无线电力发射/接收设备、无线电力发射和接收电路的制作方法

本申请总体上涉及无线电力发射和接收设备，并且具体地，而非排他性地，涉及可操作用于无线电力发射和接收二者的电力共享控制器模块。

背景技术：

无线电力传递通常涉及两个设备，它们均具有专用功能：发射器或接收器。例如，可用无线充电器为手机充电，其中，充电器包括电力发射电路并且手机包括电力接收电路。这些无线充电器有时被称为近场通信充电器。

无线发射器连接到电源并且将能量无线地传送到一个或多个接收器，其中，随后将能量转换回电流，进行存储或利用。在许多无线电力应用中，通过磁场使用在两个线圈(发射器线圈和接收器线圈)之间的磁感应耦合来传递电力。通过发射器线圈的交流(AC)形成振荡磁场，该振荡磁场穿过接收线圈并且在接收器中感生出AC电流。感生出的交流可直接驱动负载，或者被接收器中的整流器整流成直流(DC)。

图1是框图，展示了传统无线电力传递系统10，其中，无线电力发射设备1被插入墙壁中并且被配置成用于向诸如手机的无线电力接收设备2供电。无线电力发射设备1包括脉宽调制电力信号发生器12、调谐网络14和电感线圈16。无线电力发射设备1从例如可插入电源插座中的电源插头18接收电力。脉宽调制电力信号发生器12用通过电源插座接收的电力来生成脉宽调制电力信号，该脉宽调制电力信号被供应到调谐网络14和电感线圈16。

无线电力接收设备2包括电感线圈26、调谐网络24和整流器22。发射设备的电感线圈16在无线电力接收设备2的电感线圈26中感生出电流。该电流被提供到调谐网络24和整流器22。整流器对接收到的感生电流进行整流，并且向一个或多个电池28提供DC或近DC充电电流。

无线电力接收设备2可被包括在例如诸如手机、数字音乐播放器或便携式计算机的移动或手持的计算设备中。在这种情况下，可借助无线电力系统10对接收设备进行重新充电；然而，发射设备必须被束缚于墙壁插头或类似电源插座。为了向接收设备2发射电力，无线电力发射设备1仍然需要电力插座。

技术实现要素：

本公开提供了采用可配置电力共享控制器模块的无线电力共享设备、系统。电力共享控制器模块是可配置电路，包括多个开关、一个或多个电流或电压传感器和用于控制这多个开关的操作的控制器。通过控制开关操作，可通过单个电力共享控制器模块来实现各种电路配置(同时用于发射以及接收电力)。

在实施例中，本公开提供了一种无线电力发射/接收设备，该无线电力发射/接收设备包括：电力发射/接收元件；多个开关，所述多个开关中的每个具有控制端子和导电端子，所述导电端子耦合到所述电力发射/接收元件；电流传感器，其被配置成用于感测通过所述电力发射/接收元件的电流；以及控制器，其耦合到所述电流传感器和所述多个开关，所述控制器被配置成用于基于所感测到的电流来控制所述多个开关。在替代实施例中，可基于感测到的电压来控制开关。

所述电力发射/接收元件包括感应线圈。

所述设备进一步包括多个开关驱动器，所述多个开关驱动器中的每个耦合到所述多个开关中的对应开关的控制端子。

所述多个开关包括布置成具有高侧端子和低侧端子的H桥的第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管具有与所述高侧端子耦合的对应第一导电端子，所述第三晶体管和所述第四晶体管具有与所述低侧端子耦合的对应第一导电端子，所述第一晶体管和所述第三晶体管具有与所述电力发射/接收元件的第一端子耦合的对应第二导电端子，并且所述第二晶体管和所述第四晶体管具有与所述电力发射/接收元件的第二端子耦合的对应导电端子。

所述多个开关包括布置成具有高侧端子和低侧端子的半H桥的第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管具有耦合到所述高侧端子的第一导电端子，所述第二晶体管具有第一导电端子，所述第一导电端子耦合到所述低侧端子并且耦合到所述电力发射/接收元件的第一端子，并且所述第一晶体管和所述第二晶体管具有与所述电力发射/接收元件的第二端子耦合的对应第二导电端子。

所述电力发射/接收元件包括中心抽头线圈，所述中心抽头线圈具有第一端子、第二端子和中心抽头端子，所述多个开关包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管具有与所述中心抽头线圈的所述第一端子耦合的第一导电端子，所述第二晶体管具有与所述中心抽头线圈的所述第二端子耦合的第一导电端子。

所述设备进一步包括电感扼流圈，所述电感扼流圈具有与所述电力发射/接收元件的第一端子耦合的第一端子，其中，所述多个开关包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管具有与所述电感扼流圈的第二端子耦合的第一导电端子，所述第二晶体管具有与所述电力发射/接收元件的所述第一端子耦合的第一导电端子以及与所述电力发射/接收元件的第二端子耦合的第二导电端子。

所述设备进一步包括第一电感扼流圈和第二电感扼流圈，所述第一电感扼流圈具有与所述电力发射/接收元件的第一端子耦合的第一端子，所述第二电感扼流圈具有与所述电力发射/接收元件的第二端子耦合的第一端子，其中，所述多个开关包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，所述第一晶体管具有与所述第一电感扼流圈的第二端子耦合的第一导电端子，所述第二晶体管具有与所述电力发射/接收元件的第一端子耦合的第一导电端子，所述第三晶体管具有与所述第二电感扼流圈的第二端子耦合的第一导电端子，所述第四晶体管具有与所述电力发射/接收元件的所述第二端子耦合的第一导电端子。

所述设备进一步包括多个电压传感器，所述多个电压传感器被配置成用于感测所述多个开关中的对应开关两端的电压。

在另一个实施例中，提供了一种无线电力发射和接收电路，所述无线电力发射和接收电路包括：电感线圈；多个开关，所述多个开关中的每个具有控制端子和导电端子，所述导电端子耦合到所述电感线圈；以及电流传感器，其被配置成用于感测通过所述电感线圈的电流。在电力接收模式下，所述电路被配置成用于生成经整流的电力信号。在电力发射模式下，所述电路被配置成用于生成脉宽调制(PWM)电力信号。

所述电路进一步包括控制器，所述控制器耦合到所述电流传感器和所述多个开关，所述控制器被配置成用于基于所述感测到的电流来控制所述多个开关。

所述电路进一步包括多个开关驱动器，所述多个开关驱动器中的每个耦合到所述多个开关中的对应开关的控制端子。

所述电路进一步包括多个电压传感器，所述多个电压传感器被配置成用于感测所述电感线圈两端的电压。

在实施例中，本公开提供了一种无线电力发射和接收电路，其特征在于，包括：电感线圈；多个开关，所述多个开关中的每个具有控制端子和导电端子，所述导电端子耦合到所述电感线圈；以及电压传感器，其被配置成用于感测通过所述电感线圈的电压；在电力接收模式下，所述电路被配置成用于生成经整流的电力信号，在电力发射模式下，所述电路被配置成用于生成脉宽调制PWM电力信号。

所述电路进一步包括控制器，所述控制器耦合到所述电压传感器和所述多个开关，所述控制器被配置成用于基于感测到的所述电压来控制所述多个开关。

在根据实施例的技术方案中，能够通过单个电力共享控制器模块来实现同时用于发射以及接收电力的电路配置。

附图说明

现在，将参照以下附图来描述本申请的实施例，在附图中：

图1是框图，展示了传统无线电力传递系统；

图2是框图，展示了按照本公开的实施例的无线电力共享系统；

图3是框图，展示了按照本公开的实施例的图2的无线电力共享系统的无线电力发射/接收设备的其他细节；

图4A至图4E提供了若干框图，展示了按照本公开的实施例的图3的开关和电力发射/接收元件的各种可能配置；

图5是框图，展示了按照本公开的实施例的电力共享控制器模块中可包括的电流和电压传感器；

图6是框图，展示了按照本公开的实施例的电力共享控制器模块中可包括的开关驱动器的布置；

图7A至图7C是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为全H桥D类电路的电力共享控制器模块的过程；

图8A和图8B是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为半H桥电压模式D类电路的电力共享控制器模块的过程；

图9A和图9B是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为中心抽头线圈电路高侧替代物的电力共享控制器模块的过程；

图10A和图10B是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为改造后的E/F类电路的电力共享控制器模块的过程；以及

图11A和图11B是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为改造后的电流模式D类电路的电力共享控制器模块的过程。

具体实施方式

如以上在背景技术部分讨论的，无线电力传递通常涉及专用电力发射器电路(例如，在电力发射器设备中)和专用电力接收器电路(例如，在电力接收器设备中)，其中，发射器电路耦合到电源插座。本公开提供了多种无线电力共享设备和方法，这些设备和方法包括单个电力共享控制器模块(即，模块在诸如手机的单个设备内)中的电力发射和电力接收功能。可通过已知方法(诸如，用受束缚于电源插座的电力发射设备)对手机进行无线充电，或者可通过将电话设置在被配置成用于无线发射电力的便携式计算机上对手机进行充电。手机还可向如同智能手表或无线耳机的第二移动设备发射电力。越来越多的用户开始使用可穿戴设备，随之而来的问题将是如何保持可穿戴设备的供电。本公开涉及一种可装配在任何电子设备中的模块，该模块将允许电子设备被无线充电并且向第二设备无线地发射电力。

电力共享控制器模块借助受控制器控制的多个开关能被配置成用于在电力接收模式(对从电力发射器接收的电力进行整流)下和电力发射模式(发射脉宽调制(PWM)电力信号)下作用。可基于例如用户对发射或接收模式的选择，将电力共享控制器模块配置成电力接收模式或电力发射模式。也就是说，包括电力共享控制器模块的无线电力共享设备可包括按钮、开关、图形用户界面图标或允许用户在电力接收或电力发射操作模式下开始进或出设备的电力共享的任何其他此类输入机构。

图2是框图，展示了按照本公开的实施例的无线电力共享系统100。无线电力共享系统100包括第一无线电力发射设备110和第二无线电力接收设备120。第一设备110和第二设备120可以是例如诸如手机、数字音乐播放器、便携式计算机或平板的移动或手持计算设备。当在使用时，用户将能够通过仅仅将他们的手机放在平板上来对他们的手机进行充电。当这两个设备处于电力共享模式时，平板可有能力对手机的电池进行无线充电。平板可以正共享其直接来自插座的电力，或者如果平板关闭了电池，即，当前没有被插上，则平板可用其自身电池对手机的电池进行充电。

第一设备110和第二设备120可包括相同的电力发射/接收电路元件，即，相同电路是由制造商制成的并且可在单个芯片中充当电力发射器和电力接收器二者。单个芯片可被包括在第一设备和第二设备中，使得使用每个设备的方式是灵活的。第一设备110和第二设备120中的每个包括线圈116、调谐网络14和电力共享控制器模块112。调谐网络包括存储用于电力发射和接收的能量的多个电容器和至少一个电感器。调谐网络可改变谐振峰，以实现高效的电力发射。调谐网络允许匹配发射信号和接收信号的频率。

电力发射/接收元件115包括线圈116和调谐网络114。第一设备110和第二设备120还可包括诸如电池18和/或电源插头119的电源。

电力共享控制器模块112(以下将对此进行更详细的描述)是使得设备110、120能够在两种模式(电力接收模式和电力发射模式)中的任一种下进行操作的可配置电路。例如，如箭头101所示的，第一设备110可作为电力发射器进行操作，而第二设备120可作为电力接收器进行操作。如箭头102所示的，可相对于箭头101将第一设备110和第二设备120之间的电力流动方向反向。也就是说，第一设备110可作为电力接收器进行操作，而第二设备120可作为电力发射器进行操作。除了仅仅在第一设备110和第二设备120之间的发射电力外，还进行用于发射关于每个设备的相关信息以避免过热并且提供能量需要信息(即，接收设备需要用多少电力来填充其电池)的通信。在一些实施例中，第一设备将对第二设备进行因特网包探索(ping)，以确定哪个设备具有更大电力，这将有可能是在没有用户输入的情况下进行的。另选地，用户可无视于默认，并且选择将较低电力设备的电力提供给另一个设备。

当第一设备处于电力发射模式时，第一设备110的电力共享控制器模块112向电力发射/接收元件115提供交流，从而用线圈创建振荡磁场。例如，可用电源插座119或电池118来提供用于产生交流的电力。如果电力是由电池(DC电压源)提供的，则第一设备110的电力共享控制器模块112产生交流。振荡磁场在第二设备120的电力发射/接收元件115中感生出交流。在这种情况下，第二设备120的电力共享控制器模块112被操作性配置成将接收到的交流整流成直流(DC)，可使用该DC为第二设备120供电或者对第二设备120的电池118进行充电。

当第二设备处于电力发射模式而第一设备处于电力接收模式时，第二设备120的电力共享控制器模块112向电力发射/接收元件115提供交流，以在第一设备110的电力发射/接收元件115中感生出交流。在这种情况下，第一设备110的电力共享控制器模块112被操作性配置成将接收到的交流整流成直流(DC)，可使用该DC为第一设备110供电或者对第二设备110的电池118进行充电。设备中的每个被配置成用于从标准电源插座直接接收电力以及被充电，或者当用户触及不到墙壁插座时，提供电力“在忙碌中(on the go)”。

图3是框图，展示了按照一个或多个实施例的无线电力发射/接收设备110、120的其他细节。无线电力发射/接收设备110、120中的每个包括电力共享控制器模块112、电力发射/接收元件115，并且还可包括电力管理块208和电力管理感测块210。

电力共享控制器模块112包括开关202、传感器204和控制器206。控制器206至少部分基于从传感器204接收的信号221来控制开关202的操作。传感器204可包括各种类型的传感器，这些传感器用于感测整个电力共享控制器模块112和电力发射/接收元件115的电流和/或电压。例如，传感器204可包括用于感测电力发射/接收元件115(例如，借助感测信号222)或开关202(例如，借助感测信号223)两端的绝对或差分电压的传感器。另外或另选地，传感器204可包括用于感测电力共享控制器模块112中的高侧或低侧电流的传感器。

如图3中所示，开关202耦合到电力发射/接收元件115，并且围绕电力发射/接收元件115布置，使得设备100可选择性作为电力发射器或电力接收器进行操作。例如，开关202可围绕电力发射/接收元件115布置，使得形成H桥(如本文中将更详细讨论的)。

当设备110处于操作的电力接收模式时，电力发射/接收元件115接收感生出的交流(例如，用第二设备的线圈，该第二设备还可以是电力发射器或电力发射/接收设备)。电力共享控制器模块被配置成用于诸如通过传感器204来确定元件115合适接收电力。感生电流被提供给开关202。传感器204耦合在元件115和开关之间，并且传感器被配置成用于例如通过借助感测信号222感测通过电力发射/接收元件115的电流，通过借助感测信号223感测开关202中的一个或多个两端的电压，或者通过感测开关的高侧或低侧电流来感测感生电流。

传感器204向控制器206提供感测信号221，控制器206确定设备110在接收电力，并且控制开关202的操作，以对接收到的电力进行整流并且将经整流的电力提供到电力管理块208。电力管理块208可包括例如电流和电压转换和调节电路，该电路用于提供调节后的电力输出来为设备110供电。控制器206可基于例如电力管理感测块210提供的感测信号来控制电力管理块208的操作。

当设备110处于操作的电力发射模式时，控制器206控制开关202的操作，以将电力从电力管理块208提供到电力发射/接收元件115。通过控制开关202，将交流传递到电力发射/接收元件115，以在电力接收设备的线圈中感生出电流。

图4A至图4E提供了若干框图，展示了按照本文中提供的实施例的开关202和电力发射/接收元件115的各种配置。如图4A中所示，开关202可围绕电力发射/接收元件115布置，使得形成全H桥。这些配置有时被称为D类电路。开关202包括布置成具有高侧端子301和低侧端子302的H桥的第一晶体管202a、第二晶体管202b、第三晶体管202c和第四晶体管202d。第一晶体管202a和第二晶体管202b均具有耦合到高侧端子301的第一导电端子。第三晶体管202c和第四晶体管202d均具有耦合到低侧端子302的第一导电端子。第一晶体管202a和第三晶体管202c具有在节点304处与电力发射/接收元件115的第一端子耦合的对应第二导电端子。第二晶体管202b和第四晶体管202d具有在节点306处耦合电力发射/接收元件115的第二端子的对应第二导电端子。

在图4B中示出的另一个实施例中，开关202可围绕电力发射/接收元件115布置，使得形成半H桥、电压模式电路。该布置还可被归类为D类(零电压开关(ZVS)选项)电路。开关202包括布置成具有高侧端子311和低侧端子312的半H桥的第一晶体管202e和第二晶体管202f。第一晶体管202e具有耦合到高侧端子311的第一导电端子，第二晶体管202f具有在节点308处与低侧端子312以及电力发射/接收元件115的第一端子耦合的第一导电端子。第一晶体管202e和第二晶体管202f均具有在节点310处与电力发射/接收元件115的第二端子耦合的第二导电端子。

在图4C中示出的另一个实施例中，电力发射/接收元件115可以是中心抽头负载线圈，并且开关202可被布置成使得形成中心抽头负载线圈电路。中心抽头线圈包括第一端子115a、第二端子115b和中心抽头端子115c。开关202包括第一晶体管202g和第二晶体管202h。第一晶体管202g具有与中心抽头线圈的第一端子115a耦合的第一导电端子，并且第二晶体管202h具有与中心抽头线圈的第二端子115b耦合的第一导电端子。第一晶体管202g和第二晶体管202h的第二导电端子耦合到低侧端子322。中心抽头线圈的中心抽头端子115c耦合到高侧端子321。

图4C的中心抽头负载线圈电路是高侧替代物(即，线圈的中心抽头处于电路的高侧)；然而，应该容易理解，通过将低(-)端子和高(+)端子颠倒，中心抽头负载线圈电路可以是低侧替代物。

在图4D中示出的另一个实施例中，开关202可围绕电力发射/接收元件115布置，使得形成包括电感扼流圈305的改性电路。此布置可被归类为E/F类电路。电感扼流圈305具有在节点312处与电力发射/接收元件115的第一端子耦合的第一端子。

开关202包括第一晶体管202i和第二晶体管202j。第一晶体管202i具有与电感扼流圈305的第二端子耦合的第一导电端子以及与高侧端子331耦合的第二端子。第二晶体管202j具有第一导电端子，该第一导电端子在节点312处耦合到电力发射/接收元件115的该第一导电端子并且耦合到电感扼流圈305的第一端子。第二晶体管202j的第二导电端子在节点314处耦合到电力发射/接收元件115的第二端子和低侧端子332。

在图4E中示出的又一个实施例中，开关202可围绕电力发射/接收元件115布置，使得形成包括第一电感扼流圈315和第二电感扼流圈325的改性电流模式D类电路。第一电感扼流圈315具有在节点314处与电力发射/接收元件115的第一端子耦合的第一端子，并且第二电感扼流圈325具有在节点316处与电力发射/接收元件115的第二端子耦合的第一端子。

开关202包括第一晶体管202k、第二晶体管202l、第三晶体管202m和第四晶体管202n。第一晶体管具有与第一电感扼流圈315的第二端子耦合的第一导电端子以及与高侧端子341耦合的第二导电端子。第二晶体管202l具有第一导电端子，该第一导电端子在节点314处耦合到电力发射/接收元件115的该第一导电端子并且耦合到第一电感扼流圈315的第一端子。第一晶体管202m具有与第二电感扼流圈325的第二端子耦合的第一导电端子以及与高侧端子341耦合的第二导电端子。并且，第二晶体管202n具有第一导电端子，该第一导电端子在节点316处耦合到电力发射/接收元件115的第二端子并且耦合到第二电感扼流圈325的第一端子。

图5是框图，展示了可例如在电力共享控制器模块112的传感器204中包括的电流传感器和电压传感器。如图5中所示，电力共享控制器模块112可包括布置为H桥的开关202和电力发射/接收元件115(例如，如相对于图4描述示出的)。然而，应该容易理解，图5中示出的传感器可类似地包括在电力共享控制器模块112的任何其他可能配置(包括例如图4B至E中示出的电力共享控制器模块112的配置)中。

传感器204提供告知电力共享控制器模块112的操作的电流和电压感测信号。用这些传感器中的一个或多个在电力发射和接收期间恒定地监测通过每个设备(诸如，第一和第二设备)的能量流。有可能，所有这些传感器都被包括在芯片中，使得芯片可用于各种可能的使用情况。例如，在电力接收模式下，传感器204向控制器206提供电流信号和电压信号。基于接收到的感测信号，控制器206可确定控制开关202以对接收到的电力进行整流的方式和时间。传感器204可包括一个或多个负载电流传感器511、512，负载电流传感器感测通过电力发射/接收元件115的电流。如图5中所示，可在电力发射/接收元件115的任一侧设置负载电流传感器511、512。负载电流传感器511、512包括形成差分测量电流传感器的电阻器和比较器。

传感器204还可包括用于感测通过电力共享控制器模块112的高侧和低侧端子的电流的高侧电流传感器501或低侧电流传感器502。高侧电流传感器501可具有大共模，但具有极少电荷注入噪声。低侧电流传感器502可具有小共模，但具有一些电荷注入噪声。负载电流传感器511、512和高侧和低侧电流传感器501、502可以是任何类型的电流传感器(例如，如所示出的差分测量电流传感器或绝对测量电流传感器)。

传感器204还可包括一个或多个电压传感器。例如，传感器204可包括被配置成用于感测电力发射/接收元件115两端的电压的负载电压传感器520。另外，一个或多个开关电压传感器530可被包括在传感器204中，用于感测开关202两端的电压。负载电流传感器520和开关电压传感器530可以是任何类型的合适电压传感器(例如，如所示出的差分测量电压传感器或绝对测量电压传感器)。

再次参照图3，传感器204向控制器206提供感测信号221，以基于感测信号221来控制开关202的操作。在大多数一般情况下，单个负载电流传感器511或512被包括在电力共享控制器模块112中。在这种情况下，控制器206可基于负载电流传感器511或512所提供的感测信号来确定通过电力发射/接收元件115的电流的方向。控制器206相应地控制开关202的操作，如本文中相对于图7至图11将更详细讨论的。

虽然在大多数一般情况下可包括单个负载传感器511或512，但有可能有其他配置用于提供感测信号221，感测信号211允许控制器206充分控制开关202，以便发射和/或接收和整流电力。例如，在图5中示出的H桥配置中，电力共享控制器模块112可只包括四个开关电压传感器(每个开关202有一个)。在电力共享控制器模块112中可包括附加传感器(诸如，例如，高侧电流传感器501和低侧电流传感器502和负载电压传感器520)，并且这些传感器可提高电力共享控制器模块112的性能。例如，提供开关电压传感器530(例如，除了一个或多个负载电流传感器511、512之外)有助于控制器206确定需要多少电力(当将电力共享控制器模块112在电力接收模式下操作时)。这可被传达到电力发射设备(可以是例如包括电力共享控制器模块112的设备)，使得电力发射器只发射与接收设备所需一样多的电力。

在以下更详细讨论的各种实施方式(诸如，图8B，其中只利用了这些开关中的两个)中的一个中，也可使用这些传感器来操作H桥。

图6是框图，展示了电力共享控制器模块112中包括的开关驱动器602a-d的布置。如图6中所示，电力共享控制器模块112可包括布置为H桥的开关202a-d和电力发射/接收元件115(例如，如相对于图4A描述示出的)。然而，应该容易理解，图6中示出的开关驱动器可类似地包括在电力共享控制器模块112的任何其他可能配置(包括，例如，图4B至图4E中示出的配置)中。另外，H桥可仅仅用于图4B至图4E中示出的配置中，使得单个芯片可用于各种环境下。

电力共享控制器模块112的每个开关202a-d分别包括如所示出的开关驱动器602a-d。如数字602所示出的，开关驱动器602a-d中的每个包括模拟开关驱动器605(栅驱动器)以及数字复用器601和模拟复用器603中的一者或二者。驱动器将数字命令翻译成模拟命令。换句话讲，每个开关具有两个复用器和与其关联的驱动器。

数字复用器601包括四个输入和选择输入S1、S2。数字复用器601在一个输入端(例如，输入端A)处从控制器206接收逻辑信号，例如，指示关联的开关应该被闭合(例如，以接收和整流电力)的信号。输入A是来自控制器的数字驱动信息号(典型情形)。

在另一个输入端(例如，输入端B)处，数字复用器601从与待驱动开关关联的比较器接收逻辑信号。例如，作为多个可能配置中的一个，开关202a-d可被配置为同步整流器(由理想二极管制成)，在该情况下，开关202a-d中的每个将具有关联的比较器，比较器具有与开关的对应导电端子连接的输入端子，并且比较器的输出端子通过数字复用器(例如，通过输入B的选择)连接到开关的栅或控制端子。比较器将确定信号是高于还是低于阈值量，并且如果高于还是低于阈值量，则启用或停用关联的开关。为了实现同步整流器电路配置，将(针对每个开关驱动器602)选择输入B，使其穿过数字复用器601和关联的模拟开关驱动器605，因此每个开关将由其关联比较器的输出端进行驱动，与基于控制器206输出的控制信号进行驱动形成对照。由于这两种配置都可以是可能的(例如，开关202a-d由控制器206进行驱动的电路配置和开关由比较器驱动的电路配置)，因此数字复用器601使得能够选择哪个信号将要提供到模拟开关驱动器605(例如，将选择输入信号A或B中的哪个从数字复用器601提供到模拟开关驱动器605)。

另一个选择是将电路配置成自驱动有源整流器模式，使得在内部模拟信号驱动模块的情况下，在复用器上使输入C有效。模拟复用器603基于已处于系统中的内部模拟信号来输出栅驱动信号。输入D可与不同于自驱动整流器模式的另一个模拟驱动信号关联。

模拟复用器603与数字复用器601一起被包括在开关驱动器602中。模拟复用器603可在一个输入端(例如，输入端A)从模拟开关驱动器605接收模拟驱动信号，例如，模拟驱动信号用于在第一操作模式下驱动开关202(例如，基于从控制器206接收的控制信号)。在这种情况下，将由控制器206控制每个模拟开关驱动器605(即，开关202a-d中的每个有一个)，并且将(例如，通过控制选择信号S₁和S₂以选择输入A)选择设置在模拟复用器603的输入端A处的信号(即，来自模拟开关驱动器605的驱动信号)，并且该信号将被设置在模拟复用器603的输出端处，以驱动关联的开关202。

然而，在第二操作模式下，可能期望基于例如来自与开关202关联的对应比较器的输出来驱动开关202(例如，以实现同步整流器)。例如，为了实现同步整流器，可通过将比较器的输出提供到模拟复用器603的第二输入端(例如，输入端B)，由与每个开关202a-d关联的比较器的输出端来驱动每个开关202a-d。因此，通过(例如，通过控制选择信号S₁和S₂以选择输入B)使第二输入(输入B)能够通过模拟复用器603，开关202a-d将由其对应关联比较器进行驱动，与基于控制器206输出并且提供到模拟开关驱动器605的控制信号进行驱动形成对照。

模拟开关驱动器615可以是模拟推/挽开关驱动器，用于增大开关202a-d的开关速度。另外，高侧开关驱动器602a、602b可包括例如用于驱动高侧开关202a、202b的自举驱动器，高侧开关202a、202b可以是NMOS晶体管。另外，开关驱动器602a-d可包括用于控制开关202a-d的默认状态(例如，断开(OPEN)开关)的上拉/下拉逻辑。

开关驱动器602a-d中的每个耦合到开关202a-d中的对应开关的控制端子(即，栅端子)。开关驱动器602a-d基于从控制器206接收的控制信号来控制开关202a-d的操作。

图7A至图7C是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为(例如，在图4A中示出的)全H桥D类电路的电力共享控制器模块112的过程。

图7A是流程图，展示了过程700，该过程用于在(例如，从电力发射设备)接收电力时控制电力共享控制器模块112以提供全波整流。在框702中，过程700开始时，开关202a-d都处于断开状态，因为尚未通过电力发射/接收元件115接收到电力。在开关框中用阴影图案表示断开状态。

在框704中，在节点304处呈现电压(+)，因为在箭头701所示出的方向上通过电力发射/接收元件115感生出电流。再次参照图5，可例如通过负载电流传感器511或512，通过负载电压传感器520，或通过传感器204中的任何其他传感器来感测电流和/或电压。传感器204向控制器206提供感测信号221，以基于感测信号221来控制开关202a-d的操作。如框704中所示，基于所感测到的电流或电压，控制器206控制开关202a-d，使得第一开关202a和第四开关202d闭合，或处于导通状态。同时，第二开关202b和第三开关202c断开。因此，通过电力发射/接收元件115和第一开关202a和第四开关202d，在低侧端子302和高侧端子301之间形成电流路径。

在框706中，开关202a-d都可返回断开状态，因为没有感测到通过电力发射/接收元件115的电流或电压。也就是说，在框706中，电力共享控制器模块112没有在接收电力。

在框708中，在节点306处呈现电压(+)，因为在箭头703所示出的方向上通过电力发射/接收元件115感生出电流。(箭头703所示出的)框708中的电流在与(箭头701所示出的)框704中的电流相反的方向上流动，因为电力发射/接收元件从因通过电力发射设备的线圈的交流而形成的振荡磁场接收到电力。由如上所述向控制器206提供感测信号221的传感器204来感测电流和/或电压。如框708中所示，基于所感测到的电流或电压，控制器206控制开关202a-d，使得第二开关202b和第三开关202c闭合，而第一开关202a和第四开关202d断开。因此，通过电力发射/接收元件115和第二开关202b和第三开关202c，在低侧端子302和高侧端子301之间形成电流路径。

因此，图7A的框702至708例示用于在通过全波周期从电力发射设备接收电力时控制电力共享控制器模块112的过程。在每个全波周期完成时，过程返回框702，由此产生全波整流。经整流的电力被提供到电力管理块208，并且因此可用于为与电力共享控制器模块112连接的设备(诸如，例如，图2中示出的第一设备110或第二设备120)供电或对这种设备的电池118进行重新充电。

图7B是流程图，展示了过程710，该过程用于当(例如，向电力接收设备)发射电力时控制电力共享控制器模块112，以提供全振幅、两电平脉宽调制(PWM)电力发射信号(例如，+1V、-1V)。在框712中，过程710开始时，开关202a-d都处于断开状态。

在框714中，控制器206控制开关202a-d，使得第一开关202a和第四开关202d闭合，而第二开关202b和第三开关202c断开。因此，通过电力发射/接收元件115和第一开关202a和第四开关202d，在高侧端子301和低侧端子302之间形成电流路径。在节点304处呈现电压(+)，因为在箭头711所示出的方向上通过电力发射/接收元件115提供电流。

在框716中，开关202a-d都可返回断开状态，并且在框716中，电力共享控制器模块112没有在发射电力。

在718中，控制器206控制开关202a-d，使得第二开关202b和第三开关202c闭合，而第一开关202a和第四开关202d断开。因此，通过电力发射/接收元件115和第二开关202b和第三开关202c，在高侧端子301和低侧端子302之间形成电流路径。在节点306处呈现电压(+)，因为在箭头713所示出的方向上通过电力发射/接收元件115提供电流。

因此，图7B的框712至718例示用于在通过全电力发射波周期控制电力共享控制器模块112的过程。在每个全波周期完成时，过程返回框712，由此产生全振幅、两电平PWM电力信号。

图7C是流程图，展示了过程720，该过程用于当(例如，向电力接收设备)发射电力时控制电力共享控制器模块112，以提供全振幅、三电平脉宽调制(PWM)电力发射信号(例如，+1V、0V、-1V)。

在框722中，过程710开始时，第一开关202a和第二开关202b闭合，而第三开关202c和第四开关202d断开。框722因此类似于图7B的框712，因为没有通过电力发射/接收元件115传递电力；然而，通过在框722中闭合第一开关202a和第二开关202b，减小了开关或节点浮动的可能性。

在框724中，控制器206控制开关202a-d，使得第一开关202a和第四开关202d闭合，而第二开关202b和第三开关202c断开。框724与上述的图7B的框714相同。

在框726中，第三开关202c和第四开关202d闭合，而第一开关202a和第二开关202b断开。框726因此类似于图7B的框716，因为没有通过电力发射/接收元件115传递电力；然而，通过在框726中闭合第三开关202c和第四开关202d，减小了开关或节点浮动的可能性。

在728中，控制器206控制开关202a-d，使得第二开关202b和第三开关202c闭合，而第一开关202a和第四开关202d断开。框728与上述的图7B的框718相同。

在每个全波周期完成时，过程720返回框722，由此产生全振幅、三电平PWM电力信号。

图8A和图8B是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为(例如，在图4B中示出的)半H桥电压模式D类电路的电力共享控制器模块112的过程。

图8A流程图，展示了过程800，该过程用于在(例如，从电力发射设备)接收电力时控制电力共享控制器模块112，以提供半波整流。

在框802中，在节点310处呈现电压(+)，因为在箭头801所示出的方向上通过电力发射/接收元件115感生出电流。可由传感器204中的一个或多个感测电流和/或电压。传感器204向控制器206提供感测信号221，以基于感测信号221来控制开关202e、202f的操作。如框802中所示，基于所感测到的电流或电压，控制器206控制开关202e、202f，使得第一开关202e闭合，而第二开关202f断开。因此，通过电力发射/接收元件115和第一开关202e，在低侧端子312和高侧端子311之间形成电流路径。

在框804中，第一开关202e和第二开关202f断开，因为没有感测到通过电力发射/接收元件115的电流或电压。也就是说，在框804中，电力共享控制器模块112没有在接收电力。

在每个波周期完成时，过程800返回框802，由此产生半波整流。经整流的电力可被提供到电力管理块208，因此可用于为与电力共享控制器模块112连接的设备(诸如，例如，图2中示出的第一设备110或第二设备120)供电或对此设备的电池118进行重新充电。

图8B是流程图，展示了过程810，该过程用于当(例如，向电力接收设备)发射电力时控制电力共享控制器模块112(被布置为半H桥、电压模式类D电路)，以提供半振幅、两电平脉宽调制(PWM)电力发射信号(例如，+1V、0V)。在框812中，过程810开始时，开关202e、202f处于断开状态。

在框814中，控制器206控制开关202e、202f，使得第一开关202e闭合，而第二开关202f断开。因此，通过电力发射/接收元件115和第一开关202e，在高侧端子311和低侧端子312之间形成电流路径。在节点310处呈现电压(+)，因为在箭头811所示出的方向上通过电力发射/接收元件115提供电流。

在框816中，开关202e、202f返回断开状态，并且在框816中，电力共享控制器模块112没有在发射电力。

在框818中，控制器206控制开关202e、202f，使得第二开关202f闭合，而第一开关202e断开，由此通过电力发射/接收元件115提供0V电力信号。

在每个全波周期完成时，过程返回框812，由此产生半振幅、两电平PWM电力信号。

图9A和图9B是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为(例如，在图4C中示出的)中心抽头线圈电路、高侧替代物的电力共享控制器模块112的过程。电力发射/接收元件115是中心抽头线圈，并且开关202包括第一开关202g和第二开关202h。

图9A是流程图，展示了过程900，该过程用于在(例如，从电力发射设备)接收电力时控制电力共享控制器模块112，以提供全波整流。在框902中，过程900开始时，第一开关202g和第二开关202h处于断开状态，因为尚未通过电力发射/接收元件115接收到电力。

在框904中，在中心抽头节点115c处呈现电压(+)，因为通过在箭头901所示出的方向上电力发射/接收元件115的一部分(例如，在中心抽头线圈的端子115b和115c之间)感生出电流。可由传感器204中的一个或多个感测电流和/或电压。传感器204向控制器206提供感测信号221，以基于感测信号221来控制开关202g、202h的操作。如框904中所示，基于所感测到的电流或电压，控制器206控制开关202g、202h，使得第一开关202g断开，而第二开关202h闭合。因此，通过第二开关202h和电力发射/接收元件115的第一部分(即，中心抽头线圈的端子115b和115c之间的部分)在低侧端子322和高侧端子321之间形成电流路径。

在框906中，开关202g、202h返回断开状态，因为没有感测到通过电力发射/接收元件115的电流或电压。也就是说，在框906中，电力共享控制器模块112没有在接收电力。

在框908中，在中心抽头节点115c处呈现电压(+)，因为通过在箭头903所示出的方向上电力发射/接收元件115的第二部分(例如，在中心抽头线圈的端子115a和115c之间)感生出电流。由传感器204中的一个或多个感测电流和/或电压，并且控制器206基于感测信号221来控制开关202g、202h的操作。如框908中所示，基于所感测到的电流或电压，控制器206控制开关202g、202h，使得第一开关202g闭合，而第二开关202h断开。因此，通过第一开关202g和电力发射/接收元件115的第二部分(即，中心抽头线圈的端子115a和115c之间的部分)在低侧端子322和高侧端子321之间形成电流路径。

因此，图9A的框902至908例示用于在通过全波周期从电力发射设备接收电力时控制电力共享控制器模块112的过程。在每个全波周期完成时，过程返回框902，由此产生全波整流。经整流的电力被提供到电力管理块208，因此可用于为与电力共享控制器模块112连接的设备(诸如，例如，图2中示出的第一设备110或第二设备120)供电或对此设备的电池118进行重新充电。

图9B是流程图，展示了过程910，该过程用于当(例如，向电力接收设备)发射电力时控制电力共享控制器模块112，以提供半振幅、两电平脉宽调制(PWM)电力发射信号(例如，+1V、0V)。在框912中，过程910开始时，第一开关202g和第二开关202h二者处于断开状态。

在框914中，控制器206控制开关202g、202h，使得第一开关202g断开，而第二开关202h闭合。因此，通过电力发射/接收元件115的第一部分(即，中心抽头线圈的端子115b和115c之间的部分)和第二开关202h在高侧端子321和低侧端子322之间形成电流路径。在中心抽头节点115c处呈现电压(+)，因为在箭头911所示出的方向上通过电力发射/接收元件115提供电流。

在框916中，开关202g、202h返回断开状态，并且在框916中，电力共享控制器模块112没有在发射电力。

在框918中，控制器206控制开关202g、202h，使得第一开关202g闭合，而第二开关202h断开。因此，通过电力发射/接收元件115的第二部分(即，中心抽头线圈的端子115a和115c之间的部分)和第一开关202g在高侧端子321和低侧端子322之间形成电流路径。在中心抽头节点115c处呈现电压(+)，因为在箭头913所示出的方向上通过电力发射/接收元件115提供电流。

因此，图9B的框912至918例示用于在通过全电力发射波周期控制电力共享控制器模块112的过程。在每个全波周期完成时，过程910返回框912，由此产生半振幅、两电平PWM电力信号。

图10A和图10B是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为(例如，在图4D中示出的)改性E/F类电路的电力共享控制器模块112的过程。被如此配置的电力共享控制器模块112包括电感扼流圈305以及第一开关202i和第二开关202j。

图10A是流程图，展示了过程1000，该过程用于在(例如，从电力发射设备)接收电力时控制电力共享控制器模块112，以提供半波整流。

在框1002中，在节点312处呈现电压(+)，因为在箭头1001所示出的方向上通过电力发射/接收元件115感生出电流。可由传感器204中的一个或多个感测电流和/或电压。传感器204向控制器206提供感测信号221，以基于感测信号221来控制开关202i、202j的操作。如框1002中所示，基于所感测到的电流或电压，控制器206控制开关202i、202j，使得第一开关202i闭合，而第二开关202j断开。因此，通过电力发射/接收元件115、电感扼流圈305和第一开关202i，在低侧端子332和高侧端子331之间形成电流路径。

在框1004中，第一开关202i和第二开关202j断开，因为没有感测到通过电力发射/接收元件115的电流或电压。也就是说，在框1004中，电力共享控制器模块112没有在接收电力。

在每个半波周期完成时，过程1000返回框1002，由此产生半波整流。经整流的电力可被提供到电力管理块208，因此可用于为与电力共享控制器模块112连接的设备(诸如，例如，图2中示出的第一设备110或第二设备120)供电或对此设备的电池118进行重新充电。

图10B是流程图，展示了过程1010，该过程用于当(例如，向电力接收设备)发射电力时控制电力共享控制器模块112(被布置为类E/F电路)，以提供半振幅、两电平脉宽调制(PWM)电力发射信号(例如，+1V、0V)。

在框1012中，控制器206控制开关202i、202j，使得第一开关202i闭合，而第二开关202j断开。因此，通过电感扼流圈305、电力发射/接收元件115和第一开关202i，在高侧端子331和低侧端子312之间形成电流路径。在节点312处呈现电压(+)，因为在箭头1011所示出的方向上通过电力发射/接收元件115提供电流。

在框1014中，控制器206控制开关202i、202j，使得第一开关202i和第二开关202j闭合，由此通过电力发射/接收元件115提供0V电力信号。

在每个全波周期完成时，过程返回框1012，由此产生半振幅、两电平PWM电力信号。

图11A和图11B是流程图，展示了用于在电力接收和电力发射模式下操作时控制被配置为(例如，在图4E中示出的)改性电流模式、D类电路的电力共享控制器模块112的过程。被如此配置的电力共享控制器模块112包括第一电感扼流圈315和第二电感扼流圈325以及第一开关202k至第四开关202n。

图11A是流程图，展示了过程1100，该过程用于在(例如，从电力发射设备)接收电力时控制电力共享控制器模块112，以提供全波整流。在框1102中，过程1100开始时，开关202k-n都处于断开状态，因为尚未通过电力发射/接收元件115接收到电力。

在框1104中，在节点314处呈现电压(+)，因为在箭头1101所示出的方向上通过电力发射/接收元件115感生出电流。可由传感器204感测电流和/或电压。传感器204向控制器206提供感测信号221，以基于感测信号221来控制开关202k-n的操作。如框1104中所示，基于所感测到的电流或电压，控制器206控制开关202k-n，使得第一开关202k和第四开关202n闭合，或处于导通状态。同时，第二开关202l和第三开关202m断开。因此，通过电力发射/接收元件115、第一电感扼流圈315以及第一开关202k和第四开关202n，在低侧端子342和高侧端子341之间形成电流路径。

在框1106中，开关202k-n都断开，因为没有感测到通过电力发射/接收元件115的电流或电压。也就是说，在框1106中，电力共享控制器模块112没有在接收电力。

在框1108中，在节点316处呈现电压(+)，因为在箭头1103所示出的方向上通过电力发射/接收元件115感生出电流。由如上所述向控制器206提供感测信号221的传感器204来感测电流和/或电压。如框1108中所示，基于所感测到的电流或电压，控制器206控制开关202k-n，使得第二开关202l和第三开关202m闭合，而第一开关202k和第四开关202n断开。因此，通过电力发射/接收元件115、第二电感扼流圈325以及第二开关202l和第三开关202m，在低侧端子342和高侧端子341之间形成电流路径。

因此，图11A的框1102至1108例示用于在通过全波周期从电力发射设备接收电力时控制电力共享控制器模块112的过程。在每个全波周期完成时，过程返回框1102，由此产生全波整流。经整流的电力被提供到电力管理块208，因此可用于为与电力共享控制器模块112连接的设备(诸如，例如，图2中示出的第一设备110或第二设备120)供电或对此设备的电池118进行重新充电。

图11B是流程图，展示了过程1110，该过程用于当(例如，向电力接收设备)发射电力时控制电力共享控制器模块112，以提供全振幅、三电平脉宽调制(PWM)电力发射信号(例如，+1V、0V、-1V)。在框1112中，过程1110开始时，开关202k-n都闭合，由此发射0V电力信号。

在框1114中，控制器206控制开关202k-n，使得第一开关202k、第三开关2021和第四开关202n闭合，而第二开关202l断开。因此，通过电力发射/接收元件115和第一开关202k和第四开关202n，在高侧端子341和低侧端子342之间形成电流路径。在节点314处呈现电压(+)，因为在箭头1111所示出的方向上通过电力发射/接收元件115提供电流。

在框1116中，开关202k-n都闭合，并且在框1116中，电力共享控制器模块112发射0V电力信号。

在框1118中，控制器206控制开关202k-n，使得第一开关202k、第二开关202l和第三开关202m闭合，而第四开关202n断开。因此，通过电力发射/接收元件115在箭头1113所示出的方向上在高侧端子341和低侧端子342之间形成电流路径，并且在节点316处呈现电压(+)。

因此，图11B的框1112至1118例示用于在通过全电力发射波周期控制电力共享控制器模块112的过程。在每个全波周期完成时，过程返回框1112，由此产生全振幅、三电平PWM电力信号。

可以组合以上所描述的各实施例以提供进一步实施例。鉴于以上的详细描述，可以对实施例做出这些和其他改变。总之，在以下权利要求书中，所使用的术语不应当被解释为将权利要求书局限于本说明书和权利要求书中所公开的特定实施例，而是应当被解释为包括所有可能的实施例、连同这些权利要求有权获得的等效物的整个范围。相应地，权利要求书并不受本公开的限制。