CN117375255A - 无线充电发射器及其操作方法 - Google Patents

无线充电发射器及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117375255A
CN117375255A CN202210776283.3A CN202210776283A CN117375255A CN 117375255 A CN117375255 A CN 117375255A CN 202210776283 A CN202210776283 A CN 202210776283A CN 117375255 A CN117375255 A CN 117375255A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
transmitter
capacitor
full
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210776283.3A
Other languages
English (en)
Inventor
曹伟
江登宇
毛欢
高翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NXP BV
Original Assignee
NXP BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NXP BV filed Critical NXP BV
Priority to CN202210776283.3A priority Critical patent/CN117375255A/zh
Priority to EP23168698.1A priority patent/EP4300772A1/en
Priority to US18/328,904 priority patent/US20240006920A1/en
Publication of CN117375255A publication Critical patent/CN117375255A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/60Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4815Resonant converters
    • H02M7/4818Resonant converters with means for adaptation of resonance frequency, e.g. by modification of capacitance or inductance of resonance circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

公开了一种无线充电发射器、控制器和系统。所述发射器包括具有两个全桥输出节点的全桥逆变器,包括发射器电感器和第一电容器的串联布置以及与所述串联布置并联的第二电容器的谐振电路,耦合在所述第二电容器与所述全桥逆变器之间的PI滤波器;其中所述控制器被配置成通过以下操作来测量所述谐振电路的Q因子:控制所述全桥逆变器将输入电压电源连接到所述PI滤波器以向所述谐振电路供应激励脉冲;控制所述全桥逆变器断开连接所述输入电压电源并在所述谐振电路中引发谐振;控制所述全桥逆变器中的开关向所述发射器电感器的第一端提供参考接地;以及测量所述发射器电感器的第二端处的电压的衰减。

Description

无线充电发射器及其操作方法
技术领域
本公开涉及无线充电系统,并且具体地说,涉及无线充电发射器、其对应的控制器以及操作此类控制器和发射器的方法。
背景技术
无线充电系统和解决方案在包括消费型和汽车产品在内的数个应用领域中变得越来越重要。发射器和/或接收线圈附近存在异物可能会明显影响或损害无线充电效率和安全性。至关重要的是能够高效地标识存在或可能存在异物的情景。已知的是使用谐振方法来标识可能会影响充电的异物,这是因为发射器的谐振通常会受到任何可能也会影响充电性能(例如,通过改变发射器与接收器之间的谐振频率和/或耦合水平)的异物的影响。
谐振方法通常直接用于无线充电系统,在所述无线充电系统中,包括发射器电感器线圈和串联电容器的谐振回路直接耦合到全桥逆变器等驱动电路,这是因为串联L-C谐振回路可易于进行谐振。然而,一些无线充电系统通过在串联L-C谐振回路与驱动电路之间包括滤波器而受益。可能希望能够在不使用有损测量电路的情况下对包括此类滤波器的发射器采用谐振方法。
发明内容
根据本公开的第一方面,提供一种控制器,用于:无线充电发射器电路,所述无线充电发射器电路包括具有第一全桥输出节点和第二全桥输出节点的全桥逆变器,包括发射器电感器和第一电容器的串联布置以及与所述串联布置并联的第二电容器的谐振电路,所述无线充电发射器电路另外包括PI滤波器,所述PI滤波器包括所述第二电容器,以及分别耦合在所述第二电容器的第一端和第二端与所述第一全桥输出节点和所述第二全桥输出节点之间的第一滤波器电感器和第二滤波器电感器;其中所述控制器被配置成或用以通过以下操作来测量所述谐振电路的Q因子:控制所述全桥逆变器将输入电压电源连接到所述PI滤波器以向所述谐振电路供应激励脉冲;控制所述全桥逆变器断开连接所述输入电压电源并在所述谐振电路中引发谐振;控制所述全桥逆变器中的开关向所述发射器电感器的第一端提供参考接地;以及测量所述发射器电感器两端的电压的衰减。通过将所述PI滤波器的支路中的仅一者连接到固定电压,可允许所述发射器电感器仅与串联电容器Cser和并联电容器Cpar无阻碍地(freely)谐振。所述PI滤波器中的电感器已与电路有效地断开连接,从而允许不受由于PI滤波器的失真影响的“干净的”无阻碍的谐振,并且可允许基于电压的测量。
根据一个或多个实施例,测量所述发射器电感器两端的电压的衰减包括测量所述发射器电感器的所述第二端处的所述电压的衰减。在其它实施例中,可进行差分测量。测量所述发射器电感器的所述第二端处的所述电压的衰减可包括测量耦合在接地与电源轨之间的电阻分压器的中心节点处的第一电压,所述中心节点通过与第一耦合电阻器串联的第一耦合电容器耦合到所述发射器电感器的所述第二端。
根据一个或多个实施例,所述控制器另外被配置成或用以确定无线充电期间的功率损耗。用于测量谐振信号的测量电路系统还可用于功率损耗测量。具体地说,可确定发射器线圈中的电流(也就是说,发射器电感器Lp中的电流)。此外,对线圈电流的测量可用于额外或替代性目的,例如通过避免线圈中的过电流而保护线圈。
根据一个或多个实施例,确定无线充电期间的功率损耗包括测量耦合在所述接地与所述电源轨之间的第二电阻分压器的中心节点处的第二电压,所述中心节点通过与第二耦合电阻器串联的第二耦合电容器耦合到所述第一电容器的所述第一端。根据一个或多个此类实施例,确定无线充电期间的功率损耗包括测量所述第一电压与所述第二电压之间的差分电压。差分电压信号中的单个差分电压信号可实现对可能仍驻留在谐振信号中的任何残余通信信息的解调。
根据一个或多个实施例,确定无线充电期间的功率损耗包括从所述第一电压与所述第二电压之间的所述差分电压确定通过所述发射器电感器的电流。如此确定的线圈电流可用于系统保护,并且另外地或可替换的是,可用于计算所述无线充电发射器的内部功率损耗。
根据本公开的第二方面,提供一种无线充电发射器电路,包括:如上文所描述的控制器,以及具有两个全桥输出节点的全桥逆变器。所述全桥逆变器可包括MOSFET。所述MOSFET可与控制器共封装或可单独地封装。所述无线充电发射器电路可另外包括:包括发射器电感器和第一电容器的串联布置以及与所述串联布置并联的第二电容器的谐振电路;以及PI滤波器,所述PI滤波器包括分别耦合在所述第二电容器的第一端和第二端与所述第一全桥输出节点和所述第二全桥输出节点之间的第一滤波器电感器和第二滤波器电感器。
根据本公开的另一方面,提供一种操作具有全桥逆变器为谐振电路(所述谐振电路可以是串联L-C谐振电路)供电、其间具有PI滤波器的无线充电发射器的方法,所述方法包括:控制所述全桥将输入电压电源连接到所述PI滤波器以向所述谐振电路供应激励脉冲;控制所述全桥逆变器断开连接所述输入电压电源并在所述谐振电路中引发谐振;控制所述全桥逆变器中的开关向所述发射器电感器的第一端提供参考接地;以及测量所述发射器电感器的第二端处的电压的衰减。
在一个或多个实施例中,测量所述发射器电感器的所述第二端处的电压的衰减包括:测量耦合在接地与电源轨之间的电阻分压器的中心节点处的第一电压,其中所述中心节点通过与第一耦合电阻器串联的第一耦合电容器耦合到所述发射器电感器的所述第二端。
在一个或多个实施例中,所述无线充电发射器具有功率传送模式,并且所述方法另外包括确定所述无线发射器在所述功率传送模式下操作期间的功率损耗。
在一个或多个实施例中,确定所述无线充电发射器在所述功率传送模式下操作期间的功率损耗包括:测量耦合在所述接地与所述电源轨之间的第二电阻分压器的中心节点处的第二电压,其中所述中心节点通过与第二耦合电阻器串联的第二耦合电容器耦合到所述第一电容器的所述第一端。
在一个或多个实施例中,确定所述无线充电发射器在无线充电下操作期间的功率损耗包括测量所述第一电压与所述第二电压之间的差分电压。
可以提供一种计算机程序,所述计算机程序当在计算机上运行时使计算机配置包括本文中所公开的电路、控制器、传感器、滤波器或装置的任何设备或执行本文中所公开的任何方法。计算机程序可以是软件实施方案,且计算机可以被认为是任何适当的硬件,包括数字信号处理器、微控制器以及在只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)中的实施方案,这些皆为非限制性例子。软件实施方案可以是汇编程序。
计算机程序可以设置在计算机可读介质上,所述计算机可读介质可以是例如存储器装置的物理计算机可读介质,或可以体现为另一非暂时性信号。
本发明的这些以及其它方面将从下文所描述的实施例变得显而易见,并且将参考下文所描述的实施例阐明本发明的这些以及其它方面。
附图说明
将参考图式仅借助于例子描述实施例,在附图中:
图1示出了无线充电系统,在逆变器与串联谐振回路之间没有滤波器;
图2示出了类似于图1的无线充电系统,但在逆变器与串联谐振回路之间包括PI滤波器;
图3示出了图2的发射器电路中的谐振;
图4示出了谐振电路的电压衰减;
图5a示出了根据本公开的实施例的无线充电发射器和控制器;图5b示出了根据实施例的用于图5a的全桥逆变器的控制波形;
图6a示出了根据本公开的其它实施例的无线充电发射器和控制器;
图6b示出了根据实施例的用于图6a的全桥逆变器的控制波形;
图7示出了根据其它实施例的无线充电发射器和控制器;
图8示出了根据实施例的用于图7的全桥逆变器的控制波形;
图9示出了根据其它实施例的无线充电发射器和控制器。
应注意,图是图解说明且未按比例绘制。为在图式中清楚和方便起见,这些图的各部分的相对尺寸和比例已通过在大小上放大或缩小而示出。相同的附图标记一般用于指在修改的和不同的实施例中的对应或类似特征。
具体实施方式
图1示出了无线充电系统100。所述系统包括发射器110和接收器RX 120。发射器包括可位于充电垫135中或充电垫135上的发射器电感器Lp 130。发射器电感器130借助于串联电容器Cser 150耦合到逆变器140。逆变器连接到DC电源160,所述DC电源160的一个端连接到接地162。逆变器包括以全桥配置布置的四个开关S1142、S2144、S3146和S4148,具有连接到DC电源160的两个输入节点172、174以及经由串联电容器Cser耦合到发射器电感器Lp的两个输出节点176、178。因此,逆变器也可被描述为全桥。全桥逆变器的开关由无线充电发射器(或WCT)控制器180控制。为了进行高效的无线充电,接收器RX 120应位于充电垫135附近。接收器包括接收电感器(未示出),并且为了进行高效的充电,接收器应具有通常比发射器的驱动频率低(且通常,在5%-10%的范围内)的谐振频率。如果在充电垫或接收器附近存在异物(在图1中示出为125),则谐振频率可能会受到影响,这可能会降低包括效率等充电性能。此外,为了减少发射器中的损耗,发射器应以与驱动频率很好地匹配的频率进行谐振。如190所示,在这种情况下用于Q因子检测的谐振电路通过闭合开关S1142和S3146来实现,并且包括发射器电感器Lp和串联电容器Cser。当然,在其它例子中,代替开关S1142和S3146闭合,开关S2144和S4148可闭合。
电压Vser(相对于接地162)可使用RC电路在串联电容器150与发射器电感器Lp之间的节点P1155处测得,如180所示。如186所示,谐振电路的Q因子可从电压184的衰减率得出。此外,使用将节点155连接到接地的RC电路,可测量功率传送期间的线圈电流以便计算功率损耗。
图2示出了无线充电系统200的替代性配置。所述系统大体上类似于图1所示的系统,不同之处在于连接在全桥逆变器与串联谐振电路之间的Pi(或π)滤波器。所述PI滤波器包括两个电感器L1212和L2214,电容器Cpar 216的每个支路或端上连接一个电感器。电感器L1和L2的电感可在100nH至5μH的范围内,且具体地说,可在500nH至2μH的范围内。所述电感器L1和L2可具有相同或类似的值,并且可具有为1μH或约1μH的值。电容器Cpar的值可在100nF至5μF的范围内,且更具体地说,可在200nF至1μF的范围内,或其值等于或大约等于400nF。在一些实施例中,所述电容器Cpar的工作电压可高达100V,或高达50V。电感器连接到全桥的相应输出节点176和178。电容器Cpar与串联电容器150和发射器电感器130(其串联组合)并联连接。
应注意,发射器线圈的谐振电路190不仅包括串联电容器150和发射器电感器130,而且还包括并联电容器216。另外,应注意,与直接连接的发射器中的谐振电路190不同,包括PI滤波器的这种发射器中的谐振电路在162处不直接连接到接地,即使开关S4148闭合也是如此:换句话说,参考电压可能是浮动的。因此,串联电容器150与接地之间的简单RC分压器电路连接,以便确定Cser处的电压及因此谐振中的电流,可能不再直接可行。相反,已建议使用互感器230作为环路中的电流传感器。电流感测互感器230的次级绕组可连接到线圈电流感测电路240。感测到的线圈电流还可用于Q因子测量(在功率传送之前或之间的谐振期间),并且用于无线充电期间的功率损耗计算中。
图3示出了在不具有用于串联L-C电路的电流互感器、存在包括PI滤波器的复谐振回路的情况下的正常Q测量方法的浮动谐振信号300。在图3中,谐振信号是对照x轴上的时间测得的电压信号。如在320处可见,信号包括由于信号浮动而产生的信号失真。
这给确定Q因子带来了挑战,因为信号是浮动的。难以获得精确的线圈电流,此外,也难以获得复PI滤波器和Cser的等效环路阻抗,这是因为获得一个Cser到GND点的电压可能不容易。
根据本公开,全桥中的开关受到动态控制以便创建所需的谐振回路,并且这产生相对无失真的谐振。图4中示出了回路中的这种“干净的”谐振410。可测量谐振回路的包络电压420的衰减。并且,由于谐振信号是简单的LC电路,或更准确地说是具有两个串联电容器的LCC电路,因此从LC电路获得谐振回路的Q值和线圈电流很简单。
图5a示出了根据本公开的实施例的包括简单测量电路的无线充电系统500。系统包括控制全桥510的控制器505、PI滤波器520、与串联电容器Cser 540一起形成谐振电路的发射器电感器Lp 530。并联电容器522形成PI滤波器520的桥,所述PI滤波器520还包括电感器L1524和L2526作为其两个支路。测量电路550包括RC分压器,所述RC分压器包括耦合在节点155P1与测量节点556之间的电容器C1552和电阻器R1 554的串联布置。通过接地与电源轨515之间的电阻分压器R2557和R3558确定测量节点556处的电压。二极管561和562连接在电阻分压器的每个电阻器两端,以对相应电压进行箝位。测量电路550可形成微控制器单元(MCU)IP或芯片的一部分。通常,MCU可具有3.3V的电源电压,因此电源轨可具有3.3V或5V的电压,但本领域的技术人员将认识到,其它电压也可用于电源轨515。
全桥可包括如图所示的四个MOSFET,即S1 512、S2 514、S3 516和S4518。全桥连接DC输入电源,示出为连接在电源轨525与接地轨535之间,其中S1和S3分别选择性地将电源轨525连接到第一输出542和第二输出544,S2和S4分别选择性地将接地轨535连接到第一输出节点542和第二输出节点544。DC输入电源的电源轨525上的电压可通常为9V或更大。
根据本公开的实施例的图5a所示的电路的操作在图5b中示出。图5b示出了在上部四个波形中对照时间绘制的开关的通断状态以及在最下部波形中的所得衰减谐振570,在非限制性例子中,所述开关在全桥510中实施为MOSFET。因此,592描绘了开关S1512的通断状态(其中高值指示开关“接通”或“闭合”,而低值指示开关“关断”或“断开”)。类似地,594描绘了开关S2514的通断状态,596描绘了开关S3514的通断状态,并且598描绘了开关S4518的通断状态。
图5b示出了无线充电系统500的操作期间的三个不同阶段。在左侧,在582处描绘了无线充电阶段或模式的例子,在此期间存在无线充电发射;在中间段的测量阶段584中描绘了谐振期间Q因子的测量;并且在右侧,在586处描绘了第二功率传送或无线充电阶段。
在582和586处示出的功率传送阶段与无线改变电路的常规操作中的功率传送阶段相同。也就是说,开关S2514和S3516切换成处于与开关S1512和S4518互补的状态中。根据已知的方法,例如通过PWM控制(如图所示的50%占空比)来控制切换的定时,以便使得AC电流通过PI滤波器传送到发射器电感器530,以便能够将功率传送到接收器(未示出)。
在谐振测量阶段584开始时,开关S2和S4接通并且开关S1和S3关断。因此,半桥的输出节点542和544均直接连接到接地轨535。如588处所示,接着将驱动或激励脉冲供应到PI滤波器以便起动谐振电路。这通过闭合开关S1512并断开S2完成,以将第一输出节点542连接到电源轨525。S3516和S4518在此脉冲期间没有改变,这是因为S3516已断开并且S4518已闭合从而使得第二输出节点544连接到接地轨535。
在脉冲结束时,通常会断开所有开关,以便在随后的谐振子区间或阶段590期间,在包括PI滤波器和发射器电感器LP以及串联电感器Cser的复杂电路中建立谐振。然而,根据本公开的实施例,开关S2514返回到“接通”或闭合状态以便将谐振电路连接到接地,这是因为通过闭合S2,第一输出节点542直接连接到接地。本领域的技术人员应了解,本公开不限于闭合S2;在其它实施例中,可替代地闭合S4从而使得第二输出节点在谐振阶段的剩余时间期间接地。在另一实施例中,闭合S1512和S3516中的一者,以便将第一输出节点542或第二输出节点544分别连接到替代性固定电压(在这种情况下,为电源轨525处的DC电压)。一般来说,应了解,在谐振时间590期间,开关中的一个且仅一个开关闭合,以便固定谐振电路的一个点处的电压。换句话说,在谐振测量子区间或阶段590期间,控制器控制全桥逆变器中的开关以将参考接地提供到发射器电感器的第一端。参考接地还可被称作AC接地,这是因为接地连接通过PI滤波器的一个电感支路。全桥的一个输出节点处的固定电压构成到发射器电感器的第一端的参考接地,这是因为在谐振频率下,PI滤波器电感器L1524和L2526在发射器电感器与固定电压点之间提供低阻抗路径。正如已提到的,固定电压点可通常为接地参考或电源轨参考。
在谐振时间590期间,由于仅输出节点542和544中的一者连接到固定DC电压(接地535或电源轨525处的电源电压),因此仅存在包括发射器电感器530、串联电容器Cser540和并联电容器Cpar522的简单谐振电路。PI滤波器的支路中的电感器L1524和L2526不会形成谐振的一部分。因此,如图6b的底部波形570所示,在谐振时间590期间,出现“干净的”谐振。谐振的电压包络572可随后用于确定电路的Q因子。
图6a示出了根据本公开的其它实施例的包括简单测量电路的无线充电系统600。类似于图5a,系统包括控制全桥610的控制器605、PI滤波器620、与串联电容器Cser 640一起形成谐振电路的发射器电感器Lp 630。测量电路650类似于测量电路550,然而,在图6a所示的实施例中,还包括另一测量电路655,其类似于测量电路650,但连接到不同的节点P3,在此例子中,所述节点P3在发射器电感器Lp 630的另一端处。来自测量电路650和655两者的输出在差分取样单元660中组合。差分取样单元660可以是离散模块。在其它实施例中,差分取样单元功能性可集成到MCU中。
根据本公开的实施例的图6a所示的电路的操作类似于图5a和5b所示的电路的操作,并且在图6b中示出。因此,图6b在592、594、596和598处示出了在上部四个波形中对照时间绘制的全桥510中的开关S1、S2、S3和S4的通断状态。并且具体地说,在包括激励脉冲588和衰减区间590的阶段或区间582、586和584期间的开关状态产生衰减谐振570。
图7示出了根据本公开的其它实施例的包括简单测量电路的无线充电系统700。此电路类似于图5a所示的电路,不同之处在于其包括连接到串联电容器Cser与PI滤波器之间的节点P2755的第二测量电路770。在无线充电系统700中,为清楚起见,未示出控制器505。第二测量电路750类似于测量电路550。第二测量电路750包括RC分压器,所述RC分压器包括耦合到第二测量节点756的电容器C2 752和电阻器R4 754的串联布置。通过接地与电源轨515之间的电阻分压器R5 757和R6 758确定第二测量节点756处的电压。二极管761和762连接在电阻分压器的每个电阻器两端。在此实施例中,测量节点556和测量节点756作为差分信号供应到差分取样单元770。类似于参考图6a所描述的实施例,差分取样单元770可以是离散模块,或其功能性可集成到MCU中。
无线充电期间的图7的电路的操作在图8中示出。应了解,谐振测量阶段期间用以确定Q因子的操作可与图5b所示的实施例的操作相同,其中使用第一测量电路550。在功率传送阶段期间,类似于图6b所示的阶段582和586,开关S2 514和S3 516切换为处于与开关S1 512和S4 518互补的状态中,如开关时序图810、820、830840所示。根据已知的方法,例如通过PWM控制(如图所示的50%占空比)来控制切换的定时,以便使得AC电流通过PI滤波器传送到发射器电感器530,以便能够将功率传送到接收器(未示出)。图8的最下部波形850示出了串联电容器两端的电压,所述电压可易于通过差分取样单元770确定。
图9示出了根据其它实施例的无线充电系统900,其中控制器505控制经由PI滤波器520将电流供应到发射器电感器530的全桥510。此实施例包括两个测量电路,为第一测量电路950和第二测量电路750。第二测量电路750与图7所示的测量电路相同。第一测量电路类似于图5a所示的测量电路550,不同之处在于其具有另一电阻分压器,包括可借助于开关955与电阻分压器R2/R3以并联方式选择性地耦合连接的两个电阻器R8 957和R9 958。此电阻分压器进行连接,以便通过测量无阻碍的谐振波形的衰减来确定Q因子,如上文关于图6b所论述:也就是说,在阶段582和586期间,开关955闭合以获得分压器电阻,与750类似。然而,在阶段584期间,开关955断开,因此仅使用R2和R3,从而在Q测量阶段期间产生谐振信号。
通过阅读本公开,本领域的技术人员将显而易见其它变化和修改。此类变化和修改可涉及在无线充电的领域中已知的并且可以代替或附加于本文所描述的特征而使用的等效物和其它特征。
尽管所附权利要求书是针对特定特征组合的,但是应理解,本发明的公开内容的范围还包括本文中明确地或隐含地公开的任何新颖特征或任何新颖特征组合或所述新颖特征的任何概括,而不管所述新颖特征是否涉及与当前在任何权利要求中要求保护的本发明相同的发明和所述新颖特征是否缓和与本发明所缓和的技术问题相同的任一或全部技术问题。
应注意,已经参考不同的主题描述了上述一个或多个实施例。具体地说,可能已经参考方法类的权利要求描述了一些实施例,而可能已经参考设备类的权利要求描述了其它实施例。然而,本领域的技术人员将从上述内容得出,除非另有指示,否则除属于一种类型的主题的特征的任何组合外,与不同主题相关的特征的任何组合,特别是方法类的权利要求的特征和设备类的权利要求的特征的组合,也视为用此文档公开。
在单独的实施例的上下文中描述的特征也可以在单个实施例中以组合形式提供。相反,为简洁起见,在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地提供或以任何适合的子组合形式提供。
为完整性起见,还规定术语“包括”不排除其它元件或步骤,术语“一”或“一个”不排除多个,单个处理器或其它单元可以满足权利要求书中叙述的若干构件的功能[如果不相关则删除],并且权利要求书中的附图标记不应被解释为限制权利要求书的范围。此外,词语“可”以准许性意义(即,意味着具有......的可能)而非强制性意义(即,意味着必须)来使用。类似地,词语“包括(include、including和includes)”意味着包括但不限于。
附图标记列表
100 无线充电系统
110 发射器
120 接收器Rx
130 发射器电感器LP
135 充电垫
140 逆变器
142,144,146,148 开关S1、S2、S3、S4
150 串联电容器Cser
155 节点P1
160 DC电源
162 接地
172,174 输入节点
176,178 输出节点
180 WCT控制器
190 谐振电路
200 无线充电系统
212,214 电感器L1、L2
216 并联电容器Cpar
230 互感器
240 电流感测电路
300 浮动谐振信号
320 谐振中的信号失真
410 谐振
420 衰减包络电压
500 无线充电系统
505 控制器
510 全桥逆变器
512,514,516,518 MOSFET S1、S2、S3、S4
515 DC电源的电源轨
520 PI滤波器
525 用于测量电路的电源轨
524,526 PI滤波器电感器L1、L2
522 并联电容器Cpar
525 电源轨
530 发射器电感器LP
535 接地轨
540 串联电容器Cser
542 第一输出节点
544 第二输出节点
550 测量电路
552 电容器C1
554 电阻器R1
556 测量节点
557 电阻分压器电阻器R2
558 电阻分压器电阻器R3
561,562 二极管
570 谐振
572 电压包络
582,586 功率传送阶段
584 谐振测量阶段
588 激励脉冲
590 谐振时间
700 无线充电系统
750 第二测量电路
752 电容器C2
754 电阻器R4
755 节点P2
756 第二测量节点
757 电阻分压器电阻器R5
758 电阻分压器电阻器R6
770 差分取样单元
810,820,830,840 S1、S2、S3、S4的开关时序图
850 串联电容器两端的电压
900 无线充电系统
950 第一测量电路
957,958 电阻分压器电阻器R8、R9。

Claims (10)

1.一种控制器,其特征在于,用于:无线充电发射器电路,所述无线充电发射器电路包括具有第一全桥输出节点和第二全桥输出节点的全桥逆变器,包括发射器电感器和第一电容器的串联布置以及与所述串联布置并联的第二电容器的谐振电路,所述无线充电发射器电路另外包括PI滤波器,所述PI滤波器包括所述第二电容器,以及分别耦合在所述第二电容器的第一端和第二端与所述第一全桥输出节点和所述第二全桥输出节点之间的第一滤波器电感器和第二滤波器电感器;
其中所述控制器用以通过以下操作来测量所述谐振电路的Q因子:
控制所述全桥逆变器将输入电压电源连接到所述PI滤波器以向所述谐振电路供应激励脉冲;
控制所述全桥逆变器断开连接所述输入电压电源并在所述谐振电路中引发谐振;
控制所述全桥逆变器中的开关向所述发射器电感器的第一端提供参考接地;以及
测量所述谐振电路中的电压的衰减。
2.根据权利要求1所述的控制器,其特征在于,测量所述谐振电路中的电压的衰减包括测量所述发射器电感器的第二端处的所述电压的衰减。
3.根据权利要求1所述的控制器,其特征在于,测量所述谐振电路中的电压的衰减包括测量所述谐振电路的两个节点之间的差分电压。
4.根据权利要求3所述的控制器,其特征在于,所述两个节点是所述发射器电感器的所述第一端和所述第二端。
5.根据权利要求4所述的控制器,其特征在于,确定无线充电期间的功率损耗包括测量第一电压与第二电压之间的差分电压,其中所述第一电压是耦合在接地与电源轨之间的电阻分压器的中心节点处的电压,所述中心节点通过与第一耦合电阻器串联的第一耦合电容器耦合到所述发射器电感器的第二端,并且其中所述第二电压是耦合在所述接地与所述电源轨之间的第二电阻分压器的中心节点处的电压,所述中心节点通过与第二耦合电阻器串联的第二耦合电容器耦合到所述第一电容器的所述第一端。
6.一种无线充电发射器电路,其特征在于,包括:
根据在前的任一项权利要求所述的控制器,以及
具有两个全桥输出节点的所述全桥逆变器。
7.根据权利要求6所述的无线充电发射器电路,其特征在于,所述全桥逆变器包括与所述控制器共封装的多个MOSFET。
8.根据权利要求6或7所述的无线充电发射器电路,其特征在于,另外包括
包括所述发射器电感器和所述第一电容器的所述串联布置以及与所述串联布置并联的第二电容器的所述谐振电路;以及
PI滤波器,所述PI滤波器包括所述第二电容器,以及分别耦合在所述第二电容器的第一端和第二端与所述第一全桥输出节点和所述第二全桥输出节点之间的第一滤波器电感器和第二滤波器电感器。
9.一种操作具有全桥逆变器为谐振电路供电、其间具有PI滤波器的无线充电发射器的方法,其特征在于,所述方法包括:
控制所述全桥将输入电压电源连接到所述PI滤波器以向所述谐振电路供应激励脉冲;
控制所述全桥逆变器断开连接所述输入电压电源并在所述谐振电路中引发谐振;
控制所述全桥逆变器中的开关向所述发射器电感器的第一端提供参考接地;以及
测量所述发射器电感器的第二端处的电压的衰减。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,测量所述发射器电感器的所述第二端处的所述电压的衰减包括:
测量耦合在接地与电源轨之间的电阻分压器的中心节点处的第一电压,其中所述中心节点通过与第一耦合电阻器串联的第一耦合电容器耦合到所述发射器电感器的所述第二端。
CN202210776283.3A 2022-06-30 2022-06-30 无线充电发射器及其操作方法 Pending CN117375255A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210776283.3A CN117375255A (zh) 2022-06-30 2022-06-30 无线充电发射器及其操作方法
EP23168698.1A EP4300772A1 (en) 2022-06-30 2023-04-19 Wireless charging transmitter and method of operating the same
US18/328,904 US20240006920A1 (en) 2022-06-30 2023-06-05 Wireless charging transmitter and method of operating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210776283.3A CN117375255A (zh) 2022-06-30 2022-06-30 无线充电发射器及其操作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117375255A true CN117375255A (zh) 2024-01-09

Family

ID=86095844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210776283.3A Pending CN117375255A (zh) 2022-06-30 2022-06-30 无线充电发射器及其操作方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240006920A1 (zh)
EP (1) EP4300772A1 (zh)
CN (1) CN117375255A (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10199881B2 (en) * 2015-10-23 2019-02-05 Mediatek Inc. Robust foreign objects detection
CN111313569A (zh) * 2018-12-11 2020-06-19 恩智浦美国有限公司 无线充电系统中的异物检测电路的q因子确定
CN112928825A (zh) * 2019-12-06 2021-06-08 恩智浦美国有限公司 确定品质因数的方法及无线充电器

Also Published As

Publication number Publication date
US20240006920A1 (en) 2024-01-04
EP4300772A1 (en) 2024-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11329519B2 (en) Inductive power transmitter
EP1946136B1 (en) Resonator system for use during magnetic resonance imaging
CN101253591B (zh) 用于ac-ac电源的负载检测器
US8552596B2 (en) Power transmitting apparatus and power transmission system
CN112928825A (zh) 确定品质因数的方法及无线充电器
WO2008101151A2 (en) Inductive power and data transmission system based on class d and amplitude shift keying
KR20150005957A (ko) 무선 센서 내의 가변 임피던스 소자의 측정 시스템 및 방법
CN111371189B (zh) 在具有复杂谐振电路的无线充电系统中确定q因数
US11139693B2 (en) Contactless power transmission apparatus
CN105098844B (zh) 一种非接触电能传输装置和电能传输方法
CN114448105A (zh) 经由耦合振荡器的隔离式电力传输
CN114072998A (zh) 隔离转换器和使用隔离转换器的led驱动器
KR20180039069A (ko) 측정 변수를 측정하기 위한 디바이스
CN103091534A (zh) 高压偏移检测电路
CN117375255A (zh) 无线充电发射器及其操作方法
EP0855132B1 (en) Circuit arrangement
KR102605844B1 (ko) 이물질 검출 회로 및 그를 이용한 무선 전력 송신 장치
EP3769411B1 (en) Determining system parameters of a contactless electrical energy transfer system
CN114123526A (zh) 电感元件的质量因子估计
JP3164567B2 (ja) ノイズフィルタ
CN105281551A (zh) 谐振转换器的激活电路
TW201517452A (zh) 雙偵測線路無線充電系統
EP3740038B1 (en) Dali power supply using resonant converter
AU2010330179A1 (en) Circuit arrangement for operating at least one discharge lamp
RU2186402C2 (ru) Устройство для измерения электрической емкости

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication