CN103534956A - 无线电力发射器调谐 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于调谐无线电力发射器(1404)的系统、方法和设备。在一个方面中，提供一种经配置而以无线方式提供电力到负载的设备(1406)。所述设备(1406)包含包括发射线圈(1414)的发射电路(1450)。所述发射电路(1450)经配置而以无线方式提供电力到所述负载。所述发射线圈(1414)经配置以在谐振频率下谐振。所述发射电路(1450)具有电抗。所述设备(1406)进一步包含检测电路(1480)，所述检测电路(1480)经配置以在提供电力到所述负载的同时检测所述谐振频率的改变。所述设备(1406)进一步包含调谐电路(852)，所述调谐电路(852)经配置以基于所述改变调整所述电抗。

Description

无线电力发射器调谐

技术领域

本发明大体上涉及无线电力。更具体来说，本发明是针对调谐无线电力发射器。

背景技术

越来越多的数目和种类的电子装置经由可再充电电池组供电。此些装置包含移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围装置、通信装置(例如，蓝牙装置)、数码相机、助听器，和其类似者。在电池组技术已改善的同时，电池组供电的电子装置越来越需要且消耗较大量的电力。由此，这些装置不断地需要再充电。可再充电的装置常常经由有线连接充电，所述有线连接需要物理地连接到电力供应器的电缆或其他类似连接器。电缆和类似连接器有时可能不方便或繁琐，且具有其它缺点。能够在自由空间中传送电力的将用以对可再充电电子装置充电的无线充电系统可克服有线充电解决方案的一些缺陷。由此，有效且安全地传送电力以对可再充电电子装置充电的无线充电系统和方法是合乎需要的。

发明内容

在所附权利要求书的范围内的系统、方法和装置的各种实施方案各自具有若干方面，其中的单个方面并不单独负责本文所述的合乎需要的属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，本文描述一些显要特征。

在附图和下文描述中阐述本说明书中描述的标的物的一个或一个以上实施方案的细节。其它特征、方面和优点将从描述、图式和权利要求书而变得显而易见。注意。下图的相对尺寸可能不是按比例绘制。

本发明的一个方面提供一种经配置而以无线方式提供电力到负载的设备。所述设备包含包括发射线圈的发射电路。所述发射电路经配置而以无线方式提供电力到所述负载。所述发射电路进一步经配置以在谐振频率下谐振。所述发射电路具有电抗。所述设备进一步包含检测电路，所述检测电路经配置以在提供电力到所述负载的同时检测所述谐振频率的改变。所述设备进一步包含调谐电路，所述调谐电路经配置以基于所述改变调整所述电抗。

本发明的另一方面提供一种调谐无线电力发射器的方法的实施方案。所述方法包含在以无线方式提供电力到第一装置的同时检测包含所述无线电力发射器的发射线圈的发射电路的谐振频率的改变。所述方法进一步包含在以无线方式提供电力到所述第一装置的同时基于所述检测调整所述发射电路的调谐电抗。

本发明的又一方面提供一种经配置而以无线方式提供电力到负载的设备。所述设备包含用于以无线方式发射电力到所述负载的装置。所述用于以无线方式发射电力的装置经配置以在谐振频率下谐振。所述用于以无线方式发射电力的装置具有电抗。所述设备进一步包含用于在提供电力到所述负载的同时检测所述谐振频率的改变的装置。所述设备进一步包含经配置以基于所述改变调整所述电抗的用于调谐的装置。

附图说明

图1是根据本发明的示范性实施例的示范性无线电力传送系统的功能框图。

图2是根据本发明的各种示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统中的示范性组件的功能框图。

图3是根据本发明的示范性实施例的包含发射或接收线圈的图2的发射电路或接收电路的一部分的示意图。

图4是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统中的发射器的功能框图。

图5是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统中的接收器的功能框图。

图6是可用于图4的发射电路中的发射电路的一部分的示意图。

图7是根据本发明的示例性实施例的包含发射电路和接收电路的示范性无线电力系统的示意图。

图8是根据本发明的示例性实施例的包含示范性调谐电路的图7的无线电力系统的示意图。

图9A和9B是根据本发明的示范性实施例的包含位于发射线圈的中央分接头处的示范性调谐电路的图7的无线电力系统的示意图。

图10A、10B和10C是根据本发明的示范性实施例的可用于图8的无线电力系统中的以各种操作状态展示的示范性调谐电路的示意图。

图11A、11B和11C是根据本发明的示范性实施例的可用于图8的无线电力系统中的以各种操作状态展示的另一示范性调谐电路的示意图。

图12是根据本发明的示范性实施例的示范性发射电路和包含调谐电路的示范性寄生线圈电路的示意图。

图13A、13B和13C是根据本发明的示范性实施例的可用于图12的无线电力系统中的以各种操作状态展示的包含在寄生线圈电路内的示范性调谐电路的示意图。

图14是包含发射电路的一部分的发射器的功能框图，所述发射电路包含用于检测发射电路的谐振频率的改变的检测电路。

图15是根据本发明的示例性实施例的用于调谐无线电力发射器的示范性方法的流程图。

图16是根据本发明的示例性实施例的用于调谐无线电力发射器的另一示范性方法的流程图。

图17是根据本发明的示例性实施例的无线电力发射器的功能框图。

图式中所说明的各种特征可能并非按比例绘制。因此，各种特征的尺寸可能为了清楚起见而任意扩大或减小。另外，一些图式可能并不描绘给定系统、方法或装置的所有组件。最终，相同参考数字可贯穿说明书和各图用于表示相同特征。

具体实施方式

下文结合附图阐述的详细描述既定作为对本发明的示范性实施例的描述，且并不希望表示可实践本发明的仅有实施例。贯穿此描述所使用的术语“示范性”意指“充当实例、例子或说明”，且未必应解释为比其它示范性实施例优选或有利。所述详细描述出于提供对本发明的示范性实施例的透彻理解的目的而包含特定细节。可在没有这些特定细节的情况下时间本发明的示范性实施例。在一些情况下，以框图形式展示众所周知的结构及装置以便避免混淆本文中所呈现的示范性实施例的新颖性。

以无线方式传送电力可指代将与电场、磁场、电磁场或其它者相关联的任何形式的能量从发射器传送到接收器，而不使用物理电导体(例如，电力可通过自由空间来传送)。输出到无线场(例如，磁场)中的电力可由“接收线圈”接收、俘获或耦合以实现电力传送。

图1是根据本发明的示范性实施例的示范性无线电力传送系统100的功能框图。输入电力102可从电源(未图示)提供到发射器104以用于产生用于提供能量传送的场105。接收器108可耦合到所述场105，且产生输出电力110供耦合到输出电力110的装置(未图示)存储或消耗。发射器104与接收器108两者隔开距离112。在一个示例性实施例中，发射器104与接收器108是根据相互谐振关系而配置。当接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率实质上相同或极为接近时，发射器104与接收器108之间的发射损失极小。由此，与可能需要大线圈的纯电感解决方案(需要线圈极接近(例如，几毫米))相比，可经由较大距离提供无线电力传送。谐振电感藕合技术因此可允许经由各种距离且利用多种线圈配置的改善的效率和电力传送。

接收器108可在接收器108位于由发射器104产生的能量场105中时接收电力。场105对应于其中由发射器104输出的能量可由接收器105俘获的区域。在一些情况下，场105可对应于发射器104的“近场”，如下文将进一步描述。发射器104可包含用于输出能量发射的发射线圈114。接收器108进一步包含用于接收或俘获来自能量发射的能量的接收线圈118。近场可对应于其中存在由发射线圈114中的电流和电荷造成的强无功场的区域，其最低限度地将电力辐射远离发射线圈114。在一些情况下，近场可对应于在发射线圈114的约一个波长(或其分数)内的区域。发射和接收线圈114和118是根据与其相关联的应用和装置而设置大小。如上所述，可通过将在发射线圈114的场105中的能量的大部分耦合到接收线圈118而非将能量的大部分以电磁波传播到远场来发生有效能量传送。当定位在场105内时，可在发射线圈114与接收线圈118之间形成“耦合模式”。围绕发射和接收线圈114和118的区(此处可出现此耦合)在本文中称为耦合模式区域。

图2是根据本发明的各种示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统100中的示范性组件的功能框图。发射器204可包含发射电路206，所述发射电路206可包含振荡器223、驱动器电路224，和滤波器与匹配电路226。振荡器223可经配置以产生处于所要频率(例如468.75kHz、6.78MHz或13.56MHz)的信号，可响应于频率控制信号222而调整所述频率。振荡器信号可提供到经配置以在例如发射线圈214的谐振频率下驱动发射线圈214的驱动器电路224。驱动器电路224可为经配置以从振荡器223接收方波且输出正弦波的切换放大器。举例来说，驱动器电路224可为E类放大器。滤波器与匹配电路226还可经包含以滤除谐波或其它不必要的频率，且使发射器204的阻抗匹配到发射线圈214。

接收器208可包含接收电路210，所述接收电路210可包含匹配电路232和整流器与切换电路234以从AC电力输入产生DC电力输出以为如图2中所示的电池组236充电或为耦合到接收器108的装置(未图示)供电。匹配电路232可经包含以使接收电路210的阻抗匹配到接收线圈218。接收器208与发射器204可另外在单独通信信道219(例如，蓝牙、紫蜂、蜂窝式，等)上通信。接收器208与发射器204可替代地使用无线场206的特性经由带内信令来通信。

如下文较全面描述，最初可具有可选择性地停用的相关联负载(例如，电池组236)的接收器208可经配置以确定由发射器204发射且由接收器208接收的电力量是否适合于为电池组236充电。此外，接收器208可经配置以在确定电力量适当之后即刻启用负载(例如，电池组236)。在一些实施例中，接收器208可经配置以直接利用从无线电力传送场接收的电力而不对电池组236充电。举例来说，例如近场通信(NFC)或射频识别装置(RFID)等通信装置可经配置以通过与无线电力传送场交互和/或利用所接收电力与发射器204或其它装置通信来从无线电力传送场接收电力并进行通信。

图3是根据本发明的示范性实施例的包含发射或接收线圈352的图2的发射电路206或接收电路210的一部分的示意图。如图3中所说明，用于示范性实施例中的发射或接收电路350可包含线圈352。所述线圈还可称为或配置为“环”天线352。线圈352还可在本文称为或配置为“磁性”天线或感应线圈。术语“线圈”既定指代可以无线方式输出或接收能量以用于耦合到另一“线圈”的组件。线圈还可称为经配置而以无线方式输出或接收电力的类型的“天线”。线圈352可经配置以包含空气芯或例如铁氧体芯(未图示)的物理芯。空气芯线圈352允许将其它组件放置在芯区内。当某些类型的外来物理装置处于芯附近时，空气芯线圈可能对失调略敏感。然而，空气芯可更容易地实现接收线圈218(图2)在发射线圈214(图2)的平面内的放置，在所述平面处，发射线圈214(图2)的耦合模式区域可能更为强大。

如所述，在发射器104与接收器108之间的谐振匹配或几乎匹配期间可出现能量在发射器104与接收器108之间的有效传送。然而，甚至当发射器104与接收器108之间的谐振不匹配时，也可传送能量，但效率可能受到影响。能量的传送是通过将来自发射线圈的场105的能量耦合到位于建立此场105的邻域中的接收线圈而非将能量从发射线圈传播到自由空间中来发生。

环或磁性线圈的谐振频率是基于电感和电容。电感可简单地为由线圈352造成的电感，而电容可添加到线圈的电感以产生处于所要谐振频率下的谐振结构。作为非限制性实例，电容器354和电容器356可添加到发射或接收电路350以产生选择处于谐振频率下的信号358的谐振电路。因此，对于较大直径线圈，维持谐振所需的电容大小可随着环的直径或电感增大而减小。此外，随着线圈的直径增大，近场的有效能量传送区可增大。使用其它组件形成的其它谐振电路也是可能的。作为另一非限制性实例，电容器可并联地放置在线圈350的两个端子之间。对于发射线圈，可将频率实质上对应于线圈352的谐振频率的信号358输入到线圈352。

在一个实施例中，发射器104可经配置以输出频率对应于发射线圈114的谐振频率的时变磁场。当接收器在场105内时，所述时变磁场可在接收线圈118中诱发电流。如上所述，如果接收线圈118经配置以在发射线圈118的频率下谐振，则可有效地传送能量。在接收线圈118中诱发的AC信号可如上所述加以整流以产生DC信号，可提供所述DC信号以对负载充电或供电。

图4是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统中的发射器404的功能框图。发射器404可包含发射电路406和发射线圈414。发射线圈414可为如图3中所示的线圈352。发射电路406可通过提供振荡信号而将RF电力提供到发射线圈414，从而导致在发射线圈414周围产生能量(例如，磁通量)。发射器404可在任何合适频率下操作。举例来说，发射器404可在13.56MHz的ISM频带下操作。

发射电路406可包含：固定阻抗匹配电路409，其用于将发射电路406的阻抗(例如，50欧)匹配到发射线圈414；以及低通滤波器(LPF)408，其经配置以将谐波发射减小到防止耦合到接收器108(图1)的装置的自我干扰的程度。其它示范性实施例可包含不同滤波器拓扑，包含但不限于使特定频率衰减而使其它频率通过的陷波过滤器，且可包含适应性阻抗匹配，其可基于可测量发射度量(例如到线圈414的输出电力或由驱动器电路424汲取的DC电流)而变化。发射电路406进一步包含经配置以驱动如由振荡器423确定的RF信号的驱动器电路424。发射电路406可包括离散装置或电路，或替代地，可包括集成组合件。从发射线圈414输出的示范性RF电力可为约2.5瓦。

发射电路406可进一步包含控制器415，所述控制器415用于在特定接收器的发射阶段(或工作循环)期间选择性地启用振荡器423、用于调整振荡器423的频率或相位，且用于调整用于实施通信协议的输出电力电平以通过相邻装置的附接接收器与相邻装置交互。注意，控制器415还可在本文中称为处理器415。振荡器相位和发射路径中的相关电路的调整可允许减少带外发射，尤其当从一个频率转变到另一频率时。

发射电路406可进一步包含负载感测电路416，所述负载感测电路416用于检测在由发射线圈414产生的近场附近是否存在作用中接收器。作为举例，负载感测电路416监视流动到驱动器电路424的电流，所述电流可受到在由发射线圈414产生的场附近是否存在作用中接收器影响，如下文将进一步描述。对驱动器电路424上的负载的改变的检测由控制器415监测，以供用于确定是否启用振荡器423以发射能量并与作用中接收器通信。如下文较全面描述，在驱动器电路424处测量的电流可用于确定是否有无效装置处在发射器404的无线电力传送区域内。

发射线圈414可用绞合漆包线实施或实施为具有经选择以保持电阻性损失低的厚度、宽度和金属类型的天线条带。在一个实施方案中，发射线圈414可大体上经配置以与例如桌子、垫子、灯或其它携带型较差的配置等较大结构相关联。因此，发射线圈414大体上可不需要“匝”以便具有实际维度。发射线圈414的示范性实施方案可为“电性小的”(即，波长的分数)，且经调谐以通过使用电容器来界定谐振频率而在较低可用频率下谐振。

发射器404可搜集且跟踪关于可与发射器404相关联的接收器装置的行踪和状态的信息。因此，发射电路406可包含连接到控制器415(本文还称为处理器)的存在检测器480、封闭检测器460，或其组合。控制器415可响应于来自存在检测器480和封闭检测器460的存在信号而调整由驱动器电路424递送的电力量。发射器404可经由许多电源接收电力，所述电源例如为用以转换存在于建筑物中的常规AC电力的AC-DC转换器(未图示)、用以将常规DC电源转换成适合于发射器404的电压的DC-DC转换器(未图示)，或发射器可直接从常规DC电源(未图示)接收电力。

作为非限制性实例，存在检测器480可为用以感测插入到发射器404的覆盖区域中的待充电装置的初始存在的运动检测器。在检测之后，发射器404可开启，且可使用由所述装置接收的RF电力来以预定方式双态触发Rx装置上的开关，此又导致发射器404的驱动点阻抗的改变。

作为另一非限制性实例，存在检测器480可为能够例如通过红外线检测、运动检测或其它合适方式检测人的检测器。在一些例示性实施例中，可能存在限制发射线圈414可在特定频率下发射的电力量的法规。在一些情况下，这些法规意在保护人类免受电磁辐射影响。然而，可能存在发射线圈414处于不被人类占据或不频繁地被人类占据的区中的环境，例如车库、工厂车间、商店，和其类似者。如果这些环境中没有人，则可容许将发射线圈414的功率输出增大到高于正常电力限制法规。换句话说，控制器415可响应于人的存在而将发射线圈414的功率输出调整到安规电平或较低，且当人在距发射线圈414的电磁场的安规距离外部时将发射线圈414的功率输出调整到高于安规电平的电平。

作为非限制性实例，封闭检测器460(在本文中还可称为封闭隔室检测器或封闭空间检测器)可为例如感测开关等用于确定封闭体处于闭合还是打开状态的装置。当发射器处于在封闭状态中的封闭体中时，可增大发射器的功率电平。

在例示性实施例中，可使用发射器404并不无限地保持开启的方法。在此情况下，发射器404可经编程以在用户确定的时间量后关闭。此特征防止发射器404(特别是驱动器电路424)在其周边中的无线装置充满电之后运行长时间。此事件可能归因于用以检测从中继器或接收线圈发送的指示装置充满电的信号的电路的故障。为了防止发射器404在另一装置放置于其周边时自动停止运转，可仅在检测到其周边缺少运动的设置周期后启动发射器404自动关闭特征。用户可能够确定不活动时间间隔，且在需要时改变所述不活动时间间隔。作为一非限制性实例，所述时间间隔可比在假定特定类型的无线装置最初完全放电的情况下充满所述装置所需的时间间隔长。

图5是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统中的接收器508的功能框图。接收器508包含可包含接收线圈518的接收电路510。接收器508进一步耦合到装置550以向装置550提供所接收的电力。应注意，将接收器508说明为在装置550外部，但其可集成到装置550中。能量可以无线方式传播到接收线圈518，且接着通过接收电路510的其余部分耦合到装置550。作为实例，充电装置可包含例如以下各者等装置：移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围装置、通信装置(例如，蓝牙装置)、数码相机、助听器(其它医疗装置)，和其类似者。

接收线圈518可经调谐以与发射线圈414(图4)在相同频率下谐振或于在指定频率范围内的频率下谐振。接收线圈518可与发射线圈414类似地设置尺寸，或可基于相关联装置550的尺寸而具有不同大小。作为实例，装置550可为具有小于发射线圈414的直径或长度的直径或长度尺寸的便携式电子装置。在此实例中，接收线圈518可实施为多匝线圈以便减小调谐电容器(未图示)的电容值且增大接收线圈的阻抗。作为实例，接收线圈518可围绕装置550的大体圆周而放置，以便最大化线圈直径且减小接收线圈518的环匝(即，绕组)的数目和绕组间电容。

接收电路510可提供到接收线圈518的阻抗匹配。接收电路510包含用于将所接收的RF能量源转换成充电电力以供装置550使用的电力转换电路506。电力转换电路506包含RF-DC转换器520，且还可包含DC-DC转换器522。RF-DC转换器520将在接收线圈518处所接收的RF能量信号整流成具有由V_rect表示的输出电压的非交流电力。DC-DC转换器522(或其它电力调节器)将经整流RF能量信号转换成与装置550兼容的能量电位(例如，电压)，装置550的输出电压和输出电流由V_out和I_out表示。涵盖各种RF-DC转换器，包含部分和全部整流器、调节器、桥接器、倍压器，以及线性和切换转换器。

接收电路510可进一步包含切换电路512，所述切换电路512用于将接收线圈518连接到电力转换电路506或替代地用于断开电力转换电路506。从电力转换电路506断开接收线圈518不仅暂停对装置550的充电，而且改变发射器404(图2)所“看到”的“负载”。

如上文所揭示，发射器404包含负载感测电路416，其可检测提供到发射器驱动器电路424的偏压电流中的波动。因此，发射器404具有用于确定接收器何时存在于发射器的近场中的机制。

当多个接收器508存在于发射器的近场中时，可能需要对一个或一个以上接收器的加载和卸载进行时间多路复用，以使得其它接收器能够更有效地耦合到发射器。接收器508还可被隐匿以便消除到其它附近接收器的耦合或减小附近发射器上的负载。接收器的此“卸载”在本文中也称为“隐匿”。此外，由接收器508控制且由发射器404检测的卸载与加载之间的此切换可提供从接收器508到发射器404的通信机制，如下文将更完全描述的。另外，可使使得能够将消息从接收器508发送到发射器404的协议与所述切换相关联。作为实例，切换速度可为约100μsec。

在一示范性实施例中，发射器404与接收器508之间的通信指代装置感测与充电控制机制，而非常规的双向通信(即，使用耦合场的带内发信)。换句话说，发射器404可使用对所发射信号的开/关键控来调整能量在近场中是否可供使用。接收器可将能量的这些改变解译为来自发射器404的消息。从接收器侧，接收器508可使用接收线圈518的调谐和解调来调整从所述场接受的电力量。在一些情况下，所述调谐和解调可经由切换电路512实现。发射器404可检测所使用的来自所述场的电力的此差，且将这些改变解译为来自接收器508的消息。注意，可利用对发射功率和负载行为的其它形式的调制。

接收电路510可进一步包含用以识别所接收能量波动的信令检测器与信标电路514，所述能量波动可对应于从发射器到接收器的信息信令。此外，信令与信标电路514还可用以检测减少的RF信号能量(即，信标信号)的发射，并将所述减少的RF信号能量整流为标称电力，以用于唤醒接收电路510内的未供电或耗尽电力的电路，以便配置接收电路510以进行无线充电。

接收电路510进一步包含处理器516，其用于协调本文所述的接收器508的过程，包含控制本文所述的切换电路512。还可在出现其它事件(包含检测到提供充电电力到装置550的外部有线充电源(例如，壁式/USB电力))后即刻出现接收器508的隐匿。除控制接收器的隐匿之外，处理器516还可监测信标电路514以确定信标状态并提取从发射器404发送的消息。处理器516还可调整DC-DC转换器522以改善性能。

图6是可用于图4的发射电路406中的发射电路606的一部分的示意图。发射电路606可包含如上文在图4中所述的驱动器电路624。如上所述，驱动器电路624可为可经配置以接收方波且输出待提供到发射电路650的正弦波的切换放大器。在一些情况下，驱动器电路624可被称为放大器电路。驱动器电路624展示为E类放大器；然而，可根据本发明的实施例使用任何合适的驱动器电路624。驱动器电路624可由来自如图4中所示的振荡器423的输入信号602驱动。驱动器电路624还可具备驱动电压V_D，其经配置以控制可通过发射电路650递送的最大电力。为消除或减小谐波，发射电路606可包含滤波电路626。滤波电路626可为三极(电容器634、电感器632，和电容器636)低通滤波电路626。

由滤波电路626输出的信号可提供到包括线圈614的发射电路650。发射电路650可包含具有电容620和电感(例如，可归因于线圈的电感或电容或归因于额外电容器组件)的一系列谐振电路，其可在由驱动器电路624提供的经滤波信号的频率下谐振。发射电路650的负载可由可变电阻器622表示。所述负载可随经定位以从发射电路650接收电力的无线电力接收器508而变。

如本文所述的本发明的各种示范性实施例涉及用于调谐发射电路(发射器404(图4))的发射电路650的谐振频率的系统、装置和方法。根据一个示例性实施例，发射电路650可经配置以选择性地包含用于将发射器的谐振频率调谐到所要频率的一个或一个以上无功元件。此外，根据另一示例性实施例，发射电路650可以电感方式与一个或一个以上寄生线圈(未图示)耦合，所述一个或一个以上寄生线圈可为用于将发射电路650的谐振频率调谐到所要频率的发射器404的一部分。根据又一示例性实施例，发射电路650可与一个或一个以上寄生线圈耦合，其中所述一个或一个以上寄生线圈(未图示)可包含用于将发射器404的谐振频率调谐到所要频率的一个或一个以上无功元件。另外，根据另一示例性实施例，发射电路606的驱动器电路624的DC电流可用于感测无线电力系统的谐振频率状况。

图7是根据本发明的示例性实施例的包含发射电路750和接收电路760的示范性无线电力系统700的示意图。发射电路750包含具有电感L₁的发射线圈714。电阻器R₁表示发射电路750的寄生电阻。电容器C₁可经包含(在一些实施例中，其可为发射线圈714的电容)，且可用于调谐发射电路750用于谐振匹配目的。仅作为实例，电容器C₁可包括为27.8pF的电容，发射线圈714可具有为5μH的电感，且寄生电阻R₁可为5欧。接收电路760包含具有电感L₂的接收线圈718和寄生电阻(即，电阻器R₂)。接收线圈718还可通过可耦合到负载(其由电阻器R₁表示)的接收电路760的电容器C₂加以调谐。仅作为实例，电容器C₂可包括为27.8pF的电容，接收线圈718可具有为5μH的电感L₂，且寄生电阻R₂可为5欧。用以驱动发射电路750的信号的频率可为13.56MHz。如上所述，发射电路750和接收电路750可经配置而在特定频率下谐振。下文方程式1展示谐振下的电容C₁和电感L₁的频率和值之间的关系。

${\mathrm{j\ωL}}_I=\frac{1}{{\mathrm{j\ωC}}_1};$            方程式1

其中ω为以弧度为单位的频率。呈现给发射线圈714的阻抗(Z_in)可由以下方程式2给出：

$Z_{\mathrm{in}}=R_1+\frac{{\left(\mathrm{M\ω}\right)}^2}{R_2+R_L}$             方程式2

其中M为发射线圈714与接收线圈718之间的互电感，ω为以弧度为单位的频率，且R_L为负载。

在传送电力的同时，各种操作状况可防止发射电路750在特定操作频率下谐振。举例来说，金属对象的存在和不同数目的无线电力接收器的存在可更改呈现给发射线圈714的阻抗，且有效地改变发射电路750的谐振频率。在此状况下，尽管驱动发射电路750的信号的频率可能不变，但信号频率可能不再与发射电路750的更改的谐振频率相同。具有不同电力要求的不同数目的无线电力接收器的存在也可调整呈现给发射电路750的阻抗，且更改发射电路750的谐振频率。除降低可以无线方式传送的电力量之外，偏离谐振而操作还可减小用以驱动发射电路750的驱动器电路624的效率。此可减小系统效率，增大热耗散，且可在发射器用以以无线方式为可再充电电池组充电时增加充电时间。由此，有效且低廉地调谐发射电路750的组件以使得发射电路750尽管谐振频率改变仍可谐振的方法和系统是合乎需要的。

图8是根据本发明的示例性实施例的具有示范性调谐电路852的图7的无线电力系统800的示意图。无线电力系统800包含具有接收线圈818的接收电路860，所述接收线圈818具有电感L₂和电阻R₂。接收线圈818可由电容器C₂调谐以在特定频率下谐振。无线电力系统800还包含具有发射线圈814的发射电路850。发射线圈814具有电感L₁和电阻R₁，且可由电容器C₁调谐使得其可在特定频率下谐振。此外，发射电路850可包含调谐电路852，所述调谐电路852包含耦合在发射线圈814与接地参考电压617之间的无功元件(即，电容器C_p)。此外，无功元件C_p与开关820并联。注意，术语“开关”可包括任何合适的和已知的开关元件。在开关820闭合时，无功元件C_p可短路，且对呈现给发射电路850的阻抗无贡献。由此，呈现给发射线圈814的阻抗(Z_in)可由类似于方程式2的方程式3给出：

$Z_{\mathrm{in}}=R_1+\frac{{\left(\mathrm{M\ω}\right)}^2}{(R_2+R_L)};$             方程式3

其中M为发射线圈814与接收线圈818之间的互电感，ω为以弧度为单位的频率，且R_L为接收器808的负载。

当开关820断开时，无功元件C_p将贡献于呈现给发射线圈814的阻抗，且发射线圈中可见的阻抗(Z_in)可由方程式4给出：

$Z_{\mathrm{in}}=Z_{\mathrm{ino}}+\frac{1}{{\mathrm{j\ωC}}_P};$             方程式4

其中Z_ino为如由方程式3给出的在开关闭合时在发射线圈中可见的阻抗。由此，控制开关820允许调谐电路852调整呈现给发射电路850的阻抗。调整阻抗调整电抗(即，添加电容到发射电路850)，使得还可如由方程式1给出而调整谐振频率。如果检测到发射电路850偏离谐振，则可断开开关820，且经调整的阻抗可围绕所要频率调谐谐振频率(即，使谐振频率匹配到在驱动器电路624(图6)的输出处提供的信号的频率)。在一些情况下，以下情形可为有益的：将开关定位在发射线圈814的中央分接头处，以改善栅极驱动且获得平衡的发射线圈814结构。

仅作为实例，对于发射线圈中可见的阻抗(Z_in)的百分之二(2％)改变，电容器C_p可等于电容器C₁的值的五十倍(即，C_p＝50×C₁)。与开关并联的一系列额外无功元件(未图示)可添加到调谐电路852以用于进行额外调谐控制，使得可在可能谐振频率范围内调谐电抗。选择性地接通和关断不同无功元件可允许精细地调谐发射电路850以在呈现给发射线圈814的广泛范围阻抗中使用所要频率进行谐振。

图9A和9B是根据本发明的示范性实施例的包含位于发射线圈914的中央分接头处的示范性调谐电路952a和952b的图7的无线电力系统的示意图。在图9A和9B中，调谐电路952a和952b经放置而使得一半的电感L₁和一半的寄生电阻R₁在调谐电路952a和952b的任一侧上。另外，电容为图8的电容器C₁的两倍的电容器可放置在发射线圈914的任一侧上用于获得平衡的配置。图9A展示包含与开关920或继电器并联的无功元件C_p的调谐电路952a。继电器902的电阻可为低的，使得当开关闭合时，无功元件C_p有效地短路，且并不贡献于呈现给发射线圈914的阻抗。图9B展示包含与无功元件C_p并联的双场效晶体管(FET)M1和M2的调谐电路952b。在发射线圈714中央的虚拟接地在使用双FET M1和M2切换时提供共同接地参考。如下文将进一步描述，FET M1和M2的汲极到源极电容可考虑在内。

图10A、10B和10C是根据本发明的示范性实施例的可用于图8的无线电力系统800中的以各种操作状态展示的示范性调谐电路1052的示意图。图10A展示包含开关1020的调谐电路1052，所述开关1020包含电晶体M1，其具有耦合到无功元件C_p的一侧的漏极、耦合到无功元件C_p的另一侧的源极，和耦合到控制信号1022的栅极。图10B展示在开关1020处于闭合配置时的调谐电路1052的部分示意性表示，其中电阻R_DS为电晶体M1的漏极到源极电阻。图10C说明在开关620处于断开配置时的调谐电路1052的部分示意性表示，其说明体二极管和电容C_DS，电容C_DS为电晶体M1的漏极到源极电容。作为说明，仅举例来说，假定开关620(即，晶体管)的峰值电压在0.7伏，且开关620断开，则方程式5、6和7展示调谐电路1052操作所引起的电压、电流和功率：

$V_{C_P}=V_{\mathrm{FET}}=0.7V_{\mathrm{peak}}=0.5V_{\mathrm{rms}};$               方程式5

$I_{\mathrm{IN}}=V_{C_P}/X_{C_P}=0.059A_{\mathrm{rms}};$                   方程式6

P_load＝I_IN*I_IN*Z_IN＝0.059W_rms。                 方程式7

晶体管M1的体二极管可在较高功率下导电，且因此，无功元件C_p可被短路。因此，单个晶体管(即，单个FET)可取决于组件变量而可适合于较低功率(例如，0.0625W)。如图10A、10B和10C中所示，单个晶体管配置可用于较低功率系统配置。

图11A、11B和11C是根据本发明的示范性实施例的可用于图8的无线电力系统800中的以各种操作状态展示的另一示范性调谐电路1152的示意图。图11A展示包括两个晶体管M1和M2(例如，FET)的调谐电路1152。此调谐电路1152可用于可能需要较高功率的系统。更具体来说，开关1120可包含第一晶体管M1，晶体管M1具有耦合到无功元件C_p的一侧的漏极和耦合到第二晶体管M2的源极的源极。此外，第二晶体管M2具有耦合到无功元件C_p的另一侧的漏极。第一晶体管M1和第二晶体管M2中的每一者具有耦合到控制信号1150的栅极。图11B说明在开关1120处于闭合配置(即，晶体管M1和M2皆闭合)时的调谐电路1152的部分示意性表示，其中电阻2R_DS为与晶体管M2的漏极到源极电阻组合的晶体管M1的漏极到源极电阻。图11C说明在开关1120处于断开配置(即，晶体管M1和M2皆断开)时的调谐电路1152的部分示意性表示。图9C的示意图包含各自用于晶体管M2和M3的体二极管1162和1164，以及各自用于晶体管M2和M3的两个漏极到源极电容C_DS。作为另一说明，且假定

方程式8、9和10展示当开关1120断开时由调谐电路1152操作引起的电压、电流和功率：

$V_{C_P}=2*V_{C_{\mathrm{DS}}}=1.0V_{\mathrm{rms}};$                    方程式8

$I_{\mathrm{IN}}=I_{C_P}=V_{C_P}/X_{C_P}=0.118A;$             方程式9

P_load＝I_IN*I_IN*Z_IN＝0.237W_rms。                    方程式10

电压峰值仍然可致使晶体管的体二极管导电，然而，仅电容C_DS可被短路，而非无功元件C_p。

参考图8，在一些情况下，将调谐电路852连同无功元件直接电连接到发射电路850可能困难或不合需要。在一个实施例中，并非将无功元件和调谐电路直接电连接到发射电路850，可将调谐电路放置在经配置以与包含发射线圈814的发射电路850耦合的寄生线圈(例如，可以无线方式重发射/中继从发射线圈814或接收线圈818接收或发射的能量的无源元件)中。调谐以电感方式耦合到发射电路850的寄生线圈的电抗可调整呈现给发射电路850的阻抗，使得发射电路850可如上所述在所要频率下谐振。

图12是根据本发明的示范性实施例的包含调谐电路1252的示范性发射电路1250和示范性寄生线圈电路1270的示意图。寄生线圈电路1270可相对于无线电力充电器的发射电路1250定位在任何合适位置中(例如，在充电衬垫的边缘)。发射电路1250包含具有电感L₁和寄生电阻R₁的发射线圈1214。发射电路1250可通过电容器C₁来调谐。寄生线圈电路1270包含可具有电感L_S的寄生线圈1272。寄生线圈电路1270进一步具有可经选择而使得寄生线圈1270经配置以在与发射电路1250实质上相同的操作频率下谐振的电阻R_LS和电容器C_DC。寄生线圈电路1270进一步包含调谐电路1252，其包含耦合在电容器C_DC与接地电压756之间的开关1220。仅作为实例，电容器C_DC可包括为100nF的电容，电感器L_S可具有为0.4μH的电感，且电阻器R_LS可具有等于或小于0.2欧的电阻。在一些实施例中，开关1220可包括一个或一个以上晶体管。当开关1220闭合时，可形成短路，且呈现给发射电路1250的阻抗可由方程式11给出：

$Z_{\mathrm{in}}\left(\mathrm{TX}\right)=R_1+\frac{{\left(M_s\mathrm{\ω}\right)}^2}{{\mathrm{j\ωL}}_s+R_{\mathrm{LS}}+R_{S_1}}$                方程式11

其中M_S为发射线圈1214与寄生线圈1272之间的互电感，ω为以弧度为单位的频率，且R_S1为开关1220的电阻。当开关1220断开时，仅C_DC保持在寄生线圈电路1270中，且呈现给发射电路1250的阻抗可由方程式12给出：

$Z_{\mathrm{in}}\left(\mathrm{TX}\right)=R_1+\frac{{\left(M_s\mathrm{\ω}\right)}^2}{{\mathrm{j\ωL}}_s+R_{\mathrm{LS}}+X_{C_{\mathrm{DS}}}}$               方程式12

其中X_CDS为电容C_DC的电抗。

由此，通过使用调谐电路1252，可将额外无功组件切换到寄生线圈电路1270中以调整呈现给发射电路1250的阻抗。可跨越开关1220接通额外寄生电容以扩展呈现给发射电路1250的电抗摆动范围。寄生线圈1272可经设置大小以使得其不小于发射线圈1214的最靠内绕组，使得场分布可不受添加寄生线圈1272影响。

图13A、13B和13C是根据本发明的示范性实施例的可用于图12的无线电力系统1200中的以各种操作状态展示的包含在寄生线圈电路1370内的另一示范性调谐电路1352的示意图。图13A展示具有调谐电路1352的图12的寄生线圈电路1370，调谐电路1352具有用于开关1320的晶体管M1。图13B说明寄生线圈电路1370的示意性表示，其中开关1320处于闭合配置。如图13B中所说明，开关1320包含电容C_DS和电阻R_DS。图13B中所示的示意图可相当于短路线圈，因为R_LS、X_CDS和R_DS可极小。X_CDS可通过R_DS短路。图11C说明寄生线圈电路1370的示意性表示，其中开关1320处于断开配置。如图11C中所说明，开关1320包含电容C_DS和体二极管。图13C中所示的示意图可相当于具有单个二极管半波整流器与大的仅电容性负载(例如，以近似于断路线圈)的线圈。所述体二极管可在峰值电压下在极短周期内导电，且仅C_DS将保持。

参考图12，具有寄生线圈电路1270的无线电力系统1200可最初通过处于闭合配置的开关1220来调谐。此后，在将装置(例如，移动电话)添加到发射电路1250的充电区域时，可断开开关1220以增大发射电路1250的自感。

如上所述，在另一示范性实施例中，可将一个或一个以上额外无功元件(例如，电容器)切换到寄生线圈电路1270上或切换到其中，以便致使寄生线圈1272自谐振。可以类似于如上文参考图8至11所述将无功元件切换到发射电路1250上的方式将无功元件切换到寄生线圈电路1270上或切换到其中。注意，发射电路1250可包含：发射线圈1214，其经配置以具有在其上切换的至少一个无功元件(未图示)；寄生线圈1272，其用于以电感方式与发射线圈1214耦合且经配置以具有在其上切换的至少一个无功元件C_DC，或其组合。

图14是包含发射电路1406的一部分的发射器1404的功能框图，所述发射电路1406包含用于检测发射电路1450的谐振频率的改变的检测电路1480。类似于如图4中所示，发射电路1406包含包括电容器C₁和发射线圈1414的发射电路1450。发射电路1450可为上文所描述的发射电路中的任一者或其任何组合。发射电路1406进一步包含控制器1415和驱动驱动器电路1424的振荡器1423，驱动器电路1424可经由滤波电路408驱动发射电路1450。为确定如何以及何时接通各种无功元件，可使用检测电路1480来检测发射电路1450的谐振频率(即，检测谐振状况)的改变。

在一个实施例中，检测电路1480可能够检测通过驱动器电路1524的电流量以确定发射电路1450的谐振频率的改变。更具体来说，在将任何装置定位在无线电力发射器1404的充电区域内之前且在无线电力系统的电抗为零时，可使用检测电路1480感测通过驱动器电路1424的电流量，以确定在谐振状况下的最优的基线电流电平。此后，在一个或一个以上装置定位在无线电力发射器1404的充电区域内时，可通过检测电路1480感测通过驱动器电路1424的电流。在一个实施例中，检测电路1480可提供信息到控制器1415以如上所述控制发射电路1450的调谐电路1452基于所述电流量调整电抗。调谐电路1452可为上文所描述的调谐电路中的任一者或其任何组合。由此，可根据上文参考图7到13所描述的示例性实施例中的一者或一者以上来调整发射电路1450的谐振频率，以将测量到的电流调整为类似于基线电流，且因此，致使无线电力系统的电抗尽可能接近于零。

在一个实施例中，检测电路1480可不断地监测通过驱动器电路1424的电流电平，同时提供电力到各种无线电力接收器(未图示)。基于持续提供电力的同时所测量到的电流，检测电路1480可确定发射电路1450不再谐振，且需要将发射电路1450的电抗调整或调谐回到谐振状态。例如上文所描述的那些调谐电路的调谐电路1452可用于基于电流的改变而调整电抗。

图15是根据本发明的示例性实施例的用于调谐无线电力发射器1404的示范性方法1500的流程图，可在持续提供电力到一个或一个以上装置时使用所述方法。方法1500可使用发射器1404处的电流(例如，通过使用检测电路1480测量通过驱动器电路1424的电流)来检测装置的类型(例如，可需要大量电力的“大”装置或“小”装置)和无功值之间的循环以获得最大效率。举例来说，“大”装置可为可比例如移动电话等“小”装置消耗更多电力量的平板计算机。在框1502，发射器1404可在无装置正耦合来自发射器1404的电力时在低功率信标模式中操作以节省能量。响应于接收器装置以无线方式耦合来自发射器1404的电力，如框1504中所示，发射器1404可使用检测电路1480检测通过发射电路1406(例如，通过驱动器电路1424)的电流量的增大。在决策框1506中，检测电路1480可确定电流的增大是否高于阈值。如果电流的增大高于阈值，则发射器1404可能够检测到可能需要发射器1404做出操作调节以能够有效地提供较大电力量的“大”装置。

在框1508中，对于“大”装置，发射器1404可使用调谐电路1452来针对大装置模式切换电容器。在框1510中，发射器1404可接着从低功率信标模式切换到作用中无线功率模式，且开始提供较高功率电平。发射器1404还可等待反向链路以鉴定和验证接收器508。在决策框1512中，发射器1404可确定是否已在某一超时之前从接收器508接收到有效的反向链路消息。如果没有接收到有效的消息，则发射器1404可再次进入低功率信标模式。如果接收到有效的消息，则在框1514中，发射器1404可确定电流是否小于或等于某一空衬垫基线电流量。此电流量可对应于“大”装置停止耦合来自发射器1404的电力的情况。如果所述电流小于或等于所述空衬垫基线电流，则发射器1404可再次进入低功率信标模式。如果所述电流大于所述基线电流量，则发射器1404可继续传送电力，且再次等待有效的反向链路消息。由此，发射器1404和接收器508可周期性地通信以维持无线电力链路，直到发射器1404感测不到正耦合电力(在已从耦合模式区域移除所有无线电力接收器的情况下)或先前证实的接收器508不再发送反向链路消息为止。

如果在决策框1506中电流增大小于或等于阈值，则发射器1404可从低功率信标模式唤醒且针对“小”接收器装置以无线方式输出较高功率电平且等待来自接收器508的反向链路消息，如框1516中所示。在决策框1518中，发射器1404可确定在某一超时量之前是否已从接收器508接收到有效的反向链路消息。如果没有接收到消息，则发射器1404可再次进入框1502中所示的低功率信标模式。如果接收到有效的消息，则在框1520中，发射器1404可在不同电容器值之间循环，且选择要将发射电路1450的电抗调整到的最有效电抗值。举例来说，发射器1404可使用如上所述的检测电路1480和调谐电路1452来接通和关断发射电路1450的无功元件，且测量电流量以确定最有效的电力传送电平。发射器1404可使用调谐电路1452将发射电路1450的电抗调整到多个电抗值。检测电路1480可针对每一电抗值检测电流量(例如，通过驱动器电路424的电流量)。基于所测量的电流值，发射器1404可选择所述电抗值中对应于与最高效率(即，最接近于谐振条件)对应的电抗的一个电抗值。调谐电路1452可接着将发射线圈的电抗调整到所选定的电抗值。

一旦选定最有效的操作电抗，则在决策框1522中，发射器1404可确定电流是否小于或等于对应于用于空衬垫的电流(例如，以确定是否已移除接收器508或接收器508不再耦合电力)。如果所述电流小于或等于所述基线电流，则发射器1404可确定接收器不存在，且返回到框1502中的低功率信标模式。如果所述电流大于所述基线电流，则在决策框1524中，发射器1404可确定传送或接收功率是否存在改变。此改变可归因于开始耦合来自发射器1404的能量的额外无线电力接收器或可改变谐振频率的其它外来对象。如果存在改变，则发射器1404可再次在不同电容器值之间循环，且如框1520中所示且如上所述选择最有效值。如果功率不存在改变，则在决策框1526中，发射器1404可再次在某一超时之前确定是否从接收器508接收到有效的反向链路消息1526。如果接收到消息，则发射器1404可再次确定电流是否小于或等于空衬垫基线1522，以此类推。如果没有接收到有效的反向链路消息，则发射器1404可再次进入框1504中的低功率信标模式。方法1500可因此提供通过使用如上所述的调谐电路在各种电抗中循环而在持续提供电力的同时调整电抗以实现最有效操作状态的方式。

由此，发射器1404可能够在接收器装置耦合或停止耦合电力或其它外来对象更改谐振频率时在持续提供电力的同时持续调整发射电路1450的电抗以在所要频率下谐振。调谐电路1452和检测电路1480可用于在不同电抗中循环(通过可变地接通和关断发射电路1450中的无功元件)，且检测对应电流以选择或确定使发射电路1450最接近于谐振状况且传送最优电力的电抗值。在循环之后，调谐电路1450可将所述电抗调整到选定电抗值。经由调谐电路1452调整电抗可包含断开或闭合与电连接到发射线圈1414的无功元件并联的开关。所述开关可定位在发射线圈1414的中央分接头处或在中央中。如上所述，调谐电路1452可处于可具有如上所述的开关的寄生线圈电路(图14中未展示)中。

图16是调谐无线电力发射器1404的另一示范性方法1600的流程图。在框1602中，发射器1404可在提供电力到第一装置的同时检测包括发射线圈1414的发射电路1450的谐振频率的改变。谐振频率的改变可例如归因于各种外来对象或开始耦合来自发射器1404的电力的另一无线电力接收器的引入。在一个实施例中，发射器1404可通过检测通过发射器1404的驱动器电路1424的电流的改变(例如，增大)而检测谐振频率的改变。在框1604中，发射器1404可基于所述检测在以无线方式提供电力到所述第一装置的同时调整发射电路1450的调谐电抗。举例来说，上文所描述的调谐电路可用于接通发射电路1450中的例如电容器等无功元件，使得其可在所要频率(例如，由驱动器电路1424提供的信号的频率)下谐振。调整如框1404中所示的调谐电抗可包含将发射电路1450的电抗调整到多个电抗值，通过测量在多个电抗值下通过驱动器电路1424的电流来确定多个相应电流值，基于所确定的电流值选择多个电抗值中的一者，以及将发射电路1450的电抗调整到选定的电抗值。

图17是根据本发明的示例性实施例的无线电力发射器1700的功能框图。无线电力发射器1700包括在一些情况下可经由通信链路708通信的用于相对于图1到16所论述的各种动作的装置1702、1704和1706。

以上描述的方法的各种操作可由能够执行所述操作的任何适当装置(例如，各种硬件和/或软件组件、电路和/或模块)执行。一股来说，诸图中说明的任何操作可由能够执行所述操作的对应功能装置执行。举例来说，参看图14，用于以无线方式发射电力的装置可包含包括发射线圈1414的发射电路1450。用于检测的装置可包含经配置以检测通过例如驱动器电路1424的电流量的检测电路1480。用于调谐的装置可包含包括用于切换发射电路1450中的无功元件的开关的调谐电路。参看图8，用于以无线方式接收电力的装置可包含包括接收线圈818的接收电路860。用于以无线方式被动地中继电力的装置可包含包括寄生线圈1270的寄生线圈电路。

所属领域的技术人员将了解，可使用多种不同技术和技艺中的任一者来表示信息和信号。举例来说，可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示在以上描述中始终参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及码片。

所属领域的技术人员将进一步了解，结合本文所揭示的示范性实施例所描述的多种说明性逻辑块、模块、电路及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为清楚地说明硬件与软件的此可互换性，上文已大体在其功能性方面描述各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。此些功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用和强加于整个系统上的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所述功能性，但此些实施方案决策不应被解释为导致脱离本发明的实施例的范围。

可用经设计以执行本文中所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或其任何组合来实施或执行结合本文中所揭示的示范性实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块及电路。通用处理器可为微处理器，但在替代例中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此配置。

结合本文中所揭示的实施例而描述的方法或算法的步骤可直接体现于硬件中、由处理器执行的软件模块中或所述两者的组合中。软件模块可驻留于随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬磁盘、可装卸磁盘、CD ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体耦合到处理器，使得所述处理器可从存储媒体读取信息及将信息写入到存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器及存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为离散组件驻留在用户终端中。

在一个或一个以上示范性实施例中，所描述的功能可实施于硬件、软件、固件或其任何组合中。如果实施于软件中，则可将功能作为计算机可读媒体上的一个或一个以上指令或码而加以存储或传输。计算机可读媒体包含计算机存储媒体与包含促进计算机程序从一处传递到另一处的任何媒体的通信媒体两者。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。作为实例而非限制，此计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用以运载或存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可通过计算机存取的任何其它媒体。同样，可恰当地将任何连接称作计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电及微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源传输软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电及微波等无线技术包含于媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘及光盘包含紧密光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘使用激光光学地复制数据。上文各者的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。

如本文所使用，术语“确定”涵盖各种各样的动作。举例来说，“确定”可包含推算、计算、处理、导出、研究、查找(例如，在表、数据库或另一数据结构中查找)、断定等。而且，“确定”可包含接收(例如，接收信息)、存取(例如，存取存储器中的数据)等。而且，“确定”可包含解析、选择、挑选、建立等。

本文揭示的方法包括用于实现所述方法的一个或一个以上步骤或动作。在不偏离权利要求书的范围的情况下，方法步骤及/或动作可互换。换句话说，除非规定了步骤或动作的特定次序，否则在不偏离权利要求书的范围的情况下可对特定步骤及/或动作的次序及/或用法加以修改。

提供对所揭示示范性实施例的前述描述以使得所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。所属领域的技术人员将容易明白对这些实施例的各种修改，且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文所界定的一股原理可应用于其它实施例。因此，本发明无意限于本文中所示的实施例，而应符合与本文中所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。

Claims (34)

1.一种经配置而以无线方式提供电力到负载的设备，所述设备包括：

包括发射线圈的发射电路，所述发射电路经配置而以无线方式提供电力到所述负载，所述发射电路进一步经配置以在谐振频率下谐振，所述发射电路具有电抗；

检测电路，其经配置以检测在提供电力到所述负载的同时所述谐振频率的改变；以及

调谐电路，其经配置以基于所述改变调整所述电抗。

2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括经配置以驱动所述发射电路的驱动器电路，其中所述检测电路经配置以检测通过所述驱动器电路的电流的改变，且其中所述调谐电路经配置以：

将所述发射线圈的所述电抗调整到多个电抗值；

通过测量在所述多个电抗值下通过所述驱动器电路的电流而确定多个相应电流值；

基于所述所确定的电流值选择所述多个电抗值中的一者；以及

将所述发射线圈的所述电抗调整到所述选定的电抗值。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述检测电路经配置以检测所述电流的增大量。

4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中所述发射电路包括无功元件，其中所述调谐电路包括与所述无功元件并联的开关，且其中所述调谐电路经配置以通过断开或闭合所述开关而调整所述发射电路的所述电抗。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述开关定位在所述发射线圈的中央分接头处。

6.根据权利要求4所述的设备，其中所述无功元件包括电容器。

7.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其进一步包括以电感方式耦合到所述发射线圈的寄生线圈，且其中所述调谐电路经配置以通过断开或闭合所述寄生线圈的开关来调整所述电抗。

8.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其进一步包括驱动器电路，且其中所述检测电路经配置以检测通过所述驱动器电路的电流量以基于所述电流量检测所述谐振频率的改变。

9.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中所述发射电路包括无功元件，其中所述调谐电路包括两个或两个以上晶体管，所述两个或两个以上晶体管与所述无功元件并联，且其中所述调谐电路经配置以通过启用所述两个或两个以上晶体管来调整所述发射电路的所述电抗。

10.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中所述发射电路经配置而以无线方式提供电力到接收电路以提供电力到所述负载，所述接收器电路经配置以在所述谐振频率下谐振。

11.一种调谐无线电力发射器的方法，所述方法包括：

在以无线方式提供电力到第一装置的同时检测包括所述无线电力发射器的发射线圈的发射电路的谐振频率的改变；以及

在以无线方式提供电力到所述第一装置的同时基于所述检测调整所述发射电路的调谐电抗。

12.根据权利要求11所述的方法，其中检测所述谐振频率的改变包括检测通过所述无线电力发射器的驱动器电路的电流的改变，且其中调整调谐电抗包括：

将所述发射电路的电抗调整到多个电抗值；

通过测量在所述多个电抗值下通过所述驱动器电路的所述电流而确定多个相应电流值；

基于所述所确定的电流值选择所述多个电抗值中的一者；以及

将所述发射电路的所述电抗调整到所述选定的电抗值。

13.根据权利要求12所述的方法，其中选择所述多个电抗中的一者包括基于所述电流的增大量进行选择。

14.根据权利要求11到13中任一权利要求所述的方法，其中调整所述调谐电抗包括断开或闭合与所述发射电路的无功元件并联的开关。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述开关定位在所述发射线圈的中央分接头处。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述无功元件包括电容器。

17.根据权利要求11到13中任一权利要求所述的方法，其中调整所述调谐电抗包括断开或闭合以电感方式耦合到所述发射线圈的寄生线圈电路的开关。

18.根据权利要求11到13中任一权利要求所述的方法，其中检测所述谐振频率的改变包括检测通过驱动器电路的电流量和基于所述电流量检测所述谐振频率的所述改变。

19.根据权利要求11到13中任一权利要求所述的方法，其中调整所述调谐电抗包括启用两个或两个以上晶体管，所述两个或两个以上晶体管与所述发射电路的无功元件并联。

20.根据权利要求11到13中任一权利要求所述的方法，其中所述第一装置包括经配置而以无线方式从所述发射电路接收电力的接收电路，所述接收电路经配置以在所述谐振频率下谐振。

21.一种经配置而以无线方式提供电力到负载的设备，所述设备包括：

用于以无线方式发射电力到所述负载的装置，所述用于以无线方式发射电力的装置经配置以在谐振频率下谐振，所述用于以无线方式发射电力的装置具有电抗；

用于在提供电力到所述负载的同时检测所述谐振频率的改变的装置；以及

经配置以基于所述改变调整所述电抗的用于调谐的装置。

22.根据权利要求21所述的设备，其进一步包括用于驱动所述用于以无线方式发射电力的装置的装置，其中所述用于检测的装置经配置以检测通过所述用于驱动的装置的电流的改变，且其中所述用于调谐的装置经配置以：

将所述用于以无线方式发射电力的装置的所述电抗调整到多个电抗值；

通过测量在所述多个电抗值下通过所述用于驱动的装置的电流而确定多个相应电流值；

基于所述所确定的电流值选择所述多个电抗值中的一者；以及

将所述用于以无线方式发射电力的装置的所述电抗调整到所述选定的电抗值；

23.根据权利要求22所述的设备，其中所述用于检测的装置经配置以检测所述电流的增大量。

24.根据权利要求21到23中任一权利要求所述的设备，其中所述用于以无线方式发射电力的装置包括无功元件，其中所述用于调谐的装置包括与所述无功元件并联的开关，且其中所述用于调谐的装置经配置以通过断开或闭合所述开关来调整所述用于以无线方式发射电力的装置的所述电抗。

25.根据权利要求24所述的设备，其中所述开关定位在所述用于以无线方式发射电力的装置的中央分接头处。

26.根据权利要求24所述的设备，其中所述无功元件包括电容器。

27.根据权利要求21到23中任一权利要求所述的设备，其进一步包括以电感方式耦合到所述用于以无线方式发射电力的装置的用于以无线方式被动地中继电力的装置，且其中所述用于调谐的装置经配置以通过断开或闭合所述用于以无线方式被动地中继电力的装置的开关来调整所述电抗。

28.根据权利要求21到23中任一权利要求所述的设备，其进一步包括用于驱动的装置，且其中所述用于检测的装置经配置以检测通过所述用于驱动的装置的电流量以基于所述电流量检测所述谐振频率的改变。

29.根据权利要求21到23中任一权利要求所述的设备，其中所述用于以无线方式发射电力的装置包括无功元件，其中所述用于调谐的装置包括两个或两个以上晶体管，所述两个或两个以上晶体管与所述无功元件并联，且其中所述用于调谐的装置经配置以通过启用所述两个或两个以上晶体管来调整所述发射电路的所述电抗。

30.根据权利要求21到23中任一权利要求所述的设备，其中所述用于以无线方式发射的装置经配置而以无线方式提供电力到用于以无线方式接收的装置以提供电力到所述负载，所述用于以无线方式接收的装置经配置以在所述谐振频率下谐振。

31.根据权利要求21到23中任一权利要求所述的设备，其中所述用于以无线方式发射电力的装置包括包含发射线圈的发射电路。

32.根据权利要求21到23中任一权利要求所述的设备，其中所述用于检测的装置包括检测电路，且其中所述用于调谐的装置包括调谐电路。

33.根据权利要求27所述的设备，其中所述用于以无线方式被动地中继电力的装置包括包含寄生线圈的寄生线圈电路。

34.根据权利要求30所述的设备，其中所述用于以无线方式接收的装置包括包含接收线圈的接收电路。

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