CN105580275A - 用于电感的驱动电路、用于运行电感的方法和具有驱动电路的主动发送装置 - Google Patents

用于电感的驱动电路、用于运行电感的方法和具有驱动电路的主动发送装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105580275A
CN105580275A CN201580002096.8A CN201580002096A CN105580275A CN 105580275 A CN105580275 A CN 105580275A CN 201580002096 A CN201580002096 A CN 201580002096A CN 105580275 A CN105580275 A CN 105580275A
Authority
CN
China
Prior art keywords
capacitor
switch
inductance
voltage
drive circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580002096.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105580275B (zh
Inventor
H.弗罗伊茨海姆
D.萨斯
N.范德海德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of CN105580275A publication Critical patent/CN105580275A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105580275B publication Critical patent/CN105580275B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/20—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass
    • G07C9/28—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass the pass enabling tracking or indicating presence
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R25/00—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles
    • B60R25/20—Means to switch the anti-theft system on or off
    • B60R25/24—Means to switch the anti-theft system on or off using electronic identifiers containing a code not memorised by the user
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C9/00182—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated with unidirectional data transmission between data carrier and locks
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C9/00658—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by passive electrical keys
    • G07C9/00674—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by passive electrical keys with switch-buttons
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C9/00658—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by passive electrical keys
    • G07C9/00714—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by passive electrical keys with passive electrical components, e.g. resistor, capacitor, inductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3233—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems
    • H01Q1/3241—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems particular used in keyless entry systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/40—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by components specially adapted for near-field transmission
    • H04B5/45—Transponders
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C9/00182—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated with unidirectional data transmission between data carrier and locks
    • G07C2009/00261—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated with unidirectional data transmission between data carrier and locks the keyless data carrier having more than one function
    • G07C2009/00301—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated with unidirectional data transmission between data carrier and locks the keyless data carrier having more than one function starting ignition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transmitters (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及驱动电路、用于运行电感的方法和主动发送装置，其中电容器借助于充电电流被充电到参考电压，被充电的电容器通过电感以振荡的方式被放电，其中如果电容器（4）处的电压（Vc）或者流过所述电感（1）的电流（Ia）已经经历至少一个完整的振荡周期，则所述电感（1）被短接。

Description

用于电感的驱动电路、用于运行电感的方法和具有驱动电路的主动发送装置
技术领域
本发明涉及用于电感、尤其感应式天线的驱动电路、用于运行电感的方法和具有驱动电路的主动发送装置。
背景技术
无钥匙车辆进入和启动系统、诸如被动启动进入（PassiveStartEntry，PASE）系统是用于在不主动使用汽车钥匙的情况下对车辆进行解锁，并且通过仅仅操作启动按钮来启动车辆的自动系统。这能够通过具有芯片的电子钥匙实现，其中驾驶员随身携带所述电子钥匙。由车辆周期性地通过至少一个位于车辆处的天线在LF频率上（LF代表具有例如20kHz和200kHz之间的频率的“低频”）发出编码询问信号。所述系统接着进入到UHF范围（UHF代表具有例如在三位MHz范围中的频率的“超高频”）中的接收模式并且等待确认。如果装备有应答器的钥匙在有效距离中，则所述钥匙接收所述LF信号、对所述LF信号解码并且在作为UHF信号重新编码的情况下将其再次发出。所述UHF信号在车辆中被解码。因为车辆知道两个编码表，所以车辆可以将自身的原始的发出与刚刚接收的信号比较，并且在一致时允许接入。如果在定义的时间之内不存在正确的应答，则没有什么发生并且所述系统再次切换到待机。所述发动机启动过程基本上对应于接入控制的发动机启动过程，只是这里要操作发动机启动按钮。
感应式天线大多数被使用用作用于发出LF信号的天线，所述感应式天线例如被实施为配备有绕组的铁氧体磁心（也作为磁体天线或者铁氧体天线已知）。感应式天线的电感在此经常同电容器一起在振荡回路中被运行。这样的振荡回路的能量消耗通常通过尽可能高的品质和精确的频率协调被保持得低，以便将进入和启动系统的总电流耗用保持得尽可能低。因为在车辆的较长的停车时间中否则车辆电池将会快速地被放电，所以少量的电流耗用例如已经单独是值得期望的。然而高的品质限制传输数据速率，并且在高的品质情况下精确的协调需要一些耗费。因此，常见的要求大多是在数据速率、耗费和能量消耗之间的令人不满意的折衷。
发明内容
本发明的任务是：提供用于电感的与此有关的改善的驱动电路。此外应当提供用于运行电感的改善的方法和具有振荡回路的改善的主动（acktive）发送装置。
所述任务通过按照权利要求1所述的用于电感的驱动电路或者按照权利要求12所述的用于运行电感的方法或者按照权利要求19所述的主动发送装置解决。
按照本发明的用于电感的驱动电路包括电容器、两个用于为电容器输送参考电压的输入路径和两个用于将电感连接到电容器的输出路径。此外，所述驱动电路包括第一可控开关，所述第一可控开关接到两个输入路径之一中；和第二可控开关，所述第二可控开关接在所述两个输出路径之间。开关控制装置被构造用于，测量流过电感的电流或者测量施加在电容器上的电压，并且根据流过电感的电流或者施加在电容器上的电压如此控制所述第一和第二开关，使得在第二开关断开的情况下，首先将第一开关闭合，以便将电容器充电到参考电压。然后，断开所述第一开关，以便对电容器通过电感以振荡的方式放电。所述第二开关一直保持断开，直到通过电感的电流或者电容器处的电压已经经历了至少一个完整的振荡周期为止，并且然后被闭合。
按照本发明的驱动电路的优点是相对于尺寸公差而言小的电路耗费和校准耗费、较小的干扰信号辐射和较小的敏感性。
此外，可以电流限制装置或者电流注入装置与第一开关串联，使得电容器、开关或者参考电压源有利地不被过载。
所述开关控制装置可以被构造用于，探测通过电感的电流的峰值或者电容器处的电压的过零点，并且在至少两个数目的电流峰值或者电压过零点之后闭合第二开关。峰值或者过零点的检测是用于确定振荡周期结束的简单的和高效的可能性。
所述开关控制装置可以具有用于调制信号的调制输入端，并且被构造用于，根据调制信号控制第一开关和第二开关的开关循环，以便有利地开拓各式各样的应用可能性。
所述开关控制装置此外可以被构造用于，执行天线电流的相移键控调制或者幅移键控调制或者频移键控调制。所述开关控制装置在调制时提供有效品质1，而所述振荡回路以高的品质并且因此非常节能地被运行。
至少第一开关和第二开关可以被实施为可控半导体器件，由此可以以简单的方式并且以小的耗费，也以较高的开关频率实施开关过程。
欧姆电阻可以与电感串联，以便如果期望的话提高由电容器和电感组成的振荡回路的衰减，和/或能够以小的耗费实现电流测量。
但是所述开关控制装置也可以被构造用于，如果直接的电流测量是不期望的或者是不适用的，则分析在电容器处的电压的排放。
优选地，通过电容器和电感构成的振荡回路具有谐振频率，所述谐振频率高于为了传输设置的频率。所述谐振频率可以例如比为了传输设置的频率高百分之5至30。
第三可控开关可以与电容器（直接地或者间接地）并联，所述第三可控开关可以被这样地控制，使得所述第三可控开关在去活驱动电路时使电容器放电。因此可以有利地在去活状态下注入诸如0V的在电容器处的定义的电压。
所述任务此外通过用于运行电感的方法解决，其中电容器借助于充电电流被充电到参考电压，所述充电的电容器通过电感以振荡的方式被放电，其中如果通过电感的电流或者在电容器处的电压已经经历至少一个完整的振荡周期，则将所述电感短接。这样的方法是非常高效的，并且在执行时需要小的耗费。
在此，电容器的充电电流可以被限制或者被注入，用于防过电流。
此外，通过电感的电流的峰值或者在电容器处的电压的过零点可以被探测，并且在至少两个数目的电流峰值或者电压过零点后将所述电感短接。峰值或者过零点的检测是用于确定振荡周期结束的简单的和高效的可能性。
尤其在作为发送装置使用时，电感或者电容器的充电循环和放电循环可以根据调制信号被控制。
在此，相移键控调制或者幅移键控调制或者频移键控调制可以基于调制信号被执行。所述充电循环和放电循环可以这样地被构成，使得所述调制以有效的品质1进行，然而所述振荡回路以高的品质被运行，由此所述运行是非常节能的。
为了电流测量可替代地也可以分析在电容器处的电压的排放。
所述电容器此外可以在去活驱动电路时被放电，必要时也借助于电流限制装置或者电流注入装置用以防过电流，使得在去活状态下在电容器处以及在电感处存在定义的状态。
所述任务也还通过具有感应式天线、电容器和参考电压的主动发送装置解决。此外，所述主动发送装置包括两个输入路径和两个输出路径，其中所述两个输入路径接在参考电压和电容器之间，所述两个输出路径接在感应式天线和电容器之间。第一可控开关接到两个输入路径之一中，并且第二可控开关接在所述两个输出路径之间。开关控制装置被构造用于，测量流过电感的电流或者施加在电容器上的电压，并且根据流过电感的电流或者施加在电容器上的电压来如此控制第一和第二开关，使得在第二开关断开的情况下，首先闭合第一开关，以便将所述电容器充电到参考电压。然后所述第一开关被断开，以便使所述电容器通过电感以振荡的方式放电。所述第二开关一直保持断开，直到通过电感的电流或者在电容器处的电压已经经历至少一个完整的振荡周期，并且然后被闭合。这样的主动发送装置可以例如有利地在无钥匙车辆进入和启动系统、诸如被动启动进入(PASE)系统的范围中被使用。
附图说明
本发明以下根据在附图的图中示出的实施例进一步被阐述。
图1在电路图中示出用于电感的示例性驱动电路，
图2在电路图中示出在使用半导体开关的情况下按照图1的驱动电路，
图3在图表中示出分别在充电时和在充电后在驱动电路的电容器上的电压的变化过程、流入到驱动电路的电容器中的电流以及流过天线的电流的变化过程，
图4在图表中示出在两个振荡周期上通过电感的电流的变化过程，
图5在图表中示出在两个振荡周期上电容器上的电压的变化过程，
图6在图表中关于开关的控制信号和调制信号示出通过电感的电流以及在驱动电路的电容器上的电压的变化过程，
图7在图表中示出在充电时和充电后在谐振回路中的能量的变化过程，
图8在图表中示出在两个振荡周期上在谐振回路中的能量的变化过程，
图9在图表中示出通过电感的电流的谐波衰减的变化过程，
图10在图表中示出在电感上的电压的谐波衰减的变化过程。
具体实施方式
图1示出用于电感的驱动电路的实施例，所述电感在本情况下通过感应式天线1、诸如主动发送装置的铁氧体天线给出。所述感应式天线1可以作为替代如在图1中所示的那样通过由纯感应电路部分2和欧姆电路部分3构成的电串联电路来描述。电容器4一方面与用于输送与地M有关的参考电压Ur的两个输入路径11、12耦合以及与用于将感应式天线1连接到所述电容器4的两个输出路径13、14耦合。在此，第一可控开关5接到两个输入路径11、12的上输入路径11中，其中所述第一可控开关5可替代地也能够接到两个输入路径的下输入路径12中。
欧姆电阻6与开关5串联，所述欧姆电阻用于将在输入路径11、12中进行电流限制。代替欧姆电阻6，也可以使用电流源或者其他类型的电流注入装置（Stromeinpr?gung）或者电流限制装置。第二可控开关7接在所述两个输出路径13、14之间。欧姆电阻8可以接到所述两个输出路径13、14的下输出路径14中，其中所述欧姆电阻8可以用于衰减通过电容器4和感应式天线1构成的振荡回路，和/或用作用于测量流过感应式天线1的电流I-a的测量电阻。可替代地，所述电阻8也可以被布置在另一输出路径13中，或者也可以完全取消。但是可替代地，为了测定振荡周期的数量，也可以例如通过相应的测量装置或者开关控制装置9分析在电容器4处的电压（的排放（Ableitung））。
量取和分析电容器4上的电压Vc的开关控制装置9例如测定电压Vc的过零点（可替代地电流Ia的峰值或者电压Vc的排放的峰值）。在开关7断开（控制信号S2）的情况下，所述第一开关5借助于控制信号S1在控制开关控制装置9的情况下被闭合，以便将所述电容器4充电到参考电压Ur，其中所述电流Ia开始流过感应式天线1。接着，所述第一开关5于是被断开，用以通过感应式天线1振荡地、也即以实施至少一个完全的振荡的方式对所述电容器4放电，其中只有在通过感应式天线1的电流Ia已经经历了一个完整的振荡周期（或者其倍数）并且电容器4上的电压Vc刚好是零时，所述第二开关7才被闭合。可替代地，所述开关控制装置9可以以相应的方式分析电阻8上的电压，所述电压与电流Ia成比例。
可选地，第三可控开关10（必要时与串联的二极管22一起）还可以直接地或者（如所示）通过电阻6与电容器4并联。所述开关10在此借助于控制信号S3这样地被控制，使得在驱动电路被去活的情况下，所述开关10使电容器4放电。所述开关控制装置9为开关5、7和10提供控制信号S1、S2、S3，并且此外可以具有用于调制信号MOD的调制输入端。
如在图2中示出的，半导体开关或者半导体元件、诸如场效应晶体管、尤其MOS场效应晶体管（MOS是术语“MetallOxideSemiconductor（金属氧化物半导体）”的缩写）可以单独地或者按组地作为可控开关5、7和10被使用。例如可以用两个P沟道增强型MOS场效应晶体管15和16代替所述可控开关5。所述MOS场效应晶体管15为此利用其漏极源极段（Drain-Source-Strecke）直接地接到输入路径11中，而MOS场效应晶体管16的漏极源极段在中间连接电阻17的情况下与MOS场效应晶体管15的漏极源极段并联。MOS场效应晶体管15的栅极在此通过来自开关控制装置9的控制信号S1控制，而MOS场效应晶体管16的栅极通过MOS场效应晶体管16的控制信号S4控制。
所述开关7可以例如通过两个n沟道增强型MOS场效应晶体管19和20实现，其漏极源极段彼此反串联地（antiseriell）接在输出路径13和14之间，使得所述彼此反串联连接的漏极源极段与感应式天线1并联。MOS场效应晶体管19和20的栅极彼此连接，并且通过来自开关控制装置9的控制信号S2控制。必要时二极管18可以与晶体管15和16的漏极源极段串联地接到输入路径11中。
所述开关10可以例如通过单个n沟道增强型MOS场效应晶体管21实现，其漏极源极段接在所述二极管22和地之间，并且其栅极通过来自开关控制装置9的控制信号S2控制。除了示出的（每种导电类型的）MOS场效应晶体管外，所有其他类型的适合的可控开关、尤其可控半导体开关也可以被使用，也结合相应的驱动器、自举电路、电荷泵等地被使用。
图3示出分别在充电时和充电后电容器4上的电压Vc的变化过程、流过所述天线1的电流Ia以及流入电容器4中的电流Ic（充电电流）的变化过程。所述电流Ic在接通开关5后立刻首先是最大的，并且然后以与在电容器被充电并且电流已经流过所述天线1期间在所述电容器4上的电压Vc增加互补的方式以指数方式下降。通过天线1的电流Ia在此与其感应特性和上升的电压Vc相应地缓慢地增加。在确定的持续时间Δtq后，如果所述电容器4被充电直到最大电压，则所述开关5被断开，由此所述充电过程被结束，并且准谐振运行开始，其中所述电容器4通过所述天线1被放电。在施加在电容器4上的电压Vc的第二过零点时，所述开关7被闭合，并且因此所述准谐振运行至少对于该时间段结束。上面描绘的流程之后根据应用情况可以重新开始。
图4示出在开关1被断开、也即利用参考电压Ur的充电被结束并且现在存储到天线1中的能量作为电流Ia流入到电容器4中之后对于两个振荡周期通过所述感应式天线1的电流Ia随着时间t的变化过程。所述天线1由此被放电并且所述电容器4利用该能量充电。于是准谐振运行开始，其中于是在电容器4中存储的能量也再次流回到天线1中，在那里被存储，以便然后再一次流向电容器4。在循环结束时，开关5可以被接通确定的时长（Dauer），以便将振荡周期延长持续时间Δt2而延长到所期望的时长。图5示出在所述两个振荡周期上在电容器4上的电压的所属的变化过程。在图4和5中分别示出的两条曲线涉及延长10%或者20%。出现的能量损耗可以例如在电容器4的放电阶段开始之后不久在持续时间Δt1期间通过利用参考电压Ur附加地中间充电来补偿，为此例如使用较小的电流（例如通过晶体管16接上并且通过电阻17限制）。
在图6中示出对于双相移键控调制（Bi-Phase-Shift-Keying-Modulation,BPSK调制）的情况在按照图2的驱动电路情况下根据控制信号S1、S2、S3和S4在电容器4上的电压Vc随着时间t的变化过程。在开始时，在充电阶段期间在时间点T0以电容器4从例如0V到参考电压Ur的首次充电开始（晶体管15导通），并且电容器4上的电压Vc与此相应地从例如0V例如以指数方式升高到参考电压Ur。在时间点T1时达到完全的充电并且晶体管15（参见控制信号S1）截止。流过天线的电流Ia缓慢地升高，因为天线1从一开始就用增加的电压Vc馈电，用以于是达到其最大值，所述电流从最大值再次下降，因为电容器4上的电压Vc早先已经开始下降。
电压Vc在此过零（时间点T2）并且之后反转，因为现在电容器4通过天线1中的能量被充电。电压Vc经历半振荡周期，并且在电压Vc在时间点T3的第二过零点的情况下将由晶体管19和21组成的串联电路切换为导通状态，并且使天线1（和电容器4）短接直至时间点T4为止。电流Ia由于感应而流经由晶体管19和21组成的串联电路并且因此进一步也流过天线1。
在时间点T4，感应式天线1通过电容器4的振荡式放电的阶段被引入。与此相应地，电容器4上的电压Vc再次（例如正弦形地）升高，然后在时间点T5达到其最大值，在所述时间点T5，晶体管16被控制成导通状态，使得直至时间点T6为止可以从参考电压Ur通过电阻17进行再充电。电压Vc在此再次过零并且之后反转，因为现在电容器4通过天线1中的能量被充电。电压Vc因此再次提高并且在电压Vc在时间点T7的第二过零点的情况下将由晶体管19和21组成的串联电路切换为导通状态，并且将天线1（和电容器4）短接直至时间点T8为止。电流Ia由于感应重新流经由晶体管19和21组成的串联电路并且因此再次也流过天线1。
在时间点T4和T8之间（包含时间点T5、T6和T7）之间上述振荡式放电以及电压Vc和电流Ia的随之出现的特性可能例如在稍后的时间点之间、诸如在时间点T8和T12（包含相应的时间点T9、T10和T11）之间和在时间点T13和T17（包含相应的时间点T14、T15和T16）之间重复。然而在时间点T12设置直至时间点T13的延长了的等待时间，所述等待时间归功于由于BPSK调制引起的180°相移。由晶体管19和21组成的串联电路即使在该时间期间也处于导通状态中。天线1在振荡式放电阶段期间发出电磁信号（分别至少一个振荡周期）。在时间点T17之后出现例如放电阶段，其中发送过程（多个振荡周期）以该放电阶段被结束。
根据晶体管15、16、19、20和21的开关特性，控制信号S1从时间点T1起直至发送过程的结束为止处于H电平上、也即晶体管15是截止的。控制信号S4在时间点T5和T6、T9和T10、以及T14和T15之间使用电平L（晶体管16导通），并且在其他情况下使用电平H（晶体管16截止）。控制信号S2在时间点T3和T4、T7和T8、T11和T13以及T16和T17之间使用电平H（晶体管19和20导通），并且在其他情况下使用电平L（晶体管19和20截止）。除了在最后的放电阶段中之外，控制信号S2使用电平L（除了在最后的放电阶段中之外晶体管10截止）。如要预期的那样，在谐振回路处的电压之间和谐振回路中的电流之间的相移大约为90°。借助于调制信号MOD可以控制时间，晶体管19和20在所述时间中是导通的。
图7示出在充电时和充电后在谐振回路中能量的变化过程。在电容器4的最初充电时，晶体管15对于时间区间Δtq是导通的并且然后再次是截止的。谐振回路中的能量最初被充电并且以与谐振回路的Q因子有关的时间上的变化减小。如果对于足够的持续时间、例如持续时间Δt1重复地再充电，则能量平均地不减小，如从图8中可以看出的，其中示出对于再充电（MNL）的情况以及无再充电（ONL）的情况在两个振荡周期上的能量分布图。
图9示出在串联谐振频率SR10情况下以及在串联谐振频率SR20情况下通过电感的电流的谐波相对于基频GF的衰减的变化过程，其中所述串联谐振频率SR10高于基频GF10%，所述串联谐振频率SR20高于基频GF20%。通过操控由电感和电容器组成的串联谐振回路，电流的谐波的衰减用于与矩形信号RE比较。在电感上的电压的谐波的衰减的所属变化过程在图10中示出。
如可以看出的，本方法相对于具有关于由谐波贡献的能量的矩形信号的已知方法明显更有益、也即本方法产生更少的干扰能量并且因此鉴于电磁兼容性（EMV）在此外较低的耗费的情况下是更有利的，如从图1和2中可以看出的。在天线的矩形运行时，仅产生奇数谐波，而在本情况下不仅生成偶数谐波而且生成奇数谐波。本驱动电路的有益的特性通过以下得出：流过天线1的电流Ia在宽的范围上是正弦形的并且仅在正弦形的振荡过程之间的再充电时间期间的中断有助于谐波分量的产生。基波振荡和谐波的振幅在此以天线谐振频率和载波频率之间的比例改变。
在按照图6所示的示例中从BPSK调制出发。以相同的方式可替代地还有许多其他的调制类型是适合的、诸如ASK调制（ASK代表“幅移键控（AmplitudeShiftKeying）”）或者FSK调制（FSK代表“频移键控（FrequencyShiftKeying）”）。
在本驱动电路中BPSK调制意味着：根据要传输的逻辑值，在载波信号中插入180°相移。例如可以为逻辑值L设置0°的相移并且为逻辑值H设置180°的相移。在本驱动电路中通过以下方式实现相移180°：分别等待处理的放电过程以延迟相应的时间的方式被执行。虽然在本驱动电路中品质因子Q总归是非常高，但是BPSK调制马上被产生，使得品质因子Q显现为等于一。因为由电容器4和天线1组成的谐振回路为了调制的目的不必被放电，因此损耗能量极其小。
在ASK调制情况下根据要传输的逻辑值产生两个不同的振幅。在特定形式、OOK（开/关键控（On-OffKeying））情况下，振幅值之一是零并且另一振幅值例如是最大值。关于本驱动电路，所述特殊的调制类型导致：只要例如逻辑值L应当被传输，那么天线1在整个时间保持关断，否则如果逻辑值H应当被传输，那么天线1是接通的。这与针对n个载波周期时长的n倍（n-mal）360°的相移相对应。在这种情况下品质因子也为一并且这里也不从系统中抽取能量用于调制。
FSK调制为每个逻辑值设置自己的载波频率。对此在本驱动电路情况下，在每个放电阶段之后插入相应的相移，用于产生比额定载波频率低的载波频率。品质因子在该情况下也是一，并且这里也不从系统中抽取能量用于调制。
按照本发明的驱动电路以及按照本发明的主动发送装置的优点是：可以获得高的振荡回路品质因子Q，在此不损害传输质量并且不需要特定品质因子Q；EMV放射相对来说非常小；损耗功率非常低；并且通过使用复用器，多个不同的天线也可以利用相同的驱动器运行。
附图标记列表
1天线
2纯感应分量
3纯欧姆分量
4电容器
5第一可控开关
6电阻
7第二可控开关
8电阻
9开关控制装置
10第三可控开关
11输入路径
12输入路径
13输出路径
14输出路径
15MOS场效应晶体管
16MOS场效应晶体管
17电阻
18二极管
19MOS场效应晶体管
20MOS场效应晶体管
21MOS场效应晶体管
22二极管
GF基频
H电平
Ia通过天线的电流
Ic充电电流
L电平
MNL“具有再充电”的曲线
MOD调制信号
OML“不具有再充电”的曲线
RE矩形信号
S1控制信号
S2控制信号
S3控制信号
S4控制信号
SR10“高于基频10%的串联谐振频率”曲线
SR20“高于基频20%的串联谐振频率”曲线
t时间
Δtq时间区间
Δt1时间区间
T0-T17时间点
Ur参考电压
Vc电容器处的电压。

Claims (19)

1.用于电感（1）的驱动电路，具有：
电容器（4），
两个用于为电容器（4）输送参考电压（Ur）的输入路径（11、12），
两个用于将电感（1）连接到电容器（4）的输出路径（13、14），
第一可控开关（5），所述第一可控开关（5）接到所述两个输入路径（11、12）之一（11）中，
第二可控开关（7），所述第二可控开关（7）接在所述两个输出路径（13、14）之间，和
开关控制装置（9），所述开关控制装置（9）被构造用于，测量施加在电容器（4）上的电压（Vc）或者流过电感（1）的电流（Ia），以及根据施加在电容器（4）上的电压（Vc）或者流过电感（1）的电流（Ia）控制第一开关（5）和第二开关（7），使得
在第二开关（7）断开的情况下首先闭合第一开关（5），以便将所述电容器（4）充电到参考电压（Ur），
之后断开第一开关（5），以便使电容器（4）通过电感（1）以振荡的方式放电，和
所述第二开关（7）一直保持断开，直到电容器（4）处的电压（Vc）或者通过电感（1）的电流（Ia）已经经历至少一个完整的振荡周期，并且然后被闭合。
2.按照权利要求1所述的驱动电路，其中电流限制装置（6）或者电流注入装置与第一开关（5）串联。
3.按照上述权利要求之一所述的驱动电路，其中所述开关控制装置（9）被构造用于，探测施加在所述电容器（4）上的电压（Vc）的过零点或者流过电感（1）的电流（Ia）的峰值，并且在至少两个数目的电压过零点或者电流峰值时将所述第二开关（7）闭合。
4.按照上述权利要求之一所述的驱动电路，其中所述开关控制装置（9）具有用于调制信号（MOD）的调制输入端，并且被构造用于，根据所述调制信号（MOD）控制第一开关（5）和第二开关（7）的开关循环。
5.按照权利要求4所述的驱动电路，其中所述开关控制装置（9）被构造用于，执行相移键控调制或者幅移键控调制或者频移键控调制。
6.按照上述权利要求之一所述的驱动电路，其中至少所述第一开关（5）和所述第二开关（7）被构造为可控半导体器件。
7.按照上述权利要求之一所述的驱动电路，其中欧姆电阻（8）与电感（1）串联。
8.按照权利要求1至6之一所述的驱动电路，其中所述控制装置（9）被构造用于，分析电容器（4）处的电压的排放。
9.按照上述权利要求之一所述的驱动电路，其中通过所述电容器（4）和所述电感（1）构成的谐振回路具有谐振频率，所述谐振频率高于为了传输所设置的频率。
10.按照权利要求9所述的驱动电路，其中所述谐振频率比为了传输所设置的频率高百分之5至30。
11.按照上述权利要求之一所述的驱动电路，其中第三可控开关（10）与电容器（4）并联，所述第三可控开关（10）被控制，使得所述第三可控开关在去活驱动电路的情况下使所述电容器（4）放电。
12.用于运行电感（1）的方法，其中
电容器（4）借助于充电电流被充电到参考电压（Ur），
被充电的电容器（4）通过所述电感（1）以振荡的方式被放电，和
如果施加在电容器（4）上的电压（Vc）或者流过电感（1）的电流（Ia）已经经历至少一个完整的振荡周期，则所述电感（1）被短接。
13.按照权利要求12所述的方法，其中电容器的充电电流（Ia）被限制或者被注入。
14.按照权利要求12或13之一所述的方法，其中施加在电容器（4）上的电压（Vc）的过零点或者流过电感（1）的电流（Ia）的峰值被探测，并且在至少两个数目的电压过零点或两个电流峰值后，所述电感（1）被短接。
15.按照权利要求12至14之一所述的方法，其中电容器（4）的充电循环和放电循环根据调制信号（MOD）被控制。
16.按照权利要求15所述的方法，其中相移键控调制或者幅移键控调制或者频移键控调制基于调试信号（MOD）被执行。
17.按照权利要求12至16之一所述的方法，其中电容器（4）处的电压的排放被分析用于测量电流。
18.按照权利要求12至17之一所述的方法，其中所述电容器（4）在去活驱动电路的情况下被放电。
19.主动发送装置，具有
感应式天线（1），
电容器（4），
参考电压（Ur），
两个输入路径（11、12），所述两个输入路径（11、12）接在参考电压（Ur）和电容器（4）之间，
两个输出路径（13、14），所述两个输出路径（13、14）接在感应式天线（1）和电容器（4）之间，
第一可控开关（5），所述第一可控开关（5）接到所述两个输入路径（11、12）之一（11）中，
第二可控开关（7），所述第二可控开关（7）接在所述两个输出路径（13、14）之间，
开关控制装置（9），所述开关控制装置（9）被构造用于，测量施加在所述电容器（4）上的电压（Vc）或者流过电感（1）的电流（Ia），以及根据施加在所述电容器（4）上的电压（Vc）或者流过电感（1）的电流（Ia）控制所述第一和第二开关，使得
在第二开关（7）断开的情况下，首先闭合所述第一开关（5），以便将所述电容器（4）充电到参考电压（Ur），
之后所述第一开关（5）被断开，以便使所述电容器（4）通过所述电感（1）以振荡的方式放电，和
所述第二开关（7）一直保持断开，直到在电容器（4）处的电压（Vc）或者通过所述电感（1）的电流（Ia）已经经历至少一个完整的振荡周期，并且然后被闭合。
CN201580002096.8A 2014-05-12 2015-05-11 电感的驱动电路、运行电感的方法和具有驱动电路的装置 Active CN105580275B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014208880.1A DE102014208880B4 (de) 2014-05-12 2014-05-12 Treiberschaltung für eine Induktivität und aktive Sendeeinrichtung mit einer Treiberschaltung
DE102014208880.1 2014-05-12
PCT/EP2015/060283 WO2015173163A1 (de) 2014-05-12 2015-05-11 Treiberschaltung für eine induktivität, verfahren zum betreiben einer induktivität und aktive sendeeinrichtung mit einer treiberschaltung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105580275A true CN105580275A (zh) 2016-05-11
CN105580275B CN105580275B (zh) 2018-11-20

Family

ID=53274488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580002096.8A Active CN105580275B (zh) 2014-05-12 2015-05-11 电感的驱动电路、运行电感的方法和具有驱动电路的装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10078928B2 (zh)
JP (1) JP6169269B2 (zh)
CN (1) CN105580275B (zh)
DE (1) DE102014208880B4 (zh)
WO (1) WO2015173163A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107539131A (zh) * 2016-06-24 2018-01-05 西门子公司 充电装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014208880B4 (de) 2014-05-12 2016-09-01 Continental Automotive Gmbh Treiberschaltung für eine Induktivität und aktive Sendeeinrichtung mit einer Treiberschaltung
US10879739B2 (en) * 2017-04-12 2020-12-29 Integrated Device Technology, Inc. Wireless power transmitter reactive energy control
DE102017012069A1 (de) * 2017-12-29 2019-07-04 Thomas Kliem Elektronische Schaltungsanordnung
FR3092922B1 (fr) * 2019-02-19 2021-01-22 Continental Automotive Gmbh Dispositif de détection à distance d’un dispositif d’authentification
DE102020103283A1 (de) * 2020-02-10 2021-08-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sendevorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Aussenden eines Funksignals sowie Funkschlüsselsystem und Kraftfahrzeug

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6211746B1 (en) * 1998-07-31 2001-04-03 Fujitsu Limited Integration method and integration circuit offering improved signal-to-noise ratio, and voltage-controlled oscillator and frequency-voltage converter employing integration circuit
TW200816642A (en) * 2006-09-18 2008-04-01 Advanced Analog Technology Inc PWM boost system and start-up method thereof
WO2013164831A1 (en) * 2012-05-03 2013-11-07 Powermat Technologies Ltd. System and method for triggering power transfer across an inductive power coupling and non resonant transmission

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3815008A (en) * 1973-03-01 1974-06-04 Borg Warner Control circuit for regulating a dc-to-dc converter
US4438486A (en) * 1982-02-22 1984-03-20 General Electric Company Low loss snubber for power converters
US4504155A (en) * 1984-03-01 1985-03-12 Chip Supply Time-to-voltage converter
US5086205A (en) * 1990-03-26 1992-02-04 Powcon, Inc. Apparatus employing a welding power supply for powering a plasma cutting torch
US5126931A (en) * 1990-09-07 1992-06-30 Itt Corporation Fixed frequency single ended forward converter switching at zero voltage
US5262931A (en) * 1991-07-19 1993-11-16 Powering, Inc. Power converter
JPH10501958A (ja) * 1994-05-11 1998-02-17 ビー アンド ダブリュー ラウドスピーカーズ リミテッド 被制御型整流回路
US5694303A (en) * 1995-11-07 1997-12-02 Interpoint Corporation Semi-regulated power supply using forward converter leakage energy
FR2828286B1 (fr) * 2001-08-02 2003-11-21 Siemens Automotive Sa Dispositif de diagnostic pour une antenne
US6608770B2 (en) * 2001-08-31 2003-08-19 Vlt Corporation Passive control of harmonic current drawn from an AC input by rectification circuitry
US6771518B2 (en) * 2002-08-26 2004-08-03 Potentia Semiconductor, Inc. DC converters
EP1648080B1 (en) * 2004-10-13 2012-01-04 Infineon Technologies AG Drive circuit for a switch in a switching converter
US20070188967A1 (en) * 2006-02-10 2007-08-16 Eaton Corporation Solenoid driver circuit
US8076797B2 (en) * 2008-05-15 2011-12-13 Indy Power Systems Llc Energy transfer circuit and method
US8241196B2 (en) * 2008-12-22 2012-08-14 Terumo Bct, Inc. Blood processing apparatus with digitally controlled linear voltage regulator for optical pulses
EP2282398B1 (en) * 2009-07-28 2017-04-12 Nxp B.V. Driving circuit for optocoupler
JP5197549B2 (ja) * 2009-11-06 2013-05-15 三菱電機株式会社 設定診断システム
US20120068548A1 (en) 2010-09-16 2012-03-22 Advantest Corporation Wireless power supply apparatus
JP5494838B2 (ja) * 2011-01-26 2014-05-21 株式会社村田製作所 電力伝送システム
JP6067704B2 (ja) * 2011-08-16 2017-01-25 フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ ワイヤレス電力受信機用の動的共振整合回路
WO2013112526A1 (en) * 2012-01-24 2013-08-01 Access Business Group International Llc Wireless power control system
US8897041B2 (en) * 2012-01-31 2014-11-25 Green Charge Networks Llc Universal power conversion methods and systems
US9998179B2 (en) * 2012-03-09 2018-06-12 Auckland Uniservices Limited Shorting period control in inductive power transfer systems
JP5648017B2 (ja) * 2012-05-16 2015-01-07 東芝テック株式会社 電力変換装置
DE102013220596A1 (de) * 2013-10-11 2015-04-16 Continental Automotive Gmbh Treiberschaltung für eine Induktivität, Verfahren zum Betreiben einer Induktivität und aktive Sendeeinrichtung mit einer Treiberschaltung
DE102014208880B4 (de) 2014-05-12 2016-09-01 Continental Automotive Gmbh Treiberschaltung für eine Induktivität und aktive Sendeeinrichtung mit einer Treiberschaltung
DE102014222603B3 (de) * 2014-11-05 2015-12-24 Continental Automotive Gmbh Treiberschaltung für eine Induktivität und aktive Sendeeinrichtung mit einer Treiberschaltung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6211746B1 (en) * 1998-07-31 2001-04-03 Fujitsu Limited Integration method and integration circuit offering improved signal-to-noise ratio, and voltage-controlled oscillator and frequency-voltage converter employing integration circuit
TW200816642A (en) * 2006-09-18 2008-04-01 Advanced Analog Technology Inc PWM boost system and start-up method thereof
WO2013164831A1 (en) * 2012-05-03 2013-11-07 Powermat Technologies Ltd. System and method for triggering power transfer across an inductive power coupling and non resonant transmission

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107539131A (zh) * 2016-06-24 2018-01-05 西门子公司 充电装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10078928B2 (en) 2018-09-18
DE102014208880B4 (de) 2016-09-01
DE102014208880A1 (de) 2015-11-12
CN105580275B (zh) 2018-11-20
WO2015173163A1 (de) 2015-11-19
US20180204400A1 (en) 2018-07-19
JP6169269B2 (ja) 2017-07-26
JP2016539528A (ja) 2016-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105580275A (zh) 用于电感的驱动电路、用于运行电感的方法和具有驱动电路的主动发送装置
US9802572B2 (en) Driver circuit for an inductor coil, method for operating an inductor coil and active transmission system with a driver circuit
KR101869181B1 (ko) 인덕터를 위한 구동기 회로 및 구동기 회로를 갖는 능동 송신기 디바이스
JP6452813B2 (ja) インダクタ用ドライバ回路
US9589721B2 (en) Wireless power transmitter and wireless power receiver
US9438230B2 (en) Gate drive circuit
US20180123843A1 (en) Method and driver circuit for resonant antenna circuit
US9871413B2 (en) Wireless power receiving apparatus
US9362963B2 (en) Radio-frequency signal reception circuit and isolated signal transmission apparatus
US10009047B2 (en) Driver circuit for a passive resonant circuit, and transmitter device
US9564948B2 (en) 3-level bridge driver with single supply and low common mode EMI emission
US7710213B2 (en) Method for voltage limitation in a transponder
CA2823589C (en) Data and/or command signal transmission device with antenna arrangements
US20070109819A1 (en) Modulated tuned L/C transmitter circuits
US10389407B2 (en) Electrical transformer to transmit data and power
CN103812338B (zh) 用于调节直流电压变换器的测量电路
US9306498B2 (en) Current driven floating driver circuit
CN115528822A (zh) 无线充电器、系统和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230118

Address after: Hannover

Patentee after: Continental Automotive Technology Co.,Ltd.

Address before: Hannover

Patentee before: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GmbH

TR01 Transfer of patent right