使用dc偏压的高功率rf场效应晶体管切换的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及无线功率。更具体来说，本发明是针对使用开关以用于在无线功率传送系统中进行调谐。
【背景技术】
[0002]增加的数目及种类的电子装置是经由可再充电电池来供以电力。此些装置包含移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机周边装置、通信装置(例如，蓝牙装置)、数码相机、助听器及其类似者。虽然电池工艺已改进，但电池供电型电子装置日益需要及消耗更大的功率量，借此常常需要再充电。可再充电装置常常经由凭借物理地连接到电源供应器的电缆或其它类似的连接器所达成的有线连接而充电。电缆及类似的连接器可有时不方便或麻烦且具有其它缺陷。能够在自由空间中传送待用以对可再充电电子装置充电的功率或将功率提供到电子装置的无线充电系统可克服有线充电解决方案的一些缺点。因而，有效地且安全地将功率传送到电子装置的无线功率传送系统及方法是合乎需要的。
【发明内容】
[0003]在所附权利要求书的范围内的系统、方法及装置的各种实施各自具有若干方面，所述方面中没有单一方面完全负责本文中所描述的所要属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，本文中描述一些显著特征。
[0004]本说明书中所描述的标的物的一或多个实施的细节在附图及以下描述中予以阐述。其它特征、方面及优点将从所述描述、所述图式及权利要求书而变得显而易见。应注意，以下诸图的相对尺寸可能未按比例绘制。
[0005]本发明的一个方面提供一种用于调谐的设备。在一个实施例中，所述设备包含调谐元件及场效应晶体管。所述场效应晶体管包含栅极、第一端子接点及第二端子接点。在一些实施例中，场效应晶体管可基于栅极的电特性相对于第一端子接点的电特性的改变而将调谐元件电啮合到AC(交流电)功率。在一些实施例中，第一端子接点处于交流电电压。所述设备另外包含用以减小场效应晶体管的内部漏极源极电容的漏极偏压电路。所述设备可另外包含DC阻塞电容器。在一个实施例中，所述设备还可包含栅极偏压电路，所述栅极偏压电路经配置以相对于第一端子接点的电特性来调整栅极的电特性从而驱动场效应晶体管。所述电特性可包含偏压电位。所述调谐元件可包含电容器或电感器或两者的组合。
【附图说明】
[0006]图1为根据本发明的示范性实施例的示范性无线功率传送系统的功能框图。
[0007]图2为根据本发明的各种示范性实施例的示范性组件的功能框图，所述组件可用于图1的无线功率传送系统中。
[0008]图3为根据本发明的示范性实施例的包含发射或接收天线的图2的发射电路或接收电路的一部分的不意图。
[0009]图4为根据本发明的示范性实施例的发射器的功能框图，所述发射器可用于图1的无线功率传送系统中。
[0010]图5为根据本发明的示范性实施例的接收器的功能框图，所述接收器可用于图1的无线功率传送系统中。
[0011]图6为可用于图4的发射电路中的发射电路的一部分的示意图。
[0012]图7为根据本发明的示范性实施例的示范性调谐电路的示意图，所述调谐电路可用于图1的无线功率传送系统中。
[0013]图8为根据本发明的示范性实施例的示范性调谐电路的示意图，所述调谐电路可用于图1的无线功率传送系统中。
[0014]图9为根据本发明的示范性实施例的示范性调谐电路的示意图，所述调谐电路可用于图1的无线功率传送系统中。
[0015]图10为根据本发明的示范性实施例的示范性调谐电路的示意图，所述调谐电路可用于图1的无线功率传送系统中。
[0016]图11为根据本发明的示范性实施例的示范性调谐电路的示意图，所述调谐电路可用于图1的无线功率传送系统中。
[0017]图12为根据本发明的示范性实施例的在无线功率传送系统中进行调谐的方法的流程图。
[0018]图13为根据本发明的示范性实施例的调谐电路的功能框图，所述调谐电路可用于图1的无线功率传送系统中。
[0019]图式中所说明的各种特征可能未按比例绘制。因此，为清楚起见，可任意扩大或缩小各种特征的尺寸。另外，所述图式中的一些图式可能未描绘给定系统、方法或装置的所有组件。最后，相似参考数字可用于贯穿本说明书及诸图表示相似特征。
【具体实施方式】
[0020]意欲将下文结合附图所阐述的详细描述作为本发明的示范性实施例的描述且所述详细描述并不意欲代表可借以实践本发明的仅有实施例。贯穿此描述所使用的术语“示范性”意谓“充当实例、例子或说明”，且未必应被解释为相比其它示范性实施例较佳或有利。所述详细描述包含特定细节以便达成提供对本发明的示范性实施例的透彻理解的目的。在一些例子中，以框图形式展示一些装置。
[0021]无线地传送功率可能指在不使用物理电导体的情况下将与电场、磁场、电磁场或别样者相关联的任何形式的能量从发射器传送到接收器(例如，可经由自由空间来传送功率)。到无线场(例如，磁场)中的功率输出可由“接收天线”予以接收、俘获或耦合以达成功率传送。
[0022]图1为根据本发明的示范性实施例的示范性无线功率传送系统100的功能框图。输入功率102可从电源(未图示)而提供到发射器104以用于产生用于提供能量传送的场105。接收器108可耦合到场105且产生输出功率110以供耦合到输出功率110的装置(未图示)来存储或消耗。发射器104与接收器108两者被分开一距离112。在一个示范性实施例中，发射器104及接收器108是根据互相谐振关系而配置。当接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率实质上相同或非常接近时，发射器104与接收器108之间的发射损耗最小。因而，与可能需要大型线圈(其需要使线圈非常接近(例如，若干_))的纯粹电感式解决方案形成对比，可在较大距离范围内提供无线功率传送。谐振电感耦合技术可因此允许在各种距离范围内且通过多种电感线圈配置所达成的经改进的效率及功率传送。
[0023]当接收器108位于由发射器104所产生的能量场105中时，接收器108可接收功率。场105对应于由发射器104输出的能量可被接收器105俘获的区域。在一些状况下，场105可对应于发射器104的“近场”，如下文将予以另外描述。发射器104可包含用于输出能量发射的发射天线114。接收器108另外包含用于从所述能量发射接收或俘获能量的接收天线118。近场可对应于其中存在由发射天线114中的电流及电荷产生且最低程度地使功率辐射远离发射天线114的强反应场的区域。在一些状况下，近场可对应于在发射天线114的约一个波长(或其分率)内的区域。发射天线114及接收天线118是根据应用及待与之相关联的装置来设定尺寸。如上文所描述，可通过将发射天线114的场105中的一大部分能量耦合到接收天线118而非使大多数能量以电磁波传播到远场来发生有效能量传送。当定位于场105内时，可在发射天线114与接收天线118之间逐渐形成“耦合模式”。本文中将位于发射天线114及接收天线118周围且可能发生此耦合的区域称作耦合模式区域。
[0024]图2为根据本发明的各种示范性实施例的示范性组件的功能框图，所述组件可用于图1的无线功率传送系统100中。发射器204可包含发射电路206，所述发射电路206可包含振荡器222、驱动器电路224及滤波器及匹配电路226。振荡器222可经配置以在所要频率下(例如468.75KHz、6.78MHz或13.56MHz)产生信号，可响应于频率控制信号223来调整所述信号。所述振荡器信号可经提供到驱动器电路224，所述驱动器电路224经配置以在(例如)发射天线214的谐振频率下驱动发射天线214。驱动器电路224可为经配置以从振荡器222接收方形波且输出正弦波的切换放大器。举例来说，驱动器电路224可为E类放大器。还可包含滤波器及匹配电路226以滤除谐波或其它不良频率且使发射器204的阻抗与发射天线214匹配。由于驱动发射天线214，发射器204可在足够用于对电子装置充电或供以电力的电平下无线地输出功率。作为一个实例，所提供的功率可为(例如)大约300毫瓦到5瓦特以对具有不同功率要求的不同装置供以电力或充电。还可提供较高或较低的功率电平。
[0025]接收器208可包含接收电路210，所述接收电路210可包含匹配电路232及整流器及切换电路234以从AC功率输入产生DC功率输出，从而对如图2中所示的电池236充电或对耦合到接收器108的装置(未图示)供以电力。可包含所述匹配电路232以使接收电路210的阻抗与接收天线218匹配。接收器208及发射器204可另外在分开的通信信道219 (例如，蓝牙、zi