性电路。
[0032] 图8示出用于无线电力传输的示例性电路。
[0033] 图9示出用于无线电力传输的示例性电路。
[0034] 图10示出用于无线电力传输的示例性电路。
[0035] 图11示出用于多个电力信号源的同步控制的示例性电路。
[0036] 图12示出用于多个电力信号源的同步控制的示例性电路。
[0037] 图13示出用于多个电力信号源的同步控制的示例性电路。
[0038] 图14示出用于多个电力信号源的同步控制的示例性电路。

具体实施方式

[0039] 图1示出示例性无线电力环境100。虽然在该示例中无线电力环境100包括大量便携式设备102、104以及充电站(CS)110,但是无线电力环境可以包括任何设备。以下所述的关于无线电力的技术几乎可以在任何无线电力场景中实施。例如,接收无线电力的设备102可以对电池、电容器或者其他储能子系统充电。附加地或替代地,设备102、104可以直接操作从CS 110接收的电力。
[0040] CS 110可包括电力信号电路(PSC)122,将电力信号提供至能够将电力信号传输至便携式设备102的传输线圈132。CS 110可以包括电源124以支持所传输的电力信号的生成。PSC 122可以将来自电源124的源信号转换为天线可以传输的形式。例如,电源可提供直流(DC)或者交流(AC)信号。PSC 122可包括功率电路126,其可将来自电源的基本信号调谐至具体频率或者信号电平,以在传输线圈132上传输至设备102。
[0041] 在不同的实施中,CS110可以包括支持RF通信的收发器152,支持指令执行,例如以应用(application,应用程序)的形式并且执行设备的一般操作的一个或多个处理器154。CS 110可以包括存储器156,用于执行对系统指令168和运行参数162的支持和存储。在一些实施中,收发器元件可从便携式设备102接收状态和/或控制信号。在一些实施中,控制和/或状态信号可由CS110用来调整电力信号参数和/或其他无线电力临时策略。例如,可以考虑将信号用来检测电力信号范围内的新设备、范围内的设备何时完成充电的判定、和/或其他状态或者控制判定。例如,设备102可经由收发器152根据无线协议,例如蓝牙、Wi-Fi或者其他无线协议与CS 110通信。另外地或替代地,CS 110可以监测用于状态判定的内部参数。
例如,可以监测传输线圈132的负载以确定电力信号范围内的设备的存在/不存在。例如,可以内部参数的监测可被用来支持可能未与CS 110数据通信的设备104的充电。通信设备可以包括用户界面136以使用户对设备操作。
[0042] 对于无线电力传输,电流可被供应至传输线圈。在一些情况下,供应至传输线圈的电流可能取决于传输线圈的负载。例如,D类电力传输电路中的电流可以表示为:
[0043]    等式1
[0044] 在此,Zload是传输线圈的阻抗并且VDC是由电压源供给的电压。
[0045] 在一些情况下,传输线圈中的电流电平可以通过使VDC改变来控制。例如,电压源可以是具有恒定DC电源的降升压型转换器。降升压型转换器可以允许在一定范围内调节电流。例如,该范围对于E类电力传输电路来说可从0至40V变化,对于D类电力传输电路来说可从0至80V变化。这些示例电压可以供给用于以1A(均方根,rms)操作的系统并且用于高达36Ω的负载阻抗。
[0046] 在一些实施中,Zload的值可以随着时间而变化。例如,当接收天线或者其他物体移动至传输线圈的附近或者传输线圈的附近以外时,传输线圈的负载将改变。在一些实施中,由电压源供给的电压可被调节,以保持传输线圈中流动的峰值电流恒定。
[0047] 图2示出用于无线电力传输的示例性电路200,包括电力信号源210。在一些实施中,电力信号源210可以提供正弦波形、其他振荡波形、或者其他随时间变化的波形、电流至传输线圈270。电力信号源可以使用电压源212的输出作为基信号。在一些实施中,电压源212可以供给DC电压。电力信号源210,可以包括具有高电平侧调制器222、252和低电平侧调制器232、262的两个路径211、241。高电平侧调制器222、252连接到电压源212的高电平侧输出。低电平侧调制器232、262可耦接至电压源的低电平侧和基准电平205,例如接地。在各个实施中,高电平侧和低电平侧调制器222、232、252、262可以是P沟道金属化物半导体(pMOS)晶体管或者N沟道金属氧化物半导体(nMOS)晶体管。另外地或替代地,可以实施双极结型晶体管(BJT)。
[0048] 两个路径211、241可以接收来自时钟源204的时钟信号。时钟信号可以沿着第一路径(FP)211传递至FP控制电路214。FP控制电路214可以控制FP驱动器224和234。例如,FP控制电路可以基于系统条件控制驱动器224、234的放大平。在一些情况下,放大水平可被设定为达到针对FP调制器222、232所确定的开关信号比。在一些实施中,FP控制电路可以供给操作电压至FP驱动器以用作电源。FP控制电路214可以将时钟信号传递至FP驱动器224、234。FP驱动器224、234可以放大时钟信号以驱动FP高电平侧222和低电平侧232调制器。
[0049] FP调制器222、232可以通过调制电压源212的输出产生振荡电力信号。例如,FP高电平侧222和低电平侧232调制器可以通过协调的开-关切换来协作产生50%占空比的方波形信号。
[0050] 时钟源204也可以沿着第二路径(SP)241传递时钟信号。SP可以包括相位延迟242。相位延迟可以将SP上的时钟信号的相位相对于FP上的时钟信号偏移Φ角度。延迟时钟信号从相位延迟242输出至SP控制电路244。SP控制电路244可以控制SP驱动器254、264。SP驱动器254、264可以放大时钟信号以驱动SP高电平侧252和低电平侧262调制器。
[0051] SP调制器252、262可以通过调制电压源212的输出产生振荡电力信号。例如,SP高电平侧252和低电平侧262调制器可以通过协调的开-关切换协作地产生50%占空比的方波形信号。通过SP调制器252、262产生的振荡信号可以相对于由FP调制器产生的振荡信号偏移Φ角度。在一些情况下,可以认为FP振荡信号具有相位Φ/2并且可以认为SP振荡信号具有相位-Φ/2。
[0052] FP 222、232和SP 252、262调制器的输出可以穿过包括电感272、274以及并联或者串联的电容276元件的滤波器271。滤波器271可以充当LC滤波器并为示例性电路200建立中心频率ω0。滤波器的输出可以传递至天线线圈。在一些实施中,ω0可以表示为:
[0053]    等式2
[0054] 在此,Linv是与滤波器271关联的电感并且Cinv是与滤波器271关联的电容。在滤波器271中,来自FP和SP的两个输入分支穿过可以具有2×Linv的电感值的电感器272和274。在示例性电路200中,信号的一半在结合之前暴露于2×Linv。这可具有将组合的电流穿过值为Linv的电感器类似的作用。
[0055] 在一些实施中,电路200可以充当电流源,并且峰值振幅电流(负载电流(iload))可能不取决于传输线圈270的负载。在一些情况下,使来自FP和SP的两个信号结合可以允许通过调节角度Φ来控制iload。将其中一个信号构成另一个信号的相移的两个重复信号相加(add)使得相同时间的第三信号具有取决于角度的振幅和取决于角度的相移。例如,iload可以表示为:
[0056]    等式3
[0057] 在此,Vin是通过电压源212供给的电压。
[0058] 图3示出iload与角度Φ的示例性曲线300。在示例性曲线300中,使用iload的最大值使iload的值标准化以产生无单位数量与角度Φ。可以通过设定电路200的参数控制iload的最大值。例如,可以调节Vin和/或Cinv来增加或者减小iload可以改变的范围。
[0059] 在一些情况下,基于相位的调制可以允许高速电流电平在传输线圈内变化。可以实现电流中的高频变化。在一些实施中,在电路200中使用的电压电平可以通过电路200的应用来限定。例如,传输线圈负载可能无助于所实施的电压电平的选择。在一些情况下,减小的电压电平范围可以允许更加紧凑的集成的或者离散组件的使用。
[0060] 图4示出用于无线电力传输的示例性电路400。在一些实施中,匹配网络475可以包括在电力信号源410之间的滤波器471中。电力信号源410可以与图2的电力信号源210类似地操作,但是可以进一步包括反馈控制电路490。反馈控制电路490可被用来确定在FP211与SP241之间设定的相位角Φ。另外地或替代地,反馈控制电路490可被用来控制匹配网络475。匹配网络可以包括可以调节的可变元件,例如可变电容器。例如,匹配网络可以包括可变的并联电容器473、477,及串联电容器479。电容器473、477、479可以分别具有电容C2、C3、及C1。可以使用匹配网络475的可变元件来补偿滤波器471中的组件的变化。变化可以包括处理、电压、及温度变化。电容器485可以包括可变电容。可以使用电容器485来补偿天线的电抗。电容器485可以是具有电容Ccomp的可变电容器。在一些实施中,可以通过反馈控制电路490控制电容器485。
[0061] 在示例性实施中,对于电路400来说,输入到线圈中的电流的ω0及iload可表示为:
[0062]    等式4
[0063]    等式5
[0064] 在各个实施中,反馈控制电路490可以操作传感器466、468以测量电路400上的多个位置处的电流和/或其他参数。反馈控制电路490可以使用参数度量来调节电力信号源410的路径上的信号的相位之间的角度Φ。反馈控制电路490还可以基于测量的参数来控制匹配网络475。另外地或替代地,可以通过反馈控制电路基于一个或多个测量的参数来控制电容器485。在各个实施中,传感器466、468可以测量电流在匹配网络475之间和之后的相位。如以下论述的,多点相位测量可以允许低损耗或者无损耗的电流测量。
[0065] 在各个实施中,匹配网络的系统的跨导Ysys、及等效逆变器电容Cv可以表示为C1、C2及C3的两个不同的函数。在一些情况下,通过调节C2和/或C3,可以改变Ysys而Cv保持恒定。另外地或替代地,可以改变Cv而Ysys保持恒定。在各个实施中,Cv及Ysys可以表示为:
[0066]    等式6
[0067]    等式7
[0068] 在此,iload是负载电流。此外,输入到匹配网络中的电流Iinv可以表示为:
[0069]     等式8
[0070] 在此,Lcoil是传输线圈的电感,及j是-1的平方根。表达RL+j×XL表示来自受电单元的反映阻抗。
[0071] 图5示出用于电抗补偿的示例性逻辑500。逻辑500可以通过设定信号路径之间所确定的角度Φ0开始(502)。所确定的角度Φ0可以是默认起始值。在一些情况下,可以至少部分基于安全性考虑来选择角度。例如,可以选择角度来保持传输线圈中的热量在某个水平以下。逻辑可以设定Ccomp使得测量的匹配网络之前的电流的相位θinv与线圈的输入处的电流的相位θcl相距90度(504)。逻辑500可以改变Cinv而保持Ysys恒定(506)。逻辑500可改变Ysys,以定位iload具有对Ccomp的最小导数的点。
[0072] 逻辑500可改变Ysys而保持Cinv恒定(508)。逻辑500可改变Ysys以将负载电流iload设定为确定的值。iload的确定值可以通过应用来确定。例如,可以基于设备的充电参数选择iLd。逻辑500可以监测系统的电抗补偿(510)。例如,逻辑500可以实施对系统的电抗补偿进行监测的以下逻辑600。
[0073] 图6示出用于电抗补偿监测的示例性逻辑600。逻辑600可以监测θinv与θcl之间的角度(602)。例如,逻辑600可以判定θinv与θcl之间的角度是否已偏离了90度的值。逻辑可以判定θinv与θcl之间的角度是否已经改变,以便补偿处理能够开始(604)。例如,逻辑600可以确定θinv与θcl之间角度与90度的差大于确定的阈值。基于该判定,电路可以开始补偿(606)或者继续监测θinv与θcl之间的角度(602)。例如,逻辑600可以实施逻辑500以执行电抗补偿。在一些实施中,逻辑600可以使用两个路径之间的当前角度作为确定的角度Φ0实施逻辑500。
[0074] 无损耗的电流感测
[0075] 在一些实施中,电阻器可以设置成与传输线圈及接地串联。电阻器可以用于基于电阻的感测(Rsensing)电流测量。在一些情况下,基于电阻的感测电流测量可以与传输线圈系统内的损耗关联。
[0076] 在一些情况下,可以使用传感器或者在相位测量中使用的其他检测器来完成无线电力系统中的传输线圈内的电流测量。相位测量传感器也可以用来校准与传输线圈耦接的匹配网络。
[0077] 图7示出支持基于相位的电流测量的示例性电路700。电力信号源710供给电流信号至匹配网络775的输入处。匹配网络的输出连接至传输线圈770。两个相位传感器766、768设置在匹配网络的输入和输出处。通过信号源710控制匹配网络的输入处的电流i1。匹配网络的输出处的电流i2可以用i1、测量点之间的相位角 匹配网络的输入处的电流的相位 的项表示。
[0078] 为了计算i1与i2之间的关系,可以使用阻抗y11及y12之间的参数角度(parameter angles)。在各个实施中,参数角度与电流之间的关系可以表示为:
[0079]
[0080] 其中:    等式9
[0081] 且:
[0082] Ccomp,用于补偿传输线圈770的电抗的电容,可以通过第二匹配网络785提供。当电路700简化使得将Ccomp带入匹配网络并且移除电阻和基于电阻的感测元件(Rsensing elements),使阻抗简化为纯的电容贡献。因为它们代表纯虚数,则此时参数之间的角度是90度。对于示例性电路700,电流i1与i2之间的关系可以表示为:
[0083]    等式10
[0084] 图8示出用于无线电力传输的示例性电路800。电路800包括D类电力信号源810。检相器866、868可以提供对匹配网络875的输入和匹配网络875的输出处的电流的相位测量。检相器866、868可以提供相位测量至控制电路812。控制电路812,可以响应于相位度量来调节电力信号源810的输出。匹配网络875可以充当滤波器871内的组件。控制电路812可以调节降升压型转换器814以增加或者减小电路800的电力信号输出。控制电路812也可以调节转换器814的电压输出以补偿传输线圈负载中的变化。控制电路812可以调节匹配网络875和补偿匹配网络885以执行基于相位的功率测量。另外地或替代地,控制电路812可以调节匹配网络以补偿传输线圈870的电抗。
[0085] 在各个实施中,示例性电路400可被用来实施使用传感器466和468的基于相位的电流测量。基于相位的电流测量几乎可以对使用匹配网络和传输线圈的任何无线电力传输系统实施。
[0086] 多芯片电力同步
[0087] 图9示出用于无线电力传输的示例性电路900。示例性电路900,包括多个电力信号源910,例如电力传输单元,和多个传输线圈970。电路900可以进一步包括滤波器971和匹配网络975。电路还可以包括补偿网络985以补偿线圈970的电抗。
[0088] 在各个实施中,电力信号源910可以同步驱动多个线圈。电力信号源910可以使用共用的振荡器信号并且可以使用共用的振荡器信号以变化的相位驱动它们各自的线圈以保持同步关系。可以基于电路900的应用来选择电力信号源的相位。例如,可以选择相位关系以使传输的功率最大化。在另一个实例中,可以选择相位关系以使通过电力信号源产生的场成形。在一些情况下,充电设备的接收线圈可能不平行于传输线圈970。可以选择相位以试图排列场,以最佳传输至接收线圈。在另一个实例中,在一个或多个其他电力信号源910继续传输的同时可以停用一个或多个电力信号源910,以控制电路900的形状和/或功率输出。在一些实施中,可以基于电路900内的固定延迟使电力信号源910的相位关系固定。在其他实施中,电力信号源910之间的相位关系可能不固定。例如,可以使用控制电路动态地调节相位关系。
[0089] 图10示出用于无线电力传输的示例性电路1000。示例性电路1000,包括多个电力信号源1010,例如电力传输单元,和单个线圈1070。电路1000可以进一步包括滤波器1071和匹配网络1075。电路还可以包括补偿网络1085以补偿线圈1070的电抗。
[0090] 在各个实施中,电力信号源1010可以同步驱动线圈1070。与以上电路900类似,可以基于电路1000的应用来确定电路1000中的电力信号源1010的相位关系。
[0091] 多个线圈和/或多个电力信号源的使用可以使得有效增加由一个或多个线圈传输的电力。另外地或替代地,在给定的峰值功率时,可以使个别电力信号源的功率使用降低。在一些情况下,降低的功率消耗通过减少消散的热量可以增加安全性,并且可以降低电力信号源的尺寸和/或复杂性。在各个实施中,电力信号源和传输线圈的数量可一般化为N个电力信号源和M个线圈,在此,每个线圈设置一个或多个电力信号源。可以同步驱动N个电力信号源。在一些实施中,对于给定的信号源设计,N个电力信号源也能传递N倍的单个电力信号源的功率。在各个实施中,可以使用不同的电力信号源类型。可以使用例如D类、E类、并联的源,例如电路200、400的那些,和/或其他电力信号源。
[0092] 图11示出用于多个电力信号源的同步控制的示例性电路1100。示例性电路可以包括二次电力信号源1110与一次电力信号源1109之间的总线1105。振荡器1101可以提供共用的时钟信号至电力信号源1110、1109。一次电力信号源1109中的控制电路1108可以经由总线1105从二次信号源1110接收相位信息、电流信息、负载信息、和/或其他信息。控制电路1108可以在总线1105上传输控制信息至二次信号源1110以调节它们的相位关系。另外地或替代地,控制电路1108可以启用并且停用电力信号源1110、1109。例如,电力信号源1110、
1109可以根据它们各自的负载来启用或停用。电力信号源1110、1109可以包括收集相位信息的传感器。例如,电力信号源可以包括相位传感器以收集相位信息。在各个实施中,二次电力信号源可以在它们各自的线圈的输入处收集相位信息。另外地或替代地,在多个电力信号源驱动单个线圈的实施中,电力信号源1110、1109可以在线圈的匹配网络的输入处收集相位信息。在各个实施中,可以在线圈的匹配网络的输入和用于电力信号源1110、1109的线圈的输入处收集相位信息。在一个或多个匹配网络的输入和输出处的相位信息的收集可以考虑除了相位测量之外的电流测量。电流和相位信息可以发送至控制电路1108。
[0093] 在一些实施中,电路1100可以包括可以允许与接收设备通信的通信接口1199。例如,通信接口1199可以根据蓝牙或者其他无线协议与接收设备通信。通信接口1199可以从接收设备接收应用信息。应用信息可以包括接收线圈尺寸、方位信息(例如加速计度量和/或其他方位信息)、功率消耗信息、电流需量、所传输的功率水平调整的请求、充电状态的指示、和/或其他应用信息。通信接口1199可以将应用信息传输至控制电路1108。
[0094] 在一些实施中,控制电路1108可以基于负载实现异物检测。例如,一个或多个电力信号源1110、1109可以基于传输线圈的负载上的变化而被切换至开或关。例如,当经由通信接口没有接收到识别负载中变化的源的信息时,与传输线圈相关联的一个或多个电力信号源可以响应于传输线圈的负载上的变化而切换至关。这可以保护异物免于暴露于传输的电力信号。另外地或替代地,一些线圈可以在其他线圈关闭时任然保持活跃。应将线圈的掉电定位至具有负载变化的那些线圈,以减少对设备充电或其他传输过程的潜在中断。
[0095] 图12示出用于多个电力信号源的同步控制的示例性电路1200。在示例性电路1200中,振荡器1201可以与一次电力信号源1209结合。传感器1267从一次电力信号源1209的输出恢复时钟信号,二次电力信号源1210可以从传感器1267接收它们的共用的时钟信号。
[0096] 图13示出用于多个电力信号源的同步控制的示例性电路1300。在示例性电路1300中,控制电路1308可以与电力信号源1310分离。控制电路1308可以经由总线1105从电力信号源接收信息并且可以将控制信息传输至电力信号源1310。电力信号源1310不需要包括一次和/或二次指定
[0097] 图14示出用于多个电力信号源的同步控制的示例性电路1400。在示例性电路1400中,一次/二次电力信号源1410可以包括控制电路1412。在电路1400的操作和/或设计期间,可以改变一次电力信号源的指定。
[0098] 上述方法、设备、处理和逻辑可以以多种不同的方式实施并且可以硬件软件的不同组合来实施。例如,所有或者部分的实施可以是包括例如中央处理单元(CPU)、微控制器或者微处理器的指令处理器的电路;专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、或者场可编程门阵列(FPGA);或者包括分立逻辑或者包括模拟电路组件、数字电路组件或两者的其他电路组件的电路;或者其任何组合。电路可以包括分离互联的硬件组件和/或可以被组合在单个集成电路模具上,分布在多个集成电路模具中,或者在共用的封装件中以多个集成电路模具的多芯片模(MCM)来实施,作为示例。
[0099] 电路可以进一步包括或存取用于通过电路来执行的指令。指令除了存储在暂时信号之外还可以存储在有形存储介质中,例如闪速存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程序只读存储器(EPROM);或者存储在磁盘或者光盘上,例如只读光盘存储器(CDROM)、硬盘驱动器(HDD)、或者其他的磁盘或者光盘;或者存储在其他的机器可读介质中或者上。例如计算机程序产品的产品可以包括存储在介质中的或者在介质上的存储介质与指令,当指令由设备中的电路执行时可以使设备实现以上描述或者在附图中示出的任何处理。
[0100] 实施可以作为电路分布在多个系统组件中,例如在多个处理器以及存储器之中,可选择地包括多个分布式处理系统。参数、数据库及其他数据结构可以单独存储并管理,可以合并到单个存储器或者数据库里,可以逻辑地和物理地以许多不同的方式组织,并且可以以许多不同的方式来实现,包括例如链接表、哈希表、数组、记录、对象或者隐式存储机制的数据结构。程序可以是单个程序、单独程序的部分(例如子例程),程序可分布在几个存储器以及处理器中,或者以许多不同的方式实现,例如在例如共享库的库中(例如,动态链接库(DLL))。当通过电路执行时,DLL,例如,可以存储执行以上描述或者在附图中示出的任何处理的指令。
[0101] 已经具体地描述了各种实施。然而,许多其它实施同样也是可行的。
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