[發明專利]用于無線電力傳輸的基于開路的RX功率限制器

在審

• 申請號: 201810863744.4
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN109391134A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 馬克·R·維圖尼克;艾克·T·利蘇萬迪
• 申請（專利權）人: 凌力爾特科技控股有限責任公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02J50/10
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

無線功率傳輸系統可以無線傳輸和接收電力。發射線圈可以無線傳輸電力。接收線圈可以磁性但無線地耦合到發射線圈，并且可以無線地接收電力并產生AC輸入電壓。整流器可以整流AC輸入電壓。電容可以濾波整流的AC輸入電壓。電子開關可以在整流的AC輸入電壓和輸出之間串聯連接。負載可以連接到輸出。控制器可以打開和關閉電子開關，以便使輸出處于恒定的DC電壓，而不管負載的變化。

技術領域

本發明涉及無線功率傳輸系統，包括用于無線充電手機、助聽器、醫療設備、電動工具、智能卡、健身設備、電池供電可穿戴設備、虛擬現實耳機、航空耳機、IOT(物聯網)客戶、便攜式軍事設備、移動和/或旋轉設備等的無線功率傳輸系統。

背景技術

無線功率傳輸系統可具有由氣隙分開的兩個部分：(1)包括發射線圈的發射器(Tx)電路；以及(2)接收器(Rx)電路，包括接收線圈。

在發射器側，可以在發射線圈中產生AC磁場，其然后可以在接收線圈中感生AC電流。這可能類似于變壓器。然而，在無線電力系統中，氣隙(或與其他非磁性或非導電材料的間隙)可以將初級側(Tx)與次級側(Rx)分開。

無線電力系統中的發射線圈和接收線圈之間的電磁耦合也可能非常弱。在變壓器中，耦合系數0.95至1可能是常見的。但無線功率傳輸系統中的耦合系數可以廣泛變化，例如從0.8的高值到0.05的低值。

在無線功率傳輸系統中，發射線圈處的磁場可能需要足夠強以確保在最壞情況的耦合條件下可以將足夠的功率傳遞到接收器負載。然而，在最佳情況下的耦合條件下，接收器處產生的強磁場可能產生過多的接收側功率。可能需要減少這種多余的功率以防止損壞接收器。

Tx和Rx電路之間的雙向通信可用于解決這個問題。具體來說，Rx可以告訴Tx何時接收過多功率。這種系統的一個例子是Qi標準。但是這種方法可能過于昂貴、復雜和/或不靈活。

另一種方法是在接收端分流多余的功率。這可以保護接收器，但是這可能導致Rx中的過多熱量和浪費的能量，這兩者都可能是有問題的。

發明概述

無線功率傳輸系統中的電路可在輸入接收無線產生的輸入電壓并在輸出產生恒定的DC電壓以驅動負載。電子開關可串聯連接在所述輸入和所述輸出之間。控制器可打開和關閉所述電子開關以使所述輸出處于恒定的直流電壓，而不管所述輸入電壓的變化大于100％和負載的變化。

無線功率傳輸系統可無線發送和接收電力。發射線圈可無線傳輸電力。接收線圈可磁性地但無線地耦合到所述發射線圈，并且可無線地接收電力并產生AC輸入電壓。整流器可整流所述AC輸入電壓。電容可濾波整流的AC輸入電壓。電子開關可串聯在整流的AC輸入電壓和輸出之間。控制器可打開和關閉所述電子開關以使所述輸出處于恒定的DC電壓，而不管負載的變化。

現在，通過閱讀以下對說明性實施方式、附圖和權利要求的詳細描述，這些以及其他組件、步驟、特征、對象、益處和優點將變得清楚。

附圖簡述

附圖是說明性實施方式。它們沒有說明所有實現。可以另外或替代地使用其他實現。可省略可能明顯或不必要的細節以節省空間或用于更有效的說明。一些實現可以用附加組件或步驟和/或沒有示出的所有組件或步驟來實踐。當相同的數字出現在不同的圖中時，它指的是相同或相似的組件或步驟。

圖1是無線功率傳輸系統的示例的框圖。

圖2示出了實現圖1所示的無線功率傳輸系統的接收側的示例電路，其采用NMOS電子開關來分流多余的功率。

圖3A和3B示出了圖2所示的無線功率傳輸系統的接收側的接收線圈上的波形的示例。圖3A示出了沒有功率分流時的波形，而圖3B示出了功率分流時的波形。