[发明专利]感应功率发射器

说明书

技术领域

本发明涉及感应功率发射器。

背景技术

在许多不同类型的电气系统中发现有电转换器。一般而言，转换器将第一类型的供应转换成第二类型的输出。这种转换可以包括DC-DC、AC-AC和DC-AC电转换。在一些配置中，转换器可以具有任何数量的DC和AC“部件”，例如DC-DC转换器可以以变压器的形式包含AC-AC转换器级。

使用转换器的一个示例是感应功率传输(IPT)系统。IPT系统是已知技术(例如，电动牙刷的无线充电)和正开发技术(例如，“充电垫”上的手持设备的无线充电)的众所周知的领域。

发明内容

本发明可以提供一种改进的感应功率发射器，或者可以至少为公众提供有用的选择。

根据一个示例性实施例，提供一种感应功率发射器，包括：

多个平面发射线圈；以及

逆变器，被配置为提供AC电源信号；以及

多个控制设备，每个控制设备被配置为调节提供给相应的发射线圈的AC电源信号；

其中，所述多个发射线圈中由调节的AC电源信号产生的磁场的方向被配置为基本上耦合到无约束的感应功率传输接收器。

根据另一个实施例，提供根据权利要求1、17、35、47、52或54中任一项所述的发射器。根据权利要求1至64中任一项所述的特征的任何组合，可以实现任何实施例。

公认的是，在不同的管辖范围下，术语“包括”可以被赋予排他性含义或包含性含义。为了本说明书的目的，除非另外指明，否则这些术语意在具有包含性含义，即，它们意味着包括使用直接引用的所列组件，并且可能还包括其他未指定的组件或元件。

在本说明书中对任何文件的引用并不构成对那些文件为现有技术或其形成公知常识的一部分的承认。

附图说明

包括在说明书中并构成说明书的一部分的附图与上面给出的概述以及下面的详细描述一起示出了示例性实施例。

图1是感应功率传输系统的框图；

图2是示例性发射器的框图；

图3(a)至图3(b)是用于图2中的发射器的发射线圈的示例性布局；

图4(a)至图4(d)是图2中的发射器的操作的场图；

图5是第一示例性电路的电路图；

图6(a)至图6(c)是第一示例性电路的波形的示图；

图7是第二示例性电路的电路图；

图8是第二示例性电路的波形的示图；

图9是第三示例性电路的电路图；

图10是第四示例性电路的电路图；

图11是用于第四示例性电路的发射线圈的示例性布局；

图12(a)至图12(b)是第四示例性电路的波形的示图；

图13是用于实现更大Z高度的发射器的操作的场图；

图14是示例性源线圈和谐振器线圈实施方式的示意图；

图15是原型源线圈和谐振器线圈实施方式的透视图；

图16是根据接收器的位置/取向来激励哪些线圈的示意图；以及

图17是根据另一实施例的发射器的电路图。

具体实施方式

IPT系统通常包括感应功率发射器和感应功率接收器。感应功率发射器包括由合适的发射电路驱动以产生交变磁场的发射线圈。交变磁场将在感应功率接收器的接收线圈中感应出电流。然后，接收的功率可以用于对电池充电，或为与感应功率接收器相关联的设备或一些其它负载供电。

为了大量采用用于手机充电的充电垫，各个制造商试图达成共同的标准。这为感应功率传输规定了对便携式消费设备充电的若干最低要求。例如，为了遵守无线充电联盟(WPC)Qi 1.1规范，设备必须靠近垫表面来放置。

一个选项可以是限制用户以设备上的预定取向(例如：平坦地)来安装要充电的设备。另一个选项是如果设备取向不受限制。然而，可能需要以不同的取向提供多个接收线圈，或者以不同的取向提供多个发射线圈，以确保发射场被充分耦合。两者之中任一选项都可能会显著限制设备设计，并且对一些市场来说可能是不可行的。

一种解决方案是使用多个重叠的平面发射线圈，其中线圈电压被控制以操纵整个场方向。这允许发射器垫是平面的，并且用于具有单个接收线圈以及在任何3D方向上被取向的设备。然后，修改场方向来适应。一个实施方式是用于发射器电路从AC电源转换为DC总线，并且单独的全桥逆变器将DC总线电压转换成每个发射线圈期望的AC电压幅度和相位。