[发明专利]用于无线充电系统的同步整流器

说明书

本公开涉及用于无线充电系统的同步整流器。同步整流器将AC输入转换为DC输出。同步整流器具有由四个开关控制模块的控制四个开关。每个开关连接在不同的AC分量与DC输出或地之间。每个开关控制模块具有数字辅助的“开启”电路系统和数字辅助的“关闭”电路系统，该“开启”电路系统检测对应的AC分量中的“导通”反弹，以控制何时接通对应的开关，该“关闭”电路系统检测AC分量中的“断开”反弹，以控制何时关断对应的开关。“开启”电路系统具有数字辅助的比较器以检测AC分量中的阈值跨越，并且“关闭”电路系统具有数字辅助的可编程延迟单元以在每个检测到的阈值跨越之后关断开关达预定持续时间。

技术领域

本发明总体地涉及同步整流器，并且更具体地，涉及用于无线充电系统的同步整流器。

背景技术

图1是具有电力发送器(TX)110和电力接收器(RX)130的传统无线充电系统100的简化示意性框图。TX 110包括发送器112、TX匹配网络114和TX电感器线圈116，而RX 130包括RX电感器线圈132、RX匹配网络134、同步整流器136、通信控制器138和通信处理器140。匹配网络114和134被设计为确保TX 110的输出阻抗与RX 130的输入阻抗匹配。TX和RX电感器线圈116和132形成感应接口120，用于无线地(即，磁性地)将电力从TX 110传输到RX 130以及用于无线地在TX和RX之间传输通信信号。

对于电力传输，电力发送器112经由TX匹配网络114将AC电力信号113施加到TX电感器线圈116。AC电力信号113在RX电感器线圈132中感应出AC电力信号，该AC电力信号经由RX匹配网络134作为AC电力信号135被施加到整流器136。整流器136将AC电力信号135整流成要施加到负载的DC电力信号VRECT。

通信控制器138生成由通信处理器140通过感应接口120发送到TX 110的通信信号。具体地，通信控制器138监测VRECT，并且如果适当的话，使用感应接口120发送通信信号，以在如果VRECT太低或太高时分别增大或降低TX 110的电力传输电平。本领域技术人员将理解，在其它无线电力传输系统中，无线电力传输路径是独立的并且与无线数据通信路径不同。

图2是可以用于实现图1的同步整流器136的传统同步整流器200的示意性框图。如图2中所示，同步整流器200包括四个比较器202(1)-202(4)，它们控制具有相应的本征二极管的四个n型场效应晶体管(FET)204(1)-204(4)。电容器206用作同步整流器200的低通滤波器。

施加到同步整流器200的AC信号具有两个互补分量AC1和AC2，这两个互补分量AC1和AC2的电压从低于零(即，图2中的地PGND)的一个二极管电压降到高于VRECT的一个二极管电压降变化，其中理想地AC1+AC2＝VRECT。注意，在AC1和AC2之间可能存在一些相移，使得AC1+AC2不完全等于VRECT。特别是，当AC1小于零时，AC2将大于VRECT，反之亦然。当0AC1VRECT时，则0AC2VRECT。

如图2中所示，两个分量AC1和AC2中的一个被施加到每个比较器202的特定输入，而用作电压参考的另一个比较器输入连接到输出节点VRECT或地节点PGND。

理想地，一旦对应的分量AC1或AC2在任一方向上跨过其参考电压(即，从低于其参考电压到高于其参考电压，或反之亦然)，取决于特定方向和特定比较器，来自对应的比较器202的输出203瞬间从低(即，逻辑0)切换到高(即，逻辑1)或从高切换到低。此外，一旦来自比较器202的输出从低改变为高或从高改变为低，理想地，对应的FET 204分别瞬间接通或关断。