[发明专利]具有传输优化的无线功率接收器及其方法

说明书

根据本发明公开的主题的一个方面，一种由用于为负载供电的发射器感应地供电的接收器，所述接收器包含：谐振电路，所述谐振电路能够调谐其谐振频率以与所述发射器耦合并生成AC电压；供电区段，所述供电区段被配置成对所述AC电压进行整流并调节所述负载的DC电流和DC电压；以及控制和通信区段，所述控制和通信区段被设计成设定用于所述接收器的参数并将操作点(OP)传达至所述发射器，其中所述参数和所述OP源于确定所述接收器的最小功率损耗。

技术领域

本发明公开的主题涉及无线功率充电系统。更具体地，本发明公开的主题涉及最小化无线功率传输中的功率损耗。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求以下申请案的优先权：共同未决申请案；ItaySherman于2017年10月03日提交的标题为“用于感应接收器的效率优化和调制完整性验证(Efficiency optimization and modulation integrity verification for inductivereceivers)”的美国临时专利申请第62/567,364号；以及Itay Sherman于2017年7月24日提交的标题为“无线系统功率损耗优化(Wireless system power loss optimization)”的美国临时专利申请第62/648,406号，这些申请案出于所有目的以引用的方式并入本文中。

背景技术

随着对无线功率充电系统的需求增长，在各种场所中的部署急剧增加，并且提出了增加发射器与接收器之间的有效充电距离的需要。感应无线功率系统仍然遭受较差的功率传输效率、这些系统中的损耗。

无线功率充电正成为移动设备中的共同特征。当前，大多数设备限制于5W的无线充电功率，但是强烈需要增加所传输的功率电平以匹配达到15W或更高的有线充电器的能力。实现这些功率电平的能力由于接收器上的功率损耗而受到限制。

最成问题的功率损耗是在嵌入式接收器上，诸如，嵌入在移动手机中的接收器。嵌入式接收器中的损耗导致设备温度的显著增加。具体地，在无线充电的情况下，无线功率传输(例如,气隙变压器)的损耗与嵌入式电池的充电同时进行，其产生额外热量。

这些可商购获得的接收器利用线圈和铁氧体，这些线圈和铁氧体由于此类接收器的形状因素约束而产生相对高的AC电阻(例如，高达0.5欧姆)。

也可能在诸如电容器等效串联电阻(ESR)等电阻上浪费功率。还要注意，当测量嵌入设备内的线圈参数时，所测得的AC电阻常常增加，这是因为在许多情况下，嵌入设备在线圈后面具有大量的金属。由于非常薄的铁氧体屏蔽，所以嵌入设备的金属通常没有被适当地屏蔽并且作为AC电阻反映在接收器线圈上。

发明内容

根据本发明公开的主题的一个方面，一种由用于为负载供电的发射器感应地供电的接收器，所述接收器包含：谐振电路，所述谐振电路能够调谐其谐振频率以与所述发射器耦合并生成AC电压；供电区段，所述供电区段被配置成对所述AC电压进行整流并调节所述负载的DC电流和DC电压；以及控制和通信区段，所述控制和通信区段被设计成设定用于所述接收器的参数并将操作点(OP)传达至所述发射器，其中，所述参数和所述OP源于确定所述接收器的最小功率损耗。

在一些示范性实施例中，供电区段包含整流器和DC2DC。

在一些示范性实施例中，谐振电路包含线圈和等效电容器，其中，等效电容器包含至少一个并联电容器和任选的一个或多个谐振电容器，并且其中，等效电容器的值是并联电容器和任选的一个或多个谐振电容器的并联结果值。

在一些示范性实施例中，任选的一个或多个谐振电容器中的每个任选的谐振电容器可以利用由控制器激活的拨动开关接合到谐振电路。