无线电力接收装置制造方法
【专利摘要】公开了一种无线电力接收装置。所述无线电力接收装置可包括：谐振线圈，被构造为以磁谐振类型从所述无线电力接收装置的外部接收电力；负载线圈，感应地耦合到谐振线圈以按电磁感应类型从谐振线圈接收电力；和/或，负载，被构造为从负载线圈接收电力。在第一间隔期间，负载线圈可被短路和/或负载线圈可不与负载相互连接。在与第一间隔不同的第二间隔期间，负载线圈可不短路且负载线圈可与负载相互连接。
【专利说明】无线电力接收装置
[0001]本申请要求于2013年I月4日提交到韩国知识产权局的第10-2013-0001115号韩国专利申请的优先权，所述申请的全部内容通过参照合并于此。
【技术领域】
[0002]一些示例实施例会涉及多种无线电力接收装置。
【背景技术】
[0003]无线电力传输类型被分类为电磁感应类型和磁谐振类型。电磁感应类型包括使用在源侧线圈中产生的磁通量的负载侧线圈中的电动势的感应，磁谐振类型包括发送谐振线圈与接收谐振线圈之间的磁场的谐振。
【发明内容】
[0004]一些示例实施例可提供无需阻抗匹配的无线电力接收装置。
[0005]在一些示例实施例中，一种无线电力接收装置可包括:谐振线圈，被构造为以磁谐振类型从所述无线电力接收装置的外部接收电力；负载线圈，感应地耦合到谐振线圈以按电磁感应类型从谐振线圈接收电力；和/或，负载，被构造为从负载线圈接收电力。在第一间隔期间，负载线圈可短路和/或负载线圈可与负载不相互连接。在与第一间隔不同的第二间隔期间，负载线圈可不短路和/或负载线圈可与负载相互连接。
[0006]在一些示例实施例中，所述无线电力接收装置还可包括:第一开关，被构造为使负载线圈短路；和/或，第二开关，被构造为将负载线圈和负载相互连接。
[0007]在一些示例实施例中，所述无线电力接收装置还可包括:控制器，被构造为在第一间隔期间闭合第一开关和/或断开第二开关。
[0008]在一些示例实施例中，所述无线电力接收装置还可包括:控制器，被构造为在第二间隔期间断开第一开关和/或闭合第二开关。
[0009]在一些示例实施例中，当存储在谐振线圈中的能量是峰值时，负载线圈可不短路和/或负载线圈可与负载相互连接。
[0010]在一些示例实施例中，所述无线电力接收装置还可包括:电流传感器，被构造为测量流过谐振线圈的电流。当所述电流是峰值时，负载线圈可不短路和/或负载线圈可与负载相互连接。
[0011 ] 在一些示例实施例中，所述无线电力接收装置还可包括:电容器，并联连接到谐振线圈；和/或，电压传感器，被构造为测量在电容器两端的电压。当所述电压是峰值时，负载线圈可不短路和/或负载线圈可与负载相互连接。
[0012]在一些示例实施例中，所述无线电力接收装置还可包括:直流DC至DC转换器，被构造为控制从负载线圈提供的电力的电平。
[0013]在一些示例实施例中，一种无线电力接收装置可包括:谐振线圈，被构造为以磁谐振类型从所述无线电力接收装置的外部接收电力；负载，被构造为从谐振线圈接收电力；和/或，电容器，并联连接在谐振线圈与负载之间。在第一间隔期间，谐振线圈可连接到电容器并且电容器可与负载不相互连接。在与第一间隔不同的第二间隔期间，谐振线圈可不连接到电容器和/或电容器可与负载相互连接。
[0014]在一些示例实施例中，所述无线电力接收装置还可包括:第一开关，被构造为使谐振线圈和电容器相互连接；和/或，第二开关，被构造为使电容器和负载相互连接。
[0015]在一些示例实施例中，所述无线电力接收装置还可包括:控制器，被构造为在第一间隔期间闭合第一开关和/或断开第二开关。
[0016]在一些示例实施例中，所述无线电力接收装置还可包括:控制器，被构造为在第二间隔期间断开第一开关和/或闭合第二开关。
[0017]在一些示例实施例中，当存储在谐振线圈中的能量是峰值时，谐振线圈可与电容器不连接和/或电容器可与负载相互连接。
[0018]在一些示例实施例中，所述无线电力接收装置还可包括:电流传感器，被构造为测量流过谐振线圈的电流。当所述电流是峰值时，谐振线圈可与电容器不连接和/或电容器可与负载相互连接。
[0019]在一些示例实施例中，所述无线电力接收装置还可包括:电压传感器，被构造为测量在电容器两端的电压。当所述电压是峰值时，谐振线圈可与电容器不连接和/或电容器可与负载相互连接。
[0020]一种无线电力接收装置，包括:谐振线圈，被构造为以磁谐振类型从所述无线电力接收装置的外部接收电力；负载线圈，在第一间隔期间感应地耦合到谐振线圈以按电磁感应类型从谐振线圈接收电力；和/或，负载，被构造为在与第一间隔不同的第二间隔期间从负载线圈接收电力。
[0021]在一些示例实施例中，负载线圈可在第一间隔期间短路。
[0022]在一些示例实施例中，负载线圈可在第二间隔期间不短路。
[0023]在一些示例实施例中，在第二间隔期间，负载线圈可与负载不相互连接。
[0024]在一些示例实施例中，在第二间隔期间，负载线圈可与负载相互连接。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]通过下面结合附图的示例实施例的详细描述，上述和/或其它方面和优点将会变得更加清楚和更易于理解，其中:
[0026]图1是示意性示出根据一些示例实施例的无线电力接收装置的构造的电路图；
[0027]图2是解释图1的无线电力接收装置的谐振线圈中存储的能量的示图；
[0028]图3是示意性示出根据一些示例实施例的无线电力接收装置的构造的电路图；
[0029]图4是示意性示出根据一些示例实施例的无线电力接收装置的构造的电路图；
[0030]图5是示意性示出根据一些示例实施例的无线电力接收装置的构造的电路图；
[0031]图6是示意性示出根据一些示例实施例的无线电力接收装置的控制构造的框图；
[0032]图7是解释图6的无线电力接收装置发送控制信息的示图；
[0033]图8是示意性示出根据一些示例实施例的无线电力接收装置的控制构造的框图；
[0034]图9是示意性示出根据一些示例实施例的无线电力发送装置的构造的电路图；
[0035]图10是示意性示出根据一些示例实施例的无线电力发送装置的构造的电路图；[0036]图11是示意性示出根据一些示例实施例的无线电力发送装置的控制构造的框图；
[0037]图12是解释图11的无线电力发送装置接收控制信息的示图；
[0038]图13是示意性示出根据一些示例实施例的无线电力发送装置的控制构造的框图；
[0039]图14是示意性示出根据一些示例实施例的包括无线电力接收装置的电子系统的构造的框图；
[0040]图15是示意性示出根据一些示例实施例的包括无线电力发送装置的电子系统的构造的框图；
[0041]图16是解释根据一些示例实施例的通过无线电力传输系统的电力的发送和接收的构思图。
【具体实施方式】[0042]现在将参照附图更加充分地描述示例实施例。但是，实施例可以以各种不同形式实现，且不应被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些示例实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并将把范围充分传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，可夸大层和区域的厚度。
[0043]应该理解的是，当元件被称作“在”另一组件“之上”、“连接”、“电连接”或“结合”到另一组件时，该元件可直接在另一组件之上、连接、电连接或结合到另一组件，或者可能存在中间元件。相反，当组件被称作“直接在”另一组件“之上”、“直接连接”、“直接电连接”或“直接结合”到另一组件时，不存在中间组件。如这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项目中的任意个和所有组合。
[0044]应该理解的是，尽管这里可使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但这些元件、组件、区域、层和/或部分应该不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开。例如，在不脱离示例实施例的教导的情况下，第一元件、组件、区域、层和/或部分可被称作第二元件、组件、区域、层和/或部分。
[0045]为了便于描述，这里可使用空间相对术语，如“在…之下”、“在…下方”、“下面的”、“在…之上” “上面的”等，用来描述如在图中所示的一个组件和/或特征与另一组件和/或特征或其它组件和/或特征的关系。应该理解的是，空间相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。
[0046]这里使用的术语只是为了描述特定示例实施例的目的，而不意图限制示例实施例。如这里使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还应该理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。
[0047]可在此参照作为理想化的示例实施例(和中间结构)的示意图的剖面图来描述示例实施例。这样，预计会出现例如由制造技术和/或公差引起的图示的形状的变化。因此，示例实施例不应该被解释为局限于在此示出的区域的具体形状，而将包括例如由制造导致的形状上的偏差。例如，示出为矩形的注入区域将通常在其边缘具有倒圆或弯曲的特征和/或具有注入浓度的梯度，而不是从注入区域到非注入区域的二元变化。同样，通过注入形成的埋区会导致在埋区和通过其发生注入的表面之间的区域中的一些注入。因此，在图中示出的区域本质上是示意性的，它们的形状并不意图示出装置的区域的实际形状，并且它们的形状也不意图限制示例实施例的范围。
[0048]除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科技术语)具有与示例实施例所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。应该进一步理解的是，除非这里明确定义，否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与它们在相关技术或者本发明的上下文中的含义一致的含义，而不应理想地或者过于正式地解释它们的含义。
[0049]现在将参照附图中示出的示例实施例，其中，相同标号可贯穿全文表示相同组件。
[0050]图1是示意性示出根据一些示例实施例的无线电力接收装置的构造的电路图。
[0051]参照图1，根据一些示例实施例的无线电力接收装置I包括谐振线圈单元11、负载线圈单元2和负载RL。
[0052]谐振线圈单元11包括接收谐振线圈L3、第三电阻器R3和第三电容器C3。接收谐振线圈L3以磁谐振类型从外部接收电力。第三电阻器R3可以是接收谐振线圈L3的寄生电阻器，第三电容器C3可以是接收谐振线圈L3的寄生电容器。
[0053]谐振线圈单元11还包括测量存储在接收谐振线圈L3中的能量的第一传感器D1。第一传感器Dl可包括测量流过接收谐振线圈L3的电流的电流传感器或测量在并联连接到接收谐振线圈L3的电容器(即，第三电容器C3 )两端的电压V3的电压传感器。
[0054]负载线圈单元12包括负载线圈L4、第四电阻器R4和第四电容器C4。负载线圈L4接收电磁感应类型的电力，并将接收的电力提供给负载RL。第四电阻器R4可以是负载线圈L4的寄生电阻器，第四容器C4可以是负载线圈L4的寄生电容器。
[0055]负载RL从负载线圈L4接收电力。
[0056]谐振线圈单元11的接收谐振线圈L3和负载线圈单元12的负载线圈L4感应地相互耦合。这里，这种感应耦合表示多个线圈通过相互感应而耦合，由流过第一线圈的电流产生的磁通量的至少一部分链接到第二线圈，并因此在第二线圈中感应出电流。因此，负载线圈L4可以以电磁感应类型从接收谐振线圈L3接收电力。图1中示出的标号“k34”表示接收谐振线圈L3与负载线圈L4的耦合系数。
[0057]第二开关S2并联连接到负载线圈L4，以使负载线圈L4短路。如果第二开关S2处于闭合(ON)状态，则负载线圈L4短路；如果第二开关S2处于断开(OFF)状态，则负载线圈L4不短路。
[0058]第三开关S3串联连接在负载线圈L4与负载RL之间，并且负载线圈L4和负载RL可相互连接。如果第三开关S3处于ON状态，则负载线圈L4和负载RL可相互连接，而如果第三开关S3处于OFF状态，则负载线圈L4和负载RL不相互连接。
[0059] 如果图1的负载线圈L4短路且第四电阻器R4充分小，例如，如果频率ω满足oL?R4，则流过负载线圈L4的电流与负载线圈L4两端的电压之间的相位差变成大约90度，而有效功率接近于O。在这种情况下，负载线圈L4从接收谐振线圈L3不接收电力，且不将电力提供给负载RL。因此，在负载线圈L4短路且负载线圈L4和负载RL没有相互连接的情况下，这种情况与负载RL不存在于接收谐振线圈L3的一侧的情况基本相同。
[0060]在包括具有源线圈和发送谐振线圈的无线电力发送装置和具有接收谐振线圈和负载线圈的无线电力接收装置的磁谐振类型无线电力传输系统中，如果在源线圈和负载线圈不存在的假设下，谐振线圈的品质因子(Q因子)高且发送谐振线圈与接收谐振线圈的耦合系数相对小，则存储在发送谐振线圈中的能量E2和存储在接收谐振线圈中的能量E3的时间相关性如下面的等式I和等式2所示。由于等式I和等式2的导出处理公开于 Mehdi Kiani 等的“The Circuit Theory Behind Coupled-Mode MagneticResonance-Based Wireless Power Transmission，，，IEEE Trans.0n Circuits andSystems-1j Vol.59，N0.8，2012年8月，因此将省略其详细描述。
[0061][等式I]
【权利要求】
1.一种无线电力接收装置，包括: 谐振线圈，被构造为以磁谐振类型从所述无线电力接收装置的外部接收电力； 负载线圈，感应地耦合到谐振线圈以按电磁感应类型从谐振线圈接收电力； 负载，被构造为从负载线圈接收电力， 其中，在第一间隔期间，负载线圈短路且负载线圈和负载不相互连接， 其中，在与第一间隔不同的第二间隔期间，负载线圈不短路且负载线圈和负载相互连接。
2.如权利要求1所述的无线电力接收装置，还包括: 第一开关，被构造为使负载线圈短路； 第二开关，被构造为将负载线圈和负载相互连接。
3.如权利要求2所述的无线电力接收装置，还包括: 控制器，被构造为在第一间隔期间闭合第一开关并断开第二开关。
4.如权利要求2所述的无线电力接收装置，还包括: 控制器，被构造为在第二间隔期间断开第一开关并闭合第二开关。
5.如权利要求1所述的无线电力接收装置，其中，当存储在谐振线圈中的能量是峰值时，负载线圈不短路且负载线圈与负载相互连接。
6.如权利要求1所述的无线电力接收装置，还包括: 电流传感器，被构造为测量流过谐振线圈的电流， 其中，当所述电流是峰值时，负载线圈不短路且负载线圈与负载相互连接。
7.如权利要求1所述的无线电力接收装置，还包括: 电容器，并联连接到谐振线圈； 电压传感器，被构造为测量在所述电容器两端的电压， 其中，当所述电压是峰值时，负载线圈不短路且负载线圈与负载相互连接。
8.如权利要求1所述的无线电力接收装置，还包括: DC至DC转换器，被构造为控制从负载线圈提供的电力的电平。
9.一种无线电力接收装置，包括: 谐振线圈，被构造为以磁谐振类型从所述无线电力接收装置的外部接收电力； 负载，被构造为从谐振线圈接收电力， 电容器，并联连接在谐振线圈与负载之间， 其中，在第一间隔期间，谐振线圈连接到电容器且电容器和负载不相互连接， 其中，在与第一间隔不同的第二间隔期间，谐振线圈不连接到电容器且电容器和负载相互连接。
10.如权利要求9所述的无线电力接收装置，还包括: 第一开关，被构造为使谐振线圈和电容器相互连接； 第二开关，被构造为使电容器和负载相互连接。
11.如权利要求10所述的无线电力接收装置，还包括: 控制器，被构造为在第一间隔期间闭合第一开关并断开第二开关。
12.如权利要求10所述的无线电力接收装置，还包括: 控制器，被构造为在第二间隔期间断开第一开关并闭合第二开关。
13.如权利要求9所述的无线电力接收装置，其中，当存储在谐振线圈中的能量是峰值时，谐振线圈与电容器不连接且电容器与负载相互连接。
14.如权利要求9所述的无线电力接收装置，还包括: 电流传感器，被构造为测量流过谐振线圈的电流， 其中，当所述电流是峰值时，谐振线圈与电容器不连接且电容器与负载相互连接。
15.如权利要求9所述的无线电力接收装置，还包括: 电压传感器，被构造为测量在电容器两端的电压， 其中，当所述电压是峰值时， 谐振线圈与电容器不连接且电容器与负载相互连接。
【文档编号】H02J17/00GK103915906SQ201410005426
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2013年1月4日
【发明者】牟耿求 申请人:三星电子株式会社