[發明專利]具有占空比控制的感應電源

有效

• 申請號: 200980108626.1
• 申請日: 2009-01-07
• 公開（公告）號: CN101965671A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: D·W·巴曼;S·A·莫爾馬;J·K·施萬內克;T·勒皮恩;K·M·伯恩斯
• 申請（專利權）人: 捷通國際有限公司
• 主分類號: H02J5/00
• 分類號: H02J5/00;H02J7/02;H02M3/335
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李湘;高為

本申請要求于2008年1月7日提交的、申請號為61/019,411的美國臨時申請的權益。

本發明涉及感應電力(inductive?power)，并且更具體地涉及用于無線地供給電力的系統及方法。

背景技術

近年來，由于無線電源系統(wireless?power?supply?system)的一些優于傳統的有線電源系統的益處，其已經受到越來越多的關注。一些更基礎的無線電源系統被特別地設計用于給特定的設備充電，這能有助于將電力傳輸效率(power?transfer?efficiency)問題減至最少。其它無線電源系統嘗試解釋錯位(misalignment)、給不同的遠程設備充電以及提供不同的電量。在這些系統中，維持可接受的電力傳輸效率可能是困難的。

一些無線電力系統將儲能電路(tank?circuit)上的AC信號的操作頻率調整為更接近或者更遠離諧振以增加或者減少傳遞給遠程設備的電量(amount?of?power)。其它無線電力系統將儲能電路的諧振頻率調整為更接近或者更遠離所述操作頻率。這些系統的一個問題在于，感應電源和遠程設備之間的電力傳輸效率是所述操作頻率與諧振的接近程度的函數。因此，盡管調整所述操作頻率或者諧振頻率能提供對傳遞給遠程設備的電量的某種控制，但是其可能以降低的電力傳輸效率為代價。

其它無線電源使用固定的操作頻率并且代替地調整儲能電路上的AC信號的干線電壓(rail?voltage)、占空比(duty?cycle)或者相位以增加或者減少傳遞給遠程設備的電量。這種情況的一個問題在于，為使電力傳輸效率可接受，感應電源和遠程設備可能需要被精確地對準并且被特別地設計為彼此合作。

發明內容

本發明提供了基于來自次級電路的反饋來維持諧振并且調整占空比的感應電源(inductive?power?supply)。在一個實施例中，所述感應電源包括初級控制器、驅動電路、開關電路以及儲能電路。所述控制器、驅動電路以及開關電路協作以所選擇的操作頻率和占空比生成AC信號。所述AC信號被施加于所述儲能電路以產生用于為所述次級(the?secondary)提供電力的感應場。所述次級將關于所接收的電力的反饋傳送回至所述初級控制器。可以通過將所述操作頻率大體上維持在諧振處來優化所述電力傳輸效率，并且可以通過調整所述占空比來控制所傳輸的電力的量。

在一個實施例中，所述次級電路包括次級繞組(secondary)、整流器、開關、負載、傳感器、次級控制器和通信裝置。電壓和/或者電流傳感器檢測關于所述電力的特性，使用所述通信裝置將所述特性傳送回至所述初級控制器。可選地，可以提供過電壓和過電流保護。如果檢測到故障情況，則使用所述開關將所述負載斷開。

在一個實施例中，用于通過維持大體諧振并且調整占空比來感應地為負載提供電力的過程被提供。初始地，操作頻率和占空比被設置為可接受的值。通過掃描頻率范圍并且選擇提供最高電力傳輸效率的操作頻率來確定初始操作頻率。初始占空比被設置為相對低的值(諸如20％)以確保不會向所述次級傳遞過多電力。一旦所述初始值已被設置，所述感應電源進入調整所述操作頻率以持續大體諧振并且根據電量過高還是過低或者溫度是否過高來調整所述占空比的持續不斷的過程。

本發明提供了用于在維持高傳輸效率的同時提供所選擇的量的無線電力的簡單并且有效的系統及方法。占空比的調整提供無線電力傳輸的另一級控制，這一級控制可以被用于精細地調節提供給次級繞組的電量。另外地，在維持大體諧振的同時調整被傳輸的電量的能力導致更少的整體損耗以及對規定的電力要求更容易的滿足。

通過參考當前實施例的詳細說明以及附圖將容易地理解并且領會本發明的這些以及其它目標、優點和特征。

附圖說明

圖1是感應電源的框圖。

圖2是次級電路的框圖。

圖3A和圖3B一起是感應電源的電路圖。

圖4是次級電路的電路圖。

圖5是維持諧振并且調整占空比的過程的流程圖。

圖6是調整所述操作頻率以維持諧振的過程的流程圖。

圖7是示出頻率與電力傳輸效率的關系曲線的示例性坐標圖。

圖8是示出變化的占空比的時序圖。

具體實施方式

I.綜述