[发明专利]用于无线功率接收器的前端电路、无线充电器和无线充电

说明书

技术领域

本公开涉及用于无线功率接收器的前端电路、包括该前端电路的集成电路、近场 通信设备以及包括该前端电路的移动通信设备。本公开还涉及无线接收功率的方法。

背景技术

典型的无线功率接收器包括可以为线圈形式的天线。在存在施加的变化磁场的情 形中，回路中的感应磁场产生AC电流和AC电压。通过整流和平滑AC电压，接收器可以从磁场 中收集功率。功率可以存储在例如电容器中，并且通常在DC到DC转换或者供应到调压器后， 可以在与接收器相关联或者集成了接收器的设备或装置中使用。示例设备可以是移动设 备，例如智能电话、平板等。其他应用可以包括NFC(近场通信)设备，在NFC设备中通过改变 磁场，接收的功率可用于操作微控制器单元或其他功能，并且天线可在其他时间用于发射 包含信息或数据的信号。

图1示出了用于无线功率接收器的通用前端电路100。前端电路包括整流器110。如 图所示，整流器可以实现为包括以二极管D1、D2、D3和D4实现的四个整流元件在内的全桥整 流器。整流器110可以形成集成电路(未示出)的一部分，在整流器的输入或AC侧具有接触焊 盘或输入端子AC1和AC2，并且在整理器的输出或DC侧具有输出焊盘，输出焊盘中一个在零 电压接地(GND)处、另一个在输出电压(Vrect)处。为确保输出电压(Vrect)足够稳定从而可 用，可以在输出电压和接地之间连接一个或多个去耦电容器C3(也称为平滑电容)，如图所 示。

如果施加磁场的强度迅速改变，具体地，如果施加磁场很强，天线中产生的电压和 电流可能超过需要和期望。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种用于无线功率接收器的前端电路，所述电路 包括：输入端子，用于连接到天线；整流器，配置为对在输入端子处接收的具有峰值输入电 压的AC信号进行整流并提供具有输出电压的输出；过压检测器，配置为执行以下操作中的 至少一个：检测超过阈值电压的输出电压为过压和检测超过所述阈值电压的峰值输入电 压；以及过压控制器，配置为响应于相应的输出电压或峰值输入电压超过所述阈值电压，在 输入端子上提供电学短路。在输入端子上提供短路可以减小与提供过压保护或过压钳制的 其他方法相关联的功率耗散和效率损失中一个或另一个。

在一个或多个实施例中，所述整流器包括配置为半桥整理器的两个整流元件。在 其他实施例中，所述整流器包括配置为全桥整流器的四个整流元件。全桥整流器一般可以 比半桥整流器更加高效。

在一个或多个实施例中，所述前端电路还包括同步整流控制器，并且整流元件中 的至少两个均是适配为由所述同步整流控制器控制以提供同步整流的开关。使用诸如晶体 管的开关来提供同步整流通常可以比使用二极管来提供无源整流导致更低的损耗。在一个 或多个实施例中，所述过压控制器配置为响应于输出电压超过阈值电压，控制开关中的两 个处于接通状态以提供电学短路。在一个或多个其他实施例中，所述过压控制器配置为响 应于输出电压超过阈值电压，控制开关中的一个处于接通状态以提供电学短路。在这些实 施例中，短路可以只在通常构成AC周期的每一对半周期的一个半周期中发生。在这些实施 例中，所传输的功率的减小要小于与输入端子短路相关联的功率传输的减小或停止。

在一个或多个实施例中，所述过压检测器还适配为检测输出电压超过第二阈值电 压，并且所述控制器还配置为在提供电学短路之后响应于输出电压不超过第二阈值电压而 关断所述短路。断开短路(通常可以通过将用于形成短路的一个或多个开关关断来实现，因 而也可以称为使短路关断，或者通过禁用电压钳制来实现)可以允许有效的功率传输以重 新开始从而防止欠压的情况。由此，可以使与所述前端电路相关联的装置或设备继续操作， 而不需要响应于过压情况而关闭，导致欠压的情况。

在一个或多个实施例中，所述前端电路还包括天线，其中所述天线是配置为根据 变化磁场产生AC信号的环形天线。所述前端电路还可以包括连接在输出和地之间、用于平 滑输出电压的去耦电容器。这种去耦电容器也可以替代地称为平滑电容。

根据另一个方面，提供了一种集成电路，用于无线功率传输接收器并且包括上述 前端电路，以及已调节电压输出端、未调节电压输出端和通信接口中的至少一个，其中所述 前端电路结构为对集成电路的其他功能模块中的至少一个提供功率。