CN106788262B - 谐振器和控制谐振器的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种谐振器和控制谐振器的方法。所述谐振器包括：LC电路，包括电感器和电容器；开关，被构造为在选择时间段期间保持在电感器和电容器中的至少一个中的能量并且在另一时间段期间使电感器和电容器中的所述至少一个中的能量变化，以设置电感器和电容器的谐振频率。

Description

谐振器和控制谐振器的方法
本申请要求于2015年11月20日提交到在韩国知识产权局的第10-2015-0163483号韩国专利申请的权益，所述韩国申请的全部公开为了所有目的而通过引用包含于此。
技术领域
下面的描述涉及一种谐振器和谐振方法。
背景技术
LC谐振器被频繁地用在无线电力传输领域中。LC谐振器的谐振频率基于电感器的电感和电容器的电容而被确定并被固定。
初始设置的谐振频率由于发送端(发送器)与接收端(接收器)之间的各种因素而变化(或漂移)。因此，为了针对每种情况而合适地调谐谐振频率，发送端或接收端需要校准谐振频率。另外，在无线功率传输领域中，为了通过谐振匹配而传输功率，可能需要针对发送端或接收端中的任一方调整谐振。
典型的频率校准方案包括直接或间接改变对应谐振器中使用的各个电感器和电容器中的至少一个的有效值。例如，谐振器的电感器可以是长线圈，而最初仅该长线圈的中间部分被用于产生谐振。当谐振器的谐振频率需要改变时，通过改变该长线圈的用作中间部分的范围来调整电感。以相同方式，为了具有可使用的不同电容器值，必须应用具有几个值的电容器，或者必须应用不同值的多个不同电容器。类似于使用的电感器线圈的范围的调整，应切入到谐振器或从谐振器切出。
换句话说，为了在典型LC谐振器中校准频率，使用可选择性地切入到谐振电路中的一个或多个电感器和电容器来改变谐振频率以获得期望的谐振频率。谐振频率的改变指示从不连续的谐振频率选择期望的谐振频率。因此，为了具有选择各种谐振频率的能力，需要的装置(例如，各个切入的装置)的数量与想要的各种可用谐振频率成比例地增加。
发明内容
提供这个发明内容以按照简化形式介绍以下在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这个发明内容可并不意图识别要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意图被用于帮助确定要求保护的主题的范围。
一个或多个实施例包括一种谐振器，所述谐振器包括：LC谐振电路，包括电感器和电容器；开关，被构造为在选择时间段期间保持在电感器和电容器中的至少一个中的能量并且在另一时间段期间使电感器和电容器中的所述至少一个中的能量变化，以设置电感器和电容器的谐振频率。
选择时间段可从不同时间段之中被选择，其中，在所述各种时间段中的每个期间，所述开关被构造为保持在电感器和电容器中的所述至少一个中能量，所述不同时间段不同地实现电感器和电容器的各谐振频率。
开关可根据基于来自控制器的控制信号而基于选择时间段和所述另一时间段而选择性地操作，其中，来自控制器的控制信号表示从所述不同时间段中选择的选择时间段已由控制器确定为使LC电路和外部谐振器的另一LC电路的谐振匹配最大化的时间段，其中，在所述外部谐振器的所述另一LC电路和所述谐振器的LC电路之间实现无线功率传送操作。
所述谐振器可包括在移动电子装置中并且还包括控制器，其中，所述开关可以是LC谐振电路的后向散射开关。
电容器可具有固定电容并且电感器具有固定电感，并且，电容器和电感器的谐振频率依赖于固定电容、固定电感和选择时间段。
开关可响应于由产生用于校准设置的谐振频率的控制信号的控制器提供的控制信号，而进行操作以在第一时间段期间执行针对电感器和电容器中的所述至少一个中的能量的校准并且在第二时间段期间不执行能量的校准保持。
开关可与电感器并联连接。
开关可与电容器串联连接。
电感器和电容器可并联连接。
电感器和电容器可串联连接。
开关可以是与电感器并联连接并且被构造为在第一选择时间段期间保持在电感器中的能量的第一开关，并且所述谐振器还可包括第二开关，第二开关与电容器串联连接并且被构造为在第二选择时间段期间保持在电容器中的能量。
第一选择时间段可与第二选择时间段同步，并且在第一开关可被控制为断开期间，第二开关闭合，而在第一开关可被控制为闭合期间，第二开关断开。
电容器可以是电感器的寄生电容器。
LC电路在没有附加电容器的情况下按设置的谐振频率进行谐振。
谐振器还可包括：控制器，被构造为控制开关以基于电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性设置LC电路的谐振频率。
控制器可被被构造为在将开关的操作时间从第一操作时间长度改变到第二操作时间长度的同时感测代表电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性的值，并且被构造为基于与感测的值之中的最大值对应的开关的操作时间长度控制开关的操作来设置LC电路的谐振频率。
控制器可被构造为在以递增方式改变开关的操作时间范围多达预定次数的同时感测代表电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性的值，并且被构造为基于与感测的值之中的最大值对应的开关的操作时间长度控制开关的操作来设置LC电路的谐振频率。
电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性包括电感器的感测电流的值和电容器的感测电压的值中的至少一个。
一个或多个实施例可包括一种控制谐振器的方法，所述方法包括：将所述谐振器的操作控制在至少在针在选择时间段期间保持在所述谐振器的电感器和电容器中的至少一个中的能量以及在另一时间段期间使电感器和电容器中的所述至少一个中的能量变化之间，以设置所述谐振器的电感器和电容器的谐振频率。
控制的步骤包括：通过所述谐振器的开关的交替操作分别实现保持能量以及使能量变化。
所述方法还可包括感测电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性，并且控制的步骤可包括：基于感测到的能量特性设置谐振频率。
感测的步骤可包括：在将开关的操作时间长度从第一操作时间长度改变到第二操作时间长度的同时感测代表电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性的值，以及控制的步骤可包括：基于与感测的值之中的最大值对应的操作时间长度，来控制开关以设置谐振频率。
感测的步骤可包括：在以递增方式改变开关的操作时间长度多达预定次数的同时感测代表电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性的值，以及控制的步骤可包括：基于与感测的值中的最大值对应的操作时间长度，来控制开关以设置谐振频率。
电感器和电容器中的所述至少一个的所述感测的能量特性可包括针对电感器的感测电流的值和针对电容器的感测电压的值中的至少一个。
开关与电感器并联连接。
开关与电容器串联连接。
电感器和电容器并联连接。
电感器和电容器串联连接。
控制的步骤可包括：控制与电感器并联连接的第一开关在第一选择时期段期间保持在电感器中的能量，并且控制与电容器串联连接的第二开关在第二选择时间段期间保持在电容器中的能量。
电容器是电感器的寄生电容器。
一个或多个实施例包括一种非暂态处理器可读介质，所述非暂态处理器可读介质包括用于控制一个或多个处理装置执行这里描述的方法中的任何方法或任何组合的处理器可读代码。
一个或多个实施例提供一种谐振器，所述谐振器包括：LC电路，具有固定电感和电容；谐振频率控制电路，被构造为选择性地在各种选择时间段期间使能量保持在LC电路的一部分中而没有变化以设置LC电路的各谐振频率。
所述LC电路可包括具有固定电感的电感器和具有固定电容的电容器。
所述LC电路可包括具有固定电感和固定电容的电感器。
所述谐振频率控制电路可包括控制器，所述控制器被构造为从所述各种选择时间段确定校准的时间段，在与将会由所述各种选择时间段中的其余选择时间段提供的能量水平相比在LC电路中具有最大能量水平的情况下设置LC电路的校准的频率。
通过下面的详细描述、附图和权利要求，其它特征和方面将会变得清楚。
附图说明
图1示出谐振器的示例。
图2A至2B示出谐振器的频率校准操作的示例。
图3A至图9示出谐振器(诸如，图1的谐振器)的示例电路结构。
图10示出控制器的操作方法的示例。
图11示出用于在初始设置期间确定最优谐振频率的谐振器方法的示例操作。
图12示出用于在设置的谐振频率变化时校准设置的谐振频率的谐振器方法的示例操作。
图13示出控制器的操作方法的示例。
图14示出用于在初始设置期间确定最优谐振频率的谐振器方法的示例操作。
图15示出用于在设置的谐振频率变化时校准设置的谐振频率的谐振器方法的示例操作。
图16示出控制器的操作方法的示例。
图17示出用于在初始设置期间确定最优谐振频率的谐振器方法的示例操作。
图18示出用于在设置的谐振频率变化时校准设置的谐振频率的谐振器方法的示例操作。
图19示出谐振器方法的示例。
贯穿附图和详细描述中，除非另外描述或提供，否则相同的附图标号将会被理解为始终表示相同或相似的元件、特征和结构。附图可不符合比例，并且附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘可为了清楚、说明和方便而被夸大。
具体实施方式
下面的详细描述被提供用于辅助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，这里描述的方法、设备和/或系统的各种改变、变型和等同物将会对于本领域普通技术人员而言变得清楚。对于本领域普通技术人员而言将会清楚的是，除了必须按照特定次序发生的操作之外，这里描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于这里阐述的顺序，而是可改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省略本领域普通技术人员公知的功能和构造的描述。
这里描述的特征可被以不同形式实现，并且不应该被解释为局限于这里描述的示例。相反地，已提供这里描述的示例，以使得本公开将是彻底和完整，并且将本公开的全部范围传达给本领域普通技术人员。
这里描述的示例的特定结构或功能描述仅意图用于描述这里描述的示例的目的，并且可以各种形式实现。然而，应该理解，这些示例不被解释为局限于示出的形式，而是包括本公开的构思和技术范围内的所有改变、等同物或替代物。
虽然术语“第一”、“第二”等被用于解释各种部件，但部件不受这种术语的限制。这些术语仅用于区分一个部件与另一部件。例如，在本发明的范围内，第一部件可被称为第二部件，或者类似地，第二部件可被称为第一部件。
当提及一个部件“连接”到另一部件或“访问”另一部件时，可理解，所述一个部件直接连接到另一部件或访问另一部件，或者另一部件位于所述两个部件之间。
这里使用的术语仅用于描述特定示例的目的，并且不应该限制示例。如这里所使用，除非上下文清楚地指示不同情况，否则单数形式也意图包括复数形式。将会进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括/包含”和/或“具有”指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与示例所属于的领域的普通技术人员基于对本公开的理解通常所理解的含义相同的含义。还将会理解，除非在这里明确地这样定义，否则术语(诸如，在常用词典中定义的那些术语)应该被解释为具有与在相关技术和本公开的情况下的它们的含义一致的含义并且将不会在理想化或过度形式意义上被解释。
以下，参照附图详细地描述示例。然而，示例的范围不限于在本说明书中提供的描述。附图中的相同的标号表示相同或相似的元件。
图1示出谐振器的示例，并且图2A和图2B示出用于谐振器的频率校准操作的示例。仅作为示例，并且为了解释的方便，图2A和图2B将被用于示出图1的谐振器100的频率校准操作的示例。
参照图1，谐振器100包括电感器110、电容器130、开关150和控制器170。
谐振器100基于电感器110和电容器130之间的谐振现象，而产生预定频率(例如，谐振频率)的波或振动。根据实施例，仅作为示例，谐振器100可被用于滤波器、振荡器、频率计数器、调谐放大器和/或激光器。此外，在不同的实施例中，谐振器100被用在例如通信技术、医疗技术或无线功率传输技术中。
由于各种因素(例如，周围外部环境)，谐振器100的谐振频率可变化(或漂移)。谐振器100可被合适地校准以针对变化的谐振频率而进行调整。另外，在两个或更多个谐振器100之间执行谐振匹配的一个或多个实施例中，例如，任一谐振器100或两个谐振器100可控制/校准它们的谐振频率以彼此匹配。
开关150在预定时间段期间保持在电感器110和电容器130中的至少一个中的能量。例如，基于控制器170的控制，开关150在预定时间段期间保持而不是改变在电感器110和电容器130中的至少一个中的能量。仅作为示例，保持在电感器110中的能量可被保持为由电感器电流表示的磁能，并且保持在电容器130中的能量可被保持为由电容器电压表示的电能。
在示例中，谐振器100可被控制为通过这种在预定时间段期间/针对预定时间段经开关150的选择操作保持在电感器110中的能量并且将保持的能量传递给电容器130，来持续进行谐振。
在另一示例中，谐振器100可被控制为通过在预定时间段期间/针对预定时间段经开关150的选择操作保持在电容器130的能量中并且将保持的能量传递给电感器110，来持续进行谐振。
在另一示例中，谐振器100可被控制为在预定时间段期间/针对预定时间经开关150的选择操作保持在电感器110和电容器130中的各个能量的同时持续进行谐振。
换句话说，根据实施例，谐振器100可被控制为在预定时间段期间/针对预定时间段通过至少开关150的选择操作保持在电感器110和电容器130中的至少一个中的能量的同时持续进行谐振。
例如，在谐振频率被校准之前的谐振器100的谐振频率(例如，fr＝1/T)可由以下的等式1表示。
等式1：
Figure BDA0001120470650000071
参照图2A和2B，当谐振器100的谐振频率fr被校准时，通过保持在电感器110和电容器130中的至少一个中的能量，谐振器100的谐振周期T'(图2B)变为比校准前谐振周期T(图2A)大时间段td，例如，对于T周期的每一半而言多出td/2。因此，例如，谐振周期T'可由以下的等式2表示。
等式2：
T'＝T+td
对于等式2，例如，时间段td(例如，能量保持间隔)与原始周期T之比可被表示为α，如以下的等式3中所示。
等式3：
α＝td/T
当等式3被代入到等式2中时，T'可替代地由例如以下的等式4表示。
等式4：
T'＝T+αT
当等式1被代入到等式4中时，谐振器100的校准的谐振频率fr'可例如由以下的等式5表示。
等式5：
Figure BDA0001120470650000081
换句话说，谐振器100可被控制为通过在预定时间段期间/针对预定时间经开关150的选择操作保持在电感器110和电容器130中的至少一个中的能量，来改变谐振器100的谐振频率。
在示例中，控制器170控制谐振器100的整体操作，诸如控制器170控制例如电感器110、电容器130和开关150中的每个的操作。
另外，控制器170可控制开关150的选择操作。例如，控制器170基于与电感器110和电容器130中的至少一个相关联的值来控制开关150的操作时间，例如，开关针对选择操作而分别操作多久。能量被保持在电感器110和电容器130中的至少一个中的时间段(例如，能量保持间隔)可被控制为基于由控制器170控制的开关150的操作时间而变化。仅作为示例，开关150的控制操作可包括例如开关150被控制为在一定时间段(闭合时间)期间闭合并且开关150被控制为在一定时间段(断开时间)期间断开。
谐振器100可设置用于控制保持在电感器110和电容器130中的至少一个中的能量的能量保持间隔，并且通过控制器170的操作控制来控制开关150的操作时序(例如，这种闭合-断开时序)，以通过能量保持间隔的不同变化持续或连续地/自动地校准或改变/调整谐振器100的谐振频率。例如，这种连续的校准可被用于在不必改变谐振器的电感或电容特性的情况下与另一谐振器执行谐振匹配或者抵消经历的谐振器的漂移，或者它们的结合。
已发现：对于典型谐振器，如以上所讨论，为了具有可调整的谐振能力，典型谐振器必须具有大尺寸，或者必须使用大量的区域，以容纳用于每个可实现的谐振频率的所有开关、电感器和电容器，即使那些可用谐振频率中的一些谐振频率从未被使用。另外，即使具有所述额外的装置和组件，典型谐振器也仍然将会在可调整谐振频率的间隔(granularity)或离散性方面受到限制。在示例性无线功率传输领域中，典型接收端和典型发送端之间的谐振的这种不匹配可导致低效的功率传输。
然而，在谐振器100包括电感器110和电容器130而没有这种附加的电感或电容能力的实施例中，诸如在谐振器100不包括(或者，可选择地仅包括与用于相同谐振频率的典型谐振器相比数量减少的)各种可切换电容器(所述可切换电容器具有不同电容)和/或经由电感器的不同中间部分或通过可切换的多个电感器的多个可用电感的实施例中，谐振器100可具有比使用这种额外的可切换电容或电感的典型谐振器小的面积或尺寸，来实现相同或类似的谐振频率。另外，通过根据一个或多个实施例使用或调整能量保持间隔，与典型谐振器相比，谐振器100可以能够对不同谐振频率具有更加可选择的、离散的或间隔的控制。例如，在无线功率传输实施例中，利用对不同谐振频率的这种更强大的控制，接收端(接收器)和发送端(发送器)可具有与典型谐振器相比而更准确的谐振匹配和更高效的能量传输。根据实施例，并且仅作为示例，谐振器100可被包括在接收端和发送端中的任一端或二者中，并且接收端和发送端中的任一端或二者可通过控制各自的能量保持来选择性地控制它们各自的谐振频率。仅作为示例，发送端可以是电源，并且接收端可以是移动装置(诸如，移动电话或可穿戴装置)。
以下，图3A至图9阐述根据一个或多个实施例的谐振器(诸如，图1的谐振器100)的示例性电路结构。以下，为了解释的方便，将通过参照图1的谐振器100来解释图3A至图10、图13和图16的示例，谐振器100包括分别根据图3A、图4A、图5至图10、图13和图16构造的电感器110、电容器130和开关150，但这种实施例也不限于此。另外，类似于图1的示出，图3A、图4A、图5至图10、图13和图16也分别示出与示例各控制器分开地由虚线表示的各LC电路。虽然这种示出示出了控制器与各LC电路分开的实施例，但各实施例不限于此。
图3A、图4A和图5示出谐振器100的电感器110和电容器130并联连接的示例。
参照图3A，开关150是被构造为在预定时间段期间保持在电感器110中的能量的开关。例如，开关150并联连接到电感器110。这里，保持在电感器110和/或电容器130中的能量可意味着：各能量例如在预定时间段期间被保持在电感器110和/或电容器130中而不变化。
在示例中，当电感器110和电容器130以电流和电压的形式彼此交换电感器110的磁能和电容器130的电能时，开关150可由控制器170控制以在与电感器110中流动的最大或峰值电流对应的时间点(例如，与电容器130的零伏特(V)的电压对应的时间点)闭合(例如，开关150被控制以实现短路)。
在这个示例中，因为0V的电压被施加于电感器110的两端，所以在电感器110中流动的电流被保持而没有变化。换句话说，电感器110的磁能正被保持在电感器110中。
当在预定时间段已过去之后，开关150的闭合状态(例如被控制器170)改变为断开状态时，电感器110中保持的磁能被传送给电容器130。例如，图3B示出当开关150从断开状态改变为闭合状态以及从闭合状态改变为断开状态时的电感器110的电流IL和电容器130的电压Vc的示例性波形，其中，在开关150闭合的时间点并且在开关150断开之前的设置的时间段期间，各能量水平具有设置的保持水平。
因此，谐振器100通过在预定时间段期间/针对预定时间段使用开关150保持在电感器110中的能量并且将保持的能量传递给电容器130来持续谐振。
例如，当谐振器100被实现在无线功率传输系统实施例中时，并联连接到电感器110和电容器130的开关150还可被用于后向散射(backscattering)。作为另一示例，根据一个或多个实施例，诸如无线功率传输系统实施例中的具有用于后向散射的已有开关的接收端或发送端的典型或固定LC电路可被附加地(例如由控制器170)控制以进行操作，来在预定时间段期间保持在电感器110中的能量。在这种实施例中，并且仅作为示例，根据一个或多个实施例，可通过在各接收端或发送端中包括控制器170来选择性地重新设置接收端或发送端的典型LC电路的后向散射开关的用途以选择性地控制能量的保持。
参照图4，开关150是被构造为在预定时间段期间/针对预定时间段保持在电容器130中的能量的开关。例如，开关150串联连接到电容器130。
在示例中，当电感器110和电容器130以电流和电压的形式彼此交换电感器110的磁能和电容器130的电能时，开关150可被控制器170控制为在与电容器130的最高或峰值电压对应的时间点(例如，与电感器110的零安培(A)的电流对应的点)断开。
在这个示例中，因为0A的电流在电容器130中流动，所以电容器130的电压被保持而没有变化。换句话说，电容器130的电能正被保持在电容器130中。
当在预定时间段过去之后，开关150的断开状态(例如被控制器170)改变为闭合状态时，电容器130中保持的电能被传送给电感器110。例如，图4B示出当开关150从闭合状态改变为断开状态以及从断开状态改变为闭合状态时的电感器110的电流IL和电容器130的电压Vc的示例波形，其中，在开关150断开的时间点并且在开关150闭合之前的设置的时间段期间，各能量水平具有设置的保持水平。
因此，谐振器100通过在预定时间段期间使用开关150使能量保持在电容器130中并且将保持的能量传递给电感器110，来持续谐振。
参照图5，开关150是被构造为在预定时间段期间使能量保持在电感器110和电容器130中的开关。
在图3A和4A的示例中，谐振器100使用开关150使能量保持在电感器110或电容器130中。然而，为了使能量保持在电感器110或电容器130中而没有能量损耗，开关150的操作时序(例如，“闭合”时序或“断开”时序)可被期望为与电感器110或电容器130的能量的峰值匹配或一致。
在图3A的示例中，当开关150在电感器110的磁能还未达到它的峰值的状态下闭合时，还未被传递给电感器110的电能保留在电容器130中并且作为热能而被释放/损耗。在图4A的示例中，当开关150在电容器130的电能还未达到它的峰值的状态下断开时，还未被传递给电容器130的磁能保留在电感器110中并且作为热能而被释放/损耗。
图5的开关150基于控制器170的控制而保持电感器110的磁能和电容器130的电能二者。开关150包括：第一开关151，被构造为在预时序间段期间/针对预定时间段保持在电容器130中的能量；第二开关153，被构造为在预时序间段期间/针对预定时间段保持在电感器110中的能量。
控制器170分别控制第一开关151和第二开关153中的每个开关的闭合-断开时序。例如，控制器170分别控制第一开关151和第二开关153中的每个开关的闭合-断开时序，以使得电感器110的磁能和电容器130的电能彼此不同相。
在这个示例中，电感器110的磁能和电容器130的电能分别基于第一开关151的操作时序和第二开关153的操作时序，被保持而不变化。当第一开关151和第二开关153在相反的状态下操作时(例如，当第一开关处于闭合状态而第二开关处于断开状态时，反之亦然)，电感器110和电容器130彼此交换能量。换句话说，电感器110和电容器130之间的谐振从保持能量的时间点恰当地重新开始。
这里，在图5中，谐振器100通过在预时序间段期间/针对预定时间段使用第一开关151和第二开关153保持在电感器110和电容器130中的能量并且在具有最小化的能量损耗的情况下或在没有能量损耗的情况下彼此交换保持的能量，来持续谐振。
如以上参照图3A至图5所述，当按照预设间隔(例如，在每个半周期期间的时间点)在各预定时序间段期间/针对各预设时间重复开关150的受控的闭合或断开时，所实现的谐振器100的谐振周期变为大于典型谐振周期(诸如以上参照图2B所讨论)。因此，这里，根据一个或多个实施例，谐振器100的谐振频率改变为小于在没有能量保持的情况下的仅电感器110和电容器130的谐振频率。
参照图6至图8，各谐振器100中的电感器110和电容器130串联连接。图6至图8的电感器110和电容器130之间的各连接结构不同于图3A至图5的电感器110和电容器130之间的各连接结构，然而，图6至图8的各电感器110、电容器130、开关150和控制器170中的每一个的操作可在其它方面以与图3A至5的各电感器110、电容器130、开关150和控制器170中的每一个的对应操作基本上相同的方式被控制。因此，针对图3A至图5的各谐振器100的操作的描述也可适用于图6至8的各谐振器100。
参照图9，开关150可以是被构造为在预时序间段期间保持在电感器110中的能量的开关。例如，在图9中，开关150与电感器110并联连接。图2B的校准示图可类似地代表在开关与电感器并联连接时能量在这种预定时间段期间被保持在对应电感器中。
在图9中，电容器130是例如电感器110的寄生电容器。因此，可使用比在用于与期望的谐振批量相同谐振频率的典型谐振器中需要的电容器小的电容器，来提供期望的谐振频率。例如，当电容器130的需要或期望的尺寸或电容减小至限制值或最小值时，电感器110的寄生电容器可被用作电容器130，来替代图3A至图8的分开的电容器130。因此，当谐振器100使用电感器110的寄生电容器作为电容器130时，谐振器100可能需要与典型谐振器相比较小的装置的面积并且可能需要比图3A至图8的谐振器100小的面积。
这里，参照图9，例如，图9的谐振器100中的电感器110、电容器130、开关150和控制器170中的每一个的受控操作可基本上与图3A的谐振器100中的电感器110、电容器130、开关150和控制器170中的每一个的受控操作相同。因此，针对图3A的谐振器100的操作的描述也适用于图9的谐振器100。
以下，将描述用于控制例如图1的开关150的闭合-断开时间的控制器的结构和操作。此外，将会进一步描述用于确定初始谐振频率以及基于控制器170的控制校准各种谐振频率的谐振器100的操作。
图10示出控制器(诸如，图1的控制器170)的操作方法的示例，需要注意的是，实施例不限于此。以下，为了解释的方便，将通过参照图1和图3A的谐振器100(谐振器100包括各电感器110、电容器130、开关150和控制器170)来解释图10的示例，但图10的这种实施例也不限于此。
参照图10，控制器170基于与电感器110相关联的值，来控制开关150的操作时间。例如，控制器170感测或测量电感器110的电流。控制器170基于感测到的电流的值或幅值控制开关150的操作时间。
开关150的操作时间是例如闭合时间或断开时间。例如，开关150根据操作时间而按照半周期间隔进行操作。
如以上参照图1和图2所述，当开关150闭合时，电感器110中流动的电流可在能量保持间隔期间/针对能量保持间隔保持相同或不变。开关150的闭合状态可对应于电感器110中流动的电流使用开关150而被保持。
在能量保持间隔期间，控制器170通过感测或测量开关150中流动的电流的值，来监视存储在谐振器100中的能量。
控制器170确定或搜索开关150的合适的闭合时间以通过调整闭合时间来控制谐振器100以更大量的能量进行谐振。
例如，控制器170针对在周期期间的最高效的谐振而确定开关150的最佳闭合时间，并且基于确定的闭合时间控制开关150。
在示例中，所述周期基于开关150的最小操作时间和最大操作时间而被设置。在另一示例中，所述周期基于开关150的操作时间的变化的次数而被设置。在另一示例中，所述周期基于用于控制何时改变开关150的操作时间的预定时间段而被设置。
如上所述，谐振器100的谐振频率基于开关150的确定的闭合时间而被控制。这里，虽然开关150可根据实施例而具有不同的结构，但在这个示例中，图10的开关150的闭合时间对应于诸如在图3A或图10中在并联的电感器110和电容器130上或在Vout端子之间创建短路或连接。
图11示出用于在初始设置期间确定最佳谐振频率的谐振器方法的示例操作。以下，为了解释的方便，将通过参照图10的谐振器100来解释图11的示例，但图11的这种实施例也不限于此。
参照图10和图11，当图10的谐振器100的谐振频率被初始设置时，控制器170在将开关150的操作时间td从第一操作时间td.min连续地改变到第二操作时间td.max时确定或搜索最佳或足够合适的谐振频率。这里，td.min可对应于开关150的较短或最小的长度/周期/操作时间，而td.max可对应于开关150的较长或最大的长度/周期/操作时间。td.max也可取决于最大谐振周期T。在示例中，根据操作时间td，开关150可被控制为按照半周期间隔从断开时间状态切换到闭合时间状态。另外，根据开关150的结构和方位，操作时间td是例如闭合时间或断开时间。
在操作1110中，控制器170将操作时间td设置为第一操作时间td.min。
因此，在操作1120中，谐振器100基于设置的操作时间td而进行操作。在操作1130中，控制器170将谐振时间td.set设置为具有第一操作时间td.min的值，在设置的操作时间td期间感测或测量开关150中流动的电流的值，并且将第一电流值Iset设置为感测到的电流的值。在图11的所有操作被执行之后，第一电流值Iset可被期望为是例如与设置的谐振时间td.set的最大值对应的最大谐振电流值。
在操作1140中，控制器170将操作时间td增加预定时间tstep。
在操作1150中，谐振器100基于增加的操作时间td而进行操作。在操作1160中，控制器170在增加的操作时间td期间感测或测量开关150中流动的电流的值，并且将第二电流值Itemp设置为具有感测到的电流的值。第二电流值Itemp可被用作例如暂时电流值。
在操作1170中，控制器170将第一电流值Iset与第二电流值Itemp进行比较。
当第二电流值Itemp大于第一电流值Iset时，控制器170在操作1173中将谐振时间td.set设置为增加的操作时间td。在操作1175中，控制器170将第一电流值Iset重新设置为具有来自操作1160的感测到或测量的电流的值。
在操作1180中，控制器170将增加的操作时间td与第二操作时间td.max进行比较。
当增加的操作时间td大于第二操作时间td.max时，控制器170在操作1190中将谐振时间td.set确定为最佳操作时间td以随后用于产生谐振器100的最佳谐振频率。
当增加的操作时间td等于或小于第二操作时间td.max时，反复地执行操作1140至操作1180，直至示例性的以递增方式增加的操作时间td大于第二操作时间td.max为止。
因此，在图11的示例中，基于谐振时间td.set确定谐振器100的谐振频率，其中，谐振时间td.set通过基于最新感测到或测量的电流是否大于以前的最大的感测或测量的电流来重复操作1140-1180，而被选择性更新。
图12示出用于在设置的谐振频率变化时校准设置的谐振频率的谐振器方法的示例操作。以下，为了解释的方便，将通过参照图10的谐振器100来解释图12的示例，但图12的这种实施例也不限于此。
参照图10和图12，当谐振器100的当前设置的谐振频率变化或者被期望变化时，控制器170在将开关150的操作时间td改变预定时间段的同时校准谐振频率。控制器170通过操作时间td每次改变时以递增方式增加次数k，来校准谐振频率多达预定次数kmax。
当当前设置的谐振频率变化或者谐振频率的调整被期望时，诸如当期望与另一谐振器的谐振匹配以用于无线功率传送时，控制器170在操作1210中将次数k设置为零。
在操作1220中，谐振器100基于与次数k对应的操作时间td进行操作。在操作1230中，控制器170在操作时间td期间感测开关150中流动的电流的值，并且将第一电流值In设置为具有感测的电流的值。
控制器170在操作1240中通过将次数k增加1，来重新设置次数k，并且在操作1243中将重新设置的次数k与次数kmax进行比较。
当在操作1243中，重新设置的次数k大于次数kmax时，控制器170终止谐振频率的校准。这里，当控制器170终止校准时，控制器170将与目前(即，基于k)的第一电流值In对应的最终操作时间td确定为用于产生谐振器100的最佳谐振频率的开关150的合适的操作时间，并且基于确定的操作时间td校准谐振器100的谐振频率。
当在操作1243中，重新设置的次数k等于或小于次数kmax时，谐振器100在操作1245中基于操作时间“td+tstep”进行操作。通过将预定时间tstep与对应于次数k的操作时间td相加来获得操作时间“td+tstep”。例如，如果次数k已经通过重复操作1240而增加数次，则td也增加所述数次的tstep。在操作1247中，控制器170在操作时间“td+tstep”期间感测开关150中流动的电流的值，并且将第二电流值In+1设置为感测的电流的值。
在操作1250中，控制器170将第一电流值In与第二电流值In+1进行比较。
当在操作1250中，第二电流值In+1大于第一电流值In时，控制器170在操作1253中将操作时间td重新设置为具有操作时间“td+tstep”的值，并且在操作1255中将第一电流值In重新设置为具有在操作1247中感测的电流的值(即，通过将第一电流值In重新设置为具有第二电流值In+1的值)。控制器170随后重复操作1240-1243，并且如果增加的k现在大于kmax(操作1243)，则结终止校准，否则根据开始于操作1245的流程图继续重复其余操作。
当在操作1250中，第二电流值In+1等于或小于第一电流值In时，控制器170在操作1260中通过将次数k增加一来重新设置次数k，并且在操作1263中将重新设置的次数k与次数kmax进行比较。换句话说，当在操作1250中第二电流值In+1等于或小于第一电流值In时，控制器170从操作1260开始执行操作。
当在操作1263中，重新设置的次数k大于次数kmax时，控制器170终止谐振频率的校准。这里，当控制器170终止校准时，控制器170将与目前的第一电流值In对应的最终操作时间td确定为用于产生谐振器100的最佳谐振频率的开关150的合适的操作时间，并且基于确定的操作时间td校准谐振器100的谐振频率。
当在操作1263中，重新设置的次数k等于或小于次数kmax时，谐振器100在操作1265中基于操作时间“td-tstep”进行操作。通过用与次数k对应的操作时间td减去预定时间tstep来获得操作时间“td-tstep”。在操作1267中，控制器170在操作时间“td-tstep”期间感测开关150中流动的电流的值，并且将第二电流值In+1设置为感测的电流的值。
在操作1270中，控制器170将第一电流值In与第二电流值In+1进行比较。
当在操作1270中，第二电流值In+1大于第一电流值In时，控制器170在操作1273中将操作时间td设置为具有操作时间“td-tstep”的值，并且在操作1275中将第一电流值In重新设置为具有来自操作1267的感测到的电流的值(即，将第一电流值In重新设置为具有第二电流值In+1的值)。控制器170随后重复操作1260-1263，并且如果增加的k现在大于kmax(操作1263)，则终止校准，否则根据开始于操作1265的流程图继续重复其余操作。
这里，当在操作1270中第二电流值In+1等于或小于第一电流值In时，控制器170根据流程图返回到操作1240。
因此，在图12的示例中，谐振器100的谐振频率基于最终谐振时间td而被确定，其中，所述最终谐振时间td已通过基于例如各操作1247和操作1267中的最新感测或测量的电流是否大于以前的最大的感测或测量的电流而重复操作1253和操作1273，来被选择性更新。最终谐振时间td可因此代表最大的采样电流，并且可对应于具有最大能量的谐振频率。
图13示出控制器(诸如，图1的控制器170)的操作方法的示例。以下，为了解释的方便，将通过参照图1和图4A的谐振器100(谐振器100包括电感器110、电容器130、开关150和控制器170)来解释图13的示例，但图13的这种实施例也不限于此。
参照图13，控制器170基于与电容器130关联的值控制开关150的操作时间。例如，控制器170感测或测量电容器130的电压。控制器170基于感测到的电压的值或大小控制开关150的操作时间。
开关150的操作时间是例如闭合时间或断开时间。例如，开关150根据操作时间按照半周期间隔进行操作。
如以上参照图1和2所述，当开关150断开时，电容器130的两端的电压可在能量保持间隔期间/针对能量保持间隔保持相同或不变。开关150的断开状态对应于电能被存储在电容器130中并且预定电压被保持。
在能量保持间隔期间，控制器170通过感测或测量电容器130的两端的电压的值来监视存储在谐振器100中的能量。
控制器170通过调整断开时间来确定或搜索开关150的断开时间以能够使谐振器100以更大量的能量谐振。
例如，控制器170确定或搜索用于在周期期间获得最高效的谐振的开关150的合适的或最佳的断开时间，并且基于确定的断开时间控制开关150。
在示例中，所述周期基于开关150的最小操作时间和最大操作时间而被设置。在另一示例中，所述周期基于开关150的操作时间变化的次数而被设置。在另一示例中，所述周期基于用于控制何时改变开关150的操作时间的预定时间段而被设置。
如上所述，谐振器100的谐振频率基于确定的开关150的断开时间而被控制。这里，虽然开关150可根据实施例而具有不同的结构，但在这个示例中，图13的开关150的断开时间对应于诸如与电容器130串联并且如图4A或图13中所示创建开路或失去连接。
图14示出用于在初始设置期间确定最佳谐振频率的谐振器方法的示例性操作。以下，为了解释的方便，将通过参照图13的谐振器100来解释图14的示例，但图14的这种实施例也不限于此。
参照图13和图14，当图13的谐振器100的谐振频率被初始设置时，控制器170在将开关150的操作时间td从第一操作时间td.min连续地改变到第二操作时间td.max时确定或搜索最佳或足够合适的谐振频率。这里，td.min可对应于开关150的较短或最小的长度/周期/操作时间，而td.max可对应于开关150的较长或最大的长度/周期/操作时间。td.max也可取决于最大谐振周期T。在示例中，根据操作时间td，开关150可被控制以按照半周期间隔从断开时间状态切换到闭合时间状态。另外，根据开关150的结构和方位，操作时间td是例如闭合时间或断开时间。
在操作1410中，控制器170将操作时间td设置为第一操作时间td.min。
因此，在操作1420中，谐振器100基于设置的操作时间td进行操作。在操作1430中，控制器170将谐振时间td.set设置为具有第一操作时间td.min的值，在设置的操作时间td期间感测或测量电容器130的电压的值，并且将第一电压值Vset设置为感测或测量的电压的值。在图14的所有操作被执行之后，第一电压值Vset可被期望为是例如与设置的谐振时间td.set的最大值对应的最大谐振电压值。
在操作1440中，控制器170将操作时间td增加至增加了预定时间tstep的操作时间td。
在操作1450中，谐振器100基于增加的操作时间td进行操作。在操作1460中，控制器170在增加的操作时间td期间感测或测量电容器130的电压的值，并且将第二电压值Vtemp设置为具有感测或测量的电压的值。第二电压值Vtemp可被用作例如暂时电压值。
在操作1470中，控制器170将第一电压值Vset与第二电压值Vtemp进行比较。
当第二电压值Vtemp大于第一电压值Vset时，控制器170在操作1473中将谐振时间td.set设置为增加的操作时间td。在操作1475中，控制器170将第一电压值Vset重新设置为具有来自操作1460的感测或测量的电压的值。
在操作1480中，控制器170将增加的操作时间td与第二操作时间td.max进行比较。
当增加的操作时间td大于第二操作时间td.max时，控制器170在操作1490中将谐振时间td.set确定为开关150的最佳操作时间td以随后用于产生谐振器100的最佳谐振频率。
当增加的操作时间td等于或小于第二操作时间td.max时，反复地执行操作1440至操作1480，直至示例性的以递增方式增加的操作时间td大于第二操作时间td.max为止。
因此，在图14的示例中，谐振器100的谐振频率基于谐振时间td.set而被确定，谐振时间td.set通过基于最新感测或测量的电压是否大于以前的最大的感测或测量的电压重复操作1440-1480，而被选择性地更新。
图15示出用于在设置的谐振频率变化时校准设置的谐振频率的谐振器方法的示例操作。以下，为了解释的方便，将通过参照图13的谐振器100来解释图15的示例，但图15的这种实施例也不限于此。
参照图13和15，当谐振器100的当前设置的谐振频率变化或者期望被变化时，控制器170在将开关150的操作时间td改变预定时间段的同时校准谐振频率。控制器170通过操作时间td每次改变时以递增方式增加次数k来校准谐振频率多达预定次数kmax。
当当前设置的谐振频率变化或者谐振频率的调整被期望时，诸如当希望实现与另一谐振器的谐振匹配以用于无线功率传送时，控制器170在操作1510中将次数k设置为零。
在操作1520中，谐振器100基于与次数k对应的操作时间td进行操作。在操作1530中，控制器170在操作时间td期间感测电容器130的电压的值，并且将第一电压值Vn设置为具有感测的电压的值。
控制器170在操作1540中通过将次数k增加一来重新设置次数k，并且在操作1543中将重新设置的次数k与次数kmax进行比较。
当在操作1543中重新设置的次数k大于次数kmax时，控制器170终止谐振频率的校准。这里，当控制器170终止校准时，控制器170将与目前(即，基于k)的第一电压值Vn对应的最终操作时间td确定为用于产生谐振器100的最佳谐振频率的开关150的合适的操作时间，并且基于确定的操作时间td校准谐振器100的谐振频率。
当在操作1543中，重新设置的次数k等于或小于次数kmax时，谐振器100在操作1545中基于操作时间“td+tstep”进行操作。通过将预定时间tstep与对应于次数k的操作时间td相加来获得操作时间“td+tstep”。例如，如果次数k已经通过重复操作1540而增加数次，则td也将增加所述数次的tstep。在操作1547中，控制器170在操作时间“td+tstep”期间感测电容器130的电压的值，并且将第二电压值Vn+1设置为感测的电压的值。
在操作1550中，控制器170将第一电压值Vn与第二电压值Vn+1进行比较。
当在操作1550中，第二电压值Vn+1大于第一电压值Vn时，控制器170在操作1553中将操作时间td重新设置为具有操作时间“td+tstep”的值，并且在操作1555中将第一电压值Vn重新设置为具有在操作1547中感测到的电压的值(即，将第一电压值Vn重新设置为具有第二电压值Vn+1的值)。控制器170随后重复操作1540-1543，并且如果增加的k现在大于kmax(操作1543)，则终止校准，否则根据开始于操作1545的流程图继续重复其余操作。
当在操作1550中，第二电压值Vn+1等于或小于第一电压值Vn时，控制器170在操作1560中通过将次数k增加一来重新设置次数k，并且在操作1563中将重新设置的次数k与次数kmax进行比较。换句话说，当在操作1550中第二电压值Vn+1等于或小于第一电压值Vn时，控制器170从操作1560开始执行操作。
当在操作1563中，重新设置的次数k大于次数kmax时，控制器170终止谐振频率的校准。这里，当控制器170终止校准时，控制器170将与目前的第一电压值Vn对应的最终操作时间td确定为用于产生谐振器100的最佳谐振频率的开关150的合适的操作时间，并且基于确定的操作时间td校准谐振器100的谐振频率。
当在操作1563中，重新设置的次数k等于或小于次数kmax时，谐振器100在操作1565中基于操作时间“td-tstep”进行操作。通过用与次数k对应的操作时间td减去所述预定时间tstep来获得操作时间“td-tstep”。在操作1567中，控制器170在操作时间“td-tstep”期间感测电容器130的电压的值，并且将第二电压值Vn+1设置为感测的电压的值。
在操作1570中，控制器170将第一电压值Vn与第二电压值Vn+1进行比较。
当在操作1570中，第二电压值Vn+1大于第一电压值Vn时，控制器170在操作1573中将操作时间td设置为具有操作时间“td-tstep”的值，并且在操作1575中将第一电压值Vn重新设置为具有来自操作1567的感测的电压的值(即，将第一电压值Vn重新设置为具有第二电压值Vn+1的值)。控制器170随后重复操作1560-1563，并且如果增加的k现在大于kmax(操作1563)，则终止校准，否则根据开始于操作1565的流程图继续重复其余操作。
这里，当在操作1570中第二电压值Vn+1等于或小于第一电压值Vn时，控制器170根据流程图返回到操作1540。
因此，在图15的示例中，谐振器100的谐振频率基于最终谐振时间td而被确定，其中，所述最终谐振时间td已通过基于例如各操作1547和操作1567中的最新感测或测量的电压是否大于以前的最大的感测或测量的电压而重复操作1553和1573，来被选择性地更新。最终谐振时间td可因此代表最大的采样的电压，并且可对应于具有最大能量的谐振频率。
图16示出控制器(诸如，图1的控制器170)的操作方法的示例。以下，为了解释的方便，将通过参照图1和3A的谐振器100(谐振器100包括电感器110、电容器130、开关150和控制器170)来解释图16的示例，但图16的这种实施例也不限于此。
参照图16，控制器170基于与电容器130相关联的值来控制开关150的操作时间。例如，控制器170感测或测量电容器130的电压的峰值。控制器170基于感测的峰值或感测的电压的大小控制开关150的操作时间。
开关150的操作时间是例如闭合时间或断开时间。例如，开关150根据操作时间而按照半周期间隔进行操作。
如以上参照图1和图2所述，当开关150闭合时，电感器110中流动的电流可在能量保持间隔期间/针对能量保持间隔保持相同或不变。
在能量保持间隔期间，控制器170通过感测或测量电容器130的两端的电压的峰值来监视存储在谐振器100中的能量。
控制器170通过调整操作时间来确定或搜索开关150的操作时间以能够使谐振器100以更大量的能量谐振。
例如，控制器170确定针对在周期期间为最高效的谐振的开关150的最佳操作时间，并且基于确定的操作时间控制开关150。
在示例中，所述周期基于开关150的最小操作时间和最大操作时间而被设置。在另一示例中，所述周期基于开关150的操作时间变化的次数而被设置。在另一示例中，所述周期基于用于控制何时改变开关150的操作时间的预定时间段而被设置。
如上所述，谐振器100的谐振频率基于确定的开关150的操作时间而被控制。这里，虽然开关150可根据实施例而具有不同的结构，但在这个示例中，图16的开关150的操作时间对应于诸如在图3A或16中在并联的电感器110和电容器130上或在Vout端子之间创建短路或连接。
此外，控制器170在除能量保持间隔之外的间隔期间持续监视电容器130的电压的峰值。
图17示出用于在初始设置期间确定最佳谐振频率的谐振器方法的示例操作。以下，为了解释的方便，将通过参照图16的谐振器100来解释图17的示例，但图17的这种实施例也不限于此。
参照图16和图17，当图16的谐振器100的谐振频率被初始设置时，控制器170在将开关150的操作时间td从第一操作时间td.min连续地改变到第二操作时间td.max的同时确定或找到最佳或足够合适的谐振频率。这里，td.min可对应于开关150的较短或最小的长度/周期/操作时间，而td.max可对应于开关150的较长或最大的长度/周期/操作时间。td.max也可取决于最大谐振周期T。在示例中，根据操作时间td，开关150可被控制为按照半周期间隔从断开时间状态切换到闭合时间状态。另外，根据开关150的结构和方位，操作时间td是例如闭合时间或断开时间。
在操作1710中，控制器170将操作时间td设置为第一操作时间td.min。
因此，在操作1720中，谐振器100基于设置的操作时间td进行操作。在操作1730中，控制器170将谐振时间td.set设置为具有第一操作时间td.min的值，在设置的操作时间td期间感测或测量电容器130的电压的峰值，并且将第一电压值Vpk.set设置为感测或测量的电压的峰值。在图17的所有操作被执行之后，第一电压值Vpk.set可被期望为是例如与设置的谐振时间td.set的最大值对应的最大谐振电压峰值。
在操作1740中，控制器170将操作时间td增加预定时间tstep。
在操作1750中，谐振器100基于增加的操作时间td进行操作。在操作1760中，控制器170在增加的操作时间td期间感测或测量电容器130的电压的峰值，并且将第二电压值Vpk.temp设置为具有感测或测量的电压的峰值。第二电压值Vpk.temp可被用作例如暂时电压峰值。
在操作1770中，控制器170将第一电压峰值Vpk.set与第二电压峰值Vpk.temp进行比较。
当第二电压峰值Vpk.temp大于第一电压峰值Vpk.set时，控制器170在操作1773中将谐振时间td.set设置为增加的操作时间td。在操作1775中，控制器170将第一电压峰值Vpk.set重新设置为具有来自操作1760的感测到的电压的峰值的值。
在操作1780中，控制器170将增加的操作时间td与第二操作时间td.max进行比较。
当增加的操作时间td大于第二操作时间td.max时，控制器170在操作1790中将谐振时间td.set确定为最佳操作时间td以随后用于开关150从而产生谐振器100的最佳谐振频率。
当增加的操作时间td等于或小于第二操作时间td.max时，反复地执行操作1740至1780，直至示例性的以递增方式增加的操作时间td大于第二操作时间td.max为止。
因此，在图17的示例中，谐振器100的谐振频率基于谐振时间td.set而被确定，其中，所述谐振时间td.set通过基于最新感测或测量的峰值电压是否大于以前的感测或测量的峰值电压而重复操作1740-1780，来被选择性地更新。
图18示出用于在设置的谐振频率变化时校准设置的谐振频率的谐振器方法的示例操作。以下，为了解释的方便，将通过参照图16的谐振器100来解释图18的示例，但图18的这种实施例也不限于此。
参照图16和图18，当谐振器100的当前设置的谐振频率变化或者被期望变化时，控制器170在将开关150的操作时间td改变预定时间段的同时校准谐振频率。控制器170通过操作时间td每次改变时以递增方式增加次数k来校准谐振频率多达预定次数kmax。
当当前设置的谐振频率变化或者谐振频率的调整被期望时，诸如当期望实现与另一谐振器的谐振匹配以用于无线功率传送时，控制器170在操作1810中将次数k设置为零。
在操作1820中，谐振器100基于与次数k对应的操作时间td进行操作。在操作1830中，控制器170在操作时间td期间感测电容器130的电压的峰值，并且将第一电压峰值Vpk.n设置为具有感测的电压的峰值。
控制器170在操作1840中通过将次数k增加1来重新设置次数k，并且在操作1843中将重新设置的次数k与次数kmax进行比较。
当在操作1843中重新设置的次数k大于次数kmax时，控制器170终止谐振频率的校准。这里，当控制器170终止校准时，控制器170将与目前(即，基于k)的第一电压峰值Vpk.n对应的最终操作时间td确定为用于产生谐振器100的最佳谐振频率的开关150的合适的操作时间，并且基于确定的操作时间td校准谐振器100的谐振频率。
当在操作1843中重新设置的次数k等于或小于次数kmax时，谐振器100在操作1845中基于操作时间“td+tstep”操作。通过将预定时间tstep与对应于次数k的操作时间td相加来获得操作时间“td+tstep”。例如，如果次数k已经通过重复操作1840而增加数次，则td也将增加所述数次的tstep。在操作1847中，控制器170在操作时间“td+tstep”期间感测电容器130的电压的峰值，并且将第二电压峰值Vpk.n+1设置为感测的电压的峰值。
在操作1850中，控制器170将第一电压峰值Vpk.n与第二电压峰值Vpk.n+1进行比较。
当在操作1850中第二电压峰值Vpk.n+1大于第一电压峰值Vpk.n时，控制器170在操作1853中将操作时间td重新设置为具有操作时间“td+tstep”的值，并且在操作1855中将第一电压峰值Vpk.n重新设置为具有第二电压峰值Vpk.n+1的值。控制器170随后重复操作1840-1843，并且如果增加的k现在大于kmax(操作1843)，则终止校准，否则根据开始于操作1845的流程图继续重复其余操作。
当在操作1850中第二电压峰值Vpk.n+1等于或小于第一电压峰值Vpk.n时，控制器170在操作1860中通过将次数k增加一来重新设置次数k，并且在操作1863中将重新设置的次数k与次数kmax进行比较。换句话说，当在操作1250中第二电压峰值Vpk.n+1等于或小于第一电压峰值Vpk.n时，控制器170从操作1860开始执行操作。
当在操作1863中，重新设置的次数k大于次数kmax时，控制器170终止谐振频率的校准。这里，当控制器170终止校准时，控制器170将与目前的第一电压峰值Vpk.n对应的最终操作时间td确定为用于产生谐振器100的最佳谐振频率的开关150的合适的操作时间，并且基于确定的操作时间td校准谐振器100的谐振频率。
当在操作1863中，重新设置的次数k等于或小于次数kmax时，谐振器100在操作1865中基于操作时间“td-tstep”进行操作。通过从与次数k对应的操作时间td减去所述预定时间tstep来获得操作时间“td-tstep”。在操作1867中，控制器170在操作时间“td-tstep”期间感测电容器130的电压的峰值，并且将第二电压峰值Vpk.n+1设置为感测的峰值。
在操作1870中，控制器170将第一电压峰值Vpk.n与第二电压峰值Vpk.n+1进行比较。
当在操作1870中，第二电压峰值Vpk.n+1大于第一电压峰值Vpk.n时，控制器170在操作1873中将操作时间td设置为具有操作时间“td-tstep”的值，并且在操作1875中将第一电压峰值Vpk.n重新设置为具有来自操作1867的感测到的电压的峰值(即，将第一电压峰值Vpk.n重新设置为具有第二电压峰值Vpk.n+1的值)。控制器170随后重复操作1860-1863，并且如果增加的k现在大于kmax(操作1863)，则终止校准，否则根据开始于操作1865的流程图继续重复其余操作。
这里，当在操作1870中，第二电压峰值Vpk.n+1等于或小于第一电压峰值Vpk.n时，控制器170根据流程图返回到操作1840。
因此，在图18的示例中，谐振器100的谐振频率基于最终谐振时间td而被确定，其中，所述最终谐振时间td通过基于例如各操作1847和1867中的最新感测或测量的峰值电压是否大于最大的以前的感测或测量的峰值电压而重复操作1853和1873来被选择性地更新。最终谐振时间td可因此代表最大的采样的电压，并且可对应于具有最大能量的谐振频率。
图19示出谐振器方法的示例操作。以下，为了解释的方便，将通过参照图1的谐振器100(谐振器100包括电感器110、电容器130、开关150和控制器170)来解释图19的示例，但图19的这种实施例也不限于此。
参照图19，在操作1910中，控制器170感测与电感器110和电容器130中的至少一个关联的值。
在操作1920中，控制器170基于感测的值控制开关150的操作以在预定时间段期间/针对预定时间段使能量保持在电感器110和电容器130中的至少一个中。这里，控制器170可包括一个或多个处理装置或其它硬件控制元件，所述一个或多个处理装置或其它硬件控制元件被构造为如任何以上方法中所述操作以控制对应LC电路的谐振。
执行这里参照图2B、图11、图12、图14、图15、图17、图18和图19描述的操作的图1、图3A、图4A、图5至图10、图13和图16中示出的设备、单元、模块、装置和其它组件由硬件组件实现。硬件组件的示例包括控制器、传感器、产生器、驱动器和本领域普通技术人员已知的任何其它电子组件。在一个示例中，硬件组件由一个或多个处理器或计算机实现。处理器或计算机由一个或多个硬件处理元件(诸如，逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或者能够以定义的方式对指令做出响应并且执行指令以实现期望结果的本领域普通技术人员已知的任何其它装置或装置的组合)实现。在一个示例中，处理器或计算机包括或连接到存储由该处理器或计算机执行的指令或软件的一个或多个存储器。由处理器或计算机实现的硬件组件执行指令或软件(诸如，操作系统(OS)和在OS上运行的一个或多个软件应用)的硬件组件执行这里参照图11、图12、图14、图15、图17、图18和图19描述的操作。硬件组件也响应于指令或软件的执行而访问、操纵、处理、创建和存储数据。为了简单，可在这里描述的示例的描述中使用单数术语“处理器”或“计算机”，但在其它示例中，使用多个处理器或计算机，或者处理器或计算机包括多个处理元件或多种类型的处理元件或者处理器或计算机包括多个处理元件并且包括多种类型的处理元件。在一个示例中，硬件组件包括多个处理器，并且在另一示例中，硬件组件包括处理器和控制器。硬件组件具有不同处理结构中的任何一种或多种处理结构，其示例包括单个处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多重处理、单指令多数据(SIMD)多重处理、多指令单数据(MISD)多重处理和多指令多数据(MIMD)多重处理。
用于控制处理器或计算机实现硬件组件并且执行如上所述的方法的指令或软件被编写为处理器或计算机可读代码或程序、代码段、指令或其任何组合，所述处理器或计算机可读代码或程序、代码段、指令或其任何组合用于个别地或共同地指示或构造处理器或计算机以用作用于执行由硬件组件执行的操作和如上所述的方法的机器或专用计算机。在一个示例中，指令或软件包括由处理器或计算机直接执行的机器代码，诸如由编译器产生的机器代码。在另一示例中，指令或软件包括由处理器或计算机使用解释器执行的高级代码。本领域普通程序员可基于公开用于执行由硬件组件执行的操作和如上所述的方法的算法的附图中示出的方框图和流程图以及说明书中的对应描述容易地编写指令或软件。
用于控制处理器或计算机实现硬件部件并且执行如上所述的方法的指令或软件以及任何关联的数据、数据文件和数据结构被记录、存储或固定在一个或多个非暂态计算机可读存储介质中或者被记录、存储或固定在一个或多个非暂态计算机可读存储介质上。非暂态计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘和能够以非暂态方式存储指令或软件以及任何关联的数据、数据文件和数据结构并且向处理器或计算机提供指令或软件以及任何关联的数据、数据文件和数据结构以使得处理器或计算机能够执行指令的本领域普通技术人员已知的任何装置。在一个示例中，指令或软件以及任何关联的数据、数据文件和数据结构分布在网络耦合的计算机系统上，以使得由处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行指令和软件以及任何关联的数据、数据文件和数据结构。
尽管本公开包括特定示例，但对于本领域普通技术人员而言将会清楚的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出各种形式和细节上的变化。应该仅在描述性意义上而非为了限制的目的考虑这里描述的示例。对每个示例中的特征或方面的描述应该被视为适用于其它示例中的类似特征或方面。如果描述的技术被按照不同次序执行，和/或如果描述的系统、架构、装置或电路中的部件被按照不同方式组合和/或由其它部件或其等同物替换或补充，则可实现合适的结果。因此，本公开的范围不由详细描述定义，而是由权利要求及其等同物定义，并且权利要求及其等同物的范围内的所有变化应该被解释为被包括在本公开中。

Claims (31)

1.一种谐振器，包括：
LC电路，包括电感器和电容器；
开关，被构造为在选择时间段期间保持在电感器和电容器中的至少一个中的能量并且在另一时间段期间使电感器和电容器中的所述至少一个中的能量变化，以设置电感器和电容器的谐振频率；和
控制器，被构造为：
针对将开关的操作时间长度从至少第一操作时间长度改变到第二操作时间长度，感测电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性的值，
基于感测的值，使用作为开关的改变的操作时间长度中的一操作时间长度的选择时间段来控制开关设置谐振频率，
其中，电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性包括电感器的感测电流的值和电容器的感测电压的值中的至少一个。
2.如权利要求1所述的谐振器，其中，选择时间段从变化的时间段中被选择，其中，在所述变化的时间段中的每个期间，所述开关被构造为保持在电感器和电容器中的所述至少一个中的能量，所述变化的时间段不同地实现电感器和电容器的各谐振频率。
3.如权利要求2所述的谐振器，其中，开关根据以来自控制器的控制信号为基础的选择时间段和所述另一时间段而选择性地操作，其中，来自控制器的控制信号表示从所述变化的时间段中选择的选择时间段已由控制器确定为使LC电路和外部谐振器的另一LC电路之间的谐振匹配最大化的时间段，其中，在所述外部谐振器的所述另一LC电路和所述谐振器的LC电路之间实现无线功率传送操作。
4.如权利要求1所述的谐振器，其中，所述谐振器包括在移动电子装置中，并且
其中，所述开关是LC谐振电路的后向散射开关。
5.如权利要求2所述的谐振器，其中，电容器具有固定电容并且电感器具有固定电感，并且，电容器和电感器的谐振频率依赖于固定电容、固定电感和选择时间段。
6.如权利要求1所述的谐振器，其中，开关响应于由控制器提供的控制信号，而进行操作以在第一时间段期间执行针对电感器和电容器中的所述至少一个中的能量的校准保持并且在第二时间段期间不执行针对第二时间段中的能量的校准保持，其中，控制器产生用于校准设置的谐振频率的所述控制信号。
7.如权利要求1所述的谐振器，其中，开关与电感器并联连接。
8.如权利要求1所述的谐振器，其中，开关与电容器串联连接。
9.如权利要求1所述的谐振器，其中，电感器和电容器并联连接。
10.如权利要求1所述的谐振器，其中，电感器和电容器串联连接。
11.如权利要求1所述的谐振器，其中，开关是与电感器并联连接并且被构造为在第一选择时间段期间保持在电感器中的能量的第一开关，并且
其中，所述谐振器还包括第二开关，第二开关与电容器串联连接并且被构造为在第二选择时间段期间保持在电容器中的能量。
12.如权利要求11所述的谐振器，其中，第一选择时间段与第二选择时间段同步，并且在第一开关被控制为断开期间，第二开关闭合，而在第一开关被控制为闭合期间，第二开关断开。
13.如权利要求1所述的谐振器，其中，电容器是电感器的寄生电容器。
14.如权利要求13所述的谐振器，其中，LC电路在没有附加电容器的情况下按设置的谐振频率进行谐振。
15.如权利要求1所述的谐振器，其中，控制器被构造为在将开关的操作时间长度从第一操作时间长度改变到第二操作时间长度的同时感测代表电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性的值，并且被构造为基于与感测的值之中的最大值对应的开关的操作时间长度控制开关的操作来设置谐振频率。
16.如权利要求1所述的谐振器，其中，控制器被构造为在以递增方式改变开关的操作时间长度多达预定次数的同时感测代表电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性的值，并且被构造为基于与感测的值之中的最大值对应的开关的操作时间长度控制开关的操作来设置谐振频率。
17.一种控制谐振器的方法，所述方法包括如下步骤：
将所述谐振器的操作控制在至少在选择时间段期间保持在所述谐振器的电感器和电容器中的至少一个中的能量以及在另一时间段期间使电感器和电容器中的所述至少一个中的能量变化之间，以设置所述谐振器的电感器和电容器的谐振频率，
针对将开关的操作时间长度从至少第一操作时间长度改变到第二操作时间长度，感测电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性的值，
控制开关以在选择时间段作为开关的改变的操作时间长度中的一操作时间长度的情况下设置谐振频率，
其中，电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性包括电感器的感测电流的值和电容器的感测电压的值中的至少一个。
18.如权利要求17所述的方法，其中，控制的步骤包括：通过开关的交替操作分别实现保持能量以及使能量变化。
19.如权利要求17所述的方法，其中，控制开关的步骤包括：基于与感测的值之中的最大值对应的操作时间长度，来控制开关以设置谐振频率。
20.如权利要求17所述的方法，其中，感测的步骤包括：在以递增方式改变开关的操作时间长度多达预定次数的同时感测代表电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性的值，以及
其中，控制的步骤包括：基于与感测的值中的最大值对应的操作时间长度，来控制开关以设置谐振频率。
21.如权利要求17所述的方法，其中，电感器和电容器中的所述至少一个的所述感测的能量特性包括针对电感器的感测电流的值和针对电容器的感测电压的值中的至少一个。
22.如权利要求18所述的方法，其中，开关与电感器并联连接。
23.如权利要求18所述的方法，其中，开关与电容器串联连接。
24.如权利要求17所述的方法，其中，电感器和电容器并联连接。
25.如权利要求17所述的方法，其中，电感器和电容器串联连接。
26.如权利要求17所述的方法，其中，控制的步骤包括：控制与电感器并联连接的第一开关在第一选择时间段期间保持在电感器中的能量，并且控制与电容器串联连接的第二开关在第二选择时间段期间保持在电容器中的能量。
27.如权利要求17所述的方法，其中，电容器是电感器的寄生电容器。
28.一种谐振器，包括：
LC电路，具有固定电感和固定电容；
谐振频率控制电路，被构造为选择性地在各种选择时间段期间保持在LC电路的一部分中的能量而不变化以设置LC电路的各谐振频率，
其中，谐振频率控制电路被构造为：控制开关以针对开关的不同的操作时间长度基于包括在LC电路中的电感器和电容器中的至少一个的能量特性的感测的值设置谐振频率，其中，控制开关的步骤包括：控制开关以在所述各种选择时间段之一是开关的不同的操作时间长度中的一操作时间长度的情况下设置谐振频率，
其中，电感器和电容器中的所述至少一个的能量特性包括电感器的感测电流的值和电容器的感测电压的值中的至少一个。
29.如权利要求28所述的谐振器，其中，电感器具有所述固定电感，电容器具有所述固定电容。
30.如权利要求29所述的谐振器，其中，电容器是电感器的寄生电容器。
31.如权利要求28所述的谐振器，其中，谐振频率控制电路包括控制器，该控制器被构造为从所述各种选择时间段确定校准时间段，在与将会由所述各种选择时间段中的其余选择时间段提供的能量水平相比在LC电路中具有最大能量水平的情况下设置LC电路的校准的频率。
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