CN107408844A - 用于在无线充电系统中生成无线功率接收器的负载的方法和无线功率接收器 - Google Patents
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Abstract
提供一种无线功率接收器(PRU)和用于在无线充电系统中产生用于检测PRU的、PRU的负载的方法。该方法包括从无线功率发送器(PTU)接收无线功率信号,将所接收的无线功率信号整流为直流(DC)信号,以及通过控制流过与用DC信号的功率充电的负载并联的电阻器的电流来生成用于检测PRU的负载。
Description
技术领域
本公开主要涉及无线充电,并且更具体地,涉及无线功率接收器和用于在无线充电系统中生成无线功率接收器的负载的方法。
背景技术
诸如移动电话或个人数字助理(personal digital assistant,PDA)的移动终端通常由可再充电的电池供电。为了给电池再充电,使用单独的充电器。通常,充电器和电池具有用于其之间的电连接的单独的触点。
然而,通常向外凸出的这些类型的触点可能容易被异物污染,其可能阻止电池充电。
为了解决这些问题,已经开发了无线或非接触式再充电技术。
这种无线再充电技术采用无线功率发送/接收。例如,无线再充电允许移动电话在被放置在再充电板上时被自动再充电。
通过消除物理连接器和/或电缆的使用,无线充电提供了包括增强的防水性和便携性的许多优点。
无线充电的各种示例包括使用电磁感应、共振、和射频(radio frequency,RF)/微波辐射。
目前,感应充电是相当普遍的,但就其性质而言,具有有限的应用。
感应充电(或磁感应)在初级线圈和次级线圈之间传输电功率。在线圈附近的磁体的移动感应在发送器侧创建的磁场的电流,并且磁场的变化使得在接收器侧能够感应电流。这种感应功率传输呈现高能量传输效率。
谐振充电在充电器和目标之间的几米范围内传输电力。基本上,谐振电磁波携带电能而不是声音。只有当存在具有共振频率的对象时,共振电能直接传输,并且未使用部分被吸收回电磁场中,而不是在空气中传播。这是有益的,因为不像其他电磁波,它影响周围的机器或人体。
使用微波辐射的无线充电功率够进行功率的长距离传输,预计未来将会更受欢迎。
为了无线功率发送器(或功率发送单元(power transmission unit,PTU))检测无线功率接收器(或功率接收单元(power receive unit,PRU))的放置,PTU感测阻抗的变化。
当由PTU感测放置时,阻抗变化的阈值太小可能导致错误检测,而太大的阈值可能导致对较小对象的检测失败。
此外,如果在没有在其上所放置的PRU的PTU和具有在其上所放置的PRU的PTU之间的阻抗差异不大,则PTU可能不能正确地感测负载的变化。也就是说,当PRU被放置在PTU上时所创建的阻抗差异应该足够大,以便PTU检测负载变化。
此外,传统的检测方法难以进行检测,因为当PRU被放置在PTU上时,电阻可能变化,但由于负载变化的功率变化可能太小而不能检测。此外,在PTU上可能存在电抗不变的点。
例如,当在PRU的交流(alternating current,AC)端子处引起负载变化时,因为取决于PTU和PRU的组合来测量不同的阻抗变化,所以如果在PTU的放大单元中消耗更多的负载牵引功率,PTU可能会受到诸如过电流或过电压的负面影响。
在其中在直流(direct current,DC)端子处发生负载变化的另一传统方法仅改变电阻。因此,如果值不大,则PTU难以进行负载检测,并且如果值太大,则因为需要向PTU的长信标传输更多的功率,可能会发生更多的待机功耗。
发明内容
技术问题
因此,本公开的一方面是提供PRU和PRU的负载生成方法,其中当PTU由于阻抗变化而检测负载时,由PTU通过向PRU添加虚拟负载来有效地检测负载。
本公开的另一方面是提供PRU和PRU的负载生成方法,其通过将从PRU接收的信号转换为DC信号并且通过由线性稳压器来将信号的恒定电压应用到虚拟负载来生成满足预设条件的负载。
本公开的另一方面是提供PRU和PRU的负载生成方法,其通过将从PRU接收的信号转换为DC信号并且通过由脉宽调制(pulse width modulation,PWM)切换来控制流过虚拟负载的电流来生成满足预设条件的负载。
技术方案
根据本公开的一方面,提供了一种用于在无线充电系统中生成用于检测PRU的、PRU的负载的方法。该方法包括从PTU接收无线功率信号;将所接收的无线功率信号整流为DC信号;并且通过控制流过与利用DC信号的功率充电的负载并联的电阻器的电流来生成用于检测PRU的负载。
根据本公开的另一方面,提供了一种在无线充电系统中生成负载的PRU。PRU包括功率接收器,该功率接收器被配置为从PTU接收无线功率信号;整流器,被配置为将从功率接收器中接收的无线功率信号整流为DC信号;电阻器,与用DC信号的功率充电的负载并联;以及控制器,被配置为控制流过电阻器的电流。
根据本公开的另一方面,提供了一种在无线充电系统中生成用于检测PRU的、PRU的负载的方法。该方法包括经由谐振器从PTU接收无线功率信号;由整流器将接收的无线功率信号整流为DC信号;并且通过控制流过在谐振器和整流器之间并联的虚拟负载的电流来生成用于检测PRU的负载。
根据本公开的另一方面,提供了一种在无线充电系统中生成负载的PRU。PRU包括谐振器,该谐振器被配置为从PTU接收无线功率信号;整流器,被配置为将从功率接收器接收的无线功率信号整流为DC信号;多个虚拟负载,在谐振器和整流器之间并联;以及控制器,被配置为控制流过虚拟负载的电流。
有益效果
因此,PTU可以通过将所预先-存储的断开-状态的发送信号波形与正在被发送的信号的波形进行比较来确定是否存在设备。
PTU可以通过将所预先-存储的断开-状态的发送信号波形与正在被发送的信号的波形进行比较来确定设备的类型。
PTU可以通过将所预先-存储的断开-状态的发送信号波形与正在被发送的信号的波形进行比较来确定设备是否被安置在附近。
PTU可以通过将所预先-存储的断开-状态的发送信号波形与正在被发送的信号的波形进行比较并且确定波形变化的时间来确定对象或设备的类型。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中,本公开的某些实施例的上述和其它方面、特征和优点将更加明显,其中:
图1说明了无线充电系统的总体操作;
图2说明了根据本公开的实施例的PTU和PRU;
图3说明了根据本公开的实施例的PTU和PRU;
图4是说明根据本公开的实施例的PTU和PRU的操作的信号流程图;
图5是说明根据本公开的实施例的PTU和PRU的操作的流程图;
图6是说明根据图5所说明的操作的在时间轴上的从PTU广播的功率的图;
图7是说明根据本公开的实施例的PTU的控制方法的流程图;
图8是说明根据图7所说明的控制方法的在时间轴上的从PTU广播的功率的图;
图9是说明根据本公开的实施例的PTU的控制方法的流程图;
图10是说明根据图9所说明的控制方法的在时间轴上的从PTU广播的功率的图;
图11说明了根据本公开的实施例的独立(stand alone,SA)模式中的PTU和PRU;
图12说明了根据本公开的实施例的PTU;
图13说明了根据本公开的实施例的由PTU检测的阻抗;
图14说明了根据本公开的实施例的在其上放置PRU的PTU;
图15说明了根据本公开的实施例的由在其上放置PRU的PTU检测的阻抗;
图16是说明根据本公开的实施例的添加虚拟负载的PRU的电路图;
图17是说明根据本公开的实施例的添加虚拟负载的PRU的电路图;
图18说明了根据本公开的实施例的被应用于PRU的泄放器(bleeder)电路;
图19说明了根据本公开的实施例的被应用于PRU的泄放器电路;
图20说明了根据本公开的实施例的PRU;
图21说明了根据本公开的实施例的PRU;以及
图22说明了根据本公开的实施例的PRU。
遍及附图,相似的附图标记将被理解为指相似的部分、组件和结构。
具体实施方式
在下文中,参考附图详细描述本公开的各种实施例。应当注意,遍及说明书,相同的元件名称和数字可以指相同或相似的元件。此外,省略已知功能或配置的详细描述以避免以不必要的细节混淆本公开。
图1说明了无线充电系统的总体操作。
参考图1,无线充电系统包括PTU 100与PRU 110-1、110-2和110-n。
当通过预定认证处理被认证时,PTU 100可以分别向PRU 110-1、110-2和110-n无线地发送功率1-1、1-2和1-n。
PTU 100可以与PRU 110-1、110-2和110-n形成电连接。例如,PTU 100可以向PRU110-1、110-2和110-n发送无线功率的电磁波。
PTU 100可以进行与PRU 110-1、110-2和110-n的双向通信。例如,PTU 100与PRU110-1、110-2和110-n可以处理或通信包括预定帧的分组2-1、2-2和2-n。PRU 110-1、110-2和110-n中的每一个可以被实现为移动通信终端、个人数字助理(PDA)、便携式媒体播放器(portable media player,PMP)或者智能电话。
PTU 100可以向多个PRU 110-1、110-2和110-n无线地提供功率。例如,PTU 100可以通过谐振向多个PRU 110-1、110-2和110-n发送功率。当PTU 100使用谐振时,PTU 100与多个PRU 110-1,110-2,110-n之间的距离优选地不多于30m。当PTU 100使用电磁感应时,PTU 100与多个PRU 110-1,110-2,110-n之间的距离优选地不多于10cm。
PRU 110-1、110-2和110-n可以从PTU 100接收无线功率以对它们各自的电池进行充电。PRU 110-1、110-2和110-n可以向PTU 100发送用于请求PTU 100发送无线功率的信号、用于接收无线功率的信息、PRU的状态信息和/或PTU 100的控制信息。
PRU 110-1、110-2和110-n可以向PTU 100发送指示PRU 110-1、110-2和110-n各自的状态的消息。
PTU 100可以包括基于从PDU 110-1、110-2和110-n接收的消息来显示PRU 110-1、110-2和110-n各自的状态的显示器。此外,PTU 100还可以显示所估计的剩余时间,直到PRU110-1、110-2和110-n中的每一个被完全充电。
PTU 100可以向PRU 110-1、110-2和110-n中的每一个发送禁用无线充电功能的控制信号。当从PTU 100中接收禁用无线充电功能的控制信号时,PRU 110-1、110-2和110-n可以禁用无线充电功能。
图2说明了根据本公开的实施例的PTU和PRU。
参考图2,PTU 200包括功率发送器211、控制器212、通信单元213、显示单元214和存储单元215。
功率发送器211可以提供由PTU 200所需的功率,并且可以向PRU 250无线地提供无线功率。功率发送器211可以以AC波形的形式提供功率,或者可以使用逆变器来将DC波形转换成AC波形,并且提供AC波形功率。可以以嵌入式电池的形式或以功率接收接口的形式来实现功率发送器211,使得其从外部接收功率并向其他部件提供功率。本领域普通技术人员将理解,功率发送器211没有被具体限制,只要其可以提供功率的AC波形。
控制器212可以例如使用从存储单元215读出的算法、程序或应用来控制PTU 200的整体操作。例如,控制器212可以被实现为中央处理单元(central processing unit,CPU)、微处理器或微型计算机。
通信单元213可以经由预定方案与PRU 250通信。通信单元213可以从PRU 250中接收功率信息。例如,功率信息可以包括PRU 250的容量、剩余电池、再充电次数、使用度、电池容量和电池比例中的至少一个。
此外,通信单元213可以发送充电功能控制信号以控制PRU 250的充电功能。充电功能控制信号可以通过控制功率接收器251来启用或禁用PRU 250的充电功能。例如,功率信息可以包括有线充电终端的插入、从SA模式到非独立(NSA)模式的切换、或错误情况释放。
此外,充电功能控制信号可以包括与功率调整或功率控制命令有关的信息以响应错误情况。
通信单元213可以从其它PTU以及从PRU 250中接收信号。
控制器212可以基于通过通信单元213从PRU 250接收的消息在显示单元214上显示PRU 250的状态。此外,控制器212可以在显示单元214上显示直到PRU 250被充满电的剩余时间。
PRU 250包括功率接收器251、控制器252、通信单元253、显示单元258和存储单元259。
功率接收器251可以无线地接收从PTU 200发送的功率。功率接收器251可以以AC波形接收功率。
控制器252可以例如使用从存储单元259中读出的算法、程序或应用来控制PRU250的整体操作。例如,控制器252可以被实现为CPU、微处理器或微型计算机。
通信单元253可以经由预定方案与PTU 200通信。通信单元253可以向PTU 200发送功率信息。例如,功率信息可以包括PRU 250的容量、剩余电池、充电次数、使用、电池容量和电池比例中的至少一个。
此外,通信单元253可以发送充电功能控制信号来控制PRU 250的充电功能。充电功能控制信号可以是通过控制功率接收器251来启用或禁用PRU 250的充电功能的控制信号。例如,功率信息可以包括有线充电终端、从SA模式到NSA模式的切换、或者错误情况释放。
此外,充电功能控制信号可以包括与功率调整或功率控制命令有关的信息以响应错误情况。
控制器252可以进行控制以在显示单元258上显示PRU 250的状态。此外,控制器252可以在显示单元258上显示直到PRU 250被充满电的剩余时间。
图3说明了根据本公开的实施例的PTU和PRU。
参考图3,PTU 200包括发送(transmit,Tx)谐振器211a、控制器212(例如,微控制单元(micro control unit,MCU))、通信单元213(例如,带外信令单元)、匹配单元(或匹配电路)216、驱动器(或电源)217、放大器(例如,功率放大器)218和感测单元219。
PRU 250包括接收(receive,Rx)谐振器251a、控制器252、通信单元253、整流器254、DC/DC转换器255、开关单元(例如开关)256和负载单元(例如,客户端设备负载)257。
驱动器217可以以预设电压来输出DC功率。从驱动器217输出的DC功率的电压值可以由控制器212控制。
从驱动器217输出的DC电流可以被输出到放大器218。放大器218可以以预设增益来放大DC电流。此外,可以基于从控制器212输入的信号将DC功率转换成AC功率。因此,放大器218可以输出AC功率。
匹配单元216可以进行阻抗匹配。例如,可以调整从匹配单元216观察的阻抗以进行控制,使得输出功率示出更高的效率或更高的输出。感测单元219可以通过Tx谐振器211a或放大器218来感测PRU 250的负载变化。由感测单元219感测的结果可以被提供给控制器212。
匹配部分216可以在控制器212的控制下调整阻抗。匹配单元216可以包括线圈和电容器中的至少一个。控制器212可以控制与线圈和电容器中的至少一个的连接,并且可以相应地进行阻抗匹配。
Tx谐振器211a可以向Rx谐振器251a发送输入AC功率。Tx谐振器211a和Rx谐振器251a可以被实现为具有相同谐振频率的谐振电路。例如,谐振频率可以被确定为6.78MHz。
通信单元213可以与PRU 250的通信单元253进行通信,例如在2.4GHz的双向通信(Wi-Fi、ZigBee或BT/BLE)。
Rx谐振器251a可以接收用于充电的功率。
整流器254可以将由Rx谐振器251a接收的无线功率整流为DC形式,并且例如可以被实现为桥式二极管。
DC/DC转换器255可以以预设的增益来转换所整流的功率。例如,DC/DC转换器255可以转换所整流的功率,使得在输出端的电压为5V。可应用于DC/DC转换器255的前端的电压的最小值和最大值可以被预先设置。
开关单元256可以将DC/DC转换器255与负载单元257连接。开关单元256可以在控制器252的控制下保持接通/断开状态。可以省略开关单元256。负载单元257可以在开关单元256处于接通状态时存储从DC/DC转换器255输入的经转换的功率。
图4是说明根据本公开的实施例的PTU和PRU的操作的信号流程图。
参考图4,在步骤S401中,PTU 400上电,并且在步骤S402中配置环境。
在步骤S403中,PTU400进入省电模式。在省电模式中,PTU 400周期性地广播用于检测的不同功率信标,其将在下面参考图6被更详细地描述。例如,在图4中,PTU 400广播用于检测的功率信标404和405(例如,短信标或长信标),并且用于检测的功率信标404和405的各个功率值可以与彼此不同。
用于检测的功率信标404和405中的所有或一些信标可以具有可以驱动PRU 450的通信单元的功率量。例如,PRU 450可以使用用于检测的功率信标404和405来驱动通信单元,以便与PTU 400通信。这个状态可以被称为无效状态S406。
PTU 400检测当PRU 450被放置在PTU 400的充电区域中时发生的负载变化。
在步骤S408中,PTU400可以进入低功率模式,其将在下面参照图6被更详细地描述。
在步骤S409中,PRU 450基于从PTU 400接收的功率来驱动(例如,上电)其中的通信单元。
在步骤S410中,PRU 450向PTU 400发送PTU搜索信号。例如,PTU搜索信号可以是基于BLE的广告(advertisement,AD)信号。
PRU 450可以周期性地发送PTU搜索信号,并进行这种发送直到PRU 450从PTU 400接收到响应信号或者到达预定时间。
在从PRU 450接收到PTU搜索信号时,在步骤S411中,PTU400发送响应信号,即PRU响应。PRU响应可以形成PTU 400与PRU 450之间的连接。
在步骤S412中,PRU 450发送PRU静态信号。PRU静态信号可以指示PRU 450的状态并请求在由PTU 400控制的无线功率网络中登记(enlist)。
在步骤S413中,PRU 400可以发送PRU静态信号。PTU静态信号可以指示PTU 400的容量。
当PTU 400和PRU 450通信PRU静态信号和PTU静态信号时,在步骤S414和S415中,PRU 450周期性地发送PRU动态信号。PRU动态信号可以包括由PRU 450测量的至少一条参数信息。例如,PRU动态信号可以包括关于在PRU 450的整流器的后端处的电压的信息。在步骤S407中,PRU 450处于启动状态。
在步骤S416中,PTU 400进入功率传输(或功率发送)模式,并且在步骤S417中,PTU400可以发送PRU控制信号、命令信号以使得PRU 450能够进行充电。在功率发送模式中,PTU400可以发送充电功率。
从PTU 400发送的PRU控制信号可以包括用于启用/禁用PRU 450的充电的信息和许可信息。每当充电状态变化时,PRU控制信号可以被发送。可以例如每250ms或者当存在参数变化时发送PRU控制信号。即使当参数不变化时,PRU控制信号可以被配置为在例如1秒的预定阈值时间内被发送。
PRU 400可以根据PRU控制信号来改变配置,并且在步骤S418和S419中发送PRU动态(PRU动态,PRU dynamic)信号以报告PRU 450的状态。PRU动态信号可以包括电压信息、电流信息,PRU状态信息和温度信息中的至少一个。在步骤S421中,PRU 450的状态可以被称为接通状态。
PRU动态信号可以具有如下表1所示的数据结构。
[表1]
如表1所示,PRU动态信号可以包括不同字段,其包括选择性字段信息、关于在PRU的整流器的后端处的电压的信息、关于在PRU的整流器的后端处的电流的信息、关于在PRU的DC/DC转换器的后端处的电压信息、关于在PRU的DC/DC转换器的后端处的电流的信息、温度信息、关于在PRU的整流器的后端处的最小电压值(VRECT_MIM_DYN)的信息、关于在PRU的整流器的后端处的最优电压值(VRECT_SET_DYN)的信息,关于在PRU的整流器的后端处的最大电压值(VRECT_HIGH_DYN)的信息、以及警报信息(PRU警报)。例如,PRU动态信号可以包括上述字段的至少一个。
例如,根据充电状态而确定的至少一个电压配置值(例如,关于在PRU的整流器的后端处的最小电压值(VRECT_MIN_DYN)的信息、关于在PRU的整流器的后端处的最优电压值(VRECT_SET_DYN)的信息,关于在PRU的整流器的后端处的最大电压值(VRECT_HIGH_DYN)的信息)可以被包括在PRU动态信号中的相应字段中并被发送。因而,当接收到PRU动态信号时,PTU可以通过参考被包括在PRU动态信号中的电压配置值来调整要被发送到每个PRU的无线充电电压。
其中,警报信息(PRU警报)可以形成在如下表2所示的数据结构中。
[表2]
如表2所示,警报信息(PRU警报)可以包括用于重启请求的位、用于转变的位和用于检测有线充电适配器的插入(或旅行适配器(travel adapter,TA)检测)的位。TA检测表示在提供无线充电的PTU中指示PRU被连接到用于有线充电的终端的位。用于转变的位表示在PRU的通信集成电路(integrated circuit,IC)从SA模式切换到NSA模式之前向PTU通知PRU被复位的位。重启请求是当从其PTU减少发送功率以断开充电的过电流或者过温状态回转到正常状态时,PTU由其向PRU通知准备好恢复充电的位。
此外,警报信息(PRU警报)也可以被形成在如下表3所示的数据结构中。
[表3]
如表3所示,警报信息(PRU警报)可以包括过电压、过电流、过温、PRU(PRU)自保护、充电完成、有线充电检测和模式转变。当过电压字段被设置为1时,这可以指示PRU中的电压Vrect超过过电压阈值。此外,可以以与用于过电压的相同的方式来设置过电流和过温。此外,PRU自保护(PRU自保护)指示PRU自身降低到负载的功率来保护自身,并且在这种情况下,PTU不需要改变充电状态。
根据本公开的实施例,用于模式转变的位可以被设置为用于报告哪个时段模式转变过程在处理PTU的时段的值。指示模式转变时段的位可以表示如下表4所示。
[表]4
值(位) | 模式转变位描述 |
00 | 没有模式转变 |
01 | 2s模式转变时间限制 |
10 | 3s模式转变时间限制 |
11 | 6s模式转变时间限制 |
如表4所示,“00”指示没有模式转变,“01”指示完成模式转变所需的时间长达2秒,“10”指示完成模式转变所需的时间长达3秒,“11”指示完成模式转变所需的时间长达6秒。
例如,当需要3秒或更少来完成模式转变时,模式转变位可以被设置为“10”。在这种模式转变过程之前,PRU可以改变输入阻抗配置以适应1.1W功率获取,使得在模式转变过程期间不发生阻抗变化。因此,PTU可以调整用于PRU适应这种配置的功率(ITX_COIL),并且因此可以在模式转变时段的期间维持用于PRU的功率(ITX_COIL)。
因此,当由模式转变位设置模式转变时段时,PTU可以维持例如3秒的用于模式转变时间的PTU的功率(ITX_COIL)。也就是说,即使没有从PRU接收到响应,也可以维持连接。然而,在模式转变时间过去之后,PRU可以被认为是异物,并且功率发送可以被终止。
PRU 450可以感测错误的发生。
在步骤S420中,PRU 450向PTU 400发送警告信号。警告信号可以作为PRU动态信号或警报信号被发送。例如,PRU 450可以将错误状况反映到在表1中的PRU警报字段,并发送到PTU 400。或者,PRU 450可以向PTU 400发送指示错误状况的独立警告信号。
在步骤S422中,PTU 400在接收到警告信号时可以进入锁定失败(或锁定故障)模式。
在步骤S423中,PRU 450可以进入无效状态。
图5是说明根据本公开的实施例的PTU和PRU的操作的流程图。图6是说明根据图5所说明的操作的在时间轴上的从PTU广播的功率的图。
参考图5,在步骤S501中,PTU初始化驱动。
在步骤S503中,PTU复位初始配置。
在步骤S505中,PTU进入省电模式,即在其时段PTU以不同的功率量向PRU广播不同类型的功率。例如,在省电模式期间,PTU可以向功率发送器广播如图6所说明的第二检测功率601和602以及第三检测功率611、612、613、614和615。
参考图6,PTU可以在第二时段周期性地广播第二检测功率601和602。PTU可以在第三时段周期性地广播第三检测功率611、612、613、614和615。虽然第三检测功率611、612、613、614和615的功率值被说明为与彼此不同,但是它们也可以是相同的。
PTU在输出第三检测功率611之后可以输出具有相同功率量的第三检测功率612。当PTU输出相同量的第三检测功率时,第三检测功率可以是可以检测的例如种类-1PRU的最小PRU的功率量。
可替换地,PTU可以在输出第三检测功率611之后输出具有不同功率量的第三检测功率612。当PTU输出不同量的第三检测功率时,第三检测功率的量可以是可以分别检测到种类-1PRU到种类-5PRU的功率量。例如,第三检测功率611可以具有可以检测到种类-5PRU的功率量,第三检测功率612可以具有可以检测到种类-3PRU的功率量,并且第三检测功率613可以具有可以检测种类-1PRU的功率量。
第二检测功率601和602可以驱动PRU。具体地,第二检测功率601和602可以是可以驱动PRU的控制器和/或通信单元的功率量。
PRU可以在第二时段和第三时段分别将第二检测功率601和602以及第三检测功率611、612、613、614和615应用到功率接收器。
当PRU被放置在PTU上(或在PTU的充电区域内)时,从PTU处观察的阻抗可以变化。PTU可以在第二检测功率601和602以及第三检测功率611、612、613、614和615被广播的同时检测阻抗变化。例如,在广播第三检测功率615的同时PTU可以检测阻抗变化。
再次参考图5,在步骤S507中,PTU确定是否检测到对象。当在步骤S507中没有检测到对象时,在步骤S505中,PTU保持在其中不同功率被周期性地广播的省电模式。
然而,当在步骤S507中阻抗变化并且检测到对象时,在步骤S509中PTU进入低功率模式。在低功率模式中,PTU广播具有可以驱动PRU的控制器和通信单元的功率量的驱动功率。
例如,再次参考图6,PTU可以向PRU广播驱动功率620。PRU可以接收驱动功率620以驱动其中的控制器和/或通信单元。PRU可以通过预定方案来基于驱动功率620与PTU通信。例如,PRU可以通信用于认证的数据,并且可以基于该数据来加入由PTU控制的无线功率网络。然而,当被放置在PTU上(或者在PTU的充电区域内)的对象不是PRU,而是异物时,不能进行数据通信。
再次参考图5,在步骤S511中,PTU确定所检测的对象是否是异物。例如,当在预定时间之内没有从对象接收到响应时,PTU可以确定对象是异物。
当在步骤S511中,所检测的对象被确定为异物时,在步骤S513中,PTU进入锁定故障模式。
然而,当在步骤S511中,所检测的对象被确定为不是异物时,PTU在步骤S519中进行加入操作。
例如,再次参考图6,PTU可以在第一时段周期性地广播第一功率631至634。在广播第一功率的同时PTU可以检测阻抗变化。
再次参考图5,当在步骤S515中异物被移除时,PTU可以检测阻抗变化,并且确定异物已经被移除。
当在步骤S515中异物不被移除时,PTU不能检测到阻抗变化,并且确定异物没有被移除。
当在步骤S515中PTU确定异物没有被移除时,在步骤S513中,PTU维持锁定故障模式。当异物没有被移除时,PTU还可以输出光辐射和警报声音中的至少一个以通知用户PTU当前处于错误状态。因此,PTU可以包括输出单元以输出光辐射和警报声音中的至少一个。
当在步骤S515中,PTU确定异物被移除时,在步骤S517中,PTU重新进入省电模式。
例如,再次参考图6,PTU可以广播第二功率651和652以及第三功率651至665。
如上所述,当检测到异物时,PTU可以进入锁定故障模式。此外,PTU可以基于通过在锁定故障模式中应用的功率的阻抗变化来确定异物是否被移除。也就是说,进入图5和图6中的锁定故障模式的条件可以是异物被放置。
可替换地,PTU可以使用用于进入锁定故障模式的其他条件。例如,当检测到与PRU的交叉连接时,PTU进入锁定故障模式。
因此,PTU在被交叉连接时返回到初始状态,并且PRU应该被移除。
PTU可以将在其中被放置在另一PTU上的PRU加入无线功率网络的交叉连接设置为进入锁定故障模式的条件。当包括交叉连接的错误发生时的PTU的操作在下面结合图7被描述。
图7是说明根据本公开的实施例的PTU的控制方法的流程图。图8是说明根据图7所说明的控制方法的在时间轴上的从PTU广播的功率的图。
参考图7,在步骤S701中,PTU初始驱动,在步骤S703中,PTU复位初始配置,并在步骤S705中,PTU进入省电模式。如上所述,在省电模式中,PTU可以向PRU广播不同的功率量。
参考图8,在省电模式中,PTU向PRU广播第二检测功率801和802以及第三检测功率811、812、813、814和815。PTU可以在第二时段周期性地广播第二检测功率801和802,并且可以在第三时段周期性地广播第三检测功率811、812、813、814和815。尽管第三检测功率811、812、813、814和815的功率值被说明为与彼此不同,但是它们也可以相同。
第二检测功率801和802可以驱动PRU。具体地,第二检测功率801和802是可以驱动PRU的控制器和/或通信单元的功率量。
PRU可以在第二时段和第三时段分别向PRU广播第二检测功率801和802以及第三检测功率811、812、813、814和815。当PRU被放置在PTU上(或在PTU的充电区域内)时,从PTU处观察的阻抗可以变化。PTU可以在第二检测功率801和802以及第三检测功率811、812、813、814和815被广播的同时检测阻抗变化。例如,在广播第三检测功率815的同时PTU可以检测阻抗变化。
再次参考图7,在步骤S707中,PTU确定是否检测到对象。当在步骤S707中,没有检测到对象时,在步骤S705中,PTU维持省电模式。
然而,当在步骤S707中,阻抗变化并检测到对象时,在步骤S709中,PTU进入低功率模式。在低功率模式中,PTU广播可以驱动其可以驱动PRU的控制器和/或通信单元的功率。
例如,再次参考图8,PTU可以向PRU广播驱动功率820。PRU可以接收驱动功率820并且利用所接收的驱动功率820驱动其上的控制器和/或通信单元。PRU可以通过预定方案来基于驱动功率820与PTU通信。例如,PRU可以通信用于认证的数据,并且可以基于该数据来加入由PTU控制的无线功率网络。
再次参考图7,在步骤S711中,PTU进入在其中充电功率被发送的功率发送模式。例如,再次参考图8,PTU可以向PRU发送充电功率821。
在步骤S713中,PTU确定在功率发送模式中是否发生错误。例如,错误可以包括异物放置在PTU上、交叉连接、过电压、过电流或者过温。PTU可以包括能够测量过电压、过电流或过温的感测单元。例如,PTU可以测量在参考点处的电压或电流,并且可以确定超过阈值的所测量的电压或电流满足过电压条件或者过电流条件。另外地或可替换地,PTU可以包括温度传感器,其测量在PTU的参考点处的温度。当参考点的温度超过阈值时,PTU可以确定满足过温条件。
当被确定为处于过电压、过电流或过温状态时,PTU可以将无线充电功率降低预定值以防止这种过电压、过电流和过温。当经降低的无线充电功率的电压低于预定的最小值(例如,在PRU的整流器的后端处的最小电压值(VRECT_MIN_DYN))时,无线充电被暂停,并且因此,所设定的电压价值可以被重新调整。
尽管图8说明了异物被附加地放置在PTU上的错误的示例,错误不限于此,并且当发生另一错误,例如发生过电压、过电流或过温时,PTU可以以类似的方式操作。
当在步骤S713中没有发生错误时,在步骤S711中,PTU维持功率发送模式。
当在步骤S713中发送错误时,在步骤S715中,PTU进入锁定故障模式。
例如,再次参考图8,PTU可以广播第一功率831至835。此外,PTU可以在锁定故障模式期间输出包括光辐射和警报声音中的至少一个的错误指示。
当在步骤S717中PTU确定异物或PRU没有被移出时,在步骤S715中,PTU维持锁定故障模式。然而,当在步骤S717中,PTU确定异物或PRU被移出时,在步骤S719中,PTU重新进入省电模式。
例如,再次参考图8,PTU可以广播第二功率851和852以及第三功率861至865。
图9是说明根据本公开的实施例的PTU的控制方法的流程图。图10是说明根据图9所说明的控制方法的在时间轴上的从PTU广播的功率的图。
参考图9,在步骤S901中,PTU向第一PRU发送充电功率。
在步骤S903中,PTU允许第二PRU加入无线功率网络。
在步骤S905中,PTU向第一PRU和第二PRU发送充电功率。具体地,PTU可以发送第一PRU和第二PRU所需的总和的充电功率。
例如,参考图10,PTU可以维持在其中第二检测功率1001和1002以及第三检测功率1011至1015被广播的省电模式。
此后,PTU可以检测第一PRU并且进入在其中检测功率1020被保持的低功率模式。
此后,PTU可以进入在其中第一充电功率1030被发送的功率发送模式。
PTU可以检测第二PRU并且允许第二PRU加入无线功率网络。
此后,PTU可以发送具有与第一PRU和第二PRU所需的总和的功率相对应的功率量的第二充电功率1040。
再次参考图9,在步骤S907中,在向第一和第二PRU发送充电功率的同时PTU确定是否发生错误。例如,如上所述,错误可以包括异物放置在PTU上、交叉连接、过电压、过电流、过温等。
当在步骤S907中没有发生错误时,在步骤S905中,PTU保持发送第二充电功率1040。
然而,当在步骤S907中出现错误时,在步骤S909中,PTU进入锁定故障模式。
例如,再次参考图10,PTU可以在第一时段广播第一功率1051至1055。
再次参考图9,在步骤S911中,PTU确定第一PRU和第二PRU两者是否被移除。例如,如图10所说明的,在广播第一功率1051至1055的同时PTU可以检测阻抗变化,并且可以基于阻抗是否返回到初始值来确定第一PRU和第二PRU是否被移除。
当在步骤S911中,确定第一PRU和第二PRU被移除时,在步骤S913中,PTU进入省电模式。例如,如图10所说明,PTU可以在第二时段和第三时段分别广播第二检测功率1061和1062以及第三检测功率1071至1075。
然而,当在步骤S911中,第一PRU和第二PRU没有被移除时,在步骤S909中,PTU维持锁定故障模式。
如上所述,PTU即使在对多个PRU应用充电功率时可以确定当发生错误时PRU或异物是否被移除。
图11说明了根据本公开的实施例的在SA模式中的PTU和PRU。
参考图11,PTU 1100包括通信单元1110、功率放大器(power amplifier,PA)1120和谐振器1130。PRU 1150包括通信单元(无线功率发送(wireless power transmission,WPT)通信集成电路(IC))1151、应用处理器(application processor,AP)1152、电源管理集成电路(power management integrated circuit,PMIC)1153、无线功率集成电路(WPIC)1154、谐振器1155、接口电源管理(IFPM)IC 1157、有线充电适配器(或旅行适配器(TA)1158)和电池1159。
PTU 1100的通信单元1110可以被实现为Wi-Fi/蓝牙(Bluetooth,BT)组合IC,并且可以经由预定方案(例如,蓝牙低能耗(Bluetooth low energy,BLE)方案)与PRU 1150的通信单元1151通信。例如,PRU 1150的通信单元1151可以向PTU 1100的通信单元1110发送例如具有如上表1所示的数据结构的PRU动态信号。如上所述,PRU动态信号可以包括PRU 1150的电压信息、当前信息、温度信息和警报信息中的至少一个。
基于所接收的PRU动态信号,可以调整来自功率放大器1120的输出功率值。例如,当过电压、过电流和过温被应用到PRU 1150时,可以降低从功率放大器1120输出的功率值。此外,当PRU 1150的电压或电流小于预定值时,可以增加从功率放大器1120输出的功率值。
来自PTU 1100的谐振器1130的充电功率可以被无线地发送到PRU 1150的谐振器1155。
WPIC 1154可以对从谐振器1155接收的充电功率进行整流,并对其进行DC/DC转换。WPIC 1154可以利用经转换的功率来驱动通信单元1151或对电池1159充电。
有线充电终端可以被插入到有线充电适配器1158中。有线充电适配器1158可以具有诸如被插入其中的30-引脚连接器或USB连接器的有线充电终端,并且可以从外部电源接收功率以对电池1159进行充电。
IFPM IC 1157可以处理从有线充电终端应用的功率并输出到电池1159和PMIC1153。
PMIC 1153可以管理被应用到PRU 1150的每个组件的功率和被(有线或无线地)接收的功率。
AP 1152可以从PMIC 1153接收功率信息,并控制通信单元1151发送PRU动态信号以报告该信号。
与WPIC 1154连接的节点1156可以与有线充电适配器1158连接。当有线充电连接器被插入到有线充电适配器1158中时,例如5V的预定电压可以被应用到节点1156。WPIC1154可以监视被应用到节点1156的电压以确定有线充电适配器是否被插入。
AP 1152具有预定通信方案的堆栈,例如Wi-Fi/BT/BLE堆栈。因此,在进行无线充电的通信时,通信单元1151从AP 1152加载堆栈,然后基于堆栈来使用BT或BLE通信方式来与PTU 1100的通信单元1110进行通信。
然而,在AP 1152断电时,可能不从AP 1152提取用于进行无线功率传输的数据,或者在数据从AP 1152的存储器被提取并被使用的同时,在AP 1152的接通状态不能被维持的情况下可以发生这样的功率损耗。
因此,当电池1159的剩余容量小于最小功率阈值时,AP 1152断开,并且PRU中例如通信单元1151、WPIC 1154和谐振器1155的用于无线充电的一些组件可以被用于进行无线充电。使得AP 1152不能接通的剩余功率量的状态可以被称为电池电量耗尽(deadbattery)状态。
在电池电量耗尽状态下,AP 1152不被驱动,并且因此,通信单元1151可以从AP1152接收预定通信方案堆栈,例如Wi-Fi/BT/BLE堆栈。
为了准备这种状况,例如BLE堆栈的一些预定通信方案可以从AP 1152被取出,并且被存储在通信单元1151的存储器1162中。因此,通信单元1151可以使用被存储在存储器1162中的通信方案堆栈(即无线充电协议)来进行与PTU 1100的通信。例如,通信单元1151的存储器1162可以包括只读存储器(read only memory,ROM)型存储器,并且SA模式中的BLE堆栈可以被存储在ROM型存储器中。
如上所述,当使用被存储在存储器1162中的通信方案来进行通信时,通信单元1151可以被称为在SA模式中的操作。因此,通信单元1151可以基于BLE堆栈来管理充电过程。
图12和图13说明了仅提供PTU时的阻抗,图14和图15说明了当PRU被放置在PTU上(或PTU的充电区域内)时的阻抗。
参考图12至图15,当仅提供PTU时被检测到的阻抗与当PRU被放置在PTU上时被检测到的阻抗之间的差异应该足够大以使PTU有效地感测PRU的负载变化。例如,虽然电阻变化,但是当由于负载变化的功率变化较小时,PTU可能难以感测负载。此外,在PTU上可能存在电抗不变的点或位置。
为了解决这些问题,虚拟负载可以被添加到PRU,并且可以由PTU通可以接通/断开与所添加的虚拟负载的连接的、虚拟负载开关的操作来有效地检测PRU。
如图13和15图中的史密斯图所说明的,为了呈现当仅提供PTU时与当PRU被放置在PTU上时之间的更大的阻抗差异,如图16和17所说明的,可以将虚拟负载附加地连接到PRU的电路上。
图16是说明根据本公开的实施例的添加虚拟负载的PRU的电路图。
参考图16,PRU包括谐振器1601、整流器1602、DC/DC转换器1603以及控制器(例如,微控制单元(MCU))1604。可以通过谐振器1601、整流器1602和DC/DC转换器1603来传输从PTU发送的无线功率,并且当负载开关1605处于接通状态时,功率可以被提供到负载1610。
虚拟负载1605和1607被并联在电路上的谐振器1601和整流器1602之间。虚拟负载的连接部分还包括可以短路或断路与虚拟负载的连接(即,接通或断开)的虚拟负载开关1606和1608。例如,可以通过来自控制器1604的控制信号来接通/断开虚拟负载开关。
在各种无线充电情况下,控制器1604可以通过以适当的接通或断开状态来控制虚拟负载开关1606和1608来生成期望的负载变化。
例如,当虚拟负载开关1606和1608在控制器1604的控制下被接通时,虚拟负载1605和1607可以被附加地连接到无线充电接收器电路,并且PTU可以通过感测PRU的负载变化来检测负载。
作为AC虚拟负载,电容器可以被用作虚拟负载1605和1607。例如,在6.78MHz时,AC虚拟负载的值(AC虚拟负载值)可能为1nF至2.2nF。
图17是说明根据本公开的实施例的添加虚拟负载的PRU的电路图。
参考图17,PRU包括谐振器1701、整流器1702、DC/DC转换器1703和控制器(例如,MCU)1704。与图16相似,可以通过谐振器1701、整流器1702和DC/DC转换器1703来传输从PTU发送的无线功率,并且当负载开关1707处于接通状态时,功率可以被提供到负载1708。
虚拟负载1705被并联在电路上的谐振器1702和DC/DC转换器1703之间。虚拟负载的连接部分还包括可以短路或断路与虚拟负载的连接(即,接通或断开)的虚拟负载开关1706。例如,可以通过来自控制器1704的控制信号来接通/断开虚拟负载开关。
在各种无线充电情况下,控制器1704可以通过以接通或断开状态来控制虚拟负载开关1706来生成期望的负载变化。
例如,当虚拟负载开关1706在控制器1704的控制下被接通时,虚拟负载1705可以被附加地连接到无线充电接收器电路,并且PTU可以通过感测PRU的负载变化来检测负载。
作为DC虚拟负载,电阻器可以被用作虚拟负载1705。例如,在6.78MHz,DC虚拟负载的值(DC虚拟负载值)可以为70欧姆。
通常,当功率被应用到PRU时,虚拟负载可以将虚拟负载开关转到断开状态以断开虚拟负载电路,使得在PTU中虚拟负载不被检测到。也就是说,由PTU测量的阻抗不受虚拟负载的影响。
虚拟负载开关可以被放置在AC侧(图16)和DC侧(图17)中的一个或多个处,并且当功率被应用到PRU时,根据如下所述的各种实施例来可以打开虚拟负载开关,并且功率可以被应用到PRU以接通MCU,并且可以然后通过来自MCU的控制信号被断开。
DC虚拟负载开关可以被设计成在不应用功率时保持短路状态。例如,当通过从PTU发送的信标向PRU应用短时间的功率时,虚拟负载开关可以从短路切换到断路,使得PTU可以感测大的负载变化。
对于上述负载变化,作为在PRU的整流器的前端或后端处强制生成负载使得由PTU检测到阻抗变化(或功率或相位变化)的电路,可以使用硬件(hardware,HW)电路或者可以由MCU使用软件(software,SW)程序来调整强制变化的时机、时段和/或部分。
如图16所说明的,将负载(例如,虚拟负载)添加到整流器的前端的方法可以使用在AC端处的失调电容器来将谐振频率调整预定幅度。该方法可以降低所传输的功率,并且从PTU处观察的PRU的阻抗可以变化。
此外,如图17所说明的,向整流器的后端添加负载的方法在DC端处安装电阻以强制消耗功率,并且从PTU观察的PRU的阻抗的电阻分量可以变化。
在图16中,因为根据PTU/PRU的组合来检测不同的阻抗变化,所以当PTU放大器负载牵引的功率被消耗更多时,在PTU中可能会出现诸如过电流或过电压等问题。
此外,在图17中,单独的电阻变化,并且因此当其值不大时,PTU的检测是困难的,当该值太大时,应将高功率传输到PTU的长信标,其增加了待机功耗。
无线充电标准(A4WP)规定在整流器的后端处的功耗变化宽度应该在0.5W至1.1W之间,并且因此存在用于满足这种标准的负载生成方法的需求。
图18说明了根据本公开的实施例被应用于PRU的泄放器电路,并且图19说明了根据本公开的实施例被应用于PRU的泄放器电路。
因为在整流器的后端的功率(Prect)根据在整流器的后端处的电压(Vrect)而变化,因此应该使用多个电路来调整Prect以满足预定功率范围(0.5W至1.1W)。
因此,可以使用如图18所说明的多个电流源开关电路或者在如图19所说明的多个电阻负载来实现满足上述条件的电路。
图20说明了根据本公开的实施例的PRU。
参考图20,PRU包括谐振器2010、匹配电路2020、整流器2030、DC/DC转换器2040、输出开关单元(或负载开关单元)2050、负载2060、控制器(例如,MCU)2070、电阻器2080和开关2090。从PTU发送的无线功率可以通过谐振器2010、匹配单元2020、整流器2030和DC/DC转换器2040被传输到负载2060,并且当输出开关单元2050处于接通状态时,功率可以被提供给负载2060。
电阻器2080在电路上被并联到DC/DC转换器2040的输出信号。根据本公开的实施例,可以经由被包括在DC/DC转换器2040中的或附加地提供的线性稳压器(例如,低压差稳压器(low dropout regulator,LDO))将被连接到电阻器的电流提供为信号的恒定电压(例如,1.8V或3.3V)。因此,由电阻器2080消耗的功率可以是恒定的。
可以由控制器2070控制的开关单元2090来控制流到电阻器2080的电流。例如,当控制器2070接通开关单元2090时,电流流过电阻器2080,并且因此可以用作虚拟负载。
开关单元2090可以包括至少一个场效应晶体管(field effect transistor,FET)。例如,控制器2070可以控制被应用到FET的栅极端子的信号以控制流过电阻器2080的电流。
控制器2070可以接收通过由DC/DC转换器2040对从PTU发送的功率进行转换而获得的功率,并且可以被驱动。可以经由被包括在DC/DC转换器2040中的或附加地提供的线性稳压器(例如,LDO)将被连接到控制器2070的电流提供为信号的恒定电压(例如,1.8V或3.3V)。因此,被提供给控制器2070的信号的电压可以是恒定的。
例如,在各种无线充电情况下,控制器2070可以通过以接通或断开状态来控制开关单元2090来生成期望的负载变化。
当开关单元2090在控制器2070的控制下被接通时,虚拟(例如,电阻器2080)可以被附加地连接到无线充电接收器电路,并且PTU可以通过感测PRU的负载变化来检测负载。
例如,电阻器2080可以用作虚拟负载1705。例如,在6.78MHz,DC虚拟负载的值(DC虚拟负载值)可以为70欧姆。
当功率被应用到PRU时,开关单元2090可以被转到断开状态以断开虚拟负载电路,使得在PTU中虚拟负载不被检测到。也就是说,由PTU测量的阻抗不受虚拟负载的影响。
根据本公开的实施例,当功率被应用到PRU时,开关单元2090(例如,虚拟负载开关)可以被断开,并且在功率被应用到PRU,使得控制器2070被接通之后,其可以通过来自控制器2070的控制信号被断开。
DC虚拟负载开关可以被设计成在不应用功率时保持短路状态。当通过从PTU发送的信标向PRU应用短时间的功率时,控制器2070可以被驱动以进行控制,使得开关单元2090可以从短路切换到开路以使得PTU可以感测大的负载变化。
图21说明了根据本公开的实施例的PRU。
参考图21,PRU包括谐振器2110、匹配电路2120、整流器2130、DC/DC转换器2140、输出开关单元(或负载开关单元)2150、负载2160、控制器(例如,MCU)2170、电阻器2180和开关2190。从PTU发送的无线功率可以通过谐振器2110、匹配单元2120、整流器2130和DC/DC转换器2140被传输到负载2160,并且当输出开关单元2150处于接通状态时,功率可以被提供给负载2160。
电阻器2180在电路上被连接在DC/DC转换器2040与输出开关单元2150之间。从DC/DC转换器2040输出的信号的电压值可以具有恒定值(例如5V)。因此,由电阻器2180消耗的功率可以是恒定的。
可以由控制器2170控制的开关单元2190来控制流到电阻器2180的电流。例如,当控制器2170接通开关单元2190时,电流流过电阻器2180,并且因此可以用作虚拟负载。
开关单元2190可以包括至少一个场效应晶体管(FET)。例如,控制器2170可以控制被应用到FET的栅极端子的信号以控制流过电阻器2180的电流。
控制器2170可以接收通过由DC/DC转换器2140对从PTU发送的功率进行转换而获得的功率,并且可以被驱动。可以经由被包括在DC/DC转换器2140中的或附加地提供的线性稳压器(例如,LDO)将被连接到控制器2170的电流提供为信号的恒定电压(例如,1.8V或3.3V)。因此,被提供给控制器2170的信号的电压可以是恒定的。
例如,在各种无线充电情况下,控制器2170可以通过以接通或断开状态来控制开关单元2190来生成期望的负载变化。
例如,当开关单元2190在控制器2170的控制下被接通时,负载(例如,电阻器2180)可以被附加地连接到无线充电接收器电路,并且PTU可以通过感测PRU的负载变化来检测负载。例如,电阻器2180可以用作虚拟负载。
当功率被应用到PRU时,开关单元2190可以被转到断开状态以断开流过电阻器2180的电流,使得在PTU中虚拟负载不被检测到。也就是说,由PTU测量的阻抗不受虚拟负载的影响。
根据本公开的实施例,当功率被应用到PRU时,开关单元2190(例如,虚拟负载开关)可以被断开,并且在功率被应用到PRU,使得控制器2170被接通之后,其可以通过来自控制器2170的控制信号被断开。
DC虚拟负载开关2190可以被设计成在不应用功率时保持短路状态。例如,当通过从PTU发送的信标向PRU应用短时间的功率时,控制器2170可以被驱动来进行控制,使得开关单元2190可以从短路切换到开路以使得PTU可以感测较大的负载变化。
可以使用下面的等式(1)来确定电阻的范围。
在等式(1)中,PBleeder表示在泄放器电路中消耗的功率,并且PPRU circuit consumption表示在例如PRU电路的MCU、电压稳压器和传感器中消耗的功率。
图22说明了根据本公开的实施例的PRU。
参考图22,PRU包括谐振器2210、匹配电路2220、整流器2230、DC/DC转换器2240、负载2250、控制器(例如,MCU)2260、电阻器2270和开关2280。可以通过谐振器2210、匹配单元2220、整流器2230和DC/DC转换器2240向负载2250传输从PTU发送的无线功率。
电阻器2270在电路上被连接在整流器2230与DC/DC转换器2240之间。来自整流器2230的输出信号的电压可以是0V至20V。根据无线充电标准,流经电阻器2270的信号的电压应该被维持在预定范围内(例如,0.5V至1.1V)。
根据本公开的实施例,控制器2260可以对开关单元2280进行PWM控制,使得由电阻器2270消耗的功率落在预定范围内。
例如,可以由控制器2260控制的开关单元2280来控制流到电阻器2270的电流。例如,当控制器2260接通开关单元2280时,电流流经电阻器2270,并且因此可以用作虚拟负载。
开关单元2280可以包括至少一个场效应晶体管(FET)。例如,控制器2260可以控制被应用到FET的栅极端子的信号以控制流过电阻器2270的电流。
控制器2260可以接收通过由DC/DC转换器2240对从PTU发送的功率进行转换而获得的功率,并且可以被驱动。可以经由被包括在DC/DC转换器2240中的或附加地提供的线性稳压器(例如,LDO)将被连接到控制器2260的电流提供为预定电压(例如,1.8V或3.3V)信号。因此,被提供给控制器2260的信号的电压可以是恒定的。
例如,在各种无线充电情况下,控制器2260可以通过以接通或断开状态来控制开关单元2280来生成期望的负载变化。
在控制器2260的控制下,在无线充电接收器中发生负载(例如,电阻器2270)的功率消耗,并且PTU可以通过感测在PRU的负载中的变化来检测负载。因此,电阻器2270可以用作虚拟负载。
当功率被应用到PRU时,开关单元2280可以被转到断开状态以断开流过电阻器2270的电流,使得在PTU中虚拟负载不被检测到。也就是说,由PTU测量的阻抗不受虚拟负载的影响。
根据本公开的实施例,当功率被应用到PRU时,开关单元2280(例如,虚拟负载开关)可以被断开,并且在功率被应用到PRU,使得控制器2260被接通之后,其可以通过来自控制器2260的控制信号被断开。
当不应用功率时,DC虚拟负载开关2280可以保持短路状态。例如,当通过从PTU发送的信标向PRU应用短时间的功率时,控制器2260可以被驱动,使得开关单元2280可以从短路切换到断路,使得PTU可以感测较大的负载变化。
如图22所说明,可以通过例如FET开关的开关单元2280来调节由在整流器2230的后端处的电阻泄放器电路消耗的功率。控制器2260可以利用例如PWM信号来控制开关单元2280的接通/断开时间以调整PWM的占空,从而调整在电阻器2270中消耗的功率。
如上所述,根据本公开的实施例的负载变化生成方法和电路可以被用于设备检测、长信标扩展、交叉连接防止和检测、流氓设备检测和带内信令。
虽然已经结合本公开的某些实施例示出和描述了本公开,但是本领域普通技术人员应当理解,在不脱离权利要求中所述的、本公开的范围的情况下,可以对其进行各种改变。在不脱离本公开的范围的情况下,可以对本公开进行各种修改和改变,并且这些修改和变化不应脱离本公开的技术精神或范围而被单独解释。
Claims (15)
1.一种用于在无线充电系统中生成用于检测无线功率接收器(PRU)的、PRU的负载的方法,所述方法包括:
从无线功率发送器(PTU)接收无线功率信号;
将所接收的无线功率信号整流为直流(DC)信号;以及
通过控制流过与利用所述DC信号的功率充电的负载并联的电阻器的电流来生成用于检测所述PRU的负载。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括:
对所述DC信号进行DC/DC转换;以及
由线性稳压器将经转换的DC信号输出为信号的恒定电压。
3.根据权利要求2所述的方法,其中流过所述电阻器的电流被控制为所述信号的恒定电压。
4.根据权利要求1所述的方法,其中流过所述电阻器的电流由所述DC信号驱动的控制器控制。
5.根据权利要求4所述的方法,其中被应用到所述电阻器的电压与被应用到所述控制器的电压相同。
6.根据权利要求4所述的方法,其中所述控制器以预定模式对流过所述电阻器的电流进行接通/断开控制。
7.根据权利要求1所述的方法,其中从所述PTU接收的无线功率信号是短信标信号。
8.一种在无线充电系统中产生负载的无线功率接收器(PRU),所述PRU包括:
功率接收器,被配置为从无线功率发送器(PTU)中接收无线功率信号;
整流器,被配置为将从所述功率接收器中接收的无线功率信号整流为直流(DC)信号;
电阻器,与利用所述DC信号的功率充电的负载并联;以及
控制器,被配置为控制流过所述电阻器的电流。
9.根据权利要求8所述的PRU,还包括:
DC/DC转换器,被配置为对所述DC信号进行DC/DC转换;以及
线性稳压器,被配置为将经转换的DC信号输出为信号的恒定电压。
10.根据权利要求9所述的PRU,其中,所述控制器控制流过所述电阻器的电流以作为从所述线性稳压器中输出为所述信号的恒定电压的经转换的DC信号。
11.根据权利要求8所述的PRU,其中被应用到所述电阻器的电压与被应用到所述控制器的电压相同。
12.根据权利要求8所述的PRU,其中所述控制器以预定模式对流过所述电阻器的电流进行接通/断开控制。
13.根据权利要求8所述的PRU,其中从所述PTU接收的无线功率信号是短信标信号。
14.根据权利要求8所述的PRU,还包括与所述电阻器串联的开关,其中所述开关由所述控制器控制。
15.根据权利要求14所述的PRU,其中所述开关包括场效应晶体管(FET)。
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