DE102020109640A1

DE102020109640A1 - WIRELESS POWER SYSTEM WITH IN-BAND COMMUNICATIONS

Info

Publication number: DE102020109640A1
Application number: DE102020109640.2A
Authority: DE
Inventors: Weiyun Chen; Stephen C. Terry
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2020-10-15
Also published as: GB202005248D0; GB2585440A; GB2585440B

Abstract

Eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung weist eine Spule auf, die drahtlose Leistungssignale von einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung empfängt, und weist einen Gleichrichter auf, der unter Verwendung der empfangenen drahtlosen Leistungssignale Gleichstrom über Gleichrichterausgangsanschlüsse erzeugt. Eine Last in der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung empfängt eine Gleichstromausgangsspannung von den Gleichrichterausgangsanschlüssen. Es werden In-Band-Kommunikationen unterstützt, bei denen ein Amplitudenumtastungskommunikationsschema oder ein anderes Kommunikationsschema von einem Datensender in der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung verwendet wird, um In-Band-Daten durch die Spule zu übertragen. In-Band-Daten werden durch Modulation eines oder mehrerer Transistoren, die mit der Spule und anderen drahtlosen Leistungsempfangsschaltungen in Reihe mit einem oder mehreren Kondensatoren gekoppelt sind, übertragen und durch Modulation des Stromflusses durch einen Ballasttransistor oder eine andere einstellbare Last, die über die Gleichrichterausgangsanschlüsse gekoppelt ist, übertragen.A wireless power receiving device includes a coil that receives wireless power signals from a wireless power transmission device and has a rectifier that generates DC power through rectifier output terminals using the received wireless power signals. A load in the wireless power receiving device receives a DC output voltage from the rectifier output terminals. In-band communications are supported in which an amplitude shift keying communication scheme or other communication scheme is used by a data transmitter in the wireless power receiving device to transmit in-band data through the coil. In-band data is transmitted by modulating one or more transistors coupled to the coil and other wireless power receiving circuits in series with one or more capacitors and modulating the flow of current through a ballast transistor or other adjustable load across the rectifier output terminals is coupled.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 16/748,467 , eingereicht am 21. Januar 2020, und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/832,795 , eingereicht am 11. April 2019, die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.This application claims the priority of U.S. Patent Application No. 16 / 748,467 , filed January 21, 2020, and the preliminary U.S. Patent Application No. 62 / 832,795 , filed April 11, 2019, which are hereby incorporated by reference in their entirety.

GEBIETAREA

Dies bezieht sich im Allgemeinen auf Leistungssysteme und insbesondere auf drahtlose Leistungssysteme zum Laden von elektronischen Vorrichtungen.This relates to power systems in general and, more particularly, to wireless power systems for charging electronic devices.

HINTERGRUNDBACKGROUND

In einem drahtlosen Ladesystem überträgt eine drahtlose Ladematte Leistung drahtlos an eine tragbare elektronische Vorrichtung, die auf der Matte platziert ist. Die tragbare elektronische Vorrichtung weist eine Spule und eine Gleichrichterschaltung auf. Die Spule der tragbaren elektronischen Vorrichtung empfängt drahtlose Wechselstrom-Leistungssignale von einer Spule in der drahtlosen Ladematte. Die Gleichrichterschaltung wandelt die empfangenen Signale in Gleichstrom um.In a wireless charging system, a wireless charging mat wirelessly transmits power to a portable electronic device placed on the mat. The portable electronic device has a coil and a rectifier circuit. The coil of the portable electronic device receives wireless AC power signals from a coil in the wireless charging mat. The rectifier circuit converts the received signals into direct current.

KURZDARSTELLUNGABSTRACT

Ein drahtloses Ladesystem weist eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung und eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung auf. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung weist eine Spule auf, die drahtlose Leistungssignale von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung empfängt, und weist einen Gleichrichter auf, der unter Verwendung der empfangenen drahtlosen Leistungssignale Gleichstrom über Gleichrichterausgangsanschlüsse erzeugt. Eine Last in der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung empfängt eine Gleichstromausgangsspannung von den Gleichrichterausgangsanschlüssen.A wireless charging system includes a wireless power transmission device and a wireless power receiving device. The wireless power receiving device includes a coil that receives wireless power signals from the wireless power transmission device, and has a rectifier that generates DC power through rectifier output terminals using the received wireless power signals. A load in the wireless power receiving device receives a DC output voltage from the rectifier output terminals.

Das System unterstützt In-Band-Kommunikationen, bei denen ein Amplitudenumtastungskommunikationsschema oder ein anderes Kommunikationsschema von einem Datensender in der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung verwendet wird, um In-Band-Daten durch die Spule zu übertragen.The system supports in-band communications in which an amplitude shift keying communication scheme or other communication scheme is used by a data transmitter in the wireless power receiving device to transmit in-band data through the coil.

Kondensatorschaltschaltungen oder andere schaltbare Schaltungen zur Einstellung der Impedanz der drahtlosen Leistungsempfangsschaltung in der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung können an die Spule gekoppelt sein. Eine Ballastlast, wie ein Ballasttransistor oder eine andere einstellbare Last, kann über die Gleichrichterausgangsanschlüsse gekoppelt sein. Eine Stromquelle kann den Stromfluss durch die Last überwachen.Capacitor switching circuits or other switchable circuits for adjusting the impedance of the wireless power receiving circuit in the wireless power receiving device can be coupled to the coil. A ballast load, such as a ballast transistor or another adjustable load, can be coupled via the rectifier output connections. A power source can monitor the flow of current through the load.

Während Startvorgängen kann die Ballastlast dazu verwendet werden, einen Strom zwischen den Gleichrichterausgangsanschlüssen zu überbrücken. Dadurch wird sichergestellt, dass ein Mindeststrom zwischen den Gleichrichterausgangsanschlüssen fließt, während die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung Strom empfängt, selbst wenn die Last der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung noch keinen Strom durchlässt. Sobald Strom durch die Last zu fließen beginnt, kann die Ballastlast abgeschaltet werden oder kann die durch den Ballasttransistor fließende Strommenge auf andere Weise reduziert werden.During start-up processes, the ballast load can be used to bridge a current between the rectifier output connections. This ensures that a minimum current flows between the rectifier output terminals while the wireless power receiving device is receiving power, even if the load of the wireless power receiving device is not yet passing current. As soon as current begins to flow through the load, the ballast load can be switched off or the amount of current flowing through the ballast transistor can be reduced in some other way.

Wenn In-Band-Daten übertragen werden sollen, kann der Datensender Steuersignale an den Ballasttransistor oder an einen oder mehrere Transistoren in der Kondensatorschaltschaltung liefern. Dadurch werden Daten durch die Spule an einen Datenempfänger in der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung übertragen.When in-band data is to be transmitted, the data transmitter can provide control signals to the ballast transistor or to one or more transistors in the capacitor switching circuit. Thereby, data is transmitted through the coil to a data receiver in the wireless power transmission device.

Die Komponenten, die zur Übertragung der In-Band-Daten moduliert werden, können je nach Lastbedingungen ausgewählt werden. Wenn zum Beispiel bestimmt wird, dass leichte Lastbedingungen vorliegen (z. B. der durch die Last fließende Strom ist kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert), kann der Datensender als Reaktion darauf In-Band-Daten durch Modulieren des Ballasttransistors übertragen. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass schwere Lastbedingungen vorliegen (z. B. der durch die Last fließende Strom ist größer als der vorbestimmte Schwellenwert), kann der Datensender In-Band-Daten durch Modulieren eines oder mehrerer Transistoren in der Kondensatorschaltschaltung übertragen.The components that are modulated to transmit the in-band data can be selected depending on the load conditions. For example, if it is determined that light load conditions exist (e.g., the current flowing through the load is less than a predetermined threshold), the data transmitter may, in response, transmit in-band data by modulating the ballast transistor. In response to determining that severe load conditions exist (e.g., the current flowing through the load is greater than the predetermined threshold), the data transmitter may transmit in-band data by modulating one or more transistors in the capacitor switching circuit.

FigurenlisteFigure list

1 FIG. 13 is a schematic diagram of an illustrative wireless charging system including a wireless power transmitting device and a wireless power receiving device, according to an embodiment.
2 Figure 4 is a circuit diagram of a wireless power transmission and reception circuit according to an embodiment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Ein drahtloses Leistungssystem schließt eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung, wie eine drahtlose Ladematte, ein. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung überträgt drahtlos Leistung an eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, wie eine Armbanduhr, ein Mobiltelefon, einen Tablet-Computer, einen Laptop-Computer oder eine andere elektronische Vorrichtung. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung verwendet Leistung von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung, um die Vorrichtung mit Strom zu versorgen und um einen internen Akku zu laden.A wireless power system includes a wireless power transfer device such as a wireless charging mat. The wireless power transmission device wirelessly transmits power to a wireless power receiving device, such as a watch, cell phone, tablet computer, laptop computer, or other electronic device. The wireless power receiving device uses power from the wireless power transmitting device to provide power to the device and to charge an internal battery.

Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung kommuniziert mit der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung und erhält Informationen über die Eigenschaften der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung. In einigen Ausführungsformen weist die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung mehrere Leistungsübertragungsspulen auf. In solchen Ausführungsformen verwendet die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung Informationen von der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung und Messungen, die in der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung vorgenommen werden, um zu bestimmen, welche Spule oder Spulen in der Übertragungsvorrichtung magnetisch mit drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtungen gekoppelt sind. Die Spulenauswahl wird dann in der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung durchgeführt. Drahtlose Leistung wird unter Verwendung einer ausgewählten Spule/ausgewählter Spulen von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung an die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung übertragen, um einen Akku in der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung zu laden und/oder um andere Lastschaltungen mit Strom zu versorgen.The wireless power transmission device communicates with the wireless power receiving device and obtains information about the characteristics of the wireless power receiving device. In some embodiments, the wireless power transmission device includes multiple power transmission coils. In such embodiments, the wireless power transmitting device uses information from the wireless power receiving device and measurements made in the wireless power transmitting device to determine which coil or coils in the transmitting device are magnetically coupled to wireless power receiving devices. The coil selection is then performed in the wireless power transmission device. Wireless power is transmitted from the wireless power transmission device to the wireless power receiving device using a selected coil (s) to charge a battery in the wireless power receiving device and / or to power other load circuits.

Wenn es gewünscht wird, dass die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung Informationen an die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung sendet, überträgt die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung Daten an die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, indem sie die Frequenz des drahtlosen Wechselstromleistungssignals moduliert, das an die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung übertragen wird. Diese Frequenzmodulation wird manchmal auch als Frequenzumtastungsmodulation (FSK-Modulation) bezeichnet. In der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung kann ein FSK-Demodulator die Frequenz des empfangenen drahtlosen Wechselstromleistungssignals demodulieren und dadurch die von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung übertragenen Daten empfangen.When the wireless power transmission device is desired to send information to the wireless power reception device, the wireless power transmission device transmits data to the wireless power reception device by modulating the frequency of the wireless AC power signal transmitted to the wireless power reception device. This frequency modulation is sometimes referred to as frequency shift keying (FSK) modulation. In the wireless power receiving device, an FSK demodulator can demodulate the frequency of the received wireless AC power signal, and thereby receive the data transmitted from the wireless power transmission device.

Wenn es gewünscht wird, dass die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung Informationen an die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung sendet, überträgt die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung Daten an die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung, indem sie Komponenten in der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung moduliert. Diese Modulation führt zu Impedanzschwankungen in der drahtlosen Leistungsempfangsschaltung, die von dem übertragenen drahtlosen Leistungssignal wahrgenommen werden. Die Modulation der Impedanz der Empfangsschaltung moduliert auf diese Weise die Amplitude (und Phase) des übertragenen drahtlosen Leistungssignals und führt zu detektierbaren Änderungen des Wechselstroms, der zum Antrieb der drahtlosen Leistungsübertragungsspule verwendet wird. Diese Art der Modulation wird manchmal auch als Amplitudenumtastung (ASK) bezeichnet. Unter Verwendung von FSK- und ASK-Kommunikationen und/oder anderen In-Band- und/oder Out-of-Band-Kommunikationen können die Vorrichtungen in dem drahtlosen Leistungsübertragungssystem den Betrieb koordinieren.When the wireless power receiving device is desired to send information to the wireless power transmitting device, the wireless power receiving device transmits data to the wireless power transmitting device by modulating components in the wireless power receiving device. This modulation leads to impedance fluctuations in the wireless power receiving circuit, which are perceived by the transmitted wireless power signal. Modulation of the impedance of the receiving circuit thus modulates the amplitude (and phase) of the transmitted wireless power signal and results in detectable changes in the alternating current used to drive the wireless power transmission coil. This type of modulation is sometimes referred to as amplitude shift keying (ASK). Using FSK and ASK communications and / or other in-band and / or out-of-band communications, the devices in the wireless power transmission system can coordinate operations.

Ein veranschaulichendes drahtloses Leistungssystem (drahtloses Ladesystem) ist in 1 gezeigt. Wie in 1 gezeigt, schließt das drahtlose Leistungssystem 8 eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung, wie eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12, ein und schließt eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, wie eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung 24, ein. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12 schließt eine Steuerschaltung 16 ein. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung 24 schließt eine Steuerschaltung 30 ein. Die Steuerschaltung in dem System 8, wie die Steuerschaltung 16 und die Steuerschaltung 30, wird bei der Steuerung des Betriebs des Systems 8 verwendet. Diese Steuerschaltung kann eine Verarbeitungsschaltung einschließen, die Mikroprozessoren, Leistungsverwaltungseinheiten, Basisbandprozessoren, digitalen Signalprozessoren, Mikrocontrollern und/oder anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen mit Verarbeitungsschaltungen zugeordnet ist. Die Verarbeitungsschaltung implementiert gewünschte Steuer- und Kommunikationsmerkmale in den Vorrichtungen 12 und 24. Zum Beispiel kann die Verarbeitungsschaltung bei der Auswahl von Spulen, zur Bestimmung von Leistungsübertragungsniveaus, zur Verarbeitung von Sensordaten und anderen Daten, zur Verarbeitung von Benutzereingaben, zur Handhabung von Verhandlungen zwischen den Vorrichtungen 12 und 24, zum Senden und Empfangen von In-Band- und Out-of-Band-Daten, zur Vornahme von Messungen und zum sonstigem Steuern des Betriebs des Systems 8 verwendet werden.An illustrative wireless power system (wireless charging system) is shown in FIG 1 shown. As in 1 shown closes the wireless power system 8th a wireless power transmission device such as a wireless power transmission device 12 , and includes a wireless power receiving device such as a wireless power receiving device 24 , one. The wireless power transmission device 12 closes a control circuit 16 one. The wireless power receiving device 24 closes a control circuit 30th one. The control circuit in the system 8th how the control circuit 16 and the control circuit 30th , is used in controlling the operation of the system 8th used. This control circuit may include processing circuitry associated with microprocessors, power management units, baseband processors, digital signal processors, microcontrollers, and / or application specific integrated circuits with processing circuitry. The processing circuit implements desired control and communication features in the devices 12 and 24 . For example, the processing circuitry can assist in selecting coils, determining power transmission levels, processing sensor and other data, processing user input, handling negotiations between the devices 12 and 24 , to send and receive in-band and out-of-band data, to take measurements and to otherwise control the operation of the system 8th be used.

Eine Steuerschaltung in dem System 8 kann konfiguriert sein, um Vorgänge in dem System 8 unter Verwendung von Hardware (z. B. einer dedizierten Hardware oder Schaltung), Firmware und/oder Software durchzuführen. Softwarecode für die Durchführung von Vorgängen in dem System 8 wird auf nichtflüchtigen, computerlesbaren Speichermedien (z. B. materiellen, computerlesbaren Speichermedien) in der Steuerschaltung 8 gespeichert. Der Softwarecode kann manchmal als Software, Daten, Programmanweisungen, Anweisungen oder Code bezeichnet werden. Die nichtflüchtigen, computerlesbaren Speichermedien können nichtflüchtigen Speicher, wie nichtflüchtigen Arbeitsspeicher (NVRAM), eine oder mehrere Festplatten (z. B. magnetische Laufwerke oder Solid-State-Laufwerke), eine oder mehrere austauschbare Flash-Laufwerke oder andere austauschbare Medien oder dergleichen, einschließen. Auf den nichtflüchtigen, computerlesbaren Speichermedien gespeicherte Software kann auf der Verarbeitungsschaltung der Steuerschaltung 16 und/oder 30 ausgeführt werden. Die Verarbeitungsschaltung kann anwendungsspezifische integrierte Schaltungen mit Verarbeitungsschaltung, einen oder mehrere Mikroprozessoren, eine Zentraleinheit (CPU) oder eine andere Verarbeitungsschaltung einschließen.A control circuit in the system 8th can be configured to handle operations in the system 8th using hardware (e.g., dedicated hardware or circuitry), firmware and / or software. Software code for performing operations on the system 8th is stored on non-transitory, computer-readable storage media (e.g. tangible, computer-readable storage media) in the control circuit 8th saved. The software code can sometimes be referred to as software, data, program instructions, instructions, or code. The non-volatile, computer-readable storage media can be non-volatile Storage such as non-volatile random access memory (NVRAM), one or more hard drives (e.g., magnetic drives or solid state drives), one or more removable flash drives or other removable media, or the like. Software stored on the non-transitory, computer-readable storage media can be used on the processing circuit of the control circuit 16 and or 30th are executed. The processing circuitry may include application specific integrated circuits with processing circuitry, one or more microprocessors, a central processing unit (CPU), or other processing circuitry.

Die Leistungsübertragungsvorrichtung 12 kann ein eigenständiger Leistungsadapter sein (z. B. eine drahtlose Ladematte, die eine Leistungsadapterschaltung einschließt), kann eine drahtlose Ladematte sein, die mit einem Leistungsadapter oder einer anderen Ausrüstung durch ein Kabel gekoppelt ist, kann eine tragbare Vorrichtung sein, kann eine Ausrüstung sein, die in Möbel, ein Fahrzeug oder ein anderes System eingebaut wurde, kann eine abnehmbare Akkuhülle sein oder kann eine andere drahtlose Leistungsübertragungsausrüstung sein. Veranschaulichende Konfigurationen, in denen die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12 eine drahtlose Ladematte ist, werden hierin manchmal als ein Beispiel beschrieben.The power transmission device 12 can be a stand-alone power adapter (e.g., wireless charging mat that includes power adapter circuitry), wireless charging mat that is coupled to a power adapter or other equipment by a cable, can be a portable device, can be equipment that is built into furniture, a vehicle, or other system may be a detachable battery case, or may be other wireless power transmission equipment. Illustrative configurations in which the wireless power transmission device 12 is a wireless charging mat are sometimes described herein as an example.

Die Leistungsempfangsvorrichtung 24 kann eine tragbare elektronische Vorrichtung, wie eine Armbanduhr, ein Mobiltelefon, ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, ein Zubehör, wie ein Ohrhörer, oder eine andere elektronische Ausrüstung, sein. Die Leistungsübertragungsvorrichtung 12 kann mit einer Steckdose (z. B. einer Wechselstromquelle) gekoppelt werden, kann einen Akku zum Liefern von Leistung aufweisen und/oder kann eine andere Leistungsquelle aufweisen. Die Leistungsübertragungsvorrichtung 12 kann einen Wechselstrom-Gleichstrom-Leistungswandler (AC-DC-Leistungswandler), wie einen AC-DC-Leistungswandler 14, zum Umwandeln von Wechselstromleistung von einer Steckdose oder einer anderen Leistungsquelle in Gleichstromleistung aufweisen. Gleichstromleistung kann verwendet werden, um die Steuerschaltung 16 mit Strom zu versorgen. Während des Betriebs verwendet eine Steuerung in der Steuerschaltung 16 eine Leistungsübertragungsschaltung 52, um drahtlose Leistung an eine Leistungsempfangsschaltung 54 der Vorrichtung 24 zu übertragen. Die Leistungsübertragungsschaltung 52 kann eine Schaltschaltung (z. B. eine aus Transistoren gebildete Inverterschaltung 61) aufweisen, die basierend auf Steuersignalen der Steuerschaltung 16 ein- und ausgeschaltet wird, um Wechselstromsignale durch eine oder mehrere Leistungsübertragungsspulen, wie Übertragungsspulen 36, zu erzeugen. Die Spulen 36 können in einer planaren Spulenanordnung angeordnet sein (z. B. in Konfigurationen, in denen die Vorrichtung 12 eine drahtlose Ladematte ist).The power receiving device 24 can be a portable electronic device such as a wrist watch, cell phone, laptop computer, tablet computer, accessory such as earphone, or other electronic equipment. The power transmission device 12 can be mated to an electrical outlet (e.g., an AC power source), can have a battery pack to provide power, and / or can have another source of power. The power transmission device 12 can be an AC-to-DC power converter (AC-DC power converter) such as an AC-DC power converter 14th , for converting AC power from an electrical outlet or other power source to DC power. DC power can be used to power the control circuit 16 to provide electricity. During operation, a controller is used in the control circuit 16 a power transmission circuit 52 to deliver wireless power to a power receiving circuit 54 the device 24 transferred to. The power transmission circuit 52 may be a switching circuit (e.g., an inverter circuit formed from transistors 61 ), based on control signals from the control circuit 16 is switched on and off to AC signals through one or more power transmission coils, such as transmission coils 36 , to create. The spools 36 may be arranged in a planar coil arrangement (e.g., in configurations in which the device 12 is a wireless charging mat).

Wenn die Wechselströme durch eine oder mehrere Spulen 36 hindurchgehen, werden elektromagnetische Felder (z. B. Magnetfelder) (Signale 44) erzeugt, die von einer oder mehreren entsprechenden Empfängerspulen, wie der Spule 48 in der Leistungsempfangsvorrichtung 24, empfangen werden. Wenn die elektromagnetischen Wechselstromfelder durch die Spule 48 empfangen werden, werden entsprechende Wechselströme in der Spule 48 induziert. Eine Gleichrichterschaltung, wie der Gleichrichter 50, der Gleichrichterkomponenten, wie in einem Brückennetz angeordnete synchrone Gleichrichter-Metalloxid-Halbleitertransistoren enthält, wandelt empfangene Wechselstromsignale (empfangene Wechselstromsignale, die elektromagnetischen Signalen 44 zugeordnet sind) von der Spule 48 in Gleichspannungssignale für die Stromversorgung der Vorrichtung 24 um.When the alternating currents through one or more coils 36 pass through, electromagnetic fields (e.g. magnetic fields) (signals 44 ) generated by one or more corresponding receiver coils, such as the coil 48 in the power receiving device 24 received. When the alternating current electromagnetic fields through the coil 48 are received, corresponding alternating currents in the coil 48 induced. A rectifier circuit like the rectifier 50 , which contains rectifier components, such as synchronous rectifier metal-oxide semiconductor transistors arranged in a bridge network, converts received AC signals (received AC signals, the electromagnetic signals 44 are assigned) from the coil 48 into DC voltage signals for powering the device 24 around.

Die von dem Gleichrichter 50 erzeugte Gleichspannung (manchmal als Gleichrichterausgangsspannung Vrect bezeichnet) kann beim Laden eines Akkus, wie des Akkus 58, verwendet werden und kann bei der Stromversorgung anderer Komponenten in der Vorrichtung 24 verwendet werden. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 24 Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 56, wie eine Anzeige, einen Berührungssensor, Kommunikationsschaltungen, Audiokomponenten, Sensoren, Statusanzeiger lichtemittierender Dioden, andere lichtemittierende und lichtdetektierende Komponenten und andere Komponenten einschließen, und diese Komponenten (die eine Last für die Vorrichtung 24 bilden) können mit den von dem Gleichrichter 50 erzeugten Gleichspannungen (und/oder von dem Akku 58 erzeugten Gleichspannungen) betrieben werden.The ones from the rectifier 50 The DC voltage generated (sometimes referred to as the rectifier output voltage Vrect) can be generated when charging a battery, such as the battery pack 58 , and can be used in powering other components in the device 24 be used. For example, the device 24 Input-output devices 56 such as a display, a touch sensor, communication circuits, audio components, sensors, light emitting diode status indicators, other light emitting and light detecting components, and other components, and those components (which place a load on the device 24 form) can with the from the rectifier 50 generated DC voltages (and / or from the battery 58 generated DC voltages).

Die Vorrichtung 12 und/oder die Vorrichtung 24 können drahtlos unter Verwendung von In-Band- oder Out-of-Band-Kommunikationen kommunizieren. Die Vorrichtung 12 kann zum Beispiel eine drahtlose Transceiver-Schaltung 40 aufweisen, die unter Verwendung einer Antenne drahtlos Out-of-Band-Signale an die Vorrichtung 24 überträgt. Die drahtlose Transceiver-Schaltung 40 kann verwendet werden, um unter Verwendung der Antenne drahtlos Out-of-Band-Signale von der Vorrichtung 24 zu empfangen. Die Vorrichtung 24 kann eine drahtlose Transceiver-Schaltung 46 aufweisen, die Out-of-Band-Signale an die Vorrichtung 12 überträgt. Eine Empfängerschaltung in dem drahtlosen Transceiver 46 kann eine Antenne verwenden, um Out-of-Band-Signale von der Vorrichtung 12 zu empfangen. In-Band-Übertragungen zwischen den Vorrichtungen 12 und 24 können unter Verwendung der Spulen 36 und 48 durchgeführt werden.The device 12 and / or the device 24 can communicate wirelessly using in-band or out-of-band communications. The device 12 for example, a wireless transceiver circuit 40 that wirelessly send out-of-band signals to the device using an antenna 24 transmits. The wireless transceiver circuit 40 Can be used to wirelessly receive out-of-band signals from the device using the antenna 24 to recieve. The device 24 can be a wireless transceiver circuit 46 have the out-of-band signals to the device 12 transmits. A receiver circuit in the wireless transceiver 46 can use an antenna to receive out-of-band signals from the device 12 to recieve. In-band transmissions between devices 12 and 24 can using the coils 36 and 48 be performed.

Es ist wünschenswert, dass die Leistungsübertragungsvorrichtung 12 und die Leistungsempfangsvorrichtung 24 in der Lage sind, Informationen, wie die empfangene Leistung, Ladezustände und dergleichen, zum Steuern der drahtlosen Leistungsübertragung zu kommunizieren. Die oben beschriebene Technologie muss jedoch nicht die Übertragung von persönlich identifizierbaren Informationen einschließen, um zu funktionieren. Vorsorglich sei darauf hingewiesen, dass insoweit als eine Implementierung dieser Ladetechnologie die Verwendung persönlich identifizierbarer Informationen beinhaltet, Implementierer Datenschutzrichtlinien und -praktiken einhalten sollten, von denen allgemein anerkannt wird, dass sie Industrie- oder behördliche Anforderungen zur Wahrung der Privatsphäre von Benutzern erfüllen oder überschreiten. Insbesondere sollten persönlich identifizierbare Informationsdaten so verwaltet und gehandhabt werden, dass Risiken eines unbeabsichtigten oder unautorisierten Zugangs oder einer unbeabsichtigten oder unautorisierten Verwendung minimiert werden, und die Art einer autorisierten Verwendung sollte den Benutzern klar angegeben werden.It is desirable that the power transmission device 12 and the power receiving device 24 are able to communicate information such as the received power, state of charge and the like for controlling the wireless power transmission. However, the technology described above need not involve the transmission of personally identifiable information in order to function. As a precaution, to the extent that implementation of this charging technology involves the use of personally identifiable information, implementers should adhere to privacy policies and practices that are generally recognized as meeting or exceeding industry or regulatory requirements for the privacy of users. In particular, personally identifiable information data should be managed and handled in such a way as to minimize risks of accidental or unauthorized access or use, and the type of authorized use should be clearly indicated to users.

Während Vorgängen der drahtlosen Leistungsübertragung kann die drahtlose Transceiver-Schaltung 40 eine oder mehrere Spulen 36 verwenden, um In-Band-Signale an die drahtlose Transceiver-Schaltung 46 zu übertragen, die von der drahtlosen Transceiver-Schaltung 46 unter Verwendung der Spule 48 empfangen werden. Jedes geeignete Modulationsschema kann verwendet werden, um In-Band-Kommunikationen zwischen der Vorrichtung 12 und der Vorrichtung 24 zu unterstützen. In einer veranschaulichenden Konfiguration wird die Frequenzumtastung (FSK) verwendet, um In-Band-Daten von der Vorrichtung 12 an die Vorrichtung 24 zu übertragen, und wird die Amplitudenumtastung (ASK) verwendet, um In-Band-Daten von der Vorrichtung 24 an die Vorrichtung 12 zu übertragen. Leistung kann während dieser FSK- und ASK-Übertragungen drahtlos von der Vorrichtung 12 an die Vorrichtung 24 übertragen werden. Andere Typen von In-Band-Kommunikationen können, falls gewünscht, verwendet werden.During wireless power transmission operations, the wireless transceiver circuitry can 40 one or more coils 36 use to send in-band signals to the wireless transceiver circuit 46 to be transmitted by the wireless transceiver circuit 46 using the coil 48 be received. Any suitable modulation scheme can be used to facilitate in-band communications between devices 12 and the device 24 to support. In an illustrative configuration, frequency shift keying (FSK) is used to receive in-band data from the device 12 to the device 24 and amplitude shift keying (ASK) is used to transfer in-band data from the device 24 to the device 12 transferred to. Power can wirelessly from the device during these FSK and ASK transmissions 12 to the device 24 be transmitted. Other types of in-band communications can be used if desired.

Während Vorgängen der drahtlosen Leistungsübertragung liefert die Schaltung 52 Wechselstromansteuerungssignale an eine oder mehrere Spulen 36 mit einer bestimmten Leistungsübertragungsfrequenz. Die Leistungsübertragungsfrequenz kann zum Beispiel eine vorgegebene Frequenz von etwa 125 kHz, etwa 200 kHz, mindestens 80 kHz, mindestens 100 kHz, weniger als 500 kHz, weniger als 300 kHz oder eine andere geeignete drahtlose Leistungsfrequenz sein. In einigen Konfigurationen kann die Leistungsübertragungsfrequenz in Kommunikationen zwischen den Vorrichtungen 12 und 24 verhandelt werden. In anderen Konfigurationen kann die Leistungsübertragungsfrequenz fest sein.The circuit delivers during wireless power transmission operations 52 AC drive signals to one or more coils 36 with a certain power transmission frequency. The power transmission frequency can be, for example, a predetermined frequency of about 125 kHz, about 200 kHz, at least 80 kHz, at least 100 kHz, less than 500 kHz, less than 300 kHz, or some other suitable wireless power frequency. In some configurations, the power transmission frequency in communications between devices 12 and 24 to be negotiated. In other configurations, the power transmission frequency can be fixed.

Während Vorgängen der drahtlosen Leistungsübertragung, während die Leistungsübertragungsschaltung 52 Wechselstromsignale in eine oder mehrere Spulen 36 steuert, um Signale 44 mit der Leistungsübertragungsfrequenz zu erzeugen, verwendet die drahtlose Transceiver-Schaltung 40 eine FSK-Modulation, um die Leistungsübertragungsfrequenz der ansteuernden Wechselstromsignale zu modulieren und dadurch die Frequenz der Signale 44 zu modulieren. Wie in 2 gezeigt, kann der FSK-Modulator 40T die Ansteuerfrequenz fd modulieren, die von einer Steuerung 16M an den Eingang 74 des Inverters 61 geliefert wird. Auf diese Weise werden FSK-Daten von der Vorrichtung 12 an die Vorrichtung 24 übertragen. In der Vorrichtung 24 wird die Spule 48 verwendet, um die Signale 44 zu empfangen. Die Leistungsempfangsschaltung 54 verwendet die empfangenen Signale auf der Spule 48 und dem Gleichrichter 50, um Gleichstrom zu erzeugen. Gleichzeitig verwendet die drahtlose Transceiver-Schaltung 46 (z. B. FSK-Demodulator 46R) eine FSK-Demodulation, um die übertragenen In-Band-Daten aus den Signalen 44 zu extrahieren. Dieser Ansatz ermöglicht es, FSK-Daten (z. B. FSK-Datenpakete) in dem Band von der Vorrichtung 12 an die Vorrichtung 24 mit den Spulen 36 und 48 zu übertragen, während gleichzeitig Leistung drahtlos von der Vorrichtung 12 an die Vorrichtung 24 mit den Spulen 36 und 48 übertragen wird.During wireless power transfer operations, while the power transfer circuit 52 AC signals in one or more coils 36 controls to signals 44 at the power transmission frequency is used by the wireless transceiver circuit 40 an FSK modulation to modulate the power transmission frequency of the driving AC signals and thereby the frequency of the signals 44 to modulate. As in 2 shown, the FSK modulator 40T modulate the control frequency fd, which is controlled by a controller 16M to the entrance 74 of the inverter 61 is delivered. In this way, FSK data is received from the device 12 to the device 24 transfer. In the device 24 becomes the coil 48 used the signals 44 to recieve. The power receiving circuit 54 uses the received signals on the spool 48 and the rectifier 50 to generate direct current. Simultaneously uses the wireless transceiver circuit 46 (e.g. FSK demodulator 46R ) FSK demodulation to extract the transmitted in-band data from the signals 44 to extract. This approach enables FSK data (e.g. FSK data packets) to be in the band from the device 12 to the device 24 with the coils 36 and 48 while simultaneously transmitting power wirelessly from the device 12 to the device 24 with the coils 36 and 48 is transmitted.

In-Band-Kommunikationen zwischen der Vorrichtung 24 und der Vorrichtung 12 verwenden ASK-Modulations- und Demodulationstechniken. Die drahtlose Transceiver-Schaltung 46 überträgt In-Band-Daten an die Vorrichtung 12, indem sie eine Kapazitätsschaltschaltung (z. B. einen oder mehrere Transistoren in dem Transceiver 46, die mit der Spule 48 mit einem oder mehreren Kondensatoren in Reihe geschaltet sind) verwendet oder indem sie eine einstellbare Last (z. B. einen Ballastlasttransistor) verwendet, um die Impedanz der Leistungsempfangsschaltung 54 (z. B. Spule 48) zu modulieren. Dies wiederum moduliert die Amplitude des Signals 44 und die Amplitude des Wechselstromsignals, das durch die Spule(n) 36 hindurchgeht. Die drahtlose Transceiver-Schaltung 40 überwacht die Amplitude des Wechselstromsignals, das durch die Spule(n) 36 hindurchgeht, und extrahiert, unter Verwendung einer ASK-Demodulation, die übertragenen In-Band-Daten aus diesen Signalen, die durch die drahtlose Transceiver-Schaltung 46 übertragen wurden. Die Verwendung von ASK-Kommunikationen ermöglicht die Übertragung von ASK-Datenbits (z. B. ASK-Datenpaketen) in dem Band von der Vorrichtung 24 an die Vorrichtung 12 mit den Spulen 48 und 36, während gleichzeitig Leistung drahtlos von der Vorrichtung 12 an die Vorrichtung 24 mit den Spulen 36 und 48 übertragen wird. Die Verwendung einer ASK-Modulation in der Vorrichtung 24 kann sowohl die Phase als auch die Größe der empfangenen Signale in der Vorrichtung 12 beeinflussen, sodass ASK-Demodulationsvorgänge, falls gewünscht, unter Verwendung einer Datenempfängerschaltung durchgeführt werden können, die sowohl auf Änderungen der Größe als auch auf Änderungen der Phase reagiert. Als Beispiel kann die IQ-Empfängerschaltung (In-Phase-und-Quadratur-Empfängerschaltung) in dem Datenempfänger der Vorrichtung 12 für den Empfang von ASK-Daten verwendet werden, die von der Vorrichtung 24 übertragen werden.In-band communications between the device 24 and the device 12 use ASK modulation and demodulation techniques. The wireless transceiver circuit 46 transmits in-band data to the device 12 by creating a capacitance switching circuit (e.g. one or more transistors in the transceiver 46 that came with the coil 48 with one or more capacitors connected in series) or by using an adjustable load (e.g. a ballast load transistor) to increase the impedance of the power receiving circuit 54 (e.g. coil 48 ) to modulate. This in turn modulates the amplitude of the signal 44 and the amplitude of the AC signal generated by the coil (s) 36 passes through. The wireless transceiver circuit 40 monitors the amplitude of the AC signal passed through the coil (s) 36 passes through and extracts, using ASK demodulation, the transmitted in-band data from these signals transmitted by the wireless transceiver circuit 46 were transferred. The use of ASK communications enables ASK data bits (e.g., ASK data packets) to be transmitted in the band from the device 24 to the device 12 with the coils 48 and 36 while at the same time performing wirelessly from the device 12 to the device 24 with the coils 36 and 48 is transmitted. The use of ASK modulation in the device 24 can control both the phase and the size of the received signals in the device 12 so that ASK demodulation operations can, if desired, be performed using data receiver circuitry that is responsive to both changes in size and changes in phase. As an example, the IQ (in-phase and quadrature) receiver circuit in the data receiver of the device 12 used for receiving ASK data from the device 24 be transmitted.

Die Steuerschaltung 16 weist eine Schaltung zur Messung externer Objekte 41 (manchmal als Fremdobjektdetektionsschaltung oder Schaltung zur Detektion externer Objekte bezeichnet) auf, die externe Objekte auf einer der Vorrichtung 12 zugeordneten Ladeoberfläche detektiert. Die Schaltung 41 kann Fremdobjekte, wie Spulen, Papierklammern und andere metallische Objekte, detektieren und kann das Vorhandensein von drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtungen 24 detektieren. Während Objektdetektions- und Charakterisierungsvorgängen kann die externe Objektmessschaltung 41 verwendet werden, um Messungen an Spulen 36 durchzuführen, um zu bestimmen, ob Vorrichtungen 24 an der Vorrichtung 12 vorhanden sind.The control circuit 16 has a circuit for measuring external objects 41 (sometimes referred to as a foreign object detection circuit or an external object detection circuit), the external objects on one of the device 12 associated loading surface detected. The circuit 41 can detect foreign objects such as spools, paper clips, and other metallic objects; and can detect the presence of wireless power receiving devices 24 detect. During object detection and characterization processes, the external object measuring circuit 41 used to take measurements on coils 36 perform to determine whether devices 24 on the device 12 available.

In einer veranschaulichenden Anordnung enthält die Messschaltung 41 der Steuerschaltung 16 eine Signalerzeugungsschaltung (z. B. eine Oszillatorschaltung zur Erzeugung von Wechselstromsondensignalen mit einer oder mehreren Sondenfrequenzen, einen Impulserzeuger usw.) und eine Signaldetektionsschaltung (z. B. Filter, Analog-Digital-Wandler, Impulsantwortmessschaltungen usw.). Während Messvorgängen kann die Schaltschaltung in der Vorrichtung 12 durch die Steuerschaltung 16 so eingestellt werden, dass jede der Spulen 36 in Betrieb geschaltet wird. Da jede Spule 36 selektiv in Betrieb geschaltet wird, verwendet die Steuerschaltung 16 die Signalerzeugungsschaltung der Signalmessschaltung 41, um ein Sondensignal an diese Spule anzulegen, während sie die Signaldetektionsschaltung der Signalmessschaltung 41 verwendet, um eine entsprechende Reaktion zu messen. Eine Messschaltung 43 in der Steuerschaltung 30 und/oder in der Steuerschaltung 16 kann auch bei der Durchführung von Strom- und Spannungsmessungen verwendet werden.In an illustrative arrangement, the measurement circuit includes 41 the control circuit 16 a signal generation circuit (e.g., an oscillator circuit for generating AC probe signals having one or more probe frequencies, a pulse generator, etc.) and a signal detection circuit (e.g., filters, analog-to-digital converters, impulse response measurement circuits, etc.). During measurement processes, the switching circuit in the device 12 by the control circuit 16 be adjusted so that each of the coils 36 is switched to operation. As every coil 36 is selectively switched into operation, uses the control circuit 16 the signal generating circuit of the signal measuring circuit 41 to apply a probe signal to this coil while using the signal detection circuit of the signal measurement circuit 41 used to measure an appropriate response. A measuring circuit 43 in the control circuit 30th and / or in the control circuit 16 can also be used when making current and voltage measurements.

Die Eigenschaften jeder Spule 36 hängen davon ab, ob Fremdobjekte diese Spule überlappen (z. B. Münzen, drahtlose Leistungsempfangsvorrichtungen usw.), und hängen auch davon ab, ob eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung mit einer Spule, wie der Spule 48 von 1, vorhanden ist, die die gemessene Induktivität einer überlappten Spule 36 erhöhen könnte. Die Signalmessschaltung 41 ist konfiguriert, um Signale an die Spule anzulegen und entsprechende Signalantworten zu messen. Zum Beispiel kann eine Messschaltung 41 ein Wechselstromsondensignal während der Überwachung eines resultierenden Signals an einem Knoten, der mit der Spule gekoppelt ist, anlegen. Als ein weiteres Beispiel kann die Signalmessschaltung 41 einen Impuls an die Spule anlegen und eine resultierende Impulsantwort messen (z. B. zur Messung der Spuleninduktivität). Unter Verwendung von Messungen von der Messschaltung 41 kann die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung bestimmen, ob ein externes Objekt an den Spulen vorhanden ist. Wenn zum Beispiel alle Spulen 36 ihre erwartete nominale Reaktion auf die angelegten Signale zeigen, kann die Steuerschaltung 16 folgern, dass keine externen Vorrichtungen vorhanden sind. Wenn eine der Spulen 36 eine andere Reaktion zeigt (z. B. eine Reaktion, die sich von einer normalen Keine-Objekte-vorhanden-Basislinie unterscheidet), kann die Steuerschaltung 16 folgern, dass ein externes Objekt (möglicherweise eine kompatible drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung) vorhanden ist. Es können auch Konfigurationen verwendet werden, bei denen eine Anordnung von Temperatursensoren, optischen Sensoren und/oder anderen Sensoren zur Identifizierung von Objekten auf der Ladeoberfläche der Vorrichtung 12 verwendet wird.The characteristics of each coil 36 depend on whether foreign objects overlap this coil (e.g. coins, wireless power receiving devices, etc.), and also depend on whether a wireless power receiving device having a coil such as the coil 48 from 1 , which is the measured inductance of an overlapped coil 36 could increase. The signal measurement circuit 41 is configured to apply signals to the coil and measure corresponding signal responses. For example, a measurement circuit 41 apply an AC probe signal while monitoring a resultant signal at a node coupled to the coil. As another example, the signal measurement circuit 41 apply an impulse to the coil and measure a resulting impulse response (e.g. to measure the coil inductance). Using measurements from the measurement circuit 41 the wireless power transmission device can determine whether an external object is present on the coils. For example, if all coils 36 The control circuit can show its expected nominal response to the applied signals 16 conclude that there are no external devices. If one of the coils 36 exhibits a different response (e.g., a response different from a normal no-objects-present baseline), the control circuit may 16 infer that an external object (possibly a compatible wireless power receiving device) is present. Configurations can also be used in which an array of temperature sensors, optical sensors and / or other sensors are used to identify objects on the loading surface of the device 12 is used.

Die Steuerschaltung 30 weist eine Messschaltung 43 auf. In einer veranschaulichenden Anordnung enthält die Messschaltung 43 der Steuerschaltung 30 eine Signalerzeugungsschaltung (z. B. eine Oszillatorschaltung zur Erzeugung von Wechselstromsondensignalen mit einer oder mehreren Sondenfrequenzen, einen Impulserzeuger usw.) und eine Signaldetektionsschaltung (z. B. Filter, Analog-Digital-Wandler, Impulsantwortmessschaltungen usw.). Während Messvorgängen kann die Vorrichtung 24 die Messschaltung 43 verwenden, um Messungen zur Charakterisierung der Vorrichtung 24 und der Komponenten der Vorrichtung 24 durchzuführen. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 24 die Messschaltung 43 verwenden, um die Induktivität der Spule 48 zu messen (z. B. kann die Signalmessschaltung 43 so konfiguriert sein, dass sie Signale an der Spule 48 misst, während sie die Spule 48 mit Signalen bei einer oder mehreren Frequenzen versorgt (zur Messung von Spuleninduktivitäten), Impulse zu signalisieren (z. B. so, dass die Impulsantwortmessschaltung in der Messschaltung verwendet werden kann, um Induktivitäts- und Q-Faktor-Messungen durchzuführen) usw. Die Messschaltung 43 kann auch Messungen der Ausgangsspannung des Gleichrichters 50, des Ausgangsstroms des Gleichrichters 50 usw. durchführen. The control circuit 30th has a measuring circuit 43 on. In an illustrative arrangement, the measurement circuit includes 43 the control circuit 30th a signal generation circuit (e.g., an oscillator circuit for generating AC probe signals having one or more probe frequencies, a pulse generator, etc.) and a signal detection circuit (e.g., filters, analog-to-digital converters, impulse response measurement circuits, etc.). During measurement processes, the device can 24 the measuring circuit 43 use measurements to characterize the device 24 and the components of the device 24 perform. For example, the device 24 the measuring circuit 43 use the inductance of the coil 48 to measure (e.g. the signal measurement circuit 43 be configured to send signals to the coil 48 while it measures the coil 48 supplied with signals at one or more frequencies (for measuring coil inductances), signaling pulses (e.g. so that the impulse response measurement circuit in the measurement circuit can be used to make inductance and Q-factor measurements), etc. The measurement circuit 43 can also take measurements of the output voltage of the rectifier 50 , the output current of the rectifier 50 etc. perform.

2 ist ein Schaltdiagramm einer veranschaulichenden drahtlosen Ladeschaltung für das System 8. Wie in 2 gezeigt, kann die Schaltung 52 einen Inverter, wie einen Inverter 61, oder eine andere Ansteuerschaltung einschließen, die drahtlose Leistungssignale erzeugt, die durch eine Ausgangsschaltung übertragen werden, die eine oder mehrere Spulen 36 und Kondensatoren, wie den Kondensator 70, einschließt. Steuersignale für den Inverter 61 werden von der Steuerschaltung 16 am Steuereingang 74 bereitgestellt. Eine einzelne Spule 36 ist in dem Beispiel von 2 gezeigt, aber mehrere Spulen 36 können verwendet werden, wenn gewünscht. Bei drahtlosen Leistungsübertragungsvorgängen werden die Transistoren in dem Inverter 61 durch AC-Steuersignale von der Steuerschaltung 16 angesteuert (z. B. liefert die Steuerung 16M am Eingang 74 Ansteuerungssignale für den Inverter 61 mit einer gewünschten Wechselstromansteuerfrequenz fd). Dies bewirkt, dass die aus der Spule 36 und dem Kondensator 70 gebildete Ausgangsschaltung elektromagnetische Wechselstromfelder (Signale 44) erzeugt, die von der drahtlosen Empfangsschaltung 54 unter Verwendung einer aus einer Spule 48 und einem oder mehreren Kondensatoren 72 in der Vorrichtung 24 gebildeten drahtlosen Empfangsschaltung empfangen werden. Der Gleichrichter 50 wandelt empfangene Leistung von Wechselstrom in Gleichstrom um und liefert eine entsprechende Gleichstromausgangsspannung Vrect über Gleichrichterausgangsanschlüsse 76, um eine Lastschaltung (Last 106) in der Vorrichtung 24 (z. B. zum Laden des Akkus 58, zum Versorgen einer Anzeige und/oder anderer Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 56 mit Strom und/oder zur Versorgung einer anderen Schaltung in der Last 106) mit Strom zu versorgen. Daten können unter Verwendung der Frequenzumtastung (FSK) oder eines anderen geeigneten Modulationsschemas von der Vorrichtung 12 an die Vorrichtung 24 übertragen werden. Zum Beispiel können Daten unter Verwendung des FSK-Modulators (Datensenders) 40T übertragen werden, um die Steuerung 16M zu steuern und dadurch die Frequenz fd zu modulieren. Diese Daten können in der Vorrichtung 24 empfangen werden, indem der FSK-Demodulator 46R (Datenempfänger RX) verwendet wird, um FSK-Demodulationsvorgänge durchzuführen. 2 Figure 4 is a circuit diagram of an illustrative wireless charging circuit for the system 8th . As in 2 shown, the circuit can 52 an inverter, such as an inverter 61 , or other drive circuit that generates wireless power signals that are transmitted by an output circuit that includes one or more coils 36 and capacitors, such as the capacitor 70 , includes. Control signals for the inverter 61 are controlled by the control circuit 16 at the control input 74 provided. A single coil 36 is in the example of 2 shown but multiple coils 36 can be used if desired. In wireless power transmission operations, the transistors in the inverter 61 by AC control signals from the control circuit 16 activated (e.g. the controller delivers 16M at the entrance 74 Control signals for the inverter 61 with a desired AC drive frequency fd). This causes the out of the coil 36 and the capacitor 70 Output circuit formed electromagnetic alternating current fields (signals 44 ) generated by the wireless receiving circuit 54 using one from a coil 48 and one or more capacitors 72 in the device 24 formed wireless receiving circuit are received. The rectifier 50 converts received power from AC to DC and provides a corresponding DC output voltage Vrect via rectifier output terminals 76 to set a load circuit (load 106 ) in the device 24 (e.g. for charging the battery 58 , for feeding a display and / or other input-output devices 56 with power and / or to supply another circuit in the load 106 ) to be supplied with electricity. Data can be received from the device using frequency shift keying (FSK) or some other suitable modulation scheme 12 to the device 24 be transmitted. For example, using the FSK modulator (data transmitter) 40T transferred to the controller 16M to control and thereby modulate the frequency fd. These data can be stored in the device 24 can be received by the FSK demodulator 46R (Data Receiver RX) is used to perform FSK demodulation operations.

Die Schaltung 54 weist eine Spannungsreglerschaltung auf, die zur Stabilisierung der Spannung Vrect während des Betriebs des Systems 8 beiträgt. Die Spannungsreglerschaltung kann einen Spannungssensor, wie den Spannungssensor 98, der die Spannung Vrect überwacht, und eine einstellbare Last, wie die Ballastlast 100, die zwischen den Ausgangsanschlüssen 76 gekoppelt ist (z. B. ein Transistor, dessen erste und zweite Source-Drain-Anschlüsse mit den positiven bzw. Masseanschlüssen 76 gekoppelt sind und der ein Gate aufweist, das ein Steuersignal von dem ASK-Modulator 46T empfängt) und die dazu verwendet wird, Strom zwischen den Anschlüssen 76 zu überbrücken (z. B. um zur Stabilisierung der Spannung Vrect beizutragen), einschließen. Die Ballastlast 100, die manchmal auch als Ballasttransistor, einstellbare Last, einstellbarer Ballastlasttransistor, einstellbare Stromlast oder einstellbare Ballastlast bezeichnet werden kann, wird verwendet, um dazu beizutragen, sicherzustellen, dass immer ein Mindeststrom zwischen den Ausgangsanschlüssen 76 fließt, selbst wenn die Komponenten in der Last 106 noch nicht aktiviert wurden (z. B. beim Start). Zum Beispiel kann die Ballastlast 100 so eingestellt sein, dass sie einen vorbestimmten Strom (z. B. 50 mA) aufnimmt, wenn die Vorrichtung 24 anfänglich Leistung empfängt (z. B., bevor die Akkuladeschaltung für den Akku 58, die Anzeige und/oder andere Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 56 der Last 106 anfangen, signifikanten Strom aufzunehmen).The circuit 54 includes a voltage regulator circuit that is used to stabilize the voltage Vrect during operation of the system 8th contributes. The voltage regulator circuit can be a voltage sensor such as the voltage sensor 98 that monitors the voltage Vrect and an adjustable load such as the ballast load 100 that is between the output terminals 76 is coupled (e.g. a transistor, whose first and second source-drain terminals are connected to the positive and ground terminals, respectively 76 are coupled and which has a gate which receives a control signal from the ASK modulator 46T receives) and which is used to supply current between the terminals 76 to bridge (e.g. to help stabilize the voltage Vrect). The ballast load 100 which can sometimes also be referred to as a ballast transistor, adjustable load, adjustable ballast transistor, adjustable current load, or adjustable ballast load, is used to help ensure that there is always a minimum current between the output terminals 76 flows even when the components are in load 106 have not yet been activated (e.g. at startup). For example, the ballast load 100 be set to draw a predetermined current (e.g. 50 mA) when the device 24 initially receives power (e.g., before the battery charging circuit for the battery 58 , display and / or other input-output devices 56 the burden 106 begin to draw significant current).

Der Stromsensor 104 kann verwendet werden, um einen Stromfluss durch die Last 106 zu detektieren. Wenn bestimmt wird, dass Strom zu der Last 106 fließt (z. B. wird der Akku 58 geladen und/oder andere Lastkomponenten, wie eine Anzeige, Kommunikationsschaltung, Steuerschaltung und andere Vorrichtungen nehmen Strom auf), kann die Steuerschaltung 30 der Vorrichtung 24 ein Steuersignal an das Gate oder einen anderen Steueranschluss der Ballastlast 100 anlegen, das die Ballastlast 100 abschaltet oder den Stromfluss durch die Ballastlast 100 anderweitig reduziert (z. B., um einen unerwünschten Stromverbrauch aufgrund eines Stromflusses durch die Ballastlast 100 zu reduzieren). Auf diese Weise dient die Ballastlast 100 als ein Ballast, der dazu beiträgt, sicherzustellen, dass in Betriebsarten, in denen die Last 106 keinen signifikanten Strom aufnimmt, eine ausreichende Belastung vorhanden ist. Die Ballastlast 100 nimmt Strom auf, wenn die Last 106 inaktiv ist und keinen Strom aufnimmt. Wenn die Last 106 aktiv ist und Strom aufnimmt, wird die Ballastlast 100 abgeschaltet oder anderweitig so eingestellt, dass sie weniger Strom aufnimmt, als wenn die Last 106 inaktiv ist.The current sensor 104 can be used to allow current to flow through the load 106 to detect. When it is determined that current is going to the load 106 flows (e.g. the battery 58 loaded and / or other load components such as a display, communication circuit, control circuit and other devices draw power), the control circuit 30th the device 24 a control signal to the gate or another control connection of the ballast load 100 create the ballast load 100 switches off or the flow of current through the ballast load 100 otherwise reduced (e.g. to an undesired power consumption due to a current flow through the ballast load 100 to reduce). This is how the ballast load serves 100 as a ballast that helps ensure that in modes of operation in which the load 106 does not draw any significant current, sufficient load is present. The ballast load 100 takes power when the load 106 is inactive and does not draw any power. When the load 106 is active and consuming electricity, the ballast load becomes 100 switched off or otherwise set so that it draws less current than when the load 106 is inactive.

Die drahtlose Transceiver-Schaltung 46 der Vorrichtung 24 kann einen Datensender, wie den Datensender 46T, einschließen. Während In-Band-Kommunikationen (z. B. ASK-Kommunikationen) zwischen der Vorrichtung 24 und der Vorrichtung 12 kann die Steuerschaltung 30 Komponenten in der Vorrichtung 24 modulieren, um die Impedanz der drahtlosen Leistungsempfangsschaltung der Vorrichtung 24 zu modulieren, die von der drahtlosen Leistungsübertragungsschaltung der Vorrichtung 12 wahrgenommen wird. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 24 den Datensender 46T verwenden, um Steuersignale an das Gate der Ballastlast 100 und/oder an das Gate eines oder mehrerer Transistoren in einer Kapazitätsschaltschaltung oder einer anderen Schaltschaltung, die mit der Spule 48 gekoppelt ist, anzulegen. Wie in 2 gezeigt, kann die Vorrichtung 24 eine Kapazitätsschaltschaltung aufweisen, die aus Transistoren, wie Transistoren 94 und 96 gebildet ist, die in Reihe mit Kondensatoren 90 bzw. 92 geschaltet sind und die mit der aus der Spule 48 und den Kondensatoren 72 gebildeten Leistungsempfangsschaltung gekoppelt sind. Während einer In-Band-Übertragung kann die Steuerschaltung 30 Steuersignale (z. B. übertragene Datensignale) an die Gates von Transistoren, wie den Transistoren 94 und 96, anlegen. Die Transistoren 94 und 96 können mit der Eingangsschaltung der Vorrichtung 24, die aus der Spule 48 und den Kondensatoren 72 gebildet ist, unter Verwendung der jeweiligen Kondensatoren 90 und 92 gekoppelt sein und können eine Kapazitätsschaltschaltung (Kapazitätsmodulationsschaltung) bilden, die zur Modulation der an die drahtlose Leistungsempfangsschaltung 54 gekoppelten Kapazität verwendet werden kann.The wireless transceiver circuit 46 the device 24 can be a data sender, like the data sender 46T , lock in. During in-band communications (e.g., ASK communications) between the device 24 and the device 12 can control circuit 30th Components in the device 24 modulate to the impedance of the wireless power receiving circuit of the device 24 to modulate that of the wireless power transmission circuit of the device 12 is perceived. For example, the device 24 the data sender 46T use to send control signals to the gate of the ballast load 100 and / or to the gate of one or more transistors in a capacitance switching circuit or other switching circuit associated with the coil 48 is coupled to create. As in 2 shown, the contraption 24 a capacitance switching circuit composed of transistors such as transistors 94 and 96 is formed in series with capacitors 90 or. 92 are switched and those with the from the coil 48 and the capacitors 72 formed power receiving circuit are coupled. During an in-band transmission, the control circuit 30th Control signals (e.g. transmitted data signals) to the gates of transistors, such as the transistors 94 and 96 , invest. The transistors 94 and 96 can with the input circuit of the device 24 that came off the coil 48 and the capacitors 72 is formed using the respective capacitors 90 and 92 be coupled and can form a capacitance switching circuit (capacitance modulation circuit), which is used to modulate the to the wireless power receiving circuit 54 coupled capacity can be used.

Durch Ein- und Ausschalten der Transistoren 94 und 96 (z. B. durch gemeinsames Ein- und Ausschalten dieser Transistoren, um entweder Einsen digitaler Daten oder Nullen digitaler Daten darzustellen) werden die den Kondensatoren 94 und 96 zugeordneten Kapazitäten abwechselnd mit der Eingangsschaltung der drahtlosen Leistungsempfangsschaltung 54 verbunden und von dieser getrennt und wird die Impedanz der Spule 48, die von der drahtlosen Leistungsübertragungsschaltung 52 der Vorrichtung 12 wahrgenommen wird, entsprechend verändert. Die Modulation der Eingangsimpedanz der Schaltung 52 moduliert den Fluss drahtloser Leistung von der Spule 36 zu der Spule 48 und moduliert dadurch die Größe der Spannung (und, falls gewünscht, die Phase der Spannung) des Signals an dem Knoten 102 in der Vorrichtung 12.By turning the transistors on and off 94 and 96 (e.g. by turning these transistors on and off together to represent either ones of digital data or zeros of digital data) the capacitors 94 and 96 assigned capacities alternately with the input circuit of the wireless power receiving circuit 54 connected and disconnected from this and becomes the impedance of the coil 48 by the wireless power transmission circuit 52 the device 12 is perceived, changed accordingly. The modulation of the input impedance of the circuit 52 modulates the flow of wireless power from the coil 36 to the coil 48 and thereby modulating the magnitude of the voltage (and, if desired, the phase of the voltage) of the signal at the node 102 in the device 12 .

Die Größe der Spannung (und, falls gewünscht, die Phase der Spannung) an dem Knoten 102 kann auch durch Modulation der Strommenge, die durch die Ballastlast 100 fließt, moduliert werden (z. B. durch Verwendung des Senders 46T zur Einstellung der Steuersignalspannung an dem Gate eines als Ballastlast 100 dienenden Transistors, was sich auch auf die Eingangsimpedanz der Schaltung 52 auswirkt).The magnitude of the voltage (and, if desired, the phase of the voltage) on the node 102 can also be done by modulating the amount of electricity generated by the ballast load 100 be modulated (e.g. by using the transmitter 46T for setting the control signal voltage at the gate of a ballast load 100 serving transistor, which also affects the input impedance of the circuit 52 affects).

Die drahtlose Transceiver-Schaltung 40 der Vorrichtung 12 schließt den Datenempfänger 40R ein (z. B. einen Empfänger, der Änderungen der Amplitude und/oder Phase des Signals an dem Knoten 102 misst). Während des Betriebs gehen ASK-Daten, die von dem ASK-Modulator (Datensender) 46T übertragen werden, als In-Band-Daten von der Spule 48 zu der Spule 36 und werden von dem ASK-Demodulator (Datenempfänger) 40R empfangen.The wireless transceiver circuit 40 the device 12 closes the data receiver 40R a (e.g. a receiver that changes the amplitude and / or phase of the signal at the node 102 measures). During operation, ASK data sent by the ASK modulator (data transmitter) 46T is transmitted as in-band data from the reel 48 to the coil 36 and are used by the ASK demodulator (data receiver) 40R receive.

Unter einigen Betriebsbedingungen (z. B. bestimmte Werte der Spuleninduktivität, Lastbedingungen, elektromagnetische Kopplung zwischen Spulen usw.) kann die Übertragung von In-Band-Daten durch Modulation der zwischen der Schaltung 54 und Masse gekoppelten Kapazität unter Verwendung der Transistoren 94 und 96 zu einer stärkeren Welligkeit der Spannung Vrect als gewünscht führen, insbesondere bei leichter Belastung. Dies kann zu überhöhten Vrect-Werten und zu einer unerwünschten Auslösung der Überspannungsschutzschaltung in der Vorrichtung 24 führen. In Szenarien, in denen die Kommunikationsfrequenz der In-Band-Kommunikationsdaten im hörbaren Frequenzbereich liegt (z. B. bei 2 kHz usw.), kann dies auch zu unerwünschtem hörbarem Brummen führen.Under some operating conditions (e.g., certain values of coil inductance, load conditions, electromagnetic coupling between coils, etc.), the transmission of in-band data can be achieved by modulating between the circuits 54 and ground coupled capacitance using the transistors 94 and 96 lead to a larger ripple in voltage Vrect than desired, especially with light loads. This can result in excessive Vrect values and undesirable tripping of the overvoltage protection circuit in the device 24 to lead. In scenarios where the communication frequency of the in-band communication data is in the audible frequency range (e.g., 2 kHz, etc.), this can also result in undesirable audible hum.

Eine Modulation des Stroms, der durch die Ballastlast 100 fließt, bewirkt dagegen immer ein Absinken von Vrect und vermeidet damit mögliche Probleme bei der Auslösung der Überspannungsschutzschaltung. Die mit der Ballastlast 100 verbundene Modulationsstromamplitude kann ebenfalls dynamisch durch den Sender 46T eingestellt werden (z. B. kann die bei Verwendung der Ballastlast 100 erreichte Modulationstiefe durch die Steuerschaltung 30 programmiert werden). Dadurch kann die In-Band-Signalstärke bei Bedarf erhöht werden, um zufriedenstellende Kommunikationen sicherzustellen, und andernfalls verringert werden, um dazu beizutragen, den Leistungsverlust zu minimieren. Die Ballastlast 100 kann auch zur Lastballastierung verwendet werden, sodass die Ballastlast 100 in der Vorrichtung 24 zwei Zwecken dienen kann - z. B. zur Unterstützung 1) der Lastballastierung und 2) der Modulation des Laststroms zur Übertragung von In-Band-Daten. Durch diese doppelte Verwendung der Ballastlast 100 können die Hardwarekosten reduziert werden.A modulation of the current flowing through the ballast load 100 flows, on the other hand, always causes Vrect to drop, thus avoiding possible problems with the triggering of the overvoltage protection circuit. The ones with the ballast load 100 connected modulation current amplitude can also be dynamic by the transmitter 46T can be set (e.g. when using the ballast load 100 modulation depth achieved by the control circuit 30th programmed). This allows the in-band signal strength to be increased if necessary to ensure satisfactory communications and decreased otherwise to help minimize power loss. The ballast load 100 can also be used for load ballasting so that the ballast load 100 in the device 24 can serve two purposes - e.g. B. to support 1 ) the load ballasting and 2) the modulation of the load current for the transmission of in-band data. This double use of the ballast load 100 hardware costs can be reduced.

Wenn die Ballastlast 100 eingeschaltet wird, fließt Strom durch die Ballastlast 100, die Leistung verbraucht, sodass die Verwendung einer kondensatorbasierten Impedanzmodulation (z. B. unter Verwendung der Transistoren 94 und 96 oder anderer Schaltungen zur Einstellung der an der Spule 48 gekoppelten Kapazität) in hohen Lastbedingungen hilfreich sein kann, in denen eine Vrect-Welligkeit wahrscheinlich nicht übermäßig groß ist und der Überspannungsschutz wahrscheinlich nicht aufgrund von Welligkeit ausgelöst wird. Die Verwendung der Ballastlast 100 (z. B. die Verwendung einer Lastmodulation, die bewirkt, dass die Spannung an Vrect sinkt und nicht nach oben schwingt) für In-Band-Datenkommunikationen kann in niedrigen (leichten) Lastbedingungen hilfreich sein, wenn das System 8 anfälliger dafür ist, aufgrund von Vrect-Welligkeit potenziell den Überspannungsschutz auszulösen. Die Verwendung der Ballastlast 100 in diesen leichten Lastbedingungen kann die Verwendung höherer Vrect-Betriebsspannungen ermöglichen.When the ballast load 100 is switched on, current flows through the ballast load 100 , which consumes power, so the use of a capacitor-based impedance modulation (e.g. using the transistors 94 and 96 or other circuits to adjust the on the coil 48 coupled capacitance) can be useful in high load conditions where a Vrect ripple is unlikely to be excessive and the surge protector is unlikely to trip due to ripple. The use of the ballast load 100 (e.g. using load modulation that causes the voltage on Vrect to go down and not swing up) for in-band data communications can be helpful in low (light) load conditions when the system 8th is more prone to potentially triggering the surge protector due to Vrect ripple. The use of the ballast load 100 may allow the use of higher Vrect operating voltages in these light load conditions.

Auf der Grundlage dieser Überlegungen kann die Vorrichtung 24 daher eine Lastmodulation mit dem Transistor 100 für In-Band-Kommunikationen unter leichten Lastbedingungen verwenden (wenn der Strom durch die Last 106 von dem Stromsensor 104 als unter einem vorbestimmten Stromschwellenwert liegend detektiert wird) und kann eine Kapazitätsmodulation mit einer Kapazitätsschaltschaltung (z. B. unter Verwendung der Transistoren 94 und 96) für In-Band-Kommunikationen unter schweren Lastbedingungen verwenden (wenn die Steuerschaltung 30 aus den Laststrommessungen des Sensors 104 bestimmt, dass der Laststrom über dem vorbestimmten Stromschwellenwert liegt).On the basis of these considerations, the device 24 hence load modulation with the transistor 100 use for in-band communications under light load conditions (when the current is through the load 106 from the current sensor 104 as being below a predetermined current threshold value) and a capacitance modulation with a capacitance switching circuit (e.g. using the transistors 94 and 96 ) for in-band communications under heavy load conditions (if the control circuit 30th from the load current measurements of the sensor 104 determines that the load current is above the predetermined current threshold).

In der Vorrichtung 12 kann der Datenempfänger 40R zur Demodulation von In-Band-Daten verwendet werden, die von der Vorrichtung 24 sowohl unter leichten als auch unter starken Lastbedingungen übertragen werden. Jede geeignete Empfängerschaltung kann in den Empfänger 40R eingeschlossen sein, um Änderungen der Größe (und, falls gewünscht, der Phase) der Spannung an dem Knoten 102 zu messen. Diese Schaltung kann z. B. eine IQ-Demodulationsschaltung einschließen.In the device 12 can the data recipient 40R used to demodulate in-band data received from the device 24 transmitted under both light and heavy load conditions. Any suitable receiver circuit can be incorporated into the receiver 40R be included to reflect changes in the magnitude (and, if desired, phase) of the voltage at the node 102 to eat. This circuit can e.g. B. include an IQ demodulation circuit.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie während einer drahtlosen Leistungsübertragung von einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung drahtlos Leistung empfängt, bereitgestellt, die eine drahtlose Leistungsempfangsschaltung mit einer Spule und einem Gleichrichter einschließt, die so konfiguriert ist, dass sie drahtlose Leistungssignale mit der Spule empfängt und eine entsprechende Ausgangsspannung über Gleichrichterausgangsanschlüsse liefert, wobei eine einstellbare Last an die Gleichrichterausgangsanschlüsse gekoppelt ist, wobei eine Kapazitätsschaltschaltung mit der drahtlosen Leistungsempfangsschaltung gekoppelt ist und wobei eine Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass sie Datensignale unter Verwendung der Spule an die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung überträgt, indem sie eine mit der drahtlosen Leistungsempfangsschaltung gekoppelte Kapazität mit der Kapazitätsschaltschaltung einstellt, und Datensignale unter Verwendung der Spule an die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung überträgt, indem sie die einstellbare Last einstellt.According to one embodiment, a wireless power receiving device configured to wirelessly receive power from a wireless power transmitting device during a wireless power transmission is provided that includes a wireless power receiving circuit having a coil and a rectifier that is configured to receive wireless power signals with the coil and provides a corresponding output voltage via rectifier output terminals, wherein an adjustable load is coupled to the rectifier output terminals, wherein a capacitance switching circuit is coupled to the wireless power receiving circuit and wherein a control circuit is configured to send data signals using the coil to the wireless power transmission device transmits by adjusting a capacitance coupled to the wireless power receiving circuit with the capacitance switching circuit, and Da transmits signals to the wireless power transmission device using the coil by adjusting the adjustable load.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung bereitgestellt, die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen und einen Akku einschließt, die eine Last bilden, die die Ausgangsspannung parallel zu der einstellbaren Last empfängt.According to another embodiment, there is provided the wireless power receiving device including input-output devices and a battery that constitute a load that receives the output voltage in parallel with the adjustable load.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung bereitgestellt, die einen Stromsensor einschließt, wobei die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass sie den Stromsensor zur Messung eines durch die Last fließenden Stroms verwendet.According to another embodiment, there is provided the wireless power receiving device including a current sensor, wherein the control circuit is configured to use the current sensor to measure a current flowing through the load.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Steuerschaltung einen In-Band-Datensender auf und ist so konfiguriert, dass sie den In-Band-Datensender zur Übertragung der Datensignale verwendet, indem sie die Kapazität mit der Kapazitätsschaltschaltung als Reaktion auf die Messung, dass der durch die Last fließende Strom größer als ein Schwellenwert ist, moduliert.According to a further embodiment, the control circuit has an in-band data transmitter and is configured to use the in-band data transmitter to transmit the data signals by comparing the capacitance with the capacitance switching circuit in response to the measurement that the Load flowing current is greater than a threshold value, modulates.

Gemäß einer anderen Ausführungsform weist die Steuerschaltung einen In-Band-Datensender auf und ist so konfiguriert, dass sie den In-Band-Datensender verwendet, um die In-Band-Datensignale durch Modulation der einstellbaren Last als Reaktion auf die Messung, dass der durch die Last fließende Strom kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, zu übertragen.According to another embodiment, the control circuit comprises an in-band data transmitter and is configured to use the in-band data transmitter to transmit the in-band data signals by modulating the adjustable load in response to the measurement that the by the load flowing current is less than a predetermined value to be transmitted.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die einstellbare Last einen Transistor ein, dessen Source-Drain-Anschlüsse jeweils mit den Ausgangsanschlüssen gekoppelt sind und der ein Gate aufweist, das zum Empfang der Datensignale von dem In-Band-Datensender konfiguriert ist.According to a further embodiment, the adjustable load includes a transistor, the source-drain terminals of which are respectively coupled to the output terminals and which has a gate which is configured to receive the data signals from the in-band data transmitter.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die Kapazitätsschaltschaltung mindestens einen Kondensator und mindestens einen Transistor ein, die in Reihe zwischen der Spule und Masse geschaltet sind.According to a further embodiment, the capacitance switching circuit includes at least one capacitor and at least one transistor, which are connected in series between the coil and ground.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die Kapazitätsschaltschaltung einen ersten und einen zweiten Kondensator ein, die mit einem ersten bzw. einem zweiten Transistor in Reihe geschaltet sind.In accordance with another embodiment, the capacitance switching circuit includes first and second capacitors connected in series with first and second transistors, respectively.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerschaltung so konfiguriert, dass die einstellbare Last so eingestellt wird, dass sie einen Strom durchlässt, während sie darauf wartet, dass die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen beginnen, Strom aufzunehmen, nachdem die drahtlose Leistungsübertragung von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung eingeleitet wird.According to another embodiment, the control circuit is configured to set the adjustable load to pass a current while waiting for the input-output devices to start drawing current after the wireless power transfer from the wireless power transfer device is initiated becomes.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie während einer drahtlosen Leistungsübertragung von einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung drahtlos Leistung empfängt, bereitgestellt, die eine Spule, einen Gleichrichter, der so konfiguriert ist, dass er mit der Spule empfangene drahtlose Leistungssignale gleichrichtet und eine entsprechende Ausgangsspannung über Gleichrichterausgangsanschlüsse liefert, eine Last, die die Ausgangsspannung empfängt, eine über die Gleichrichterausgangsanschlüsse gekoppelte Ballastlast, einen Stromsensor, der so konfiguriert ist, dass er den Stromfluss durch die Last misst, und eine Steuerschaltung mit einem Datensender einschließt, wobei die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass sie die Ballastlast auf der Grundlage von Informationen von dem Stromsensor einstellt. Und die Verwendung des Datensenders zur Einstellung des Stromflusses durch die Ballastlast, um Daten von der Spule an die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung zu übertragen.According to one embodiment, a wireless power receiving device configured to wirelessly receive power from a wireless power transmitting device during a wireless power transmission is provided that includes a coil, a rectifier configured to rectify wireless power signals received with the coil and provides a corresponding output voltage through rectifier output terminals, a load that the Receives output voltage, a ballast load coupled across the rectifier output terminals, a current sensor configured to measure the flow of current through the load, and a control circuit including a data transmitter, the control circuit being configured to determine the ballast load based on Sets information from the current sensor. And using the data transmitter to adjust the flow of current through the ballast load to transmit data from the coil to the wireless power transmission device.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die Last eine Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung ein und ist die Steuerschaltung so konfiguriert, dass die Ballastlast so eingestellt wird, dass sie einen Strom durchlässt, während sie darauf wartet, dass die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen beginnen, Strom aufzunehmen, nachdem die drahtlose Leistungsübertragung von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung eingeleitet wird.In another embodiment, the load includes an input-output device and the control circuit is configured to adjust the ballast load to pass a current while waiting for the input-output devices to begin drawing current after the wireless power transmission is initiated from the wireless power transmission device.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung bereitgestellt, die eine an die Spule gekoppelte Kapazitätsschaltschaltung einschließt, wobei die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass sie den Datensender verwendet, um Daten an die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung zu übertragen, indem sie die Kapazitätsschaltschaltung verwendet, um eine an die Spule gekoppelte Kapazität einzustellen.According to another embodiment, the wireless power receiving device is provided that includes a capacitance switching circuit coupled to the coil, wherein the control circuit is configured to use the data transmitter to transmit data to the wireless power transmitting device by using the capacitance switching circuit to activate a adjust the coil coupled capacitance.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung bereitgestellt, die mindestens einen Kondensator und mindestens einen Transistor, die mit der Spule in Reihe geschaltet sind, einschließt, wobei die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass sie Daten von der Spule an die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung überträgt, indem sie den mit dem Kondensator in Reihe geschalteten Transistor als Reaktion auf die Messung mit dem Stromsensor, dass ein durch die Last fließender Strom größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, einstellt.According to another embodiment, the wireless power receiving device is provided including at least one capacitor and at least one transistor connected in series with the coil, wherein the control circuit is configured to transmit data from the coil to the wireless power transmitting device by it adjusts the transistor connected in series with the capacitor in response to the measurement with the current sensor that a current flowing through the load is greater than a predetermined threshold value.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerschaltung so konfiguriert, dass sie den Datensender verwendet, um den Stromfluss durch die Ballastlast einzustellen, um Daten als Reaktion auf die Messung mit dem Stromsensor, dass der durch die Last fließende Strom geringer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, von der Spule an die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung zu übertragen.According to a further embodiment, the control circuit is configured to use the data transmitter to adjust the current flow through the ballast load in response to the measurement with the current sensor that the current flowing through the load is less than the predetermined threshold value from of the coil to the wireless power transmission device.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die Last einen Akku ein.In another embodiment, the load includes a battery.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie während einer drahtlosen Leistungsübertragung von einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung drahtlos Leistung empfängt, bereitgestellt, die eine Spule, einen Gleichrichter, der so konfiguriert ist, dass er mit der Spule empfangene drahtlose Leistungssignale gleichrichtet, und der so konfiguriert ist, dass er eine entsprechende Ausgangsspannung über Gleichrichterausgangsanschlüsse liefert, eine Last, die eine Anzeige und einen Akku einschließt und die die Ausgangsspannung empfängt, einen ersten Transistor, der mit den Gleichrichterausgangsanschlüssen gekoppelt ist, einen Kondensator, einen zweiten Transistor, der mit der Spule in Reihe mit dem Kondensator gekoppelt ist, eine Steuerschaltung mit einem Datensender einschließt, wobei die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass sie den Datensender verwendet, um Datensignale durch die Spule durch Einstellen des Stromflusses durch den ersten Transistor zu übertragen, und den Datensender verwendet, um Datensignale durch die Spule durch Einstellen des zweiten Transistors zu übertragen.According to one embodiment, a wireless power receiving device configured to wirelessly receive power from a wireless power transmitting device during a wireless power transmission is provided that includes a coil, a rectifier configured to rectify wireless power signals received with the coil , and which is configured to provide a corresponding output voltage across rectifier output terminals, a load that includes a display and a battery and that receives the output voltage, a first transistor coupled to the rectifier output terminals, a capacitor, a second transistor, coupled to the coil in series with the capacitor includes a control circuit having a data transmitter, the control circuit configured to use the data transmitter to transmit data signals through the coil by adjusting the flow of current transmit it through the first transistor and use the data transmitter to transmit data signals through the coil by adjusting the second transistor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung bereitgestellt, die einen Stromsensor einschließt, der so konfiguriert ist, dass er den Stromfluss durch die Last misst, wobei die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass sie den Datensender verwendet, um Datensignale durch die Spule zu übertragen, indem der Stromfluss durch den ersten Transistor als Reaktion auf die Messung mit dem Stromsensor, dass der durch die Last fließende Strom kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, eingestellt wird.According to another embodiment, the wireless power receiving device is provided that includes a current sensor configured to measure current flow through the load, the control circuit configured to use the data transmitter to transmit data signals through the coil, by adjusting the current flow through the first transistor in response to the measurement with the current sensor that the current flowing through the load is less than a predetermined value.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerschaltung so konfiguriert, dass sie den Datensender verwendet, um Datensignale durch die Spule zu übertragen, indem sie den zweiten Transistor als Reaktion auf die Messung mit dem Stromsensor, dass der durch die Last fließende Strom größer als der vorbestimmte Wert ist, einstellt.According to a further embodiment, the control circuit is configured to use the data transmitter to transmit data signals through the coil by turning the second transistor in response to the measurement with the current sensor that the current flowing through the load is greater than the predetermined value is hiring.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung bereitgestellt, die einen Stromsensor einschließt, der so konfiguriert ist, dass er den Stromfluss durch die Last misst, wobei der erste Transistor eine einstellbare Last bildet und die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass sie die einstellbare Last auf der Grundlage von Informationen von dem Stromsensor einstellt.According to another embodiment, the wireless power receiving device is provided including a current sensor configured to measure the flow of current through the load, the first transistor forming an adjustable load and the control circuit configured to apply the adjustable load based on information from the current sensor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerschaltung so konfiguriert, dass sie die einstellbare Last einstellt, um: 1) einen festen Ballaststrom durchzulassen, während darauf gewartet wird, dass die Last nach einer Einleitung der drahtlosen Leistungsübertragung von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung Strom aufnimmt, und 2) weniger als den festen Ballaststrom durchzulassen, nachdem die Last beginnt, Strom aufzunehmen.In another embodiment, the control circuit is configured to adjust the adjustable load to: 1) pass a fixed ballast current while waiting for the load to draw power after initiating the wireless power transfer from the wireless power transfer device, and 2) pass less than the fixed ballast current after the load begins to draw current.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Datensender einen ersten Ausgang, der mit einem Gate des ersten Transistors gekoppelt ist, und einen zweiten Ausgang, der mit einem Gate des zweiten Transistors gekoppelt ist, auf und ist der Datensender so konfiguriert, dass er unter Verwendung des ersten Transistors Amplitudenumtastungsdatensignale durch die Spule überträgt, und so konfiguriert ist, dass er unter Verwendung des zweiten Transistors Amplitudenumtastungsdatensignale durch die Spule überträgt.According to a further embodiment, the data transmitter has a first output, which is coupled to a gate of the first transistor, and a second output, which is coupled to a gate of the second transistor, and the data transmitter is configured to be transmitted using the first Transistor transmits amplitude shift keying data signals through the coil and is configured to transmit amplitude shift keying data signals through the coil using the second transistor.

Das Vorstehende ist lediglich veranschaulichend, und verschiedene Modifikationen können an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Die vorstehenden Ausführungsformen können einzeln oder in einer beliebigen Kombination implementiert werden.The foregoing is merely illustrative and various modifications can be made to the described embodiments. The above embodiments can be implemented individually or in any combination.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 16748467 [0001]
US 62832795 [0001]

Claims

A wireless power receiving device configured to wirelessly receive power from a wireless power transmitting device during a wireless power transmission, comprising: a wireless power receiving circuit including a coil and a rectifier and configured to: receive wireless power signals with the coil and a corresponding output voltage To provide rectifier output terminals; an adjustable load coupled to the rectifier output terminals; a capacitance switching circuit coupled to the wireless power receiving circuit; and a control circuit configured to: Transferring data signals to the wireless power transmission device using the coil by adjusting a capacitance coupled to the wireless power receiving circuit with the capacitance switching circuit; and Transmit data signals to the wireless power transmission device using the coil by adjusting the adjustable load.

Wireless power receiving device according to Claim 1 further comprising input-output devices and a battery forming a load that receives the output voltage in parallel with the adjustable load.

Wireless power receiving device according to Claim 2 , further comprising a current sensor, wherein the control circuit is configured to use the current sensor to measure a current flowing through the load.

Wireless power receiving device according to Claim 3 wherein the control circuit comprises an in-band data transmitter and is configured to use the in-band data transmitter to transmit the data signals by changing the capacitance with the capacitance switching circuit in response to the measurement that the current flowing through the load is greater than a threshold, modulates.

Wireless power receiving device according to Claim 3 wherein the control circuit comprises an in-band data transmitter and is configured to use the in-band data transmitter to transmit the in-band data signals by modulating the adjustable load in response to the measurement of that flowing through the load Current is less than a predetermined value to be transmitted.

Wireless power receiving device according to Claim 5 wherein the adjustable load comprises a transistor whose source-drain terminals are respectively coupled to the output terminals and which has a gate configured to receive the data signals from the in-band data transmitter.

Wireless power receiving device according to Claim 6 wherein the capacitance switching circuit comprises at least one capacitor and at least one transistor connected in series between the coil and ground.

Wireless power receiving device according to Claim 6 wherein the capacitance switching circuit comprises first and second capacitors connected in series with first and second transistors, respectively.

Wireless power receiving device according to Claim 2 wherein the control circuit is configured to set the adjustable load to pass a current while waiting for the input-output devices to begin drawing current after the wireless power transfer is initiated by the wireless power transfer device.

A wireless power receiving device configured to wirelessly receive power from a wireless power transmitting device during a wireless power transmission, comprising: a coil; a rectifier configured to: wireless power signals received with the coil, rectify and a corresponding output voltage To provide rectifier output terminals; a load that receives the output voltage; a ballast load coupled across the rectifier output terminals; a current sensor configured to measure current flow through the load; and a control circuit having a data transmitter, the control circuit configured to: adjust the ballast load based on information from the current sensor and use the data transmitter to adjust the flow of current through the ballast load to transmit data from the coil to the wireless power transmission device.

Wireless power receiving device according to Claim 10 wherein the load comprises an input-output device and wherein the control circuit is configured to adjust the ballast load to pass a current while waiting for the input-output device to Devices begin drawing power after the wireless power transfer is initiated by the wireless power transfer device.

Wireless power receiving device according to Claim 11 , further comprising a capacitance switching circuit coupled to the coil, wherein the control circuit is configured to use the data transmitter to transmit data to the wireless power transmission device by using the capacitance switching circuit to adjust a capacitance coupled to the coil.

Wireless power receiving device according to Claim 10 , further comprising at least one capacitor and at least one transistor connected in series with the coil, wherein the control circuit is configured to: transmit data from the coil to the wireless power transmission device by using the transistor coupled in series with the capacitor in response is set to the measurement with the current sensor that a current flowing through the load is greater than a predetermined threshold value.

Wireless power receiving device according to Claim 13 wherein the control circuit is configured to: use the data transmitter to adjust the flow of current through the ballast load, to transmit data from the coil to the wireless power transmission device in response to the measurement with the current sensor that the current flowing through the load is less than the predetermined threshold is to be transmitted.

Wireless power receiving device according to Claim 10 , where the load includes a battery.