[发明专利]自适应感应电源

说明书

本申请是申请号为200480008891.X、申请日为2004年1月22日、发明名称为“自适应感应电源”的发明专利申请的分案申请。

相关申请

本申请要求2003年2月4日提交的授予David W.Baarman的题为“自适应感应耦合的镇流器电路”的美国临时申请No.60/444794的优先权和利益。该在先申请的全部公开内容通过引用结合在本文中。本申请是2002年6月18日提交的题为“流体处理系统”的美国专利申请No.10/175095的部分继续申请，该申请No.10/175095是2000年6月12日提交的题为“流体处理系统”的美国专利申请No.09/592194的部分继续申请。美国专利申请No.09/592194要求1999年6月21日提交的题为“具有感应耦合镇流器的水处理系统”的美国临时专利申请No.60/140159和1999年6月21日提交的题为“使用点(Point-of-Use)水处理系统”的美国临时专利申请No.60/140090的35U.S.C.§119(e)下的权益。

本申请通过引用结合了与本申请同日提交并转让给同一受让人的以下申请：具有通信能力的自适应感应电源，序列号为10/689148；电感线圈组件，序列号为10/689224；静电荷存储组件，序列号为10/689154；以及，适配器，序列号为10/689375。

技术领域

本发明一般涉及无触点电源，并且更具体地说，涉及感应耦合的无触点电源。

背景技术

无触点能量传输系统(CEETS)在没有任何机械连接的情况下将电能从一台设备传送到另一台设备。由于没有机械连接，因此与常规能量系统相比CEETS具有许多优点。因为存在很小的由电源的绝缘引起的电火花或电击的危险，因此CEETS一般更安全。由于不存在变得磨损的触点，因此CEETS具有更长的寿命。由于这些优点，CEETS已经用在从牙刷到便携式电话到火车的一切事物中。

CEETS由电源和远程设备组成。远程设备可以是可充电的设备，诸如电池、微型电容器或任何其它可充电的能源。备选地，CEETS可以直接为设备供电。

一种CEETS使用磁感应传递能量。来自电源中初级绕组的能量被感应地传递到可充电设备中的次级绕组。由于次级绕组与初级绕组物理上隔开了，因此感应耦合发生在空气中。

在初级绕组和次级绕组之间没有物理连接的情况下，不存在常规的反馈控制。由此，在CEETS中从初级到次级的能量传递控制是困难的。

一个通用解决方案是设计对一类设备专用的CEETS。例如，用于可再充电牙刷的CEETS设计为仅用于为牙刷再充电，而用于可再充电电话的CEETS仅与特定类型的电话一起工作。虽然该解决方案使CEET可有效地与一种特殊设备一起操作，但该解决方案无法足够灵活地使电源与不同的可再充电设备一起操作。

显然，为每个特定的可充电设备制造CEETS是昂贵而低效的。因此，非常需要一种高效且能与大量设备一起使用的无触点能量传输系统。

发明内容

在本发明中克服了上述问题。

无触点电源通过振荡电路(tank circuit)感应地耦合到设备。所述电源具有用于动态调节振荡电路谐振频率的控制器。所述振荡电路可具有可变电容器或可变电感器，或二者都有。在一个实施例中，所述电源还可具有变换器。连接到变换器的驱动电路控制变换器频率和变换器占空比。具有附有存储器的控制器通过驱动电路指导变换器的操作。备选地，变换器还可连接到DC电源。然后，控制器可改变DC电源的干线电压。

通过改变振荡电路的谐振频率、变换器的频率、变换器的占空比以及电源的干线电压，无触点电源可为各种不同设备提供能量。所述电源甚至可以同时为几个不同的设备提供能量。为大量不同设备供电的能力克服了先前与CEETS相关的许多限制。此外，由于所述电源可为各种不同设备提供能量，因此用于为各种小型电子设备供电的单个中央电源是可能的。

在一个实施例中，传感器也可耦合到振荡电路。传感器将监控振荡电路的各种操作特性，诸如振荡电路中的电流相位。这些操作特性指示电源所提供能量的全部负载。当操作特性指示电源不足以为负载供电时，控制器使所述电源搜索改进的配置。