CN106160514A - 谐振式无线电源接收电路及控制电路与无线电源转换方法 - Google Patents

谐振式无线电源接收电路及控制电路与无线电源转换方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106160514A
CN106160514A CN201610237688.4A CN201610237688A CN106160514A CN 106160514 A CN106160514 A CN 106160514A CN 201610237688 A CN201610237688 A CN 201610237688A CN 106160514 A CN106160514 A CN 106160514A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resonance
rectifier
output
signal
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
CN201610237688.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106160514B (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 CN106160514A publication Critical patent/CN106160514A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106160514B publication Critical patent/CN106160514B/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
    • 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
    • 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
    • H02J5/005—
    • 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
    • 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
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • 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
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

本发明提出一种谐振式无线电源接收电路，包含：一谐振电路，其接收一无线电源且产生一交流谐振讯号；一桥式整流电路，用以将该交流谐振讯号，转换为一整流输出讯号以驱动一负载，该整流输出讯号具有一整流输出电压及一整流输出电流，该桥式整流电路包括至少一多模式开关；以及一回授控制电路，用以根据相关于该整流输出讯号的一回授讯号而产生一多模式开关控制讯号，以控制该多模式开关，使其至少一部分时间操作于一导通操作，以使该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍，或调节该整流输出电压及/或电流的位准对应于一输出电压及/或电流参考讯号。本发明还提出一种谐振式无线电源接收电路的控制电路与无线电源转换方法。

Description

谐振式无线电源接收电路及控制电路与无线电源转换方法
技术领域
本发明涉及一种谐振式无线电源接收电路，特别是指一种包含桥式整流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无线电源转换方法。
背景技术
请参阅图1的现有技术，图中显示一种常见的谐振式无线电源接收电路(谐振式无线电源接收电路1)，其中谐振式无线电源接收电路包含谐振电路31，桥式整流电路33，直流直流转换电路34，以及负载35。
图1中，谐振式无线电源发送电路(未示出)将无线电源40发送至无线场(wirelessfield)中(例如但不限于磁场，电场，电磁场)，谐振式无线电源接收电路1在无线场中通过谐振电路31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中的无线电源40，而于谐振电路31的输出端产生一谐振输出电压VAC，整流电路33将谐振输出电压VAC整流而产生一整流输出电压VRECT，再由直流直流转换电路34转换后产生VOUT，以驱动负载35，达成无线电源传输。
图1中所示的现有技术，其缺点在于，其整流输出电压VRECT可能会过低或是过高，此外，也因为整流输出电压VRECT无法确定，故需要额外的调节电路如直流直流转换电路34以产生稳定的输出电压。
图1所示的现有技术是采用谐振的原理，因此：谐振式无线电源发送电路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、角度或距离不同，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(off resonance)。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(例如谐振输出电压VAC与整流输出电压VRECT)，造成后级电路无法正常工作(例如直流直流转换电路34以及负载35)。
请参阅图2，图中显示整流电路的一种现有技术，桥式二倍压电路(美国专利US4268899,Bridge-Doubler Rectifier)，当CR5不导通时，桥式二倍压电路工作在一倍电压模式，当CR5导通时，桥式二倍压电路工作在二倍电压模式；此现有技术的缺点在于，第一、需要使用两个输出电容并且串联在一起，等效输出电容量会下降为其单一电容量的一半；第二、CR5必须是双向控制开关；第三、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以谐振方式接收到的功率数值并不确定，若以此现有技术作为谐振式无线电源接收电路的整流电路，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。
请参阅图3A-3B，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2包含了1倍/2倍主动式整流器38(其详细电路如图3B)，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3A,3B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，例如图中所示需至少10个开关元件；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2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1的现有技术，具有回授控制的整流电路输出，可避免整流电路的输出电压过低或过高的问题，此外本发明亦可具有稳定的整流输出电压或整流输出电流，因此无需直流直流转换电路，可节省大量电路成本。
本发明相较于图2与图3A,3B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，此外，电路亦可使用数量较少的元件，且与整流电路原有的整流元件共享，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控制电路与无线电源转换方法，可避免整流电路的输出电压过低或过高的问题，并降低制造成本。
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，该谐振式无线电源接收电路包含：一谐振电路，包括具有至少一接收线圈的一接收电路以及具有至少一阻抗匹配电容器的一阻抗匹配电路，该谐振电路接收一无线电源且于其一谐振输出正端与其一谐振输出负端之间产生一交流谐振讯号，该交流谐振讯号包括一交流谐振电压，其中该交流谐振电压具有一振幅；一桥式整流电路，用以将该交流谐振讯号，转换为一整流输出讯号于其一整流输出端点及其一接地点之间，其中该整流输出讯号具有一整流输出电压及一整流输出电流，其中该桥式整流电路包含至少四整流元件，其分别具有电流流出端与电流流入端，该四整流元件包括第一整流元件、第二整流元件、第三整流元件以及第四整流元件，其中该第三整流元件与该第四整流元件的电流流出端互相耦接于该整流输出端点，该第一整流元件与该第二整流元件的电流输入端互相耦接于该接地点，该第三整流元件的电流输入端与该第一整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出负端，该第四整流元件的电流输入端与该第二整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出正端；其中该四整流元件的至少其中之一为一多模式开关(Multi-mode Switch)；其中该阻抗匹配电路与该接收电路串联且与该桥式整流电路串联；以及一回授控制电路，用以根据相关于该整流输出电压的一电压回授讯号及/或相关于该整流输出电流的一电流回授讯号，而产生一多模式开关控制讯号，用以控制该多模式开关，使其至少一部分时间操作于一导通操作，以达成以下功能：(1)使得该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍，或(2)调节该整流输出电压的位准对应于一输出电压参考讯号，及/或调节该整流输出电流的位准对应于一输出电流参考讯号。
在一较佳实施例中，该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该多模式开关，使其操作于一同步整流切换操作以及该导通操作的一分时组合，以调节该整流输出电压的位准对应于该输出电压参考讯号的位准，及/或调节该整流输出电流的位准对应于该输出电流参考讯号的位准。
在一较佳实施例中，该四整流元件包含以下组合的其中一种：(一)该四整流元件包括一个多模式开关与三个二极管，所述二极管的顺向端与逆向端分别对应于该三整流元件各自的电流流入端与电流流出端；(二)该四整流元件包括四个多模式开关，且该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该四个多模式开关；(三)该四整流元件包括一个二极管以及三个多模式开关的组合，且该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该三个多模式开关；以及(四)该四整流元件包括二个二极管以及二个多模式开关的组合，且该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该二个多模式开关。
在一较佳实施例中，所述多模式开关分别为一半导体开关。
在一较佳实施例中，各多模式开关各与一旁路二极管并联，该旁路二极管的顺向端与逆向端分别耦接于对应的多模式开关的电流流入端与电流流出端。
在一较佳实施例中，该谐振式无线电源接收电路还包含一输出电容器，耦接于该整流输出端点与该接地点之间，其中于该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍时，于该交流谐振电压的负半波电压时，对该阻抗匹配电容器充电，而于该交流谐振电压的正半波电压时，该阻抗匹配电容器对该输出电容器充电。
为达上述目的，就另一个观点言，本发明也提供了一种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：一谐振电路，包括具有至少一接收线圈的一接收电路以及具有至少一阻抗匹配电容器的一阻抗匹配电路，该谐振电路接收一无线电源且于其一谐振输出正端与其一谐振输出负端之间产生一交流谐振讯号，该交流谐振讯号包括一交流谐振电压，其中该交流谐振电压具有一振幅；一桥式整流电路，用以将该交流谐振讯号，转换为一整流输出讯号于其一整流输出端点及其一接地点之间，其中该整流输出讯号具有一整流输出电压及一整流输出电流，其中该桥式整流电路包含至少四整流元件，其分别具有电流流出端与电流流入端，该四整流元件包括第一整流元件、第二整流元件、第三整流元件以及第四整流元件，其中该第三整流元件与该第四整流元件的电流流出端互相耦接于该整流输出端点，该第一整流元件与该第二整流元件的电流输入端互相耦接于该接地点，该第三整流元件的电流输入端与该第一整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出负端，该第四整流元件的电流输入端与该第二整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出正端；其中该四整流元件的至少其中之一为一多模式开关(Multi-mode Switch)；其中该阻抗匹配电路与该接收电路串联且与桥式整流电路串联；以及一控制电路，用以根据一模式选择讯号，而产生一多模式开关控制讯号，用以控制该多模式开关，使其操作于一导通操作，以使得该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍。
为达上述目的，就再另一个观点言，本发明提供了一种回授控制电路，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：一谐振电路，包括具有至少一接收线圈的一接收电路以及具有至少一阻抗匹配电容器的一阻抗匹配电路，该谐振电路接收一无线电源且于其一谐振输出正端与其一谐振输出负端之间产生一交流谐振讯号，该交流谐振讯号包括一交流谐振电压，其中该交流谐振电压具有一振幅；一桥式整流电路，用以将该交流谐振讯号，转换为一整流输出讯号于其一整流输出端点及其一接地点之间，其中该整流输出讯号具有一整流输出电压及一整流输出电流，其中该桥式整流电路包含至少四整流元件，其分别具有电流流出端与电流流入端，该四整流元件包括第一整流元件、第二整流元件、第三整流元件以及第四整流元件，其中该第三整流元件与该第四整流元件的电流流出端互相耦接于该整流输出端点，该第一整流元件与该第二整流元件的电流输入端互相耦接于该接地点，该第三整流元件的电流输入端与该第一整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出负端，该第四整流元件的电流输入端与该第二整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出正端；其中该四整流元件的至少其中之一为一多模式开关(Multi-modeSwitch)；其中该阻抗匹配电路与该接收电路串联且与该桥式整流电路串联；该回授控制电路包含：一误差回授电路，用以根据相关于该整流输出电压的一电压回授讯号与一输出电压参考讯号的差值而产生一电压误差回授讯号，及/或根据相关于该整流输出电流的一电流回授讯号与一输出电流参考讯号的差值而产生一电流误差回授讯号；以及一开关控制电路，用以根据该电压误差回授讯号及/或该电流误差回授讯号而产生一多模式开关控制讯号，用以控制该多模式开关，使其至少一部分时间操作于一导通操作，以达成以下功能：(1)使得该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍，或(2)调节该整流输出电压的位准对应于一输出电压参考讯号，及/或调节该整流输出电流的位准对应于一输出电流参考讯号。
在一较佳实施例中，该开关控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该第一多模式开关，使其操作于一同步整流切换操作以及该导通操作的一分时组合，以调节该整流输出电压的位准对应于该输出电压参考讯号的位准，及/或调节该整流输出电流的位准对应于该输出电流参考讯号的位准。
在一较佳实施例中，该回授控制电路还包含一同步控制电路，用以根据该整流输出讯号与该交流谐振输出讯号而产生一同步控制讯号，其中该开关控制电路还根据该同步控制讯号而产生该多模式开关控制讯号。
为达上述目的，就再另一个观点言，本发明提供了一种谐振式无线电源转换方法，其中一谐振电路接收一无线电源且于其一谐振输出正端与其一谐振输出负端之间产生一交流谐振讯号，该交流谐振讯号包括一交流谐振电压，其中该交流谐振电压具有一振幅，且该谐振电路具有一阻抗匹配电容器，该谐振式无线电源转换方法包含：控制一桥式整流电路，以将该交流谐振讯号，转换为一整流输出讯号于其一整流输出端点及其一接地点之间，其中该整流输出讯号具有一整流输出电压及一整流输出电流，其中该桥式整流电路包含至少四整流元件，其分别具有电流流出端与电流流入端，该四整流元件包括第一整流元件、第二整流元件、第三整流元件以及第四整流元件，其中该第三整流元件与该第四整流元件的电流流出端互相耦接于该整流输出端点，该第一整流元件与该第二整流元件的电流输入端互相耦接于该接地点，该第三整流元件的电流输入端与该第一整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出负端，该第四整流元件的电流输入端与该第二整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出正端；其中该四整流元件的至少其中之一为一多模式开关(Multi-mode Switch)；其中该控制该桥式整流电路，以将该交流谐振讯号转换为该整流输出讯号的步骤包括：根据相关于该整流输出电压的一电压回授讯号及/或相关于该整流输出电流的一电流回授讯号，而产生一多模式开关控制讯号；以及以该多模式开关控制讯号控制该第一多模式开关，使其至少一部分时间操作于一导通操作，以达成以下功能：(1)使得该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍，或(2)调节该整流输出电压的位准对应于一输出电压参考讯号，及/或调节该整流输出电流的位准对应于一输出电流参考讯号。
在一较佳实施例中，该调节该整流输出电压的位准对应于一输出电压参考讯号，及/或调节该整流输出电流的位准对应于一输出电流参考讯号的步骤还包括：以该多模式开关控制讯号，控制该第一多模式开关，使其操作于一同步整流切换操作以及该导通操作的一分时组合。
在一较佳实施例中，产生该多模式开关控制讯号的步骤还根据该整流输出讯号与该交流谐振输出讯号而产生一同步控制讯号，以及根据该同步控制讯号产生该多模式开关控制讯号。
在一较佳实施例中，该整流输出电压为耦接于该整流输出端点与该接地点之间的一输出电容器上的跨压，且其中于该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍时，于该交流谐振电压的负半波电压时，对该阻抗匹配电容器充电，而于该交流谐振电压的正半波电压时，该阻抗匹配电容器对该输出电容器充电。
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1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2显示一种现有技术的桥式二倍压电路；
图3A显示一种现有技术的谐振式无线电源接收电路的方块图；
图3B为对应图3A中现有技术的1倍/2倍主动式整流电路的具体实施例；
图4显示本发明的谐振式无线电源接收电路的一具体实施例；
图5为对应图4中本发明的谐振式无线电源接收电路的等效电路图；
图6A,6B显示本发明的谐振式无线电源接收电路，其中回授控制电路的实施例方块图；
图7为对应于图5电路的波形示意图；
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9显示本发明的谐振式无线电源接收电路的另一实施例；
图10显示本发明的谐振式无线电源接收电路的另一实施例；
图11,12为对应于图5电路的仿真波形示意图。
图中符号说明
1,2,4,6,7,8 谐振式无线电源接收电路
31 谐振电路
33 桥式整流电路
34 直流直流转换电路
35 负载
37,37’,37” 回授控制电路
38 1倍/2倍主动式整流器
40 无线电源
311 接收电路
312 阻抗匹配电路
331,332,333,334 整流元件
ACP 谐振输出正端
ACN 谐振输出负端
C1 阻抗匹配电容器
C2 滤波电容器
CR5 双向控制开关
D1,D2,D3,D4 二极管
DS1 萧特基二极管
DCP 整流输出端点
GND 接地点
L1 接收线圈
IRECT 整流输出电流
IREF 输出电流参考讯号
ISEN 相关于整流输出电流IRECT的电流回授讯号
S1,S2,S3,S4 多模式开关
S1g,S2g,S3g,S4g 多模式开关控制讯号
T1,T2 期间
TPER 默认的周期
VAC 交流谐振电压
VRECT 整流输出电压
VREF 输出电压参考讯号
VS1 电压差波形
VSEN 相关于整流输出电压VRECT的电压回授讯号
具体实施方式
请参阅图4本发明的谐振式无线电源接收电路的一种具体的实施例(谐振式无线电源接收电路4)，谐振式无线电源接收电路4包含谐振电路31，其包括接收电路311与阻抗匹配电路312，接收电路311包含至少一接收线圈L1，阻抗匹配电路312包括阻抗匹配电容器C1，谐振电路31接收一无线电源并于其谐振输出正端ACP与其谐振输出负端ACN之间产生一交流谐振讯号，该交流谐振讯号包括一交流谐振电压VAC；桥式整流电路33，将交流谐振电压VAC整流并经滤波电容器C2滤波，而于其整流输出端点DCP及其接地点GND之间产生一整流输出讯号，其包括整流输出电压VRECT以及整流输出电流IRECT，用以驱动负载35，以达成无线电源传输；其中阻抗匹配电容器C1与接收电路311串联且与桥式整流电路33串联；桥式整流电路33包含至少四整流元件，其分别具有电流流出端与电流流入端，该四整流元件包括第一整流元件331、第二整流元件332、第三整流元件333以及第四整流元件334，其中第三整流元件333与第四整流元件334的电流流出端互相耦接于整流输出端点DCP，第一整流元件331与第二整流元件332的电流输入端互相耦接于接地点GND，第三整流元件333的电流输入端与第一整流元件331的电流流出端互相耦接于谐振输出负端ACN，第四整流元件334的电流输入端与第二整流元件332的电流流出端互相耦接于谐振输出正端ACP；其中该四整流元件的至少其中之一为一多模式开关(Multi-mode Switch)，以图4的谐振式无线电源接收电路4为例，其中第一整流元件331为第一多模式开关S1，其他三整流元件则分别为二极管，如图中所示的二极管D1,D2以及D3；本发明的谐振式无线电源接收电路4还包含了回授控制电路37，回授控制电路37与桥式整流电路33耦接，其可根据回授讯号，例如但不限于根据相关于整流输出电压VRECT的电压回授讯号VSEN及/或相关于整流输出电流IRECT的电流回授讯号ISEN，产生多模式开关控制讯号S1g以控制多模式开关S1，本实施例可达成多种操作模式，包含“单倍压整流模式”(1X Rectifier Mode)、“二倍压整流模式”(2X RectifierMode)以及“整流输出调节模式”(Rectifier Output Regulation Mode)，以克服前述现有技术的缺点，其细节详述于后。
请继续参阅图4，在一实施例中，谐振式无线电源接收电路4操作于单倍压整流模式，其中回授控制电路37根据交流谐振电压VAC以及整流输出电压VRECT而产生多模式开关控制讯号S1g，以控制多模式开关S1，使其操作于同步整流切换操作(SynchronousRectifying Switching Operation)，其中同步整流切换操作是指，多模式开关在其各自的电流输入端的电压位准较其电流输出端的电压位准高于一顺向压差时(其中该顺向压差较佳为不小于0V的一电压值)为导通，反之则不导通，此时谐振式无线电源接收电路4的功能与常见的桥式整流电路类似，可将交流谐振电压VAC整流，而于其整流输出端点DCP及其接地点GND之间产生整流输出讯号，其包括整流输出电压VRECT以及整流输出电流IRECT，其中整流输出电压VRECT的位准大致上等于交流谐振电压VAC的振幅，而达成单倍压整流模式。需说明的是：因电路元件的本身或是元件间相互的匹配不一定为理想，因此，虽然欲产生单倍压，但实际产生的电压值可能并不是准确的单倍压，而仅是接近单倍压，此即前述的“大致上等于”单倍之意。
在一实施例中，多模式开关(例如但不限于前述的第一多模式开关S1)可分别为一半导体开关，例如但不限于金氧半场效晶体管MOSFET，在以半导体开关对应于前述的第一多模式开关S1的情况下，前述的“同步整流切换操作”亦可为以多模式开关控制讯号S1g控制第一多模式开关S1而使其不导通；由于半导体开关具有一寄生二极管(body diode)，因此S1在不导通的情况下，所述寄生二极管亦可具有整流的功能，其中所述寄生二极管的顺向端分别耦接于其对应的多模式开关的电流流入端，而所述寄生二极管的反向端分别耦接于其对应的多模式开关的电流流出端。
请继续参阅图4，在一实施例中，本发明的谐振式无线电源接收电路5可具有“二倍压整流模式”(2X Rectifier Mode)，其中回授控制电路37根据交流谐振电压VAC以及整流输出电压VRECT而产生多模式开关控制讯号(例如图4谐振式无线电源接收电路4中的多模式开关控制讯号S1g)，以控制前述四整流元件的其中之一(例如图4的第一多模式开关S1)使其导通(下称“导通操作”)，在“导通操作”下，谐振式无线电源接收电路4可将交流谐振电压VAC整流，而于其整流输出端点DCP及其接地点GND之间产生整流输出讯号，其包括整流输出电压VRECT以及整流输出电流IRECT，且其中整流输出电压VRECT的位准大致上等于交流谐振电压VAC的振幅的二倍，而达成二倍压整流模式。需说明的是：因电路元件的本身或是元件间相互的匹配不一定为理想，因此，虽然欲产生二倍压，但实际产生的电压值可能并不是准确的二倍压，而仅是接近二倍压，此即前述的“大致上等于”二倍之意。
请参阅图5，图5为对应于图4中，谐振式无线电源接收电路4操作于“导通操作”时的等效电路，当接收线圈L1产生交流谐振电压VAC的负半波电压时，电流会经过第一多模式开关S1和二极管D3而对C1充电储能(如图中实线的电流方向)，而当线圈L1产生交流谐振电压VAC的正半波电压时，前述C1上所储存的能量和L1线圈的能量会经过二极管D2和第一多模式开关S1对C2充电(如图中虚线的电流方向)，而于其整流输出端点DCP及其接地点GND之间产生整流输出电压VRECT，且其中整流输出电压VRECT的位准大致上等于交流谐振电压VAC的振幅的二倍，而达成二倍压整流模式。
请同时参阅图4及图6A，在一实施例中，本发明的谐振式无线电源接收电路4可具有“整流输出调节模式”(Rectifier Output Regulation Mode)；图6A显示本发明的谐振式无线电源接收电路，其中回授控制电路(例如图4的回授控制电路37)的一种更具体的实施例(回授控制电路37’)，回授控制电路37’包含误差回授电路373以及开关控制电路372，其中误差回授电路373根据相关于整流输出电压VRECT的电压回授讯号VSEN与输出电压参考讯号VREF的差值、或根据相关于整流输出电流IRECT的电流回授讯号ISEN与输出电流参考讯号IREF的差值，而产生一误差回授讯号EAO，开关控制电路372根据前述的误差回授讯号EAO产生多模式开关控制讯号VCTRL，以控制各多模式开关(例如图4中谐振式无线电源接收电路4的S1)，使其操作于同步整流切换操作与导通操作的分时组合，以调节整流输出电压VRECT的位准对应于输出电压参考讯号VREF的位准(即，使电压回授讯号VSEN对应于输出电压参考讯号VREF的位准)，或调节整流输出电流IRECT的位准对应于输出电流参考讯号IREF的位准(即，使电流回授讯号ISEN对应于输出电流参考讯号IREF的位准)，而达成整流输出调节模式；其中多模式开关控制讯号VCTRL根据四个整流元件中多模式开关的数目而包括对应数目的讯号，即SNg,N＝1,2,3…其分别对应于控制多模式开关SN,N＝1,2,3…，其中N为自然数且对应于多模式开关的数目，下同；其中“同步整流切换操作与导通操作的分时组合”，请参阅图7，是指多模式开关S1，以默认的周期TPER，周期性且分时地操作于同步整流切换操作以及导通操作，举例而言，请参阅图7的波形示意图，周期TPER包含期间T1以及期间T2，T1与T2为不大于TPER且大于等于零的一段时间，第一多模式开关S1于T1期间内操作于同步整流切换操作，而于T2期间内操作于导通操作，并以默认的周期TPER，周期性地操作于上述的分时组合。
前述实施例中，T1与T2的先后顺序仅为举例而非限制，而其中所述“默认”的周期TPER可为一固定值、或可调整的可变动值，且不限于由固定的周期或频率产生器所产生的时间周期，或以固定的T1或固定的T2(类似于固定导通时间切换式电源的固定导通时间)操作谐振式无线电源接收电路所衍生而得的周期，或甚至为不确定的周期，总之，此处的周期TPER的概念仅为举例说明之用而非限制，下同。
请同时参阅图4及图6B，图6B显示本发明的谐振式无线电源接收电路，其中回授控制电路(例如图5的回授控制电路37)的一种更具体的实施例(回授控制电路37”)，回授控制电路37”包含误差回授电路373、同步控制电路374以及开关控制电路372，其中误差回授电路373根据相关于整流输出电压VRECT的电压回授讯号VSEN与输出电压参考讯号VREF的差值、或根据相关于整流输出电流IRECT的电流回授讯号ISEN与输出电流参考讯号IREF的差值，而产生一误差回授讯号EAO，同步控制电路374根据整流输出讯号与交流谐振输出讯号而产生一同步控制讯号VSYNC，开关控制电路372根据前述的误差回授讯号EAO及同步控制讯号VSYNC产生多模式开关控制讯号VCTRL，以控制各多模式开关(例如图4中谐振式无线电源接收电路4的S1)，使其操作于同步整流切换操作与导通操作的分时组合，以调节整流输出电压VRECT的位准对应于输出电压参考讯号VREF的位准，或调节整流输出电流IRECT的位准对应于输出电流参考讯号IREF的位准，而达成整流输出调节模式。
前述的“二倍压整流模式”，未必需要闭回路的回授控制，其中回授控制电路37亦可直接受控(例如但不限于根据一模式选择讯号，此模式选择讯号为可选用而非必须)而产生多模式开关控制讯号VCTRL控制各多模式开关而达成二倍压整流模式；在此情况下，回授控制电路37可不必接收电压回授讯号VSEN和电流回授讯号ISEN。又，同理，如“整流输出调节模式”仅需进行电压控制时，则可不必接收电流回授讯号ISEN。又，如“整流输出调节模式”仅需进行电流控制时，则可不必接收电压回授讯号VSEN。
图8显示本发明的谐振式无线电源接收电路的一种具体的实施例(谐振式无线电源接收电路6)，本实施例与图4的谐振式无线电源接收电路4类似，其差别在于第一多模式开关S1可与图4的谐振式无线电源接收电路4的任一二极管相互交换位置，仍可达成前述所有操作与模式，例如但不限于图8中，将图4中的第一多模式开关S1的位置与二极管D1的位置相互交换，本实施例亦仅为第一多模式开关S1位置变化的举例，而本发明之意旨在于四整流元件中具有至少一可操作于“导通操作”的多模式开关，即符合本发明的精神。
图9显示本发明的谐振式无线电源接收电路的具体的实施例(谐振式无线电源接收电路7)，谐振式无线电源接收电路7亦与图4的谐振式无线电源接收电路4类似，其差别在于，将谐振式无线电源接收电路4的二极管D1、D2以及D3的一个或全部替换为多模式开关，如图9中的第二多模式开关S2、第三多模式开关S3以及第四多模式开关S4，这些开关皆通过回授控制电路37以多模式开关控制讯号的控制而分别操作于同步整流切换操作，配合前述的第一多模式开关S1的操作组合，仍可达成前述所有操作与模式。
请参阅图10，图中显示本发明的谐振式无线电源接收电路的实施例(谐振式无线电源接收电路8)，其中前述的多模式开关(如谐振式无线电源接收电路4的第一多模式开关S1，或图9中的第一多模式开关S1、第二多模式开关S2、第三多模式开关S3以及第四多模式开关S4)还可分别与一二极管并联(如图10的DS1)，其较佳为顺向导通电压较低的二极管，较佳为萧特基二极管，使所述多模式开关导通时降低顺向压降，以减少顺向压降所造成的功率损耗。
图11显示本发明的谐振式无线电源接收电路的波形示意图，图11中，在第3mSec之前，本发明的谐振式无线电源接收电路(例如但不限于谐振式无线电源接收电路4)操作于“单倍压整流模式”，亦即，第一多模式开关S1操作于同步整流切换操作，因此其整流输出电压VRECT为单倍电压，例如图11中所示约为8V，其大致上等于交流谐振电压VAC的振幅(未示出)，图11中的VS1显示第一多模式开关S1操作于同步整流切换操作时，其电流流出端与电流流入端的电压差波形；而在第3mSec之后，谐振式无线电源接收电路4操作于前述的“二倍压整流模式”(2X Rectifier Mode)，亦即，第一多模式开关S1操作于“导通操作”，因此其整流输出电压VRECT上升为二倍电压，例如图11中所示约为15V，其大致上等于交流谐振电压VAC的振幅的二倍(未示出)，而图11中的VS1显示第一多模式开关S1操作于导通操作时，其电流流出端与电流流入端的电压差波形，由于第一多模式开关S1为导通，因此其电流流出端与电流流入端的电压差为0V。
图12显示本发明的谐振式无线电源接收电路的波形示意图，图12中，在第3mSec之前，本发明的谐振式无线电源接收电路(例如但不限于谐振式无线电源接收电路4)操作于“单倍压整流模式”，亦即，第一多模式开关S1操作于同步整流切换操作，因此其整流输出电压VRECT为单倍电压，例如图12中所示约为8V，其大致上等于交流谐振电压VAC的振幅(未示出)，图12中的VS1显示第一多模式开关S1操作于同步整流切换操作时，其电流流出端与电流流入端的电压差波形；而在第3mSec之后，谐振式无线电源接收电路4操作于“整流输出调节模式”，亦即，第一多模式开关S1操作于同步整流切换操作与导通操作的分时组合，使得整流输出电压VRECT上升至一默认的整流输出电压参考讯号的位准，例如图12中所示约为12V，而VS1则显示第一多模式开关S1操作于同步整流切换操作与导通操作的分时组合时，其电流流出端与电流流入端的电压差波形。
前述“多模式开关控制讯号”在本发明中除用以指称个别的多模式开关控制讯号，例如多模式开关控制讯号S1g,S2g…SNg(N＝1,2,…)之外，亦用以指称所述多模式开关控制讯号之集合，如VCTRL。
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，“整流输出调节模式”中，调节整流输出电压模式与调节整流输出电流模式可同时或分时并用，使整流输出电压与整流输出电流同时或分时调节于各自的参考值。此外，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，举例而言，前述以二极管作为整流元件的实施例中，亦可使用萧特基二极管；再举一例，以图9的桥式整流电路33而言，其中“导通操作”亦可由S2或S3或S4达成，而前述的分时组合操作亦可于不同周期由不同的多模式开关而完成。又例如，本发明所称“根据某讯号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该讯号的本身，亦包含于必要时，将该讯号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的讯号进行处理或运算产生某输出结果。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 (21)

1.一种谐振式无线电源接收电路，其特征在于，包含：
一谐振电路，包括：
一接收电路，具有至少一接收线圈；以及
一阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该阻抗匹配电路具有至少一阻抗匹配电容器，
其中，该谐振电路接收一无线电源且于其一谐振输出正端与其一谐振输出负端之间产生一交流谐振讯号，该交流谐振讯号包括一交流谐振电压，其中该交流谐振电压具有一振幅；
一桥式整流电路，用以将该交流谐振讯号，转换为一整流输出讯号于其一整流输出端点及其一接地点之间，其中该整流输出讯号具有一整流输出电压及一整流输出电流，其中该桥式整流电路包含至少四整流元件，其分别具有电流流出端与电流流入端，该四整流元件包括第一整流元件、第二整流元件、第三整流元件以及第四整流元件，其中该第三整流元件与该第四整流元件的电流流出端互相耦接于该整流输出端点，该第一整流元件与该第二整流元件的电流输入端互相耦接于该接地点，该第三整流元件的电流输入端与该第一整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出负端，该第四整流元件的电流输入端与该第二整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出正端；其中该四整流元件的至少其中之一为一多模式开关；其中该阻抗匹配电路与该接收电路串联且与该桥式整流电路串联；以及
一回授控制电路，用以根据相关于该整流输出电压的一电压回授讯号及/或相关于该整流输出电流的一电流回授讯号，而产生一多模式开关控制讯号，用以控制该多模式开关，使其至少一部分时间操作于一导通操作，以达成以下功能：
(1)使得该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍，或
(2)调节该整流输出电压的位准对应于一输出电压参考讯号，及/或调节该整流输出电流的位准对应于一输出电流参考讯号。
2.如权利要求1所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该多模式开关，使其操作于一同步整流切换操作以及该导通操作的一分时组合，以调节该整流输出电压的位准对应于该输出电压参考讯号的位准，及/或调节该整流输出电流的位准对应于该输出电流参考讯号的位准。
3.如权利要求2所述的谐振式无线电源接收电路，其中，该四整流元件包含以下组合的其中一种：
(一)该四整流元件包括一个多模式开关与三个二极管，所述二极管的顺向端与逆向端分别对应于该三整流元件各自的电流流入端与电流流出端；
(二)该四整流元件包括四个多模式开关，且该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该四个多模式开关；
(三)该四整流元件包括一个二极管以及三个多模式开关的组合，且该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该三个多模式开关；以及
(四)该四整流元件包括二个二极管以及二个多模式开关的组合，且该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该二个多模式开关。
4.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，所述多模式开关分别为一半导体开关。
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，各多模式开关各与一旁路二极管并联，该旁路二极管的顺向端与逆向端分别耦接于对应的多模式开关的电流流入端与电流流出端。
6.如权利要求1所述的谐振式无线电源接收电路，其中，还包含一输出电容器，耦接于该整流输出端点与该接地点之间，其中于该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍时，于该交流谐振电压的负半波电压时，对该阻抗匹配电容器充电，而于该交流谐振电压的正半波电压时，该阻抗匹配电容器对该输出电容器充电。
7.一种谐振式无线电源接收电路，其特征在于，包含：
一谐振电路，包括：
一接收电路，具有至少一接收线圈；以及
一阻抗匹配电路，与该接收电路耦接，该阻抗匹配电路具有至少一阻抗匹配电容器，
其中，该谐振电路接收一无线电源且于其一谐振输出正端与其一谐振输出负端之间产生一交流谐振讯号，该交流谐振讯号包括一交流谐振电压，其中该交流谐振电压具有一振幅；
一桥式整流电路，用以将该交流谐振讯号，转换为一整流输出讯号于其一整流输出端点及其一接地点之间，以驱动一负载，其中该整流输出讯号具有一整流输出电压及一整流输出电流，其中该桥式整流电路包含至少四整流元件，其分别具有电流流出端与电流流入端，该四整流元件包括第一整流元件、第二整流元件、第三整流元件以及第四整流元件，其中该第三整流元件与该第四整流元件的电流流出端互相耦接于该整流输出端点，该第一整流元件与该第二整流元件的电流输入端互相耦接于该接地点，该第三整流元件的电流输入端与该第一整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出负端，该第四整流元件的电流输入端与该第二整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出正端；其中该四整流元件的至少其中之一为一多模式开关；其中该阻抗匹配电路与该接收电路串联且与桥式整流电路串联；以及
一控制电路，用以根据一模式选择讯号，而产生一多模式开关控制讯号，用以控制该多模式开关，使其操作于一导通操作，以使得该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍。
8.如权利要求7所述的谐振式无线电源接收电路，其中，还包含一输出电容器，耦接于该整流输出端点与该接地点之间，其中于该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍时，于该交流谐振电压的负半波电压时，对该阻抗匹配电容器充电，而于该交流谐振电压的正半波电压时，该阻抗匹配电容器对该输出电容器充电。
9.一种回授控制电路，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：一谐振电路，包括具有至少一接收线圈的一接收电路、以及具有至少一阻抗匹配电容器的一阻抗匹配电路，该谐振电路接收一无线电源且于其一谐振输出正端与其一谐振输出负端之间产生一交流谐振讯号，该交流谐振讯号包括一交流谐振电压，其中该交流谐振电压具有一振幅；一桥式整流电路，用以将该交流谐振讯号，转换为一整流输出讯号于其一整流输出端点及其一接地点之间，其中该整流输出讯号具有一整流输出电压及一整流输出电流，其中该桥式整流电路包含至少四整流元件，其分别具有电流流出端与电流流入端，该四整流元件包括第一整流元件、第二整流元件、第三整流元件以及第四整流元件，其中该第三整流元件与该第四整流元件的电流流出端互相耦接于该整流输出端点，该第一整流元件与该第二整流元件的电流输入端互相耦接于该接地点，该第三整流元件的电流输入端与该第一整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出负端，该第四整流元件的电流输入端与该第二整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出正端；其中该四整流元件的至少其中之一为一多模式开关；其中该阻抗匹配电路与该接收电路串联且与该桥式整流电路串联；其特征在于，该回授控制电路包含：
一误差回授电路，用以根据相关于该整流输出电压的一电压回授讯号与一输出电压参考讯号的差值而产生一电压误差回授讯号，及/或根据相关于该整流输出电流的一电流回授讯号与一输出电流参考讯号的差值而产生一电流误差回授讯号；以及
一开关控制电路，用以根据该电压误差回授讯号及/或该电流误差回授讯号而产生一多模式开关控制讯号，用以控制该多模式开关，使其至少一部分时间操作于一导通操作，以达成以下功能：
(1)使得该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍，或
(2)调节该整流输出电压的位准对应于一输出电压参考讯号，及/或调节该整流输出电流的位准对应于一输出电流参考讯号。
10.如权利要求9所述的回授控制电路，其中，该开关控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该第一多模式开关，使其操作于一同步整流切换操作以及该导通操作的一分时组合，以调节该整流输出电压的位准对应于该输出电压参考讯号的位准，及/或调节该整流输出电流的位准对应于该输出电流参考讯号的位准。
11.如权利要求10所述的回授控制电路，其中，该回授控制电路还包含一同步控制电路，用以根据该整流输出讯号与该交流谐振输出讯号而产生一同步控制讯号，其中该开关控制电路还根据该同步控制讯号而产生该多模式开关控制讯号。
12.如权利要求9至11任一所述的回授控制电路，其中，该四整流元件包含以下组合的其中一种：
(一)该四整流元件包括一个多模式开关与三个二极管，所述二极管的顺向端与逆向端分别对应于该三整流元件各自的电流流入端与电流流出端；
(二)该四整流元件包括四个多模式开关，且该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该四个多模式开关；
(三)该四整流元件包括一个二极管以及三个多模式开关的组合，且该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该三个多模式开关；以及
(四)该四整流元件包括二个二极管以及二个多模式开关的组合，且该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该二个多模式开关。
13.如权利要求9至11中任一项所述的回授控制电路，其中，所述多模式开关分别为一半导体开关。
14.如权利要求9至11中任一项所述的回授控制电路，其中，各多模式开关各与一旁路二极管并联，该旁路二极管的顺向端与逆向端分别耦接于对应的多模式开关的电流流入端与电流流出端。
15.一种谐振式无线电源转换方法，其中一谐振电路接收一无线电源且于其一谐振输出正端与其一谐振输出负端之间产生一交流谐振讯号，该交流谐振讯号包括一交流谐振电压，其中该交流谐振电压具有一振幅，且该谐振电路具有一阻抗匹配电容器，其特征在于，该谐振式无线电源转换方法包含：
控制一桥式整流电路，以将该交流谐振讯号，转换为一整流输出讯号于其一整流输出端点及其一接地点之间，其中该整流输出讯号具有一整流输出电压及一整流输出电流，其中该桥式整流电路包含至少四整流元件，其分别具有电流流出端与电流流入端，该四整流元件包括第一整流元件、第二整流元件、第三整流元件以及第四整流元件，其中该第三整流元件与该第四整流元件的电流流出端互相耦接于该整流输出端点，该第一整流元件与该第二整流元件的电流输入端互相耦接于该接地点，该第三整流元件的电流输入端与该第一整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出负端，该第四整流元件的电流输入端与该第二整流元件的电流流出端互相耦接于该谐振输出正端；其中该四整流元件的至少其中之一为一多模式开关；
其中该控制该桥式整流电路，以将该交流谐振讯号转换为该整流输出讯号的步骤包括：
根据相关于该整流输出电压的一电压回授讯号及/或相关于该整流输出电流的一电流回授讯号，而产生一多模式开关控制讯号；以及
以该多模式开关控制讯号控制该多模式开关，使其至少一部分时间操作于一导通操作，以达成以下功能：
(1)使得该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍，或
(2)调节该整流输出电压的位准对应于一输出电压参考讯号，及/或调节该整流输出电流的位准对应于一输出电流参考讯号。
16.如权利要求15所述的谐振式无线电源转换方法，其中，该调节该整流输出电压的位准对应于一输出电压参考讯号，及/或调节该整流输出电流的位准对应于一输出电流参考讯号的步骤包括：以该多模式开关控制讯号，控制该多模式开关，使其操作于一同步整流切换操作以及该导通操作的一分时组合。
17.如权利要求15所述的谐振式无线电源转换方法，其中，产生该多模式开关控制讯号的步骤还根据该整流输出讯号与该交流谐振输出讯号而产生一同步控制讯号，以及根据该同步控制讯号产生该多模式开关控制讯号。
18.如权利要求15至17中任一项所述的谐振式无线电源转换方法，其中，该四整流元件包含以下组合的其中一种：
(一)该四整流元件包括一个多模式开关与三个二极管，所述二极管的顺向端与逆向端分别对应于该三整流元件各自的电流流入端与电流流出端；
(二)该四整流元件包括四个多模式开关，且该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该四个多模式开关；
(三)该四整流元件包括一个二极管以及三个多模式开关的组合，且该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该三个多模式开关；以及
(四)该四整流元件包括二个二极管以及二个多模式开关的组合，且该回授控制电路以该多模式开关控制讯号，控制该二个多模式开关。
19.如权利要求15至17中任一项所述的谐振式无线电源转换方法，其中，所述多模式开关分别为一半导体开关。
20.如权利要求15至17中任一项所述的谐振式无线电源转换方法，其中，各多模式开关各与一旁路二极管并联，该旁路二极管的顺向端与逆向端分别耦接于对应的多模式开关的电流流入端与电流流出端。
21.如权利要求15所述的谐振式无线电源转换方法，其中，该整流输出电压为耦接于该整流输出端点与该接地点之间的一输出电容器上的跨压，且其中于该整流输出电压的位准大致上等于该交流谐振电压的该振幅的二倍时，于该交流谐振电压的负半波电压时，对该阻抗匹配电容器充电，而于该交流谐振电压的正半波电压时，该阻抗匹配电容器对该输出电容器充电。
CN201610237688.4A 2015-05-15 2016-04-15 谐振式无线电源接收电路及控制电路与无线电源转换方法 Active CN106160514B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562161912P 2015-05-15 2015-05-15
US62/161,912 2015-05-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106160514A true CN106160514A (zh) 2016-11-23
CN106160514B CN106160514B (zh) 2019-03-15

Family

ID=57276205

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610237688.4A Active CN106160514B (zh) 2015-05-15 2016-04-15 谐振式无线电源接收电路及控制电路与无线电源转换方法
CN201610234852.6A Active CN106160261B (zh) 2015-05-15 2016-04-15 谐振式无线电源接收电路及控制电路与无线电源转换方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610234852.6A Active CN106160261B (zh) 2015-05-15 2016-04-15 谐振式无线电源接收电路及控制电路与无线电源转换方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US9853505B2 (zh)
CN (2) CN106160514B (zh)
TW (2) TWI580150B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107147199A (zh) * 2017-06-09 2017-09-08 宁波微鹅电子科技有限公司 无线电能接收端和无线充电系统
CN107404242A (zh) * 2017-09-15 2017-11-28 苏州加士革电子科技有限公司 一种用于手机无线充电的多模式肖特基二极管整流电路

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104767372B (zh) * 2015-04-24 2017-12-19 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 控制电路、控制方法和应用其的反激式变换器
US9973099B2 (en) 2015-08-26 2018-05-15 Futurewei Technologies, Inc. AC/DC converters with wider voltage regulation range
WO2018024220A1 (zh) * 2016-08-02 2018-02-08 欧普照明股份有限公司 Led驱动电路及led灯管
US10763698B2 (en) * 2016-08-23 2020-09-01 The Penn State Research Foundation Self-regulated reconfigurable resonant voltage/current-mode method and device for extended-range inductive power transmission
US10516284B2 (en) 2016-09-15 2019-12-24 Qualcomm Incorporated Voltage controlled charge pump and battery charger
MX2019010614A (es) 2017-04-07 2019-10-15 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd Sistema, dispositivo y metodo de carga inalambrica, y dispositivo para ser cargado.
US10141980B2 (en) * 2017-04-26 2018-11-27 Minebea Mitsumi Inc. Wireless power transmission system, and communication and protection methods for the same
US10476310B2 (en) 2017-05-26 2019-11-12 Witricity Corporation Multi-mode wireless power receiver control
US10193468B1 (en) * 2017-12-21 2019-01-29 Futurewei Technologies, Inc. Low harmonic down-converting rectifier for wireless power transfer receiver
CN108023368A (zh) * 2018-01-12 2018-05-11 浙江图维科技股份有限公司 一种基于电流互感器的自动匹配谐振取电直流源
WO2019218162A1 (zh) * 2018-05-15 2019-11-21 Oppo广东移动通信有限公司 待充电设备、无线充电方法及系统
US10931149B2 (en) 2018-06-29 2021-02-23 Etherdyne Technologies, Inc. Wireless power receiver circuits that provide constant voltage or current to an electrical load, and methods
US11362543B2 (en) 2018-06-29 2022-06-14 Etherdyne Technologies, Inc. Wireless power receiver circuits that provide constant voltage or current to an electrical load, and methods
US10491100B1 (en) * 2018-07-31 2019-11-26 Rockwell Collins, Inc. Combined AC and DC power converter with an electromagnetic interference filter and a bridge rectifier
WO2020124243A1 (en) 2018-12-21 2020-06-25 Solace Power Inc. Wireless electric field power transfer system, transmitter and receiver
CN110000449A (zh) * 2019-04-30 2019-07-12 华南理工大学 基于SiC功率器件的双脉冲MIG焊接电源
EP3772155B1 (en) * 2019-07-30 2021-09-01 Infineon Technologies AG Power supply circuit that sources energy from an nfc antenna
US11495995B2 (en) * 2019-09-23 2022-11-08 Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd Advanced overvoltage protection strategy for wireless power transfer
CN112583088A (zh) * 2019-09-27 2021-03-30 北京新能源汽车股份有限公司 一种电动汽车端充电电路及其电流、电压控制方法及汽车
US11699920B2 (en) 2020-02-04 2023-07-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Device and method for receiving power wirelessly
CN111934444B (zh) * 2020-08-12 2022-03-22 安洁无线科技（苏州）有限公司 无线充电保护系统及方法
CN112994260B (zh) * 2021-02-09 2022-06-07 哈尔滨工业大学 基于模态切换的强抗偏移无线电能传输系统
CN116388588B (zh) * 2023-05-29 2023-08-18 成都市易冲半导体有限公司 整流控制电路、电能接收装置和电子设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101964551A (zh) * 2009-07-22 2011-02-02 索尼公司 电力接收设备、电力传输系统、充电设备和电力传输方法
US20110234012A1 (en) * 2010-03-29 2011-09-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Power receiving apparatus and wireless power transceiving system
CN102640395A (zh) * 2010-12-01 2012-08-15 丰田自动车株式会社 非接触供电设备、车辆以及非接触供电系统的控制方法
US20130043737A1 (en) * 2011-08-19 2013-02-21 Korea Advanced Institute Of Science And Technology (Kaist) Wireless power receiver for controlling wireless power by using switch
US20140265610A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Integrated Device Technology, Inc. Apparatuses and related methods for modulating power of a wireless power receiver
CN104079079A (zh) * 2014-07-14 2014-10-01 南京矽力杰半导体技术有限公司 谐振型非接触供电装置、集成电路和恒压控制方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7385357B2 (en) * 1999-06-21 2008-06-10 Access Business Group International Llc Inductively coupled ballast circuit
JP2005168167A (ja) * 2003-12-02 2005-06-23 Honda Motor Co Ltd Ｄｃ−ｄｃコンバータ
US8129864B2 (en) * 2008-01-07 2012-03-06 Access Business Group International Llc Inductive power supply with duty cycle control
CN102130587A (zh) * 2010-01-13 2011-07-20 台达电子工业股份有限公司 具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置
NZ587357A (en) * 2010-08-13 2013-03-28 Auckland Uniservices Ltd Control circuit for pick-up in inductive power transfer system selectively shunts diodes in rectifier bridge to reduce transient disturbances to primary current
CN102364860B (zh) * 2011-10-26 2014-10-01 东北大学 一种二次侧移相控制全桥变换器
DE102011119261A1 (de) * 2011-11-24 2013-05-29 Paul Vahle Gmbh & Co. Kg Gesteuerter Gleichrichter mit einer B2-Brücke und nur einem Schaltmittel
TWI578657B (zh) * 2012-01-24 2017-04-11 通路實業集團國際公司 無線電力控制系統
KR101497140B1 (ko) * 2013-01-09 2015-03-03 한국전기연구원 다중기기의 자유 위치 무선 충전을 위한 무선전력전송 시스템
CN203261132U (zh) * 2013-05-07 2013-10-30 南京邮电大学 一种利用基波磁耦合谐振的无线供电装置
CN203434754U (zh) * 2013-07-25 2014-02-12 华南理工大学 一种具有pfc的谐振式无线电能传输发射装置
TW201511443A (zh) * 2013-09-02 2015-03-16 Acer Inc 電磁諧振無線充電系統與裝置
CN203590068U (zh) * 2013-11-28 2014-05-07 华南理工大学 一种谐振式无线电能传输系统的高频变换电路
CN203827070U (zh) * 2014-03-31 2014-09-10 华南理工大学 一种分数阶串-并联谐振无线电能传输系统
CN203827074U (zh) * 2014-03-31 2014-09-10 华南理工大学 一种分数阶并-串联谐振无线电能传输系统
US10148096B2 (en) * 2014-07-07 2018-12-04 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Wireless or wired power delivery using a controllable power adapter
US9780575B2 (en) * 2014-08-11 2017-10-03 General Electric Company System and method for contactless exchange of power
US9929595B2 (en) * 2014-08-25 2018-03-27 NuVolta Technologies Wireless power transfer system and method
TWI626827B (zh) * 2015-02-26 2018-06-11 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方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101964551A (zh) * 2009-07-22 2011-02-02 索尼公司 电力接收设备、电力传输系统、充电设备和电力传输方法
US20110234012A1 (en) * 2010-03-29 2011-09-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Power receiving apparatus and wireless power transceiving system
CN102640395A (zh) * 2010-12-01 2012-08-15 丰田自动车株式会社 非接触供电设备、车辆以及非接触供电系统的控制方法
US20130043737A1 (en) * 2011-08-19 2013-02-21 Korea Advanced Institute Of Science And Technology (Kaist) Wireless power receiver for controlling wireless power by using switch
US20140265610A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Integrated Device Technology, Inc. Apparatuses and related methods for modulating power of a wireless power receiver
CN104079079A (zh) * 2014-07-14 2014-10-01 南京矽力杰半导体技术有限公司 谐振型非接触供电装置、集成电路和恒压控制方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107147199A (zh) * 2017-06-09 2017-09-08 宁波微鹅电子科技有限公司 无线电能接收端和无线充电系统
US10714979B2 (en) 2017-06-09 2020-07-14 Ningbo Weie Electronics Technology Ltd. Wireless power receiving terminal and wireless charging system
CN107404242A (zh) * 2017-09-15 2017-11-28 苏州加士革电子科技有限公司 一种用于手机无线充电的多模式肖特基二极管整流电路
CN107404242B (zh) * 2017-09-15 2019-08-13 苏州加士革电子科技有限公司 一种用于手机无线充电的多模式肖特基二极管整流电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN106160514B (zh) 2019-03-15
US20160336811A1 (en) 2016-11-17
US20160336808A1 (en) 2016-11-17
TW201640808A (zh) 2016-11-16
TWI591952B (zh) 2017-07-11
US9853505B2 (en) 2017-12-26
US9853506B2 (en) 2017-12-26
CN106160261A (zh) 2016-11-23
TWI580150B (zh) 2017-04-21
TW201640781A (zh) 2016-11-16
CN106160261B (zh) 2018-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106160514A (zh) 谐振式无线电源接收电路及控制电路与无线电源转换方法
CN105743349B (zh) Dc/dc转换器、同步整流控制器及其控制方法、电源装置、电源适配器及电子设备
CN105226840B (zh) 用于无线功率传输的设备、方法和集成电路
CN106464135B (zh) 切换功率级及用于控制所述切换功率级的方法
Szarka et al. Ultralow power, fully autonomous boost rectifier for electromagnetic energy harvesters
CN104541444B (zh) 具有ac侧短路功能的整流器电路及电感同步开关收集转换器
CN100474752C (zh) 用于控制开关电源的半导体装置
CN110289757B (zh) 具有经调节的输出的单个电感dc-dc变换器以及能量收集系统
JP2020506654A (ja) 高度に統合された高圧アクチュエータドライバ
CN107078729A (zh) 零电压开关半桥变换器
CN107078645A (zh) 在松弛震荡极值处具有切换请求的输出侧控制器
CN102055357A (zh) 开关电源控制器电路及开关电源系统
CN103580490B (zh) Dc-dc转换器
Ozalevli et al. A cost-effective adaptive rectifier for low power loosely coupled wireless power transfer systems
EP3097636B1 (en) Electronic apparatus and control method for high frequency ac to dc conversion
CN106685242B (zh) 单级交流至直流转换器
CN104052100A (zh) 包括至少一个电池的功率转换器电路
CA2722436A1 (en) Single switch high efficiency power supply
CN108141047A (zh) 无线充电接收器
US9929585B2 (en) Power transfer system
CN104184329A (zh) 电力转换设备以及电力转换方法
CN104782040A (zh) 电源装置
Do et al. A rectifier for piezoelectric energy harvesting system with series synchronized switch harvesting inductor
Low et al. A single-stage dual-output tri-mode AC-DC regulator for inductively powered application
CN205356178U (zh) Ac/dc转换器

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