CN113949143A - 反向无线充电 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及反向无线充电。提供了一种用于操作能够发射无线功率并且接收无线功率的功率电路的方法和系统。该方法包括：确定功率电路正在以接收模式操作，并且基于此，具有第一等效电容。该方法还包括：确定功率电路正在以发射模式操作，并且基于此，具有第二等效电容。第一等效电容不同于第二等效电容。

Description

反向无线充电

技术领域

本公开总体涉及无线充电，并且在特定实施例中，涉及一种用于反向无线充电的系统和方法。

背景技术

无线功率系统提供了一种用于在至少两个设备之间进行无线能量传送的方法。发射设备生成电磁场，并且接收设备使用感应耦合接收能量。接收设备将能量存储在电池中或在负载中消耗功率。

能量传送的效率主要取决于发射侧线圈与接收侧线圈之间的耦合因子、线圈的角度、负载或电池的状态、以及发射设备和接收设备的操作温度。

反向无线充电是指使得第一无线功率系统中的接收设备能够充当第二无线功率系统中的发射设备的特征。作为示例，能够进行反向无线充电的第一移动设备一方面可以在被放置在充电垫上时对自身进行充电，并且另一方面可以在第二移动设备被放置在第一移动设备上(或附近)时，为第二移动设备充电。因此，第一移动设备具有能够用作第二移动设备的充电垫的优点。

通常，能够进行反向无线充电的设备使用同一线圈来接收和发射无线能量。包括两个操作模式下的共享线圈的电感电容(LC)储能电路(tank circuit)确定了设备的谐振频率。因为通常针对接收操作模式对设计进行了优化，所以LC储能电路结构的这种刚性降低了发射操作模式期间的耦合因子。

因此，期望一种稳健而可靠的系统和方法，用于在能够进行反向无线充电的设备中改善发射操作模式和接收操作模式下的耦合。

发明内容

第一方面涉及一种操作功率电路的方法。该方法包括：功率电路具有第一模式和第二模式，该第一模式和第二模式分别与在功率电路的线圈处使用感应充电接收功率和发射功率相对应。该方法还包括：确定功率电路正在以第一模式操作，并且基于此，将线圈与功率电路的第一电容器和功率电路的第二电容器的并联耦合进行串联耦合。附加地，该方法包括：确定功率电路正在以第二模式操作，并且基于此，将线圈与第一电容器进行串联耦合并且将第二电容器耦合到参考电位。

在根据第一方面的方法的第一实现方式中，第二模式下的功率电路的储能电路包括与第一电容器串联的线圈。第二模式下的储能电路的等效电容和等效电感分别为约300毫微法和8微亨。

在根据第一方面或第一方面的任何前述实现方式的方法的第二实现方式中，功率电路的谐振频率根据储能电路的等效电感和等效电容来确定。

在根据第一方面或第一方面的任何前述实现方式的方法的第三实现方式中，第二电容器串联耦合到开关。将线圈与第一电容器和第二电容器的并联耦合进行串联耦合包括：设置开关处于闭合位置。

在根据第一方面或第一方面的任何前述实现方式的方法的第四实现方式中，第二电容器串联耦合到开关。将线圈与第一电容器进行串联耦合并且将第二电容器耦合到参考电位包括：设置开关处于断开位置。

在根据第一方面或第一方面的任何前述实现方式的方法的第五实现方式中，第二电容器串联耦合到开关。该开关包括与第二晶体管串联布置的第一晶体管。

在根据第一方面或第一方面的任何前述实现方式的方法的第六实现方式中，确定功率电路是正在以第一模式还是以第二模式操作是根据从外部设备接收的信号。

第二方面涉及一种设备，该设备包括线圈、储能电路、非暂态存储器存储装置和处理器。该线圈被配置为以第一模式和第二模式操作，该第一模式和第二模式分别与使用感应充电接收功率和发射功率相对应。第一模式下的储能电路包括线圈、第一电容器和第二电容器。第二模式下的储能电路包括线圈和第二电容器。该非暂态存储器存储装置包括指令。该处理器与非暂态存储器存储装置通信并且执行指令以：(1)确定线圈正在以第一模式操作，并且基于此，将线圈与第一电容器和第二电容器的并联耦合进行串联耦合，以及(2)确定线圈正在以第二模式操作，并且基于此，将线圈与第一电容器进行串联耦合并且将第二电容器耦合到参考电位。

在根据第一方面的设备的第一实现方式中，第二模式下的储能电路包括与第一电容器串联的线圈。第二模式下的储能电路的等效电容和等效电感分别为约300毫微法和8微亨。

在根据第二方面或第二方面的任何前述实现方式的设备的第二实现方式中，第二电容器串联耦合到开关。将线圈与第一电容器和第二电容器的并联耦合进行串联耦合包括：设置开关处于闭合位置。

在根据第二方面或第二方面的任何前述实现方式的设备的第三实现方式中，第二电容器串联耦合到开关。将线圈与第一电容器进行串联耦合并且将第二电容器耦合到参考电位包括：设置开关处于断开位置。

在根据第二方面或第二方面的任何前述实现方式的设备的第四实现方式中，第二电容器串联耦合到开关。开关包括与第二晶体管串联布置的第一晶体管。

在根据第二方面或第二方面的任何前述实现方式的设备的第五实现方式中，设备是半导体封装。

在根据第二方面或第二方面的任何前述实现方式的设备的第六实现方式中，设备是移动设备、平板电脑、蜂窝电话、移动电源、或电池组。

在根据第二方面或第二方面的任何前述实现方式的设备的第七实现方式中，确定线圈是正在以第一模式操作还是以第二模式操作是根据从外部设备接收的信号。

第三方面涉及一种方法，该方法包括：具有电感电容(LC)储能电路，该电感电容(LC)储能电路被配置为使用LC储能电路的线圈来发射并且接收无线功率，该LC储能电路具有与发射无线功率相对应的第一有效电容以及有效电感，该LC储能电路具有与接收无线功率相对应的第二有效电容以及该有效电感。

在根据第三方面的方法的第一实现方式中，确定LC储能电路是正在发射无线功率还是接收无线功率是根据从外部设备接收的信号。

在根据第三方面或第三方面的任何前述实现方式的方法的第二实现方式中，LC储能电路包括可变电容器，该可变电容器具有与第一有效电容相对应的第一电容值，并且可变电容器具有与第二有效电容相对应的第二电容值。

在根据第三方面或第三方面的任何前述实现方式的方法的第三实现方式中，该方法还包括：向可变电容器提供控制信号，以分别根据发射无线功率或接收无线功率而在第一电容值与第二电容值之间变化可变电容器的电容值。

在根据第三方面或第三方面的任何前述实现方式的方法的第四实现方式中，LC储能电路包括用于发射无线功率并且接收无线功率的线圈。LC储能电路的有效电感与线圈的电感相对应。

第四方面涉及一种方法，该方法包括：具有电感电容(LC)储能电路，该电感电容(LC)储能电路被配置为在发射模式和接收模式下操作，以分别用于发射无线能量和接收无线能量。该方法还包括：将LC储能电路的部件布置为用于发射无线能量。LC储能电路具有有效电感和第一有效电容。并且，该方法还包括：将LC储能电路的部件布置为用于接收无线能量。该LC储能电路具有同一有效电感以及与第一有效电容不同的第二有效电容。

各个实施例可以以硬件、软件或其任何组合来实现。

附图说明

为了更全面地理解本公开及其优点，现在参考以下结合附图的描述，其中

图1是无线功率系统的实施例的简化示意图；

图2是无线功率系统的另一实施例的简化示意图；

图3A是反向可充电设备的实施例的简化框图；

图3B是反向可充电设备的另一实施例的简化框图；

图4是电感电容(LC)储能电路的示意图；以及

图5是操作反向可充电设备的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

本公开提供了可以在广泛多种特定上下文中体现的许多可应用的发明构思。特定实施例仅仅对特定配置进行了说明，并非限制所要求保护的实施例的范围。除非另外指出，否则可以组合来自不同实施例的特征以形成其他实施例。关于实施例中的一个实施例所描述的变化或修改也可以适用于其他实施例。进一步地，应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在本文中做出各种改变、替换和更改。

虽然主要在谐振频率大约为100千赫兹(kHz)和操作频率大约为125kHz的设备的Qi无线接口标准的上下文中对本发明的各个方面进行了描述，但是还应当领会，这些发明方面还可以适用于具有不同的谐振频率和操作频率的任何其他类型的反向无线充电。因此，本公开的实施例可以广泛用于在具有反向无线充电能力的设备中提供共享电感电容(LC)储能电路，该共享电感电容(LC)储能电路可以被最优地配置为在发射模式和接收模式两者下提供目标谐振频率。进一步地，本发明的实施例可以在不符合Qi标准的情况下操作。

通常，能够发射无线能量并且接收无线能量的设备具有用于在发射操作模式和接收操作模式中的每个操作模式下操作的共享LC储能电路。LC储能电路主要包括线圈和电容。设备中线圈的电感取决于(但不同于)典型发射线圈的电感。因为该设备的典型用途是为电池充电或为设备加电，所以LC储能电路的电容被选择为与电感组合提供用于最佳的接收模式操作的谐振频率。因此，因为对应的谐振频率在频谱上偏离了期望频率，所以针对接收模式而优化的共享LC储能电路的结构的刚性在发射模式下提供了弱耦合。

因此，需要一种改进的系统和方法，以克服具有反向无线充电能力的设备中的这些限制。本公开的各个实施例提供一种系统和方法，其为发射操作模式和接收操作模式中的每个操作模式提供了可配置LC储能电路。换句话说，LC储能电路具有针对接收模式而进行优化的第一配置和针对发射模式而进行优化的第二配置。

本公开的各方面提供了一种LC储能电路，该LC储能电路包括开关，该开关用于将第一电容器与第二电容器断开连接或将第一电容器与第二电容器电耦合。因此，该开关提供了对应于接收模式操作的第一配置，其中第一电容器与第二电容器断开连接；以及对应于发射模式操作的第二配置，其中第一电容器与第二电容器并联布置。在另一实施例中，使用可变电容器，该可变电容器具有针对发射模式而进行优化的第一值和针对接收模式而进行优化的第二值。下文对这些和其他细节进行更详细的讨论。

图1图示了无线功率系统100的简化示意图。无线功率系统100包括发射设备110和反向可充电设备120。发射设备110向反向可充电设备120无线地传送功率140，即，反向可充电设备120在图1中以接收模式操作。功率源112在发射线圈116处生成交流电(AC)，该交流电在线圈122处感应磁场。感应的磁场通过互耦在线圈122处感应AC电压。整流器126将AC电压转换为DC电压。调节器130转换来自整流器126的DC电压以匹配用于负载132的期望DC电压。

发射设备110可以是基站，例如，充电垫，该基站向反向可充电设备120提供感应功率。发射设备110包括功率源112、电源侧电容器114、以及发射线圈116。

功率源112是生成供应给发射线圈116的交流(AC)功率的任何设备。在实施例中，发射设备110可以包括DC-AC逆变器以提供AC功率。

发射线圈116可以是环形天线或磁性天线。发射线圈116可以包括物理芯(例如，铁氧体芯)或空气芯，并且可以被实现为天线条带或使用利兹线实现。

电源侧电容器114和发射线圈116组合形成发射LC储能电路118。功率源112驱动发射LC储能电路118，该发射LC储能电路118在发射线圈116处生成电磁场。

反向可充电设备120可以是例如移动设备、平板电脑、蜂窝电话、移动电源、电池组、或其他这样的设备。反向可充电设备120包括可以如图1所示布置(或可以不如图1所示布置)的线圈122、电容器124和128、整流器126、调节器130、以及负载132。反向可充电设备120可以包括图1中未描绘的其他部件，诸如长期存储装置(例如，非易失性存储器等)、非暂态计算机可读介质、一个或多个天线元件、驱动器、解调器、调制器、滤波器电路、以及阻抗匹配电路。

线圈122在特征和结构上与发射线圈116相似，并且与电容器124串联布置，该线圈122与电容器124组合形成LC储能电路123。

整流器126是将交流(AC)电压转换成直流(DC)电压的设备。整流器126可以是任何类型的整流器，诸如具有全波整流或半波整流的低阻抗同步整流器；或有源整流器。图1所示的整流器126是桥式整流器；然而，还可以设想其他类型的整流器。

调节器130是为负载132维持恒定输出电压的设备。调节器130从整流器126接收输入电压。调节器130可以是任何类型的电压调节器，诸如线性调节器(例如，低压降(LDO)线性稳压器)。在一些实施例中，整流器126和调节器130可以是开关模式电源(SMPS)电路的一部分。

电容器128用于减少来自整流器126的调节器130的输入处的任何纹波。电容器128可以被称为平滑电容器或储能电容器。

负载132接收所传送的功率。负载132可以是电荷存储设备，诸如电池。比如，负载132可以是蜂窝电话的电池。

图2图示了无线功率系统200的简化示意图。无线功率系统200包括反向可充电设备120和接收设备210。反向可充电设备120将功率240无线地发射到接收设备210，即，反向可充电设备120在图2中正在以发射模式操作。功率源212在线圈122处生成交流电(AC)，该交流电(AC)在接收线圈222处感应磁场。感应的磁场通过互耦在接收线圈222处感应AC电压。整流器226将AC电压转换为DC电压。调节器230转换DC电压以匹配负载232的期望DC电压。电源212使用例如存储在负载132中的能量在线圈122处提供交流电。

接收设备210可以是例如移动设备、平板电脑、蜂窝电话、移动电源、电池组、或其他这样的设备。在一些实施例中，接收设备210可以是以接收模式操作的第二可反向的充电设备。

接收设备210包括可以如图2所示布置(或可以不如图2所示布置)的接收线圈222、电容器224和228、整流器226、调节器230、以及负载232。接收线圈222、电容器224和228、整流器226、调节器230和负载232与参考图1和反向可充电设备120所讨论的它们的类似命名的对应物相似。接收设备210可以包括图2中未描绘的附加部件，诸如长期存储装置(例如，非易失性存储器等)、非暂态计算机可读介质、一个或多个天线元件、驱动器、解调器、调制器、滤波器电路、以及阻抗匹配电路。

图1中的发射设备110与反向可充电设备120之间的互感主要取决于发射LC储能电路118与LC储能电路123的谐振频率以及取决于发射线圈116与线圈122之间的间距和角度。同样，图2中的反向可充电设备120与接收设备210之间的互感主要取决于LC储能电路123和接收LC储能电路223的谐振频率以及取决于线圈122与接收线圈222之间的间距和角度。

通常，发射LC储能电路118、LC储能电路123和接收LC储能电路223的性能特点取决于与它们的相应设备中的其他集成电路部件的互连。然而，对本公开中的LC储能电路进行单独讨论，并且将其分别概括为发射设备110、反向可充电设备120和接收设备210的主要功率传送元件。

发射线圈116、线圈122和接收线圈222的电感通常取决于它们的绕组和物理尺寸。线圈的绕组通常紧密耦合，并且接收线圈222的内径通常保持在发射线圈116的内径的约75％至100％内，以确保适当的系统性能并且改善耦合。换句话说，接收线圈222的电感主要取决于发射线圈116的电感。

因此，在反向可充电设备120中，线圈122的电感和物理尺寸受到在接收模式下操作所施加的限制的约束。引申开来，LC储能电路123的操作特点受到这些相同限制的约束。

接口标准规定了无线功率传送及其相关功能，并且提供了用于从发射设备到接收设备的适当的功率传送的一定范围的操作频率。

在实施例中，基于发射设备110的目标谐振频率来选择发射LC储能电路118的等效电感和等效电容。如先前所指出的，线圈122的电感取决于发射线圈116的尺寸和值。然后，选择电容器124的值，以在LC储能电路123与LC储能电路118之间提供增强互耦。通常，由于反向可充电设备120的主要操作目标是从发射设备110充电或接收功率，以用于最佳互耦，所以LC储能电路123被设计为用于接收模式操作。

在实施例中，为了在Qi标准内操作，发射LC储能电路118的电容和电感分别为约400毫微法(nF)和约6.3微亨(μH)。因此，发射设备的目标谐振频率为约100千赫兹(kHz)。在该实施例中，线圈122的电感为约8μH，并且电容器124的电容为约500nF，以在无线功率传送中确保最大效率。

通常，发射设备110的操作频率被设置为高于发射LC储能电路118的谐振频率，以允许对所传送的能量的调整和控制水平。因此，在其中发射LC储能电路118被设计为以约100kHz的频率谐振的实施例中，操作频率例如大于110kHz。

在实施例中，发射LC储能电路118的谐振频率为约100kHz，并且发射设备110的操作频率为约125kHz。在该示例性实施例中，操作频率从125kHz朝向100kHz的谐振频率的减小增加了递送到反向可充电设备120的功率。相比之下，操作频率的增加减小了递送到反向可充电设备120的能量。

图2的LC储能电路123包括图1中先前所描述的线圈122和电容器124。接收LC储能电路223包括电容器224和接收线圈222。

储能电路的谐振频率(f)可以使用以下等式估算：

其中L是储能电路的电感，并且C是储能电路的电容。

应当领会，可以通过诸如(例如在试验台上的)经验观察的其他手段来确定部件的值和谐振频率。

在其中线圈122的电感为约8μH且电容器124的电容为约500nF的实施例中，LC储能电路123在发射模式下的谐振频率为约80kHz左右，其是在频谱内从100kHz的期望谐振频率的大致20％的移位。

由于接收设备210的接收LC储能电路223可以被设计为与约100kHz的Qi标准兼容，所以谐振频率的偏移减少了互耦，从而导致无线功率系统200的功率传送效率降低并且充电时间增加。

本公开的各个实施例提供了通过提供可以在发射操作模式和接收操作模式中的每个操作模式下单独配置的储能电路来改善反向可充电设备120中的互耦的解决方案。

图3A图示了反向可充电设备300的实施例的简化框图。反向可充电设备300可以在无线功率系统100或200中用于代替反向可充电设备120。反向可充电设备300有利地包括LC储能电路310，LC储能电路310可以选择性地被配置用于发射模式或接收模式下的操作。

除了线圈122之外，LC储能电路310还包括与电容器302串联布置的开关306。串联开关306和电容器302与电容器304并联布置。开关306从处理器320接收控制信号以将电容器302与LC储能电路310电耦合或断开连接。电容器302被示为单个电容器，但是在实施例中，电容器302可以包括彼此串联或并联布置的一个或多个电容器。

处理器320可以是例如微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、或专用集成电路(ASIC)。反向可充电设备300被示出为具有单个处理器；然而，在一些实施例中，可以包括多个处理器，并且本文中归因于处理器320的各种功能可以分布在这些多个处理器上。

存储器330可以被配置为存储数据、程序、固件、操作系统和其他信息，并且使该数据、程序、固件、操作系统和附加信息可以被处理器320访问。存储器330可以包括任何类型的非暂态系统存储器，诸如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、只读存储器(ROM)、或其组合。在实施例中，存储器330可以包括在启动时使用的ROM、以及在执行程序的同时使用的用于程序、固件和数据存储的DRAM。存储器330可以包括例如以下各项中的一项或多项：固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、可移除存储器驱动器、或光盘驱动器。

处理器320基于反向可充电设备120的操作模式来提供控制信号以闭合或断开开关306。当开关306处于闭合位置时，LC储能电路310的等效电容为电容器302和304的电容值的总和。相反，当开关306处于断开位置时，LC储能电路310的等效电容等于电容器304的电容。

LC储能电路310的等效电容可以使用以下等式近似确定：

其中C、f和L分别为LC储能电路310的等效电容、电感和谐振频率。

在其中储能电路的谐振频率在发射模式下被期望为大约100kHz并且线圈122的电感为约8μH的实施例中，LC储能电路310的等效电容为约300nF。在这种实施例中，由于LC储能电路310的等效电容期望为大约500nF以在接收模式下确保最大效率，所以电容器304和302的电容值分别为大约300nF(如所计算的)和200nF(例如，500nF-300nF)。在该实施例中，在接收模式下，开关306处于闭合位置，以为LC储能电路310提供大约500nF的等效电容。并且，在发射模式下，开关306处于断开位置，以为LC储能电路310提供大约300nF的等效电容。

因此，通过分别在LC储能电路310内将电容器302与电容器304电耦合和解耦，LC储能电路310可以提供与发射设备110和接收设备210的更好耦合。选择性断开连接或电耦合为LC储能电路310提供适合于反向可充电设备120的操作模式的谐振频率。

应当指出，开关306被示为与电容器302串联布置；然而，在一些实施例中，开关306可以与电容器304串联布置。在这种实施例中，开关306处于闭合位置以用于接收模式操作，并且开关306处于断开位置以用于发射模式操作。并且，针对该修改的操作适当选择电容器304和302的值。

本文中提出的等效电容值是示例性值，并且可以针对任何期望谐振频率确定适当数字。

图3B图示了反向可充电设备350的另一实施例的简化框图。与反向可充电设备300相似，反向可充电设备350可以在无线功率系统100或200中用于代替反向可充电设备120。反向可充电设备350有利地包括LC储能电路360，LC储能电路360可以被配置用于发射模式或接收模式下的操作。

LC储能电路360包括线圈122和可变电容器362。可以使用来自处理器320的信号对可变电容器362进行调整。在实施例中，可变电容器被设置为以第一电容值操作以在发射模式下提供谐振频率。在该实施例中，可变电容器被配置为在接收模式下以第二电容值操作。

在示例性实施例中，在发射模式下，线圈122具有约8μH的电感值，并且可变电容器362具有约300nF的电容值。在示例性实施例中，可变电容器362在接收模式下具有约500nF的电容值。

图4图示了LC储能电路310的示例性示意图。LC储能电路包括线圈122、电容器302和304、以及开关306。开关306包括电阻器404和406、电容器408、开关400、以及晶体管410和412。

图4中图示的、表示图3A的开关306的示例性电路是非限制性的，并且设想了具有类似操作特点的其他电路。

晶体管410和412被布置为背对背晶体管，其中晶体管410的漏极端子与晶体管412的源极端子电耦合。晶体管412的源极端子电耦合到电容器302。晶体管412的漏极端子与电容器302电耦合。每个晶体管410和412的栅极电耦合到处理器320。

每个晶体管410和412的栅极电耦合到晶体管410的源极，该源极可以通过开关400电耦合到参考接地，以减少发射模式下反向可充电设备处的泄漏。在实施例中，开关400电耦合到参考电压，并且不一定是参考接地，该参考电压比开关的电耦合到电阻器404的端子具有更小的电压电位。处理器320电耦合到晶体管400、晶体管412的栅极和开关400。处理器320提供信号V_SIG1以激活或去激活晶体管410和412以及开关400。开关400电耦合到处理器320，并且根据从处理器320接收的信号V_SIG2在断开模式与闭合模式之间转换。

在与反向可充电设备120处于发射模式相对应的实施例中，开关400处于断开位置，并且晶体管410和晶体管412被去激活。在该实施例中，LC储能电路310的等效电容近似等于电容器304的电容的值。

在示例性实施例中，线圈122的电感值为大约8μH，并且电容器304的电容值为大约300nF。因此，在该示例性实施例中，LC储能电路310在发射模式下的电容值为300nF。在对应于10V的操作电压和125kHz的操作频率的以及负载为10ohm的操作环境中，LC储能电路310的电容从典型500nF到300nF的调整在发射模式下提供了从约8瓦(W)到约12.7W的大约60％的功率传送增加。

在其中反向可充电设备120处于接收模式的实施例中，开关400处于闭合位置，并且晶体管410和晶体管412被激活。在该实施例中，LC储能电路310的等效电容近似等于电容器302和304的电容的总和。

在示例性实施例中，线圈122的电感值为约8μH，并且电容器302和304的电容值分别约为300nF和200nF。因此，在该示例性实施例中，LC储能电路310在接收模式下的电容值为500nF。当LC储能电路310的电容在接收模式下保持在优选的500nF范围内时，除了通过开关306内的泄漏丢失的较少且可忽略不计的能量的数量之外，功率传送保持相对不变。

图5图示了如可以由反向可充电设备120执行的用于操作LC储能电路的方法500的实施例的流程图。在步骤510处，处理器320确定反向可充电设备120是正在以对应于从发射设备110接收无线能量的第一模式操作还是以对应于向接收设备210发射无线功率的第二模式操作。在实施例中，关于设备是正在以第一模式还是以第二模式操作的确定是响应于从外部设备(诸如发射设备110或接收设备210)接收的信号。在实施例中，该信号是由外部设备生成的电磁场。在其他实施例中，该信号是从外部设备接收的通信信号，诸如近场通信。

在步骤520处，处理器320将LC储能电路310布置为在接收模式下操作。在实施例中，处理器320激活开关306以在LC储能电路310中将线圈122与电容器302和304的并联配置串联布置。在另一实施例中，处理器320激活可变电容器362以提供对应于接收模式下的正确操作的第一电容值。

在步骤530处，处理器320将LC储能电路310布置为在发射模式下操作。在实施例中，处理器320对开关306去激活以在LC储能电路310中将线圈122与电容器302串联布置，并且与电容器304断开连接。在另一实施例中，处理器320激活可变电容器362以提供对应于在发射模式下的适当操作的第二电容值。

应当指出，并不是绝对要求图5所示的步骤的次序，因此原则上，可以不按照所图示的次序执行各种步骤。此外，可以跳过特定步骤，可以添加或替换不同步骤，或者可以在单独应用中执行选定步骤或步骤组。

在本说明书中，当提及限定诸如术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等之类的绝对位置或诸如术语“上方”、“下面”、“上部”、“下部”等之类的相对位置的术语或参考限定诸如“水平”、“竖直”等之类的方向的术语时，它是指图纸的方位。除非另有说明，否则在本文中使用术语“大约”、“基本上”、“约”和“约为”来表示所讨论的该值的正负10％，优选地，正负5％的公差。

除非另有说明，否则当提及电连接在一起的两个元件时，这意味着该元件直接连接，除了导体以外没有中间元件。当提及电耦合在一起的两个元件时，这意味着这两个元件可以直接耦合(连接)或经由一个或多个其他元件耦合。

尽管已经详细描述了说明书，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变、替换和更改。在各个附图中，相同的元件用相同的附图标记表示。而且，本公开的范围并不旨在限于本文中所描述的特定实施例，因为本领域普通技术人员将根据该公开中容易领会到当前存在或稍后要开发的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤可以执行与本文中所描述的对应实施例基本上相同的功能或达到与其基本上相同的结果。因而，所附权利要求旨在将这样的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包括在它们的范围之内。

因而，说明书和附图要仅被视为如由所附权利要求书限定的本公开的图示，并且设想涵盖落入本公开的范围内的任何和所有修改、变型、组合或等同物。

Claims (21)

1.一种操作功率电路的方法，所述方法包括：

具有第一模式和第二模式，所述第一模式和所述第二模式分别对应于在所述功率电路的线圈处使用感应充电接收功率和发射功率；

确定所述功率电路正在以所述第一模式操作，并且基于此，将所述线圈与所述功率电路的第一电容器和所述功率电路的第二电容器的并联耦合进行串联耦合；以及

确定所述功率电路正在以所述第二模式操作，并且基于此，将所述线圈与所述第一电容器进行串联耦合并且将所述第二电容器耦合到参考电位。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二模式下的所述功率电路的储能电路包括与所述第一电容器串联的所述线圈，其中所述第二模式下的所述储能电路的等效电容和等效电感分别为约300毫微法和8微亨。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述功率电路的谐振频率根据所述储能电路的等效电感和等效电容来确定。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电容器串联耦合到开关，其中将所述线圈与所述第一电容器和所述第二电容器的所述并联耦合进行串联耦合包括：将所述开关设置为处于闭合位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电容器串联耦合到开关，其中将所述线圈与所述第一电容器进行串联耦合并且将所述第二电容器耦合到参考电位包括：将所述开关设置为处于断开位置。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电容器串联耦合到开关，所述开关包括与第二晶体管串联布置的第一晶体管。

7.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述功率电路是正在以所述第一模式还是以所述第二模式操作是根据从外部设备接收的信号。

8.一种设备，包括：

线圈，被配置为以第一模式和第二模式操作，所述第一模式和所述第二模式分别对应于使用感应充电接收功率和发射功率；以及

储能电路，所述储能电路在所述第一模式下包括所述线圈、第一电容器和第二电容器，并且所述储能电路在所述第二模式下包括所述线圈和所述第二电容器；

非暂态存储器存储装置，包括指令；以及

处理器，与所述非暂态存储器存储装置通信，其中所述处理器执行所述指令以：

确定所述线圈正在以所述第一模式操作，并且基于此，将所述线圈与所述第一电容器和所述第二电容器的并联耦合进行串联耦合，以及

确定所述线圈正在以所述第二模式操作，并且基于此，将所述线圈与所述第一电容器进行串联耦合并且将所述第二电容器耦合到参考电位。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二模式下的所述储能电路包括与所述第一电容器串联的所述线圈，其中所述第二模式下的所述储能电路的等效电容和等效电感分别为约300毫微法和8微亨。

10.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二电容器串联耦合到开关，其中将所述线圈与所述第一电容器和所述第二电容器的所述并联耦合进行串联耦合包括：将所述开关设置为处于闭合位置。

11.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二电容器串联耦合到开关，其中将所述线圈与所述第一电容器进行串联耦合并且将所述第二电容器耦合到参考电位包括：将所述开关设置为处于断开位置。

12.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二电容器串联耦合到开关，所述开关包括与第二晶体管串联布置的第一晶体管。

13.根据权利要求8所述的设备，其中所述设备是半导体封装件。

14.根据权利要求8所述的设备，其中所述设备是移动设备、平板电脑、蜂窝电话、移动电源、或电池组。

15.根据权利要求8所述的设备，其中确定所述线圈是正在以所述第一模式操作还是以所述第二模式操作是根据从外部设备接收的信号。

16.一种方法，包括：

具有电感电容LC储能电路，所述LC储能电路被配置为使用所述LC储能电路的线圈来发射和接收无线功率，所述LC储能电路具有与发射无线功率相对应的第一有效电容和有效电感，所述LC储能电路具有与接收无线功率相对应的第二有效电容和所述有效电感。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：根据从外部设备接收的信号来确定所述LC储能电路正在发射无线功率还是正在接收无线功率。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述LC储能电路包括可变电容器，其中所述可变电容器具有与所述第一有效电容相对应的第一电容值，并且其中所述可变电容器具有与所述第二有效电容相对应的第二电容值。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述方法还包括：向所述可变电容器提供控制信号，以分别根据发射无线功率或接收无线功率而在所述第一电容值与所述第二电容值之间变化所述可变电容器的电容值。

20.根据权利要求16所述的方法，其中所述LC储能电路包括用于发射无线功率和接收无线功率的线圈，其中所述LC储能电路的所述有效电感对应于所述线圈的电感。

21.一种方法，包括：

具有电感电容LC储能电路，所述LC储能电路被配置为在发射模式和接收模式下操作，以分别用于发射无线能量和接收无线能量；

将所述LC储能电路的部件布置用于发射无线能量，其中所述LC储能电路具有有效电感和第一有效电容；以及

将所述LC储能电路的部件布置用于接收无线能量，其中所述LC储能电路具有同一有效电感和不同于所述第一有效电容的第二有效电容。

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