用于電力發(fā)射器的保護(hù)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及無線電力。更具體來說，本發(fā)明涉及保護(hù)電力發(fā)射器免于接近第二發(fā)射器所引起的損壞。
【背景技術(shù)】
[0002]越來越多的數(shù)目及種類的電子裝置經(jīng)由可再充電電池組供電。此類裝置包含移動(dòng)電話、便攜式音樂播放器、膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)外圍裝置、通信裝置(例如，藍(lán)牙裝置)、數(shù)碼相機(jī)、助聽器，及其類似物。雖然電池組技術(shù)已得到改進(jìn)，但電池組供電的電子裝置越來越需要及消耗更大量的電力，因此常常需要再充電。可再充電的裝置常常經(jīng)由有線連接通過物理地連接到電力供應(yīng)器的電纜或其它類似連接器充電。電纜及類似連接器有時(shí)可能不方便或繁瑣，且具有其它缺點(diǎn)。能夠在待用以為可再充電的電子裝置充電或向電子裝置提供電力的自由空間中傳送電力的無線充電系統(tǒng)可以克服有線充電解決方案的一些不足。因而，向電子裝置有效且安全地傳送電力的無線電力傳送系統(tǒng)及方法是合乎需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的系統(tǒng)、方法及裝置的各種實(shí)施方案各自具有若干方面，其中的單個(gè)方面并不單獨(dú)負(fù)責(zé)本文所描述的所要屬性。在不限制所附權(quán)利要求書的范圍的情況下，本文描述一些顯要特征。
[0004]在附圖及以下描述中闡述本說明書中描述的標(biāo)的物的一或多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將從描述、圖式及權(quán)利要求書變得顯而易見。應(yīng)注意，以下各圖的相對(duì)尺寸可能未按比例繪制。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種無線電力發(fā)射裝置，其包含天線、經(jīng)配置以產(chǎn)生用于所述天線的信號(hào)的發(fā)射電路、及經(jīng)配置以感測(cè)來自所述天線的電力及產(chǎn)生指示所述天線所接收的電力量的信號(hào)的檢測(cè)電路。所述裝置還包含經(jīng)配置以基于所產(chǎn)生信號(hào)來控制天線與發(fā)射電路之間的電力傳送的電力控制電路。
[0006]本發(fā)明的另一方面提供一種保護(hù)一電路的方法，所述方法包含:防止天線與電路之間的電力傳送；確定所述天線接收比閾值小的電力；及響應(yīng)于所述天線接收比所述閾值小的電力而允許電力在天線與電路之間傳送。
[0007]本發(fā)明的另一方面提供一種保護(hù)電路，其經(jīng)配置以保護(hù)發(fā)射電路，所述保護(hù)電路包含:用于以無線方式發(fā)射電力的裝置；用于產(chǎn)生用于電力發(fā)射裝置的信號(hào)的裝置；及用于感測(cè)來自電力發(fā)射裝置的電力及產(chǎn)生指示所述天線所接收的電力量的信號(hào)的裝置。所述裝置還包含用于基于天線接收電力大于閾值而控制天線與發(fā)射電路之間的電力傳送的裝置。
【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的示范性無線電力傳送系統(tǒng)的功能框圖。
[0009]圖2是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的可用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中的示范性組件的功能框圖。
[0010]圖3是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的包含發(fā)射或接收天線的圖2的發(fā)射電路或接收電路的一部分的不意圖。
[0011]圖4是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中的發(fā)射器的功能框圖。
[0012]圖5是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中的接收器的功能框圖。
[0013]圖6是可用于圖4的發(fā)射電路中的發(fā)射電路的一部分的示意圖。
[0014]圖7是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可用于例如圖1中展示的無線電力傳送系統(tǒng)中的發(fā)射器的功能框圖。
[0015]圖8是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的圖7的發(fā)射電路706及可用于例如圖7的發(fā)射器等發(fā)射器中的保護(hù)電路的功能框圖。
[0016]圖9是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的圖7的發(fā)射電路706及可用于例如圖7的發(fā)射器等發(fā)射器中的保護(hù)電路的功能框圖。
[0017]圖10是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可用于例如圖7的發(fā)射器等發(fā)射器中的保護(hù)電路的不意圖。
[0018]圖11是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可用于例如圖7的發(fā)射器等發(fā)射器中的保護(hù)電路的不意圖。
[0019]圖12是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的可用于例如圖7的發(fā)射器等發(fā)射器中的保護(hù)電路的不意圖。
[0020]圖13是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的保護(hù)一電路的方法的流程圖。
[0021]圖14是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的保護(hù)一電路的方法的流程圖。
[0022]圖式中說明的各種特征可能未按比例繪制。因此，為了清晰起見，可能任意擴(kuò)大或減小各種特征的尺寸。另外，圖式中的一些圖式可能并未描繪給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有組件。最后，可能貫穿說明書及圖式使用相同參考標(biāo)號(hào)來表示相同特征。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下文結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述既定作為對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的描述，且并不希望表示可實(shí)踐本發(fā)明的僅有實(shí)施例。貫穿此描述所使用的術(shù)語“示范性”意指“充當(dāng)實(shí)例、例子或說明”，且未必應(yīng)解釋為比其它示范性實(shí)施例優(yōu)選或有利。所述詳細(xì)描述為了提供對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的透徹理解而包含特定細(xì)節(jié)。在一些情況下，以框圖形式展示一些裝置。
[0024]無線地傳送電力可指在不使用物理電導(dǎo)體的情況下從發(fā)射器到接收器傳送與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)或其它場(chǎng)相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量(例如，可經(jīng)由自由空間傳送電力)。輸出到無線場(chǎng)(例如，磁場(chǎng))中的電力可由“接收天線”接收、俘獲或耦合以實(shí)現(xiàn)電力傳送。
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的示范性無線電力傳送系統(tǒng)100的功能框圖。輸入電力102可從電源(未圖示)提供到發(fā)射器104以用于產(chǎn)生用于提供能量傳送的場(chǎng)105。接收器108可耦合到所述場(chǎng)105，且產(chǎn)生輸出電力110供耦合到輸出電力110的裝置(未圖示)存儲(chǔ)或消耗。發(fā)射器104及接收器108兩者間隔開的距離112且未物理地接觸。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，發(fā)射器104及接收器108是根據(jù)相互諧振關(guān)系而配置。當(dāng)接收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率實(shí)質(zhì)上相同或極為接近時(shí)，發(fā)射器104與接收器108之間的發(fā)射損失最小。因而，相比于純電感式解決方案可在較大距離上提供無線電力傳送，所述純電感式解決方案可需要要求發(fā)射及接收線圈非常接近(例如，幾毫米)的大線圈。諧振電感耦合技術(shù)因此可允許在各種距離上且利用多種電感線圈配置進(jìn)行的改進(jìn)的效率及電力傳送。
[0026]當(dāng)接收器108位于發(fā)射器104產(chǎn)生的能量場(chǎng)105中時(shí)，接收器108可接收電力。場(chǎng)105對(duì)應(yīng)于其中通過發(fā)射器104輸出的能量可由接收器105俘獲的區(qū)域。在一些情況下，場(chǎng)105可以對(duì)應(yīng)于發(fā)射器104的“近場(chǎng)”，如下文將進(jìn)一步描述。發(fā)射器104可包含用于輸出能量發(fā)射的發(fā)射天線114。接收器108進(jìn)一步包含用于接收或俘獲來自能量發(fā)射的能量的接收天線118。近場(chǎng)可對(duì)應(yīng)于其中存在由發(fā)射天線114中的最低限度地輻射電力遠(yuǎn)離所述發(fā)射天線114的電流及電荷而產(chǎn)生的強(qiáng)反應(yīng)性場(chǎng)的區(qū)域。在一些情況下，近場(chǎng)可對(duì)應(yīng)于在發(fā)射天線114的約一個(gè)波長(zhǎng)(或其部分)內(nèi)的區(qū)域。發(fā)射天線114及接收天線118根據(jù)應(yīng)用及待與其相關(guān)聯(lián)的裝置而設(shè)定大小。如上所述，有效能量傳送可通過將發(fā)射天線114的場(chǎng)105中的大部分能量耦合到接收天線118而非在電磁波中將大多數(shù)能量傳播到所述遠(yuǎn)場(chǎng)而以無線方式發(fā)生。當(dāng)定位在場(chǎng)105內(nèi)時(shí)，可在發(fā)射天線114與接收天線118之間開發(fā)“耦合模式”。發(fā)射天線114及接收天線118周圍的可發(fā)生此耦合的區(qū)在本文中被稱作耦合模式區(qū)域。
[0027]圖2是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的可用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)100中的示范性組件的功能框圖。發(fā)射器204可包含發(fā)射電路206，所述發(fā)射電路可包含振蕩器222、驅(qū)動(dòng)電路224及濾波與匹配電路226。振蕩器222可經(jīng)配置以產(chǎn)生所要頻率(例如，468.75KHz、6.78MHz或13.56MHz)下的信號(hào)，所述所要頻率可響應(yīng)于頻率控制信號(hào)223來調(diào)整?？蓪⒄袷幤餍盘?hào)提供到經(jīng)配置以在(例如)發(fā)射天線214的諧振頻率下驅(qū)動(dòng)發(fā)射天線214的驅(qū)動(dòng)電路224。驅(qū)動(dòng)電路224可為經(jīng)配置以從振蕩器222接收方波并輸出正弦波的切換放大器。舉例來說，驅(qū)動(dòng)電路224可為E類放大器。還可包含濾波與匹配電路226以濾出諧波或其它不必要的頻率，且將發(fā)射器204的阻抗匹配到發(fā)射天線214。作為驅(qū)動(dòng)發(fā)射天線214的結(jié)果，發(fā)射器204可在足以對(duì)電子裝置充電或供電的電平下以無線方式輸出電力。作為一個(gè)實(shí)例，所提供的電力可例如約300毫瓦到5瓦以對(duì)具有不同電力需求的不同裝置供電或充電。還可提供較高或較低的電力電平。
[0028]接收器208可包含接收電路210，所述接收電路可包含匹配電路232及整流器與切換電路234以產(chǎn)生從AC電力輸入輸出的DC電力，以便為如圖2中所示的電池組236充電，或者為耦合到接收器108的裝置(未圖示)供電?？砂ヅ潆娐?32以將接收電路210的阻抗匹配到接收天線218。接收器208及發(fā)射器204可另外在單獨(dú)通信信道219 (例如，藍(lán)牙、紫蜂、蜂窩等)上通信。接收器208及發(fā)射器204可或者使用無線場(chǎng)206的特性經(jīng)由帶內(nèi)信令通信。
[0029]如下文較全面描述，接收器208可最初具有可選擇性地連接或斷開的相關(guān)聯(lián)負(fù)載(例如，電池組236)。另外，接收器208可經(jīng)配置以確定發(fā)射器204所發(fā)射及接收器208所接收的電力量是否適于對(duì)電池組236充電。此外，接收器208可經(jīng)配置以在確定所述電力量適當(dāng)之后連接到負(fù)載(例如，電池組236)且提供電力到所述負(fù)載。在一些實(shí)施例中，接收器208可經(jīng)配置以將從無線電力傳送場(chǎng)接收的電力提供到負(fù)載而不對(duì)電池組236充電。舉例來說，例如近場(chǎng)通信(NFC)或射頻識(shí)別裝置(RFID等通信裝置可經(jīng)配置以從無線電力傳送場(chǎng)接收電力，且通過與無線電力傳送場(chǎng)交互而通信及/或利用所接收電力與發(fā)射器204或其它裝置通信。
[0030]圖3是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的包含發(fā)射或接收天線352的圖2的發(fā)射電路206或接收電路210的一部分的示意圖。如圖3中所說明，用于包含下文所述的實(shí)施例的示范性實(shí)施例中的發(fā)射或接收電路350可包含天線352。天線352還可稱為或經(jīng)配置為“環(huán)路”天線352。天線352還可在本文中被稱作或經(jīng)配置為“磁性”天線或感應(yīng)線圈。術(shù)語“天線”大體上指可無線地輸出或接收用于耦合到另一“天線”的能量的組件。天線還可被稱作經(jīng)配置以無線地輸出或接收電力的類型的線圈。如本文所使用，天線352為經(jīng)配置以無線地輸出及/或接收電力的類型的“電力傳送組件”的實(shí)例。天線352還可經(jīng)配置以包含空氣心或物理核心，例如鐵氧體核心(未圖示