DE102020108800A1 - WIRELESS POWER SYSTEM WITH RECONFIGURABLE RECTIFIER CIRCUIT - Google Patents

WIRELESS POWER SYSTEM WITH RECONFIGURABLE RECTIFIER CIRCUIT Download PDF

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Abstract

Ein drahtloses Ladesystem weist eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung und eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung auf. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung kann eine drahtlose Ladematte oder eine andere Vorrichtung mit Spulen zum Übertragen von drahtlosen Leistungssignalen sein. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung kann ein Mobiltelefon oder eine andere Vorrichtung mit Spulen zum Empfangen der übertragenen drahtlosen Leistungssignale sein. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung weist einstellbare Gleichrichterschaltungen auf, die mit einem Spulenpaar gekoppelt sind. Das Spulenpaar ist an einem Knoten in Reihe geschaltet. Ein Transistor ist zwischen Masse und dem Knoten gekoppelt und wird durch eine Steuerschaltung gesteuert. Der Zustand des Transistors kann geändert werden, um die einstellbare Gleichrichterschaltung entweder in einen ersten Betriebsmodus zu versetzen, in dem die einstellbare Gleichrichterschaltung einen Vollbrückengleichrichter bildet, oder in einen zweiten Betriebsmodus, in dem die einstellbare Gleichrichterschaltung ein Paar paralleler Halbbrückengleichrichter bildet.

Figure DE102020108800A1_0000
A wireless charging system includes a wireless power transmission device and a wireless power receiving device. The wireless power transfer device may be a wireless charging mat or other device having coils for transferring wireless power signals. The wireless power receiving device may be a cellular phone or other device having coils for receiving the transmitted wireless power signals. The wireless power receiving device has adjustable rectifier circuits coupled to a pair of coils. The coil pair is connected in series at a node. A transistor is coupled between ground and the node and is controlled by a control circuit. The state of the transistor can be changed in order to put the adjustable rectifier circuit either in a first operating mode in which the adjustable rectifier circuit forms a full bridge rectifier, or in a second operating mode in which the adjustable rectifier circuit forms a pair of parallel half bridge rectifiers.
Figure DE102020108800A1_0000

Description

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 16/505,370 , eingereicht am 8. Juli 2019, und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/828,933 , eingereicht am 3. April 2019, die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme darauf hierin aufgenommen sind.This patent application claims the priority of U.S. Patent Application No. 16 / 505,370 , filed July 8, 2019, and the preliminary U.S. Patent Application No. 62 / 828,933 , filed April 3, 2019, which are hereby incorporated by reference in their entirety.

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Dies bezieht sich im Allgemeinen auf Leistungssysteme und insbesondere auf drahtlose Leistungssysteme zum Laden von elektronischen Vorrichtungen.This relates to power systems in general and, more particularly, to wireless power systems for charging electronic devices.

HINTERGRUNDBACKGROUND

In einem drahtlosen Ladesystem überträgt eine drahtlose Sendevorrichtung wie eine Ladematte drahtlos Leistung zu einer drahtlosen Ladeempfangsvorrichtung wie einer tragbaren elektronischen Vorrichtung. Die tragbare elektronische Vorrichtung weist eine Spulen- und Gleichrichterschaltung auf. Die Spule der tragbaren elektronischen Vorrichtung empfängt drahtlose Wechselstrom-Leistungssignale von der drahtlosen Ladematte. Die Gleichrichterschaltung wandelt die empfangenen Signale in Gleichstrom um.In a wireless charging system, a wireless transmitting device such as a charging mat wirelessly transmits power to a wireless charging receiving device such as a portable electronic device. The portable electronic device has a coil and rectifier circuit. The coil of the handheld electronic device receives wireless AC power signals from the wireless charging mat. The rectifier circuit converts the received signals into direct current.

KURZDARSTELLUNGABSTRACT

Ein drahtloses Ladesystem weist eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung und eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung auf. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung ist eine drahtlose Ladematte oder eine andere Vorrichtung mit Spulen zum Übertragen drahtloser Leistungssignale. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung ist ein Mobiltelefon oder eine andere Vorrichtung mit Spulen zum Empfangen der übertragenen drahtlosen Leistungssignale.A wireless charging system includes a wireless power transmission device and a wireless power receiving device. The wireless power transfer device is a wireless charging mat or other device with coils for transferring wireless power signals. The wireless power receiving device is a cellular phone or other device having coils for receiving the transmitted wireless power signals.

Um die Effizienz der drahtlosen Leistungsübertragung in einer Reihe von Betriebsszenarien zu verbessern, kann die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung die Spulen in der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung so konfigurieren, dass sie einen Magnetfluss empfängt, der von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung in einer ersten Ausrichtung (z. B. horizontaler Fluss) oder einer zweiten Ausrichtung (z. B. vertikaler Fluss) übertragen wird.To improve the efficiency of wireless power transmission in a variety of operating scenarios, the wireless power receiving device can configure the coils in the wireless power receiving device to receive magnetic flux emitted by the wireless power transmitting device in a first orientation (e.g., horizontal flux). or a second orientation (e.g. vertical flow).

Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung weist einstellbare Gleichrichterschaltungen auf, die mit einem Spulenpaar gekoppelt sind. Wenn drahtlose Leistung empfangen wird, kann eine erste der Spulen Wechselstromsignale erzeugen, die phasengleich sind oder die phasenverschoben (z. B. 180° aus der Phase) in Bezug auf eine zweite der Spulen sind, in Abhängigkeit von der Ausrichtung des übertragenen Magnetflusses. Die einstellbare Gleichrichterschaltung wird dynamisch rekonfiguriert, um diese unterschiedlichen Szenarien unterzubringen.The wireless power receiving device has adjustable rectifier circuits coupled to a pair of coils. When wireless power is received, a first of the coils may generate AC signals that are in phase or out of phase (e.g., 180 degrees out of phase) with respect to a second of the coils, depending on the orientation of the magnetic flux being transmitted. The adjustable rectifier circuit is dynamically reconfigured to accommodate these different scenarios.

Die erste und die zweite Spule sind in Reihe an einem Knoten gekoppelt. Ein Transistor ist zwischen Masse und dem Knoten gekoppelt. Der Transistor wird durch eine Steuerschaltung gesteuert. Der Zustand des Transistors kann geändert werden, um die einstellbare Gleichrichterschaltung entweder in einen ersten Betriebsmodus zu versetzen, in dem die einstellbare Gleichrichterschaltung einen Vollbrückengleichrichter bildet, oder in einen zweiten Betriebsmodus, in dem die einstellbare Gleichrichterschaltung ein Paar paralleler Halbbrückengleichrichter bildet.The first and second coils are coupled in series at a node. A transistor is coupled between ground and the node. The transistor is controlled by a control circuit. The state of the transistor can be changed in order to put the adjustable rectifier circuit either in a first operating mode in which the adjustable rectifier circuit forms a full bridge rectifier, or in a second operating mode in which the adjustable rectifier circuit forms a pair of parallel half bridge rectifiers.

FigurenlisteFigure list

  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines veranschaulichenden drahtlosen Ladesystems, das eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung und eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung einschließt, gemäß einer Ausführungsform. 1 FIG. 13 is a schematic diagram of an illustrative wireless charging system including a wireless power transmitting device and a wireless power receiving device, according to an embodiment.
  • 2 ist ein Schaltdiagramm der drahtlosen Leistungsübertragungs- und-empfangsschaltung gemäß einer Ausführungsform. 2 Figure 13 is a circuit diagram of the wireless power transmission and reception circuit according to an embodiment.
  • 3 ist eine Seitenansicht einer veranschaulichenden drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung, wie einer drahtlosen Ladematte und einer entsprechenden drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung, wie eines Mobiltelefons mit mehreren drahtlosen Leistungsempfangsspulen gemäß einer Ausführungsform. 3 Figure 13 is a side view of an illustrative wireless power transmission device, such as a wireless charging mat, and a corresponding wireless power receiving device, such as a cellular phone having a plurality of wireless power receiving coils, according to one embodiment.
  • 4 ist ein Schaltdiagramm einer veranschaulichenden einstellbaren Gleichrichterschaltung gemäß einer Ausführungsform. 4th Figure 4 is a circuit diagram of an illustrative adjustable rectifier circuit in accordance with one embodiment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Ein drahtloses Leistungssystem schließt eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung wie eine drahtlose Ladematte ein. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung überträgt drahtlos Leistung an eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, wie eine Armbanduhr, ein Mobiltelefon, einen Tablet-Computer, einen Laptop-Computer oder eine andere elektronische Vorrichtung. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung verwendet Leistung von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung, um die Vorrichtung mit Strom zu versorgen und um einen internen Akku zu laden.A wireless power system includes a wireless power transfer device such as a wireless charging mat. The wireless power transmission device wirelessly transmits power to a wireless power receiving device such as a wrist watch, cell phone, tablet computer, laptop computer, or other electronic device. The wireless power receiving device uses power from the wireless power transmitting device to provide power to the device and to charge an internal battery.

Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung kommuniziert mit der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung und erhält Informationen über die Eigenschaften der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung. In einigen Ausführungsformen weist die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung mehrere Übertragungsspulen auf. In solchen Ausführungsformen verwendet die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung Informationen von der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung bzw. Messungen, die in der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung vorgenommen werden, um zu bestimmen, welche Spule oder Spulen in der Übertragungsvorrichtung magnetisch mit drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtungen gekoppelt sind. Die Spulenauswahl wird dann in der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung durchgeführt.The wireless power transmission device communicates with the wireless power receiving device and receives information about the Characteristics of the wireless power receiving device. In some embodiments, the wireless power transmission device includes multiple transmission coils. In such embodiments, the wireless power transmitting device uses information from the wireless power receiving device, or measurements taken in the wireless power transmitting device, to determine which coil or coils in the transmitting device are magnetically coupled to wireless power receiving devices. The coil selection is then performed in the wireless power transmission device.

Drahtlose Leistung wird von der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung zu der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung unter Verwendung der ausgewählten Spule(n) übertragen, um einen Akku in der drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtung zu laden bzw. um andere Lastschaltungen mit Strom zu versorgen. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung weist rekonfigurierbare Spulen auf. Zum Beispiel kann die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung ein mit einer einstellbaren Gleichrichterschaltung gekoppeltes Spulenpaar aufweisen. Die Gleichrichterschaltung kann in unterschiedlichen Betriebsarten zum Verbessern des drahtlosen Leistungsempfangs durch die Spulen betrieben werden.Wireless power is transmitted from the wireless power transmission device to the wireless power receiving device using the selected coil (s) to charge a battery in the wireless power receiving device or to power other load circuits. The wireless power receiving device has reconfigurable coils. For example, the wireless power receiving device may include a pair of coils coupled to an adjustable rectifier circuit. The rectifier circuit can be operated in different modes of operation to improve the wireless power reception by the coils.

Ein veranschaulichendes drahtloses Leistungssystem (drahtloses Ladesystem) ist in 1 gezeigt. Wie in 1 gezeigt, schließt das drahtlose Leistungssystem 8 eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung, wie eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12, ein und schließt eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, wie eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung 24, ein. Die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12 schließt eine Steuerschaltung 16 ein. Die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung 24 schließt eine Steuerschaltung 30 ein. Die Steuerschaltung in dem System 8, wie die Steuerschaltung 16 und die Steuerschaltung 30, wird bei der Steuerung des Betriebs des Systems 8 verwendet. Diese Steuerschaltung kann eine Verarbeitungsschaltung einschließen, die Mikroprozessoren, Leistungsverwaltungseinheiten, Basisbandprozessoren, digitalen Signalprozessoren, Mikrocontrollern bzw. anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen mit Verarbeitungsschaltungen zugeordnet ist. Die Verarbeitungsschaltung implementiert gewünschte Steuer- und Kommunikationsmerkmale in den Vorrichtungen 12 und 24. Zum Beispiel kann die Verarbeitungsschaltung bei der Auswahl der Spulen, zur Bestimmung der Stromübertragungsniveaus, zur Verarbeitung der Sensordaten und anderer Daten, zur Verarbeitung der Benutzereingaben, zur Handhabung der Verhandlungen zwischen den Vorrichtungen 12 und 24, zum Senden und Empfangen von In-Band- und Out-of-Band-Daten, zur Vornahme von Messungen, und zum sonstigem Steuern des Betriebs des Systems 8 verwendet werden.An illustrative wireless power system (wireless charging system) is shown in FIG 1 shown. As in 1 shown closes the wireless power system 8th a wireless power transmission device such as a wireless power transmission device 12 , and includes a wireless power receiving device such as a wireless power receiving device 24 , one. The wireless power transmission device 12 closes a control circuit 16 one. The wireless power receiving device 24 closes a control circuit 30th one. The control circuit in the system 8th how the control circuit 16 and the control circuit 30th , is used in controlling the operation of the system 8th used. This control circuit can include processing circuitry associated with microprocessors, power management units, baseband processors, digital signal processors, microcontrollers, or application-specific integrated circuits with processing circuits. The processing circuit implements desired control and communication features in the devices 12 and 24 . For example, the processing circuitry can assist in selecting the coils, determining the current transmission levels, processing the sensor data and other data, processing the user input, handling the negotiations between the devices 12 and 24 , to send and receive in-band and out-of-band data, to take measurements, and to otherwise control the operation of the system 8th be used.

Eine Steuerschaltung in dem System 8 kann konfiguriert sein, um Vorgänge in dem System 8 unter Verwendung von Hardware (z. B. dedizierter Hardware oder Schaltung), Firmware und/oder Software durchzuführen. Softwarecode für die Durchführung von Vorgängen in dem System 8 wird auf nichtflüchtigen, computerlesbaren Speichermedien (z. B. materiellen, computerlesbaren Speichermedien) in der Steuerschaltung 8 gespeichert. Der Softwarecode kann manchmal als Software, Daten, Programmanweisungen, Instruktionen oder Code bezeichnet werden. Die nichtflüchtigen, computerlesbaren Speichermedien können nichtflüchtigen Speicher, wie nichtflüchtigen Arbeitsspeicher (NVRAM), eine oder mehrere Festplatten (z. B. magnetische Laufwerke oder Solid-State-Laufwerke), eine oder mehrere austauschbare Flash-Laufwerke oder andere austauschbare Medien oder dergleichen, einschließen. Auf den nichtflüchtigen, computerlesbaren Speichermedien gespeicherte Software kann auf der Verarbeitungsschaltung der Steuerschaltung 16 und/oder 30 ausgeführt werden. Die Verarbeitungsschaltung kann anwendungsspezifische integrierte Schaltungen mit Verarbeitungsschaltung, einen oder mehrere Mikroprozessoren, eine Zentraleinheit (CPU) oder eine andere Verarbeitungsschaltung einschließen.A control circuit in the system 8th can be configured to handle operations in the system 8th using hardware (e.g., dedicated hardware or circuitry), firmware and / or software. Software code for performing operations on the system 8th is stored on non-transitory, computer-readable storage media (e.g. tangible, computer-readable storage media) in the control circuit 8th saved. The software code can sometimes be referred to as software, data, program instructions, instructions, or code. The non-volatile, computer-readable storage media may include non-volatile memory such as non-volatile memory (NVRAM), one or more hard drives (e.g., magnetic drives or solid-state drives), one or more removable flash drives or other removable media, or the like . Software stored on the non-transitory, computer-readable storage media can be used on the processing circuit of the control circuit 16 and or 30th are executed. The processing circuitry may include application specific integrated circuits with processing circuitry, one or more microprocessors, a central processing unit (CPU), or other processing circuitry.

Die Vorrichtung 12 kann ein eigenständiger Stromadapter sein (z. B. eine drahtlose Ladematte oder eine Ladescheibe, die eine Stromadapterschaltung einschließt), kann eine drahtlose Ladematte oder eine Ladescheibe sein, die mit einem Stromadapter oder einer anderen Ausrüstung durch ein Kabel gekoppelt ist, kann eine tragbare Vorrichtung sein, kann eine Ausrüstung sein, die in Möbel, ein Fahrzeug oder ein anderes System eingebaut wurde, kann eine abnehmbare Akkuhülle sein oder kann eine andere drahtlose Stromübertragungsausrüstung sein. Veranschaulichende Konfigurationen, in denen die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12 eine drahtlose Ladematte ist, werden hierin manchmal als ein Beispiel beschrieben.The device 12 can be a standalone power adapter (e.g., a wireless charging mat or a charging disk that includes a power adapter circuit), can be a wireless charging mat or a charging disk that is wired to a power adapter or other equipment, can be a portable device can be equipment built into furniture, a vehicle, or other system, can be a detachable battery case, or can be other wireless power transmission equipment. Illustrative configurations in which the wireless power transmission device 12 is a wireless charging mat are sometimes described herein as an example.

Die Leistungsempfangsvorrichtung 24 kann eine tragbare elektronische Vorrichtung, wie eine Armbanduhr, ein Mobiltelefon, ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer oder eine andere elektronische Ausrüstung sein. Die Leistungsübertragungsvorrichtung 12 kann mit einer Steckdose gekoppelt werden (z. B. eine Wechselstromquelle), kann einen Akku zum Liefern von Leistung aufweisen bzw. kann eine andere Leistungsquelle aufweisen. Die Leistungsübertragungsvorrichtung 12 kann einen AC-DC-Leistungswandler, wie einen AC-DC-Leistungswandler 14, zum Umwandeln von Wechselstromleistung von einer Steckdose oder einer anderen Leistungsquelle in DC-Leistung aufweisen. DC-Leistung kann verwendet werden, um die Steuerschaltung 16 mit Strom zu versorgen. Während des Betriebs verwendet eine Steuerung in der Steuerschaltung 16 eine Leistungsübertragungsschaltung 52, um drahtlos Leistung an eine Leistungsempfangsschaltung 54 der Vorrichtung 24 zu übertragen. Die Leistungsübertragungsschaltung 52 kann eine Schaltschaltung (z. B. einen aus Transistoren gebildeten Wechselrichter 61) aufweisen, die basierend auf Steuersignalen der Steuerschaltung 16 ein- und ausgeschaltet wird, um Wechselstromsignale durch eine oder mehrere Spulen 36 zu erzeugen. Die Spulen 36 können in einer planaren Spulenanordnung angeordnet sein (z. B. in Konfigurationen, in denen die Vorrichtung 12 eine drahtlose Ladematte ist) oder können so angeordnet sein, dass sie einen Cluster von Spulen bilden (z. B. in Konfigurationen, in denen die Vorrichtung 12 eine drahtlose Ladescheibe ist). In einigen Anordnungen weist die Vorrichtung 12 nur eine einzige Spule auf. In anderen Anordnungen kann eine drahtlose Ladevorrichtung, wie beispielsweise eine drahtlose Ladematte, mehrere Spulen (z. B. zwei oder mehr Spulen, 5-10 Spulen, mindestens 10 Spulen, 10-30 Spulen, weniger als 35 Spulen, weniger als 25 Spulen oder eine andere geeignete Anzahl von Spulen) aufweisen.The power receiving device 24 can be a portable electronic device such as a wrist watch, cell phone, laptop computer, tablet computer, or other electronic equipment. The power transmission device 12 may be mated to an electrical outlet (e.g., an AC power source), may have a battery pack to provide power, or may have another source of power. The power transmission device 12 can use an AC-DC power converter, such as an AC-DC power converter 14th , for converting AC power from an outlet or another Have power source in DC power. DC power can be used to power the control circuit 16 to provide electricity. During operation, a controller is used in the control circuit 16 a power transmission circuit 52 to wirelessly deliver power to a power receiving circuit 54 the device 24 transferred to. The power transmission circuit 52 can be a switching circuit (e.g. an inverter made up of transistors 61 ), based on control signals from the control circuit 16 is switched on and off to alternate current signals through one or more coils 36 to create. The spools 36 may be arranged in a planar coil arrangement (e.g., in configurations in which the device 12 is a wireless charging mat) or can be arranged to form a cluster of coils (e.g. in configurations in which the device 12 is a wireless charging disc). In some arrangements the device has 12 only one coil on. In other arrangements, a wireless charging device, such as a wireless charging mat, may have multiple coils (e.g., two or more coils, 5-10 Coils, at least 10 Do the washing up, 10-30 Coils, less than 35 Coils, less than 25th Coils or some other suitable number of coils).

Wenn die Wechselströme durch eine oder mehrere Spulen 36 hindurchgehen, werden elektromagnetische Wechselstromfelder (z. B. Magnetfelder) (drahtlose Leistungssignale 44) erzeugt, die von einer oder mehreren entsprechenden Spulen, wie der/den Spule(n) 48 in der Leistungsempfangsvorrichtung 24, empfangen werden. Die Vorrichtung 24 kann eine einzelne Spule 48, mindestens zwei Spulen 48, mindestens drei Spulen 48, mindestens vier Spulen 48 oder eine andere geeignete Anzahl von Spulen 48 aufweisen. In einer veranschaulichenden Konfiguration, die hierin manchmal als ein Beispiel beschrieben werden kann, weist die Vorrichtung 24 ein Spulenpaar 48 auf. Wenn die elektromagnetischen Wechselstromfelder durch die Spulen 48 empfangen werden, werden entsprechende Wechselströme in den Spulen 48 induziert. Eine Gleichrichterschaltung, wie die Gleichrichterschaltung 50, die Gleichrichterkomponenten, wie in einem Brückennetz angeordnete synchrone Gleichrichter-Metalloxid-Halbleitertransistoren enthält, wandelt empfangene Wechselstromsignale (empfangene Wechselstromsignale, die elektromagnetischen Signalen 44 zugeordnet sind) von einer oder mehreren Spule(n) 48 in Gleichspannungssignale für die Versorgung der Vorrichtung 24 um.When the alternating currents through one or more coils 36 Passing through it, AC electromagnetic fields (e.g., magnetic fields) (wireless power signals 44 ) generated by one or more corresponding coils, such as the coil (s) 48 in the power receiving device 24 received. The device 24 can be a single coil 48 , at least two coils 48 , at least three coils 48 , at least four coils 48 or any other suitable number of coils 48 exhibit. In an illustrative configuration, which can sometimes be described herein as an example, the apparatus has 24 a pair of coils 48 on. When the alternating current electromagnetic fields through the coils 48 are received, corresponding alternating currents in the coils 48 induced. A rectifier circuit like the rectifier circuit 50 containing rectifier components such as synchronous rectifier metal-oxide semiconductor transistors arranged in a bridge network, converts received AC signals (received AC signals, the electromagnetic signals 44 assigned) of one or more coil (s) 48 into DC voltage signals for supplying the device 24 around.

Die von der Gleichrichterschaltung 50 erzeugten Gleichspannungen (manchmal als Gleichrichterausgangsspannung Vgleichger. bezeichnet) können zum Laden eines Akkus wie des Akkus 58 verwendet werden und können zur Versorgung anderer Komponenten in der Vorrichtung 24 mit Strom verwendet werden. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 24 Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 56, wie eine Anzeige, einen Berührungssensor, Kommunikationsschaltungen, Audiokomponenten, Sensoren, lichtemittierende Diodenstatusanzeiger, andere lichtemittierende und lichterfassende Komponenten und andere Komponenten einschließen, und diese Komponenten (die eine Last für die Vorrichtung 24 bilden) können mit den von der Gleichrichterschaltung 50 erzeugten Gleichspannungen (bzw. von dem Akku 58 erzeugten Gleichspannungen) betrieben werden.The ones from the rectifier circuit 50 Generated DC voltages (sometimes referred to as rectifier output voltage Vcr 58 and can be used to supply other components in the device 24 be used with electricity. For example, the device 24 Input-output devices 56 such as a display, a touch sensor, communication circuits, audio components, sensors, light emitting diode status indicators, other light emitting and light sensing components, and other components, and these components (which place a load on the device 24 form) can be matched by the rectifier circuit 50 generated DC voltages (or from the battery 58 generated DC voltages).

Die Vorrichtung 12 und/oder die Vorrichtung 24 können drahtlos unter Verwendung von In-Band- oder Out-of-Band-Kommunikationen kommunizieren. Die Vorrichtung 12 kann zum Beispiel eine drahtlose Transceiver-Schaltung 40 aufweisen, die unter Verwendung einer Antenne drahtlos Out-of-Band-Signale an die Vorrichtung 24 überträgt. Die drahtlose Transceiver-Schaltung 40 kann verwendet werden, um drahtlos Out-of-Band-Signale von der Vorrichtung 24 unter Verwendung der Antenne zu empfangen. Die Vorrichtung 24 kann eine drahtlose Transceiver-Schaltung 46 aufweisen, die Out-of-Band-Signale an die Vorrichtung 12 überträgt. Eine Empfängerschaltung in dem drahtlosen Transceiver 46 kann eine Antenne verwenden, um Out-of-Band-Signale von der Vorrichtung 12 zu empfangen. In-Band-Übertragungen zwischen den Vorrichtungen 12 und 24 können unter Verwendung der Spulen 36 und 48 durchgeführt werden. In einer veranschaulichenden Konfiguration wird die Frequenzumtastung (FSK) verwendet, um In-Band-Daten von der Vorrichtung 12 an die Vorrichtung 24 zu übertragen, und wird die Amplitudenumtastung (ASK) verwendet, um In-Band-Daten von der Vorrichtung 24 an die Vorrichtung 12 zu übertragen. Leistung kann während dieser FSK- und ASK-Übertragungen drahtlos von der Vorrichtung 12 zu der Vorrichtung 24 übertragen werden.The device 12 and / or the device 24 can communicate wirelessly using in-band or out-of-band communications. The device 12 for example, a wireless transceiver circuit 40 that wirelessly send out-of-band signals to the device using an antenna 24 transmits. The wireless transceiver circuit 40 can be used to wirelessly receive out-of-band signals from the device 24 using the antenna to receive. The device 24 can be a wireless transceiver circuit 46 have the out-of-band signals to the device 12 transmits. A receiver circuit in the wireless transceiver 46 can use an antenna to receive out-of-band signals from the device 12 to recieve. In-band transmissions between devices 12 and 24 can using the coils 36 and 48 be performed. In an illustrative configuration, frequency shift keying (FSK) is used to receive in-band data from the device 12 to the device 24 and amplitude shift keying (ASK) is used to transfer in-band data from the device 24 to the device 12 transferred to. Power can wirelessly from the device during these FSK and ASK transmissions 12 to the device 24 be transmitted.

Es ist wünschenswert, dass die Übertragungsvorrichtung 12 und die Empfangsvorrichtung 24 in der Lage sind, Informationen wie zum Beispiel die empfangene Leistung, den Ladezustand, und so weiter, zum Steuern der drahtlosen Leistungsübertragung zu kommunizieren. Die oben beschriebene Technologie muss jedoch nicht die Übertragung von persönlich identifizierbare Informationen einschließen, um zu funktionieren. Um im höchsten Maße Vorsicht walten zu lassen, sei darauf hingewiesen, dass jegliche Implementierung dieser Ladetechnologie die Verwendung persönlich identifizierbarer Informationen einschließt, die Implementierer Datenschutzvorschriften und Praktiken einhalten sollten, von denen allgemein anerkannt wird, dass sie Industrie- oder Regierungsanforderungen zum Aufrechterhalten der Privatsphäre von Benutzern erfüllen oder überschreiten. Insbesondere sollten persönlich identifizierbare Informationsdaten so verwaltet und gehandhabt werden, dass Risiken eines unbeabsichtigten oder unautorisierten Zugangs oder einer unbeabsichtigten oder unautorisierten Benutzung minimiert werden, und die Art einer autorisierten Verwendung sollte den Benutzern klar angezeigt werden.It is desirable that the transmission device 12 and the receiving device 24 are able to communicate information such as received power, state of charge, and so on to control wireless power transmission. However, the technology described above need not involve the transmission of personally identifiable information in order to function. To exercise the utmost caution, it should be noted that any implementation of this charging technology involves the use of personally identifiable information, which implementers should adhere to data protection regulations and practices that are generally recognized to meet industry or government requirements for maintaining the privacy of Meet or exceed users. In particular, personally identifiable information data should be managed and handled in such a way that risks of a unintentional or unauthorized access or use should be minimized, and the nature of authorized use should be clearly indicated to users.

Die Steuerschaltung 16 weist die externe Objektmessschaltung 41, auf, die verwendet werden kann, um externe Objekte auf der Ladefläche der Vorrichtung 12 (z.B. auf der Oberseite einer Ladematte zu erfassen, oder, wenn gewünscht, um Objekte in der Nähe der Kopplungsoberfläche einer Ladescheibe zu erfassen). Die Schaltung 41 kann Fremdobjekte, wie Spulen, Büroklammern und andere metallische Objekte erfassen und kann das Vorhandensein von drahtlosen Leistungsempfangsvorrichtungen 24 erfassen (z.B. kann die Schaltung 41 das Vorhandensein einer oder mehrerer Spulen 48 erfassen). Während Objekterkennungs- und Charakterisierungsoperationen kann die externe Objektmessschaltungsanordnung 41 verwendet werden, um Messungen an Spulen 36 durchzuführen, um zu bestimmen, ob irgendwelche Vorrichtungen 24 in der Vorrichtung 12 vorhanden sind.The control circuit 16 instructs the external object measurement circuit 41 , on that can be used to place external objects on the back of the device 12 (e.g. to detect on the top of a charging mat, or, if desired, to detect objects in the vicinity of the coupling surface of a charging disc). The circuit 41 can detect foreign objects such as coils, paper clips, and other metallic objects; and can detect the presence of wireless power receiving devices 24 capture (e.g. the circuit 41 the presence of one or more coils 48 to capture). During object detection and characterization operations, the external object measurement circuitry can 41 used to take measurements on coils 36 perform to determine if any devices 24 in the device 12 available.

In einer veranschaulichenden Anordnung enthält die Messschaltung 41 der Steuerschaltung 16 eine Signalerzeugungsschaltung (z. B. eine Oszillatorschaltung zur Erzeugung von Wechselstromsondensignalen mit einer oder mehreren Sondenfrequenzen, einem Impulsgenerator, der Impulse erzeugen kann, sodass Impulsantworten gemessen werden können, um Induktanzinformationen zu sammeln, Q-Faktorinformationen usw.) und eine Signalerfassungsschaltung (z. B. Filter, Analog-Digital-Wandler, Impulsantwortmessschaltungen usw.). Während der Messvorgänge kann die Schaltschaltung in der Vorrichtung 12 durch die Steuerschaltung 16 so eingestellt werden, dass jede der Spulen 36 in Betrieb geschaltet wird. Da jede Spule 36 selektiv in Betrieb geschaltet wird, verwendet die Steuerschaltung 16 die Signalerzeugungsschaltung der Signalmessschaltung 41, um ein Sondensignal an diese Spule anzulegen, während sie die Signalerfassungsschaltung der Signalmessschaltung 41 verwendet, um eine entsprechende Reaktion zu messen. Eine Messschaltung 43 in der Steuerschaltung 30 bzw. in der Steuerschaltung 16 kann auch bei der Durchführung von Strom- und Spannungsmessungen verwendet werden. Basierend auf diesen Informationen oder anderen Informationen kann die Steuerschaltung 30 die Gleichrichterschaltung 50 konfigurieren, um zur Verbesserung des drahtlosen Empfangs durch die Spulen 48 beizutragen. Zum Beispiel kann die Gleichrichterschaltung 50 ausgestaltet sein, um in einem vertikalen Feldmodus in Szenarien zu arbeiten, in denen übertragene Magnetfelder von der Vorrichtung 12 überwiegend vertikal sind (z. B. wenn die Spulen 36, die von den Spulen 48 überlappt werden, phasengleich betrieben werden), und können ausgestaltet sein, um in einem horizontalen Feldmodus in Szenarien zu arbeiten, in denen übertragene Magnetfelder von der Vorrichtung 12 überwiegend horizontal sind (z. B. wenn die Spulen 36, die von den Spulen 48 überlappt werden, phasenverschoben betrieben werden).In an illustrative arrangement, the measurement circuit includes 41 the control circuit 16 a signal generation circuit (e.g., an oscillator circuit for generating AC probe signals at one or more probe frequencies, a pulse generator capable of generating pulses so that impulse responses can be measured to collect inductance information, Q-factor information, etc.) and a signal detection circuit (e.g. B. Filters, analog-to-digital converters, impulse response measurement circuits, etc.). During the measurement processes, the switching circuit in the device 12 by the control circuit 16 be adjusted so that each of the coils 36 is switched to operation. As every coil 36 is selectively switched into operation, uses the control circuit 16 the signal generating circuit of the signal measuring circuit 41 to apply a probe signal to this coil while passing the signal detection circuit of the signal measurement circuit 41 used to measure an appropriate response. A measuring circuit 43 in the control circuit 30th or in the control circuit 16 can also be used when making current and voltage measurements. Based on this information or other information, the control circuit 30th the rectifier circuit 50 configure to improve wireless reception through the coils 48 to contribute. For example, the rectifier circuit 50 be configured to operate in a vertical field mode in scenarios where magnetic fields are transmitted from the device 12 are predominantly vertical (e.g. when the coils 36 by the coils 48 overlapped, operated in phase), and can be configured to operate in a horizontal field mode in scenarios where magnetic fields transmitted from the device 12 are predominantly horizontal (e.g. when the coils 36 by the coils 48 overlapped, operated out of phase).

2 ist ein Schaltdiagramm einer veranschaulichenden drahtlosen Stromschaltung für das System 8. Wie in 2 gezeigt, kann die Schaltungsanordnung 52 Inverterschaltungen wie einen oder mehrere Wechselrichter 61 oder andere Treiberschaltungen einschließen, die drahtlose Leistungssignale erzeugen, die durch eine Ausgangsschaltung übertragen werden, die eine oder mehrere Spulen 36 und Kondensatoren wie den Kondensator 70 einschließt. In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 12 mehrere individuell gesteuerte Wechselrichter 61, von denen jedes der Treibersignale an eine jeweilige Spule 36 liefert. In anderen Ausführungsformen wird ein Wechselrichter 61 zwischen mehreren Spulen 36 unter Verwendung von Schaltschaltungen geteilt. 2 Figure 4 is a circuit diagram of an illustrative wireless power circuit for the system 8th . As in 2 shown, the circuit arrangement 52 Inverter circuits such as one or more inverters 61 or other driver circuits that generate wireless power signals that are transmitted by an output circuit comprising one or more coils 36 and capacitors like the capacitor 70 includes. In some embodiments the device comprises 12 several individually controlled inverters 61 , each of which sends the drive signals to a respective coil 36 supplies. In other embodiments, an inverter 61 between multiple coils 36 shared using switching circuits.

Während des Betriebs werden Steuersignale für den/die Wechselrichter 61 von der Steuerschaltung 16 am Steuereingang 74 bereitgestellt. Ein einzelner Wechselrichter 61 und eine einzelne Spule 36 sind in dem Beispiel von 2 gezeigt, aber mehrere Wechselrichter 61 und mehrere Spulen 36 können verwendet werden, wenn gewünscht. In einer Mehrspulenkonfiguration kann eine Schaltschaltung verwendet werden, um einen einzelnen Wechselrichter 61 mit mehreren Spulen 36 zu koppeln, bzw. jede Spule 36 kann mit einem jeweiligen Wechselrichter 61 gekoppelt sein. Während drahtloser Leistungsübertragungsvorgänge werden Transistoren in einem oder mehreren ausgewählten Wechselrichtern 61 durch Wechselstromsteuersignale von der Steuerschaltung 16 getrieben. Dies bewirkt, dass die aus der ausgewählten Spule 36 und dem Kondensator 70 gebildete Ausgangsschaltung elektromagnetische Wechselstromfelder (Signale 44) erzeugt, die von der drahtlosen Empfangsschaltung 54 unter Verwendung einer aus einer oder mehreren Spulen 48 und einen oder mehrere Kondensatoren 72 in der Vorrichtung 24 gebildeten drahtlosen Empfangsschaltung empfangen werden. Falls gewünscht, kann die relative Phase zwischen den angetriebenen Spulen 36 (z. B. die Phase von einer der Spulen 36, die relativ zu einer anderen angetriebenen benachbarten Spule 36 angetrieben wird) durch eine Steuerschaltung 16schaltung 16 eingestellt werden, um die Verbesserung der drahtlosen Übertragung zwischen Vorrichtung 12 und Vorrichtung 24 zu verbessern. Die Gleichrichterschaltung 50 ist mit einer oder mehreren Spulen 48 (z. B. einem Spulenpaar) gekoppelt und stellt eine entsprechende Gleichstromausgangsspannung Vgleichger. über Gleichrichterausgangsanschlüsse 76 bereit, um eine Ladeschaltung in der Vorrichtung 24 (z. B. zum Laden des Akkus 58, zum Versorgen einer Anzeige bzw. einer anderen Eingabe-Ausgabevorrichtung 56 mit Strom bzw. zur Versorgung anderer Komponenten) mit Strom zu versorgen. Eine einzelne Spule 48 oder mehrere Spulen 48 können in der Vorrichtung 24 enthalten sein. In einer veranschaulichenden Konfiguration kann die Vorrichtung 24 ein Mobiltelefon oder eine andere tragbare Vorrichtung mit einem Spulenpaar 48 sein. Andere Konfigurationen können verwendet werden, wenn gewünscht.Control signals for the inverter (s) are sent during operation 61 from the control circuit 16 at the control input 74 provided. A single inverter 61 and a single coil 36 are in the example of 2 shown, but multiple inverters 61 and multiple coils 36 can be used if desired. In a multi-coil configuration, switching circuitry can be used to drive a single inverter 61 with multiple coils 36 to couple, or each coil 36 can with a respective inverter 61 be coupled. During wireless power transmission operations, transistors are used in one or more selected inverters 61 by AC control signals from the control circuit 16 driven. This causes the out of the selected coil 36 and the capacitor 70 Output circuit formed electromagnetic alternating current fields (signals 44 ) generated by the wireless receiving circuit 54 using one of one or more coils 48 and one or more capacitors 72 in the device 24 formed wireless receiving circuit are received. If desired, the relative phase between the driven coils can be adjusted 36 (e.g. the phase of one of the coils 36 relative to another driven adjacent coil 36 is driven) can be adjusted by a control circuit 16 circuit 16 in order to improve the wireless transmission between devices 12 and device 24 to improve. The rectifier circuit 50 is with one or more coils 48 (e.g. a pair of coils) and provides a corresponding direct current output voltage V Gleichger. via rectifier output connections 76 ready to have a charging circuit in the device 24 (e.g. for charging the battery 58 , to the Supplying a display or another input-output device 56 with electricity or to supply other components) with electricity. A single coil 48 or multiple coils 48 can in the device 24 be included. In an illustrative configuration, the device 24 a cell phone or other portable device with a pair of coils 48 be. Other configurations can be used if desired.

3 ist eine Querschnittsseitenansicht des Systems 8 in einer veranschaulichenden Konfiguration, in der die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung 12 eine drahtlose Ladematte ist und in der die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung 24 ein Mobiltelefon (als ein Beispiel) ist. Die Vorrichtung 12 hat ein Gehäuse 90 (z. B. ein Mattengehäuse, das aus einem Polymer, einem anderen dielektrischen Material bzw. anderen Materialien gebildet ist). Das Kabel 92 kann mit dem Gehäuse 90 gekoppelt sein und kann der Vorrichtung 12 Leistung bereitstellen. In einigen Konfigurationen kann Strom durch einen internen Akku bereitgestellt werden. 3 Figure 3 is a cross-sectional side view of the system 8th in an illustrative configuration in which the wireless power transmission device 12 is a wireless charging mat and in which the wireless power receiving device 24 is a mobile phone (as an example). The device 12 has a housing 90 (e.g., a mat housing formed from a polymer, other dielectric material, or other materials). The cable 92 can with the housing 90 be coupled and the device 12 Provide performance. In some configurations, power can be provided by an internal battery.

Die Vorrichtung 24 kann ein Gehäuse, wie beispielsweise ein Gehäuse 96, aufweisen. Das Gehäuse 96 und die Vorrichtung 24 können gegenüberliegende vordere und hintere Flächen wie die Vorderseite F und die Rückseite R aufweisen. Die Anzeige 99 kann auf der Vorderseite F des Gehäuses 96 und der Vorrichtung 24 gebildet sein und in einer Ebene liegen, die senkrecht zu der Z-Achse (z. B. einer Ebene wie die X-Y-Ebene aus 3, die parallel zu den Ebenen mit der Vorderseite F und der Rückseite R des Gehäuses 96 ist) steht.The device 24 can be a housing, such as a housing 96 , exhibit. The case 96 and the device 24 can have opposite front and rear faces like the front F. and the back R. exhibit. The ad 99 can on the front F. of the housing 96 and the device 24 be formed and lie in a plane that is perpendicular to the Z-axis (e.g. a plane like the XY plane 3 that are parallel to the planes with the front side F. and the back R. of the housing 96 is) stands.

Die Spulen in den Vorrichtungen 12 bzw. 24 haben eine beliebige geeignete Anzahl von Drahtwicklungen. In einigen Konfigurationen können die Spulen aus Drahtwindungen gebildet sein, die um Kerne aus Eisen, Ferrit oder einem anderen magnetischen Material gebildet sind.The coils in the devices 12 or. 24 have any suitable number of turns of wire. In some configurations, the coils can be formed from turns of wire formed around cores of iron, ferrite, or other magnetic material.

Während der drahtlosen Leistungsübertragung kann die Vorrichtung 12 eine oder mehrere Spulen 36 verwenden, um drahtlose Leistungssignale zu übertragen. Zum Beispiel können die Spulen 48 der Vorrichtung 24 ein Spulenpaar in der Vorrichtung 12, wie die Spulen 36''' und 36'''' überlappen. Die Spulen 36''' und 36'''' können an jeweilige Wechselrichter 61 gekoppelt werden. Während des Betriebs können die Steuerschaltungen 16 diese jeweiligen Wechselrichter anweisen, die entsprechenden Spulen 36''' und 36'''' phasengleich anzutreiben (z. B. um entsprechende In-Phase-Magnetfelder B1 und B2 zu erzeugen). Das von der Vorrichtung 12 bei dieser Art von Anordnung erzeugte Magnetfeld kann sich vorwiegend vertikal durch die Spulen 48 erstrecken, die parallel zur vertikalen Z-Achse von 3 stehen. Dementsprechend kann der Betrieb der Vorrichtung 12 in einer Konfiguration, in der die Spulen 36''' und 36'''' phasengleich betrieben werden, manchmal als Betrieb der Vorrichtung 12 in einem vertikalen Feldmodus bezeichnet werden. In anderen Anordnungen kann die Steuerschaltung 16 die Wechselrichter 61, die mit den Spulen 36''' und 36'''' gekoppelt sind, dazu verwenden, die Spulen 36''' und 36'''' phasenverschoben zu betreiben. Die Wechselrichterschaltung der Vorrichtung 12 kann, als ein Beispiel, die Spulen 36''' und 36'''' um 180° phasenverschoben antreiben (z. B., um entsprechende phasenverschobene Magnetfelder B1 und B2' zu erzeugen). Dies erzeugt horizontale Magnetfelder (z. B. Magnetfeldlinien, die sich parallel zur X-Y-Ebene der 3 und parallel zur Ladeoberfläche der Vorrichtung 12 erstrecken). Der Betrieb der Vorrichtung 12 in dieser Konfiguration kann manchmal als ein Horizontalfeldmodus bezeichnet werden. Einige drahtlose Leistungsempfangsvorrichtungen, wie beispielsweise die veranschaulichende drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung 24', können (eine) Spule(n) 48 aufweisen, die so ausgerichtet ist/sind, dass sie horizontale Magnetfelder empfängt/empfangen ( z. B. horizontales Feld BH, das durch das Antreiben der Spulen 36' und 36'' um 180° phasenverschoben voneinander erzeugt wird).During the wireless power transmission, the device can 12 one or more coils 36 use to transmit wireless power signals. For example, the coils 48 the device 24 a pair of coils in the device 12 how the coils 36 ''' and 36 '''' overlap. The spools 36 ''' and 36 '''' can be connected to the respective inverter 61 be coupled. During operation, the control circuits 16 these respective inverters instruct the appropriate coils 36 ''' and 36 '''' to be driven in phase (e.g. by corresponding in-phase magnetic fields B1 and B2 to create). That from the device 12 The magnetic field generated in this type of arrangement can be predominantly vertical through the coils 48 extend parallel to the vertical Z-axis of 3 stand. Accordingly, the operation of the device 12 in a configuration in which the coils 36 ''' and 36 '''' operated in phase, sometimes as operating the device 12 can be designated in a vertical field mode. In other arrangements, the control circuit 16 the inverter 61 that with the coils 36 ''' and 36 '''' are coupled to use the coils 36 ''' and 36 '''' to operate out of phase. The inverter circuit of the device 12 can, as an example, the coils 36 ''' and 36 '''' drive 180 ° out of phase (e.g., by corresponding phase-shifted magnetic fields B1 and B2 ' to create). This creates horizontal magnetic fields (e.g. magnetic field lines that are parallel to the XY plane of the 3 and parallel to the loading surface of the device 12 extend). Operation of the device 12 this configuration can sometimes be referred to as a horizontal field mode. Some wireless power receiving devices, such as the illustrative wireless power receiving device 24 ' , can (a) coil (s) 48 that is / are oriented to receive / receive horizontal magnetic fields (e.g. horizontal field bra that by driving the coils 36 ' and 36 ″ are generated 180 ° out of phase with each other).

Wie diese Beispiele zeigen, beeinflussen die Spulen 36, die zur Verwendung in der Vorrichtung 12 ausgewählt sind und die relative Phase der Antriebsströme, die an die ausgewählten Spulen 36 während des Betriebs angelegt werden, die Position und Ausrichtung der durch die Spulen 36 erzeugten Magnetfelder. Die Position und die Ausrichtung der Magnetfelder, die von den Spulen 36 erzeugt werden, und die Position und die Ausrichtung der Spulen 48 relativ zu diesen Feldern können die Effizienz der drahtlosen Leistungsübertragung beeinflussen. In einer veranschaulichenden Anordnung, die hierin manchmal als ein Beispiel beschrieben wird, weist die Vorrichtung 24 ein Spulenpaar 48 auf, das mit einer einstellbaren Gleichrichterschaltung 50 gekoppelt ist. In dieser Anordnung kann die Gleichrichterschaltung 50 empfangene drahtlose Leistung von einem Spulenpaar (erste und zweite Spulen 48) in Gleichstromleistung umwandeln. As these examples show, the coils affect 36 intended for use in the device 12 are selected and the relative phase of the drive currents supplied to the selected coils 36 applied during operation, the position and orientation of the coils 36 generated magnetic fields. The position and orientation of the magnetic fields generated by the coils 36 and the position and orientation of the coils 48 relative to these fields can affect the efficiency of wireless power transmission. In an illustrative arrangement, sometimes described herein as an example, the apparatus comprises 24 a pair of coils 48 on that with an adjustable rectifier circuit 50 is coupled. In this arrangement, the rectifier circuit 50 received wireless power from a pair of coils (first and second coils 48 ) convert into direct current power.

Die Empfangsschaltung 50 wird dynamisch durch die Steuerschaltung 16 eingestellt, um einen verbesserten drahtlosen Leistungsempfang zu verbessern. Als ein Beispiel kann die Steuerschaltung 16 die Gleichrichterschaltung 50 zum Betrieb in einem vertikalen Feldmodus konfigurieren, der zur Verbesserung des drahtlosen Leistungsempfangs von vertikalen Magnetfeldern geeignet ist oder einem horizontale Feldmodus, der zur Verbesserung des drahtlosen Leistungsempfangs von horizontalen Magnetfeldern geeignet ist. In dem vertikalen Feldmodus sind die Magnetfelder B1 und B2, die von den ersten und zweiten Spulen 48 empfangen werden, im Allgemeinen phasengleich und die Gleichrichterschaltung 50 ist ausgelegt, um diese phasengleichen drahtlosen Leistungssignale in Gleichstromleistung umzuwandeln. In dem horizontalen Feldmodus sind die Magnetfelder B1 und B2', die von den ersten und zweiten Spulen empfangen werden, im Allgemeinen gegeneinander phasenverschoben (z. B. um 180° phasenverschoben) und die Gleichrichterschaltung 50 ist neu konfiguriert, um diese drahtlosen Leistungssignale in Gleichstromleistung umzuwandeln.The receiving circuit 50 becomes dynamic by the control circuit 16 set to improve wireless performance reception. As an example, the control circuit 16 the rectifier circuit 50 Configure to operate in a vertical field mode suitable for enhancing wireless power reception of vertical magnetic fields or a horizontal field mode suitable for enhancing wireless power reception of horizontal magnetic fields. In the vertical field mode, the magnetic fields are B1 and B2 that from the first and second coils 48 are received, generally in phase and the rectifier circuit 50 is designed to convert these in-phase wireless power signals to DC power. In the horizontal field mode, the magnetic fields are B1 and B2 ' received by the first and second coils are generally out of phase with each other (e.g., 180 degrees out of phase) and the rectifier circuit 50 is reconfigured to convert these wireless power signals to DC power.

4 ist ein Schaltungsdiagramm einer veranschaulichenden einstellbaren Schaltung, die beim Bilden eines einstellbaren Gleichrichters 50 für die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung 24 verwendet werden kann. Wie in 4 gezeigt, kann drahtlose Leistung an einem Spulenpaar 48 in der Vorrichtung 24 wie der ersten Spule C1 und der zweiten C2 empfangen werden. Die Spulen C1 und C2 können zum Beispiel in dem Gehäuse 96 der Vorrichtung 24 angebracht sein, wie in 3 gezeigt. Die Spulen C1 und C2 können Drahtwicklungen aufweisen, die in derselben Richtung gewickelt sind (z. B. beide im Uhrzeigersinn oder beide entgegen dem Uhrzeigersinn) oder können, wie in 4 gezeigt, entgegengesetzte Wicklungsrichtungen aufweisen (z. B. kann Spule C1 im Uhrzeigersinn gewickelt sein (CW), während Spule C2 gegen den Uhrzeigersinn gewickelt ist (CCW)). Die Kondensatoren 72 können zwischen den Spulen 48 und den Knoten N3 und N5 angeordnet sein, die als Eingänge (Eingangsanschlüsse) für einstellbare Gleichrichterschaltungen 50 dienen. Während des Betriebs der Gleichrichterschaltung 50 wird die Gleichstromausgangsspannung Vgleichger. über die Ausgangsanschlüsse 76 zur Versorgung der Last 100 (z. B. zur Versorgung der Eingabe-Ausgabevorrichtungen 56, zum Laden des Akkus 58 und zum Liefern von Leistung zu anderen Schaltungen in der Leistungsempfangsvorrichtung 24) erzeugt. Der Kondensator 102 kann über die Anschlüsse 76 parallel zur Last 100 gekoppelt werden, um dabei zu helfen, die Spannungswelligkeit zu reduzieren. 4th Figure 4 is a circuit diagram of an illustrative adjustable circuit used in forming an adjustable rectifier 50 for the wireless power receiving device 24 can be used. As in 4th shown can wireless power on a pair of coils 48 in the device 24 like the first coil C1 and the second C2 be received. The spools C1 and C2 can for example in the housing 96 the device 24 be appropriate, as in 3 shown. The spools C1 and C2 may have turns of wire wound in the same direction (e.g., both clockwise or both counterclockwise), or may, as in 4th shown have opposite winding directions (e.g. coil C1 be wound clockwise (CW) while coil C2 counterclockwise (CCW)). The capacitors 72 can between the coils 48 and the knot N3 and N5 be arranged as inputs (input connections) for adjustable rectifier circuits 50 serve. During the operation of the rectifier circuit 50 becomes the DC output voltage V via the output terminals 76 to supply the load 100 (e.g. to supply the input / output devices 56 to charge the battery 58 and for supplying power to other circuitry in the power receiving device 24 ) generated. The condenser 102 can through the connections 76 parallel to the load 100 coupled to help reduce voltage ripple.

Die Spulen C1 und C2 können in Reihe zwischen den Knoten N2 und N4 gekoppelt sein. Die Spule C1 kann einen ersten Anschluss aufweisen, der mit dem Knoten N2 gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit dem Knoten N1 gekoppelt ist. Die Spule C2 kann einen ersten Anschluss aufweisen, der mit dem Knoten N4 gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss der Spule C1 am Knoten N1 gekoppelt ist. Die Gleichrichterschaltung 50 kann ein Array von vier Gleichrichtertransistoren T1, T2, T3 und T4 aufweisen. Die Transistoren T1, T2, T3 und T4 können passiv angetriebene Feldeffekttransistoren mit Body-Dioden sein, die zwischen den Source-Drain-Anschlüssen der Transistoren gekoppelt sind (z. B. können die Transistoren T1, T2, T3 und T4 ein Array aus vier entsprechenden Dioden bilden). Falls gewünscht, können die Transistoren T1, T2, T3 und T4 aktiv angetrieben werden, um eine aktive Gleichrichtung durchzuführen. Passiv angetriebene Schemata sind hierin als ein Beispiel beschrieben.The spools C1 and C2 can be in series between nodes N2 and N4 be coupled. The sink C1 may have a first connector that connects to the node N2 is coupled, and a second connector that connects to the node N1 is coupled. The sink C2 may have a first connector that connects to the node N4 is coupled, and a second terminal connected to the second terminal of the coil C1 at the knot N1 is coupled. The rectifier circuit 50 can be an array of four rectifier transistors T1 , T2 , T3 and T4 exhibit. The transistors T1 , T2 , T3 and T4 can be passively driven field effect transistors with body diodes coupled between the source-drain connections of the transistors (e.g. the transistors T1 , T2 , T3 and T4 form an array of four corresponding diodes). If desired, the transistors can T1 , T2 , T3 and T4 are actively driven in order to carry out active rectification. Passively powered schemes are described herein as an example.

Jeder der Transistoren T1, T2, T3 und T4, weist eine Body-Diode mit Anschlüssen auf, die an die Quelle der Drain-Anschlüsse des Transistors gekoppelt sind. Der Transistor T1 kann eine Body-Diode D1 aufweisen, die parallel mit dem Transistorschalter SW1 gekoppelt ist, der offen ist. Der Transistor T2 kann die Body-Diode D2 aufweisen, die parallel mit dem Transistorschalter SW2 gekoppelt ist, der offen ist. Die Transistoren T3 und T4 können jeweils Body-Dioden D3 und D4 aufweisen, die jeweils parallel mit den offenen Transistorschaltern SW3 und SW4 gekoppelt sind. In einem passiv angetriebenen Schema bilden die Transistoren T1, T2, T3 und T4 ein Array aus vier jeweiligen Dioden D1, D2, D3 und D4, die zur Gleichrichtung verwendet werden.Each of the transistors T1 , T2 , T3 and T4 , has a body diode with terminals coupled to the source of the drains of the transistor. The transistor T1 can be a body diode D1 have in parallel with the transistor switch SW1 is coupled that is open. The transistor T2 can the body diode D2 have in parallel with the transistor switch SW2 is coupled that is open. The transistors T3 and T4 can each have body diodes D3 and D4 have, each in parallel with the open transistor switches SW3 and SW4 are coupled. In a passively powered scheme, the transistors form T1 , T2 , T3 and T4 an array of four respective diodes D1 , D2 , D3 and D4 that are used for rectification.

Die einstellbare Gleichrichterschaltung 50 weist Transistor T5 auf. Der Transistor T5 kann eine Body-Diode D5 einschließen, die parallel mit dem Transistorschalter SW5 gekoppelt ist, der durch ein an dem Gate des Transistors T5 von der Steuerschaltung 30 empfangenes Steuersignal gesteuert werden kann. Die Source-Drain-Anschlüsse des Transistors T5 können jeweils mit dem Knoten N1 und der Masse 104 gekoppelt sein. Die Steuerschaltung 30 kann die Gleichrichterschaltung 50 wahlweise in einen ersten Modus versetzen (manchmal als der vertikale Feldmodus oder vertikale Modus bezeichnet), in dem der Transistorschalter SW5 des Transistors T5 geschlossen ist) und einen zweiten Modus (manchmal als der horizontale Feldmodus oder Horizontalmodus bezeichnet), in dem der Transistorschalter SW5 des Transistors T5 offen ist).The adjustable rectifier circuit 50 has transistor T5 on. The transistor T5 can be a body diode D5 include that in parallel with the transistor switch SW5 coupled by one to the gate of the transistor T5 from the control circuit 30th received control signal can be controlled. The source-drain connections of the transistor T5 can each with the knot N1 and the crowd 104 be coupled. The control circuit 30th can the rectifier circuit 50 optionally set to a first mode (sometimes referred to as the vertical field mode or vertical mode) in which the transistor switch SW5 of the transistor T5 is closed) and a second mode (sometimes referred to as the horizontal field mode or horizontal mode) in which the transistor switch SW5 of the transistor T5 is open).

In der vertikalen Betriebsart ist der Schalter SW5 geschlossen und bildet einen Kurzschluss zwischen dem Knoten N1 und der Masse 104, und die Dioden D1, D2, D3 und D4 (z. B. die Transistoren T1, T2, T3 und T4) der einstellbaren Gleichrichterschaltung 50 bilden zwei Halbbrückengleichrichter, die parallel verwendet werden. Ein erster Halbbrückengleichrichter wird aus den Transistoren T1 und T2 (Dioden D1 und D2) gebildet, und ein zweiter Halbbrückengleichrichter wird aus den Transistoren T3 und T4 (Dioden D3 und D4) gebildet. Während des Betriebs im Vertikalmodus fließt der Strom IVP während positiver Zyklen des empfangenen drahtlosen Wechselstromsignals von den Spulen 48 durch die Schaltung 50, wodurch die Last 100 mit Strom versorgt wird. Während der negativen Zyklen des empfangenen drahtlosen Wechselstromsignals in dem vertikalen Modus, fließt der Strom IVN und lädt die Kondensatoren 72.The switch is in vertical mode SW5 closed and forms a short circuit between the node N1 and the crowd 104 , and the diodes D1 , D2 , D3 and D4 (e.g. the transistors T1 , T2 , T3 and T4 ) the adjustable rectifier circuit 50 form two half-bridge rectifiers that are used in parallel. A first half-bridge rectifier is made from the transistors T1 and T2 (Diodes D1 and D2 ), and a second half-bridge rectifier is made from the transistors T3 and T4 (Diodes D3 and D4 ) educated. While operating in vertical mode, current IVP flows from the coils during positive cycles of the received AC wireless signal 48 through the circuit 50 , eliminating the burden 100 is powered. During the negative cycles of the received AC wireless signal in the vertical mode, the current IVN flows and charges the capacitors 72 .

In dem horizontalen Modus hat der Transistor T5 einen anderen Zustand (z. B. ist Schalter SW5 offen). Wenn der Schalter SW5 offen ist, wird die Diode D5 zwischen dem Knoten N1 und der Masse 104 zur Verwendung geschaltet. In diesem Modus bilden die Transistoren T1, T2, T3 und T4 (Dioden D1, D2, D3 und D4) der einstellbaren Gleichrichterschaltung 50 einen Vollbrückengleichrichter. Während der positiven Zyklen fließt der Strom IHU durch die Gleichrichterschaltung 50 und versorgt die Last 100 mit Strom. Während der negativen Zyklen fließt der Strom IHN durch die Gleichrichterschaltung 50 und versorgt die Last 100 mit Strom.In the horizontal mode the transistor has T5 another state (e.g. is switch SW5 open). When the switch SW5 is open, the diode will D5 between the knot N1 and the crowd 104 switched for use. In this mode the transistors form T1 , T2 , T3 and T4 (Diodes D1 , D2 , D3 and D4 ) the adjustable rectifier circuit 50 a full bridge rectifier. During the positive cycles, the current IHU flows through the rectifier circuit 50 and supplies the load 100 with electricity. During the negative cycles, the current IHN flows through the rectifier circuit 50 and supplies the load 100 with electricity.

Dementsprechend kann die einstellbare Gleichrichterschaltung 50 verwendet werden, um Magnetfelder im Vertikalmodus zu empfangen (z. B. kann die Spule C1 das Feld B1 von 3 empfangen und die Spule C2 kann das Feld B2 von 3 empfangen) und kann, wenn sie durch den Öffnungsschalter SW5 rekonfiguriert wird, zum Empfang von Magnetfeldern im horizontalen Modus verwendet werden (z. B. kann die Spule C1 das Feld B1 aus 3 empfangen und die Spule C2 kann das Feld B2' aus 3 empfangen). Durch Zulassen, dass die Steuerschaltung 30 den Zustand der Gleichrichterschaltung 50 steuert (z. B. durch Steuern des Zustands der Schaltschaltung wie des Schalters SW5 des Transistors T5), kann die Steuerschaltung 30 die Spulen 48 und die Gleichrichterschaltung 50 einstellen, um vertikale Magnetfelder oder horizontale Magnetfelder zu handhaben. Dies ermöglicht, dass die Schaltung 50 dynamisch eingestellt wird, um Änderungen in dem von der Vorrichtung 24 empfangenen Magnetfeld aufgrund von Änderungen in dem drahtlosen Leistungssignal, das von der Vorrichtung 12 übertragen wird, bzw. Positionierungs- und Ausrichtungsänderungen der Vorrichtungen 12 und 24 Rechnung zu tragen. Die Einstellbarkeit der Gleichrichterschaltung 50 stellt daher der Vorrichtung 24 eine erhöhte Flexibilität bereit, um sowohl den horizontalen als auch den vertikalen Magnetfluss aufzunehmen. Falls gewünscht, ermöglichen die Aufnahme der Spulen C1 und C2 in die Vorrichtung 24, dass drahtlose Leistungssignale an Zubehörvorrichtungen übertragen werden. Zum Beispiel kann die Inverterschaltung in der Vorrichtung 24 mit den Spulen C1 und C2 gekoppelt werden und diese Spulen antreiben, um Out-of-Phase-Magnetfelder zu erzeugen ( z. B. horizontale Magnetfelder), die von drahtlosen Ohrsteckern oder anderen die Spulen 48 überlappenden Leistungsempfangsvorrichtungen empfangen werden können.Accordingly, the adjustable rectifier circuit 50 can be used to receive magnetic fields in vertical mode (e.g. the coil C1 the field B1 from 3 received and the coil C2 can the field B2 from 3 received) and can, if by the opening switch SW5 reconfigured, can be used to receive magnetic fields in horizontal mode (e.g. the coil C1 the field B1 out 3 received and the coil C2 can the field B2 ' out 3 receive). By allowing the control circuit 30th the state of the rectifier circuit 50 controls (e.g. by controlling the state of the switching circuit such as the switch SW5 of the transistor T5 ), the control circuit can 30th the spools 48 and the rectifier circuit 50 set to handle vertical magnetic fields or horizontal magnetic fields. This enables the circuit 50 is dynamically adjusted to reflect changes in that of the device 24 received magnetic field due to changes in the wireless power signal received from the device 12 is transmitted, or positioning and orientation changes of the devices 12 and 24 To take into account. The adjustability of the rectifier circuit 50 therefore represents the device 24 increased flexibility to accommodate both horizontal and vertical magnetic flux. If desired, allow the inclusion of the coils C1 and C2 into the device 24 that wireless power signals are transmitted to accessory devices. For example, the inverter circuit in the device 24 with the coils C1 and C2 and drive these coils to create out-of-phase magnetic fields (such as horizontal magnetic fields) generated by wireless ear studs or other coils 48 overlapping power receiving devices can be received.

Eine zufriedenstellende drahtlose Leistungsübertragung kann erhalten werden, indem eine zufriedenstellende Abstimmung der drahtlosen Leistungsübertragungsschaltung in dem System 8 sichergestellt wird. Die Gesamtinduktivität für die in Reihe geschalteten Spulen 48 ist 2L, wobei L die Induktivität der Spule C1 und L die Induktivität der Spule C2 ist. Die effektive Kapazität der Kondensatoren 72 in Reihe ist C/2, wobei C die Kapazität jedes Kondensators 72 ist. Die Resonanzfrequenz ffb für Vollbrückenbetrieb (im Horizontalmodus verwendet) ist somit durch die Gleichung 1 gegeben. ffb = 1/ [ 2 π ( 2 L*C/2 ) 1 /2 ]

Figure DE102020108800A1_0001
Satisfactory wireless power transmission can be obtained by satisfactorily tuning the wireless power transmission circuitry in the system 8th is ensured. The total inductance for the coils connected in series 48 is 2L , in which L. the inductance of the coil C1 and L. the inductance of the coil C2 is. The effective capacitance of the capacitors 72 is in series C / 2 , in which C. the capacitance of each capacitor 72 is. The resonance frequency ffb for full bridge operation (used in horizontal mode) is thus given by equation 1. ffb = 1/ [ 2 π ( 2 L * C / 2 ) 1 / 2 ]
Figure DE102020108800A1_0001

Dies ist die gleiche wie die Resonanzfrequenz fhb für den Halbbrückenbetrieb (im vertikalen Modus), die durch die Gleichung 2 gegeben ist. fhb = 1/ [ 2 π ( L*C ) 1 /2 ]

Figure DE102020108800A1_0002
This is the same as the resonance frequency fhb for half-bridge operation (in the vertical mode) given by Equation 2. fhb = 1/ [ 2 π ( L * C ) 1 / 2 ]
Figure DE102020108800A1_0002

Da ffb und fhb gleich sind, ändert sich die Abstimmung der Gleichrichterschaltung 50 nicht, auch wenn die Steuerschaltung 30 die Gleichrichterschaltung 50 zwischen vertikalen und horizontalen Moden umschaltet, wodurch dabei geholfen wird, sicherzustellen, dass sich die drahtlose Leistungsempfangsschaltung der Vorrichtung 24 beim Umschalten zwischen den beiden Modi nicht verstimmt.Since ffb and fhb are the same, the tuning of the rectifier circuit changes 50 not even if the control circuit 30th the rectifier circuit 50 toggles between vertical and horizontal modes, which helps ensure that the device's wireless power receiving circuit 24 not detuned when switching between the two modes.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung, die zum drahtlosen Empfangen der Leistung bei der drahtlosen Übertragung von einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung konfiguriert ist, vorgesehen, die erste und zweite in Reihe gekoppelte und zum Empfangen von drahtlosen Signalen eingerichtete Spulen einschließt, und eine einstellbare Gleichrichterschaltung, die mit den ersten und zweiten Spulen gekoppelt und zur Erzeugung von Gleichstromausgangssignalen von der empfangenen drahtlosen Leistungssignalen konfiguriert ist, wobei der einstellbare Gleichrichter zum Betrieb in einem ersten Modus konfiguriert ist, in dem die rekonfigurierbare Gleichrichterschaltung einen Vollbrückengleichrichter bildet, der in einem zweiten Modus betrieben wird, in dem die rekonfigurierbare Gleichrichterschaltung ein Paar paralleler Halbbrückengleichrichter bildet.According to one embodiment, a wireless power receiving device configured to wirelessly receive power in wireless transmission from a wireless power transmitting device is provided that includes first and second coils coupled in series and configured to receive wireless signals, and an adjustable rectifier circuit that includes coupled to the first and second coils and configured to generate DC output signals from the received wireless power signals, wherein the adjustable rectifier is configured to operate in a first mode in which the reconfigurable rectifier circuit forms a full bridge rectifier that operates in a second mode; in which the reconfigurable rectifier circuit forms a pair of parallel half-bridge rectifiers.

Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die erste und die zweite Spule an einem Knoten miteinander verbunden, wobei die einstellbare Gleichrichterschaltung ein Array aus vier Dioden, zwischen das Array aus vier Dioden und die erste und zweite Spule gekoppelte Kondensatoren und einen mit dem Knoten gekoppelten Transistor einschließt.In another embodiment, the first and second coils are connected together at a node, the adjustable rectifying circuit including an array of four diodes, capacitors coupled between the array of four diodes and the first and second coils, and a transistor coupled to the node.

Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung eine Steuerschaltung, die zur Steuerung des Transistors zum Einstellen der einstellbaren Gleichrichterschaltung ausgestaltet ist, ein.According to another embodiment, the wireless power receiving device includes a control circuit configured to control the transistor for adjusting the adjustable rectifier circuit.

Gemäß einer anderen Ausführungsform, ist die Steuerschaltung zum Ein- und Ausschalten des Transistors zum Schalten der einstellbaren Gleichrichterschaltung zwischen der ersten und zweiten Betriebsart konfiguriert.According to another embodiment, the control circuit is configured to switch the transistor on and off for switching the adjustable rectifier circuit between the first and second operating modes.

Gemäß einer anderen Ausführungsform weist der Transistor einen ersten mit dem Knoten gekoppelten Source-Drain-Anschluss und einen zweiten mit der Masse gekoppelten Source-Drain-Anschluss auf.According to another embodiment, the transistor has a first source-drain terminal coupled to the node and a second source-drain terminal coupled to ground.

Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die drahtlose Leistungsempfangseinrichtung eine Anzeige und ein Gehäuse ein, in dem die Anzeige angebracht ist.In another embodiment, the wireless power receiving device includes a display and a housing in which the display is mounted.

Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die ersten und zweiten Spulen in dem Gehäuse und von der Anzeige überlappt.In another embodiment, the first and second coils are overlapped in the housing and by the display.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist in der ersten Betriebsart die einstellbare Gleichrichterschaltung dazu konfiguriert, der ersten Spule dazu zu verwenden, um ein Magnetfeld zu empfangen und die zweite Spulte dazu zu verwenden, ein Magnetfeld zu empfangen, das mit dem durch die erste Spule empfangenen Magnetfeld phasengleich ist.According to another embodiment, in the first mode of operation the adjustable rectifier circuit is configured to use the first coil to receive a magnetic field and to use the second coil to receive a magnetic field that is in phase with the magnetic field received by the first coil is.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die einstellbare Gleichrichterschaltung in der zweiten Betriebsart konfiguriert, um die erste Spule zu verwenden, um ein Magnetfeld zu empfangen, das zu einem von der zweiten Spule empfangenen Magnetfeld phasenverschoben ist.According to a further embodiment, the adjustable rectifier circuit is configured in the second operating mode to use the first coil to receive a magnetic field that is out of phase with a magnetic field received by the second coil.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die einstellbare Gleichrichterschaltung in dem ersten Modus dazu ausgestaltet, um Strom in Reihe durch die erste und zweite Spule zu leiten.According to another embodiment, the adjustable rectifier circuit in the first mode is configured to conduct current in series through the first and second coils.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die ein Gehäuse, eine an dem Gehäuse angebrachte Anzeige, erste und zweite Spulen in dem Gehäuse, die dazu konfiguriert sind, drahtlose Leistungssignale durch eine einstellbare an die ersten und zweiten Spulen gekoppelte Gleichrichterschaltung zu empfangen, und eine Steuerschaltung, die zum Einstellen der einstellbaren Gleichrichterschaltung zwischen einer ersten Konfiguration, in welcher Wechselstromsignale durch die einstellbare Gleichrichterschaltung von der ersten Spule empfangen werden, die phasengleich mit Wechselstromsignalen, die von der einstellbaren Gleichrichterschaltung von der zweiten Spule empfangen werden, und einer zweiten Konfiguration, in der Wechselstromsignale durch die einstellbare Gleichrichterschaltung von der ersten Spule empfangen werden, die phasenverschoben zu Wechselstromsignalen sind, die durch die einstellbare Gleichrichterschaltung von der zweiten Spule empfangen werden, einschließt.In accordance with one embodiment, an electronic device is provided that includes a housing, a display attached to the housing, first and second coils in the housing configured to receive wireless power signals through an adjustable rectifier circuit coupled to the first and second coils a control circuit adapted to adjust the adjustable rectifier circuit between a first configuration in which AC signals are received by the adjustable rectifier circuit from the first coil that are in phase with AC signals received by the adjustable rectifier circuit from the second coil and a second configuration, in which AC signals are received by the adjustable rectifier circuit from the first coil that are out of phase with AC signals received by the adjustable rectifier circuit from the second coil reads.

Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Wechselstromsignale, die durch die einstellbare Gleichrichterschaltung von der ersten Spule empfangen werden, zu den Wechselstromsignalen, die durch die einstellbare Gleichrichterschaltung von der zweiten Spule während des Betriebs in der zweiten Ausgestaltung empfangen werden, um 180° phasenverschoben.According to another embodiment, the AC signals received by the adjustable rectifier circuit from the first coil are 180 ° out of phase with the AC signals received by the adjustable rectifier circuit from the second coil during operation in the second embodiment.

Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die ersten und die zweiten Spulen an einen Knoten gekoppelt und die einstellbare Gleichrichterschaltung schließt einen Schalter ein, der mit dem Knoten gekoppelt ist.In another embodiment, the first and second coils are coupled to a node and the adjustable rectifier circuit includes a switch coupled to the node.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Steuerschaltung zum Einstellen der einstellbaren Gleichrichterschaltung durch Steuern des Schalters zum Betreiben in einem ausgewählten ersten Zustand, in dem die einstellbare Gleichrichterschaltung einen Vollbrückengleichrichter bildet, und einem zweiten Zustand, der sich von dem ersten Zustand unterscheidet, in dem die einstellbare Gleichrichterschaltung zwei parallele Halbbrückengleichrichter bildet, konfiguriert.According to another embodiment, the control circuit is for setting the adjustable rectifier circuit by controlling the switch to operate in a selected first state in which the adjustable rectifier circuit forms a full bridge rectifier, and a second state that differs from the first state in which the adjustable Rectifier circuit forms two parallel half-bridge rectifiers configured.

Gemäß einer anderen Ausführungsform hat der Schalter einen ersten Zustand, wenn die einstellbare Gleichrichterschaltung in der ersten Konfiguration ist und der Schalter hat einen zweiten Zustand, der sich von dem ersten Zustand unterscheidet, wenn sich die einstellbare Gleichrichterschaltung in der zweiten Konfiguration befindet.According to another embodiment, the switch has a first state when the adjustable rectifier circuit is in the first configuration and the switch has a second state that is different from the first state when the adjustable rectifier circuit is in the second configuration.

Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt das Gehäuse das Gehäuse eines Mobiltelefons ein.According to another embodiment, the housing includes the housing of a cell phone.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die erste und zweite Spulen einschließt, die dazu konfiguriert sind, drahtlose Leistungssignale zu empfangen, eine einstellbare Gleichrichterschaltung, die an die ersten und zweiten Spulen gekoppelt und einstellbar ist, um in einem ersten Modus betrieben zu werden, in dem die einstellbare Gleichrichterschaltung einen Vollbrückengleichrichter bildet, und in einem zweiten Modus, in dem die einstellbare Gleichrichterschaltung zwei parallele Halbbrückengleichrichter bildet.In accordance with one embodiment, an electronic device is provided including first and second coils configured to receive wireless power signals, an adjustable rectifier circuit coupled to the first and second coils and adjustable to operate in a first mode , in which the adjustable rectifier circuit forms a full bridge rectifier, and in a second mode in which the adjustable rectifier circuit forms two parallel half-bridge rectifiers.

Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die einstellbare Gleichrichterschaltung einen Transistor ein, und die elektronische Vorrichtung schließt eine Steuerschaltung ein, die zur Steuerung des Transistors zum Einstellen der einstellbaren Gleichrichterschaltung zwischen der ersten und zweiten Betriebsart konfiguriert ist.In another embodiment, the adjustable rectifier circuit includes a transistor and the electronic device includes a control circuit configured to control the transistor to set the adjustable rectifier circuit between the first and second modes of operation.

Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die ersten und zweiten Spulen an einem Knoten in Reihe geschaltet, und der Transistor ist mit dem Knoten gekoppelt.In another embodiment, the first and second coils are connected in series at a node and the transistor is coupled to the node.

Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die elektronische Komponente eine Anzeige ein.In another embodiment, the electronic component includes a display.

Das Vorstehende ist lediglich veranschaulichend, und verschiedene Modifikationen können an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Die vorstehenden Ausführungsformen können einzeln oder in einer beliebigen Kombination implementiert werden.The foregoing is merely illustrative and various modifications can be made to the described embodiments. The above embodiments can be implemented individually or in any combination.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 16505370 [0001]US 16505370 [0001]
  • US 62828933 [0001]US 62828933 [0001]

Claims (15)

Drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung zum drahtlosen Empfangen von Leistung bei der drahtlosen Leistungsübertragung von einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung, umfassend: erste und zweite Spulen, die in Reihe geschaltet sind und konfiguriert sind, um drahtlose Leistungssignale zu empfangen; und eine einstellbare Gleichrichterschaltung, die mit den ersten und zweiten Spulen gekoppelt ist und zur Erzeugung von Gleichstromausgangsleistung von den empfangenen drahtlosen Leistungssignalen konfiguriert ist, wobei die einstellbare Gleichrichterschaltung konfiguriert ist zum: Betreiben in einem ersten Modus, in dem die rekonfigurierbare Gleichrichterschaltung einen Vollbrückengleichrichter bildet; und Betreiben in einem zweiten Modus, in dem die rekonfigurierbare Gleichrichterschaltung ein Paar paralleler Halbbrückengleichrichter bildet.A wireless power receiving device for wirelessly receiving power in wireless power transmission from a wireless power transmission device, comprising: first and second coils connected in series and configured to receive wireless power signals; and an adjustable rectifier circuit coupled to the first and second coils and configured to generate DC output power from the received wireless power signals, the adjustable rectifier circuit configured to: Operating in a first mode in which the reconfigurable rectifier circuit forms a full bridge rectifier; and Operate in a second mode in which the reconfigurable rectifier circuit forms a pair of parallel half-bridge rectifiers. Drahtlose Leistungsempfängervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Spulen miteinander an einem Knoten verbunden sind, wobei die einstellbare Gleichrichterschaltung ferner umfasst: ein Array aus vier Dioden; Kondensatoren, die zwischen dem Array aus vier Dioden und der ersten und zweiten Spule gekoppelt sind; und einen Transistor, der mit dem Knoten gekoppelt ist.Wireless power receiving device according to Claim 1 wherein the first and second coils are connected together at a node, the adjustable rectifier circuit further comprising: an array of four diodes; Capacitors coupled between the array of four diodes and the first and second coils; and a transistor coupled to the node. Drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung gemäß Anspruch 2, ferner eine Steuerschaltung umfassend, die konfiguriert ist, um den Transistor zu steuern, um die einstellbare Gleichrichterschaltung einzustellen.Wireless power receiving apparatus according to Claim 2 , further comprising a control circuit configured to control the transistor to adjust the adjustable rectifier circuit. Drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Steuerschaltung konfiguriert ist, dass sie den Transistor ein- und ausschaltet, um die einstellbare Gleichrichterschaltung zwischen der ersten und der zweiten Betriebsart umzuschalten.Wireless power receiving apparatus according to Claim 3 wherein the control circuit is configured to turn the transistor on and off to toggle the adjustable rectifier circuit between the first and second modes of operation. Drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Transistor einen ersten Source-Drain-Anschluss, der mit dem Knoten gekoppelt ist, und einen zweiten Source-Drain-Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist, aufweist.Wireless power receiving apparatus according to Claim 4 wherein the transistor has a first source-drain terminal coupled to the node and a second source-drain terminal coupled to ground. Drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung gemäß Anspruch 4, ferner umfassend: eine Anzeige; und ein Gehäuse, an dem die Anzeige angebracht ist.Wireless power receiving apparatus according to Claim 4 further comprising: a display; and a case to which the display is attached. Drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei sich die erste und die zweite Spule in dem Gehäuse befinden und durch die Anzeige überlappt werden.Wireless power receiving device according to Claim 6 wherein the first and second coils are in the housing and are overlapped by the display. Drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei in der ersten Betriebsart die einstellbare Gleichrichterschaltung dazu konfiguriert ist, der ersten Spule dazu zu verwenden, um ein Magnetfeld zu empfangen und die zweite Spulte dazu zu verwenden, ein Magnetfeld zu empfangen, das mit dem durch die erste Spule empfangenen Magnetfeld phasengleich ist.Wireless power receiving apparatus according to Claim 7 wherein, in the first mode, the adjustable rectifier circuit is configured to use the first coil to receive a magnetic field and to use the second coil to receive a magnetic field that is in phase with the magnetic field received by the first coil. Drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die einstellbare Gleichrichterschaltung in der zweiten Betriebsart konfiguriert ist, dass sie die erste Spule verwendet, um ein Magnetfeld zu empfangen, das zu einem von der zweiten Spule empfangenen Magnetfeld phasenverschoben ist.Wireless power receiving apparatus according to Claim 8 wherein, in the second mode, the adjustable rectifier circuit is configured to use the first coil to receive a magnetic field that is out of phase with a magnetic field received by the second coil. Drahtlose Leistungsempfangsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die einstellbare Gleichrichterschaltung in dem ersten Modus ausgestaltet ist, um Strom in Reihe durch die erste und zweite Spule zu leiten.Wireless power receiving apparatus according to Claim 1 wherein the adjustable rectifier circuit in the first mode is configured to pass current in series through the first and second coils. Elektronische Vorrichtung, umfassend: ein Gehäuse; eine an dem Gehäuse angebrachte Anzeige; erste und zweite Spulen in dem Gehäuse, die zum Empfang drahtloser Signale dadurch konfiguriert sind; eine einstellbare Gleichrichterschaltung, die mit der ersten und der zweiten Spule gekoppelt ist; und eine Steuerschaltung, die konfiguriert ist, um die einstellbare Gleichrichterschaltung einzustellen zwischen: einer ersten Konfiguration, in der Wechselstromsignale von der einstellbaren Gleichrichterschaltung von der ersten Spule empfangen werden, die mit Wechselstromsignalen, die von der einstellbaren Gleichrichterschaltung von der zweiten Spule empfangen werden, phasengleich sind; und einer zweiten Konfiguration, in der Wechselstromsignale von der einstellbaren Gleichrichterschaltung von der ersten Spule empfangen werden, die mit Wechselstromsignalen, die von der einstellbaren Gleichrichterschaltung von der zweiten Spule empfangen werden, phasenverschoben sind.An electronic device comprising: a housing; a display attached to the housing; first and second coils in the housing configured to receive wireless signals therethrough; an adjustable rectifier circuit coupled to the first and second coils; and a control circuit configured to set the adjustable rectifier circuit between: a first configuration in which AC signals from the adjustable rectifier circuit are received by the first coil that are in phase with AC signals received from the adjustable rectifier circuit from the second coil; and a second configuration in which AC signals from the adjustable rectifier circuit are received by the first coil that are out of phase with AC signals received from the adjustable rectifier circuit from the second coil. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Wechselstromsignale, die durch die einstellbare Gleichrichterschaltung von der ersten Spule empfangen werden, zu den Wechselstromsignalen, die durch die einstellbare Gleichrichterschaltung von der zweiten Spule während des Betriebs in der zweiten Ausgestaltung empfangen werden, 180° phasenverschoben sind.Electronic device according to Claim 11 wherein the AC signals received by the adjustable rectifier circuit from the first coil are 180 ° out of phase with the AC signals received by the adjustable rectifier circuit from the second coil during operation in the second embodiment. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die ersten und die zweiten Spulen an einen Knoten gekoppelt sind und wobei die einstellbare Gleichrichterschaltung einen Schalter umfasst, der mit dem Knoten gekoppelt ist.Electronic device according to Claim 11 , wherein the first and second coils are coupled to a node and wherein the adjustable rectifier circuit comprises a switch coupled to the node. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Steuerschaltung zum Einstellen der einstellbaren Gleichrichterschaltung durch Steuern des Schalters zum Betreiben in einem ausgewählten der Folgenden konfiguriert ist: 1) einem ersten Zustand, in dem die einstellbare Gleichrichterschaltung einen Vollbrückengleichrichter bildet; und 2) einem zweiten Zustand, der sich von dem ersten Zustand unterscheidet, in dem die einstellbare Gleichrichterschaltung zwei parallele Halbbrückengleichrichter bildet.Electronic device according to Claim 13 wherein the control circuit is configured to adjust the adjustable rectifier circuit by controlling the switch to operate in a selected one of the following: 1) a first state in which the adjustable rectifier circuit forms a full bridge rectifier; and 2) a second state, which differs from the first state, in which the adjustable rectifier circuit forms two parallel half-bridge rectifiers. Elektronische Vorrichtung, umfassend: erste und zweite Spulen, die konfiguriert sind, um drahtlose Leistungssignale zu empfangen; einstellbare Gleichrichterschaltungen, die mit der ersten und der zweiten Spule gekoppelt sind, die einstellbar sind, um betrieben zu werden in: 1) einem ersten Modus, in dem die einstellbare Gleichrichterschaltung einen Vollbrückengleichrichter bildet; und 2) einem zweiten Modus, in dem die einstellbare Gleichrichterschaltung zwei parallele Halbbrückengleichrichter bildet.An electronic device comprising: first and second coils configured to receive wireless power signals; adjustable rectifier circuits coupled to the first and second coils that are adjustable to operate in: 1) a first mode in which the adjustable rectifier circuit forms a full bridge rectifier; and 2) a second mode in which the adjustable rectifier circuit forms two parallel half-bridge rectifiers.
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