CN106921221B - 调节的负载调制电路和用于产生调节的负载调制信令的方法 - Google Patents

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Abstract

一种负载调制电路，包括：谐振器电路，被配置为基于接收的充电功率进行谐振并且基于其产生谐振输出信号；以及整流器电路，被配置为接收谐振输出信号并将谐振输出信号转换为整流电压信号。负载调制电路还包括传感器电路，其被配置为感测整流电压信号并且基于整流电压信号和与负载调制电路在负载调制期间的传导功率的变化相关联的目标功率范围而生成控制信号。最后，负载调制电路包括被配置为基于控制信号生成受控电流的可控电流源电路，其中受控电流调制负载调制电路的负载，同时将在整流器电路的输出处的总传导功率的变化保持在目标功率范围内。

Description

调节的负载调制电路和用于产生调节的负载调制信令的方法
背景技术
负载调制通常指的是负载阻抗的系统改变。在一种情况下，可以采用负载调制来改善电路中诸如功率放大器中的线性度，而在另一种情况下，可以利用负载调制将一些信息以信号发送回发射装置。用于这种“信令返回”的一个应用是无线功率传送(WPT)。已经为WPT 系统制定规范的一个组织是无线功率联盟(A4WP)。A4WP规范(被称为“Rezence”)旨在满足便携式手持设备的用户体验和工业设计要求。
基本无线充电系统可以包括无线功率发射器单元(PTU)和无线功率接收单元(PRU)。例如，PTU可以包括发射(Tx)线圈，并且 PRU可以包括接收(Rx)线圈。磁共振无线充电可以在Tx线圈和Rx 线圈之间采用磁耦合。在这些类型的无线充电系统中看到的常见问题是在初始化阶段期间。在初始化阶段，PTU尝试检测有效PRU是否被放置在PTU的Tx线圈上或附近。例如，PTU可以被配置为在第一预定信标周期期间感测负载变化，以确定设备是在Tx线圈上还是在Tx 线圈附近。负载变化可以由放置在PTU上或附近的PRU引起，但也可以由诸如硬币的物体的导电金属或具有就PTU的无线充电协议而言的非有效接收线圈的设备引起。
例如，PTU可以在第一预定信标周期期间通电，以检测与对象进行的Tx线圈的感应耦合相关联的负载是否已经改变。如果感测到负载变化，例如，与前一周期相比，PTU将在比第一预定信标周期相对更长的第二预定信标周期通电。例如，第一预定信标周期可以是30毫秒。与被配置为跟随短信标的较长的100毫秒的第二信标周期相比，第一预定信标周期可以相对较短。
附图说明
图1是示出无线充电系统的框图。
图2是示出采用负载调制的无线充电系统的示意图。
图3是示出与如图2所示系统中的负载调制信令相关联的传导功率的变化的波形图。
图4是示出对于整流电压的不同范围采用具有多个路径的负载调制的无线充电系统的示意图。
图5是示出根据一个实施例的采用具有可控电流源的负载调制的无线充电系统的示意图，其中可控电流源随整流电压的变化而传导。
图6是根据一个实施例的用于感测负载调制电路中的整流电压的传感器电路的示意图。
图7是示出根据一个实施例的在图5的负载调制系统的操作中的各种节点电压、电流和功率传导的一系列波形图。
图8是示出根据一个实施例的用于产生调节的负载调制信令的方法的流程图。
具体实施方式
本公开的系统和方法参考附图进行描述，其中相同的附图标记用于指代相同的元件，并且其中所示的结构和设备不一定按比例绘制。
公开了涉及用于产生调节的负载调制信令的负载调制电路和方法的设备和方法。
无线充电系统的示例在图1中以参考标号2示出，并且包括功率传输单元(PTU)3和功率接收单元(PRU)4。PTU 3包括电源5、功率放大器6、信令和控制电路7、匹配电路8和发射线圈或谐振器9。PRU 4包括接收线圈或谐振器10、整流器11、DC/DC转换器12、信令和控制电路13以及客户端负载设备14。PTU例如以无线电频谱的HF部分中的6.78MHz的频率生成信号。所发射的功率由接收谐振器10接收并且由整流器11整流以产生DC电压。一旦整流，DC/DC转换器12操作以将DC电压转换为所需的电压电平。
本公开整体涉及用于在功率接收单元(PRU)执行负载调制的电路和方法。如上所强调的，磁共振无线充电系统可以在具有发射(Tx)线圈的功率发射单元(PTU)和具有接收(Rx)线圈的PRU之间采用磁耦合。然而，为了节省功率，特别是在移动应用中，当PTU未耦合到 PRU时，PTU可以断电。PTU可以仅在预定时间段期间通电，以便感测指示PRU可能已被放置在PRU上或附近以用于充电的负载的任何变化。预定时间段在本文中可以被称为信标。在初始化阶段期间，PTU需要检测是否存在有效PRU，并且然后仅传输能量以对具有有效PRU的设备充电。
在A4WP无线充电中，采用负载调制信令将数据从功率接收单元 (PRU)传递到功率发射单元(PTU)。更具体地，在本说明书的一部分中，诸如在初始化中，PRU可以请求“信标扩展”，以便在更长的时间段获得更多功率，以完成PRU和PTU之间的A4WP注册阶段。
使用负载调制技术将长信标扩展请求从PRU发送回PTU。在A4WP 规范的情况下，负载调制信令必须在0.5W<ΔP<1.1W的目标功率范围内。这意味着在负载调制信令期间，总传导功率的变化(ΔP)应当在预定的目标范围内。本公开涉及提供调节的负载调制信令的电路和方法。虽然本公开提供了关于A4WP规范的无线充电的示例，但是应当理解，可以考虑任何预定的目标功率范围以及在除无线充电之外的其他电路应用中的负载调制信令。
图2是无线充电系统20的示意图，其示出了与负载调制相关联的问题。PTU 22特别地具有与PRU 28的接收线圈26磁感应地耦合的发射线圈24。该耦合在接收线圈26中感应出AC接收电流，引起谐振电容器30的交替充电，并且因此在整流器电路32的输入处导致交流电压。大电容器36基本上平滑了整流器输出电压的随时间变化的性质，导致在整流器输出(Vrect)34处的大体DC。
仍然参考图2，接收器电路40采用由电阻器44和开关(例如，NMOS 晶体管)46构成的负载调制电路42，以将信息从PRU 28以信号发送回 PTU 22。负载调制电路42通过导通晶体管46、创建通过电阻器44的电流脉冲(IL)完成上述操作。在该负载调制期间的总传导功率的变化(ΔP)则为ΔP＝Vrect×IL。因此，Vrect和电阻器44的值决定了总传导功率的变化(ΔP)。不幸的是，在各种无线充电系统中，Vrect可以在相当大的电压范围内变化，例如在5V和35V之间。Vrect的这种变化可以归因于PTU和PRU的相对位置、充电器的工业设计以及其他参数。在任何情况下，由于Vrect的这种变化，负载调制电路42将看到总导通功率的显着变化，这能够导致不符合规范(例如，0.5W<ΔP<1.1W)。例如，如果电阻器44的值被选择为在负载调制期间在Vrect＝5V的情况下导通0.75W，R44＝33.3Ω。然而，在Vrect＝35V和R44＝33.3Ω时，导通功率的总变化(ΔP)为36.7W，这大大超过A4WP规范。
图3是示出负载调制期间的总导通功率的变化(ΔP)的波形图。再参考图2，当接收电路40在t1处导通晶体管46时，电流脉冲传导通过电阻器44，导致与电压Vrect和电流IL相关联的功率的变化。在图3 中示出了电流脉冲50，其具有在目标功率范围内的总传导功率变化(Δ P)(即，P1<ΔP<P2)。在一个实施例中，基于A4WP规范，目标功率范围为0.5W<ΔP<1.1W，然而，可以采用与其它电路应用相关联的其他范围，并且这些范围被认为落入本公开的范围内。如上所述，对于Vrect的显着变化，图2的负载调制系统20不满足预定功率目标范围。
图4是具有代替图2的负载调制电路42的负载调制电路62的负载调制系统60。负载调制电路62包括三个分支64a-64c，每个分支分别具有电阻器66a-66c和晶体管68a-68c。接收电路40在70接收Vrect作为输入，并且将Vrect与三个电压子范围进行比较以确定电压Vrect落入哪个子范围。根据该确定，通过导通相应的晶体管来激活三个分支64a-64c 中的一个，而通过保持相关联的晶体管截止来停用其它两个分支。每个路径64a-64c分别具有电阻器66a-66b，这些电阻器具有不同的电阻值，所述电阻值在负载调制期间改变相应的电流脉冲IL的幅度。更具体地，对于Vrect的高子范围，采用具有较大电阻66的分支，使得IL减小，从而将ΔP保持在期望的预定目标功率范围内。这个电阻器66a-66c和开关68a-68c的阵列需要大量的电路部件，特别是如果认为需要大量的分支。
另一种解决方案可以在负载调制期间对晶体管46的开关采用脉冲宽度调制，然而，这种解决方案导致在电阻器44上的DC电流上的AC 电流。该AC电流由于在负载调制期间开关46的脉冲宽度调制导致ΔP 尖峰，其导致不符合所期望的预定功率目标范围。
图5是根据本公开的一个实施例的负载调制系统100。负载调制系统100包括具有接收器线圈26和谐振电容器30的谐振器电路102。负载调制系统100还包括整流器电路32，其接收来自谐振器电路102的谐振输出信号并操作以在节点104处将谐振输出信号转换为整流电压信号。仍然参照图5，负载调制系统100还包括传感器电路106，该传感器电路被配置为感测整流电压信号并且基于整流电压信号和目标功率范围而生成控制信号108。在一个实施例中，目标功率范围与负载调制电路在负载调制期间的导通功率的变化相关联。
仍然参考图5，负载调制系统100还包括可控电流源电路110。可控电流源电路110被配置为接收控制信号108并且基于控制信号108生成受控电流Ictrl。所生成的受控电流Ictrlont调制负载调制系统100的负载，同时使得在整流电路的输出处的总传导功率的变化保持在目标功率范围内。
在本公开的一个实施例中，可控电流源电路110包括与一对并联路径串联连接的第一电阻R1 112，形成并联电路，如图5所示。在路径之一(例如，第一分支)中，第一电容114耦合到第一电阻R1 112，并且在另一个路径(例如，第二分支)中，包括串联耦合的第二电阻R2 116 和开关118。在一个实施例中，开关118包括NMOS晶体管，然而，可以采用其它开关，并且所有这样的替代都被认为落入本公开的范围内。
仍然参考图5，在一个实施例中，传感器电路106包括被配置为生成控制信号108(例如，PWM信号)的脉冲宽度调制(PWM)电路120。在一个实施例中，PWM电路120生成具有基于节点104的整流电压Vrect 和期望的预定目标功率范围的占空比的控制信号108。传感器电路106 还包括感测设备或传感器122，其接收整流电压Vrect并生成指示整流电压Vrect的值的输出信号124。在一个实施例中，感测设备122包括输出作为Vrect的比率的电压的分压器电路。例如，如图6所示，分压器电路可以包括与第二电阻器19XR3串联连接的第一电阻器R3以生成采样电压，在一个实施例中，该采样电压是Vrect的比值(即，V124＝Vrect/ 20)。
传感器电路106还可以包括控制器126。在一个实施例中，控制器 126连接到存储器(未示出)或具有其自身的内部存储器以存储指令，当执行时，该指令使得控制器以两种模式之一操作。在第一模式中，基于例如在目标功率范围的大约中点处的期望功率变化(ΔP)，对于R1 112 和R2 116的给定值，通过控制器126计算占空比值并且作为占空比控制值128提供给PWM电路120，该占空比控制值128由PWM电路120 用于以该占空比驱动开关118。在第二操作模式中，控制器126可以以类似于上面强调的方式计算初始占空比，或者使用不同的方法计算估计的占空比。另选地，基于相关联的整流值124，可使用例如查找表(LUT)来选择占空比的最佳第一猜测。一旦选择了初始占空比，则处于第二模式的控制器126继续经由感测设备122或与其相关联的度量值对Vrect 进行采样，并将相关联的值与预定阈值进行比较。在一个实施例中，如果度量值超过阈值，则控制器126使用信号128来减小开关118的占空比，并且如果度量值低于阈值，则控制器126使用该信号来增加开关118 的占空比。以上述方式，负载调制系统100操作以在负载调制期间基于整流电压值和目标功率范围动态地控制电流Ictrl。
关于负载调制系统100的操作的进一步细节，可结合图7中的电压、电流和功率波形更充分地理解。在t1之前的时间，没有执行负载调制信令，因此图5的控制器126将开关118断开。此时，完全整流电压Vrect 跨过图5的电容器36，并且该电容器被充电。在时间t1，基于由控制器 126接收的指令，例如，经由电流脉冲150(例如，如前所述的扩展信标脉冲)发起回到PRU(或其它类型电路)的信令。在时间t1，在节点 104处的电压Vrect可以在显着的电压范围内变化，例如5V-35V。基于整流电压的值，感测系统106操作以确定开关118的初始占空比。在一个实施例中，如下进行确定。负载调制电路消耗的功率由下式给出：
Prect＝Vrect×(Vrect-Vx)/R1，
其中Vx是R1和R2之间的节点处的电压，如图5所示。Vx(即， Vx_desire)的期望值由下式提供：
Vx_desire＝Vrect-(Prect×R1)/Vrect。
为了实际产生计算的Vx_desire，我们计算占空比如下：
Rdesire＝Vrect2/Prect，以及
Vgate(占空比)＝(R1+R2)/Rdesire。
具有该初始计算的占空比的开关118的启动在图7中的152处示出。开关118的激活导致通过R1 112的电流Ictr1的受控传导。这也引起电容器36的局部放电，这发现于104处的整流电压Vrect 154 的略微减小。Vrect的这种变化由传感器122进一步感测，这导致控制器126重新计算占空比，致使占空比减小，如在156处所示。在本公开的另一实施例中，监测或感测节点电压Vx 157 ，并且调节开关118的占空比以达到上述识别的Vx_desire值。
当开关118根据动态占空比切换时，开关118导通，使得电流Ictrl 传导通过R1和R2，并且当开关118关断时，电流Ictrl不再传导通过开关，而是操作以对并联路径(即，第二分支)中的电容114充电。占空比的值指示具有反映开关的轻微波动的平均受控电流Ictrl。这也反映在 Vx电压的纹波中，如图7中的158处所示。在一个实施例中，控制器 126继续使用来自传感器122的Vrect的采样值，以动态地改变时间t1和t2之间的占空比，以确保功率传导变化(ΔP)保持在预定目标功率范围内。在时间t2，负载调制信号周期通过由控制器126接收的指令而中止(例如，在扩展信标时间周期的结尾)。此时，控制器126关闭开关118。
图8是示出产生调节的负载调制信令的方法200的流程图。虽然本文提供的方法被示出和描述为一系列动作或事件，但是本公开不限于这些动作或事件的所示出的顺序。例如，一些动作可以以不同的顺序发生和/或与除了本文所示和/或描述的动作或事件之外的其他动作或事件同时发生。此外，不是所有示出的动作都是必需的，并且波形形状仅仅是说明性的，并且其他波形可以与所示出的波形显着不同。此外，本文描绘的动作中的一个或多个可以在一个或多个单独的动作或阶段中执行。
在一个实施例中，图8中的方法200在202处开始，其中测量整流电压(例如，Vrect)并启动定时器。在该实施例中，测量从PRU传输产生的整流电压，然而，该电压可替代地包括任何可变电源电压或与其相关联的可变电压。此外，在202处的定时器的激活关联于规定的信令返回脉冲持续时间或与负载调制相关联的数据(即，多个脉冲)持续时间。在一个实施例中，定时器超时周期与扩展信标信号的持续时间相关联，然而，这种定时器超时周期可以基于正在执行的负载调制信令的类型而变化，并且本公开预期所有这样的持续时间。在一个实施例中，定时器与图5的控制器126相关联，其与控制器集成或与其离散地关联。此外，在一个实施例中，定时器包括控制器126中的基于软件的计数器，然而，可以采用诸如计数器的硬件定时器或其他电路。
在204处，进行计算以确定将满足预定功率目标范围的在负载调制期间的解调电流。在一个实施例中，这样的范围可以由诸如A4WP或另一规范的规范来规定。另选地，该范围可以由客户或其他性能标准规定。在一个实施例中，所计算的电流可以是将由于负载调制引起的功率传导的估计变化置于目标功率范围的中间的电流，然而，这样的计算可以基于其他标准。此外，在204处的计算可以包括确定将满足预定目标功率范围的在负载调制期间的电流范围。
方法200进行到206，其中计算驱动用于负载调制的开关的占空比。在206处的这种占空比计算基于所计算的调制电流和预定目标功率范围。在208处询问在负载调制期间的随后的占空比控制是否是动态的。如果(经由例如提供给控制器126的指令)确定控制将是静态的(在208 处为否)，则方法200简单地在由定时器指定的整个时间段内保持开关 (例如，图5的开关118)的占空比为初始计算占空比。在210处，当定时器超时周期已经期满时(在210处为是)，在212处完成负载调制，并且控制器126停用开关118。
返回到动作208，如果确定将采用动态控制(在208处为是)，则方法200进行到214，并且对整流电压进行采样或以其它方式感测。在一个实施例中，以连续方式感测整流电压；另选地，周期性地对整流电压采样，例如使用锁存器或其它类型的电路。在216处，将与采样或感测的整流电压相关联的度量值与阈值进行比较。在一个实施例中，度量值仅仅是感测的整流电压，而在其它实施例中，度量值可以是在给定时间段内在多个样本上计算的平均整流电压值，其作为由控制器126处理的其他处理值，例如与整流电压相关联。
在218处，如果度量值超过预定阈值(在218处为是)，则在220 处减小占空比，其中控制器126向PWM电路120提供控制信号128，使得驱动信号108具有减小的占空比。另选地，如果度量值未超过阈值 (在218处为否)，则在222处增加占空比。在这种情况下，控制器126进行比较，确定比较结果，并且向PWM电路120提供控制信号128，其导致驱动信号108具有增加的占空比，从而例如影响开关118。然后，动态控制通过继续将更新的度量值与阈值进行比较并且响应于此而增加或减小占空比来继续，直到定时器在224处超时为止(在224为是)，在这种情况下，在212中断负载调制。应当注意，在一个另选实施例中，在218处的度量值比较中可以采用滞后，并且所有这样的变化都被认为落入本公开的范围内。
在本公开的示例1中，负载调制电路包括：谐振器电路，被配置为基于接收的充电功率谐振并且基于其产生谐振输出信号；以及整流器电路，被配置为接收谐振输出信号并将谐振输出信号转换整流电压信号。负载调制电路还包括：传感器电路，被配置为感测整流电压信号并基于整流电压信号和与负载调制电路在负载调制期间的导通功率的变化相关联的目标功率范围而生成控制信号；以及可控电流源电路，被配置为基于控制信号生成受控电流，其中受控电流调制负载调制电路的负载，同时将在整流电路的输出处的总传导功率的变化保持在目标功率范围内。
在本公开的示例2中，在示例1的负载调制电路中，其中传感器电路包括被配置为生成控制信号的脉冲宽度调制电路，其中控制信号包括基于降低的电压的占空比。
在本公开的示例3中，在示例1的负载调制电路中，传感器电路还包括分压器电路，其被配置为基于整流电压信号产生降低的电压，其中脉冲宽度调制电路被配置为基于降低的电压来控制该控制信号的占空比。
在本公开的示例4中，在示例1-3中的任一个中，传感器电路被配置为对整流的电压信号进行采样并且基于其来确定整流信号的值。
在本公开的示例5中，在示例4中，负载调制电路还包括脉宽调制电路，其被配置为基于整流电压信号的平均值来改变控制信号。
在本公开的示例6中，在示例5中，脉冲宽度调制电路被配置为：如果平均值大于目标阈值则增加控制信号的占空比，并且如果平均值小于目标阈值或与其相关的另一目标阈值则减小占空比。
在本公开的示例7中，在示例1中，在调制电路中，可控电流源包括具有耦合到整流器电路的输出的第一节点、和第二节点的第一电阻，和具有包括第一电容的第一支路的并联电路，该第一电容具有耦合到第一电阻的第二节点的第一节点和耦合到预定电位的第二节点。可控电流源还包括第二分支，其包括串联耦合的第二电阻和开关，其中第二电阻的第一节点耦合到第一电阻的第二节点，并且开关的节点耦合到预定电位，并且其中开关的控制端子耦合到控制信号。
在本公开的示例8中，在示例7中，控制信号的占空比随整流电压信号的变化而变化，并且控制信号的占空比支配开关的切换，从而随整流电压信号的变化而改变可控电流源的有效电阻。
在本公开的示例9中，公开了一种用于产生调节的负载调制信令的方法。该方法包括感测在与负载调制相关联的负载处的接收电压，以及基于感测到的接收电压来确定满足目标功率范围的调制电流。该方法还包括基于所确定的调制电流来确定负载调制开关的占空比，以及以确定的占空比来驱动负载调制开关。
在本公开的示例10中，示例9的方法还包括在与负载调制开关的驱动相关联的时间启动定时器，以及继续负载调制开关的驱动，直到检测到定时器的超时为止，此时负载调制开关的驱动中断。
在本公开的示例11中，在示例10中，定时器包括计数器，并且其中定时器的超时包括计数器达到预定计数值。
在本公开的示例12中，示例9的方法还包括在整个负载调制时间段期间继续感测接收电压，并且连续或周期性地基于目标功率范围和更新的感测的接收电压来确定更新的调制电流。另外，示例9的方法还包括连续地或周期性地基于所确定的更新的调制电流来确定负载调制开关的更新的占空比，并且以更新的占空比来驱动负载调制开关。
在本公开的示例13中，在示例9-12中的任一个中，感测接收到的电压包括在具有反映接收电压的分数量的内部节点的分压器电路上施加接收电压，并且连续或周期性地基于分压器电路的内部节点处的电压来计算与接收电压相关联的电压。
在本公开的示例14中，在示例9-12中的任一个中，接收电压包括无线充电系统中的功率接收单元(PRU)中的整流电压。
在本公开的示例15中，在示例9-12中的任一个示例中，以所确定的占空比来驱动负载调制开关使得执行负载调制的负载调制电路的功率传导的变化保持在接收电压的期望范围的目标功率范围内。
在本公开的示例16中，负载调制电路包括被配置为感测与负载调制电路相关联的负载电压的传感器电路。传感器电路还被配置为基于感测的负载电压和与负载调制电路在负载调制期间的传导功率的变化相关联的目标功率范围而生成控制信号。负载调制电路还包括可控电流源电路，其被配置为基于控制信号产生受控电流，其中受控电流调制负载调制电路的负载，同时将负载调制电路的总传导功率的变化保持在目标功率范围。
在本公开的示例17中，在示例16中，传感器电路包括被配置为生成控制信号的脉冲宽度调制电路，其中控制信号包括基于负载电压的占空比。
在本公开的示例18中，在示例16中，传感器电路被配置为连续地或周期性地测量负载电压或与其相关联的电压，并且基于负载电压或与其相关联的电压或与这些电压相关联的度量值来改变控制信号。
在本公开的示例19中，在示例18中，传感器电路包括脉冲宽度调制电路，其被配置为：如果测量的电压或度量值大于目标阈值则增加控制信号的占空比，并且如果测量的电压或度量值小于目标阈值或与其相关的另一目标阈值则减小占空比。
在本公开的示例20中，在示例16-19中的任一个中，可控电流源包括具有耦合到负载调制电路的输入的第一节点、和第二节点的第一电阻，以及具有包括第一电容的第一分支的并联电路，其中第一电容具有耦合到第一电阻的第二节点的第一节点。并联电路还包括耦合到预定电位的第二节点和包括串联耦合的第二电阻和开关的第二分支，其中第二电阻的第一节点耦合到第一电阻的第二节点，开关的节点耦合到预定电位，并且其中开关的控制端子耦合到控制信号。
在本公开的示例21中，在示例20中，控制信号的占空比随负载电压的变化而改变，并且控制信号的占空比支配开关的切换，从而随负载电压的变化而改变可控电流源的有效电阻。
在本公开的示例22中，在示例16-21中的任一个中，负载调制电路还包括：谐振器电路，其被配置为基于接收的充电功率进行谐振并且基于该接收的充电功率而产生谐振输出信号；以及整流器电路，被配置为接收谐振输出信号并将谐振输出信号转换为整流电压信号。传感器电路被配置为感测整流电压信号作为负载电压，并且基于整流电压信号和目标功率范围而产生控制信号。
在本公开的示例23中，在示例22中，传感器电路还包括被配置为基于整流电压信号而生成降低的电压的分压器电路。脉冲宽度调制电路被配置为基于降低的电压来控制该控制信号的占空比。
在本公开的示例24中，公开了一种用于产生调节的负载调制信令的电路。该电路包括用于感测在与负载调制相关联的负载处的接收电压的装置，以及用于基于感测的接收电压来确定满足目标功率范围的调制电流的装置。该电路还包括用于基于所确定的调制电流来确定负载调制开关的占空比的装置，以及用于以确定的占空比来驱动负载调制开关的装置。
在本公开的示例25中，在示例24中，电路还包括用于在与负载调制开关的驱动相关联的时间来启动定时器的装置，以及用于继续负载调制开关的驱动直到检测到定时器超时为止的装置，此时负载调制开关的驱动被中断。
在本公开的示例26中，在示例24中，电路还包括用于在整个负载调制时间段期间继续感测接收电压的装置，以及用于连续地或周期性地基于目标功率范围和更新的感测的接收电压来确定更新的调制电流的装置。该电路还包括用于连续地或周期性地基于所确定的更新的调制电流来确定负载调制开关的更新的占空比的装置，以及用于以更新的占空比来驱动负载调制开关的装置。
应当理解，尽管出于清楚和简洁的目的在上文单独地描述了各种示例，但是各种示例的各种特征可以被组合，并且此类示例的所有这样的组合和排列被明确地预期为落入本公开的范围内。
虽然已经相对于一个或多个实施方式示出和描述了本公开，但是在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对所示示例进行改变和/或修改。此外，特别是关于由上述部件或结构(组件、装置、电路、系统等)执行的各种功能，用于描述这些部件的术语(包括对“装置”的引用)除非另有说明，否则旨在对应于执行所描述的部件(例如，功能上等效的)的指定功能的任何组件或结构，即使在结构上不等同于执行本文所示的示例性实现的发明。另外，虽然可以仅关于几个实现中的一个公开了本公开的特定特征，但是这样的特征可以与其它实现的一个或多个其他特征相组合，如对于任何给定或特定应用可能期望和有利的。此外，对于在详细描述和权利要求书中使用术语“包括”、“包括了”、“具有”、“具有”、“带有”或其变体，此类术语旨在是类似于术语“包括”方式的包含性。

Claims (22)

1.一种负载调制电路，包括：
谐振器电路，被配置为基于接收的充电功率进行谐振并且基于其产生谐振输出信号；
整流器电路，被配置为接收所述谐振输出信号并将所述谐振输出信号转换为整流电压信号；
传感器电路，被配置为感测所述整流电压信号，并且基于所述整流电压信号和与所述负载调制电路在负载调制期间的传导功率的变化相关联的目标功率范围生成控制信号；以及
可控电流源电路，被配置为基于所述控制信号生成受控电流，其中所述受控电流调制所述负载调制电路的负载，同时将在所述整流器电路的输出处的总传导功率的变化保持在所述目标功率范围内，其中，所述可控电流源包括：
第一电阻，具有耦合到所述整流器电路的输出的第一节点、和第二节点；
具有第一支路和第二支路的并联电路，所述第一支路包括具有耦合到所述第一电阻的第二节点的第一节点和耦合到预定电位的第二节点的第一电容，所述第二支路包括串联耦合的第二电阻和开关，其中所述第二电阻的第一节点耦合到所述第一电阻的第二节点，并且所述开关的节点耦合到所述预定电位，并且其中所述开关的控制端子耦合到所述控制信号。
2.根据权利要求1所述的负载调制电路，其中，所述传感器电路包括：
被配置为生成所述控制信号的脉冲宽度调制电路，其中所述控制信号包括基于降低的电压的占空比。
3.根据权利要求2所述的负载调制电路，其中所述传感器电路还包括：
分压器电路，被配置为基于所述整流电压信号生成所述降低的电压，
其中所述脉冲宽度调制电路被配置为基于所述降低的电压来控制所述控制信号的占空比。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的负载调制电路，其中所述传感器电路被配置为对所述整流电压信号进行采样并且基于其来确定所述整流电压信号的值。
5.根据权利要求4所述的负载调制电路，还包括脉冲宽度调制电路，其被配置为基于所述整流电压信号的平均值来改变所述控制信号。
6.根据权利要求5所述的负载调制电路，其中所述脉冲宽度调制电路被配置为：如果所述平均值大于目标阈值，则增加所述控制信号的占空比，并且如果所述平均值小于目标阈值或与其相关的另一目标阈值，则减小占空比。
7.根据权利要求1所述的负载调制电路，其中所述控制信号的占空比随所述整流电压信号的变化而变化，并且其中所述控制信号的占空比支配所述开关的切换，从而随所述整流电压信号的变化而改变所述可控电流源的有效电阻。
8.一种用于产生调节的负载调制信令的方法，包括：
感测在与负载调制相关联的负载处的接收电压；
基于所感测的接收电压来确定满足目标功率范围的调制电流；
基于所确定的调制电流来确定负载调制开关的占空比；以及
用所确定的占空比来驱动负载调制开关。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
在与所述负载调制开关的驱动相关联的时间启动定时器；以及
继续所述负载调制开关的驱动，直到检测到所述定时器的超时为止，此时所述负载调制开关的驱动被中断。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述定时器包括计数器，并且其中所述定时器的超时包括所述计数器达到预定计数值。
11.根据权利要求8所述的方法，还包括：
继续在整个负载调制时间段期间感测所述接收电压；
连续地或周期性地基于所述目标功率范围和更新的感测到的接收电压来确定更新的调制电流；
连续地或周期性地基于所确定的更新的调制电流来确定所述负载调制开关的更新的占空比；以及
用所更新的占空比驱动所述负载调制开关。
12.根据权利要求8-11中任一项所述的方法，其中感测所述接收电压包括：
将所述接收电压施加在具有反映所述接收电压的分数量的内部节点的分压器电路上；以及
连续地或周期性地基于在所述分压器电路的内部节点处的电压来计算与所述接收电压相关联的电压。
13.根据权利要求8-11中任一项所述的方法，其中所述接收电压包括无线充电系统中的功率接收单元(PRU)中的整流电压。
14.根据权利要求8-11中任一项所述的方法，其中以所确定的占空比来驱动所述负载调制开关使得执行所述负载调制的负载调制电路的功率传导的变化保持在所述接收电压的预期范围的所述目标功率范围内。
15.一种负载调制电路，包括：
传感器电路，被配置为感测与所述负载调制电路相关联的负载电压，其中所述传感器电路还被配置为基于所感测的负载电压和与所述负载调制电路在负载调制期间的传导功率的变化相关联的目标功率范围来生成控制信号；以及
可控电流源电路，被配置为基于所述控制信号生成受控电流，其中所述受控电流调制所述负载调制电路的负载，同时将所述负载调制电路的总传导功率的变化保持在所述目标功率范围内，其中，所述可控电流源包括：
第一电阻，具有耦合到所述负载调制电路的输入的第一节点、和第二节点；
具有第一支路和第二支路的并联电路，所述第一支路包括具有耦合到所述第一电阻的第二节点的第一节点和耦合到预定电位的第二节点的第一电容，所述第二支路包括串联耦合的第二电阻和开关，其中所述第二电阻的第一节点耦合到所述第一电阻的第二节点，并且所述开关的节点耦合到所述预定电位，并且其中所述开关的控制端子耦合到所述控制信号。
16.根据权利要求15所述的负载调制电路，其中所述传感器电路包括：
被配置为生成所述控制信号的脉冲宽度调制电路，其中所述控制信号包括基于所述负载电压的占空比。
17.根据权利要求15所述的负载调制电路，其中所述传感器电路被配置为连续地或周期性地测量所述负载电压或与其相关联的电压，并且基于所述负载电压或与其相关联的电压或与这些电压相关联的度量值来改变所述控制信号。
18.根据权利要求17所述的负载调制电路，其中所述传感器电路包括脉冲宽度调制电路，所述脉冲宽度调制电路被配置为：如果所测量的电压或度量值大于目标阈值，则增加所述控制信号的占空比，并且如果所测量的电压或度量值小于目标阈值或与其相关的另一目标阈值，则减小占空比。
19.根据权利要求15所述的负载调制电路，其中所述控制信号的占空比随所述负载电压的变化而变化，并且其中所述控制信号的占空比支配所述开关的切换，从而随所述负载电压的变化而改变所述可控电流源的有效电阻。
20.一种用于产生调节的负载调制信令的电路，包括：
用于感测在与负载调制相关联的负载处的接收电压的装置；
用于基于所感测的接收电压来确定满足目标功率范围的调制电流的装置；
用于基于所确定的调制电流来确定负载调制开关的占空比的装置；以及
用于以所确定的占空比来驱动所述负载调制开关的装置。
21.根据权利要求20所述的电路，还包括：
用于在与所述负载调制开关的驱动相关联的时间启动定时器的装置；以及
用于继续所述负载调制开关的驱动，直到检测到所述定时器的超时的装置，此时所述负载调制开关的驱动被中断。
22.根据权利要求20所述的电路，还包括：
用于继续在整个负载调制时间段期间感测所述接收电压的装置；
用于连续地或周期性地基于所述目标功率范围和更新的感测的接收电压来确定更新的调制电流的装置；
用于连续地或周期性地基于所确定的更新的调制电流来确定所述负载调制开关的更新的占空比的装置；以及
用于以所更新的占空比来驱动所述负载调制开关的装置。
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