[發明專利]一種集成電路

在審

• 申請號: 201710902740.8
• 申請日: 2015-01-08
• 公開（公告）號: CN107769549A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 顏永智;帕特里克·史丹利·里爾;哈斯南·阿克拉姆;阿南德·薩慕斯
• 申請（專利權）人: 聯發科技(新加坡)私人有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02J5/00;H02J7/00;H04B5/00
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙)44280
• 代理人: 何青瓦

本申請為申請號為201580001291.9，申請日為2015年1月8日，發明名稱為“具有可編程電源路徑的無線電源接收器”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明通常涉及無線電源(Wireless power,WP)，更特別地，涉及具有可編程(programmable)電源路徑模式的無線電源接收器。

背景技術

無線電源傳輸系統(wireless power transfer system)利用兩個磁性線圈之間的互感通過磁性感應傳輸功率(power)。在接收器側，通常，接收線圈(receiver coil)連接至橋式整流器(bridge rectifier)，該橋式整流器之后跟隨著一穩壓器(regulator)。橋式整流器將交流電信號(AC power signal)轉換為直流電源(DC power supply)，以及，穩壓器將該直流電源調整至用于后續電路(如電池充電器)的合適的電壓電平。無線電源系統通常分為感應(inductive)式或共振(resonant)式。在感應式無線電源系統中，無線發射器(wireless transmitter)和接收器(receiver)像緊密耦合的變壓器(tightly coupling transformer)一樣操作，以傳送能量。感應式中的限制使得它僅適用于同時給單個接收器(single receiver)充電。另一方面，在共振式無線電源系統中，功率傳送是通過松耦合線圈對(loosely coupled coil pairs)以及利用電氣共振來提高系統效率。接收器的數量可以增加且可以在相同領域中充電。

在無線電源接收器側，電壓調整(voltage regulation)用來將整流電壓(rectifier voltage)降壓(step-down)至用于后續的充電器電路的合適電壓。在感應式的單個接收器無線電源系統中，此調整可以是低壓差穩壓器(Low dropout regulator,LDO)。LDO的效率由其輸出輸入比(output-to-input ratio)限定(define)。在單個接收器無線系統中，LDO的輸入電壓(該整流電壓)可以被控制到非常接近于其輸出電壓，以及獲得更高的功率效率(power efficiency)。功率控制是通過帶內(in band)或帶外(out-of-band)通信從接收器發送功率控制消息至發射器。

在共振式無線電源系統中，由于每個接收器具有不同耦合因子(coupling factor)的線圈，因此，多個接收器不可能控制所有的整流電壓都接近于目標充電電壓。因此，該整流電壓會遠遠高于穩壓器的輸出，這使得通過LDO的功率傳輸非常低效。因此，當電壓降壓比較大(large)時，為了更好的效率，應用開關式穩壓器(SMPS)。

近年來，快速充電對于智能手機和平板應用越來越重要。越來越多的產品采用具有較大的充電電流(例如，>1A)來減小充電時間，這些產品已經在消費市場中推出。在快速充電中，充電器電路可以在比穩定電壓(例如，～5V)更高的輸入電壓(例如，～20V)上充電。因此，通過電源開關(power switch,PSW)，無線電源接收器可以將整流器的輸出直接連接至快速充電的充電器。該電源開關用以控制一些無線電源標準所需要的無線充電的啟動/停止(start/stop)。

在旨在支持具有快速充電功能的電感式和共振式的多模式(multi-mode)無線接收器的集成電路(integrated circuit,IC)中，這需要較大的芯片面積來分別實現LDO、SMPS和PSW的導通器件(pass device)，以及，使得該集成電路的實現成本很高。一種更具成本效益的方法是通過共享相同的導通器件來實現上述LDO、SMPS和PSW。此外，為了實現高功率傳輸效率的性能，使用NMOS(N-channel metal oxide semiconductor，N溝道金屬氧化物半導體)型場效應管(Field Effect Transistor,FET)作為它的導通器件比PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor,P溝道金屬氧化物半導體)型場效應管導通器件具有更好的效率和更小的芯片面積。