【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种系统，该系统包括电源设备和便携式设备，用于为该便携式设备的负载无线供电，该电源设备包括：发射器级，用于产生载波信号；天线，其连接到所述发射器级，以发射具有所述载波信号的第一波形的磁场，所述便携式设备包括：天线，其暴露于所述电源设备的磁场以接收天线信号；以及接收器级，其连接到所述天线以对所述天线信号进行整流，从而向所述便携式设备的负载供电。
技术介绍
1、无线充电用于各种不同的便携式设备，如手机或耳机。便携式设备只需靠近电源设备，电源设备通过电源设备的天线产生和发射磁场，其优点是不需要电线为便携式设备充电。在这些系统中的一些中，电源设备仅发射磁场，而一些较新的系统包括从便携式设备到电源设备的反馈回路，以调节磁场的功率。
2、图1示出本领域技术人员已知的电源设备1和具有电池3作为负载的便携式设备2的这种系统。例如，nfc forumtm技术规范版本1.0中描述了这种系统。电源设备1是被称为“轮询器”的读取器，并且包括天线4，天线4发射频率为13.56mhz、载波信号为正弦波形的磁场。便携式设备2是被称为“听取器”的标签，并且包括暴露于电源设备1发出的磁场的天线5。匹配电路15将天线5的输出引脚的阻抗与整流器6的输入引脚匹配，整流器6使用桥式整流器对天线信号进行整流并提供直流电压。便携式设备2的充电级7用于对电池3充电。充电级7包括需要5v+/-10％电源电压的充电器ic8，dc/dc转换器9用于将整流器6提供的直流电压转换为充电级7的输入引脚10处的适当输入电压ui。
3、电池3是锂离子电池
4、图2示出在加载电池3的三个不同时间段ta、tb和tc中充电电流ic的时间图。图2还示出了在加载电池3的时间段ta、tb和tc期间在充电级7的输入引脚10处的输入电压ui和实际电池电压ubat。为了实际加载电池3，仅使用电池电压ubat乘以充电电流ic。从电源设备1到便携式设备2的无线传输功率在最高1w的范围内，例如由nfc-forum规范指定。这一能量足以例如给耳机的电池充电，但不足以例如在合理的时间范围内给手机充电。此外，人们一直对减少加载便携式设备的电池的总充电时间感兴趣。
5、us2016/087452 a1和us2014/035521 a1以及us2018/262049a1公开了使用电源设备的磁场为便携式设备无线供电以对其电池充电的其他系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种电源设备和便携式设备的系统，用于对便携式设备的负载进行无线供电，其使得能够在更短的时间范围内无线传输更多的功率。
2、该目的在根据权利要求1的系统中实现。
3、所要求保护的系统的电源设备被构建为在功率传输模式中以载波信号的第一波形发射磁场，并在通信模式中以载体信号的第二波形发射磁场。在优选实施例中，在通信模式中使用的第二波形可以是正弦波形，以在电源设备和便携式设备之间传递功率调整信息或任何其他信息。这种通信可以基于nfc forum规范中定义的协议和/或符合在美国使用的产品的fcc第15部分要求的协议和波形。fcc根据使用情况具有不同的要求，对于无线传输应用，需要满足第18部分的要求。在功率传输模式中使用的载波信号的第一波形可以是具有更高能量或功率含量的波形，如方波。一般来说，波形的能量或功率含量由其波形下方的面积表征。因此，锯齿波形的能量含量比正弦波形少，正弦波形的能量含量也比方波少。通过在功率传输模式中使用具有更高能量含量的磁场，在特定时间范围内，更多的能量或功率从电源设备传输到便携式设备。这意味着便携式设备的接收器级可以收集更多的能量，这减少了加载便携式设备的电池的总充电时间，并且能够在合理的时间范围内以更高容量加载电池。所有这些都是在不改变磁场的载波信号的振幅的情况下实现的。在另一个优选实施例中，可以改变载波信号的波形和载波信号的振幅，以进一步增加或减少磁场的能量含量。此外，由于根据测试的标准对设备的要求不同，因此基于应用对波形的修改可以优化系统性能，同时仍然符合规定。
4、用于向电源设备的天线提供天线信号以发射具有不同载波信号波形的磁场的发射器级可以用不同的方式实现。在本专利技术的一个实施例中，发射器级包括由ep 3 182 585b 1中公开的功率放大器实现的驱动器级。这种已知的功率放大器包括连接到功率放大器的第一输出引脚的n/2个驱动器块和连接到其第二输出引脚的另外n/2个驱动器块。这些并联布置的驱动器块中的每一个都包括电平移位器、缓冲器或反相器以及串联电容器，该串联电容器被加载到取决于要在第一和第二输出引脚处输出的信号的波形的充电级。所有驱动器块的这些并行容量都以时钟频率被加载到特定的充电级，该时钟频率是用于对便携式设备的电池进行无线充电的磁场的载波信号频率的m倍。这些充电级的总和被提供到第一和第二输出引脚，并实现功率放大器的输出电流。在电源设备的发射器级中使用这种功率放大器作为整形级的优点是，只需要调整驱动器块的输入引脚处的位组合，就可以在驱动器级的输出引脚处提供的不同波形之间进行切换。因此，在正弦、锯齿或矩形等波形之间切换很容易，而且非常节能。仅通过改变驱动器块的输入引脚处的位组合，就可以实现任何其他波形。
5、在本专利技术的另一个实施例中，发射器级可以包括驱动器级和多滤波器组，并且驱动器级被构建为在不同的滤波器组之间切换，每个滤波器组具有不同的滤波曲线。由驱动器级产生的具有固定波形(如正弦波形)的载波信号将用作多滤波器组的输入信号，并且根据驱动器级选择的滤波器组，将实现波形的变形，以针对电源设备和便携式设备的不同模式形成不同的波形。在优选实施例中，载波信号的固定正弦波形将用作通信模式中的第二波形，并且通过使用滤波器组之一产生的波形将用作功率传输模式中的第一波形。
6、在本专利技术的另一个实施例中，电源设备包括两个或更多个发射器级，每个发射器级都包括自己的天线并发射自己的磁场。该系统还包括两个或更多个接收器级，每个接收器级都包括自己的天线，以从接收器级的天线暴露到的发射器级的磁场中获取电力。这种系统原则上从us2014/0266031a1中已知，该文献公开了在便携式设备中使用两个发射器级和两个接收器级。使用具有针对高功率传输进行了优化的载本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种系统(17)，其包括电源设备(18)和便携式设备(20)，用于为所述便携式设备(19)的负载(3)无线供电，
2.根据权利要求1所述的系统(17)，其中所述电源设备(18)被构建为发射具有所述载波信号的第一波形的磁场，该具有所述载波信号的第一波形的磁场比具有所述载波信号的第二波形的磁场的能量含量更高。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述电源设备的发射器级包括经由匹配电路连接到所述电源设备的天线的驱动器级，所述驱动器级包括并联电容器充电级，用于通过针对所述载波信号的每个波将不同电容器充电状态相加来产生所述载波信号的第一波形和所述载波信号的第二波形，从而产生不同的波形。
4.根据权利要求1或2所述的系统(17)，其中所述电源设备(18)的发射器级(21)包括经由多滤波器组和匹配电路连接到所述发射器级(21)的天线(22)的驱动器级(28)，并且所述驱动器级(21)被构建为产生具有固定波形的载波信号，并且所述驱动器级(21)被构建为在所述功率传输模式中选择具有第一滤波曲线的第一滤波器组来滤波所产生的载波信号，以发射具有所述载波信号的第
5.根据权利要求4所述的系统(17)，其中所述发射器级(21)包括在所述驱动器级(28)和所述多滤波器组之间的开关，以在所述功率传输模式中使用的所述第一滤波器组和在所述通信模式中使用的所述第二滤波器组之间切换。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中所述电源设备至少包括具有第二天线的第二发射器级，以发射第二磁场，并且/或者所述便携式设备至少包括暴露于所述电源设备的所述磁场或者所述第二磁场的第二天线，以接收第二天线信号，并且第二接收器级被构建为对所述第二天线信号进行整流，并且向所述便携式设备的负载提供额外的功率。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中所述电源设备被构建为激活另一种应用模式，并且所述发射器级被构建为在所述另一种应用模式中发射具有所述载波信号的第三波形的磁场，所述载波信号的第三波形不同于所述载波信号的第一波形和第二波形。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种系统(17)，其包括电源设备(18)和便携式设备(20)，用于为所述便携式设备(19)的负载(3)无线供电，
2.根据权利要求1所述的系统(17)，其中所述电源设备(18)被构建为发射具有所述载波信号的第一波形的磁场，该具有所述载波信号的第一波形的磁场比具有所述载波信号的第二波形的磁场的能量含量更高。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述电源设备的发射器级包括经由匹配电路连接到所述电源设备的天线的驱动器级，所述驱动器级包括并联电容器充电级，用于通过针对所述载波信号的每个波将不同电容器充电状态相加来产生所述载波信号的第一波形和所述载波信号的第二波形，从而产生不同的波形。
4.根据权利要求1或2所述的系统(17)，其中所述电源设备(18)的发射器级(21)包括经由多滤波器组和匹配电路连接到所述发射器级(21)的天线(22)的驱动器级(28)，并且所述驱动器级(21)被构建为产生具有固定波形的载波信号，并且所述驱动器级(21)被构建为在所述功率传输模式中选择具有第一滤波曲线的第一滤波器组来滤波所产生的载波信...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗切斯科·安东尼蒂，雅各布·雷耶斯，
申请(专利权)人：瑞萨斯设计奥地利公司，
类型：发明
国别省市：
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