CN105684263A - 用于双模式无线电力接收器的系统、设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示用于双模式无线电力接收器的系统、方法和设备。根据一个方面，提供一种用于接收无线电力的设备。所述设备包含第一线圈，其经配置以从经配置以产生具有第一频率的第一交变磁场的第一发射器以无线方式接收电力。所述设备进一步包含第二线圈，其经配置以从经配置以产生具有高于所述第一频率的第二频率的第二交变磁场的第二发射器以无线方式接收电力。所述第二线圈经定位以围封所述第一线圈。当所述第一和第二线圈经定位在所述第一和第二发射器的相应充电区内时，所述第一线圈与所述第一发射器的线圈之间的第一耦合系数高于所述第二线圈与所述第二发射器的线圈之间的第二耦合系数。

Description

用于双模式无线电力接收器的系统、设备和方法
技术领域
本发明大体上涉及无线电力接收器线圈配置。更具体来说，本发明涉及用于双模式无线电力接收器的系统、设备和方法。
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供电。此类装置包含移动电话、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、助听器以及其类似者。虽然电池科技已得到改进，但电池供电的电子装置越来越需要且消耗更大量的电力，进而常常需要再充电。可再充电的装置常常经由有线连接通过物理地连接到电力供应器的电缆或其它类似连接器充电。电缆和类似连接器有时可能不方便或笨重，且具有其它缺点。能够在待用以为可再充电电子装置充电或向电子装置提供电力的自由空间中传送电力的无线充电系统可克服有线充电解决方案的一些不足。因而，向电子装置有效且安全地传送电力的无线电力传送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中所描述的的合乎需要的属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，本文中描述一些显要特征。
在随附图式和下文描述中阐述本说明书中描述的主题的一或多个实施方案的细节。其它特征、方面和优点将从描述、图式及权利要求书变得显而易见。应注意，下图的相对尺寸可能未按比例绘制。
本发明中描述的主题的一个方面提供一种用于接收无线电力的设备。所述设备包含第一线圈，其经配置以从经配置以产生具有第一频率的第一交变磁场的第一发射器以无线方式接收电力。所述设备进一步包含第二线圈，其经配置以从经配置以产生具有高于所述第一频率的第二频率的第二交变磁场的第二发射器以无线方式接收电力。所述第二线圈经定位以围封所述第一线圈。当所述第一和第二线圈经定位在所述第一和第二发射器的相应充电区内时，所述第一线圈与所述第一发射器的线圈之间的第一耦合系数高于所述第二线圈与所述第二发射器的线圈之间的第二耦合系数。
本发明中描述的主题的另一方面提供一种接收无线电力的方法的实施方案。所述方法包含经由第一线圈从经配置以产生具有第一频率的第一交变磁场的第一发射器以无线方式接收电力。所述方法包含经由第二线圈从经配置以产生具有高于所述第一频率的第二频率的第二交变磁场的第二发射器以无线方式接收电力。所述第二线圈经定位以围封所述第一线圈。当所述第一和第二线圈经定位在所述第一和第二发射器的相应充电区内时，所述第一线圈与所述第一发射器的线圈之间的第一耦合系数高于所述第二线圈与所述第二发射器的线圈之间的第二耦合系数。
本发明中描述的主题的又一方面提供一种包括代码的非暂时性计算机可读媒体。所述代码在被执行时使得设备经由第一线圈从经配置以产生具有第一频率的第一交变磁场的第一发射器以无线方式接收电力。所述代码在被执行时进一步使得所述设备经由第二线圈从经配置以产生具有高于所述第一频率的第二频率的第二交变磁场的第二发射器以无线方式接收电力。所述第二线圈经定位以围封所述第一线圈。当所述第一和第二线圈经定位在所述第一和第二发射器的相应充电区内时，所述第一线圈与所述第一发射器的线圈之间的第一耦合系数高于所述第二线圈与所述第二发射器的线圈之间的第二耦合系数。
本发明中描述的主题的又一方面提供一种用于接收无线电力的设备。所述设备包含用于从经配置以产生具有第一频率的第一交变磁场的第一发射器以无线方式接收电力的第一装置。所述设备进一步包含用于从经配置以产生具有高于所述第一频率的第二频率的第二交变磁场的第二发射器以无线方式接收电力的第二装置。所述用于以无线方式接收电力的第二装置经定位以围封所述用于以无线方式接收电力的第一装置。当所述用于以无线方式接收电力的第一和第二装置经定位在所述第一和第二发射器的相应充电区内时，所述第一装置与所述第一发射器之间的第一耦合系数高于所述第二装置与所述第二发射器之间的第二耦合系数。
附图说明
图1为根据本发明的示范性实施方案的示范性无线电力传送系统的功能框图。
图2为根据本发明的各种示范性实施方案的可用于图1的无线电力传送系统中的示范性组件的功能框图。
图3为根据本发明的示范性实施方案的包含发射或接收天线的图2的发射电路或接收电路的一部分的示意图。
图4为根据本发明的示范性实施方案的可用于图1的无线电力传送系统中的发射器的功能框图。
图5为根据本发明的示范性实施方案的可用于图1的无线电力传送系统中的接收器的功能框图。
图6为根据示范性实施方案的可用于图4的发射电路中的发射电路的一部分的示意图。
图7为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈的双模式无线电力接收器的图。
图8为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈的双模式无线电力接收器的另一图。
图9为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈的双模式无线电力接收器的另一图。
图10为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈的双模式无线电力接收器的另一图。
图11为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈的双模式无线电力接收器的另一图。
图12为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈的双模式无线电力接收器的另一图。
图13为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈的双模式无线电力接收器的另一图。
图14为根据示范性实施方案的根据具有第一和第二线圈的双模式接收器配置的无线电力电路的功能框图。
图15A为根据一实施方案的经配置以阻挡在与第二线圈相关联的工作频率下的能量的滤波器电路的示意图。
图15B为根据一实施方案的图10A的滤波器电路的实施方案的示意图。
图16为根据本发明的示范性实施方案的用于接收无线电力的示范性方法的流程图。
图17为根据本发明的示范性实施方案的用于接收无线电力的设备的功能框图。
图式中说明的各种特征可能未按比例绘制。因此，为了清晰起见，可能任意扩大或减少各种特征的尺寸。另外，图式中的一些可能并未描绘给定系统、方法或装置的所有组件。最后，可贯穿说明书和图使用相同参考数字来表示相同特征。
具体实施方式
以下结合随附图式阐述的详细描述意图作为本发明的示范性实施方案的描述且无意表示其中可实践本发明的仅有实施方案。贯穿此描述使用的术语“示范性”意指“充当实例、例子或说明”且不一定应被解释为比其它示范性实施方案优选或有利。所述详细描述出于提供对本发明的示范性实施方案的透彻理解的目的而包含特定细节。在一些情况下，以框图形式展示一些装置。
以无线方式传送电力可指将与电场、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，可通过自由空间来传送电力)。输出到无线场(例如，磁场)中的电力可由“接收天线”接收、捕获或耦合以实现电力传送。
图1为根据本发明的示范性实施方案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可耦合到场105且产生输出电力110以供耦合到输出电力110的装置(未图示)存储或消耗。发射器104与接收器108两者以距离112分隔开。在一个示范性实施方案中，发射器104及接收器108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的谐振频率大体上相同或极为接近时，发射器104与接收器108之间的发射损失最小。因而，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，可在较大距离上提供无线电力传送。谐振电感耦合技术因此可以允许在各种距离上且利用多种感应线圈配置进行的改进的效率和电力传送。
当接收器108位于由发射器104产生的能量场105中时，接收器108可接收电力。场105对应于其中由发射器104输出的能量可由接收器105捕获的区。在一些状况下，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天线114。接收器108进一步包含用于接收或捕获来自能量发射的能量的接收天线118。近场可对应于其中存在由发射天线114中的最低限度地将电力辐射远离发射天线114的电流及电荷产生的强反应性场的区。在一些状况下，近场可对应于在发射天线114的约一个波长(或其部分)内的区。发射天线114和接收天线118根据应用和待与其相关联的装置而设定大小。如上文所描述，有效能量传送可通过将发射天线114的场105中的大部分能量耦合到接收天线118而非将大多数能量以电磁波传播到远场而发生。当定位在场105内时，可在发射天线114与接收天线118之间开发“耦合模式”。发射天线114及接收天线118周围的可发生此耦合的区域在本文中被称作耦合模式区。
图2为根据本发明的各种示范性实施方案的可用于图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222、驱动器电路224和滤波器及匹配电路226。振荡器222可经配置以产生所要频率(例如，468.75KHz、6.78MHz或13.56MHz)下的信号，所述所要频率可响应于频率控制信号223来调整。可将振荡器信号提供到经配置以在(例如)发射天线214的谐振频率下驱动发射天线214的驱动器电路224。驱动器电路224可为切换放大器，其经配置以从振荡器222接收方波并且输出正弦波。举例来说，驱动器电路224可为E类放大器。还可包含滤波器及匹配电路226以滤出谐波或其它不必要的频率，且将发射器204的阻抗与发射天线214匹配。作为驱动发射天线214的结果，发射器204可在足以给电子装置充电或供电的电平下以无线方式输出电力。作为一个实例，所提供的电力可(例如)约300毫瓦到5瓦以对具有不同电力需求的不同装置供电或充电。也可以提供较高或较低电力电平。
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，以便为如图2中所展示的电池236充电，或者为耦合到接收器108的装置(未图示)供电。可包含匹配电路232以使接收电路210的阻抗与接收天线218匹配。接收器208和发射器204可另外在单独通信信道219(例如，蓝牙、紫蜂(zigbee)、蜂窝等)上通信。接收器208和发射器204可替代地使用无线场206的特性经由带内信令通信。
如下文更完全描述，接收器208(其最初可具有可选择性停用的相关联负载(例如，电池236))可经配置以确定由发射器204发射并且由接收器208接收的电力量是否适于为电池236充电。此外，接收器208可经配置以在确定电力量适当后即刻启用负载(例如，电池236)。在一些实施方案中，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，而不为电池236充电。举例来说，例如近场通信(NFC)或射频识别装置(RFID)的通信装置可经配置以从无线电力传送场接收电力，且通过与无线电力传送场交互而通信及/或利用所接收的电力与发射器204或其它装置通信。
图3为根据本发明的示范性实施方案的包含发射或接收天线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，用于示范性实施方案中的发射或接收电路350(包含下文描述的发射或接收电路)可包含天线352。天线352还可称为或经配置为“环路”天线352。天线352在本文中还可称为或经配置为“磁性”天线或感应线圈。术语“天线”一般是指可以无线方式输出或接收用于耦合到另一“天线”的能量的组件。天线还可被称为经配置成以无线方式输出或接收电力的类型的线圈。如本文中所使用，天线352为经配置成以无线方式输出及/或接收电力的类型的“电力传送组件”的实例。天线352还可经配置以包含空气芯或物理芯，例如铁氧体芯(未图示)。空气芯环路天线可在更大程度上容受放置在芯的附近的外来物理装置。此外，空气芯环路天线352允许将其它组件放置在芯区域内。另外，空气芯环路可更容易地实现将接收天线218(图2)放置在发射天线214(图2)的平面内，在所述平面中，发射天线214(图2)的耦合模式区可能更加强大。
如上所述，在发射器104与接收器108之间的匹配或几乎匹配的谐振期间，可发生发射器104与接收器108之间的有效能量传送。然而，即使当发射器104与接收器108之间的谐振不匹配时，也可以传送能量，只不过效率可能会受到影响。能量传送的发生是通过将来自发射天线214线圈的场105的能量耦合到驻留在其中建立此场105的邻域中的接收天线218，而不是将能量从发射天线214传播到自由空间中。
环路或磁性天线的谐振频率是基于电感和电容。电感可仅为天线352所产生的电感，而可将电容添加到天线的电感以产生所要谐振频率下的谐振结构。作为非限制性实例，可将电容器352和电容器354添加到发射或接收电路350，以产生在谐振频率下选择信号356的谐振电路。因此，对于较大直径的天线，维持谐振所需的电容的大小可随着环路的直径或电感的增加而减小。此外，随着天线的直径增加，近场的有效能量传送区域可增加。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，可将电容器并联放置在天线350的两个端子之间。对于发射天线，频率大体上对应于天线352的谐振频率的信号358可为对天线352的输入。
在一个实施方案中，发射器104可经配置以输出频率对应于发射天线114的谐振频率的时变磁场。当接收器在场105内时，时变磁场可在接收天线118中诱发电流。如上文所描述，如果接收天线118经配置以在发射天线118的频率处谐振，那么可有效地传送能量。可如上文所描述将在接收天线118中诱发的AC信号整流以产生可经提供以为负载充电或供电的DC信号。
图4为根据本发明的示范性实施方案的可用于图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和发射天线414。发射天线414可为如图3中展示的天线352。发射电路406可通过提供导致产生发射天线414周围的能量(例如，磁通量)的振荡信号来将RF电力提供到发射天线414。发射器404可在任何适合的频率下操作。借助于实例，发射器404可在6.78MHzISM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欧姆)与发射天线414匹配；和低通滤波器(LPF)408，其经配置以将谐波发射减少到防止耦合到接收器108(图1)的装置的自干扰的电平。其它示范性实施方案可包含不同滤波器拓扑，包含但不限于在使其它频率通过的同时使特定频率衰减的陷波滤波器，并且可包含可基于可测量发射度量而变化的自适应阻抗匹配，所述度量例如到天线414的输出电力或由驱动器电路424汲取的DC电流。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可由离散装置或电路组成，或替代地，可由集成式组合件组成。从发射天线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，其用于在特定的接收器的发射阶段(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，和用于调整输出电力电平以用于实施通信协议以便通过其附接的接收器与相邻装置交互。应注意，控制器415在本文中还可以被称为处理器415。发射路径中的振荡器相位和相关电路的调整可允许减少带外发射，尤其是在从一个频率转变成另一频率时。
发射电路406可进一步包含负载感测电路416，其用于检测由发射天线414产生的近场附近存在或不存在有源接收器。借助于实例，负载感测电路416监视流动到驱动器电路424的电流，所述电流可受由发射天线414产生的场附近的有源接收器的存在或不存在影响，如下文将进一步描述。控制器415监视对驱动器电路424上的加载的改变的检测，以用于确定是否启用振荡器423以便发射能量以及与有源接收器通信。如下文更全面描述，在驱动器电路424处所测量的电流可用于确定是否有无效装置定位在发射器404的无线电力传送区内。
发射天线414可使用利兹线(Litzwire)实施，或者实施为具有经选择以使电阻损耗保持低的厚度、宽度和金属类型的天线条带。在一个实施方案中，发射天线414一般可经配置以用于与较大结构(例如，桌子、垫子、灯或其它不太便携的配置)相关联。因此，发射天线414一般可不需要“匝”以便具有可行的尺寸。发射天线414的示范性实施方案可为“电性较小的”(即，波长的部分)，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可搜集和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可包含存在检测器480、围封式检测器460或其组合，所述检测器连接到控制器415(本文中也称为处理器)。控制器415可响应于来自存在检测器480和围封式检测器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可通过多个电源接收电力，所述电源例如用以转换建筑物中存在的常规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)，或所述发射器404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可为用于感测插入到发射器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，可接通发射器404，并且由装置接收到的RF电力可用于以预定方式双态触发Rx装置上的开关，这又会引起发射器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、运动检测或其它适合方式来检测人的检测器。在一些示范性实施方案中，可能存在限制发射天线414可在特定频率下发射的电力量的规定。在一些状况下，这些规定意图保护人免受电磁辐射。然而，可能存在发射天线414被放置于不被人占据或不频繁地被人占据的区域中的环境，例如车库、工厂车间、商店及其类似者。如果这些环境中没有人，那么可容许将发射天线414的电力输出增大到高于正常电力限制规定。换句话说，控制器415可响应于人的存在而将发射天线414的电力输出调整到规定电平或更低，且当人在距发射天线414的电磁场的规定距离外时将发射天线414的电力输出调整到高于规定电平的电平。
作为非限制性实例，围封式检测器460(在本文中还可被称作围封式隔室检测器或围封式空间检测器)可为(例如)用于确定何时壳体处于关闭或打开状态的感测开关的装置。当发射器处于呈围封状态的壳体中时，可增加发射器的电力电平。
在示范性实施方案中，可使用发射器404并不无限地保持的方法。在此状况下，发射器404可经编程以在用户确定的时间量之后切断。此特征防止发射器404(特别是驱动器电路424)在其周边的无线装置充满电之后运行长时间。此事件可归因于所述电路未能检测到从中继器或接收天线218(充满电的装置)发送的信号。为了防止发射器404在另一装置被放置在其周边的情况下自动关闭，可仅在于其周边检测不到运动的设置时段之后才激活发射器404自动切断特征。用户可能够确定不活动时间间隔，且视需要改变所述时间间隔。作为非限制性实例，所述时间间隔可大于在装置最初完全放电的假设下将特定类型的无线装置充满电所需的时间。
图5为根据本发明的示范性实施方案的可用于图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包含接收电路510，所述接收电路510可包含接收天线518。接收器508进一步耦合到装置550以用于向其提供所接收的电力。应注意，接收器508经说明为在装置550外部，但可集成到装置550中。可将能量以无线方式传播到接收天线518，且接着通过接收电路510的其余部分耦合到装置550。借助于实例，充电装置可包含例如移动电话、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(及其它医疗装置)以及其类似者的装置。
接收天线518可经调谐以与发射天线414(图4)在相同频率下谐振或在指定频率范围内谐振。接收天线518可与发射天线414类似地设定尺寸，或可基于相关联装置550的尺寸而不同地设定大小。借助于实例，装置550可为具有小于发射天线414的长度的直径的直径或长度尺寸的便携式电子装置。在此实例中，接收天线518可实施为多匝线圈以便减少调谐电容器(未图示)的电容值且增加接收线圈的阻抗。借助于实例，接收天线518可放置在装置550的实质性圆周周围以便最大化天线直径及减少接收天线518的环路匝(即，绕组)的数目和绕组间电容。
接收电路510可向接收天线518提供阻抗匹配。接收电路510包含电力转换电路506，其用于将接收到的RF能量源转换成充电电力以供装置550使用。电力转换电路506包含RF到DC转换器520且还可包含DC到DC转换器522。RF到DC转换器520将在接收天线518处接收的RF能量信号整流成具有由Vrect表示的输出电压的非交流电力。DC到DC转换器522(或其它电力调节器)将经整流的RF能量信号转换成能量电势(例如，电压)，其与具有由Vout和Iout表示的输出电压和输出电流的装置550兼容。预期各种RF到DC转换器，包含部分整流器和全整流器、调节器、桥接器、倍压器以及线性与切换转换器。
接收电路510可进一步包含切换电路512，其用于将接收天线518连接到电力转换电路506或替代地用于将电力转换电路506断开。将接收天线518从电力转换电路506断开不仅使装置550的充电暂停，而且还改变发射器404(图2)所“经历”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的偏置电流的波动。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，可能需要将一或多个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少附近发射器上的加载。接收器的此“卸载”在本文中还称为“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，如下文更完全解释。另外，协议可与实现消息从接收器508到发射器404的发送的切换相关联。借助于实例，切换速度可约为100μsec。
在示范性实施方案中，发射器404与接收器508之间的通信指代装置感测和充电控制机制而不是常规的双向通信(即，使用耦合场的带内信令)。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释为来自发射器404的消息。从接收器侧来看，接收器508可使用接收天线518的调谐和解调来调整从所述场接受的电力量。在一些状况下，所述调谐及解调可经由切换电路512来完成。发射器404可检测来自场的所使用的电力的此差异，且将这些改变解释为来自接收器508的消息。应注意，可利用发射电力及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的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还可用于检测减少的RF信号能量(即，信标信号)的发射，以及将减少的RF信号能量整流成用于唤醒接收电路510内的未经供电或电力耗尽电路的标称电力以便配置接收电路510以用于进行无线充电。
接收电路510进一步包含用于协调本文中所描述的接收器508的过程(包含本文中所描述的切换电路512的控制)的处理器516。接收器508的隐匿还可在出现其它事件后发生，所述事件包含检测将充电电力提供到装置550的外部有线充电源(例如，壁式/USB电力)。除控制接收器的隐匿之外，处理器516还可监视信标电路514以确定信标状态以及提取从发射器404发送的消息。处理器516还可调整DC到DC转换器522以便实现改进的性能。
图6为可用于图4的发射电路406中的发射电路600的一部分的示意图。发射电路600可包含如上文在图4中所描述的驱动器电路624。驱动器电路624可类似于图4中所展示的驱动器电路424。如上文所描述，驱动器电路624可为切换放大器，其可经配置以接收方波并且输出待提供到发射电路650的正弦波。在一些状况下，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方案使用任何适合驱动器电路624。驱动器电路624可由来自如图4中所展示的振荡器423的输入信号602来驱动。驱动器电路624还可具备经配置以控制可通过发射电路650递送的最大电力的驱动电压VD。为了消除或减少谐波，发射电路600可包含滤波器电路626。滤波器电路626可为三极(电容器634、电感器632和电容器636)低通滤波器电路626。
由滤波器电路626输出的信号可提供到包括天线614的发射电路650。发射电路650可包含具有电容620及电感(例如，可归因于天线的电感或电容或归因于额外电容器组件)的串联谐振电路，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。负载可为经定位以从发射电路650接收电力的无线电力接收器508的功能。
如上文所描述，松耦合无线电力系统包含发射器404及接收器508。发射器404产生耦合到接收器508且将磁能转换成电能的磁场。接收器508连接到汲取电能的待充电装置。如上文所指示，正充电的装置可为任何电子硬件，例如，蜂窝电话、计算机、蓝牙耳机或其类似者。发射器404可经由通信链路(例如，蓝牙、紫蜂、WIFI，或其类似者)与任何给定接收器508通信。通信链路允许接收器508将反馈数据发送到发射器404，使得发射器404可改变其磁场的强度以调整正传送的电能。如果接收器508能够与发射器404通信且根据发射器404的系统控制参数运行，那么所述接收器可被视为“相容的”。
具有可从具有不同配置和操作特性(具有不同无线电力特征)的发射器接收电力的接收器508为有利的。本文中所描述的某些实施方案的某些方面涉及可能够从不同发射器类型接收电力的双模式接收器。举例来说，第一类型发射器404可根据其中发射器404的线圈414与接收器的线圈518紧密地对准的紧耦合关系经配置以发射。在此状况下，线圈之间的耦合系数可大于或等于0.5。第二类型发射器404可根据发射器404的线圈414与接收器的线圈518可不必紧密地对准的松耦合关系配置，且可充分传送电力(例如)以实现耦合系数小于0.5。因此，使得接收器508能够从两个发射器类型以无线方式接收电力可为有利的。
在一实施方案的一个方面中，无线电力接收器508可包含至少两个具有不同配置的不同线圈，其中每一线圈经配置以从不同发射器类型以无线方式接收电力。在一些状况下，虽然一个线圈的效率可受到另一者的影响，但可因此减轻效率损失或效率损失可足够低以允许两个线圈都十分很好地操作。
图7为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈718a和718b的双模式无线电力接收器708的图。第一和第二线圈718a和718b中的每一者可经配置以与根据不同组操作特性、无线电力要求及/或特征操作的不同发射器类型兼容。举例来说，第一线圈718a可经配置以从经配置以产生具有第一频率的交变磁场的第一发射器404以无线方式接收电力。第一线圈718a可经配置以定位成与发射器404的线圈414紧邻及/或与所述线圈414紧密地对准。在此状况下，接收器708和发射器404可经配置以使得在传送电力时接收线圈718a和发射线圈414紧耦合(例如，接收线圈718a与发射线圈414之间的耦合系数大于或等于0.5)。接收电路和发射电路以及电力传送的系统控制和操作特性可经配置以在接收线圈718a和发射线圈414以根据紧耦合关系的此方式紧密地对准时进行操作。
第二线圈718b可经配置以从经配置以产生具有不同于第一频率的第二频率的交变磁场的第二发射器404以无线方式接收电力。举例来说，第二频率可经配置成为大约6.78MHz，而第一频率可较低(例如，显著较低，约大约100kHz到500kHz)。第二线圈718b可为经配置以在工作频率(例如，6.78MHz)下谐振的接收天线电路的一部分。第二线圈718b可经配置以定位在发射器404的充电区内的任何地方，其中第二线圈718b和发射线圈414可不紧密地对准以使得接收器708可具有空间自由且能够在充电时相对于发射线圈移动到不同位置。接收器708和发射器404可经配置以使得在传送电力时接收线圈718b和发射线圈414松耦合(例如，接收线圈718b与发射线圈414之间的耦合系数小于(例如)0.5)。接收电路和发射电路以及电力传送的系统控制和操作特性可经配置以在接收线圈718和发射线圈414松耦合且不紧密地对准时进行操作。因而，第一接收线圈718a和伴随的接收电路可经配置以符合第一组要求，且第二接收线圈718b和伴随的接收电路可经配置以符合第二不同组要求。
根据一实施方案，第二接收线圈718b经配置以在第一接收线圈718a周围构建以及定位，且可(例如)至少部分地或完全围封第一接收线圈718a。第二接收器线圈718b可为如所展示的环路类型或螺旋形类型。第二接收器线圈718b相对于第一接收器线圈718b的总体尺寸可较大以允许在接收充足电力时相对于发射线圈404的放置的较大自由。包围第一线圈718a的环路类型线圈718b可允许符合用于第二线圈718b(其与根据第二频率传送的电力以及相关联的电力相关联)的设计要求和操作要求，同时还允许第一线圈718a满足用于较低第一工作频率和相关联的电力的要求以及操作要求。如下文将进一步描述，接收电路和其它控制电路可经配置以检测哪一类型的发射器发射电力且在频率之间提供隔离以确保第一线圈718a不受既定用于第二线圈718b的无线场影响，且反之亦然。
在第一线圈718a的最外匝与第二线圈718b的最内匝之间可存在最小距离734以减少(例如，衰减)归因于两个线圈718a与718b之间的寄生耦合的损失。
第一和第二接收器线圈718a和718b可定位且附着到同一基板，且一般可利用装置内的同一区。接收器708可包含可定位在接收器装置的其它组件与接收线圈718a和718b之间的磁性材料730。此磁性材料730可为铁氧体薄片。可基于工作频率(例如，使用高频率铁氧体材料)来选择磁性材料730。第一和第二接收线圈718a和718b可定位在同一铁氧体薄片顶部上或定位在同一铁氧体薄片上。
在其它实施方案中，寄生线圈(未图示)可经安置以使得寄生线圈不与第一线圈718a重叠但围封、环绕第一线圈718a的周边或围绕第一线圈718a的周边安置。在此些实施方案中，第二线圈718b可围封、环绕第一线圈718a的寄生线圈的周边或围绕第一线圈718a的寄生线圈的周边安置。在操作中，在第一线圈718a中诱发的电流可在寄生线圈中产生磁场，所述磁场与第一线圈718a的磁场呈180°异相。这些相对磁场大体上可彼此抵消，从而减少第一线圈718a与第二线圈718b之间的互耦合和互感。
在又其它实施方案中，处于第一线圈下方的磁性材料可通过间隙与处于第二线圈下方的铁氧体分离，如图8中所展示。此情形可允许减少归因于两个线圈之间的寄生耦合的损失。图8为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈818a和818b的双模式无线电力接收器808的另一图。图8展示磁性材料830a的第一部分与磁性材料830b的第二部分之间的间隙834分别在两个线圈818a和818b下方的实施方案。由气隙834提供的磁性材料830a的第一部分与磁性材料830b的第二部分之间的物理不连续性可将磁性材料830a的第一部分中的H场从磁性材料830b的第二部分解耦(例如，间隙834使从第一部分830a流动到第二部分830b的磁通量衰减)。相较于图7的实施方案，此做法可改进隔离，这是由于较少H场通量从磁性材料830a的第一部分耦合到磁性材料830b的第二部分。此做法减少互感且增加第一线圈818a与第二线圈818b之间的隔离。另外，利用磁性材料的多个部分或层的任何实施方案可针对磁性材料的多个部分或层具有不同磁导率值。
在又一实施方案中，处于第一和第二线圈下方的磁性材料可仅在磁性材料中的临界地点中包含一或多个气隙。图9为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈918a和918b的双模式无线电力接收器908的另一图。图9展示第一间隙935a和第二间隙935b在磁性材料930中的实施方案。气隙935a和935b可位于第一线圈918a与第二线圈918b之间。气隙935a和935b可位于第一线圈918a的最接近于第二线圈918b的侧上。第一线圈918a与第二线圈918b之间的磁性材料930的部分中的物理不连续性可用以将第一线圈918a下方的磁性材料930中的H场从第二线圈918b下方的磁性材料930中的H场至少部分地解耦，或反之亦然。相较于图7的实施方案，此做法可改进隔离，这是由于较少H场通量在第一线圈918a下方的磁性材料930的部分与第二线圈918b下方的磁性材料930的部分之间耦合。此做法减少互感且增加第一线圈918a与第二线圈918b之间的隔离。
图10为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈1018a和1018b的双模式无线电力接收器1008的另一图。图10展示具有第一线圈1018a和第二线圈1018b的实施方案，如先前结合图7到9所描述。图10进一步包含安置在第一和第二线圈1018a和1018b下方的磁性材料1030a。图10进一步包含安置在磁性材料1030a的平面中且环绕、围封第一线圈1018a的周边或围绕第一线圈1018a的周边延伸的第一磁性材料环1030b。图10可进一步包含安置在磁性材料1030a的平面中且环绕、围封第一线圈1018a和第一环1030b的周边或围绕第一线圈1018a和第一环1030b的周边延伸的第二磁性材料环1030c。第一和第二环1030b和1030c的磁导率可不同于彼此及/或不同于磁性材料1030a的磁导率。第一环1030b与第二环1030c可彼此物理地且电隔离。磁性材料1030a、第一环1030b和第二环1030c中的每一者之间的电、物理和磁导率不连续性可用以将第一线圈1018a下方的磁性材料1030a的第一部分中的H场从第二线圈1018b下方的磁性材料1030a的第二部分中的H场至少部分地解耦。相较于图7的实施方案，此做法可改进隔离，这是由于较少H场通量从第一线圈1018a下方的磁性材料1030的部分耦合到第二线圈1018b下方的磁性材料1030的部分，或反之亦然。此做法减少互感且增加第一线圈1018a与第二线圈1018b之间的隔离。
表1展示第一和第二线圈的电阻和电感以及第一与第二线圈之间的互感的实例测量，所述第一和第二线圈如先前结合图7到10的实施方案所描述。举例来说，示范性测量针对如下实施方案展示：其中未利用磁性层(例如，铁氧体)，其中磁性层仅安置在第一线圈下方，其中磁性层作为单一薄片安置在第一和第二线圈两者下方(如结合图7所描述)，其中不同磁性层安置在通过间隙而彼此分离的第一和第二线圈中的每一者下方(如结合图8所描述)，且其中利用寄生线圈(如结合图7所描述)。对于第一线圈，在大约500kHz的频率下进行实例测量，且对于第二线圈，在大约6.78MHz下进行实例测量。
表1
在图7到10中所展示的实施方案中的每一者中，第一和第二线圈不重叠。在一些实施方案中，如图11到13中所展示的实施方案，第一和第二线圈可彼此重叠且第一和第二线圈的导体中的至少一些可在相交或重叠点处彼此正交。由于传递通过第一和第二线圈中的每一者的电流在构成第一和第二线圈的导体的方向上行进，因此由传递通过第一和第二线圈的导体的重叠或相交部分的相应电流诱发的磁场也将彼此正交。导体、电流和磁场的此正交性减少或使第一线圈与第二线圈之间的互感衰减。
图11为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈1118a和1118b的双模式无线电力接收器1108的另一图。在接收器1108中，第二线圈1118b可包括第一循环部分1120a和第二循环部分1120b(例如，两个局部匝)。如所展示，第一循环部分1120a的导体可与第一线圈1118a重叠且可在与第一线圈1118a的导体在重叠点处延伸的方向正交的方向上延伸。类似地，第二循环部分1120b的导体可与第一线圈1118a重叠且可在与第一线圈1118a的导体在重叠点处延伸的方向正交的方向上延伸。在第二线圈1118b中诱发的电流可在如由箭头展示的方向上行进。如图11中所展示，电流可在相同的方向上行进通过第一循环部分1120a的每一匝且在相同的方向上行进通过第二循环部分1120b的每一匝。此做法可增加第二线圈1118b的电感。然而，电流在相反方向上行进通过第一和第二循环部分的相邻、大体上平行导体。此做法可减小第一线圈1118a与第二线圈1118b之间的互感(和耦合)，这是由于由传递通过第一和第二循环部分的相邻、大体上平行导体的电流在第一线圈1118a中诱发的磁场将大体上在幅值上相等但在极性上相反，且因此大体上彼此抵消。
图12为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈1218a和1218b的双模式无线电力接收器1208的另一图。在接收器1208中，第二线圈1218b可包括第一循环部分1220a、第二循环部分1220b和第三循环部分1220c(例如，三个局部匝)。如所展示，第一循环部分1220a的导体可与第一线圈1218a重叠且可在与第一线圈1218a的导体在重叠点处延伸的方向正交的方向上延伸。类似地，第三循环部分1220c的导体可与第一线圈1218a重叠且可在与第一线圈1218a的导体在重叠点处延伸的方向正交的方向上延伸。在第二线圈1218b中诱发的电流可在如由箭头展示的方向上行进。如图12中所展示，电流可在相同的方向上行进通过第一循环部分1220a的每一匝，在相同的方向上行进通过第二循环部分1220b的每一匝，且在相同的方向上行进通过第三循环部分1220c的每一匝。然而，电流在相反方向上行进通过第一、第二和第三循环部分1220a、1220b、1220c中的每一者的相邻、大体上平行导体。此布置可增加第二线圈1218b的电感以及减小第一线圈1218a与第二线圈1218b之间的互感，如先前结合图11所描述。
图13为根据示范性实施方案的包含经配置成以无线方式接收电力的第一和第二线圈1318a和1318b的双模式无线电力接收器1308的另一图。在接收器1308中，第二线圈1318b可包括第一循环部分1320a、第二循环部分1320b、第三循环部分1320c和第四循环部分1320d(例如，四个局部匝)。如所展示，第一到第四循环部分1320a、1320b、1320c、1030d中的每一者的导体可与第一线圈1318a重叠且可在与第一线圈1318a的相应导体在重叠点处延伸的方向正交的方向上延伸。在第二线圈1318b中诱发的电流可在如由箭头展示的方向上行进。如图13中所展示，电流可在相同的方向上分别地行进通过第一到第四循环部分1320a到1320d的每一匝。然而，电流在相反方向上行进通过第一到第四循环部分1320a到1320d中的每一者的相邻、大体上平行导体。此布置可增加第二线圈1318b的电感以及减小第一线圈1318a与第二线圈1318b之间的互感，如先前结合图11和12所描述。尽管图11到13中的每一者中的第二线圈展示总共两个全局匝(例如，两个大体上平行导体沿着图11到13中的每一者的第二线圈的大体上整个周边运行)，但可预期任何数目个全局匝。
虽然图7到13展示两个线圈，但在一些实施方案中，可共享第一和第二线圈中的至少一部分。举例来说，在一实施方案中，第一和第二线圈可共享端子或其它电路。在另一实施方案中，共用导电结构可用于第一和第二线圈或用于线圈的一部分。在此状况下，电路可经配置以电连接到共用导电结构以允许不同类型的操作(例如，在不同工作频率下操作)。因而，根据本文中所描述的实施方案，第一和第二线圈可以其不完全分离的此方式组合。
参考图7到13，在一些实施方案中，第一和第二线圈可具有与其相关联的不同接收电路(例如，每一线圈具有分离接收链)。不同接收电路可经配置以基于电力经配置成由第一和第二线圈接收以使得第一和第二线圈中的每一者可提供为耦合到第一和第二线圈的共用负载供电所必要的电力的类型和方式转换根据不同操作要求接收的电力。
在图11到13中，未描述磁性材料。然而，本发明预期如先前在图11到13中的任一者中描述的第一和第二线圈与如先前结合图7到10中的任一者所描述的磁性材料布置中的任一者的任何组合。
以下在表2中展示关于图7中所展示的设计相对于图13中所展示的设计的电阻、电感和互感的实验比较。如可在表2中看出，具有四个局部循环部分1320a到1320d(各自促进全局第二环路1318b)的图13的设计相较于第二线圈718b减少第二线圈1318b的电阻，相较于第一线圈718a增加第一线圈1318a的电感，且相较于第一和第二线圈718a和718b减小第一线圈1318a与第二线圈1318b之间的互感。另外，实验比较展示图13的第一线圈1318a与第二线圈1318b之间的最大互感相对于最小互感的比率低于图7的第一线圈718a与第二线圈718b的相同比率。具体来说，第一线圈1318a与第二线圈1318b之间的最大互感可低于第一线圈718a与第二线圈718b之间的最大互感，这是因为图13的局部环路配置造成比图7的配置中的H场更均匀的H场。
表2
图14为根据示范性实施方案的根据具有第一线圈1419a和第二线圈1418b的双模式接收器配置的无线电力电路1400的功能框图。第一线圈1418a耦合到第一接收电路1460。第一线圈1418a可对应于图7到13的第一线圈中的任一者。第一接收电路1460包含滤波器1462和电力转换电路以及控制电路1464。电力转换电路和控制电路1464可包含多个组件，其经配置以为可耦合到待充电装置1470(例如，便携式电子装置)的电力转换AC/DC。此外，框1464可具有控制器或其它电路，其经配置以根据与接收与第一发射器404相容的电力相关联的一组操作特性管理以无线方式接收的电力从而为相容的。
第二线圈1418b耦合到第二接收电路1450。第二线圈1418b可对应于图7到13的第二线圈中的任一者。第二接收电路1450包含滤波器1452、整流器1454和DC/DC转换器1456，所述DC/DC转换器经配置以将整流器的输出转换为待在待充电装置1470的充电端口处接收的电平。可包含其它组件以根据与由第二发射器404发射的电力相容的一组操作特性转换经由第二线圈1418a接收的电力(例如，定位在整流器的输出处的另一滤波器电路(未图示)可另外地包含在第二接收电路1450中，其可至少部分地减少由第一线圈1418a造成的第二线圈1418b的效率损失)。
两个接收电路都耦合到待充电装置1470的充电端口。在一些实施方案中，每一接收电路1450和1460可(例如，经由开关)选择性地耦合到充电端口，而在其它实施方案中，两个电路1450和1460都耦合到充电端口。待充电装置1470可包含电力管理电路1472，其用于管理经由充电端口从无线电力接收器电路接收的电力，且待充电装置1470可进一步包含用于充电的电池1474和控制器1476(例如，可包含应用程序、处理器、调制解调器以及其类似者的控制器的任何组合)。在一些实施方案中，待充电装置1470可经配置以将控制参数(未图示)发送到接收电路1450和1460以控制接收电路1450和1460的各个操作。还未图示的为不同通信电路，其可经配置以与第一或第二发射器类型通信以在如上文所描述的一些方面中控制电力传送。
在一些状况下，减少可能由(例如)连接到谐振器的电路中的寄生元件引起的损失为有利的。举例来说，当在第二频率下传送意图由第二线圈1418b接收的电力时减少由第一线圈1418a引起的损失为有利的(例如，防止第一线圈1418b吸收在第二频率下发射的显著电力)。根据一实施方案，第二接收电路1450包含检测电路1458，其经配置以检测在与第二线圈1418b相关联的第二频率下接收电力。如果检测电路1458检测到在与第二线圈1418b相关联的第二频率下接收电力，那么更改第一接收电路1460的特性，从而减少由第一线圈1418a在第二频率下经由第二交变磁场吸收的电力量。更改第一接收电路1460的特性可包含以下多个不同更改中的任一者，例如停用滤波器电路1462或更改电连接到第一线圈1418a的一或多个组件的电特性，例如经由定位在第一接收电路1460内的一或多个地点处的一或多个开关将第一线圈1418b从第一接收电路1460以电气方式选择性地断开连接。应了解，反过来也可以是正确的，其中可存在经配置以检测在第一频率下接收的电力的检测电路，其中当在与第一线圈1418a相关联的第一频率下发射电力时，更改耦合到第二线圈1418b的第二接收电路1450的特性以减少由第二线圈1418b吸收的电力。
在一些状况下，当在第二频率下传送意图由第二线圈1418b接收的电力时将电路添加到第一或第二接收电路1450和1460中的一者或两者以减少由第一线圈1418a或第一接收电路1460引起的损失可为进一步有益的(且反之亦然)。举例来说，第一接收电路1460中的开关可产生在第二线圈1418b的工作频率下汲取电力的有损分路电路。此外，可存在归因于第一接收电路1460中的其它寄生效应的损失。因而，在一实施方案中，可更改开关配置或由第一接收电路1450使用的切换组件的类型以防止在第二线圈工作频率下的有损电路(且相对于第二接收电路1460，反之亦然)。
在另一实施方案中，可将滤波器电路添加到阻挡在第二线圈1418b的工作频率下的能量的第一接收电路1460(且反之亦然，其中可将滤波器电路添加到经配置以阻挡在第一线圈1418a的工作频率下的能量的第二接收电路1450)。
图15A为根据一实施方案的经配置以阻挡在与第二线圈1418b相关联的工作频率下的能量的滤波器电路1510的示意图。滤波器电路1510a定位在电连接到第一线圈1418a的接收电路1460内。滤波器电路1510可与第一接收电路1460的调谐组件(例如，电容器)串联电连接。滤波器电路1510a可经定位以在工作频率下阻止能量传递通过具有在第二线圈1418b的工作频率下的损失的一或多个组件。滤波器电路1510a经配置以阻挡在与第二线圈1418b相关联的工作频率下的能量以在经由第二线圈1418b传送电力时减少损失。注意，虽然图15A展示连接到第一线圈1418a的电路的拓扑的部分的一个实例，但本文中还预期连接到第一线圈1418a的调谐组件或其它电路的任何其它拓扑。
图15B为根据一实施方案的图15A的滤波器电路1510b的实施方案的示意图。图15B包含与第一接收电路1460的调谐电容器串联电连接的带阻滤波器电路1510b。带阻电路1510b经配置以在与第二线圈1418b相关联的工作频率下谐振，且经配置以阻挡在与第二线圈1418b相关联的工作频率下的能量以在经由第二线圈1418b传送电力时减少损失。应了解，虽然图15A和15B展示第一接收电路1460中的滤波器电路1510a/1010b，但滤波器电路1510a/1010b可同样地定位在第二接收电路950中且可经配置以阻挡在第一线圈1418a的工作频率下的能量以减少归因于经由第一线圈1418b传送电力的第二接收电路950中的损失。
图16为根据示范性实施方案的用于接收无线电力的示范性方法1600的流程图。所述方法可由如先前结合图1到3、5和7到14中的任一者所描述的接收器中的任一者执行。尽管可将框描述为以某一次序发生，但所述框可重新排列、框可省略，及/或可添加额外框。
所述方法可在框1602处开始，其包含经由第一线圈从经配置以产生具有第一频率的第一交变磁场的第一发射器以无线方式接收电力。所述方法可进行到框1604，其包含经由第二线圈从经配置以产生具有高于第一频率的第二频率的第二交变磁场的第二发射器以无线方式接收电力。第二线圈经定位以围封第一线圈。当第一和第二线圈经定位在第一和第二发射器的相应充电区内时，第一线圈与第一发射器的线圈之间的第一耦合系数高于第二线圈与第二发射器的线圈之间的第二耦合系数。
图17为根据本发明的示范性实施方案的用于接收无线电力的设备1700的功能框图。所述设备包括用于从经配置以产生具有第一频率的第一交变磁场的第一发射器以无线方式接收电力的第一装置1702。所述设备进一步包括用于从经配置以产生具有高于第一频率的第二频率的第二交变磁场的第二发射器以无线方式接收电力的第二装置1704。用于以无线方式接收电力的第二装置经定位以围封用于以无线方式接收电力的第一装置。当用于以无线方式接收电力的第一和第二装置经定位在第一和第二发射器的相应充电区内时，第一装置与第一发射器之间的第一耦合系数高于第二装置与第二发射器之间的第二耦合系数。
应了解，本文中所描述的原理和方面可另外应用于经配置以针对不同接收器类型以不同方式发射电力(且例如具有不同线圈)的双模式发射器。举例来说，发射器可支持较高无线电力工作频率(例如，可能与如上文所描述的松耦合无线电力传送相关联)和较低无线电力工作频率(例如，可能与紧耦合无线电力传送相关联)。在一个实施方案中，发射器可针对与不同无线电力操作特性和频率相关联的不同模式具有不同线圈。根据另一实施方案，发射器可具有两个充电区域以支持每一模式。在另一实施方案中，发射器可具有由两个驱动电路驱动的一个充电区域和一个谐振器(例如，线圈和其它电路)。针对不同模式可由不同驱动电路调整谐振器的电流电平和频率。在一些方面中，带芯变压器可用于实现各种“驱入”阻抗。
上文所描述的方法的各种操作可由能够执行所述操作的任何适合的装置执行，例如各种硬件及/或软件组件、电路及/或模块。一般来说，各图中所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，用于以无线方式接收电力的第一装置可包括第一线圈，且用于以无线方式接收电力的第二装置可包括第二线圈。另外，用于检测的装置可包括检测电路。
可使用多种不同科技和技术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可能贯穿以上描述所参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及芯片。
结合本文中揭示的实施方案所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件，或两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的此可互换性，上文已大体上就其功能性来说描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。此功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用及施加于整个系统的设计约束。可针对每一特定应用以不同方式来实施所描述的功能性，但这些实施方案决策不应被解释为导致脱离本发明的实施方案的范围。
可使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实施方案而描述的各种说明性块、模块和电路。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。还可将处理器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、一或多个微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此类配置。
结合本文中所揭示的实施方案而描述的方法或算法的步骤及功能可直接体现于硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合中。如果实施于软件中，那么可将所述功能作为一或多个指令或代码而存储在有形的非暂时性计算机可读媒体上或经由有形的非暂时性计算机可读媒体发射。软件模块可驻留在随机存取存储器(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、硬盘、可装卸式磁盘、CDROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息，且将信息写入到存储媒体。在替代方案中，存储媒体与处理器成一整体。如本文中所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。上述各项的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。处理器和存储媒体可驻留在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。
出于概述本发明的目的，本文中已描述本发明的某些方面、优点和新颖特征。应理解，不一定可根据本发明的任何特定实施方案实现所有此类优点。因此，可按照实现或优化如本文中所教示的一个优点或一组优点而不一定实现本文中可能教示或建议的其它优点的方式来体现或执行本发明。
将容易明白上文所描述的实施方案的各种修改，且本文中界定的一般原理可应用于其它实施方案而不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明不意图限于本文中所展示的实施方案，而是应被赋予与本文中所揭示的原理和新颖特征相一致的最广范围。

Claims (30)

1.一种用于接收无线电力的设备，所述设备包括：
第一线圈，其经配置以从经配置以产生具有第一频率的第一交变磁场的第一发射器以无线方式接收电力；及
第二线圈，其经配置以从经配置以产生具有高于所述第一频率的第二频率的第二交变磁场的第二发射器以无线方式接收电力，所述第二线圈经定位以围封所述第一线圈，当所述第一和第二线圈经定位在所述第一和第二发射器的相应充电区内时，所述第一线圈与所述第一发射器的线圈之间的第一耦合系数高于所述第二线圈与所述第二发射器的线圈之间的第二耦合系数。
2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
接收电路，其电连接到所述第一线圈；及
滤波器电路，其电连接到所述接收电路且经配置以阻挡在所述第二频率下由所述第一线圈接收的能量。
3.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括检测电路，所述检测电路经配置以：
检测在所述第二频率下接收的电力，及
通过响应于检测到在所述第二频率下接收的所述电力而更改包含所述第一线圈的电路的特性来减少由所述第一线圈在所述第二频率下经由所述第二交变磁场接收的电力量。
4.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括检测电路，所述检测电路经配置以：
检测在所述第一频率下接收的电力，及
通过响应于检测到在所述第一频率下接收的所述电力而更改包含所述第二线圈的电路的特性来减少由所述第二线圈在所述第一频率下经由所述第一交变磁场接收的电力量。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一和第二线圈共享导电结构的至少一部分。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一线圈经配置成以无线方式接收如由第一组无线电力要求界定的电力，且其中所述第二线圈经配置成以无线方式接收如由第二不同组无线电力要求界定的电力。
7.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括定位在所述设备的电路与所述第一和第二线圈之间的磁性材料。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述磁性材料进一步包括通过间隙与在所述第二线圈下方的第二部分物理地分离的在所述第一线圈下方的第一部分，所述间隙沿着所述第一部分的整个周边延伸，所述间隙使从所述第一部分流动到所述第二部分的磁通量衰减。
9.根据权利要求7所述的设备，其中所述磁性材料进一步界定安置在所述第一线圈与所述第二线圈之间且沿着所述第一线圈的至少一侧延伸的间隙，所述间隙使在所述磁性材料中于所述第一线圈与所述第二线圈之间流动的磁通量衰减。
10.根据权利要求7所述的设备，其中所述磁性材料进一步包括：
在所述第一线圈下方的所述磁性材料的第一部分，
在所述第二线圈下方的所述磁性材料的第二部分，及
具有与所述第一和第二部分中的至少一者不同的磁导率的至少一磁性材料环，所述至少一磁性材料环使在所述第一部分与所述第二部分之间流动的磁通量衰减。
11.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括包含所述第二线圈的接收电路，所述接收电路经配置以大体上在所述第二频率下谐振。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一和第二线圈经定位以在所述第一线圈的最外匝与所述第二线圈的最内匝之间具有足以使归因于所述第一线圈与所述第二线圈之间的寄生耦合的损失衰减的距离。
13.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括经配置以检测所述第一或第二发射器的检测电路，所述检测电路经配置以基于检测到所述第一或第二发射器而将所述第一或第二线圈选择性地耦合到负载。
14.一种接收无线电力的方法，所述方法包括：
经由第一线圈从经配置以产生具有第一频率的第一交变磁场的第一发射器以无线方式接收电力；及
经由第二线圈从经配置以产生具有高于所述第一频率的第二频率的第二交变磁场的第二发射器以无线方式接收电力，所述第二线圈经定位以围封所述第一线圈，当所述第一和第二线圈经定位在所述第一和第二发射器的相应充电区内时，所述第一线圈与所述第一发射器的线圈之间的第一耦合系数高于所述第二线圈与所述第二发射器的线圈之间的第二耦合系数。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括利用电连接到接收电路的滤波器电路来阻挡在所述第二频率下由所述第一线圈接收的能量，所述接收电路电连接到所述第一线圈。
16.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
检测在所述第二频率下接收的电力，及
通过响应于检测到在所述第二频率下接收的所述电力而更改包含所述第一线圈的电路的特性来减少由所述第一线圈在所述第二频率下经由所述第二交变磁场接收的电力量。
17.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
检测在所述第一频率下接收的电力，及
通过响应于检测到在所述第一频率下接收的所述电力而更改包含所述第二线圈的电路的特性来减少由所述第二线圈在所述第一频率下经由所述第一交变磁场接收的电力量。
18.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
利用所述第一线圈以无线方式接收如由第一组无线电力要求界定的电力，及
利用所述第二线圈以无线方式接收如由第二不同组无线电力要求界定的电力。
19.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括利用间隙使在所述第一线圈下方的磁性材料的第一部分与在所述第二线圈下方的所述磁性材料的第二部分之间流动的磁通量衰减，所述间隙经界定在所述磁性材料中且沿着所述第一部分的整个周边延伸。
20.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括利用磁性材料中的间隙使在所述磁性材料中于所述第一线圈与所述第二线圈之间流动的磁通量衰减，所述间隙经界定在所述第一线圈与所述第二线圈之间且沿着所述第一线圈的至少一侧延伸。
21.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括利用至少一磁性材料环使在所述第一线圈下方的磁性材料的第一部分与在所述第二线圈下方的所述磁性材料的第二部分之间流动的磁通量衰减，所述至少一磁性材料环经安置在所述第一和第二部分的平面中且具有与所述第一和第二部分中的至少一者不同的磁导率。
22.一种非暂时性计算机可读媒体，其包括在被执行时使设备进行以下动作的代码：
经由第一线圈从经配置以产生具有第一频率的第一交变磁场的第一发射器以无线方式接收电力；及
经由第二线圈从经配置以产生具有高于所述第一频率的第二频率的第二交变磁场的第二发射器以无线方式接收电力，所述第二线圈经定位以围封所述第一线圈，当所述第一和第二线圈经定位在所述第一和第二发射器的相应充电区内时，所述第一线圈与所述第一发射器的线圈之间的第一耦合系数高于所述第二线圈与所述第二发射器的线圈之间的第二耦合系数。
23.根据权利要求22所述的媒体，其中所述代码在被执行时进一步使所述设备利用电连接到接收电路的滤波器电路来阻挡在所述第二频率下由所述第一线圈接收的能量，所述接收电路电连接到所述第一线圈。
24.根据权利要求22所述的媒体，其中所述代码在被执行时进一步使所述设备进行以下动作：
检测在所述第二频率下接收的电力，及
通过响应于检测到在所述第二频率下接收的所述电力而更改包含所述第一线圈的电路的特性来减少由所述第一线圈在所述第二频率下经由所述第二交变磁场接收的电力量。
25.根据权利要求22所述的媒体，其中所述代码在被执行时进一步使所述设备进行以下动作：
检测在所述第一频率下接收的电力，及
通过响应于检测到在所述第一频率下接收的所述电力而更改包含所述第二线圈的电路的特性来减少由所述第二线圈在所述第一频率下经由所述第一交变磁场接收的电力量。
26.根据权利要求22所述的媒体，其中所述代码在被执行时进一步使所述设备进行以下动作：
利用所述第一线圈以无线方式接收如由第一组无线电力要求界定的电力，及
利用所述第二线圈以无线方式接收如由第二不同组无线电力要求界定的电力。
27.一种用于接收无线电力的设备，所述设备包括：
第一装置，其用于从经配置以产生具有第一频率的第一交变磁场的第一发射器以无线方式接收电力；及
第二装置，其用于从经配置以产生具有高于所述第一频率的第二频率的第二交变磁场的第二发射器以无线方式接收电力，所述用于以无线方式接收电力的第二装置经定位以围封所述用于以无线方式接收电力的第一装置，当所述用于以无线方式接收电力的第一和第二装置经定位在所述第一和第二发射器的相应充电区内时，所述第一装置与所述第一发射器之间的第一耦合系数高于所述第二装置与所述第二发射器之间的第二耦合系数。
28.根据权利要求27所述的设备，其进一步包括用于阻挡在所述第二频率下由所述用于以无线方式接收电力的第一装置接收的能量的装置。
29.根据权利要求27所述的设备，其进一步包括：
用于检测在所述第二频率下接收的电力的装置；及
用于通过响应于检测到在所述第二频率下接收的所述电力而更改包含所述用于以无线方式接收电力的第一装置的电路的特性来减少由所述用于以无线方式接收电力的第一装置在所述第二频率下经由所述第二交变磁场接收的电力量的装置。
30.根据权利要求27所述的设备，其进一步包括：
用于检测在所述第一频率下接收的电力的装置；及
用于通过响应于检测到在所述第一频率下接收的所述电力而更改包含所述用于以无线方式接收电力的第二装置的电路的特性来减少由所述用于以无线方式接收电力的第二装置在所述第一频率下经由所述第一交变磁场接收的电力量的装置。
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