[发明专利]向固定几何形状功率部分的无线功率传递

说明书

背景技术

我们的先前申请案和临时申请案描述了无线功率转移，所述申请案包括(但不限于)2008年1月22日申请的题目为“无线设备和方法(Wireless Apparatus and Methods)”的第12/018,069号美国专利申请案，所述美国专利申请案的揭示内容以引用的方式并入本文中。

那些申请案中所揭示的发射和接收天线优选地为谐振天线，其大体上例如在10％谐振、15％谐振或20％谐振内谐振。

一个实施例通过在发射天线的近场中存储能量而不是将能量以行进电磁波的形式发送到自由空间中来在两个天线与电路之间使用有效的功率转移。此实施例提高了天线的质量因数(Q)。这可降低辐射电阻(R_r)和损耗电阻(R_l)。

在一个实施例中，放置两个高Q天线以使得其可类似于松散耦合的变压器而起作用，其中一个天线将功率感应到另一天线中。所述天线优选地具有大于1000的Q。

我们的先前专利申请案已描述了使用此功率来对负载(例如，蜂窝式电话或桌面上的计算机项目)供电或充电。然而，发明人注意到，无线功率传递的其它应用也可为可能的。

发明内容

发明人注意到电子板和电子组件经常受其几何形状的约束和限制，且几何形状影响将功率发送并分发到装置的不同区域的能力。

举例来说，许多多层板具有主要或部分地用以向电路板上不同的被供电元件传递足够的功率和接地的额外层级。另外，功率和接地的传递自身引起多个问题。所述传递可引起所谓的接地回路，其可导致被供电电路内的问题。电路的不同部分可能需要与电路的其它部分隔离，特别是如果某一电路元件引起功率浪涌或其它种类的噪声。

认识到此问题和其它问题，本申请案描述使用无线功率技术向衬底上的电子组件(例如，电路组件)进行功率传递。

第一实施例使用磁谐振以在一定距离内以无线方式传递功率。其它实施例使用例如电感技术等其它功率传递技术来传递功率。

本发明人的一个认识是，功率传递将在数英寸的空间上以及在固定的几何形状和距离上进行。我们的共同待决申请案中所描述的磁谐振功率传递系统可在这些较小距离和固定的几何特征上产生非常优良的耦合效率。另外，由于元件的几何形状总是为固定的，所以接收器可很好地调谐到发射器，进而产生极好的耦合效率。举例来说，耦合效率可超过60％，或者在某些系统中超过90％。

第一实施例可使用此系统来实现向电路板上的不同区域的传递。多个不同区域中的每一者可具有其自己的功率传递机制。每一功率传递区域可与接收功率的其它区域电隔离，且每一者可单独地接收功率。或者，所述区域可彼此电连接，且功率可单独地传递到这些区域中的每一者。

另一实施例可在集成电路(例如，微处理器或VLSI芯片)内传递功率。这些集成电路中的许多者使用许多不同层以便正确导引功率。由于集成电路通常具有1到2cm的尺寸，所以无线功率传递可为非常有效的。

附图说明

在附图中：

图1展示现有技术系统；

图2展示第一实施例，其中功率传递到电路板的若干区域；以及

图3展示第二实施例，其中功率在集成电路内传递。

具体实施方式

图1展示现有技术系统以及可能由这种电子封装引起的问题中的许多者。

例如100等许多电路板包括若干与此相关联的不同功率消耗元件110、115、120。虽然图1仅展示单个此类装置，但较实际的电路板可具有数百个装置。

从展示为125的一组功率引脚传递功率，且将接地连接到接地引脚130。经常存在跨越贯穿电路板的不同位置而分布的功率和接地总线。举例来说，将接地总线131连接到接地端，而将功率总线126连接到功率引脚125。

为了将接地和功率正确地导引到贯穿板的不同位置，经常很有必要执行复杂的板布局策略，包括在多个层上进行导引。而且，重要的是，使接地和功率总线具有足以使得沿那些功率总线的电压降最小的尺寸。

功率传递经常是板布局的最复杂部分。

集成电路内的功率传递引起类似问题。举例来说，集成电路110自身可具有促进集成电路的层内的功率传递的层。

然而，发明人发现，无线功率传递可以是避免这些问题中的许多者的极好方式。举例来说，当功率在固定几何形状系统(例如，电路板)内以无线方式传递时，包括线圈和电容器在内的不同元件可经精确调谐而准确地调谐到电路板的精确几何形状，这可产生非常高的耦合。另外，这可减少由功率和接地线延伸贯穿所述装置引起的复杂性和杂乱。