模式操作的例子显示于图4。波形Vgl与Vg2分别表示提供至差动放大器的 上侧与下侧的频率参考信号。在标记"4/8工作周期"的图标的部分，在四个脉冲的促发之 后伴随着一个闲置期间。整个型样是以八个脉冲期间的周期来重复。在促发期间，电感电 流IL随着电源注入至共振电路而加速上升。在闲置期间，功率则下降。在电感器IL中的 平均电流低于连续脉冲系列时在电感器IL中的平均电流。在标记"2/8工作周期"的图标 的部分，在八个脉冲期间的周期中仅注入两个脉冲。由于电感电流的上升时间较小，平均电 感电流低于在上述第一种情况中的平均电感电流。一般而言，脉冲对闲置时间的比例较高， 平均电感电流也较高。因此，与电感电流成比例的输出功率可藉由调整脉冲密度来控制。
[0024] 图5表示根据本发明又一实施例的系统34,其改变源输出功率。在此方法中，放大 器输入电压是固定直流电压12,且频率参考信号是连续且固定频率的方波。根据此方法，在 匹配网络10中具有复数可变阻抗组件36。改变这些组件则使得提供给源线圈Ll的功率将 被调整。为了能更理解这个可变匹配网络技术，图6显示了以交流（AC)电压源48来表示 的放大器。
[0025] 特别是，图6也显示了表示反射电阻与反射电抗的组件Rref与Xref。这些组件是 取自变压器理论，以模仿耦接源线圈的一接收线圈的影响。Rref表示传送至接收线圈的功 率，而Xref表示自接收线圈反射的功率。假使电路44完全地匹配，在匹配网络50的输入 上的阻抗将刚好是等效源阻抗的实际值而不具有虚数（电抗）成分。这确保了供电源可传 送最大功率给负载。然而，由于匹配网络50的输入阻抗必定依赖于反射的阻抗，因此，以一 固定的匹配网络50不可能实现对于所有负载条件的完全匹配。根据所使用的拓扑，匹配网 络50也可将反射阻抗的实部转换为一较大或较小值。在此实施例中，使用此效果来改变透 过VAC 48传送至负载的功率。此VAC 48是由直流电源46来供电。
[0026] 图7表示根据本发明一实施例，相匹配的阻抗控制电路52的简化方块图。VAC表 示放大器输出电压。匹配网络包括一系列串联电抗X s与一并联电容Cp的组合。在某些Q 系数情况下，CP、Ls、与Rs的组合转换为可由Lm与R m所表示的等效电路。Lm与Rm可用下述 的式1与式2来计算获得，其中，ω表示操作频率，ω。是C p与1^并联组合的振荡频率。
[0030] 根据式3,可计算在固定交流（AC)电压VAC下提出RM的适当值而必须的Cp值。根 据式1，可计算消除Lm所引起的电抗而所必须的Xs值。
[0031 ] 可注意到，等效电阻Rm与电感L M可藉由改变X 5与C P而改变。假使两者都改变，放 大器可在一完全匹配状态下传送功率的变化量。假使只有其中一者改变，完全匹配可能无 法保持，但是输出功率可被调变。
[0032] 图8表示根据本发明一实施例，使用差动E类放大器的共振无线供电（RWP)系统 62的图解。上述的实施例特别适用于包括差动E类放大器的共振无线供电系统。由于E类 放大器提供高效率以及低等效输出电阻，因此E类放大器通常使用在共振无线供电（RWP) 系统中。此电路的一实施例将由下文来说明。信号产生器64产生两个具有固定频率与工 作周期的频率参考信号，而此两频率参考信号的相位互为反向。驱动器66与68以足够的 驱动强度来放大频率参考信号，以控制功率场效应管（FET)Ml与M2的闸极。这些功率场效 应管（FET)配置连接包括扼流圈电感器LSl以及电容器CSl与CS2的E类匹配网络。此放 大器在源线圈Ll上产生正弦循环电流。这产生了一个磁场，其在接收线圈L2上感应出一 电压。此感应出的电压可用来将能量转移至由电阻Rl所表示的接收负载。匹配网络70提 供了在供电源或RF能量与其负载之间的最大功率转移。
[0033] 本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域 技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，可做些许的更动与润饰。
【主权项】
1. 一种共振无线供电（RWP)系统，包括： 一信号产生器，提供一输入信号波形；以及 一放大器架构，由一固定直流供应电压来供电，其中，该放大器架构配置为差动放大器 或单端放大器一样被操作，以提供两个不同的输出功率等级、在促发模式下提供一输出功 率等级范围、或者使用在被调整的匹配网络中的电容器来提供一输出功率等级范围。2. 如权利要求1所述的共振无线供电系统，其中，该放大器架构操作来改变给予一负 载的功率等级。3. 如权利要求1所述的共振无线供电系统，该放大器架构包括D类、E类、或F类放大 器。4. 如权利要求1所述的共振无线供电系统，其中，该放大器架构的操作避免了使用工 作周期控制、频率变化、或直流-直流转换器。5. -种用以控制共振无线供电系统的方法，包括： 提供一信号产生器，该信号产生器提供一输入信号波形；以及 提供一放大器架构，该放大器架构由一固定直流供电电压来供电，其中，该放大器架构 配置为差动放大器或单端放大器一样被操作，以提供两个不同的输出功率等级、在促发模 式下提供一输出功率等级范围、或者使用在被调整的匹配网络中的电容器来提供一输出功 率等级范围。6. 如权利要求5所述的方法，其中，该放大器架构操作来改变给予一负载的功率等级。7. 如权利要求5所述的方法，该放大器架构包括D类、E类、或F类放大器。8. 如权利要求5所述的方法，其中，该放大器架构的操作避免了使用工作周期控制、频 率变化、或直流-直流转换器。
【专利摘要】本发明提供一种共振无线供电系统，其包括信号产生器与放大器架构。信号产生器提供一输入信号波形。放大器架构由一固定直流供应电压来供电。放大器架构配置为差动放大器或单端放大器一样被操作，以提供两个不同的输出功率等级、在促发模式下提供输出功率等级范围、或者使用在被调整的匹配网络中的电容器来提供输出功率等级范围。
【IPC分类】H02J50/12
【公开号】CN105247762
【申请号】CN201480015387
【发明人】帕特里克·史丹利·里尔, 阿南德·萨慕斯, 颜永智
【申请人】联发科技（新加坡）私人有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2014年3月14日
【公告号】EP2984736A1, US20160013660, WO2014152103A1