电压发生装置及包括该电压发生装置的无线功率发送装置的制作方法

本发明涉及一种电压发生装置及包括该电压发生装置的无线功率发送装置。

背景技术：

无线功率传输(wirelesspowertransfer)技术中通过线圈以无线的方式发送功率并接收以无线的方式发送的功率，其被广泛地应用于智能手机等多种通信设备和多种家电设备的充电器领域中，并且日后可能应用到电动汽车等，所以该技术的应用范围非常广。在无线功率传输技术领域中，为了提高充电效率而进行着多种尝试。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国公开专利公报第2014-0060866号

技术实现要素：

根据本发明的一实施例，旨在提供如下的用于发送无线功率的电压发生装置，能够提高充电效率并降低制造成本。

根据本发明的一实施例，旨在提供如下的包括用于发送无线功率的电压发生装置的无线功率发送装置，能够提高充电效率并降低制造成本。

根据本发明的一实施例的电压发生装置包括：第一电压发生部，利用输入电源而生成第一偏置电压，并生成具有所述第一偏置电压的正弦波形态的第一电压；第二电压发生部，利用所述输入电源而生成第二偏置电压，并生成具有所述第二偏置电压且与所述第一电压之间的相位差为180度的正弦波形态的第二电压。

根据本发明的一实施例的无线功率发送装置包括电压发生装置和送电部，所述电压发生装置包括：第一电压发生部，利用输入电源而生成第一偏置电压，并生成具有所述第一偏置电压的正弦波形态的第一电压；第二电压发生部，利用所述输入电源而生成第二偏置电压，并生成具有所述第二偏置电压且与所述第一电压之间的相位差为180度的正弦波形态的第二电压，所述送电部得到所述第一电压和所述第二电压的施加，并以无线方式发送功率。

根据本发明的一实施例的电压发生装置及包括该电压发生装置的无线功率发送装置可以提高充电效率并降低制造成本。

附图说明

图1概略地示出根据本发明的一实施例的包括电压发生装置的无线功率发送装置。

图2概略地示出根据本发明的一实施例的包括电压发生装置的无线功率发送装置。

图3是用于说明根据本发明的一实施例的电压发生装置的操作的操作时序图。

符号说明

10、11：电压发生装置20、21：送电部

110、111：第一电压发生部120、121：第二电压发生部

130、131：控制部

具体实施方式

以下，参照附图而对根据本发明的一实施例的电压发生装置及包括该装置的无线功率发送装置进行说明。

图1概略地示出根据本发明的一实施例的包括电压发生装置的无线功率发送装置，根据本发明的一实施的无线功率发送装置可以包括电压发生装置10和送电部20。并且，根据本发明的一实施例的电压发生装置10可以包括：第一电压发生部110、第二电压发生部120和控制部130。

电压发生装置10利用从外部输入的输入电源vin而生成偏置电压，并输出具有所述偏置电压的第一电压vt1，以及具有与所述第一电压vt1实质上相同的偏置电压且与所述第一电压vt1的相位差为180度的第二电压vt2。

第一电压发生部110响应于第一控制信号c_s1和第二控制信号c_s2而将输入电源vin转换成具有第一偏置电压的第一电压vt1并输出。第一电压发生部110包括：第一电感器l1，连接到施加输入电源vin的端子和第一节点n1之间；第一开关元件s1，连接到第一节点n1和输出第一电压vt1的第一输出端子之间；第二开关元件s2，连接到第一节点n1和接地端之间；以及第一电容器c1，连接到第一输出端子和接地端之间。第一开关元件s1响应于第一控制信号c_s1而接通/断开(on/off)，第二开关元件s2响应于第二控制信号c_s2而接通/断开。即，第一电压发生部110借助于开关元件的开关操作而将输入电源vin升压而生成第一偏置电压，并输出具有第一偏置电压的正弦波形态的第一电压vt1。换言之，第一电压发生部110与升压转换器类似地进行工作而利用输入电源vin生成第一偏置电压，并与逆变器类似地进行工作而输出具有第一振幅和第一频率的正弦波形态的第一电压vt1。第一振幅和第一频率可以根据第一控制信号c_s1和第二控制信号c_s2的负荷系数和频率而确定。

第二电压发生部120响应于第三控制信号c_s3和第四控制信号c_s4而将输入电源vin转换成具有第二偏置电压且与所述第一电压vt1的相位差为180度的第二电压vt2并输出。第二偏置电压可以具有与第一偏置电压实质上相同的大小。第二电压发生部120包括：第二电感器l2，连接到施加输入电源vin的端子和第二节点n2之间；第三开关元件s3，连接到第二节点n2和输出第二电压vt2的第二输出端子之间；第四开关元件s4，连接到第二节点n2和接地端之间；以及第二电容器c2，连接到第二输出端子和接地端之间。第三开关元件s3响应于第三控制信号c_s3而接通/断开，第四开关元件s4响应于第四控制信号c_s4而接通/断开。即，第二电压发生部120借助于开关元件的开关操作而将输入电源vin升压而生成第二偏置电压，并输出具有第二偏置电压的正弦波形态的第二电压vt2。换言之，第二电压发生部120与升压转换器类似地进行工作而利用输入电源vin生成第二偏置电压，并与逆变器类似地进行工作而输出具有第二振幅和第二频率的正弦波形态的第一电压vt2。第二振幅和第二频率可以根据第三控制信号c_s3和第四控制信号c_s4的负荷系数和频率而确定，且可以分别与第一振幅和第一频率实质上相同。

控制部130输出第一控制信号c_s1、第二控制信号c_s2、第三控制信号c_s3和第四控制信号c_s4。当无线功率接收装置靠近无线功率发送装置1时，控制部130可以输出用于输出第一电压vt1和第二电压vt2的第一控制信号c_s1、第二控制信号c_s2、第三控制信号c_s3和第四控制信号c_s4。为此，控制部130可以得到第一电压vt1和第二电压vt2的反馈。并且，为了决定第一偏置电压和第二偏置电压的大小、第一电压vt1和第二电压vt2分别的振幅和频率，控制部130可以从外部输入信号。来自外部的所述信号可以是从无线功率接收装置输入的信号。

控制部130作为计算设备，可包括至少一个处理单元和存储器，且可以由预定的逻辑电路实现。其中，处理单元例如可以包括：中央处理装置、微处理器、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit,asic)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearrays，fpga)等，并且可以具有多个核。存储器可以是易失性存储器(例如，ram等)、非易失性存储器(例如，rom、闪存等)或它们的组合。并且，控制部130可以包括额外的磁存储器或者光学存储器等。所述存储器(memory或者storage)中可以存储有能够被处理单元执行的计算机可读指令。所述计算机可读指令可以是编写出以用于根据被从外部输入的信号(如，从无线功率接收装置接收的信号)以及被反馈获取的第一电压vt1和第二电压vt2而输出第一控制信号c_s1、第二控制信号c_s2、第三控制信号c_s3和第四控制信号c_s4的指令。

送电部20得到第一电压vt1和第二电压vt2的供应，并以无线的方式发送功率。具体地，送电部20可以根据第一电压vt1和第二电压vt2的变化而改变周围的磁场或电场，从而使功率以无线的方式被发送。送电部20可以包括：送电线圈l_tx，用于连接到输出第一电压vt1的第一输出端子以及输出第二电压vt2的第二输出端子之间。如上所述，第一电压vt1和第二电压vt2可以分别为具有第一偏置电压和第二偏置电压的正弦波形态的电压，且第一偏置电压和第二偏置电压可以具有相同的大小，第一电压vt1和第二电压vt2可以具有相同的振幅和频率。因此，在送电部20的送电线圈l_tx的两端被施加没有dc偏置和/或谐波(harmonic)成分的具有正弦波形态的电压。因此，可以防止因dc偏置和/或谐波(harmonic)成分的功率损失和/或emi噪声增加等问题的产生。并且，送电部20可以不用专门的电容器而只由送电线圈实现。

图2概略地示出根据本发明的一实施例的包括电压发生装置的无线功率发送装置，根据本发明的一实施例的无线功率发送装置包括电压发生装置11和送电部21。

电压发生装置11的构成及操作与图1中说明的电压发生装置10的构成及操作相同。具体地，电压发生装置11可以包括第一电压发生部111、第二电压发生部121和控制部131。第一电压发生部111、第二电压发生部121和控制部131可以分别与图1中说明的第一电压发生部110、第二电压发生部120和控制部130的构成和操作相同。

送电部21得到第一电压vt1和第二电压vt2的供应，并以无线方式发送功率。送电部21可以包括送电电容器c_tx和送电线圈l_tx。

图2中示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置1-1，其中送电部21还包括谐振电容器c_tx，除此之外，与图1中示出的无线功率发送装置1相同。通过额外地包括谐振电容器，可以在作为第一电压vt1偏置电压的第一偏置电压以及作为第二电压vt2偏置电压的第二偏置电压不同的情况下，也可以使无线功率传输顺利进行。

图3是用于说明根据本发明的一实施例的电压发生装置的操作的操作时序图。

如图3所示，控制部(图1的130或图2的131)所输出的第一控制信号c_s1、第二控制信号c_s2、第三控制信号c_s3和第四控制信号c_s4可以是正弦波脉冲宽度调制(spwm：sinusoidalpulsewidthmodulation)信号形态的信号。并且，控制部(图1的130或图2的131)可以输出第一控制信号c_s1、第二控制信号c_s2、第三控制信号c_s3和第四控制信号c_s4以使第一开关元件(图1和图2的s1)和第二开关元件(图1和图2的s3)相辅地接通/断开，并使第三开关元件(图1和图2的s3)和第四开关元件(图1和图2的s4)相辅地接通/断开。即，第一控制信号c_s1的反转信号可以是第二控制信号c_s2，第三控制信号c_s3的反转信号可以是第四控制信号c_s4。

虽未示出，但是控制部(图1的130或图2的131)可以比较三角波形态的信号和正弦波形态信号而生成第一控制信号c_s1、第二控制信号c_s2、第三控制信号c_s3和第四控制信号c_s4。具体地，控制部(图1的130或图2的131)可以比较最小值为0v且最大值为第一峰值电压v_p1的三角波形态的信号，与如第一电压vt1的最小值为第二峰值电压v_p2且最大值为第一峰值电压v_p1的正弦波形态的信号，从而生成第一控制信号c_s1和第二控制信号c_s2并输出；并比较最小值为0v且最大值为第一峰值电压v_p1的三角波形态的信号，与如第二电压vt2的最小值为第二峰值电压v_p2且最大值为第一峰值电压v_p1的正弦波形态的信号，从而生成第三控制信号c_s3和第四控制信号c_s4并输出。此时，为了生成第一控制信号c_s1和第二控制信号c_s2而使用的正弦波形态的信号与为了生成第三控制信号c_s3和第四控制信号c_s4而使用的正弦波形态的信号的相位差可以为180度。

当控制部(图1的130或图2的131)输出第一控制信号c_s1、第二控制信号c_s2、第三控制信号c_s3和第四控制信号c_s4时，电压发生装置(图1的10或图2的11)可以输出如图3所示的第一电压vt1和第二电压vt2。如图3所示，第一电压vt1可以是具有偏置电压v_offset且最大值为第一峰值电压v_p1，最小值为第二峰值电压v_p2的正弦波形态的交流电压。第二电压vt2可以是具有偏置电压v_offset且最大值为第一峰值电压v_p1，最小值为第二峰值电压v_p2且与第一电压vt1的相位差为180度的正弦波形态的交流电压。第一电压vt1和第二电压vt2可以利用输入电压(图1和图2中的vin)而生成。

偏置电压v_offset作为输入电压(图1和图2的vin)得到升压的电压，可以是存储于第一电容器(图1和图2的c1)和第二电容器(图1和图2的c2)中的电压。为了将偏置电压v_offset存储于第一电容器(图1和图2的c1)和第二电容器(图1和图2的c2)中，第一电压发生电路(图1的110或图2的111)和第二电压发生电路(图1的120或图2的121)可以作为升压转换器而工作。即，直到第一电容器(图1和图2的c1)和第二电容器(图1和图2的c2)两端的电压成为偏置电压v_offset，控制部(图1的130或图2的131)可以输出第一控制信号c_s1、第二控制信号c_s2、第三控制信号c_s3和第四控制信号c_s4，以使第一电压发生电路(图1的110或图2的111)和第二电压发生电路(图1的120或图2的121)作为升压转换器而工作。

如图1和图2所示，第一电压vt1和第二电压vt2分别被施加到送电部(图1的20或图2的21)的两端。因此，送电部(图1的20或图2的21)两端的电压变成与图3的vt1-vt2相同的电压。如果，第一峰值电压v_p1为30v，第二峰值电压v_p2为10v，则送电部(图1的20或图2的21)两端的电压可以是最大值+vpp为10v，最小值-vpp为-20v的正弦波形态的交流电压。在此情况下，偏置电压v_offset可以是10v。

图3中示出了第一电压发生部(图1的110或图2的111)和第二电压发生部(图1的120或图2的121)均输出正弦波形态的电压的情形，但是第一电压发生部(图1的110或图2的111)和第二电压发生部(图1的120或图2的121)可以分别只工作半个周期。例如，在第一个半周期内，第一电压发生部(图1的110或图2的111)可以进行开关操作而向送电部(图1的20或图2的21)的一端输出相当于正弦波的半周期的电压，第二电压发生部(图1的120或图2的121)则停止开关操作，并将输入电压vin输出到送电部(图1的20或图2的21)的另一端；在第二个半周期内，第二电压发生部(图1的120或图2的121)进行开关操作而向送电部(图1的20或图2的21)的另一端输出相当于正弦波的半周期的电压，第一电压发生部(图1的110或图2的111)则停止开关操作，并将输入电压vin输出到送电部(图1的20或图2的21)的一端。

以上，对本发明的实施例进行了详细的说明，但是本发明的权利范围不限于此，本发明的所属技术领域中具有基本知识的人员可以认识到，在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术思想的范围内，可以进行多种修改和变形。