[发明专利]感应电力传输系统的接收器和用于控制该接收器的方法

说明书

提供了一种感应电力传输接收器，其包括：与电容器(14)串联的接收线圈(13)、用于提供DC输出的电压倍增器(15)、以及用于调节供给负载的电力的由控制器(19)控制的电力控制开关(18)。提供了一种感应电力传输接收器，其包括与电容器串联的接收线圈、用于提供DC输出的电荷泵、以及用于调节供给负载的电力的由控制器控制的电力控制开关。还提供了一种具有电力控制开关的感应电力传输电路中的电力流动控制的方法。该方法包括检测电路中的两个操作转变以及基于在检测窗口中最早检测到哪个操作转变来确定参考定时。使用参考定时产生用于控制电力控制开关的信号。

技术领域

本发明属于感应电力传输(IPT)的领域。更具体地，本发明涉及用在IPT系统中的接收器，以及用于控制接收器和用于检测接收器中的感应电流相位的方法。

背景技术

IPT系统是既有技术(例如，电动牙刷的无线充电)和开发技术(例如，“充电垫”上的手持装置的无线充电)的已知领域。典型地，初级侧(发送器)利用发送线圈来生成时变磁场。该磁场在次级侧(接收器)的适当的接收线圈中感生交流电流。接收器中的该感生电流随后可用于对电池充电，或者向装置或其他负载供电。在一些实例中，发生线圈或接收线圈可以与电容器连接以创建谐振电路，其可以提高相应谐振频率处的电力产量和效率。

典型地，IPT系统中使用的接收器包括：拾取电路(例如，具有电感器和电容器的形式的谐振电路)；整流器，用于将感生电力从AC转换成DC；以及开关模式调节器，用于调节最终提供给负载的电力的电压。

关于IPT系统中使用的接收器的常见问题在于，开关模式调节器可以包括DC电感器。DC电感器用作能量存储，使得可以适当地调节电力。这样的DC电感器可能是大体积的电路元件，显著影响了接收器占用的总尺寸。在接收器优选尽可能小的应用(例如，手持装置)中，这可能尤其是问题。

在不使用DC电感器的一些接收器中，需要复杂的相位定时以确保电路元件未被损坏。这使得感测和控制更加复杂，并且更易于遭受噪声和故障。

关于IPT系统中使用的接收器的另一常见问题是，发送器的操作频率或者接收器的谐振频率的变化(由于例如负载或其他电路参数的改变)可能影响电力传输量和效率。

对于接收器，已知在电力转换器级中包括开关(例如，开关模式调节器或同步整流器)。通常，这些开关被控制成使得它们在开关两端的电压是零时进行切换(零电压切换(ZVS))或在通过开关的电流是零时进行切换(零电流切换(ZCS))。ZVS和ZCS的益处是公知的，包括使开关中的损耗最小。为了适当地控制开关以实现ZVS和ZCS，有必要检测电路中的电压或电流的相位。用于检测相位的一种已知方法是使用电流感测电阻器。然而，在IPT接收器中流动的电流可能具有大的动态范围，这可能转而导致电流感测电阻器在高负载下的过热以及在低负载下的不可靠的信号。用于检测相位的另一已知方法是使用电流变换器。然而，这样的电流变换器是大体积的并且可能对于高频应用而言是不够快的。

本发明的目的在于提供使DC电感器的尺寸最小化的用于IPT系统的接收器。

本发明的另一目的在于提供不包括DC电感器的用于IPT系统的接收器。

本发明的另一目的在于提供用于在从低负载到高负载的范围的性能良好的接收器中检测相位的方法，以及不依赖于大体积的电路元件的方法。

应以至少向公众提供有用选择的目的而分离地阅读每个目的。

发明内容

根据一个示例性实施例，提供了一种感应电力传输接收器，其包括：谐振电路，具有与电容器串联连接的接收线圈；电压倍增器，用于向负载提供DC输出；电力控制开关，用于调节供给负载的电力；以及控制器，其控制电力控制开关以调节供给负载的电力。