[发明专利]无线功率发射器

说明书

本发明提供了一种向负载供电的无线功率发射器。无线功率发射器包括逆变器、电压相位检测器、电流相位检测器、相位差计数器、控制器和阻抗调谐电路。相位差计数器对逆变器的输出端的电压相位和电流相位之间的相位差进行计数。控制器从相位差计数器接收相位差，并产生一个控制信号，该控制信号响应于与逆变器的输出端无线耦合的负载的不同阻抗的变化而改变逆变器的输出阻抗。阻抗调谐电路从控制器接收控制信号，并将逆变器的输出阻抗的虚部调谐到零，以使得从无线功率发射器到负载的功率传输效率最大化。

技术领域

本发明涉及一种向负载供电的无线功率发射器。

背景技术

无线充电技术为家庭、工作场所和工厂的电气设备的充电和供电提供了一种方便、安全、可靠的方法。无线充电技术使用磁耦合效应，包括电感耦合和谐振耦合，以将功率从发射源传输到一个接收装置或负载。电感耦合是从接近放置的相对线圈(closelyopposing coils)之间的磁场产生能量。这种方法的主要挑战是发射源和接收设备之间的距离和对准有严格要求。另一方面，谐振耦合是从高谐振线圈之间的磁场产生能量。谐振耦合的主要挑战是失谐效应(off-resonance effects)和失配负载。

本发明提供一种从发射源到负载的改进的谐振耦合和提高功率传输效率的新方法和系统，这有助于促进技术需求并解决无线充电领域中的技术问题。

发明内容

一个示例性实施例是向负载供电的无线功率发射器。无线功率发射器包括逆变器、电压相位检测器、电流相位检测器、相位差计数器、控制器和阻抗调谐电路。相位差计数器对逆变器的输出端的电压相位和电流相位之间的相位差进行计数。控制器从相位差计数器接收相位差，并产生一个控制信号，该控制信号响应于与逆变器的输出端无线耦合的负载的不同阻抗的变化，而改变逆变器的输出阻抗。阻抗调谐电路从控制器接收控制信号，并将逆变器的输出阻抗的虚部调谐到零，以使得从无线功率发射器到负载的功率传输效率最大化。

其它示例性实施例在以下讨论。

附图说明

图1是一个示例性实施例的无线功率发射器的框图。

图2A是一个示例性实施例的电压相位检测器的电路示意图。

图2B是一个示例性实施例的电流相位检测器的电路示意图。

图3是一个示例性实施例的相位差计数器的框图。

图4是一个示例性实施例的由无线功率发射器执行的方法。

图5A是一个示例性实施例的计数器的电路示意图。

图5B是另一示例性实施例的计数器的电路示意图。

图6是一个示例性实施例的相位差计数器里的波形示例。

图7A是一个示例性实施例的阻抗调谐电路的框图。

图7B是一个示例性实施例的阻抗调谐电路的另一框图。

图8A是一个示例性实施例的负载的框图。

图8B是一个示例性实施例的等效负载的框图。

图9是一个示例性实施例的可调谐的电容器阵列的框图。

图10A是一个示例性实施例的由电容器阵列提供的阻抗值的列表。

图10B是另一示例性实施例的由另一电容器阵列提供的阻抗值的列表。

图11是一个示例性实施例的查找表。

具体实施方式

示例性实施例涉及以最大功率传输效率无线地从发射器向负载供电的装置和方法。