感应式功率发射器制造技术

本发明专利技术公开了一种感应式功率发射器(2)，该感应式功率发射器包括：功率发射线圈(7)，该功率发射线圈被配置为接收AC电压；电容器(305)，该电容器被配置为与线圈(7)串联连接；以及开关(303)，该开关被配置为与线圈(7)串联连接；其中开关(303)基于可变控制作用参数Vctrl来切换，该可变控制作用参数被配置为确定通过线圈7的电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】感应式功率发射器
本专利技术整体涉及一种转换器，具体地讲但并非唯一地，涉及用于感应式功率发射器的转换器。
技术介绍
电转换器见于许多不同类型的电系统中。一般而言，转换器将第一类型的供给转换成第二类型的输出。此类转换可包括DC-DC、AC-AC、DC-AC和AC-DC电转换。在一些配置中，转换器可具有任何数量的DC和AC“部件”，例如DC-DC转换器可结合变压器形式的AC-AC转换器级。使用转换器的一个示例是在感应式功率传输(IPT)系统中。IPT系统是已建立的技术(例如，电动牙刷的无线充电)和正在开发的技术(例如，手持设备在“充电垫”上的无线充电)的熟知领域。IPT系统通常将包括感应式功率发射器和感应式功率接收器。感应式功率发射器包括一个或多个发射线圈，其由合适的发射电路驱动以生成交变磁场。交变磁场将在感应式功率接收器的一个或多个接收线圈中感应电流。接收到的功率然后可用于给电池充电，或者为与感应式功率接收器相关联的设备或者一些其他负载供电。此外，发射线圈和/或接收线圈可连接到谐振电容器以创建谐振电路。谐振电路可增大对应谐振频率下的功率吞吐量和效率。对电感耦合的功率传输系统的兴趣日益增加，其中功率发射器包括在充电表面(通常称为“充电垫”)下方的发射器线圈阵列。然而，目前可用的感应式功率发射器，尤其是阵列发射器可能仍然面临具有大部件计数和过量散热的问题。因此，本专利技术可提供改进的感应式功率发射器或者可向公众提供有用的选择。
技术实现思路
根据一个示例性实施方案，提供了感应式功率发射器，包括：被配置为接收AC电压的功率发射线圈；被配置为与线圈串联连接的电容器；和被配置为与线圈串联连接的开关；其中开关基于被配置为确定通过线圈的电流的可变控制作用参数来切换。应当确认，术语“包括”、“包含”和“具有”可在变化权限下被归属为具有唯一性或包括性含义。出于本说明书的目的，并且除非另有说明，否则这些术语旨在具有包括性含义—即，将取其意在包括此次使用直接引用的列举部件，并且可能还包括其他非指定部件或元件。对本说明书中的任何文件的引用不构成对该文件是现有技术、可与其他文件有效地结合或形成公知常识的一部分的承认。附图说明并入说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施方案，并且与上文给出的本专利技术的整体概述以及下文给出的实施方案的详细描述一起用于解释本专利技术的原理，其中：图1是感应式功率传输系统的框图；图2是逆变器的框图；图3是逆变器的简化电路图；并且图4是逆变器的时序图。具体实施方式在图1中整体示出了感应式功率传输(IPT)系统1。IPT系统1包括感应式功率发射器2和感应式功率接收器3。感应式功率发射器2连接到适当的电源4(诸如电网电源或电池)。感应式功率发射器2可包括具有转换器5例如AC-DC转换器(取决于所用电源的类型)和例如连接到转换器5(如果存在的话)的逆变器6中的一者或多者的发射器电路。逆变器6为一个或多个发射线圈7供给AC信号，使得该一个或多个发射线圈7生成交变磁场。在一些配置中，一个或多个发射线圈7也可被认为是与逆变器6分开的。一个或多个发射线圈7可并联或串联或以某种其他组合连接到电容器(未示出)以创建谐振电路。控制器8可连接到感应式功率发射器2的每个部分。控制器8可适于接收来自感应式功率发射器2的每个部分的输入，并且产生控制每个部分的工作的输出。控制器8可以实现为单个单元或独立单元，被配置为根据其性能来控制感应式功率发射器2的各个方面，其性能包括例如：功率流动、调谐，选择性地给一个或多个发射线圈7通电、感应式功率接收器检测和/或通信。感应式功率接收器3包括连接到功率调节电路10的功率拾取级9，该功率调节电路交替地向负载11供电。功率拾取级9包括一个或多个感应式功率接收线圈。当感应式功率发射器2和感应式功率接收器3的线圈合适地耦合时，由一个或多个发射线圈7生成的交变磁场包括一个或多个接收线圈9中的交流电。该一个或多个接收线圈9可并联、串联或以某种其他组合连接到电容器和附加电感器(未示出)以创建谐振电路。在一些感应式功率接收器中，接收器可包括控制器12，该控制器可控制该一个或多个接收线圈7的调谐、功率调节电路10的工作、负载11的特征和/或通信。功率调节电路10被配置为将感应电流转换成适合于负载11的形式，并且可执行例如功率整流、功率调节或两者的组合。术语“线圈”可包括其中电流生成磁场的电力导电结构。例如，感应式“线圈”可以是三维形状或二维平面形状的电力导电线、使用印刷电路板(PCB)技术在多个PCB“层”上被构造成三维形状的电力导电材料，以及其他类线圈形状。可根据本专利技术使用其他配置。单数或复数形式的术语“线圈”的使用并不意味着在该理解上具有限制性。在功率拾取级9中包括的电流通过一个或多个发射线圈7在该一个或多个发射线圈7的工作频率下通常将是高频AC，其可是例如20kHz、高达数百兆赫或更高。例如其可是110kHz。如上所述，控制器8可控制功率流动和/或选择性地给发射线圈通电。尤其是在具有线圈阵列的“充电垫”发射器的情况下，选择性的线圈激活可是有利的。在现有系统中，这要求针对每个线圈的独立逆变器，或者针对每个线圈使用AC开关(两个背对背的MOSFET开关)，经常源极接地。这可允许仅仅在功率拾取级9附近或下面的发射线圈7被激活。如果不同组的发射线圈7可以这种方式被选择性地通电，则可提高IPT系统1的能量效率、电磁辐射、散热和充电率。对于大多数应用程序来说，针对每个线圈的独立逆变器是极其昂贵的。专利技术人确定：因为源极需要在背对背MOSFET配置中接地参考，以便使背对背晶体管的门控信号也接地参考，所以这意味着可能不使用一些逆变器拓扑结构诸如电压源半桥逆变器。第二，因为发射器线圈电流必须通过两个开关，所以总传导损耗可能更高。第三，因为每个AC调节器203需要两个功率开关，所以AC调节器203的部件计数和体积大。第四，因为瞬时中断正在发射线圈7中流动的电流将在背对背晶体管两端形成电压尖峰，所以晶体管可能需要缓冲电路和/或在零电流交叉瞬间切换，以便保护背对背晶体管并且使切换损耗最小化。除了独立于其他发射线圈接通或断开一组发射线圈7之外，专利技术人确定不同的发射线圈7能够彼此独立地改变其产生的磁场量级的强度可是有利的。这可用于同时给在充电垫或发射器线圈阵列上的两个或更多个设备充电，尤其是当正在充电的设备具有彼此不同的设计、外壳、物理位置或功率要求时。图2示出了用于彼此独立地控制一个或多个发射线圈7中的电流的逆变器6的示例性实施方案。逆变器6包括AC源201，该AC源提供适合于从输出自转换器3的DC电压202给发射线圈7通电的基准电平AC电压。然后每个发射线圈7中的电流由AC调节器203调节。控制器8和AC调节器202之间的控制信号204被提供用于独立的线圈电流调节。因为独立的AC调节器203用于每个独立控制的发射线圈7，所以对该AC调节器203的设计的改进可带来对感应式功率发射器2整体上的显著改进。逆变器6可使用与每个AC调节器203并联连接的AC源201，使得每个AC调节器203被提供有相同的输入AC电压。然后，每个AC调节器203可与其相关联的一个或多个发射线圈7串联布置，使得通过改变AC调节器203的阻抗，可改变流过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应式功率发射器，包括：功率发射线圈，所述功率发射线圈被配置为接收AC电压；电容器，所述电容器被配置为与所述线圈串联连接；和开关，所述开关被配置为与所述线圈串联连接；其中所述开关基于可变控制作用参数来切换，所述可变控制作用参数被配置为确定通过所述线圈的电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.15 US 62/162,3651.一种感应式功率发射器，包括：功率发射线圈，所述功率发射线圈被配置为接收AC电压；电容器，所述电容器被配置为与所述线圈串联连接；和开关，所述开关被配置为与所述线圈串联连接；其中所述开关基于可变控制作用参数来切换，所述可变控制作用参数被配置为确定通过所述线圈的电流。2.根据权利要求1所述的发射器，还包括多个功率发射线圈，每个线圈被配置为与相应的串联电容器和相应的串联开关形成串联组合，并且每个串联组合被配置为与其他串联组合并联连接。3.根据权利要求2所述的发射器，还包括与所述多个串联组合并联连接的逆变器，所述逆变器被配置为将所述AC电压提供给所述多个串联组合，并且每个电容器和开关被配置为独立地控制通过每个相应...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，
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