CN109463024A - 具有自电压调节整流器的无线电力接收器 - Google Patents

具有自电压调节整流器的无线电力接收器 Download PDF

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CN109463024A CN201780023498.5A CN201780023498A CN109463024A CN 109463024 A CN109463024 A CN 109463024A CN 201780023498 A CN201780023498 A CN 201780023498A CN 109463024 A CN109463024 A CN 109463024A
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Abstract

公开了一种具有自电压调节整流器的无线电力接收器。根据实施方式，无线电力接收器包括：用于接收无线电力的谐振器；以及自电压调节整流设备，所述自电压调节整流设备包括用于将从谐振器接收的交流电力转换为直流电力并将整流器输出电压提供给负载的整流器和被定位在整流器的后端并且用于自调节整流器输出电压的开关元件。

Description

具有自电压调节整流器的无线电力接收器
技术领域
本发明涉及电力发送和接收技术，更具体地，涉及无线电力发送和接收技术。
背景技术
无线电力传输系统包括无线地发送电力的电力传送单元(在下文中被称为“PTU”)和无线地接收电力的电力接收单元(在下文中被称为“PRU”)。PRU通过由电感器L和电容器C组成的谐振器接收电力。在这种情况下，具有与从PTU发送的电力相同频率的交流电流(AC)流过谐振器。通常，最终输出信号以稳定的直流(DC)信号的形式产生，并提供给负载。为此，需要整流器。整流器将AC信号转换为未调节的DC信号。未调节的DC信号由电力转换器转换为平滑的DC电压信号，并且平滑的DC电压信号被提供给负载。电力转换器具有2级结构而不论其类型如何，并且PRU的电力传输效率由整流器的效率和电力转换器的效率的乘积确定。据此，当电力转换器具有多级结构时，难以获得高功率传输效率。
发明内容
技术问题
在一个实施方式中，提出了一种无线电力接收单元，其能够仅通过整流器和谐振器而不另外使用电力转换器来产生稳定的输出电力从而来提高电力传输效率。
技术解决方案
本发明的一个方面提供了一种无线电力接收单元，其包括：谐振器，所述谐振器被配置成接收无线电力；以及自调节整流器单元，所述自调节整流器单元包括被配置成通过将从谐振器接收的交流(AC)电力转换为直流(DC)电力来将整流器输出电压施加到负载的整流器和被配置成自调节整流器输出电压的开关器件，所述开关器件位于整流器的后端。
在一个实施方式中，开关器件可以包括：连接到整流器的输入端子的第一输出端子；连接到地的第二输出端子；以及输入端子，从整流器输出电压产生的控制信号被输入到所述输入端子。
在一个实施方式中，当开关器件导通时，天线电流会被分散，并且因此流过开关器件的电流会小于天线电流。
在一个实施方式中，当整流器输出电压增加时，开关器件可以接收用于导通开关器件的控制信号，并且通过阻止从整流器到负载的电力供应来减小整流器输出电压，以及当整流器输出电压减小时，开关器件可以接收用于关断开关器件的控制信号，并且通过允许从整流器到负载的电力供应来增加整流器输出电压。
在一个实施方式中，无线电力接收单元还可以包括控制器，控制器被配置成根据整流器输出电压来导通或关断开关器件。控制器可以将参考电压与输出电压进行比较来产生参考电压。
在一个实施方式中，谐振器可以包括电感器、被配置成直接将电流返回到电感器的第一电容器以及被配置成通过经由整流器返回电流来向负载提供电流的第二电容器。通过开关器件的导通或关断来控制第一电容器的电容与第二电容器的电容之间的比率，使得第一电容器和第二电容器的总电容保持恒定。第二电容器的电容可以是第一电容器的电容的a倍(这里，a表示大于1的实数)。
本发明的另一方面提供了一种无线电力接收单元，包括谐振器和自调节整流器单元，谐振器具有一个端子连接到地的电感器、串联连接到电感器的第一电容器以及串联连接到电感器并与第一电容器并联连接的第二电容器，自调节整流器单元具有被配置成自调节要施加到负载的整流器输出电压的第一受控整流器和第二受控整流器。第一受控整流器包括：第一输入节点，其连接到谐振器的第一电容器；第一输出节点，通过所述第一输出节点输出第一整流器输出电压；第一控制节点，从第一整流器输出电压产生的第一控制电压被输入到所述第一控制节点；以及第一地节点，其连接到地。第二受控整流器可以包括：第二输入节点，其连接到谐振器的第二电容器；第二输出节点，通过所述第二输出节点输出第二整流器输出电压；第二控制节点，从第二整流器输出电压产生的第二控制信号被输入到所述第二控制节点；以及第二地节点，其连接到地。
在一个实施方式中，第一受控整流器和第二受控整流器可以通过调整第一电容器的电容与第二电容器的电容之间的比率，使得谐振器的第一电容器和第二电容器的总电容保持恒定，来分别控制第一受控整流器和第二整流器输出电压。第一电容器的电容和第二电容器的电容可以相同。第一电容器的电容可以是第二电容器的电容的1/2N(这里，N表示正整数)。
本发明的另一方面提供了一种无线电力接收单元，包括谐振器和自调节整流器单元。谐振器具有：电感器，所述电感器的一个端子串联连接到第一电容器并且另一个端子连接到第一受控整流器；第一电容器，其串联连接到电感器；以及第二电容器，其串联连接到电感器和第一电容器。自调节整流器单元具有第一受控整流器和第二受控整流器，第一受控整流器和第二受控整流器被配置成自调节要施加到负载的整流器输出电压。第一受控整流器包括：第一输入节点，其连接到电感器；第一输出节点，通过所述第一输出节点输出第一整流器输出电压；第一控制节点，从第一整流器输出电压产生的第一控制电压被输入到所述第一控制节点；以及第一地节点，其连接到地。第二受控整流器包括第二输入节点，其连接到谐振器的第二电容器；第二输出节点，通过所述第二输出节点输出第二整流器输出电压；第二控制节点，从第二整流器输出电压产生的第二控制信号被输入到所述第二控制节点；以及第二地节点，其连接到地。
在一个实施方式中，所述第一受控整流器和所述第二受控整流器可以通过调整所述第一电容器的电容与所述第二电容器的电容之间的比率并保持所述谐振器的所述第一电容器和所述第二电容器的总电容恒定，来分别控制所述第一整流器输出电压和所述第二整流器输出电压。
有益的效果
根据一个实施方式，电力接收单元(PRU)可以通过自调节整流器产生稳定的输出电压。在该情况下，需要高压开关器件来将开关器件连接到天线，但由于天线和开关器件彼此分离，故开关器件可以在低电压下操作。此外，可以通过将当开关器件导通时流过开关器件的电流控制成小于天线电流来防止当整个天线电流流过吸收天线电流的开关器件时开关器件的效率降低和发热。另外，通过保持天线电流恒定，可以防止电磁干扰(EMI)受到开关器件的驱动频率的影响，并且因此EMI滤波器易于设计。
附图说明
图1是示出一般电力接收单元(PRU)的结构的图，
图2是示出通过有源器件的控制来接收电力的PRU的结构的图，
图3是示出当通过图2的PRU的开关操作来控制输出电压时天线电流的变化的曲线图，
图4是示出采用使用时钟信号的谐振频率控制方法的接收器的结构的图，
图5是示出根据本发明的实施方式的具有自输出电压控制功能的PRU的结构的图，
图6和图7是示出根据本发明的实施方式的通过关断开关器件M1来增加输出电压VOUT(以向负载供应电力)的PRU的结构的图，
图8和图9是示出根据本发明的实施方式的通过导通开关器件M1来降低输出电压VOUT(以阻止向负载供应电力)的PRU的结构的图，
图10是示出根据本发明的实施方式的包括控制器的PRU的结构的图，
图11是示出当负载电流从0到200mA变化时在图10的PRU中控制输出电压VOUT的模拟结果的波形图，
图12是图10的PRU的开关器件M1的驱动信号的波形图，
图13是示出根据本发明的实施方式的包括整流器和开关器件的受控整流器单元(在下文中被称为“CRU”)的结构的图，
图14是示出根据本发明的实施方式的使用两个CRU的自调节整流器(在下文中被称为“SRR”)的结构的图，
图15是示出根据本发明的实施方式的包括N个CRU的SRR的结构的图，
图16是示出图15的SRR的结构的图，其中分布有2N个电容器，
图17是示出根据本发明的实施方式的包括全波整流器的SRR的结构的图，以及
图18是示出根据本发明的实施方式的包括耦合环形谐振器(CRR)的PRU的结构的图。
具体实施方式
根据将结合附图详细描述的实施方式，本发明的优点和特征以及实现它们的方法将是明显的。然而，本发明不限于此并且可以以许多不同的形式实施。仅提供这些实施方式使得本公开内容彻底和完整并且将本发明的构思完全传达给本领域的普通技术人员。本发明应该仅由权利要求限定。在附图中，相同的附图标记在所有附图中表示相同的元件。
当描述本发明的实施方式时，如果确定由于不必要的细节而使熟知的功能或结构模糊本发明，则不详细描述它们。下面将描述的术语是考虑到本发明的实施方式中的功能而定义的并且因此可以根据用户或操作者的意图、先例等不同地定义。据此，在这里使用的术语应该基于本发明的整个上下文来定义。在下文中，将详细描述本发明的实施方式。
图1是示出一般电力接收单元(PRU)的结构的图。
参照图1，PRU包括谐振器10、整流器12、电力转换器14和滤波器16。
PRU通过包括电感器L和电容器Cs1和Cs2的谐振器10从电力传送单元(PTU)接收无线电能量。在这种情况下，具有与来自PTU的无线电能量相同频率的交流电流流过谐振器10。整流器12从交流(AC)信号获得稳定直流(DC)信号形式的最终输出并将DC信号提供给负载。至此，整流器12将AC信号转换为未调节的DC信号。由电力转换器14从未调节的DC信号产生平滑的DC电压Vout，并将其提供给负载。电力转换器14的类型不受限制，并且电力转换器14可以是例如降压型电力转换器、升压型电力转换器或线性型电力转换器。
电力转换器14具有2级结构而不论其类型如何，并且PRU的效率由整流器12的效率和电力转换器14的效率的乘积确定。例如，如图1所示，当整流器12的最大效率为90％并且电力转换器14的最大效率为90％时，累积效率降低至最大81％。据此，当电力转换器14具有多级结构时，难以实现高效率。
图2是示出通过有源器件的控制来接收电力的PRU的结构的图。
参照图2，PRU通过包括电感器200和电容器210的谐振器接收能量。电感器200具有与天线(未示出)相等的电感。此后，包括二极管220和230的整流器将AC信号改变为DC信号，并且然后将能量提供给负载260。此时，控制电路240控制有源器件250以控制施加到负载260的电压。在该方法中，与参照图1的上述方法不同，不需要额外的电力转换器，并且整流器输出电压可以由单级整流器控制。然而，有源器件250可以作为电阻器操作，并且因此效率可能较低。另外，天线的电压与接收器灵敏度和PTU的功率水平成比例。在某些情况下，可能产生接近几百伏的电压。据此，连接到天线的有源器件250应该具有高耐压以承受这样的高电压。
图3是示出当通过图2的PRU的开关操作来控制输出电压时天线电流的变化的曲线图。
参照图3，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件用作图2的电路中的线性器件，并且由于功耗，MOSFET器件的发热存在许多问题。因此，通过施加脉冲来驱动栅极以操作MOSFET器件作为开关器件。在这种情况下，尽管可以减少从MOSFET器件产生的热量，但如图3所示会调制天线电流。
详细地，使用栅极驱动波形来控制MOSFET器件的开关，以在负载消耗5W的功率并且控制输出电压时保持输出电压恒定。当MOSFET器件导通时，图2的电容器210改变谐振频率，并且因此天线电流减小。也就是说，当向负载提供电流时天线电流增加并且当通过导通MOSFET器件减小输出电压时天线电流减小。因此，似乎根据栅极驱动波形来调制天线电流。电流波形的这种变化可以理解为意味着由PTU产生的输出电力改变。据此，会改变PTU的电路的操作条件，并且因此会影响稳定的操作，并且通过根据栅极驱动波形进行调制来产生噪声频率。据此，电磁干扰(EMI)受到栅极驱动波形的影响，并且因此可能难以实现能够抑制EMI的电路。
图4是示出采用使用时钟信号的谐振频率控制方法的接收器的结构的图。
参照图4，通过使用附加时钟信号450控制开关器件N1 410，将输出电压Vout 400调节到期望的电压。图4的方法与图2的方法相似，除了开关器件N1 410位于包括电感器L2420和电容器C1 422的谐振器的后端之外。
当开关器件N1 410导通时，谐振器的整个电流流过开关器件N1 410并且因此可能存在如上参照图2描述的开关器件N1 410的功耗问题。此外，在图4的方法中，当开关器件N1410导通时，电容器C1 422和C6 430改变谐振频率。然而，当电容器C6 430的电容远高于电容器C1 422的电容时，谐振频率可能不会显著改变。据此，流过开关器件N1 410的电流量可能非常大。
当电容器C6 430的电容减小时，谐振频率增加，并且因此谐振电流会减小，但是施加到电容器C6 430的相对的两端的电压可以显著增加。在这种情况下，可以通过导通整流器的二极管D2 440来向负载提供电流。当开关器件N1 410导通时，开关器件N1 410吸收天线的电流以阻止二极管D2 440导通，从而减小输出电压。然而，当电容器C6 430的电容极低时，不执行该功能并且因此不能调节输出电压。
如以上参照图2至图4上面所描述的，依据效率，输出可以优选地由单级整流器控制，但是应该修正以下问题，以实现实际使用的输出的性能。
(1)低压器件的使用：应该使用低压器件来降低成本并使用低压半导体制造工艺，
(2)天线电流的调制：即使当控制输出时，天线的电流也应该保持相对恒定，使得可以稳定PTU的操作并且可以降低控制信号对EMI的影响，以及
(3)功耗：应该降低用于控制输出电压的器件的功耗，以提高效率并抑制热的产生。
本发明提出了一种PRU结构来修正上述三个问题。
图5是示出根据本发明的实施方式的具有自输出电压控制功能的PRU的结构的图。
参照图5，根据实施方式的PRU 5包括谐振器50、整流器52和开关器件M1 54。
谐振器50包括电感器LRX 500和电容器C1 501、C2 502和Cp 504。电感器LRX 500通过对被配置成接收电力的天线建模而获得。电容器C1 501和C2 502是被配置成确定PRU5的谐振频率的电容器。电容器C2 502可以串联连接到电感器LRX 500，并且电容器C1 501可以串联连接到电感器LRX 500且并联连接到电容器C2 502。电容器C1 501是将电流直接返回到电感器LRX 500的电容器。电容器C2 502是通过经由整流器52返回电流来向负载提供电流的电容器。电容器Cp 504与无线电力传输不直接相关，但是可以阻止整流器输入端子ACIN处的寄生振荡。
整流器52将AC输入转换为DC输出并且如图5所示可以是包括二极管D1 521和D2522的半波整流器。
开关器件M1 54控制整流器52的输出电压VOUT。通常，当通过施加高于阈值电压的控制电压Vcont来导通开关器件M1 54时，整流器52的输出电压VOUT会降低。据此，可以在没有额外的电力转换器的情况下控制输出以提高效率。
在一个实施方式中，开关器件M1 54包括连接到整流器输入端子ACIN的第一输出端子、连接到地的第二输出端子以及输入端子，用于自调节整流器52的输出电压VOUT的控制信号Vcont被输入到输入端子。当开关器件M1 54导通时，天线电流被分散，并且因此流过开关器件M1 54的电流小于天线电流。
整流器52的输出电压VOUT通过开关器件M1 54保持恒定。例如，当整流器52的输出电压VOUT增加时，用于导通开关器件M1 54的控制信号被输入到开关器件M1 54，并且开关器件M1 54阻止从整流器5到负载的电力供应，从而减小整流器52的输出电压VOUT。相反，当整流器52的输出电压VOUT减小时，用于关断开关器件M1 54的控制信号被输入到开关器件M1 54，并且开关器件M1 54允许从整流器5到负载的电力供应，从而增加整流器52的输出电压VOUT。因此，整流器52的输出电压VOUT保持恒定。下面将参照图6、图7、图8和图9描述通过图5的PRU的自调节而恒定的输出电压VOUT的调整。
图6和图7是示出根据本发明的实施方式的通过关断开关器件M1来增加输出电压VOUT(以向负载提供电力)的PRU的结构的图，
如果输出电压VOUT低于或等于期望的电压，则通过关断开关器件M1 54，二极管D1521携载电力并将电力传输到负载(参见图6)。图6的电路等同于图7的电路。
参照图6和图7，天线的电流被分成电流I1和电流I2，并且电流I1和电流I2分别流过电容器C1 501和C2 502。当负载电阻器RL 580的电阻值不高时，即，当需要高功耗时，谐振频率由下面的等式1确定。
[等式1]
当制造使用6.78MHz频率的无线电力联盟(A4WP)PTU的A4WP接收器时，确定电感器LRX 500的电感以及电容器C1 501和C2 502的电容，使得A4WP接收器的谐振频率是6.78MHz。
图8和图9是示出根据本发明的实施方式的通过导通开关器件M1来降低输出电压VOUT(以阻止向负载供应电力)的PRU的结构的图。
如图8所示，当输出电压VOUT高于期望的电压时，开关器件M1 54被导通以阻止电力供应作为输出。据此，二极管D1 521关断，并且因此负载消失。在这种情况下，图8的电路等同于图9的电路。
当开关器件M1 54导通时，可以将电阻分量控制得非常小。因此，当开关设备M1 54的等效电阻非常低时，谐振频率如上面的等式1所示。据此，在任何情况下，当在天线LRX500方面考虑时，谐振频率不会显著改变。
在图6和图7中，电阻器RL 580串联连接到电容器C2 502，但是当二极管D1 521导通时，负载需要电力，并且因此电阻器RL 580的电阻值可能不会很高。当负载不消耗电力时，电阻器RL 580的电阻值可能非常高。在这种情况下，输出电压VOUT增加，并且因此开关器件M1 54导通。因此，如图8和图9所示操作PRU并且串联连接到电容器C2 502的电阻分量在任何情况下都不大。也就是说，在上述两种情况下谐振器的状态几乎相同，并且因此天线电流保持恒定。据此，无论开关器件M1 54导通还是关断，允许PTU稳定地操作的条件都能保证，并且因此天线电流不会如图3所示显著改变，并且EMI不受开关器件M1 54的驱动频率的影响。据此，EMI滤波器易于设计。
在正常操作期间，PRU如图6和图7所示操作，并且因此当二极管D1 521导通时，整流器输入电压ACIN几乎与正向电压和输出电压VOUT之和相同。当使用普通二极管时，正向电压约为0.7V，当使用肖特基结二极管时，正向电压约为0.3V。因此，整流器输入电压ACIN可以与输出电压VOUT基本上相同。当开关器件M1 54导通以减小输出电压VOUT时，整流器输入电压ACIN几乎与地电压相同。因此，在任何情况下，整流器输入电压ACIN都不会过度地高于输出电压VOUT。据此，能够承受耐压例如输出电压VOUT的器件可以用作开关器件M1 54，并且因此不必使用能够承受超过所需电压的过电压的器件。
在图8和图9中，如果当开关器件M1 54导通时电容器C1 501和C2 502的电容相同，则电流I1和电流I2几乎相同。也就是说，只有一半的天线电流流过开关器件M1 54。整个天线电流流过图4中的开关器件N1 410，然而根据本发明只有一半的天线电流流过开关器件。如果当开关器件M1 54导通，导通电阻器为Ron，天线的峰值电流为Ip并且电流是正弦波形式时，那么可以通过下面的等式2表示导通电阻器Ron的功耗。
[等式2]
如等式2所示，功耗可以降低至当整个电流流过开关器件N1 410时的功耗的大约1/4。当C2＝a×C1时，即当电容器C2 502的电容设定为小于电容器C1 501的电容a倍时(这里，a表示实数)，等式2可以改变为下面的等式3。
[等式3]
也就是说，当实数a增加时，可以进一步降低功耗。类似地，可以减小要向负载提供的电流以对应于功耗的降低，并且因此，当负载消耗的电量小时，可以将a设定为1或更大。
如上所述，本发明中要解决的所有三个问题可以通过在本文中提出的结构来修正。
图10是示出根据本发明的实施方式的包括控制器的PRU的结构的图。
参照图10，与图5的PRU 5相比，PRU 5还包括控制器56。控制器56包括比较器560、用于感测输出电压VOUT的电阻器R1 561和R2 562和参考电压源VREF 563。如果满足条件VOUT×R1/(R1+R2)>VREF，比较器560的输出Vcont为高，且开关器件M1 54导通，并且从而输出电压VOUT减小。据此，输出电压VOUT由(1+R2/R1)×VREF控制。
尽管在这里简要描述了比较器560的结构，但是使得开关器件M1 54能够执行零电压切换的电路或者具有向比较器560添加滞后以防止比较器560以极高速度操作的附加功能的电路可以包括在比较器560中。
图11是示出当负载电流从0到200mA变化时在图10的PRU中控制输出电压VOUT的模拟结果的波形图。
参照图10和图11，进行模拟，其中，当谐振器被设定成以6.78MHz的频率操作时，控制器56被设定成将输出电压VOUT 910调节到5V。如图11所示，尽管负载电流900变为200mA，但输出电压VOUT 910仍被控制为5V。在初始阶段输出电压VOUT 910低的原因是放电的整流电容器CVOUT正在充电。即使当负载电流900改变时，天线电流920也保持恒定。
图12是图10的PRU的开关器件M1的驱动信号的波形图。
参照图10和图12，当通过高电平开关器件控制信号1000导通开关器件M1时，输出电压VOUT 1010减小，并且当输出电压VOUT 1010减小时，通过低电平开关器件控制信号1000关断开关器件M1，输出电压VOUT 1010增加。
图13是示出根据本发明的实施方式的包括整流器和开关器件的受控整流器单元(在下文中被称为“CRU”)的结构的图。
参照图13，整流器和开关器件一起被定义为CRU 1100。在该情况下，整流器可以对应于图5的整流器52并且开关器件可以对应于图5的开关器件M1 54。
在一个实施方式中，CRU 1100包括输入节点IN 1110、输出节点OUT 1120、控制节点CTRL 1130以及连接到地的地节点GND 1140，整流器输入电压ACIN被输入到所述输入节点，整流器输出电压VOUT通过所述输出节点被输出，控制信号被输入到所述控制节点。
图14是示出根据本发明的实施方式的使用两个CRU的自调节整流器(在下文中被称为“SRR”)的结构的图。
参照图14，使用两个CRU 1201和1202可以将图13的CRU修改为图14的SRR。第一控制信号Vcont1 1211被提供给第一CRU 1201，并且第二控制信号Vcont2 1212被提供给第二CRU 1202。
当第二控制信号Vcont2 1212处于高电平时，SRR的操作与图13的CRU的操作没有显著不同。然而，当Vcont 1 1211＝Vcont 2 1212＝0时，电容器C1 1221和C2 1222都可以用作用于向输出提供能量的器件，从而可以提供更多的能量。据此，当C1 1221＝C2 1222时，可以以三种方式控制天线能量，例如，可以提供整个天线能量、可以提供一半的天线能量或者可以不提供天线能量。然而，在该情况下，谐振频率由电容器C1 1221和C2 1222的电容以及电感器LRX 1232的电感确定。
图15是示出根据本发明的实施方式的包括N个CRU的SRR的结构的图。
参照图15，当使用N个CRU 1300-1，1300-2，……，1300-N-1和1300-N(这里，N表示正整数)时，谐振频率由电容器Cs 1310的电容和电感器LRX 1320的电感确定，并且Cs/N电容器连接到CRU 1300-1，1300-2，……，1300-N-1和1300-N。控制电压Vcont 1，Vcont2，……，Vcont(N-1)和Vcont(N)分别施加到CRU 1300-1，1300-2，……，1300-N-1和1300-N。在该情况下，如果控制电压Vcont 1＝H并且控制电压Vcont 2至Vcont(N)＝L，那么提供给负载的能量是1/N，并且每当控制电压Vcont 2至Vcont(N)中的每一个变高时，要向负载提供的电流增加1/N。据此，可以更精确地控制输出电压VOUT。
图16是示出图15的SRR的结构的图，其中分布有2N个电容器。
参照图16，当电容器Cs 1400以2N形式分布时(这里，N表示正整数)，可以由少量器件精细地控制要向负载提供的电流。在该情况下，电容器的总电容是Cs，如图15所示，并且谐振器频率由电容器Cs 1400的电容和电感器LRX 1410的电感确定。
图17是示出根据本发明的实施方式的包括全波整流器的SRR的结构的图。
参照图5、图15和图16，天线的一个端子处于地电位，并且因此可以理解，基本上，半波整流器操作与控制功能相结合。控制功能和半波整流器操作的结合可以以全波整流器的形式实施。例如，如图17所示，可以通过添加CRU-0 1500并将天线LRX 1510的另一个端子连接到CRU-0 1500的输入端子来实现全波整流器。
当如上所述实现全波整流器时，可以向负载提供更多的电力，并且因此可以控制控制电压Vcont 0至Vcont(N)以选择性地控制到负载的期望电流。在该情况下，连接到CRU-1 1520-1，CRU-2 1520-2，……，CRU-(N-1)1520-(N-1)和CRU-N 1520-N的电容器的总电容是Cs2 1532并且电容器Cs1 1531串联连接到天线LRX 1510。谐振频率由串联连接到天线LRX 1510的电容器Cs1 1531的电容确定，并且总电容是Cs1||Cs2＝CS1×Cs2/(CS1+CS2)。据此，谐振频率由天线LRX 1510的电感和Cs1 1531||Cs2 1532的总电容确定。
图17示出了SRR的示例，其中电容器被分成2N形式。图17的SRR可以容易地变为图16的SRR。
图18是示出根据本发明的实施方式的包括耦合环形谐振器(CRR)的PRU的结构的图。
参照图18，PRU 5包括谐振器50、控制器56、负载58和CRR 59。CRR 59包括整流器52和开关器件54。
整流器52通过将从谐振器50接收的AC电力转换为DC电力，将整流器输出电压VOUT施加到负载58。开关器件54位于整流器52的后端，并且自调节整流器输出电压VOUT。开关器件54可以包括连接到整流器52的输入端子的第一输出端子、连接到地的第二输出端子以及输入端子，从整流器输出电压VOUT产生的控制信号被输入到所述输入端子。
控制器56通过向开关器件54提供控制信号Vcont来导通或关关断关器件54。例如，当整流器输出电压VOUT增加时，开关器件54通过根据用于导通开关器件54的控制信号阻止从整流器52到负载58的电力供应来减小整流器输出电压VOUT。相反，当整流器输出电压VOUT减小时，开关器件54通过根据用于关断开关器件54的控制信号允许从整流器52到负载58的电力供应来增加整流器输出电压VOUT。据此，整流器输出电压VOUT可以保持恒定。当开关器件54导通时，天线电流被分散，并且因此流过开关器件54的电流小于天线电流。
被配置成控制整流器输出电压VOUT的开关器件54可以与天线分离，并且因此在低压下操作。此外，当开关器件54导通时流过开关器件54的电流被设定为小于天线电流，并且因此可以防止当整个天线电流流过吸收天线电流的开关器件54时开关器件54的效率降低和发热。另外，天线电流可以保持恒定，并且因此EMI不受开关器件54的驱动频率的影响。据此，EMI滤波器易于设计。
以上关于实施方式已经描述了本发明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员明显的是，本发明可以在不脱离其本质特征的情况下以不同的形式实施。据此，在这里阐述的实施方式应该仅被认为是描述性的，而不是为了限制的目的。本发明的范围在所附权利要求中限定而不是在上述描述中限定，并且落入与本发明相同的范围内的所有差异应当被理解为包括在本发明中。

Claims (15)

1.一种无线电力接收单元，包括：
谐振器，其被配置成接收无线电力；以及
自调节整流器单元，
其中，所述自调节整流器单元包括：
整流器，其被配置成通过将从所述谐振器接收的交流AC电力转换为直流DC电力来将整流器输出电压施加到负载；以及
开关器件，其被配置成自调节所述整流器输出电压，所述开关器件位于所述整流器的后端。
2.根据权利要求1所述的无线电力接收单元，其中，所述开关器件包括：
第一输出端子，其连接到所述整流器的输入端子；
第二输出端子，其连接到地；以及
输入端子，从所述整流器输出电压产生的控制信号被输入到所述输入端子。
3.根据权利要求1所述的无线电力接收单元，其中，当所述开关器件导通时，天线电流被分散，并且因此流过所述开关器件的电流小于所述天线电流。
4.根据权利要求1所述的无线电力接收单元，其中，当所述整流器输出电压增加时，所述开关器件接收用于导通所述开关器件的控制信号，并且通过阻止从所述整流器到所述负载的电力供应来减小所述整流器输出电压，以及当所述整流器输出电压减小时，所述开关器件接收用于关断所述开关器件的控制信号，并且通过允许从所述整流器到所述负载的电力供应来增加所述整流器输出电压。
5.根据权利要求1所述的无线电力接收单元，其中，所述开关器件与所述谐振器的电感器分离，并且因此所述开关器件的电压为低。
6.根据权利要求1所述的无线电力接收单元，还包括控制器，所述控制器被配置成根据所述整流器输出电压来导通或关断所述开关器件。
7.根据权利要求6所述的无线电力接收单元，其中，所述控制器包括比较器，所述比较器被配置成通过将参考电压与输出电压进行比较来产生参考电压。
8.根据权利要求1所述的无线电力接收单元，其中，所述谐振器包括：
电感器；
第一电容器，其被配置成直接将电流返回到所述电感器；以及
第二电容器，其被配置成通过经由所述整流器返回电流来向所述负载提供电流，
其中，通过所述开关器件的导通或关断来控制所述第一电容器的电容与所述第二电容器的电容之间的比率，使得所述第一电容器和所述第二电容器的总电容保持恒定。
9.根据权利要求8所述的无线电力接收单元，其中，所述第二电容器的电容是所述第一电容器的电容的a倍，其中a表示大于1的实数。
10.一种无线电力接收单元，包括：
谐振器，包括：
电感器，其一个端子连接到地；
第一电容器，其串联连接到所述电感器；以及
第二电容器，其串联连接到所述电感器并与所述第一电容器并联连接；以及
自调节整流器单元，包括第一受控整流器和第二受控整流器，所述第一受控整流器和所述第二受控整流器被配置成自调节要施加到负载的整流器输出电压，
其中，所述第一受控整流器包括：
第一输入节点，其连接到所述谐振器的所述第一电容器；
第一输出节点，通过所述第一输出节点输出第一整流器输出电压；
第一控制节点，从所述第一整流器输出电压产生的第一控制电压被输入到所述第一控制节点；以及
第一地节点，其连接到地，以及
所述第二受控整流器包括：
第二输入节点，其连接到所述谐振器的所述第二电容器；
第二输出节点，通过所述第二输出节点输出第二整流器输出电压；
第二控制节点，从所述第二整流器输出电压产生的第二控制信号被输入到所述第二控制节点；以及
第二地节点，其连接到地。
11.根据权利要求10所述的无线电力接收单元，其中，所述第一受控整流器和所述第二受控整流器通过调整所述第一电容器的电容与所述第二电容器的电容之间的比率以使得所述谐振器的所述第一电容器和所述第二电容器的总电容保持恒定，来分别控制所述第一整流器输出电压和所述第二整流器输出电压。
12.根据权利要求10所述的无线电力接收单元，其中，所述第一电容器的电容和所述第二电容器的电容相同。
13.根据权利要求10所述的无线电力接收单元，其中，所述第一电容器的电容是所述第二电容器的电容的1/2N，其中，N表示正整数。
14.一种无线电力接收单元，包括：
谐振器，包括：
电感器，其一个端子串联连接到第一电容器并且另一个端子连接到第一受控整流器；
第一电容器，其串联连接到所述电感器；以及
第二电容器，其串联连接到所述电感器和所述第一电容器；以及
自调节整流器单元，包括第一受控整流器和第二受控整流器，所述第一受控整流器和所述第二受控整流器被配置成自调节要施加到负载的整流器输出电压，
其中，所述第一受控整流器包括：
第一输入节点，其连接到所述电感器；
第一输出节点，通过所述第一输出节点输出第一整流器输出电压；
第一控制节点，从所述第一整流器输出电压产生的第一控制电压被输入到所述第一控制节点；以及
第一地节点，其连接到地，以及
所述第二受控整流器包括：
第二输入节点，其连接到所述谐振器的所述第二电容器；
第二输出节点，通过所述第二输出节点输出第二整流器输出电压；
第二控制节点，从所述第二整流器输出电压产生的第二控制信号被输入到所述第二控制节点；以及
第二地节点，其连接到地。
15.根据权利要求14所述的无线电力接收单元，其中，所述第一受控整流器和所述第二受控整流器通过调整所述第一电容器的电容与所述第二电容器的电容之间的比率并保持所述谐振器的所述第一电容器和所述第二电容器的总电容恒定，来分别控制所述第一整流器输出电压和所述第二整流器输出电压。
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