电容性非接触供电系统的制作方法
【专利摘要】一种电容性非接触供电系统(100)包括：一对接收器电极(141,142)，其通过第一电感器(160)连接到负载(150)，其中所述第一电感器被耦合到所述负载以便使所述系统谐振；连接到驱动器(110)的一对发送器电极(121,122)；具有彼此相反的第一面和第二面的绝缘层(130)，其中所述一对发送器电极被耦合到所述绝缘层的第一面并且所述一对接收器电极被从所述绝缘层的第二面解耦，使得电容性阻抗被形成在所述一对发送器电极与所述一对接收器电极之间，其中由所述驱动器所生成的电力信号从所述一对发送器电极被无线地传输到所述一对接收器电极，以便当所述电力信号的频率和所述第一电感器与所述电容性阻抗的串联谐振频率匹配时给所述负载供电。
【专利说明】电容性非接触供电系统
[0001]本申请要求2011年8月16日提交的美国临时申请61/523，922、2011年8月16日提交的61/523，932、2011年8月16日提交的61/523，935、2011年8月16日提交的61/523，941,2011 年 8 月 16 日提交的 61/523，942 的利益。
【技术领域】
[0002]本发明一般地涉及用于无线电力传输的电容性供电系统，并且更特别地，涉及在大面积之上的无线电力传输。
【背景技术】
[0003]无线电力传输涉及在没有任何电线或触点的情况下的电功率的供应，借此电子设备的供电通过无线介质被执行。用于非接触供电的一个流行应用是针对便携式电子设备(例如，移动电话、膝上型计算机等等)的充电。
[0004]针对无线电力传输的一个实施方案是通过感应供电系统。在这样的系统中，电源(发送器)与设备(接收器)之间的电磁电感允许非接触电力传输。发送器和接收器两者都装有电线圈，并且当进入物理接近时，电信号从发送器向接收器流动。
[0005]在感应供电系统中，所生成的磁场被集中在线圈内。结果，到接收器拾取场的电力传输在空间上是非常集中的。这个现象在系统中创建热点，其限制系统的效率。为了改善电力传输的效率，针对每个线圈的高品质因数是需要的。为此目的，线圈应该被用电感与电阻的最佳比来表征，由具有低电阻的材料组成，并且使用李兹线(Litze-wire)工艺制造以降低集肤效应。而且，线圈应该被设计成满足复杂的几何结构以避免涡流。因此，昂贵的线圈对于高效的感应供电系统来说是必需的。对于针对大面积的非接触电力传输系统的设计将需要许多昂贵的线圈。因此，对于这种应用来说，感应供电系统可能不是可行的。
[0006]电容性耦合是用于无线地传输电力的另一技术。该技术被主要利用在数据传输和感测应用中。粘结在窗户上的在汽车内部具有拾取元件的汽车无线电天线是电容性耦合的例子。电容性耦合技术被同样利用于电子装置的非接触充电。对于这种应用来说，充电单元(实施电容性耦合)在设备的固有谐振频率外的频率下操作。
[0007]在相关技术中，还讨论了使得能够实现LED照明的电容性电力传输电路。该电路是基于电源(驱动器)中的电感器的。因此，仅单个接收器能够被使用并且发送器应该被调谐成传输最大电力。此外，这样的电路需要像素化电极，当接收器和发送器未被完美地对准时所述像素化电极确保来自接收器和发送器的电力传输。然而，增加像素化电极的数目增加了到电极的连接的数目，从而增加电力损耗。因此，当具有仅单个接收器和有限尺寸的电极时，在相关技术中讨论的电容性电力传输电路不能够在例如窗户、墙壁等等的大面积之上供应电力。
【发明内容】
[0008]因此，针对大面积为无线供电应用提供低成本且可行的解决方案将是有利的。[0009]本文中所讨论的特定实施例包括电容性供电系统。所述系统包括:一对接收器电极，其通过第一电感器连接到负载，其中所述第一电感器被耦合到负载以便使系统谐振；连接到驱动器的一对发送器电极；具有彼此相反的第一面和第二面的绝缘层，其中该对发送器电极被耦合到绝缘层的第一面并且该对接收器电极被从绝缘层的第二面解耦，从而在该对发送器电极与该对接收器电极之间形成电容性阻抗，其中由驱动器所生成的电力信号从该对发送器电极被无线地传输到该对接收器电极，以便当该电力信号的频率和第一电感器与电容性阻抗的串联谐振频率匹配时给负载供电。
[0010]本文中所公开的特定实施例同样包括针对电容性非接触电力传输的方法。所述方法包括:通过第一电感器将一对接收器电极连接到负载；将一对发送器电极连接到驱动器；通过将该对发送器电极耦合到绝缘层的第一面、使该对接收器电极从该绝缘层的第二面解耦来在该对发送器电极与该对接收器电极之间形成电容性阻抗；对由驱动器所生成的电力信号的频率进行调谐以便和第一电感器与电容性阻抗的串联谐振频率匹配；以及将电力信号从该对发送器电极无线地传输到该对接收器电极，以便当该电力信号的频率和第一电感器与电容性阻抗的串联谐振频率匹配时给负载供电。
[0011]被认为是本发明的主题在本说明书结束处的权利要求书中被特别指出并且清楚地要求保护。本发明的前述和其它特征以及优点从结合附图进行的以下【具体实施方式】中将是明显的。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是根据本发明的实施例的电容性电力系统。
[0013]图2是根据本发明的实施例实施的电容性电力系统的电气图。
[0014]图3是根据本发明的实施例的包括多个负载的电容性供电系统的图。
[0015]图4是根据本发明的实施例的具有无源匹配电路的电容性供电系统的电气图。
[0016]图5是根据本发明的实施例的具有无源电容性匹配电路的电容性供电系统的电气图。
[0017]图6是根据本发明的实施例的具有有源匹配电路的电容性供电系统的电气图。
[0018]图7是根据本发明的实施例的具有安全电位谐振电路的电容性供电系统的电气图。
【具体实施方式】
[0019]重要的是指出，实施例仅仅是本文中的创新教导的许多有利用途的例子。一般而言，在本申请的说明书中所作出的陈述未必限制各种要求保护的发明中的任一个。而且，一些陈述可以适用于一些发明特征，但不适用于其它特征。一般而言，除非另外指示，否则单数元件在不失一般性的情况下可以是复数并且反之亦然。在附图中，同样的标号贯穿数个视图旨在指同样的部件。
[0020]图1示出了根据本发明的实施例构造的电容性供电系统100的示意图。系统100使得能够实现大面积电力传送。系统100能够被安装在其中开放式电触点不是优选的或者不是所希望的地方中，所述地方诸如浴室、其中规则变化被需要以便照射产品、家具等等的零售商店。系统100能够在大面积之上传输电力，并且因此能够被利用来给安装在墙壁、窗户、镜子、地板、座位、通道等等上的设备供电。
[0021]系统100包括连接到一对发送器电极121和122的驱动器110，所述一对发送器电极121和122被附连到绝缘层130。系统100还包括一对接收器电极141和142，一对接收器电极141和142被连接到负载150和电感器160。可选地，系统100可以包括耦合到驱动器110的电感器112。
[0022]在本发明的实施例中，发送器电极121、122到驱动器110之间的连接是借助于流电(galvanic)触点。在另一实施例中，电容性内耦合能够被应用在驱动器110与电极121、122之间，借此不需要电线连接。该实施例在模块化基础设施中对于基础设施的容易扩展是有利的。
[0023]在接收器和发送器电极之间没有直接触点的情况下通过接近发送器电极121和122放置接收器电极141、142来给负载150供应电力。因此，不需要机械连接或电触点以便给负载150供电。负载150可以是但不限于照明元件(例如，LED、LED串、灯等)、显示器、计算机、充电器、扩音器等等。
[0024]驱动器110输出具有和由一系列电容器和电感器112、160构成的电路的串联谐振频率相同的频率的AC电压信号。用虚线在图1中示出，电容器Cl和C2是发送器电极121、122和接收器电极141、142的电容性阻抗。电容器和电感器160的阻抗在谐振频率下彼此抵消，导致低欧姆电路。因此，系统100能够以非常低的电力损耗将电力输送给负载150。
[0025]系统100的电气图200在图2中被提供。当电力信号Ugen的频率接近于由负载&、电阻器Rs (表示电感器电阻)、电容器C1和C2以及电感器Ls组成的电路的串联谐振时，最大电力被获得。串联谐振由电容器Cp C2和电感器Ls的值来确定。电容器Cp C2和电感器Ls的值被选择使得它们在信号Ugm的工作频率下彼此抵消。因此，仅电极的连通性和电感器Rs的串联电阻限制电力传输。应领会，这允许以低频信号传输以高功率为特征的AC信号。
[0026]返回到图1，驱动器110生成其振幅、频率以及波形能够被控制的AC信号。输出信号典型地具有几十伏特的振幅和高达几兆赫兹(MHz)的频率。在示范性实施例中，输出信号典型地是50V / 400 kHz。
[0027]在本文中所描述的一个实施例中，所生成的信号与串联谐振之间的频率调谐能够通过改变由驱动器110所输出的信号的频率、相位或占空比而被执行。在另一实施例中，频率调谐能够通过改变连接到驱动器110的电路的电容或感应值而被实现。作为非限制性例子，电感器112和160中的任一个都可以是可调谐电感器(例如，回转器类型的调谐)。此夕卜，系统100可以包括可变电容器或一堆开关式电容器以便控制电容。
[0028]在本文中所描述的实施例中，驱动器110感测在其输出端处的电压和电流的相位以便确定系统100是否被调谐。在另一实施例中，电压和电流的相位在接收器电极141、142中被测量。在两个实施例中，当最大电流流过负载150时，系统100被调谐。也就是说，串联谐振频率和信号频率不匹配。感测可以在工作频率和该工作频率的高次谐波处被执行。
[0029]绝缘层130是薄层衬底材料，其可以为任何绝缘材料，包括例如空气、纸、木材、织物、玻璃、去离子水等等。在一个实施例中，具有介电常数的材料被选择。绝缘层130的厚度典型地在10微米(例如，漆层)与几个毫米(例如，玻璃层)之间。
[0030]发送器电极121、122由放置在绝缘层130的与接收器电极141、142不相邻的一面上的两个单独的导电材料的主体组成。例如，如在图1中所图示的那样，发送器电极121、122是在绝缘层130的底部。在另一实施例中，发送器电极121、122能够被放置在绝缘层130的相反面上。发送器电极121、122可以是任何形状，包括例如矩形、圆、正方形或其组合。发送器电极中的每一个的导电材料可以是例如碳、铝、铟锡氧化物(ITO)、诸如PEDOG之类的有机材料、铜、银、导电漆或任何导电材料。
[0031]接收器电极141、142可以是与发送器电极121、122相同的导电材料或者由不同的导电材料制成。系统100的总电容由相应的发送器和接收器电极121、141和122、142的重叠面积以及绝缘层130的厚度和材料性质形成。系统100的电容在图1中被图示为Cl和C2。为了允许电谐振，系统100还应该包括感应元件。该元件的形式可以是分布在驱动器110和负载之上的作为发送器电极或接收器电极的一部分的一个或多个电感器(例如，图1中所示出的电感器160和112)、合并在绝缘层130内的电感器或其任何组合。在一个实施例中，在系统100中利用的电感器可以是集总线圈(lumped coil)的形式。
[0032]负载150允许AC双向电流流动。在实施例中，负载150可以包括二极管或AC/DC转换器以便局部生成DC电压。负载150可以进一步包括用于基于由驱动器110所生成的控制信号来控制负载150的各种功能或者对其进行编程的电子设备。为此目的，在一个实施例中，驱动器110生成在AC电力信号上被调制的控制信号。例如，如果负载150是LED灯，则由驱动器110所输出的控制信号可以被利用于LED灯的调光或颜色设置。
[0033]针对充当负载150的灯的调光和/或颜色设置的另一实施例包括错放发送器和接收器电极，即，当相应的电极121/141和122/144彼此不完全重叠时。在这样的情况下，电路失去谐振，借此较少电力从驱动器110被传输到灯(负载150)。其中电路不谐振的状态还被称为解谐(detuning)。
[0034]用于使系统100解谐的其它实施例包括:在负载150 (例如，灯)中或者在从驱动器110到灯的路径中添加电容、电感或电阻；将灯放置在基础设施的另一位置上或在此位置处；或者使用由灯生成并且发送到驱动器110的反馈信号。使用灯上的按钮来提供反馈，所述按钮生成在驱动器中被测量的短解谐。驱动器110基于该反馈来改变输出AC信号的功率和/或频率。
[0035]在实施例中，接收器电极141、142相对于发送器电极121、122的正确放置能够通过使用位置指示器而被确定，在最大功率或高于预定义门限的功率从驱动器110被传输到负载150时所述位置指示器提供指示。位置指示器可以是驱动器110的一部分或者被集成在负载150中。指示可以是以例如点亮的LED、声音、显示被传输电力的消息或量度的液晶显示器等等为形式。应进一步指出，位置指示器还能够被利用来检测系统100中的电力热点。
[0036]图1中所示出的电容性供电系统100能够被利用为电源线的无线扩展。根据这个配置，驱动器110被安装在具有有线输出和粘贴物的墙上插头连接器中，所述粘贴物包括充当发送器电极121、122的至少两个导电区。接收器电极141、142包括至少两个粘贴物、电线以及连接器插座。接收器电极141、142还可以包含用于电压调节的电子装置。这样的系统允许电力传输到相邻的房间或橱柜，而无需出于布线目的而钻孔。
[0037]在另一实施例中，电容性无线电力能够被用来给有机发光二极管(OLED)表面供电。OLED是其中LED被形成在平坦表面上的技术。根据该实施例，接收器电极和发送器电极被放置在OLED表面的背面上。[0038]如图1中示范性图示的那样，电容性供电系统100描绘了被驱动器110供电的单个负载150。然而，应指出，驱动器110还能够给多个负载供电，它们中的每一个都可以被调谐到不同的工作频率。在这样的配置中，由驱动器110所输出的信号的频率确定哪一个设备将被供电。驱动器110还可以生成AC扫描信号(具有变化的频率的信号)。当足够快时，频率扫描将在AC信号的频率与相应负载谐振调谐一致的周期期间给设备供电。这样，调谐到不同频率的若干负载能够以复用的方式被供电。为了填充在扫描之间的少电力(power-less)间隙，电池和/或电容器能够被添加。
[0039]在另一实施例中，负载的扩展频谱供电被提供。因此，以大频带为特征的AC电力信号由驱动器110生成，从而允许多个负载的组中的每个单独负载在不同频率的范围内被调谐。因此，每个单独的负载可以被独立地供电。
[0040]在包括多个负载的电容性供电系统中，被不同负载消耗的功率可以彼此不同。AC信号的功率由消耗最高功率的负载来确定。当“高功率负载”和“低功率负载”在系统中被连接时，电力AC信号能够损坏后面的负载。为了克服这个问题，过载保护是必需的。
[0041]图3示出了包括两个负载351和352的电容性供电系统300的示范性图，所述两个负载通过由驱动器310所生成的AC信号供电。系统300包括如上面详细地讨论的发送器和接收器电极、绝缘层以及感应元件。为了保护相应的负载351和352，限制器(limiter)361和362被添加到电路300。
[0042]限制器能够被串联连接到负载以便限制给该负载供电的信号的电流。可替换地，限制器能够被并联连接到负载以便限制给该负载供电的电压。如图3中所示，限制器361被并联连接到负载351，而限制器362被串联连接到负载352。
[0043]根据一个实施例，电压限制器(例如，限制器361)测量跨越负载351施加的电压并且当其振幅电平高于参考电压值时关断信号。当信号的振幅电平低于参考电压值时信号被接通(即，信号被供应给负载)。
[0044]电流限制器(例如，限制器362)测量流过负载352的电流，并且信号取决于所测量到的电流值是高于或低于参考电流值而被接通或者关断。电压和电流值根据将不使负载过载的最大容许功率被设置。在替换实施例中，限制器可以被集成在负载中。
[0045]在另一实施例中，保护负载可以通过使电路解谐而被实现。如较早地讨论的那样，当电路失去谐振时，较少的电力从驱动器被传输到负载。因此，使电路解谐控制负载上的功率，并且这个过程能够被利用来限制负载上的功率。因为解谐包括再定位发送器和接收器电极，所以各种负载(例如，负载351和352)能够被独立地保护。
[0046]如上面所提到的那样，当负载的电阻等于或者高于电路的损耗电阻时，本文中所公开的电容性供电系统中的最大功率传送被实现。此外，负载电阻与串联损耗电阻的比确定系统的功率效率。然而，这可能对系统效率施加约束，因为负载的电阻被给定并且不能够被自由地选择。例如，灯或LED串的电阻是固定的并且可以不遵守系统的电性质以便实现优化的效率。
[0047]为了克服这样的约束，根据本发明的特定实施例，电容性供电系统的接收器部分包括匹配电路，所述匹配电路将负载电阻和阻抗变换为等效损耗电阻和阻抗，从而优化系统的功率和总体效率。
[0048]图4示出了根据本发明的示例性实施例设计的具有无源匹配电路410的电容性供电系统400的非限制性和示范性的电气图。通过使用无源匹配电路410，负载420的电阻能够被相当于或高于系统400的损耗电阻的固定值来变换。在图4中所描绘的实施例中，电感器(例如，图1中所示出的电感器160和图2的Ls)由被实施为变压器的无源匹配电路410取代。变压器通过感应耦合的导体(即，变压器线圈411和412)将AC信号(Ugen)从接收器电极431、432传输到负载420。
[0049]变压器以线圈411和412之间的杂散电感被最小化的这样一种方式被构建。变压器的初级线圈411与次级线圈412之间的匝数的比被选择，使得电阻(?)将相当于或者高于系统400的损耗电阻。
[0050]次级线圈412中的电压的振幅由变压器410的匝比(N)来确定，所述匝比通过将次级线圈412的阻数(Ts)除以初级线圈的阻数(Tp)而计算(即，N = Ts / Tp)。
[0051]次级线圈412中的电压(Vs)是初级线圈411中的电压(Vp)与匝比N的乘积。因此，如果240V AC的电压被施加到初级线圈411并且匝比是1:10，则24V落在次级线圈412上。例如,如果IA的电流被初级线圈411得出(drawn)，则理想地IOA的电流归因于匝比将可在次级线圈412处得到。因此，等效负载电阻是240V/1A=240欧姆，其能够被变换为等效输出电阻24V/10A=2.4欧姆。
[0052]损耗电阻由电阻器Rs 440来表不。这确保和电容性供电系统400的电气要求匹配，从而优化系统的效率。在本发明的实施例中，使用抽头电感器实施匹配电路410。
[0053]图5示出了根据另一示范性实施例设计的具有无源匹配电路510的电容性供电系统500的非限制性和示范性的电气图。通过使用无源匹配电路510，负载520的电阻能够被相当于或者高于系统500的损耗电阻的固定值来变换。无源匹配电路510被实施为包括连接到负载520的两个并联电容器511和512的电容性匹配电路，如图5中所图示的那样。所述电容器中的每一个的电容值被选择使得在工作频率处的经变换的负载电阻相当于或者高于系统500的损耗电阻。具体地，通过负载电阻器的电流能够依据并联电容器511和512之间的电容比被缩放。损耗电阻由电阻器Rs 540来表示。这确保和电容性供电系统500的电气要求匹配，从而优化系统500的效率。应指出，附加的电容器511和512应该被考虑以便满足系统500的适当操作所需要的谐振条件。
[0054]图6示出了根据另一实施例设计的具有有源匹配电路610的电容性供电系统600的非限制性和示范性的电气图。通过使用有源匹配电路610，负载620的电阻能够被相当于或者高于系统600的损耗电阻的固定值来变换。在本发明的实施例中，有源匹配电路610被并联连接到负载620，并且包括电压整流器611、DC/DC转换器612以及控制器613。DC/DC转换器612可以是例如降压转换器或升压转换器。
[0055]DC/DC转换器将DC的源从一个电压电平转换为另一电平。能量被周期性地存储到电感器或变压器中的磁场中以及从电感器或变压器中的磁场周期性地释放。通过调整充电电压的占空比，被传输的电力的量能够被控制，并且具体地DC/DC转换器的阻抗比能够被设置。根据一个实施例，控制器613测量在负载620处的电压和电流以便确定输出功率和负载电阻。控制器613测量在整流器611处的经整流的电压。通过使用所测量的值，控制器613改变在DC/DC转换器612处的充电电压的占空比，从而改变DC/DC转换器612的输出阻抗以便和负载620的阻抗匹配。当流过负载电阻器的电流被测量为最大的时，最佳匹配被实现。这确保和电容性供电系统600的电气要求匹配，从而优化该系统的效率。[0056]在上面所讨论的电容性供电系统中，如果电路是在谐振中，则在发送器电极处的电势可能是非常高的。如上面所提到并且说明的那样，例如，在图2中，负载&被连接到接收器电极中的一个，并且因此它被连接到高交变电势。这可能是安全隐患。此外，负载&相对于驱动器Ug6n的参考电势可能是在高交变电势上。结果，当不希望的共模电流可以流向接收器电极时，高寄生电容性电流可以从负载流向驱动器Ugm。这还可以在电路中引发电磁干扰(EMI)。
[0057]为了克服该问题，根据图7中所图示的实施例，谐振接收器被分成两个对称的部分。第一接收器电极被耦合到电感器710 (Lsi)，并且第二接收器电极被耦合到电感器720(Ls2)。在这个布置中，高电势的点在接收器电路中被限制，并且负载730 (?)是在与驱动器740 (Ugen)相同的电位上。
[0058]此外，图7中所图示的布置消除了 EMI。也就是说，采用两个电感器710和720，在负载730与驱动器740之间没有不同的电势。因此，没有不希望的共模电流在驱动器740与负载730之间流动。在一个实施例中，两个电感器710和720可以被磁耦合。然后，它们能够被缠绕为一个芯上的两个绕组并且仅一个设备是必要的。此外，较少匝是必要的，因为绕组归因于磁耦合而彼此增强。缠绕方向必须是相反的，如由点701和702所指示的那样。
[0059]本发明的各种实施例的原理能够被实施为硬件、固件、软件或其任何组合。而且，软件被优选地实施为有形地体现在能够以数字电路、模拟电路、磁介质或其组合为形式的程序存储单元、非暂时性计算机可读介质或非暂时性机器可读存储介质上的应用程序。应用程序可以被上传到包括任何适合的架构的机器并且被其运行。优选地，机器被实施在具有诸如一个或多个中央处理单元(“CPU”)、存储器以及输入/输出接口之类的硬件的计算机平台上。计算机平台还可以包括操作系统和微指令代码。本文中所描述的各种过程和功能可以是可以被CPU执行的微指令代码的一部分或应用程序的一部分或其任何组合，而无论这种计算机或处理器是否被明确地示出。此外，各种其它外围单元可以被连接到计算机平台，诸如附加的数据存储单元和打印单元。
[0060] 虽然已经关于若干所描述的实施例相当详细并且具体地描述了本发明，但意图不在于它应该被限制于任何这种细节或实施例或任何特定实施例，而是它将参考所附权利要求被解释以便鉴于现有技术来提供对这种权利要求的最广泛的可能解释，以及因此，以便有效地包含本发明的预定范围。此外，上文依据本发明人所预见的、使能实现的描述对于其可用的实施例描述了本发明，但是目前未预见的本发明的非实质修改仍然可以表示其等同物。
【权利要求】
1.一种电容性供电系统,包括: 一对接收器电极，其通过第一电感器连接到负载，其中所述第一电感器被耦合到所述负载以便使所述系统谐振； 连接到驱动器的一对发送器电极；以及 具有彼此相反的第一面和第二面的绝缘层，其中所述一对发送器电极被耦合到所述绝缘层的第一面并且所述一对接收器电极被从所述绝缘层的第二面解耦，使得电容性阻抗被形成在所述一对发送器电极与所述一对接收器电极之间，其中由所述驱动器所生成的电力信号从所述一对发送器电极被无线地传输到所述一对接收器电极，以便当所述电力信号的频率和所述第一电感器与所述电容性阻抗的串联谐振频率匹配时给所述负载供电。
2.权利要求1所述的系统，其中所述系统通过以下各项中的至少一个而被调谐成在所述串联谐振频率下谐振:改变所述第一电感器的电感、改变所述接收器电极相对于所述发送器电极的位置、以及改变所述电力信号的频率。
3.权利要求1所述的系统，进一步包括多个负载，每个都被连接到不同的一对接收器电极并且在不同的串联谐振频率下谐振，其中所述多个负载中的每个负载都通过由所述驱动器生成并且通过所述一对发送器电极被无线传输的电力信号被供电。
4.权利要求3所述的系统，其中所述多个负载中的每个负载都在所述相同的串联谐振频率下谐振。
5.权利要求3所述的系统，其中所述多个负载中的至少一个负载被限制器保护，其中所述限制器是并联连接到所述至少一个负载的电压限制器和串联连接到所述至少一个负载的电流限制器中的一个。
6.权利要求5所述的 系统，其中当在所述至少一个负载上的振幅电压电平高于参考电压值时，所述电压限制器关断所述电力信号。
7.权利要求5所述的系统，其中当流过所述至少一个负载的电流高于参考电流值时，所述电流限制器关断所述电力信号。
8.权利要求1所述的系统，进一步包括连接到所述一对接收器电极的匹配电路，其中所述匹配电路将所述负载的电阻变换为至少等于所述系统的损耗电阻的固定电阻。
9.权利要求8所述的系统，其中所述匹配电路至少是包括被所述第一电感器取代的变压器的无源匹配电路，并且其中所述变压器的初级线圈与次级线圈之间的匝数的比被选择成将所述负载电阻增加到所述损耗电阻的值以上。
10.权利要求8所述的系统，其中所述匹配电路至少是包括电压整流器、DC至DC转换器以及控制器的有源匹配电路，其中所述控制器被配置成测量在所述整流器处的电压电平，并且基于所测量的电压电平来改变在所述DC至DC转换器处的充电电压的占空比，其中改变所述充电电压导致所述DC至DC转换器的输出阻抗和所述负载的阻抗匹配。
11.权利要求3所述的系统，其中所述多个负载中的每个负载都至少是以下各项中的任何一个:灯、发光二极管(LED)串以及LED灯。
12.权利要求11所述的系统，其中所述绝缘层是所述接收器电极的一部分，并且其中所述绝缘层至少是以下各项中的任何一个:纸、木材、织物、玻璃以及漆层。
13.权利要求12所述的系统，其中所述系统被配置成无线地给安装在大面积结构上的灯、LED串以及LED灯中的任何一种的多个供电。
14.一种电容性非接触电力传输的方法，包括: 通过第一电感器将一对接收器电极连接到负载； 将一对发送器电极连接到驱动器； 通过以下各项在所述一对发送器电极与所述一对接收器电极之间形成电容性阻抗: 将所述一对发送器电极耦合到绝缘层的第一面； 使所述一对接收器电极从所述绝缘层的第二面解耦； 对由所述驱动器所生成的电力信号的频率进行调谐以便和所述第一电感器与所述电容性阻抗的串联谐振频率匹配；以及 无线地将所述电力信号从所述一对发送器电极传输到所述一对接收器电极，以便当所述电力信号的频率和所述第一电感器与所述电容性阻抗的串联谐振频率匹配时给所述负载供电。
15.权利要求14所述的方法，进一步包括从所述串联谐振频率解谐以便控制所述负载的功能性。·
【文档编号】H02J5/00GK103718417SQ201280039779
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年8月14日 优先权日:2011年8月16日
【发明者】A.塞姆佩, E.瓦夫芬施米特, D.W.范戈尔, H.T.范德赞登 申请人:皇家飞利浦有限公司