CN106230393B - E类放大器过载检测和防止 - Google Patents

E类放大器过载检测和防止 Download PDF

Info

Publication number
CN106230393B
CN106230393B CN201610545702.7A CN201610545702A CN106230393B CN 106230393 B CN106230393 B CN 106230393B CN 201610545702 A CN201610545702 A CN 201610545702A CN 106230393 B CN106230393 B CN 106230393B
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch element
phase
circuit
switch
amplifier
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
CN201610545702.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106230393A (zh
Inventor
琳达·S·艾里什
斯坦利·S·通茨奇
威廉·H·范诺瓦克三世
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.)
Qualcomm Inc
Original Assignee
Qualcomm Inc
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 Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Publication of CN106230393A publication Critical patent/CN106230393A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106230393B publication Critical patent/CN106230393B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/52—Circuit arrangements for protecting such amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/52—Circuit arrangements for protecting such amplifiers
    • H03F1/523—Circuit arrangements for protecting such amplifiers for amplifiers using field-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • 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
    • 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
    • H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
    • 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
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2176—Class E amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • H03F3/245—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages with 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • 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
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4815—Resonant converters
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Transmitters (AREA)

Abstract

本发明涉及E类放大器过载检测和防止。本发明揭示用于无线功率传送的放大器的系统、方法和设备。在一个方面中，提供一种用于控制例如E类放大器等放大器的操作的方法。所述方法可包含监视所述放大器的输出。所述方法可进一步包含基于所述放大器的输出调整所述放大器的启用开关的时序。

Description

E类放大器过载检测和防止
分案申请的相关信息
本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2012年8月13日、申请号为201280043269.7、发明名称为“E类放大器过载检测和防止”的发明专利申请案。
技术领域
本发明大体上涉及无线功率。更确切地说，本发明是针对E类放大器和其用于驱动无线功率发射天线的使用。
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。此些装置包含移动电话、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，和类似装置。在电池技术已改善的同时，电池供电的电子装置越来越需要且消耗较大量的功率。由此，这些装置不断地需要再充电。可再充电的装置常常经由有线连接通过物理地连接到功率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繁琐，且具有其它缺点。能够在有待为可再充电的电子装置充电或向电子装置提供功率的自由空间中传送功率的无线充电系统可以克服有线充电解决方案的一些不足。由此，向电子装置有效且安全地传送功率的无线功率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所述的合乎需要的属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，本文描述一些显要特征。
在附图和下文描述中阐述本说明书中描述的主题的一个或一个以上实施方案的细节。其它特征、方面和优点将从描述、图式和权利要求书而变得显而易见。注意，下图的相对尺寸可能不是按比例绘制的。
本发明的一个方面提供一种控制放大器的操作的方法。所述方法包含监视所述放大器的启用开关的输出。所述方法进一步包含基于所述输出调整所述启用开关的时序。所述方法进一步包含当所述开关的所述输出下降到第一阈值以下零交越点以上时启用所述开关。
本发明的另一方面提供一种操作放大器中的开关的方法。所述方法包含监视所述开关的输出。所述方法进一步包含基于所述开关的输出调整所述启用开关的偏置电压。
本发明的另一方面提供一种用于控制放大器的操作的设备。所述设备包含用于监视所述放大器的启用开关的输出的装置。所述设备进一步包含用于基于所述输出调整启用开关的时序的装置。所述设备进一步包含用于当所述开关的所述输出下降到第一阈值以下零交越点以上时启用所述开关的装置。
本发明的另一方面提供一种用于操作放大器中的开关的设备。所述设备进一步包含用于监视所述开关的输出的装置。所述设备进一步包含用于基于所述开关的输出调整所述启用开关的偏置电压的装置。
本发明的另一方面提供一种非暂时计算机可读媒体。所述媒体包含在被执行时使设备监视放大器的启用开关的输出的代码。所述媒体进一步包含在被执行时使所述设备基于输出调整所述启用开关的时序的代码。所述媒体进一步包含在被执行时使所述设备在所述开关的输出下降到第一阈值以下零交越点以上时启用所述开关的代码。
本发明的另一方面提供一种非暂时计算机可读媒体。所述媒体包含在被执行时使设备监视放大器的开关的输出的代码。所述媒体进一步包含在被执行时使所述设备基于所述开关的输出调整所述启用开关的偏置电压的代码。
本发明的另一方面提供一种经配置以发射无线充电功率的设备。所述设备包含放大器，所述放大器包含电耦合到负载的启用开关。所述设备进一步包含监视电路，其经配置以监视启用开关的输出。所述设备进一步包含时序电路，其经配置以基于所述输出调整启用开关的时序。所述设备进一步包含驱动电路，其经配置以当所述开关的所述输出下降到第一阈值以下零交越点以上时启用所述开关。
本发明的另一方面提供一种经配置以发射无线充电功率的设备。所述设备包含放大器，所述放大器包含电耦合到负载的启用开关。所述设备进一步包含监视电路，其经配置以监视启用开关的输出。所述设备进一步包含偏置电路，其经配置以基于所述开关的输出调整所述启用开关的偏置电压。
附图说明
图1是根据本发明的示范性实施例的示范性无线功率传送系统的功能框图。
图2是根据本发明的各种示范性实施例的可用于图1的无线功率传送系统中的示范性组件的功能框图。
图3是根据本发明的示范性实施例的图2的发射电路或接收电路的包含发射或接收线圈的部分的示意图。
图4是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线功率传送系统中的发射器的功能框图。
图5是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线功率传送系统中的接收器的功能框图。
图6是可用于图4的发射电路中的发射电路的一部分的示意图。
图7展示各种负载特性下跨越装置的电压值的曲线图。
图8展示E类放大器的示范性波形。
图9展示根据实施例的无线充电系统的示范性示意图。
图10展示根据另一实施例的无线充电系统的示范性示意图。
图11展示根据又一实施例的无线充电系统的示范性示意图。
图12展示控制放大器的操作的示范性方法的流程图。
图13是可以在图1的无线功率传送系统内采用的示范性无线装置的功能框图。
图14展示控制放大器的操作的另一示范性方法的流程图。
图15是可以在图1的无线功率传送系统内采用的另一示范性无线装置的功能框图。
图式中图解说明的各种特征可能未按比例绘制。因此，为了清楚起见可以任意扩大或缩小各种特征的尺寸。此外，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，可在整个说明书和各图中使用相同的参考标号指代相同的特征。
具体实施方式
下文结合附图阐述的详细描述既定作为对本发明的示范性实施例的描述，且并不希望表示可实践本发明的仅有实施例。贯穿此描述所使用的术语“示范性”意指“充当实例、例子或说明”，且未必应解释为比其它示范性实施例优选或有利。所述详细描述出于提供对本发明的示范性实施例的透彻理解的目的而包含特定细节。可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的示范性实施例。在一些例子中，以框图形式来展示众所周知的结构和装置，以避免模糊本文中呈现的示范性实施例的新颖性。
以无线方式传送功率可指代将与电场、磁场、电磁场或其它场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，功率可通过自由空间来传送)。输出到无线场(例如，磁场)中的功率可由“接收线圈”接收、俘获或耦合以实现功率传送。
图1是根据本发明的示范性实施例的示范性无线功率传送系统100的功能框图。输入功率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可耦合到所述场105，且产生输出功率110供耦合到输出功率110的装置(未图示)存储或消耗。发射器104与接收器108两者隔开距离112。在一个示范性实施例中，发射器104与接收器108是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的谐振频率实质上相同或极为接近时，发射器104与接收器108之间的发射损失极小。由此，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功率传送。谐振电感耦合技术因此可允许在各种距离上且利用多种电感线圈配置的改善的效率和功率传送。
当接收器108位于发射器104产生的能量场105中时，接收器108可以接收功率。场105对应于其中通过发射器104输出的能量可以通过接收器105俘获的区域。在一些情况下，场105可以对应于发射器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线圈114。接收器108进一步包含用于接收或俘获来自能量发射的能量的接收线圈118。近场可对应于其中存在由发射线圈114中的电流和电荷造成的强反应场的区域，其最低限度地将功率辐射远离发射线圈114。在一些情况下，近场可对应于在发射线圈114的约一个波长(或其分数)内的区域。发射和接收线圈114和118的大小是根据与其相关联的应用和装置而设定的。如上所述，可通过将在发射线圈114的场105中的能量的大部分耦合到接收线圈118而非将大部分能量以电磁波传播到远场来发生有效能量传送。当定位在场105内时，可在发射线圈114与接收线圈118之间形成“耦合模式”。围绕发射和接收线圈114和118的区(此处可出现此耦合)在本文中称为耦合模式区域。
图2是根据本发明的各种示范性实施例的可用于图1的无线功率传送系统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，其可包含振荡器222、驱动器电路224和滤波与匹配电路226。振荡器222可经配置以产生期望频率(例如468.75KHz、6.78MHz或13.56MHz)下的信号，所述期望频率可以响应于频率控制信号223来调整。可以将振荡器信号提供到驱动器电路224，其经配置以举例来说在发射线圈214的谐振频率下驱动所述发射线圈214。驱动器电路224可以是切换放大器，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可以是E类放大器。还可包含滤波与匹配电路226以滤除谐波或其它不必要的频率，且使发射器204的阻抗与发射线圈214匹配。
接收器208可包含接收电路210，其可包含匹配电路232和整流器与切换电路234以产生从AC功率输入所输出的DC功率，以便为如图2中所示的电池236充电，或者为耦合到接收器108的装置(未图示)供电。可以包含匹配电路232以使接收电路210的阻抗与接收线圈218匹配。接收器208和发射器204可以另外在分开的通信信道219(例如，蓝牙、紫蜂、蜂窝式等)上通信。接收器208和发射器204可以替代地使用无线场206的特性经由带内信令通信。
如下文较全面描述，接收器208(其可以首先具有可选择性中断的相关联负载(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接收的功率量是否适合于为电池236充电。此外，接收器208可经配置以在确定功率量适当后即刻启用负载(例如，电池236)。在一些实施例中，接收器208可经配置以直接利用从无线功率传送场接收的功率而不为电池236充电。举例来说，例如近场通信(NFC)或射频识别装置(RFID)等通信装置可经配置以通过与无线功率传送场交互和/或利用所接收功率与发射器204或其它装置通信来从无线功率传送场接收功率并进行通信。
图3是根据本发明的示范性实施例的图2的发射电路206或接收电路210的包含发射或接收线圈352的部分的示意图。如图3中所图解说明，用于示范性实施例中的发射或接收电路350可包含线圈352。所述线圈还可称为或配置为“环形”天线352。线圈352还可在本文称为或配置为“磁性”天线或感应线圈。术语“线圈”既定指的是可以以无线方式输出或接收用于耦合到另一“线圈”的能量的组件。线圈也可被称作经配置以以无线方式输出或接收功率的类型的“天线”。线圈352可经配置以包含空气芯或物理芯，例如铁氧体芯(未图示)。空气芯环形线圈可以在更大程度上容受放置在芯的附近的外来物理装置。另外，空气芯环形线圈352允许将其它组件放置在芯区内。此外，空气芯环可以更容易允许将接收线圈218(图2)放置在发射线圈214(图2)的平面内，在所述平面中，发射线圈214(图2)的耦合模式区域可能更加强大。
如上所述，在发射器104与接收器108之间匹配或几乎匹配的谐振期间，可以发生发射器104与接收器108之间的高效能量传送。但是，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线圈的场105的能量耦合到驻留在其中建立这个场105的邻域中的接收线圈，而不是将能量从发射线圈传播到自由空间中。
环形或磁性线圈的谐振频率是基于电感和电容。电感可以简单地就是线圈352产生的电感，而电容可以添加到线圈的电感中以形成期望谐振频率下的谐振结构。作为非限制性实例，电容器352和电容器354可以添加到发射或接收电路350以形成谐振电路，其选择谐振频率下的信号356。因此，对于较大直径的线圈，承受谐振所需的电容的大小可以随着环的直径或电感的增加而减小。另外，随着线圈的直径增加，近场的高效能量传送区可以增加。也可能有使用其它组件形成的其它谐振电路。作为另一非限制性实例，电容器可并联地放置在线圈350的两个端子之间。对于发射线圈，可将频率实质上对应于线圈352的谐振频率的信号358输入到线圈352。
在一个实施例中，发射器104可经配置以输出时变磁场，其具有对应于发射线圈114的谐振频率的频率。当接收器在场105内时，时变磁场可以在接收线圈118中诱发电流。如上所述，如果接收线圈118经配置以在发射线圈118的频率下谐振，那么可以有效地传送能量。可以如上所述整流在接收线圈118中诱发的AC信号以产生DC信号，提供此DC信号以便为负载充电或供电。
图4是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线功率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和发射线圈414。发射线圈414可以是如图3中所示的线圈352。发射电路406可以向发射线圈414提供RF功率，方法是通过提供振荡信号，其引起围绕发射线圈414产生能量(例如，磁通量)。发射器404可以在任何合适的频率下操作。举例来说，发射器404可在13.56MHz的ISM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)与发射线圈414匹配；以及低通滤波器(LPF)408，其经配置以将谐波发射减小到防止耦合到接收器108(图1)的装置的自我干扰的程度。其它示范性实施例可包含不同滤波器拓扑，包含但不限于使特定的频率衰减而使其它频率通过并且可包含自适应阻抗匹配的陷波滤波器，所述自适应阻抗匹配可以基于可测量发射量度(例如到线圈414的输出功率或驱动器电路424汲取的DC电流)而变化。发射电路406进一步包含驱动器电路424，其经配置以驱动振荡器423所确定的RF信号。发射电路406可以包括离散装置或电路，或者可以包括集成组合件。来自发射线圈414的示范性RF功率输出可以是大约2.5瓦。
发射电路406可以进一步包含控制器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，和用于调整输出功率水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在本文中也可称为处理器415。发射路径中的振荡器相位和相关电路的调整可以允许减少带外发射，尤其是在从一个频率转变成另一频率时。
发射电路406可以进一步包含负载感测电路416，其用于检测发射线圈414产生的近场附近是否存在有效接收器。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，其可能受到发射线圈414产生的场附近是否存在有效接收器的影响，如下文将进一步描述。控制器415监视驱动器电路424上负载变化的检测，用于确定是否启用振荡器423以便发射能量且与有效接收器通信。如下文较全面描述，在驱动器电路424处测量的电流可用于确定是否有无效装置处在发射器404的无线功率传送区域内。
发射线圈414可以用李兹线实施，或者实施成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，发射线圈414总地来说可以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)关联。因此，发射线圈414大体上可能不需要“匝”以便具有实用的尺寸。发射线圈414的示范性实施方案可为“电性小的”(即，波长的分数)，且经调谐以通过使用电容器界定谐振频率而在较低可用频率下谐振。
发射器404可搜集和追踪关于可与发射器404相关联的接收器装置的行踪和状态的信息。因而，发射电路406可包含存在检测器480、封闭检测器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和封闭检测器460的存在信号而调整由驱动器电路424递送的功率量。发射器404可经由许多电源接收功率，所述电源例如为用以转换存在于建筑物中的常规AC功率的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)，或发射器可直接从常规DC电源(未图示)接收功率。
作为非限制性实例，存在检测器480可以是用于感测被插入到发射器404的覆盖区域中的有待充电的装置的初始存在的运动检测器。在检测之后，发射器404可以接通，并且装置接收到的RF功率可用于以预定方式将Rx装置中的开关双态触发，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、运动检测或其它合适方式检测人的检测器。在一些示范性实施例中，可能存在限制发射线圈414可在特定频率下发射的功率量的规章。在一些情况下，这些规章意在保护人类免受电磁辐射影响。然而，可能存在发射线圈414处于不被人类占据或不经常被人类占据的区中的环境，例如车库、工厂车间、商店，和类似环境。如果这些环境中没有人，则可容许将发射线圈414的功率输出增大到高于正常功率限制规章。换句话说，控制器415可响应于人的存在而将发射线圈414的功率输出调整到规章限制水平或更低，且当人在距发射线圈414的电磁场的规章限制距离以外时将发射线圈414的功率输出调整到高于规章限制水平的水平。
作为非限制性实例，封闭检测器460(在本文中还可称为封闭隔室检测器或封闭空间检测器)可以是例如用于确定何时外罩处于关闭或打开状态的感测开关的装置。当发射器在处于封闭状态的外罩中时，可增加发射器的功率水平。
在示范性实施例中，可使用发射器404并不无限地保持开启的方法。在此情况下，发射器404可经编程以在用户确定的时间量后关闭。此特征防止发射器404(特别是驱动器电路424)在其周边中的无线装置充满电之后长时间运行。此事件可能归因于电路无法检测从中继器或接收线圈发送的指示装置充满电的信号。为了防止发射器404在另一装置放置在其周边的情况下自动停机，可以仅在其周边检测到不具有运动的设置相位之后才激活发射器404。用户可能够确定不活动时间间隔，且在需要时改变所述不活动时间间隔。作为一非限制性实例，所述时间间隔可比在假定特定类型的无线装置最初完全放电的情况下充满所述装置所需的时间间隔长。
图5是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线功率传送系统中的接收器508的功能框图。接收器508包含可包含接收线圈518的接收电路510。接收器508进一步耦合到装置550以向装置550提供所接收的功率。应注意，将接收器508说明为在装置550外部，但其可集成到装置550中。能量可以以无线方式传播到接收线圈518，并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、便携型音乐播放器、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(其它医疗装置)和类似装置等装置。
接收线圈518可经调谐以与发射线圈414(图4)在相同频率下谐振或在指定频率范围内的频率下谐振。接收线圈518可与发射线圈414类似地设置尺寸，或可基于相关联装置550的尺寸而具有不同大小。作为实例，装置550可为具有小于发射线圈414的直径或长度的直径或长度尺寸的便携式电子装置。在此实例中，接收线圈518可实施为多匝线圈以便减小调谐电容器(未图示)的电容值且增大接收线圈的阻抗。作为实例，接收线圈518可围绕装置550的大体圆周而放置，以便最大化线圈直径且减少接收线圈518的环匝(即，绕组)的数目和绕组间电容。
接收电路510可以向接收线圈518提供阻抗匹配。接收电路510包含功率转换电路506，用于将接收到的RF能量源转换成充电功率以供装置550使用。功率转换电路506包含RF-DC转换器520且还可包含DC-DC转换器522。RF/DC转换器520将在接收线圈518处所接收的RF能量信号整流成具有由Vrect表示的输出电压的非交流功率。DC/DC转换器522(或其它功率调节器)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相容。预期各种RF-DC转换器，包含部分和完整整流器、调节器、桥接器、倍增器以及线性和切换转换器。
接收电路510可以进一步包含切换电路512，用于将接收线圈518连接到功率转换电路506或替代地用于将功率转换电路506断开。将接收线圈518从功率转换电路506断开不仅使装置550的充电暂停，而且改变发射器404(图2)“看到”的“负载”。
如上所述，发射器404包含负载感测电路416，其可以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，可能需要对一个或一个以上接收器的加载及卸载进行时间多路复用，以使其它接收器能够更高效地耦合到发射器。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小附近发射器上的负载。接收器的这个“卸载”在本文中也称为“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，如下文将更完全解释的。另外，可使使得能够将消息从接收器508发送到发射器404的协议与所述切换相关联。作为实例，切换速度可为约100μsec。
在一示范性实施例中，发射器404与接收器508之间的通信指代装置感测与充电控制机制，而非常规的双向通信(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译为来自发射器404的消息。从接收器侧，接收器508可使用接收线圈518的调谐和解调谐来调整从所述场接受的功率量。在一些情况下，所述调谐和解调谐可经由切换电路512实现。发射器404可检测所使用的来自所述场的功率的此差，且将这些改变解译为来自接收器508的消息。注意，可利用对发射功率和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还可用以检测减少的RF信号能量(即，信标信号)的发射，并将所述减少的RF信号能量整流为标称功率，以用于唤醒接收电路510内的未供电或耗尽功率的电路，以便配置接收电路510以进行无线充电。
接收电路510进一步包含用于协调本文所描述的接收器508的处理(包含对本文所描述的切换电路512的控制)的处理器516。接收器508的隐匿也可在其它事件(包含检测到向装置550提供充电功率的外部有线充电源(例如，壁式/USB功率))的发生之后即刻发生。除控制接收器的隐匿之外，处理器516还可监视信标电路514以确定信标状态和提取从发射器404所发送的消息。处理器516还可调整DC-DC转换器522以便实现改进的性能。
图6是可用于图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中所述的驱动器电路624。如上所述，驱动器电路624可以是切换放大器，其可经配置以接收方波并且输出有待被提供到发射电路650的正弦波。在一些情况下，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。但是，可以根据本发明的实施例使用任何合适的驱动器电路624。驱动器电路624可由来自如图4中所示的振荡器423的输入信号602驱动。驱动器电路624还可具备驱动电压VD，其经配置以控制可通过发射电路650递送的最大功率。为消除或减少谐波，发射电路600可包含滤波电路626。滤波电路626可为三极(电容器634、电感器632和电容器636)低通滤波电路626。
滤波电路626输出的信号可以提供到发射电路650，其包括线圈614。发射电路650可包含串联谐振电路，其具有电容620和电感(例如，可能归因于线圈的电感或电容或归因于额外电容器组件)，其可以在驱动器电路624提供的经滤波的信号的频率下谐振。发射电路650的负载可以由可变电阻器622表示。负载可以是经过安置以从发射电路650接收功率的无线功率接收器508的功能。
呈现给驱动器电路624的负载可以具有电抗，其举例来说归因于经过安置以接收功率的无线功率接收器的可变数目而变化。负载的电抗可以针对松耦合的无线功率传送系统100而大幅变化。驱动器电路624的效率可能对于负载电抗的变化敏感的并且归因于负载电抗的变化而改变。举例来说，E类放大器可能对于放在其上的负载敏感，并且如果负载在实数或虚数阻抗中过度改变，那么E类放大器可能受到损坏。切换装置可能因为过电压、过电流或过温度操作而受到损坏。
过温度操作可能是由几个问题引起，包含负载的改变。E类放大器可能在一组复数阻抗下非常高效。在这组阻抗下，E类放大器展现出零电压切换行为，并且具有简单的50％栅极驱动工作循环。所述E类可以在零电压下接通，并且在其切断的时刻，电压返回到零。这可以允许高效切换操作。
图7展示不同负载特性下跨越装置的电压值的曲线图。在图7中，曲线B表示在理想负载(即，最优切换)下跨越所述装置的电压，曲线A表示过度电容负载，并且曲线C表示过度电感负载。在理想阻抗的这个范围以外，可能不发生零电压切换。当负载有过度电容性时，举例来说，理想栅极接通点可能比50％点更早发生，并且因而在使用固定栅极驱动的情况下，所述装置可能被向后驱动成反向传导。这导致低效，因为切换装置通常在反向方向中损耗更大。当负载有过度电感性时，理想栅极接通点可能在50％点之后出现，并且因而可以迫使所述装置在非零电压下切换。这增加了切换损耗。
在一个实施例中，E类功率放大器(PA)(例如驱动器电路624(图6))的效率主要取决于举例来说如图7中所示的PA场效晶体管(FET)604漏极电压的形状。当漏极电压的脉冲与驱动器电路625的工作循环匹配时，PA在最大效率下操作(曲线B)。在一个实施例中，当FET 604断开时脉冲开始，因此改变脉宽会使脉冲的下降沿的时序改变。当脉冲较细时，效率缓慢下降(曲线A)。当脉冲过宽时，其因为FET 604接通而被截短，导致FET 604的损耗和可能的损坏(曲线C)。
当在极端情况下时，这些额外损耗可能导致过度加热和装置故障。根据一个实施例，为了避免过度加热和装置故障，并且为了允许E类放大器在非理想负载下用较高效率操作，可以使用自适应栅极驱动来改变栅极驱动波形以便更好地匹配开关处的实际波形。在一个实施例中，逻辑电路将栅极驱动波形划分成四个相位，如图8中所示。
图8展示E类放大器的示范性波形。虽然本文中是相对于无线充电电路900(图9)描述图8，但是所属领域的技术人员将了解，任何电路均可用于将栅极波形划分成四个相位。
参看图8，在第一相位期间，开关T1(图9)始终断开。在这个相位期间，预期输出电压将归因于正常E类操作而上升。在第二和第三相位期间，开关可以保持断开，但是电路现在自适应地感测跨越开关的电压。如果开关电压下降到设定点或阈值以下，则很可能电压将要过零。在一个实施例中，阈值被设置成接近0V或就在0V以上。举例来说，阈值可以设定成足以致使开关就在跨越开关的电压变成负数之前闭合的值。
因此，电路900(图9)可以根据跨越开关T1的电压调适栅极驱动，而所述电压又取决于输出负载。因此，在相位二和三期间，当电压下降成非常接近零时，开关T1可以接通。在一个实施例中，电压检测器可以设定成高于零的电压以提供“及早”检测。及早检测可以抵消掉任何电路传播延迟，以使得装置可以实际上在0V下被驱动。在第四相位期间，开关T1始终闭合。通过具有开关的保证的接通和断开时间，与负载无关，很可能启动。
如果电路900不在第二或第三相位期间触发，那么跨越开关T1的电压从未变成接近过零。这个过电压状况也可以被检测并且可以用于在不良负载的状况期间关闭放大器，因而保护放大器免受损坏。在一些情况下，这个警告可以在启动期间被忽略，直到放大器处在稳定操作中为止。
图9是根据实施例的无线充电电路900的示范性示意图。如图所示，电路900包含时序产生器910、第一触发器920、第二触发器930、栅极驱动器940、E类放大器950(其包含开关或栅极T1)、第一运算放大器960、第二电阻器R2、第三电容器C3、第三电阻器R3、第四电阻器R2和第二运算放大器970。虽然本文中是相对于电路900描述各种组件，但所属领域的技术人员将了解，在本发明的范围内可以添加、移除或重新配置一个或一个以上组件。举例来说，可以调整各种组件的输入和输出相位以便于进行有效低和有效高操作。
参看图9，时序产生器910用以产生四个相位。如图所示，时序产生器910经配置以产生两个信号：Phase_1和Phase_4。信号Phase_1用以指示第一相位是有效的，如上文相对于图8所述。信号Phase_4用以指示第二相位是有效的。在一个实施例中，可能没有明确地指示第二或第三相位是有效的信号。举例来说，当信号Phase_1和信号Phase_4都不是有效的时，电路900可以默认为自适应第二和第三相位。在一个实施例中，时序产生器910可包含格雷码计数器，其经配置以产生四个相位。
第一触发器920可以用以在第一相位期间驱动开关T1断开，在第四相位期间驱动开关T1闭合，并且在第二和第三相位期间自适应地闭合开关T1。第一触发器920是D触发器，其包含：SET输入，其电耦合到来自时序产生器910的信号Phase_1；CLR输入，其电耦合到来自时序产生器910的信号Phase_4；D输入，其电耦合到电压源(表示逻辑“1”)；时钟输入，其电耦合到来自第二运算放大器970的信号Drain_Low；以及Q输出，其电耦合到栅极驱动器940。
信号Drain_Low用以指示跨越开关T1的电压在阈值电压处或在阈值电压以下，如本文中将更详细地描述。当电路900在第二或第三相位中并且信号Phase_1和Phase_2无效时，第一触发器920的输出取决于信号Drain_Low。具体来说，当信号Drain_Low变得有效时，第一触发器920将驱动输出Q以闭合开关T1。
第二触发器930用以检测斜率故障误差状况。在第一相位中，开关T1应始终断开。因此，如果在信号Phase_1活动时跨越开关T1的电压与接近零的阈值电压交叉，那么可能电路900的操作有些问题。第二触发器930包含：D输入，其电耦合到来自时序产生器910的信号Phase_1；时钟输入，其电耦合到来自第二运算放大器970的信号Drain_Low；以及输出Q，其驱动信号Slope_Fault。如果在信号Phase_1活动时信号Drain_Low变得活动，那么第二触发器930将通过驱动信号Slope_Fault活动而指示误差状况。在各种实施例中，一个或一个以上误差处置电路可以在Slope_Fault期间关闭电路900。
栅极驱动器940用以基于来自第一触发器920的输出而驱动开关T2。栅极驱动器930可以用任何合适的方式实施以恰当地驱动开关T2。
E类放大器950用以驱动RF_Load。在一个实施例中，E类放大器950向接收器提供无线充电功率。E类放大器950可以是功率放大器，例如，举例来说，驱动器电路624(图6)。如图所示，E类放大器950包含开关或栅极T1、第一电感器L1、第一电容器C1、第二电感器L2、第二电容器C2和第一电阻器R1。开关T1的输出通过第二电容器C2和第一电阻器R1电耦合到第一运算放大器960和第二运算放大器970。第一电阻器R1和第二电阻器R1可以形成分压器，从而产生信号Divided_Drain，其表示开关T1的分压输出。
第一运算放大器960用以检测开关T1的输出处的过电压条件。第一运算放大器960包含：非反相输入，其电耦合到开关T1的分压输出(Divided_Drain)；反相输入，其电耦合到过电压参考电压Overvoltage_Ref；以及输出，其驱动信号Overvoltage。Overvoltage_Ref可以是任何参考电压，考虑到信号的分压Divided_Drain，超过所述参考电压开关T1不应驱动。当信号Divided_Drain大于Overvoltage_Ref时，第一运算放大器960将信号Overvoltage驱动成活动的。在各种实施例中，一个或一个以上误差处置电路可以在过电压条件期间关闭电路900。在一个实施例中，可能因不当的RF_Load引起过电压状况。
第二运算放大器970用以检测何时开关T1的输出即将与零行交叉。具体来说，第二运算放大器970经配置以当跨越开关T1的电压下降到接近零的阈值电压以下时将信号Drain_Low驱动成活动的。第二运算放大器970包含：非反相输入，其电耦合到阈值参考电压；反相输入，其电耦合开关T1的分压输出(Divided_Drain)；以及输出，其驱动信号Drain_Low。举例来说，可以使用包含第三电阻器R3和第四电阻器R4的分压器来设置阈值参考电压。
图10是根据另一实施例的无线充电电路1000的示范性示意图。根据图10中展示的实施例，相位检测器可以在栅极的上升沿和漏极的下降观察。锁相环或延迟锁定环路可以使栅极对准，以使得栅极就在漏极下降之后上升。如图所示，电路1000包含相位检测器1010以及包含开关或栅极T1的E类放大器1020。虽然本文中是相对于电路1000描述各种组件，但所属领域的技术人员将了解，在本发明的范围内可以添加、移除或重新配置一个或一个以上组件。举例来说，可以调整各种组件的输入和输出相位以便于进行有效低和有效高操作。
相位检测器1010用以检测栅极T1的输入栅极驱动信号与输出波形之间的相位差。相位检测器1010包含时序输入(这个输入电耦合到开关T1的输出)和相位检测输出。相位检测器1010可经配置以对输入栅极驱动信号进行取样，以便对开关T1的漏极处的输出波形进行取样，并且比较这两者。相位检测器1010可以输出相位差以便调整开关T1的栅极处的信号的时序，以使得栅极就在漏极下降之后上升。在各种实施例中，相位检测器1010可以形成锁相环(PLL)和/或延迟锁定环路(DLL)的一部分。在一个实施例中，可以调整漏极处的下降电压与开关T1的栅极处的上升电压之间的延迟。可以对相位检测器1010的一个或一个以上输入进行分压。
E类放大器1020用以驱动RF_Load。在一个实施例中，E类放大器1020向接收器提供无线充电功率。E类放大器1020可以是功率放大器，例如，举例来说，驱动器电路624(图6)。如图所示，E类放大器950包含开关或栅极T1、第一电感器L1、第一电容器C1、第二电感器L2和第二电容器C2。
图11是根据又一实施例的无线充电电路1100的示范性示意图。根据图11中展示的实施例，可编程栅极驱动器在软件控制下可以增加或减少栅极接通延迟，并且通过查看天线电流除以DC功率而搜索甜点(sweet spot)。当所选择的工作循环产生最高比率(天线电流/DC功率)时，于是栅极驱动时序已得到优化。
如图11中所示，电路1100包含可编程栅极驱动1110、包含开关或栅极T1的E类放大器1120、漏极功率检测器1130、天线电流检测器1140和微控制器1150。虽然本文中是相对于电路1100描述各种组件，但所属领域的技术人员将了解，在本发明的范围内可以添加、移除或重新配置一个或一个以上组件。举例来说，可以调整各种组件的输入和输出相位以便于进行有效低和有效高操作。
可编程栅极驱动1110用以根据从微控制器1120接收到的可编程时序来驱动开关T1的栅极。可编程栅极驱动1110包含：可编程输入，其电耦合到来自微控制器1150的驱动信号；以及输出，其电耦合到E类放大器1120中的开关T1的栅极。
E类放大器1120用以驱动RF_Load，例如通过天线。在一个实施例中，E类放大器1020向接收器提供无线充电功率。E类放大器1020可以是功率放大器，例如，举例来说，驱动器电路624(图6)。如图所示，E类放大器950包含开关或栅极T1、第一电感器L1、第一电容器C1、第二电感器L2和第二电容器C2。
漏极功率检测器1130用以检测开关T1处的DC功率汲取。漏极功率检测器1130向微控制器1150提供指示开关T1的功率汲取的输出。天线电流检测器1140用以检测天线(未图示)处的电流。天线电流检测器1140向微控制器1150提供指示天线处的电流的输出。
微控制器1150用以基于E类放大器1120的输出的测量到的效率来控制开关T1的时序。在一个实施例中，微控制器1150基于天线的电流和开关T1的功率汲取来测量效率，而微控制器1120可以基于任何可检测值来测量效率。微控制器包含：输入，其电耦合到漏极功率检测器1130；以及输入，其电耦合到天线电流检测器1140；以及输出，其电耦合到可编程栅极驱动1110。在一个实施例中，微控制器1150可以调整可编程栅极驱动1110的时序，搜寻效率的最大值。在一个实施例中，微控制器1150可以将效率测量为天线电流除以开关T1的DC功率。微控制器1150可以搜寻效率最大值，方法是通过使用举例来说爬坡算法或此项技术中已知的其它数学优化算法来调整可编程栅极驱动1110。
图12展示放大器的控制操作的示范性方法的流程图1200。所述方法可以在上文相对于图1-11所描述的装置中的一者或一者以上上实施。虽然下文相对于电路900(图9)的元件描述所述方法，但是所属领域的技术人员将了解可使用其它组件来实施本文所述的步骤中的一者或一者以上。虽然可以将框描述为以某一次序发生，但是所述框可以重新排序、框可以省略和/或可以添加额外框。
首先，在框1202处，电路900监视E类放大器950的开关T1的输出。在另一实施例中，相位检测环路1010(图10)可以监视开关T1的输出。在又一实施例中，微控制器1150(图11)可以监视开关T1的输出。
接下来，在框1203处，电路900基于放大器950的输出来调整启用开关T1的时序。举例来说，在自适应第二和第三相位期间，当开关的输出越过接近零的阈值时，第一触发器920可以闭合开关T1。因而，在框1206处，当开关的输出下降到第一阈值以下零交越点以上时电路900启用开关T1。在另一实施例中，相位检测环路1010可以基于开关的输出来调整开关T1的时序。在又一实施例中，微控制器1150可以调整可编程栅极驱动1110的时序，搜寻效率的最大值。
图13是可以在图1的无线功率传送系统内采用的示范性无线装置的功能框图1300。装置1300包括用于监视放大器950的启用开关T1的输出的装置1302，用于基于放大器950的输出来调整启用开关T1的时序的装置1304，以及用于当开关T1的输出下降到第一阈值以下零交越点以上时启用开关T1的装置1306。
在一个实施例中，用于监视放大器950的启用开关T1的输出的装置1302可经配置以执行上文相对于图12中图解说明的框1202所论述的功能中的一者或一者以上。用于监视放大器950的启用开关T1的输出的装置1302举例来说可以对应于第一和第二运算放大器960和970(图9)、相位检测环路1010(图10)、漏极功率检测器1130(图11)、天线电流检测器1140和微控制器1150中的一者或一者以上。
在一个实施例中，用于基于放大器950的输出调整启用开关T1的时序的装置1304可经配置以执行上文相对于图12中图解说明的框1204所论述的功能中的一者或一者以上。用于基于放大器950的输出调整启用开关T1的时序的装置1304举例来说可以对应于第一触发器920(图9)、相位检测环路1010(图10)和微控制器1150(图11)中的一者或一者以上。
在一个实施例中，用于当开关T1的输出下降到第一阈值以下零交越点以上时启用开关T1的装置1306可经配置以执行上文相对于图12中图解说明的框1206所论述的功能中的一者或一者以上。用于当开关T1的输出下降到第一阈值以下零交越点以上时启用开关T1的装置1306举例来说可以对应于第一触发器920(图9)、相位检测环路1010(图10)和微控制器1150(图11)中的一者或一者以上。
图14展示控制放大器的操作的示范性方法的流程图1400。所述方法可以在上文相对于图1-11所描述的装置中的一者或一者以上上实施。虽然下文相对于电路900(图9)的元件描述所述方法，但是所属领域的技术人员将了解可使用其它组件来实施本文所述的步骤中的一者或一者以上。虽然可以将框描述为以某一次序发生，但是所述框可以重新排序、框可以省略和/或可以添加额外框。
首先，在框1402处，电路900监视E类放大器950的开关T1的输出。在另一实施例中，相位检测环路1010(图10)可以监视开关T1的输出。在又一实施例中，微控制器1150(图11)可以监视开关T1的输出。
接下来，在框1403处，电路900基于开关T1的输出来调整开关T1的偏置电压。在一个实施例中，放大器可包含谐振栅极驱动系统(未图示)，其中开关T1的时序可能不容易直接调整。在一个实施例中，可以调整放大器950的DC偏移以便调整输出波形使其在开关闭合时接近零。在一个实施例中，电路900可以调整放大器950的DC偏移。在另一实施例中，微控制器1150可以调整放大器950的DC偏移。
图15是可以在图1的无线功率传送系统内采用的示范性无线装置的功能框图1500。装置1500包括用于监视放大器950中的开关T1的输出的装置1502，以及用于基于开关T1的输出调整开关T1的偏置电压的装置1504。
在一个实施例中，用于监视放大器950中的开关T1的输出的装置1502可经配置以执行上文相对于图14中图解说明的框1402所论述的功能中的一者或一者以上。用于监视放大器950中的开关T1的输出的装置1502举例来说可以对应于第一和第二运算放大器960和970(图9)、相位检测环路1010(图10)、漏极功率检测器1130(图11)、天线电流检测器1140和微控制器1150中的一者或一者以上。
在一个实施例中，用于基于开关T1的输出调整开关T1的偏置电压的装置1504可经配置以执行上文相对于图14中图解说明的框1404所论述的功能中的一者或一者以上。用于基于开关T1的输出调整开关T1的偏置电压的装置1504举例来说可以对应于驱动器224(图2)和放大器424(图4)中的一者或一者以上。
应了解，虽然上文所描述的系统可以采用E类放大器，但是本文所述的系统和方法不限于使用E类放大器，并且根据各种实施例可以利用其它类别和/或类型的放大器。
可使用各种不同技艺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在以上描述中始终参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片。
结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可被实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为清楚说明硬件与软件的此互换性，上文已大致关于其功能性而描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。所述功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用和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，但所述实施方案决策不应被解释为会导致脱离本发明的实施例的范围。
结合本文所揭示的实施例所描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可用通用处理器、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、离散硬件组件或其经设计以执行本文所描述的功能的任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器，但在替代例中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可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、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此配置。
可直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或以上述两者的组合来体现结合本文所揭示的实施例而描述的方法或算法和功能的步骤。如果以软件实施，则可将功能作为一个或一个以上指令或代码而存储在有形的非暂时计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体进行传输。软件模块可驻留于随机存取存储器(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、硬磁盘、可装卸磁盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。将示范性存储媒体耦合到处理器，使得所述处理器可从存储媒体读取信息和将信息写入到存储媒体。在替代例中，存储媒体可与处理器成一体式。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)、软磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘使用激光光学地复制数据。上文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于ASIC中。ASIC可驻留于用户终端中。在替代例中，处理器和存储媒体可作为离散组件驻留于用户终端中。
为了概述本发明，本文已描述了本发明的某些方面、优点以及新颖特征。应了解，根据本发明的任一特定实施例，不一定可以实现全部这些优点。因此，可以按照如本文所教示来实现或优化一个优点或一组优点而不一定实现本文可能教示或建议的其它优点的方式来体现或实施本发明。
将容易了解对上述实施例的各种修改，且可在不脱离本发明的精神或范围的情况下将本文定义的一般原理应用到其它实施例。因此，本发明并不希望限于本文中所示的实施例，而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泛范围。

Claims (18)

1.一种无线功率传送设备，其包括：
放大器电路，其操作性地耦合到线圈，所述线圈经配置以向接收器无线传输功率，所述放大器电路包含开关元件；以及
监视电路，其经配置以：
致使所述开关元件在第一相位期间处于断开位置；
响应于确定指示跨越所述开关元件的电压的值下降到阈值以下，致使所述开关元件在第二相位期间处于闭合位置；以及
致使所述开关元件在第三相位期间处于闭合位置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述监视电路进一步经配置以在启动阶段期间且在所述放大器电路处于稳定状态之前，如果跨越所述开关元件的电压大于所述阈值，则致使所述开关元件处于断开位置。
3.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述放大器电路经配置以在所述第一相位期间不传导电流跨越所述开关元件，以及
所述监视电路进一步经配置以：
在所述第二相位期间基于跨越所述开关元件的电压而适应性地传导电流跨越所述开关元件，以及在第三相位期间传导电流跨越所述开关元件。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述监视电路经配置以响应于确定所述开关元件在所述第二相位期间未闭合而致使所述开关元件在所述第三相位期间处于闭合位置。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述开关元件包含栅极端子，且其中所述监视电路进一步经配置以通过使用第一栅极电压驱动所述栅极端子来传导电流跨越所述开关元件。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述监视电路进一步经配置以：
在所述第一相位期间使用第二栅极电压驱动所述栅极端子，
在所述第二相位期间基于跨越所述开关元件的电压适应性地使用所述第一栅极电压驱动所述栅极端子，且
在所述第三相位期间使用超过所述栅极电压阈值的所述第二栅极电压驱动所述栅极端子。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述放大器电路进一步包含E类放大器以及所述开关元件包含场效晶体管，所述场效晶体管包含所述栅极端子。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述阈值大于零。
9.根据权利要求1所述的设备，其中将所述阈值设置为一电平以致使所述开关元件在跨越所述开关元件的电压为负之前处于闭合位置。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一相位包含第一时间段，其中所述第二相位包含在所述第一时间段之后的第二时间段，且其中所述第三相位包含在所述第一时间段和所述第二时间段之后的第三时间段。
11.一种用于无线充电的方法，其包括：
在第一相位期间断开耦合至线圈的放大器电路的开关元件，所述线圈经配置以向接收器无线传输功率；
响应于确定跨越所述开关元件的电压下降到阈值以下，在第二相位期间闭合所述开关元件；以及
在第三相位期间闭合所述开关元件。
12.根据权利要求11所述的方法，其中断开开关元件包含不传导电流跨越所述开关元件；且闭合所述开关元件包含传导电流跨越所述开关元件。
13.根据权利要求11所述的方法，其中断开或闭合所述开关元件包含：
具有栅极端子的场效晶体管经配置以由输入波形驱动而处于断开位置或闭合位置。
14.一种无线功率传送设备，其包括：
线圈，其经配置以经由无线场来无线传输功率；
驱动电路，其操作地耦合至所述线圈，所述驱动电路经配置以接收输入波形信号，所述驱动电路包含E类放大器电路，所述E类放大器电路包含由所述输入波形信号控制的开关元件；以及
控制器，其经配置以基于所述驱动电路的监视特性而调整所述输入波形信号的时序，所述特性指示呈现给所述驱动电路的负载的反应性变化，所述反应性变化是由经由所述无线场的耦合变化引起的，所述输入波形信号经配置以：
调整所述开关元件的状态以致使在第一相位期间不传导电流通过所述开关元件；以及
调整所述开关元件的状态以致使在所述第一相位之后的第二相位期间传导电流通过所述开关元件；以及
其中所述控制器经配置以响应于确定指示了跨越所述开关元件的电压的值下降到阈值以下，在所述第一相位和所述第二相位之间的第三相位期间调整所述输入波形的时序以致使电流传导通过所述开关元件。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述控制器进一步经配置以监视基于耦合变化的特性，所述耦合变化是由经配置以耦合到所述无线场的可变数量的接收器引起的。
16.根据权利要求14所述的设备，其中所述输入波形信号的时序经配置以匹配所述驱动电路的输出波形信号，所述输出波形信号指示了呈现给所述驱动电路的负载的反应性变化。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述输出波形信号的脉冲宽度经配置以匹配所述驱动电路的工作循环。
18.根据权利要求14所述的设备，其中所述阈值经确定以在跨越所述开关元件的电压变为负之前致使电流传导通过所述开关元件。
CN201610545702.7A 2011-08-16 2012-08-13 E类放大器过载检测和防止 Active CN106230393B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161524259P 2011-08-16 2011-08-16
US61/524,259 2011-08-16
US13/436,650 US8736368B2 (en) 2011-08-16 2012-03-30 Class E amplifier overload detection and prevention
US13/436,650 2012-03-30
CN201280043269.7A CN103765767B (zh) 2011-08-16 2012-08-13 E类放大器过载检测和防止

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280043269.7A Division CN103765767B (zh) 2011-08-16 2012-08-13 E类放大器过载检测和防止

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106230393A CN106230393A (zh) 2016-12-14
CN106230393B true CN106230393B (zh) 2019-04-23

Family

ID=47712250

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280043269.7A Active CN103765767B (zh) 2011-08-16 2012-08-13 E类放大器过载检测和防止
CN201610545702.7A Active CN106230393B (zh) 2011-08-16 2012-08-13 E类放大器过载检测和防止

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280043269.7A Active CN103765767B (zh) 2011-08-16 2012-08-13 E类放大器过载检测和防止

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8736368B2 (zh)
EP (2) EP2745397B1 (zh)
JP (2) JP5801490B2 (zh)
KR (1) KR101630099B1 (zh)
CN (2) CN103765767B (zh)
WO (1) WO2013025623A2 (zh)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8901775B2 (en) 2010-12-10 2014-12-02 Everheart Systems, Inc. Implantable wireless power system
US9496924B2 (en) * 2010-12-10 2016-11-15 Everheart Systems, Inc. Mobile wireless power system
JP5780879B2 (ja) * 2011-08-09 2015-09-16 株式会社東芝 電力増幅器及び送電装置
US8736368B2 (en) 2011-08-16 2014-05-27 Qualcomm Incorporated Class E amplifier overload detection and prevention
US9356474B2 (en) * 2011-09-28 2016-05-31 Tdk Corporation Wireless power feeder and wireless power transmission system
US9088222B2 (en) * 2011-11-17 2015-07-21 Qualcomm Incorporated Systems, methods, and apparatus for a high power factor single phase rectifier
KR101951358B1 (ko) * 2011-12-15 2019-02-22 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법
US9806537B2 (en) 2011-12-15 2017-10-31 Samsung Electronics Co., Ltd Apparatus and method for determining whether a power receiver is removed from the apparatus
JP6334958B2 (ja) 2013-04-04 2018-05-30 キヤノン株式会社 送電装置、その制御方法、及びプログラム
US9900056B2 (en) 2013-06-14 2018-02-20 Qualcomm Incorporated System and method for delayed application processor initialization during wireless charging
KR102229022B1 (ko) * 2014-03-18 2021-03-17 삼성전자주식회사 마그네틱 필드 모니터를 가지는 카드 검출 장치 및 이를 포함하는 시스템
US10049857B2 (en) * 2014-12-04 2018-08-14 Mks Instruments, Inc. Adaptive periodic waveform controller
DE102014118040B4 (de) * 2014-12-05 2017-08-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Regelschaltung für eine Basisstation zum Übertragen einer Energie auf einen Empfänger mittels eines elektrischen Schwingkreises, Auswerteeinrichtung, Verfahren und Computerprogramm
GB2535976C (en) * 2015-02-02 2017-03-29 Drayson Tech (Europe) Ltd Inverter for inductive power transfer
DE102015205714A1 (de) * 2015-03-30 2016-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Sendeverstärker zum Verstärken eines Signals in einem drahtlosen Übertragungssystem
US10651657B2 (en) 2015-06-08 2020-05-12 Qualcomm Incorporated Dynamic adjustment of power for wireless power transmission
KR101671818B1 (ko) * 2015-09-24 2016-11-03 주식회사 맵스 증폭기의 영전압 스위칭 제어장치 및 무선전력 송신장치
WO2017052132A1 (ko) 2015-09-25 2017-03-30 삼성전자 주식회사 무선 전력 송신기
US9929704B2 (en) * 2015-12-14 2018-03-27 Qualcomm Incorporated Class E2 amplifier
US20170207824A1 (en) * 2016-01-14 2017-07-20 Qualcomm Incorporated Methods and apparatus for wirelessly transferring power
KR101846954B1 (ko) 2016-06-13 2018-04-10 주식회사 맵스 임피던스 변화에 자동 조정 가능한 무선 전력 송신기
WO2017217716A1 (ko) * 2016-06-13 2017-12-21 주식회사 맵스 임피던스 변화에 자동 조정 가능한 무선 전력 송신기
TWI605664B (zh) * 2016-06-29 2017-11-11 立錡科技股份有限公司 諧振式無線電源發送電路及其控制方法
WO2018005727A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-04 Witricity Corporation Diode conduction sensor
WO2018048312A1 (en) * 2016-09-06 2018-03-15 Powerbyproxi Limited An inductive power transmitter
CN108011601A (zh) * 2016-10-29 2018-05-08 南京理工大学 一种用于磁耦合谐振式无线电能传输的e类功率放大器
JP6834366B2 (ja) * 2016-11-04 2021-02-24 船井電機株式会社 電源装置
JP2018125934A (ja) * 2017-01-31 2018-08-09 ホシデン株式会社 無接点給電装置
US10283952B2 (en) 2017-06-22 2019-05-07 Bretford Manufacturing, Inc. Rapidly deployable floor power system
CN107579713B (zh) * 2017-09-29 2020-12-04 清华大学 一种新型跨导运算放大器电路
WO2019076366A1 (zh) * 2017-10-20 2019-04-25 南京启纬智芯微电子有限公司 具有能量管理功能的nfc接口
JP6937431B2 (ja) * 2018-04-20 2021-09-22 日産自動車株式会社 共振型電力変換装置を制御する制御方法及び共振型電力変換装置
JP7126887B2 (ja) 2018-07-11 2022-08-29 東芝テック株式会社 送電装置及び電力伝送システム
CN109194297A (zh) * 2018-09-20 2019-01-11 天津大学 一种双频带高效率e类功率放大器
EP3855597A4 (en) * 2018-11-02 2022-09-28 Nichicon Corporation WIRELESS ELECTRICAL POWER SUPPLY DEVICE
CN112655135B (zh) * 2019-03-15 2024-03-12 欧姆龙株式会社 无线电力传输系统
US11056930B2 (en) 2019-05-31 2021-07-06 Sigmasense, Llc. Wireless power transfer and communications
CN110943512B (zh) * 2019-11-29 2021-06-01 歌尔科技有限公司 一种无线充电方法、系统及电子设备
WO2023161669A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 日産自動車株式会社 電力変換方法及び電力変換装置

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2050081B (en) 1979-03-15 1982-12-08 Tokyo Shibaura Electric Co High frequency switching regulator circuit
DE2937780A1 (de) * 1979-09-19 1981-04-02 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Elektronische sicherung fuer endverstaerker mit mos-fet-endtransistoren
US5095224A (en) * 1990-08-31 1992-03-10 Siemens-Pacesetter, Inc. Interrupted resonance energy transfer system
US5179511A (en) 1991-10-16 1993-01-12 Illinois Institute Of Technology Self-regulating class E resonant power converter maintaining operation in a minimal loss region
US6016075A (en) 1997-06-04 2000-01-18 Lord Corporation Class-D amplifier input structure
AU2002213122A1 (en) * 2000-10-10 2002-04-22 California Institute Of Technology Class e/f switching power amplifiers
US7706545B2 (en) 2003-03-21 2010-04-27 D2Audio Corporation Systems and methods for protection of audio amplifier circuits
US7307478B2 (en) 2004-04-30 2007-12-11 Broadcom Corporation Adjustable power amplifier and applications thereof
US20070139109A1 (en) * 2005-12-21 2007-06-21 Jun Honda Class d amplifier with start-up click noise elimination
US7378826B2 (en) 2006-01-05 2008-05-27 Linear Technology Corp. Methods and circuits for output over-voltage reduction in switching regulators
DE602007004712D1 (de) 2006-02-24 2010-03-25 Kenergy Inc Klasse-e-funkfrequenz-leistungsverstärker mit rückmeldungssteuerung
US7937106B2 (en) 2006-04-24 2011-05-03 ParkerVision, Inc, Systems and methods of RF power transmission, modulation, and amplification, including architectural embodiments of same
JP2008028791A (ja) * 2006-07-24 2008-02-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ｅ級増幅器およびそれを用いたリーダライタならびに書類管理システム
US7847438B2 (en) 2007-07-04 2010-12-07 Seiko Epson Corporation Power transmission device, electronic instrument, and waveform monitoring circuit
US8451886B2 (en) 2007-08-16 2013-05-28 St-Ericsson Sa Apparatus method and computer readable medium for a transmitter
US8213158B2 (en) 2007-09-28 2012-07-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Solid electrolytic capacitor and its production method
JP5131540B2 (ja) 2008-05-20 2013-01-30 株式会社村田製作所 Ｒｆ電力増幅器およびｒｆ電力増幅装置
US8099127B2 (en) * 2008-08-01 2012-01-17 Qualcomm Incorporated Multi-mode configurable transmitter circuit
US9473209B2 (en) * 2008-08-20 2016-10-18 Intel Corporation Wireless power transfer apparatus and method thereof
TWI369068B (en) 2008-10-03 2012-07-21 Advanced Analog Technology Inc Dead-time locking circuit
JP2010104139A (ja) * 2008-10-23 2010-05-06 Toyota Motor Corp 電圧コンバータおよびそれを搭載する車両
EP2384543A1 (en) 2008-12-31 2011-11-09 Nxp B.V. Power amplifier protection
US9136914B2 (en) * 2009-01-22 2015-09-15 Qualcomm Incorporated Impedance change detection in wireless power transmission
US8228027B2 (en) 2009-10-13 2012-07-24 Multi-Fineline Electronix, Inc. Wireless power transmitter with multilayer printed circuit
US8736368B2 (en) 2011-08-16 2014-05-27 Qualcomm Incorporated Class E amplifier overload detection and prevention

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013025623A2 (en) 2013-02-21
US20130043951A1 (en) 2013-02-21
EP2745397B1 (en) 2016-02-24
US9281711B2 (en) 2016-03-08
JP6441770B2 (ja) 2018-12-19
EP2745397A2 (en) 2014-06-25
CN103765767A (zh) 2014-04-30
US8736368B2 (en) 2014-05-27
JP2016027709A (ja) 2016-02-18
KR101630099B1 (ko) 2016-06-13
EP3024140B1 (en) 2017-10-18
EP3024140A1 (en) 2016-05-25
CN106230393A (zh) 2016-12-14
CN103765767B (zh) 2016-08-24
JP2014531788A (ja) 2014-11-27
US20140252873A1 (en) 2014-09-11
JP5801490B2 (ja) 2015-10-28
WO2013025623A3 (en) 2013-06-20
KR20140053302A (ko) 2014-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106230393B (zh) E类放大器过载检测和防止
US9461481B2 (en) Systems and methods for controlling output power of a wireless power transmitter
KR101649066B1 (ko) 무선 전력 전송을 위한 신호를 생성하는 푸시-풀 드라이버
JP5619993B2 (ja) ワイヤレスおよび有線の充電用の温度センサインターフェース
JP6199408B2 (ja) Ｄｃバイアスを使用した高電力のｒｆ電界効果トランジスタスイッチング
CN104604083A (zh) 具有减少的功率耗散的无线电力过电压保护电路
JP2016536964A (ja) 効率的なデータ通信およびワイヤレス電力伝達の共存のためのシステムおよび方法
US20130221911A1 (en) Systems and methods for sensing reverse link signaling
JP6351595B2 (ja) 電力送信機のための保護デバイスおよび方法
US20140177305A1 (en) Gate drive circuit for synchronous rectification
US9196418B2 (en) Push-pull driver with stage inversion and method of operation

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant