TW201218569A - Wireless power receiver - Google Patents

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201218569 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體而言係關於無線電力轉移，且更具體言之， 係關於用於將能量自無線電力接收器傳送至負載之系統、 裝置及方法。 本申請案根據35 U.S.C· §119(e)主張以下申請案之優先 權： 2010年2月25日申請之題為r REVERSE class d POWER RECEIVERj之美國臨時專利申請案第6i/則，㈣ 號，該案之全部揭示内容在此以引用的方式併入本文中。 【先前技術】 正開發在傳輸器與待充電之裝置之間使用空中電力傳輸 的做法。此等做法大體上屬於兩種_。一種類別係基於 傳輸天線與待充電之裝置上的接收天線之間的平面波輻射 (亦稱為遠場輻射）的耦合，該待充電之裝置收集所輻射之 電力且對其整流以用於對電池充電。天線大體上為諧振長 度以便改良耦合效率。此做法的缺點為電力耦合隨著天線 之間的距離增加而迅速衰退。因此，超過合理距離（例 如，>1-2公尺）充電變得困難。另外，因為系統輻射平面 波，所以若未經由濾波來進行適當控制，則無意之輻射可 干擾其他系統。 其他做法係基於嵌入於（例如）「充電」墊或表面中的傳 輸天線與嵌入於待充電之主機裝置中的接收天線加整流電 路之間的電感耦合。此做法具有以下缺點：傳輸天線與接 154256.doc 201218569 收天線之間的間隔必須非常接近（例如，幾毫米）。雖然此 做法確實具有對同一區域中之多個裝置同時充電的能力， 但此區域通常較小，因此使用者必須將該等裝置定位至一 特定區域。 如一般热習此項技術者應理解，習知無線電力接收器可 使用兩步程序來將DC電力供應至負載。更具體言之，習 知無線電力接收器可使用整流器連同〇(：轉DC轉換器以將 DC電力供應至負載。存在增加無線電力轉移之需要。更 具體言之，存在用於將電力自接收器提供至負載的增強之 方法、裝置及系統之需要。 【實施方式】 下文中結合隨附圖式所闡述之[實施方式]意欲作為對本 發明之例雜實施㈣描述^意欲表示可實踐本發明的 僅有實施例。遍及此描述所使用之術語「例示性」意謂 「充當實例、例子或說明」’且未必應被解釋為相比= 例示性實施例較佳或有利。該[實施方式]包括特定細節以 便達成提供對本發明之例示性實施例之澈底理解的目的。 熟習此項技術者將顯而易見的是，可在無此等特定細節之 情況下實踐本發明之例示性實施例。在一些例子中，以方 塊圖形式展示熟知結構及裝置以便避免混淆本文中所呈現 之例示性實施例的新穎性。 術語「無線電力」在本文中用以意謂在不使用實體電導 體之情況T在傳輸ϋ與接收器之間傳輸的與電場、磁場、 電磁場或其他者相關聯的任何形式之能量。 154256.doc 201218569 圖1說明根據本發明之各種例示性實施例的無線傳輸或 充電系統100。將輸入電力102提供至傳輸器1〇4以供產生 用於提供能量轉移之輕射場106 *接收器ι〇8耦合至輻射場 106且產生輸出電力110以供耦合至輸出電力11〇之裝置（圖 中未展示）儲存或消耗。傳輸器104與接收器1〇8兩者分開 達距離112。在一例示性實施例中，根據相互諧振關係來 組態傳輸器104及接收器108 ’且在接收器1 〇8之諧振頻率 與傳輸器104之譜振頻率非常接近時，當接收器ι〇8位於輻 射場106之「近場」中時，傳輸器1〇4與接收器1〇8之間的 傳輸損失最小。 傳輸器104進一步包括用於提供用於能量傳輸之構件的 傳輸天線114，且接收器1〇8進一步包括用於提供用於能量 接收之構件的接收天線118。根據應用及待與之相關聯之 裝置來對傳輸天線及接收天線設定大小。如所陳述，藉由 將傳輸天線之近場中之大部分能量耦合至接收天線而非以 電磁波形式將多數能量傳播至遠場來發生有效率能量轉 移。當在此近場中時，可在傳輸天線丨〗4與接收天線8之 間形成耦合模式。可發生此近場耦合的在天線丨丨4及丨丨8周 圍的區域在本文中稱作耦合模式區。 圖2展示無線電力轉移系統之簡化示意圖。傳輸器1〇4包 括振蘯器122、功率放大器124，及濾波器及匹配電路 126 ^該振盤器經組態以在所要頻率下產生信號，該所要 頻率可回應於調整信號丨23來加以調整。可由功率放大器 124以回應於控制信號125的放大量來放大振盪器信號。可

154256.doc - -6 - S 201218569 包括慮波器及匹配電路126以濾出諧波或其他不想要之頻 率且使傳輸器104之阻抗與傳輸天線114匹配。 接收器108可包括匹配電路132及整流器及切換電路 134，以產生一直流電（Dc)電力輸出以對電池136(如圖2中 所展示）充電或對耦接至接收器之裝置（圖中未展示）供電。 可包括匹配電路132以使接收器ι〇8之阻抗與接收天線118 匹配。接收器108與傳輸器1 〇4可在一單獨通信頻道丨丨9(例 如’藍芽、紫蜂（zigbee)、蜂巢式等）上通信。 如圖3中所說明，例示性實施例中所使用之天線可組態 為「迴圈」天線150，其在本文中亦可稱作「磁性」天 線。迴圈天線可經組態以包括一空心或實體心（諸如，鐵 氧體心）。空心迴圈天線可較能容忍置放於該心附近之外 來實體裝置。此外，空心迴圈天線允許其他組件置放於心 區域内。另外，空心迴圈可更易於使得能夠將接收天線 118(圖2)置放於傳輸天線114(圖2)之平面内，在該平面 内’傳輸天線114(圖2)之耦合模式區可更強大。 如所陳述，在傳輸器104與接收器1〇8之間的匹配或近似 匹配諧振期間，發生傳輸器104與接收器1〇8之間的有效率 月b量轉移。然而，甚至當傳輸器1〇4與接收器1〇8之間的諧 振不匹配時，雖然轉移效率可能受影響，但仍可轉移能 量。藉由將來自傳輸天線之近場的能量耦合至駐留於建立 此近場之鄰域中的接收天線而非將能量自傳輸天線傳播至 自由空間中來發生能量轉移。 迴圈天線或磁性天線之諧振頻率係基於電感及電容。迴 154256.doc 201218569 圈天線中之電感大體上僅為由該迴圈天線建立之電感，而 電夺大體上添加至迴圈天線之電感以在所要諧振頻率下建 立一諧振結構。作為一非限制性實例，可將電容器152及 電容器154添加至該天線以建立一產生諧振信號156之諧振 電路。因此，對於較大直徑之迴圈天線而言，誘發諧振所 需之電容的大小隨著迴圈天線之直徑或電感增加而減小。 此外，隨著迴圈天線或磁性天線之直徑增加，近場之有效 此量轉移區域增；^當然，其他諧振電路為可能的。作為 另一非限制性實例，電容器可並聯地置放於迴圈天線之兩 個端子之間。另外，一般熟習此項技術者將認識到，對於 傳輸天線，諧振信號156可為至迴圈天線15〇之輸入。 圖4為根據本發明之例示性實施例之傳輸器2〇〇的簡化方 塊圖。傳輸器2〇〇包括傳輸電路2〇2及傳輸天線2〇4。大體 而言，傳輸電路202藉由提供致使在傳輸天線2〇4周圍產生 近場能量的振盪信號來將射頻（RF)電力提供至傳輸天線 2〇4。應注意，傳輸器2〇〇可在任何合適之頻率下操作。舉 例而言，傳輸器200可在13.56MHzISM頻帶下操作。 例示性傳輸電路202包括固定阻抗匹配電路206，其用於 使傳輸電路202之阻抗（例如，50歐姆）與傳輸天線204匹 配，及低通濾波器（LPF)208，其經組態以將諧波發射減少 至防止耗接至接收器1〇8(圖1)之裝置的自干擾的位準。其 他例示性實施例可包括不同濾波器拓撲（包括（但不限於）使 特疋頻率衰減同時使其他頻率通過的陷波濾波器），且可 包括適應性阻抗匹配，該適應性阻抗匹配可基於可量測傳 154256.doc 201218569 輸量度（諸如，至天線之輸出功率或由功率放大器汲取之 DC電流）而變化。傳輸電路202進一步包括經組態以驅動如 由振盪器212判定之rf信號的功率放大器21〇。傳輸電路可 由離散裝置或電路組成，或替代地可由整合式總成組成。 來自傳輸天線204之例示性RF功率輸出可為約2·5瓦特。 傳輸電路202進一步包括控制器214，其用於在特定接收 器之傳輸階段（或作用時間循環）期間啟用振盪器212、用於 調整s亥振盪器之頻率或相位，及用於調整用於實施通信協 疋（用於經由相鄰裝置所附接之接收器與相鄰裝置互動）的 輸出功率位準。如此項技術中所熟知的，振盈器相位及傳 輸路徑中之相關電路的調整允許減少頻帶外發射（尤其在 自一頻率轉變至另一頻率時）。 傳輸電路202可進一步包括負载感測電路216，其用於偵 測在由傳輸天線2〇4產生之近場附近的作用中接收器之存 在或不存在。舉例而言，負载感測電路216監視流動至功 率放大盗210之電流，其受在由傳輸天線2〇4產生之近場附 近的作用"妾收器之存在或不存在影.響。對功率放大器 210上之負載之改變的偵測係由控制器si#監視，以用於判 定疋否啟用振盪器212以傳輸能量且與作用中接收器通 信。 傳輸天線204可藉由絞合漆包線（Lhz 來實施或實施 為天線條帶’其具有經選擇以使電阻損失保持較低的厚 度、寬度及金屬類型。在習知實施中，傳輸天線2〇4可大 體上經組態以與較大結構(諸如，桌子1、燈或其他不 J54256.doc 201218569 便攜帶之組態）相關聯。因此，傳輸天線綱大體上將不需 要&」以便為貫際尺寸叫專輸天線2〇4之例示性實施可 為電子上較小」（亦即，波長之分率）且經調諸以藉由使 用電容器來界定譜振頻率而在較低可用頻率下諧振。在傳 輸天線204之直徑或邊長（若為正方形迴圈）相對於接收天線 而。可車乂大（例如’ 〇.50公尺）的例示性應用巾，傳輸天線 204將未必需要較大數目之匝來獲得合理電容。 傳輸器200可搜集並追蹤關於可能與傳輸器2〇〇相關聯之 接收器裝置之行蹤及狀態的資訊。因此，傳輸器電路2〇2 可包括連接至控制器214(在本文中亦稱作處理器）之存在僧 測器280、封入式_器，或其組合。控制器214可回 應於來自存在偵測器280及封入式偵測器29〇之存在信號而 調整由放大器210遞送之電力之量。傳輸器可經由若干電 源（諸如，用以轉換存在於建築物中之習知AC電力的轉 DC轉換器（圖中未展示>、用以將習知〇(：電源轉換成適合 於傳輸器200之電壓的DC轉DC轉換器（圖中未展示）)接收電 力，或可直接自習知DC電源（圖中未展示）接收電力。 如本文中所描述的本發明之各種例示性實施例係關於用 於將能量自無線電力接收器傳送至負載（諸如，電池）之系 統、裝置及方法。圖5說明根據本發明之例示性實施例之 電子裝置400的方塊圖’電子裝置400包括以可操作方式耦 接至接收天線504之接收器500。如圖5中所說明，接收器 5〇〇可耦接至負載502,負載502可包含（例如）電池。更具體 言之，作為一實例，負載可包含諸如相機、行動電話或電

154256.doc -10- S 201218569 動載具之電力裝置之電池。如本文中所描述，接收器則 可經由傳輸天線504以無線方式自相關聯傳輸器接收能 里，且在其接收中，可將經整流之DC電壓傳送至負載 5〇2，負載502可包含（僅舉例而言）一電池。接收器5〇〇之接 收天線可經調諧以在與傳輸天線（例如，圖4之傳輸天線 2〇4)相同的頻率下或接近相同的頻率下諧振。應注意，接 收1§ 500為與頻率無關的，且可在任何合適頻率下操作， 諸如（僅舉例而言）13.56 MHz或6.78 MHz。應進一步注 意，接收器500可在較低頻率下操作，諸如，適於電感或 電動載具應用之頻率。此外，接收器5〇〇可經組態以在鬆 散耦合或緊密耦合（亦即，電感耦合）之系統内使用。 圖6說明根據本發明之例示性實施例之接收器5〇〇的電路 圖。接收器500包括耦接於電容器（^與電容器。之間的電 感器L1。根據一例示性實施例，電感器L1連同電容器C1 及C2(其包含匹配電容器）一起可構成一接收天線551。應 注意’可包含任何合適值的電容器c丨及C2可判定接收天 線之諧振頻率。此外，電感器L1可包含（僅舉例而言）單匝 迴圈（one-turn loop)。接收器5〇〇進一步包括耦接於電容器 C1之一側與節點N5之間的節點n 1及耦接於電容器C2之一 側與節點N4之間的節點N2。 接收器500進一步.包括一第一電流感測比較器55〇及一第 二電流感測比較器552。如所說明，第一電流感測比較器 5 5 0之第一輸入端輕接至節點n 1 ’且因此經組態以感測流 經節點N1之電流。第一電流感測比較器550之第二輸入端 154256.doc •11· 201218569 耦接至經組態以供應臨限電流的輸入端554。此外，第二 電流感測比較器552之第一輸入端耦接至節點N2，且因此 經組態以感測流經節點N2之電流。第二電流感測比較器 552之第二輸入端耦接至經組態以供應臨限電流的輸入端 554(如上文所提及）。如一般熟習此項技術者應瞭解，第一 電流感測比較器550可比較流經節點N1之電流與由輸入端 554所產生之電流，且回應於比較，可產生一或多個控制 信號（例如’控制信號CT1及控制信號CT2)。此外，第二電 流感測比較器552可比較流經節點N2之電流與由輸入端554 所產生之電流，且回應於比較，可產生一或多個控制信號 (例如，控制信號CT3及控制信號CT4)。 接收器500進一步包括一第一切換元件S1、一第二切換 元件S2、一第三切換元件S3，及一第四切換元件S4。應注 意，切換元件SI、S2、S3及S4可包含任何合適且已知的切 換兀件。再次參看圖6，接收器5〇〇亦可包括二極體m至 D4、電容器C3，及輸出電壓V3。如一般熟習此項技術者 應瞭解，二極體D1至D4可包含保護性二極體，其中每一 二極體D1至D4與一切換元件相關聯（例如，二極體⑴為與 切換元件S4相關聯之保護性二極體）。 僅藉由實例，參看圖7，切換元件81、S2、83及以各自 包含-電晶體。在圖7中所說明之例示性實施例中，切換 元件S1之閘極耦合至控制信號⑶，汲極耦接至節議， 且源極麵接至接地電㈣Ge切換元攸之閘極麵接至控 制信號CT2’沒極純至節點N6，且源極純至節卿。 154256.doc

S •12· 201218569 切換元件S3之閘極耦接至控制信號CT3，汲極耦接至節點 N3 ’且源極搞接至接地電壓51〇。此外，切換元件s4之閉 極耦接至控制信號CT4，汲極耦接至節點N5，且源極耦接 至節點N3。如上文所提及且如下文更充分描述，回應於比 較相關聯輸入端處之電流，第一電流感測比較器55〇可產 生用以控制切換元件S1及S2之操作的控制信號。類似地， 回應於比較相關聯輸入端處之電流，第二電流感測比較器 552可產生用以控制切換元件S3及S4之操作的控制信號。 圖8A說明處於一組態中的接收器5〇〇，在該組態中，切 換元件S1及S3為閉合的且切換元件82及84為斷開的。如一 般熟習此項技術者應瞭解，當接收器5〇〇處於圖8A中所說 明之組態中時，接收天線5 5 1之每一端子（亦即，其中節點 N1為接收天線55 1之第一正端子，且節點N2為接收天線 551之第二負端子）耦接至接地電壓510。因此，在此組態 中，流經節點N1及節點N2中之每一者之電流可增加。圖 8B說明處於一組態中的接收器5〇()，在該組態中，切換元 件S1及S4為閉合的且切換元件82及33為斷開的。如一般熟 習此項技術者應瞭解，圖8B中所說明之組態使得自節點 N2流至節點1的電流能夠流至輸出端512。圖8C說明處於 一組態中的接收器500 ’在該組態中，切換元件S3及S2為 閉合的且切換元件81及34為斷開的^如一般熟習此項技術 者應瞭解’圖8C中所說明之組態使得自節點N1流至節點 N2的電流能夠流至輸出端512。 圖9說明根據本發明之例示性實施例的包括接收器500及 154256.doc •13· 201218569 傳輸器602之系統600的電路圖。根據本發明之-例示性實 施例，可由電感器L1接收由傳輸器7〇〇以無線方式傳輸之 月匕量。此外，根擄：本文中所描述之例示性實施例中的—或 多者’接收器500可將Dc電力傳送至輸出端512，輪出端 512口可搞接至負載（例如，電子裝置之可充電電池）。如上文 所提及貞載可包含（僅舉例而言）諸如相機、行動電話或 電動載具之電力裝置之電池。 一 圖10至圖12分別說明描繚與接收器则（見圖6)相關聯之 各種信號關於時間T的曲線圖7〇〇、_及_。參看圖6及 圖10’信號_表示關於時間τ之流經電感器L1之電流。信 號802表示節細處之關於時間T之電壓，且信號804表^ 節點N2處之關於時間τ之電壓。如圖对所說明，信號 802及信號804各自週期性地自大約0.0伏特至大約4.0伏特 形成尖峰。藉由斷開切換元州且閉合㈣元件s2而產生 信號802(其表示節點⑴處之電壓)之電壓尖峰。類似地， 藉由：開切換元件S3且閉合切換元件S4而產生信號804(其 表不節點N2處之電壓）之電壓尖峰。 參看圖6及圖U，信號9〇3表示關於時間τ之流經電感器 L1之電流。信號902表示節點犯處之關於時間丁之電壓， 且信號904表示節臟處之關於時間T之電Μ。如圖Η中所 說明’信號術及信號州各自週期性地自大約0.0伏特至 勺&特形成尖峰。藉由斷開切換元件S1且閉合切換 一 產生彳°號902(其表示節點Ν1處之電壓）之電壓尖 峰。類似地’藉由斷開切換元件S3且閉合切換元件84而產 I54256.doc 201218569 生信號904(其表示節點N2處之電壓）之電壓尖峰。應注 意’在圖11中，流經電感器L1之電流（亦即，信號9〇3)之 值小於如圖10中所說明的流經電感器L1之電流（亦即，信 號800)之值’此係因為在圖丨丨中所說明之實施例中釋放較 大量之能量。換言之，圖11之曲線圖中的信號902及904之 脈衝寬度歸因於較大量的能量被釋放而寬於圖1〇之曲線圖 中的信號802及804之脈衝，此導致流經電感器L1之電流較 小。 參看圖6及圖12 ’信號950表示關於時間T之流經電感器 L1之電流。另外’信號954表示橫越電感器L1上之電壓（亦 即’節點N2處之電壓-節點N1處之電壓）。 參看圖6至圖12，現將描述接收器500之預期操作。最 初’輸入端554產生臨限電壓V2，臨限電壓V2又產生可由 第一電流感測比較器550及第二電流感測比較器552中之每 一者感測的臨限電流❹此外，最初閉合切換元件S1及切換 元件S3 ’斷開切換元件S2及S4，且因此在電感器L1處接收 到能量後’（例如）可自節點N1流至節點N2的電流便開始增 加。此組態可被稱作充電階段。在節點N1處之電流變得大 於供應至第一電流感測比較器552之臨限電流後，第一電 流感測比較器5 50便可產生控制信號CT1及CT2，控制信號 CT1及CT2又分別斷開切換元件S 1及閉合切換元件S2。應 注意’根據一例示性實施例，可量測橫越切換元件S丨（其 可包含一 MOSFET)上之電壓降以判定節點N1處之電流何 時處於足以斷開開關S1且閉合開關S2之位準。特定參看圖 154256.doc 15 201218569 6、圖10及圖11 ’斷開切換元件s丨且閉合切換元件S2可產 生表示節點N2處之電壓的信號804之尖峰。在切換元件S1 斷開且切換元件S2閉合後，自節點N1流至節點N2的電流 便可流至輸出端5 12中。此組態可被稱作輸出階段。 此後’可閉合切換元件s丨且可斷開切換元件S2。因此， 再次閉合切換元件S1及切換元件S3，斷開切換元件82及 S4，且因此，在電感器L1處接收到能量後，（例如）可自節 點N2流至節點N2的電流便開始增加。此組態可被稱作充 電階段。在節點N2處之電流變得大於供應至第二電流感測 比較器552之臨限電流後，第二電流感測比較器552便可產 生控制信號CT3及CT4 ’控制信號CT3及CT4又分別斷開切 換元件S3及閉合切換元件S4。應注意，根據一例示性實施 例’可量測橫越切換元件S3(其可包含一 MOSFET)上之電 壓降以判定節點N2處之電流何時處於足以斷開開關S3且閉 合開關S4之位準。特定參看圖6、圖10及圖u，斷開切換 元件S3且閉合切換元件s4可產生表示節點N1處之電壓的 信號802之尖峰。在切換元件S3斷開且切換元件S4閉合 後’自節點N2流至節點N1的電流便可流至輸出端5丨2中。 此組態可被稱作輸出階段。 應注意，根據一例示性實施例，天線中之電流波形可與 電壓波形同相。僅藉由實例，鎖相迴路或延遲鎖定迴路可 用以使電流波形與電壓波形對準。此外，特定參看圖1〇及 圖11，信號802及804之脈衝寬度可判定接收器5〇〇之負載 阻抗之量值》此外，脈衝（亦即，信號8〇2及8〇4之脈衝）與 -16- 154256.doc

S 201218569 電流（亦即，信號800)之間的相位關係可指示電路（亦即 圖6之電路）在諧振頻率下是起電阻性、電容性抑或電感性 作用。雖然使電路起電阻性作用可為有利的，但使電路起 電感性或電容性作用以使得未調整到最佳調諧可存在某種 優點。 圖13為說明根據一或多個例示性實施例之另一方法 的流程圖。方法950可包括在用於將能量儲存於天線内之 充電階段期間使天線之每一端子耦接至接地電壓（由數字 952所描繪）β另外，方法95〇可包括在用於將能量自天線 轉移至輸出端之輸出階段期間使天線之至少一端子耦接至 輸出端（由數字954所描繪）。 圖14為說明根據一或多個例示性實施例之另一方法98〇 的流程圖。方法980可包括在以無線方式接收能量以將能 量儲存於天線内時使天線之第一端子與第二端子中之每一 者耦接至接地電壓（由數字982所描繪）。方法98〇可進一步 包括在用於將能量自天線轉移至輸出端之輸出階段期間使 天線之第一端子與第二端子令之一者耦接至輸出端（由數 字984所描繪）。另外，方法98〇可包括在用於將能量自天 線轉移至輸出端之另一輸出階段期間使天線之第一端子與 第二端子中之另一者耦接至輸出端（由數字986所描繪）。 本文中所描述的本發明之例示性實施例可減少或可能消 除對降壓式或升壓式電壓調節器及相關聯組件的需要。因 此’可減少板區域、Β〇Μ成本及功率轉換階段之數目。此 外’功率轉換階段之減少可增加效率。因此，與習知方法 154256.doc 201218569 相比，本發明之實施例可需要用於接收無線電力（亦即， 使天線連接至整流器以將RF功率轉換至DC且接著使用開 關模式或線性調節器來調節D〇之較少組件。 熟習此項技術者將理解’可使用各種不同技術及技藝中 的任一者來表示資訊及信號。舉例而言，可藉由電壓、電 流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子或其任何組合 來表示可能遍及以上描述而引用之資料、指令、命令、資 訊、信號、位元、符號及碼片。 熟習此項技術者將進一步瞭解，結合本文中所揭示之例 示性實施例所描述之各種說明性邏輯區塊、模組、電路及 演算步驟可實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。為 了 楚地說明硬體與軟體之此可互換性，上文已大體上在 功能性方面描述各種說明性組件、區塊、模組、電路及步 驟。此功能性實施為硬體抑或軟體取決於特定應用及強加 於整個系統之設計約束。熟習此項技術者可針對每一特定 應用以變化方式來實施所描述之功能性，但此等實施決策 不應被解譯為會造成偏離本發明之例示性實施例的範嘴。 可藉由以下各者來實施或執行結合本文中所揭示之例示 性實施例所描述的各種說明性邏輯區塊、模組及電路：通 用處理器、數位信號處理器（DSP)、特殊應用積體電路 (ASIC)、場可程式化閘陣列（FPGA)或其他可程式化邏輯裳 置、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件，或其經設計以 執行本文中所描述之功能的任何組合。通用處理器可為微 處理器’但或者，處理器可為任何習知之處理器、控制 • 18 · 154256.doc

S 201218569 器、微控制器或狀態機。處理器亦可實施為計算裝置之組 °例如，一DSP與一微處理器之組合、複數個微處理 、結合一 DSP核心之一或多個微處理器，或任何其他此 組態。 結合本文中所揭示之例示性實施例所描述之方法或演算 法的步驟可直接體現於硬體中、由一處理器執行之軟體模 組中，或兩者之組合中。軟體模組可駐留於隨機存取記憶 體（RAM)、快閃記憶體、唯讀記憶體（R〇M) '電可程式化 R〇M(EPR〇M)、電可抹除可程式化ROM(EEPROM)、暫存 °°更碟 了卸除式磁碟、CD-ROM或此項技術中已知之 任何其他形式的儲存媒體中。一例示性儲存媒體耦接至處 理器以使得該處理器可自該儲存媒體讀取資訊及將資訊寫 入至該儲存媒體。或者，儲存媒體可整合至處理器。處理 器及儲存媒體可駐留於ASIC中。ASIC可駐留於使用者終 端機中。或者，處理器及儲存媒體可作為離散組件而駐留 於使用者終端機中。 在一或多個例示性實施例中，可以硬體、軟體、韌體連 其任何組合實施所描述之功能。若以軟體實施，則該等今 能可作為一或多個指令或程式碼儲存於一電腦可讀媒體』 或’左由一電腦可讀媒體來傳輸。電腦可讀媒體包括電腦傷 存媒體與通信媒體兩者’通信媒體包括促進電腦程式自一 處至g _ _ 处之傳送的任何媒體。儲存媒體可為可由電腦名 取之任何可用媒體。舉例而言且並非限制，此等電腦可言| 媒體可包含RAM、R〇M、eepr〇m、或其他光碎 154256.doc 201218569 儲存器、磁碟錯存器或其他磁性儲存裝置，或可用以載運 或錯存呈指令或資料結構形式之所要程式碼並可由電腦存 取的任何其他媒體。且，將任何連接適當地稱為電腦可讀 媒體舉例而δ，若使用同#電變、m線、雙絞線、 數位用戶線（DSL)或諸如紅外線、無線電及微波之無線技 術自一網站、词服器或其他遠端源傳輸軟體，則同軸電 纔、光纖纜線、雙絞線、DSL或諸如紅外線、無線電及微 波之無線技術包括於媒體之定義中。如本文中所使用，磁 碟及光碟包括緊密光碟（CD)、雷射光碟、光學光碟、數位 影音光碟（DVD)、軟性磁碟及藍光光碟，纟中㈣通常以 磁性方式再現資料，而光礴藉由雷射以光學方式再現資 料。上述各者之組合亦應包括在電腦可讀媒體之範疇内。 提供對所揭示之例示性實施例之先前描述以使任何熟習 此項技術者能夠製造或使用本發明。熟習此項技術者將易 於顯而易見對此等例示性實施例之各種修改，且在不偏離 本發明之精神或範疇的情況下，可將本文中所界定之一般 原理應用於其他實施例。因此，本發明不欲限於本文中所 展示之例示性實施例，而應符合與本文中所揭示之原理及 新穎特徵相一致的最廣泛範疇。 【圖式簡單說明】 圖1展示無線電力轉移系統之簡化方塊圖。 圖2展示無線電力轉移系統之簡化示意圖》 圖3說明供用於本發明之例示性實施例中之迴圈天線的 示意圖。

154256.doc S 201218569 圖4為根據本發明之例示性實施例之傳輸器的簡化方塊 圖。 圖5說明根據本發明之例示性實施例的包括一接收器之 電子裝置的簡化方塊圖。 圖ό為根據本發明之例示性實施例之接收器的電路圖。 圖7為根據本發明之例示性實施例的包括複數個電晶體 之接收器的電路圖。 圖8 Α為根據本發明之例示性實施例的處於一組態中之接 收器的電路圖》 圖8B為根據本發明之例示性實施例的圖8 a之處於另一 組態中之接收器的電路圖。 圖8C為根據本發明之例示性實施例的圖8 A之處於又一 組態中之接收器的電路圖。 圖9說明根據本發明之例示性實施例的包括一傳輸器及 一接收器的系統。 圖10為說明根據本發明之例示性實施例的與接收器相關 聯之各種信號的曲線圖。 圖11為說明根據本發明之例示性實施例的與接收器相關 聯之各種说的另一曲線圖。 圖12為說明根據本發明之例示性實施例的與接收器相關 聯之各種信號的又一曲線圖。 圖13為說明根據本發明之例示性實施例之方法的流程 圖。 圖14為說明根據本發明之例示性實施例之另一方法的流 154256.doc 201218569 程圖。 【主要元件符號說明】 100 無線傳輸或充電系統 102 輸入電力 104 傳輸器 · 106 輻射場 108 接收器 110 輸出電力 112 距離 114 傳輸天線 118 接收天線 119 通信頻道 122 振盪器 123 調整信號 124 功率放大器 125 控制信號 126 濾波器及匹配電路 132 匹配電路 134 整流器及切換電路 13 6 電池 - 150 「迴圈」天線 152 電容器 154 電容器 156 諧振信號 154256.doc -22- ^

S 201218569 200 傳輸器 202 傳輸電路 204 傳輸天線 206 固定阻抗匹配電路 208 低通濾波器（LPF) 210 功率放大器 212 振盪器 214 控制器 216 負載感測電路 270 記憶體 280 存在偵測器 290 封入式偵測器 500 接收器 502 負載 504 接收天線 510 接地電壓 512 輸出端 550 第一電流感測比較器 551 接收天線 552 第二電流感測比較器 554 輸入端 600 系統 700 傳輸器/曲線圖 800 曲線圖/信號 154256.doc -23- 201218569 802 信號 804 信號 900 曲線圖 902 信號 903 信號 904 信號 950 信號/方法 954 信號 980 方法 Cl 電容器 C2 電容器 C3 電容器 CT1 控制信號 CT2 控制信號 CT3 控制信號 CT4 控制信號 D1 二極體 D2 二極體 D3 二極體 D4 二極體 LI 電感器 N1 節點 N2 節點 N3 節點 154256.doc -24- s 201218569 N4 節點 N5 節點 SI 第一切換元件 S2 第二切換元件 S3 第三切換元件 S4 第四切換元件 V2 臨限電壓 V3 輸出電壓 154256.doc -25-

Claims (1)

1. 201218569 七、申請專利範圍： 1. 一種方法，其包含： 在用於將能量儲存於一接收無線電力之天線内之一充 電階段期間使該天線之每一端子輕接至一接地電壓；及 在用於將該能量自該天線轉移至一輸出端之一輸出階 段期間使該天線之至少一端子輕接至該輸出端。 2. 如咕求項2之方法，其中在一輸出階段期間使該天線之 至f一端子轉接至—輸出端包含使該天線之-端子麵接 至亥輪出端且使該天線之另—端子耦接至該接地電壓。 3. Π求項2之方法，其進-步包含在另-輸出階段期間 使該天線之該一端子叙接 于耦接至該接地電壓且使該天線之該 另一端子耦接至該輸出端。 4· 項2之方法’其中在-天線處以無線方式接收能 在一電感器處以無線方式接收能量，該電感器之 一％子耦接至一第一雷宠哭 冑各盗且一第二端子耦接至-第二 电谷益。 :求項2之方法’其進一步包含感測該天線之 子中之—電流。 & 2求項2之方法’其中在—輸出階段期間使該天線之 1、二子耗接至一輪出端包含在一第二端子中的-電 广-臨限電流位準時使一第一端子輕接至該輸出

   如請求項2之方法 每一端子耦接至一 ’其中在一充電階段期間使該天線之 接地電壓包含經由相關聯電晶體使該 154256.doc 201218569 天線之一第一λΟ? -τ_ - .. ^ 子及一第二端子耦接至一接地電壓❶ :求項2之方法’其中在-輸出階段期間使該天線之 至^料搞接至—輸出端包含將該天線之—第一端子 自該接地電壓選擇性地解耗且使該第一 接至該輸出端。 评也耦 9·如s青求項1之方法，饮.仓 ^ 万法，其進一步包含將能量自該輸出端傳 送至一電子裝置之一電池。 10. —種方法，其包含： 在無線接收能量以用於將能量儲存於該天線内時使一 天線之帛端子及一第二端子中之每一者麵接至 地電壓； 在用於將所儲存之能量自該天線轉移至一輸出端之一 輸出階段期間使該天線之該第—端子及該第二端子中之 一者耦接至該輸出端；及 在用於將所儲存之能量自該天線轉移至該輸出端之另 -輸出階段期間使該天線之該第—端子及該第二端子中 之另一者耦接至該輸出端。 11.如請求項1G之方法，其中使—天線之—第—端子及一第 二端子中之每—者耦接至一接地電壓包含經由一第一切 換元件使該天線之該第一端子選擇性地耦接至該接地電 壓且呈由第一切換元件使該天線之該第二端子選擇性 地麵接至該接地電屋。 U•如請求項^之方法’其進一步包含感測橫越該第一切換 兀件及該第二切換元件中之至少一者上之—電塵降。 154256.doc ·2_ S 201218569 13. 如請求項n之方法，其 社墙山 干在—輸出階段期間使該天線之 "亥第 4子及該第二端子中夕 . 一者耦接至一輸出端包含 回應於橫越該第—切換元徠芬兮哲 兀件及該第二切換元件中之該一 者上的一電壓降為足夠苒 疋判呵的而經由一第三切換元件使該 第一端子耦接至該輸出端。 14. 如請求項13之方法，其中在 丹甲在另一輸出階段期間使該天線 之該第一端子及該第二端子中 于节之該另一者耦接至該輸出 端包含將該第二端子自号垃山 十自該接地電壓選擇性地解耦且經由 -第四切換元件使該第二端子輕接至該輸出端。 15·如請求項11之方法’其中在-輪出階段期間使該天線之 該第一端子及該第二端子中夕一本知处^ 肀之者耦接至一輸出端包含 將該第-端子自該接地電壓選擇性地解耗且經由一第三 切換元件使該第一端子耦接至該輸出端。 16. 如„月求項11之方法，其進—步包含感測流經該第一端子 及該第二端子中之至少一者之一電流。 17. —種接收器，其包含： 一接收天線；及 複數個切換元件，其中至少一切換元件經組態以將該 接收天線之-端子選擇性地輕接至一輸出端或將該接收 天線之一端子自一輸出端解耦，且至少一其他切換元件 經組態以將該接收天線之該端子選擇性地耦接至一接地 電壓或將該接收天線之該端子自一接地電壓解耦。 18_如請求項17之接收器，其中至少一其他切換元件經組態 以將該接收天線之另一端子選擇性地耦接至該輸出端或 154256.doc 201218569 將該接收天線之另一端？自該輸出端㈣，且至少一額 外切換元m態以將該接收天線之另—端子選擇性地 搞接至該接地電壓或將該接收天線之另—端子自該接地 電壓解耦》 19. 如請求項17之接收器’其中該接收天線包含—㈣於匹 配電容器之間的一單匝電感器。 20. 如請求項17之接收器，其中該複數個切換元件中之每一 切換元件包含一電晶體。 21·如請求項17之接收器，其中該接收天線經組態以在適於 電動載具充電或電感耦合中之至少一者的一頻率下操 作。 22·如請求項17之接收器，其進一步包含一第一電流感測比 較器’該第一電流感測比較器經組態以比較流經該接收 天線之該端子的一電流與一臨限電流；及一第二感測比 較器’該第二感測比較器經組態以比較流經該接收天線 之另一端子的一電流與該臨限電流。 23. —種裝置，其包含： 一接收天線； 至少一電流感測比較器，該至少一電流感測比較器經 組態以比較流經該接收天線之一電流與一臨限電流；及 複數個切換元件，其中至少一切換元件經組態以在流 經該接收天線的該電流大於該臨限電流時使該接收天線 選擇性地耦接至一輸出端。 24. 如請求項23之接收器，其中該至少一電流感測比較器中 154256.doc 201218569 之一第一電流感測比較器經組態以比較流經該天線之一 正端子的一電流與該臨限電流。 25.如請求項23之接收器’其中該至少一電流感測比較器中 之一第二電流感測比較器經組態以比較流經該天線之— 負端子的一電流與該臨限電流。 26·如請求項23之接收器’其中該至少一電流感測比較器中 之一第一電流感測比較器經組態以將一第一控制信號傳 送至該複數個切換元件中之一切換元件以將該天線之一 第一端子自一接地電壓解耦，且將一第二控制信號傳送 至一第二切換元件以使該天線之該第一端子耦接至一輸 出端。 27.如請求項23之接收器，其中該輸出端耦接至一電子裝置 之一電池。 28· —種裝置，其包含： 用於在用於將能量儲存於天線内之一充電階段期間使 a亥天線之每一端子耦接至一接地電壓的構件；及 用於在用於將能量自該天線轉移至一輸出端之一輸出 階段期間使該天線之至少一端子耦接至該輸出端的構 件。 29.如請求項28之裝置，其進一步包含用於在該輸出階段期 間使該天線之-端子搞接至該輸出端且使該天線之另一 端子耦接至該接地電壓的構件。 30.如請求項28之裝置， 正端子及該天線之一 其進一步包含用於感測該天線之一 負端子中之每一者中的一電流的構 154256.doc 201218569 件。 31. —種裝置，其包含： 用於在接收能量以將能量儲存於該天線内時使一天線 =一第-料H料中之每—料接至 壓的構件； 用於在用於將能量自該天续鐘狡s 天綠轉移至—輸出端之一輸出 階段期間使該天線之該篦一嫂工n 4 Μ 天亥第舳子及該第二端子中之一者 耦接至該輸出端的構件；及 用於在用於將能量自号f s目該天線轉移至該輸出端之另一輸 出階段期間使該天線之該第一迪 发弟端子及該第二端子中之另 一者耦接至該輸出端的構件。 32.如請求項31之裝置，其i隹—牟办 衣罝卉進步包含用於經由一第一切換 元件使該天線之該第一料選擇性地輕接至該接地電壓 且經由一第二切換元件使該天線之該第二端子選擇性地 耦接至該接地電壓的構件。 33.如請求項31之裝置，其進—步包含用於比較流經該第一 端子及該第二端子中之至少一者的一電流與一臨限電流 的構件。 154256.doc S