本发明涉及一种无线电源发送电路，特别是指一种可使其中的谐振发送电路大致上操作于阻抗匹配(impedancematched)状况的无线电源发送电路。本发明也涉及用于无线电源发送电路的控制方法。
背景技术：
：无线电源发射电路一般而言用于无线充电应用，需具有恒定电流(constantcurrent)控制功能，而在功率输入或输出过高时，又需转换为恒定功率(constantpower)控制模式，以避免损坏无线电源发射电路或是后级电路。图1显示一种现有技术的无线电源发送电路(无线电源发送电路1)，无线电源发送电路1包括一降压转换电路、一电力逆变器电路(powerinvertercircuit)、一谐振发送电路11、以及一谐振匹配电路12。其中谐振电流irs根据电力逆变器电路的输入电压vs的位准而决定。电源发送电路1用以产生谐振无线电源pwlrs，以供应充电电源予充电电路13。图1中所示的现有技术，其缺点在于需要相对较高的输入电压位准、相对较大的电压控制范围、以及很高分辨率的数字模拟转换器(未示出，用以控制降压转换电路与电力逆变器电路)，才能达到谐振电流irs控制于恒定电流或是谐振无线电源pwlrs控制于恒定功率的需求。谐振发送电路11包含电感lp与电容cp，以及反射阻抗zeq。其中，反射阻抗zeq为谐振发送电路11中的一个等效阻抗，其也受到接收端的充电电路13置放位置的影响而改变，此为本领域技术人员所熟知，在此不予赘述。图1中所示的现有技术，其缺点在于，由于谐振发送电路11将该交流输出电源转换为谐振无线电源pwlrs以实现无线电源发送，以对接收端的充电电路13(例如充电电池或手机)充电。由于在实际的应用上，充电电路13与谐振发送电路11的相对位置不同时，谐振发送电路11的反射阻抗zeq会因而不同，这造成了功率损失。如图2所示，反射阻抗zeq包含实部的反射电阻req与虚部的反射电抗xeq。图2显示，当接收端的充电设备与谐振发送电路11的相对位置不同时，会改变反射阻抗zeq。其中，反射阻抗zeq包含了反射电阻req与反射电抗xeq。反射电抗xeq越大，谐振发送电路11阻抗不匹配的情况越严重，谐振无线电源pwlrs的功率损失越大。如果要维持恒定电流或恒定功率，需要输入更高的电压与更高的功率。如图3所示，当反射阻抗zeq的虚部反射电抗xeq越大，其所需要的电感lp上的压降越高，才能达到相同的电感电流。本有鉴于此，本发明的目的在于，针对上述现有技术的缺点与不足，提出一种无线电源发送电路及其控制方法，可以解决前述现有技术的问题，减少谐振无线电源的功率损失，而实现恒定电流模式或恒定功率模式。技术实现要素：为了实现上述发明目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种无线电源发送电路，该无线电源发送电路包含：一电源转换电路(powerconvertercircuit)，用以转换一输入电压而产生一转换输出电压；一电力逆变器电路(powerinvertercircuit)，用以根据一操作信号而切换其中至少一开关，以将该转换输出电压转换而产生一交流输出电压，并供应一交流输出电流，借此产生一交流输出功率；一电感电容(lc)电路，与该电力逆变器电路耦接，该lc电路包括一电感与一电容，其中该lc电路的电抗(reactance)大致上为零，该lc电路用以将该交流输出电流转换为一线圈电流；一谐振发送电路，包含至少一发送线圈与一可变电容电路，其中该线圈电流流经该至少一发送线圈，而产生一谐振无线电源；以及一控制电路，用以产生该操作信号与一电容调整信号，其中该电容调整信号用以调节该可变电容电路的阻抗，使该谐振发送电路大致上操作于一阻抗匹配(impedancematched)状况。在一较佳实施例中，该控制电路控制该电源转换电路，及/或调整该操作信号而控制该电力逆变器电路，以于该交流输出功率低于一预设功率时，将该线圈电流维持于一预设固定线圈电流，且于该交流输出功率不低于该预设功率时，将该交流输出功率维持于该预设功率。在一较佳实施例中，该控制电路根据该操作信号或/及该线圈电流，而产生该电容调整信号，以调节该可变电容电路的阻抗，使该线圈电流维持于一第一区域最小值(localminimum)。在一较佳实施例中，该控制电路根据该交流输出电流，而产生该电容调整信号，以调节该可变电容电路的阻抗，使该交流输出电流维持于一第二区域最小值(localminimum)。在一较佳实施例中，该控制电路根据该lc电路中该电容的一电容跨压，而产生该电容调整信号，以调节该可变电容电路的阻抗，使该电容跨压维持于一第三区域最小值(localminimum)。在一较佳实施例中，该控制电路，调整该操作信号的一操作频率及/或一工作比，以控制该电力逆变器电路，以于该交流输出功率不高于该预设功率时，将该线圈电流维持于该预设固定线圈电流，且于该交流输出功率高于该预设功率时，将该交流输出功率维持于该预设固定输出功率。在一较佳实施例中，该电力逆变器电路为一半桥或全桥d类逆变器电路(classdinvertercircuit)、一e类逆变器电路(classeinvertercircuit)、或一差模(differentialmode)e类逆变器电路(classeinvertercircuit)。在一较佳实施例中，该电源转换电路为一切换式降压转换电路(buckconvertercircuit)，或一切换式升压转换电路(boostconvertercircuit)，或一切换式升降压转换电路(buck-boostconvertercircuit)，或一交流-直流转换电路(ac-dcconvertercircuit)。在一较佳实施例中，其中该lc电路中的该电感与该电容，与该发送线圈组成一电感电容电感谐振逆变器(lcl-resonantinverter)电路。就另一个观点言，本发明也提供了一种无线电源发送电路的控制方法，该无线电源发送电路用以发送一谐振无线电源，该无线电源发送电路的控制方法包含：转换一输入电压而产生一转换输出电压；根据一操作信号而切换至少一开关，以将该转换输出电压转换而产生一交流输出电压，并供应一交流输出电流，借此产生一交流输出功率；提供一电感电容(lc)电路，包括一电感与一电容，其中该lc电路的电抗(reactance)大致上为零，该lc电路用以将该交流输出电流转换为一线圈电流；通过将该线圈电流流经该至少一发送线圈，以将该lc电源转换为该谐振无线电源；以及产生一电容调整信号，用以调节一可变电容电路的阻抗，使该谐振发送电路大致上操作于一阻抗匹配(impedancematched)情况。在一较佳实施例中，当该交流输出功率低于一预设功率时，调整该转换输出电压或该交流输出电压，以将该线圈电流维持于一预设固定线圈电流，且于该交流输出功率不低于该预设功率时，调整该转换输出电压或该交流输出电压，以将该交流输出功率维持于该预设功率。在一较佳实施例中，该产生一电容调整信号，用以调节该可变电容电路的阻抗，使该谐振发送电路大致上操作于一阻抗匹配(impedancematched)情况的步骤包括：根据该操作信号或/及该线圈电流，而产生该电容调整信号，以调节该可变电容电路的阻抗，使该线圈电流维持于一第一区域最小值(localminimum)。在一较佳实施例中，该产生一电容调整信号，用以调节该可变电容电路的阻抗，使该谐振发送电路大致上操作于一阻抗匹配(impedancematched)情况的步骤包括：根据该交流输出电流，而产生该电容调整信号，以调节该可变电容电路的阻抗，使该交流输出电流维持于一第二区域最小值(localminimum)。在一较佳实施例中，该产生一电容调整信号，用以调节该可变电容电路的阻抗，使该谐振发送电路大致上操作于一阻抗匹配(impedancematched)情况的步骤包括：根据该lc电路中该电容的一电容跨压，而产生该电容调整信号，以调节该可变电容电路的阻抗，使该电容跨压维持于一第三区域最小值(localminimum)。在一较佳实施例中，无线电源发送电路的控制方法，还包含：调整该操作信号的一操作频率及/或一工作比，以于该交流输出功率不高于该预设功率时，将该线圈电流维持于该预设固定线圈电流，且于该交流输出功率高于该预设功率时，将该交流输出功率维持于该预设固定输出功率。以下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的功效。附图说明图1显示一种现有技术的无线电源发送电路的示意图；图2显示现有技术中，当接收端的充电设备与谐振发送电路11的相对位置不同时，会改变谐振发送电路11的反射阻抗zeq；图3显示当反射阻抗zeq的虚部反射电抗xeq越大，其所需要的电感lp上的压降越高；图4显示本发明的无线电源发送电路的一实施例的示意图；图5a-5d显示对应于图4实施例的信号波形图；图6显示本发明的无线电源发送电路中，谐振发送电路的一实施例的示意图；图7显示本发明的无线电源发送电路的一实施例的示意图；图8显示本发明的无线电源发送电路中，控制电路的一实施例的示意图；图9显示本发明的无线电源发送电路的一实施例的示意图；图10显示本发明的无线电源发送电路的一实施例的示意图。具体实施方式请参阅图4，图中所示为本发明的无线电源发送电路的一实施例(无线电源发送电路2)示意图，无线电源发送电路2包含一电源转换电路20(powerconvertercircuit)、一电力逆变器电路30(powerinvertercircuit)、一电感电容(lc)电路40、一谐振发送电路50、以及一控制电路60。其中电源转换电路20用以转换一输入电压vin而产生一转换输出电压vdco。输入电压vin可为一交流电压或一直流电压，而电源转换电路20则分别可对应为一交流-直流转换电路或一直流-直流转换电路。电力逆变器电路30用以根据一操作信号op而切换其中至少一开关s1，以将转换输出电压vdco转换而产生一交流输出电压vaco，并供应一交流输出电流iaco，借此产生一交流输出功率paco。电感电容(lc)电路40与电力逆变器电路30耦接。lc电路40包括至少一电感与一电容(未示出，于后详述)，其中，lc电路40的电抗(reactance)大致上为零。lc电路40用以将交流输出电流iaco转换为一线圈电流icoil。谐振发送电路50包含至少一发送线圈l与一可变电容电路51，其中线圈电流icoil流经该至少一发送线圈l，而产生一谐振无线电源pwlrs。本实施例中，谐振发送电路50包含互相串联的发送线圈l以及谐振电容电路51，以及反射阻抗zeq。需说明的是，谐振发送电路50并不限于本实施例的电路结构，其也可以其他形式的谐振电路实施，例如但不限于并联式、或串联与并联组合的谐振电路。控制电路60用以产生操作信号op与一电容调整信号adj，其中电容调整信号adj用以调节可变电容电路51的阻抗，使谐振发送电路50大致上操作于一阻抗匹配(impedancematched)状况。所谓的阻抗匹配状况，指阻抗(电阻加电抗)在交流电源的传输过程中，达到交流电源能完整传至发送线圈l，而不会有交流电源反射回lc电路40，从而提升电源转换效率；阻抗匹配状况为本领域技术人员所熟知，在此不予赘述。请继续参阅图4，本实施例中，可变电容电路51包含一可变电容器(varactor)cvd，其中电容调整信号adj为一模拟信号且耦接于该可变电容器cvd的控制端，用以模拟且连续地控制该可变电容器cvd的阻抗，以实现前述使谐振发送电路50大致上操作于阻抗匹配状况；其中所述的可变电容器(varactor)可为一种电压控制可变电容(例如一电压控制可变电容二极管，varactordiode)，通过对其施加不同的反向偏压(reversebiasvoltage)，可改变其电容值。需说明的是，本实施例中电容调整信号adj通过一偏压电阻rb而耦接于该可变电容器cvd的控制端，而在一实施例中，偏压电阻rb可以省略。请继续参阅图4，并同时参阅图5a-5d，在一实施例中，控制电路50控制电源转换电路20，及/或调整操作信号op而控制电力逆变器电路30，以于交流输出功率paco低于一预设功率pprd时，将线圈电流icoil维持于一预设固定线圈电流icnst，且于交流输出功率不低于该预设功率pprd时，将交流输出功率paco维持于该预设功率pprd。其中控制电路50可以根据与交流输出电流iaco相关的信号与交流输出电压vaco而得到交流输出功率paco。控制信号ctrl用以控制电源转换电路20，以调节交流输出功率paco大致上维持于预设功率pprd，以实现恒定功率模式。其中所述“预设”功率pprd，可为一固定值，或为一可调整的可变动值，下同。此外需说明的是：因电路零件的本身或是零件间相互的匹配不一定为理想，因此，虽然欲使交流输出功率paco维持于预设功率pprd，但实际产生的交流输出功率paco的位准可能并不是准确的预设功率pprd，而仅是接近预设功率pprd，此即前述的“大致上维持于”预设功率pprd之意，下同。需说明的是，如图5a-5d所示，当反射电阻req为电阻req1时，交流输出功率paco为预设功率pprd。交流输出电压vaco振幅，与线圈电流icoil大致上为正比关系。交流输出电流iaco与反射电阻req有正向的关系。本发明的无线电源发送电路，根据实际需求的不同，例如但不限于输入电压vin的电压范围以及交流输出功率paco的范围，在多个不同实施例中，电源转换电路20可为一切换式降压转换电路(buckconvertercircuit)，或一切换式升压转换电路(boostconvertercircuit)，或一切换式升降压转换电路(buck-boostconvertercircuit)，而分别将输入电压vin做降压转换，或升压转换，或升降压转换而产生转换输出电压vdco。在一实施例中，电源转换电路20可为一交流-直流转换电路(ac-dcconvertercircuit)，将交流形式的输入电压vin做ac-dc转换。本发明的无线电源发送电路，根据实际需求的不同，在多个不同实施例中，电力逆变器电路30可为一d类逆变器电路(classdinvertercircuit)、一e类逆变器电路(classeinvertercircuit)、或一差模(differentialmode)e类逆变器电路(classeinvertercircuit)。请参阅图6，在一实施例中，谐振发送电路50’(例如对应于图4的谐振发送电路50)的可变电容电路51’可包括互相耦接的一电容器以及一电容切换开关(例如但不限于图6中并联耦接的电容器cvs以及电容切换开关sv)，在此情况下，电容调整信号adj控制该电容切换开关sv的切换，以控制该可变电容电路51’以及谐振发送电路50’的反射阻抗zeq，使谐振发送电路50’大致上操作于阻抗匹配状况。请参阅图7，图中显示本发明的无线电源发送电路的一实施例(无线电源发送电路3)的示意图，无线电源发送电路3的电力逆变器电路为一全桥式d类逆变器电路(逆变器电路30’)，其包括四切换元件(例如图中的切换开关s1、s2、s3以及s4)，以具有一操作频率(例如6.78mhz)的操作信号op切换，以将转换输出电压vdco转换而产生交流输出电压vaco。lc电路40包含一电感l1与一电容c1。电容c1具有电容跨压vc1。在一种较佳的实施例中，lc电路40中的电感l1与电容c1，与发送线圈l组成一电感电容电感谐振(lcl-resonant)电路，以使无线电源发送电路3于谐振频率操作时，提供一稳定的电流，而作为一个稳定的电流源。类似地，控制电路60根据操作信号op或/及线圈电流icoil而产生电容调整信号adj，用以控制该可变电容电路51的阻抗，以控制该可变电容电路51以及谐振发送电路50的反射阻抗zeq，使该线圈电流icoil维持于一第一区域最小值(localminimum)，使谐振发送电路50大致上操作于阻抗匹配状况。其操作精神与图4的实施例类似，在此不予赘述。其中，控制电路60根据例如但不限于操作信号op的频率、相位、及/或工作比(dutyratio)来产生电容调整信号adj。此外，在一实施例中，本发明的无线电源发送电路中，电力逆变器电路可为一可选式(selectable)电力逆变器电路，举例而言，请继续参阅图7，在一实施例中，例如在相对较低功率的应用时，可控制逆变器电路30’的切换开关s4为恒导通，而控制切换开关s3为恒不导通，使逆变器电路30’具有于半桥式d类逆变器电路的操作模式(也就是，仅s1与s2持续以操作频率切换)，如此可节省功率损耗。请参阅图8，在一实施例中，控制电路60’(例如对应于图4的控制电路60)包含一电流信号处理电路61以及一信号转换电路62；其中电流信号处理电路61根据电流参考信号iref以及线圈电流icoil而产生一差值信号vdf；信号转换电路62则根据差值信号vdf而产生电容调整信号adj，用以控制可变电容电路51的阻抗，以使谐振发送电路50大致上操作于阻抗匹配状况。其中电流信号处理电路61及信号转换电路62的细节将详述如后。请继续参阅图8，在一实施例中，电流信号处理电路61包括一峰值侦测电路611以及一转导放大电路612(transconductanceamplifiercircuit)；峰值侦测电路611侦测线圈电流icoil的峰值而产生一电流峰值信号vp；转导放大电路512根据该电流峰值信号vp以及参考电流信号iref而产生差值信号vdf；信号转换电路62则包括一积分滤波电路621以及一缓冲放大电路622；其中积分滤波电路621将差值信号vdf积分滤波而产生一滤波电流信号vf；缓冲放大电路622则将滤波电流信号vf缓冲放大而产生电容调整信号adj，在本实施例中，电容调整信号adj可为一阻抗控制偏压(impedancecontrolbiasvoltage)，用以通过控制例如前述的可变电容器cvd的控制端而模拟且连续地控制可变电容器cvd的阻抗，并进而控制可变电容电路31的阻抗，以实现前述使谐振发送电路50大致上操作于阻抗匹配状况。请参阅图9，图中显示本发明的无线电源发送电路的一实施例(无线电源发送电路4)的示意图，无线电源发送电路4的电力逆变器电路为全桥式d类逆变器电路(逆变器电路30’)，其包括四切换元件(例如图中的切换开关s1、s2、s3以及s4)，以具有一操作频率(例如6.78mhz)的操作信号op切换，以将转换输出电压vdco转换而产生交流输出电压vaco。类似地，控制电路60根据交流输出电流iaco而产生电容调整信号adj，用以控制该可变电容电路51的阻抗，以控制该可变电容电路51以及谐振发送电路50的反射阻抗zeq，使该交流输出电流iaco维持于一第二区域最小值(localminimum)，而使谐振发送电路50大致上操作于阻抗匹配状况。其操作精神与图4的实施例类似，在此不予赘述。请参阅图10，图中显示本发明的无线电源发送电路的一实施例(无线电源发送电路5)的示意图。类似地，控制电路60根据相关于lc电路40中电容的电容跨压vc1而产生电容调整信号adj，用以控制该可变电容电路51的阻抗，以控制该可变电容电路51以及谐振发送电路50的反射阻抗zeq，使相关于lc电路40中该电容的电容跨压vc1维持于一第三区域最小值(localminimum)，而使谐振发送电路50大致上操作于阻抗匹配状况。其操作精神与图4的实施例类似，在此不予赘述。需说明的是，所谓使lc电路40中该电容的电容跨压vc1维持于一第三区域最小值，指在通过调整反射阻抗zeq，使电容跨压vc1维持在数学上所定义的区域最小值(或称为局部最小值)，此区域最小值(或称为局部最小值)为本领域技术人员所熟知，在此不予赘述。前述的第一区域最小值与第二区域最小值，也依此类推，而不予赘述。以上已针对较佳实施例来说明本发明，但以上所述者，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，也可以组合应用；举其中一例，“恒定电流模式”和“恒定功率模式”可以并用，使无线电源发送电路可操作于此二种不同模式，使无线电源发送电路于不同需求下，可操作于此二种不同模式；在上述并用的情况下，面板驱动电路可包含前述实施例的具体电路，以实现上述模式的组合。此外，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，举例而言，前述如图8的实施例中，以电流式电路(例如但不限于转导放大电路612等)为例，然根据本发明的精神，也可采用电压式电路而实现相同的功能。又例如，本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该信号的本身，也包含于必要时，将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。当前第1页12当前第1页12