CN107636935A - 用于扩展功率能力和有源区域的可重配置充电站 - Google Patents

用于扩展功率能力和有源区域的可重配置充电站 Download PDF

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CN107636935A
CN107636935A CN201680027773.6A CN201680027773A CN107636935A CN 107636935 A CN107636935 A CN 107636935A CN 201680027773 A CN201680027773 A CN 201680027773A CN 107636935 A CN107636935 A CN 107636935A
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voltage
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vtx
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杨松楠
E·叶尔霍夫里
B·肖
J·科拉蒂科勒纳拉扬
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Abstract

本公开涉及用于扩展功率能力和充电区域的可重配置无线充电架构的方法、装置和系统。在某些实施例中，所公开的实施例提供可伸缩无线充电架构，所述可伸缩无线充电架构可包括在功率放大器(PA)和谐振器之间的恒定电压操作点，从而支持较大基础设施部署的服务区域的动态扩展。

Description

用于扩展功率能力和有源区域的可重配置充电站
相关申请
本申请要求于2015年9月24日提交的题为“用于扩展功率能力和有源区域的可重配置充电站(RECONFIGRABLE CHARGING STATION FOR EXTENDED POWER CAPABILITY ANDACTIVE AREA)”的美国专利申请No.14/864,581以及于2015年5月15日提交的题为“用于扩展功率能力和有源区域的可重配置充电站(RECONFIGRABLE CHARGING STATION FOREXTENDED POWER CAPABILITY AND ACTIVE AREA)”的美国临时申请No.62/162,148的权益，其内容明确地全部并入本文。
背景技术
本公开要求于2015年5月15日提交的临时申请No.62/162,148的提交日期的优先权，所述申请的说明书全部并入本文。
领域
本公开涉及改进的无线充电站。具体地，所公开的实施例提供可伸缩的无线充电架构，其可以包括功率放大器(PA)和谐振器模块之间的恒定电压工作点，以支持服务区域的动态扩展。所公开的实施例实现大型基础设施部署和动态可伸缩性。
相关技术的描述
无线充电或感应充电使用磁场在两个设备之间传输能量。可以在充电站处实现无线充电。通过电感耦合将能量从一个设备发送到另一个设备。电感耦合用于对电池充电或运行接收装置。无线电力联盟(A4WP)成立旨在创造行业标准，以通过非辐射、近场磁共振将功率从功率发射单元(PTU)递送到功率接收单元(PRU)。
A4WP定义由PRU谐振器输出的最大功率参数化的五类PRU。类别1针对较低功率应用(例如，蓝牙耳机)。类别2针对功率输出约3.5W的设备，并且类别3设备具有约6.5W的输出功率。类别4和5针对较高功率应用(例如，平板电脑、上网本和笔记本电脑)。
A4WP的PTU使用感应线圈以从充电基站内产生磁场，并且PRU(即，便携式设备)中的第二感应线圈从磁场获取功率并将功率转换为电流以对电池充电。以这种方式，两个近端感应线圈形成电变压器。当感应充电系统使用磁共振耦合时，可以实现发送器和接收器线圈之间更大的距离。磁共振耦合是两个线圈之间的电能的近场无线传输，所述两个线圈被调谐为以相同频率谐振。
无线充电对于包括智能手机、平板电脑和笔记本电脑的移动设备尤为重要。需要可伸缩无线充电系统来提供能够同时对多个设备充电的大型充电区域。
附图说明
将参考以下示例性和非限制性说明来讨论本公开的这些和其他实施例，其中类似的元件被类似地编号，并且其中：
图1是根据本公开的一个实施例的无线充电基础设施的示意图；
图2示出用于A4WP充电站的常规无线充电架构；
图3A示出根据本公开的一个实施例的示例性可伸缩无线充电架构；
图3B示出从Pi网络构建的示例性阻抗逆变电路；
图3C示出从T网络构建的示例性阻抗逆变电路；
图4示出具有多个谐振器模块的本公开的示例性实施例；
图5示出具有多个功率放大器模块和可伸缩谐振器模块的本公开的示例性实施例；
图6A示出根据本公开的一个实施例的可伸缩无线充电站；
图6B是根据本公开的一个实施例的电抗偏移检测和自适应调谐系统的分解图；
图7示出根据本公开的一个实施例支持PA模块的动态配置的示例性实施例；
图8示出根据本公开的一个实施例的用于维持恒定Vtx的示例性图示；
图9A示出根据本公开的一个实施例的具有四个有源区域的无线充电原型；
图9B示出具有调谐谐振器和阻抗逆变电路的谐振器模块；
图10示出具有可伸缩架构的示例性无线充电原型；以及
图11示出根据本公开的一个实施例的部分重叠的小线圈阵列的示例性配置。
具体实施方式
某些实施例可以与各种设备和系统结合使用，例如移动电话、智能电话、膝上型计算机、传感器设备、蓝牙(BT)设备、UltrabookTM、笔记本电脑、平板计算机、手持设备、个人数字助理(PDA)设备、手持PDA设备、车载设备、车外设备、混合设备、交通工具设备、非交通工具设备、移动或便携式设备、消费者设备、非移动或非便携式设备、无线通信站、无线通信设备、无线接入点(AP)、有线或无线路由器、有线或无线调制解调器、视频设备、音频设备、音频视频(AV)设备、有线或无线网络、无线区域网络、无线视频区域网络(WVAN)、局域网(LAN)、无线LAN(WLAN)、个人区域网络(PAN)、无线PAN(WPAN)等。
一些实施例可以与根据以下标准操作的设备和/或网络结合使用：现有电气和电子工程师协会(IEEE)标准(IEEE 802.11-2012，IEEE信息技术标准-局部系统和大城市区网络之间电信和信息交换-特定要求第11部分：无线LAN媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范，2012年3月29；IEEE 802.11任务组ac(TGac)(“IEEE 802.11-09/0308r12-TGac信道模型附录文档”)；IEEE 802.11任务组ad(TGad)(IEEE 802.11ad-2012，IEEE信息技术标准，并根据WiGig品牌推出市场-局部系统和大城市区网络之间电信和信息交换-特定要求-第11部分：无线LAN媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范-修订3：在60GHz频带下超高吞吐量的改进，2012年12月28日))和/或进一步版本和/或其衍生物；以及/或者与根据以下标准操作的设备和/或网络结合使用：现有无线保真(Wi-Fi)联盟(WFA)对等(P2P)规范(Wi-Fi P2P技术规范，版本1.2，2012)和/或进一步版本和/或其衍生物；以及/或者与根据以下标准操作的设备和/或网络结合使用：现有蜂窝规范和/或协议，例如，第三代合作伙伴计划(3GPP)、3GPP长期演进(LTE)和/或进一步的版本和/或其衍生物；以及与根据现有无线HDTM规范和/或进一步的版本和/或其衍生物操作的设备和/或网络；以及与是以上网络的部分的单元和/或设备结合使用。
一些实施例可以结合BT和/或蓝牙低能量(BLE)标准来实现。如简要讨论的，BT和BLE是在工业、科学和医疗(ISM)无线电频带(即，从2400-2483.5MHz的频带)中使用短波长UHF无线电波在短距离上交换数据的无线技术标准。BT通过建立个人区域网络(PAN)来连接固定和移动的设备。蓝牙使用跳频扩频。所传输的数据被分成包，并且在79个指定的BT信道中的一个传输每个包。每个信道具有1MHz的带宽。最近开发的BT实现蓝牙4.0使用2MHz间隔，这允许40个通道。
一些实施例可以与单向和/或双向无线电通信系统、BT设备、BLE设备、蜂窝无线电话通信系统、移动电话、蜂窝电话、无线电话、个人通信系统(PCS)设备、合并无线通信设备的PDA设备、移动或便携式全球定位系统(GPS)设备、合并GPS接收器或收发器或芯片的设备、合并RFID元件或芯片的设备、多输入多输出(MIMO)收发器或设备、单输入多输出(SIMO)收发器或设备、多输入单输出(MISO)收发器或设备、具有一个或多个内部天线和/或外部天线的设备、数字视频广播(DVB)设备或系统、多标准无线电设备或系统、有线或无线手持设备例如智能电话、无线应用协议(WAP)设备等结合使用。一些演示实施例可以与WLAN结合使用。其他实施例可以与任何其他合适的无线通信网络，例如无线区域网络、“微微网”、WPAN、WVAN等结合使用。
本发明的各种实施例可以完全地或部分地在软件和/或固件中实现。该软件和/或固件可以采取包含在非暂时计算机可读存储介质中或之上的指令的形式。然后可以由一个或多个处理器读取和执行这些指令以使得能够执行本文所述的操作。指令可以是任何合适的形式，诸如但不限于源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码等。这样的计算机可读介质可以包括用于以一个或多个计算机可读的形式存储信息的任何有形的非暂时介质，诸如但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存等。
在诸如办公室、会议室、咖啡店、机场、酒店等地方的无线充电器的普遍可用性是非常需要的。然而，传统的A4WP规范不足以支持基础架构部署的可伸缩性。例如，当前A4WP规范描述了给定功率级别的单个PTU，其驱动具有特定电流(Itx)的单个线圈，所述单个线圈为多个PRU充电。然而，对于基础设施部署，诸如在图1所示的会议室的情况下，需要多个充电有源区域，其中每个支持多个设备。这是因为具有覆盖整个桌子的一个大线圈是不切实际的。大线圈导致线圈和小型设备之间的不良耦合。由于PTU电路成本高，因此每个有源区域部署一个专用PTU也是不切实际且不经济的。最后，使多个PTU线圈相互靠近并由若干个不协调的PTU提供动力在耦合和串扰方面是一种挑战。
本公开的实施例涉及符合当前A4WP标准的可伸缩无线充电PTU架构。在某些实施例中，本公开提供了扩展的、模块化的PTU。模块化PTU可以包括线圈/谐振器和功率放大器。示例性模块化PTU使得能够动态扩展有源充电区域以及具有无线功率供应能力。所公开的架构简化了实现并且加速了无线充电的基础设施采用。
图1示出示例性无线充电基础设施。在图1中，会议室100被示出为具有位于桌子105上的无线充电垫(即，PTU)110。每个PTU 110被指定为支持一个或多个PRU。虽然图1示出包括笔记本电脑120和智能设备130的PRU，但是所公开的原理不限于此，并且可以包括能够进行无线充电的任何设备。
图2示出符合A4WP标准的常规无线充电架构。在图2中，区段200定义PTU电路，并且包括串联连接以调谐电容器230和线圈240的功率放大器(PA)210和匹配电路220。区段250是PRU电路，并且包括谐振器线圈252、254和256。图2的架构定义驱动串联调谐线圈240的电流源。该架构支持由PTU 200充电的谐振器线圈252、254和256。在PA 210和谐振器207之间的匹配电路220的功能用于将PA的输出转换为恒定电流(Itx)。
图3A示出根据本公开的一个实施例的示例性可伸缩无线充电架构。图3A包括PA310、匹配电路320、阻抗逆变电路330、谐振器340和PRU 350，其包括线圈352、354和356。在图3A中，电路325提供在两个部分中基本恒定的电压。被识别为区段320和325的第一部分将PA的输出转换为具有Vtx(具有预定频率的AC电流)的AC电压的基本恒定的电压源。匹配网络的第二部分用作阻抗逆变电路330，其提供大约90度的相移和阻抗变换，其将恒定AC电压(Vtx)转换成用于调谐谐振器340的基本恒定的电流输出。阻抗变换确保适当电流Itx被提供给PTU谐振器340。在某些实施例中，相移可以是90度或270度或90度或90度的任何奇数倍。
常规阻抗逆变电路可以用于图3A的电路。例如，图3B示出从Pi网络构建的示例性阻抗逆变电路，并且图3C示出从T网络构建的示例性阻抗逆变电路。在图3B和图3C的阻抗逆变电路中，当端口1和端口2分别具有特性阻抗R1和R2时，可以如公式(1)和(2)计算提供90度相移的Pi网络组件和T网络组件的阻抗：
Za＝Zb＝Z3＝-j*sqrt(R1*R2) 公式(1)
Zc＝Z1＝Z2＝j*sqrt(R1*R2) 公式(2)
合并具有基本恒定电压的图3A的示例性实施例通过在谐振器340处提供恒定电流而符合A4WP标准。所公开的实施例还允许无线充电系统从谐振器侧350可伸缩以支持更大的有源区域。在一个实施例中，可以增加谐振器340的数量以覆盖更大的表面积。在PTU PA电路侧，所公开的实施例提供可伸缩的功率。
图4示出具有多个PTU谐振器模块的本公开的示例性实施例。具体地，图4示出PA410、匹配电路420、谐振器模块430，其包括对应于调谐PTU谐振器442、444和446的阻抗逆变电路432、434和436。每个调谐线圈模块442、444……446可以接合多个PRU设备以进行无线充电。
在图4的拓扑结构中，当需要更多的有源区域时，可以在新建立的恒定电压点425处将更多的谐振器模块并联添加到现有的谐振器电路。类似的阻抗逆变电路可用于在谐振器模块430的新添加的谐振器(多个谐振器)上将PA 410提供的恒定电压转换为恒定电流。新添加的谐振器(未示出)中的每个可以建立新的有源充电区域，其可以支持多个设备，其中不同的功率曲线与当前A4WP标准一致。
当新的PRU设备被放置在所添加的谐振器(多个谐振器)的有源区域内时，负载由谐振器和阻抗逆变电路转换成被添加到恒定电压点上，并且从PA电路拉出的功率将自然地增加以为引入的PRU设备充电。
在示例性实施例中，可以使用控制器和相关电路(未示出)来根据需要接合附加谐振器模块。可以提示控制器手动(即，通过操作者动作)或在检测到存在附加的PRU时接合附加谐振器模块。当接合附加谐振器模块时，控制器和电路(未示出)还可以与功率放大器410和匹配电路420进行通信，使得能够给附加谐振器模块430供电。
图5示出了具有多个功率放大器模块和可伸缩谐振器模块的本公开的示例性实施例。具体地，图5示出功率放大器模块500，包括具有相应多个匹配电路520的多个功率放大器510。在一个实施例中，每个功率放大器与相应的匹配电路通信。
当添加多个谐振器模块并且更多的设备被充电时，一个功率放大器和一个匹配电路的组合可不能够维持恒定电压(Vtx)。类似于图4的谐振器模块的扩展，在图5中，功率放大器510和匹配电路520被并联添加到恒定电压点525，以有助于向谐振器模块530提供更多的功率，这又有助于维持电压(Vtx)恒定。
在本公开的一个实施例中，功率放大器模块500可以包括一个、两个或更多个功率放大器510和匹配电路520。每个功率放大器510可以串联连接到一个匹配电路520。一个功率放大器和一个匹配电路的组合可被重复以形成两个或更多个功率放大器模块500。功率放大器模块的数量可以被配置为与谐振器模块的数量相关。也就是说，对于每个谐振器模块(例如，连接到线圈的阻抗逆变电路)，可以存在专用功率放大器模块。在某些实施例中，每个功率放大器模块500可以有两个或更多个谐振器模块530。谐振器模块和功率放大器模块的数量之间的关系可以被配置为在接口525处提供基本恒定的电压(Vtx)。
在示例性实施例中，可以添加控制电路(未示出)，以当负载需求增加(即，当有源谐振器模块530的数量响应于充电设备增加)时来增加有源功率放大器模块500的数量。当在充电站附近检测到附加的可充电设备时，控制电路可被自动激活、可由操作者手动激活或两者的组合。
所公开的实施例由于几个原因是有利的。对于基础设施部署，如果需要支持多个PTU谐振器，则需要电流源来驱动串联的多个PTU线圈。这对于有源区域的动态重配置或选择性扩展可能是不实际的。类似地，在常规A4WP架构下难以实现在负载设备的功率需求增加时保持恒定电流。所公开的A4WP架构的扩展通过在PA和谐振器之间建立恒定电压(Vtx)的公共接口来解决这个缺点。公共接口(即，图5中的525)允许通过在保持A4WP符合性的同时并联添加PA和谐振器模块来扩展有源面积和功率能力。所公开原理的以下示例性实施例和实现示出针对与常规A4WP无线充电系统关联的特定问题的附加解决方案。
电抗偏移补偿-图6示出根据本公开的一个实施例的示例性电抗偏移补偿电路。具体地，图6A示出电抗偏移检测和自适应调谐电路634的示例性实施例。图6A的实施例包括PA多个PA 612和多个匹配电路614。每个PA可以与相应的匹配电路通信。恒定电压点622插在PA模块610和谐振器模块630之间。谐振器模块630可以包括与相应的电抗偏移检测和自适应调谐电路634通信的多个阻抗逆变电路632。
图6B示出根据本公开的一个实施例用于电抗偏移检测和自适应调谐系统的示例性电路。示例性实施例可以包括并联连接的若干个电容器(C1、C2……Cs)。电容器可以与电感器串联连接以形成谐振电路。图6B示出电抗偏移检测和自适应调谐电路的示例性实现，其中测量谐振器(例如，637)的输入端处的电流(I)和电压(V)以确定电抗偏移，同时多个调谐组件和开关被添加到主调谐电容器以实现自适应调谐功能。在图6A的可伸缩架构中，可以在每个谐振器模块上实现电抗偏移检测和自适应调谐电路，使得谐振器模块之间的适当功率/电流分布可以保持在恒定电压(Vtx)点处。在某些实施例中，可切换调谐电容器(C1、C2…...)可以与开关设备并联连接，并且串联连接到串联调谐电容器(Cs)。
当PRU设备650被呈现给PTU谐振器时，PRU设备内部的金属机箱/组件使PTU谐振器失谐并向PTU电路呈现具有大的无功部分的负载。在A4WP设计中，电抗偏移检测电路和自适应调谐电路一起可以用于动态地补偿在PTU谐振器上引起的电抗偏移，使得所述PTU谐振器总是向PA电路呈现大部分实际的负载。
维持恒定电压(Vtx)-为了在充电操作期间将Vtx充分维持在恒定电平，并且同时当负载较轻时节省能量，可以根据本公开的一个实施例实现多个PA模块的动态控制过程。
图7示出支持功率放大器模块的动态配置的示例性实施例。图7示出耦合到多个功率放大器模块710的振荡器716。每个功率放大器模块710包括与匹配电路714串联连接的功率放大器712。另外，电压源716通过可选开关713连接到每个功率放大器712。谐振器模块730还被示为包括多个阻抗逆变电路732和调谐线圈模块734。
如图7所示，所有功率放大器模块712与相同的振荡器/频率合成器716同步，以确保输出AC功率的同相组合。电流检测机构719被添加到PA模块的DC电源718，并且在PA模块的输出端处添加电压采样电路721，以监视Vtx的变化。
图7的系统周期性地监视Ipa和Vtx值，并将它们与设定的阈值(未示出)进行比较。在图7中，Ipa表示提供给每个功率放大器的电流，并且Vpa表示每个功率放大器的电源电压。阈值电压(Vpa_th)和阈值电流(Ipa_th)值可被存储在本地存储器(未示出)中。控制器(未示出)可以将Vpa和/或Ipa与其相应的阈值(Vpa_th和Ipa_th)进行比较，以确定是否必须进行调整。最后，可以决定是否接通/断开功率放大器模块。
图8示出根据本公开的一个实施例用于维持恒定Vtx的示例性过程图。图8的过程图的步骤可以关于所公开的实施例中的任一个进行，例如，关于图7的实施例。图8的过程可以在检测到外部事件(诸如电流消耗的变化和/或Vtx上的电压变化)后在步骤810处开始。
在步骤820处，由于重负载将Vtx值拉至低于其阈值设置(Vtx_th)，所以可以将更多的同相PA模块接通到系统以帮助维持恒定的Vtx。在步骤830处，当较轻负载被呈现给功率放大器(例如，图7中的PA 730)，并且如果从组合的所有PA模块汲取的电流小于预定义Ipa阈值(Ipa_th)，那么一个或多个PA模块可以从系统断开以节省功率，如步骤835中所示。
图8的过程图可以在与存储器电路(未示出)通信的处理器电路(未示出)处实现。存储器电路可以存储阈值和指令，以用于控制器实现包括关于图8示出和讨论的那些步骤的步骤。处理器和存储器电路可以以硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。在示例性实施例中，这些步骤可被存储在诸如硬盘驱动器、光驱动器、随机存取存储器(RAM)或任何常规机器(可交换的计算机)可读存储设备的机器可读介质中。机器可读存储介质可以定义非暂时性存储介质。
线圈配置-多个线圈配置可由所公开的原理和示出的架构支持。例如，多个大线圈910可以由相同的功率放大器电路供电以支持多个有源区域。图9A示出使用相同的功率放大器模块920为四(4)个谐振器模块910供电的原型系统。更具体地，图9A是无线充电台原型的照片再现，其中基于所公开的架构创建四(4)个有源区域(被识别为谐振器模块910)。谐振器模块910用黄色虚线示出。如图9B所示，每个调谐谐振器可跟随有阻抗逆变电路950，以形成根据某些公开的实施例的谐振器模块。在一个实施例中，所有谐振器模块可以与具有匹配网络的PA的恒定电压输出端并联连接。可在不脱离公开的原理的情况下，根据图9A的实施例或者以任何其它方式形成线圈。
图10示出具有可伸缩架构的可伸缩无线充电设备的另一个示例性实现。图10中示出的原型可以同时支持4个有源区域和超过10个设备，所述设备由一个功率放大器模块同时充电。图10的原型还可以允许如上所述对各个有源区域的动态启用/禁用。
在另一个实施例中，本公开提供谐振器的平铺和/或部分重叠以形成更大的组合有源面积。谐振器线圈的重叠可以扩展可用的充电区域，从而同时支持多个设备。上面公开的实施例可以合并有平铺或部分重叠的谐振器线圈。
图11示出根据本公开的一个实施例的部分重叠的小线圈阵列的示例性配置。如图11所示，所公开的实施例支持更小的谐振器，所述谐振器彼此靠近地布置甚至部分重叠以形成组合的大的有源区域。这里，可需要一个或多个所选谐振器模块来使得能够执行功率传输，而不与PRU设备对准的谐振器可以保持断开以节省功率、减少干扰并避免共存问题。
提供以下非限制性示例来说明本公开的不同实施例。示例1涉及一种功率传输单元(PTU)，包括：功率放大器，其配置成提供输出电流；匹配电路，其耦合到所述功率放大器以将所述功率放大器的所述输出电流转换为基本恒定的电压(Vtx)；阻抗逆变电路，其耦合到所述匹配电路，所述阻抗逆变电路用于从所述匹配电路接收所述基本恒定的电压(Vtx)并且提供基本恒定的电流(Itx)；以及谐振器，用于从所述阻抗逆变电路接收所述基本恒定的电流。
示例2涉及示例1的PTU，其中所述阻抗逆变电路将所述匹配电路的所述基本恒定的电压输出(Vtx)相移大约90度。
示例3涉及示例1的PTU，其中所述谐振器为可调谐谐振器。
示例4涉及示例3的PTU，其中所述谐振器进一步包括并联连接的多个谐振器模块。
示例5涉及示例4的PTU，其中至少一个谐振器模块进一步包括电抗偏移检测和补偿电路，用于检测所述谐振器线圈的电抗并且用于将所述阻抗逆变电路的所述输出调谐为与所述谐振器线圈大约谐振。
示例6涉及功率传输单元(PTU)，包括：第一电路，用于提供基本恒定的输出电压(Vtx)，所述第一电路具有分别耦合到多个匹配电路的多个功率放大器；第二电路，用于接收基本恒定的输出电压(Vtx)并将所述基本恒定的输出电压(Vtx)转换成基本恒定的电流(Itx)，所述第二电路具有对应于所述多个功率放大器中的每一个的多个谐振器模块；控制器，用于检测外部负载并且响应于所述检测到的外部负载接合所述多个功率放大器中的一个或多个。
示例7涉及示例6的PTU，其中响应于所述检测到的外部负载，所述控制器接合相应数量的功率放大器、匹配电路和谐振器模块。
示例8涉及示例7的可扩展PTU，其中所述控制器确定所述多个功率放大器、匹配电路和谐振器模块中有多少用于接合。
示例9涉及示例6的PTU，其中至少一个谐振器模块进一步包括连接到调谐电路的阻抗逆变电路，并且其中所述至少一个谐振器模块将所述基本恒定的电压输出(Vtx)相移以提供基本恒定的电流输出(Itx)。
示例10涉及示例9的可扩展PTU，其中所述阻抗逆变电路配置成将所述基本恒定的电压输出(Vtx)相移90度。
示例11涉及示例9的可扩展PTU，其中至少一个谐振器模块进一步包括电抗偏移检测和补偿电路，用于检测所述谐振器线圈的电抗并且用于将所述阻抗逆变电路的所述输出调谐为与所述谐振器线圈大约谐振。
示例12涉及示例6的可扩展PTU，其中所述谐振器模块进一步包括多个谐振器线圈。
示例13涉及一种用于对移动设备无线充电的方法，所述方法包括：放大交流电(AC)输入电压以提供第一电压；调节所述第一电压以提供基本恒定的输出电压(Vtx)；将所述基本恒定的电压(Vtx)转换成基本恒定的电流(Itx)输出；调谐所述基本恒定的电流(Itx)输出以电磁接合一个或多个谐振器线圈并对所述一个或多个谐振器线圈无线充电。
示例14涉及示例13的方法，进一步包括将所述基本恒定的电压输出(Vtx)相移以提供相移的基本恒定的电流输出(Itx)。
示例15涉及示例14的方法，进一步包括将所述基本恒定的电压(Vtx)相移大约90°。
示例16涉及示例14的方法，进一步包括检测电磁接合谐振器线圈的数量。
示例17涉及示例16的方法，进一步包括响应于检测到的接合谐振器线圈的数量选择性地接合多个并联电路以调节所述第一电压，以提供放大的基本恒定的输出电压(Vtx)，并且将所述基本恒定的电压(Vtx)转换为基本恒定的电流(Itx)输出。
示例18涉及示例17的方法，进一步包括将所述多个并联电路同步到振荡器以提供AC输入电压的同相组合。
示例19涉及示例18的方法，进一步包括对所述AC输入和所述基本恒定的电压(Vtx)进行采样并将所述采样与一个或多个阈值进行比较。
示例20涉及示例14的方法，进一步包括作为基本恒定电流、所述谐振器输入电压和所述电流和电压之间的所述相位中的至少一个的函数测量电抗偏移。
示例21涉及一种存储指令的非暂时机器可读存储介质，所述指令在被执行时通过执行一种方法来对外部设备进行无线充电，所述方法包括：放大交流电(AC)输入电压以提供第一电压；调节所述第一电压以提供基本恒定的输出电压(Vtx)；将所述基本恒定的电压(Vtx)转换成基本恒定的电流(Itx)输出；调谐所述基本恒定的电流(Itx)输出以电磁接合一个或多个谐振器线圈并对所述一个或多个谐振器线圈无线充电。
示例22涉及示例21的非暂时性机器可读存储介质，进一步包括将所述基本恒定的电压输出(Vtx)相移移位以提供相移的基本恒定的电流输出(Itx)。
示例23涉及示例22的非暂时机器可读存储介质，进一步包括将所述基本恒定的电压(Vtx)相移大约90°。
示例24涉及示例21的非暂时性机器可读存储介质，进一步包括检测电磁接合谐振器线圈的数量并且响应于检测到的接合谐振器线圈的数量，选择性地接合多个并联电路以调节所述第一电压，以提供放大的基本恒定的输出电压(Vtx)，并且将基本恒定的电压(Vtx)转换成基本恒定的电流(Itx)输出。
示例25涉及示例24的非暂时性机器可读存储介质，进一步包括将所述多个并联电路同步到谐振器以提供AC输入电压的同相组合。
虽然已经关于本文示出的示例性实施例示出了本公开的原理，但本公开的原理不限于此并且包括其任何修改、变型或置换。

Claims (25)

1.一种功率传输单元(PTU)，包括：
功率放大器，其配置成提供输出电流；
匹配电路，其耦合到所述功率放大器以将所述功率放大器的输出电流转换为基本恒定的电压(Vtx)；
阻抗逆变电路，其耦合到所述匹配电路，所述阻抗逆变电路用于从所述匹配电路接收所述基本恒定的电压输出(Vtx)并且提供基本恒定的电流(Itx)；以及
谐振器，用于从所述阻抗逆变电路接收所述基本恒定的电流。
2.根据权利要求1所述的PTU，其中所述阻抗逆变电路将所述匹配电路的所述基本恒定的电压输出(Vtx)相移大约90度。
3.根据权利要求1所述的PTU，其中所述谐振器为可调谐谐振器。
4.根据权利要求3所述的PTU，其中所述谐振器进一步包括并联连接的多个谐振器模块。
5.根据权利要求4所述的PTU，其中至少一个谐振器模块进一步包括电抗偏移检测和补偿电路，用于检测所述谐振器线圈的电抗并且用于将所述阻抗逆变电路的所述输出调谐为与所述谐振器线圈大约谐振。
6.一种功率传输单元(PTU)，包括：
第一电路，用于提供基本恒定的输出电压(Vtx)，所述第一电路具有分别耦合到多个匹配电路的多个功率放大器；
第二电路，用于接收基本恒定的输出电压(Vtx)并将所述基本恒定的输出电压(Vtx)转换成基本恒定的电流(Itx)，所述第二电路具有对应于所述多个功率放大器中的每一个的多个谐振器模块；
控制器，用于检测外部负载并且响应于所述检测到的外部负载接合所述多个功率放大器中的一个或多个。
7.根据权利要求6所述的PTU，其中响应于所述检测到的外部负载，所述控制器接合相应数量的功率放大器、匹配电路和谐振器模块。
8.根据权利要求7所述的可扩展PTU，其中所述控制器确定所述多个功率放大器、匹配电路和谐振器模块中有多少用于接合。
9.根据权利要求6所述的PTU，其中至少一个谐振器模块进一步包括连接到调谐电路的阻抗逆变电路，并且其中所述至少一个谐振器模块将所述基本恒定的电压输出(Vtx)相移以提供基本恒定的电流输出(Itx)。
10.根据权利要求9所述的可扩展PTU，其中所述阻抗逆变电路配置成将所述基本恒定的电压输出(Vtx)相移90度。
11.根据权利要求9所述的可扩展PTU，其中至少一个谐振器模块进一步包括电抗偏移检测和补偿电路，用于检测所述谐振器线圈的电抗并且用于将所述阻抗逆变电路的所述输出调谐为与所述谐振器线圈大约谐振。
12.根据权利要求6所述的可扩展PTU，其中所述谐振器模块进一步包括多个谐振器线圈。
13.一种用于对移动设备无线充电的方法，所述方法包括：
放大交流电(AC)输入电压以提供第一电压；
调节所述第一电压以提供基本恒定的输出电压(Vtx)；
将所述基本恒定的电压(Vtx)转换成基本恒定的电流(Itx)输出；
调谐所述基本恒定的电流(Itx)输出以电磁接合一个或多个谐振器线圈并对所述一个或多个谐振器线圈无线充电。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括将所述基本恒定的电压输出(Vtx)相移以提供相移的基本恒定的电流输出(Itx)。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括将所述基本恒定的电压(Vtx)相移大约90°。
16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括检测电磁接合谐振器线圈的数量。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括响应于检测到的接合谐振器线圈的数量，选择性地接合多个并联电路以调节所述第一电压，以提供放大的基本恒定的输出电压(Vtx)，并且将所述基本恒定的电压(Vtx)转换为基本恒定的电流(Itx)输出。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括将所述多个并联电路同步到振荡器以提供AC输入电压的同相组合。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括对所述AC输入和所述基本恒定的电压(Vtx)进行采样并将所述采样与一个或多个阈值进行比较。
20.根据权利要求14所述的方法，进一步包括作为基本恒定电流、所述谐振器输入电压和所述电流和电压之间的所述相位中的至少一个的函数，测量电抗偏移。
21.一种存储指令的非暂时机器可读存储介质，所述指令在被执行时通过执行一种方法来对外部设备进行无线充电，所述方法包括：
放大交流电(AC)输入电压以提供第一电压；
调节所述第一电压以提供基本恒定的输出电压(Vtx)；
将所述基本恒定的电压(Vtx)转换成基本恒定的电流(Itx)输出；
调谐所述基本恒定的电流(Itx)输出以电磁接合一个或多个谐振器线圈并对所述一个或多个谐振器线圈无线充电。
22.根据权利要求21所述的非暂时性机器可读存储介质，进一步包括将所述基本恒定的电压输出(Vtx)相移移位以提供相移的基本恒定的电流输出(Itx)。
23.根据权利要求22所述的非暂时机器可读存储介质，进一步包括将所述基本恒定的电压(Vtx)相移大约90°。
24.根据权利要求21所述的非暂时性机器可读存储介质，进一步包括检测电磁接合谐振器线圈的数量并且响应于检测到的接合谐振器线圈的数量，选择性地接合多个并联电路以调节所述第一电压，以提供放大的基本恒定的输出电压(Vtx)，并且将基本恒定的电压(Vtx)转换成基本恒定的电流(Itx)输出。
25.根据权利要求24所述的非暂时性机器可读存储介质，进一步包括将所述多个并联电路同步到谐振器以提供AC输入电压的同相组合。
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