[发明专利]用于将电力传输到电负载的系统

说明书

本发明描述了用于向电负载(110)传输电力的系统(100)，包括：直流电压源(105)；和至少一个波生成器(145)，该波生成器适于将直流电压转换成待被传输至电负载(110)的电压波；其中，波生成器(145)至少包括：有源开关(180)和谐振电路(200)，该有源开关设置有两个连接端子(185、190)，并且适于通过电控制信号被控制在饱和状态与防止状态之间，在饱和状态下，有源开关允许电流在所述连接端子(185、190)之间通过，在防止状态下，有源开关防止电流的通过；该谐振电路被尺寸化为在所述有源开关从饱和状态切换到防止状态以及从防止状态切换到饱和状态的时刻减小施加到有源开关(180)的电力；其中，所述谐振电路(200)至少包括：中心电节点(215)，有源开关(180)的第一连接端子(185)连接到该中心电节点；第一电支路(205)，该第一电支路在中心电节点(215)与第一端子(210)之间延伸；第二电支路(220)，该第二电支路在中心电节点(215)与第一端子(210)之间或在中心电节点(215)与连接到参考电压的其它端子(235)之间延伸；谐振电感(225)，其布置在第一电支路(205)上；以及谐振电容(230)，其布置在第二电支路(220)上。

技术领域

本发明涉及用于将电力传输到电负载的系统。该电负载例如可以是任何电气或电子装置，其中该装置必须被馈电以允许其工作和/或对装置本身的内部电池充电。这种类型的电气/电子装置的典型示例包括但不限于智能电话、计算机、膝上型电脑、平板电脑、电视机、家用电器、自动化系统、服务器和许多其它类似装置。

背景技术

目前非常广泛地用于将电力传输到电负载的解决方案是使用转换器，即被配置为将输入电压变换成适合于向负载馈电的电压的电路。

例如，已知有适于将交流电压变换成直流电压的AC/DC转换器、适于将直流电压变换成交流电压的DC/AC转换器、以及适于将直流/交流电压变换成另一直流/交流电压但具有不同特性的DC/DC或AC/AC转换器。

为了确保更高的使用安全性和强度，所有这些转换器可以根据绝缘配置来制造，即，它们可以包括连接到输入电压的初级电路和连接到电负载的次级电路，这两个电路彼此电绝缘。

用于使转换器的初级电路与次级电路电绝缘的非常常见的策略是使用电感耦合。

该策略的典型实施方式包括反激式(flyback)AC/DC转换器，其中，通过变压器获得电绝缘，该变压器允许初级电路与次级电路之间的电磁耦合。

该策略的另一示例由使用电感线圈的电力的无线传输系统提供，这些电感线圈包括布置在初级电路中的至少一个传输线圈和布置在次级电路中的至少一个接收线圈。

当两个电感线圈被使得朝向彼此时，它们形成电磁耦合，该电磁耦合确保两个电路之间的电力传输。

用于使转换器的初级电路与次级电路电绝缘的另一策略是通过一对绝缘电容将它们分开，这使得电容耦合能够传输电力。

以电容方式绝缘的AC/DC转换器的优点有很多，但是它们主要包括大大减少占用空间的可能性，这是由于消除了变压器并且增加了工作频率(例如，达到数百kHz、几MHz、数十MHz或数百MHz)的可能性。

以电容方式绝缘的这些转换器的另外优点是，可以达到更高的工作效率，这通常对于轻电负载和重电负载都保持稳定，而不是如通常在通过变压器绝缘的转换器中出现的那样，仅对于特定负载范围具有峰值的在趋势上低的效率。

不考虑这些考虑，在两个类别的绝缘转换器(基于电感耦合的转换器和基于电容耦合的转换器)中，初级电路通常是波生成器的形式，即能够利用高频电压波激励电力的传输元件(即电感或电容)的开关电路。

特别地，对于以上概述的所有类型的转换器，通常有利的是尽可能多地增加电压波的频率，以便使所有部件更紧凑并且向电负载传输更多功率。