谐振装置及利用此的无线功率发送装置的制作方法

本发明涉及一种谐振装置及利用此的无线功率发送装置。

背景技术：

随着无线技术的发展，无线技术多样地发展成不仅可以传输数据，还可以传输功率的技术，尤其，最近被开发了一种能够在非接触的状态下给电子设备进行功率充电的无线功率充电技术。

在这种无线功率充电技术中，延长无线充电距离是一个非常重要的课题。

现有的无线功率充电技术中，使用了通过调节无线功率发送装置的发送谐振器的阻抗或增加无线充电时的输出而增加无线充电距离的方式。

但是，对于这种现有技术而言，在进行无线充电的过程中，其充电距离可能增加，但是在识别无线功率接收装置并为了无线充电而交换信息的步骤，即准备无线充电的步骤还只能在短距离内进行而存在限制。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国公开专利公报第2015-0045875号

(专利文献2)韩国公开专利公报第2014-0073085号

(专利文献3)韩国公开专利公报第2015-0017814号

技术实现要素：

根据本发明的一实施形态的目的在于，提供如下的无线功率发送装置，通过增加声脉冲信号的发送距离而增加无线充电的识别距离。

本发明的一技术方案提供一种无线功率发送装置，所述无线功率发送装置可以包括：无线功率发送部，用于使具有第一谐振频率的发送谐振器工作而将声脉冲信号发送给无线功率接收装置，且当从所述无线功率接收装置接收到针对所述声脉冲信号的响应信号时，通过无线方式将功率提供给所述无线功率接收装置；辅助谐振器，具有与所述声脉冲信号的频率对应的第二谐振频率，其中，所述第一谐振频率和所述第二谐振频率彼此相异。

本发明的另一技术方案提供一种谐振装置，所述谐振装置作为一种可应用于无线功率发送装置的谐振装置，可以包括：发送谐振器，具有第一谐振频率；辅助谐振器，与所述发送谐振器电隔离，并具有与所述第一谐振频率相异的第二谐振频率。

所述技术方案不包括本发明的所有特征。可以参照具体实施方式中的具体实施形态而对本发明的用于解决技术问题的多种手段进行更详细的理解。

根据本发明的一实施形态的无线功率发送装置具有以下效果：通过增加声脉冲信号的发送距离而增加无线充电的识别距离。

附图说明

图1是示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的一应用实例的图。

图2是示出进行无线功率传输的各个阶段(phase)的图。

图3是示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的框图。

图4是示出图3中示出的发送谐振的对于频率和增益的特性的曲线图。

图5是示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的电路图。

图6是示出根据本发明的一实施例的谐振装置的图。

图7是示出根据本发明的另一实施例的谐振装置的图。

图8是用于说明发送声脉冲信号时的谐振装置的图。

符号说明

100：无线功率发送装置101：无线功率发送部

110：电源供应部120：逆变器

130：发送谐振器140：控制部

150：辅助谐振器200：无线功率接收装置

300：电子设备

具体实施方式

以下，参照附图而对本发明的优选实施形态进行说明。

但是，本发明的实施形态可以变形成多种不同的形态，且本发明的范围不限于以下说明的实施形态。并且，为了给在本发明的所属技术领域中具有平均知识的人员更完整地说明本发明而提供本发明的实施形态。

另外，本发明中使用的术语的含义应被如下的理解。提到某个构成要素“连接到”其他构成要素时，应理解为可能直接连接到其他构成要素，但中间也可能存在其他构成要素。相反，当提到某个构成要素“直接连接到”其他构成要素时，应理解为中间不存在其他构成从要素。另外，用于说明构成要素之间的关系的术语，即“之间”和“刚刚之间”、“与～相邻”和“与～直接相邻”等也应得到相同的解释。

图1是示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的一应用实例的图。

参照图1，无线功率接收装置200与无线功率发送装置100相邻，且可以通过与无线功率发送装置100磁耦合(例如，磁谐振或自感)而通过无线方式接收功率。

无线功率接收装置200可以将接收的功率提供给电子设备300。无线功率接收装置200可以作为电子设备300内的一个构成而存在，或者可以是连接到电子设备300的专门的装置。

如图所示，为了在无线功率接收装置200和无线功率发送装置100相距一部分的状态下进行无线充电，不仅需要保障无线充电时的距离，还需要在无线功率接收装置200相隔的状态下进行用于无线充电的准备。

根据本发明的无线功率发送装置100可以通过增加声脉冲信号的发送距离而在更远的距离下进行为了与无线功率接收装置200进行无线充电的准备步骤。因此，可以增加实质上的无线充电的距离。

图2是示出进行无线功率传输的各个阶段(phase)的图，参照图2而对无线功率传输的各个步骤进行说明。

参照图2，为了进行无线功率传输，首先进行选择阶段(selectionphase)。在选择阶段中，无线功率发送装置可以通过谐振部而发送外部装置检测信号。

无线功率发送装置在发生针对外部装置检测信号的变化(如阻抗的变化等)时，可以判断为特定的外部物体位于无线功率发送装置的周围。

如果在选择阶段中判断预定的外部物体的相邻，则可以利用声脉冲信号而确认对象物体是否为无线功率接收装置。将这个阶段称为声脉冲阶段(pingphase)。

本发明的一实施例中，可以利用辅助谐振器而强化声脉冲信号的输出，从而在无线功率接收装置位于更远的距离的情况下或者其位置歪斜的情况下，成功地执行声脉冲阶段。

当无线功率接收装置接收到声脉冲信号时，可以发送对应于此的响应信号。响应信号可以包括信号强度信息、无线功率接收装置的种类相关信息、所需功率相关信息、电压相关信息等中的至少一个信息。

因此，无线功率发送装置可以利用无线功率接收装置的针对声脉冲信号的响应信号而确认对象和功率需求(identification&configuration，识别与配置)。

此后，无线功率发送装置可以利用确认的信息而通过无线的方式提供功率(powertransferphase，功率传输阶段)。

如上所述，根据本发明的一实施例的无线功率发送装置可以在声脉冲阶段中利用辅助谐振器而强化声脉冲信号并输出，从而增加在声脉冲阶段中的功率接收装置的识别距离。

据此，可以增加与无线功率接收装置的充电距离，或者在无线功率接收装置的位置歪斜的情况下，也可以稳定地进行无线充电。

图3是示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的框图。

参照图3，无线功率发送装置100可以包括无线功率发送部101和辅助谐振器150。

无线功率发送部101在使具有第一谐振频率的发送谐振器工作而向无线功率接收装置发送声脉冲信号，并从所述无线功率装置接收针对所述声脉冲信号的响应信号后，通过无线方式给所述无线功率接收装置提供功率。

无线功率发送部101可以包括：逆变器120、发送谐振器130和控制部140。根据实施例，无线功率发送部101还可以包括电源供应部110。

电源供应部110可以利用从外部输入的电源而生成预定电平的直流电压。

逆变器120可以得到所述直流电压的输入并进行切换操作而输出交流电流。

发送谐振器130可以得到所述交流电流的输入而进行操作。发送谐振器130可以发送上述外部物体检测信号或声脉冲信号，并且可以在电源传输阶段中通过无线方式给无线功率接收装置传输功率。

发送谐振器130可以具有对应于功率发送时的逆变操作频率的谐振频率。因此，在功率传输步骤中，可以利用高增益进行无线充电。

控制部140可以通过控制逆变器120的切换操作而调节从逆变器120输出的交流电流的大小或频率。

控制部140可以支持多种切换控制方式。例如，可以通过改变脉冲宽度而调节交流电流，或者通过改变频率而调节交流电流。

控制部140在发送声脉冲信号时，可以利用对应于辅助谐振器150的谐振频率的频率而执行逆变器(120)的切换。

控制部140在通过无线传输功率时，可以利用对应于发送谐振器130的谐振频率的频率而执行逆变器(120)的切换。

控制部140可以包括至少一个处理单元。根据实施例，控制部140还可以包括存储器。处理单元例如可以包括：中央处理装置(cpu)、图形处理装置(gpu)、微处理器、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)，现场可编程门阵列(fpga)等，并且可以具有多个芯。存储器可以是易失性存储器(如，ram等)、非易失性存储器(如，rom、闪存等)或者它们的组合。

辅助谐振器150可以具有与发送谐振器130不同的频率。

辅助谐振器150可以具有对应于声脉冲信号的操作频率的谐振频率。

即，为了区分各个阶段，在功率传输阶段中的逆变器120的工作频率，与声脉冲阶段中的逆变器120的工作频率可以彼此不同。因此，发送谐振器130的谐振频率与功率传输阶段中的逆变器120的工作频率相对应，所以发送谐振器130可以在功率传输阶段中通过高增益而提供充分的输出，但是在声脉冲阶段中可以通过低增益而提供低的输出。据此，声脉冲信号传输距离变得短于发送谐振器130的无线功率传输距离。

另外，辅助谐振器150可以具有对应于声脉冲信号的工作频率的谐振频率，因此在发送谐振器130发送声脉冲信号的情况下，可以产生谐振。因此，从无线功率发送装置100发送的声脉冲信号可以得到强化。

由于辅助谐振器150与声脉冲信号谐振而进行工作，所以可以与无线功率发送部101电隔离而进行工作。即，辅助谐振器150与发送谐振器130磁耦合而工作，但是可以与发送谐振器130电绝缘。

图4是示出图3中示出的发送谐振的对于频率和增益的特性的曲线图。

如图所示，在功率传输阶段中的工作频率ftx中的增益g1高于声脉冲信号发送时的工作频率fp中的增益g2。

即，发送谐振器在声脉冲信号发送时的输出变得低于无线充电时的输出，因此，声脉冲信号的到达距离变得比实际可充电距离更短。

因此，本发明中，在声脉冲信号的发送时，可以利用具有对应于工作频率fp的谐振频率的辅助谐振器150而加强声脉冲信号，并且可以据此增加声脉冲信号的发送距离。

图5是示出根据本发明的一实施例的无线功率发送装置的电路图。

图5示出逆变器120、发送谐振器130和辅助谐振器150的电路构成的一个示例。

逆变器120由半桥逆变器构成，但是也可以应用全桥逆变器等多种逆变器电路。

发送谐振器130可以包括第一电容器cr以及与第一电容器串联的第一线圈lr。

发送谐振器130与逆变器120串联，因此可以根据逆变器120的切换操作而在发送谐振器130中施加交流电流。

辅助谐振器150可以包括第二电容器cp以及与第二电容器串联的第二线圈lp。第二线圈lp可以在第一线圈lr的外侧缠绕。

如图所示，辅助谐振器150可以与发送谐振器130电隔离。辅助谐振器150的谐振电路可以与声脉冲信号产生谐振，因此即使在与发送谐振器130电隔离的情况下，也可以在发送谐振器130发送声脉冲信号的情况下，通过谐振而工作。

以上，对无线功率发送装置的多种实施例进行了说明。

另外，本发明的一实施例中，可以提供一种包括发送谐振器和辅助谐振器的谐振装置。

以下，参照图6至图8而对谐振装置的实施例进行说明。

图6是示出根据本发明的一实施例的谐振装置的图。

谐振装置作为可应用于无线功率发送装置的装置，可包括：发送谐振器620，具有第一谐振频率；以及辅助谐振器630，具有不同于第一谐振频率的第二谐振频率。

所述第一谐振频率可以对应于无线功率发送装置通过无线的方式发送功率时的工作频率，所述第二谐振频率可以对应于所述无线功率发送装置发送声脉冲信号时的工作频率。

发送谐振器620可以包括第一电容器621和第一线圈622。

第一电容器621可以配备于基板610，第一线圈622的两个端子也可以通过基板610而与第一电容器621串联。

第一线圈622可以贴附在磁体衬垫623。磁体衬垫623可以增加磁场的大小，或提高结合系数。磁体衬垫623可以由提高透磁率的物质，如纳米结晶、铁素体、非晶体(amorphous)等物质构成。

辅助谐振器630可以与发送谐振器620电隔离。辅助谐振器630的谐振频率可以对应于发送声脉冲信号时的工作频率。因此，在发送谐振器620发送生每次信号时，辅助谐振器630可以产生谐振。

辅助谐振器630可以包括第二电容器631和第二线圈632。第二线圈632可以在第一线圈622的外侧缠绕，因此，可以使辅助谐振器630的谐振顺畅，并减小谐振装置的大小。

图7是示出根据本发明的一实施例的谐振装置的图。

参照图7，发送谐振器720可以包括第一电容器721和第一线圈722。第一线圈721可以配备于基板710，第一线圈722两个端子也可以通过基板710串联到第一电容器721。第一线圈722可以贴附在磁体衬垫723，这一点与前述情形相同。

辅助谐振器730可以包括第二电容器731和第二线圈732。第二电容器731可以配备于基板710，第二线圈732的两个端子也可以通过基板710串联到第二电容器731。

辅助谐振器730和发送谐振器720连接到相同的基板710，但是可以彼此电绝缘，这一点与前述情形相同。

第二线圈732可以在第一线圈722的外侧缠绕，因此，可以使辅助谐振器730的谐振顺畅并减小谐振装置的大小。

图8是示出发送声脉冲信号时的谐振装置的图。

参照图8，示出了在一个基板810同时应用发送谐振器820和辅助谐振器830的示例，并且图示的情形是示出发送声脉冲信号的声脉冲阶段的示例。

如上所述，声脉冲信号中的发送谐振器820的增益较低，因此输出降低，但是谐振器830与声脉冲信号产生谐振，因此会强化作为整个谐振装置的输出。

以上说明的本发明不限于上述的实施例和附图，而应根据权利要求书而限定，并且，在本发明的所属技术领域中具有基本知识的人员可以容易发现，在不脱离本发明的技术思想的范围内，可以多样地改变及改造本发明的构成。