DE112017001801T5

DE112017001801T5 - Impedanzanpassung mehrerer Spulen in einer elektronischen Vorrichtung

Info

Publication number: DE112017001801T5
Application number: DE112017001801.3T
Authority: DE
Inventors: Mikko Komulainen; Saku Lahti; Songnan Yang
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2018-12-20
Also published as: US10491026B2; WO2017172223A1; US20170288444A1

Abstract

Es wird eine Technik zur Impedanzanpassung mit einer umkonfigurierbaren Spulenanordnung mehrerer Senderspulen einer elektronischen Vorrichtung beschrieben. Eine elektronische Vorrichtung weist einen drahtlosen Sender, der an eine Leistungsversorgung gekoppelt ist, und eine Impedanzanpassungsschaltung, die an die Ausgangsanschlüsse des drahtlosen Senders gekoppelt ist, auf. Eine erste Schaltschaltungsanordnung der Impedanzanpassungsschaltung schaltet in Reaktion auf ein erstes Steuersignal entweder eine erste Senderspule oder einen ersten leitfähigen Weg zwischen den Ausgangsanschlüssen in Reihe. Eine zweite Schaltschaltungsanordnung der Impedanzanpassungsschaltung schaltet in Reaktion auf ein zweites Steuersignal entweder eine zweite Senderspule oder einen zweiten leitfähigen Weg zwischen den Ausgangsanschlüssen in Reihe. Der erste Sender und der erste leitfähige Weg weisen die gleiche Impedanz auf und der zweite Sender und der zweite leitfähige Weg weisen die gleiche Impedanz auf.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf die Impedanzanpassung mehrerer Senderspulen in einer elektronischen Vorrichtung und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Impedanzanpassung mehrerer Senderspulen in einem drahtlosen Ladegerät.
Hintergrund
Mobilvorrichtungen sind ein wesentlicher Bestandteil der Computerlandschaft geworden. Da die Mobilvorrichtungen leistungsfähiger werden, sind sie verändert worden, um Aufgaben auszuführen, die traditionell durch nicht mobile Computer ausgeführt worden sind. In einem Beispiel weisen die Mobilvorrichtungen die Fähigkeit auf, Medien zu streamen, Videos anzuzeigen und anderweitig große Mengen von Daten während des Verlaufs eines Tages zu verarbeiten. Die zunehmende Verwendung von Mobilvorrichtungen durch die Verbraucher zusammen mit dem hohen Dynamikbereich der Leistungsaufnahme über die Mobilvorrichtungen kann verursachen, dass sich bestimmte Komponenten der Mobilvorrichtung, wie z. B. die Batterie, abnutzen. In einigen Fällen können bestimmte Anwendungen der Mobilvorrichtungen große Anteile der die Mobilvorrichtung mit Energie versorgenden Batterie verbrauchen, was zu einer häufigen Notwendigkeit führt, die Mobilvorrichtung zu laden.
Jüngste Entwicklungen in der Technik des drahtlosen Ladens ermöglichen es einem Benutzer, eine oder mehrere Vorrichtungen an einer oder in der Nähe einer drahtlosen Ladestation (z. B. einer Tischfläche mit eingebetteten drahtlosen Ladespulen) anzuordnen. Die drahtlose Ladestation kann die Vorrichtung(en) unter Verwendung einer drahtlosen Leistungsübertragung (WPT) laden. Drahtlose Leistungsladesysteme basierend auf dem Übertragen von Leistung unter Verwendung eines zwischen den beiden Vorrichtungen koppelnden Magnetfeldes. Insbesondere kann eine Sendervorrichtung, die mit einer Leistungsquelle (z. B. einer elektrischen Wechselstrom-Leistungsversorgung (AC-Leistungsversorgung)) verbunden ist, die Leistung von der Leistungsquelle durch eine Senderspule in ein zeitlich variierendes elektromagnetisches Feld umsetzen. Eine Empfängervorrichtung verwendet eine Empfängerspule, um das zeitlich variierende elektromagnetische Feld zurück in elektrische Leistung (z. B. Gleichstrom (DC) oder AC) umzusetzen, die durch die Empfängervorrichtung verbraucht oder gespeichert werden kann. Die drahtlosen Ladesysteme können das Magnetfeld, das zwischen den Spulen koppelt, unter Verwendung lose gekoppelter drahtloser Ladespulen oder eng gekoppelter drahtloser Ladespulen bilden. In den lose gekoppelten Systemen fließt ein kleiner Anteil des Magnetflusses einer Senderspule durch eine Empfängerspule, was zu einem beträchtlichen Größenunterschied zwischen den Spulen führt. Das lose gekoppelte System kann nicht gegen eine Vorrichtungsausrichtung auf einer Oberfläche der drahtlosen Ladestation (die außerdem als eine Konsole bezeichnet wird) empfindlich sein und kann für das gleichzeitige Laden mehrerer Vorrichtungen verwendet werden. Einige lose gekoppelte Systeme können einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen, die Vorrichtung erwärmen und können sogar basierend auf der losen magnetischen Kopplung andere Elektronik unbeabsichtigt laden. In eng gekoppelten Systemen fließt ein Hauptteil des Magnetflusses der Senderspule durch die Empfängerspule. In eng gekoppelten Systemen müssen die Spulen etwa die gleiche Größe aufweisen und während des Betriebs aufeinander ausgerichtet sein. In einigen Systemen können anstelle der Verwendung einer größeren lose gekoppelten Spule mehrere kleinere Spulen mit enger Kopplung verwendet werden, um die Vorrichtung zu laden. Die Leistung wird nur zu den Spulen, die zum Laden der einen oder der mehreren Vorrichtungen verwendet werden, gelenkt.
Figurenliste

1 veranschaulicht ein drahtloses Ladegerät mit mehreren Senderspulen und einer Impedanzanpassungsschaltung gemäß einer Implementierung.
2A ist ein Blockschaltplan einer umkonfigurierbaren Spulenanordnung aus zwei Senderspulen gemäß einer ersten beispielhaften Implementierung.
2B ist ein Blockschaltplan einer umkonfigurierbaren Spulenanordnung aus zwei Senderspulen gemäß einer zweiten beispielhaften Implementierung.
3A ist ein Blockschaltplan einer umkonfigurierbaren Spulenanordnung aus zwei Senderspulen gemäß einer dritten beispielhaften Implementierung.
3B ist ein Blockschaltplan einer umkonfigurierbaren Spulenanordnung aus zwei Senderspulen gemäß einer vierten Implementierung.
4 ist ein Blockschaltplan einer Impedanzanpassungsschaltung in einer Leistungssendeeinheit (PTU), die in einer ersten drahtlosen Standardschnittstelle verwendet wird, gemäß einer Implementierung.
5 ist ein Blockschaltplan einer Impedanzanpassungsschaltung in einer Basisstation, die in einer zweiten drahtlosen Standardschnittstelle verwendet wird, gemäß einer Implementierung.
6 ist ein Blockschaltplan einer Impedanzanpassungsschaltung in einer Nahfeldkommunikationsvorrichtung (NFC-Vorrichtung), die in einer dritten drahtlosen Standardschnittstelle verwendet wird, gemäß einer Implementierung.
7 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens zur Impedanzanpassung mehrerer Senderspulen einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer Implementierung.
8 ist eine schematische graphische Darstellung einer Impedanzanpassungsschaltung und dreier Senderspulen in einem ersten Simulationsfall und in einem zweiten Simulationsfall.
9 veranschaulicht die Impedanzkurven in den Smith-Diagrammen des ersten Simulationsfalls und des zweiten Simulationsfalls nach 8 gemäß einer Implementierung.

Beschreibung der Implementierungen
Es wird die Technik zur Impedanzanpassung mit einer umkonfigurierbaren Spulenanordnung aus mehreren Senderspulen in einer elektronischen Vorrichtung beschrieben. In einer Implementierung weist eine elektronische Vorrichtung einen drahtlosen Sender auf, der an eine Leistungsversorgung gekoppelt ist, wobei der drahtlose Sender einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist. Eine Impedanzanpassungsschaltung, die an den ersten und den zweiten Anschluss gekoppelt ist, weist Folgendes auf: eine erste Senderspule, die eine erste Impedanz aufweist; eine zweite Senderspule, die eine zweite Impedanz aufweist; einen ersten leitfähigen Weg (der hier außerdem als ein Umgehungssignalisierungsweg bezeichnet wird), der eine dritte Impedanz aufweist, um der ersten Impedanz zu entsprechen; einen zweiten leitfähigen Weg, der eine vierte Impedanz aufweist, um der zweiten Impedanz zu entsprechen; eine erste Schaltschaltungsanordnung; und eine zweite Schaltschaltungsanordnung. Die erste Schaltschaltungsanordnung schaltet in Reaktion auf ein erstes Steuersignal entweder die erste Senderspule oder den ersten leitfähigen Weg zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss in Reihe. Die zweite Schaltschaltungsanordnung schaltet in Reaktion auf ein zweites Steuersignal entweder die zweite Senderspule oder den zweiten leitfähigen Weg zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss in Reihe.
Die hier beschriebenen Implementierungen können im Zusammenhang sowohl mit einem drahtlosen Leistungssender als auch mit anderen Sendern des Nahfeldtyps, wie z. B. einem Nahfeldkommunikationssender (NFC-Sender) verwendet werden. Verschiedene hier beschriebenen Implementierungen sind hauptsächlich auf die Impedanzanpassung umkonfigurierbarer drahtloser Ladesenderspulenanordnungen aus mehreren Spulen gerichtet, wobei diese Implementierungen aber außerdem zur Impedanzanpassung umkonfigurierbarer Senderspulenanordnungen aus mehreren Spulen verwendet werden können. Die Umkonfigurierbarkeit bedeutet in diesem Kontext, dass die Schaltungsanordnung verwendet werden kann, um die durch einen drahtlosen Sender gesehene Impedanz zu ändern. Die durch den Sender gesehene Impedanz kann sich basierend auf den Änderungen der Geometrie einer oder mehrerer Spulen, der Anzahl der verwendeten Spulen, einer Kombination der verwendeten Spulen, einer Änderung der durch die Nähe einer Empfängerspule verursachten Last oder dergleichen ändern. Um eine optimale Impedanzanpassung aufrechtzuerhalten, kann die Umkonfigurierbarkeit der Schaltungsanordnung zwischen dem Sender und der Spule die Änderungen der durch den drahtlosen Sender gesehenen Impedanz ausgleichen. Bezüglich der Impedanz sind die drahtlosen Ladespulen z. B. Induktivitäten, wobei typischerweise Kondensatorkomponenten bei der Impedanzanpassung benötigt werden. Einige drahtlose Leistungsladegeräte verwenden einen diskreten Hochfrequenzschalter (HF-Schalter) und Kondensatorkomponenten in einer an die Ladespule gekoppelten Anpassungsschaltung, um variable Kondensatorkomponenten zu erzeugen. Außerdem können andere Arten einer variablen Kondensatorkomponente mit geeigneten Eigenschaften verwendet werden.
Wie hier beschrieben ist, können die Implementierungen der Impedanzanpassungsschaltung die Impedanz, wie sie zwischen den Ausgangsanschlüssen eines drahtlosen Senders gesehen wird, in allen Anordnungen der mehreren Spulen konstant halten. Das heißt, es können unterschiedliche Kombinationen der mehreren Spulen zwischen den Ausgangsanschlüssen in Reihe geschaltet werden, wobei ungeachtet dessen, welche der mehreren Spulen in Reihe geschaltet sind, die Impedanzanpassungsschaltung die Impedanz zwischen den Ausgangsanschlüssen in den verschiedenen Kombinationen der Spulenanordnungen (die außerdem als Zustände oder Sendebetriebsarten bezeichnet werden) aufrechterhalten kann. Die Impedanzanpassungsschaltung kann einen entsprechenden Umgehungssignalisierungsweg mit jeder der mehreren Spulen verwenden. Es kann z. B. eine diskrete Induktivität mit einer Induktivität, die gleich einer Induktivität der entsprechenden Senderspule ist, die umgangen wird, in dem Umgehungssignalisierungsweg angeordnet sein. In anderen Implementierungen kann eine Reiheninduktivität durch eine Schaltung ersetzt sein, die mehrere passive Komponenten aufweist, die das gleiche oder ein ähnliches Impedanzverhalten wie die umgangene Senderspule erzeugen. Die Impedanzanpassungsschaltung kann umkonfigurierbare Spulenanordnungen erzeugen, für die die von dem drahtlosen Leistungssender gesehene Impedanz in den verschiedenen Kombinationen der Spulenanordnungen konstant gehalten ist. Bei der Impedanzanpassungsschaltung ist die an dem drahtlosen Leistungssender gesehene Impedanz nicht davon abhängig, wie viele Spulen oder welche Spule zum Senden (z. B. Laden) verwendet werden. Die Impedanzanpassung der ausgewählten Spulenanordnung durch die Impedanzanpassungsschaltung wird einfach, wobei die Impedanzanpassungsschaltung die Umkonfigurierbarkeit der Spulenanordnungen ermöglichen kann.
In der folgenden Beschreibung sind zahlreiche spezifische Einzelheiten, wie z. B. Beispiele spezifischer Typen von Prozessoren und Systemkonfigurationen, spezifischer Hardware-Strukturen, spezifischer Architektureinzelheiten, spezifischer Systemkomponenten, spezifischer Messungen, Operationen usw. dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Implementierungen bereitzustellen. Es ist jedoch für einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich, dass diese spezifischen Einzelheiten nicht verwendet werden müssen, um die verschiedenen Implementierungen zu praktizieren. In anderen Fällen sind wohlbekannte Komponenten oder Verfahren, wie z. B. spezifische oder alternative Prozessorarchitekturen, spezifische Logikschaltungen/spezifischer Logikcode für die beschriebenen Algorithmen, spezifischer Firmware-Code, eine spezifische Zusammenschaltungsoperation, spezifische Logikkonfigurationen, spezifische Herstellungstechniken und Materialien, spezifische Kompiliererimplementierungen, ein spezifischer Ausdruck der Algorithmen in Code, spezifische Ausschalt- und Tastungstechniken/eine spezifische Ausschalt- und Tastungslogik und andere spezifische Betriebseinzelheiten des Computersystems nicht ausführlich beschrieben worden, um einen unnötiges Verbergen der beschriebenen Implementierungen zu vermeiden.
Obwohl die folgenden Implementierungen bezüglich der Komponenten in spezifischen integrierten Schaltungen, wie z. B. in drahtlosen Ladesystemen, Sendervorrichtungen (z. B. einer Leistungssendeeinheit (PTU), einer Basisstation oder dergleichen), beschrieben sein können, sind andere Implementierungen auf andere Typen integrierter Schaltungen und Logikvorrichtungen anwendbar. Es können ähnliche Techniken und Lehren der hier beschriebenen Implementierungen auf andere Typen von Schaltungen oder Halbleitervorrichtungen angewendet werden, die außerdem von der Impedanzanpassungsschaltung profitieren können. Die offenbarten Implementierungen sind z. B. nicht auf drahtlose Ladegeräte eingeschränkt, sondern sie können außerdem in anderen elektronischen Vorrichtungen mit drahtlosen Sendern und mehreren Senderspulen verwendet werden, die in verschiedenen Kombinationen der Spulenanordnungen betrieben werden können.
1 veranschaulicht ein drahtloses Ladegerät 100 mit mehreren Senderspulen 110 und einer Impedanzanpassungsschaltung 106 gemäß einer Implementierung. Das drahtlose Ladegerät 100 weist eine Leistungsversorgung 102, einen drahtlosen Leistungssender 104, der zwei Anschlüsse aufweist, die Impedanzanpassungsschaltung 106 und einen Controller 108 auf. Die Leistungsversorgung führt dem drahtlosen Leistungssender 104 Leistung zu, um die Leistung zu einer weiteren elektronischen Vorrichtung unter Verwendung der Senderspulen 110 zu übertragen. Wie oben beschrieben worden ist, kann das drahtlose Ladegerät 100 die Leistung unter Verwendung einer drahtlosen Kopplung (z. B. einer Magnetfeldkopplung, einer Kopplung eines elektromagnetischen Feldes, einer HF-Feld-Kopplung, einer Kopplung eines induktiven Feldes oder dergleichen) zwischen dem drahtlosen Ladegerät 100 und der Empfangsvorrichtung zu einer Empfangsvorrichtung übertragen. Die Leistungsversorgung 102 ist typischerweise an eine elektrische AC- oder DC-Leistungsversorgung, wie z. B. die Netzleitung, gekoppelt, wobei sie aber außerdem an eine Batterie oder eine andere Leistungsquelle gekoppelt sein könnte. Der drahtlose Leistungssender 104 setzt die Leistung von der Leistungsversorgung 102 durch eine oder mehrere der Senderspulen 110 in ein zeitlich variierendes elektromagnetisches Feld um. Eine (in 1 nicht veranschaulichte) Empfängervorrichtung verwendet eine Empfängerspule, um das zeitlich variierende elektromagnetische Feld zurück in elektrische Leistung (z. B. DC oder AC) umzusetzen, die durch die Empfängervorrichtung verbraucht oder gespeichert werden kann. Alternativ kann der drahtlose Leistungssender 104 ein elektromagnetisches Feld sowohl für die Kommunikation als auch für die Leistungsübertragung, wie z. B. in einigen NFC-Vorrichtungen, erzeugen. Die Empfängervorrichtung kann eine batteriebetriebene Vorrichtung sein. Wie oben beschrieben worden ist, können die drahtlosen Ladesysteme die Magnetfeldkopplung zwischen den Spulen unter Verwendung lose gekoppelter drahtloser Ladespulen oder eng gekoppelter drahtloser Ladespulen bilden. Die hier beschriebenen Implementierungen verwenden mehrere Senderspulen und entsprechende Impedanzanpassungsanordnungen, um den Wirkungsgrad der Leistungsübertragung, die Flexibilität der Vorrichtungsanordnung, das Laden mehrerer Vorrichtungen oder dergleichen zu verbessern. Die hier beschriebenen Implementierungen können einen guten Wirkungsgrad aufweisen, die Erwärmung der Vorrichtung verringern oder dergleichen.
Die Impedanzanpassungsschaltung 106 ist zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss des drahtlosen Leistungssenders 104 und mehrere Senderspulen 110 gekoppelt. Die Impedanzanpassungsschaltung 106 kann mehrere entsprechende leitfähige Wege (die hier außerdem als Umgehungssignalisierungswege bezeichnet werden) aufweisen, die Impedanzen aufweisen, die den entsprechenden Impedanzen in der Senderspulen 110 entsprechen. Die Impedanzanpassungsschaltung 106 kann z. B. sechs leitfähige Wege aufweisen, wobei einzelne der leitfähigen Wege einzelnen der Senderspulen 110 entsprechen, wie in der dargestellten Implementierung veranschaulicht ist. Die Impedanzen der einzelnen Senderspulen 110 und der entsprechenden Umgehungssignalisierungswege können durch das Entwerfen des leitfähigen Weges angepasst werden, so dass er die gleiche Induktivität wie die einzelne Senderspule aufweist. Alternativ können die elektrischen Eigenschaften der einzelnen Senderspulen, der Umgehungssignalisierungswege oder beider ungeachtet dessen, ob die einzelne Senderspule ausgewählt ist oder ob der entsprechende Umgehungssignalisierungsweg ausgewählt ist, entworfen sein, so dass sie die gleiche Impedanz darstellen. Es kann z. B. ein Kondensator in Reihe mit der einzelnen Senderspule angeordnet sein, wobei der Umgehungssignalisierungsweg ein elektrischer Kurzschluss sein kann. In dieser Implementierung befindet sich der Reihenkondensator (der außerdem als ein Reihenkondensator bezeichnet wird), der in Reihe mit der einzelnen Senderspule angeordnet ist, wenn ein Kurzschluss in dem Umgehungssignalisierungsweg verwendet wird, mit der einzelnen Senderspule in Resonanz. Für den Betrieb heben die Reiheninduktivität mit einem kurzgeschlossenen Umgehungssignalisierungsweg den Blindanteil der Senderspulen auf, genau wie die Induktivität in dem Umgehungssignalisierungsweg den Blindanteil der Senderspule ersetzen oder anderweitig substituieren kann. In dem Fall des Schaltens der Induktivität ist es z. B. das Ziel, die Induktivität unter Verwendung eines negativen Blindwiderstands aufzuheben, um den positiven Blindwiderstand zu kompensieren, aber ihn durch eine andere Induktivität zu ersetzen.
Die Schaltschaltungsanordnung ist an die Senderspulen 110 gekoppelt. Die Impedanzanpassungsschaltung 106 kann durch den Controller 108 gesteuert sein. Der Controller 108 kann eine erste Teilmenge der Senderspulen 110, um die drahtlose Leistung zu übertragen, und eine zweite Teilmenge der Senderspulen 110, die die drahtlose Leistung nicht übertragen sollen, bestimmen. Der Controller 108 kann die zweite Teilmenge als die verbleibenden Senderspulen 110 bestimmen, die sich nicht in der ersten Teilmenge befinden. Alternativ kann der Controller 108 spezifisch für die erste Teilmenge identifizieren, welche Senderspulen ausgewählt sind, und spezifisch für die zweite Teilmenge identifizieren, welche Senderspulen nicht ausgewählt sind. Der Controller 108 schaltet die erste Teilmenge der Senderspulen und eine dritte Teilmenge der leitfähigen Bahnen zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss des drahtlosen Leistungssenders 104 in Reihe. Die dritte Teilmenge der leitfähigen Wege entspricht der zweiten Teilmenge der Senderspulen 110, die nicht ausgewählt sind, um die drahtlose Leistung zu übertragen. Der Controller 108 kann die jeweiligen der Senderspulen 110 und die jeweiligen der leitfähigen Wege unter Verwendung der Schaltschaltungsanordnung in der Impedanzanpassungsschaltung 106 umschalten. Der Controller 108 kann z. B. ein oder mehrere Signale an die Schaltschaltungsanordnung senden, um die einzelnen Senderspulen auszuwählen, um Leistung zu übertragen, und kann ein oder mehrere Signale an die Schaltschaltungsanordnung senden, um die einzelnen leitfähigen Wege, die den Senderspulen entsprechen, die nicht ausgewählt sind, um die Leistung zu übertragen, auszuwählen. In dieser Weise kann die Impedanzanpassungsschaltung 106 die Impedanz über den Anschlüssen des drahtlosen Leistungssenders 104 ungeachtet dessen aufrechterhalten, welche der Senderspulen 110 ausgewählt sind, um die Leistung zu übertragen.
Wie bezüglich der 2A-3B beschrieben und veranschaulicht ist, weist die Impedanzanpassungsschaltung 106 eine Schaltschaltungsanordnung und leitfähige Wege auf. In einigen Fällen kann die Impedanzanpassungsschaltung 106 die Schaltschaltungsanordnung, die leitfähigen Wege und die Senderspulen 110 aufweisen. Jede Senderspule kann z. B. eine entsprechende leitfähige Bahn aufweisen, um eine Leistungsübertragungsschaltung zu bilden. In jeder Leistungsübertragungsschaltung weisen eine Senderspule und ihr entsprechender leitfähiger Weg elektrische Eigenschaften auf, die die gleichen oder ähnlich sind. Der leitfähige Weg kann z. B. eine Induktivität (z. B. eine diskrete Induktivitätskomponente, die entlang dem leitfähigen Weg in Reihe angeordnet ist) aufweisen, die die gleiche oder die ähnliche wie die entsprechende Senderspule der Leistungsübertragungsschaltung ist. Ungeachtet dessen, ob die Senderspule oder der leitfähige Weg der Leistungsübertragungsschaltung ausgewählt ist, ist die an den Anschlüssen des drahtlosen Leistungssenders 104 gesehene Impedanz als solche die gleiche. Folglich arbeiten der leitfähige Weg und die entsprechende Senderspule als eine Einheit, die hier als eine Leistungsübertragungsschaltung bezeichnet wird. Es können mehrere Leistungsübertragungsschaltungen in Reihe angeordnet sein, wie hier beschrieben ist. Ungeachtet dessen, welche Kombination der Senderspulen und der leitfähigen Wege in den mehreren Leistungsübertragungsschaltungen ausgewählt ist, bleibt die Impedanz für den drahtlosen Leistungssender 104 die gleiche. Verschiedene Implementierungen einer umkonfigurierbaren Spulenanordnung der beiden Senderspulen werden im Folgenden bezüglich der 2-3 beschrieben. In anderen Implementierungen kann die Impedanzanpassungsschaltung 106 in anderen elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, wo ein drahtloser Sender verschiedene Kombinationen von Senderspulen verwenden kann.
Das drahtlose Laden ermöglicht, dass batteriebetriebene Vorrichtungen ohne Drähte geladen werden. Die aktuellen drahtlosen Ladelösungen basieren auf dem Übertragen von Leistung unter Verwendung einer Magnetfeldkopplung zwischen der Empfänger- und der Senderspule. Eine Kategorie der drahtlosen Ladesysteme können lose gekoppelte drahtlose Ladespulen sein. In dieser Kategorie ist die Empfängerspule kleiner als eine größere Senderspule. In den lose gekoppelten Systemen fließt ein kleiner Anteil des Magnetflusses der Senderspulen durch die Empfängerspule. Dies bedeutet, dass es einen beträchtlichen Größenunterschied zwischen den Spulen geben kann. Deshalb ist das System nicht gegen eine Vorrichtungsausrichtung auf einer Ladekonsole empfindlich, wobei die Ladekonsole verwendet werden kann, um mehrere Vorrichtungen auf einmal zu laden. Gegenwärtig gibt es viele fundamentale Typprobleme, z. B. einen schlechten Wirkungsgrad, eine Erwärmung der Vorrichtung und das Laden der Elektronik, die den auf der losen Magnetkopplung basierenden Systemen zugeordnet sind. In eng gekoppelten Systemen fließt ein Hauptteil des Magnetflusses der Senderspule durch den Empfänger. In diesen Systemen müssen die Spulen etwa die gleiche Größe aufweisen und während des Betriebs aufeinander ausgerichtet sein. Die Ladekonsole der auf der engen Magnetfeldkopplung basierenden Systeme kann mehrere Spulen umfassen, wobei ein System auswählt, welche von diesen für das Laden verwendet werden.
2A ist ein Blockschaltplan einer umkonfigurierbaren Spulenanordnung aus zwei Senderspulen gemäß einer ersten beispielhaften Implementierung. In 2A überträgt ein drahtloser Ladesender 202 Leistung unter Verwendung einer umkonfigurierbaren Spulenanordnung 204. Es können eine oder mehrere verschiedene Spulenanordnungen aus zwei Sendern mit der umkonfigurierbaren Spulenanordnung 204 erreicht werden. Diese Anordnungen können verschiedene Anordnungen der beiden Leistungsübertragungsschaltungen 206 und 212 sein.
Eine erste Leistungsübertragungsschaltung 206 weist eine erste Senderspule 208 und einen ersten Umgehungssignalisierungsweg 210 auf. Der erste Umgehungssignalisierungsweg 210 weist eine erste Impedanz auf, die mit einer zweiten Impedanz der ersten Senderspule 208 übereinstimmt. Eine zweite Leistungsübertragungsschaltung 212 weist eine zweite Senderspule 214 und einen zweiten Umgehungssignalisierungsweg 216 auf. Der zweite Umgehungssignalisierungsweg 216 weist eine dritte Impedanz auf, die mit einer vierten Impedanz der zweiten Senderspule 214 übereinstimmt. Ein (in 2A nicht veranschaulichter) Controller kann die Schaltschaltungsanordnung steuern, um die erste Senderspule 208 in einer ersten Sendebetriebsart mit der zweiten Senderspule 214 in Reihe zu schalten. Der Controller kann außerdem die Schaltschaltungsanordnung steuern, um die erste Senderspule 208 in einer zweiten Sendebetriebsart mit dem zweiten Umgehungssignalisierungsweg 216 in Reihe zu schalten. Der Controller kann außerdem die Schaltschaltungsanordnung steuern, um die zweite Senderspule 214 in einer dritten Sendebetriebsart mit dem ersten Umgehungssignalisierungsweg 210 in Reihe zu schalten. Der Controller kann außerdem die Schaltschaltungsanordnung steuern, um den ersten Umgehungssignalisierungsweg 210 in einer vierten Sendebetriebsart mit dem zweiten Umgehungssignalisierungsweg 216 in Reihe zu schalten. Dies kann ausgeführt werden, wenn es mehr als zwei Senderspulen gibt.
In einer beispielhaften Implementierung kann die Schaltschaltungsanordnung eine erste Schaltschaltungsanordnung, die an die erste Senderspule 208 und den ersten Umgehungssignalisierungsweg 210 gekoppelt ist, und eine zweite Schaltschaltungsanordnung, die an die zweite Senderspule 214 und den zweiten Umgehungssignalisierungsweg 216 gekoppelt ist, aufweisen. Die erste Schaltschaltungsanordnung schaltet in Reaktion auf ein erstes Steuersignal entweder die erste Senderspule 208 oder den ersten leitfähigen Weg 210 zwischen einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss (die in 2A als „A“ beschriftet sind) des drahtlosen Ladesenders 202 in Reihe. Die zweite Schaltschaltungsanordnung schaltet in Reaktion auf ein zweites Steuersignal entweder die zweite Senderspule 214 oder den zweiten Umgehungssignalisierungsweg 216 zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss in Reihe. Die an den Anschlüssen dem drahtlosen Ladesender 202 dargestellte Impedanz kann durch die umkonfigurierbare Spulenanordnung 204 ungeachtet dessen aufrechterhalten werden, ob die erste Senderspule 208, die zweite Senderspule 214 oder beide ausgewählt sind, um Leistung zu übertragen.
In einer weiteren beispielhaften Implementierung kann, wie in 2A veranschaulicht ist, die Schaltschaltungsanordnung einen ersten einpoligen Umschalter (SPDT-Schalter) 218 mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss; einen zweiten SPDT-Schalter 220 mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss; einen dritten SPDT-Schalter 222 mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss; und einen vierten SPDT-Schalter 224 mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss aufweisen. Die erste Senderspule 208 ist zwischen den zweiten Anschluss des ersten SPDT-Schalters 218 und den zweiten Anschluss des zweiten SPDT-Schalters 220 gekoppelt. Der erste Umgehungssignalisierungsweg 210 (z. B. der erste leitfähige Weg) ist zwischen den dritten Anschluss des ersten SPDT-Schalters 218 und den dritten Anschluss des zweiten SPDT-Schalters 220 gekoppelt. Der erste Anschluss des ersten SPDT-Schalters 218 ist an den ersten Anschluss des drahtlosen Ladesenders 202 gekoppelt. Die zweite Senderspule 214 ist zwischen den zweiten Anschluss des dritten SPDT-Schalters 222 und den zweiten Anschluss des vierten SPDT-Schalters 224 gekoppelt. Der zweite Umgehungssignalisierungsweg 216 (z. B. ein zweiter leitfähiger Weg) ist zwischen den dritten Anschluss des dritten SPDT-Schalters 222 und den dritten Anschluss des vierten SPDT-Schalters 224 gekoppelt. Der erste Anschluss des dritten SPDT-Schalters 222 ist an den ersten Anschluss des zweiten SPDT-Schalters 220 gekoppelt und der erste Anschluss des vierten SPDT-Schalters 224 ist an den zweiten Anschluss des drahtlosen Ladesenders 202 gekoppelt.
In einer ersten beispielhaften Implementierung weist die umkonfigurierbare Spulenanordnung 204 eine erste Induktivitätskomponente 226, die in dem ersten Umgehungssignalisierungsweg 210 angeordnet ist, und eine zweite Induktivitätskomponente 228, die in dem zweiten Umgehungssignalisierungsweg 216 angeordnet ist, auf, wie in 2A veranschaulicht ist. Die erste Induktivitätskomponente 226 weist die gleiche oder eine ähnliche Induktivität wie die erste Senderspule 208 auf. Die zweite Induktivitätskomponente 228 weist die gleiche oder eine ähnliche Induktivität wie die zweite Senderspule 214 auf. In anderen Implementierungen kann die Impedanz unter Verwendung verschiedener Implementierungen der Schaltschaltungsanordnung, wie z. B. der umkonfigurierbaren Spulenanordnungen aus zwei Senderspulen, die bezüglich 2B veranschaulicht und beschrieben sind, angepasst werden.
2B ist ein Blockschaltplan einer umkonfigurierbaren Spulenanordnung 254 aus zwei Senderspulen gemäß einer zweiten beispielhaften Implementierung. Die umkonfigurierbare Spulenanordnung 254 in 2B ist zu der umkonfigurierbaren Spulenanordnung 204 in 2A ähnlich, wie durch ähnliche Bezugszeichen angegeben ist. Die erste Schaltschaltungsanordnung in 2B weist jedoch einen ersten SPDT-Schalter 258 mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss auf, wobei sie aber keinen zweiten SPDT-Schalter 220 wie in 2A aufweist. Ähnlich weist jedoch die zweite Schaltschaltungsanordnung in 2B einen zweiten SPDT-Schalter 262 mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss auf, wobei sie aber keinen vierten SPDT-Schalter 224 wie in 2A aufweist.
In einer Implementierung weist der erste SPDT-Schalter 258 einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einen dritten Anschluss auf. Die erste Senderspule 208 ist an den zweiten Anschluss des ersten SPDT-Schalters 258 gekoppelt. Der erste leitfähige Weg 210 ist an den dritten Anschluss des ersten SPDT-Schalters 258 gekoppelt. Der erste Anschluss des ersten SPDT-Schalters 258 ist an den ersten Anschluss des drahtlosen Senders 202 gekoppelt. Der zweite SPDT-Schalter 262 weist einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einen dritten Anschluss auf. Die zweite Senderspule 214 ist an den zweiten Anschluss des zweiten SPDT-Schalters 262 gekoppelt. Der zweite leitfähige Weg 216 ist an den dritten Anschluss des zweiten SPDT-Schalters 262 gekoppelt. Der erste Anschluss des zweiten SPDT-Schalters 262 ist an den ersten leitfähigen Weg 210 und an die erste Senderspule 208 gekoppelt.
In anderen Implementierungen kann die Impedanz durch das Ändern anderer elektrischer Eigenschaften der Leistungsübertragungsschaltungen angepasst werden, wie bezüglich 3A veranschaulicht und beschrieben ist.
3A ist ein Blockschaltplan einer umkonfigurierbaren Spulenanordnung 304 aus zwei Senderspulen gemäß einer dritten beispielhaften Implementierung. In 3A überträgt der drahtlose Ladesender 202 Leistung unter Verwendung einer umkonfigurierbaren Spulenanordnung 304 der beiden Leistungsübertragungsschaltungen 206 und 212. Die Leistungsübertragungsschaltungen 206 und 212 sind zu jenen ähnlich, die oben bezüglich der 2A-2B beschrieben worden sind, mit Ausnahme, wie es ausdrücklich anders beschrieben ist. In der in 3A veranschaulichten Implementierung kann die umkonfigurierbare Spulenanordnung 304 die kurzgeschlossenen Umgehungssignalisierungswege 310, 316 und die Kondensatoren 326, 328, die jeweils mit den Senderspulen 208, 214 in Reihe geschaltet sind, aufweisen. Der erste Umgehungssignalisierungsweg 310 ist z. B. zwischen die dritten Anschlüsse des ersten und des zweiten SPDT-Schalters 218, 220 gekoppelt, während der zweite Umgehungssignalisierungsweg 316 zwischen die dritten Anschlüsse des dritten und des vierten SPDT-Schalters 222, 224 gekoppelt ist. Der erste Umgehungssignalisierungsweg 310 und der zweite Umgehungssignalisierungsweg 316 sind elektrische Kurzschlusswege. Diese elektrischen Kurzschlusswege können leitfähige Bahnen sein, die keine diskreten elektrischen Komponenten aufweisen, die an der jeweiligen leitfähigen Bahn angeordnet sind. Alternativ können die elektrischen Kurzschlüsse Drähte sein. Die umkonfigurierbare Spulenanordnung 304 kann eine erste Kondensatorkomponente 326, die mit der ersten Senderspule 208 in Reihe angeordnet ist, und eine zweite Kondensatorkomponente 328, die mit der zweiten Senderspule 214 in Reihe angeordnet ist, aufweisen.
Die in den 1-3B beschriebenen Implementierungen sind auf drahtlose Leistungssender drahtloser Ladegeräte gerichtet. Die drahtlosen Ladegeräte verwenden verschiedene Schnittstellenstandards, um Leistung drahtlos übertragen. Das drahtlose Ladegerät kann z. B. die drahtlosen Ladestandards, wie z. B. den Rezence-Standard von der Allianz für drahtlose Leistung (A4WP), wie z. B. die Basissystemspezifikation (BSS) des drahtlosen Leistungsübertragungssystems des A4WP, V1.3 oder V1.4, unterstützen. Alternativ kann das drahtlose Ladegerät andere drahtlose Ladestandards unterstützen, wie z. B. unter Verwendung der von der AirFuel®-Allianz entwickelten AirFuel®-Technik. Für ein weiteres Beispiel kann das drahtlose Ladegerät den Qi-Standard von dem Konsortium drahtloser Leistung unterstützen, bei dem eine Basisstation drahtlose elektrische Leistung überträgt. Obwohl diese Standards eine andere Technologie und andere Techniken verwenden, wie in 4 und 5 angegeben ist, kann die Impedanzanpassungsschaltung im Zusammenhang sowohl mit jedem Standard als auch mit anderen Schnittstellenstandards zur drahtlosen Leistungsübertragung verwendet werden.
3B ist ein Blockschaltplan einer umkonfigurierbaren Spulenanordnung aus zwei Senderspulen gemäß einer vierten Implementierung. Die umkonfigurierbare Spulenanordnung 354 in 3B ist zu der umkonfigurierbaren Spulenanordnung 304 in 3A ähnlich, wie durch ähnliche Bezugszeichen angegeben ist. Die umkonfigurierbare Spulenanordnung 354 weist jedoch einen ersten Umgehungsschalter 320, der in dem ersten Umgehungssignalisierungsweg 310 angeordnet ist, der der ersten Senderspule 208 entspricht, und einen zweiten Umgebungsschalter 330, der in dem zweiten Umgehungssignalisierungsweg 316 angeordnet ist, der der zweiten Senderspule 214 entspricht, auf. Die erste Senderspule 208 ist zwischen einem Reihenkondensator 326 und einem Reihenkondensator 322 angeordnet. Die zweite Senderspule 214 ist zwischen einem Reihenkondensator 328 und einem Reihenkondensator 332 angeordnet. In einigen der obigen Implementierungen wird die Schaltschaltungsanordnung verwendet, um entweder die Senderspule oder den Umgehungssignalisierungsweg auszuwählen. In dieser Implementierung sind jedoch sowohl die Senderspule als auch der Umgehungssgnalisierungsweg physisch mit den Anschlüssen des drahtlosen Senders verbunden, wobei die Schaltschaltungsanordnung, wie z. B. ein einfacher SPST-Schalter (z. B. der Umgehungsschalter 320) verwendet werden kann, um einen Kurzschluss zu aktivieren, ohne die Senderspule zu trennen. Das Signal fließt automatisch entlang dem Umgehungssignalweg, der durch den SPST kurzgeschlossen ist, was die Senderspule effektiv deaktiviert.
In einer spezifischen Implementierung ist eine erste Senderspule zwischen einem ersten Reihenkondensator und einem zweiten Reihenkondensator angeordnet, während eine zweite Senderspule zwischen einem dritten Reihenkondensator und einem vierten Reihenkondensator angeordnet ist. Die Schaltschaltungsanordnung weist einen ersten SPST-Schalter auf, der in einem ersten leitfähigen Weg zwischen einem ersten Knoten und einem zweiten Knoten angeordnet ist, wobei der erste Knoten an den ersten Reihenkondensator gekoppelt ist und der zweite Knoten an den zweiten Reihenkondensator gekoppelt ist. Die zweite Schaltschaltungsanordnung weist einen zweiten SPST-Schalter auf, der in dem zweiten leitfähigen Weg zwischen einem dritten Knoten und einem vierten Knoten angeordnet ist, wobei der dritte Knoten an den dritten Reihenkondensator gekoppelt ist und der vierte Knoten an den vierten Reihenkondensator gekoppelt ist. Wenn die erste Senderspule und die zweite Senderspule benachbarte Senderspulen sind, ist der dritte Knoten an den vierten Knoten gekoppelt. In anderen Implementierungen kann es eine oder mehrere dazwischenliegende Senderspulen geben, die zwischen der ersten Senderspule und der zweiten Senderspule in Reihe angeordnet sind.
4 ist ein Blockschaltplan einer Impedanzanpassungsschaltung 402 in einer Leistungssendeeinheit (PTU) 400, die in einer ersten drahtlosen Standardschnittstelle verwendet wird, gemäß einer Implementierung. Die PTU 400 weist eine Leistungsversorgung 404, einen Leistungsverstärker 406 und eine Mikrocontrollereinheit (MCU) und eine Außerband-Signalisierungseinheit 408 auf. Die Leistungsversorgung 404 führt dem Leistungsverstärker 406 unter der Steuerung der MCU und der Außerband-Signalisierungseinheit 408 Leistung zu. Die MCU kann z. B. die Leistungsversorgung unter Verwendung einer Spannungssteuerung steuern. Der Leistungsverstärker 406 verstärkt die Leistung, die durch einen Senderesonator (Tx-Resonator) 410 zu übertragen ist. Wie hier beschrieben ist, weist der Tx-Resonator 410 mehrere Senderspulen auf. Obwohl in 4 vier Spulen veranschaulicht sind, kann in anderen Implementierungen eine andere Anzahl mehrerer Spulen verwendet werden. Es können verschiedene Kombinationen der Senderspulen ausgewählt werden, um Leistung zu einer Leistungsempfangseinheit (PRU) 420 zu übertragen. Die Senderspulen können PTU-Spulen sein. Die Impedanzanpassungsschaltung 402 stellt die Impedanzanpassung des Tx-Resonators 410 und des Leistungsverstärkers 406 bereit. Die Impedanzanpassungsschaltung 402 erhält die Impedanz an den Ausgangsanschlüssen des Leistungsverstärkers 406 ungeachtet dessen konstant aufrecht, welche Kombination der Primärspulen 510 ausgewählt ist, um Leistung zu übertragen. Die Impedanzanpassungsschaltung 402 kann eine Schaltschaltungsanordnung und Umgehungssignalisierungswege aufweisen, wie oben bezüglich der 2A-3B beschrieben worden ist. Die Umgehungssignalisierungswege sind leitfähige Wege, deren einzelne elektrische Eigenschaften denen der entsprechenden Senderspulen entsprechen.
Die MCU und die Außerband-Signalisierungseinheit 408 können eine erste Teilmenge der Senderspulen des TX-Resonators 410, um drahtlose Leistung zu übertragen, und eine zweite Teilmenge der Senderspulen, die keine drahtlose Leistung übertragen, bestimmen. Die MCU kann die zweite Teilmenge als die verbleibenden Senderspulen bestimmen, die sich nicht in der ersten Teilmenge befinden. Alternativ kann die MCU spezifisch für die erste Teilmenge identifizieren, welche Senderspulen ausgewählt sind, und spezifisch für die zweite Teilmenge identifizieren, welche Senderspulen nicht ausgewählt sind. Die MCU schaltet die erste Teilmenge der Senderspulen und eine dritte Teilmenge der leitfähigen Bahnen zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss des Leistungsverstärkers 406 in Reihe. Die dritte Teilmenge der leitfähigen Wege entspricht der zweiten Teilmenge der Senderspulen, die nicht ausgewählt sind, um drahtlose Leistung zu übertragen. Die MCU kann die jeweiligen der Senderspulen und die jeweiligen der leitfähigen Wege unter Verwendung der Schaltschaltungsanordnung in der Impedanzanpassungsschaltung 402 umschalten. Die MCU kann z. B. ein oder mehrere Signale an die Schaltschaltungsanordnung senden, um die einzelnen Senderspulen auszuwählen, um Leistung zu übertragen, und kann ein oder mehrere Signale an die Schaltschaltungsanordnung senden, um die einzelnen leitfähigen Wege auszuwählen, die den Senderspulen entsprechen, die nicht ausgewählt sind, um Leistung zu übertragen. In dieser Weise kann die Impedanzanpassungsschaltung 402 die Impedanz über den Anschlüssen des Leistungsverstärkers 406 ungeachtet dessen aufrechterhalten, welche der Senderspulen ausgewählt sind, um Leistung zu übertragen.
In einigen Implementierungen können die MCU und die Außerband-Signalisierungseinheit 408 außerdem eine bidirektionale Kommunikation (z. B. 2,4-GHz-Band) zwischen der PTU 400 und der PRU 420 bereitstellen. In anderen Implementierungen weisen die MCU und die Außerband-Signalisierungseinheit 408 eine Verarbeitungsvorrichtung, um den Leistungsverstärker und die Leistungsversorgung 404 zu steuern, und eine separate integrierte Schaltung, um die bidirektionale Kommunikation mit der PRU 420 abzuwickeln, auf. Die Verarbeitungsvorrichtung kann ein Mikrocontroller, ein Mikroprozessor, ein Prozessor oder dergleichen sein. Die Außerband-Signalisierungseinheit kann irgendeine Schaltungsanordnung, Verarbeitungsvorrichtung oder eine andere Logik, die die Funktionalität eines drahtlosen Moduls implementieren kann, sein. Die Außerband-Signalisierungseinheit kann z. B. ein HF-Modul, wie z. B. ein Modul eines persönlichen Netzes (PAN), oder dergleichen aufweisen. Das HF-Modul kann z. B. eine integrierte Schaltung sein, die die Bluetooth-Technik implementiert. Alternativ können andere HF-Techniken für die Außerbandsignalisierung verwendet werden. In einer Implementierung ist eine intelligente Bluetooth-Verbindung in dem ersten Schnittstellenstandard definiert, der zur Steuerung von Leistungspegeln, der Identifikation gültiger Lasten und dem Schutz nicht konformer Vorrichtungen oder dergleichen vorgesehen ist.
Um Leistung zu übertragen, setzt die PTU 400 die Leistung von der Leistungsversorgung 404 durch eine oder mehrere der PTU-Spulen des Tx-Resonators 410 in ein zeitlich variierendes elektromagnetisches Feld um. Das elektromagnetische Feld erzeugt eine Resonanzkopplung (z. B. 6,78 MHz ± 15 kHz) zwischen dem Tx-Resonator 410 und einem Empfängerresonator (Rx-Resonator) 422 der PRU 420. Der Rx-Resonator 422 kann eine Empfängerspule aufweisen. Die PRU 420 empfängt die Leistung über den Rx-Resonator 422 und setzt sie zurück in elektrische DC- oder AC-Leistung zum Verbrauch durch eine Last 428 einer Client-Vorrichtung um. Die PRU 420 kann z. B. einen Regler 424 und einen DC-zu-DC-Umsetzer 426, um die von der PTU 400 empfangene Leistung in DC-Leistung für die Last 428 der Client-Vorrichtung umzusetzen, aufweisen. Alternativ können andere Komponenten verwendet werden, um die empfangene Leistung in eine durch die Last 428 der Client-Vorrichtung nutzbare Leistung umzusetzen.
In einer Implementierung ist die PTU 400 entworfen, um dem AirFuel®-Standard von der AirFuel®-Allianz zu entsprechen. In einer weiteren Implementierung kann die PTU 400 in anderen Schnittstellenstandards verwendet werden, um die Leistung drahtlos zu übertragen.
5 ist ein Blockschaltplan einer Impedanzanpassungsschaltung 506 in einer Basisstation 500, die in einer zweiten drahtlosen Standardschnittstelle verwendet wird, gemäß einer Implementierung. Die Basisstation 500 weist eine (nicht veranschaulichte) Leistungsversorgung und einen oder mehrere Leistungssender 502 auf. Jeder der einen oder mehreren Leistungssender 502 weist eine Leistungsumsetzungseinheit 504, eine Impedanzanpassungsschaltung 506, eine Kommunikations- und Steuereinheit 508 und eine oder mehrere Primärspulen 510 auf. Die Impedanzanpassungsschaltung 506 kann in der Leistungsumsetzungseinheit 504 implementiert sein. Die Impedanzanpassungsschaltung 506 kann außerhalb der Leistungsumsetzungseinheit 504 implementiert sein. Die Kommunikations- und Steuereinheit 508 kann die übertragene Leistung auf einen Pegel regeln, den ein Leistungsempfänger anfordert. Die Kommunikations- und Steuereinheit 508 kann konfiguriert sein, die Operationen der Impedanzanpassungsschaltung 506 zu steuern, um eine Impedanz einer oder mehrerer der Primärspulen 510 an die Leistungsumsetzungseinheit 504 anzupassen. Die Impedanzanpassungsschaltung 506 erhält die Impedanz an einem Ausgangsanschluss der Leistungsumsetzungseinheit 504 ungeachtet dessen konstant aufrecht, welche Kombination der Primärspulen 510 des Leistungssenders 502 ausgewählt ist, um Leistung zu übertragen. Die Impedanzanpassungsschaltung 506 kann eine Schaltschaltungsanordnung und Umgehungssignalisierungswege aufweisen, wie oben bezüglich der 2A-3B beschrieben worden ist. Die Umgehungssignalisierungswege sind leitfähige Wege, deren einzelne elektrische Eigenschaften jenen der entsprechenden Primärspulen entsprechen.
Die Kommunikations- und Steuereinheit 508 kann eine erste Teilmenge der Senderspulen 510, um drahtlose Leistung zu übertragen, und eine zweite Teilmenge der Senderspulen, die keine drahtlose Leistung übertragen, bestimmen. Die Kommunikations- und Steuereinheit 508 kann die zweite Teilmenge als die verbleibenden Senderspulen bestimmen, die sich nicht in der ersten Teilmenge befinden. Alternativ kann die Kommunikations- und Steuereinheit 508 spezifisch für die erste Teilmenge identifizieren, welche Senderspulen ausgewählt sind, und spezifisch für die zweite Teilmenge identifizieren, welche Senderspulen nicht ausgewählt sind. Die Kommunikations- und Steuereinheit 508 schaltet die erste Teilmenge der Senderspulen und eine dritte Teilmenge der leitfähigen Bahnen zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss der Leistungsumsetzungseinheit 504 in Reihe. Die dritte Teilmenge der leitfähigen Wege entspricht der zweiten Teilmenge der Senderspulen, die nicht ausgewählt sind, um drahtlose Leistung zu übertragen. Die Kommunikations- und Steuereinheit 508 kann die jeweiligen der Senderspulen und die jeweiligen der leitfähigen Wege unter Verwendung der Schaltschaltungsanordnung in der Impedanzanpassungsschaltung 506 umschalten. Die Kommunikations- und Steuereinheit 508 kann z. B. ein oder mehrere Signale an die Schaltschaltungsanordnung senden, um die einzelnen Senderspulen auszuwählen, um Leistung zu übertragen, und kann ein oder mehrere Signale an die Schaltschaltungsanordnung senden, um die einzelnen leitfähigen Wege auszuwählen, die den Senderspulen entsprechen, die nicht ausgewählt sind, um Leistung zu übertragen. In dieser Weise kann die Impedanzanpassungsschaltung 506 die Impedanz über den Anschlüssen der Leistungsumsetzungseinheit 506 ungeachtet dessen aufrechterhalten, welche der Senderspulen ausgewählt sind, um Leistung zu übertragen.
In einigen Implementierungen, wie z. B. wenn es mehr als einen Leistungssender 502 gibt, kann die Basisstation 500 eine Systemeinheit 512 enthalten, die die Operationen der mehreren Leistungssender 502 koordiniert. Die Systemeinheit 512 kann verschiedene Funktionalitäten der Basisstation 500, wie z. B. die Bereitstellung von Eingangsleistung, die Steuerung mehrerer Leistungssender 502 und die Benutzerschnittstelle, aufweisen. Die Systemeinheit 512 kann die Eingangsleistung den mehreren Leistungsumsetzungseinheiten 504 bereitstellen. Die Leistungsumsetzungseinheit 504 setzt die Leistung von der Leistungsversorgung durch eine oder mehrere der Primärspulen 510 in ein oszillierendes Magnetfeld um. Die Primärspulen 510 werden als die Senderspulen betrachtet, wie hier beschrieben ist. In dieser Implementierung ist die Impedanzanpassungsschaltung 506 in jedem der Leistungssender 502 implementiert. In anderen Implementierungen kann eine Impedanzanpassungsschaltung 506 verwendet werden, um die Impedanz für die Primärspulen der mehreren Leistungssender 502 anzupassen.
Obwohl in 5 zwei Primärspulen veranschaulicht sind, kann in anderen Implementierungen eine andere Anzahl von mehreren Spulen verwendet werden. Es können unterschiedliche Kombinationen der Senderspulen ausgewählt werden, um die Leistung zu einem Leistungsempfänger 516 einer Mobilvorrichtung 514 zu übertragen.
Der Leistungsempfänger 516 weist eine Leistungsaufnahmeeinheit 520, eine Kommunikations- und Steuereinheit 524 und eine Sekundärspule 518 auf. Ähnlich zu der Leistungsumsetzungseinheit 504 des Leistungssenders 502 erfasst die Sekundärspule 518 das Magnetfeld der Leistungsaufnahmeeinheit 520. Die Leistungsaufnahmeeinheit 520 enthält typischerweise nur eine einzige Empfangsspule, während die Mobilvorrichtung 514 typischerweise einen einzigen Leistungsempfänger enthält. Die Kommunikations- und Steuereinheit 524 regelt die übertragene Leistung auf einen Pegel, der für eine Last 522 geeignet ist. Die Last 522 kann eine Batterie sein, die an den Ausgang des Leistungsempfängers 516 gekoppelt ist. Die Last 522 kann außerdem aus anderen Teilsystemen der Mobilvorrichtung 514 bestehen. Spezifischer empfängt die Leistungsaufnahmeeinheit 520 die übertragene Leistung über die Sekundärspule 518, wobei sie die Leistung in eine Ausgangsleistung für die Last 522 umsetzt. Die Kommunikations- und Steuereinheit 524 kann die Leistungsaufnahmeeinheit 520 steuern und die Ausgangsleistung zu der Last 522 abtasten.
In einer Implementierung ist die Basisstation 500 entworfen, um dem Qi-Standard von dem Konsortium drahtloser Leistung zu entsprechen. Während des Betriebs ist eine Mobilvorrichtung oben auf der Basisstation (z. B. einer Leistungsübertragungskonsole) angeordnet, die die Mobilvorrichtung über eine resonante induktive Kopplung lädt. In anderen Systemen kann die Basisstation eine Mobilvorrichtung unter Verwendung einer induktiven Kopplung, einer resonanten Kopplung oder beider drahtlos laden. In einer weiteren Implementierung kann die Basisstation 500 in anderen Schnittstellenstandards verwendet werden, um die Leistung drahtlos übertragen.
Die in den 1-5 beschriebenen Implementierungen sind auf drahtlose Leistungssender drahtloser Ladegeräte gerichtet. In anderen Implementierungen kann die Impedanzanpassungsschaltung im Zusammenhang mit einem drahtlosen Sender verwendet werden, der verwendet wird, um Daten zu übertragen oder um sowohl Daten als auch Leistung zu übertragen. Die Impedanzanpassungsschaltung, wie sie hier beschrieben ist, kann z. B. in einer NFC-Vorrichtung verwendet werden. Die NFC ist ein Satz von Kommunikationsprotokollen, die verwendet werden, um eine Kommunikation zwischen zwei befähigten Vorrichtungen aufzubauen, indem sie innerhalb eines spezifizierten Abstands voneinander gebracht werden.
6 ist ein Blockschaltplan einer Impedanzanpassungsschaltung 602 in einer NFC-Vorrichtung 600, die in einer dritten drahtlosen Standardschnittstelle gemäß einer Implementierung verwendet wird. Die NFC-Vorrichtung 600 weist einen NFC-Sender 604 auf, der ein HF-Feld erzeugt, um Daten unter Verwendung der magnetischen Induktion zwischen einer oder mehreren Senderspulen 606 und einer Empfängerspule 608 einer weiteren Vorrichtung 610 zu übertragen. Die NFC verwende die magnetische Induktion zwischen den beiden Spulen (z. B. zwei Schleifenantennen), die sich innerhalb des Nahfeldes jeder anderen befinden. Die Vorrichtungen können bei 13,56 MHz innerhalb eines global verfügbaren und nicht lizenzierten HF-ISM-Band arbeiten und effektiv einen Luftkerntransformator bilden. Er arbeitet innerhalb des global verfügbaren und nicht lizenzierten Hochfrequenz-ISM-Bandes von 13,56 MHz. Alternativ kann die Impedanzanpassungsschaltung 602 in anderen bezeichneten Nahfeldkommunikationsfrequenzbändern implementiert sein. Die Impedanzanpassungsschaltung 602 erhält eine Impedanz des NFC-Senders 604 ungeachtet dessen aufrecht, welche Kombination der Senderspulen 606 ausgewählt ist, um Daten zu übertragen. In einigen Implementierungen kann der NFC-Sender 604 Daten und Leistung übertragen. Die Impedanzanpassungsschaltung 602 kann eine Schaltschaltungsanordnung und Umgehungsignalisierungswege aufweisen, wie oben bezüglich der 2A-3B beschrieben worden ist. Die Umgehungsignalisierungswege sind leitfähige Wege, deren einzelne elektrische Eigenschaften jenen der entsprechenden Senderspulen entsprechen.
In den hier beschriebenen verschiedenen Implementierungen ist die Impedanzanpassungsschaltung bezüglich Senderspulen beschrieben und veranschaulicht. In anderen Implementierungen kann die Impedanzanpassungsschaltung im Zusammenhang mit Empfängerspulen verwendet werden. Insbesondere weist eine Empfangsvorrichtung eine Leistungsversorgung; einen drahtlosen Empfänger, der an die Leistungsversorgung gekoppelt ist, wobei der drahtlose Empfänger einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst; eine erste Empfängerspule, die eine erste Impedanz umfasst, eine zweite Empfängerspule, wobei die zweite Empfängerspule eine zweite Impedanz umfasst; und eine Impedanzanpassungsschaltung, die an den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss gekoppelt ist, auf. Die Impedanzanpassungsschaltung umfasst einen ersten leitfähigen Weg, der einen ersten leitfähigen Weg umfasst, der eine dritte Impedanz umfasst, um der ersten Impedanz zu entsprechen; und einen zweiten leitfähigen Weg, der eine vierte Impedanz umfasst, um der zweiten Impedanz zu entsprechen; eine erste Schaltschaltungsanordnung, die an die erste Empfängerspule und den ersten leitfähigen Weg gekoppelt ist; und eine zweite Schaltschaltungsanordnung, die an die zweite Empfängerspule und den zweiten leitfähigen Weg gekoppelt ist. Die erste Schaltschaltungsanordnung schaltet in Reaktion auf ein erstes Steuersignal entweder die erste Empfängerspule oder den ersten leitfähigen Weg zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss in Reihe. Die zweite Schaltschaltungsanordnung schaltet in Reaktion auf ein zweites Steuersignal entweder die zweite Empfängerspule oder den zweiten leitfähigen Weg zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss in Reihe.
7 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens 700 zur Impedanzanpassung mehrerer Senderspulen einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer Implementierung. Das Verfahren 700 kann durch eine Verarbeitungslogik ausgeführt werden, die Hardware, Software, Firmware oder irgendeine Kombination daraus umfasst. In einer Implementierung führt der Controller 108 nach 1 das Verfahren 700 aus. In einer weiteren Implementierung führen die MCU und die Außerband-Signalisierungseinheit 408 das Verfahren 700 aus. In einer weiteren Implementierung führt die Kommunikations- und Steuereinheit 508 das Verfahren 700 aus. Alternativ kann das Verfahren 700 durch andere Verarbeitungselemente einer elektronischen Vorrichtung, wie z. B. der drahtlosen Ladegeräte und der Sendevorrichtungen, die hier beschrieben sind, ausgeführt werden.
In 7 beginnt das Verfahren 700 durch die Verarbeitungslogik, die eine erste Teilmenge der mehreren Senderspulen bestimmt, um drahtlose Leistung zu übertragen (Block 702). Es sollte angegeben werden, dass die mehreren Senderspulen verwendet werden können, um drahtlos Leistung, Daten oder beides zu übertragen. Durch das Bestimmen der ersten Teilmenge kann eine zweite Teilmenge jene Sender aufweisen, die nicht ausgewählt sind, um drahtlose Leistung, Daten oder beides zu übertragen. Die Bestimmung der ersten Teilmenge kann in Reaktion auf einen weiteren Prozess der Verarbeitungslogik ausgelöst werden. Die Verarbeitungslogik kann z. B. eine Angabe empfangen, dass eine Mobilvorrichtung in der Nähe eines drahtlosen Ladegeräts angeordnet ist, um eine Batterie der Mobilvorrichtung zu laden. Alternativ kann die Verarbeitungslogik einen Empfänger detektieren, der eine Übertragung von Daten, Leistung oder beidem anfordert. In einer weiteren Implementierung kann die Verarbeitungslogik eine Angabe empfangen, dass ein Sender Leistung überträgt, wobei sie dann als die erste Teilmenge bestimmt, welche Senderspulen Daten, Leistung oder beides übertragen sollen.
Im Block 704 schaltet die Verarbeitungslogik die erste Teilmenge der Senderspulen zwischen einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss eines drahtlosen Senders (z. B. eines drahtlosen Leistungssenders eines drahtlosen Ladegeräts) in Reihe. Dies kann durch die Verarbeitungslogik ausgeführt werden, die ein oder mehrere Steuersignale an die entsprechende Schaltschaltungsanordnung sendet, wie hier beschrieben ist. Im Block 706 schaltet die Verarbeitungslogik eine dritte Teilmenge der leitfähigen Wege zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss des drahtlosen Senders in Reihe. Die dritte Teilmenge der leitfähigen Wege entspricht der zweiten Teilmenge der Senderspulen (d. h., jener Senderspulen, die nicht ausgewählt wurden, um Leistung, Daten oder beides zu übertragen). Dies kann durch die Verarbeitungslogik ausgeführt werden, die ein oder mehrere Steuersignale an die entsprechende Schaltschaltungsanordnung sendet, wie hier beschrieben ist. Das Verfahren 700 kann nach der Übertragung von Daten, Leistung oder beidem zu einem weiteren Prozess zurückkehren. Alternativ kann das Verfahren 700 zurückkehren, um zu bestimmen, ob zusätzliche Daten, Leistung oder beides zu dem Empfänger übertragen werden müssen. Die Verarbeitungslogik kann z. B. eine Angabe empfangen, dass eine andere Kombination der Senderspulen verwendet werden soll, um Daten, Leistung oder beides zu übertragen. Die Verarbeitungslogik kann bestimmen, welche der Senderspulen verwendet werden sollen. Die Verarbeitungslogik wählt die entsprechenden leitfähigen Wege für die nicht ausgewählten Senderspulen aus, um die Impedanz aufrechtzuerhalten, wie hier beschrieben ist.
In einer weiteren Implementierung führt die Verarbeitungslogik ein weiteres Verfahren aus, in dem die Verarbeitungslogik in einem drahtlosen Ladegerät implementiert ist, wobei sie eine erste Kombination der Senderspulen bestimmt, um Leistung drahtlos zu einer weiteren Vorrichtung zu übertragen. Die Verarbeitungslogik wählt die erste Kombination der Senderspulen aus, die zwischen den Anschlüssen einer Leistungsumsetzungseinheit oder eines Leistungsverstärkers in Reihe anzuordnen sind. Für die nicht ausgewählten Senderspulen wählt die Verarbeitungslogik die entsprechenden Umgehungssignalisierungswege aus, die mit den ausgewählten Senderspulen in Reihe anzuordnen sind. Die ausgewählten Umgehungssignalisierungswege stellen eine Impedanz dar, die die jeweilige Senderspule darstellen würde, wenn sie gegebenenfalls ausgewählt wäre, um in Reihe mit den anderen ausgewählten Senderspulen angeordnet zu werden. Die Verarbeitungslogik des drahtlosen Ladegeräts kann die elektrische Leistung drahtlos gemäß einem drahtlosen Schnittstellenstandard, wie z. B. jenen, die hier beschrieben sind, übertragen. Die Verarbeitungslogik kann die Schaltungsanordnung steuern, um die Leistung von der Leistungsversorgung durch eine oder mehrere der Senderspulen in ein zeitlich variierendes elektromagnetisches Feld umsetzen. In einer weiteren Implementierung kann die Verarbeitungslogik die Schaltungsanordnung steuern, um die Leistung von der Leistungsversorgung durch eine oder mehrere Senderspulen in ein oszillierendes Magnetfeld umzusetzen. In einer weiteren Implementierung kann die Verarbeitungslogik die Schaltungsanordnung steuern, um die Leistung von der Leistungsversorgung in ein HF-Feld umzusetzen, das verwendet wird, um Daten, Leistung oder beides zu übertragen.
In einigen Implementierungen steuert die Verarbeitungslogik die Schaltschaltungsanordnung, um anstelle der entsprechenden Senderspule eine Induktivitätskomponente in Reihe in den Umgehungssignalisierungsweg zu schalten. In einer weiteren Implementierung steuert die Verarbeitungslogik die Schaltschaltungsanordnung, um anstelle der entsprechenden Senderspule einen elektrischen Kurzschluss in Reihe zu schalten. In diesen Implementierungen kann eine Kondensatorkomponente in Reihe mit der Senderspule angeordnet sein, wie hier beschrieben ist.
In einem weiteren Verfahren kann die Verarbeitungslogik die Schaltschaltungsanordnung steuern, um sowohl in einer ersten Sendebetriebsart eine erste Senderspule mit einer zweiten Senderspule in Reihe zu schalten als auch in einer zweiten Sendebetriebsart die erste Senderspule mit einem zweiten Umgehungssignalisierungsweg in Reihe zu schalten. Die Verarbeitungslogik kann die Schaltschaltungsanordnung steuern, um in einer dritten Sendebetriebsart einen ersten Umgehungssignalisierungsweg mit der zweiten Senderspule in Reihe zu schalten. Der erste Umgehungssignalisierungsweg weist die gleiche Impedanz wie die erste Senderspule auf, wobei der zweite Umgehungssignalisierungsweg die gleiche Impedanz wie die zweite Senderspule aufweist. Der erste Umgehungssignalisierungsweg und der zweite Umgehungssignalisierungsweg können Induktivitätskomponenten aufweisen. Alternativ können der erste Umgehungssignalisierungsweg und der zweite Umgehungssignalisierungsweg keine diskreten Komponenten aufweisen und als elektrische Kurzschlüsse arbeiten. In einigen Fällen ist ein diskreter Kondensator (oder eine andere kapazitive Komponente) mit der ersten Senderspule in Reihe angeordnet, wenn der erste Umgehungssignalisierungsweg ein elektrischer Kurzschluss ist. Ähnlich ist ein diskreter Kondensator (oder eine andere kapazitive Komponente) mit der zweiten Senderspule in Reihe angeordnet, wenn der zweite Umgehungssignalisierungsweg ein elektrischer Kurzschluss ist.
Die Beschreibung im Folgenden bezüglich der 8-9 beschreibt zwei Simulationsfälle, in denen ein Satz aus drei Senderspulen und entsprechenden Umgehungssignalisierungswegen mit Induktivitäten in zwei verschiedenen Spurenanordnungen angeordnet sind. Die Simulationsfälle zeigen die Impedanzanpassung ungeachtet der Spulenanordnung, wie sie hier beschrieben ist.
8 ist eine schematische graphische Darstellung einer Impedanzanpassungsschaltung 802 und dreier Senderspulen 804-808 in einem ersten Simulationsfall 810 und in einem zweiten Simulationsfall 812. Die Impedanzanpassungsschaltung 802 kann entweder eine Senderspule oder einen Umgehungssignalisierungsweg, wie z. B. einen Umgehungssignalisierungsweg mit einer darin angeordneten Induktivitätskomponente, auswählen. Alternativ kann der Umgehungssignalisierungsweg ein elektrischer Kurzschlussweg sein, wie hier beschrieben ist. In dem ersten Simulationsfall 810 wählt die Impedanzanpassungsschaltung 802 die drei Senderspulen 804-808 aus, um drahtlos Leistung zu übertragen. Die drei Senderspulen 804-808 sind zwischen einen ersten Anschluss 814 (der als „Anschluss 1“ bezeichnet ist) und einen zweiten Anschluss 816 (der als „Anschluss 2“ bezeichnet ist) eines (in 8 nicht veranschaulichten) drahtlosen Leistungssenders in Reihe geschaltet. In dem zweiten Simulationsfall 812 wählt die Impedanzanpassungsschaltung 802 die ersten Senderspulen 804 aus, wobei sie einen zweiten Umgehungssignalisierungsweg 818 und einen dritten Umgehungssignalisierungsweg 820 auswählt, um Leistung drahtlos zu übertragen. Die erste Senderspule 804 und der zweite Umgehungssignalisierungsweg 818 und ein dritter Umgehungssignalisierungsweg 820 sind zwischen den ersten Anschluss 814 (der für Zwecke der graphischen Darstellung als „Anschluss 3“ bezeichnet ist) und den zweiten Anschluss 816 (der für Zwecke der graphischen Darstellung als „Anschluss 4“ bezeichnet ist) in Reihe geschaltet.
9 veranschaulicht die Impedanzkurven in Smith-Diagrammen des ersten Simulationsfalls und des zweiten Simulationsfalls nach 8 gemäß einer Implementierung. Das Smith-Diagramm 902 veranschaulicht einen simulierten S-Parameter 904 an dem ersten Anschluss 814 in dem ersten Simulationsfall 810 (S(1,1)) und einen simulierten S-Parameter 906 an dem ersten Anschluss 814 in dem zweiten Simulationsfall 812 (S(3,3)). Der simulierte S-Parameter 904 und der simulierte S-Parameter 906 repräsentieren die durch den drahtlosen Leistungssender in dem ersten Simulationsfall 810 und in dem zweiten Simulationsfall 820 gesehenen Reflexionskoeffizienten. Das Smith-Diagramm 908 veranschaulicht einen simulierten S-Parameter 910 zwischen dem ersten Anschluss 814 und dem zweiten Anschluss 816 in dem ersten Simulationsfall 810 (S(1,2)) und einen simulierten S-Parameter 906 zwischen dem ersten Anschluss 814 und dem zweiten Anschluss 816 in dem zweiten Simulationsfall 812 (S(3,4)). In dem ersten Simulationsfall 810 ist die Reaktion des S-Parameters die gleiche wie die oder ähnlich der Reaktion des S-Parameters in dem zweiten Simulationsfall 812, in dem zwei der Senderspulen durch diskrete Induktivitätskomponente mit einem Induktivitätswert (z. B. 1690 nH) ersetzt worden sind. Die Simulationsergebnisse zeigen die Ähnlichkeit und die Korrelation zwischen den Reaktionen der S-Parameter in beiden Simulationsfällen.
Unter Verwendung der hier beschriebenen Impedanzanpassungsschaltung wird zwischen den Senderspulen und dem drahtlosen Leistungssender keine komplexe Impedanzanpassungsschaltung oder kein komplexer Impedanztuner benötigt, um die Auswirkungen des Umkonfigurierens der Senderspulen in verschiedenen Anordnungen zu kompensieren. Diese Implementierungen können zu einem besseren Ladewirkungsgrad im Ergebnis keiner Verluste (oder eines minimalen Verlustes) von der umkonfigurierbaren Spulenanpassungschaltung führen. Die Impedanzanpassungsschaltung kann zu weniger Komponenten in dem drahtlosen Ladegerät führen. Die Impedanzanpassungsschaltung kann im Ergebnis keiner Verluste (oder eines minimalen Verlustes) von der umkonfigurierbaren Spulenanpassungschaltung eine bessere thermische Leistung bereitstellen. Die Impedanzanpassungsschaltung kann zu einer besseren Leistung hinsichtlich der Harmonischen führen, weil die Schaltungsanordnung weniger nichtlineare Komponenten eines komplexen Impedanzturners oder einer komplexen Impedanzanpassungsschaltungsanordnung als herkömmlich aufweist. Außerdem würde ein Impedanztuner eine Regelung benötigen, wobei die Impedanzanpassungsschaltung die Notwendigkeit für eine Regelung eliminieren kann.
Die folgenden Beispiele betreffen weitere Ausführungsformen.
Das Beispiel 1 ist ein drahtloses Ladegerät, das zur Impedanzanpassung mehrerer Senderspulen für das Leistungsmanagement in einer Mobilvorrichtung konfiguriert ist, wobei das drahtlose Ladegerät Folgendes umfasst: eine Leistungsversorgung; einen drahtlosen Leistungssender, der an die Leistungsversorgung gekoppelt ist, wobei der drahtlose Leistungssender einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst; mehrere Senderspulen, die eine erste Teilmenge der Senderspulen und eine zweite Teilmenge der Senderspulen umfassen; mehrere leitfähige Wege; eine Schaltschaltungsanordnung, die an die mehreren Senderspulen und die mehreren leitfähigen Wege gekoppelt ist; und einen Controller, der an die Schaltschaltungsanordnung gekoppelt ist, wobei der Controller: eine erste Teilmenge der Senderspulen, die drahtlose Leistung übertragen, und eine zweite Teilmenge der Senderspulen, die keine drahtlose Leistung übertragen, bestimmt; die erste Teilmenge der Senderspulen zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss des drahtlosen Leistungssenders in Reihe schaltet; und eine dritte Teilmenge der mehreren leitfähigen Wege zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss des drahtlosen Leistungssenders in Reihe schaltet, wobei die dritte Teilmenge der mehreren leitfähigen Wege der zweiten Teilmenge der Senderspulen entspricht.
Im Beispiel 2, der Gegenstand des Beispiels 1, wobei das drahtlose Ladegerät eine Leistungssendeeinheit (PTU) ist, um elektrische Leistung gemäß einem drahtlosen Schnittstellenstandard drahtlos zu übertragen, und wobei die PTU die Leistung von der Leistungsversorgung durch eine oder mehrere der mehreren Senderspulen in ein zeitlich variierendes elektromagnetisches Feld umsetzt.
Im Beispiel 3, der Gegenstand eines der Beispiele 1-2, wobei das drahtlose Ladegerät eine Basisstation ist, um elektrische Leistung gemäß einem drahtlosen Schnittstellenstandard drahtlos zu übertragen, wobei die Basisstation die Leistung von der Leistungsversorgung durch eine oder mehrere der mehreren Senderspulen in ein oszillierendes Magnetfeld umsetzt.
Im Beispiel 4, der Gegenstand eines der Beispiele 1-3, wobei die einzelnen der mehreren leitfähigen Wege den einzelnen der mehreren Senderspulen entsprechen, wobei die Impedanzen der einzelnen der mehreren leitfähigen Wege den Impedanzen der einzelnen der mehreren Senderspulen entsprechen.
Im Beispiel 5, der Gegenstand eines der Beispiele 1-4, wobei wenigstens einer der mehreren leitfähigen Wege eine Induktivitätskomponente umfasst, wobei die Induktivitätskomponente eine gleiche Induktivität wie eine entsprechende der mehreren Senderspulen aufweist.
Im Beispiel 6, der Gegenstand eines der Beispiele 1-5, wobei das drahtlose Ladegerät ferner eine Kondensatorkomponente umfasst, die mit einem der mehreren leitfähigen Wege in Reihe geschaltet ist.
Das Beispiel 7 ist eine Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Leistungsversorgung; einen drahtlosen Sender oder Empfänger, der an die Leistungsversorgung gekoppelt ist, wobei der drahtlose Sender oder Empfänger einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst; eine erste Spule, die eine erste Impedanz umfasst; eine zweite Spule, die eine zweite Impedanz umfasst; einen Controller, um Steuersignale zu verarbeiten; und eine Impedanzanpassungsschaltung, die an den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss gekoppelt ist, wobei die Impedanzanpassungsschaltung Folgendes umfasst: einen ersten leitfähigen Weg, der eine dritte Impedanz umfasst, um der ersten Impedanz zu entsprechen; einen zweiten leitfähigen Weg, der eine vierte Impedanz umfasst, um der zweiten Impedanz zu entsprechen; eine erste Schaltschaltungsanordnung, die an die erste Spule und den ersten leitfähigen Weg gekoppelt ist, wobei die erste Schaltschaltungsanordnung in Reaktion auf ein erstes Steuersignal von dem Controller entweder die erste Spule oder den ersten leitfähigen Weg zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss in Reihe schaltet; und eine zweite Schaltschaltungsanordnung, die an die zweite Spule und den zweiten leitfähigen Weg gekoppelt ist, wobei die zweite Schaltschaltungsanordnung in Reaktion auf ein zweites Steuersignal von dem Controller entweder die zweite Spule oder den zweiten leitfähigen Weg zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss in Reihe schaltet.
Im Beispiel 8, der Gegenstand des Beispiels 7, wobei die erste Schaltschaltungsanordnung ferner Folgendes umfasst: einen ersten einpoligen Umschalter (SPDT-Schalter) mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss; einen zweiten SPDT-Schalter mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss; wobei die erste Spule zwischen den zweiten Anschluss des ersten SPDT-Schalters und den zweiten Anschluss des zweiten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der erste leitfähige Weg zwischen den dritten Anschluss des ersten SPDT-Schalters und den dritten Anschluss des zweiten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der erste Anschluss des ersten SPDT-Schalters an den ersten Anschluss des drahtlosen Senders oder Empfängers gekoppelt ist; einen dritten SPDT-Schalter mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss; und einen vierten SPDT-Schalter mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, wobei die zweite Spule zwischen den zweiten Anschluss des dritten SPDT-Schalters und den zweiten Anschluss des vierten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der zweite leitfähige Weg zwischen den dritten Anschluss des dritten SPDT-Schalters und den dritten Anschluss des vierten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der erste Anschluss des dritten SPDT-Schalters an den ersten Anschluss des zweiten SPDT gekoppelt ist und wobei der erste Anschluss des vierten SPDT-Schalters an den zweiten Anschluss des drahtlosen Senders oder Empfängers gekoppelt ist.
Im Beispiel 9, der Gegenstand eines der Beispiele 7-8, wobei die erste Schaltschaltungsanordnung ferner Folgendes umfasst: eine erste Induktivitätskomponente, die in dem ersten leitfähigen Weg angeordnet ist; und eine zweite Induktivitätskomponente, die in dem zweiten leitfähigen Weg angeordnet ist.
Im Beispiel 10, der Gegenstand eines der Beispiele 7-9, wobei die erste Schaltschaltungsanordnung ferner Folgendes umfasst: eine erste Kondensatorkomponente, die mit der ersten Spule in Reihe angeordnet ist; und eine zweite Kondensatorkomponente, die mit der zweiten Spule in Reihe angeordnet ist.
Im Beispiel 11, der Gegenstand eines der Beispiele 7-10, wobei die erste Schaltschaltungsanordnung ferner Folgendes umfasst: eine erste Kondensatorkomponente, die mit der ersten Spule in Reihe angeordnet ist; und eine zweite Kondensatorkomponente, die mit der zweiten Spule in Reihe angeordnet ist, wobei der erste leitfähige Weg ein elektrischer Kurzschlussweg ist.
Im Beispiel 12, der Gegenstand eines der Beispiele 7-11, wobei die erste Schaltschaltungsanordnung ferner einen ersten einpoligen Umschalter (SPDT-Schalter) mit einem ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss umfasst; wobei die erste Spule an den zweiten Anschluss des ersten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der erste leitfähige Weg an den dritten Anschluss des ersten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der erste Anschluss des ersten SPDT-Schalters an den ersten Anschluss des drahtlosen Senders oder Empfängers gekoppelt ist; und die zweite Schaltschaltungsanordnung einen zweiten SPDT-Schalter mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss umfasst, wobei die zweite Spule an den zweiten Anschluss des zweiten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der zweite leitfähige Weg an den dritten Anschluss des zweiten SPDT-Schalters gekoppelt ist und wobei der erste Anschluss des zweiten SPDT-Schalters an den ersten leitfähigen Weg und die erste Spule gekoppelt ist.
Im Beispiel 13 der Gegenstand eines der Beispiele 7-12, wobei der drahtlose Sender oder Empfänger ein drahtloser Leistungssender ist, wobei die erste Spule eine erste Senderspule ist und die zweite Spule eine zweite Senderspule ist.
Im Beispiel 14, der Gegenstand eines der Beispiele 7-13, wobei der drahtlose Leistungssender eine Leistungssendeeinheit (PTU) ist, wobei die PTU Folgendes umfasst: die Leistungsversorgung; den drahtlosen Leistungssender, der einen Leistungsverstärker und eine Verarbeitungsvorrichtung, die an den Leistungsverstärker und die Leistungsversorgung gekoppelt ist, umfasst; und die Impedanzanpassungsschaltung, wobei die erste Senderspule und die zweite Senderspule PTU-Spulen sind, wobei die PTU die Leistung von der Leistungsversorgung durch eine oder mehrere der PTU-Spulen in ein zeitlich variierendes elektromagnetisches Feld umsetzt.
Im Beispiel 15, der Gegenstand eines der Beispiele 7-14, wobei der drahtlose Leistungssender eine Basisstation ist, wobei die Basisstation Folgendes umfasst: die Leistungsversorgung; den drahtlosen Leistungssender, der eine Leistungsumsetzungseinheit und eine Kommunikations- und Steuereinheit umfasst, wobei die Leistungsumsetzungseinheit an die Leistungsversorgung und die Kommunikations- und Steuereinheit gekoppelt ist; und die Impedanzanpassungsschaltung, wobei die Basisstation die Leistung von der Leistungsversorgung durch eine oder mehrere der ersten Senderspule und der zweiten Senderspule in ein oszillierendes Magnetfeld umsetzt.
Im Beispiel 16, der Gegenstand eines der Beispiele 7-15, wobei die Vorrichtung ferner einen ersten Reihenkondensator, einen zweiten Reihenkondensator, einen dritten Reihenkondensator und einen vierten Reihenkondensator umfasst, wobei: die erste Spule zwischen dem ersten Reihenkondensator und dem zweiten Reihenkondensator angeordnet ist; die zweite Spule zwischen dem dritten Reihenkondensator und dem vierten Reihenkondensator angeordnet ist; die erste Schaltschaltungsanordnung ferner einen ersten einpoligen Ausschalter (SPST-Schalter) umfasst, der in dem ersten leitfähigen Weg zwischen einem ersten Knoten und einem zweiten Knoten angeordnet ist, wobei der erste Knoten an den ersten Reihenkondensator gekoppelt ist und der zweite Knoten an den zweiten Reihenkondensator gekoppelt ist; die zweite Schaltschaltungsanordnung einen zweiten SPST-Schalter umfasst, der in dem zweiten leitfähigen Weg zwischen einem dritten Knoten und einem vierten Knoten angeordnet ist, wobei der dritte Knoten an den dritten Reihenkondensator gekoppelt ist und der vierte Knoten an den vierten Reihenkondensator gekoppelt ist; und der zweite Knoten an den dritten Knoten gekoppelt ist.
Im Beispiel 17, der Gegenstand eines der Beispiele 7-16, wobei der drahtlose Sender oder Empfänger ein Nahfeldkommunikationssender (NFC-Sender) ist, wobei die erste Spule eine erste Senderspule ist und die zweite Spule eine zweite Senderspule ist, wobei der NFC-Sender ein Hochfrequenzfeld (HF-Feld) erzeugt, um Daten unter Verwendung der magnetischen Induktion zwischen einer Empfängerspule einer weiteren Vorrichtung und einer oder mehreren der ersten Senderspule und der zweiten Senderspule zu übertragen.
Das Beispiel 18 ist eine elektronische Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Leistungsversorgung; einen drahtlosen Leistungssender, der an die Leistungsversorgung gekoppelt ist, wobei der drahtlose Leistungssender einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst; und mehrere Leistungsübertragungsschaltungen, wobei eine erste Leistungsübertragungsschaltung eine erste Senderspule und einen ersten Umgehungssignalisierungsweg umfasst, wobei der erste Umgehungssignalisierungsweg eine erste Impedanz umfasst, um einer zweiten Impedanz der ersten Senderspule zu entsprechen, wobei eine zweite Leistungsübertragungsschaltung eine zweite Senderspule und einen zweiten Umgehungssignalisierungsweg umfasst, wobei der zweite Umgehungssignalisierungsweg eine dritte Impedanz umfasst, um einer vierten Impedanz der zweiten Senderspule zu entsprechen, und wobei die mehreren Leistungsübertragungsschaltungen zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss in Reihe geschaltet sind.
Im Beispiel 19, der Gegenstand des Beispiels 18, wobei die elektronische Vorrichtung ferner Folgendes umfasst: einen Controller, der an die mehreren Leistungsübertragungsschaltungen gekoppelt ist, wobei der Controller: die erste Senderspule in einer ersten Sendebetriebsart mit der zweiten Senderspule in Reihe schaltet; und die erste Senderspule in einer zweiten Sendebetriebsart mit dem zweiten Umgehungssignalisierungsweg in Reihe schaltet.
Im Beispiel 20, der Gegenstand eines der Beispiele 18-19, wobei der Controller ferner den ersten Umgehungssignalisierungsweg in einer dritten Sendebetriebsart mit der zweiten Senderspule in Reihe schaltet.
Im Beispiel 21, der Gegenstand eines der Beispiele 18-20, wobei die elektronische Vorrichtung ferner Folgendes umfasst: eine erste Induktivitätskomponente, die in dem ersten Umgehungssignalisierungsweg angeordnet ist; und eine zweite Induktivitätskomponente, die in dem zweiten Umgehungssignalisierungsweg angeordnet ist.
Im Beispiel 22, der Gegenstand eines der Beispiele 18-21, wobei die elektronische Vorrichtung ferner eine erste Kondensatorkomponente, die mit der ersten Senderspule in Reihe angeordnet ist; und eine zweite Kondensatorkomponente, die mit der zweiten Senderspule in Reihe angeordnet ist, umfasst, wobei der erste Umgehungssignalisierungsweg und der zweite Umgehungssignalisierungsweg elektrische Kurzschlusswege sind.
Verschiedene Ausführungsformen können verschiedene Kombinationen der oben beschriebenen strukturellen Merkmale aufweisen. Es können z. B. alle optionalen Merkmale des oben beschriebenen Computersystems bezüglich des Verfahrens oder des Prozesses, das bzw. der hier beschrieben ist, außerdem implementiert sein, wobei die Spezifika in den Beispielen irgendwo in einer oder mehreren Ausführungsformen verwendet werden können.
Das Beispiel 23 ist ein Verfahren zur Impedanzanpassung mehrerer Senderspulen, das beim Leistungsmanagement einer Mobilvorrichtung verwendet wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Koppeln einer ersten Sendeempfängerspule, die eine erste Impedanz aufweist, und einer zweiten Sendeempfängerspule, die eine zweite Impedanz aufweist, an eine Leistungsversorgung; Koppeln einer Impedanzanpassungsschaltung an die Ausgangsanschlüsse der ersten Sendeempfängerspule unter Verwendung einer ersten Schaltschaltungsanordnung und eines ersten leitfähigen Weges, der eine dritte Impedanz aufweist, um der ersten Impedanz zu entsprechen; Koppeln der Impedanzanpassungsschaltung an die Ausgangsanschlüsse der zweiten Sendeempfängerspule unter Verwendung einer zweiten Schaltschaltungsanordnung und eines zweiten leitfähigen Weges, der eine vierte Impedanz aufweist, um der zweiten Impedanz zu entsprechen; in Reaktion auf ein erstes Leistungsmanagement-Steuersignal Einstellen der ersten Schaltschaltungsanordnung, um entweder die erste Sendeempfängerspule oder den ersten leitfähigen Weg zwischen den Ausgangsanschlüssen in Reihe zu schalten, so dass die erste Sendeempfängerspule und der erste leitfähige Weg die gleiche Impedanz aufweisen; und in Reaktion auf ein zweites Leistungsmanagement-Steuersignal Einstellen der zweiten Schaltschaltungsanordnung, um entweder die zweite Sendeempfängerspule oder den zweiten leitfähigen Weg zwischen den Ausgangsanschlüssen in Reihe zu schalten, so dass die zweite Sendeempfängerspule und der zweite leitfähige Weg die gleiche Impedanz aufweisen.
Im Beispiel 24, der Gegenstand des Beispiels 23, wobei die erste Sendeempfängerspule eine erste Senderspule ist und die zweite Sendeempfängerspule eine zweite Senderspule ist.
Das Beispiel 25 ist eine Vorrichtung, die Mittel umfasst, um ein Verfahren auszuführen, das in einem vorhergehenden Anspruch beansprucht wird.
Das Beispiel 26 ist wenigstens ein maschinenlesbares Medium, das mehrere Anweisungen umfasst, die, wenn sie ausgeführt werden, ein Verfahren implementieren oder eine Vorrichtung verwirklichen, wie es bzw. sie in einem vorhergehenden Anspruch beansprucht ist.
Ein Entwurf kann durch verschiedene Stufen von der Erzeugung zur Simulation bis zur Fertigung gehen. Die Daten, die einen Entwurf repräsentieren, können den Entwurf in einer Anzahl von Weisen repräsentieren. Zuerst kann die Hardware unter Verwendung einer Hardware-Beschreibungssprache oder einer anderen funktionalen Beschreibungssprache dargestellt werden, wie es in den Simulationen nützlich ist. Zusätzlich kann ein Modell auf Schaltungsebene mit Logik- und/oder Transistorgattern in einigen Stufen des Entwurfsprozesses erzeugt werden. Weiterhin erreichen die meisten Entwürfe in irgendeiner Stufe ein Niveau der Daten, die die physische Anordnung verschiedener Vorrichtungen in dem Hardware-Modell repräsentieren. In dem Fall, in dem herkömmliche Halbleiterfertigungstechniken verwendet werden, können die Daten, die das Hardware-Modell repräsentieren, die Daten sein, die das Vorhandensein oder das Fehlen verschiedener Merkmale in verschiedenen Maskenschichten für die Masken spezifizieren, die verwendet werden, um die integrierte Schaltung herzustellen. In irgendeiner Darstellung des Entwurfs können die Daten in irgendeiner Form eines maschinenlesbaren Mediums gespeichert sein. Ein Speicher oder ein magnetischer oder optischer Speicher, wie z. B. eine Platte, kann das maschinenlesbare Medium sein, um die Informationen zu speichern, die über eine optische oder elektrische Welle übertragen werden, die moduliert oder anderweitig erzeugt wird, um derartige Informationen zu übertragen. Wenn eine elektrische Trägerwelle, die den Code oder den Entwurf angibt oder führt, übertragen wird, wird bis zu dem Ausmaß, in dem das Kopieren, das Puffern oder die erneute Übertragung des elektrischen Signals ausgeführt wird, eine neue Kopie hergestellt. Folglich kann ein Kommunikationsanbieter oder ein Netzanbieter einen Artikel, wie z. B. die Informationen, die in einer Trägerwelle codiert sind, der die Techniken der verschiedenen Implementierungen verkörpert, in einem greifbaren, maschinenlesbaren Medium wenigstens vorübergehend speichern.
Ein Modul, wie es hier verwendet wird, bezieht sich auf irgendeine Kombination aus Hardware, Software und/oder Firmware. Als ein Beispiel weist ein Modul Hardware auf, wie z. B. einen Mikrocontroller oder ein anderes Verarbeitungselement, das einem nicht transitorischen Medium zugeordnet ist, um Code zu speichern, der angepasst ist, um durch den Mikrocontroller ausgeführt zu werden. Folglich bezieht sich ein Verweis auf ein Modul in einer Implementierung auf die Hardware, die spezifisch konfiguriert ist, um den Code, der in einem nicht transitorischen Medium zu halten ist, zu erkennen und/oder auszuführen. Weiterhin bezieht sich in einer weiteren Implementierung die Verwendung eines Moduls auf ein nicht transitorisches Medium, das den Code aufweist, der spezifisch dafür ausgelegt ist, durch den Mikrocontroller ausgeführt zu werden, um vorgegebene Operationen auszuführen. Wie gefolgert werden kann, kann sich in einer noch weiteren Implementierung der Begriff Modul (in diesem Beispiel) auf die Kombination aus dem Mikrocontroller und dem nicht transitorischen Medium beziehen. Die Modulgrenzen, die als getrennt veranschaulicht sind, variieren oft üblicherweise und überlappen oft potentiell. Ein erstes und ein zweites Modul können z. B. die Hardware, die Software, die Firmware oder eine Kombination daraus gemeinsam benutzen, während sie potentiell einige unabhängige Hardware, Software oder Firmware beibehalten. In einer Implementierung weist die Verwendung des Begriffs Logik Hardware, wie z. B. Transistoren, Register oder andere Hardware, wie z. B. programmierbare Logikvorrichtungen, auf.
Die Verwendung der Redewendung ‚um‘ oder ‚konfiguriert, um‘ in einer Implementierung bezieht sich auf das Anordnen, Zusammenstellen, Herstellen, Anbieten zum Verkauf, Importieren und/oder Entwerfen einer Vorrichtung, einer Hardware, einer Logik oder eines Elements, um eine bezeichnete oder bestimmte Aufgabe auszuführen. In diesem Beispiel ist eine Vorrichtung oder ein Element von ihr, die bzw. das nicht arbeitet, dennoch ‚konfiguriert, um‘ eine bezeichnete Aufgabe auszuführen, falls sie bzw. es entworfen, gekoppelt und/oder zusammengeschaltet ist, um die bezeichnete Aufgabe auszuführen. Als ein rein veranschaulichendes Beispiel kann ein Logikgatter während des Betriebs eine 0 oder eine 1 bereitstellen. Ein Logikgatter, das ‚konfiguriert‘ ist, ein Freigabesignal für einen Takt bereitzustellen, weist aber nicht jedes potentielle Logikgatter, das eine 1 oder eine 0 bereitstellen kann, auf. Stattdessen ist das Logikgatter eines, das in irgendeiner Weise gekoppelt ist, dass während des Betriebs die ausgegebene 1 oder 0 dazu dient, den Takt freizugeben. Es wird abermals angegeben, dass die Verwendung des Begriffs ‚konfiguriert, um‘ die Operation nicht erfordert, sondern stattdessen auf den latenten Zustand einer Vorrichtung, einer Hardware und/oder eines Elements konzentriert ist, wobei in dem latenten Zustand die Vorrichtung, die Hardware und/oder das Element dafür ausgelegt ist, eine spezielle Aufgabe auszuführen, wenn die Vorrichtung, die Hardware und/oder das Element arbeitet.
Weiterhin bezieht sich die Verwendung der Redewendungen ‚imstande/imstande, um‘ und/oder ‚betreibbar, um‘ in einer Implementierung auf irgendeine Vorrichtung, irgendeine Logik, irgendeine Hardware und/oder irgendein Element, die bzw. das in einer derartigen Weise entworfen ist, um die Verwendung der Vorrichtung, der Logik, der Hardware und/oder des Elements in einer spezifizierten Weise zu ermöglichen. Es wird wie oben angegeben, dass sich die Verwendung von um, imstande, um oder betreibbar, um in einer Implementierung auf den latenten Zustand einer Vorrichtung, einer Logik, einer Hardware und/oder eines Elements bezieht, wobei die Vorrichtung, die Logik, die Hardware und/oder das Element nicht arbeitet, aber in einer derartigen Weise entworfen ist, um die Verwendung einer Vorrichtung in einer spezifizierten Weise zu ermöglichen.
Ein Wert, wie er hier verwendet wird, weist irgendeine bekannte Darstellung einer Zahl, eines Zustands, eines logischen Zustands oder eines binären logischen Zustands auf. Oft ist die Verwendung der Logikpegel, der Logikwerte oder der logischen Werte außerdem auf len und Oen bezogen, die einfach binäre Logikzustände repräsentieren. Eine 1 bezieht sich z. B. auf einen hohen Logikpegel, während sich eine 0 auf einen tiefen Logikpegel bezieht. In einer Implementierung kann eine Speicherzelle, wie z. B. ein Transistor oder eine Flash-Zelle, imstande sein, einen einzigen logischen Wert oder mehrere logische Werte zu halten. Es sind jedoch andere Darstellungen der Werte in den Computersystemen verwendet worden. Die Dezimalzahl zehn kann z. B. außerdem als ein Binärwert von 1010 oder ein hexadezimaler Buchstabe A dargestellt sein. Deshalb weist ein Wert irgendeine Darstellung von Informationen auf, die in einem Computersystem gehalten werden können.
Überdies können die Zustände durch Werte oder Anteile von Werten dargestellt sein. Als ein Beispiel kann ein erster Wert, wie z. B. eine logische eins, einen vorgegebenen oder Anfangszustand repräsentieren, während ein zweiter Wert, wie z. B. eine logische null, einen nicht vorgegebenen Zustand repräsentieren kann. Zusätzlich beziehen sich die Begriffe Rücksetzen und Setzen in einer Implementierung auf einen vorgegebenen bzw. einen aktualisierten Wert oder Zustand. Ein vorgegebener Wert weist z. B. potentiell einen hohen Logikwert, d. h., ein Rücksetzen, auf, während ein aktualisierter Wert potentiell einen tiefen Logikwert, d. h., ein Setzen, aufweist. Es wird angegeben, dass irgendeine Kombination der Werte verwendet werden kann, um irgendeine Anzahl von Zuständen zu repräsentieren.
Die Implementierungen der Verfahren, der Hardware, der Software, der Firmware oder des Codes, die oben dargelegt worden sind, können über Anweisungen oder Code implementiert sein, die in einem maschinenzugänglichen, maschinenlesbaren, computerzugänglichen oder computerlesbaren Medium gespeichert sind und die durch ein Verarbeitungselement ausführbar sind. Ein nicht transitorisches maschinenzugängliches/maschinenlesbares Medium weist irgendeinen Mechanismus auf, der Informationen in einer durch eine Maschine, wie z. B. einen Computer oder ein elektronisches System, lesbaren Form, bereitstellt (d. h., speichert und/oder überträgt). Ein nicht transitorisches maschinenzugängliches Medium weist z. B. einen Schreib-Lese-Speicher (RAM), wie z. B. einen statischen RAM (SRAM) oder einen dynamischen RAM (DRAM); einen ROM; ein magnetisches oder optisches Speichermedium; Flash-Speicher-Vorrichtungen; elektrische Speichervorrichtungen; optische Speichervorrichtungen; akustische Speichervorrichtungen; eine andere Form von Speichervorrichtungen zum Halten von Informationen, die von transitorischen (ausgebreiteten) Signalen (z. B. Trägerwellen, Infrarotsignalen, digitalen Signalen) empfangen werden; usw., die von den nicht transitorischen Medien zu unterscheiden sind, die die Informationen davon empfangen können, auf.
Die Anwendungen, die verwendet werden, um die Logik zu programmieren, um irgendeine der Implementierungen auszuführen, können innerhalb eines Speichers des Systems, wie z. B. eines DRAM, eines Caches, eines Flash-Speichers oder eines anderen Speichers, gespeichert sein. Weiterhin können die Anweisungen über ein Netz oder über andere computerlesbaren Medien verteilt werden. Folglich kann ein maschinenlesbares Medium irgendeinen Mechanismus zum Speichern oder Übertragen von Informationen in einer durch eine Maschine (z. B. einen Computer) lesbaren Form aufweisen, ist aber nicht eingeschränkt auf Disketten, optische Platten, Kompaktplatten, Festwertspeicher (CD-ROMs) und magnetooptische Platten, Festwertspeicher (ROMs), Schreib-Lese-Speicher (RAM), löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), magnetische oder optische Karten, Flash-Speicher oder einen greifbaren, maschinenlesbaren Speicher, der bei der Übertragung von Informationen über das Internet über elektrische, optische, akustische oder andere Formen von ausgebreiteten Signalen (z. B. Trägerwellen, Infrarotsignalen, digitalen Signalen usw.) verwendet wird. Entsprechend weist das computerlesbare Medium irgendeinen Typ eines greifbaren maschinenlesbaren Mediums auf, das zum Speichern oder Übertragen elektronischer Anweisungen oder Informationen in einer durch eine Maschine (z. B. einen Computer) lesbaren Form geeignet ist.
Die Bezugnahme überall in dieser Beschreibung auf eine „spezielle Implementierung“ oder „eine Implementierung“ bedeutet, dass ein spezielles Merkmal, eine spezielle Struktur oder eine spezielle Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Implementierung beschrieben ist, in wenigstens einer Implementierung enthalten ist. Folglich verweisen die Auftritte der Redewendungen „in einer speziellen Implementierung“ oder „in einer Implementierung“ an verschiedenen Stellen überall in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise alle auf die gleiche Implementierung. Weiterhin können die speziellen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in einer oder mehreren Implementierungen in irgendeiner geeigneten Weise kombiniert sein.
In der vorhergehenden Beschreibung ist eine ausführliche Beschreibung unter Bezugnahme auf spezifische beispielhafte Implementierungen gegeben worden. Es ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen daran vorgenommen können, ohne vom umfassenderen Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Implementierungen abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt sind. Diese Beschreibung und die Zeichnungen sind entsprechend in einem veranschaulichenden Sinn anstatt in einem einschränkenden Sinn zu betrachten. Weiterhin bezieht sich die vorhergehende Verwendung der Implementierung und einer anderen beispielhaften Sprache nicht notwendigerweise auf die gleiche Implementierung oder das gleiche Beispiel, sondern sie kann sich sowohl auf verschiedene und unterschiedliche Implementierungen als auch auf potentiell die gleiche Implementierung beziehen.

Claims

Drahtloses Ladegerät, das zur Impedanzanpassung mehrerer Senderspulen für das Leistungsmanagement in einer Mobilvorrichtung konfiguriert ist, wobei das drahtlose Ladegerät Folgendes umfasst: eine Leistungsversorgung; einen drahtlosen Leistungssender, der an die Leistungsversorgung gekoppelt ist, wobei der drahtlose Leistungssender einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst; mehrere Senderspulen, die eine erste Teilmenge der Senderspulen und eine zweite Teilmenge der Senderspulen umfassen; mehrere leitfähige Wege; eine Schaltschaltungsanordnung, die an die mehreren Senderspulen und die mehreren leitfähigen Wege gekoppelt ist; und einen Controller, der an die Schaltschaltungsanordnung gekoppelt ist, wobei der Controller: eine erste Teilmenge der Senderspulen, die drahtlose Leistung übertragen, und eine zweite Teilmenge der Senderspulen, die keine drahtlose Leistung übertragen, bestimmt; die erste Teilmenge der Senderspulen zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss des drahtlosen Leistungssenders in Reihe schaltet; und eine dritte Teilmenge der mehreren leitfähigen Wege zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss des drahtlosen Leistungssenders in Reihe schaltet, wobei die dritte Teilmenge der mehreren leitfähigen Wege der zweiten Teilmenge der Senderspulen entspricht.
Drahtloses Ladegerät nach Anspruch 1, wobei das drahtlose Ladegerät eine Leistungssendeeinheit (PTU) ist, um elektrische Leistung gemäß einem drahtlosen Schnittstellenstandard drahtlos zu übertragen, und wobei die PTU die Leistung von der Leistungsversorgung durch eine oder mehrere der mehreren Senderspulen in ein zeitlich variierendes elektromagnetisches Feld umsetzt.
Drahtloses Ladegerät nach Anspruch 1, wobei das drahtlose Ladegerät eine Basisstation ist, um elektrische Leistung gemäß einem drahtlosen Schnittstellenstandard drahtlos zu übertragen, wobei die Basisstation die Leistung von der Leistungsversorgung durch eine oder mehrere der mehreren Senderspulen in ein oszillierendes Magnetfeld umsetzt.
Drahtloses Ladegerät nach Anspruch 1, wobei die einzelnen der mehreren leitfähigen Wege den einzelnen der mehreren Senderspulen entsprechen, wobei die Impedanzen der einzelnen der mehreren leitfähigen Wege den Impedanzen der einzelnen der mehreren Senderspulen entsprechen.
Drahtloses Ladegerät nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der mehreren leitfähigen Wege eine Induktivitätskomponente umfasst, wobei die Induktivitätskomponente eine gleiche Induktivität wie eine entsprechende der mehreren Senderspulen aufweist.
Drahtloses Ladegerät nach Anspruch 1, das ferner eine Kondensatorkomponente umfasst, die mit einem der mehreren leitfähigen Wege in Reihe geschaltet ist.
Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Leistungsversorgung; einen drahtlosen Sender oder Empfänger, der an die Leistungsversorgung gekoppelt ist, wobei der drahtlose Sender oder Empfänger einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst; eine erste Spule, die eine erste Impedanz umfasst; eine zweite Spule, die eine zweite Impedanz umfasst; einen Controller, um Steuersignale zu verarbeiten; und eine Impedanzanpassungsschaltung, die an den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss gekoppelt ist, wobei die Impedanzanpassungsschaltung Folgendes umfasst: einen ersten leitfähigen Weg, der eine dritte Impedanz umfasst, um der ersten Impedanz zu entsprechen; einen zweiten leitfähigen Weg, der eine vierte Impedanz umfasst, um der zweiten Impedanz zu entsprechen; eine erste Schaltschaltungsanordnung, die an die erste Spule und den ersten leitfähigen Weg gekoppelt ist, wobei die erste Schaltschaltungsanordnung in Reaktion auf ein erstes Steuersignal von dem Controller entweder die erste Spule oder den ersten leitfähigen Weg zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss in Reihe schaltet; und eine zweite Schaltschaltungsanordnung, die an die zweite Spule und den zweiten leitfähigen Weg gekoppelt ist, wobei die zweite Schaltschaltungsanordnung in Reaktion auf ein zweites Steuersignal von dem Controller entweder die zweite Spule oder den zweiten leitfähigen Weg zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss in Reihe schaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste Schaltschaltungsanordnung ferner Folgendes umfasst: einen ersten einpoligen Umschalter (SPDT-Schalter) mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss; einen zweiten SPDT-Schalter mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss; wobei die erste Spule zwischen den zweiten Anschluss des ersten SPDT-Schalters und den zweiten Anschluss des zweiten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der erste leitfähige Weg zwischen den dritten Anschluss des ersten SPDT-Schalters und den dritten Anschluss des zweiten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der erste Anschluss des ersten SPDT-Schalters an den ersten Anschluss des drahtlosen Senders oder Empfängers gekoppelt ist; einen dritten SPDT-Schalter mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss; und einen vierten SPDT-Schalter mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, wobei die zweite Spule zwischen den zweiten Anschluss des dritten SPDT-Schalters und den zweiten Anschluss des vierten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der zweite leitfähige Weg zwischen den dritten Anschluss des dritten SPDT-Schalters und den dritten Anschluss des vierten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der erste Anschluss des dritten SPDT-Schalters an den ersten Anschluss des zweiten SPDT gekoppelt ist und wobei der erste Anschluss des vierten SPDT-Schalters an den zweiten Anschluss des drahtlosen Senders oder Empfängers gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Schaltschaltungsanordnung ferner Folgendes umfasst: eine erste Induktivitätskomponente, die in dem ersten leitfähigen Weg angeordnet ist; und eine zweite Induktivitätskomponente, die in dem zweiten leitfähigen Weg angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Schaltschaltungsanordnung ferner Folgendes umfasst: eine erste Kondensatorkomponente, die mit der ersten Spule in Reihe angeordnet ist; und eine zweite Kondensatorkomponente, die mit der zweiten Spule in Reihe angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Schaltschaltungsanordnung ferner Folgendes umfasst: eine erste Kondensatorkomponente, die mit der ersten Spule in Reihe angeordnet ist; und eine zweite Kondensatorkomponente, die mit der zweiten Spule in Reihe angeordnet ist, wobei der erste leitfähige Weg ein elektrischer Kurzschlussweg ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei: die erste Schaltschaltungsanordnung ferner einen ersten einpoligen Umschalter (SPDT-Schalter) mit einem ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss umfasst; wobei die erste Spule an den zweiten Anschluss des ersten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der erste leitfähige Weg an den dritten Anschluss des ersten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der erste Anschluss des ersten SPDT-Schalters an den ersten Anschluss des drahtlosen Senders oder Empfängers gekoppelt ist; und die zweite Schaltschaltungsanordnung einen zweiten SPDT-Schalter mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss umfasst, wobei die zweite Spule an den zweiten Anschluss des zweiten SPDT-Schalters gekoppelt ist, wobei der zweite leitfähige Weg an den dritten Anschluss des zweiten SPDT-Schalters gekoppelt ist und wobei der erste Anschluss des zweiten SPDT-Schalters an den ersten leitfähigen Weg und die erste Spule gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der drahtlose Sender oder Empfänger ein drahtloser Leistungssender ist, wobei die erste Spule eine erste Senderspule ist und die zweite Spule eine zweite Senderspule ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der drahtlose Leistungssender eine Leistungssendeeinheit (PTU) ist, wobei die PTU Folgendes umfasst: die Leistungsversorgung; den drahtlosen Leistungssender, der einen Leistungsverstärker und eine Verarbeitungsvorrichtung, die an den Leistungsverstärker und die Leistungsversorgung gekoppelt ist, umfasst; und die Impedanzanpassungsschaltung, wobei die erste Senderspule und die zweite Senderspule PTU-Spulen sind, wobei die PTU die Leistung von der Leistungsversorgung durch eine oder mehrere der PTU-Spulen in ein zeitlich variierendes elektromagnetisches Feld umsetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der drahtlose Leistungssender eine Basisstation ist, wobei die Basisstation Folgendes umfasst: die Leistungsversorgung; den drahtlosen Leistungssender, der eine Leistungsumsetzungseinheit und eine Kommunikations- und Steuereinheit umfasst, wobei die Leistungsumsetzungseinheit an die Leistungsversorgung und die Kommunikations- und Steuereinheit gekoppelt ist; und die Impedanzanpassungsschaltung, wobei die Basisstation die Leistung von der Leistungsversorgung durch eine oder mehrere der ersten Senderspule und der zweiten Senderspule in ein oszillierendes Magnetfeld umsetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung ferner einen ersten Reihenkondensator, einen zweiten Reihenkondensator, einen dritten Reihenkondensator und einen vierten Reihenkondensator umfasst, wobei: die erste Spule zwischen dem ersten Reihenkondensator und dem zweiten Reihenkondensator angeordnet ist; die zweite Spule zwischen dem dritten Reihenkondensator und dem vierten Reihenkondensator angeordnet ist; die erste Schaltschaltungsanordnung ferner einen ersten einpoligen Ausschalter (SPST-Schalter) umfasst, der in dem ersten leitfähigen Weg zwischen einem ersten Knoten und einem zweiten Knoten angeordnet ist, wobei der erste Knoten an den ersten Reihenkondensator gekoppelt ist und der zweite Knoten an den zweiten Reihenkondensator gekoppelt ist; die zweite Schaltschaltungsanordnung einen zweiten SPST-Schalter umfasst, der in dem zweiten leitfähigen Weg zwischen einem dritten Knoten und einem vierten Knoten angeordnet ist, wobei der dritte Knoten an den dritten Reihenkondensator gekoppelt ist und der vierte Knoten an den vierten Reihenkondensator gekoppelt ist; und der zweite Knoten an den dritten Knoten gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der drahtlose Sender oder Empfänger ein Nahfeldkommunikationssender (NFC-Sender) ist, wobei die erste Spule eine erste Senderspule ist und die zweite Spule eine zweite Senderspule ist, wobei der NFC-Sender ein Hochfrequenzfeld (HF-Feld) erzeugt, um Daten unter Verwendung der magnetischen Induktion zwischen einer Empfängerspule einer weiteren Vorrichtung und einer oder mehreren der ersten Senderspule und der zweiten Senderspule zu übertragen.
Verfahren zur Impedanzanpassung mehrerer Senderspulen, das beim Leistungsmanagement einer Mobilvorrichtung verwendet wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Koppeln einer ersten Sendeempfängerspule, die eine erste Impedanz aufweist, und einer zweiten Sendeempfängerspule, die eine zweite Impedanz aufweist, an eine Lei stungsversorgung; Koppeln einer Impedanzanpassungsschaltung an die Ausgangsanschlüsse der ersten Sendeempfängerspule unter Verwendung einer ersten Schaltschaltungsanordnung und eines ersten leitfähigen Weges, der eine dritte Impedanz aufweist, um der ersten Impedanz zu entsprechen; Koppeln der Impedanzanpassungsschaltung an die Ausgangsanschlüsse der zweiten Sendeempfängerspule unter Verwendung einer zweiten Schaltschaltungsanordnung und eines zweiten leitfähigen Weges, der eine vierte Impedanz aufweist, um der zweiten Impedanz zu entsprechen; in Reaktion auf ein erstes Leistungsmanagement-Steuersignal Einstellen der ersten Schaltschaltungsanordnung, um entweder die erste Sendeempfängerspule oder den ersten leitfähigen Weg zwischen den Ausgangsanschlüssen in Reihe zu schalten, so dass die erste Sendeempfängerspule und der erste leitfähige Weg die gleiche Impedanz aufweisen; und in Reaktion auf ein zweites Leistungsmanagement-Steuersignal Einstellen der zweiten Schaltschaltungsanordnung, um entweder die zweite Sendeempfängerspule oder den zweiten leitfähigen Weg zwischen den Ausgangsanschlüssen in Reihe zu schalten, so dass die zweite Sendeempfängerspule und der zweite leitfähige Weg die gleiche Impedanz aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste Sendeempfängerspule eine erste Senderspule ist und die zweite Sendeempfängerspule eine zweite Senderspule ist.
Vorrichtung, die Mittel umfasst, um ein Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch auszuführen.
Wenigstens ein maschinenlesbares Medium, das mehrere Anweisungen umfasst, die, wenn sie ausgeführt werden, ein Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch implementieren oder eine Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch verwirklichen.