无线感应功率传输的制作方法
本发明涉及感应功率传输，并且特别地但不排他地涉及功率发送器，其使用与qi规范兼容的元件提供感应功率传输。
背景技术：
在过去的十年中，使用中的便携式和移动设备的数目和种类已经激增。例如，移动电话、平板电脑、媒体播放器等的使用已经成为普遍存在。这些设备一般由内部电池供电并且通常的使用情境常常要求电池的再充电或者来自外部电源对设备的直接的有线供电。
大多数现今的系统要求将从外部电源被供电的接线和/或显明的电气接触。然而，这往往是不切实际的并且要求用户物理地插入连接器或者以别的方式建立物理的电气接触。通过引入线的长度对用户而言也往往是不便的。通常地，功率要求也显著地不同，并且当前大多数设备具备它们自己的专用电源，导致通常的用户具有大数目的不同的电源，其中每个电源专用于具体的设备。尽管内部电池的使用可能避免在使用期间对于到电源的线连接的需要，但是这仅提供了局部的解决方案因为电池将需要再充电（或者替换，其是昂贵的）。电池的使用还可能实质上添加了重量和潜在的成本以及设备的大小。
为了提供显著地改进的用户体验，已经提议使用无线电源，其中功率从功率发送器设备中的发送器线圈被感应地传输到个体的设备中的接收器线圈。
经由磁感应的功率发送是公知的概念，其主要地用在具有初级发送器线圈和次级接收器线圈之间的紧耦合的变压器中。通过分离两个设备之间的初级发送器线圈和次级接收器线圈，这些设备之间的基于松耦合的变压器的原理的无线功率传输成为可能。
这样的布置允许到设备的无线功率传输，而不要求做出任何的线或者物理的电连接。实际上，其可能简单地允许设备被放置为与发送器线圈相邻或者在发送器线圈之上，以便被再充电或外部地供电。例如，功率发送器设备可被布置有水平的表面，设备可以简单地被放置在该表面上以被供电。
而且，这样的无线功率传输布置可以有利地被设计为使得功率发送器设备可以与一系列功率接收器设备一起使用。特别地，被知晓为qi标准的无线功率传输标准已经被定义并且当前正在被进一步地开发。该标准允许符合qi标准的功率发送器设备与同样符合qi标准的功率接收器设备一起使用，而它们不必来自同一制造商或者彼此专用。qi标准进一步包括用于允许操作被适配于具体的功率接收器设备的一些功能性（例如，取决于具体的功率耗用（drain）。
qi标准由无线功率联盟开发并且可以例如在它们的网站：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html上找到更多的信息，其中特别地可以找到所定义的标准文献。
qi无线功率标准描述了功率发送器必须能够向功率接收器提供有保证的功率。所需要的具体的功率水平取决于功率接收器的设计。为了规定（specify）有保证的功率，定义了测试功率接收器和负载状况的集合，该集合针对每种状况描述有保证的功率水平。
诸如例如qi的许多无线功率发送系统支持从功率接收器到功率发送器的通信，由此使能功率接收器提供可允许功率发送器适配于具体的功率接收器的信息。
在许多系统中，这样的通信是借助于功率传输信号的负载调制。具体地，通信是通过功率接收器执行负载调制实现的，其中由功率接收器施加到次级接收器的负载被变更以提供功率信号的调制。所得到的电气特性中的改变（例如，电流吸取中的变化）可以被检测并且由功率发送器解码（解调）。
因而，在物理层，从功率接收器到功率发送器的通信信道使用功率信号作为数据载体。功率接收器调制负载，其通过发送器线圈电流或者电压的幅值和/或相位中的改变被检测到。
例如可以在qi无线功率规范（1.0版）的第1部分的第6章中找到qi中的负载调制的应用的更多信息。
已经发现的是，功率传输系统的性能取决于功率发送器和功率接收器彼此匹配得有多好。例如，在许多情景中，功率发送器包括用于生成功率传输信号的谐振电路，并且功率接收器包括用于接收功率传输信号的谐振电路。在这样的系统中，通常有利的是使谐振频率匹配，并且在许多情景中，这样的匹配是期望的，以便使系统以所谓的谐振模式进行操作。谐振频率匹配以在谐振模式中操作通常可以最大化功率传输效率。
然而，由于例如部件变化、设计变化、环境改变等缘故，生成具有非常准确定义的谐振频率的功率发送器和功率接收器是不大可行的。相反，在许多系统中，谐振频率中的变化可能像标称值的10%附近那么多。因此，不能保证的是，给定的功率接收器和功率发送器将具有匹配的谐振频率。为了改进这样的系统中的匹配，已经提出包括具有可变谐振频率的谐振电路。
例如，wo2013024396a1公开了一种具体方案，用于使功率接收器的谐振电路可适配使得其可以对其谐振电路201进行适配以与所接收的功率传输信号的谐振电路匹配。然而，尽管该方案可以在许多情景中改进操作，但是其并不是在所有情况下都最优。例如，在许多情景中，适配功率接收器是不切实际的。实际上，在许多系统中，可能存在大量部署的传统功率接收器，并且可能期望的是，新的功率发送器也可以针对这样的接收器而优化性能。此外，谐振频率向所接收的功率传输信号的适配，诸如特别地wo2013024396a1的方案，是复杂的，并且通常要求潜在微弱信号的精细和准确测量。例如，wo2013024396a1的系统是基于针对功率接收器谐振电路的谐振电容器的电容器电流的测量。然而，这样的测量是困难的，要求专用的测量电路，并且可能干扰谐振行为。
改进的功率传输方案因而将是有利的。特别地，允许改进的操作、改进的功率传输、增加的灵活性、便利的实施、便利的操作、改进的通信、减少的通信错误、改进的功率控制、改进的功率传输、减少的测量需要、对于各种功率接收器的增加的支持和/或改进的性能的方案将是有利的。
技术实现要素：
因而，发明人试图优选地单个地或者以任何组合而缓解、减轻或者消除以上提及的缺点中的一个或多个。
根据本发明的一方面，提供了一种用于经由感应功率信号向功率接收器无线地提供功率的功率发送器；功率发送器包括：用于生成感应功率信号的谐振电路，谐振电路包括电容性阻抗和电感性阻抗；用于生成针对谐振电路的驱动信号的驱动器，驱动信号具有操作频率并且布置为生成具有同步到驱动信号的转变（transition）的时序信号；以及用于通过至少在驱动信号的多个循环中的每一个的部分时间间隔内减缓电容性阻抗和电感性阻抗中的至少一个的状态改变来控制谐振电路的谐振频率的频率修改电路，频率修改电路布置成将该部分时间间隔的开始时间和结束时间中的至少一个对准到时序信号的至少一些转变。
本发明可以在许多无线功率传输系统中提供改进的性能。其可以提供功率发送器的便利和/或改进的适配以便提供功率发送器与不同功率接收器的匹配。该方案可以允许功率发送器适配于功率接收器，由此例如允许功率发送器与一系列功率接收器一起使用。
该方案可以在许多情景中提供改进的功率传输操作，并且特别地可以提供改进的功率效率。在许多情景中，该方案可以提供改进的负载调制。实际上，在许多实施例中，可以实现改进的功率传输，以及特别地改进的功率传输效率，而同时仍然基于功率信号的负载调制来提供可靠的通信。
该方案可以在许多情景中提供减少的复杂性和/或便利的操作和/或实施。特别地，功率发送器可以基于驱动信号来控制频率修改电路，并且驱动信号的适配可以自动地导致谐振频率的适配。在许多实施例中，对准可以使得操作频率和谐振频率本质上链接在一起，并且特别地，它们可以被链接成使得它们连续地相同。向驱动信号的对准可以特别地消除或者减少针对信号的测量的需要，所述信号诸如谐振电路的电流或电压。
该方案可以例如改进负载调制通信。发明人已经特别地认识到，互调制畸变可以使负载调制通信降级，但是可以通过控制和链接驱动信号的操作频率和功率发送器的谐振频率而有效地缓解。本发明可以例如通过经由部分时间间隔向驱动信号的同步/对准而链接驱动信号和谐振频率来提供减少的互调制畸变，由此允许操作频率和谐振频率锁定在一起。
状态改变的减缓可以是相对于谐振电路的减缓，所述谐振电路仅包括电容性阻抗和电感性阻抗。电容性阻抗和电感性阻抗可以典型地以串联或并联谐振配置进行耦合。状态可以特别地是能量状态，并且特别地可以是跨电容性阻抗的电压和/或通过电感性阻抗的电流。
部分时间间隔具有小于驱动信号的时间周期的持续时间，并且典型地小于驱动信号的时间周期的一半的持续时间。开始时间和结束时间典型地可以是相对于每一个循环（其中存在部分时间间隔）的时刻/事件的时刻。例如，开始时间和结束时间可以视为相对于驱动信号的零交点。
部分时间间隔可以特别地是发生在驱动信号的多个（但未必是所有或接连的）循环中并且具有小于驱动信号的循环的循环/时间周期的持续时间的时间间隔。
电容性阻抗可以典型地是电容器，并且电感性阻抗可以典型地是电感器。然而，在一些实施例中，电容性阻抗和/或电感性阻抗可以例如还包括电阻部件。
部分时间间隔的持续时间越长，谐振频率可以典型地减少。频率修改电路可以减少电容性阻抗和电感性阻抗的自然谐振频率（对应于它们在其处将在谐振电路中振荡的频率，所述谐振电路仅包括电容性阻抗和电感性阻抗）。有效谐振频率在许多实施例中可以通过功率发送器增加部分时间间隔的持续时间而改变，例如通过改变用于部分时间间隔的开始时间和/或结束时间。
在一些实施例中，功率发送器可以布置为通过增加部分时间间隔的持续时间而减少谐振频率。
除了部分时间间隔时序所对准的转变之外，时序信号包括其它转变。这样的其它转变在许多情景中可以由频率修改电路忽略（例如，频率修改电路可以仅对准到上升沿转变并且忽略下降沿转变，或者反之亦然）。时序信号的转变可以是时序信号的值或属性的任何改变，这种改变可以被检测并且可以针对其确定时序。在许多实施例中，时序信号可以布置为在两个值之间转变，并且转变可以是这两个值之间的转变，或者例如可以仅是一个方向上的转变。
转变可以是时序信号的信号中的改变，并且特别地，从一个状态向另一个的改变（状态可以是瞬时的，即可以是（连续地）改变的参数的快照或瞬时值）。在许多实施例中，转变可以是时序信号的信号水平中的改变，并且特别地，从一个信号水平向另一个信号水平的改变（改变之前和之后的信号水平可以是瞬时的，即可以是（连续地）改变的信号水平的快照或瞬时值）。
功率信号可以不是用于向功率接收器提供高功率传输的主功率传输信号。在许多情景中，其可以主要用作用于负载调制的通信载体，并且可以例如仅向功率接收器本身的元件提供功率，或者甚至仅向用于负载调制的负载提供功率。
功率接收器可以向外部负载提供功率，诸如用于为电池充电或者为设备供电。
部分时间间隔的开始或结束时间与时序信号的转变的对准在许多情景中可以对应于与转变基本上重合的开始或结束时间，例如在循环时间的1/50内。
依照本发明的可选特征，驱动器布置为生成时序信号，该时序信号具有与驱动信号的循环的零交点、最大值和最小值中的至少一个的时刻的固定时间偏移的转变；并且频率修改电路布置为确定部分时间间隔的开始时间和结束时间中的至少一个具有到时序信号的至少一些转变的固定时间偏移。
在驱动信号的至少多个循环中的每一个中，结束和/或开始时间的时序可以时间对准和时间同步到所生成的驱动信号的零交点或极限值。
固定偏移应用在驱动信号的至少多个循环中的每一个中。
在许多实施例中，部分时间间隔的开始和结束时间中的至少一个具有到驱动信号的多个循环的时刻的固定时间偏移。时刻可以是事件的时间，诸如零交点。
该方案允许谐振电路的有效谐振和驱动信号操作频率的固有和自动的锁定。这可以通过将部分时间间隔的开始和结束时间中的至少一个锁定到驱动信号循环的时刻而实现。在许多实施例中，该方案可以允许频率的直接的逐循环适配（并且可以特别地允许有效谐振频率的每一个时间周期与驱动信号的对应循环的时间周期匹配）。
在一些实施例中，部分时间间隔的开始时间可以生成为具有到越过阈值的驱动信号（诸如零交点）的固定时间偏移，并且部分时间间隔的结束时间可以生成为具有到生成驱动信号的开关电路的开关的开关时间的固定时间偏移。
在一些实施例中，部分时间间隔的结束时间可以生成为具有到越过阈值的驱动信号（诸如零交点）的固定时间偏移，并且部分时间间隔的开始时间可以生成为具有到生成驱动信号的开关电路的开关的开关时间的固定时间偏移。其由零交点给定，并且结束时间具有到驱动信号的开关转变的固定时间偏移。
在一些实施例中，频率修改电路布置为通过在部分时间间隔期间阻止（impending）电感性阻抗和电容性阻抗之间的能量流动而减缓状态改变。
这可以在许多情景中提供改进的性能，并且可以特别地提供谐振频率的有效调节。该方案可以促进实施。在从电容性阻抗向电感性阻抗时，从电感性阻抗向电容性阻抗时，或者在其从电感性阻抗向电容性阻抗时以及在其从电容性阻抗向电感性阻抗时二者，能量流动可以得到阻止。
阻止能量流动可以包括减少能量流动和完全地防止任何能量流动二者。
在许多实施例中，频率修改电路布置为通过在部分时间间隔期间阻止电感性阻抗和电容性阻抗之间的电流流动而减缓状态改变。
这可以提供特别有效的控制并且可以提供实际的实施。电流流动可以是正或负电流流动。阻止电流流动可以包括减少电流流动和完全地防止任何电流流动二者。
依照本发明的可选特征，驱动器包括用于生成驱动信号的切换桥；并且其中驱动器布置为使时序信号的转变与用于切换桥的开关的开关信号的转变同步。
这可以在许多情景中提供改进的性能，并且可以特别地允许非常高效且实际的实施。在许多实施例中，可以实现低复杂性而准确的控制。
在一些实施例中，功率发送器布置为确定用于部分时间间隔的开始时间和结束时间中的至少一个具有到用于生成驱动信号的开关电路的开关时刻的固定时间偏移。
特别地，转变可以生成为具有到用于生成驱动信号的开关电路（诸如切换桥）的开关时刻的第一固定时间偏移，并且频率修改电路可以将时间间隔的开始和/或结束时间设置成具有到转变的第二固定时间偏移。
固定偏移应用于驱动信号的至少多个循环中的每一个中。
依照本发明的可选特征，频率修改电路包括开关和整流器，并且频率修改电路布置为将开始时间和结束时间中的一个对准到转变，并且将开始时间和结束时间中的另一个对准到在非导通和导通状态之间切换的整流器。
这可以提供特别低的复杂性和有效的控制。特别地，在许多情景中，其可以允许向适当时间的自动化适配以减缓状态改变，诸如特别地向适当零交点的自动化适配。
响应于不同参数的开始和结束时间的对准可以提供附加的灵活性，并且特别地可以允许控制驱动信号的参数的更多灵活性，所述参数诸如特别地占空比。
依照本发明的可选特征，频率修改电路布置为通过在部分时间间隔期间使来自电感性阻抗的电流偏离电容性阻抗来减缓电容性阻抗的状态改变。
这可以提供特别有效的性能而同时允许便利的并且典型地低复杂性的实施。
依照本发明的可选特征，频率修改电路包括电流改道路径，其布置为使来自电感性谐振的电流偏离电容性阻抗，电流改道路径包括用于连接和断开电流改道路径的开关；并且频率修改电路布置为将开关的切换对准到时序信号。
这可以提供特别有效的性能而同时允许便利的并且典型地低复杂性的实施。
依照本发明的可选特征，频率修改电路包括以串联配置耦合的开关和整流器，并且频率修改电路布置为将开始时间和结束时间中的一个对准到转变，并且使开始时间和结束时间中的另一个同步到在非导通和导通状态之间切换的整流器。
这可以提供特别低复杂性和有效的控制。特别地，在许多情景中，其可以允许向适当时间的自动化适配以减缓状态改变，诸如特别地向适当零交点的自动化适配。
响应于不同参数的开始和结束时间的对准提供附加的灵活性，并且特别地可以允许控制驱动信号的参数的更多灵活性，所述参数诸如特别地占空比。
在许多实施例中，部分时间间隔的开始时间可以对准到从非导通向导通状态切换的整流器，并且结束时间由时序信号控制。
依照本发明的可选特征，电流改道路径的第一端耦合到电感性阻抗和电容性阻抗之间的会合点。
这可以提供特别有利的实施，其允许有效又便利的操作。在许多实施例中，该方案可以减少频率修改电路的复杂性，诸如特别地所要求的专用部件的数目。
依照本发明的可选特征，电流改道路径的第二端耦合到电压供应轨道。
这可以提供特别有利的实施，其允许有效又便利的操作。在许多实施例中，该方案可以减少频率修改电路的复杂性，诸如特别地所要求的专用部件的数目。在许多实施例中，其可以促进用于连接和断开电流改道路径的开关的驱动。
依照本发明的可选特征，驱动器包括生成驱动信号的切换桥；并且驱动器布置为同步时序信号的转变以与用于切换桥的开关的开关信号的转变重合。
这可以提供改进的性能和/或简化的实施。同步可以特别地将时序信号的转变与开关信号的转变进行时间对准，比方说例如在驱动信号的时间周期的1/50内。
依照本发明的可选特征，电流改道路径包括以串联配置耦合的开关和整流器，电流改道路径的第一端耦合到电感性阻抗和电容性阻抗之间的会合点，并且电流改道路径的第二端耦合到用于切换桥的接地供应轨道，并且功率发送器布置为将部分时间间隔的开始时间对准到整流器从非导通向导通状态切换的时间，并且将部分时间间隔的结束时间对准到切换桥的开关的切换。
这可以提供特别有利的性能和/或实施。
依照本发明的可选特征，频率修改电路布置为通过在部分时间间隔期间阻止从电容性阻抗向电感性阻抗的电流流动来减缓针对电感性阻抗的状态改变。
这可以提供特别有效的性能而同时允许便利的并且典型地低复杂性的实施。
依照本发明的可选特征，频率修改电路布置为通过在部分时间间隔期间阻挡从电容性阻抗向电感性阻抗的电流流动来减缓针对电感性阻抗的状态改变。
这可以提供特别有效的性能而同时允许便利的并且典型地低复杂性的实施。
根据本发明的另一个方面，提供了一种使用感应功率信号向功率接收器无线地提供功率的功率发送器的操作方法，功率发送器包括用于生成感应功率信号的谐振电路，谐振电路包括电容性阻抗和电感性阻抗；该方法包括：驱动器生成用于谐振电路的驱动信号，驱动信号具有操作频率；频率修改电路通过在驱动信号的至少一些循环的部分时间间隔内减缓针对电容性阻抗和电感性阻抗中的至少一个的状态改变来控制谐振电路的谐振频率，谐振频率的控制包括将部分时间间隔的开始时间和结束时间中的至少一个对准到时序信号的转变；以及驱动器进一步生成具有同步到驱动信号的转变的时序信号。
根据本发明的另一个方面，提供了一种无线功率传输系统，包括功率接收器以及布置为使用感应功率信号向功率接收器无线地提供功率的功率发送器；功率发送器包括：用于生成感应功率信号的谐振电路，谐振电路包括电容性阻抗和电感性阻抗；生成用于谐振电路的驱动信号的驱动器，驱动信号具有操作频率，并且生成具有同步到驱动信号的转变的时序信号；通过在驱动信号的至少多个循环中的每一个的部分时间间隔内减缓针对电容性阻抗和电感性阻抗中的至少一个的状态改变来控制谐振电路的谐振频率的频率修改电路，谐振频率的控制包括将部分时间间隔的开始时间和结束时间中的至少一个对准到时序信号的至少一些转变。
本发明的这些和其它方面、特征和优点将从此后描述的（多个）实施例显而易见并且参照此后描述的（多个）实施例来阐述。
附图说明
将仅通过示例的方式、参照附图来描述本发明的实施例，其中
图1图示了依照本发明的一些实施例的功率传输系统的元件的示例；
图2图示了依照本发明的一些实施例的功率传输系统的元件的示例；
图3图示了依照本发明的一些实施例的用于功率发送器的半桥逆变器的元件的示例；
图4图示了依照本发明的一些实施例的用于功率发送器的全桥逆变器的元件的示例；
图5图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的元件的示例；
图6图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的元件的示例；
图7图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的信号的示例；
图8图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的元件的示例；
图9图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的元件的示例；
图10图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的元件的示例；
图11图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的元件的示例；
图12图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的信号的示例；
图13图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的元件的示例；
图14图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的信号的示例；
图15图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的元件的示例；
图16图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的元件的示例；
图17图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的元件的示例；
图18图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的信号的示例；
图19图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的元件的示例；以及
图20和21图示了依照本发明的一些实施例的功率发送器的信号的示例。
具体实施方式
以下描述关注的是适用于利用功率传输方案的无线功率传输系统的本发明的实施例，所述功率传输方案诸如从qi规范已知。然而，将领会到，本发明不限于该应用，而是可以应用于许多其它的无线功率传输系统。
图1图示了依照本发明的一些实施例的功率传输系统的示例。功率传输系统包括功率发送器101，其包括（或者耦合到）发送器线圈/电感器103。系统还包括第一功率接收器105，其包括（或者耦合到）接收器线圈/电感器107。
系统提供了从功率发送器101向第一接收器105的无线感应功率传输。具体地，功率发送器101生成无线感应功率信号（还称为功率信号、功率传输信号或者感应功率信号），其作为磁通量而通过发送器线圈103传播。功率信号可以典型地具有大约100khz到大约200khz之间的频率。发送器线圈103和接收器线圈107松耦合，并且因而接收器线圈107拾取来自功率发送器101的功率信号（的至少部分）。因而，功率经由从发送器线圈103到接收器线圈107的无线感应耦合而从功率发送器101传输到功率接收器105。术语功率信号主要用于是指发送器线圈103和接收器线圈107之间的感应信号/磁场（磁通量信号），但是将领会到，等同地，其还可以视为并且用作对于提供给发送器线圈103或者由接收器线圈107拾取的电气信号的参考。
图2稍微更加详细地图示了图1的系统的具体示例的系统架构。在该示例中，功率发送器101的输出电路包括谐振槽（tank）或谐振电路201，谐振电路包括发送器电感器103（在图2中，出于清楚起见，将发送器电感器103示出在谐振电路201的外部，但是视为它的部分）。功率发送器101的谐振电路201还将称为主要谐振电路201。谐振电路201可以典型地是串联或并联谐振电路，并且可以特别地包括并联（或串联）耦合到发送器电感器103的谐振电容器。功率信号通过从驱动器203驱动输出谐振电路而生成，该驱动器203以适合的操作频率（典型地，在20-200khz频率范围中）生成驱动信号。
类似地，功率接收器105的输入电路包括谐振电路或谐振槽205，其包括接收器电感器107（在图2中，出于清楚起见，将接收器电感器107示出在谐振电路205的外部，但是视为它的部分）。功率接收器105的谐振电路205还将被称为辅助谐振电路205。辅助谐振电路205可以典型地是串联或并联谐振电路，并且可以特别地包括并联（或串联）耦合到接收器电感器107的谐振电容器。辅助谐振电路205耦合到功率转换器207，其将所接收的功率传输信号（即，由辅助谐振电路205提供的感生信号）转换成提供给外部负载209的功率（典型地，通过执行如技术人员公知的ac/dc转换）。典型地，两个谐振电路201,205具有彼此接近的谐振频率以便实现功率接收器105处的充足信号幅度。
负载可以例如是电池，并且功率供应可以是为了向电池充电。因而在一些实施例中，以下描述可以应用于实施向电池无线地充电的方法的情景。作为另一个示例，负载可以是设备，并且功率供应可以是为了向设备供电。因而在一些实施例中，以下描述可以应用于实施向设备无线地供电的方法的情景。
在系统中，主要谐振电路201的谐振电路201不是固定谐振电路，而是具有作为可变谐振频率的谐振频率的可变谐振电路。因而，谐振电路201的有效谐振频率可以被改变，例如通过改变谐振电路201的电感器和/或电容器的部件特性。
相应地，图2的系统采用可调谐/可适配/可变谐振电路以便提供附加功能性和/或改进的操作。具体地，可变谐振电路201的使用可以允许谐振电路201的谐振频率适配成对应于辅助谐振电路205的谐振频率。这样的适配可以提供改进的功率传输并且特别地可以提供改进的功率效率。
例如，此后称为主要谐振频率的主要谐振电路201的谐振频率可以被设置成足够类似于辅助谐振电路205的谐振频率（其此后称为辅助谐振频率），以便允许耦合以操作在所谓的谐振体制中。
当操作在该模式中时，系统可以在低耦合因子下并且以可接受的效率进行操作。功率发送器可以通过在接近于其谐振频率的频率下操作而实现该效率，在其谐振频率下，内部损耗最低。低耦合因子使得能够实现大得多的定位容差，或者关于手持设备的形状和尺寸的大得多的设计灵活度。因此，在谐振体制中的操作是有吸引力的。
在许多实施例中，特别有利的方案可以用于适配谐振电路201的有效谐振频率。在该方案中，针对谐振电路201的部件之一的动态改变针对循环的部分而临时地被减缓（包括潜在地完全停止）。该方案将在后面更加详细地描述。
图2的驱动器203生成变化的（并且典型地ac）电压驱动信号，其应用于谐振电容器（没有在图2中示出）和发送器线圈103。在其它实施例中，主要谐振电路201可以是串联谐振电路，并且电压驱动信号可以跨电容器和电感器被应用。在一些实施例中，驱动器203可以直接地（或者间接地）耦合到发送器线圈103并且电压驱动信号可以提供给发送器线圈103。
因而，在系统中，驱动器203生成驱动信号，其被馈送给主要谐振电路201/发送线圈103，从而使发送线圈103生成向功率接收器105提供功率的功率信号。
驱动器203生成馈送给发送器线圈103的电流和电压。驱动器203典型地是以逆变器形式的驱动电路，该逆变器从dc电压生成交变信号。驱动器203的输出典型地是开关桥，其通过开关桥的开关的适当切换而生成驱动信号。图3示出了半桥开关桥/逆变器。控制开关s1和s2使得它们绝不同时闭合。可替换地，在s2打开时s1闭合，并且在s1打开时s2闭合。开关以期望的频率打开和闭合，由此在输出处生成交变信号。典型地，逆变器的输出经由谐振电容器连接到发送器线圈。图4示出了全桥开关桥/逆变器。控制开关s1和s2使得它们绝不同时闭合。控制开关s3和s4使得它们绝不同时闭合。可替换地，在s2和s3打开时闭合s1和s4，并且然后在s1和s4打开时闭合s2和s3，由此在输出处创建方波信号。开关以期望的频率打开和闭合。
因而，驱动器203生成具有给定操作频率的驱动信号并且将该信号应用于主要谐振电路201。
在图1和2的系统中，提供了控制谐振频率的特别有利的方式。在该方案中，取决于驱动主要谐振电路201的驱动信号来控制主要谐振电路201，由此固有地允许操作频率和主要谐振频率自动地链接在一起。实际上，该方案允许操作频率和主要谐振频率自动地并且固有地基本上相同，使得系统可以简单地适配驱动信号的操作频率，其中有效的主要谐振频率自动地并且固有地适配成直接跟随。该方案可以特别地确保主要谐振电路201的有效谐振的每一个循环具有与驱动信号的对应循环的相同持续时间。此外，该方案允许以非常低的附加复杂性以及以非常低的控制开销来实现这一点。
图5图示了依照这样的方案的示例的功率发送器的元件。
在该示例中，功率发送器包括形成谐振电路的电感性阻抗和电容性阻抗。
在具体示例中，电感性阻抗直接对应于电感器，但是将领会到，在其它实施例中，电感性阻抗可以是任何一个端口/双端子元件，其至少具有部分电感性阻抗，即，其具有感抗分量，或者换言之，其具有带正虚部的复阻抗。因而，电感性阻抗可以是线性双端子电路或者（等同）部件，对于该电路或部件而言，端子处的电压至少部分地取决于通过该部件/电路的电流的导数。
类似地，在具体示例中，电容性阻抗直接对应于电容器，但是将领会到，在其它实施例中，电容性阻抗可以是任何一个端口/双端子元件，其至少具有部分的电容性阻抗，即，其具有容抗分量，或者换言之，其具有带负虚部的复阻抗。因而，电容性阻抗可以是线性双端子电路或（等同）部件，对于该电路或部件而言，端子处的通过该电路/部件的电流至少部分地取决于跨端子的电压的导数。
将领会到，在大多数实施例中，电感性和电容性阻抗的电阻部分将典型地小得多，并且相比于电抗分量通常可忽略。这将确保振荡相对未被抑制，即，其将提供谐振电路的相对高的q。
出于清楚和简洁起见，以下描述将关注的是，电感性阻抗是（理想）电感器501，以及特别地，图1和2的发送器线圈103，并且电容性阻抗是理想电容器503。然而，将领会到，对电感器501的任何引用可以在适当的情况下替换为对电感性阻抗或电抗的引用，并且对电容器503的任何引用在适当的情况下可以替换为对电容性阻抗或电抗的引用。出于简洁起见，电感器501和电容器503的对还将称为谐振部件。
电感器501和电容器503一起耦合在谐振配置中。在示例中，电感器501和电容器503以串联配置耦合，但是将领会到，在其它实施例中，它们可以以并联谐振配置耦合。
电感器501和电容器503将展现自然谐振频率，其对应于仅包括电感器501和电容器503的谐振电路的谐振频率。如所公知的，用于这样的电路的谐振频率是
然而，在图5的系统中，功率发送器还包括频率修改电路505，其布置为通过减缓针对电容器503和/或电感器501的状态改变而控制谐振电路的谐振频率。频率修改电路505可以视为谐振电路的部分（或者可以视为完全地或者部分地在它的外部）。还将领会到，尽管频率修改电路505在图5中示为串联耦合在电感器501和电容器503之间的单个双端子元件，但是这仅仅是示例，并且在其它实施例中将使用其它配置。例如，图5的示例中的频率修改电路505仅具有两个端子，但是将领会到，在其它实施例中，频率修改电路505可以具有更多端子并且可以连接到电路的其它部分，包括例如连接到用于驱动器的功率供给轨道。
频率修改电路505布置为通过减缓针对电感器501和电容器503中的一个或二者的状态改变来修改谐振频率。电感器501和电容器503的状态可以视为由用于部件的当前能量值来表示，并且特别地可以视为对应于电感器501的电流（
在由电容器和电感器形成的常规谐振电路中，谐振通过连续且周期性的相位改变而实现，相位改源自于电容器（其中能量存储为电场势能）和电感器（其中能量存储为磁场势能）之间的来回能量流动。这样的系统中的能量流动和状态改变的速度由电容器和电感器的值给定，并且这导致自然谐振频率
然而，在图5的系统中，不允许谐振电路简单地执行自由运转振荡，而是频率修改电路505在一些并且典型地所有循环的部分时间间隔期间减低针对于电感器501和电容器503中的至少一个的状态改变。
相对于仅包括电容器503和电感器501的自由运转谐振电路的状态改变，状态改变因而在部分时间间隔期间得以减缓。
特别地，状态改变通过阻止电容器503和电感器501之间的能量流动而减缓（通过减缓从电感器501向电容器503，从电容器503向电感器501，或者从电感器501向电容器503以及从电容器503向电感器501二者的能量流动）。在谐振电路中，对于一半谐振循环而言，正电流从电感器501流动到电容器503，并且对于另一半谐振循环而言，正电流从电容器503流动到电感器501。在许多实施例中，能量流动的减缓可以通过阻止在谐振部件之间流动的电流而实现。在许多实施例中，频率修改电路505可以布置为阻止从电感器501向电容器503的电流，例如通过引导电感器501的（一些或者全部）电流远离电容器503（包括潜在地引导负电流和正电流二者远离电容器503）。在其它实施例中，频率修改电路505可以布置为阻止从电容器503向电感器501的电流，例如通过在部分时间间隔期间从电感器501断开电容器503（由此还将跨电感器的电压设置成零，即对于电感器而言，电流和电流二者被设置成零）。
在这些示例中，谐振部件之间的电流流动因而在部分时间间隔期间减少或者甚至完全被防止。在该部分时间间隔期间，部件中的至少一个的状态改变将减缓或者完全停止。如果这在数个循环期间被执行，并且特别地在每一个循环期间被执行，则效果将是谐振电路将像操作于比针对自由运转谐振电路配置的自然谐振频率更低的频率下谐振那样发挥作用。该较低的频率将称为谐振电路的有效谐振频率。
频率修改电路505以该方式可以控制和调节有效谐振频率低于自然谐振频率。实际的有效谐振频率在图5的系统中通过频率修改电路505控制，频率修改电路505能够使部分时间间隔的时序/持续时间变化。因而，部分时间间隔越长，减缓状态改变的效果将越大，并且因而有效谐振频率将越低。
在图5的系统中，不是仅仅独立地控制频率修改电路505以提供期望的谐振频率。相反，频率修改电路505的操作与谐振电路201的驱动并且因而与功率传输系统的功率传输和一般操作紧密地集成。
具体地，在图5的系统中，驱动器203生成时序信号并且将它馈送给频率修改电路505。时序信号包括转变，其指示部分时间间隔应当何时开始、结束或二者（可以存在被忽略的其它转变）。频率修改电路505布置为将部分时间间隔对准到这些转变。转变典型地是信号参数中的改变，诸如典型地信号水平中的改变。然而，在一些情境中，转变可以是另一个信号参数中的改变，诸如例如信号或者信号的（部分）信号分量的相位或频率中的改变。
因而，时序信号的转变控制部分时间间隔的时序，并且特别地控制开始时间、结束时间、或者开始时间和结束时间二者。频率修改电路505因而从时序信号来设置部分时间间隔的开始和/或结束时间。典型地，时序信号是用于控制频率修改电路505的开关的开关信号，所述开关可以激活/去激活能量流动的阻止，即，其可以激活/去激活状态改变的减缓。时序信号可以包括转变，该转变可以由频率修改电路505检测并且由其使用以便直接地或者间接地控制用于切入和切出电流阻止的开关。频率修改电路505典型地通过基本上与对应的转变同时地切入或切出减缓而使开始或结束时间与转变对准（比方说在循环时间周期的1/50内）。
因而，在系统中，驱动器203控制部分时间间隔的时序的至少部分。此外，驱动器203布置为控制时序信号，使得它以及相应地部分时间间隔同步到驱动信号。具体地，驱动器包括同步器507，其生成时序信号并且使它时间同步到驱动信号。
具体地，如将利用之后的具体示例所描述的，开始和/或结束时间可以生成为具有到驱动信号的各个循环内的事件的时间的固定时间偏移。事件可以特别地是驱动信号越过信号水平阈值（诸如例如在零交点处），当极限值发生时（（在循环内的）局部或全局最大值或最小值），当转变发生时（例如，方形驱动信号的边沿），或者当开关电路的开关（诸如，对应于图3或4的示例的开关桥）切换时。因而，控制开始和/或结束时间以具有相对于这样的事件的时刻的固定时间偏移。相应地，如果循环中的事件的时序改变（例如，由于驱动信号的循环的频率/时间周期中的改变），则受控制的开始和/或停止时间将相应地改变。
在许多实施例中，可以控制开始和结束时间中的一个以具有关于生成驱动信号的开关电路的开关时间的固定时间偏移，而控制其它时间以具有相对于电容性阻抗503和电感性阻抗501中的至少一个的信号越过阈值的时刻的固定时间偏移。
例如，如随后将描述的，二极管和开关可以串联耦合并且用于引导电流远离电容性阻抗503（例如，通过短接电容性阻抗503，或者通过将电容性阻抗503和电感性阻抗501之间的连接短接到轨道电压（例如，为零））。在该布置中，开关可以打开使得当电容器之上（或者连接点的）电压越过对应于二极管的阈值时，其将开始导通。因而，开始时间由越过阈值的信号给定。然而，结束时间被确定成具有相对于针对生成驱动信号的全桥的开关的开关时间的固定时间偏移。因而，该时间直接地时间链接到驱动信号的生成。相应地，如果驱动信号的时间周期从一个循环向下一个增加，则频率修改电路505可以自动地适配于该改变——甚至在相同循环内。
因而，在许多实施例中，部分时间间隔的时序紧密链接到驱动信号。这种链接提供了谐振电路201的有效谐振与谐振电路201的驱动之间的紧密对应。驱动信号和时序信号的链接特别地允许谐振频率自动地锁定到与驱动信号的操作频率相同的频率。实际上，同步器507可以同步时序信号以及因而同步该部分时间间隔，使得谐振电路201的每一个循环时间与用于驱动信号的对应循环的循环时间相同。因而，通过驱动器控制部分时间间隔并且该控制是基于驱动信号的这种方案可以提供一种其中谐振频率总是与驱动信号相同的系统。实际上，甚至可以将每一个个体的循环时间的个体的时间周期控制成相同。
该方案不仅允许低复杂性，并且例如不要求谐振电路201的任何信号的任何测量或检测（诸如电感器或电容器电流或电压），而且还可以自动地保证频率是同样的。
该方案可以提供数个优点。特别地，其可以减少并且在许多实施例中防止互调制。其还可以在许多实施例中提供改进的功率传输，并且特别地可以改进功率传输效率。典型地，功率传输效率增加，主要谐振频率，辅助谐振频率和驱动信号的操作频率就越接近彼此。所描述的方案允许操作频率和主要谐振频率紧密地并且自动化地链接在一起，而同时允许它们变化成匹配辅助谐振频率。相应地，仅可以应用驱动信号向辅助谐振频率的适配，其中主要谐振频率还自动化地设置。
图6图示了图5的功率发送器的示例，其中频率修改电路505布置成减缓电容器503的状态改变。在示例中，频率修改电路505布置成在部分时间间隔期间使来自电感器501的电流偏离电容器503。改道通过开关601实现，开关601与电容器503并联耦合并且布置成将其短接。因而，频率修改电路505可以由可控开关实施。
在示例中，开关601在部分时间间隔期间闭合。开关601的打开和闭合通过驱动器203生成的时序信号的转变来控制并且相应地同步到开关信号。当开关闭合时，流过电感器501并且原本将使电容器503充电或放电的电流替代地改道通过开关601。因而，通过短接电容器503，电流绕过电容器503并且相应地不为电容器充电。在示例中，开关601布置为在对应于跨电容器503的电压为零的时刻闭合。在该时间处，存在通过电感器501的大幅电流（实际上，电流将处于最大水平）。然而，通过短接开关，该电流不再流过电容器503，而是将替代地流过开关601。相应地，电容器503的短接确保了电压维持在零处，即，电容器503的状态保持恒定。
应当指出，开关601相应地形成电流改道路径，其可以使来自电容器503的正电流和负电流二者改道。
在某一持续时间之后，即，在部分时间间隔的结束处，开关再次打开，由此导致流过电感器的电流现在流入电容器503（或从电容器503流出）。作为结果，电容器503开始充电，并且电容器电压相应地改变。这将导致如从电感器“看到”的电容器503的有效电容增加并且因而导致谐振频率减少。所得到的有效谐振频率将取决于具有增加的持续时间的部分时间间隔的时序，从而导致减少的有效谐振频率。
具体地，通过针对驱动信号的周期的部分而短接电容器，有效电容将增加。
为了说明该效果，可以考虑电容器c1，其在时间t2内以平均电流
替代地考虑另一个电容器c2，其具有比c1小的值，但是从0到t1被短接并且在从t1到t2的时间间隔中充电，该电容器以相同的平均电流
如果
换言之，尽管电容器c2在值上更小，但是在时间t2处，两个电容器都充电至相同电压。在时间t2处，电容器c2使电感器暴露于与电容器c1相同的电压。因而，短接的效果是增加如由电感器“看到”的电容器的有效（或表观）电容。
图6的电路中的信号的示例在图7中提供。在示例中，电感器501的电感是lp=200uh，并且电容器503的电容是cp=8.2nf，从而导致以下自然谐振频率：
在示例中，上部曲线示出驱动信号。
如可以看到的，对于每一个循环，开关601布置为在第一部分时间间隔期间（对于电容器电压的正零交点）和第二部分时间间隔期间（对于电容器电压的负零交点）短接电容器503。在每一个部分时间间隔中，电压因而在大概1μs内保持恒定。在该时间期间，电容器503的电压没有改变。类似地，由于电感器501没有暴露于电压，通过电感器501的电流也几乎没有改变（其大体恒定在最大值处）。
如可以看到，有效谐振频率降低，并且实际上在示例中，实现了大约102khz的有效谐振频率。
准确的有效谐振频率可以简单地通过调节部分时间间隔的持续时间来设置。持续时间越长，频率越低。
另外，可以看出，如果驱动信号脉冲之间的持续时间保持恒定，则驱动信号的操作频率可以通过驱动信号脉冲的持续时间改变而改变。然而，这将直接地导致时序信号的右边沿以相同方式改变，并且通过保持时序信号的左边沿耦合到电容器的零交点，其导致部分时间间隔对应地改变。相应地，谐振频率将直接地跟随驱动信号操作频率并且将固有地相同。
图8图示了图5的系统的另一个实施例。在该示例中，频率修改电路布置为通过在部分时间间隔期间阻止从电容性阻抗向电感性阻抗的电流流动（并且具体地电流流动的改变的速率）或者等同地通过减少由电容器在电感性电容之上强加的电压来减缓针对电感性阻抗的状态改变。具体地，在示例中，频率修改电路布置成通过在部分时间间隔期间阻挡从电容性阻抗向电感性阻抗的电流流动或者等同地通过将电感器电压设置成零来减缓针对电感性阻抗的状态改变。
在示例中，从电容器503向电感器501的电流通过与电感器501串联的开关801来阻挡。在示例中，驱动器203布置成在谐振循环的部分时间内有效地断开电容器503和电感器501之间的耦合。驱动器203将开关801同步到驱动信号，并且原则上如针对图6的示例所描述的那样进行操作。实际上，在图6的示例中，开关601布置成借助于将通过电容器503的电流控制成零而使跨电容器503的电压冻结在零处。在图8的示例中，开关801布置成通过从电容器503断开电感器501并且因此移除电容器的电压在电感器上的影响而使通过电感器501的电流冻结在零处。因而，两个方案与以下考虑等同：电容器和电感器的操作在电流和电压的角色调换时相同。实际上，图7的信号还可以应用于图8的示例，如果用于电感器电流和电容器电压的曲线分别与电容器电压和电感器电流调换的话。
还应当指出，在所提供的示例中，电容器503和电感器501二者的状态改变在部分时间间隔期间减缓或者基本上冻结。实际上，在图6的示例中，在部分时间间隔期间，没有电流到达电容器503，并且电压恒定在零处。然而，因而还将跨电感器501的电压设置成零，并且因而电感器电流基本上恒定，即，基本上不存在针对电感器501的状态改变。类似地，在图8的示例中，在部分时间间隔期间，没有电流可以从电容器503流动，并且相应地，跨电容器503的电压将基本上恒定，即基本上不存在针对电容器501的状态改变。
在之前的示例中，部分时间间隔的起始已经与相应地电感器电压和电容器电流的零交点同步（并且特别地对准到它）。特别地，部分时间间隔的开始时间与相应地电容器电压和电感器电流的零交点对准。当电容器503和电感器501之间的电流流动在部分时间间隔期间完全减少成零时，这提供了特别的优点。然而，将领会到，在一些实施例中，可以使用电流流动中的更为逐步的减少。
将领会到，状态改变的减缓以及电容器503和电感器501之间的能量流动的减缓可以通过减少而不是完全防止谐振部件之间的电流流动来实现。减少的电流可以例如通过电流调控电路来实现，电流调控电路例如可以由微控制器实时地控制。
然而，作为另一个示例，减少可以例如通过在部分时间间隔期间包括附加的电容器或电感器而实现。例如，在图9的示例中，将附加的电流减少电容器901插入成与图6的开关串联。在部分时间间隔期间，开关601没有短接电容器503，而是并联插入电流减少电容器901。这导致在部分时间间隔期间到电容器503的电流（作为流到电流减少电容器901中的电流的一部分）减少，由此减少电容器503的状态改变以及因此电容器503强加于电感器上的电压。（电流减少电容器901与电容器503一起充电和放电）。
电感器501的对应示例在图10中示出。在该示例中，电流减少电感器1001与电感器501串联地插入，并且开关1003与电流减少电感器1001并联耦合。在该示例中，开关1003在部分时间间隔期间打开，从而导致有效电感增加。相应地，在部分时间间隔期间，通过电感器的电流改变得以减少（因为电容器503强加的电压现在划分在电感器501和1001之上，并且所以电容器503强加于电感器501上的所得电压减少）。在部分时间间隔的结束处，开关103闭合，由此短接电流减少电感器1001。
在下文中，将进一步参照其中驱动器203包括用于生成驱动信号的切换桥/逆变器的系统来描述系统的操作。切换桥可以特别地是对应于图3和4的示例的半桥或全桥。
在示例中，驱动器203此外生成时序信号以具有直接控制部分时间间隔的转变。具体地，该信号生成为具有转变，该转变发生在对应于（并且典型地基本上是同样的，比方说在循环时间的1/50内）部分时间间隔的开始时间的时间处，发生在对应于（并且典型地基本上是同样的，比方说在循环时间的1/50内）部分时间间隔的结束时间的时间处，或者发生在对应于（并且典型地基本上是同样的，比方说在循环时间的1/50内）部分时间间隔的开始时间和结束时间的时间二者处。
此外，在示例中，驱动器203布置成将时序信号同步到控制开关桥的开关的开关信号中的一个（或多个）。因而，因为通过开关桥中的开关的切换而生成驱动信号，所以时序信号以及因而部分时间间隔到开关信号的同步还提供了向驱动信号的同步。
图11示出了图1和2的感应功率传输系统的示例的元件的电气模型的示例。
主要谐振电路201由部件cp和lp（对应于电容器503和电感器501）表示。驱动器由vp表示，并且由开关m1-m4形成开关桥，在具体示例中开关m1-m4是fet。辅助谐振电路205由部件cs，ls表示。电容器cd在1mhz处创建谐振，这使得功率发送器能够使用可移动线圈来定位功率接收器（例如，依照在qi无线功率规范（版本1.0）中描述的原理）。电容器cm和开关sm表示功率接收器105的负载调制。二极管d7到d10以及c1和r1表示功率接收器105的负载（其中二极管提供整流）。
在示例中，当开关s1以适当的占空比打开和闭合时，有效电容变得大于其自身上的电容器503（cp）的电容。如果期望功率发送器的有效谐振频率低于自然谐振频率，则开关s1在跨cp的电压刚好从负向正经过零电压和/或反之亦然之后的一短时间段内闭合。这在图12中图示，其首先示出控制开关s的驱动信号和时序信号，然后是通过电感器501的电流，并且最后是跨电容器的电压（对应于图7）。具有分别为93khz和10%的频率f0和占空比d的驱动信号被应用至谐振电路，即驱动信号具有93khz的操作频率。在示例中，谐振槽的自然谐振频率fn是100khz。相应地，跨谐振电路的电压（标示为v（左，右））对于自由运转谐振电路而言应当落后于电流ip(t)，这意味着其是处于电容性模式操作中。然而，在图11的系统中，开关s1短接电容器cp使得电压v（左，右）和电流ip(t)的第一谐波同相，这意味着功率发送器谐振操作。因而，该谐振通过经由以适当的占空比闭合开关s1而刚好在电压v(cp)的零交点的事件之后禁止跨电容器cp的电压的增加（或降低）而实现。这有效地使来自电感器的电流偏离电容器cp。
在许多实施例中将比图11的示例更加实际的方案的示例在图13中提供。在图13的示例中，实现了图11的时序的简化，其可以提供附加的灵活性。
在图13的示例中，开关由两个电流改道路径替换，其中一个提供针对在一个方向上流动的电流的短接，并且一个用于在另一个方向上流动的电流。在示例中，每一个电流改道路径包括整流器（具体地，二极管），其确保电流仅在针对该路径的一个方向上流动。
在该示例中，通过谐振槽的正电流现在由d6/m6分流，并且负电流由d5/m5分流。二极管d5和d6防止m5和m6的本体二极管导通。开关/fetm6由精确地与开关/fetm4相同的信号所控制，即，在示例中，用于控制部分时间间隔的时序的开关信号精确地与用于开关桥的开关之一的开关信号相同。实际上，部分时间间隔的开始和结束时间中的至少一个不仅与生成驱动信号的切换桥的开关之一的切换同步，而且还与它重合。
实际上，当开关m4导通时，电压v(cp)从负谐振到正。当该电压变为正时，二极管d6开始立即导通，因为开关m6已经处于开启状态。以该方式，通过的电流ip(t)，自然地从电容器cp朝着d6/m6换向，而不需要复杂的时序控制。这进一步在图14中图示。
类似的情况对于m5/d5的第二路径而发生。实际上，在该示例中，用于开关m5的控制开关信号直接生成为与m3的切换重合。
在示例中，电流改道路径（d5/m5和d6/m6）中的每一个相应地包括开关和整流器二者。这允许部分时间间隔的更灵活的时序。
具体地，开关和整流器二者的使用允许功率发送器将部分时间间隔的开始时间和结束时间中的一个对准到时序信号中的转变，而另一个自动地通过整流器生成，即，其通过在导通和非导通状态之间切换的整流器来确定。
在图13的示例中，开关可以在电容器的电压为负时的时间期间切换到导通状态中。然而，由于二极管d6的缘故，d6/m6的电流改道路径没有传导任何电流并且因而没有使来自电容器503的任何（负或正）电流改道。因而，开关m6的接通的精确时序是不重要的，因为这不构成其中电流改道离开的部分时间间隔的开头。
然而，在跨电容器503的电压的零交点之后很短的时间，二极管d6将开始导通（一旦电压足够高以提供充足的前向偏置）。因而，当二极管d6从非导通向导通状态切换时，电流改道路径开始使来自电感器501的电流偏离电容器503。因而，部分时间间隔的起始由从非导通向导通状态切换的二极管来控制并且不依赖于开关m6何时切换。因而，部分时间间隔的开始时间可以不对准到时序信号。
电流改道路径将继续使电流改道，直至开关m6切换到打开状态（只要存在二极管d6的正向方向上从电感器流动的电流）。因而，部分时间间隔的结束时间与时序信号的转变对准，并且因而与针对开关m4的开关信号的转变对准。
相应地，在图13的示例中，并且如由图14所图示，功率发送器布置成将部分时间间隔的开始时间对准到从非导通向导通状态切换的整流器（二极管d6），而将结束时间对准到时序信号中的转变，并且因而对准到开关信号中的转变。实际上，相同开关信号可以用于电流改道路径的开关和用于开关桥的开关二者。
将领会到，在其它实施例中，可以例如应用相同原理以便响应于整流器切换导通状态而控制部分时间间隔的结束，包括潜在地在整流器从导通向非导通状态切换时结束部分时间间隔。当采用阻挡到电感器的电流时，例如替代于使来自电容器的电流改道，这样的实施例如可以是有用的。
该方案具有数个特别的优点。实际上，其允许部分时间间隔的起始向电容器电压和/或电感器电流的零交点的自动化同步。因而，它使部分时间间隔的起始自动化地对准到部件可以容易地被短接或者断开时的时间，由此允许较低复杂性的实施例。
另一个显著的优点在于，其在生成用于开关桥的开关信号和驱动信号方面提供附加的灵活性。具体地，因为部分时间间隔仅同步到开关信号的一个边沿，所以另一个边沿可以（在合理的范围内）自由地变化。这特别地允许占空比变化，并且因而允许驱动器动态地改变所生成的功率传输信号的功率水平，而没有改变例如信号的幅度水平或操作频率。
实际上，方案允许驱动信号的简化得多的生成。具体地，代替于仅在其中驱动信号是有效（即，如在图14的第一曲线中）的相对短的时间间隔期间接通开关桥的对应开关（分别地，m1/m4和m2/m3），所有开关可以通过具有50%占空比的基本上方波信号而操作。驱动信号的占空比然后可以由这些驱动信号之间的相对相位差来生成。然而，因为仅一个边沿控制该部分时间间隔的时序，所以这不会影响部分时间间隔。
此外，该方案仍然确保第一功率接收器105和操作频率固有地以相同值锁定在一起。具体地，这源自于以下事实：谐振电路201的振荡有效地针对驱动信号的每一个循环而重启。
应当指出，在图13的示例中，系统中的电压水平典型地要求通过高电压电平移位器来驱动控制部分时间间隔的开关（即，开关m5和m6），高电压电平移位器典型地由两个额外的脉冲变压器变换器来实施。
然而，这可以在图15的系统中部分地避免（特别地，可以针对开关m6而避免高电压电平移位器）。在该示例中，两个电流改道路径耦合在针对切换桥的电源的功率轨道与电感器501和电容器503的会合点之间。
图15的系统的操作类似于图13的示例，并且简单地提供回到电源的不同路径以使电流改道。然而，重要的差异在于，开关m5和m6分别引至逆变器的电压轨和接地，即，引至固定电压。这可以基本上促进开关的驱动，例如当这些实现为mosfet时。在示例中，开关m6可以通过直接由与m4相同的开关信号驱动的mosfet而实施。然而，实施m5的mosfet仍然将要求脉冲变换器，因为该mosfet的源极的电压将具有负电压值。
图16图示了图15的系统的修改。在该示例中，至电压轨道的电流改道路径，即包括d5/m5的电流改道路径，已经完全移除。尽管该系统仅针对一半零交点（即，每一循环仅一个零交点）引入部分时间间隔，但是已经发现其提供有效谐振频率的有效调节。
因而，在图16的系统中，电流改道路径包括以串联配置耦合的开关和整流器，并且其中电流改道路径的一端耦合到电感器和电容器之间的会合点，并且电流改道路径的另一端耦合到切换桥的接地供给轨道。在系统中，并且整流器将部分时间间隔的开始时间对准到整流器从非导通向导通状态切换时的时间，而将部分时间间隔的结束时间对准到切换桥的开关m4的切换。
该方案允许用于适配功率发送器的谐振频率使得其与驱动信号匹配的非常低复杂性的方案。该方案可以特别地提供一种其中驱动信号的频率总是与主要谐振电路的谐振频率相同并且反之亦然的自动化系统。
为了说明操作频率和主要谐振频率的锁定，可以考虑图17的系统。该示例图示了驱动器203驱动包括电感器501（l）和电容器503（c）的谐振电路。如果驱动器向谐振电路应用阶跃电压，则其开始在公知的谐振频率
如果驱动器203应用与谐振频率相等的频率的信号，则振荡可以无限地维持，甚至是阻尼存在的情况下。在该情况下，非常高的电流可以运行通过电路。然而，如果驱动器203应用与谐振频率不同的频率的信号，则系统将不会非常好地“摇摆”，从而导致低得多的电流运行通过电路。事实上，在后一种情况下，电路中的电流和电压信号将包含两个频率，也就是驱动频率和谐振频率，其中谐振频率将以谐振槽电路的较高q因子而更为突显。电流和电压信号中的两个频率引起其幅度中的拍频——这有时候还（不正确地）称为两个频率之间的互调制。在依赖于幅度调制——如通过系统的功率接收侧上的负载调制所实现——的无线功率传输系统中，这可使得难以得到可靠的通信，如果不是不可能的话。因此，如果在某些情况下使系统在与谐振频率相等的频率下操作并不是必要的，则这是有利的。
通过在谐振频率下的振荡的循环完成之后闭合开关sw1或sw2，将抑制该频率下的进一步振荡。换言之，电路中的电流和电压信号的改变状态将减缓——在该示例中，减缓到零。在驱动信号的下一循环的开始处再次打开开关使谐振频率下的振荡重新开始，就像第一次应用驱动信号那样。这意味着电流信号或电压信号的相位重置成与驱动信号的相位匹配。换言之，电路中的循环的频率变得有效地等于驱动频率——但是它们不再具有正弦形状。在图18中，左手侧示出了针对在电流的负向正零交点处闭合sw1的所得波形，并且右手侧的图示出了针对在电压的负向正零交点处闭合sw2的所得波形。所绘制的波形表示电流；虚波形表示电压；并且点线表示驱动信号——在该情况下为方波。
应当指出，取决于驱动频率和谐振频率之间的差异，系统还可以工作成通过每几个循环操作（多个）开关一次而有效地抑制电流和电压信号中的差拍，这与每个循环一次相对。例如，如果驱动频率逼近谐振频率，则差拍的频率增加并且所得到的幅度中的改变需要多个循环以累积。在该情况下，每几个循环重置相位足以将针对基于负载调制的通信的灵敏度保持在充足的水平上，而同时减少系统中的潜在损耗，所述损耗可能源自于操作（多个）开关。
使得开关的操作同步化可以以许多方式实现，诸如例如之前针对各种不同实施例所述的那样。打开开关最容易与方波或脉冲波驱动信号的边沿——例如，上升沿——同步。对于闭合开关，可以向槽电路添加测量系统，其在电流或电压信号的负向正零交点上触发。本领域中的技术人员将能够设计执行该功能性的许多类型的电路。
在包括驱动并联的多个槽电路的单个驱动器的无线功率系统的情况下，这是实现功率接收器的较大（横向）定位容差的有利实施方式，难以——如果不是不可能的话——在谐振频率下操作系统。原因是由于用于实施无线功率系统的部件中的电感和电容值中的自然扩展的缘故，每一个谐振槽电路典型地具有不同的谐振频率。通过限制每一个谐振槽电路的q因子，谐振频率处的电流和电压信号分量可以相对于驱动频率下的信号分量而保持为小的。这保持幅度上的差拍受控制中，使得基于幅度调制的通信仍是可能的。然而，该方案的缺点在于，低q因子要求相对高的耦合以便使功率传输的效率保持达到要求的水平。换言之，低q因子不准许系统的功率发送和接收部分之间的大距离。
通过抑制如上文所述的自由运转振荡，系统中的各种频率——驱动频率以及多个谐振槽电路的不同谐振频率——之间的差拍可以保持在控制中，从而使得能够借助于幅度调制进行通信。换言之，变得可能的是实现基于多线圈或阵列的高q功率发送器，该功率发送器能够对来自被定位在大得多的距离处的功率接收器的通信进行幅度解调制。
发明人已经认识到，在使用负载调制时，将这些频率紧密地锁定在一起可以特别地提供改进的通信性能。
在许多实施例中，功率发送器101可以布置为从功率接收器105接收数据消息。具体地，功率发送器101可以布置为对无线感应功率信号的负载调制进行解调制以便确定从功率接收器105发送的对应数据。
在物理层，从功率接收器105到功率发送器101的通信信道通过使用无线感应功率信号作为通信载体而被实施。功率接收器105通过对接收器线圈107的负载进行调制来发送数据消息。功率接收器105可以例如通过连接和断开并联耦合到接收线圈107的电容器来完成这一点，由此改变谐振，以及因而功率接收器105的负载特性。这些改变导致功率传送器侧处的功率信号中的对应变化，以及具体地发送器电感器103的电流和电压中的变化。这些改变由功率发送器101直接地或者间接地检测并且用于对来自功率接收器105的负载调制数据进行解调制。
具体地，负载调制可以例如通过驱动信号电流/电压的幅度和/或相位中的改变，通过发送器线圈103的电流/电压中的改变，和/或通过谐振电路的电流/电压的改变来检测。作为另一个示例，负载调制可以通过至驱动器203（具体地，至逆变器/开关桥）的电力供应的电流中的改变来检测。
功率接收器105可以相应地将数据负载调制到功率信号上，功率发送器101然后可以对功率信号进行解调制。该方案可以例如对应于在“系统描述,无线功率传输,卷i:低功率,部分1:接口定义,版本1.02010年7月,由无线功率联盟发布”中针对qi所描述的那个方案（特别地章节6：通信接口（或者在规范的随后版本中），其经由http://wrwrw.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.html可获得，其还称为qi无线功率规范。
负载调制具体地用于适配功率传输，并且特别地实施功率控制回路，该功率控制回路基于从功率接收器105接收的功率控制消息来连续地适配所发送的功率水平。功率控制消息通过负载调制被传送。
所描述的其中操作频率和主要谐振频率自动相同的方案可以在许多实施例中提供大幅改进的性能。实际上，发明人已经认识到，可以通过链接这些频率而实现大幅减少的互调制。
可以通过考虑一些实际的示例来说明效果和实现。具体地，可以考虑图19的等同电路。
图19的图表示图1和2的感应功率传输系统的简单电气模型。
主要谐振电路201由部件cp、rcp、rlp和lp表示，其中电阻器表示损耗。驱动器由vp和ri表示。辅助谐振电路205由部件cs、rcs、rls和ls表示，其中电阻器表示损耗。电容器cd（其中电阻器rcd表示损耗）创建1mhz处的谐振，其使得功率发送器能够使用可移动线圈来定位功率接收器。电容器cm（其中电阻器rcm表示损耗）和开关sm表示功率接收器105的负载调制。二极管d7-d10以及cl和rl表示功率接收器105的负载（其中二极管提供整流）。
已经针对qi无线功率传输系统的典型值模拟了电路。在这样的系统中，主要谐振频率处于间隔
在示例中，驱动信号的操作频率f0和占空比
已经利用以下示例性值来分析电路：
图20图示了针对以下参数的模拟结果：
前两个曲线图示了通过发送器线圈103（lp）的电流，其中第二曲线图示了放大视图。最下面的曲线示出了通过功率接收器的负载调制（具体地，用于开关sm的开关信号）。
如可以看到的，当首先接通功率信号时，振荡发生。本质上，功率发送器类似于欠阻尼谐振电路进行操作。实际上，振荡可以视为驱动信号和主要谐振电路201之间的互调制效应。因而，振荡表示具有频率
在示例中，负载调制在t=2.25ms处开始，其中示例提供了对应于具有调制时钟频率
图21图示了针对以下参数的模拟结果：
因而，在该示例中，操作频率和主要谐振频率设置成相同值。
如可以看出的，这有效地移除振荡。实际上，电路仍然可以视为对应于欠阻尼谐振电路，但是不存在互调制效应。作为结果，可以大幅促进数据的解调制，并且可以执行可靠得多的解调制。
因而，如所图示的，通过确保操作频率和主要谐振频率相同，可以实现负载调制的改进的解调制。
将领会到的是，为了清楚起见，以上描述已经参照不同功能的电路、单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，明显的是，在不脱离本发明的情况下，可以使用不同功能的电路、单元或处理器之间的功能性的任何适当的分配。例如，被说明将由分离的处理器或控制器执行的功能性可以由同一处理器或控制器执行。因此，对具体的功能的单元或电路的参考将仅被看作对适当的构件的参考，所述适当的构件用于提供描述的功能性而不是指示严格的逻辑的或者物理的结构或组织。
可以以任何适当的形式（包括硬件、软件、固件或者它们的任何的组合）来实施本发明。可选地，本发明可至少部分地被实施为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件，本发明的实施例的元件和部件在物理上、功能上以及逻辑上可以任何适当的方式被实施。实际上，功能性可以在单个的单元中、多个单元中被实施或者作为其它功能单元的部分。同样地，本发明可以在单个的单元中被实施或者在物理上和功能上可以分布在不同的单元、电路和处理器之间。
尽管已经结合一些实施例描述了本发明，但是其不是意在被限制为本文阐述的具体的形式。相反，本发明的范围仅由所附的权利要求限定。附加地，尽管特征可能似乎是连同特定的实施例被描述，但是本领域技术人员将认识到所描述的实施例的各种特征可以根据本发明被组合。在权利要求中，术语包括不排除其它元件或步骤的存在。
而且，尽管被个体地列出，但是多个构件、元件、电路或方法步骤可以通过例如单个的电路、单元或处理器来实施。附加地，尽管个体的特征可被包括在不同的权利要求中，但是这些特征也许可有利地被组合，并且不同权利要求中的包括不暗示特征的组合不是可行的和/或有利的。同样，一个种类的权利要求中的特征的包括不暗示对该种类的限制而是指示特征可等同地如合适地适用于其它的权利要求种类。而且，权利要求中的特征的次序不暗示特征必须以其工作的任何具体的次序，并且特别是方法权利要求中的各步骤的次序不暗示这些步骤必须以该次序被执行。相反，可以以任何适当的次序执行这些步骤。另外，单数形式的引用不排除多个。因而，对“一”、“一个”、“第一”、“第二”等的引用不排除多个。权利要求中的附图标记仅仅被提供作为澄清示例，不应被解释为以任何方式限制权利要求的范围。
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