DE102018006143A1

DE102018006143A1 - Auf offener schaltung basierender rx-leistungsbegrenzer zum drahtlosen leistungstransfer

Info

Publication number: DE102018006143A1
Application number: DE102018006143.5A
Authority: DE
Inventors: Mark R. Vitunic; Eko T. LISUWANDI
Original assignee: Linear Technology Holding LLC
Current assignee: Analog Devices International ULC
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2019-02-14
Also published as: JP6746640B2; JP2019033662A; CN109391134A; US20190052112A1; US10615626B2

Abstract

Ein drahtloses Leistungstransfersystem kann Leistung drahtlos übertragen und empfangen. Eine Übertragungsspule kann die Leistung drahtlos übetragen. Eine Empfangsspule kann magnetisch, jedoch drahtlos, mit der Übertragungsspule gekoppelt sein und kann die Leistung drahtlos empfangen und eine AC-Eingangsspannung erzeugen. Ein Gleichrichter kann die AC-Eingangsspannung gleichrichten. Eine Kapazität kann die gleichgerichtete AC-Eingangsspannung filtern. Ein elektronischer Schalter kann zwischen der gleichgerichteten AC-Eingangsspannung und einem Ausgang in Reihe geschaltet sein. Eine Last kann mit dem Ausgang verbunden sein. Eine Regel- und/oder Steuereinheit kann den elektronischen Schalter öffnen und schließen, um zu bewirken, dass der Ausgang trotz Variationen der Last an einer konstanten DC-Spannung liegt.

Description

HINTERGRUND
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf drahtlose Leistungsübertragungs- bzw. -transfersysteme, einschließlich drahtlose Leistungsübertragungssysteme, welche zum drahtlosen Laden von Mobiltelefone, Hörhilfen, medizinische Geräte, Elektrowerkzeuge, Smartcards, Fitness-Vorrichtungen, batteriebetriebene tragbare Geräte, Headsets für virtuelle Realität, Luftfahrt-Headsets, IOT- (Internet der Dinge-) Clients, tragbare Militärausrüstung, bewegliche oder drehbare Ausrüstung usw. genutzt werden.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Ein drahtloses Leistungsübertragungs- bzw. -transfersystem kann zwei Abschnitte enthalten, die durch eine Luftspalt getrennt sind: eine (1) Sender-Schaltungsanordnung (TX-Schaltungsanordnung), die eine Sendespule aufweist; und eine (2) Empfänger-Schaltungsanordnung (Rx-Schaltungsanordnung), die eine Empfangsspule aufweist.
Auf der Senderseite kann ein AC-Magnetfeld in der Sendespule erzeugt werden, das dann einen AC-Strom in der Empfangsspule induzieren kann. Das kann ähnlich einem Transformator sein. In einem drahtlosen Leistungssystem kann jedoch ein Luftspalt (oder ein Spalt mit einem anderen nichtmagnetischen oder nichtleitenden Material) die Primärseite (Tx) von der Sekundärseite (Rx) trennen.
Die elektromagnetische Kopplung zwischen der Sende- und der Empfangsspule in einem drahtlosen Leistungssystem kann außerdem sehr schwach sein. Ein Kopplungskoeffizient von 0,95 bis 1 kann in einem Transformator gängig sein. Der Kopplungskoeffizient in einem drahtlosen Leistungsübertragungssystem kann jedoch stark variieren, wie z. B. von einem hohen Wert von 0,8 bis zu einem tiefen Wert von 0,05.
In einem drahtlosen Leistungsübertragungssystem kann es notwendig sein, dass das Magnetfeld an der Sendespule stark genug sein muss, um sicherzustellen, dass im ungünstigsten Fall der Kopplungsbedingungen der Empfängerlast ausreichend Leistung zugeführt werden kann. Im besten Fall der Kopplungsbedingungen kann das starke resultierende Magnetfeld jedoch am Empfänger zu viel empfängerseitige Leistung produzieren. Es kann notwendig sein, diese überschüssige Leistung zu reduzieren, um Beschädigung des Empfängers zu vermeiden.
Zwischen der Tx- und der Rx-Schaltungsanordnung kann eine Zweiwegekommunikation verwendet werden, um dieses Problem zu adressieren. Insbesondere kann der Rx dem Tx mitteilen, wenn er zu viel Leistung empfängt. Ein Beispiel für ein solches System ist der Qi-Standard. Diese Herangehensweise kann jedoch übermäßig teuer, komplex und/oder unflexibel sein.
Eine weitere Herangehensweise leitet überschüssige Energie auf der Empfangsseite ab. Das kann den Empfänger schützen, kann jedoch zu übermäßiger Wärme in dem Rx und zu einer Energieverschwendung führen, was beides problematisch sein kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Schaltung in einem drahtlosen Leistungstransfer- bzw. -übertragungssystem kann eine drahtlos erzeugte Eingangsspannung an einem Eingang empfangen und eine konstante DC-Spannung an einem Ausgang produzieren, um eine Last anzutreiben. Ein elektronischer Schalter kann zwischen dem Eingang und dem Ausgang in Reihe geschaltet sein. Eine Regel- und/oder Steuereinheit kann den elektronischen Schalter öffnen und schließen, um zu bewirken, dass der Ausgang trotz Variationen der Eingangsspannung größer als 100 % und Variationen der Last an einer konstanten DC-Spannung liegt.
Ein drahtloses Leistungstransfer- bzw. -übertragungssystem kann Leistung drahtlos senden bzw. übertragen und empfangen. Eine Sende- bzw. Übertragungsspule kann die Leistung drahtlos senden bzw. übertragen. Eine Empfangsspule kann magnetisch, jedoch drahtlos, mit der Sende- bzw. Übertragungsspule gekoppelt sein und kann die Leistung drahtlos empfangen und eine AC-Eingangsspannung erzeugen. Ein Gleichrichter kann die AC-Eingangsspannung gleichrichten. Eine Kapazität kann die gleichgerichtete AC-Eingangsspannung filtern. Ein elektronischer Schalter kann zwischen der gleichgerichteten AC-Eingangsspannung und einem Ausgang in Reihe geschaltet sein. Eine Regel- und/oder Steuereinheit kann den elektronischen Schalter öffnen und schließen, um zu bewirken, dass der Ausgang trotz Variationen der Last an einer konstanten DC-Spannung liegt.
Diese sowie andere Komponenten, Schritte, Merkmale, Ziele, Nutzen und Vorteile werden aus der Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung anschaulicher Implementierungen, der begleitenden Zeichnungen und der Ansprüche deutlich.
Figurenliste
Die Zeichnungen gehören zu anschaulichen Implementierungen. Sie stellen nicht alle Implementierungen dar. Andere Implementierungen können zusätzlich oder stattdessen verwendet werden. Einzelheiten, die offensichtlich oder unnötig sein können, können weggelassen sein, um Platz zu sparen oder zur effektiveren Darstellung. Einige Implementierungen können mit zusätzlichen Komponenten oder Schritten und/oder ohne alle Komponenten oder Schritte, die dargestellt sind, praktiziert werden. Wenn in unterschiedlichen Zeichnungen das gleiche Bezugszeichen erscheint, bezieht es sich auf die gleichen oder ähnlichen Komponenten oder Schritte.

1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften drahtlosen Leistungsübertragungssystems.
2 stellt eine Beispielschaltung dar, die die Empfangsseite des in 1 dargestellten drahtlosen Leistungstransfer- bzw. übertragungssystems, das einen elektronischen NMOS-Schalter einsetzt, um überschüssige Leistung abzuleiten, implementiert.
3A und 3B stellen Beispiele einer Wellenform über eine Empfangsspule in der Empfangsseite des in 2 dargestellten drahtlosen Leistungsübertragungssystems dar. 3A stellt die Wellenform dar, wenn keine Leistung abgeleitet wird, während 3B die Wellenform darstellt, wenn Leistung abgeleitet wird.
4 stellt ein Beispiel einer Empfangsseite eines drahtlosen Leistungstransfer- bzw. -übertragungssystems dar, das einen elektronischen PMOS-Schalter in Reihe mit der Eingangsspannung, um übermäßige Ausgangsspannung zu verhindern, und eine Schaltersteuer- bzw. -regeleinheit, die diesen elektronischen Schalter effektiv steuern bzw. regeln kann, trotz starker Variationen der Eingangsspannung wie z. B. Variationen, die 100 % übersteigen, verwendet.
5 stellt ein Beispiel einer Maximalspannungsselektor-Schaltung („Vmaxer“-Schaltung) dar, die in 4 dargestellt ist.
6A und 6B stellen Beispiele einer Wellenform über eine Empfangsspule in der Empfangsseite des in 4 dargestellten drahtlosen Leistungstransfer- bzw. -übertragungssystems dar. 6A stellt die Wellenform dar, wenn der elektronische PMOS-Schalter geschlossen ist, während 6B die Wellenform darstellt, wenn der elektronische PMOS-Schalter offen ist.
7 stellt ein Beispiel einer Empfangsseite eines drahtlosen Leistungstransfer- bzw. -übertragungssystems dar, das einen elektronischen NMOS-Schalter in Reihe mit der Eingangsspannung, um übermäßige Ausgangsspannung zu verhindern, und eine Schaltersteuer- bzw. -regeleinheit, die diesen elektronischen Schalter effektiv steuern bzw. regeln kann, trotz großer Variationen der Eingangsspannung wie z. B. Variationen, die 100 % übersteigen, verwendet.
8 stellt ein Beispiel einer Minimalspannungsselektor-Schaltung („Vminner“-Schaltung) dar, die in 7 dargestellt ist.
9A und 9B stellen Beispiele einer Wellenform über eine Empfangsspule in der Empfangsseite des in 7 dargestellten drahtlosen Leistungsübertragungssystems dar. 9A stellt die Wellenform dar, wenn der elektronische NMOS-Schalter geschlossen ist, während 9B die Wellenform darstellt, wenn der elektronische NMOS-Schalter offen ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG ANSCHAULICHER IMPLEMENTIERUNGEN
Es werden jetzt anschauliche Implementierungen beschrieben. Andere Implementierungen können zusätzlich oder stattdessen verwendet werden. Einzelheiten, die offensichtlich oder unnötig sein können, können weggelassen sein, um Platz zu sparen oder zur effektiveren Präsentation. Einige Implementierungen können mit zusätzlichen Komponenten oder Schritten und/oder ohne alle Komponenten oder Schritte, die beschrieben sind, praktiziert werden.
1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften drahtlosen Leistungsübertragungssystems 100.
Wie in 1 dargestellt ist, kann das drahtlose Leistungstransfer- bzw. -übertragungssystem 100 eine Stromquelle 101, eine Sender- bzw. überträgerschaltung 103, eine Sender- bzw. Überträgerspule 105, eine Empfängerspule 107, eine Empfängerschaltung 109 und eine Last 111 aufweisen.
Die Stromquelle 101 kann eine Quelle für AC- oder DC-Leistung sein. Die Senderschaltung 103 kann die Quellenleistung in ein AC-Signal mit einer Frequenz, die zur drahtlosen Leistungsübertragung geeignet ist, umsetzen. Dieses AC-Signal kann der Sender- bzw. Überträgerspule 105 zugeführt werden, die mit der Empfängerspule 107 magnetisch, jedoch drahtlos, gekoppelt sein kann. Die Kopplung kann Luft oder ein anderer Typ eines nichtmagnetischen oder nichtleitenden Materials sein. Die Empfängerspule 107 kann die Leistung drahtlos von der Sender -spule 105 empfangen. Die Empfängerschaltung 109 kann das durch die Empfängerspule 107 empfangene AC-Signal in eine geregelte DC-Ausgangsspannung umsetzen, die dann der Last 111 zugeführt werden kann.
2 stellt eine Beispielschaltung 200 dar, die die Empfangsseite des in 1 dargestellten drahtlosen Leistungstransfer- bzw. -übertragungssystems, das einen elektronischen NMOS-Schalter einsetzt, um überschüssige Leistung abzuleiten, implementiert. Wie in 2 dargestellt ist, kann ein Abstimmkondensator 201 im Kombination mit der Empfangsspule 107 verwendet werden, um einen Schwingkreis mit der Frequenz der Leistungsübertragung aus der Sende- bzw. Übertragungsspule 105 zu erzeugen.
Das AC-Signal aus dem Schwingkreis kann durch einen Gleichrichter wie z. B. eine Schottky-Diode 203 gleichgerichtet werden, dann durch eine Filterkapazität 205 gefiltert und der Last 111 zugeführt werden. Die Last 111 kann ein Batterie-Ladegerät sei, das mit einer Batterie verbunden ist, wie z. B. eine Batterie-Ladegerät und eine Batterie in einem Mobiltelefon, einer Hörhilfe, einem medizinischen Gerät, einem Elektrowerkzeug, einer Smartcard, einer Fitness-Vorrichtung, einem batteriebetriebenen tragbaren Gerät, einem Headset für virtuelle Realität, einem Luftfahrt-Headset, einem IOT- (Internet der Dinge-) Client, einer tragbaren Militärausrüstung, beweglicher oder drehbarer Ausrüstung oder irgendeinem anderen Typ einer Last. Die Last kann zeitlich variieren.
Wie vorstehend angegeben kann die Kopplung zwischen der Sender- bzw. Überträgerspule 105 und der Empfängerspule 107 stark variieren aufgrund von Variationen in ihren relativen Positionen wie z. B. Variationen des Abstands und/oder der Orientierung während der Verwendung. Das wiederum kann wesentliche Abweichungen der Höhe der Spannung verursachen, die der Last 111 zugeführt wird, was unerwünscht sein kann.
Um das zu verhindern, kann ein Ableitungsschalter, der in diesem Beispiel eine Schottky-Diode 207 in Reihe mit einem elektronischen NMOS-Schalter 209 aufweist, durch eine Steuer- bzw. Regeleinheit, die die Ausgangsspannung überwacht, betätigt werden. Die Steuer- bzw. Regeleinheit kann einen Komparator 211 aufweisen, der eine verkleinerte Version der Ausgangsspannung, die durch ein Spannungsteilerreihenwiderstandsnetz, das aus den Widerständen 213 und 215 hergestellt ist, erzeugt wird, mit einer Referenzspannung, die durch einen Reihenwiderstand 217 und eine Zenerdiode 219 erzeugt wird, vergleicht. Wenn die verkleinerte Version der Ausgangsspannung die Spannung über die Zenerdiode 219 übersteigt, kann der Komparator 211 ein Signal zu dem Gate des elektronischen NMOS-Schalters 209 senden, das diesen Schalter einschaltet, und dadurch die Eingangsleistung ableiten, bis die verkleinerte Version der Ausgangsspannung unter die Spannung über die Zenerdiode 219 abfällt.
3A und 3B stellen Beispiele einer Wellenform über der Empfangsspule 107 in der Empfangsseite des in 2 dargestellten drahtlosen Leistungstransfer- bzw. -übertragungssystems dar. 3A stellt die Wellenform dar, wenn keine Leistung abgeleitet wird, während 3B die Wellenform darstellt, wenn Leistung abgeleitet wird.
Eine Herangehensweise mit Ableitung, die in 2 dargestellt ist, kann jedoch unerwünschte Wärme aufgrund des Innenwiderstands des elektronischen NMOS-Schalters 209, wenn er eingeschaltet ist, führen. Die Herangehensweise mit Ableitung, die in 2 dargestellt ist, verschwendet außerdem Energie.
Anstelle einen Schalter so zu konfigurieren, dass er überschüssige Leistung ableitet, kann stattdessen ein elektronischer Schalter in Reihe mit der Eingangsstromquelle VACIN ausgebildet sein und um den Leistungsstrom zu unterbrechen, wenn die Ausgangsspannung zu hoch ist (z. B. oberhalb der gewünschten Ausgangsspannung), und somit unerwünschte Wärme und Leistungsverlust zu eliminieren. Die Kopplung zwischen der Sender- und Empfängerspule 105 und 107 kann jedoch im Gebrauch stark variieren, was verursacht, dass die Eingangsspannung entsprechend stark variiert (z. B. um 100 % oder sogar mehr). Diese starke Variation der Eingangsspannung kann es schwierig machen, einen solchen elektronischen Reihenschalter auf effektive Weise zu steuern.
4 stellt ein Beispiel einer Empfangsseite 400 eines drahtlosen Leistungstransfer- bzw. -übertragungssystems dar, das einen elektronischen PMOS-Schalter 401 in Reihe mit der Eingangsspannung, um übermäßige Ausgangsspannung zu verhindern, und eine Schaltersteuer- bzw. -regeleinheit, die diesen Schalter effektiv steuern kann, trotz starker Variationen der Eingangsspannung wie z. B. Variationen, die 100 % übersteigen, verwendet.
Wie in 4 dargestellt ist, können die Komponenten der Empfangsseite dieses drahtlosen Leistungstransfer- bzw. -übertragungssystems die gleichen sein wie diejenigen, die in 2 dargestellt sind, außer dass der elektronische Schalter 401 in Reihe mit der gleichgerichteten Eingangsspannung anstatt parallel als eine Ableitung platziert sein kann. Es kann eine parasitische Kapazität 403 vorhanden sein. Die Kapazität ist als „parasitisch“ bezeichnet, weil sie vagabundierend oder unerwünscht ist und weder spezifisch in die Anwendung konstruiert noch für sie erforderlich ist. Sie ist in hier in diese Beschreibung aufgenommen, weil sie dazu beiträgt den Punkt zu veranschaulichen, dass dann, wenn der Schalter offen ist, immer noch eine Gleichrichtung stattfindet (die jedoch nur Cpara anstelle von Cpara+Cvcc einbezieht) und eine neue höhere Spannung über Cpara erzeugt wird. Es kann in der Anwendung vorzuziehen sein, dass Cpara viel kleiner als Cvcc ist, so dass, wenn der Schalter wieder schließt, die resultierende Spannung zu der niedrigeren Spannung über Cvcc und nicht der höheren Spannung über Cpara übergeht. Um zu ermöglichen, dass dieser Reihenschalter zu Zeiten, wenn es notwendig ist, richtig funktioniert, trotz der starken Variation der Eingangsspannung, kann auch eine Maximalspannungsselektor-Schaltung („Vmaxer“-Schaltung) 405 in dem abgebildeten Beispiel enthalten sein.
Die Maximalspannungsselektor-Schaltung 405 kann zwei Eingangsspannungen aus dem Drain und der Source des elektronischen PMOS-Schalters 401 empfangen und kann das Maximum der zwei Eingangsspannungen ausgeben, um den Komparator 211 mit Leistung zu versorgen und mit dem Reihenwiderstand 217 zu verbinden.
5 stellt ein Beispiel einer Maximalspannungsselektor-Schaltung 405 dar, die in 4 dargestellt ist. Wie in 5 dargestellt ist, kann die Maximalspannungsselektor-Schaltung 405 durch ein Paar von Schottky-Dioden 501 und 503 implementiert sein. Die Anoden der zwei Dioden können die Eingänge zu der Maximalspannungsselektor-Schaltung 405 sein, während ihre Kathoden zusammen geschaltet sein können und als der Ausgang aus der Maximalspannungsselektor-Schaltung 405 dienen.
6A und 6B stellen Beispiele einer Wellenform über die Empfangsspule 107 des in 4 dargestellten drahtlosen Leistungsübertragungssystems dar. 6A stellt die Wellenform dar, wenn der elektronische Reihen-PMOS-Schalter 401 geschlossen ist, während 6B die Wellenform darstellt, wenn der elektronische Reihen-PMOS-Schalter 401 offen ist.
Die in 4 dargestellte Implementierung fährt fort, eine geregelte Ausgangsspannung bereitzustellen, trotz der starken Variation der Eingangsspannung (z. B. 100 % oder mehr), ohne irgendeine Ableitung, die Wärme und Verlustenergie erzeugt.
7 stellt ein Beispiel einer Empfangsseite 700 eines drahtlosen Leistungsübertragungssystems dar, das einen elektronischen NMOS-Schalter 701 in Reihe mit der Eingangsspannung, um übermäßige Ausgangsspannung zu verhindern, und eine Schaltersteuereinheit, die diesen Schalter effektiv steuern kann, trotz großer Variationen der Eingangsspannung wie z. B. Variationen, die über 100 % hinausgehen, verwendet. Die Implementierung ist funktional die gleiche wie die in 4 gezeigte, außer dass der elektronische Schalter 701 ein elektronischer NMOS-Schalter ist (der einen niedrigeren Vorwärtsspannungsabfall aufweisen kann) und auf der negative Seite der Versorgungsleitung anstatt auf der positiven Seite platziert ist. Um diesen Unterschied bereitzustellen, kann stattdessen eine Minimalspannungsselektor-Schaltung 703 verwendet werden. Die Positionen des Widerstands 217 und der Zenerdiode 219 können ebenfalls umgekehrt sein.
Die Minimalspannungsselektor-Schaltung 703 kann zwei Eingangsspannungen aus dem Drain und der Source des elektronischen NMOS-Schalters 701 empfangen und kann das Minimum der beiden ausgeben, um als die negative Arbeitsschiene für den Komparator 211 zu dienen und mit dem Reihenwiderstand 217 zu verbinden.
8 stellt ein Beispiel einer Minimalspannungsselektor-Schaltung 703 dar, die in 7 dargestellt ist. Wie in 8 dargestellt ist, kann die Minimalspannungsselektor-Schaltung 703 durch ein Paar von Schottky-Dioden 801 und 803 implementiert sein. Die Kathoden dieser zwei Dioden können die Eingänge zu der Minimalspannungsselektor-Schaltung 703 sein, während ihre Anoden zusammen geschaltet sein können und als der Ausgang aus der Minimalspannungsselektor-Schaltung 703 dienen.
9A und 9B stellen Beispiele einer Wellenform über die Empfangsspule 107 in der Empfangsseite des in 7 dargestellten drahtlosen Leistungsübertragungssystems dar. 9A stellt die Wellenform dar, wenn der elektronische NMOS-Schalter 701 geschlossen ist, während 9B die Wellenform darstellt, wenn der elektronische NMOS-Schalter 701 offen ist.
Die Komponenten, Schritte, Merkmale, Ziele, Nutzen und Vorteile, die diskutiert worden sind, sind lediglich erläuternd. Keines davon, und auch nicht die Diskussionen, die sich auf sie beziehen, sollen auf irgendeine Weise den Schutzbereich einschränken. Es sind auch zahlreiche andere Implementierungen berücksichtigt. Diese enthalten Implementierungen, die weniger, zusätzliche und/oder andere Komponenten, Schritte, Merkmale, Ziele, Nutzen und/oder Vorteile aufweisen. Diese enthalten auch Implementierungen, in denen die Komponenten und/oder Schritte anderes angeordnet und/oder geordnet sind.
Sofern nicht anders festgestellt, sind alle Messungen, Werte, Bewertungen, Positionen, Höhen, Größen und andere Spezifikationen, die in dieser Spezifikation einschließlich der folgenden Ansprüche dargelegt sind, ungefähr, nicht exakt. Sie sollen einen vernünftigen Bereich aufweisen, der mit den Funktionen, auf die sie sich beziehen, und mit dem, was in der Technik, zu der sie gehören, gebräuchlich ist, konsistent ist.
Alle Artikel, Patente, Patentanmeldungen und andere Veröffentlichungen, die in dieser Offenbarung zitiert worden sind, sind hier durch Bezugnahme mit aufgenommen.
Der Ausdruck „Mittel zum“ soll, wenn er in einem Anspruch verwendet ist, die entsprechenden Strukturen und Materialien, die beschrieben worden sind, und ihre Äquivalente einschließen und sollte so interpretiert werden. Ähnlich soll der Ausdruck „Schritt zum“, wenn er in einem Anspruch verwendet ist, die entsprechenden Aktionen, die beschrieben worden sind, und ihre Äquivalente einschließen und sollte so interpretiert werden. Das Fehlen dieser Ausdrücke in einem Anspruch bedeutet, dass der Anspruch nicht auf diese entsprechenden Strukturen, Materialien oder Aktionen oder auf ihre Äquivalente einschränkt sein soll und nicht so interpretiert werden sollte.
Der Schutzbereich ist nur durch die Ansprüche, die jetzt folgen, beschränkt. Dieser Schutzbereich soll so sein und interpretiert werden, dass er so breit ist, wie mit der gewöhnlichen Bedeutung der Ausdrucksweise konsistent ist, die in den Ansprüchen verwendet ist, wenn sie angesichts dieser Spezifikation und der folgenden Fortsetzungshistorie interpretiert werden, außer wo spezifische Bedeutungen dargelegt worden sind, und alle strukturellen und funktionalen Äquivalente einschließen.
Beziehungsbegriffe wie „erster“ und „zweiter“ und dergleichen können nur verwendet sein, um eine Entität oder Aktion von einer weiteren zu unterscheiden, ohne dass sie notwendigerweise irgendeine tatsächliche Beziehung oder Reihenfolge zwischen ihnen erfordern oder implizieren. Die Begriffe „weist auf“, „aufweisend“ und irgendeine andere Variation davon sollen, wenn sie in Verbindung mit einer Liste von Elementen in der Spezifikation oder den Ansprüchen verwendet sind, angeben, dass die Liste nicht ausschließend ist und dass andere Elemente enthalten sein können. Ähnlich schließt ein Element, dem ein „ein“ oder ein „eine“ vorausgeht, ohne weitere Einschränkungen die Existenz zusätzlicher Elemente des gleichen Typs nicht aus.
Keiner der Ansprüche soll einen Gegenstand einschließen, der die Anforderungen der Abschnitte 101, 102 oder 103 des Patentgesetzes nicht erfüllt, und sie sollten auch nicht auf eine solche Weise interpretiert werden. Jede unbeabsichtigte Abdeckung eines solchen Gegenstands ist hiermit ausgeschlossen. Außer wie gerade in diesem Absatz festgestellt, soll nichts von dem, das festgestellt oder dargestellt worden ist, eine Dedizierung irgendeiner Komponente, Schritts, Merkmals, Ziels, Nutzens, Vorteils oder Äquivalents für die Öffentlichkeit bewirken oder so interpretiert werden, unabhängig davon, ob es in den Ansprüchen vorgetragen ist oder nicht.
Die Zusammenfassung wird bereitgestellt, um dem Leser zu ermöglichen, schnell das Wesen der technischen Offenbarung festzustellen. Sie wird mit dem Verständnis eingereicht, dass sie nicht verwendet wird, um den Schutzbereich oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder zu begrenzen. Zusätzlich sind verschiedene Merkmale in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung zusammen gruppiert, um die Offenbarung zu straffen. Dieses Verfahren der Offenbarung sollte nicht so interpretiert werden, dass es erfordert, dass beanspruchte Implementierungen mehr Merkmale erfordern, als ausdrücklich in jedem Anspruch vorgetragen sind. Stattdessen liegt, wie die folgenden Ansprüche widerspiegeln, der erfindungsgemäße Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer einzigen offenbarten Implementierung. Somit sind die folgenden Ansprüche sind hierdurch in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als eine separate beanspruchte Ausführungsform eigenständig ist.

Claims

Schaltung in einem drahtlosen Leistungstransfersystem, die eine drahtlos erzeugte Eingangsspannung an einem Eingang empfängt und eine konstante DC-Spannung an einem Ausgang produziert, um eine Last anzutreiben, wobei die Schaltung aufweist: einen elektronischen Schalter, der zwischen dem Eingang und dem Ausgang in Reihe geschaltet ist; und eine Regel- und/oder Steuereinheit, die den elektronischen Schalter öffnet und schließt, um zu bewirken, dass der Ausgang trotz Variationen in der Eingangsspannung größer als 100 % und Variationen der Last an der konstanten DC-Spannung liegt.
Schaltung nach Anspruch 1, die ferner aufweist: eine Maximalspannungsselektor-Schaltung, die zwei Eingangsspannungen empfängt und die höhere der beiden Eingangsspannungen ausgibt; oder eine Minimalspannungsselektor-Schaltung, die zwei Eingangsspannungen empfängt und die niedrigere der beiden Eingangsspannungen ausgibt.
Schaltung nach Anspruch 2, wobei die zwei Eingangsspannungen die Spannungen auf jeder Seite des elektronischen Schalters sind.
Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Ausgang der Maximalspannungsselektor-Schaltung oder der Minimalspannungsselektor-Schaltung mit einem der Leistungseingänge der Steuereinheit verbunden ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 2-4, wobei die Schaltung die Maximalspannungsselektor-Schaltung aufweist und der elektronische Schalter ein elektronischer PMOS-Schalter ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 2-4, wobei die Schaltung die Minimalspannungsselektor-Schaltung aufweist und der elektronische Schalter ein elektronischer NMOS-Schalter ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Eingangsspannung eine AC-Spannung ist und die Schaltung ferner einen Gleichrichter aufweist, der die Eingangsspannung gleichrichtet.
Schaltung nach Anspruch 7, die ferner eine dem elektronischen Schalter nachgeschaltete Kapazität aufweist, die die gleichgerichtete AC-Eingangsspannung filtert.
Schaltung nach Anspruch 7 oder 8, die ferner eine dem elektrischen Schalter vorgeschaltete Kapazität aufweist, die die gleichgerichtete AC-Eingangsspannung filtert.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1-9, die ferner einen Gleichrichter in Reihe mit dem elektronischen Schalter aufweist.
Drahtloses Leistungstransfersystem zum drahtlosen Übertragen und Empfangen von Leistung, das Folgendes aufweist: eine Übertragungsspule, welche die Leistung drahtlos überträgt; eine Empfangsspule, welche magnetisch, jedoch drahtlos, mit der Übertragungsspule gekoppelt ist, und die Leistung drahtlos empfängt und eine AC-Eingangsspannung erzeugt; einen Gleichrichter, welcher die AC-Eingangsspannung gleichrichtet; eine Kapazität, welche die gleichgerichtete AC-Eingangsspannung filtert; einen elektronischen Schalter, der in Reihe zwischen der gleichgerichteten AC-Eingangsspannung und einem Ausgang verbunden ist; eine Last, die mit dem Ausgang verbunden ist; und eine Regel- und/oder Steuereinheit, die den elektronischen Schalter öffnet und schließt, um zu bewirken, dass der Ausgang trotz Variationen der Last an einer konstanten DC-Spannung liegt.
Drahtloses Leistungstransfersystem nach Anspruch 11, das ferner Folgendes aufweist: eine Maximalspannungsselektor-Schaltung, die zwei Eingangsspannungen empfängt und die höhere der beiden Eingangsspannungen ausgibt; oder eine Minimalspannungsselektor-Schaltung, die zwei Eingangsspannungen empfängt und die niedrigere der beiden Eingangsspannungen ausgibt.
Drahtloses Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 12, wobei die zwei Eingangsspannungen die Spannungen auf jeder Seite des elektronischen Schalters sind.
Drahtloses Leistungstransfersystem nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Ausgang der Maximalspannungsselektor-Schaltung oder der Minimalspannungsselektor-Schaltung die Steuereinheit mit Leistung versorgt.
Drahtloses Leistungstransfersystem nach einem der Ansprüche 12-14, wobei das System die Maximalspannungsselektor-Schaltung aufweist und der elektronische Schalter ein elektronischer PMOS-Schalter ist.
Drahtloses Leistungstransfersystem nach einem der Ansprüche 12-14, wobei die Schaltung die Minimalspannungsselektor-Schaltung aufweist und der elektronische Schalter ein elektronischer NMOS-Schalter ist.
Drahtloses Leistungstransfersystem nach einem der Ansprüche 11-16, wobei die Last ein Batterie-Ladegerät aufweist, das mit einer Batterie verbunden ist.
Drahtloses Leistungstransfersystem nach einem der Ansprüche 11-17, wobei die Kapazität eine dem elektrischen Schalter sowohl vorgeschaltete als auch nachgeschaltete Kapazität aufweist.
Schaltung für ein drahtloses Leistungstransfersystem , die eine drahtlos erzeugte Eingangsspannung an einem Eingang empfängt und eine konstante DC-Spannung an einem Ausgang produziert, um eine Last anzutreiben, wobei die Schaltung aufweist: Schaltmittel, die zwischen dem Eingang und dem Ausgang in Reihe geschaltet sind, zum geregelten und/oder gesteuerten Öffnen und Schließen einer Verbindung zwischen dem Eingang und dem Ausgang; und Regel- und/oder Steuerungsmittel zum Bewirken, dass die Schaltmittel öffnen und schließen, um zu bewirken, dass der Ausgang trotz Variationen der Eingangsspannung größer als 100 % und Variationen der Last an der konstanten DC-Spannung liegt.
Drahtloses Leistungstransfersystem zum drahtlosen Übertragen und Empfangen von Leistung, das aufweist: Übertragungsmittel zum drahtlosen Übertragen der Leistung; Empfängermittel, die magnetisch, jedoch drahtlos, mit den Übertragungsmitteln gekoppelt sind, zum drahtlosen Empfangen der Leistung und zum Erzeugen einer AC-Eingangsspannung; Gleichrichtermittel zum Gleichrichten der AC-Eingangsspannung; Kapazitätsmittel zum Filtern der gleichgerichteten AC-Eingangsspannung; Schaltmittel, die zwischen der AC-Eingangsspannung und einem Ausgang in Reihe geschaltet sind, zum geregelten und/oder gesteuerten Öffnen und Schließen einer Verbindung zwischen der AC-Eingangsspannung und dem Ausgang; Lastmittel zum Bereitstellen einer Last, die mit dem Ausgang verbunden ist; und Regel- und/oder Steuerungsmittel zum Öffnen und Schließen der Schaltmittel, um zu bewirken, dass der Ausgang trotz Variationen der Last an einer konstanten DC-Spannung liegt.