低功率感应电力接收器制造技术

一种感应电力接收器(111)包括接收线圈(115)、第一电容器(116)和用于将电力提供给负载(114)的电力适配电路(113)。感应电力接收器还包括可变电容(119)和/或与接收线圈和第一电容器中的至少一者并联连接的可变电感。可变电容包括可变阻抗(121)和具有为第一电容器的电容的至少两倍的电容的第二电容器(120)。可变电感包括可变阻抗和具有为接收线圈的电感的至少两倍的电感器。控制电路基于负载电压输入和参考电压输入而控制可变阻抗以调节提供给负载的电力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体而言涉及一种用于感应电力传输(IPT)系统中的感应电力接收器。更具体地而非排他性地，本专利技术涉及一种适用于用于较低功率IPT系统中的感应电力接收器。
技术介绍
IPT技术是不断发展的领域，IPT系统现在用在一系列的应用中，且具有各种配置。通常，初级侧(即，感应电力发送器)将包括发送线圈或适配用来产生交变磁场的线圈。此磁场在接收线圈或次级侧(即，感应电力接收器)的线圈中诱生交变电流。然后接收器中的此诱生电流可以被提供给某个负载，例如，用于给电池充电或给便携式设备供能。在一些情况下，发送线圈或接收线圈可以与电容器适当地连接以建立谐振电路。这可以增加对应的谐振频率处的电力通量和效率。与IPT系统相关联的一个问题是调节提供给负载的电力量。重要的是调节提供给负载的电力以保证该电力充分地满足负载的电力要求。类似地，重要的是提供给负载的电力不过度，过度的电力可能导致低效率。通常，IPT系统中使用的接收器包括：拾波电路(例如，电感器和电容器形式的谐振电路)；用于将诱生的电力从AC转换成DC的整流器；以及用于调节最终提供给负载的电力的电压的开关模式调节器。与这种开关模式调节器相关联的一个问题是他们经常需要包括DC电感器(例如，用在DC降压(Buck)转换器中的电感器)。这种DC电感器在体积方面可能较大。由于需要使接收器小型化以使得他们可以安装在便携式电子设备中，因此期望从接收器电路去除DC电感器。与使用开关模式调节器相关联的另一个问题是他们可能依赖于复杂的控制电路(包括例如集成电路或控制器)来实现必要的开关。这种复杂的控制电路可能消耗太多电力而导致静态损失，这在低功率IPT系统的背景下可能超出容限并导致低效率。调节感应电力接收器中的电力的另一种方法是调节拾波电路的调谐以补偿发送的电力信号的频率上的改变或补偿发送器与接收器之间的耦合。例如，受让人的专利申请PCT公开No.WO2013/006068A1(其内容通过引用合并于此)公开了一种包括可调谐拾波电路的感应电力接收器。与接收线圈并联连接的可变阻抗的有效阻抗被控制以调节拾波电路的调谐从而调节供应给输出的电力。在WO2013006068A1所教导的调谐方法中，可变阻抗能够容纳发送器与接收器之间的耦合的较小改变。相应地，需要感应电力接收器来调节提供给IPT系统的负载的电力，该IPT系统包括特别适用于低功率应用的简单控制电路和/或能够为增大范围的耦合调节电力的感应电力接收器。
技术实现思路
根据一个示例性实施例，提供了一种感应电力接收器，包括：谐振电路，具有接收线圈和第一电容器；电力适配电路，用于将电力从谐振电路提供给负载；可变电容，与接收线圈和第一电容器中至少一者并联连接，其中所述可变电容包括与第一可变阻抗串联连接的第二电容器；以及控制电路，用于控制第一可变阻抗以调节提供给负载的电力，其中，第二电容器的电容为第一电容器的电容的至少两倍。根据另一示例性实施例，提供了一种感应电力接收器，包括：谐振电路，具有接收线圈和电容器；电力适配电路，用于将电力从谐振电路提供给负载；可变电感，与接收线圈和电容器中的至少一者并联连接，其中所述可变电感包括与第一可变阻抗串联连接的阻尼电感器；以及控制电路，用于控制第一可变阻抗以调节提供给负载的电力，其中，阻尼电感器的电感为接收线圈的电感的至少两倍。根据又一示例性实施例，提供了一种感应电力接收器，包括：谐振电路，具有接收线圈和电容器；电力适配电路，用于将电力从谐振电路提供给负载；阻尼元件，与接收线圈和电容器中的至少一者并联或串联连接，其中，阻尼元件包括第一可变阻抗；以及控制电路，用于控制第一可变阻抗以调节提供给负载的电力，其中，控制电路包括第二可变阻抗，所述第二可变阻抗提供控制信号输出以用于基于负载电压输入和参考电压输入来控制第一可变阻抗。要认识到，在各种原则下，术语“包含”、“包括”可能具有排他性或包含性意思。为了此说明书的目的，除非另外说明，这些术语意在具有包含性意思，即，他们将被认作意味着包括用途直接引用的所列出的组件，且可能的话还包括其他非特定组件或元件。此说明书中对任何现有技术的引用不表示承认这些现有技术形成公知常识的一部分。附图说明包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图图示了本专利技术的实施例，且与以上给出的本专利技术的总体描述以及下面给出的本专利技术的详细描述一起用来说明本专利技术的原理。图1示出了根据一个实施例的感应电力传输系统的总体表示；图2示出了根据一个实施例的感应电力接收器的电路图；图3a至图3d示出了根据另外的实施例的感应电力接收器的电路图；图4示出了根据另一实施例的感应电力接收器的电路图；图5a至图5d示出了根据另外实施例的感应电力接收器的电路图；以及图6示出了根据另一实施例的感应电力接收器的电路图。具体实施方式图1是示出感应电力传输系统1的常规代表的框图。IPT系统包括感应电力发送器2和感应电力接收器3。在特定实施例中，IPT系统可以为低功率IPT系统，其中“低功率”被认为低于大约10W(例如，为2W或更少)，或者在mW的范围之内(例如，大约100mW到大约200mW)，取决于电力传输系统的应用。感应电力发送器2连接到合适的电源4(诸如主电源)。感应电力发送器可以包括发送器电路5。这种发送器电路包括感应电力发送器的操作所必需的任何电路。本领域技术人员将认识到，这将取决于感应电力发送器的具体实施方式，且本专利技术在此方面不受限制。在不限制本专利技术范围的前提下，发送器电路可以包括转换器、逆变器(inverter)、启动电路、检测电路和控制电路。发送器电路5连接到一个或多个发送线圈(或初级线圈)6。发送器电路给发送线圈供应交变电流，使得发送线圈产生具有选定频率和幅度的时变磁场。该选定频率可以在kHZ范围中，或者在MHZ范围中，取决于负载应用。在发送线圈是谐振电路的一部分的情况下，交变电流的频率可以被配置成对应于谐振频率。发送器电路还可以被配置成给具有期望的电流幅度和/或电压幅度的发送线圈供应电力。在一些较低功率IPT系统中，供应给发送线圈的电力可以低到诸如大约10W以下(例如，大约2W，或者大约100mW到大约200mW，取决于接收器侧负载所需的电力)。发送线圈6可以为任何适合的线圈配置，取决于具体应用和发送器的具体几何形状中所需的磁场的特性。在一些IPT系统中，发送线圈可以连接到其他电抗组件(reactivecomponent)(诸如电容器(未示出))以创建谐振电路。在存在多个发送线圈的情况下，这些发送线圈可以被选择性地供能，使得仅靠近合适的接收线圈的发送线圈被供能。在一些IPT系统中，可以同时地给多于一个接收器供电。在其中的接收器被配置成调节提供给负载的电力(例如，像之后更详细地描述的本专利技术的实施例中那样)的IPT系统中，这多个发送线圈可以连接到同一转换器或逆变器。这具有简化发送器的优点，因为消除了分开控制各个发送线圈的需要。此外，可以配置发送器使得提供给发送线圈的电力被控制成这样的水平，该水平取决于耦合的具有最高电力需求的接收器。图1还示出了感应电力发送器2的控制器7。该控制器可以连接到感应电力发送器的各个部分。该控制器可以连接到感应电力发送器的各个部分。控制器可以被配置成从感应电力发送器的部分接收输入，并产生控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应电力接收器，包括：a.谐振电路，具有接收线圈和第一电容器；b.电力适配电路，用于将电力从谐振电路提供给负载；c.可变电容，与接收线圈和第一电容器中至少一者并联连接，所述可变电容包括与第一可变阻抗串联连接的第二电容器；以及d.控制电路，用于控制第一可变阻抗以调节提供给负载的电力，其中，第二电容器的电容为第一电容器的电容的至少两倍。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种感应电力接收器，包括：a.谐振电路，具有接收线圈和第一电容器；b.电力适配电路，用于将电力从谐振电路提供给负载；c.可变电容，与接收线圈和第一电容器中至少一者并联连接，所述可变电容包括与第一可变阻抗串联连接的第二电容器；以及d.控制电路，用于控制第一可变阻抗以调节提供给负载的电力，其中，第二电容器的电容为第一电容器的电容的至少两倍。2.如权利要求1所述的感应电力接收器，其中，第一可变阻抗为半导体器件。3.如权利要求1所述的感应电力接收器，其中，第一可变阻抗为晶体管。4.如任何先前的权利要求所述的感应电力接收器，其中，第一可变阻抗以线性模式来控制。5.如任何先前的权利要求所述的感应电力接收器，其中，第二电容器的电容在第一电容器的电容的五倍与十倍之间。6.如权利要求1至5中的任意权利要求所述的感应电力接收器，其中，接收线圈与第一电容器串联连接。7.如权利要求1至5中的任意权利要求所述的感应电力接收器，其中，接收线圈与第一电容器并联连接。8.如任何先前的权利要求所述的感应电力接收器，其中，可变电容与接收线圈并联连接。9.如任何先前的权利要求所述的感应电力接收器，其中，电力适配电路包括整流器。10.如任何先前的权利要求所述的感应电力接收器，其中，控制电路包括第二可变阻抗，所述第二可变阻抗提供控制信号输出以用于基于负载电压输入和参考电压输入来控制第一可变阻抗。11.如权利要求10所述的感应电力接收器，其中，第二可变阻抗为半导体器件。12.如权利要求10所述的感应电力接收器，其中，第二可变阻抗为晶体管。13.如权利要求12所述的感应电力接收器，其中，第二可变阻抗为双极结型晶体管：a.所述双极结型晶体管的发射极连接到负载电压；b.所述双极结型晶体管的基极连接到参考电压；以及c.所述双极结型晶体管的集电极连接到第一可变阻抗。14.如权利要求10至13中的任意权利要求所述的感应电力接收器，其中，参考电压输入为具有适合的击穿电压的齐纳二极管。15.一种感应电力接收器，包括：a.谐振电路，具有接收线圈和电容器；b.电力适配电路，用于将电力从谐振电路提供给负载；c.可变电感，与接收线圈和电容器中的至少一者并联连接，所述可变电感包括与第一可变阻抗串联连接的阻尼电感器；以及d.控制电路，用于控制第一可变阻抗以调节提供给负载的电力，其中，阻尼电感器的电感为接收线圈的电感的至少两倍。16.如权利要求15所述的感应电力接收器，其中，第一可变阻抗为半导体器件。17.如权利要求15所述的感应电力接收器，其中，第一可变阻抗为晶体管。18.如权利要求15至17中的任意权利要求所述的感应电力接收器，其中，第一可变阻抗以线性模式来控制。19.如权利要求15至18中的任意权利要求所述的感应电力接收器，其中，阻尼电感器的电感在接收线圈的电感的五倍与十倍之间。20.如权利要求15至19中的任意权利要求所述的感应电力接收器，其中，接收线圈与电容器串联连接。21.如权利要求15至19...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦斯·伯纳多·德拉·克鲁兹，
申请(专利权)人：鲍尔拜普罗克西有限公司，
类型：发明
国别省市：新西兰;NZ