[发明专利]具有宽输入电压范围的无线电力发射器及其操作方法

说明书

对电子设备无线充电的方法包括：通过输入端接收可变直流输入电压；利用被耦合到输入端的逆变器来由可变直流输入电压产生交流方波信号；交流方波信号被产生为具有占空因数以提供预定的等效电压；其中在可变直流输入电压的所确定的幅值相对低时交流方波信号被产生为具有相对高的占空因数、在可变直流输入电压的所确定的幅值相对高时交流方波信号被产生为具有相对低的占空因数；选择性地切换匹配网络中的多个切换电容，匹配网络被耦合在逆变器和多个初级线圈之间；由匹配网络来从交流方波信号而产生充电信号；从多个初级线圈中选择一个线圈组合，多个不同线圈组合中的至少一个包括多个初级线圈中的多于一个；使用充电信号来驱动所选择的线圈组合。

本申请是申请日为2013年9月4日、申请号为201310526862.3的中国发明专利申请“具有宽输入电压范围的无线电力发射器及其操作方法”的分案申请。

技术领域

本文描述的主题的实施例通常涉及电子设备，尤其涉及用于电子设备的无线电源充电。

背景技术

许多现代电子设备是使用电池和/或电容作为电源的移动设备。在许多这样的设备中需要频繁地再充电电源。为了有利于方便再充电这样的设备，无线再充电越来越多地被采用。然而，在许多无线充电系统中仍有很大的局限。例如，许多无线充电系统缺乏与多种类型电源一起工作的灵活性。例如，这样的无线电源系统可能无法与具有显著不同的输入电压的电源一起工作。

此外，许多这样的无线充电系统继续忍受极其低效的功率传输。在这样的系统中为了有利于移动设备的充电而消耗的功率的量将会过多，并且可能无法满足目前及未来的监管要求。

这些和其它的局限继续阻碍移动设备的无线电源充电的广泛采用。因此，改进无线电力传输设备和技术是一个持续的需求。

发明内容

在一种实施方式中，一种电力发射器用于对电子设备无线充电，电力发射器包括：

输入端，被配置为接收可变直流输入电压；

逆变器，被耦合到输入端以接收可变直流输入电压，逆变器被配置为产生具有占空因数的交流方波信号，占空因数被选择以提供预定的等效电压，其中逆变器被配置为在可变直流输入电压的所确定的幅值相对低时产生具有相对高的占空因数的交流方波信号、逆变器被配置为在可变直流输入电压的所确定的幅值相对高时产生具有相对低的占空因数的交流方波信号；

多个初级线圈，被耦合到匹配网络以接收充电信号，多个初级线圈在多个不同的线圈组合中被配置为可选择的；多个不同的线圈组合中的每一个包括多个初级线圈中的数个，其中多个不同的线圈组合中的至少一个包括多个初级线圈中的多于一个，以利使用不同数目的初级线圈来传输；多个初级线圈被配置为选择性地发送电力传输信号到电子设备上的接收线圈；以及

匹配网络，被耦合到逆变器和被耦合到多个初级线圈；匹配网络被配置为从交流方波信号而产生充电信号，以及配置为将充电信号提供给多个初级线圈；匹配网络包括多个切换电容，其被选择性地切换以对于用来发送电力传输信号的所选择的线圈组合实现最大电力传输效率。

示例地，多个切换电容基于所选择的线圈组合中多个初级线圈的数目而选择性地切换。

示例地，多个切换电容被切换以使匹配网络由所选择的线圈组合而在谐振频率上谐振，谐振频率与充电信号的基波频率紧密匹配。

示例地，电力发射器进一步包括：

电压检测器，被耦合到输入端，并被配置为确定可变直流输入电压的所确定的幅值。

示例地，逆变器包括：

全桥逆变器，具有第一晶体管对、第二晶体管对，其中逆变器被配置为使用相移拓扑结构来产生交流方波信号，在其中第一晶体管对的切换相对于第二晶体管对相移。

示例地，逆变器包括：