TW202234790A - 自由升壓之e類放大器 - Google Patents

自由升壓之e類放大器 Download PDF

Info

Publication number
TW202234790A
TW202234790A TW110141398A TW110141398A TW202234790A TW 202234790 A TW202234790 A TW 202234790A TW 110141398 A TW110141398 A TW 110141398A TW 110141398 A TW110141398 A TW 110141398A TW 202234790 A TW202234790 A TW 202234790A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
switch
cycle
stage
amplifier
power
Prior art date
Application number
TW110141398A
Other languages
English (en)
Inventor
艾瑞克 韓戴爾 古德橋德
Original Assignee
美商艾樂有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US17/103,940 external-priority patent/US11469724B2/en
Application filed by 美商艾樂有限公司 filed Critical 美商艾樂有限公司
Publication of TW202234790A publication Critical patent/TW202234790A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H04B5/26—Inductive coupling using coils
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2171—Class D power amplifiers; Switching amplifiers with field-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2173—Class D power amplifiers; Switching amplifiers of the bridge type

Landscapes

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

Abstract

本發明揭示用於無線充電之系統、方法及裝置。一種充電裝置具有一放大器級、一電力切換級及一控制器。該放大器級具有自該放大器級之一輸入接收一電流之一扼流圈、耦合至該扼流圈之一輸出且將一輸出電流提供至一負載之一諧振網路，及經組態以當接通時將該扼流圈之該輸出短接至電路接地之一第一開關。該電力切換級可經組態以將一電源耦合至該放大器級之該輸入且可具有可操作以當接通時將該放大器級之該輸入耦合至電路接地之一第二開關。該控制器可經組態以根據界定該輸出電流之一循環之一時序來控制該第一開關及該第二開關之操作。

Description

自由升壓之E類放大器
本發明大體上係關於電池之無線充電，包含行動運算器件中之電池，且更特定言之，本發明係關於控制傳輸至一可充電器件之電力。
已部署無線充電系統以使得某些類型之器件能夠在不使用一實體充電連接之情況下對內部電池充電。可利用無線充電之器件包含行動處理及/或通信器件。標準(諸如由無線充電聯盟(Wireless Power Consortium)界定之Qi標準)使得由一第一供應商製造之器件能夠使用由一第二供應商製造之一充電器進行無線充電。無線充電標準針對器件之相對簡單組態最佳化且趨向於提供基本充電能力。
需要改良無線充電能力以支援不斷增加之行動器件之複雜性及不斷變化之外觀尺寸。例如，需要改良無線電力傳輸之電力控制。
優先權主張 本申請案主張2020年11月9日在美國專利局申請之美國臨時專利申請案第63/111,618號、2020年11月24日在美國專利局申請之美國非臨時專利申請案第17/103,940號，2021年10月6日在美國專利局申請之美國臨時專利申請案第63/252,871號，及2021年11月4日在美國專利局申請之美國臨時專利申請案第17/519,471號之優先權及權利且此等申請案之全部內容以下文宛如全文闡述且為了所有可適用目的引用的方式併入本文中。
下文連同附圖闡述之詳細描述意欲作為各種組態之一描述而非意欲代表其中可實踐本文所描述之概念之唯一組態。詳細描述包含為了提供對各種概念之一透徹理解之具體細節。然而，對於熟習技術者而言顯而易見的係此等概念可在無需此等具體細節之情況下實踐。在一些例項中，熟知結構及組件以方塊圖形式展示以避免致使此等概念不清楚。
現將參考各種裝置及方法呈現無線充電系統之若干態樣。此等裝置及方法將在以下詳細描述中描述且在附圖中藉由各種區塊、模組、組件、電路、步驟、程序、演算法等(統稱為「元件」)繪示。此等元件可使用電子硬體、電腦軟體或其等之任何組合來實施。此等元件實施為硬體或軟體取決於施加在總系統上之特定應用及設計約束。
舉實例而言，一元件或一元件之任何部分或元件之任何組合可使用包含一個或多個處理器之一「處理系統」來實施。處理器之實例包含微處理器、微控制器、數位信號處理器(DSP)、場可程式化閘陣列(FPGA)、可程式化邏輯器件(PLD)、狀態機、閘控邏輯、離散硬體電路及經組態以執行本發明所描述之各種功能性之其他適合硬體。處理系統中之一個或多個處理器可執行軟體。軟體應廣泛地解釋以意謂指令、指令集、碼、碼片段、程式碼、程式、副程式、軟體模組、應用程式、軟體應用程式、套裝軟體、常式、副常式、物件、可執行檔、執行緒、程序、函式等，無論指稱軟體、韌體、中介軟體、微碼、硬體描述語言或其他。軟體可駐留在一處理器可讀儲存媒體上。一處理器可讀儲存媒體(其在本文中亦可稱作一電腦可讀媒體)可包含(舉實例而言)一磁性儲存器件(例如硬碟、軟碟、磁條)、一光碟(例如光碟(CD)、數位多功能光碟(DVD))、一智慧卡、一快閃記憶體器件(例如記憶卡、記憶條、隨身碟)、近場通信(NFC)符記、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可程式化ROM (PROM)、可擦除PROM (EPROM)、電可擦除PROM (EEPROM)、一暫存器、一可移除磁碟、一載波、一傳輸線及用於儲存或傳輸軟體之任何其他適合媒體。電腦可讀媒體可駐留在處理系統中、處理系統外部或跨包含處理系統之多個實體分佈。電腦可讀媒體可體現在一電腦程式產品中。舉實例而言，一電腦程式產品可包含包裝材料中之一電腦可讀媒體。熟習技術者將認識到如何最佳地實施本發明中呈現之所描述之功能性取決於特定應用及施加於總系統上之總設計約束。
概述 本發明之某些態樣係關於可適用於無線充電器件及技術之系統、裝置及方法。充電單元可經組態以包含一充電器件之表面上之一個或多個感應線圈，其中可啟動充電單元以對一個或多個器件無線充電。待充電之一器件之位置可透過感測技術來偵測，使一器件之位置與居中於充電器件之一表面上之一已知位置處之一物理特性中之變化相關聯。可使用電容、電阻、電感、觸摸、壓力、負載、應變及/或另一適當類型之感測來實施位置之感測。
在本發明之一個態樣中，一種裝置具有一電池充電電源及至少一個傳輸線圈。
在本發明之另一態樣中，一種裝置具有一電池充電電源、組態於一矩陣中之複數個充電單元，其中該複數個充電單元中之各充電單元可包含包圍一電力傳送區域之一個或多個線圈。該複數個充電單元可配置為鄰近於器件之表面且該複數個充電單元中之充電單元之電力傳送區域不重疊。放置於表面上之器件可接收透過充電單元之一或多者無線傳輸之電力。在一些例項中，裝置可簡單地稱作一充電表面。電力可無線傳送至位於裝置之表面上之任何位置之一接收器件。器件可具有一任意界定之大小及/或形狀且可在不考慮任何預指定或預啟用以充電之離散放置位置之情況下放置。多個器件可在一單一表面上同時充電。裝置可追蹤一個或多個裝器件跨表面之運動。
本文所揭示之某些態樣係關於改良無線充電技術。在本發明之各種態樣中，一無線充電器件可採用一開關模式電源及一E類放大器來放大透過一個或多個傳輸線圈傳輸之電力。一種用於放大充電器件中之電力之方法包含在一放大器級中組態一扼流圈以自該放大器級之一輸入接收一電流，組態耦合至該扼流圈之一輸出之一諧振網路以將一輸出電流提供至該電力放大器之一負載，組態一第一開關以當接通時將該扼流圈之該輸出短接至電路接地，組態一電力切換級以將一電源耦合至該放大器級之該輸入，組態該電力切換級中之一第二開關以當接通時將該放大器級之該輸入耦合至電路接地，及根據界定該輸出電流之一循環之一時序來控制該第一開關及該第二開關之操作。控制該第一開關可包含組態該第一開關以在該循環之一第一階段期間接通、在該循環之該第一階段之後的該循環之一第二階段期間接通及在該循環之該第二階段之後的該循環之一第三階段期間切斷。控制該第二開關可包含組態該第二開關以在該循環之該第一階段期間切斷、在該循環之該第二階段期間接通及在該循環之該第三階段期間接通。
本文所揭示之某些態樣係關於用於調諧一無線充電器件中之開關模式電源及一E類放大器以適應負載中之變化之電路及方法。負載中之變化可源自(例如)電力傳輸線圈之數目及組態中之變化或影響電磁耦合的一接收器件之實體位置中的變化。在一第一實例中，一可調諧電力放大器包含具有一第一調諧電容之一第一調諧元件及經組態以將該第一調諧電容耦合於電路接地與一扼流圈之輸出之間之一第一調諧開關。一控制器可經組態以根據代表諧振網路中量測之電感的一回饋信號來控制該第一調諧開關之操作。在一第二實例中，一可調諧電力放大器包含具有一第二調諧電容之一第二調諧元件及經組態以將該第二調諧電容與諧振網路中之一電容並聯連接的一第二調諧開關。一控制器可經組態以根據代表諧振網路中量測之電感的一回饋信號來控制該第二調諧開關之操作。
充電單元 根據本文所揭示之某些態樣，可使用部署為鄰近於一充電器件之一表面之充電單元來提供該充電器件。在一個實例中，根據一蜂窩封裝組態配置或部署充電單元。可使用各可沿實質上上正交於充電器件之表面且鄰近於線圈之一軸感應一磁場之一個或多個線圈實施一充電單元。在本描述中，一充電單元可係指具有一個或多個線圈之一元件，其中各線圈經組態以產生相對於由充電單元中之其他線圈產生之場附加且沿或接近一共軸定向之一電磁場。
在一些實例中，一充電單元包含沿一共軸堆疊之線圈及/或重疊使得其等促成實質上正交於充電器件之表面之一感應磁場的線圈。在一些實例中，一充電單元包含配置於充電表面之一界定部分內的線圈，且線圈促成實質上正交於對應於充電單元之充電表面之部分之一感應磁場。在一些實施方案中，可藉由將一啟動電流提供包含於一動態界定的充電單元中之線圈來組態充電單元。例如，一充電器件可包含跨充電器件之一表面配置或部署的線圈之多個堆疊，且充電器件可偵測待充電之一器件之位置且可選擇線圈之堆疊之一些組合以提供鄰近於待充電之器件之一充電單元。在一些例項中，一充電單元可包含或特徵化為一單一線圈。然而，應瞭解一充電單元可包含多個堆疊線圈及/或多個相鄰線圈或線圈之堆疊。
圖1繪示可部署或組態於一充電器件之一充電表面內或附近之一充電單元100之一實例。在此實例中，充電單元100具有圍封可接收足以在一電力傳送區域104中產生一電磁場之電流之使用導體、線或電路板跡線構造之一個或多個線圈102之一實質上六邊形形狀。在一些實例中，一個或多個線圈102可具有實質上多邊形(包含圖1中所繪示之六邊形充電單元100)之一形狀。在一些實例中，線圈102可具有其他形狀。線圈102之形狀可至少部分地由製造技術之能力或限制來判定或最佳化一基板106 (例如一印刷電路板基板)上充電單元之佈局。各線圈102可使用線、印刷電路板跡線及/或配置於一螺旋組態中之其他連接器來實施。各充電單元100可橫跨由一絕緣體或基板106分離之兩個或更多層使得不同層中之線圈102圍繞一共軸108居中。
圖2繪示跨一充電器件之一充電表面200提供之電力傳送區域之一實例性配置。此處，充電器件採用多層充電單元來提供可根據本文所揭示之某些態樣組態或操作之一充電表面200。充電表面200可由四層充電單元202、204、206、208構造。在圖2中，由第一層充電單元202中之一充電單元提供之各電力傳送區域標記為「L1」，由第二層充電單元204中之一充電單元提供之各電力傳送區域標記為「L2」，由第三層充電單元206中之一充電單元提供之各電力傳送區域標記為「L3」，且由第四層充電單元208中之一充電單元提供之各電力傳送區域標記為「L4」。
圖3繪示可提供於一充電器基站中之一無線傳輸器300。在一些實例中，一控制器302可接收由一濾波器電路308濾波或以其他方式處理的一回饋信號。控制器302可控制將一交流電(AC)信號提供至包含一電容器312及電感器314之一諧振電路306之一驅動器電路304之操作。諧振電路306在本文中亦可稱作一儲能電路、一LC儲能電路及/或一LC槽，且在諧振電路306之一LC節點310處量測之電壓316可稱作槽電壓。
無線傳輸器300可由一充電器件使用來判定是否已將一相容器件放置於充電器件之一表面上。例如，充電器件可藉由透過無線傳輸器300發送一間歇測試信號(主動ping)來判定一相容器件已放置於充電器件之表面上，其中當一相容器件回應於測試信號時諧振電路306可接收編碼信號。充電器件可經組態以在接收由標準、慣例、製造商或應用界定之一回應信號之後啟動至少一個充電單元中之一個或多個線圈。在一些實例中，相容器件可藉由傳達量測或估計接收信號強度來回應一ping，使得充電器件可找到待用於對相容器件充電之一最佳充電單元。
被動ping技術可使用在LC節點310處量測或觀察到之電壓或電流來識別接近根據本文所揭示之某些態樣而調適之一器件之充電墊之一接收線圈之存在。在許多習知無線充電器傳輸器中，提供電路以量測LC節點310處之電壓或量測網路中之電流。可為了電力調節或支援器件之間的通信而監視此等電壓及電流。在圖3中所繪示之實例中，監視LC節點310處之電壓，儘管經審慎考慮可另外或替代地監視電流以支援被動ping。諧振電路306對一被動ping (初始電壓V 0)之一回應可由LC節點310處之電壓(V LC)表示，使得：
Figure 02_image001
(方程式1)
根據本文所揭示之某些態樣，可選擇性地啟動一個或多個充電單元中之線圈以提供用於對一相容器件充電之一最佳電磁場。在一些例項中，線圈可指派至充電單元，且一些充電單元可與其他充電單元重疊。在後一例項中，可在充電單元級選擇最佳充電組態。在其他例項中，可基於將待充電器件之裝置放置於充電器件之一表面上來界定充電單元。在此等其他例項中，為各充電事件啟動的線圈之組合可變動。在一些實施方案中，一充電器件可包含可選擇一個或多個單元及/或一個或多個預界定充電單元以在一充電事件期間啟動的一驅動器電路。
一充電器件中之電力放大 本發明之一個態樣係關於在將一充電電流提供至一無線充電器件中之一傳輸線圈之一驅動器電路中使用一E類放大器。一E類放大器可操作為一調諧切換電力放大器且可由高效率操作特徵化。圖4繪示一E類放大器400之一實例。一電晶體開關透過一諧振網路406耦合至一負載410。在一個態樣中，電晶體開關可使用一金屬-氧化物-半導體場效應電晶體(MOSFET)(諸如圖4中所繪示之N通道MOSFET (NFET) 402)實施。在圖中所繪示之實例中，NFET 402之汲極透過一扼流圈404耦合至一直流電(DC)電源。扼流圈404可使用一電感器實施且可經組態以在當通過DC及低頻交流電(AC)時阻擋較高頻電流。在對應於諧振網路406之諧振頻率之一操作頻率下切換NFET 402。扼流圈404可基於其在操作頻率下阻擋電流循環之能力來選擇。當NFET 402接通時，NFET 402為至諧振網路406之輸入提供一低阻抗路徑至地面。當NFET 402切斷時，至諧振電路之輸入透過扼流圈404自DC電源接收一電流。
時序圖420繪示E類放大器400在諧振網路406之諧振頻率下之操作。諧振網路406之諧振頻率可由NFET 402之汲極電容408影響或更改。提供至NFET 402之閘極之一控制信號418以對應於諧振網路406之諧振頻率之一頻率切換。當NFET 402接通時，一電流416流動通過NFET 402之汲極。當NFET 402關閉時，一非常低之洩漏電流或無電流416流動通過NFET 402之汲極。當NFET 402關閉時，汲極電壓414開始以由放大器之無功分量判定之一速率上升。接著，汲極電壓414自一峰值電壓下降且當汲極電壓414接近零伏特時，NFET 402在一時間422處打開。輸出電壓412以對應於諧振網路406之諧振頻率之一基頻振盪。E類放大器400可藉由在零電流點接通NFET 402且在零電壓點切斷NFET 402來達成高操作效率，藉此最小化開關中之電力損失。
無線充電器件預期將對多種可充電器件充電，且各可充電器件可基於定位及其他因數呈現一可變阻抗至無線傳輸器。一無線充電器件可需要調整其輸出電力位準以適應一可充電器件之操作狀態(包含(例如)一電池之溫度狀態)。通常需要額外控制迴路及濾波器組件來控制一充電器件之輸出電力位準。一E類放大器之輸出控制可提供為前端DC電力控制之一降壓/升壓電路。一降壓/升壓電路操作為可提供相對於輸入電壓增加或減小量值之一輸出電壓之一DC-DC轉換器。當一降壓/升壓電路降低輸入電壓以獲得輸出電壓時，其操作為一降壓轉換器。當一降壓/升壓電路增加輸入電壓以獲得輸出電壓時，其操作為一升壓轉換器。
在許多系統中，使用一預調節器開關模式電源(SMPS)將DC電力提供至無線傳輸器。SMPS及相關聯之電力控制電路通常在遠高於E類放大器之諧振頻率之一頻率下操作。高頻SMPS操作可降低無線充電器件之效率且可在磁性組件中引入或增加不需要之諧波含量。另外，SMPS可在電力放大器之傳輸輸出之基頻之4倍與10倍之間的一頻率下操作且SMPS與放大器之間的操作頻率中之差值需要使用更複雜及更昂貴之電力控制電路。
本發明之某些態樣提供一種包含一開關模式電源及經組態以在輸出負載上提供具有低諧波之輸出電力控制之一E類放大器之電源拓撲及架構。當併入一無線充電器件中時，該電源拓撲可稱作一自由升壓拓撲。
圖5繪示一種包含根據本發明之某些態樣構造或組態之一電源510之充電系統500。電源510包含耦合至一電源502及一E類放大器506的一開關模式電源(SMPS 504)。電源510可同步控制一扼流圈(如圖5中繪示為L C518)中之峰值電流。一控制器530將控制信號522及524提供至SMPS 504中之半橋開關(SW H512及SW L514)，且將一控制信號526提供至E類放大器506中之E類開關(SW E516)。在一個實例中，SW H512、SW L514及SW E516使用NFET實施。控制信號522、524、526可同步使得SMPS 504可相同於E類放大器506之切換頻率下工作。可選擇控制信號522、524、526之一或多者的工作循環來控制電源510中之降壓或升壓操作。
SMPS 504及E類放大器506之組態可保持與E類放大器506相關聯之高效率位準且可消除或限制諧振輸出網路520中L C518及電感器(L T528)中之高頻諧波。在一個實例中，L T528包含用於將電力傳輸至一可充電器件之一傳輸線圈，且電源510之負載508合併或對應於由可充電器件呈現之反射負載。高頻諧波之減少可改良充電系統500之效率且可限制電磁干擾。電源510可使用比一可比較之習知電力控制電源低之部件計數來實施。
控制器530可使用經組態以產生一重複脈衝序列之一狀態機、定序器或延遲迴路來實施。SMPS 504及E類放大器506之組態提供輸出電力之線性控制及SMPS 504及E類放大器506之簡單控制。在一些例項中，控制器530可經組態以逐循環控制輸出電力。
圖6係繪示圖5中所繪示之電源510之一第一操作模式之一時序圖600。可在輸出電流538之各循環602內界定三個階段604、606、608。三個階段604、606、608對應於發電之三個階段。在此第一實例中，循環602包含一「續流」階段。在一些例項中，發電之階段之一或多者可映射至輸出電流538之循環602之角相位，但不期望或不需要此對應。在一些例項中，輸出電流538表示至負載508之電力傳送。
在第一階段604中，電源510在L C518中建置電流536。控制器530組態控制信號522、524、526以在第一階段604中接通SW H512及SW E516且切斷SW L514。此開關組態引起L C518中之電流536以與Vin 532及L C518之比率成比例之一速率增加。L C518中電流536之增加速率可表達為：
Figure 02_image003
其中k表示在一些例項中可不等於1之一比例因數。
在第二階段606中，控制器530組態控制信號522、524、526以接通SW L514及SW E516且切斷SW H512。L C518中之電流536開始透過SW L514及SW E516續流。
第三階段608可稱作電力輸送階段。控制器530將組態控制信號522、524、526以接通SW L514、切斷SW H512及切斷SW E516。L C518中之電流536在其開始流動至提供電源510之輸出之諧振輸出網路520中時開始減小。閉合SW E516上之電壓(V SWE534)增加至係Vin 532之一倍數之一峰值且接著平穩過渡回零。
當V SWE534回落至零伏特或越過接近零伏特之一臨限值時，重複循環602可開始於一新第一階段614。根據本發明之某些態樣組態的一充電系統500可提供流動通過負載508之一純正弦輸出電流538，且高頻諧波可在諧振輸出網路520中之L C518之核心及/或電感器(L T528)中受限或不存在。
可基於輸出AC負載要求來組態或界定充電系統500之切換頻率。SW E516之接通時間可由諧振輸出網路520予以界定且可使用任何適合E類調諧技術予以調諧。可基於負載所需之輸出電力位準來組態SW H512及SW L514之接通時間。在一個實例中，從用於對一可充電器件無線充電之一充電組態來判定負載所需之輸出電力位準。可由可充電器件與充電系統500之間的協定或協商來界定充電組態。在一個實例中，充電系統500可提供於一多器件或多線圈充電器中且充電組態可識別待輸送至一個或多個傳輸線圈之輸出電力位準。當提供以操作SW H512及SW L514之控制信號522、524之工作循環朝向100%增加時，輸送至負載之輸出電力增加。在一些例項中，提供至SW H512之控制信號522可為提供至SW L514之控制信號524之倒轉。
當電源510處於第一階段604中時，提供以操作SW H512及SW L514之控制信號522、524之一較低工作循環限制L C518中之峰值電流。當過渡至第三階段608時，L C518中具有一較低峰值電流可限制傳送至負載之總電力。工作循環控制可用於提供輸出電力控制而無需修改E類開關時間。
圖7係繪示圖5中所繪示之電源510之一第二操作模式之一時序圖700。可在輸出電流538之各循環702內界定三個階段704、706、708。三個階段704、706、708界定發電之三個階段且不包含一「續流」階段。在一些例項中，發電之階段之一或多者可映射至輸出電流538之一個循環702之角相位，但不期望或不需要此對應。在一個實例中，輸出電流538表示至負載508之電力傳送。在此操作模式下，SW H512之接通延遲直至電力輸送階段之前之一預界定或預組態時間。延遲持續時間可用於控制輸出電力。一較長延遲時間導致L C518中積累之較少電流。
在第一階段704中，電源510在L C518中建置電流536。控制器530組態控制信號522、524、526以接通SW H512及SW E516，且切斷SW L514。此開關組態引起L C518中之電流536以與Vin 532及L C518之比率成比例之一速率增加。
第二階段706可稱作電力輸送階段。控制器530組態控制信號522、524、526以接通SW L514、切斷SW H512及切斷SW E516。L C518中之電流536在其開始流動至提供電源510之輸出之諧振輸出網路520中時開始減小。閉合SW E516上之電壓(V SWE534)增加至係Vin 532之一倍數之一峰值且接著平穩過渡回零。
在可稱作延遲階段之第三階段708中，控制器530組態控制信號522、524、526以接通SW L514及SW E516且切斷SW H512。開關之組態在延遲持續期間維持不變。
可基於輸出AC負載要求來組態或界定充電系統500之切換頻率。SW E516之接通時間可由諧振輸出網路520予以界定且可使用任何適合E類調諧技術予以調諧。可基於需要輸送至負載508之輸出電力之位準來組態第三階段708中之延遲持續時間及/或SW H512之接通時間。在一個實例中，根據用於對一可充電器件無線充電之充電組態來判定需要傳送至負載508之輸出電力位準。可由可充電器件與充電系統500之間的協定或協商來界定充電組態。在一個實例中，充電系統500可提供於一多器件充電器中且充電組態可識別待輸送至一個或多個傳輸線圈之輸出電力之位準。當提供以操作SW H512及SW L514之控制信號522、524之工作循環朝向100%增加時，輸送至負載508之輸出電力增加。在一些例項中，提供至SW H512之控制信號522可為提供至SW L514之控制信號524之倒轉。
當電源510處於第一階段704中時，提供以操作SW H512及SW L514之控制信號522、524之一較低工作循環限制L C518中之峰值電流。當過渡至第三階段708時，L C518中具有一較低峰值電流可限制傳送至負載508之總電力。工作循環控制可用於提供輸出電力控制而無需修改E類開關時間。
根據本發明之某些態樣組態而無一續流階段之充電系統500可減少或消除可歸因於Lc 518之等效串聯電阻(ESR)之損耗。ESR表示一非理想電容器或電感器之串聯電阻且可針對包含電容器或電感器之電路之預期操作頻率予以量測或界定。若在不連續模式下操作，則消除續流階段顯得SW L514可選，且若在連續模式下操作，則在一些例項中，SW L514可由一二極體替換。
本發明之某些態樣係關於使用一開關模式電源及一E類放大器的一充電系統中之電力輸出控制。為促進描述，將參考圖5之充電系統500，其包含SMPS 504及E類放大器506。在一個態樣中，充電系統500可經調適、組態或控制以獲得輸出電力之一高動態可控範圍。在另一態樣中，充電系統500可經調適、組態或控制以維持半橋開關(SW H512及SW L514)及E類開關(SW E516)之零電壓切換(ZVS)操作。在ZVS操作期間，一電晶體開關處之電壓下降在電晶體接通或切斷之前下降至零。ZVS可藉由防止切換程序期間電壓與電流之間的重疊而降低損耗。
根據本發明之某些態樣操作的一充電系統500之電力輸出可藉由控制或組態半橋開關(SW H512及SW L514)之一工作循環來完成。可由脈衝寬度調變控制SW H512及SW L514之切換之控制信號522、524來控制SW H512及SW L514之工作循環。
在一個實例中，當SW L514在100%之循環內接通且SW H512在100%之循環內切斷時，可獲得命令最低電力輸出之一0%工作循環。在另一實例中，當SW L514在100%之循環內切斷且SW H512在100%之循環內接通時，獲得命令最高電力輸出之一100%工作循環。當脈衝寬度調變控制信號522、524時，SW E516 (E類開關)之工作循環可保持不變。
根據某些態樣，脈衝寬度調變控制信號522、524之階段可與提供至E類放大器506中之E類開關(SW E516)之控制信號526之階段對準。在一個實例中，可藉由引起PWM信號之關斷時間與提供至SW E516之控制信號526中心對準來維持半橋開關(SW H512及SW L514)之ZVS操作。
圖8展示當脈衝寬度調變控制信號522、524時低電力輸出之一時序圖800及高電力輸出之一時序圖810。在第一時序圖800中，展示耦合至SW H512之控制信號522，且為了描述，可假定耦合至SW L514之控制信號524係控制信號522之倒轉。在此第一時序圖800中，控制信號522、524引起SW H512在各循環中切斷比其接通長之一百分比，且進一步引起SW L514在各循環中接通比其切斷長之一百分比。提供至E類開關(SW E516)之控制信號526之各半循環之中心802、804與控制信號522、524之各對應半循環之中心對準。
在第二時序圖800中，展示耦合至SW H512之控制信號522，且為了描述，可假定耦合至SW L514之控制信號524係控制信號522之倒轉。在此第二時序圖800中，控制信號522、524引起SW H512在各循環中切斷比其接通短之一百分比，且進一步引起SW L514在各循環中接通比其切斷短之一百分比。提供至E類開關(SW E516)之控制信號526之各半循環之中心812、814與控制信號522、524之各對應半循環之中心對準。
使脈衝寬度調變控制信號522、524之階段與提供至E類放大器506中之E類開關(SW E516)之控制信號526之階段對準可確保半橋之切換過渡以適當電流極性發生。使脈衝寬度調製控制信號522、524居中對準可確保過渡將圍繞L C518中之電流536之零交叉居中。當L C518中之電流536為正且在負載之方向上自半橋開關節點540流出時，在半橋開關節點540處量測之開關輸出電壓(V SW)之下降邊緣發生。當L C518中之電流536為負且流動至半橋開關節點540中時，發生Vsw之上升邊緣。L C518中之電流536之新循環開始於V SWE(534)之峰值。
根據本發明之某些態樣構造或組態的一充電系統500可包含一E類放大器506，其中可使用一脈衝寬度調變控制信號526來控制E類開關(SW E516)。控制信號526之階段可與耦合至半橋開關(SW H512及SW L514)之脈衝寬度調變控制信號522、524之階段對準或鎖定。在許多例項中，E類區段控制信號526可經組態具有一50%工作循環。可提供工作循環中之一些變動以適應諧振輸出網路520之不同組態。不同組態可與不同充電組態相關聯，其中電力傳輸線圈之數目改變。
在標稱或理想操作狀況下，當V SWE534下降至零時，SW E516接通。在一些例項中，V SWE534可不用於直接控制過渡。高估切斷時間且允許SW E516切斷超過需要或規定時間可為有益的。在一個實例中，當SW E516提前接通時(在V SWE534已下降至零之前)，包含於SW E516中之一個或多個FET可硬切換以引起自汲極至源極之電壓短接至FET中。在另一實例中，當包含於SW E516中之FET延遲切斷時，傳導損失可增加以引起FET之本體二極體開始傳導直至FET重新接通。FET繼續在ZVS模式下操作但在二極體需要承載負載電流之週期期間，出現略高傳導損失。此狀況導致較低總損失及電磁相容性。
提供以控制E類開關(SW E516)之一脈衝寬度調變控制信號526可使用回饋或透過一查閱表予以組態。在一個實例中，一控制器可經組態以使用電壓感測或電流感測來判定諧振輸出網路520之組態且可調整施加於控制信號526之脈衝寬度調變以獲得一所要或最佳效能位準。電壓或電流感測可用於提供代表諧振輸出網路520中之電壓的一回饋信號，諸如跨L T528量測之電壓，或在諧振輸出網路520中流動之電流，其可等效於輸出電流538或由輸出電流538表示。在一些例項中，電壓或電流感測可不可用且控制器可使用一查閱表來查閱待施加於當前正在操作之一充電組態之控制信號526之一脈衝寬度調變。在一個實例中，查閱表可交叉參考諧振輸出網路520之電感及電容之E類工作循環。可基於待用於將電力傳輸至一可充電器件之傳輸線圈之數量及/或類型來計算或界定電感。傳輸線圈之類型可與傳輸線圈之位置及製造方法有關。
圖9繪示一種包含根據本發明之某些態樣構造或組態以在無需一續流階段之情況下操作之一電源910之充電系統900。電源910包含耦合至一電源902及一E類放大器906的一開關模式電源(SMPS 904)。電源910可同步控制扼流圈(如圖9中繪示為L C918)中之峰值電流。一控制器930將一控制信號922提供至SMPS 904中之半橋開關(SW H912)且將一控制信號926提供至E類放大器906中之E類開關(SW E916)。控制信號922及926可同步使得SMPS 904可在相同於E類放大器906之切換頻率下操作。一二極體914取代圖5中所繪示之電源510中之第二開關(即，SW L514)。
SMPS 904及E類放大器906之組態可保持與E類放大器906相關聯之高效率位準且可消除或限制諧振輸出網路920中L C918及電感器(L T928)中之高頻諧波。在一個實例中，L T928包含用於將電力傳輸至一可充電器件之一傳輸線圈。電源910之負載908對應或併入由可充電器件呈現之反射負載。高頻諧波之減少可改良充電系統900之效率且可限制電磁干擾。電源910可使用比一可比較之習知電力控制電源低之部件計數來實施。
控制器930可使用經組態以產生一重複脈衝序列之一狀態機、定序器或延遲迴路來實施。SMPS 904及E類放大器906之組態提供輸出電力之線性控制及SMPS 904及E類放大器906之簡單控制。在一些例項中，控制器930可經組態以逐循環控制輸出電力。
圖10係繪示圖9中所繪示之電源910之操作之一時序圖1000。可在輸出電流938之各循環1002內界定三個階段1004、1006、1008。三個階段1004、1006、1008界定發電之三個階段而無一「續流」階段。在一些例項中，發電之階段之一或多者可映射至輸出電流938之一個循環1002之角相位，但不期望或不需要此對應。在一個實例中，輸出電流938表示至負載908之電力傳送。在此操作模式下，SW H912之接通延遲直至電力輸送階段之前之一預界定或預組態時間。延遲持續時間可用於控制輸出電力。一較長延遲時間導致L C918中積累之較少電流。
在第一階段1004中，電源910在L C918中建置電流936。控制器930組態控制信號922、926以接通SW H912及SW E916。此開關組態引起L C918中之電流936以與Vin 932及L C918之比率成比例之一速率增加。
第二階段1006可稱作電力輸送階段。控制器930組態控制信號922、926以切斷SW H912及切斷SW E916。SW H912可在階段1006中不同於SW E916之一點處切斷。L C918中之電流936在其開始流動至提供輸出之諧振輸出網路920中時開始減小。閉合SW E916上之電壓V SWE934增加至係Vin 932之一倍數之一峰值且接著平穩過渡回零1010。
在可稱作延遲階段之第三階段1008中，控制器930組態控制信號922及926以接通SW E916且切斷SW H912。開關之組態在延遲持續期間維持不變。
可基於輸出AC負載要求來組態或界定充電系統900之切換頻率。SW E916之接通時間可由諧振輸出網路920予以界定且可使用任何適合E類調諧技術來調諧。可基於需要輸送至負載908之輸出電力之位準來組態第三階段1008中之延遲持續時間及/或SW H912之接通時間。在一個實例中，根據用於對一可充電器件無線充電之充電組態來判定需要傳送至負載908之輸出電力位準。可由可充電器件與充電系統900之間的協定或協商來界定充電組態。在一個實例中，充電系統500可提供於一多器件充電器中且充電組態可識別待輸送至一個或多個傳輸線圈之輸出電力之位準。當提供以操作SW H912之控制信號922之工作循環朝向100%增加時，輸送至負載908之輸出電力增加。提供以操作SW H912之之控制信號922之工作循環控制可用於提供輸出電力控制而無需修改E類開關時間。
本發明之某些態樣可適用於充電系統，包含無線充電系統及電源中SMPS或放大器之不同組態。例如，一差動E類放大器可用於一些應用中。圖11繪示根據本發明之某些態樣之包含經組態具有耦合至一電源1102及一差動E類放大器1106的一開關模式電源(SMPS 1104)之一電源1110的一充電系統1100。圖12係繪示圖11中所繪示之電源1110之操作之一時序圖1200。差動E類放大器1106包含兩個區段，各輸送由電源1110輸出之電流I Load1130之一半循環1142、1144。各區段操作為一E類放大器且包含一扼流圈(L CK11118及L CK21138)及一開關(SW E11116、SW E21136)。峰值電流可在L CK11118及L CK21138中同步控制。一控制器1140將控制信號1122及1124提供至SMPS 1104中之開關(SW H1112及SW L1114)。控制器1140在差動E類放大器1106中提供控制信號1132至SW E11116及控制信號1134至SW E21136。在圖中所繪示之實例中，在提供至SW E11116之控制信號1132與提供至SW E21136之控制信號1134之間存在180°之一相移。在其他實例中，提供至SW E11116之控制信號1132可與提供至SW E21136之控制信號1134異相多於或少於180°。
控制信號1122、1124、1132及1134可同步使得SMPS 1104可在相同於差動E類放大器1106之切換頻率下操作。電力控制可透過控制一工作循環或透過電力循環之一延遲階段之一持續時間來獲得。
SMPS 1104及差動E類放大器1106之組態可保持與差動E類放大器1106相關聯之高效率位準且可消除或限制L CK11118及L CK21138中之高頻諧波及諧振輸出網路1120中之電感器(L T)。在一個實例中，L T包含用於將電力傳輸至一可充電器件之傳輸線圈，且電源1110之負載1146對應或合併由可充電器件呈現之反射負載。高頻諧波之減少可改良充電系統1100之效率且可限制電磁干擾。
控制器1140可使用經組態以產生一重複脈衝序列之一狀態機、定序器或延遲迴路來實施。SMPS 1104及差動E類放大器1106之組態提供輸出電力之線性控制及SMPS 1104及差動E類放大器1106之簡單控制。在一些例項中，控制器1140可經組態以逐循環控制輸出電力。
圖13繪示包含根據本發明之某些態樣構造或組態之一可調諧電源1310的一充電系統1300。充電系統1300在一些方面可對應於充電系統500。可調諧電源1310包含耦合至一電源1302及一E類放大器1306的一開關模式電源(SMPS 1304)。可調諧電源1310可同步控制一扼流圈(如圖13中繪示為L C1318)中之峰值電流，且可適應一諧振輸出網路1320中之電感之可變性。
一控制器1330將控制信號1322及1324提供至SMPS 1304中之半橋開關(SW H1312及SW L1314)，且將一控制信號1326提供至E類放大器1306中之E類開關1316 (SW E)。在一個實例中，使用NFET實施SW H1312、SW L1314及E類開關1316。控制信號1322、1324、1326可同步使得SMPS 1304可在相同於E類放大器1306之切換頻率下操作。可選擇控制信號1322、1324、1326之工作循環之一或多者來控制可調諧電源1310中之降壓或升壓操作。
SMPS 1304及E類放大器1306之組態可保持與E類放大器1306相關聯之高效率位準且可消除或限制L C1318中之高頻諧波及諧振輸出網路1320中之電感器(L T1328)。在一個實例中，L T1328包含將電力傳輸至一可充電器件之一個或多個傳輸線圈，且可調諧電源1310之負載1308合併或對應於由可充電器件呈現之反射負載。高頻諧波之減少可改良充電系統1300之效率且可限制電磁干擾。可調諧電源1310可使用比一可比較之習知電力控制電源低之部件計數來實施。
控制器1330可使用經組態以產生一重複脈衝序列之一狀態機、定序器或延遲迴路來實施。SMPS 1304及E類放大器1306之組態提供輸出電力之線性控制及SMPS 1304及E類放大器1306之簡單控制。在一些例項中，控制器1330可經組態以逐循環控制輸出電力。
在一無線充電系統中，諧振輸出網路1320中之電感可動態變動。諧振輸出網路1320中之電感器(L T1328)表示一淨電感，包含來自無線充電器件中之固定電感器及一個或多個無線傳輸線圈之貢獻及由接收器件呈現之負載轉移或反射負載之效應。諧振輸出網路1320中之電感可隨接收器件之類型、接收器件中之電路組態及無線充電器件與接收器件之間的電磁耦合而變動。電感中之變動可影響SMPS 1304及E類放大器1306之操作，且可對系統增益產生負面影響。
根據本發明之某些態樣，在偵測到或預期負載中之變化之後，可藉由重新調諧開關電容1342 (C S)及槽電容1348 (C T)來控制或維持半橋開關(SW H1312及SW L1314)之ZVS操作及系統增益。開關電容1342及槽電容1348可具有由一實體電容器提供之一標稱值且可藉由並聯連接額外電容來調諧標稱值。
開關電容1342可使用一個或多個調諧元件1350來調諧。開關電容1342與E類開關1316並聯耦合。在圖中所繪示之實例中，各調諧元件1350包含經組態以當一相關聯之開關1354閉合時與E類開關1316並聯耦合的一調諧電容器1352。在一些實例中，由控制器1330提供之一控制信號1356來控制開關1354。在其他實例中，控制器1330可將一控制字寫入將控制信號提供至一組選定調諧元件1350中之開關1354的一解碼器(圖中未展示)。控制字可指示待啟動之調諧元件1350之一數目。在一些實例中，控制字可指示待啟動之調諧元件1350之類型。例如，控制器1330可指示待啟動之多個類型之調諧元件1350之各者的若干調諧元件1350，以獲得待添加至開關電容1342之一所要調諧電容值。在一些實例中，不同類型之調諧元件1350可對應於不同電容值。
槽電容1348可使用一個或多個調諧元件1360來調諧。槽電容1348包含於諧振輸出網路1320中。在圖中所繪示之實例中，各調諧元件1360包含經組態以當一相關聯之開關1364閉合時與槽電容1348並聯耦合的一調諧電容器1362。在一些實例中，開關1364受控於由控制器1330所提供之一控制信號1366。在其他實例中，控制器1330可將一控制字寫入將控制信號提供至一組調諧元件1360中之開關1364的一解碼器(圖中未展示)。控制字可指示待啟動之調諧元件1360之一數目。在一些實例中，控制字可指示待啟動之調諧元件1360之類型。例如，控制器1330可指示待啟動之多種類型之調諧元件1360之各者的若干調諧元件1360，以獲得待添加至槽電容1348之一所要調諧電容。在一些實例中，不同類型之調諧元件1360可對應於不同電容值。
在圖中所繪示之實例中，調諧元件1350、1360由控制器1330予以控制或組態。在一些實例中，可由一有限狀態機或另一類型之控制器來控制調諧元件1350、1360。在一些實例中，可由一回饋電路自動來控制調諧元件1350、1360。回饋電路可使用電壓或電流感測來提供用於控制或組態調諧元件1350、1360的一回饋信號。回饋信號可表示或用於計算或估計諧振網路中之電感。電壓或電流感測可用於提供表示諧振輸出網路1320中之電壓或表示流過諧振輸出網路1320之電流的一回饋信號。在一個實例中，可基於跨L T1328量測之電壓而產生一回饋信號。在另一實例中，可基於跨E類開關1316量測之電壓(V SWE1334)而產生一回饋信號。在後一實例中，若V SWE1334未下降至零，則開關電容1342 (C S)或槽電容1348 (C T)可重新調諧。在另一實例中，可基於在諧振輸出網路1320中流動之電流而產生一回饋信號，其可等效於輸出電流1338或由輸出電流1338表示。在另一實例中，可基於L C1318中流動之電流1336而產生一回饋信號。
在一些例項中，電壓或電流感測可不可用且控制器可使用一查閱表或演算法來控制或組態調諧元件1350、1360。在一些實例中，當發生一已知負載變化時，可使用一查閱表或演算法。例如，當充電組態中之一變化引起包含於L T1328中之傳輸線圈之數目中之一變化時，可發生一已知負載變化。查閱表可識別待針對傳輸線圈之一選定組合而啟用的調諧元件1350、1360之一數目或組合。查閱表可識別待針對傳輸線圈之各可能組合之L T1328的一預期或界定之電感值而啟用的調諧元件1350、1360之一數目或組合。傳輸線圈之組合可包含促成不同電感值至L T128之傳輸線圈之組合。一演算法可用於計算待用於在不同負載狀況下或對於負載狀況中之變化調諧開關電容1342 (C S)及槽電容1348 (C T)之電容值。所計算之電容值可與待由調諧元件1350、1360提供之電容或使用調諧元件1350、1360達成之總電容相關。
一處理電路之實例 圖14繪示可併入使得一電池能夠無線充電之一充電器件或一接收器件中之一裝置1400之一硬體實施方案之一實例。在一些實例中，裝置1400可執行本文所揭示之一個或多個功能。根據本發明之各種態樣，可使用一處理電路1402實施本文所揭示之一元件、一元件之任何部分或元件之任何組合。處理電路1402可包含由硬體及軟體模組之一些組合控制之一個或多個處理器1404。處理器1404之實例包含微處理器、微控制器、數位信號處理器(DSP)、SoC、ASIC、場可程式化閘陣列(FPGA)、可程式化邏輯器件(PLD)、狀態機、序列器、閘控邏輯、離散硬體電路及經組態以執行本發明中所描述之各種功能性之其他適合硬體。一個或多個處理器1404可包含執行特定功能且可由軟體模組1416之一者組態、擴充或控制之專用處理器。一個或多個處理器1404可透過在初始化期間載入之軟體模組1416之一組合來組態，且藉由在操作期間載入或卸載一個或多個軟體模組1416來進一步組態。
在圖中所繪示之實例中，處理電路1402可使用通常由匯流排1410表示之一匯流排架構實施。取決於處理電路1402之特定應用及總設計約束，匯流排1410可包含任何數目個互連匯流排及橋接器。匯流排1410將包含一個或多個處理器1404及儲存器1406之各種電路鏈接在一起。儲存器1406可包含記憶體器件及大量儲存器件且在本文中可稱作電腦可讀媒體及/或處理器可讀媒體。儲存器1406可包含暫時性儲存媒體及/或非暫時性儲存媒體。
匯流排1410亦可鏈接各種其他電路，諸如定時源、計時器、周邊設備、電壓調節器及電源管理電路。一匯流排介面1408可提供匯流排1410與一個或多個收發器1412之間的一介面。在一個實例中，可提供一收發器1412以使得裝置1400能夠根據一標準界定之協定與一充電或接收器件通信。取決於裝置1400之本質，亦可提供一使用者介面1418 (例如鍵盤、顯示器、揚聲器、麥克風、搖桿)，且可直接或透過匯流排介面1408通信地耦合至匯流排1410。
一處理器1404可負責管理匯流排1410及可包含執行儲存於可包含儲存器1406之一電腦可讀媒體中之軟體之一般處理。在此方面，包含處理器1404之處理電路1402可用於實施本文所揭示之方法、功能及技術之任何者。儲存器1406可用於儲存當執行軟體時由處理器1404操縱之資料，且軟體可經組態以實施本文所揭示之方法之任一者。
處理電路1402中之一個或多個處理器1404可執行軟體。軟體應廣泛地解釋以意謂指令、指令集、碼、碼片段、程式碼、程式、副程式、軟體模組、應用程式、軟體應用程式、套裝軟體、常式、副常式、物件、可執行檔、執行緒、程序、函式等，無論指稱軟體、韌體、中介軟體、微碼、硬體描述語言或其他。軟體可以電腦可讀形式駐留於儲存器1406中或一外部電腦可讀媒體中。外部電腦可讀媒體及/或儲存器1406可包含一非暫時性電腦可讀媒體。一非暫時性電腦可讀媒體包含(舉實例而言)一磁性儲存器件(例如硬碟、軟碟、磁條)、一光碟(例如一光碟(CD)或一數位多功能光碟(DVD))、一智慧卡、一快閃記憶體器件(例如一「快閃隨身碟」、一記憶卡、一記憶條或一隨身碟)、RAM、ROM、一可程式化唯讀記憶體(PROM)、一可擦除PROM (EPROM)(包含EEPROM)、一暫存器、一可移除磁碟及用於儲存可由一電腦存取及讀取之軟體或指令之任何其他適合媒體。電腦可讀媒體及/或儲存器1406亦可包含(舉實例而言)一載波、一傳輸線及用於傳輸可由一電腦存取及讀取之軟體及/或指令之任何其他適合媒體。電腦可讀媒體及/或儲存器1406可駐留於處理電路1402中、處理器1404中、處理電路1402外部或跨包含處理電路1402之多個實體分佈。電腦可讀媒體及/或儲存器1406可體現在一電腦程式產品中。舉實例而言，一電腦程式產品可包含包裝材料中之一電腦可讀媒體。熟習技術者將認識到取決於特定應用及施加於總系統上之總設計約束，如何最佳地實施本發明中所呈現之所描述之功能性。
儲存器1406可在本文中可稱作軟體模組1416之可載入之碼片段、模組、應用程式、程式等中維持及/或組織軟體。軟體模組1416之各者可包含當在處理電路1402上安裝或載入且由一個或多個處理器1404執行時促成控制一個或多個處理器1404之操作之一運行時間影像1414之指令及資料。當執行時，某些指令可引起處理電路1402根據本文所描述之某些方法、演算法及程序執行功能。
可在處理電路1402之初始化期間載入一些軟體模組1416，且此等軟體模組1416可組態處理電路1402以能夠執行本文所揭示之各種功能。例如，一些軟體模組1416可組態處理器1404之內部器件及/或邏輯電路1422且可管理對外部器件(例如一收發器1412、匯流排介面1408、使用者介面1418、計時器、數學共處理器等)之存取。軟體模組1416可包含與中斷處置器及器件驅動器交互作用且控制對由處理電路1402提供之各種資源之存取之一控制程式及/或一作業系統。資源可包含記憶體、處理時間、對一收發器1412之存取、使用者介面1418等。
處理電路1402之一個或多個處理器1404可為多功能的，藉此載入及組態一些軟體模組1416以執行不同功能或相同功能之不同例項。例如，一個或多個處理器1404可額外經調適以管理回應於來自使用者介面1418、收發器1412及器件驅動器之輸入而起始之背景任務。為支援多個功能之執行，一個或多個處理器1404可經組態以提供一多任務環境，藉此複數個功能之各者視需要或期望實施為由一個或多個處理器1404服務之一組任務。在一個實例中，多任務環境可使用在不同任務之間傳遞一處理器1404之控制之一分時程式1420來實施，藉此在完成任何未處理之操作及/或回應於一輸入(諸如一中斷)之後，各任務將一個或多個處理器1404之控制返回至分時程式1420。當一任務控制一個或多個處理器1404時，處理電路有效地專用於與控制任務相關聯之功能所解決之目的。分時程式1420可包含一作業系統、在一循環基礎上傳送控制之一主迴路、根據功能之一優先順序分配對一個或多個處理器1404之控制之一功能及/或藉由將對一個或多個處理器1404之控制提供至一處置功能來回應外部事件之一中斷驅動主迴路。
在一個實施方案中，裝置1400包含或操作為具有耦合至一充電電路之一電池充電電源、複數個充電單元及可包含於一個或多個處理器1404中之一控制器之一無線充電裝置。該複數個充電單元可經組態以提供一充電表面。各充電單元可包含經組態以導引一電磁場透過該充電單元之一電荷轉移區域之至少一個傳輸線圈。裝置1400可具有含一放大器級、一電力切換級及一控制器之一電力放大器。
該電力放大器可經組態以操作為一E類放大器。該放大器級可包含經組態以自該放大器級之一輸入接收一電流之一扼流圈、耦合至該扼流圈之一輸出且經組態以將一輸出電流提供至該電力放大器之一負載之一諧振網路，及經組態以當接通時將該扼流圈之該輸出短接至電路接地之一第一開關。
該電力切換級可經組態以將一電源耦合至該放大器級之該輸入且可具有可操作以當接通時將該放大器級之該輸入耦合至電路接地之一第二開關。該控制器可經組態以根據界定該輸出電流之一循環之一時序來控制該第一開關及該第二開關之操作。在一個實例中，該第一開關在該循環之一第一階段期間接通，在該循環之該第一階段之後的該循環之一第二階段期間接通且在該循環之該第二階段之後的該循環之一第三階段期間切斷，而該第二開關在該循環之該第一階段期間切斷，在該循環之該第二階段接通且在該循環之該第三階段接通。
在一個態樣中，該時序之一持續時間對應於該輸出電流之該循環之一週期。在一個態樣中，該電力切換級包含耦合至該電源之該輸出及該放大器級之該輸入的一二極體。可提供該二極體替代該第二開關。在另一態樣中，該電力切換級包含當接通時提供該電源與該放大器級之該輸入之間的該耦合的一第三開關。該控制器可經進一步組態以控制該第三開關之操作。該第三開關可在該循環之該第一階段期間接通且在該循環之該第二階段期間及該循環之該第三階段期間切斷。當該第二開關切斷時，該第三開關可接通。該控制器可經進一步組態以控制提供至該電力放大器之一輸出之電力位準。可使用提供以控制該第二開關及該第三開關之操作之控制信號之可變工作循環來控制電力位準。該等控制信號之各者的該工作循環可基於代表該諧振網路中量測之電感的一回饋信號來組態。
在一個實例中，該電力放大器之一輸出耦合至一無線充電器件之一傳輸線圈。在後者及其他實例中，該電力放大器之該負載可包含一多器件無線充電器件之一個或多個傳輸線圈。
在一些實例中，該電力放大器具有一第二放大器級且該電力放大器可經組態以操作為一差動E類放大器。該第二放大器級可具有經組態以自該放大器級之一輸入接收一電流之一第二扼流圈。該第二放大器級中之一開關可經組態以當接通時將該第二扼流圈之該輸出短接至電路接地。該控制器可經組態以根據界定該輸出電流之一循環之該時序來控制該第四開關之操作。該控制器可經組態以將與提供至該第一開關之一控制信號異相180°之一控制信號提供至該第四開關。
在一些實施方案中，儲存器1406維持指令及資訊，其中該等指令經組態以引起一個或多個處理器1404：引起一放大器級中之一扼流圈來自該放大器級之一輸入接收一電流；引起耦合至該扼流圈之一輸出之一諧振網路將一輸出電流提供至該電力放大器之一負載；組態一第一開關以當接通時將該扼流圈之該輸出短接至電路接地；組態一電力切換級以將一電源耦合至該放大器級之該輸入；組態該電力切換級中之一第二開關以當接通時將該放大器級之該輸入耦合至電路接地；及根據界定該輸出電流之一循環之一時序來控制該第一開關及該第二開關之操作。控制該第一開關之操作可包含組態該第一開關以在該循環之一第一階段期間接通，在該循環之該第一階段之後之該循環之該第二階段期間接通且在該循環之該第二階段之後的該循環之一第三階段期間切斷。控制該第二開關之操作可包含組態該第二開關以在該循環之該第一階段期間切斷、在該循環之該第二階段期間接通且在該循環之該第三階段期間接通。
在一些實例中，該時序之一持續時間對應於該輸出電流之該循環之一週期。該等指令可經組態以引起一個或多個處理器1404組態該電力切換級中之一二極體以提供該電源與該放大器級之該輸入之間的該耦合。該等指令可經組態以引起一個或多個處理器1404組態該電力切換級中之一第三開關以提供該電源與該放大器級之該輸入之間的該耦合，且根據該時序來控制該第三開關之操作。該等指令可經組態以引起一個或多個處理器1404組態該第三開關以在該循環之該第一階段期間接通、在該循環之該第二階段期間切斷且在該循環之該第三階段期間切斷。該等指令可經組態以引起一個或多個處理器1404組態該第三開關以當該第二開關切斷時接通。該等指令可經組態以引起一個或多個處理器1404組態該充電器件以控制提供至該電力放大器之一輸出之電力位準。該電力位準由提供以控制該第二開關及該第三開關之操作之控制信號之工作循環控制。
在一個實例中，該等指令引起一個或多個處理器1404：組態提供於一第二放大器級中之一第二扼流圈以自該放大器級之一輸入接收一電流；組態一第四開關以當接通時將該第二扼流圈之該輸出短接至電路接地；組態該電力切換級以將一電源耦合至該第二放大器級之該輸入；及根據界定該輸出電流之該循環之該時序來控制該第四開關之操作。可藉由將一第一信號提供至該第一開關之一閘極及將一第二信號提供至該第四開關之一閘極來控制該第四開關之操作。在一個實例中，該第二信號與該第一信號異相180°。在其他實例中，該第一信號與該第二信號之間的相位差可大於或小於180°。
在一個實例中，該電力放大器之一輸出耦合至一無線充電器件之一傳輸線圈。在後者及其他實例中，該電力放大器之該負載可包含一多器件無線充電器件之一個或多個傳輸線圈。
圖15係繪示根據本發明之某些態樣之用於在一充電器件中提供一放大電流、電壓或電力之一方法之一流程圖1500。該方法可由充電器件中之一控制器執行。在區塊1502處，該控制器可組態一放大器級中之一扼流圈以自該放大器級之一輸入接收一電流。在區塊1504處，該控制器可組態耦合至該扼流圈之一輸出之一諧振網路以將一輸出電流提供至該電力放大器之一負載。在區塊1506處，該控制器可組態一第一開關以當接通時將該扼流圈之該輸出短接至電路接地。在區塊1508處，該控制器可組態一電力切換級以將一電源耦合至該放大器級之該輸入。在區塊1510處，該控制器可組態該電力切換級中之一第二開關以當接通時將該放大器級之該輸入耦合至電路接地。在區塊1512處，該控制器可根據界定該輸出電流之一循環之一時序來控制該第一開關及該第二開關之操作。控制該第一開關之操作可包含組態該第一開關使得其在該循環之一第一階段期間接通，在該循環之該第一階段之後的該循環之一第二階段期間接通且在該循環之該第二階段之後的該循環之一第三階段期間切斷。控制該第二開關之操作可包含組態該第二開關使得其在該循環之該第一階段期間切斷，在該循環之該第二階段期間接通且在該循環之該第三階段期間接通。在一個實例中，該時序之一持續時間對應於該輸出電流之該循環之一週期。
在一個態樣中，該控制器可在該電力切換級中組態一二極體以在該電源與該放大器級之該輸入之間提供一耦合。在另一態樣中，該控制器可在該電力切換級中組態一第三開關以在該電源與該放大器級之該輸入之間提供一耦合。該控制器可根據該時序控制該第三開關之操作。該控制器可組態該第三開關以在該循環之該第一階段期間接通、在該循環之該第二階段期間切斷且在該循環之該第三階段期間切斷。該控制器可組態該第三開關以當該第二開關切斷時接通。該控制器可組態該充電器件以控制提供至該充電器件之一輸出之電力位準。可使用提供以控制該第二開關及該第三開關之操作之該等控制信號之可變工作循環來控制電力位準。例如，可藉由將該工作循環朝向100%調整來增加電力。在一些實例中，可基於代表該諧振網路中量測之電感的一回饋信號來動態組態該等控制信號之各者的該工作循環。
在一個實例中，該控制器可：組態一第二放大器級中提供之一第二扼流圈以自該放大器級之一輸入接收一電流；組態一第四開關以當接通時將該第二扼流圈之該輸出短接至電路接地；組態該電力切換級以將一電源耦合至該第二放大器級之該輸入；及根據界定該輸出電流之該循環之該時序控制該第四開關之操作。可藉由將一第一信號提供至該第一開關之一閘極及將一第二信號提供至該第四開關之一閘極來控制該第四開關之操作。在一個實例中，該第二信號與該第一信號異相180°。在其他實例中，該第一信號與該第二信號之間的階段差可大於或小於180°。
在各種實例中，該電力放大器之一輸出耦合至一無線充電器件之一傳輸線圈。在後者及其他實例中，該電力放大器之該負載可包含一多器件無線充電器件之一個或多個傳輸線圈。
在某些實例中，該方法包含：藉由判定經組態以與該第一電容器並聯耦合的多複數個電容器中之一第一組調諧電容器來調諧與該第一開關並聯耦合的一第一電容器；及對於該第一組調諧電容器中之各調諧電容器，閉合與該各調諧電容器串聯連接之一開關。可基於該充電器件之電感負載來組態該第一組調諧電容器。
在某些實例中，該方法包含藉由判定經組態以與該第二電容器並聯耦合的複數個電容器中之一第二組調諧電容器來調諧該諧振網路中之一第二電容器，及對於該第二組調諧電容器中之各第一調諧電容器，閉合與該各調諧電容器串聯連接之一開關。可基於該充電器件之電感負載來組態該第二組調諧電容器。
以下編號條項中描述一些實施方案實例： 1.一種電力放大器，其包括：一放大器級，其包括：一扼流圈，其經組態以自該放大器級之一輸入接收一電流；一諧振網路，其耦合至該扼流圈之一輸出且經組態以將一輸出電流提供至該電力放大器之一負載；及一第一開關，其經組態以當接通時將該扼流圈之該輸出短接至電路接地；一電力切換級，其經組態以將一電源耦合至該放大器級之該輸入且包括可操作以當接通時將該放大器級之該輸入耦合至電路接地之一第二開關；及一控制器，其經組態以根據界定該輸出電流之一循環之一時序來控制該第一開關及該第二開關之操作，其中該第一開關在該循環之一第一階段期間接通，在該循環之該第一階段之後的該循環之一第二階段期間接通且在該循環之該第二階段之後的該循環之一第三階段期間切斷，且其中該第二開關在該循環之該第一階段期間切斷，在該循環之該第二階段期間接通且在該循環之該第三階段期間接通。 2.如條項1中所描述之電力放大器，其中該時序之一持續時間對應於該輸出電流之該循環之一週期。 3.如條項1或條項2中所描述之電力放大器，其中該電力切換級進一步包括在該電源與該放大器級之該輸入之間提供一耦合的一二極體。 4.如條項1至3中任一項所描述之電力放大器，其中該電力切換級進一步包括當接通時在該電源與該放大器級之該輸入之間提供一耦合的一第三開關，且其中該控制器經進一步組態以控制該第三開關之操作。 5.如條項4中所描述之電力放大器，其中該第三開關在該循環之該第一階段期間接通且在該循環之該第二階段期間及該循環之該第三階段期間切斷。 6.如條項4中所描述之電力放大器，其中該第三開關在該循環之該第一階段期間接通且在該循環之該第二階段期間及該循環之該第三階段期間切斷。 7.如條項6中所描述之電力放大器，其中該控制器經進一步組態以：控制提供至該電力放大器之一輸出之電力位準，其中電力位準使用控制信號之可變工作循環來控制該第二開關及該第三開關之操作。 8.如條項7中所描述之電力放大器，其中基於代表該諧振網路中量測之電感的一回饋信號來組態該等控制信號之各者的一工作循環。 9.如條項1至8中任一項所描述之電力放大器，其中該控制器經進一步組態以：基於包含於該電力放大器之該負載中之一個或多個傳輸線圈之一數量及類型而對提供至該第一開關之一控制信號進行脈衝寬度調變。 10.如條項1至9中任一項所描述之電力放大器，其中該電力放大器之該負載包含一多器件無線充電器件之一個或多個傳輸線圈。 11.如條項1至10中任一項所描述之電力放大器，其進一步包括：一第二放大器級，其包括：一第二扼流圈，其經組態以自該放大器級之一輸入接收一電流；及一第四開關，其經組態以當接通時將該第二扼流圈之該輸出短接至電路接地，其中該控制器經組態以根據界定該輸出電流之一循環之該時序控制該第四開關之操作，且其中該控制器經組態以將與提供至該第一開關之一控制信號異相180°之一控制信號提供至該第四開關。 12.如條項1至11中任一項所描述之電力放大器，其進一步包括：一第一調諧元件，其包括：一第一調諧電容；及一第一調諧開關，其經組態以將該第一調諧電容耦合於電路接地與該扼流圈之該輸出之間，其中該控制器經組態以根據代表該諧振網路中量測之電感的一回饋信號來控制該第一調諧開關之操作。 13.如條項1至12中任一項所描述之電力放大器，其進一步包括：一第二調諧元件，其包括：一第二調諧電容；及一第二調諧開關，其經組態以將該第二調諧電容與該諧振網路中之一電容並聯連接，其中該控制器經組態以根據代表該諧振網路中量測之電感的一回饋信號來控制該第二調諧開關之操作。 14.一種用於放大一充電器件中之電力之方法，其包括：組態一放大器級中之一扼流圈以自該放大器級之一輸入接收一電流；組態耦合至該扼流圈之一輸出之一諧振網路以將一輸出電流提供至該充電器件之一負載；組態一第一開關以當接通時將該扼流圈之該輸出短接至電路接地；組態一電力切換級以將一電源耦合至該放大器級之該輸入；組態該電力切換級中之一第二開關以當接通時將該放大器級之該輸入耦合至電路接地；及根據界定該輸出電流之一循環之一時序控制該第一開關及該第二開關之操作，其包含：組態該第一開關以在該循環之一第一階段期間接通，在該循環之該第一階段之後的該循環之一第二階段期間接通且在該循環之該第二階段之後的該循環之一第三階段期間切斷；及組態該第二開關以在該循環之該第一階段期間切斷，在該循環之該第二階段期間接通，且在該循環之該第三階段期間接通。 15.如條項14中所描述之方法，其中該時序之一持續時間對應於該輸出電流之該循環之一週期。 16.如條項14或條項15中所描述之方法，其進一步包括：組態該電力切換級中之一二極體以在該電源與該放大器級之該輸入之間提供一耦合。 17.如條項14至16中任一項所描述之方法，其進一步包括：組態該電力切換級中之一第三開關以在該電源與該放大器級之該輸入之間提供一耦合；及根據該時序控制該第三開關之操作。 18.如條項17中所描述之方法，其進一步包括：組態該第三個開關以在該循環之該第一階段期間接通，在該循環之該第二階段期間切斷，且在該循環之該第三階段期間切斷。 19.如條項17或條項18中所描述之方法，其進一步包括：組態該第三開關以當該第二開關切斷時接通。 20.如條項19中所描述之方法，其進一步包括：組態該充電器件以控制提供至該充電器件之一輸出之電力位準，其中電力位準使用提供以控制信號之可變工作循環來控制以控制該第二開關及該第三開關之操作。 21.如條項19條或條項20中所描述之方法，其進一步包括：基於代表該諧振網路中量測之電感的一回饋信號而組態該等控制信號之各者的一工作循環。 22.如條項14至21中任一項所描述之方法，其進一步包括：基於包含於該充電器件中之一個或多個傳輸線圈之一數量及類型而對提供至該第一開關之一控制信號進行脈衝寬度調變。 23.如條項14至22中任一項所描述之方法，其中該充電器件之該負載包含一多器件無線充電器件之一個或多個傳輸線圈。 24.如條項14至23中任一項所描述之方法，其進一步包括：組態提供於一第二放大器級中之一第二扼流圈以自該放大器級之一輸入接收一電流；組態一第四開關以當接通時將該第二扼流圈之該輸出短接至電路接地；組態該電力切換級以將一電源耦合至該第二放大器級之該輸入；及根據界定該輸出電流之該循環之該時序控制該第四開關之操作，包含將一第一信號提供至該第一開關之一閘極及將一第二信號提供至該第四開關之一閘極，其中該第二信號與該第一信號異相180°。 25.如條項14至24中任一項所描述之方法，其進一步包括藉由以下調諧與該第一開關並聯耦合的一第一電容器：判定經組態以與該第一電容器並聯耦合的複數個電容器中之一第一組調諧電容器；及對於該第一組調諧電容器中之各調諧電容器，閉合與該各調諧電容器串聯連接之一開關。 26.如條項25中所描述之方法，其中基於該充電器件之電感負載來組態該組第一調諧電容器。 27.如條項14至26中任一項所描述之方法，其進一步包括藉由以下調諧該諧振網路中之一第二電容器：判定經組態以與該第二電容器並聯耦合的複數個電容器中之一第二組調諧電容器；及對於該第二組調諧電容器中之各第一調諧電容器，閉合與該各調諧電容器串聯連接之一開關。 28.如條項27中所描述之方法，其中基於該充電器件之電感負載來組態該第二組調諧電容器。
提供先前描述已使熟習技術者能夠實踐本文所描述之各種態樣。對此等態樣之各種修改對於熟習技術者而言將係顯而易見的，且本文中所界定之同屬原理可應用於其他態樣。因此，申請專利範圍不意欲受限於本文中所展示之態樣，而應被賦予與語言請求項一致之全範疇，其中除非特別說明，否則參考一單數元件不意欲意謂「一個且僅一個」，而非「一個或多個」。除非另有特別說明，術語「一些」係指一個或多個。一般技術者已知或稍後知道之本發明中所描述之各種態樣之元件之所有結構及功能等效物明確以引用的方式併入本文中，且意欲由申請專利範圍涵蓋。再者，本文所揭示之任何內容均不意欲專用於公眾而不管無論申請專利範圍中是否明確敘述此揭示內容。除非元素使用片語「用於…之方式」明確敘述，否則不應在35 U.S.C. §112，第六段之規定下解釋請求項元素，或在一方法請求項之情況中，使用片語「用於…之步驟」敘述該元素。
100:充電單元 102:線圈 104:電力傳送區域 106:基板 108:共軸 200:充電表面 202:充電單元 204:充電單元 206:充電單元 208:充電單元 300:無線傳輸器 302:控制器 304:驅動器電路 306:諧振電路 308:濾波器電路 310:LC節點 312:電容器 314:電感器 316:電壓 400:E類放大器 402:N通道金屬氧化物半導體場效應電晶體(NFET) 404:扼流圈 406:諧振網路 408:汲極電容 410:負載 412:輸出電壓 414:汲極電壓(V drain) 416:電流(I Drain) 418:控制信號 420:時序圖 500:充電系統 502:電源 504:開關模式電源(SMPS) 506:E類放大器 508:負載 510:電源 512:半橋開關(SW H) 514:半橋開關(SW L) 516:E類開關(SW E) 518:扼流圈(L C) 520:諧振輸出網路 522:控制信號 524:控制信號 526:控制信號 528:電感器(L T) 530:控制器 532:Vin 534:電壓(V SWE) 536:電流(I LC) 538:輸出電流 540:半橋開關節點 600:時序圖 602:循環 604:階段 606:階段 608:階段 614:新第一階段 700:時序圖 702:循環 704:階段 706:階段 708:階段 800:時序圖 802:中心 804:中心 810:時序圖 812:中心 814:中心 900:充電系統 902:電源 904:開關模式電源(SMPS) 906:E類放大器 908:負載 910:電源 912:半橋開關(SW H) 914:二極體 916:E類開關(SW E) 918:扼流圈(L C) 920:諧振輸出網路 922:控制信號 926:控制信號 928:電感器(L T) 930:控制器 932:Vin 934:電壓(V SWE) 936:電流 938:輸出電流 1000:時序圖 1002:循環 1004:階段 1006:階段 1008:階段 1010:零 1100:充電系統 1102:電源 1104:開關模式電源(SMPS) 1106:差動E類放大器 1110:電源 1112:開關(SW H) 1114:開關(SW L) 1116:開關(SW E1) 1118:扼流圈(L CK1) 1120:諧振輸出網路 1122:控制信號 1124:控制信號 1130:電流(I Load) 1132:控制信號 1134:控制信號 1136:開關(SW E2) 1138:扼流圈(L CK1) 1140:控制器 1142:半循環 1144:半循環 1146:負載 1200:時序圖 1300:充電系統 1302:電源 1304:開關模式電源(SMPS) 1306:E類放大器 1308:負載 1310:可調諧電源 1312:半橋開關(SW H) 1314:半橋開關(SW L) 1316:E類開關(SW E) 1318:扼流圈(L C) 1320:諧振輸出網路 1322:控制信號 1324:控制信號 1326:控制信號 1328:電感器(L T) 1330:控制器 1334:電壓(V SWE) 1336:電流 1338:輸出電流 1342:開關電容(C S) 1348:槽電容(C T) 1350:調諧元件 1352:調諧電容器 1354:開關 1356:控制信 1360:調諧元件 1362:調諧電容器 1364:開關 1366:控制信號 1400:裝置 1402:處理電路 1404:處理器 1406:儲存器 1408:匯流排介面 1410:匯流排 1412:收發器 1414:運行時間影像 1416:軟體模組 1418:使用者介面 1420:分時程式 1422:邏輯電路 1500:流程圖 1502:區塊 1504:區塊 1506:區塊 1508:區塊 1510:區塊 1512:區塊 V sw:電壓 I Load:電流
圖1繪示根據本文所揭示之某些態樣之可用於提供一充電表面之一充電電池之一實例。
圖2繪示根據本文所揭示之某些態樣組態之一無線充電器件之一充電表面上提供之電力傳送區域之配置。
圖3繪示根據本文所揭示之某些態樣之可在一充電器基站中提供之一無線傳輸器。
圖4繪示一E類放大器之一實例。
圖5繪示包含根據本發明之某些態樣構造或組態之一電源的一充電系統。
圖6係繪示圖5中所繪示之電源之操作之一個實例之一時序圖。
圖7係繪示圖5中所繪示之電源之一第二操作模式之一時序圖。
圖8繪示根據本發明之某些態樣之使用脈衝寬度調變信號控制之一電源之低電力及高電力輸出。
圖9繪示根據本發明之某些態樣之包含經構造或組態以在無需一續流(freewheel)階段之情況下操作之一電源的一充電系統。
圖10係繪示圖9中所繪示之電源之操作之一時序圖。
圖11繪示根據本發明之某些態樣之包含經組態具有一開關模式電源及一差動E類放大器之一電源的一充電系統。
圖12係繪示圖11中所繪示之電源之操作之一時序圖。
圖13繪示包含根據本發明之某些態樣構造或組態之一可調諧電源的一充電系統。
圖14繪示採用可根據本文所揭示之某些態樣調適之一處理電路之一裝置之一個實例。
圖15繪示根據本發明之某些態樣之用於放大一充電器件中之電力之一方法。
500:充電系統
502:電源
504:開關模式電源(SMPS)
506:E類放大器
508:負載
510:電源
512:半橋開關(SWH)
514:半橋開關(SWL)
516:E類開關(SWE)
518:扼流圈(LC)
520:諧振輸出網路
522:控制信號
524:控制信號
526:控制信號
528:電感器(LT)
530:控制器
532:Vin
534:電壓(VSWE)
536:電流(ILC)
538:輸出電流
540:半橋開關節點
Vsw:電壓
ILoad:電流

Claims (28)

  1. 一種電力放大器，其包括： 一放大器級，其包括： 一扼流圈，其經組態以自該放大器級之一輸入接收一電流； 一諧振網路，其耦合至該扼流圈之一輸出且經組態以將一輸出電流提供至該電力放大器之一負載；及 一第一開關，其經組態以當接通時將該扼流圈之該輸出短接至電路接地； 一電力切換級，其經組態以將一電源耦合至該放大器級之該輸入且包括可操作以當接通時將該放大器級之該輸入耦合至電路接地之一第二開關；及 一控制器，其經組態以根據界定該輸出電流之一循環之一時序來控制該第一開關及該第二開關之操作， 其中該第一開關在該循環之一第一階段期間接通，在該循環之該第一階段之後的該循環之一第二階段期間接通且在該循環之該第二階段之後的該循環之一第三階段期間切斷，且 其中該第二開關在該循環之該第一階段期間切斷，在該循環之該第二階段期間接通且在該循環之該第三階段期間接通。
  2. 如請求項1之電力放大器，其中該時序之一持續時間對應於該輸出電流之該循環之一週期。
  3. 如請求項1之電力放大器，其中該電力切換級進一步包括在該電源與該放大器級之該輸入之間提供一耦合的一二極體。
  4. 如請求項1之電力放大器，其中該電力切換級進一步包括當接通時在該電源與該放大器級之該輸入之間提供一耦合的一第三開關，且其中該控制器經進一步組態以控制該第三開關之操作。
  5. 如請求項4之電力放大器，其中該第三開關在該循環之該第一階段期間接通且在該循環之該第二階段期間及該循環之該第三階段期間切斷。
  6. 如請求項4之電力放大器，其中當該第二開關切斷時，該第三開關接通。
  7. 如請求項6之電力放大器，其中該控制器經進一步組態以： 控制提供至該電力放大器之一輸出之電力位準，其中電力位準使用控制信號之可變工作循環來控制該第二開關及該第三開關之操作。
  8. 如請求項7之電力放大器，其中基於代表該諧振網路中量測之電感的一回饋信號來組態該等控制信號之各者的一工作循環。
  9. 如請求項1之電力放大器，其中該控制器經進一步組態以： 基於包含於該電力放大器之該負載中之一個或多個傳輸線圈之一數量及類型而對提供至該第一開關之一控制信號進行脈衝寬度調變。
  10. 如請求項1之電力放大器，其中該電力放大器之該負載包含一多器件無線充電器件之一個或多個傳輸線圈。
  11. 如請求項1之電力放大器，其進一步包括： 一第二放大器級，其包括： 一第二扼流圈，其經組態以自該放大器級之一輸入接收一電流；及 一第四開關，其經組態以當接通時將該第二扼流圈之該輸出短接至電路接地， 其中該控制器經組態以根據界定該輸出電流之一循環之該時序控制該第四開關之操作，且 其中該控制器經組態以將與提供至該第一開關之一控制信號異相180°之一控制信號提供至該第四開關。
  12. 如請求項1之電力放大器，其進一步包括： 一第一調諧元件，其包括： 一第一調諧電容；及 一第一調諧開關，其經組態以將該第一調諧電容耦合於電路接地與該扼流圈之該輸出之間， 其中該控制器經組態以根據代表該諧振網路中量測之電感的一回饋信號來控制該第一調諧開關之操作。
  13. 如請求項1之電力放大器，其進一步包括： 一第二調諧元件，其包括： 一第二調諧電容；及 一第二調諧開關，其經組態以將該第二調諧電容與該諧振網路中之一電容並聯連接， 其中該控制器經組態以根據代表該諧振網路中量測之電感的一回饋信號來控制該第二調諧開關之操作。
  14. 一種用於放大一充電器件中之電力之方法，其包括： 組態一放大器級中之一扼流圈以自該放大器級之一輸入接收一電流； 組態耦合至該扼流圈之一輸出之一諧振網路以將一輸出電流提供至該充電器件之一負載； 組態一第一開關以當接通時將該扼流圈之該輸出短接至電路接地； 組態一電力切換級以將一電源耦合至該放大器級之該輸入； 組態該電力切換級中之一第二開關以當接通時將該放大器級之該輸入耦合至電路接地；及 根據界定該輸出電流之一循環之一時序控制該第一開關及該第二開關之操作，其包含： 組態該第一開關以在該循環之一第一階段期間接通，在該循環之該第一階段之後的該循環之一第二階段期間接通且在該循環之該第二階段之後的該循環之一第三階段期間切斷，及 組態該第二開關以在該循環之該第一階段期間切斷，在該循環之該第二階段期間接通，且在該循環之該第三階段期間接通。
  15. 如請求項14之方法，其中該時序之一持續時間對應於該輸出電流之該循環之一週期。
  16. 如請求項14之方法，其進一步包括： 組態該電力切換級中之一二極體以在該電源與該放大器級之該輸入之間提供一耦合。
  17. 如請求項14之方法，其進一步包括： 組態該電力切換級中之一第三開關以在該電源與該放大器級之該輸入之間提供一耦合；及 根據該時序控制該第三開關之操作。
  18. 如請求項17之方法，其進一步包括： 組態該第三個開關以在該循環之該第一階段期間接通，在該循環之該第二階段期間切斷，且在該循環之該第三階段期間切斷。
  19. 如請求項17之方法，其進一步包括： 組態該第三開關以當該第二開關切斷時接通。
  20. 如請求項19之方法，其進一步包括： 組態該充電器件以控制提供至該充電器件之一輸出之電力位準，其中電力位準使用經提供以控制信號之可變工作循環來控制以控制該第二開關及該第三開關之操作。
  21. 如請求項19之方法，其進一步包括： 基於代表該諧振網路中量測之電感的一回饋信號而組態該等控制信號之各者的一工作循環。
  22. 如請求項14之方法，其進一步包括： 基於包含於該充電器件中之一個或多個傳輸線圈之一數量及類型而對提供至該第一開關之一控制信號進行脈衝寬度調變。
  23. 如請求項14之方法，其中該充電器件之該負載包含一多器件無線充電器件之一個或多個傳輸線圈。
  24. 如請求項14之方法，其進一步包括： 組態提供於一第二放大器級中之一第二扼流圈以自該放大器級之一輸入接收一電流； 組態一第四開關以當接通時將該第二扼流圈之該輸出短接至電路接地； 組態該電力切換級以將一電源耦合至該第二放大器級之該輸入；及 根據界定該輸出電流之該循環之該時序控制該第四開關之操作，包含將一第一信號提供至該第一開關之一閘極及將一第二信號提供至該第四開關之一閘極，其中該第二信號與該第一信號異相180°。
  25. 如請求項14之方法，其進一步包括藉由以下調諧與該第一開關並聯耦合的一第一電容器： 判定經組態以與該第一電容器並聯耦合的複數個電容器中之一第一組調諧電容器；及 對於該第一組調諧電容器中之各調諧電容器，閉合與該各調諧電容器串聯連接之一開關。
  26. 如請求項25之方法，其中基於該充電器件之電感負載來組態該組第一調諧電容器。
  27. 如請求項14之方法，其進一步包括藉由以下調諧該諧振網路中之一第二電容器： 判定經組態以與該第二電容器並聯耦合的複數個電容器中之一第二組調諧電容器；及 對於該第二組調諧電容器中之各第一調諧電容器，閉合與該各調諧電容器串聯連接之一開關。
  28. 如請求項27之方法，其中基於該充電器件之電感負載來組態該第二組調諧電容器。
TW110141398A 2020-11-09 2021-11-05 自由升壓之e類放大器 TW202234790A (zh)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063111618P 2020-11-09 2020-11-09
US63/111,618 2020-11-09
US17/103,940 2020-11-24
US17/103,940 US11469724B2 (en) 2020-11-09 2020-11-24 Free-boost class-e amplifier
US202163252871P 2021-10-06 2021-10-06
US63/252,871 2021-10-06
US17/519,471 2021-11-04
US17/519,471 US20220149661A1 (en) 2020-11-09 2021-11-04 Free-boost class-e amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202234790A true TW202234790A (zh) 2022-09-01

Family

ID=81455375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110141398A TW202234790A (zh) 2020-11-09 2021-11-05 自由升壓之e類放大器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220149661A1 (zh)
JP (1) JP2023549163A (zh)
TW (1) TW202234790A (zh)
WO (1) WO2022099080A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11605987B2 (en) * 2019-11-20 2023-03-14 Aira, Inc. Digital ping lockout in a multi-coil wireless charging device
EP4080728A4 (en) * 2019-12-20 2024-03-13 Raisontech Inc WIRELESS POWER SUPPLY SYSTEM COMPRISING A TUNING SETTING CIRCUIT

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8000113B2 (en) * 2009-04-07 2011-08-16 Maxim Integrated Products, Inc. Efficient power regulation for class-E amplifiers
KR101786587B1 (ko) * 2011-10-14 2017-10-19 삼성전자주식회사 전력 증폭기의 전압을 생성하기 위한 장치 및 방법
WO2014067915A2 (en) * 2012-11-02 2014-05-08 Danmarks Tekniske Universitet Self-oscillating resonant power converter
KR101631669B1 (ko) * 2014-08-06 2016-06-17 주식회사 맵스 공진 주파수 조정이 가능한 자기공명 무선 전력 전송장치
CN109075612B (zh) * 2016-03-15 2023-02-17 鲲腾科技有限公司 无线电能传输控制装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023549163A (ja) 2023-11-22
US20220149661A1 (en) 2022-05-12
WO2022099080A1 (en) 2022-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6370795B2 (ja) 誘導電力伝達システムの受信機及び当該受信機の制御方法
EP2824799B1 (en) Power transmission system
KR102091950B1 (ko) 동기식 정류기 제어를 사용하여 출력 전력을 조정하는 디바이스, 시스템 및 방법
CN104283444B (zh) 具有可变输出级的后调节回扫转换器
JP5681493B2 (ja) 電子パワーコンバータ及び電子パワーコンバータを作成する方法
US8717783B2 (en) Method and apparatus for regulating gain within a resonant converter
US10141769B2 (en) Wireless power transfer system
CN104734509B (zh) 用于功率转换器的系统和方法
TW202234790A (zh) 自由升壓之e類放大器
US20100328967A1 (en) Resonant power converter
US20170179831A1 (en) Zero voltage switching flyback converter
US20140132077A1 (en) Wireless power transmitter having low noise and high efficiency, and related methods
US9577505B1 (en) Bootstrap controller for switching power supply
CN102347690A (zh) 开关电源设备
CN108988643A (zh) Llc转换器及其操作方法和控制器以及电源
JP6061030B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータおよびその制御方法
TW202213903A (zh) 諧振d類無線發射器
George et al. Single-stage boost rectifier for wireless charging of portable devices through magnetic resonant coupling
US20200366212A1 (en) System and method for improving converter efficiency
US11469724B2 (en) Free-boost class-e amplifier
CN111614256B (zh) 一种非隔离dcdc谐振变换控制电路及控制方法
Friedrich Design of State Plane Trajectory Control for a Soft Switching AC-Link DC-DC Converter
US20200204007A1 (en) Dynamic Deadtime Control in a Wireless Transmission Function