[發明專利]向固定幾何形狀功率部分的無線功率傳遞

無效

• 申請號: 200980116376.6
• 申請日: 2009-05-04
• 公開（公告）號: CN102037631A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 奈杰爾·P·庫克
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H02J7/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 宋獻濤

背景技術

我們的先前申請案和臨時申請案描述了無線功率轉移，所述申請案包括(但不限于)2008年1月22日申請的題目為“無線設備和方法(Wireless?Apparatus?and?Methods)”的第12/018,069號美國專利申請案，所述美國專利申請案的揭示內容以引用的方式并入本文中。

那些申請案中所揭示的發射和接收天線優選地為諧振天線，其大體上例如在10％諧振、15％諧振或20％諧振內諧振。

一個實施例通過在發射天線的近場中存儲能量而不是將能量以行進電磁波的形式發送到自由空間中來在兩個天線與電路之間使用有效的功率轉移。此實施例提高了天線的質量因數(Q)。這可降低輻射電阻(R_r)和損耗電阻(R_l)。

在一個實施例中，放置兩個高Q天線以使得其可類似于松散耦合的變壓器而起作用，其中一個天線將功率感應到另一天線中。所述天線優選地具有大于1000的Q。

我們的先前專利申請案已描述了使用此功率來對負載(例如，蜂窩式電話或桌面上的計算機項目)供電或充電。然而，發明人注意到，無線功率傳遞的其它應用也可為可能的。

發明內容

發明人注意到電子板和電子組件經常受其幾何形狀的約束和限制，且幾何形狀影響將功率發送并分發到裝置的不同區域的能力。

舉例來說，許多多層板具有主要或部分地用以向電路板上不同的被供電元件傳遞足夠的功率和接地的額外層級。另外，功率和接地的傳遞自身引起多個問題。所述傳遞可引起所謂的接地回路，其可導致被供電電路內的問題。電路的不同部分可能需要與電路的其它部分隔離，特別是如果某一電路元件引起功率浪涌或其它種類的噪聲。

認識到此問題和其它問題，本申請案描述使用無線功率技術向襯底上的電子組件(例如，電路組件)進行功率傳遞。

第一實施例使用磁諧振以在一定距離內以無線方式傳遞功率。其它實施例使用例如電感技術等其它功率傳遞技術來傳遞功率。

本發明人的一個認識是，功率傳遞將在數英寸的空間上以及在固定的幾何形狀和距離上進行。我們的共同待決申請案中所描述的磁諧振功率傳遞系統可在這些較小距離和固定的幾何特征上產生非常優良的耦合效率。另外，由于元件的幾何形狀總是為固定的，所以接收器可很好地調諧到發射器，進而產生極好的耦合效率。舉例來說，耦合效率可超過60％，或者在某些系統中超過90％。

第一實施例可使用此系統來實現向電路板上的不同區域的傳遞。多個不同區域中的每一者可具有其自己的功率傳遞機制。每一功率傳遞區域可與接收功率的其它區域電隔離，且每一者可單獨地接收功率。或者，所述區域可彼此電連接，且功率可單獨地傳遞到這些區域中的每一者。

另一實施例可在集成電路(例如，微處理器或VLSI芯片)內傳遞功率。這些集成電路中的許多者使用許多不同層以便正確導引功率。由于集成電路通常具有1到2cm的尺寸，所以無線功率傳遞可為非常有效的。

附圖說明

在附圖中：

圖1展示現有技術系統；

圖2展示第一實施例，其中功率傳遞到電路板的若干區域；以及

圖3展示第二實施例，其中功率在集成電路內傳遞。

具體實施方式

圖1展示現有技術系統以及可能由這種電子封裝引起的問題中的許多者。

例如100等許多電路板包括若干與此相關聯的不同功率消耗元件110、115、120。雖然圖1僅展示單個此類裝置，但較實際的電路板可具有數百個裝置。

從展示為125的一組功率引腳傳遞功率，且將接地連接到接地引腳130。經常存在跨越貫穿電路板的不同位置而分布的功率和接地總線。舉例來說，將接地總線131連接到接地端，而將功率總線126連接到功率引腳125。

為了將接地和功率正確地導引到貫穿板的不同位置，經常很有必要執行復雜的板布局策略，包括在多個層上進行導引。而且，重要的是，使接地和功率總線具有足以使得沿那些功率總線的電壓降最小的尺寸。

功率傳遞經常是板布局的最復雜部分。

集成電路內的功率傳遞引起類似問題。舉例來說，集成電路110自身可具有促進集成電路的層內的功率傳遞的層。

然而，發明人發現，無線功率傳遞可以是避免這些問題中的許多者的極好方式。舉例來說，當功率在固定幾何形狀系統(例如，電路板)內以無線方式傳遞時，包括線圈和電容器在內的不同元件可經精確調諧而準確地調諧到電路板的精確幾何形狀，這可產生非常高的耦合。另外，這可減少由功率和接地線延伸貫穿所述裝置引起的復雜性和雜亂。