专利名称：具有延迟锁定环路的有源整流器，包括有源整流器的无线电力接收设备的制作方法
技术领域：
下面的描述涉及一种有源整流器，该有源整流器可用于无线电力传输。
背景技术：
谐振电力传输系统是多种无线电力传输系统中的一种，且可包括发送谐振电力的源装置和接收谐振电力的目标装置。谐振电力可从源装置无线地发送到目标装置。当与无线电力传输系统的目标装置对应的无线电力接收器使用无源整流器时，由于包括在整流器中的二极管导致的压降，无源整流器可将交流电流整流成其电压等于通过从输入的峰值电压减去压降而获得的值。无线电力接收器中的整流器可以是影响电力传输效率的重要因素。
发明内容
技术方案根据一方面，一种有源整流器可包括第一环路，被配置成当输入信号的相位为正时提供电压；第二环路，被配置成当输入信号的相位为负时提供电压，其中，第一环路和第二环路包括延迟锁定环路，所述延迟锁定环路被配置成补偿由于包括在有源整流器中的开关的延迟而导致的反向电流泄漏。输入信号可通过磁耦合从源谐振器被接收。第一环路可包括第一开关，被配置成当输入信号的相位为正时基于关于输入信号的差分信号而导通；第一延迟开关，当输入信号的相位为正时基于关于输入信号的差分信号而导通；第一延迟锁定环路，被配置成补偿差分信号的相位从正转换到负的时刻与第一延迟开关导通的时刻之间的延迟；电容器，被配置成提供与输入信号的最大幅值基本上对应的电压。第一延迟开关可包括比较器，被配置成接收差分信号并且当差分信号的相位为负时输出预定电压；电压缓冲器，被配置成储存从比较器输出的预定电压，并且当储存的电压变成预定导通电压时输出导通电压；晶体管，被配置成通过从电压缓冲器输出的导通电压而导通，其中，第一延迟锁定环路被配置成提供与由于比较器和电压缓冲器而导致的延迟对应的电压偏移，并将所述电压偏移添加到输入至比较器的差分信号的相位。第一延迟锁定环路可包括第二比较器，被配置成接收差分信号，并且当差分信号的相位为负时输出预定电压；延迟单元，被配置成接收电压缓冲器的输出，并在将第二比较器的预定延迟添加到所述接收的输出之后输出所述接收的输出；相位检测单元，被配置成检测第二比较器的输出信号和延迟单元的输出信号之间的相位差；电荷泵，被配置成提供与所述相位差对应的电压偏移；延迟补偿单元，被配置成将所述电压偏移添加到输入至比较器的差分信号的相位。第二环路可包括第二开关，被配置成当输入信号的相位为负时导通；第二延迟开关，被配置成当输入信号的相位为负时导通；第二延迟锁定环路，被配置成补偿输入信号的相位从正转换到负的时刻与第二延迟开关导通的时刻之间的延迟；电容器，被配置成提供与输入信号的最大幅值对应的电压。第二延迟开关可包括比较器，被配置成接收输入信号并且当输入信号的相位为负时输出预定电压；电压缓冲器，被配置成储存从比较器输出的预定电压，并且当储存的电压变成预定导通电压时输出导通电压；晶体管，被配置成通过从电压缓冲器输出的导通电压而导通，其中，第二延迟锁定环路被配置成提供与由于比较器和电压缓冲器而导致的延迟对应的电压偏移，并将所述电压偏移添加到输入至比较器的输入信号的相位。第二延迟锁定环路可包括第二比较器，被配置成接收输入信号，并且当输入信号的相位为负时输出预定电压；延迟单元，被配置成接收电压缓冲器的输出，并在将第二比较器的预定延迟添加到所述接收的输出之后输出所述接收的输出；相位检测单元，被配置成检测第二比较器的输出信号和延迟单元的输出信号之间的相位差；电荷泵，被配置成提供与所述相位差对应的电压偏移；延迟补偿单元，被配置所述成将电压偏移添加到输入至比较器的输入信号的相位。根据另一方面，一种无线电力接收器可包括目标谐振器，被配置成从源谐振器接收电磁能量；有源整流器，被配置成通过对由目标谐振器接收的AC信号进行整流而产生DC信号；DC-DC转换器，用于通过调节DC信号的信号电平而输出整流的电压，其中，有源整流器包括延迟锁定环路，所述延迟锁定环路被配置成补偿由于包括在有源整流器中的开关的延迟而导致的反向电流泄漏。有源整流器可包括第一环路，被配置成当AC信号的相位为正时提供电压；第二环路，被配置成当AC信号的相位为负时提供电压，其中，第一环路和第二环路包括延迟锁定环路，所述延迟锁定环路被配置成补偿由于包括在有源整流器中的开关的延迟而导致的反向电流泄漏。第一环路可包括第一开关，被配置成在AC信号的相位为正的时段基于关于AC信号的差分信号而导通；第一延迟开关，被配置成在AC信号的相位为正的时段基于关于AC信号的差分信号而导通；第一延迟锁定环路，被配置成补偿差分信号的相位从正转换到负的时刻与第一延迟开关导通的时刻之间的延迟；电容器，被配置成提供与AC信号的最大幅值基本上对应的DC电压。第二环路可包括第二开关，被配置成当AC信号的相位为负时导通；第二延迟开关，被配置成当AC信号的相位为负时导通；第二延迟锁定环路，被配置成补偿AC信号的相位从正转换到负的时刻与第二延迟开关导通的时刻之间的延迟；电容器，被配置成提供与AC信号的最大幅值基本上对应的DC电压。根据另一方面，一种有源整流器可包括第一电路，被配置成当输入信号的相位为正时提供电压；第二电路，被配置成当输入信号的相位为负时提供电压，其中，第一电路、第二电路或者第一电路和第二电路二者包括延迟锁定电路，所述延迟锁定电路被配置成补偿有源整流器中的反向电流泄漏。第一电路、第二电路或者第一电路和第二电路二者可包括至少一个开关，第一电路和第二电路中的一个或者第一电路和第二电路二者的延迟锁定电路被配置成补偿由于所述至少一个开关的延迟而导致的反向电流泄漏。
所述至少一个开关可包括晶体管。所述晶体管可包括PMOS晶体管或NMOS晶体管。第一电路、第二电路或者第一电路和第二电路二者可包括开关，被配置成在输入信号的相位为正时基于关于输入信号的差分信号而导通；延迟开关，在输入信号的相位为正时基于关于输入信号的差分信号而导通；电容器，被配置成提供与输入信号的最大幅值基本上对应的电压，其中，延迟锁定电路被配置成补偿差分信号的相位从正转换到负的时刻与延迟开关导通的时刻之间的延迟。延迟开关可包括比较器，被配置成接收差分信号并且当差分信号的相位为负时输出预定电压；电压缓冲器，被配置成储存从比较器输出的预定电压，并且当储存的电压变成预定导通电压时输出导通电压；晶体管，被配置成通过从电压缓冲器输出的导通电压而导通，其中，延迟锁定电路被配置成提供与由于比较器和电压缓冲器而导致的延迟对应的电压偏移，并将所述电压偏移添加到输入至比较器的差分信号的相位。延迟锁定电路可包括第二比较器，被配置成接收差分信号，并且当差分信号的相位为负时输出预定电压；延迟单元，被配置成接收电压缓冲器的输出，并在将第二比较器的预定延迟添加到所述接收的输出之后输出所述接收的输出；相位检测单元，被配置成检测第二比较器的输出信号和延迟单元的输出信号之间的相位差；电荷泵，被配置成提供与所述相位差对应的电压偏移；延迟补偿单元，被配置成将所述电压偏移添加到输入至比较器的差分信号的相位。一种电子装置可包括有源整流器。其他特征和方面可从下面的详细描述、附图和权利要求中清楚。
图1是示出无线电力传输系统的示图；图2是示出有源整流器的示图；图3是示出使用有源整流器进行整流的示图；图4是示出图2的有源整流器的仿真的示图；图5是示出具有延迟锁定环路的有源整流器的示图；图6是示出图5的有源整流器的仿真的示图；图7是示出有源整流器中的延迟锁定环路的示图；图8至图14是示出各种谐振器的示图；图15是示出图8的用于无线电力传输的谐振器的一个等效电路的示图。在所有的附图和详细描述中，除非另外描述，否则相同的附图标号应该被理解为指示相同的元件、特征和结构。为了清晰、说明和方便，可能夸大这些元件的相对大小和描述。
具体实施例方式提供下面的详细描述，以帮助读者获得对于在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。因此，在此描述的系统、设备和/或方法的各种改变、修改及等同物可被推荐给本领域的普通技术人员。描述的操作和/或处理步骤的进行是一个示例；然而，除了必须以特定顺序发生的操作和/或步骤之外，操作和/或处理步骤的顺序不限于在此阐述的顺序，而是可进行如本领域已知的改变。此外，为了增加清楚性和简明，可省略对于公知功能和构造的描述。一个或多个实施例可提供有源整流器，该有源整流器使用延迟锁定环路补偿反向电流泄漏。在一些实施例中，有源整流器可用于无线电力传输系统的无线电力接收器。当然，将认识到的是，有源整流器可用于可能需要进行电力整流的其他电子装置。图1示出了无线电力传输系统。传输的无线电力可以是谐振电力。如图1所示，无线电力传输系统可具有源-目标结构，所述源-目标结构包括源和目标。例如，无线电力传输系统可包括对应于源的谐振电力发送器Iio和对应于目标的谐振电力接收器120。谐振电力发送器110可包括源单元111和源谐振器115。源单元111可被配置成从外部电压供应器接收能量，以产生谐振电力。在一些示例中，谐振电力发送器110还可包括匹配控制器113，以执行谐振频率和/或阻抗匹配。源单元111可包括交流(AC)至AC(AC/AC)转换器、AC至直流(DC) (AC/DC)转换器、(DC/AC)逆变器。AC/AC转换器可被配置成将从外部装置输入的AC信号的信号电平调节到期望的电平。AC/DC转换器可(例如)通过对从AC/AC转换器输出的AC信号进行整流来输出预定电平的DC电压。DC/AC逆变器可被配置成通过快速地开关从AC/DC转换器输出的DC电压来产生(例如，几兆赫兹(MHz)到几十MHz频带的)AC信号。其他频率的AC电也是可行的。匹配控制器113可被配置成设置源谐振器115的谐振带宽和源谐振器115的阻抗匹配频率中的至少一个。在一些实施方式中，匹配控制器113可包括源谐振带宽设置单元和源匹配频率设置单元中的至少一个。源谐振带宽设置单元可设置源谐振器115的谐振带宽。源匹配频率设置单元可设置源谐振器115的阻抗匹配频率。例如，可基于源谐振器115的谐振带宽的设置或源谐振器115的阻抗匹配频率的设置来确定源谐振器115的Q因子。源谐振器115可被配置成将电磁能量传输到目标谐振器121。例如，源谐振器115可通过与目标谐振器121的磁耦合101将谐振电力传输到谐振电力接收器120。因此，源谐振器115可被配置成在设置的谐振带宽内谐振。如图所示，谐振电力接收器120可包括目标谐振器121 ;匹配控制器123，用于执行谐振频率或阻抗匹配；目标单元125，用于将接收的谐振电力传输到装置或负载。目标谐振器121可被配置成从源谐振器115接收电磁能量。目标谐振器121可被配置成在设置的谐振带宽内谐振。匹配控制器123可设置目标谐振器121的谐振带宽和目标谐振器121的阻抗匹配频率中的至少一个。在一些示例中，匹配控制器123可包括目标谐振带宽设置单元、目标匹配频率设置单元或者这两个设置单元。目标谐振带宽设置单元可设置目标谐振器121的谐振带宽。目标匹配频率设置单元可设置目标谐振器121的阻抗匹配频率。例如，可基于目标谐振器121的谐振带宽的设置和/或目标谐振器121的阻抗匹配频率的设置来确定目标谐振器121的Q因子。目标单元125可被配置成将接收的谐振电力传输到装置或负载。目标单元125可包括AC/DC转换器和DC/DC转换器。AC/DC转换器可通过对从源谐振器115发送到目标谐振器121的AC信号进行整流来产生DC电压。DC/DC转换器可通过调节DC电压的电压电平来将额定电压供应给装置或负载。例如，AC/DC转换器可被配置成使用延迟锁定环路的有源整流器。在一个或多个实施例中，源谐振器115和目标谐振器121可被配置成螺旋线圈结构的谐振器、润旋线圈结构的谐振器、元结构(meta-structured)的谐振器等。参照图1，控制Q因子的步骤可包括:设置源谐振器115的谐振带宽和目标谐振器121的谐振带宽；以及通过源谐振器115和目标谐振器121之间的磁耦合101将电磁能量从源谐振器115传输到目标谐振器121。在一些示例中，源谐振器115的谐振带宽可被设置成比目标谐振器121的谐振带宽宽或者比目标谐振器121的谐振带宽窄。例如，可通过将源谐振器115的谐振带宽设置成比目标谐振器121的谐振带宽宽或者比目标谐振器121的谐振带宽窄，来保持源谐振器115的BW因子和目标谐振器121的BW因子之间的不平衡关系O对于采用谐振方案的无线电力传输，谐振带宽可能是重要因素。当Q因子(例如，考虑源谐振器115和目标谐振器121之间的距离的改变、谐振阻抗的改变、阻抗不匹配、反射信号等)是Qt时，Qt可具有与谐振带宽成反比的关系，如等式I所给出的。[等式I]
权利要求
1.一种有源整流器，包括: 第一环路，被配置成当输入信号的相位为正时提供电压； 第二环路，被配置成当输入信号的相位为负时提供电压， 其中，第一环路和第二环路包括延迟锁定环路，所述延迟锁定环路被配置成补偿由于包括在有源整流器中的开关的延迟而导致的反向电流泄漏。
2.根据权利要求1所述的有源整流器，其中，输入信号通过磁耦合从源谐振器被接收。
3.根据权利要求1所述的有源整流器，其中，第一环路包括: 第一开关，被配置成当输入信号的相位为正时基于关于输入信号的差分信号而导通； 第一延迟开关，当输入信号的相位为正时基于关于输入信号的差分信号而导通； 第一延迟锁定环路，被配置成补偿差分信号的相位从正转换到负的时刻与第一延迟开关导通的时刻之间的延迟； 电容器，被配置成提供与输入信号的最大幅值基本上对应的电压。
4.根据权利要求3所述的有源整流器，其中，第一延迟开关包括: 比较器，被配置成接收差分信号并且当差分信号的相位为负时输出预定电压； 电压缓冲器，被配置成储存从比较器输出的预定电压，并且当储存的电压变成预定导通电压时输出导通电压； 晶体管，被配置成通过从电压缓冲器输出的导通电压而导通， 其中，第一延迟锁定环路被配置成提供与由于比较器和电压缓冲器而导致的延迟对应的电压偏移，并将所述电压偏移添加到输入至比较器的差分信号的相位。
5.根据权利要求4所述的有源整流器，其中，第一延迟锁定环路包括: 第二比较器，被配置成接收差分信号，并且当差分信号的相位为负时输出预定电压； 延迟单元，被配置成接收电压缓冲器的输出，并在将第二比较器的预定延迟添加到所述接收的输出之后输出所述接收的输出； 相位检测单元，被配置成检测第二比较器的输出信号和延迟单元的输出信号之间的相位差； 电荷泵，被配置成提供与所述相位差对应的电压偏移； 延迟补偿单元，被配置成将所述电压偏移添加到输入至比较器的差分信号的相位。
6.根据权利要求1所述的有源整流器，其中，第二环路包括: 第二开关，被配置成当输入信号的相位为负时导通； 第二延迟开关，被配置成当输入信号的相位为负时导通； 第二延迟锁定环路，被配置成补偿输入信号的相位从正转换到负的时刻与第二延迟开关导通的时刻之间的延迟； 电容器，被配置成提供与输入信号的最大幅值对应的电压。
7.根据权利要求6所述的有源整流器，其中，第二延迟开关包括: 比较器，被配置成接收输入信号并且当输入信号的相位为负时输出预定电压； 电压缓冲器，被配置成储存从比较器输出的预定电压，并且当储存的电压变成预定导通电压时输出导通电压； 晶体管，被配置成通过从电压缓冲器输出的导通电压而导通， 其中，第二延迟锁定环路被配置成提供与由于比较器和电压缓冲器而导致的延迟对应的电压偏移，并将所述电压偏移添加到输入至比较器的输入信号的相位。
8.根据权利要求7所述的有源整流器，其中，第二延迟锁定环路包括: 第二比较器，被配置成接收输入信号，并且当输入信号的相位为负时输出预定电压； 延迟单元，被配置成接收电压缓冲器的输出，并在将第二比较器的预定延迟添加到所述接收的输出之后输出所述接收的输出； 相位检测单元，被配置成检测第二比较器的输出信号和延迟单元的输出信号之间的相位差； 电荷泵，被配置成提供与所述相位差对应的电压偏移； 延迟补偿单元，被配置成将所述电压偏移添加到输入至比较器的输入信号的相位。
9.一种无线电力接收器，包括: 目标谐振器，被配置成从源谐振器接收电磁能量； 有源整流器，被配置成通过对由目标谐振器接收的AC信号进行整流而产生DC信号； DC-DC转换器，用于通过调节DC信号的信号电平而输出整流的电压， 其中，有源整流器包括延迟锁定环路，所述延迟锁定环路被配置成补偿由于包括在有源整流器中的开关的延迟而导致的反向电流泄漏。
10.根据权利要求9所述的无线电力接收器，其中，有源整流器包括: 第一环路，被配置成当AC信号的相位为正时提供电压； 第二环路，被配置成当AC信号的相位为负时提供电压， 其中，第一环路和第二环路包括延迟锁定环路，所述延迟锁定环路被配置成补偿由于包括在有源整流器中的开关的延迟而导致的反向电流泄漏。
11.根据权利要求10所述的无线电力接收器，其中，第一环路包括: 第一开关，被配置成在AC信号的相位为正的时段基于关于AC信号的差分信号而导通； 第一延迟开关，被配置成在AC信号的相位为正的时段基于关于AC信号的差分信号而导通； 第一延迟锁定环路，被配置成补偿差分信号的相位从正转换到负的时刻与第一延迟开关导通的时刻之间的延迟； 电容器，被配置成提供与AC信号的最大幅值基本上对应的DC电压。
12.根据权利要求10所述的无线电力接收器，其中，第二环路包括: 第二开关，被配置成当AC信号的相位为负时导通； 第二延迟开关，被配置成当AC信号的相位为负时导通； 第二延迟锁定环路，被配置成补偿AC信号的相位从正转换到负的时刻与第二延迟开关导通的时刻之间的延迟； 电容器，被配置成提供与AC信号的最大幅值基本上对应的DC电压。
13.一种有源整流器，包括: 第一电路，被配置成当输入信号的相位为正时提供电压； 第二电路，被配置成当输入信号的相位为负时提供电压， 其中，第一电路、第二电路或者第一电路和第二电路二者包括延迟锁定电路，所述延迟锁定电路被配置成补偿有源整流器中的反向电流泄漏。
14.根据权利要求13的有源整流器，其中，第一电路、第二电路或者第一电路和第二电路二者包括至少一个开关，第一电路和第二电路中的一个或者第一电路和第二电路二者的延迟锁定电路被配置成补偿由于所述至少一个开关的延迟而导致的反向电流泄漏。
15.根据权利要求14的有源整流器，其中，所述至少一个开关包括晶体管。
16.根据权利要求15的有源整流器，其中，所述晶体管包括PMOS晶体管或NMOS晶体管。
17.根据权利要求14的有源整流器，其中，第一电路、第二电路或者第一电路和第二电路二者包括: 开关，被配置成在输入信号的相位为正时基于关于输入信号的差分信号而导通； 延迟开关，在输入信号的相位为正时基于关于输入信号的差分信号而导通； 电容器，被配置成提供与输入信号的最大幅值基本上对应的电压， 其中，延迟锁定电路被配置成补偿差分信号的相位从正转换到负的时刻与延迟开关导通的时刻之间的延迟。
18.根据权利要求17的有源整流器，其中，延迟开关包括: 比较器，被配置成接收差分信号并且当差分信号的相位为负时输出预定电压； 电压缓冲器，被配置成储存从比较器输出的预定电压，并且当储存的电压变成预定导通电压时输出导通电压； 晶体管，被配置成通过从电压缓冲器输出的导通电压而导通， 其中，延迟锁定电路被配置成提供与由于比较器和电压缓冲器而导致的延迟对应的电压偏移，并将所述电压偏移添加到输入至比较器的差分信号的相位。
19.根据权利要求18的有源整流器，其中，延迟锁定电路包括: 第二比较器，被配置成接收差分信号，并且当差分信号的相位为负时输出预定电压； 延迟单元，被配置成接收电压缓冲器的输出，并在将第二比较器的预定延迟添加到所述接收的输出之后输出所述接收的输出； 相位检测单元，被配置成检测第二比较器的输出信号和延迟单元的输出信号之间的相位差； 电荷泵，被配置成提供与所述相位差对应的电压偏移； 延迟补偿单元，被配置成 将所述电压偏移添加到输入至比较器的差分信号的相位。
20.一种电子装置，包括根据权利要求13所述的有源整流器。
全文摘要
提供一种有源整流器及包括该有源整流器的无线电力接收器。根据一方面，有源整流器可包括第一环路，被配置成当输入信号的相位为正时提供电压；第二环路，被配置成当输入信号的相位为负时提供电压，其中，第一环路和第二环路包括延迟锁定环路，所述延迟锁定环路被配置成补偿由于包括在有源整流器中的开关的延迟而导致的反向电流泄漏。
文档编号H02J17/00GK103081294SQ201180041374
公开日2013年5月1日 申请日期2011年8月26日 优先权日2010年8月27日
发明者金东照, 洪荣泽, 崔真诚, 文荣振, 权相旭, 朴允权, 俞昌植, 朴垠锡, 金起永, 柳荣颢, 金南伦, 鲁容成 申请人:三星电子株式会社, 汉阳大学校产学协力团