CN105932888B - 谐振式无线电源接收电路及其控制电路与方法 - Google Patents

谐振式无线电源接收电路及其控制电路与方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105932888B
CN105932888B CN201610088356.4A CN201610088356A CN105932888B CN 105932888 B CN105932888 B CN 105932888B CN 201610088356 A CN201610088356 A CN 201610088356A CN 105932888 B CN105932888 B CN 105932888B
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
rectification
impedance
output
wireless power
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.)
Active
Application number
CN201610088356.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105932888A (zh
Inventor
刘国基
魏维信
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.)
Richtek Technology Corp
Original Assignee
Richtek Technology Corp
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 Richtek Technology Corp filed Critical Richtek Technology Corp
Publication of CN105932888A publication Critical patent/CN105932888A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105932888B publication Critical patent/CN105932888B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308—Overvoltage protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提出一种谐振式无线电源接收电路，其具有一整流输出负载阻抗，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出；一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出；以及一回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接。另外，本发明还提出了一种谐振式无线电源接收电路的控制电路与方法。

Description

谐振式无线电源接收电路及其控制电路与方法
技术领域
本发明涉及一种谐振式无线电源接收电路，特别是指一种包含具有可调式阻抗匹配电路的谐振式无线电源接收电路。本发明也涉及控制谐振式无线电源接收电路的控制电路与方法。
背景技术
请参阅图1A的现有技术，图中示出了一种常见的谐振式无线电源系统1，包含谐振式无线电源发送电路20及谐振式无线电源接收电路30，其中谐振式无线电源发送电路20包含电源21，驱动电路22，阻抗匹配电路23，以及发送电路24。谐振式无线电源接收电路30则包含接收电路31，阻抗匹配电路32，整流电路33，直流直流转换电路34，以及负载35。
图1A中，谐振式无线电源发送电路20将电源功率发送至无线场(wireless field)40中(例如但不限于磁场，电场，电磁场)；发送至无线场40中的功率，谐振式无线电源接收电路30在无线场40中通过接收电路31与阻抗匹配电路32，在谐振作用之下，以例如但不限于耦合、感应或捕捉的方式来接收无线场40中的功率，并经整流电路33整流，再由直流直流转换电路34转换后，供应负载35，以达成无线功率传输。
请参阅图1B及图1C，图中示出了图1A现有技术谐振式无线电源接收电路30，其中接收电路与阻抗匹配电路的组合的两种实施例；图1B中的接收电路311与阻抗匹配电路321为并联谐振；图1C中的接收电路312与阻抗匹配电路322为串联谐振。
图1A～1C中所示的现有技术，其缺点在于，谐振式无线电源接收电路30中的电容器(如图1B及图1C中的C1)为固定电容值，因此其谐振频率亦为固定值，在偏离谐振(offresonance)的情况下，或是如图1A的谐振式无线电源发送电路20与谐振式无线电源接收电路30之间的距离太远，可能会有整流电路33的输出电压过低，造成耦接于其后的电路(如图1A中的直流直流转换电路34与负载35)无法正常工作的问题。
请参阅图2A-2B，图中示出了谐振式无线电源接收电路的另一种现有技术，谐振式无线电源接收电路30包含了1倍/2倍主动式整流器38(其详细电路如图2B)，该1倍/2倍主动整流器38可将无线感应接收的交流电压，以1倍或2倍的整流电压输出，以解决前述整流电路的输出电压过低的问题。
然而上述图2A,2B的现有技术的缺点在于，第一、该1倍/2倍主动整流器38的电路结构十分复杂，需要使用许多元件；第二、其电压调整的倍率选项仅有两种，但如前述，谐振式无线电源接收电路30以谐振方式接收到的功率数值并不确定，有可能在某些情况下，整流电路的输出电压1倍则过低、2倍则过高，导致耦接其后的后级电路无法正常工作或是损坏。
本发明相较于图1A～1C的现有技术，具有回授控制整流电路输出，可避免整流电路的输出电压过低的问题。
本发明相较于图2A-2B的现有技术，具有连续可调整的整流电路输出，可避免整流电路的输出电压过高或过低的问题，电路亦可使用较少的元件，相较于此现有技术而言，可降低制造成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种谐振式无线电源接收电路及其控制电路与方法。该谐振式无线电源接收电路具有连续可调整的整流电路输出，可避免整流电路的输出电压过高或过低的问题，电路亦可使用较少的元件，可降低制造成本。
为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种谐振式无线电源接收电路，其具有一整流输出负载阻抗(Load Impedance of Rectified Output)，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出(Rectified Output)，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载，其中该整流输出负载阻抗包括该直流直流转换电路的输入阻抗；以及一回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接，该回授及补偿控制电路根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出负载阻抗为一默认的阻抗值。
在一较佳实施例中，该回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接，该回授及补偿控制电路，根据该整流输出电压，产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出电压为一默认的电压值。
在一较佳实施例中，该回授及补偿控制电路，与该直流直流转换电路耦接；该回授及补偿控制电路，还根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一转换控制讯号，用以控制该直流直流转换电路的该输出电流，使得该整流输出电压不小于一默认的电压下限值。
在一较佳实施例中，该回授及补偿控制电路包含一比较电路，该比较电路将该整流输出电压与一参考电压相比较，该回授及补偿控制电路根据该比较电路的输出讯号，产生该阻抗控制讯号。
在一较佳实施例中，该回授及补偿控制电路包含一比较电路，该比较电路将该整流输出电压与一参考电压相比较，该回授及补偿控制电路根据该比较电路的输出讯号，产生该阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，使得该整流输出电压不大于一默认的电压上限值。
在一较佳实施例中，该可调式阻抗匹配电路包含至少一可变电容电路；该回授及补偿控制电路根据该阻抗控制讯号，调整该可变电容电路的电抗，以调整该可调式阻抗匹配电路的阻抗；其中所述可变电容电路，与该接收电路之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合；以及其中所述可变电容电路之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合。
在一较佳实施例中，该可变电容电路包含至少一可变电容器(varactor)；该回授及补偿控制电路根据该阻抗控制讯号，改变该可变电容器的电抗，以调整该可变电容电路的电抗。
在一较佳实施例中，该可变电容电路包括至少一开关与至少一电容器(capacitor)；所述开关与所述电容器之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合；该回授及补偿控制电路根据该阻抗控制讯号，控制所述开关的导通或不导通，以调整该可变电容电路的电抗。
为达上述目的，就另一个观点言，本发明也提供了回授及补偿控制电路，用以控制一谐振式无线电源接收电路，该谐振式无线电源接收电路，其具有一整流输出负载阻抗(Load Impedance of RectifiedOutput)，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出(RectifiedOutput)，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载，其中该整流输出负载阻抗包括该直流直流转换电路的输入阻抗；其中该回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接，该回授及补偿控制电路包含：一参考电压产生器，根据该整流输出电流，产生第一参考电压，其中该第一参考电压对应于该整流输出电流与一默认的阻抗值相乘；以及一阻抗控制器，根据该整流输出电压与该第一参考电压产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，使得该整流输出电压对应于该第一参考电压，以调节该整流输出负载阻抗于该默认的阻抗值。
为达上述目的，就再一个观点言，本发明提供了一种控制谐振式无线电源接收电路的方法，该谐振式无线电源接收电路具有一整流输出负载阻抗(Load Impedance ofRectified Output)，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出(Rectified Output)，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载，其中该整流输出负载阻抗包括该直流直流转换电路的输入阻抗；其中该控制方法包含：根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一阻抗控制讯号；以及根据该阻抗控制讯号，控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出负载阻抗为一默认的阻抗值。
为达上述目的，就再一个观点言，本发明提供了一种谐振式无线电源接收电路，包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出(Rectified Output)，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载；以及一回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接，该回授及补偿控制电路，根据该整流输出电压，产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出电压于一默认的电压值。
为达上述目的，就再一个观点言，本发明提供了一种回授及补偿控制电路，用以控制一谐振式无线电源接收电路，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出(Rectified Output)，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；以及一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载；其中该回授及补偿控制电路与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接；该回授及补偿控制电路包含：一比较电路，根据该整流输出电压与第一参考电压产生一误差放大讯号；以及一阻抗控制器，根据该误差放大讯号，产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出电压于一默认的电压值。
为达上述目的，就再一个观点言，本发明提供了一种控制谐振式无线电源接收电路的方法，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出(RectifiedOutput)，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；以及一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载；该控制方法包含：根据该整流输出电压，产生一阻抗控制讯号；以及根据该阻抗控制讯号，控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出电压为一默认的电压值。
以下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1A,1B及1C显示一种现有技术的谐振式无线电源接收电路及其相关电路的示意图；
图2A-2B显示另一种现有技术的谐振式无线电源接收电路；
图3显示本发明的谐振式无线电源接收电路的一实施例方块图，以及谐振式无线电源系统示意图；
图4A显示本发明的谐振式无线电源接收电路的另一实施例方块图；
图4B显示本发明的谐振式无线电源接收电路，其中回授及补偿控制电路的一实施例方块图；
图5显示本发明的谐振式无线电源接收电路的等效电路模型；
图6,7为对应于图5电路的仿真曲线图；
图8显示本发明的谐振式无线电源接收电路的另一实施例；
图9A,9B为对应于图8电路的讯号波形示意图。
图10A显示本发明的谐振式无线电源接收电路的另一实施例。
图10B显示本发明的谐振式无线电源接收电路，其中回授及补偿控制电路的一实施例方块图；
图11为对应于图10A,10B电路的讯号波形示意图；
图图12A显示本发明的谐振式无线电源接收电路的另一实施例；
图12B显示本发明的谐振式无线电源接收电路，其中回授及补偿控制电路的一实施例方块图；
图13为对应于图12A,12B电路的讯号波形示意图；
图14A-14D及图15A-15E显示本发明的谐振式无线电源接收电路，其中接收电路与可调式阻抗匹配电路的组合的几个实施例；
图16显示本发明的谐振式无线电源接收电路，其中可变电容电路的一种实施例；
图17A-17D显示本发明的谐振式无线电源接收电路，其中可变电容电路的另外几种实施例。
图中符号说明
1,2,3 谐振式无线电源系统
20 谐振式无线电源发送电路
21 电源
22 驱动电路
23 阻抗匹配电路
24 发送电路
30,30’,30” 谐振式无线电源接收电路
31,311,312 接收电路
32,321,322 阻抗匹配电路
33 整流电路
34 直流直流转换电路
35 负载
350 电池
36 可调式阻抗匹配电路
361,362,363 可变电容电路
37,37’,37” 回授与补偿控制电路
370 可变电容电路
371 比较电路
372 参考电压产生器
373,373’,373” 阻抗控制电路
38 1倍/2倍主动式整流电路
40 无线场
50～53 谐振式无线电源系统
61～69 谐振式无线电源接收电路
C1,Cd,Cd1,Cdn,Cs 阻抗匹配电容
CDC 直流阻隔电容
D1 可变电容器
IBAT 充电电流
IBCC 固定电流模式充电电流值
ISEN 与整流输出电流IRECT相关的讯号
L1,Ls 接收线圈
Node1,Node2 端点
RB 直流偏压电阻
RL 等效负载电阻
Rs 杂散电阻
S1,Sn 开关
VBAT 电池充电电压
VCTRL,VCTRL1,VCTRL2 阻抗控制讯号
VE 误差讯号
Vin 等效电源
VO 等效输出电压
VRECT 整流输出电压
VREF 参考电压
VSEN 与整流输出电压VRECT相关的讯号
ZRECT 整流输出负载阻抗
Zo 输出阻抗
具体实施方式
请参阅图3，图中所示为谐振式无线电源系统3，包含谐振式无线电源发送电路20，以及谐振式无线电源接收电路30，其中谐振式无线电源发送电路20可为图1A中的谐振式无线电源发送电路20，而谐振式无线电源接收电路30为本发明的一个实施例。
图3中，谐振式无线电源接收电路30包含接收电路31，可调式阻抗匹配电路36，其与接收电路31耦接，整流电路33，其与可调式阻抗匹配电路36及接收电路31耦接，直流直流转换电路34，其与整流电路33耦接，负载35，其与直流直流转换电路34耦接。
图3中谐振式无线电源发送电路20将电源功率发送至无线场40中(例如但不限于磁场，电场，电磁场)；发送至无线场40中的功率，由谐振式无线电源接收电路30在无线场40中，通过接收电路31与可调式阻抗匹配电路36的谐振作用，以例如但不限于耦合、感应或捕捉的方式来接收无线场40中的功率，并经整流电路33整流，再经直流直流转换电路34转换后，产生直流转换输出至负载35，以达成无线功率传输；其中，直流直流转换电路34可为例如但不限于充电电路(charger)，负载35可为例如但不限于电池或是其他种类的具有操作功能的电路；图3中，本发明的谐振式无线电源接收电路30还包含了回授及补偿控制电路37，回授及补偿控制电路37与整流电路33及可调式阻抗匹配电路36，且/或直流直流转换电路34耦接，其可根据多种讯号，产生阻抗控制讯号以控制可调式阻抗匹配电路36且/或直流直流转换电路34，其细节详述于后。
由于如图3所示的谐振式无线电源系统3采用谐振的原理，因此：谐振式无线电源发送电路20送出的谐振频率偏移原设定的谐振频率，或接收端耦合位置不同，或是多个谐振式无线电源接收电路同时耦合接收功率等等情形之下，可能会发生偏离谐振(offresonance)。偏离谐振若未做修正或控制，会导致功率耗损，或是接收电压过低(例如但不限于本实施例的整流电路33的整流输出电压)，造成后级电路无法正常工作(例如但不限于本实施例的直流直流转换电路34以及负载35)。此外，谐振式无线电源发送电路与振式无线电源接收电路的距离也可能导致接收电压过低或过高；再者，由于无线电源传输的应用愈来愈广泛，在某些场合中，谐振式无线电源接收电路30亦可能接收到其他非对应的谐振式无线电源系统所送出的无线功率，例如但不限于其他不同种类的谐振式无线电源系统，或是其他无线通信系统等的发送电路所送出的无线功率(例如但不限于NFC,Near FieldCommunication近场通讯)，在这些未预期的情况下，谐振式无线电源接收电路30感应接收进来的电压有可能太大(例如但不限于本实施例的整流电路33的整流输出电压)，而任何原因导致的电压过高，都可能造成谐振式无线电源接收电路30的内部电路或负载(例如但不限于本实施例的直流直流转换电路34以及负载35)损坏。
图3中，本发明提出的谐振式无线电源接收电路30通过回授及补偿控制电路37，用以控制可调式阻抗匹配电路36，且/或控制直流直流转换电路34，可以使谐振式无线电源接收电路30达成数种控制模式，以克服上述的缺点，细节将详述于后。
请参阅图4A，谐振式无线电源系统50包含谐振式无线电源发送电路20及本发明的谐振式无线电源接收电路的一种更具体的实施例(谐振式无线电源接收电路30)，本实施例可达成“固定整流输出负载阻抗”(Constant Load Impedance of Rectified Output)的控制方式。图4A中谐振式无线电源接收电路30包含接收电路31，该接收电路31包含至少一接收线圈L1；可调式阻抗匹配电路36，其与接收电路31耦接，该可调式阻抗匹配电路36及该接收电路31接收一无线功率并产生一谐振输出；整流电路33，其与可调式阻抗匹配电路36及接收电路31耦接，整流电路33将该谐振输出整流成为一整流输出，该整流输出包括整流输出电压VRECT以及整流输出电流IRECT；直流直流转换电路34，其与整流电路33耦接；负载35，其与直流直流转换电路34耦接，直流直流转换电路34将整流输出转换成为一直流转换输出，传送至负载35，其中该整流输出的后级电路构成对该整流输出而言的负载阻抗(整流输出负载阻抗)，此整流输出负载阻抗例如但不限于为或包括该直流直流转换电路34的输入阻抗；以及回授及补偿控制电路37，其与整流电路33及可调式阻抗匹配电路36耦接，回授及补偿控制电路37根据整流输出电压VRECT以及整流输出电流IRECT，产生阻抗控制讯号VCTRL，用以控制可调式阻抗匹配电路36的阻抗，以调节整流输出负载阻抗为一默认的阻抗值(所述“默认”的阻抗值可为一固定值、或可调整的可变动值，下同。)在一实施例中，该默认的阻抗值较佳为不小于一参考阻抗值；在一实施例中，该整流输出负载阻抗较佳为一固定值，以达成固定整流输出负载阻抗(Constant Load Impedance of Rectified Output)的控制方式。
请参阅图4B，图中所示为如图4A中本发明的谐振式无线电源接收电路，其中回授及补偿控制电路的一种更具体的实施例(回授及补偿控制电路37)。图4B中回授及补偿控制电路37包含参考电压产生器372，以及阻抗控制电路373，其与参考电压产生器372耦接；其中参考电压产生器372根据与整流输出电流IRECT相关的讯号ISEN产生一参考电压VREF，此参考电压VREF对应于整流输出电压VRECT的目标值，例如但不限于对应于整流输出电流IRECT与一默认的阻抗值的乘积；阻抗控制电路373根据参考电压VREF以及与整流输出电压VRECT相关的讯号VSEN，产生阻抗控制讯号VCTRL，用以控制可调式阻抗匹配电路36的阻抗，使得整流输出电压VRECT与整流输出电流IRECT，以及整流输出负载阻抗的关系，如下式所示：
VRECT＝ZRECT×IRECT
其中ZRECT为整流输出负载阻抗的上述默认阻抗值；在一实施例中，该默认的阻抗值较佳为不小于一参考阻抗值；在一实施例中，该整流输出负载阻抗较佳宜调节为一固定值，以达成固定整流输出负载阻抗(Constant Load Impedance of Rectified Output)的控制方式。
请参阅图5，图中示出了本发明的谐振式无线电源接收电路的等效电路示意图，等效电路30包含由接收电路感应输入的等效电源Vin，接收电路的接收线圈的等效电路Ls，阻抗匹配电容Cs，可调式阻抗匹配电容Cd(举例而言，Cs与Cd组合而成前述实施例的可调式阻抗匹配电路36)，回路中的杂散电阻Rs，谐振接收后的等效输出电压Vo(例如但不限于前述实施例的整流电路33的整流输出电压；其中整流电路的小讯号等效电路为短路)，以及负载等效电阻RL(例如但不限于包含前述实施例的直流直流转换电路34的等效输入阻抗)。
图6所示为图5的等效电路30的等效输出电压Vo的电压增益曲线图，在例如但不限于6.18MHz的操作频率下(如图中箭号处)，Cd为不同电容值时，如图中所示的1pF、100pF、200pF、300pF，等效电路30的电压增益为4条不同的曲线，图中显示，在例如但不限于6.18MHz的操作频率下，通过控制Cd可改变谐振式无线电源接收电路的电压增益。
图7为图5的等效电路30的等效输出电压Vo曲线图，图中所示为不同Cd值之下(如图中所示的200pF、400pF、600pF、800pF)，相对于负载电阻值的电压曲线；图中显示，负载等效电阻RL值较高时(例如但不限于100欧姆或以上)，改变电容Cd可以使等效输出电压Vo具有较大的变化。
请参阅图8，图8示出了本发明的谐振式无线电源接收电路的更具体的实施例(谐振式无线电源接收电路51)，谐振式无线电源接收电路51包含可调式阻抗匹配电路36，在本实施例中，可调式阻抗匹配电路36包括例如但不限于图中所示，由阻抗匹配电容Cs、Cd1～Cdn，以及相对应的开关S1～Sn，所述元件组成了可变电容电路，通过控制可调式阻抗匹配电路36的阻抗(例如但不限于通过控制图中所示的开关S1～Sn的导通或不导通)，可达成如前述的电压或电压增益的变化；其他种类的可调式阻抗匹配电路的实施方式将于后详述。谐振式无线电源接收电路51还包含了整流电路33(例如但不限于图中所示的全波整流器)，负载35(例如但不限于图中所示的电池350)，以及直流直流转换电路34(此处直流直流转换电路34的功能为充电电路)。
图8中谐振式无线电源接收电路51经感应接收的电源经全波整流滤波之后可得整流输出电压VRECT，整流输出电流IRECT。谐振式无线电源接收电路51并且具有输出阻抗Zo，其为负载(例如图标的电池350)的等效阻抗，以及整流输出负载阻抗ZRECT，其为整流输出所见的整体负载(例如但不限于图中所示的直流直流转换电路34及电池350)的等效阻抗。
请继续参阅图8，如前述，回授及补偿控制电路(可如图4B的回授及补偿控制电路37)，根据整流输出电流IRECT的电流值，通过改变可调式阻抗匹配电路36的等效阻抗(在图8中，可控制图中所示的开关S1～Sn的导通或不导通)，以控制整流输出电压VRECT，使得整流输出电压VRECT与整流输出电流IRECT，以及整流输出负载阻抗的关系，如下式所示：
VRECT＝ZRECT×IRECT
其中ZRECT为整流输出负载阻抗的默认的阻抗值；在一实施例中，该默认的阻抗值较佳为不小于一参考阻抗值；在一实施例中，该整流输出负载阻抗较佳宜调节为一固定值(例如但不限于图7所示的100欧姆)，以达成固定整流输出负载阻抗(Constant LoadImpedance of Rectified Output)的控制方式。
上述本发明的固定整流输出负载阻抗的控制方式，可让谐振式无线电源接收电路51获得较大的电压，或电压增益变化，使得即使在如前述的偏离谐振或因谐振式无线电源发送电路与振式无线电源接收电路的距离太远等其他较为不利的接收条件之下，后级电路(例如但不限于图中所示的直流直流转换电路34及电池350)仍得以获得较佳的工作电压，且/或可以获得较佳的电源传输效率。
图9A为图8在时间轴上的电压与电流仿真示意图，VRECT为整流输出电压，IRECT为整流输出电流，VBAT为电池充电电压，IBAT为电池充电电流。如图所示，在5S到17S之间，充电电路34操作在例如但不限于图中的恒定电流模式(CC mode,Constant Current Mode)，电池350的充电电流IBAT为一定值，同时由于不断地有充电电流IBAT流入电池350，电池350的充电电压VBAT为一固定斜率上升，在控制整流输出负载阻抗成为一默认的阻抗值ZRECT的前提之下，整流输出电压VRECT以及整流输出电流IRECT亦呈现固定斜率上升的波形，因此其整流输出负载阻抗可如图9B所示，在5S到17S之间，维持默认的阻抗值ZRECT(例如图中所示的固定值100欧姆)，使得如图8的谐振式无线电源接收电路51可获得如前所述固定整流输出负载阻抗的控制方式的优点。
除了调节整流输出负载阻抗于默认的固定值，以达成最佳的电源传输效率之外，本发明也可以做另一种应用。请参阅图8，以此谐振式无线电源接收电路51为例，在某些情况下，整流输出电压VRECT可能无法达到后级电路(例如但不限于图中所示的直流直流转换电路34)所需的电压，造成整体电路无法工作而失效，其原因例如可能是因为直流直流转换电路34的输出电流过大，或是由于前述的不利于接收的种种因素，而使得感应接收到的功率太小所致；对此，本发明提出一种固定整流输出电压(Constant VRECT)的控制方式，可避免上述的问题，细节详述如后。
请参阅图10A，谐振式无线电源系统52包含谐振式无线电源发送电路20及谐振式无线电源接收电路30’，其中谐振式无线电源接收电路30’为本发明的另一个实施例。本实施例可达成固定整流输出电压(Constant VRECT)的控制方式。本实施例与图4A的实施例类似，其主要差别为，图10A中本实施例的回授及补偿控制电路37相较于图4A的实施例而言，减少了与整流输出电流有关的讯号输入。
图10B示出了图10A中回授及补偿控制电路一种更具体的实施方式(回授及补偿控制电路37’)，回授及补偿控制电路37’包含一比较电路371与一阻抗控制电路373’，比较电路371将与整流输出电压VRECT相关的讯号VSEN(例如但不限于为VRECT本身或VRECT的分压)与参考电压VREF做比较，产生一误差讯号VE，阻抗控制电路373’根据误差讯号VE产生阻抗控制讯号VCTRL，用以控制可调式阻抗匹配电路36的阻抗，使得整流输出电压VRECT维持在一默认的电压值(所述“默认”的电压值可为一固定值、或可调整的可变动值，下同)；在一实施例中，该默认的电压值较佳为一固定值，以达成固定整流输出电压(Constant VRECT)的控制方式。
其中VRECT参考电压设定如以下算式所示：
其中ZRECT为整流输出负载阻抗的默认的阻抗值，VBAT为电池电压(其中电池例如可为图8的电池350)，IBCC为充电电路(此处充电电路对应于前述的直流直流转换电路34，下同)操作于固定电流充电模式时的充电电流值；上述的模拟结果如图11所示，充电电路操作在固定电流充电模式或是固定电压充电模式下，整流输出电压VRECT皆维持在一固定电压值。
此外，图10A,10B所示的实施例，亦可应用于过高压保护(OvervoltageProtection)以保护系统电路。如前所述，由于种种原因(例如但不限于因为接收到其他非对应的谐振式无线电源系统(未示出)所发送出的无线功率)，有可能造成谐振式无线电源接收电路30的输出电压(例如但不限于整流输出电压VRECT)过高，以致后级电路的损坏，而本实施例可解决此一问题。回授及补偿控制电路37的比较电路371，将与整流输出电压VRECT相关的讯号VSEN与参考电压VREF相比较，当VSEN趋近于或大于参考电压VREF时，回授及补偿控制电路37可控制可调式阻抗匹配电路36的阻抗，以使整流输出电压VRECT降低，以达成过高压保护的功效。
请参阅图12A，谐振式无线电源系统53包含谐振式无线电源发送电路20及谐振式无线电源接收电路30”，其中谐振式无线电源接收电路30”为本发明的另一个实施例。本实施例可达成保证最低整流输出电压(Minimum VRECT)的控制方式。本实施例与图4A的实施例类似，其主要差别为，图12A中本实施例的回授及补偿控制电路37”相较于图4A的实施例而言，增加了一输出，耦接于直流直流转换电路34，而本实施例的主要用意，在于根据整流输出电压VRECT以及整流输出电流IRECT，产生阻抗控制讯号VCTRL1以及转换控制讯号VCTRL2，其中阻抗控制讯号VCTRL1，用以控制可调式阻抗匹配电路36的阻抗，转换控制讯号VCTRL2，用以控制(例如但不限于降低)直流直流转换电路34的输出电流(例如但不限于充电电路的充电电流)，使得该整流输出电压VRECT不小于一默认的电压值，达成保证最低整流输出电压(Minimum VRECT)的控制方式，以解决前述整流输出电压VRECT不足造成的整体电路失效问题。此外，当整流输出电压VRECT高于该默认的电压值时，直流直流转换电路34的输出电流可维持在正常设定值；上述的最低整流输出电压(Minimum VRECT)的控制方式，可以搭配前述的固定整流输出负载阻抗的控制方式，或固定整流输出电压的控制方式操作。
请参阅图12B，图中示出上述回授及补偿控制电路37”的一具体实施例，回授及补偿控制电路37包含比较电路371，以及阻抗控制电路373”；其中比较电路371将与整流输出电压VRECT相关的讯号VSEN与参考电压VREF相比较，产生一误差讯号VE，阻抗控制电路373”根据误差讯号VE以及与整流输出电流IRECT相关的讯号ISEN，产生阻抗控制讯号VCTRL1以及转换控制讯号VCTRL2。
图13标出图12A、12B电路示意图的仿真结果，其为保证最低整流输出电压(Minimum VRECT)的控制方式，搭配固定整流输出电压(Constant VRECT)的控制方式的使用情况，如图13中的T1～T2的区间，若直流直流转换电路34的输出电流太大(如前述的电池充电电流IBAT)会造成整流输出电压VRECT下降，当整流输出电压VRECT下降到默认的参考电压VREF时，通过回授及补偿控制电路37的控制，在图中的T2～T3的区间，可减少电池充电电流IBAT以维持整流输出电压VRECT在最低电压(例如但不限于该默认的参考电压VREF)，使系统能持续正常运作；而在图中T1～T3的区间之外，则为固定整流输出电压(ConstantVRECT)的控制方式。
如前所述的可调式匹配电路，并不限于图8中的举例，请参阅图14A～14D、15A～15E，图14A～14D、15A～15E所示为本发明的谐振式无线电源接收电路61～69，其中可调式阻抗匹配电路36与接收电路31以不同形式组合的可能的实施例，其中可调式阻抗匹配电路36包含至少一可变电容电路(例如361～363)，可调式阻抗匹配电路36的可变电容电路与接收电路31，且/或阻抗匹配电容(例如C1)，可为串联，并联，或为串联与并联的组合。
图14A中所示的可调式阻抗匹配电路36与接收电路31为串联，其中可调式阻抗匹配电路36包含可变电容电路361与阻抗匹配电容C1，可变电容电路361与阻抗匹配电容C1并联；图14B中所示的可调式阻抗匹配电路36与接收电路31串联，其中可调式阻抗匹配电路36包含可变电容电路361；图14C中所示的可调式阻抗匹配电路36与接收电路31并联，其中可调式阻抗匹配电路36包含可变电容电路361与阻抗匹配电容C1，可变电容电路361与阻抗匹配电容C1并联；图14D中所示的可调式阻抗匹配电路36与接收电路31并联，其中可调式阻抗匹配电路36包含可变电容电路361。
图15A～15E中所示的可调式阻抗匹配电路36与接收电路31为串联与并联的组合。图15A中所示的可调式阻抗匹配电路36包含可变电容电路361及阻抗匹配电容C1，接收电路31与阻抗匹配电容C1并联之后，再与可变电容电路361串联；图15B中所示的可调式阻抗匹配电路36包含可变电容电路361及阻抗匹配电容C1，接收电路31与可变电容电路361并联，再与阻抗匹配电容C1串联；图15C中所示的可调式阻抗匹配电路36包含可变电容电路361及362，接收电路31与可变电容电路361并联，再与可变电容电路362串联。图15D中所示的可调式阻抗匹配电路36包含可变电容电路361及362，接收电路31与可变电容电路362串联之后，再与可变电容电路361并联。
图15E中所示的可调式阻抗匹配电路36包含可变电容电路361、362及363，其中可变电容电路361、362及363以π形组合后与接收电路31并联。
上述为可调式阻抗匹配电路36与接收电路31的几种可能的链接组合，此处所举的组合仅为举例而非限制。
前述的各可变电容电路(例如但不限于图14A～14D、15A～15E中的可变电容电路361～363)，其可以包含例如但不限于可变电容器(varactor)或电容器与开关的组合，其具体实施方式详述如后。
请参阅图16，图中所示为前述的可变电容电路，包含电容器与开关组合的一具体实施例，图16中可变电容电路370包含阻抗匹配电容Cd1～Cdn，以及开关S1～Sn，其中n≧1，Cd1～Cdn，与开关S1～Sn分别串联之后并联形成一电容器与开关网络，通过控制开关的导通与不导通(例如通过前述的阻抗控制讯号)，可以改变可变电容电路370的电抗或阻抗。
前述的可变电容电路370仅为举例，其亦可为电容器与开关的其他形式的组合，例如在Node1与Node2之间再并联或串联一个以上的固定电容器；或是Cd1～Cdn，与开关S1～Sn分别并联之后串联形成一电容器与开关网络；或是串联的电容器与开关组，与并联的电容器与开关组，互相为并联或串联或并联与串联的组合；上述的举例与其他更多可能的电容器与开关的组合，只要能通过控制开关的导通与不导通，而改变可变电容电路370的电抗或阻抗，即符合本发明的精神，所述变化为本领域技术人员所熟知，在此不予赘述。
请参阅图17A～17D，图中所示为可变电容电路(例如但不限于图14A～14D、15A～15E中的可变电容电路361～363)的另一类别的具体实施例，其包含至少一可变电容器(如图17A-17D中的D1)。
在一实施例中，举例而言，可变电容器可为一种电压控制可变电容器，通过对其施加不同的反向偏压(reverse bias)，可改变其电容值。由于上述的电压控制可变电容器需要直流偏压的操作控制，可变电容电路可根据实际应用电路上的直流偏压电压耦接需求，可以包含直流偏压电阻以及直流阻隔电容，例如但不限于以下的不同形式：图17A中所示的可变电容电路364，包含可变电容器D1，直流偏压电阻RB以及直流阻隔电容CDC；图17B中所示的可变电容电路365，包含可变电容器D1及直流偏压电阻RB；图17C中所示的可变电容电路366，包含可变电容器D1及直流阻隔电容CDC；图17D中所示的可变电容电路367，包含可变电容器D1；上述的可变电容电路364～367，皆可通过改变VCTRL与D1顺向端的电压差而控制可变电容电路的电抗及阻抗。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，亦可以组合应用；举其中一例，保证最低整流输出电压的控制方式和过高压保护的控制方式可以并用，使整流输出电压不低于保证的最低值、但也不高于一上限值。在此情况下，回授及补偿控制电路可包含两组比较电路，与不同的参考电压相比较。再举一例，固定整流输出负载阻抗的控制方式，也可以和过高压保护的控制方式并用，使整流输出电压不高于一上限值。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。

Claims (20)

1.一种谐振式无线电源接收电路，其具有一整流输出负载阻抗，其特征在于，该谐振式无线电源接收电路包含：
一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；
一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；
一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；
一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载，其中该整流输出负载阻抗包括该直流直流转换电路的输入阻抗；以及
一回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接，该回授及补偿控制电路根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出负载阻抗于一默认的阻抗值。
2.一种谐振式无线电源接收电路，其特征在于，包含：
一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；
一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；
一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；
一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载；以及
一回授及补偿控制电路，与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接，该回授及补偿控制电路，根据该整流输出电压，产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出电压于一默认的电压值；其中，该回授及补偿控制电路，还与该直流直流转换电路耦接；该回授及补偿控制电路，还根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一转换控制讯号，用以控制该直流直流转换电路的一输出电流，使得该整流输出电压不小于一默认的电压下限值。
3.如权利要求1所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该回授及补偿控制电路，与该直流直流转换电路耦接；该回授及补偿控制电路，还根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一转换控制讯号，用以控制该直流直流转换电路的一输出电流，使得该整流输出电压不小于一默认的电压值。
4.如权利要求2所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该回授及补偿控制电路包含一比较电路，该比较电路将该整流输出电压与一参考电压相比较，该回授及补偿控制电路根据该比较电路的输出讯号，产生该阻抗控制讯号。
5.如权利要求1至3中任一项所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该回授及补偿控制电路包含一比较电路，该比较电路将该整流输出电压与一参考电压相比较，该回授及补偿控制电路根据该比较电路的输出讯号，产生该阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，使得该整流输出电压不大于一默认的电压上限值。
6.如权利要求1至2中任一项所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该可调式阻抗匹配电路包含至少一可变电容电路；该回授及补偿控制电路根据该阻抗控制讯号，调整该可变电容电路的电抗，以调整该可调式阻抗匹配电路的阻抗；其中所述可变电容电路，与该接收电路之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合；以及其中所述可变电容电路之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合。
7.如权利要求6所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该可变电容电路包含至少一可变电容器；该回授及补偿控制电路根据该阻抗控制讯号，改变该可变电容器的电抗，以调整该可变电容电路的电抗。
8.如权利要求6所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该可变电容电路包括至少一开关与至少一电容器；所述开关与所述电容器之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合；该回授及补偿控制电路根据该阻抗控制讯号，控制所述开关的导通或不导通，以调整该可变电容电路的电抗。
9.一种回授及补偿控制电路，用以控制一谐振式无线电源接收电路，该谐振式无线电源接收电路具有一整流输出负载阻抗，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；以及一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载，其中该整流输出负载阻抗包括该直流直流转换电路的输入阻抗；其中该回授及补偿控制电路与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接；其特征在于，该回授及补偿控制电路包含：
一参考电压产生器，根据该整流输出电流，产生第一参考电压，其中该第一参考电压对应于该整流输出电流与一默认的阻抗值相乘；以及
一阻抗控制器，根据该整流输出电压与该第一参考电压产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，使得该整流输出电压对应于该第一参考电压，以调节该整流输出负载阻抗于该默认的阻抗值。
10.一种回授及补偿控制电路，用以控制一谐振式无线电源接收电路，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；以及一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载；其中该回授及补偿控制电路与该整流电路及该可调式阻抗匹配电路耦接；其特征在于，该回授及补偿控制电路包含：
一第一比较电路，根据该整流输出电压与第一参考电压产生一误差放大讯号；以及
一阻抗控制器，根据该误差放大讯号，产生一阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出电压于一默认的电压值；
其中，该回授及补偿控制电路还与该直流直流转换电路耦接；该回授及补偿控制电路，还包含：
一第二比较电路，将该整流输出电压与第二参考电压相比较；
其中该阻抗控制器还根据该第二比较电路的输出讯号及该整流输出电流，产生该阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以及产生一转换控制讯号，控制该直流直流转换电路的一输出电流，使得该整流输出电压不小于一默认的电压下限值。
11.如权利要求9所述的回授及补偿控制电路，其中，该回授及补偿控制电路与该直流直流转换电路耦接；该回授及补偿控制电路，还包含：
一第二比较电路，将该整流输出电压与第二参考电压相比较；
其中该阻抗控制器还根据该第二比较电路的输出讯号及该整流输出电流，产生该阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以及产生一转换控制讯号，控制该直流直流转换电路的一输出电流，使得该整流输出电压不小于一默认的电压下限值。
12.如权利要求9至10中任一项所述的回授及补偿控制电路，其中，该回授及补偿控制电路与该直流直流转换电路耦接；该回授及补偿控制电路，还包含：
一第二比较电路，将该整流输出电压与第二参考电压相比较；
其中，该阻抗控制器还根据该第二比较电路的输出讯号，产生该阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，使得该整流输出电压不大于一默认的电压上限值。
13.一种控制谐振式无线电源接收电路的方法，该谐振式无线电源接收电路具有一整流输出负载阻抗，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；以及一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载，其中该整流输出负载阻抗包括该直流直流转换电路的输入阻抗；其特征在于，该控制方法包含：
根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一阻抗控制讯号；以及
根据该阻抗控制讯号，控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出负载阻抗为一默认的阻抗值。
14.一种控制谐振式无线电源接收电路的方法，该谐振式无线电源接收电路包含：一接收电路，该接收电路包含至少一接收线圈；一可调式阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该可调式阻抗匹配电路及该接收电路接收一无线功率并产生一谐振输出；一整流电路，与该可调式阻抗匹配电路及该接收电路耦接，该整流电路将该谐振输出整流成为一整流输出，该整流输出包括一整流输出电压及一整流输出电流；以及一直流直流转换电路，与该整流电路及一负载耦接，该直流直流转换电路将该整流输出转换成为一直流转换输出，传送至该负载；其特征在于，该控制方法包含：
根据该整流输出电压，产生一阻抗控制讯号；
根据该阻抗控制讯号，控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，以调节该整流输出电压为一默认的电压值；
根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一转换控制讯号；以及
根据该转换控制讯号，控制该直流直流转换电路的一输出电流，使得该整流输出电压不小于一默认的电压下限值。
15.如权利要求13所述的控制谐振式无线电源接收电路的方法，其中，还包含：
根据该整流输出电压以及该整流输出电流，产生一转换控制讯号；以及
根据该转换控制讯号，控制该直流直流转换电路的一输出电流，使得该整流输出电压不小于一默认的电压下限值。
16.如权利要求13所述的控制谐振式无线电源接收电路的方法，其中，产生该阻抗控制讯号的步骤包含：
将该整流输出电压与一第一参考电压相比较；以及
根据该比较的结果产生该阻抗控制讯号。
17.如权利要求13至15中任一项所述的控制谐振式无线电源接收电路的方法，其中，该控制方法还包含：
将该整流输出电压与一第二参考电压相比较；以及
根据所述比较的结果产生该阻抗控制讯号，用以控制该可调式阻抗匹配电路的阻抗，使得该整流输出电压不大于一默认的电压上限值。
18.如权利要求13至15中任一项所述的控制谐振式无线电源接收电路的方法，
其中，该可调式阻抗匹配电路包含至少一可变电容电路；其中所述可变电容电路，与该接收电路之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合；其中，所述可变电容电路之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合；
其中，该控制方法还包含，根据该阻抗控制讯号，改变该可变电容电路的电抗，以调整该可调式阻抗匹配电路的阻抗。
19.如权利要求18所述的控制谐振式无线电源接收电路的方法，
其中，该可变电容电路包含至少一可变电容器；
其中，该控制方法还包含，根据该阻抗控制讯号，改变该可变电容器的电抗，以调整该可变电容电路的电抗。
20.如权利要求18所述的控制谐振式无线电源接收电路的方法，
其中，该可变电容电路包括至少一开关与至少一电容器；所述开关与所述电容器之间，为串联，或并联，或串联与并联的组合；
其中，该控制方法还包含，根据该阻抗控制讯号，控制所述开关的导通或不导通，以调整该可变电容电路的电抗。
CN201610088356.4A 2015-02-26 2016-02-17 谐振式无线电源接收电路及其控制电路与方法 Active CN105932888B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562121461P 2015-02-26 2015-02-26
US62/121,461 2015-02-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105932888A CN105932888A (zh) 2016-09-07
CN105932888B true CN105932888B (zh) 2018-11-09

Family

ID=56798411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610088356.4A Active CN105932888B (zh) 2015-02-26 2016-02-17 谐振式无线电源接收电路及其控制电路与方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9853486B2 (zh)
CN (1) CN105932888B (zh)
TW (1) TWI626827B (zh)

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10811908B2 (en) 2014-09-25 2020-10-20 Supply, Inc. System and method for wireless power reception
TWI591952B (zh) * 2015-05-15 2017-07-11 立錡科技股份有限公司 諧振式無線電源接收電路及其控制電路與無線電源轉換方法
US10063103B2 (en) * 2015-07-02 2018-08-28 Ningbo WeiE Electronic Technology Co., Ltd Contactless power transmission device and power transmission method thereof
US9985442B2 (en) * 2015-09-24 2018-05-29 Qualcomm Incorporated Wireless power transfer receiver having closed loop voltage control
EP3465871B1 (en) * 2016-05-27 2022-01-19 WiTricity Corporation Voltage regulation in wireless power receivers
KR20190038587A (ko) 2016-08-26 2019-04-08 누커런트, 인코포레이티드 무선 커넥터 시스템
CN106356854B (zh) * 2016-09-14 2018-09-11 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 一种基于控制模式切换的upfc电压稳定控制策略
US20180083473A1 (en) * 2016-09-16 2018-03-22 Qualcomm Incorporated Variable capacitor series tuning configuration
US20180102675A1 (en) * 2016-10-11 2018-04-12 Qualcomm Incorporated Hybrid rectification for wireless power
CN107959358B (zh) * 2016-10-17 2020-05-05 宁波微鹅电子科技有限公司 一种无线充电装置的控制方法及无线充电装置
US10164481B2 (en) * 2016-11-21 2018-12-25 Witricity Corporation Current shunt monitor
CN108347101A (zh) * 2017-01-22 2018-07-31 立锜科技股份有限公司 多模式无线电源接收电路及其控制方法
US20180233942A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-16 Apple Inc. Wireless Charging System With Protection Circuitry
US20190356170A1 (en) * 2017-03-10 2019-11-21 Mitsubishi Electric Engineering Company, Limited Resonance-type power reception device
US10277059B2 (en) * 2017-04-24 2019-04-30 Witricity Corporation Wireless battery charger
US10798665B2 (en) 2017-06-06 2020-10-06 Supply, Inc. Method and system for wireless power delivery
KR102378002B1 (ko) 2017-06-06 2022-03-24 서플라이, 인크. 무선 전력 전달을 위한 방법 및 시스템
US11178625B2 (en) 2017-06-06 2021-11-16 Supply, Inc. Method and system for wireless power delivery
US10693326B2 (en) * 2017-07-27 2020-06-23 Electronics And Telecommunications Research Institute Wireless power receiving apparatus controlling effective load resistance, and effective load resistance control method
CN107332361A (zh) * 2017-07-28 2017-11-07 华大半导体有限公司 无线能量收集装置
CN107294228A (zh) * 2017-07-28 2017-10-24 华大半导体有限公司 无线能量收集装置
CN107231007A (zh) * 2017-07-28 2017-10-03 华大半导体有限公司 无线能量收集装置
CN107294229A (zh) * 2017-07-28 2017-10-24 华大半导体有限公司 无线能量收集系统
CN107390762B (zh) * 2017-08-25 2019-05-28 华大半导体有限公司 无源器件的性能稳定性的调控电路和调控方法
US10193468B1 (en) * 2017-12-21 2019-01-29 Futurewei Technologies, Inc. Low harmonic down-converting rectifier for wireless power transfer receiver
WO2019173590A1 (en) 2018-03-08 2019-09-12 Supply, Inc. Method and system for wireless power delivery
KR102544616B1 (ko) * 2018-04-10 2023-06-19 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 시스템 및 그 시스템을 포함하는 디스플레이 장치
TWI682616B (zh) * 2018-06-13 2020-01-11 立錡科技股份有限公司 多輸入源能量擷取系統及其電源轉換裝置與方法
WO2020113096A1 (en) 2018-11-28 2020-06-04 Supply, Inc. System and method for wireless power delivery
US11159055B2 (en) 2018-11-30 2021-10-26 Witricity Corporation Systems and methods for low power excitation in high power wireless power systems
WO2020113046A1 (en) 2018-11-30 2020-06-04 Supply, Inc. Methods and systems for multi-objective optimization and/or wireless power delivery
EP3726702B1 (fr) * 2019-04-17 2021-11-03 EM Microelectronic-Marin SA Procédé et système de transmission de la puissance d'un signal de type radiofréquence reçu par un récepteur radiofréquence
KR20220011667A (ko) 2019-05-24 2022-01-28 위트리시티 코포레이션 무선 전력 수신기용 보호 회로
EP4022739A1 (en) 2019-08-26 2022-07-06 Witricity Corporation Control of active rectification in wireless power systems
EP3859980A1 (en) * 2020-01-29 2021-08-04 EM Microelectronic-Marin SA Control system for uhf rfid passive tags
CN110949152B (zh) * 2019-12-20 2023-06-20 中兴新能源汽车有限责任公司 无线充电系统、方法及汽车无线充电装置
EP4094344A1 (en) 2020-01-23 2022-11-30 WiTricity Corporation Tunable reactance circuits for wireless power systems
KR20220129067A (ko) 2020-01-29 2022-09-22 위트리시티 코포레이션 무선 전력 전송 시스템을 위한 보조 전력 드롭아웃 보호
US11631999B2 (en) 2020-03-06 2023-04-18 Witricity Corporation Active rectification in wireless power systems
CN111404284B (zh) * 2020-04-17 2023-06-02 三峡大学 一种无线电能传输恒流控制电路及控制方法
CN111769655B (zh) * 2020-05-19 2022-09-23 华为技术有限公司 一种终端设备及其控制方法
US11128170B1 (en) * 2020-06-10 2021-09-21 Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd Hardware and method for enhanced wireless receiver output power
CN112140914B (zh) * 2020-09-10 2022-06-24 军事科学院系统工程研究院军事新能源技术研究所 一种无人机供电系统
KR102420250B1 (ko) * 2020-12-24 2022-07-14 한국전자기술연구원 정류기의 입력 임피던스 보상이 적용된 무선전력전송용 수신기 및 방법
US11611242B2 (en) 2021-04-14 2023-03-21 Reach Power, Inc. System and method for wireless power networking
US11675421B1 (en) * 2021-12-23 2023-06-13 Microsoft Technology Licensing, Llc Time-multiplexing resonant drive scheme to generate dual polarity supplies

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1178407A (zh) * 1996-09-13 1998-04-08 株式会社日立制作所 功率发射系统、ic卡和利用ic卡的信息通信系统
CN102055250A (zh) * 2009-11-09 2011-05-11 株式会社丰田自动织机 谐振式非接触充电装置
WO2011062097A1 (ja) * 2009-11-17 2011-05-26 パナソニック電工 株式会社 非接触給電装置
CN102215733A (zh) * 2008-11-18 2011-10-12 奥林巴斯株式会社 胶囊型医疗装置、供电装置以及供电系统
CN102396132A (zh) * 2009-03-20 2012-03-28 高通股份有限公司 无线电力发射中的自适应阻抗调谐
CN103475109A (zh) * 2013-09-10 2013-12-25 迈象电子科技（上海）有限公司 一种磁耦合谐振式无线电能传输装置
CN104052166A (zh) * 2013-03-13 2014-09-17 飞思卡尔半导体公司 无线充电系统、设备及方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8374545B2 (en) 2009-09-02 2013-02-12 Qualcomm Incorporated De-tuning in wireless power reception
US9124122B2 (en) * 2011-05-18 2015-09-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless power transmission and charging system, and impedance control method thereof
KR102098647B1 (ko) * 2013-07-22 2020-04-08 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 시스템의 멀티 타겟에 대한 임피던스 매칭 제어 방법 및 이를 채용한 무선 전력 전송 시스템
US10320234B2 (en) * 2013-08-02 2019-06-11 Integrated Device Technology, Inc. Multimode wireless power receivers and related methods
US9419469B2 (en) * 2013-12-23 2016-08-16 Automotive Research & Testing Center High efficiency wireless charging system and its control method
US20170005532A1 (en) * 2013-12-26 2017-01-05 Mitsubishi Electric Engineering Company, Limited Automatic matching circuit for high frequency rectification circuit
US20160336756A1 (en) * 2015-05-14 2016-11-17 Qualcomm Incorporated Variable ac load

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1178407A (zh) * 1996-09-13 1998-04-08 株式会社日立制作所 功率发射系统、ic卡和利用ic卡的信息通信系统
CN102215733A (zh) * 2008-11-18 2011-10-12 奥林巴斯株式会社 胶囊型医疗装置、供电装置以及供电系统
CN102396132A (zh) * 2009-03-20 2012-03-28 高通股份有限公司 无线电力发射中的自适应阻抗调谐
CN102055250A (zh) * 2009-11-09 2011-05-11 株式会社丰田自动织机 谐振式非接触充电装置
WO2011062097A1 (ja) * 2009-11-17 2011-05-26 パナソニック電工 株式会社 非接触給電装置
CN104052166A (zh) * 2013-03-13 2014-09-17 飞思卡尔半导体公司 无线充电系统、设备及方法
CN103475109A (zh) * 2013-09-10 2013-12-25 迈象电子科技（上海）有限公司 一种磁耦合谐振式无线电能传输装置

Also Published As

Publication number Publication date
US9853486B2 (en) 2017-12-26
TWI626827B (zh) 2018-06-11
US20160254679A1 (en) 2016-09-01
TW201631888A (zh) 2016-09-01
CN105932888A (zh) 2016-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105932888B (zh) 谐振式无线电源接收电路及其控制电路与方法
US10700544B2 (en) Wireless power transmission device and system using impedance matching
US11070090B2 (en) Resonance-type contactless power supply, integrated circuit and constant voltage controlling method therefor
JP5930328B2 (ja) ワイヤレス電力送信のためのシステム
US9954581B2 (en) Apparatuses and related methods for communication with a wireless power receiver
US10186911B2 (en) Boost converter and controller for increasing voltage received from wireless power transmission waves
US8674551B2 (en) Method and apparatus for contactless power transfer
CN104512271B (zh) 电动汽车的蓄电器的充电
TWI442669B (zh) 可傳送資料之無線充電系統及資料傳送方法
CN108471173A (zh) 兼具恒压及恒流输出的无线能量传输系统
US20160006356A1 (en) Wireless power transfer systems using load feedback
CN105284056B (zh) 通信控制装置和安装基板
CN107005091A (zh) 无线功率传输系统以及无线功率传输方法
CN110277820A (zh) 一种基于lcc补偿网络的参数自调节无线充电系统
CN104079081B (zh) 谐振型非接触供电装置和集成电路
CN108347101A (zh) 多模式无线电源接收电路及其控制方法
JP6465247B2 (ja) アンテナ装置および電子機器
CN106165283A (zh) 用于高频ac‑dc转换的电子装置和控制方法
CN108199494A (zh) 一种增益可调的有源负载无线充电装置及其调节方法
US20110006728A1 (en) Hybrid battery charger and control circuit and method thereof
US20050225304A1 (en) Methods and systems for controlling an AC adapter and battery charger in a closed loop configuration
CN204425054U (zh) 一种可再生能源模块
CN113937908B (zh) 一种补偿网络自适应的恒压恒流无线充电系统
CN208498260U (zh) 一种电动车用超级电容的无线充电系统
CN212572392U (zh) 一种新型隔离式dcdc电源输出电路

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