通過整流器時移進(jìn)行諧振調(diào)諧的制作方法
【專利說明】通過整流器時移進(jìn)行諧振調(diào)諧
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2014年3月4提交的臨時申請序列號61/947，701的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合于本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開內(nèi)容涉及電力(power)傳輸。本公開內(nèi)容還涉及用于改善無線電力傳輸效率的電路調(diào)諧(tuning)。
【背景技術(shù)】
[0004]由巨大的消費(fèi)者需求驅(qū)動了電子和通信技術(shù)方面的迅速發(fā)展，這導(dǎo)致大范圍地采用許多種類的電子設(shè)備，諸如智能電話、平板電腦和音樂播放器。許多這類設(shè)備從諸如可再充電電池的有限能源獲得電力。一個目標(biāo)是對這些設(shè)備進(jìn)行有效和高效的無線電力傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種電路，包括:無線電力信號輸入端(wirelesspower signal input)，用于提供無線電力輸入信號；開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，親接至所述無線電力信號輸入端，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括被布置為對所述無線電力輸入信號進(jìn)行整流(rectify)以提供無線電力輸出信號的開關(guān)；控制電路，與所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信，所述控制電路被配置為:通過確定將實(shí)施的阻抗來對當(dāng)前無線電力傳輸操作目標(biāo)做出響應(yīng)；經(jīng)由所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)將所述阻抗有目的地引入至所述無線電力輸入信號；以及使所述開關(guān)對所述無線電力輸入信號進(jìn)行整流以產(chǎn)生所述無線電力輸出信號。
[0006]該電路進(jìn)一步包括:與所述控制電路通信的可變電壓源，所述可變電壓源能夠操作為修改用于至少一個所述開關(guān)的開關(guān)定時(switching timing)。
[0007]其中，所述控制電路能夠操作為通過使針對至少一個所述開關(guān)的接通狀態(tài)、斷開狀態(tài)或兩者的時間滯后(time skewing)來修改開關(guān)定時。
[0008]其中，所述當(dāng)前無線電力操作目標(biāo)是最大化電力傳輸、負(fù)載調(diào)節(jié)或效率。
[0009]該電路進(jìn)一步包括:可變電壓源；并且其中，所述控制電路包括:比較器，能夠操作為將所述無線電力信號與所述可變電壓源進(jìn)行比較。
[0010]其中，所述比較器包括與至少一個所述開關(guān)通信的開關(guān)控制輸出端(switchingcontrol output)。
[0011]其中，所述開關(guān)包括全波整流器。
[0012]其中，所述控制電路包括用于控制開關(guān)所述全波整流器中的特定開關(guān)的多個比較器。
[0013]該電路進(jìn)一步包括:多個可變電壓源，并且其中，所述比較器包括與所述可變電壓源中的可變電壓源個體通信的比較輸入端個體(individual comparison inputs)。
[0014]其中，所述開關(guān)包括場效應(yīng)晶體管(FET);以及所述控制電路包括差分放大器，所述差分放大器包括能夠操作為控制所述FET的開關(guān)的開關(guān)控制輸出端。
[0015]該電路進(jìn)一步包括:多個獨(dú)立可調(diào)諧的可變電壓源，其將第一輸入提供至所述差分放大器。
[0016]其中，所述控制電路接收所述無線電力信號作為至所述差分放大器的第二輸入。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種方法，包括:確定當(dāng)前無線電力傳輸操作目標(biāo)；接收無線電力輸入信號；利用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)對所述無線電力輸入信號進(jìn)行整流以提供無線電力輸出信號；將所述無線電力輸入信號提供至與所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信的控制電路；以及通過以下步驟控制所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò):響應(yīng)于所述操作目標(biāo)確定用于所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的期望定時；響應(yīng)于所述期望定時生成比較電壓；以及響應(yīng)于所述無線電力輸入信號與所述比較電壓的比較來改變所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)定時。
[0018]其中，改變開關(guān)定時包括:改變何時使開關(guān)控制信號對所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)有效(asserted，斷言)，改變何時使開關(guān)控制信號對所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)解除有效(de_asserted，解除斷言)，或者這兩者。
[0019]其中，整流包括全波整流。
[0020]其中，改變開關(guān)定時包括:單個地(individually)改變所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的不同開關(guān)的開關(guān)定時。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種電路，包括:無線電力信號輸入端，用于提供無線電力輸入信號；開關(guān)晶體管，耦接至所述無線電力信號輸入端并且被布置為全波整流器，所述全波整流器能夠操作為將所述無線電力輸入信號整流為無線電力輸出信號；電力輸出端(power output)，耦接至所述全波整流器并且被配置為提供所述無線電力輸出信號；比較器網(wǎng)絡(luò)，包括比較器個體(individual comparators)，所述比較器個體能夠操作為選擇性地接通和斷開所述開關(guān)晶體管；以及可變電壓源，被配置為響應(yīng)于無線電力傳輸操作目標(biāo)將可調(diào)諧電壓提供給所述比較器個體，所述比較器個體對所述可調(diào)諧電壓和所述無線電力輸入信號做出響應(yīng)以修改所述開關(guān)晶體管的開關(guān)定時。
[0022]其中，所述無線電力傳輸操作目標(biāo)包括從所述無線電力輸入信號至所述無線電力輸出信號的最大電力傳輸。
[0023]其中，所述無線電力傳輸操作目標(biāo)包括針對所述無線電力輸出信號的負(fù)載調(diào)節(jié)目標(biāo)。
[0024]其中，所述無線電力傳輸操作目標(biāo)包括效率目標(biāo)。
【附圖說明】
[0025]圖1示出了可以包括用于獲得無線電力的可調(diào)諧整流器電路的設(shè)備的示例。
[0026]圖2是用于獲得無線電力的可調(diào)諧整流器電路的示例。
[0027]圖3示出了示例開關(guān)波形。
[0028]圖4示出了示例可調(diào)諧整流器電路。
[0029]圖5示出了設(shè)備可以實(shí)施用于提供操作的獲取模式和操作模式的示例邏輯。
[0030]圖6示出了設(shè)備可以被實(shí)施為控制可調(diào)諧整流器電路中的開關(guān)定時的示例邏輯。
【具體實(shí)施方式】
[0031]圖1示出了用戶設(shè)備100( “UE 100”)的示例。在這個示例中，UE 100為智能電話，但是UE可以是任何電子設(shè)備。下面描述的關(guān)于諧振調(diào)諧(resonant tuning)的技術(shù)可以實(shí)施在各種不同類型的設(shè)備中。因此，下面描述的智能電話示例僅提供用于解釋諧振調(diào)諧技術(shù)的一種示例背景(context)，例如結(jié)合對UE 100進(jìn)行無線電力傳輸(WPT)。
[0032]WPT得益于在發(fā)射器與接收器之間實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)(high Quality) (Q)匹配的諧振調(diào)諧技術(shù)，以獲得高效率和良好的范圍。即使假設(shè)對寬的部件容差、由個人可以持有具有WPT性能的設(shè)備的方式導(dǎo)致的效果以及可以動態(tài)地影響調(diào)諧的其他效果的調(diào)諧敏感性，諧振調(diào)諧技術(shù)有助于獲得并且維持高Q值。諧振調(diào)諧技術(shù)改變了接收WPT信號輸入的整流器的操作性能。該技術(shù)以有悖常理的方式改變操作性能，諸如通過以除了嚴(yán)格的零電壓開關(guān)(zerovoltage switching)之外的方式來操作整流器。
[0033]通過調(diào)整整流器的開關(guān)定時，諧振調(diào)諧技術(shù)可以有目的地引入如通過無線電力接收器所預(yù)見的復(fù)阻抗(complex impedance)，以幫助實(shí)現(xiàn)特定操作目標(biāo)。操作目標(biāo)的示例包括改善a)效率；b)用于b)的最大化電力傳輸?shù)恼{(diào)諧，例如，通過使整流器輸出最大化；以及c)最大化負(fù)載調(diào)節(jié)，例如，通過負(fù)載的范圍保持整流器輸出平坦性?？梢愿鶕?jù)當(dāng)前所追求的操作目標(biāo)來改變所引入的阻抗，并且其可以在設(shè)備操作期間的任意時間進(jìn)行改變。除了以上陳述的那些之外，諧振調(diào)諧技術(shù)還可以促進(jìn)實(shí)現(xiàn)其他操作目標(biāo)。
[0034]控制器可以在任意時間對復(fù)阻抗進(jìn)行重新調(diào)諧(retune)。例如，控制器可以在設(shè)備操作期間以任何期望的間隔、或以任何規(guī)則或不規(guī)則調(diào)度對復(fù)阻抗進(jìn)行重新調(diào)諧。因此，例如，當(dāng)負(fù)載改變時，控制器可以測量負(fù)載并且對復(fù)阻抗重新調(diào)諧以繼續(xù)朝向當(dāng)前調(diào)諧目標(biāo)如進(jìn)。
[0035]返回至圖1，作為一個示例，UE可以是能夠撥打和接聽無線電話呼叫并且利用802.lla/b/g/n/ac/ad( “WiFi”)、藍(lán)牙(BT)、近場通信(NFC)或任何其他類型的無線技術(shù)來發(fā)射并且接收數(shù)據(jù)的2G、3G、或4G/LTE蜂窩電話。除了撥打和接聽電話呼叫之外，UE 100可以是運(yùn)行任意數(shù)量或類型的應(yīng)用程序的智能電話。然而，UE實(shí)際上可以是消耗電能的任意設(shè)備，包括作為另外的示例的車輛中的駕駛輔助模塊、緊急應(yīng)答器、尋呼機(jī)、手表、衛(wèi)星電視接收器、立體聲系統(tǒng)接收器、計算機(jī)系統(tǒng)、音樂播放器、筆記本電腦或平板電腦、家用電器或?qū)嶋H上的任何其他設(shè)備。
[0036]UE 100可以從多個不同的源汲取電能。作為一個示例，UE 100可以從電池101汲取電能。電能的其他來源包括無線電力傳輸(WPT)電源。在這方面，下面進(jìn)一步描述的是用于從無線信號收獲電力的技術(shù)。
[0037]繼續(xù)圖1中的示例，UE 100與諸如增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B(eNB)或其他基站的網(wǎng)絡(luò)控制器150進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)控制器150與UE 100建立諸如控制信道152和數(shù)據(jù)信道154的通信信道并且交換數(shù)據(jù)。UE 100還可以暴露于無線信號的許多其他來源，例如從無線充電板(wirelesscharging pad) 156，并且可以結(jié)合以下描述的WPT和諧振調(diào)諧技術(shù)收獲無線信號。
[0038]在圖1的示例中，UE 100支持一個或多個用戶標(biāo)識模塊(Subscriber IdentityModule) (SM)，諸如SIM1102和S頂2104。例如，電子和物理接口 106和108通過系統(tǒng)總線110將SM1102和SM2104連接至其余的用戶設(shè)備硬件。
[0039]UE 100包括通信接口 112、系統(tǒng)邏輯114和用戶界面118。系統(tǒng)邏輯114可以包括硬件、軟件、固件或者其它邏輯的任何組合。例如，可以利用一個或多個片上系統(tǒng)(SoC)、專用集成電路(ASIC)、分立(discrete)模擬和數(shù)字電路以及其他線路來實(shí)