[发明专利]用于电感式能量传递的电路布置

说明书

本公开的技术领域

本公开涉及一种用于小电气装置例如用于电动牙刷或者用于电动剃刮设备的电感式能量传递的电路布置。

本公开的背景技术

电池操作的小电气装置通常是在外部充电器上充电。将电能从充电器电感式传递至装置的非接触型充电器尤其是优选的。为此，通过包括线圈元件和电容器元件的振荡器在充电器内来产生交变磁场，其中线圈元件同时形成电感变压器的初级线圈且变压器的次级线圈被布置在要充电的装置内。因此，充电器通常被指定为初级侧而要充电的装置则被指定为次级侧。振荡器用稳定电压驱动或者以均匀振幅进行振荡的此类充电器已知于JP 6-54454A。

新式充电器通常具有三种操作状态。第一状态为次级侧连续获取能量的运行模式，以例如用于操作装置或者对安装在装置内的电池进行充电。第二状态为装置没有位于充电器内的简单待机模式，因此其未获取任何能量。第三状态是被称为延长待机模式的状态，其中装置位于充电器内但是仅仅间歇性地需要能量，例如由于(尽管电池被完全充电)电池必须偶尔再充电以便补偿自放电或装置自身的能量消耗。在后一种所引用的情况下，充电器应根据需要在简单的待机模式和运行模式之间来回切换。充电器(初级侧)的相应的操作状态因此由小电气装置(次级侧)的能量需求来决定。

已知的是，在次级侧直接检测所述次级侧的能量需求以将相应的信息传送至初级侧并因此来调整振荡器，这意味着例如据此调整在振荡器中运行的晶体管的基极-发射极电压。由于需要使用将信息从次级侧传送至初级侧的传动装置，因此该解决方案十分复杂。作为另外一种选择，次级侧的能量需求可通过测量(初级侧处)振荡器的能量消耗并据此控制振荡器来确定。然而，两种变型均不太适于多个操作状态的设置，因为充电器的能量消耗仅仅受装置能量消耗的轻微影响，这是因为变压器的初级侧和次级侧之间的耦合通常较弱。

本公开的目的

本公开的目的为指定一种用于从初级侧将能量电感式传递至次级侧的电路布置，所述电路布置可通过简单方式来确定次级侧在初级侧处的能量需求。

如本公开所述的解决方案

该目的通过一种用于电感式能量传递的电路布置来实现，所述电路布置具有振荡器和用于检测振荡器的负载并根据所检测的负载而将电路布置切换至多个操作状态中的一个(例如待机模式或运行模式)的装置，其中所述装置被设计成用于评价振荡器中的电变量。振荡器优选为科耳波兹振荡器或哈特利振荡器并具有本身已知的有源元件。用于检测振荡器负载的装置评价振荡器中的电变量，所述电变量优选地为有源元件的端子处的电压。有源元件为例如优选地以共基极运行的晶体管。用于检测振荡器负载的装置优选地评价晶体管的集电极处或基极处的电压，例如具有预定极性的半周期振荡。优选地，评价晶体管的集电极处或基极处负电压的振幅或平均值。即，振荡器振荡的半波的振幅根据次级侧的负载而尤其强烈地变化。振荡器的负载(以及因此次级侧的能量需求)因此可利用可在振荡器中检测到的电变量在初级侧处来测定。所述装置将检测到的负载与参考值进行比较，并且根据比较的结果而例如通过启动可控开关来调整电路布置的操作状态，利用所述开关可将电路布置从待机模式切换成运行模式，或从运行模式切换至待机模式。

例如，从待机模式切换成运行模式以及从运行模式切换至待机模式，可通过借助可控开关切换振荡器的供电电压来进行。例如，如果电路布置具有包括复合输入电阻(优选地，电容性串联电阻器)的电源适配器，则电路布置的有功能量消耗例如可通过借助可控开关以较小的电阻端接电源适配器的输出而改变(待机模式)。干线随后经历由电容串联电阻器限定的实质电容性无功负载。然而，电源适配器的电容串联电阻器也可借助可控开关来改变，例如通过切换电容串联电阻器的电容。然而，振荡器还可具有可借助可控开关而改变的阻尼元件，这意味着振荡器的能量消耗可被改变。在待机模式中，振荡器可如此显著地被阻尼元件衰减以至于所述振荡器仅仅以小的振幅进行振荡，或者其可被如此强烈地均衡以至于所述振荡器代表用于电源适配器的较小负载电阻，并且来自干线的能量消耗由电源适配器的电容串联电阻来决定且因此基本上包括无功功率。

为了满足EU 205/32准则，使电路布置在待机模式中的能量消耗仅就相对于时间的平均值而言低于运行模式中的能量消耗便足够。因此，振荡器在待机模式中例如可间歇地操作，从而意味着其以较低的振幅间歇地振荡，且在运行模式中通常以较大的振幅以其它方式振荡。

所述电路布置尤其适用于小电气装置的电感式充电器，所述小电气装置例如电动牙刷、电动剃刮设备或通讯设备(便携式电话机)。

附图概述