[发明专利]具有正弦脉冲宽度调制的无线充电装置

说明书

本发明题为“具有正弦脉冲宽度调制的无线充电装置”。无线功率系统具有无线功率传输装置和无线功率接收装置。无线功率传输装置可包括被配置为驱动谐振电路的逆变器，并且可还包括正弦脉冲宽度调制(PWM)信号发生器，该正弦脉冲宽度调制(PWM)信号发生器被配置为生成对应的正弦PWM控制信号。逆变器可具有接收正弦PWM控制信号的输入。正弦PWM控制信号可表现出总和等于正弦PWM控制信号的目标占空比的多个不同脉冲宽度。以这种方式操作，无线功率传输装置表现出减小的谐波失真，从而减轻不需要的辐射杂散发射。

本专利申请要求于2018年6月11日提交的美国专利申请No.16/005,382以及于2018年3月28日提交的临时专利申请No.62/649,486的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及功率系统，并且更具体地，涉及用于给电子装置充电的无线功率系统。

背景技术

在无线充电系统中，无线充电垫向放置在垫上的便携式电子装置无线传输功率。便携式电子装置具有线圈和整流器电路系统。便携式电子装置中的线圈接收来自在无线充电垫中的线圈的交流电无线功率信号，所述无线充电垫与便携式电子装置中的线圈重叠。整流器电路系统将接收的信号转换为直流功率。

发明内容

无线功率系统具有无线功率传输装置和无线功率接收装置。无线功率接收装置具有接收来自无线功率传输装置的无线功率信号的接收线圈并且具有由接收的无线功率信号产生直流功率的整流器。

无线功率传输装置具有无线功率传输电路系统，所述无线功率传输电路系统包括谐振电路，用于驱动谐振电路的逆变器，以及以选定的占空比将周期控制信号输出到逆变器的脉冲宽度调制(PWM)信号发生器。谐振电路可包括无线功率传输线圈以及耦合到无线功率传输线圈的电容器。逆变器可包括第一开关，与第一开关串联耦合的第二开关，以及与第一开关并联耦合并且被配置为滤除不需要的高频分量的电容器。

PWM信号发生器可包括比较器，所述比较器具有接收第一周期信号的第一(负)输入，接收第二周期信号的第二(正)输入，以及提供控制信号的输出。第一周期信号可具有第一频率，而第二周期信号可具有大于第一频率的第二频率(例如，第二频率可以是第一频率的至少10倍)。第一周期信号可以是正弦波形。第二周期信号可以是周期斜变信号，诸如三角形波形或锯齿波形。

以这种方式配置，PWM信号发生器可输出以给定的功率频率振荡的正弦PWM控制信号，其中控制信号具有功率频率的周期中的多个不同脉冲宽度，该功率频率是控制信号的选定的占空比的总和。使用具有不同脉冲宽度的正弦PWM控制信号减少逆变器的输入的谐波失真，从而大幅减少无线功率传输电路系统的辐射杂散发射。

附图说明

图1是根据一个实施方案的包括无线功率传输装置和无线功率接收装置的例示性无线充电系统的示意图。

图2是根据一个实施方案的例示性无线功率传输装置的顶视图。

图3是根据一个实施方案的例示性无线功率传输电路系统和例示性无线功率接收电路系统的电路图。

图4是示出了作为占空比的函数的无线功率传输电路系统的谐波失真水平的示意图。

图5是根据一个实施方案的例示性无线功率传输电路系统的电路图，包括正弦脉冲宽度调制输入发生器、逆变电路和无线功率传输线圈。

图6A是示出了根据一个实施方案的可用于控制无线功率传输电路系统的正弦脉冲宽度调制(SPWM)控制信号的示意图。

图6B是示出了根据一个实施方案的由无线功率传输电路系统生成的SPWM输出波形的示意图。

图6C是示出了根据一个实施方案的如何抑制SPWM电流输出波形中的高频分量的示意图。