CN108429356B - 无线电力发送器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无线电力发送器，所述无线电力发送器包括：转换器，包括第一开关和第二开关，并且被构造为将交流(AC)电力输出到在所述第一开关和所述第二开关之间的AC节点；共谐振电容器，连接到所述AC节点；以及谐振器，与所述共谐振电容器连接，其中，所述谐振器中的每个谐振器包括彼此串联连接的串联电容器、谐振线圈和子开关，并且其中，所述谐振线圈被构造为以非接触方式发送电力。

Description

无线电力发送器
本申请要求分别于2017年2月15日和2017年7月26日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0020560号和第10-2017-0094878号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种无线电力发送器。
背景技术
即使当电子装置和充电电源没有相互接触时，也能够用电力对电子装置进行充电的无线充电技术已经商品化，并且用于无线地发送电力的无线电力发送器的市场已经扩大。
为了平稳地执行无线充电，无线电力发送器的谐振线圈与无线电力接收器的接收线圈应该被定位为彼此对应。因此，为了更加平稳地无线提供电力，无线电力发送器可以通过设置多个谐振线圈来提供更宽的可充电区域。
然而，在如上所述使用多个谐振线圈的情况下，因为任何一个谐振线圈可能影响其它谐振线圈，并且应该配置用于向谐振线圈供应交流电流(AC)的逆变器电路，所以会增大生产成本。
发明内容
提供该发明内容是为了以简化的形式介绍将在下面的具体实施例中进一步描述的构思的选择。该发明内容并非旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总的方面，无线电力发送器包括：转换器，包括第一开关和第二开关，并且被构造为将交流(AC)电力输出到在所述第一开关和所述第二开关之间的AC节点；共谐振电容器，连接到所述AC节点；以及谐振器，与所述共谐振电容器连接，其中，所述谐振器中的每个谐振器包括彼此串联连接的串联电容器、谐振线圈和子开关，并且其中，所述谐振线圈被构造为以非接触方式发送电力。
所述转换器还可以包括：电感器，包括与输入电源连接的一个端子和与所述AC节点连接的另一端子，以及输出电容器，包括与所述第二开关连接的一个端子。
所述转换器还可以包括使所述电感器的所述一个端子和所述输出电容器的所述一个端子彼此连接的输出二极管。
所述转换器可以包括所述输出电容器的与所述电感器的所述一个端子连接的另一端子。
所述串联电容器可以包括为所述共谐振电容器的电容的至少10倍的电容。
所述共谐振电容器的工作温度范围可以比所述串联电容器的工作温度范围宽。
所述共谐振电容器的电容的根据温度的变化率可以低于所述串联电容器的电容的根据温度的变化率。
所述转换器可以被构造为以初始操作时所述第一开关的接通占空逐渐增大的软启动模式进行操作。
所述共谐振电容器可以包括0±30ppm/℃的电容的温度变化率和-55℃至125℃的工作温度范围，并且所述串联电容器可以具有-55℃至85℃的工作温度范围和±15％的电容的温度变化率。
在另一总的方面，无线电力发送器包括：电感器，连接在输入电源和交流(AC)节点之间；第一开关，连接在所述AC节点和接地之间；第二开关，连接在所述AC节点和输出端子之间；共谐振电容器，包括与所述AC节点连接的一个端子；以及谐振器，与所述共谐振电容器的另一端子连接，其中，所述谐振器中的每个谐振器包括串联电容器和被构造为以非接触方式发送电力的谐振线圈。
所述谐振器还可以包括被构造为控制所述谐振线圈的子开关。
所述谐振器中的每个谐振器还可以包括被构造为控制所述谐振线圈的两个子开关。所述两个子开关可以被构造为与所述第一开关和所述第二开关一起操作为全桥电路。
所述谐振器中的每个谐振器还可以包括被构造为在所述子开关断开时阻止流通到所述谐振线圈的电流的背靠背开关。
所述串联电容器可以具有为所述共谐振电容器的电容的至少10倍的电容。
所述共谐振电容器的工作温度范围可以比所述串联电容器的工作温度范围宽。
所述共谐振电容器的电容的根据温度的变化率可以低于所述串联电容器的电容的根据温度的变化率。
所述第一开关可以被构造为以在施加所述输入电源时接通占空逐渐增大的软启动模式进行操作。
所述共谐振电容器可以具有0±30ppm/℃的电容的温度变化率和-55℃至125℃的工作温度范围，并且所述串联电容器可以具有-55℃至85℃的工作温度范围和±15％的电容的温度变化率。
通过下面详细的描述、附图和权利要求，其它特征和方面将是明显的。
附图说明
图1是示出包括无线电力发送器的无线电力发送系统的示例的示图。
图2是示出根据实施例的无线电力发送器的电路图。
图3是示出根据另一实施例的无线电力发送器的电路图。
图4是示出根据另一实施例的无线电力发送器的电路图。
图5是示出根据另一实施例的无线电力发送器的电路图。
图6是示出根据另一实施例的无线电力发送器的电路图。
图7A是示出谐振线圈中流通的电流的曲线图。
图7B是示出根据实施例的无线电力发送器的谐振线圈中流通的电流的曲线图。
图8是示出根据实施例的转换器的电路图。
图9是示出根据另一实施例的转换器的电路图。
图10是根据实施例的无线电力发送系统的电路图。
图11是根据实施例示出转换器的输出电压和无线电力接收器的输出电压的曲线图。
贯穿附图和具体实施方式，相同的附图标记表示相同的元件。附图可能不是按比例的，并且为了清楚、说明和方便起见，会夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描述。
具体实施方式
提供以下详细的描述以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种变换、修改及等同物将是明显的。例如，这里所描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可作出在理解本申请的公开内容之后将明显的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略在本领域中已知的特征的描述。
这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供这里所描述的示例，仅为了示出在理解本申请的公开内容之后将是明显的实施这里所描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可以直接“在”所述另一元件“上”、“连接到”所述另一元件、“结合到”所述另一元件、“在”所述另一元件“之上”或“覆盖”所述另一元件，或者可以存在介于它们之间的一个或更多个其它元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可以不存在介于它们之间的其它元件。
如这里使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任何一个和任何两个或更多个的任何组合。
虽然这里可以使用术语诸如“第一”、“第二”和“第三”来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不应被这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，这里描述的示例中提及的第一构件、组件、区域、层或部分在不脱离示例的教导的情况下可以被称作第二构件、组件、区域、层或部分。
为了易于描述，这里可以使用诸如“在……上方”、“上”、“在……下方”和“下”的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件与另一个元件的关系。除了附图中描绘的方位之外，这样的空间相对术语还意在包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“上方”或“上”的元件随后将相对于所述另一元件位于“下方”或“下”。因此，术语“在……上方”根据装置的空间取向而包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。所述装置也可以以其它方式定位(例如，旋转90度或者在其它方位)，并因此将相应地解释这里使用的空间相对术语。
这里使用的术语仅用于描述各种示例，并不用于限制本公开。除非上下文中另外清楚地指明，否则单数形式也意于包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”说明存在所述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，而不排除存在或增加一个或更多个其它特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，会发生附图中示出的形状的各种变化。因此，这里描述的示例不限于附图中示出的特定形状，而是包括制造期间发生的形状的变化。
这里描述的示例的特征可以以在理解本申请的公开内容之后将明显的各种方式进行组合。此外，虽然这里描述的示例具有多种构造，但是在理解本申请的公开内容之后将明显的是其它构造是可行的。
在下文中，将参照附图详细地描述实施例。
图1是示出包括无线电力发送器100和无线电力接收器200的无线电力发送系统的示例的示图。
参照图1，无线电力接收器200可以与无线电力发送器100相邻，以与无线电力发送器100磁耦合(例如，磁共振或磁感应)，从而无线地接收电力。
无线电力接收器200将接收的电力提供到电子装置300。无线电力接收器200可以是电子装置300内的组件，或者可以是与电子装置300连接的另外的装置。
尽管在示出的示例中无线电力接收器200和无线电力发送器100部分地彼此间隔开，但是这样的定位仅是说明性的，无线电力接收器200和无线电力发送器100可以彼此接触或者可以彼此相邻。
无线电力发送器100包括谐振线圈。因此，无线电力接收器200可以在无线电力发送器100上的任意位置处与无线电力发送器100磁耦合。
在下文中，将参照图2至图11详细地描述根据各个实施例的无线电力发送器100及其变型。
图2是示出根据实施例的无线电力发送器100的电路图。
参照图2，无线电力发送器100包括转换器110、第一谐振器121和第二谐振器122。在下文中，将假设无线电力发送器100包括诸如第一谐振器121和第二谐振器122的两个谐振器。这是为了便于解释进行的假设；然而，无线电力发送器100也可以包括三个或更多个谐振器。
此外，第一谐振器121包括谐振电容器C1，第二谐振器122包括谐振电容器C2。
转换器110包括构造成半桥电路的第一开关Q1和第二开关Q2。第一开关Q1通过第一栅极信号GS1而接通或断开，第二开关Q2通过第二栅极信号GS2而接通或断开。此外，转换器110包括电感器L1，电感器L1具有与输入电源Vin连接的一个端子以及与第一开关Q1和第二开关Q2之间的节点连接的另一端子。第一开关Q1连接在节点和接地之间。
此外，转换器110包括与第二开关Q2连接的输出电容器Co。输出电容器Co通过第一开关Q1和第二开关Q2的开关操作累积电荷，并且减小输出电压Vo的波动。
转换器110以如下方法对电压进行升压：通过交替地操作的第一开关Q1和第二开关Q2使用输入电源Vin用电流对电感器L1充电，并将电流发送到输出端子。具体地，当第一开关Q1接通而第二开关Q2断开时，电感器L1充电有电流。此外，当第一开关Q1断开而第二开关Q2接通时，反电动势出现在电感器L1中，由电感器L1产生的电压被加到输入电源Vin的电压以发送到输出端子。即，输出电压Vo是输入电源Vin被转换器110升压的升压电压。此外，由转换器110产生的交流(AC)电压输出到第一节点N1。
即，转换器110将从输入电源Vin提供的直流(DC)电力转换成AC电力，并且通过第一节点N1将转换的AC电力提供到第一谐振器121和第二谐振器122。
因此，转换器110同时执行将输入电压升压到升压电压的升压转换器的功能和将DC电压转换成AC电压的逆变器的功能。具体地，开关元件Q1和Q2、输出电容器Co和电感器L1操作为升压转换器。此外，开关元件Q1和Q2也操作为逆变器。换而言之，转换器110包括具有升压转换器和逆变器彼此结合的形式的升压逆变器，其中，升压转换器和逆变器共同使用开关元件Q1和Q2。
输入电源Vin是例如使用从外部源输入的电力产生的直流(DC)电源。例如，输入电源Vin是具有由适配器转换的预定水平的电压(例如，5V的电压)的电源，其中，适配器接收商用AC电压。
第一谐振器121包括第一谐振线圈Coil1、第一谐振电容器C1和第一子开关SQ1，第一谐振线圈Coil1以非接触方式发送电力。相似地，第二谐振器122包括第二谐振线圈Coil2、第二谐振电容器C2和第二子开关SQ2，第二谐振线圈Coil2以非接触方式发送电力。此外，第一子开关SQ1通过第三栅极信号GS3而接通或断开，第二子开关SQ2通过第四栅极信号GS4而接通或断开。
第一谐振器121和第二谐振器122连接到转换器110的位于第一开关Q1和第二开关Q2之间的第一节点。第一谐振器121和第二谐振器122被供应有来自第一节点N1的AC电压。因此，第一节点N1可以被称为AC节点。
例如，在第一谐振器121被操作为无线地发送电力的情况下，转换器110将AC电压施加到第一谐振器121的一个端子，并且第一谐振器121的第一子开关SQ1接通。因此，交流电流在第一谐振线圈Coil1中流动，电力从第一谐振线圈Coil1无线地辐射。
第一开关Q1和第二开关Q2可以是金属氧化物硅场效应晶体管(MOSFET)开关，第一子开关SQ1和第二子开关SQ2也可以是MOSFET开关。
此外，每个MOSFET开关可以包括二极管。这样的二极管可以在控制电容性负载时防止开关被反电动势损坏。
如此，因为无线电力发送器100通过实现升压逆变器而不降低输出电压而将AC电力提供到谐振器，所以可以降低生产成本。
另外，根据另一实施例，谐振电容器可以被第一谐振器121和第二谐振器122共享，从而进一步节省生产成本。将参照图3至图6描述这样的实施例。
图3是示出根据实施例的无线电力发送器100-1的电路图。无线电力发送器100-1与图2中示出的无线电力发送器100的不同之处在于无线电力发送器100-1还包括共谐振电容器Cr，并且包括第一谐振器1210和第二谐振器1220。为简明起见，将省略对无线电力发送器100-1的与无线电力发送器100的描述重复的特征和特性的描述。
参照图3，共谐振电容器Cr包括与第一开关Q1和第二开关Q2之间的AC节点N1连接的一个端子。此外，第一谐振器1210和第二谐振器1220与共谐振电容器Cr的另一端子连接。此外，与图2的无线电力发送器100相比，第一谐振器121和第二谐振器122中的每个中包括的谐振电容器C1、C2被共谐振电容器Cr代替。
图4是示出根据实施例的无线电力发送器100-2的电路图。无线电力发送器100-2与图3中示出的无线电力发送器100-1的不同之处在于无线电力发送器100-2包括第一谐振器1310和第二谐振器1320。为简明起见，将省略对无线电力发送器100-2的与图3的无线电力发送器100-1的描述重复的特征和特性的描述。
第一谐振器1310包括第一谐振线圈Coil1、第一子开关SQ1和第三子开关SQ3，第一谐振线圈Coil1与共谐振电容器Cr连接并且以非接触方式发送电力。类似地，第二谐振器1320包括第二谐振线圈Coil2、第二子开关SQ2和第四子开关SQ4，第二谐振线圈Coil2与共谐振电容器Cr连接并且以非接触方式发送电力。此外，第一子开关SQ1通过第三栅极信号GS3而接通或断开，第三子开关SQ3通过第五栅极信号GS5而接通或断开，第二子开关SQ2通过第四栅极信号GS4而接通或断开，第四子开关SQ4通过第六栅极信号GS6而接通或断开。第一子开关SQ1和第三子开关SQ3互补地接通或断开，第二子开关SQ2和第四子开关SQ4互补地接通或断开。
此外，第一子开关SQ1和第三子开关SQ3与第一开关Q1和第二开关Q2一起操作为全桥电路，第二子开关SQ2和第四子开关SQ4与第一开关Q1和第二开关Q2一起操作为全桥电路。
与图3中示出的无线电力发送器100-1类似，图2的实施例中的第一谐振器121和第二谐振器122中包括的谐振电容器C1和C2被共谐振电容器Cr代替。
参照图3和图4描述的无线电力发送器100-1和无线电力发送器100-2的共谐振电容器Cr确定用于与无线电力接收器200磁耦合的谐振频率。因此，因为共谐振电容器Cr大体上具有由于温度改变而低的电容改变，所以它具有良好的温度特性，并且可以使用具有低制造电容偏差的类型(例如，COG型)的电容器。此外，这样类型的电容器可以是相对广泛地可用的。
在无线电力发送器100-1和100-2中，因为第一谐振器1210、1310和第二谐振器1220、1320中的每个不需要谐振电容器C1、C2，并且多个谐振器共享共谐振电容器Cr，所以还可以降低生产成本，并且第一谐振器1210、1310与第二谐振器1220、1320可以具有更均匀的性能。
然而，由于从第一谐振器1210、1310与第二谐振器1220、1320中的每个去除谐振电容器C1、C2，因此可能发生电流的意外的流通。例如，假设在图3的无线电力发送器中，只驱动第一谐振器1210无线地发送电力，而不驱动第二谐振器1220无线地发送电力。
为了驱动第一谐振器1210，第一子开关SQ1接通，交流电流在第一谐振线圈Coil1中流动。在这种情况下，电流可以通过第二子开关SQ2的二极管在反方向上流动，并且可以流通到不需要被驱动的第二谐振器1220，从而导致第二谐振线圈Coil2无线地辐射电力。
第一谐振线圈Coil1和第二谐振线圈Coil2可以被设置成彼此相邻或者被设置成在至少一些区域中彼此叠置，并且可以根据无线电力接收器的位置选择性地进行操作。通过这样的布置和操作，无线电力发送器100-1明显地减少了电力无法无线地到达的耗尽区域，并且为无线电力接收器200提供宽广的无线可充电区域。然而，在第一谐振线圈Coil1和第二谐振线圈Coil2的选择性操作中由意外的谐振发生无线电力辐射的情况下，第一谐振线圈Coil1和第二谐振线圈Coil2的电力会彼此无线地干扰，从而降低无线充电的效率。
在下文中，将参照图5和图6描述阻止流通到谐振线圈Coil1和Coil2的电流的无线电力发送器100-3和100-4的示例。图5和图6示出了图3的无线电力发送器100-1的修改的示例，但是图4的无线电力发送器100-2也可以以相同的方式进行修改。
图5是示出根据实施例的无线电力发送器100-3的电路图。
参照图5，为了防止上述问题，无线电力发送器100-3包括第一谐振器121'和第二谐振器122'，第一谐振器121'包括第一背靠背(back-to-back)开关BQ1，第二谐振器122'包括第二背靠背开关BQ2。第一背靠背开关BQ1和第二背靠背开关BQ2具有背靠背功能。即，当第一子开关SQ1断开时，第一背靠背开关BQ1阻止流通到第一谐振线圈Coil1的电流，当第二子开关SQ2断开时，第二背靠背开关BQ2阻止流通到第二谐振线圈Coil2的电流。
图6是示出根据另一实施例的无线电力发送器100-4的电路图。无线电力发送器100-4与图5中示出的无线电力发送器100-3的不同之处在于无线电力发送器100-4包括第一谐振器121”和第二谐振器122”。将省略对无线电力发送器100-4的与图5的无线电力发送器100-3的描述重复的特征和特性的描述。
参照图6，第一谐振器121”和第二谐振器122”包括代替第一背靠背开关BQ1和第二背靠背开关BQ2的第一串联电容器Cs1和第二串联电容器Cs2。即，第一谐振器121”包括与第一谐振线圈Coil1串联连接的第一串联电容器Cs1，第二谐振器122”包括与第二谐振线圈Coil2串联连接的第二串联电容器Cs2。与第一背靠背开关BQ1和第二背靠背开关BQ2类似，当第一子开关SQ1断开时，第一串联电容器Cs1阻止流通到第一谐振线圈Coil1的电流，当第二子开关SQ2断开时，第二串联电容器Cs2阻止流通到第二谐振线圈Coil2的电流。
因为无线电力发送器100-4包括代替第一背靠背开关BQ1和第二背靠背开关BQ2的第一串联电容器Cs1和第二串联电容器Cs2，以阻止流通的电流，所以还可以降低生产成本。
第一串联电容器Cs1和第二串联电容器Cs的电容可以是共谐振电容器Cr的电容的至少10倍。因为第一串联电容器Cs1和共谐振电容器Cr彼此串联连接，第二串联电容器Cs2和共谐振电容器Cr彼此串联连接，所以确定无线电力的谐振频率的整个电容器的电容可以由具有最小电容的电容器确定。即，在第一串联电容器Cs1和第二串联电容器Cs2的电容比共谐振电容器Cr的电容足够大的情况下，第一串联电容器Cs1和第二串联电容器Cs2的电容对谐振频率的影响可以是小的，并且第一谐振器121”和第二谐振器122”的谐振频率可以由共谐振电容器Cr确定。
如上所述，具有宽工作温度范围、良好温度特性和低制造电容偏差的电容器可以用作共谐振电容器Cr。例如，共谐振电容器Cr可以具有0±30ppm/℃的电容的温度变化率，并且可以具有-55℃至125℃的工作温度范围。可选择地，共谐振电容器Cr可以具有-55℃至125℃的工作温度范围，并且可以具有±15％的电容的温度变化率。
此外，第一串联电容器Cs1和第二串联电容器Cs2可以具有比共谐振电容器Cr相对窄的工作温度范围和大的电容的温度变化率。例如，第一串联电容器Cs1和第二串联电容器Cs2可以具有-55℃至85℃的工作温度范围，并且可以具有±15％的电容的温度变化率。
图7A是示出谐振线圈中流通的电流的曲线图。图7B是示出根据这里公开的实施例的无线电力发送器的谐振线圈的电流的曲线图。
参照图3至图7B，第三栅极信号GS3和第四栅极信号GS4使第一子开关SQ1和第二子开关SQ2交替地操作。此外，电流I1在第一谐振线圈Coil1中流动，电流I2在第二谐振线圈Coil2中流动。
参照图7A，在图3中示出的无线电力发送器100-1具有没有第一背靠背开关BQ1和第二背靠背开关BQ2或者第一串联电容器Cs1和第二串联电容器Cs2的构造的情况下，当第一子开关SQ1断开时，从第二谐振线圈Coil2流通的电流在第一谐振线圈Coil1中流动，当第二子开关SQ2断开时，从第一谐振线圈Coil1流通的电流在第二谐振线圈Coil2中流动。
另一方面，参照图7B，在图5中示出的无线电力发送器100-3具有第一背靠背开关BQ1和第二背靠背开关BQ2的情况下，或者在图6中示出的无线电力发送器100-4具有第一串联电容器Cs1和第二串联电容器Cs2的情况下，当第一子开关SQ1断开时，流通到第一谐振线圈Coil1的电流被阻止，并且当第二子开关SQ2断开时，流通到第二谐振线圈Coil2的电流被阻止。
图8是示出根据实施例的转换器110-1的电路图。图9是示出根据另一实施例的转换器110-2的电路图。
与参照图2描述的转换器110相比，转换器110-1的不同之处在于其还包括输出二极管Do，图9中示出的转换器110-2的不同之处在于输出电容器Co和输入电源彼此连接。此外，根据先前描述的实施例的谐振器共同地示出为谐振单元120。为简明起见，将省略对转换器110-1和110-2的与图2中的转换器110的描述重复的组件和特征的描述。
转换器110产生瞬态响应，其中，在施加有输入电源Vin的电压的初始操作区间中，由于电感器L1和输出电容器Co的谐振而导致输出电压Vo不稳定地输出。图8和图9示出用于改善这样的瞬态响应的示例。
参照图8，转换器110-1还包括将电感器L1的一个端子和输出电容器Co的一个端子彼此连接的输出二极管Do。因为在初始操作区间中，输入电源Vin的电压通过输出二极管Do立即对输出电容器Co进行充电，所以输出二极管Do抑制输出电压Vo不稳定地输出的瞬态响应。
此外，参照图9，在转换器110-2中，输出电容器Co的另一端子连接到输入电源Vin。类似地，因为输入电源Vin的电压通过这样的连接在初始操作区间中立即对输出电容器Co进行充电，所以改善了输出电压Vo不稳定地输出的瞬态响应。
根据另一实施例，转换器110以软启动模式进行操作，在软启动模式下，在初始操作时第一开关Q1的接通占空逐渐增大。在转换器110以软启动模式进行操作的情况下，可以不采用利用输入电源Vin的电压对输出电容器Co立即充电的另外的元件或电路连接。
图10是应用了参照图6描述的无线电力发送器100-4的无线电力发送系统的电路。
参照图10，无线电力发送器100-4与无线电力接收器200磁耦合，以无线地发送电力。图10示出了电力通过第二谐振线圈Coil2无线地辐射而第一谐振线圈Coil1不被驱动的情况。
根据实施例，第一开关Q1和第二开关Q2以50％的占空比交替地进行操作。此外，可以以调节接通占空的脉宽调制来控制第一开关Q1和第二开关Q2。
例如，在第一开关Q1的接通占空比为D(0<D<1)以及第二开关Q2的接通占空比为1-D的情况下，输出电压Vo为Vi/(1-D)。在这种情况下，Vi是输入电源Vin的电压。
在第一开关Q1的接通占空比D增大的情况下，输入电源Vin的电压被升压到较大的输出电压Vo，施加到第一谐振器121”和第二谐振器122”的AC电压的水平一起增大。即使在无线电力发送器100-4和无线电力接收器200之间的距离增大的情况下，具有增大的水平的AC电压也允许无线电力接收器200获取用于无线电力充电的足够的接收电压。
图11是根据实施例示出转换器110的输出电压和无线电力接收器200的输出电压的曲线图。
参照图10和图11，Vo1是在第一开关Q1以50％的接通占空比进行操作的情况下的输出电压，Vo2是在第一开关Q1以70％的接通占空比进行操作的情况下的输出电压。能够理解的是，当第一开关Q1的接通占空比增大时，输出电压Vo的水平从10V增大到16.6V。因此，能够理解的是，通过无线电力接收器200获得的接收电压Vr也从5V(Vr1)增大到6.7V(Vr2)。
如上所阐述的，根据这里公开的实施例，诸如通过在满足无线发送电力中所需要满足的所有的各种限制的同时进一步扩宽电力能够无线发送的范围，无线电力发送器能够被用户更方便地使用。同时，无线电力发送器能够改善无线电力发送效率。
此外，因为这里公开的谐振器共享共谐振电容器，所以可以降低生产成本并且谐振器能够具有更均匀的性能。
虽然本公开包括具体示例，但是在理解本申请的公开内容后，将明显的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可以在这些示例中进行形式和细节上的各种改变。这里描述的示例将仅以描述性的含义考虑，而不是为了限制的目的。对每个示例中的特征或方面的描述将被认为适用于其它示例中的类似特征或方面。如果所描述的技术以不同顺序执行，和/或如果所描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式组合，和/或被其它组件或它们的等同物替换或补充，则可以实现合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为包括在本公开中。

Claims (16)

1.一种无线电力发送器，所述无线电力发送器包括：
转换器，包括第一开关和第二开关，并且被构造为将交流电力输出到在所述第一开关和所述第二开关之间的交流节点；
共谐振电容器，连接到所述交流节点；以及
多个谐振器，与所述共谐振电容器连接，
其中，所述多个谐振器中的每个谐振器包括彼此串联连接的串联电容器、谐振线圈和子开关，并且
其中，所述谐振线圈被构造为以非接触方式发送电力，并且
其中，所述共谐振电容器的一端连接所述交流节点，所述共谐振电容器的另一端连接所述多个谐振器。
2.根据权利要求1所述的无线电力发送器，其中，所述转换器还包括：
电感器，包括与输入电源连接的一个端子和与所述交流节点连接的另一端子，以及
输出电容器，包括与所述第二开关连接的一个端子。
3.根据权利要求2所述的无线电力发送器，其中，所述转换器还包括使所述电感器的所述一个端子和所述输出电容器的所述一个端子彼此连接的输出二极管。
4.根据权利要求2所述的无线电力发送器，其中，所述转换器包括所述输出电容器的与所述电感器的所述一个端子连接的另一端子。
5.根据权利要求1所述的无线电力发送器，其中，所述串联电容器包括为所述共谐振电容器的电容的至少10倍的电容。
6.根据权利要求1所述的无线电力发送器，其中，所述共谐振电容器的工作温度范围比所述串联电容器的工作温度范围宽。
7.根据权利要求1所述的无线电力发送器，其中，所述共谐振电容器的电容的根据温度的变化率低于所述串联电容器的电容的根据温度的变化率。
8.根据权利要求1所述的无线电力发送器，其中，所述转换器被构造为以初始操作时所述第一开关的接通占空比逐渐增大的软启动模式进行操作。
9.一种无线电力发送器，所述无线电力发送器包括：
电感器，连接在输入电源和交流节点之间；
第一开关，连接在所述交流节点和接地之间；
第二开关，连接在所述交流节点和输出端子之间；
共谐振电容器，包括与所述交流节点连接的一个端子；以及
多个谐振器，与所述共谐振电容器的另一端子连接，
其中，所述多个谐振器中的每个谐振器包括串联电容器和被构造为以非接触方式发送电力的谐振线圈，
其中，所述共谐振电容器的一端连接所述交流节点，所述共谐振电容器的另一端连接所述多个谐振器。
10.根据权利要求9所述的无线电力发送器，其中，所述谐振器还包括被构造为控制所述谐振线圈的子开关。
11.根据权利要求9所述的无线电力发送器，其中，
所述谐振器中的每个谐振器还包括被构造为控制所述谐振线圈的两个子开关，并且
所述两个子开关被构造为与所述第一开关和所述第二开关一起操作为全桥电路。
12.根据权利要求10所述的无线电力发送器，其中，所述谐振器中的每个谐振器还包括被构造为在所述子开关断开时阻止流通到所述谐振线圈的电流的背靠背开关。
13.根据权利要求9所述的无线电力发送器，其中，所述串联电容器包括为所述共谐振电容器的电容的至少10倍的电容。
14.根据权利要求9所述的无线电力发送器，其中，所述共谐振电容器的工作温度范围比所述串联电容器的工作温度范围宽。
15.根据权利要求9所述的无线电力发送器，其中，所述共谐振电容器的电容的根据温度的变化率低于所述串联电容器的电容的根据温度的变化率。
16.根据权利要求9所述的无线电力发送器，其中，所述第一开关被构造为以在施加所述输入电源时接通占空比逐渐增大的软启动模式进行操作。
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Applicant after: Company WITS

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Applicant before: Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd.

GR01 Patent grant
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