用于无线地发送电力的设备的制作方法
技术领域
本公开涉及一种用于无线地发送电力的设备。
背景技术：
随着无线技术的发展，能够无线地执行从数据传输至电力传输的各种功能。最近，能够以非接触方式对电子装置进行充电的无线电力传输技术已变得突出。
用于无线地传输电力的这种技术可自由地允许对电子装置进行充电，而不用电子装置和充电装置之间的物理连接。由于在无线电力传输技术中对电子装置充电的便利性以及空间自由程度得到加强，因此已对用于无线地传输电力的技术做出各种应用。
然而，为了满足各种电子装置的电压需求，用于无线地发送电力的设备或用于无线地接收电力的设备的结构可能会相对复杂，结果，电力传输的效率可能降低。
以下列出的专利文档1至2涉及与用于无线地接收电力的设备和方法相关联的现有技术。
[现有技术文档]
(专利文档1)第10-0820461号韩国专利
(专利文档2)第2011-0034776号韩国专利特许公开
技术实现要素：
本公开的一方面可提供一种能够使用简单的电路构造来无线地发送电力的无线地发送电力的设备。
根据本公开的一方面，一种用于无线地发送电力的设备可包括：升压单元，对输入电压进行升压；逆变器单元，对从升压电压输出的升压电压进行逆变，以无线地发送电力。所述逆变器单元和升压单元由同一开关元件控制。
根据本公开的另一方面，一种用于无线地发送电力的设备可包括：升压单元，响应于第一开关和第二开关的开关操作对输入电压进行升压，以输出升压电压；逆变器单元，响应于第一开关和第二开关的开关操作，使用所述升压电压来无线地发送电力。
根据本公开的另一方面，一种用于无线地发送电力的设备可包括：第一开关，根据输入电压的电平执行开关操作；第一路径，由第一开关的开关接通操作激活，对输入电压进行升压以产生升压电压，并使用所述升压电压无线地发送电力；第二路径，由第一开关的开关断开操作激活，并使用输入电压来无线地发送电力。
附图说明
从以下结合附图的详细描述将更清楚地理解本公开的以上和其他方面、特征和其他优点，在附图中：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于无线地传输电力的系统的构造图；
图2是示出根据本公开的用于无线地发送电力的设备的示例的构造图；
图3是示出根据本公开的用于无线地发送电力的设备的示例的电路图；
图4是示出图3的第一路径的电路图；
图5是示出图3的第二路径的电路图；
图6是示出根据本公开的用于无线地发送电力的设备的另一示例的电路图；
图7是示出根据本公开的用于无线地发送电力的设备的另一示例的电路图；
图8是示出图7的第一路径的电路图；
图9是示出图7的第二路径的电路图；
图10是示出根据本公开的用于无线地发送电力的设备的输出的曲线图。
具体实施方式
现在将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。
然而，本公开可以以很多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是充分且完整的，并将本公开的范围完全地传达给本领域的技术人员。
在附图中，为了清楚，可夸大元素的形状和大小，并且相同的标号将始终用于指示相同或相似的元素。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于无线地传输电力的系统的构造图。
如图1所示，用于无线地发送电力的系统可包括用于无线地发送电力的设备100和用于无线地接收电力的设备200。
用于无线地发送电力的设备100可以非接触方式将电力无线地发送到用于无线地接收电力的设备200。用于无线地发送电力的设备100可包括发送线圈，其中，发送线圈可以与用于无线地接收电力的设备200的接收线圈共振，以将电力无线地发送到接收线圈。
虽然示出的示例示出一个发送线圈，但这仅仅是示意性的。例如，用于无线地发送电力的设备100还可包括多个发送线圈。
用于无线地接收电力的设备200可以以非接触方式接收从用于无线地发送电力的设备100无线发送的电力。用于无线地接收电力的设备200可将无线地接收到的电力提供给电子装置300。
在本公开中，用于无线地发送电力的设备100和用于无线地接收电力的设备200不限于特定标准。例如，用于无线地发送电力的设备100和用于无线地接收电力的设备200可在无线充电时的通信方案满足预设标准(例如，A4WP)时进行操作。作为另一示例，用于无线地发送电力的设备100和用于无线地接收电力的设备200还可在无线充电时的预设通信方案满足非现有标准(例如，WPC、PMA)时进行操作。
图2是示出根据本公开的用于无线地发送电力的设备的示例的电路图。
参照图2，用于无线地接收电力的设备100可包括升压单元110和逆变器单元120。
升压单元110可对输入电压进行升压，以输出升压电压。
逆变器单元120可对从升压单元110输出的升压电压进行逆变，以无线地发送电力。逆变器单元120可包括用于无线地发送电力的共振线圈。
升压单元110和逆变器单元120可以由同一开关元件控制。例如，升压单元110和逆变器单元120可以使用相互共享的开关元件。
根据示例性实施例，升压单元110可包括升压转换器，逆变器单元120可包括半桥逆变器。根据上述示例性实施例，可由两个开关交替地操作升压转换器和半桥逆变器，以使对其的控制能够被简单地执行，而不用分别执行开关控制。结果，可减小开关元件的数量，从而可减小用于无线地发送电力的设备的大小，并可保证其竞争性的价格。
例如，根据现有技术，已使用全桥逆变器来构造用于无线地发送电力的设备。然而，在全桥逆变器的情况下，需要两个驱动器来控制四个开关。因此，由于开关的数量的增加，电路的复杂度增加，并且由于需要两个单独的驱动器用来控制一个开关，因此控制的复杂度也增加。
因此，本公开分别包括升压单元110和逆变器单元120，并允许使用一个开关控制来控制升压单元110和逆变器单元120，从而可保证电路构造和控制的简易性。
在下文中，将参照图3至图9描述根据本公开的用于无线地发送电力的设备100的各种示例。
图3是示出根据本公开的用于无线地发送电力的设备的示例的电路图。
参照图3，用于无线地发送电力的设备100可包括升压单元110和逆变器单元120。由于升压单元110和逆变器单元120均构造电路路径，因此以下将要使用的升压电路和逆变器电路可分别对应于升压单元110和逆变器单元120。
升压单元110可响应于第一开关Q1和第二开关Q2的开关操作对输入电压进行升压，以输出升压电压。在示出的示例中，升压单元110可被构造为升压转换器。
升压单元110可包括串联连接到输入电力端子的电感器L1、与电感器L1的一端串联连接的开关Q1、与开关Q1串联连接的电容器C1和开关Q2。开关Q2可以与电感器L1和开关Q1之间的接触点串联连接，并可与开关Q1和电容器C1并联连接。
逆变器单元120可响应于第一开关Q1和第二开关Q2的开关操作，使用升压电压来无线地发送电力。在示出的示例中，逆变器单元120可被构造为半桥逆变器。
逆变器单元120可包括开关Q1、开关Q2和谐振电路。谐振电路可以与开关Q1和电容器C1并联连接，并与开关Q2并联连接。谐振电路被实施为LC谐振电路，但根据示例性实施例，谐振电路还可被实施为LLC谐振电路。
升压单元110和逆变器单元120可由同一开关元件(例如，示出的第一开关Q1和第二开关Q2)控制。
根据示例性实施例，可以以50％的占空比交替地操作第一开关Q1和第二开关Q2。可以以50％的占空比操作逆变器单元120的半桥逆变器，因此，也可以以50％的占空比操作升压单元110的升压转换器。因此，输入电压可被升压至两倍，这可由以下等式1表示。
[等式1]
这里，D是指升压转换器以及半桥逆变器的开关Q1和开关Q2的占空比。根据本公开的示例性实施例，占空比D可以为50％(例如，0.5)。
Vin是指用于无线地发送电力的设备的输入电压(例如，升压转换器的输入电压)，Vo是指可以与半桥逆变器的输入电压对应的升压转换器的输出电压(例如，电容器C1的电压)。
结果，在输入电压通过升压变换器的50％的开关(duty)操作而升压至两倍的情况下，即使用于无线地发送电力的设备使用半桥逆变器，用于无线地发送电力的设备也可被操作为全桥逆变器。当通过针对各个情况的电压波形的傅里叶变换进行数学证明时，这可由以下等式表示。
[等式2]
例如，由于现有输入电压为Vin，因此由全桥逆变器产生的电压的基波分量为本说明书建议的升压转换器的输入电压为2Vin，由半桥逆变器产生的电压的基波分量为这些均与现有方案相同，与根据现有技术的使用全桥逆变器的用于无线地发送电力的设备的示例性实施例相比，可应用本示例性实施例，而不用重新设计谐振回路C2和L2等。此外，与上述内容类似，本示例性实施例与使用全桥逆变器的情况相比具有以下优点：开关元件的数量少，开关控制简单。
图4是示出图3的第一路径的电路图，图5是示出图3的第二路径的电路图。
在下文中，将参照图4和图5描述图3的示例的操作。
首先，在开关Q1断开，开关Q2接通的情况下，可形成如图4所示的路径。在通过图4的路径执行操作的情况下，电感器L1可以使用输入电压积累能量。同时，电容器C2和发送线圈L2可使用在先前周期充入电容器C2中的电压执行谐振，电力可被传输到用于无线地接收电力的设备。
接着，在开关Q1接通，开关Q2断开的情况下，可形成如图5所示的路径。在通过图5的路径执行操作的情况下，积累在电感器L1中的能量可通过电容器C1而被提供到谐振电路。
可以以50％的占空比交替地操作开关Q1和开关Q2。在这种情况下，可以理解：当输入电压为5V时，10V的电压被充入电容器C1。类似地，包括电容器C2和发送线圈L2的谐振电路可以使用10V的电压执行谐振，电力可被传输到用于无线地接收电力的设备。
图6是示出根据本公开的用于无线地发送电力的设备的另一示例的电路图。
图6中示出的用于无线地发送电力的设备的另一示例可包括升压单元110和逆变器单元120。根据图6中示出的另一示例，升压单元110可被实现为降压升压转换器。
显然，在图6中示出的另一示例中，也可以通过以上参照图3描述的开关控制来操作用于无线地发送电力的设备。结果，根据本公开的升压单元110可被实施为除了升压转换器和降压升压转换器之外的各种DC-DC转换器。
图7是示出根据本公开的用于无线地发送电力的设备的另一示例的电路图。图7中示出的与用于无线地发送电力的设备还包括开关Q1的示例相关的示例涉及即使在可变地输入输入电压的情况下也能够无线地提供稳定电力的示例。
参照图7，用于无线地发送电力的设备可包括开关Q1、第一路径和第二路径，所述第一路径响应于开关Q1的开关接通操作而被激活，所述第二路径响应于开关Q1的开关断开操作而被激活。
根据示例，开关Q1可根据输入电压的电平执行开关操作。例如，开关Q1可以在输入电压对应于第一值时执行开关接通操作，并可在输入电压对应于比第一值大的第二值时执行开关断开操作。
例如，在从提供5V和9V两种电压的智能适配器提供输入电压的情况下， 当输入5V的电压时，开关Q1可执行开关接通操作，当输入9V的电压时，开关Q1可执行开关断开操作。原因为：通过在由开关接通操作激活的第一路径中对输入电压进行升压而操作用于无线地发送电力的设备。
第一路径可由开关Q1的开关接通操作激活，对输入电压进行升压，以产生升压电压，并使用升压电压无线地发送电力。
第二路径可由开关Q1的开关断开操作激活，并使用输入电压来无线地发送电力。
图8是示出图7的第一路径的电路图，图9是示出图7的第二路径的电路图。在下文中，将参照图8和图9提供更详细的描述。
首先，将参照图8描述第一路径。图8示出由图7的开关Q1的开关接通操作形成的路径。可以理解：第一路径与以上参照图3描述的用于无线地发送电力的设备对应。
第一路径可包括升压电路110和逆变器电路120。
升压电路110可响应于开关Q2和开关Q3的开关操作对输入电压进行升压，以输出升压电压。在示出的示例中，升压电路110可被实现为升压转换器。
逆变器电路120可响应于开关Q2和开关Q3的开关操作，来使用升压电压无线地发送电力。在示出的示例中，逆变器电路120可被实施为半桥逆变器。
在示例中，可以以50％的占空比交替地操作开关Q2和开关Q3，因此，可以理解：充入电容器C1中的电压是5V的输入电压的两倍。由于其详细描述与以上参照图4和图5描述的内容对应，因此将省略其详细描述。
图9示出第二路径。图9示出由图7的开关Q1的开关断开操作形成的路径。
可以理解：示出的第二路径可被操作为逆变器电路120。这里，充入电容器C1中的电压可以对应于9V的输入电压。因此，逆变器电路120可被操作为使用9V的输入电压的半桥逆变器。
根据示例，逆变器电路120可通过调节开关Q2和开关Q3的开关频率来控制输出电压。例如，由于充入第一路径中的电容器C1的电压为10V，而充入第二路径中的电容器C2的电压为9V，因此它们之间存在差值。因此，为了补偿上述差值，可调节第二路径中的开关Q2和开关Q3的开关频率。
图10是根据本公开的用于无线地发送电力的设备的输出的曲线图。图10中示出的示例涉及输入电压为5V并且输出电压为5V的示例。
比较目标是使用应用于现有技术的全桥逆变器的示例，现有技术的示例由实线表示，本公开的示例由虚线表示。此外，本曲线中使用的本公开的示例涉及通过相同的开关控制来操作图3中示出的升压转换器和半桥逆变器的示例。
此外，除了逆变器端之外，谐振回路以及无线充电接收端的时间常数使用相同的值。
如示出的，可以确认：使用半桥逆变器的本公开的示例输出与全桥逆变器相同的线圈电流和输出电压。原因为：由于本示例使用升压转换器来将输入电压增大至两倍以使用半桥逆变器，因此半桥逆变器可执行与现有的全桥逆变器相同的操作。
因此，可以理解：本示例即使使用与全桥逆变器相比更少数量的开关以及更简单的电路构造，也可以在继续使用应用于全桥逆变器的控制技术、控制集成电路、FET驱动器、线圈、谐振电容器等的同时提供相同的输出。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，用于无线地发送电力的设备可以使用简单的电路构造来无线地发送电力。
根据本公开的示例性实施例，由于用于无线地发送电力的设备共享开关，因此可减小元件的数量并可降低产品的价格。
虽然以上已示出和描述了示例性实施例，但对于本领域的技术人员而言明显的是，可在不脱离本发明的由权利要求限定的范围的情况下，做出修改和改变。
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