CN112335152A - 电子设备 - Google Patents

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金文永
姜正一
崔申旭
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Abstract

一种电子设备包括电力传输模块和控制器，其中，所述电力传输模块被配置为向电力接收器无线地传输电力，所述控制器被配置为基于从所述电力传输模块施加于所述电力接收器的电压来控制所述电力接收器传输电力。

Description

电子设备
技术领域
与实施例一致的设备和方法涉及一种电子设备，并且更具体地涉及一种通过无线电力传输接收电力的电子设备。
背景技术
随着技术的发展，已经开发了许多不同种类的家用电子设备，并且家用电子设备的数量正在上升。通常，家用电子设备的电线和电缆会缠结在一起。因此，当针对靠近放置的家用电子装置提供许多电线和电缆时，可能会出现用户沮丧、视觉上不美观和增加的火灾危险。
因此，已经提出了通过无线电力传输系统接收电力的无绳电视(TV)。因此，可省略无绳TV的至少一些电线和电缆。
无线电力传输系统包括无线地发送商用电力的发送器，以及将从发送器无线地接收到的电力传输到诸如显示器的负载的接收器。
除了发送器和接收器之外，通常应用于TV和其他电子设备的无线电力传输系统可包括用于将来自接收器的信息反馈回到发送器的元件，使得电力可被正确地传输到负载。
因为有线反馈控制在结构上不能用于无线电力传输系统，所以通过Wi-Fi、蓝牙或另一无线通信模块来执行反馈控制。
发明内容
技术问题
然而，因为应当考虑通信或计算延迟，所以难以设计出用于反馈控制的无线通信模块，并且当发生通信故障时，可能由于没有正确地执行反馈而无法正常地向电子设备供电。
此外，因为在发送器和接收器两者处另外提供了用于反馈控制的单独的无线通信模块，并且接收器还需要用于向无线通信模块供应待机电力的电池电力，因此出现了增加成本的问题。
解决方案
本公开的一个方面是提供一种在无需单独的反馈设备的情况下通过无线电力传输稳定地接收电力的电子设备。
此外，本公开的一个方面是提供一种电子设备，其中，所述电子设备即使在通过无线电力传输同样地传输消耗电力的同时供应具有低电平的电压，也可防止电流应力增加。
此外，本公开的一个方面是提供一种通过感测发送器和接收器的接近度来执行无线电力传输的电子设备。
此外，本公开的一个方面是提供一种电子设备，其中，所述电子设备支持发送器与接收器之间的自动对准，或者即使发送器与接收器部分地未对准也能够实现无线电力传输。
根据本公开的实施例，提供了一种电子设备，包括：电力传输模块，被构造为附接到所述电子设备的主体，并且被配置为接收交流(AC)电力并向所述电子设备无线地传输电力，其中，所述电力传输模块包括被配置为以与谐振频率相应的预设范围的操作频率进行操作的初级谐振器；电力接收器，包括被配置为与所述初级谐振器进行谐振并从所述电力传输模块无线地接收电力的次级谐振器；以及控制器，被配置为基于电压大于或等于从所述电力传输模块施加于所述电力接收器的预设电平，控制所述电力接收器向所述电子设备传输电力。
所述预设范围的所述频率可与基于所述谐振频率的扩展频谱的扩展频带相应。
所述初级谐振器和所述次级谐振器可包括LLC谐振转换器。
所述电力传输模块可包括：逆变器，被配置为以所述预设范围的所述频率进行操作并将电力传输到所述初级谐振器；以及设置部，被配置为向所述逆变器输出用于设置所述操作频率的信号。
所述逆变器可包括多个开关装置，其中，所述多个开关装置被配置为基于从所述设置部输出的所述信号来执行开关切换操作，并且基于所述开关切换操作控制所述初级谐振器进行谐振。
所述设置部可被配置为检测所述初级谐振器的谐振电流，并且基于检测到过电流大于或等于预设电平控制停止所述逆变器的操作。
所述电力传输模块还可包括：输入部，被配置为通过调节功率因数将所述AC电力转换为直流(DC)电力，并且将所述DC电力输出到所述逆变器。
所述电力接收器可包括：整流单元，被配置为将从所述电力传输模块的初级谐振器接收到的AC电力转换为将被供应给电子设备的直流(DC)电力。
所述控制器可包括：检测器，被配置为检测从整流单元输出的电压；以及开关，被配置为基于从整流单元输出的电压大于或等于预设电平，执行开关切换。
所述初级谐振器和所述次级谐振器分别被设置在所述电力传输模块的外部壳体和所述电子设备的所述主体内部的相对位置处。
所述电力传送模块还可以包括：操作检测器，被配置为检测所述次级谐振器是否被设置在与所述初级谐振器相对的位置处。
所述操作检测器可以包括磁性开关或光传感器的光接收元件。
所述电力传输模块和所述电力接收器中的每一个可包括：位置对准构件，被配置为当所述电力传输模块被安装到所述主体时使所述初级谐振器与所述次级谐振器之间的相对位置在预设范围内。
所述位置对准构件可包括磁体。
所述初级谐振器和所述次级谐振器中的每一个可包括芯和布线，并且所述初级谐振器和所述次级谐振器中的一个包括比所述初级谐振器和所述次级谐振器中的另一个的芯更大的芯。
发明的有益效果
如上所述，本公开的电子设备以与谐振频率相应的预设频率进行谐振，并且在无需单独的反馈设备的情况下基于无线电力传输稳定地供应电力，从而具有电路易于设计和制造成本降低的优点。
此外，根据本公开，当将被施加于电力接收器的电压大于或等于预设电平时，电力被传输到电子组件，从而具有这样的效果：即使在通过无线电力传输同样地传输消耗电力的同时供应具有低电平的电压，也可防止电流应力增加。
此外，根据本公开，操作检测器被设置在电力传输模块和电力接收器中，并且当电力传输模块与电力接收器相互检测到彼此的存在时，执行无线电力传输，从而防止由于故障引起的浪费的电力消耗或故障。
此外，根据本公开，用于自动对准的位置对准构件被设置在电力传输模块和电力接收器中，从而使得发送器与接收器之间的电力传输变得容易，并且提高了用户的便利性。
此外，根据本公开，初级谐振器和次级谐振器被设计为尺寸不同，从而具有这样的效果：即使可能存在未对准，也能够进行无线电力传输。
附图说明
根据以下结合附图对实施例的描述，上述和/或各方面将变得显而易见并且更容易理解，其中：
图1示出根据本公开的实施例的电子设备；
图2和图3是根据本公开的实施例的电子设备的框图；
图4和图5示出根据本公开的实施例的被设置在电子设备中的谐振器的示例；
图6是示出根据本公开的实施例的被应用于电子设备的LLC谐振转换器的示例的电路图；
图7是示出LLC转换器的电压增益的曲线图；
图8、图9和图10是用于描述电压电平根据距图6的LLC谐振转换器中的谐振器的距离变化的示图；
图11是示出根据本公开的实施例的被设置在电子设备中的控制器的配置的示图；
图12示出图11的控制器的电路图的示例；
图13是示出根据本公开的实施例的被设置在电子设备中的控制器的配置的示图；
图14是示出根据本公开的实施例的被设置在电子设备中的发送器过电流检测器的配置的示图；
图15是示出根据本公开的实施例的从电子设备中的初级谐振器发出的磁通量的示图；
图16和图17是示出根据本公开的实施例的电子设备中的包括操作检测器的发送器和接收器的示图；
图18、图19和图20是示出根据本公开的实施例的电子设备中的发送器和接收器被设置有位置对准构件的示例的示图；
图21示出根据本公开的实施例的根据被设置在电子设备中的初级谐振器和次级谐振器的结构的磁通量的变化；以及
图22示出根据本公开的实施例的电力传输模块和电力接收器被应用于显示设备的示例。
具体实施方式
下面，将参照附图详细描述实施例。在附图中，相同的数字或符号表示具有基本相同功能的相同元件，并且为了描述的清楚和方便，每一个元件的尺寸可能被夸大。然而，以下实施例中示出的配置和功能不被解释为限制本公开以及关键配置和功能。在以下描述中，将省略关于公知功能或特征的细节以避免模糊本公开的实施例。
在以下实施例中，术语“第一”、“第二”等仅被用于将一个元件与另一个元件区分开，并且除非上下文另有提及，否则单数形式意在包括复数形式。在以下实施例中，应当理解的是，术语“包含”、“包括”、“具有”等不排除存在或添加一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、组件或特征、数字、步骤、操作、元件和组件的组合。另外，“模块”或“部分”可执行至少一个功能或操作，可通过硬件、软件或硬件和软件的组合被实现，并且可被集成到至少一个模块中。在本公开中，多个元件中的至少一个不仅指所有多个元件，而且指不包括其他元件的多个元件中的每一个及其组合。
图1示出根据本公开的实施例的电子设备。
如在图1中所示出的，根据本公开实施例的电子设备包括主体10和电力传输模块100，其中，主体10包括诸如显示器(参见图2中的“400”)等的电子组件(或电子装置)，电力传输模块100可被安装到主体10或者从主体10被拆卸，并且接收交流(AC)电力并将AC电力无线地传输到主体10。
电力传输模块100具有用于以可拆卸地安装到主体10的背面的支架形式形成外观的壳体，并且通过房屋、办公室等的墙壁接收AC电力。电力传输模块100的壳体内部设置有用于接收AC电力并将接收的AC电力无线传输到主体10的元件。
根据本公开的前述实施例，电力传输模块100用作用于向装置的主体10提供无线电力传输的电力发送器(在下文中，被称为发送器或传输终端)。
参照图1和图2，主体10包括用于通过无线电力传输从电力传输模块100(即，电力发送器)接收电力的电力接收器(参见图2中的“200”)(在下文中，被称为接收器或接收终端)。电力接收器200被安装在框架(即，形成主体10的外观的壳体)的内部或外部。
根据实施例，如在图1中所示出的，电子设备包括用于基于从广播站或提供将在TV上显示的信号的任何其他源的发送器接收到的广播信号、广播信息或广播数据中的至少一个来处理广播图像的显示设备(诸如，电视(TV))。
显示设备可例如无线地接收从广播站发送的射频(RF)信号(即，广播信号)。为此，显示设备100可包括用于获得广播信号的天线，以及用于调谐到针对广播信号的每一个单独频道的调谐器。可通过地波、电缆、卫星等在显示设备200中接收广播信号，并且本公开中的信号源不限于广播站。换句话说，机顶盒、用于光盘(诸如，蓝光或数字多功能盘等)的播放器等能够收发或转发数据的任何设备或站可被包括在本公开的信号源中。
可通过与在电子设备中接收的信号的类型相应的各种方法、协议和标准来配置所述信号，并且例如，可基于高清晰度多媒体接口(HDMI)、复合视频、分量视频、超级视频、建筑设计师协会(SCART)等通过有线接收图像信号。此外，显示设备100可通过Wi-Fi、Wi-Fi直连、蓝牙等无线通信无线地接收图像信号。
根据实施例，由显示设备实现的电子设备可作为智能TV或互联网协议(IP)TV进行操作。智能TV是指这样的TV：能够实时获得并显示广播信号，具有web浏览功能，使得在实时显示广播信号的同时可通过互联网搜索和消费各种内容，并且为web浏览功能提供方便的用户环境。此外，智能TV可包括开源软件平台，从而向用户提供交互服务。因此，智能TV可向用户提供各种内容，例如，用于通过开源软件平台提供预定服务的应用或小控件。这样的应用或小控件是指用于提供各种服务的应用程序，并且可例如包括用于提供诸如社交网络服务、金融、新闻、天气、地图、音乐、电影、游戏、电子书等的服务的应用。
然而，本公开的电子设备不限于TV等显示设备，但可包括包含以下设备的各种设备或者通常根据接收其操作所必需的电力进行操作的任何类型的设备：移动设备，诸如，智能电话；智能平板，诸如平板计算机等；可穿戴装置，诸如，智能手表、头戴式显示器(HMD)等；个人计算机(PC)，诸如，膝上型计算机或桌上型计算机(或连接到计算机主体的监视器)等。换句话说，能够从电力传输模块100无线地接收电力并且被配置为接收AC电力的任何设备可被包括在本公开的电子设备中。例如，利用来自电力传输模块100的电力对电池进行无线充电的移动设备可被包括在本公开的电子设备中。
在根据本公开的实施例的电子设备中，通过在发送器100处产生以预定频率进行振荡的磁场并且将能量(电力)传输到接收器的电感耦合方法来实现无线电力传输。为此，电力传输模块100包括用于产生磁场的初级谐振器(参见图2中的“110”)，并且主体10的电力接收器200包括用于接收电力的次级谐振器(参见图2中的“210”)。
下面，将参照附图描述根据本公开的实施例的电子设备的详细配置。
图2和图3是根据本公开的实施例的电子设备的框图。
如在图2和图3中所示出的，根据本公开的实施例的电子设备包括被设置在电力传输模块100中的初级谐振器(在下文中，被称为Tx谐振器或发送器谐振器)110以及被设置在主体10的电力接收器200中的次级谐振器(在下文中，被称为Rx谐振器或接收器谐振器)210。初级谐振器110和次级谐振器210构成将电力从发送器100、发送器110传输到接收器200、接收器210的变压器。在本公开中，术语“谐振器”可指初级谐振器110和次级谐振器210中的一个或两个。
图4和图5示出根据本公开的实施例的被设置在电子设备中的谐振器的示例。
如在图4中所示出的，谐振器110包括芯111和布线112(即，缠绕在芯111上的线圈)。对芯111和布线112的材料和形状没有限制。例如，布线112可以是缠绕为具有线圈形状的铜导线。
图4通过示例的方式示出初级谐振器110的平面图和侧视图。次级谐振器210可与图4的初级谐振器110相应。然而，本公开的初级谐振器110和次级谐振器210可以不具有相同的形状。可选地，初级谐振器110和次级谐振器210可被设计或制造为具有不同的形状。
如在图5中所示出的，初级谐振器110的布线112和次级谐振器210的布线212在z轴方向上以预先设计的距离d被间隔开，并且被布置成彼此面对。
初级谐振器110和次级谐振器210被设置为在覆盖它们的它们各自的壳体(即，电力传输模块100的壳体和主体10的壳体)内彼此面对，同时具有按照每一个壳体的厚度被彼此自然间隔开的结构。因此，初级谐振器和次级谐振器自然被彼此间隔开每一个壳体的厚度，从而能够基于谐振进行无线电力传输。
参照图3，电力传输模块100还包括：输入部120，被配置为接收商业电力，即AC电力；逆变器130，被配置为将输入的商用电力转换为能够进行无线电力传输的具有高频的电力信号；以及设置部140，被配置为设置操作频率，使得初级谐振器110可以以与谐振频率相应的预设频率进行操作。
如在图3中所示出的，输入部120可包括功率因数校正器(PFC)121和电容器122，其中，功率因数校正器(PFC)121被配置为通过调节功率因数(PF)将AC电力转换为直流(DC)电力，电容器122被配置为存储从PFC121输出的电力。根据实施例，PFC 121可包括用于从输入的AC电力中滤除噪声的噪声滤波器。
逆变器130将从输入部120输出的DC电力转换为AC电力，使得转换的AC电力可被供应给初级谐振器110。逆变器130由包括多个开关装置的逆变器电路来实现，使得AC电力可响应于它们的开关切换操作而被供应给初级谐振器110。
根据实施例，逆变器130在根据预设频率(即，操作频率)的开环控制下进行操作，使得初级谐振器110和次级谐振器210可彼此进行谐振，从而从初级谐振器110向次级谐振器210供电。这里，可与(稍后将描述的)LLC谐振转换器的谐振频率相应地将预设频率识别为预设范围内的频率或具有固定值的频率。
在根据实施例的电子设备中，LLC谐振转换器(在下文中，被称为LLC转换器)可被用作包括初级谐振器110和次级谐振器210的谐振器。然而，应用于本公开的电子设备的谐振器不限于LLC谐振转换器，但可通过可从LLC谐振转换器推导的各种转换器(例如，反激转换器、正向转换器等)中的一种来实现。
图6是示出根据本公开的实施例的被应用于电子设备的LLC谐振转换器的示例的电路图。图6的电路图是以LLC谐振转换器的形式实现的图3的等效电路。
在图6中所示出的LLC转换器电路包括逆变器530、初级谐振器510、次级谐振器610和整流单元620，其中，逆变器530被配置为将输入部520的DC电力转换为AC电力并将AC电力供应给初级谐振器110，初级谐振器510被配置为基于逆变器530的操作而进行谐振，次级谐振器610被配置为与初级谐振器510进行谐振并从初级谐振器510接收AC电力，整流单元620被配置为对通过次级谐振器610接收到的AC电力进行整流并输出DC电力。
在图6中示出的电路中，输入部520、逆变器530、初级谐振器510、次级谐振器610和整流单元620分别相当于被示出用于根据图3中所示出的本公开实施例的电子设备中的无线电力传输的输入部120、逆变器130、初级谐振器110、次级谐振器210和整流单元220。这里，具有类似名称的元件执行类似的操作，因此将省略冗余的描述。
在具有初级谐振器510和次级谐振器620的谐振器电路中，如在图6中所示出的，应用了包括变压器的谐振电感器LR、磁化电感器Lm和谐振电容器CR的谐振LLC转换器。谐振电感器LR可采用变压器漏电感。
如在图6中所示出的，逆变器530可通过采用两个开关装置(场效应晶体管、FET)的半桥逆变器电路来实现。因此，简单的电路配置足以控制用于无线电力传输的谐振器的操作。
然而，逆变器530不限于在图6中所示出的逆变器，而是可例如通过采用四个或更多个开关装置(FET)的全桥逆变器电路来实现。
通常，LLC转换器具有可根据操作频率的改变而变化的电压增益，并且可基于基波近似通过以下表达式1获得电压增益GDC。
[表达式1]
Figure BDA0002864778540000091
Figure BDA0002864778540000092
在表达式1中，GDC是考虑到包括初级谐振器510和次级谐振器610的变压器的匝数比的总电压增益，并且GAC是LLC谐振转换器的谐振电压增益。FR是谐振电感器LR与谐振电容器CR的谐振频率，并且FS是逆变器530的开关频率。
图7是示出LLC转换器的电压增益的曲线图。
通常，LLC谐振转换器以谐振频率进行操作时GAC为“1”。
在电路被设计之后谐振电感器LR和谐振电容器CR具有固定的值。因此，如在图7中所示出的，在一般操作区域中，当开关频率FS变得更高时，LLC转换器的电压增益减小，并且当开关频率FS变得更低时，LLC转换器的电压增益增加。因此，通过改变逆变器的开关频率FS来调节输出电压。
当前述LLC谐振转换器以接近谐振频率的频率进行操作时，也就是说，当FS/FR接近图7中的“1”时，无论负载R0如何，输出电压增益都是稳定的。
因此，当在图3中所示出的谐振器110和谐振器210也以谐振频率附近的预设频率进行操作时，输出电压增益保持恒定，并且因此在无需单独的反馈设备的情况下将稳定的电力从初级谐振器110一直无线传输到次级谐振器210。
设置部140将用于使初级谐振器110以预设频率进行操作的信号(即，设置信号)输出到逆变器130。
根据实施例，将预设频率识别为与谐振频率相应的预设范围的频率。这里，预设范围可以是基于谐振频率的扩展频谱的扩展频带。例如，设置部140通过应用用于在谐振频率附近稍微晃动的扩展频谱作为预设范围的频率来识别操作频率，从而控制逆变器130的操作。
在这种情况下，因为在谐振频率附近发生频率变化，所以频率变化不会很大程度上影响LLC转换器的操作，但使逆变器130以扩展频率进行操作，从而对改善电磁干扰(EMI)具有预期效果。此外，设置部140控制(例如，增大或减小)操作频率的幅度和占空比，从而使逆变器130的输出电压的纹波衰减。
根据实施例，预设频率被识别为相应于谐振频率的频率不变。
参照图3，被设置在电子设备的主体10中的电力接收器200还包括整流单元220，以将从次级谐振器210接收的AC电力整流为DC电力。
如在图3中所示出的，整流单元220可包括整流器221和电容器222，其中，整流器221用于对次级谐振器210的电流进行整流，电容器222用于平滑通过整流器221的电压。整流器221可由整流电路、整流二极管等来实现。
在整流单元220中进行整流的DC电力被提供给显示器400或其他负载。
参照图3，电子设备包括诸如控制器300和显示器400的负载，其中，控制器300被配置为检测从电力传输模块100施加于电力接收器200的电压，显示器400被配置为基于从电力接收器200供应的电力进行操作。
根据实施例，如在图3中所示出的，控制器300被放置在主体10中。然而，控制器300在根据本公开的电子设备中的位置不限于图3的位置，因此控制器300可例如被放置在电力传输模块100中。
在根据本公开实施例的电子设备中，如上所述，电子设备采用以与谐振频率相应的预设频率进行操作的LLC谐振转换器，从初级谐振器110将恒定电力稳定地供应到次级谐振器210。然而，将被无线传输的电压的电平可根据初级谐振器110与次级谐振器210之间的距离d、初级谐振器110与次级谐振器210之间的对准等而变化。为了在电压的电平变化时保护内部元件，提供了控制器300。
在图6所示的LLC谐振转换器中，输出电压根据谐振器510和610之间的距离而变化。
图8、图9和图10是用于描述电压电平根据距图6的LLC谐振转换器中的谐振器的距离变化的示图。
当图8的初级谐振器510与次级谐振器610之间的距离d在如图5中所示出的z轴方向上增加时，或者当两个谐振器在如图5中所示出的x轴方向和y轴方向中的至少一个方向上未对准时，如在图9中所示出的，初级谐振器510与次级谐振器610的布线之间的耦合减小。
当耦合值(即，图9的耦合系数k)减小时，如在图8所示出的谐振中的漏电感的值增加。这里，无论谐振器510的位置如何，谐振电容器CR都具有固定值，因此初级谐振器510的谐振频率通过增加的漏电感被降低。
在这种情况下，初级谐振器510以预设范围的频率进行操作，因此如在图10中所示出的电压增益(即，输出电压)与操作频率范围内的漏电感的变化相应地减小。输出电压的这种模式也被应用于在根据在图3中所示出的本公开的实施例的电子设备中设置的谐振器110和谐振器210。
初级谐振器110和次级谐振器210由于它们在电力传输模块100和主体10中的壳体而以特定距离被物理地间隔开，并且被安装为在x轴方向和y轴方向上对准。
这里，在初级谐振器110与次级谐振器210之间的z轴方向上的最小距离处获得最高电压增益。理论上，接收器200的电压不会上升到大于设计的电压电平。因此，不需要单独的过电压保护设备。
另一方面，如参照图8至图10所描述的，当发送器100与接收器200之间的距离增加(即，发送器100与接收器200被布置成彼此分开的距离刚好大于外部壳体)时，则操作被控制为减小(即，降低)电压的电平。此外，当初级谐振器110和次级谐振器210未对准时，电压的电平也降低。
在上述情况下，即使从发送器100施加于接收器200的电压的电平降低，也同样保持将被供应的电力。为了即使当将被无线传输的电压的电平降低时也从发送器100将电力一直供应给接收器200，需要增加电流。因此，可能出现装置的电流应力增加到超过必需的问题。
为了解决所述问题，根据本公开的实施例的电子设备包括作为低压保护电路的控制器300。
当从电力传输模块100被传输到电力接收器200的电压大于或等于预设电平时，控制器300控制电力接收器200进行操作并将电力供应给显示器400等电子组件。因此，接收器的装置受到低压保护电路的保护。
图11是示出根据本公开的实施例的被设置在电子设备中的控制器的配置的示图，并且图12示出针对图11的控制器的电路图的示例。
如在图11中所示出的，根据实施例，控制器300包括检测电压的检测器310，以及基于检测到的电压被控制为接通和关断的开关。
检测器310检测整流单元220的输出电压VRX_buffer，并且接通开关320，使得当检测到的电压大于或等于预设电平时，可将电压VRX传输到负载。
如在图12中所示出的，控制器300可通过各种电路来实现以检测电压电平，并且包括基于检测到的电压电平被控制为接通和关断的开关装置。
具体地，检测器310是指包括电阻器和二极管的用于检测电压的电路，其中，通过考虑到待机功率将电阻器Ra和电阻器Rb设计为具有足够高的值。响应于检测到的电压电平而接通和关断的开关320包括各种开关装置，诸如正沟道金属氧化物半导体(PMOS)、负沟道金属氧化物半导体(NMOS)和类似的FET、继电器开关等。
作为示例，在图12中所示出的最顶端的电路中，当由检测器310检测到的电压VRX_buffer大于或等于预设电平时，FET(即，开关320)的栅极接收大于或等于阈值电平的电压，并且因此输出电压VRX。控制器300通过将如上所述输出的电压VRX供应给电子组件(即，显示器400等负载)来控制电力接收器200。
图13是示出根据本公开的另一实施例的被设置在电子设备中的控制器的配置的示图。
在图13中所示出的根据该实施例的控制器300包括电阻器Ra和电阻器Rb、比较器330和DC/DC转换器340，并且当电压VRX大于或等于预设电平时，DC/DC转换器340通过比较器330进行操作，从而具有将电力传输到显示器400或负载的结构。
根据实施例，参照图11至图13描述的控制器300还可执行用于稳定操作的滞后控制。
显示器400可例如通过液晶、等离子体、发光二极管、有机发光二极管、表面传导电子发射器、碳纳米管、纳米晶体等显示器类型而不受限制地不同地来实现。显示器400还可根据其类型包括驱动器作为附加元件。
在本公开中，电子组件(即，显示器400)被描述为从电力接收器200接收电力的负载的示例。然而，电力接收器200可向显示器以及用于在电子设备中执行操作的各种元件(例如，主板等)供电。此外，电力接收器200可向被设置在主体10内部的电池供电，使得可通过无线电力传输对电池充电。
在根据本公开的实施例的前述电子设备中，由电路故障等引起的过电流可在图3中所示出的电力传输模块100(即，发送器)中流动。
根据本公开的实施例的电子设备的电力传输模块100还包括过电流检测器，用于在出现前述过电流时保护逆变器130。
图14是示出根据本公开的实施例的被设置在电子设备中的发送器过电流检测器的配置的示图。
根据实施例，过电流检测器可包括在如在图14所示出的设置部140中，并且检测初级谐振器110的谐振电流，从而基于检测到的电流电平来控制逆变器130的开关装置关断并停止逆变器130的操作。因此，当意外的过电流发生时，装置受到保护。
图14示出过电流检测电路的示例，其中，过电流检测电路用于检测在用于控制逆变器130的设置部140中的谐振器110中流动的电流的电平。过电流检测电路不限于在图14中所示出的示例。例如，可使用诸如使用电阻器的方法等的各种方法来检测谐振电流的电平。
另外，如上所述，在根据本公开实施例的电子设备中，其中，电力传输模块100被可拆卸地安装到主体10的背面，电力传输模块100被完全安装到主体10，使得电力接收器200的次级谐振器210可被置于初级谐振器110周围，然后执行从电力传输模块100到电力接收器200的无线电力传输。
图15是示出根据本公开的实施例的从电子设备中的初级谐振器发出的磁通量的示图。
当电力接收器200的次级谐振器210的芯211未被置于初级谐振器110周围时，从电力传输模块100发出的磁通量辐射到如图15的右侧中所示出的自由空间中。
在这种情况下，当发送器100的初级谐振器110在未执行电力传输的情况下连续进行操作时，初级谐振器110的线圈112的电感减小，并且循环电流的电平增加，从而导致浪费的电力消耗。此外，根据本公开的实施例，基于初级谐振器110与次级谐振器210之间的电感耦合方法的操作不需要任何单独的无线通信设备，因此不是以电力传输为目标但设置有谐振设备的另一设备在位于发送器100附近时可能发生故障。
图16和图17是示出根据本公开的实施例的电子设备中的包括操作检测器的发送器和接收器的示图。
如在图16中所示出的，操作检测器710和操作检测器720被设置在相对的位置处，即，在发送器100与接收器200的相应位置坐标处。
根据实施例，发送器处的操作检测器710可被设置为磁性开关，并且接收器处的操作检测器720可被设置为能够对磁性开关进行操作的磁体或磁性体。当检测到接收器处的操作检测器720的磁性时，发送器处的操作检测器710使逆变器130进行操作，使得电力可从电力传输模块100被传输到电力接收器200。这里，发送器处的操作检测器710的检测结果被发送到设置部140，从而控制逆变器130进行操作。
根据可选的实施例，发送器处的操作检测器710可被设置为光传感器的光接收装置，并且接收器处的操作检测器720可被设置为光传感器的发光装置(例如，发光二极管，LED)。当检测到接收器处的操作检测器720的特定波长时，发送器处的操作检测器710的光接收装置使逆变器130进行操作，使得电力可从电力传输模块100被传输到电力接收器200。这里，发送器处的操作检测器710的检测结果被发送到设置部140，从而控制逆变器130进行操作。
图17示出被设置在发送器处的多个操作检测器711、712、713和714的实施例，因此相对的接收器也包括在相应位置处的多个操作检测器。如在图17中所示出的，在提供了两个操作检测器的情况下，当发送器处的两个操作检测器711、712、713和714都检测到磁性或特定波长时，控制逆变器130进行操作，从而减少操作错误。
因此，当发送器与接收器相互检测到彼此的存在时，执行无线电力传输，从而防止由于故障引起的浪费的电力消耗或故障。
根据本公开，操作检测器的数量、位置、形状等不限于参照图16和图17描述的那些数量、位置和形状。可选地，可使用能够执行切换的各种传感器，以当在相应位置处检测到接收器200时使发送器100进行操作。
在根据本公开的实施例的前述电子设备中，初级谐振器110和次级谐振器210可被精确地对准以精确地彼此面对，以便于发送器与接收器之间的电力传输。当电力传输模块100与电力接收器200的面对区域由于各种原因(例如，由于产品尺寸、增加的材料成本等)而较小时，初级谐振器110与次级谐振器210之间的不良对准可能使得电力传输困难或者可能导致不向显示器400供电的低电压。
图18至图20是示出根据本公开的实施例的电子设备中的设置有位置对准构件的发送器和接收器的示图。
位置对准构件810和位置对准构件820分别被设置在电力传输模块100和电力接收器200中，并且当电力传输模块100被安装到主体10时，位置对准构件810和位置对准构件820可使初级谐振器110与次级谐振器210在预设范围内自动对准。因此，确保了发送器和接收器之间的电力传输，并且提高了用户的便利性。
如在图18中所示出的，位置对准构件810和位置对准构件820被安装在相对的位置，即，发送器100与接收器200的对应位置坐标处。
根据实施例，发送器位置对准构件810与接收器位置对准构件820可分别由具有不同磁极的磁体来实现。这里，电力传输模块100和电力接收器200中的一个或两个可沿上方向、下方向、左方向和右方向移动，使得可通过被置于相应坐标处的位置对准构件810与位置对准构件820之间的吸引来进行x轴和y轴方向上的正确对准。
图19示出用于排列布置发送器位置对准构件811、发送器位置对准构件812、发送器位置对准构件813和发送器位置对准构件814以及接收器位置对准构件821、接收器位置对准构件822、接收器位置对准构件823和接收器位置对准构件824的磁体的各种实施例。
当磁体如在图19的最右侧中所示出的排列布置时，可通过吸引和排斥来确保电力传输模块100与电力接收器200的对准。然而，当需要在电力传输模块100与电力接收器200之间枢转(例如，以90度枢转)时，即使电力传输模块100与电力接收器200相对于彼此枢转，在图19的最左侧中所示出的实施例也可以更好地维持引力。
换句话说，根据本公开实施例的电子设备可根据安装条件选择在图19中所示出的各种实施例中的一个用于发送器100与接收器200之间的自动对准。
然而，位置对准构件810和接收器位置对准构件820的磁体的排列布置不限于在图18和图19中所示出的那些排列布置。可选地，磁体的数量、位置、排列布置等可变化。
当位置对准构件的数量增加时，可改善对准。例如，如在图20中所示出的，多个位置对准构件815可被排列布置在发送器的初级谐振器110外部。在这种情况下，相应的位置对准构件也可被排列布置在接收器的次级谐振器210的外部，以用于第一谐振器110与次级谐振器210的位置对准构件之间的吸引。
在本公开中，位置对准构件的至少一些磁体可由磁体吸引的磁性物质或电磁体代替。此外，可提供AC电机或类似的电动设备，以自动枢转电力传输模块100和电力接收器200中的至少一个，并且将电力传输模块100与电力接收器200对准。
根据可选的实施例，在没有图18至图20描述的自动对准结构的情况下，初级谐振器110和次级谐振器210可被设计为尺寸不同，使得即使初级谐振器110与次级谐振器210未对准，也可平滑地形成磁通量。
图21示出根据本公开的实施例的根据设置在电子设备中的初级谐振器和次级谐振器的结构的磁通量的变化。
在环形线圈的情况下，通常在线圈内部形成磁通量。
如在图21中所示出的，当在x轴或y轴方向上未对准时，因为线圈的有效内部面积减小，所以线圈之间的耦合减小。
然而，如在图21的右侧中所示出的，当谐振器210中的一个大于另一个时，例如，当次级谐振器210的芯211大于初级谐振器110的芯111时，由大的芯211减少线圈匝数，从而增加线圈的内部面积。因此，即使在初级谐振器110和次级谐振器210之间形成未对准，也平滑地形成磁通量，从而促进电力传输并实现无线电力传输。
根据本公开，设计为尺寸不同的初级谐振器110和次级谐振器210不限于在图21中所示出的那些，而是可具有各种结构，只要即使谐振器之间轻微未对准也平滑地形成磁通量即可。
图22示出根据本公开的实施例的电力传输模块和电力接收器被应用于显示设备的示例。
如在图22中所示出的，主体10包括电力接收器200、控制器300和诸如显示器400的负载，其中，电力接收器200包括次级谐振器210和整流单元220。
通过无线电力传输方法，电力接收器200从电力传输模块100接收电力，电力传输模块100包括初级谐振器110、输入部120、逆变器130和设置部140，其中，初级谐振器110与被设置在电力接收器200内部的与次级谐振器210以特定距离d被间隔开。
具体地，当电力传输模块100被安装到主体10时，发送器操作检测器710检测接收器操作检测器720的磁性、波长等，从而将检测结果输出到设置部140。
设置部140控制操作频率以对逆变器130进行操作。因此，初级谐振器110以与谐振频率相应的预设范围的频率进行操作，从而使初级谐振器110与次级谐振器210彼此谐振。这里，为了防止谐振电流大幅增加(即，过冲)，可执行软启动控制。
基于初级谐振器110与次级谐振器210之间的谐振，在次级谐振器210中感应到电力，并且因此电力从电力传输模块100被无线传输到电力接收器200。
控制器300检测从电力传输模块100施加于电力接收器200的电压，并且当检测到的电压大于或等于预设电平时，向电子组件(即，显示器400、主板等负载)供应电力。这里，当电力接收器200的电压大于或等于预设电平时，控制器300首先将电力施加于主板，从而对显示器400的驱动器进行控制。
在执行无线电力传输的同时，电力传输模块100的设置部140检测初级谐振器100的谐振电流，并且在检测到过电流时控制逆变器130关断以保护电路。
尽管已经示出和描述了一些实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变，本公开的范围在所附权利要求及其等同物中被限定。

Claims (15)

1.一种电子设备，包括：
电力传输模块，被构造为附接到所述电子设备的主体，并且被配置为接收交流AC电力并向所述电子设备无线地传输电力，其中，所述电力传输模块包括被配置为以与谐振频率相应的预设范围的操作频率进行操作的初级谐振器；
电力接收器，包括被配置为与所述初级谐振器进行谐振并从所述电力传输模块无线地接收电力的次级谐振器；以及
控制器，被配置为基于电压大于或等于从所述电力传输模块施加于所述电力接收器的预设电平，控制所述电力接收器向所述电子设备传输电力。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述预设范围的所述频率与基于所述谐振频率的扩展频谱的扩展频带相应。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述初级谐振器和所述次级谐振器包括LLC谐振转换器。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述电力传输模块还包括：
逆变器，被配置为以所述预设范围的所述频率进行操作并将电力传输到所述初级谐振器；以及
设置部，被配置为向所述逆变器输出用于设置所述操作频率的信号。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中，所述逆变器包括多个开关装置，其中，所述多个开关装置被配置为基于从所述设置部输出的所述信号来执行开关切换操作，并且基于所述开关切换操作来控制所述初级谐振器进行谐振。
6.根据权利要求4所述的电子设备，其中，所述设置部被配置为检测所述初级谐振器的谐振电流，并且基于检测到过电流大于或等于预设电平控制停止所述逆变器的操作。
7.根据权利要求4所述的电子设备，其中，所述电力传输模块还包括：输入部，被配置为通过调节功率因数将所述AC电力转换为直流DC电力，并且将所述DC电力输出到所述逆变器。
8.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述电力接收器还包括：整流单元，被配置为将从所述电力传输模块的所述初级谐振器接收到的AC电力转换为将被供应给所述电子设备的直流DC电力。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中，所述控制器包括：
检测器，被配置为检测从所述整流单元输出的电压；以及
开关，被配置为基于从所述整流单元输出的电压大于或等于所述预设电平，执行开关切换。
10.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述初级谐振器和所述次级谐振器分别被设置在所述电力传输模块的外部壳体和所述电子设备的所述主体内部的相对位置处。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述电力传输模块还包括：操作检测器，被配置为检测所述次级谐振器是否被设置在与所述初级谐振器相对的位置处。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其中，所述操作检测器包括磁性开关或光传感器的光接收元件。
13.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述电力传输模块和所述电力接收器中的每一个还包括：位置对准构件，被配置为当所述电力传输模块被安装到所述主体时使所述初级谐振器与所述次级谐振器之间的相对位置在预设范围内。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述位置对准构件包括磁体。
15.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述初级谐振器和所述次级谐振器中的每一个还包括芯和布线，并且所述初级谐振器和所述次级谐振器中的一个包括比所述初级谐振器和所述次级谐振器中的另一个的芯更大的芯。
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