[发明专利]一种无线能量传输系统及其无线相移控制方法

权利要求书

1.一种具有无线相移控制的无线能量传输系统，其特征在于，包括接收端、发射端和耦合线圈；

所述接收端包括整流器和相移控制器，所述整流器包括晶体管，所述相移控制器用于控制所述晶体管的栅极控制信号的延时，以调整所述整流器的输入电压与输入电流之间的相位差，当所述接收端的负载电流变化时，所述相位差跟随变化从而达到输出的稳压；

所述耦合线圈用于对所述接收端和所述发射端耦合，使得当所述整流器的输入电压与输入电流之间存在相位差时，所述发射端的输出电压和输出电流之间的相位差跟随所述整流器的输入电压与输入电流之间的相位差变化；

所述发射端包括相移检测器和功率放大器，所述相移检测器用于根据所述发射端的输出电压和输出电流之间的相位差产生控制信号，所述功率放大器用于根据所述控制信号调整所述发射端的传输功率。

2.如权利要求1所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述整流器包括第一晶体管和第二晶体管；

所述相移控制器用于通过控制输出至所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极控制信号的延时来调整所述整流器的输入电压与输入电流之间的相位差。

3.如权利要求2所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述相移控制器用于控制所述第一晶体管的栅极控制信号和所述第二晶体管的栅极控制信号的延时，来控制所述第一晶体管和所述第二晶体管的打开与关断，使得所述整流器在完成整流的同时完成稳压工作；

其中，当所述第一晶体管的栅极控制信号和所述第二晶体管的栅极控制信号存在延时时，所述整流器的输入电压滞后于输入电流，使得当所述整流器的负载电流增大时，所述整流器的输入电压与输入电流的相位差减小，负载电流减小时，所述整流器的输入电压与输入电流的相位差增大。

4.如权利要求2所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述相移控制器包括反馈分压电阻、跨导放大器、补偿电阻与补偿电容、两个比较器和两个延时器、第一组晶体管、第二组晶体管；

所述两个比较器分别用于根据所述整流器的输入电压输出电平信号，所述电平信号用于分别控制所述第一组晶体管和所述第二组晶体管的导通和断开；

所述第一组晶体管与一个所述延时器组成延时控制电路，用于控制其中一个所述比较器输出的延时；

所述第二组晶体管与另一个所述延时器组成延时控制电路，用于控制另一个所述比较器输出的延时；

所述跨导放大器用于根据所述反馈分压电阻的输出电压来调节所述第一组晶体管和所述第二组晶体管中的至少部分晶体管的导通情况。

5.如权利1所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述功率放大器具有至少两种不同的工作模式，所述整流器的输入电压滞后于输入电流，使得所述功率放大器的输出电压与输出电流之间存在相位差，且所述功率放大器的输出电流滞后于输出电压；

所述功率放大器包括至少一个晶体管；

所述控制信号为所述相移检测器根据所述功率放大器的相位差产生的电压信号；

所述发射端还包括模式控制器，所述模式控制器用于根据所述电压信号产生相应的占空比信号，以控制所述至少一个晶体管的打开和关断，使得所述功率放大器在不同工作模式之间切换。

6.如权利5所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述功率放大器为D类功率放大器，包括差分模式和单端模式；

所述模式控制器用于根据所述相移检测器产生的所述控制信号控制所述D类功率放大器在所述差分模式和所述单端模式之间切换，从而调节所述发射端的输出功率。

7.如权利6所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述发射端还包括占空比限制器，所述占空比限制器包括上升沿检测器、SR锁存器和延时器；

所述占空比限制器用于根据时钟信号CLK以及分频后的时钟信号CLKD输出占空比限制信号，所述占空比限制信号用于限制所述D类功率放大器在每个CLKD周期内至少有一个CLK周期的工作模式为所述单端模式；

所述相移检测器用于在所述D类功率放大器的单端模式内检测所述功率放大器的输出电压与输出电流之间的相位差。