CN109429538A - 根据阻抗变化可自动调整的无线功率发送器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线功率发送技术，其通过检测放大器中的开关的硬切换并且根据检测到的硬切换操作状态自动调整谐振电容器的值来在不测量谐振器的相位信息的情况下根据负载的阻抗变化借助于自动调整来稳定地操作，并且根据检测到的硬切换操作状态。一种无线功率发送器自动调谐设备，其包括：硬切换检测单元，其用于检测构成无线功率发送器的放大器中的开关的硬切换操作状态；以及控制单元，其用于根据检测到的硬切换操作状态来自动调整谐振电容器的值。

Description

根据阻抗变化可自动调整的无线功率发送器

技术领域

本发明涉及无线功率发送和接收技术。

背景技术

在作为使用6.78MHz频率的无线充电标准的无线电源联盟(A4WP)中，负载的阻抗反射在无线功率发送单元(PTU)中，因而构成PTU的放大器的操作点和输出功率由负载的阻抗决定。据此，需要一种用于根据反射的负载的阻抗调谐谐振器以确保稳定的操作点并平稳地发送输出功率的自动调谐电路。

存在一种用于检测谐振器的电压/电流以确定相位并操作谐振器使得谐振器具有根据负载的阻抗变化的类似的谐振点的技术。然而，在A4WP技术的情况下，由于谐振器的谐振频率高达6.78MHz并且谐振器的电压可以达到几百伏，因此不容易实现能够准确检测相位的电路。

发明内容

[技术问题]

本发明旨在提供一种无线功率发送单元，其能够根据负载的阻抗变化通过自动调谐稳定操作，而无需测量关于谐振器的相位信息。

[技术方案]

本发明的一方面提供了一种用于无线功率发送单元的自动调谐设备，其包括：硬切换检测器，其被配置成检测构成无线功率发送单元的放大器中的开关的硬切换操作状态；以及控制器，其被配置成根据检测到的硬切换操作状态来自动调整谐振电容器的值。

硬切换检测器可以基于开关的驱动电压信号来检测开关是否接通，并且基于在开关接通时开关的漏极电压来检测开关是否处于硬切换操作状态。

在开关处于谐振频率由于负载而增加并因此硬切换被执行的操作状态的情况下，控制器可以增加谐振电容器的值以减小谐振频率的增加量。在开关处于谐振频率由于负载而降低并且因此硬切换被执行的操作状态的情况下，控制器可以减小谐振电容器的值以增加谐振频率的降低量。

除了硬切换操作状态之外，控制器还可以使用放大器的输出功率值和无线功率接收单元的接收功率值来确定放大器的当前操作状态，并且根据确定的结果来控制谐振电容器的值。控制器可以控制谐振电容器的值和放大器的输出功率。

谐振电容器可以是可变电容器，该可变电容器电容是电调节的。自动调谐设备还可以包括数模转换器(DAC)，其被配置成在控制器的控制下生成可变信号并且将可变信号施加到可变电容器。谐振电容器可以包括连接到电容器开关的多个电容器，多个电容器的电容能够通过相应开关的切换而变化。自动调谐设备还可以包括根据从控制器接收的开关控制信号选择性地切换多个电容器开关。

本发明的另一方面提供一种用于无线功率发送单元的自动调谐设备，包括：硬切换检测器，其被配置成检测构成无线功率发送单元的放大器中的开关的硬切换操作状态；第一确定单元，其被配置成接收来自硬切换检测器的检测信号，并且确定所述开关是否处于硬切换操作状态；发送功率处理单元，其被配置成获取放大器的源电压的值和源电流的值，并且计算无线功率发送单元的发送功率的值；接收功率处理单元，其被配置成从无线功率接收单元获取接收功率的值；第二确定单元，其被配置成使用所计算的发送功率的值和所获取的接收功率的值来确定放大器的当前操作状态；以及调整单元，其被配置成根据第一确定单元和第二确定单元的确定结果来调整谐振电容器的值和放大器的输出功率。

在根据第一确定单元的确定结果开关处于硬切换操作状态并且根据第二确定单元的确定结果无线功率发送单元的发送功率的值超过被设定用以驱动无线功率接收单元的负载的最大可允许接收功率并且因此无线功率发送单元处于过多功率发送状态的情况下，调整单元可以增加谐振电容器的值，并且在谐振电容器的增加后的值达到最大值的情况下减小放大器的源电压，以降低无线功率发送单元的发送功率。

在根据第一确定单元的确定结果开关处于硬切换操作状态并且根据第二确定单元的确定结果无线功率发送单元不处于过多功率发送状态的情况下，调整单元可以减小谐振电容器的值。

在根据第一确定单元的确定结果开关不处于硬切换操作状态并且根据第二确定单元的确定结果无线功率接收单元的接收功率不低于被设定用以驱动负载的最小接收功率的情况下，调整单元可以确定无线功率接收单元的接收功率是否过高于所需的接收功率，并且在接收功率过高的情况下，调整单元可以在不改变谐振电容器的值的情况下降低放大器的源电压，以降低无线功率发送单元的发送功率。

在根据第一确定单元的确定结果开关不处于硬切换操作状态并且根据第二确定单元的确定结果无线功率接收单元的接收功率低于被设定用以驱动负载的最小接收功率的情况下，调整单元可以减小谐振电容器的值，并且在尽管谐振电容器的减小后的值达到最小值但无线功率发送单元的发送功率仍然低的情况下，调整单元可以增加放大器的源电压，以增加无线功率发送单元的发送功率。

接收功率处理单元可以通过蓝牙通信从无线功率接收单元接收无线功率接收单元的接收功率的值。

[有益效果]

根据本发明的实施方式，由于通过检测开关的操作状态特别是硬切换状态来尝试自动调谐，故不仅可以快速保护开关，而且消除对复杂且精确的阻抗检测电路的需要。因此，可以以非常简单的方式执行自动调谐。此外，通过不测量关于谐振器的相位信息的情况下对谐振器进行调谐，允许放大器在稳定的操作点处平稳地发送输出功率。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的使用放大器的无线功率发送/接收系统的配置图。

图2是根据本发明的一个实施方式的包括从功率接收单元(PRU)传递到PTU的反射负载阻抗ZRF的功率发送单元(PTU)的电路图。

图3是示出根据本发明的一个实施方式的A4WP类别3PTU的负载阻抗的史密斯圆图。

图4是根据本发明的一个实施方式的放大器的执行ZVS的操作和硬切换操作的开关的漏极电压的波形图。

图5是示出根据本发明的一个实施方式的通过串联谐振电容器Cs和ZRF对放大器的操作点的改变的表。

图6至图8是描绘根据图5的表的电压随时间的变化的曲线图。

图9是根据本发明的一个实施方式的PTU的自动调谐电路的配置图。

图10是根据本发明的一个实施方式的图9的控制器的详细配置图。

图11是示出根据本发明的一个实施方式的PTU的自动调谐方法的流程图。

图12和图13示出了根据本发明的各种实施方式的可变电容器的实现示例。

具体实施方式

根据下文参照附图对示例性实施方式的详细描述，本发明的优点和特征以及用以实现上述优点和特征的方法将变得明显。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于在本文中阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本公开内容将是透彻的和完整的，并且将充分地向本领域的技术人员传达本发明的构思。本发明仅由权利要求书限定。贯穿说明书，相似的附图标记表示相似的元件。

在本发明的示例性实施方式的以下描述中，本文中包含的已知功能和配置的详细描述在其可能使本发明的主题相当不清楚时将被省略。下面描述的术语是考虑到本发明的示例性实施方式中的功能而定义的，其可以根据用户或操作者的意图、习俗等而变化。因而，术语的定义应基于整个说明书中的内容。在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。

图1是根据本发明的一个实施方式的使用放大器的无线功率发送/接收系统的配置图。

参照图1，无线功率发送/接收系统包括功率发送单元(PTU)10和功率接收单元(PRU)12。

PTU 10包括放大器和谐振器。放大器可以是E类放大器。放大器包括扼流电感器Lch 101、开关100和与开关100并联连接的电容器Cp 102。由开关100的切换操作引起的扼流电感器Lch的电流被提供给发送天线Ltx 104以向PRU 12提供无线功率信号。开关100可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。然而，即使当开关100被能够切换操作的有源元件例如双极结晶体管(BJT)、SiC FET或GaN FET)替换时，相同的功能也可以被执行。

谐振器可以包括谐振电容器Cs 103和发送天线Ltx 104。谐振器还可以包括电感器Le 105。谐振电容器Cs 103与发送天线Ltx 104一起构成谐振器以确定谐振频率。通常将谐振频率设置为与开关100的驱动频率一致。电感器Le 105用于延迟电流以使开关100执行零电压切换(ZVS)。通过移除电感器Le 105并增加谐振电容器Cs 103的电容，可以引起由电感器Le 105引起的相同的电流相位延迟。然而，在图1中，为了根据通用放大器的配置提供描述，不移除电感器Le 105。并联连接到开关100的电容器Cp 102也应被设置为合适的值，以允许开关100执行ZVS操作。

PRU 12可以由包括接收天线Lrx 120、用于谐振的电容器Csr 124和负载阻抗ZL122的简单的等效单元表示。在由接收天线Lrx 120和电容器Csr 124产生的谐振频率等于由发送天线Ltx 104和谐振电容器Cs 103产生的谐振频率的情况下，可以实现最佳功率发送。因而，当开关100的驱动频率为fr时，最好满足以下的等式1。

等式1

在图1中，k是表示两个天线Ltx 104与Lrx 120之间耦合程度的耦合系数，并且具有0和1之间的值。当满足等式1时，PRU 12的负载阻抗ZL 122被反射在PTU 10中，其可以等效地表示为如图2所示那样。

图2是根据本发明的一个实施方式的包括从PRU传递到PTU的反射负载阻抗ZRF的PTU的电路图。

参照图1和图2，在PTU 10中反射的PRU 12的阻抗由阻抗ZRF 106表示。阻抗ZRF106满足下面的等式2。

等式2

在等式2中，阻抗ZRF 106与ZL 122的倒数成比例并且与k成比例。阻抗ZL 122可以是电感性负载或电容性负载，而当阻抗ZL 122是完全电阻器时阻抗ZRF 106可以被认为是电阻器。因而，PTU 10的阻抗ZRF 106可以是电感性负载或电容性负载，并且因此PTU 10的负载阻抗ZRF 106可以被认为是如下面等式3所示地组合了作为实部的电阻R和作为虚部的电抗X的阻抗分量。

等式3

ZRF＝R+jX

图3是示出根据本发明的一个实施方式的A4WP类别3PTU的负载阻抗的史密斯圆图。

在作为使用6.78MHz频率的无线充电标准的无线电源联盟(A4WP)中，PTU的输出功率被分为几个类别，并且每个类别都有阻抗标准。在类别3输出16W的情况下，要满足的阻抗可以如图3所示地呈现在史密斯圆图上。

参照图3，电阻R的范围可达55[欧姆]，并且应确保在-150至10的电抗X范围内平稳操作。平稳操作是指稳定的操作状态，在该稳定的操作状态下，PTU的放大器可以提供PRU所需的功率并且E类放大器不会过载。在如此宽的阻抗ZRF范围内，放大器的操作点改变并且因此三种操作是可能的。如图4所示，可以从开关装置的漏极电压Vd看到放大器的操作状态。

图4是根据本发明的一个实施方式的放大器的执行ZVS的操作和硬切换操作的开关的漏极电压的波形图。

参照图2和图4，当开关100接通时，开关100的漏极电压Vd接近0V。然而，如图4所示地，当开关100断开时，开关100的漏极电压Vd由于谐振器的电流和扼流电感器Lch 101的电流而反复上升和下降。通常，当阻抗ZRF 106的阻抗处于在E类放大器的设计中考虑的区域中时，图4中的ZVS条件400被满足并且漏极波形变得类似于半正弦波，并且紧接在开关100接通之前，漏极波形的电压变为0V。因此，该操作被称为零电压切换(ZVS)。在满足ZVS条件400的情况下，当开关100接通时，电容器Cp 102的电压变为零。据此，不会出现在电容器Cp102的放电中生成的电流尖峰，并且不会产生额外的损耗。因而，获得了最理想的操作状态。

然而，根据阻抗ZRF 106的状态，谐振器的电流可能很小。在这种情况下，电容器Cp102的充电和放电不平稳，并且可能产生诸如图4所示的硬切换类型-I(在下文中被称为HS1)410的波形。在HS1条件410下，漏极电压Vd的峰值较低。然而，因为当开关100接通时漏极电压Vd不为零，所以在电容器Cp102的放电期间出现电流尖峰并且由于过电流而产生热量。这种事件通常在阻抗ZRF 106的X分量具有正(+)值并且因此与电容器Cs 103和发送天线Ltx 104一起降低了谐振频率时发生。

当阻抗ZRF 106的X分量具有幅度较大的负(-)值时，它可以与电容器Cs 103和发送天线Ltx 104一起增加谐振频率，并且谐振频率可以大于或等于fr。在这种情况下，如图4所示，执行硬切换类型-II(在下文中被称为HS2)420的操作，在HS2 420中，发生硬切换同时产生两个峰值。HS1 410和HS2 420都是应该避免的条件。然而，由于HS2 420在切换开始时可能引起更高的漏极电压，故HS2 420可以被认为是较弱的操作状态。当执行HS1 410或HS2420的操作时，开关100中产生的热量可能快速增加，因此开关100可能被破坏。

图5是示出根据本发明的一个实施方式的通过串联谐振电容器Cs和ZRF对放大器的操作点改变的表，以及图6至图8是描绘根据图5的表的电压随时间的变化的曲线图。

图5示出了通过将电阻R的值从1改变到55并且将电感X的值从-150改变到10来模拟PTU的结果。在图5的表中，Po表示有效输出功率，并且其单位是[W]。Op表示操作状态，并且分类为ZVS、HS1和HS2三种状态。在Cs＝160pF的情况下，当X分量的值变得小于或等于-75时，发生HS2 510的操作。这里，当Cs被略微增加以设定Cs＝160pF+50pF时，作为HS2 510的操作条件的X减小并且因此当X小于或等于-125时发生HS2 510的操作。当Cs增加到160pF+100pF时，可以执行ZVS520的操作，即使在X是-150的情况下也是如此。然而，当X具有幅度较小的正(+)或负(-)值时，可能执行HS1 530的操作。在该模拟中，R为55Ω(欧姆)。在这种情况下，应获得16W的输出功率。VDC的条件是30V。可以通过增加VDC来增加输出功率。因而，假设当功率大于或等于13W时VDC可以稍微增加，则认为输出功率是满足的。在图5的表中，由粗线限定的部分表示满足ZVS条件和输出功率条件的状态。可以看出，即使执行了ZVS，也需要改变谐振器的调谐点以便满足输出功率条件。

关于操作状态，从模拟中可以看出，在执行HS2 510的操作的情况下，需要增加电容器Cs的值以减小由-X产生的增加的谐振频率。还可以看出，在执行HS1 530的操作的情况下，因为在通常情况下不能平稳地获得输出功率，所以需要减小电容器Cs的值以在一定程度上增加谐振频率。

图9是根据本发明的一个实施方式的PTU的自动调谐电路的配置图。

参照图9，控制器108控制谐振器的谐振频率。为此，谐振电容器Cs被自动调谐。根据对谐振电容器Cs的自动调谐，被配置成将输出功率发送到谐振器的放大器可以在稳定的操作点处平稳地发送输出功率。在图9中，VDC表示施加到放大器的直流(DC)源电压，IDC表示从DC电源供应的电流量。据此，VDC×IDC是放大器的功耗。功耗与放大器的输出功率成比例。

通常，作为用以增加放大器的输出功率的方法，增加DC源电压VDC。硬切换检测器107在栅极驱动信号Vgate变为高并且开关接通时检测开关100的漏极电压Vd，以检测是否发生硬切换。然后，输出指示是否检测到硬切换的逻辑电平信号。因此，针对硬切换的检测，需要栅极驱动信号Vgate和开关漏极信号Vd。硬切换检测器107可以由比较器和各种电路的组合配置而成。然而，由于存在用于硬切换检测器的各种实现方法，因此电路在本发明中不受特别限制。

控制器108基于从硬切换检测器107接收的信号来确定当前开关的操作状态。然后，根据确定的结果生成用于调整谐振电容器Cs的值的信号以执行对谐振器的自动调谐。例如，当开关的操作状态是谐振频率由于负载而增加并且硬切换被执行的HS2的状态时，增加谐振电容器Cs的值以减小谐振频率的增加量。另一方面，当开关的操作状态是谐振频率由于负载而降低并且硬切换被执行的HS1的状态时，减小谐振电容器Cs的值以增加谐振频率的降低量。

在一个实施方式中，除了硬切换操作状态之外，控制器108还使用放大器的输出功率值和PRU的接收功率值来确定放大器的当前操作状态。控制器可以使用DC源电压VDC和DC电源电流IDC来计算当前放大器的输出功率。可以通过根据放大器的当前操作状态的确定结果控制谐振电容器CS的值和施加到放大器DC源电压VDC来自动调谐PTU。下面将参照图10描述控制器108的PTU自动调谐的示例。PRU的接收功率的值可以通过蓝牙通信发送到PTU。控制器108包括微控制器。

图10是根据本发明的一个实施方式的图9的控制器的详细配置图。

参照图9和图10，控制器108包括第一确定单元1080、发送功率处理单元1082、接收功率处理单元1084、第二确定单元1086和调整单元1088。

第一确定单元1080从硬切换检测器107接收检测信号，并且确定开关是否处于硬切换操作状态。接收到的检测信号具有逻辑电平的形式，其指示开关是否处于硬切换操作状态。发送功率处理单元1082获取放大器的DC源电压VDC的值和DC源电流IDC的值，并且计算PTU的发送功率的值。接收功率处理单元1084从PRU获取接收功率的值。第二确定单元1086使用通过发送功率处理单元1082计算的发送功率的值和通过接收功率处理单元1084获取的接收功率的值来确定放大器的当前操作状态。调整单元1088根据第一确定单元1080和第二确定单元1086的确定结果调整谐振电容器Cs的值和放大器的输出功率。可以通过调整施加到放大器的DC源电压VDC来调整放大器的输出功率。

在根据第一确定单元1080的确定结果开关处于硬切换操作状态并且PTU的发送功率高于被设定用以驱动PRU的负载的最大可允许接收功率并且因此根据第二确定单元1086的确定结果PTU处于过多功率发送状态的情况下，根据本实施方式的调整单元1088增加谐振电容器Cs的值。此时，在谐振电容器Cs的增加值达到最大值的情况下，调整单元通过减小放大器的DC源电压VDC来降低PTU的发送功率。

在根据第一确定单元1080的确定结果开关处于硬切换操作状态并且根据第二确定单元1086的确定结果功率不处于过多功率发送状态的情况下，根据本实施方式的调整单元1088减小谐振电容器Cs的值。

在根据第一确定单元1080的确定结果开关不处于硬切换操作状态并且根据第二确定单元1086的确定结果PRU的接收功率不低于被设定用以驱动负载的最小接收功率的情况下，根据本实施方式的调整单元1088确定PRU的接收功率是否过高于所需的接收功率。在接收功率过高的情况下，调整单元在不改变谐振电容器Cs的值的情况下降低放大器的DC源电压VDC，以降低PTU的发送功率。

在根据第一确定单元1080的确定结果开关不处于硬切换操作状态并且根据第二确定单元1086的确定结果PRU的接收功率低于被设定用以驱动负载的最小接收功率的情况下，根据本实施方式的调整单元1088减小谐振电容器Cs的值。此时，在尽管谐振电容器Cs的减小值已达到最小值但PTU的发送功率仍然低的情况下，调整单元增加放大器的DC源电压VDC，以增加PTU的发送功率。

图11是示出根据本发明的一个实施方式的用于PTU的自动调谐方法的流程图。

图11的PTU的自动调谐过程可以由图9的控制器108执行。假设谐振电容器Cs的值可以变化高达最大值Cs,max。谐振电容器Cs的值在操作中并不重要，但考虑到操作的稳定性，最好从谐振频率为低的点开始操作。因而，谐振电容器Cs被设置为在操作(1100)开始时具有最大值(Cs＝Cs,max)。由于放大器尚未处于工作中，故放大器的DC源电压VDC为最小值VDC,min(VDC＝VDC,min)(1100)。

然后，当放大器工作时，确定是否执行了硬切换(1102)。当操作不处于硬切换操作状态时，执行了ZVS的操作，因而放大器的操作是正常的。当放大器的操作正常时，确定提供给PRU的接收功率是否低于被设定用以驱动负载的最小接收功率(1104)。当接收功率不低于最小接收功率时，谐振电容器Cs和DC源电压VDC都被适当地设置，因而其值不改变(1110)。确定PRU接收的功率是否高于被设定用以驱动负载的最大可允许接收功率(1106)。当接收功率超过最大可允许接收功率时，在不改变谐振电容器Cs的值的情况下降低DC源电压VDC(1108)以降低PTU的发送功率。

在确定PRU是否接收到足够功率的操作1104中，当提供给PRU的接收功率低于被设定用以驱动负载的最小接收功率时，减小电容器Cs的值(1112)以增加谐振频率。在尽管电容器Cs的值已经减小并且达到最小值Cs,min但PRU的接收功率仍然低(1114)的情况下，增加DC源电压VDC(1116)。

在确定是否执行了硬切换的操作1102中，当确定正在发生硬切换时，确定PRU的接收功率是否超过被设定用以驱动负载的最大可允许接收功率(1118)。当PTU的发送功率超过PRU的最大可允许接收功率时，确定效率极大地降低并且因而执行了HS2的操作。因而，在这种情况下，增加电容器Cs的值(1122)。然后，确定电容器Cs的值是否已达到最大值Cs,max(1124)。当电容器的值是最大值Cs,max时，减小DC源电压VDC(1126)以降低PTU的发送功率。

当操作处于硬切换操作状态但是提供给PRU的功率不超过最大可允许接收功率时，可以确定通过谐振器的电流较小并且因此在HS1的状态下执行操作。在这种情况下，减小电容器Cs的值以增加谐振频率(1120)。

如在传统的PTU自动调谐方法中那样，改变串联谐振电容器Cp以稳定放大器的操作并且向PRU提供所需的功率。然而，在传统方法中，测量谐振器的阻抗，并且基于测量的信息来测量相位以调谐电容器。也就是说，如果可能的话，谐振点被控制成在所有阻抗条件下恒定。另一方面，在本发明提出的方法中，通过检测开关的操作状态特别是硬切换状态来尝试自动调谐。因而，不仅可以快速保护开关，而且消除了对复杂和精确的阻抗检测电路的需求。因而，可以以非常简单的方式执行自动调谐。

图12和图13示出了根据本发明的各种实施方式的可变电容器的实现示例。

参照图12和图13，通过自动调谐调整的电容器可以是可变电容器。作为可变电容器，可以使用如图12所示的电可调电容器1200。在这种情况下，可能需要数模转换器(DAC)1210来生成可变信号。用于控制DAC1210的信号由图9的控制器108提供。

电容值可以通过如图2所示的电容器开关1310-1至1310-n和电容器1300-1至1300-n的组合来改变，而不使用图12的可变电容器1200。例如，可以选择性地接通/断开电容器开关1310-1至1310-n，并且可以通过连接到接通的电容器开关的电容器来改变电容值。为此，根据从控制器108接收的开关控制信号Vc<1>至Vc<n>选择性地切换电容器开关1310-1至1310-n。

上面已经描述了本发明的实施方式。本领域的技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在本发明中进行形式和细节上的各种改变。因而，所公开的实施方式应该被认为是说明性的而不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求书限定，而不是由前面的描述限定，并且在其等同物范围内的所有差异应被解释为包括在本发明中。

Claims (13)

1.一种用于无线功率发送单元的自动调谐设备，包括：

硬切换检测器，其被配置成检测构成无线功率发送单元的放大器中的开关的硬切换操作状态；以及

控制器，其被配置成根据所检测到的硬切换操作状态来自动调整谐振电容器的值。

2.根据权利要求1所述的自动调谐设备，其中，所述硬切换检测器基于所述开关的驱动电压信号来检测所述开关是否接通，并且基于在所述开关接通时所述开关的漏极电压来检测所述开关是否处于所述硬切换操作状态。

3.根据权利要求1所述的自动调谐设备，其中，在所述开关处于所述谐振频率由于负载而增加并且因此硬切换被执行的操作状态的情况下，所述控制器增加所述谐振电容器的值以减小所述谐振频率的增加量，并且

在所述开关处于所述谐振频率由于负载而降低并且因此硬切换被执行的操作状态的情况下，所述控制器减小所述谐振电容器的值以增加所述谐振频率的降低量。

4.根据权利要求1所述的自动调谐设备，其中，除了所述硬切换操作状态之外，所述控制器还使用所述放大器的输出功率值和无线功率接收单元的接收功率值来确定所述放大器的当前操作状态，并且根据所述确定的结果来控制所述谐振电容器的值。

5.根据权利要求1所述的自动调谐设备，其中，所述控制器控制所述谐振电容器的值和所述放大器的输出功率。

6.根据权利要求1所述的自动调谐设备，其中，所述谐振电容器是可变电容器，所述可变电容器的电容是电调节的，

所述自动调谐设备还包括数模转换器(DAC)，其被配置成在所述控制器的控制下生成可变信号并且将所述可变信号施加到所述可变电容器。

7.根据权利要求1所述的自动调谐设备，其中，所述谐振电容器包括连接到电容器开关的多个电容器，所述多个电容器的电容能够通过相应开关的切换而变化，

所述自动调谐设备还包括要根据从所述控制器接收的开关控制信号选择性地切换的多个电容器开关。

8.一种用于无线功率发送单元的自动调谐设备，包括：

硬切换检测器，其被配置成检测构成无线功率发送单元的放大器中的开关的硬切换操作状态；

第一确定单元，其被配置成接收来自所述硬切换检测器的检测信号，并且确定所述开关是否处于所述硬切换操作状态；

发送功率处理单元，其被配置成获取所述放大器的源电压的值和源电流的值，并且计算所述无线功率发送单元的发送功率的值；

接收功率处理单元，其被配置成从无线功率接收单元获取接收功率的值；

第二确定单元，其被配置成使用所计算的发送功率的值和所获取的接收功率的值来确定所述放大器的当前操作状态；以及

调整单元，其被配置成根据所述第一确定单元和所述第二确定单元的确定结果来调整谐振电容器的值和所述放大器的输出功率。

9.根据权利要求8所述的自动调谐设备，其中，在根据所述第一确定单元的确定结果所述开关处于所述硬切换操作状态并且根据所述第二确定单元的确定结果所述无线功率发送单元的发送功率的值超过被设定用以驱动所述无线功率接收单元的负载的最大可允许接收功率并且因此所述无线功率发送单元处于过多功率发送状态的情况下，所述调整单元增加所述谐振电容器的值，并且在所述谐振电容器的增加后的值达到最大值的情况下减小所述放大器的源电压，以降低所述无线功率发送单元的发送功率。

10.根据权利要求8所述的自动调谐设备，其中，在根据所述第一确定单元的确定结果所述开关处于所述硬切换操作状态并且根据所述第二确定单元的确定结果所述无线功率发送单元不处于过多功率发送状态的情况下，所述调整单元减小所述谐振电容器的值。

11.根据权利要求8所述的自动调谐设备，其中，在根据所述第一确定单元的确定结果所述开关不处于所述硬切换操作状态并且根据所述第二确定单元的确定结果所述无线功率接收单元的接收功率不低于被设定用以驱动负载的最小接收功率的情况下，所述调整单元确定所述无线功率接收单元的接收功率是否过高于所需的接收功率，并且在所述接收功率过高的情况下，所述调整单元在不改变所述谐振电容器的值的情况下减小所述放大器的源电压，以降低所述无线功率发送单元的发送功率。

12.根据权利要求8所述的自动调谐设备，其中，在根据所述第一确定单元的确定结果所述开关不处于所述硬切换操作状态并且根据所述第二确定单元的确定结果所述无线功率接收单元的接收功率低于被设定用以驱动负载的最小接收功率的情况下，所述调整单元减小所述谐振电容器的值，并且在尽管所述谐振电容器的减小后的值达到最小值但所述无线功率发送单元的发送功率仍然低的情况下，所述调整单元增加所述放大器的源电压，以增加所述无线功率发送单元的发送功率。

13.根据权利要求8所述的自动调谐设备，其中，所述接收功率处理单元通过蓝牙通信从所述无线功率接收单元接收所述无线功率接收单元的接收功率的值。