通过整流器时移进行谐振调谐的制作方法
【专利说明】通过整流器时移进行谐振调谐
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年3月4提交的临时申请序列号61/947，701的优先权，通过引用将其全部内容结合于本文中。
技术领域
[0003]本公开内容涉及电力(power)传输。本公开内容还涉及用于改善无线电力传输效率的电路调谐(tuning)。
【背景技术】
[0004]由巨大的消费者需求驱动了电子和通信技术方面的迅速发展，这导致大范围地采用许多种类的电子设备，诸如智能电话、平板电脑和音乐播放器。许多这类设备从诸如可再充电电池的有限能源获得电力。一个目标是对这些设备进行有效和高效的无线电力传输。
【发明内容】
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种电路，包括:无线电力信号输入端(wirelesspower signal input)，用于提供无线电力输入信号；开关网络，親接至所述无线电力信号输入端，所述开关网络包括被布置为对所述无线电力输入信号进行整流(rectify)以提供无线电力输出信号的开关；控制电路，与所述开关网络通信，所述控制电路被配置为:通过确定将实施的阻抗来对当前无线电力传输操作目标做出响应；经由所述开关网络将所述阻抗有目的地引入至所述无线电力输入信号；以及使所述开关对所述无线电力输入信号进行整流以产生所述无线电力输出信号。
[0006]该电路进一步包括:与所述控制电路通信的可变电压源，所述可变电压源能够操作为修改用于至少一个所述开关的开关定时(switching timing)。
[0007]其中，所述控制电路能够操作为通过使针对至少一个所述开关的接通状态、断开状态或两者的时间滞后(time skewing)来修改开关定时。
[0008]其中，所述当前无线电力操作目标是最大化电力传输、负载调节或效率。
[0009]该电路进一步包括:可变电压源；并且其中，所述控制电路包括:比较器，能够操作为将所述无线电力信号与所述可变电压源进行比较。
[0010]其中，所述比较器包括与至少一个所述开关通信的开关控制输出端(switchingcontrol output)。
[0011]其中，所述开关包括全波整流器。
[0012]其中，所述控制电路包括用于控制开关所述全波整流器中的特定开关的多个比较器。
[0013]该电路进一步包括:多个可变电压源，并且其中，所述比较器包括与所述可变电压源中的可变电压源个体通信的比较输入端个体(individual comparison inputs)。
[0014]其中，所述开关包括场效应晶体管(FET);以及所述控制电路包括差分放大器，所述差分放大器包括能够操作为控制所述FET的开关的开关控制输出端。
[0015]该电路进一步包括:多个独立可调谐的可变电压源，其将第一输入提供至所述差分放大器。
[0016]其中，所述控制电路接收所述无线电力信号作为至所述差分放大器的第二输入。
[0017]根据本发明的另一个方面，提供了一种方法，包括:确定当前无线电力传输操作目标；接收无线电力输入信号；利用开关网络对所述无线电力输入信号进行整流以提供无线电力输出信号；将所述无线电力输入信号提供至与所述开关网络通信的控制电路；以及通过以下步骤控制所述开关网络:响应于所述操作目标确定用于所述开关网络的期望定时；响应于所述期望定时生成比较电压；以及响应于所述无线电力输入信号与所述比较电压的比较来改变所述开关网络的开关定时。
[0018]其中，改变开关定时包括:改变何时使开关控制信号对所述开关网络有效(asserted，断言)，改变何时使开关控制信号对所述开关网络解除有效(de_asserted，解除断言)，或者这两者。
[0019]其中，整流包括全波整流。
[0020]其中，改变开关定时包括:单个地(individually)改变所述开关网络中的不同开关的开关定时。
[0021]根据本发明的又一个方面，提供了一种电路，包括:无线电力信号输入端，用于提供无线电力输入信号；开关晶体管，耦接至所述无线电力信号输入端并且被布置为全波整流器，所述全波整流器能够操作为将所述无线电力输入信号整流为无线电力输出信号；电力输出端(power output)，耦接至所述全波整流器并且被配置为提供所述无线电力输出信号；比较器网络，包括比较器个体(individual comparators)，所述比较器个体能够操作为选择性地接通和断开所述开关晶体管；以及可变电压源，被配置为响应于无线电力传输操作目标将可调谐电压提供给所述比较器个体，所述比较器个体对所述可调谐电压和所述无线电力输入信号做出响应以修改所述开关晶体管的开关定时。
[0022]其中，所述无线电力传输操作目标包括从所述无线电力输入信号至所述无线电力输出信号的最大电力传输。
[0023]其中，所述无线电力传输操作目标包括针对所述无线电力输出信号的负载调节目标。
[0024]其中，所述无线电力传输操作目标包括效率目标。
【附图说明】
[0025]图1示出了可以包括用于获得无线电力的可调谐整流器电路的设备的示例。
[0026]图2是用于获得无线电力的可调谐整流器电路的示例。
[0027]图3示出了示例开关波形。
[0028]图4示出了示例可调谐整流器电路。
[0029]图5示出了设备可以实施用于提供操作的获取模式和操作模式的示例逻辑。
[0030]图6示出了设备可以被实施为控制可调谐整流器电路中的开关定时的示例逻辑。
【具体实施方式】
[0031]图1示出了用户设备100( “UE 100”)的示例。在这个示例中，UE 100为智能电话，但是UE可以是任何电子设备。下面描述的关于谐振调谐(resonant tuning)的技术可以实施在各种不同类型的设备中。因此，下面描述的智能电话示例仅提供用于解释谐振调谐技术的一种示例背景(context)，例如结合对UE 100进行无线电力传输(WPT)。
[0032]WPT得益于在发射器与接收器之间实现高品质(high Quality) (Q)匹配的谐振调谐技术，以获得高效率和良好的范围。即使假设对宽的部件容差、由个人可以持有具有WPT性能的设备的方式导致的效果以及可以动态地影响调谐的其他效果的调谐敏感性，谐振调谐技术有助于获得并且维持高Q值。谐振调谐技术改变了接收WPT信号输入的整流器的操作性能。该技术以有悖常理的方式改变操作性能，诸如通过以除了严格的零电压开关(zerovoltage switching)之外的方式来操作整流器。
[0033]通过调整整流器的开关定时，谐振调谐技术可以有目的地引入如通过无线电力接收器所预见的复阻抗(complex impedance)，以帮助实现特定操作目标。操作目标的示例包括改善a)效率；b)用于b)的最大化电力传输的调谐，例如，通过使整流器输出最大化；以及c)最大化负载调节，例如，通过负载的范围保持整流器输出平坦性。可以根据当前所追求的操作目标来改变所引入的阻抗，并且其可以在设备操作期间的任意时间进行改变。除了以上陈述的那些之外，谐振调谐技术还可以促进实现其他操作目标。
[0034]控制器可以在任意时间对复阻抗进行重新调谐(retune)。例如，控制器可以在设备操作期间以任何期望的间隔、或以任何规则或不规则调度对复阻抗进行重新调谐。因此，例如，当负载改变时，控制器可以测量负载并且对复阻抗重新调谐以继续朝向当前调谐目标如进。
[0035]返回至图1，作为一个示例，UE可以是能够拨打和接听无线电话呼叫并且利用802.lla/b/g/n/ac/ad( “WiFi”)、蓝牙(BT)、近场通信(NFC)或任何其他类型的无线技术来发射并且接收数据的2G、3G、或4G/LTE蜂窝电话。除了拨打和接听电话呼叫之外，UE 100可以是运行任意数量或类型的应用程序的智能电话。然而，UE实际上可以是消耗电能的任意设备，包括作为另外的示例的车辆中的驾驶辅助模块、紧急应答器、寻呼机、手表、卫星电视接收器、立体声系统接收器、计算机系统、音乐播放器、笔记本电脑或平板电脑、家用电器或实际上的任何其他设备。
[0036]UE 100可以从多个不同的源汲取电能。作为一个示例，UE 100可以从电池101汲取电能。电能的其他来源包括无线电力传输(WPT)电源。在这方面，下面进一步描述的是用于从无线信号收获电力的技术。
[0037]继续图1中的示例，UE 100与诸如增强节点B(eNB)或其他基站的网络控制器150进行通信。网络控制器150与UE 100建立诸如控制信道152和数据信道154的通信信道并且交换数据。UE 100还可以暴露于无线信号的许多其他来源，例如从无线充电板(wirelesscharging pad) 156，并且可以结合以下描述的WPT和谐振调谐技术收获无线信号。
[0038]在图1的示例中，UE 100支持一个或多个用户标识模块(Subscriber IdentityModule) (SM)，诸如SIM1102和S頂2104。例如，电子和物理接口 106和108通过系统总线110将SM1102和SM2104连接至其余的用户设备硬件。
[0039]UE 100包括通信接口 112、系统逻辑114和用户界面118。系统逻辑114可以包括硬件、软件、固件或者其它逻辑的任何组合。例如，可以利用一个或多个片上系统(SoC)、专用集成电路(ASIC)、分立(discrete)模拟和数字电路以及其他线路来实