CN104604148A - 微型无线电力接收机模块 - Google Patents
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Abstract
用于无线地接收电力的装置，包括至少部分地被磁性材料覆盖的电池，以及包围该磁性材料并且通过电路卡组件(CCA)电耦接到电池的射频(RF)充电能量接收天线。
Description
背景技术
无线充电通常指代发送装置和接收装置，其中发送装置包括电力源和天线或其它结构，其用于在无需有线连接的情况下，向要进行充电的设备传送电力，接收装置用于接收充电的电力。设计无线电力接收机包括天线设计、系统设计、电池设计和封装设计。接收机系统设计可以包括下面中的一些或全部：电磁干扰(EMI)过滤、天线匹配电路、通信电路、微控制器、电压整流器、电压调节器、充电电路和其它单元，所有这些单元都必须并入到整体的电力接收机电路设计和封装之中。不幸的是，这些单独的系统和单元使无线电力接收机的整体设计变得复杂。此外，重要的是，仅仅当适当的无线电力接收机位于无线充电设备附近时，无线充电设备才激活。
图1是示出了可以包括标准无线电力接收机的单元的至少一部分的示意图。通常，无线电力接收机包括充电能量接收天线12、天线匹配电路14、电磁干扰(EMI)滤波器16、通信(COMM)电路18、微控制器单元(MCU)20、电压整流器22、电压调节器24、充电电路26和电池28。例如，电压调节器24可以是低压差(LDO)转换器或降压转换器。
通常，将天线匹配电路14、EMI滤波器16、通信(COMM)电路18、微控制器单元(MCU)20、电压整流器22、电压调节器24和充电电路26设计为在接收(RX)电路卡组件(CCA)30上实现。
通信电路18接收EMI电路16的输出。MCU 20接收通信电路18的输出和电压整流器22的输出。MCU 20向充电电路26提供测量的电压、测量的电流和电池温度。
一般情况下，充电能量接收天线12、RX CCA 30的部件和电池28中的每一个均具有单独定制的设计。将充电能量接收天线12、RX CCA 30的每一个单元和电池28设计成单独定制的设计，延长了整个设计过程，使无线电力接收机的整体设计方案变得复杂。此外，标准无线电力接收机不具有用于向无线充电设备进行标识的机制，其中该标准无线电力接收机位于该无线充电设备附近，并准备接收充电能量。
因此，期望具有能克服上面所提及的缺陷的无线电力接收机。
发明内容
用于无线地接收电力的装置的一个实施例，包括：至少部分地被磁性材料覆盖的电池，以及包围该磁性材料并且通过电路卡组件(CCA)电耦接到电池的射频(RF)充电能量接收天线。
附图说明
在附图中，除非另外指出，否则贯穿各个视图的相同附图标记指代类似的部件。对于具有诸如“102a”或“102b”之类的字母字符名称的附图标记而言，这些字母字符名称可以区分在同一附图中出现的两个类似部件或者单元。当一个附图标记旨在涵盖所有附图之中具有该相同附图标记的所有部件时，可以省略用于附图标记的字母字符名称。
图1是示出了可以包括标准无线电力接收机的单元的至少一部分的示意图。
图2是示出了包括RFID接近度检测的微型无线电力接收机的第一实施例的示意图。
图3是示出了图2的微型无线电力接收机模块的实施例的功能框图。
图4是示出了图3的微型无线电力接收机模块的电池的第一实施例的图。
图5是示出了图3的微型无线电力接收机模块的电池的第二实施例的图。
图6是示出了图3的微型无线电力接收机模块的电池的第三实施例的图。
图7是示出了图3的微型无线电力接收机模块的电池的第四实施例的图。
图8是示出了能够实现微型无线电力接收机模块的无线设备的示例的图。
具体实施方式
本申请所使用的“示例性的”一词意味着“用作例子、例证或说明”。本申请中描述为“示例性”的任何方面不应被解释为比其它方面更优选或更具优势。
在本说明书中，术语“应用”还可以包括具有可执行内容的文件，例如：目标代码、脚本、字节码、标记语言文件和补丁。此外，本申请所引用的“应用”还可以包括：在本质上不可执行的文件，例如，需要被打开的文档或者需要进行访问的其它数据文件。
此外，术语“内容”也可以包括具有可执行内容的文件，例如：目标代码、脚本、字节码、标记语言文件和补丁。此外，本申请所引用的“内容”还可以包括：在本质上不可执行的文件，例如，需要被打开的文档或者需要进行访问的其它数据文件。
如本说明书中所使用的，术语“部件”、“数据库”、“模块”和“系统”等旨在指代与计算机相关的实体，无论其是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行的线程、程序和/或计算机。举例而言，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是部件。一个或多个部件可以存在于进程和/或执行线程中，部件可以位于一个计算机中和/或分布在两个或更多计算机之间。此外，这些部件能够从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些部件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组的信号(例如，来自一个部件的数据，该部件与本地系统、分布式系统中的另一个部件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)，以本地和/或远程进程的方式进行通信。
微型无线电力接收机模块可以并入到称为“个人通信集线器”的设备中，或者结合称为“个人通信集线器”的设备来使用。个人通信集线器可以包括通信设备、个人数字助理、或者连同具有无线头戴装置、耳机或其它设备的另一种个人电子通信设备。举例而言，个人通信集线器可以包括充当为通信设备和/或显示设备的腕戴设备、以及无线耦接到该腕戴设备的无线耳机或头戴装置。无线耳机或头戴装置用于可听的通信。这些设备通过可充电电源进行供电，其中这些可充电电源通过充电系统或充电站进行供电。该充电系统还称为无线电力发射机。每一个设备都可以并入微型无线电力接收机模块。
图2是示出了微型无线电力接收机模块的第一实施例的示意图200。射频(RF)充电能量接收天线202、磁性材料205、电池218、RX CCA 220和射频识别(RFID)天线225可以集成到单一的中间模块230中。电池218可以至少部分地被磁性材料205覆盖。RF充电能量接收天线202包围磁性材料205和电池218，并通过RX CCA 220来电耦接到电池218。RX CCA 220电耦接到RF充电能量接收天线202、耦接到电池218、耦接到射频RFID天线225并且耦接到RFID电路227。在一个实施例中，可以将RF充电能量接收天线202实现成围着电池218和磁性材料205进行圆柱缠绕的线圈。替代地，可以将RF充电能量接收天线202实现成平面线圈，或者包围电池218和磁性材料205的任何其它形状。
在一个实施例中，金属材料235可以位于电池218和磁性材料205之间。金属材料235可以至少部分地覆盖电池218，仅仅为了说明目的，将其示出为只覆盖电池218的顶部。
在该示例中，电路227可结合RFID天线225进行操作，以使微型无线电力接收机模块具有向无线充电设备进行传输的能力，其中适当的充电接收设备位于该无线充电设备的附近位置。RF充电能量接收天线202和RFID天线225可以对具有不同频率的信号进行响应。在一个实施例中，可以将RF充电能量接收天线202调谐到对于近似6.78MHz的频率进行响应，以及将RFID天线225调谐到对于近似13.56MHz的频率进行响应。这些频率仅仅只是例子。RFID天线225可以在RFID频谱中的其它频率处进行操作。可以根据操作频率，将RFID天线225实现成环状天线，或者实现成另一种配置(例如，偶极天线)。与13.56MHz相比更高的操作频率，可以允许不同于环状的RFID天线配置。
可以对中间模块230进行封装，以包括盖和电子触点，从而形成最终的微型无线电力接收机模块300。除了电路227可结合RFID天线225进行操作以使微型无线电力接收机具有向无线充电设备(未示出)进行传输的能力之外(无论适当的充电接收设备是否位于该无线充电设备的附近位置)，RX CCA 220都可以包括在图1中描述成与RX CCA 30相关联的单元中的一些或者全部。
RFID天线225和电路227可以用于向无线充电设备标识电池218的存在，以及电池218接收充电的能力。位于RX CCA 220上的充电电路可以基于电池218的充电状态、电池218的温度和其它因素，控制向电池218提供的充电能量的量。
将微型无线电力接收机的部件集成到单一模块300中，有助于使微型无线电力接收机与其所处的设备(例如，头戴装置或腕表)实现电磁隔离。使RF充电能量接收天线202紧邻电池218和RX CCA 220，还使电池218的充电效率最大化。模块300可以适用于各种各样的设备和电池容量，并可以迁移到被设计为使用相同的无线电力接收机模块的不同设备上。
图3是示出了图2的微型无线电力接收机模块的实施例的功能框图。微型无线接收机模块300包括电路卡组件(CCA)320、电池304、RF充电能量接收天线302和RFID天线336。在图3所示的实施例中，电池304可以至少部分地被磁性材料306覆盖。可选地，金属材料308可以位于电池304和磁性材料306之间。在一个实施例中，磁性材料306和金属材料308中的任意一个或二者，可以至少部分地覆盖电池304。在一个实施例中，磁性材料306和金属材料308中的任意一个或二者，可以完全地覆盖电池304。此外，磁性材料306和金属材料308中的一个可以部分地覆盖电池304，而磁性材料306和金属材料308中的另一个完全地覆盖电池304。如本申请所使用的，术语“覆盖”指代磁性材料306和金属材料308中的任意一个或二者覆盖电池304的外部表面中的一些或全部。
在图3中，将RF充电能量接收天线302(其结构上包围电池304)示出为独立于电池304，以强调RF充电能量接收天线302不是直接电连接到电池304，而是通过CCA 320来连接到电池304。RF充电能量接收天线302通过连接342连接到CCA 320，通过连接346从CCA 320接收充电能量。
在一个实施例中，可以将RF充电能量接收天线302调谐到对于近似6.78MHz的频率进行响应，以及将RFID天线336调谐到对于近似13.56MHz的频率进行响应。这些频率仅仅只是例子。RFID天线336可以在RFID频谱中的其它频率处进行操作。可以根据操作频率，将RFID天线336实现成环状天线，或者实现成另一种配置(例如，偶极天线)。与13.56MHz相比更高的操作频率，可以允许不同于环状的RFID天线配置。可以根据操作频率，将RF充电能量接收天线302实现成环状天线、圆柱型线圈、平面线圈，或者实现成另一种配置。
RFID天线336通过连接344耦接到RFID电路338。RFID电路338位于电路卡组件320上，并包括用于接收和处理来自RFID天线336的RFID信号的电路。电路卡组件320还包括天线匹配电路312、EMI滤波器314、通信(COMM)电路324、微控制器单元(MCU)326、电压整流器316、电压调节器318和充电电路322。例如，电压调节器318可以是低压差(LDO)转换器或降压转换器。充电电路332电连接到电池304，以便通过连接346向电池304提供充电能量。
通信电路324接收EMI滤波器314的输出。MCU 326接收通信电路324的输出和电压整流器316的输出。MCU 326向充电电路322提供测量的电压、测量的电流和电池温度。充电电路322向电池304提供充电能量。
图4是示出了图3的微型无线电力接收机模块300的电池的第一实施例的图。电池404可以至少部分地被磁性材料406覆盖。在替代的实施例中，可选的金属材料408可以位于磁性材料406和电池404之间。根据具体实现，金属材料408和磁性材料406中的任意一个或二者，可以部分地或完全地覆盖电池404。不管金属材料408和磁性材料406是部分地还是完全地覆盖电池404，RF充电能量接收天线402都包围电池404。RF充电能量接收天线402可以包括圆柱型天线、平面天线或者任何其它天线配置。
图5是示出了图3的微型无线电力接收机模块300的电池的第二实施例的图。在图5所示出的实施例中，电池504被RF充电能量接收天线502包围。如上所述，RF充电能量接收天线502可以包括圆柱型天线、平面天线或者任何其它天线配置。
图6是示出了图3的微型无线电力接收机模块300的电池的第三实施例的图。电池604可以至少部分地被磁性材料606覆盖。但是，根据具体实现，磁性材料606可以部分地或完全地覆盖电池604。不管磁性材料606是部分地还是完全地覆盖电池604，RF充电能量接收天线602都包围电池604和磁性材料606，并且RF充电能量接收天线602可以包括圆柱型天线、平面天线或者任何其它天线配置。
图7是示出了图3的微型无线电力接收机模块300的电池的第四实施例的图。在图7所示出的实施例中，电池704被磁性材料706完全地覆盖。在替代的实施例中，可选的金属材料(图7中没有示出)可以位于磁性材料706和电池704之间。电池704和磁性材料706被RF充电能量接收天线702包围。RF充电能量接收天线702可以包括圆柱型天线、平面天线或者任何其它天线配置。
图8是示出了能够实现微型无线电力接收机模块300的无线设备800的示例的框图。在一个实施例中，无线设备800可以是“蓝牙”无线通信设备、便携式蜂窝电话、具备WiFi能力的通信设备，也可以是任何其它通信设备。微型无线电力接收机模块的实施例可以在具有RF发射机、RF接收或RF收发机的任何设备中实现。图8中所示出的无线设备800旨在成为蜂窝电话的一个简化示例以及用于示出可以实现微型无线电力接收机模块300的多种可能应用中的一种。本领域普通技术人员应当理解便携式蜂窝电话的操作，故省略了其实现细节。在一个实施例中，无线设备800包括通过系统总线832连接在一起的基带子系统810、RF子系统820和微型无线电力接收机模块300。系统总线832可以包括使连接的单元能够进行通信的物理连接和逻辑连接。在一个实施例中，RF子系统820可以是无线收发机。虽然为了清楚说明起见，没有示出一些细节，但RF子系统820通常包括发送模块830和接收模块840，其中发送模块830具有用于准备要进行传输的基带信息信号的调制、上变频和放大电路，接收模块840具有用于接收RF信号并将RF信号下变频成基带信息信号以恢复数据的放大、滤波和下变频电路。RF子系统820的操作的细节是本领域普通技术人员所公知的。
基带子系统通常包括通过系统总线812耦接在一起的处理器802(其可以是通用或特殊用途微处理器)、存储器814、应用软件804、模拟电路单元806、数字电路单元808和接收模块软件855。系统总线812可以包括使连接的单元能够进行通信的物理连接和逻辑连接。系统总线812可以包括物理和逻辑连接，以将上面所描述的单元耦合在一起，并实现它们的互操作性。
输入/输出(I/O)单元816通过连接824来连接到基带子系统810，存储器单元818通过连接826来耦接到基带子系统810。例如，I/O单元816可以包括麦克风、键盘、扬声器、指向设备、用户接口控制单元、以及允许用户提供输入命令和从便携式通信设备800接收输出的任何其它设备或系统。
存储器818可以是任何类型的易失性存储器或非易失性存储器，在一个实施例中，存储器818可以包括闪存。存储器单元818可以持久性地安装在便携式通信设备800中，或者存储器单元818可以是可移动存储器单元(例如，可移动存储器卡)。
处理器802可以是执行应用软件804以控制便携式通信设备800的操作和功能的任何处理器。存储器814可以是易失性存储器或非易失性存储器，在一个实施例中，存储器814可以是存储应用软件804的非易失性存储器。如果微型无线电力接收机模块的控制的一部分使用软件来实现，则基带子系统810还包括接收模块软件855，后者可以与能由微处理器802或者另一个处理器执行的控制逻辑进行协作，以控制该微型无线电力接收机模块300的操作。
模拟电路806和数字电路808包括信号处理、信号转换、以及用于将I/O单元816所提供的输入信号转换成要发送的信息信号的逻辑单元。类似地，模拟电路806和数字电路808包括用于生成信息信号的信号处理单元，其中该信息信号包含所恢复的信息。例如，数字电路808可以包括数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或者任何其它处理设备。由于基带子系统810包括模拟和数字单元，因此其可以称为混合信号设备(MSD)。
当如图8中所示来实现时，将微型无线电力接收机模块300实现成可以容易地集成到无线设备800中使得微型无线电力接收机模块300通常呈现为用于无线设备800的电池的可插拔模块。用此方式，可以优化微型无线电力接收机模块300的设计、功能和结构，同时允许将其实现成各种各样的设备中的一个模块。
在了解了上面的公开内容之后，编程领域的普通技术人员能够编写计算机代码或者识别适当的硬件和/或电路，以便例如基于本说明书中的流程图和相关联的描述，没有困难地实现所公开的发明。因此，对于充分地理解如何利用和使用本发明来说，并不认为公开特定的程序代码指令集或者详细的硬件设备是必需的。在上面的描述中，结合可以示出各个处理流程的附图，来更详细地解释所要求保护的计算机实现的过程的创新型功能。
在一个或多个示例性方面，本申请所述功能可以用硬件、软件、固件或它们任意组合的方式来实现。当在软件中实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。举例而言，但非做出限制，这种计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。
此外，可以将任何连接适当地称作计算机可读介质。举例而言，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线路(“DSL”)或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术从网站、服务器或其它远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。
如本申请所使用的，磁盘和光盘包括压缩光盘(“CD”)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(“DVD”)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的保护范围之内。
虽然本申请详细地描绘和描述了选择的方面，但应当理解的是，可以在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下，对其做出各种替代和改变，如所附权利要求书所限定的。
Claims (20)
1.一种用于无线地接收电力的装置，包括：
电池，其至少部分地被磁性材料覆盖；以及
射频(RF)充电能量接收天线，其包围所述磁性材料并且通过电路卡组件(CCA)电耦接到所述电池。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述RF充电能量接收天线是包围所述电池和所述磁性材料的圆柱型线圈。
3.根据权利要求2所述的装置，还包括：
射频识别(RFID)天线和RFID电路，其耦接到所述CCA，所述RFID天线和RFID电路被配置为向充电设备识别无线电力接收机的存在。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述CCA还包括：
充电电路，其被配置为提供电池充电状态和电池温度信息，以确定向所述电池提供的充电能量的量。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，将所述RF充电能量接收天线、所述磁性材料所包围的所述电池、所述CCA、所述RFID天线和所述RFID电路，集成到单一模块之中。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述RF充电能量接收天线对在第一频率处的RF能量进行响应，以及所述RFID天线对在第二频率处的RF能量进行响应。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述RF充电能量接收天线对在近似6.78MHz的频率处的RF能量进行响应，以及所述RFID天线对在近似13.56MHz的频率处的RF能量进行响应。
8.根据权利要求1到7中任何一项所述的装置，其中，所述磁性材料完全地覆盖所述电池。
9.根据权利要求1到7中任何一项所述的装置，还包括：
位于所述电池和所述磁性材料之间的金属材料。
10.根据权利要求1到7中任何一项所述的装置，还包括：
位于所述电池和所述磁性材料之间的金属材料，其中，所述金属材料和所述磁性材料完全地覆盖所述电池。
11.一种用于无线地接收电力的装置，包括：
电池；以及
射频(RF)充电能量接收天线，其包围所述电池并且通过电路卡组件(CCA)电耦接到所述电池，所述RF充电能量接收天线是包围所述电池的圆柱型线圈。
12.根据权利要求11所述的装置，还包括：
磁性材料，其至少部分地覆盖所述电池，其中，所述RF充电能量接收天线包围所述磁性材料和所述电池。
13.根据权利要求12所述的装置，还包括：
射频识别(RFID)天线和RFID电路，其耦接到所述CCA，所述RFID天线和RFID电路被配置为向充电设备识别无线电力接收机的存在。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述CCA还包括：
充电电路，其被配置为提供电池充电状态和电池温度信息，以确定向所述电池提供的充电能量的量。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，将所述RF充电能量接收天线、所述磁性材料所覆盖的所述电池、所述CCA、所述RFID天线和所述RFID电路，集成到单一模块之中。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述RF充电能量接收天线对在第一频率处的RF能量进行响应，以及所述RFID天线对在第二频率处的RF能量进行响应。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述RF充电能量接收天线对在近似6.78MHz的频率处的RF能量进行响应，以及所述RFID天线对在近似13.56MHz的频率处的RF能量进行响应。
18.根据权利要求12到17中任何一项所述的装置，其中，所述磁性材料完全地覆盖所述电池。
19.根据权利要求12到17中任何一项所述的装置，还包括：
位于所述电池和所述磁性材料之间的金属材料。
20.根据权利要求12到17中任何一项所述的装置，其中，所述金属材料和所述磁性材料完全地覆盖所述电池。
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