使用开关以无线方式调节电能的无线电能接收器的制造方法
【专利摘要】本发明提供用于从无线电能发送器接收无线电能的无线电能接收器。所述无线电能接收器包括：电能接收单元，从无线电能发送器接收所述无线电能；整流单元，整流从无线电能接收单元输出的以交流电形式的无线电能，并且输出被整流的电能；以及电能调节单元，接收被整流电能的输入，并且在第一时段输出具有比被整流电能的电压更低的第一电压值的第一电能，并且在第二时段不输出电能，以便输出具有预设电压值的电能。
【专利说明】使用开关以无线方式调节电能的无线电能接收器
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及无线电能接收器，并且更具体地说，涉及用于基于电磁谐振方案以无线方式接收电能的无线电能接收器。
【背景技术】
[0002]典型地，由可再充电电池来操作诸如便携电话和个人数字助理(PDA)的移动终端。为了给所述电池充电，通过使用分离的充电设备给移动终端的电池供应电能。典型地，所述充电设备和电池在其外表上分别具有分离的接触端子，并且通过接触它们的接触端子将它们互相电连接。
[0003]然而，在所述接触型充电方法中，因为接触端子向外突出，所以接触端子可能很容易被损坏或者由于不相容的物质而变脏。因此，存在不适当执行电池充电的问题。在接触端子被暴露于潮湿的地方，不能适当地执行电池充电。
[0004]为了解决以上提到的问题，最近已经开发了无线充电技术或者非接触充电技术并且用于很多电子设备。
[0005]在无线充电技术中，使用无线电能发送和接收技术。例如，当没有将便携终端连接到分离的充电连接器并且仅仅放在充电焊盘上时，自动给便携终端的电池充电。所述无线充电技术具有如下优点:因为以无线方式对电子产品充电，导致防水功能的改善，以及因为不需要有线充电设备，能够改善电子设备的便携性。进一步预计到，相关技术在即将到来的电动汽车时代将长足发展。
[0006]所述无线充电技术一般包括使用线圈的电磁感应方案、使用谐振的谐振方案以及将电能转换成微波然后发送的RF/微波辐射方案。
[0007]到目前为止，电磁感应方案已经成为主流。最近，国内外实验已经成功地使用微波在几十米的距离是以无线方式转移电能。在不远的将来，期望在任何地点和任何时间将不用电线而以无线方式对所有电子设备充电。
[0008]使用电磁感应转移电能是在第一线圈和第二线圈之间转移电能的方案。当在线圈中移动磁铁时，生成感应电流。通过使用感应电流，在转移端产生磁场，并且根据所述磁场的变化感生感应电流以便在接收端产生能量。这被称为磁感应现象，并且使用磁感应转移电能的方法具有相当的能量转移效率。
[0009]在谐振方案中，已经开发了在耦合模式理论中通过使用所述电能转移原理在距充电设备几米的距离上以无线方式转移电能的系统。这种无线充电系统谐振电磁波，并且由于当具有相同谐振频率的设备出现时，将一部分谐振电能直接转移给具有相同谐振频率的设备，并且将残波再吸收到电磁场中而没有向空间分布，因此不同于其它电磁场波，被谐振电能似乎对外部机器或者人体没有影响。
[0010]另一方面，使用传统谐振方案的无线电能接收器包括:整流电路，用于将所接收的交流电波转换成直流电波 '及DC-DC转换电路，用于将被整流直流电波的电能调节为预设电压值。然而，因为DC-DC转换电路必须使用具有大外形值的手动元件，所以难于将所述电路实现为具有小安装表面、高容量和高效率的电路。在移动通信设备中实现无线电能接收器的情形中，安装表面的增加对移动通信设备的厚度具有负面影响。
【发明内容】
[0011]已经做出本发明以解决以上提到的问题和缺点，并且提供至少以下所描述的优点。因此，本发明一方面是提供用于通过使用开关来控制所接收的无线电能，从而调节无线电能的幅度的无线电能接收器。
[0012]依照本发明的一方面，提供用于从无线电能发送器接收无线电能的无线电能接收器。所述无线电能接收器包括:电能接收单元，从无线电能发送器接收无线电能；整流单元，整流从无线电能接收单元输出的以交流电形式的无线电能，并且输出被整流的电能；以及电能调节单元，接收被整流电能的输入，在第一时段输出具有比被整流电能的电压值更低的第一电压值的第一电能，并且在第二时段不输出电能，从而输出具有预设电压值的电倉泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]从结合附图的以下详细描述中，本发明的以上和其它方面、特征及优点将更加明显,其中:
[0014]图1是示出无线充电系统的操作的概念视图；
[0015]图2是示出根据本发明实施例的无线电能发送器和无线电能接收器的方框图；
[0016]图3是示出根据相关技术的无线电能接收器的方框图，其中示出无线电能接收器以便与本发明比较；
[0017]图4是示出根据本发明的无线电能接收器的方框图；
[0018]图5A至5C是示出根据本发明实施例的无线电能接收器的电路图；
[0019]图6A和6B是分别示出在连续电流模式和非连续电流模式中的输出端的电压的图示；
[0020]图7A和7B是分别示出在连续电流模式和非连续电流模式中的输出端的电压的图示；
[0021]图8A是示出根据本发明实施例的无线电能发送器和无线电能接收器的方框图；
[0022]图SB是示出根据本发明实施例的无线电能发送器和无线电能接收器的电路图；
[0023]图9是示出根据本发明的无线电能接收器的电路图；
[0024]图10是示出根据本发明实施例的产生控制信号以导通/截止开关的方法的电路图；
[0025]图11是示出根据本发明实施例的所述控制信号产生的图示；
[0026]图12是示出根据本发明实施例的提升偏压产生器的电路图；以及
[0027]图13是示出施加于提升偏压产生器的电压的图示。
【具体实施方式】
[0028]此后将参照附图描述本发明的各种实施例。应当注意到，整个附图和描述中，附图的相同组件用相同的参考编号来指定。在本发明的以下描述中，当被合并于此的熟知功能和配置的详细描述可能使得本发明主题不清晰时，将省略对其的详细描述。
[0029]图1是示出无线充电系统的操作的概念视图。如图1中所示，所述无线充电系统包括无线电能发送器100和一个或更多的无线电能接收器110-1、110-2、……和110-n。
[0030]无线电能发送器100以无线方式将电能1-1、1_2、……、和1-η发送给一个或更多无线电能接收器110-1、110-2、……、和110-n。更具体地说，无线电能发送器100可以以无线方式将电能1-1、1_2、……、和1-η仅发送给通过预设认证过程认证的无线电能接收器。
[0031]将无线电能发送器100以电子方式连接到无线电能接收器110-1、110_2、……、和110-n。例如，无线电 能发送器100可以以电磁波形式将无线电能发送给无线电能接收器110-1、110-2、......、和 110-n。
[0032]另一方面，无线电能发送器100能够执行与无线电能接收器110-1、110_2、……、和110-n的双向通信。这里，无线电能发送器100和无线电能接收器110-1、110-2、……、和110-n处理包含预设帧编号的分组2-1、2-2、……、2_n，或者发送和接收所述分组。下面将详细描述以上所提及的帧。在移动通信终端、PDA、PMP、智能电话等中可以实现所述的无线电能接收器。
[0033]无线电能发送器100能够以无线方式将电能提供给多个无线电能接收器110-1、110-2、……、和110-n。例如，无线电能发送器100能够以谐振方式将电能无线发送给多个无线电能接收器110-1、110-2、……、和110-n。在无线电能发送器100使用所述谐振方案的地方，无线电能发送器100和多个无线电能接收器110-1、110-2、……、和110-n之间的距离优选地在大约30米之内。在无线电能发送器100使用电磁感应谐振方案的地方，无线电能发送器100和多个无线电能接收器110-1、110-2、……、和110-n之间的距离优选地在大约10厘米之内。
[0034]无线电能接收器110-1、110_2、……、和110_n以无线方式从无线电能发送器100接收电能，并且对包含在移动终端中的电池充电。进一步，无线电能接收器110-1、110-2、……、和110-n将请求无线电能发送的信号、无线电能接收所需的信息、关于无线电能接收器的状态的信息、或者关于无线电能发送器100的控制的信息发送给无线电能发送器100。后面将详细描述关于所述发送信号的所述信息。
[0035]更进一步，无线电能接收器110-1、110_2、......、和110_n向无线电能发送器100
发送指示每个接收器的已充电状态的消息。
[0036]无线电能发送器100可以包括诸如显示单元的指示装置，并且基于从无线电能接收器110-1、110-2、……、和110-n的每一个接收的消息显示无线电能接收器110-1、110-2、……、和110-n的每一个的状态。此外，无线电能发送器100可以显示预期时间直到各个无线电能接收器110-1、110-2、……、和110-n被充电为止。
[0037]无线电能发送器100可以发送禁止无线电能接收器110-1、110_2、……、和110_n的无线充电功能的控制信号。当从无线电能发送器100接收到禁止无线充电功能的控制信号时，所述无线电能接收器能够禁止无线充电功能。
[0038]图2是示出根据本发明实施例的无线电能发送器和无线电能接收器的方框图。
[0039]如图2中所示，无线电能发送器200包括电能发送单元211、控制器212和通信单元213。进一步，无线电能接收器250包括电能接收单元251、控制器252和通信单元253。[0040]电能发送单元211能够供应无线电能发送器200所需要的电能，并且将电能以无线方式提供给无线电能接收器250。这里，电能发送单元211以交流(AC)电波形式提供电能，并且也可以以直流(DC)电波形式供应电能。更进一步，电能发送单元211通过使用逆变器将直流电波转换为交流电波，以便以交流形式提供所述电能。可以以嵌入式电池的形式或者以电能接收接口的形式实现电能发送单元211，以便从其外部接收电能并且将电能供应给其它结构元件。本领域技术人员将容易理解到，如果其供应电能作为恒定交流波，则不限制电能发送单元211。
[0041]此外，电能发送单元211可以以电磁波的形式将交流电波供应给无线电能接收器250。电能发送单元211进一步包括附加环形线圈，导致所期望电磁波的发送或接收。在通过环形线圈实现电能发送单元211的地方，可以改变环形线圈的电感L。另一方面，本领域技术人员将容易理解到，作为用于发送和接收所述电磁波的装置，不限制电能发送单元211。
[0042]通过使用控制所需要的并且从存储单元(未示出)读取的算法、程序或者应用程序，控制器212控制无线电能发送器200的所有操作。可以以CPU、微处理器、迷你计算机等的形式实现控制器212。后面将详细描述控制器212的操作。
[0043]通信单元213以特定方式与无线电能接收器250通信。通过使用近场通讯(NFC)方案、紫蜂通信方案、红外线通信方案、可见光通信方案、蓝牙通信方案、蓝牙低能量方案等，通信单元213能够与无线电能接收器250的通信单元253通信。根据本发明实施例的通信单元213通过使用蓝牙低能量方案能够执行通信。此外，通信单元213可以使用CSMA/CA算法。后面将详细描述通信单元213使用的频率和频道的选择。另一方面，以上所提及的通信方案仅仅是说明性的，并且通信单元213执行的特定通信方案不会限制本发明的范围。
[0044]更进一步，通信 单元213可以发送用于无线电能发送器200的信息的信号。这里，通信单元213能够执行单播、多播或者广播。
[0045]通信单元213从无线电能接收器250接收电能信息。这里，所述电能信息可以包括无线电能接收器250的容量、电池剩余容量、充电频率、已使用电池容量的量、电池容量以及所述电池的已用(或剩余)比例中的至少之一。进一步，通信单元213发送控制无线电能接收器250的充电功能的信号。控制所述充电功能的所述信号可以是控制特定无线电能接收器250的无线电能接收单元251以便使能或禁止所述充电功能的控制信号。
[0046]通信单元213可以从另一无线电能发送器(未示出)以及无线电能接收器250接收信号。例如，通信单元213可以从另一无线电能发送器接收在上述图1中的框(frame)的通知信号。
[0047]另一方面，在图2中示出用不同的硬件来配置电能发送单元211和通信单元213，并且无线电能发送器200以带外方式通信，但是它仅仅是说明性的。在本发明中，使用一个硬件来实现电能发送单元211和通信单元213，以便无线电能发送器200以带内方式执行通?目。
[0048]无线电能发送器200和无线电能接收器250发送和接收各种信号。因此，无线电能接收器250进入由无线电能发送器200管理的无线电能网络，并且通过无线电能发送和接收执行充电过程。后面将详细描述以上所提及的过程。[0049]图3是示出根据相关技术的无线电能接收器的方框图，其中，示出所述无线电能接收器以便与本发明比较。
[0050]如图3中所示，无线电能接收器250包括电能接收单元251、控制器252、通信单元253、整流单元254、DC/DC转换器255、开关单元256以及充电单元257。
[0051]以上描述了电能接收单元251、控制器252和通信单元253的描述并且这里将省略。整流单元254能够以直流形式整流在电能接收单元251中接收的无线电能并且以桥二极管的形式来实现。DC/DC转换器255将已整流电流转换为预设增益。例如，DC/DC转换器255转换已整流电流以便使输出端259的电压变为5V。
[0052]开关单元256将DC/DC转换器255连接到充电单元257。在控制器252的控制下以导通/截止状态保持开关单元256。在开关单元256处于导通状态的地方，充电单元257存储从DC/DC转换器255输入的已转换电能。
[0053]然而，根据与本发明比较的比较实例的无线电能接收器250包括DC/DC转换器255。因此，手动元件和集成电路的数量增加，并且难以小型化无线电能接收器250。
[0054]图4是示出根据本发明实施例的无线电能接收器的方框图。
[0055]如图4中所示，无线电能接收器400包括电能接收单元410、整流单元420、电能调节单元430以及装载单元440。
[0056]电能接收单元410从无线电能发送器(未示出)接收电能。整流单元420以从电能接收单元410接收的交流(AC)形式整流电能，并且以直流(DC)形式输出所述电能。电能调节单元430转换和调节具有例如5V电压的预设值的已整流电能，然后输出所述电能。装载单元440可以存储所述电能。
[0057]具体地说，电能调节单元430在第一时段输出具有第一电压值的第一电能，并且在第二时段输出具有第二电压值的第二电能。于是，电能调节单元430输出具有例如5V电压的预设值的电能。更进一步，电能调节单元430不包括具有手动元件的转换装置，并且能够仅仅基于所述开关的导通/截止调节来转换所述电能的电压值。因此，相比于传统DC-DC转换电路，有可能小型化无线电能接收器并且使其重量更轻。根据本发明实施例，能够显著地减少手动元件和集成电路的总数。进一步，所述无线电能接收器包括谐振型电感器和电容器以及开关，从而获得稳定的直流电能。此外，有可能提供更加精确和稳定的直流电能。
[0058]图5A是示出根据本发明实施例的无线电能接收器的电路图。更特定地，图5A的实施例是在图4中所示的第一时段中的无线电能接收器400的电路图。
[0059]如图5A中所示，所述无线电能接收器包括谐振电路510、整流电路520、第一开关532、第二开关533、第三开关534、第一电容器536以及第二电容器537。
[0060]谐振电路510包括电容器511和电感线圈512，并且基于谐振方案从无线电能发送器接收具有Iks值的电能。
[0061]整流电路520包括至少一个二极管，并且将从谐振电路510输入的交流电能整流和转换为直流以便输出所述电能。整流电路520输出具有电流值Ikt和电压值Vxh的被整流电能。
[0062]将整流电路520连接到第一节点531。将电压值Vxh施加于第一节点531。将第一节点531连接到第一开关532和第二电容器537。第二电容器537具有静电电容Cflij这里，第一电容器536和第二电容器537可以是可变电容器,并且可以改变静电电容Ctjut和CFI；。随着调节第一电容器536和第二电容器537的静电电容，在第二时段(截止时段)中调节输出电压。静电电容。和(^使用电压分压，并且可以将其称为电容分压器。此外，有可能根据被发送电能使用在第一时段(导通时段)中的调节所需要的电容值。后面将详细描述所述第一时段(导通时段)和第二时段(截止时段)。
[0063]可以用高侧PMOS开关或低侧NMOS开关实现第一开关532、第二开关533和第三开关534。因此，第一开关532、第二开关533、第三开关534和整流电路的集成是可能的。
[0064]将第一开关532的一端连接到第一节点531,并且将第一开关532的另一端连接到第一电容器536的一端。在第一时段，将第一开关532控制为导通,于是可以将整流电路520连接到第一电容器536的一端。另一方面，将第二电容器537的另一端连接到第二节点535，并且将第二节点535连接到第二开关533的一端和第三开关534的一端。将第二开关533的另一端连接到第一开关532的另一端和第一电容器536的一端。具体地说，在第一时段控制第二开关533处于截止状态。将第二节点535连接到第三开关534的一端，并且将第三开关534的另一端连接到第一电容器536的另一端和地。在第一时段，控制第三开关534处于导通状态，于是将第二电容器537的另一端连接到地。就是说，在第一时段，控制第一开关532和第三开关534处于导通状态，并且控制第二开关533处于截止状态。因此，可以将施加于第一节点531的电压值Vxh分散到第一电容器536和第二电容器537。这由第一电容器536和第二电容器537的并联连接所引发。因此，第一电容器536的电压值小于图6A中所不的电压值Vxh,图6A中不出在第一时段施加于输出端的电压值的图的。如图6A中所不,在第一时段(导通时段),输出端的电压Vrat低于电压值Vffi。
[0065]图5B是示出根据本发明实施例的无线电能接收器的电路图。更具体地说，图5B的实施例是在图4中所示的第二时段中的无线电能接收器400的电路图。
[0066]图5B仅示出图5A的整流电路520的右侧。在第二时段，如图5B中所示，控制第一开关532和第三开关534处于截止状态，并且控制第二开关533处于导通状态。因此，将第一节点531连接到第二电容器537，并且将第二电容器537连接到第一电容器536。结果，将施加于第一节点531的电压值Vxh施加于第一电容器536。于是，作为输出端的第一电容器536具有图6A中所示的电压值Vffi。这由第一电容器536和第二电容器537的串联连接所引发。图6A示出在第二时段施加于输出端的电压值的图。如图6A中所示，在第二时段(截止时段)，输出端的电压Vwt是电压值乂^。如上所述，电容器536在第一时段具有比电压值Vxh小的输出电压，并且在第二时段具有输出电压值VXH，以便在整个时段输出例如5V的预设电压值。
[0067]另一方面，可以将第一和第二时段的输出电压模式称为连续电流模式(CCM)。图7A是示出CCM中的电流的图。如图7A中所示，^和Ikt在第一时段(导通时段)增加，而在第二时段(截止时段)减小。然而，第一时段和第二时段的所述电流可以是连续的。就无线电能发送器而言，由于等效阻抗的减小而被发送电能的增加从而引发在第一时段(导通时段)电流的增加。另一方面，就无线电能发送器而言，由于等效阻抗的增加而被发送电能的减小从而引发在第二时段(截止时段)的电流的减小。当被发送电能大时，可以使用CCM，并且当被发送电能小时，可以使用不连续电流模式(DCM)。
[0068]图5C是在DCM中针对第二时段的电路图。在DCM中针对第一时段的电路图可以与如图5A中所示的相同。针对第二时段，如图5C中所示，控制第一开关531、第二开关532和第三开关534处于截止状态。因此,被施加于作为输出端的第一电容器536的电压具有从电压值Vxh衰减的数值，如图6B中所示。就是说，在第一时段输出低于Vxh的电压值，并且在第二时段输出从Vxh衰减的电压值。因此，在整个时段可以输出所述的预设电压值，即，5V电压值。
[0069]图7B是示出在DCM中的电流值的图。如图7B中所示，Iks和Ikt在第二时段具有零值。这由浮动状态的电压值Vxh引发。术语“浮动状态”意思是能够感应电势差的电源和地彼此不相连，并且本领域技术人员将清楚地理解“浮动状态”的含义。
[0070]如上所描述，虽然在CCM或DCM中不包括手动元件，但是稳定地维持和输出所述预设电压，即，5V电压值。图7A和7B中示出的标注“n*147ns”以及“(8-n)*147ns”是指使用
6.78MHz频率(满足A4WP标准的载波频率)的情况下周期是147ns，并且控制导通时段/截止时段为该周期的八倍。但是，应该理解，6.78MHz频率只是本发明描述的一个例子。
[0071]图8A是示出根据本发明实施例的无线电能发送器和无线电能接收器的方框图。
[0072]如图8A中所示，无线电能发送器800包括电能发送单元811、控制器812、通信单元813以及电能供应单元814。此外，无线电能接收器850包括电能接收单元851、通信单元853、整流单元860、电能调节单元870以及装载单元880。电能调节单元870包括开关单元871和控制器872。
[0073]电能供应单元814向电能发送单元811供应电能，并且控制器812控制被供应电能的量。电能发送单元811基于谐振方案能够以无线方式向电能接收单元851发送电能。
[0074]整流单元860整流输入电能，并且向电能调节单元870输出被整流电能。具体地说，整流单元860向开关单元870输出所整流的电能。开关单元870包括至少一个开关，并且基于所述开关的导通/截止状态，可以输出具有第一电压值的第一电能或具有第二电压值的第二电能。从电能调节单元870输出具有所述预设电压值(即5V电压值)的电能作为所述第一电能和所述第二电能。
[0075]控制器872从整流单元860接收部分电能的输入。控制器872基于从整流单元860输入的部分电能，控制包含在开关单元870中的每个开关的导通/截止状态。控制器872控制包含在开关单元870中的每个开关的导通/截止状态，以便在第一时段输出具有所述第一电压值的所述第一电能，或者以便在第二时段输出具有所述第二电压值的所述第二电能。进一步，控制器872控制包含在开关单元870中的每个开关的导通/截止状态，以便输出具有预设电压值(即5V电压值)的电能。
[0076]当将过度的电能施加于整流单元860时，控制器872控制通信单元853向通信单元813发送调节从电能供应单元814输出的电能的信号。
[0077]装载单元880接收从开关单元870输出的、具有预设电压值(即5V电压值)的电能的输入。
[0078]图SB是示出根据本发明实施例的无线电能发送器和无线电能接收器的电路图。
[0079]在图8B中，电能供应单元814包括电能供应装置、E类安培计(class E Amp)和逆变器。所述电能供应装置是在IOV到14V的范围内可变的。电能发送单元811可以包括谐振电路。这里，所述谐振频率可以是例如6.78MHz。
[0080]电能接收单元851以无线方式在例如6.78MHz的谐振频率中接收所述电能，并且包括谐振电路。整流单元860包括第一至第四二极管861、862、863和864，以及具有静电电容Cui的第三电容器865。将第三电容器865两端的信号输入到定时控制器844中。定时控制器844产生和输出用于控制第一开关874、第二开关877和第三开关878的导通/截止状态的时钟信号(CLK)。定时控制器844基于延迟信号881、模式选择信号882和占空信号883产生所述时钟信号。栅极驱动信号产生兀件885基于所述时钟信号产生和输出栅极驱动信号。此外，栅极驱动信号产生元件885通过使用比较器888和计算器887的输出结果可以产生所述栅极驱动信号。后面将详细描述所述栅极驱动信号的产生。
[0081]另一方面，基于所述时钟信号控制第一开关874、第二开关877和第三开关878的导通/截止状态。例如，基于第一开关874、第二开关877和第三开关878的导通/截止状态，在第一时段将所述第一电压施加于输出端879,并且在第二时段将所述第二电压施加于输出端879。
[0082]图9是示出根据本发明实施例的无线电能接收器的电路图。参照图9，将仅描述与图5A相比附加的结构元件。参照图9，所述无线电能接收器可以包括第一电阻器901、第二电阻器902、比较器903、开关控制器904和信号检测器905。
[0083]第一电阻器901具有被连接到输出端的一端以及被连接到第二电阻器902的一端和比较器903的第一输入端子(一)的另一端。将第二电阻器902的另一端连接到地。将参考电压Vief施加于比较器903的第二输入端子(+ )。比较器903比较参考电压Vief与被施加于第一输入端子(一)的电压，并且向开关控制器904输出比较结果。开关控制器904基于所述比较结果控制第一开关532、第二开关533和第三开关534的每一个的导通/截止状态。信号检测器905从谐振电路510接收AC同步信号的反馈，并且向开关控制器904输出AC同步信号。开关控制器904基于所述比较结果控制第一开关532、第二开关533和第三开关534的每一个的导通/截止状态。
[0084]例如，可以将比较器903的参考电压VMf设置为5V。当将高于5V参考电压的电压施加于所述输出端时，电能调节单元870控制所述开关的导通/截止状态，以便将施加于输出端的所述电压保持在5V电压。参照图5A和5B，如上所述，在控制第一开关532和第三开关534处于导通状态并且控制第二开关533处于截止状态的第一时段，将所述的相对低电压施加于比较器903。此外，在控制第一开关532和第三开关534处于截止状态并且控制所述第二开关533处于导通状态的第二时段，将相对高电压施加于比较器903。电能调节单元870将所述第一时段设置为相对长于现有时段，并且调节输出端的电压以便将5V电压恒定施加于所述输出端。否则，在将低于5V参考电压的电压施加于输出端的地方，电能调节单元870将所述第一时段设置为相对较短，并且调节输出端的电压以便将施加于所述输出端的电压保持在5V电压。
[0085]另一方面，在DCM中，在第一时段输出电能，而在第二时段不输出电能。在将高于5V参考电压的电压施加于所述输出端的地方，电能调节单元870将所述第一时段设置为相对较短，并且调节输出端电压以便将施加于输出端的电压保持在5V电压。进一步，在将低于5V参考电压的电压施加于输出端的地方，电能调节单兀870将所述第一时段设置为相对较长，并且调节输出端电压以便将施加于输出端的电压保持在5V电压。
[0086]图10是示出根据本发明实施例的产生导通/截止控制信号的方法的电路图。将参照图11描述图10中所示的电路的操作。图11是示出根据本发明实施例的控制信号的产生的图。[0087]整流单元860包括第一至第四二极管1061、1062、1063和1064以及具有静电电容Clm的第三电容器1065。在第一二极管1061和第三二极管1063之间部署节点1066，并且在第二二极管1062和第四二极管1064之间部署节点1067。将VIN+施加于节点1066，并且将Vin-施加于节点1067。将图11中的Vin+和VIN_的差分信号分别施加于节点1066和节点1067。
[0088]可以将节点1066连接到电阻器1011的一端，并且可以将电阻器1011的另一端连接到电阻器1012的一端。可以将电阻器1012的另一端连接到地。将电阻器1011的另一端和电阻器1012的一端连接到计算器1013的第一输入端子(+ )。另一方面，将电阻器1019的一端和电阻器1014的一端连接到计算器1013的第二输入端子(_)。可以将电阻器1019的另一端连接到节点1067，并且可以将电阻器1014的另一端连接到电容器1015的一端。可以将电容器1015的另一端连接到地。
[0089]因此，将VIN+和VIN_的差分信号分别输入到计算器1013的第一输入端子(+ )和第二输入端子(一)。计算器1013计算要被输入的所述差分信号，并且输出混合同步信号(CompSync) 1016。在图11中，通过计算差分信号VIN+和Vin—可以产生所述混合同步信号。
[0090]也可以将节点1067连接到反相器1017。反相器1017反相被施加于节点1067的信号VIN —，并且输出反相同步信号(Inv Sync)1018。在图11中，由信号VIN—反相和产生反相同步信号(Inv Sync)ο另一方面，将选择信号(SEL)施加于开关1023以使所述开关能够确定是否接收所述混合同步信号或所述反相同步信号。例如，选择信号(SEL)控制开关1023在第一时段(导通时段)接收所述反相同步信号，并且在第二时段(截止时段)接收所述混合同步信号。
[0091]延迟单元1020延迟反相同步信号(Inv Sync)或混合同步信号以便输出时钟信号。如图11中所示，在第一时段(导通时段)产生其中延迟反相同步信号(Inv Sync)的时钟信号(CLK)，并且在第二时段(截止时段)产生其中延迟混合同步信号(Comp Sync)的时钟信号(CLK)。
[0092]图12是示出根据本发明实施例的提升偏压产生器的电路图。例如，可以将图12中所示的提升偏压产生器连接到图5A和图9的节点531以及图9的输出端Vwt。
[0093]可以将边沿增强滤波器(EEF) 1210和肖特基二极管1202连接到节点1201。EEF1210包括电容器1211、电阻器1212和电阻器1213。电容器1211具有例如50fF (毫微微法)的静电电容，电阻器1212具有例如700 Ω的电阻值，以及电阻器1213具有例如IOkQ的电阻值。可以将EEF1210连接到第三子开关1221。用FET来实现第三子开关1221，并且将EEF1210连接到第三子开关1221的栅极端。将第三子开关1221的漏极连接到第一子开关1223的栅极。将第三子开关1221的源极连接到二极管1227和第二子开关1224的源极。将第二子开关1224的漏极和栅极连接到第一子开关1223的源极和节点1225。将电容器1226部署在节点1225和Vb之间。可以将肖特基二极管1202连接到第一子开关1223的漏极。此外，存在多个二极管1227，例如，使用5个二极管。
[0094]例如，在使用N型MOSFET实现图9的开关532、533和534的情形中，将所述提升偏压产生器保持在高于输出端电压Vrat的预设电压以进行操作。所述提升偏压产生器可以产生实质上操作图9的第一开关532的电压。特别是在CCM模式中，当将高电压利用Vwt和2V0Ut之间的切换施加于Vxh时,提升偏压向第一开关532提供高电压。[0095]更进一步，所述提升偏压产生器可以保持施加于节点1225的电压Vb在例如IOV的预设电压之下。如图13中所示，将施加于节点1225的电压Vb保持在IOV的预设电压之下。因此，在使用N型MOSFET实现开关532、533和534的情形中，所述提升偏压产生器控制开关532、533和534进行操作，并且控制开关532、533和534以便不会将过电压施加于整个无线电能接收器。
[0096]例如，当Vei电压与第一子开关1223的门限电压Vth之差小于电压Vb时，第一子开关1223可以导通。此外，当Vei电压与第一子开关1223的门限电压Vth之差大于电压Vb时，第一子开关1223可以截止。所述提升偏压产生器基于以上提到的操作来操作。
[0097]虽然参照其某些实施例已经示出和描述了本发明，本领域技术人员将理解到，在不脱离由所附权利要求书定义的本发明精神和范围的情况下，可以在那里进行形式和细节上的各种修改。因此，在不脱离在所附权利要求书中主张的本发明的实质的情况下，能够进行各种修正实现，并且不应当与本发明的技术思想和构思分离地理解所述的修正实现。
【权利要求】
1.一种用于从无线电能发送器接收无线电能的无线电能接收器，所述无线电能接收器包括: 电能接收单元，从无线电能发送器接收所述无线电能； 整流单元，整流从无线电能接收单元输出的以交流电的形式的无线电能，并且输出被整流的电能；以及 电能调节单元，接收被整流电能的输入，并且在第一时段输出具有比被整流电能的电压更低的第一电压值的第一电能，同时在第二时段输出具有被整流电能的第二电压的第二电能，以便以预设电压值输出电能。
2.如权利要求1中所述的无线电能接收器，其中，所述电能调节单元在第一时段增加无线电能接收器的阻抗，并且在第二时段减小无线电能接收器的阻抗。
3.如权利要求1中所述的无线电能接收器，其中，所述电能调节单元在第一时段增加由无线电能接收单元接收的电能，并且在第二时段减小由无线电能接收单元接收的电能。
4.如权利要求1中所述的无线电能接收器，其中，所述电能调节单元包括: 节点，被连接到整流单元的输出端； 第一开关，具有被连接到所述节点的一端； 第一电容器，具有被连接到所述节点的一端； 第二开关，具有被连接到第一电容器的另一端的一端； 第三开关，具有被连接到第一电容器的另一端的一端；以及 第二电容器，具有被连接到所述第一开关的另一端和第二开关的另一端的一端，以及被连接到所述第三开关的另一端的另一端。
5.如权利要求4中所述的无线电能接收器，其中，所述电能调节单元在第一时段控制第一和第三开关处于导通状态，并且控制第二开关处于断开状态。
6.如权利要求5中所述的无线电能接收器，其中，所述电能调节单元将第一电容器和第二电容器并联连接，并且控制具有第一电压的第一电能输出。
7.如权利要求4中所述的无线电能接收器，其中，在第一时段，所述电能调节单元控制第一和第三开关处于断开状态，并且控制第二开关处于导通状态。
8.如权利要求7中所述的无线电能接收器，其中，所述电能调节单元将第一电容器和第二电容器并联连接，并且控制具有第二电压的第二电能输出。
9.如权利要求1中所述的无线电能接收器，其中，所述电能调节单元包括开关控制器，基于施加于电能调节单元的输出端的电压和在电能接收单元中接收的同步信号的至少之一，控制第一开关、第二开关和第三开关。
10.如权利要求9中所述的无线电能接收器，进一步包括比较器，比较施加于电能调节单元的输出端的电压和参考电压，并且将比较结果输出到开关控制器。
11.如权利要求10中所述的无线电能接收器，其中，如果施加到电能调节单元的输出端的电压大于参考电压，则所述电能调节单元将第一时段设置为长于现有时段。
12.如权利要求10中所述的无线电能接收器，其中，如果施加到电能调节单元的输出端的电压小于参考电压，则所述电能调节单元将第一时段设置为短于现有时段。
【文档编号】H02J7/02GK103730939SQ201310475590
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月12日 优先权日:2012年10月12日
【发明者】吕成九, 曹圭亨, 朴世镐, 崔俊汉 申请人:三星电子株式会社, 韩国科学技术院