供电设备的制作方法

技术领域

本公开涉及一种用于以无线方式或有线-无线方式提供电力的供电设备。

背景技术：

一般而言，为了使电子设备接收外部提供的电力，采用用于将电力从电力输出口传输到电子设备的供电设备。

一般而言，通过连接器(充电线缆)等直接连接到电子设备的有线供电设备主要用于向嵌入电子设备中的充电器供电。然而，有线供电设备因需要经由线缆提供电力而具有一些限制。

因此，如以下现有技术文献所述，可通过磁感应效应或磁谐振效应以非接触方式向嵌入电子设备中的充电器供电。

然而，由于根据现有技术的供电设备以有线方式、或通过磁感应效应和磁谐振效应之一的无线方式提供电力，因此可能难以向不同类型的装置供电(需要各种类型的线缆连接)，此外，可能难以同时向多个装置供电。

[现有技术文献]

(专利文献1)第2013-0054897号韩国专利公开

技术实现要素：

本公开的一方面可提供一种能够以多个谐振频率中的一个频率无线地传输电力的供电设备。

根据本公开的一方面，一种供电设备可包括：电力转换单元，将输入电力转换为第一电力；无线供电单元，改变对第一电力进行开关的开关频率， 并以第一无线传输方式和第二无线传输方式之一无线地传输开关后的第一电力，或者以具有不同谐振频带的无线传输方式中的一种无线传输方式的谐振频带内的频率，无线地传输开关后的第一电力。

附图说明

从以下结合附图的详细描述将更清楚地理解本公开的以上和其他方面、特征和其他优点，在附图中：

图1A至图1E是示出使用根据本公开的示例性实施例的供电设备的示例的示图；

图2A和图2B是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的供电设备的示例的框图；

图3是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的供电设备的示例的电路图；

图4是示出根据本公开的示例性实施例的供电设备的谐振频率的曲线图；

图5是示出根据本公开的示例性实施例的供电设备的操作流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本公开的实施例。

然而，本公开可以以很多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是充分且完整的，并将本发明构思的范围完全传达给本领域的技术人员。

在附图中，为了清楚，元件的形状和尺寸可被夸大，并且相同的标号将始终用于指定相同或相似的元件。

图1A至图1E是示出使用根据本公开的示例性实施例的供电设备的示例的示图。

参照图1A至图1E，根据本公开的示例性实施例的供电设备100可以是以有线方式提供电力的供电设备，并且可以在无线地向蜂窝电话A供电的同时以有线方式向膝上型个人计算机(PC)B和C供电。在这种情况下，根据本公开的示例性实施例的供电设备100可以是能够无线地向蜂窝电话A供电的无线充电板。

在下文中，在膝上型PC B和C可被拆分为主体B和显示器C的情况下，供电设备100可以在无线地向显示器C供电的同时以有线方式向主体B供电，并可无线地分别向主体B和显示器C供电。

此外，由于供电设备100可以以有线方式、磁共振方式或磁感应方式的无线方式向蜂窝电话A供电，因此供电设备100可在对蜂窝电话进行充电时执行快速充电，或补充充电电力不足的情况。

此外，在设置多个传输线圈的情况下，供电设备100可以以磁共振方式或磁感应方式无线地提供电力，还可将电力传输给主体B和显示器C以及蜂窝电话A。

将参照附图描述上述根据本公开的示例性实施例的供电设备100的构造。

图2A和图2B是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的供电设备的示例的框图。

参照图2A，根据本公开的示例性实施例的供电设备100可包括：电力转换单元110，将输入电力或交流电力转换为第一电力；无线供电单元120，对来自电力转换单元110的第一电力进行开关，以无线地传输开关后的第一电力；有线供电单元130，以有线方式传输来自电力转换单元110的第一电力；控制单元140，控制无线供电单元120的无线传输。

参照图2B，除了上述构造之外，供电设备100还可包括直流(DC)至直流(DC)转换单元150，对从有线供电单元130传输的电力执行DC至DC转换。

图3是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的供电设备的示例的电路图。

参照图3，根据本公开的示例性实施例的供电设备100的示例可包括电力转换单元110、无线供电单元120、有线供电单元130和控制单元140。

电力转换单元110可包括输入单元111、电力开关单元112、变压器113和外围电路114。

输入单元111可对交流(AC)电力输入进行整流或抑制电磁干扰，整流后的电力可由具有至少一个开关的电力开关单元112开关，变压器113可包括相互绝缘且相互磁耦合的初级绕组和次级绕组，初级绕组可接收开关电力，次级绕组可根据与初级绕组的匝数比，来变换由初级绕组接收到的开关电力， 以输出第一电力。外围电路114可以在电力开关单元112对电力进行开关时执行电力稳压操作和电力缓冲操作。

无线供电单元120可包括开关单元121和谐振单元122。

开关单元121可包括一个或更多个开关Q1和Q2，并且可以是具有第一开关Q1和第二开关Q2的单个半桥开关。

半桥开关的第一开关Q1和第二开关Q2可以对来自电力转换单元110的第一电力执行互补的接通或断开操作，谐振单元122可根据半桥开关的开关频率进行谐振，并可以以至少两个谐振频率中的一个谐振频率进行谐振。这里，谐振频率可以与半桥开关的开关频率相关联。

谐振单元122可包括第一谐振单元122a和第二谐振单元122b。

第一谐振单元122a可具有第一电容器Cr-WPC和第一电力传输线圈Lr-WPC，第二谐振单元122b可包括第二电容器Cr-A4WP和第二电力传输线圈Lr-A4WP。

第一谐振单元122a的第一电容器Cr-WPC的一端可连接到第一开关Q和第二开关Q2之间的连接点，第一电容器Cr-WPC的另一端可以与第一电力传输线圈Lr-WPC串联连接。第一电力传输线圈Lr-WPC可连接在第一电容器Cr-WPC的另一端和地之间。

第二谐振单元122b的第二电容器Cr-A4WP的一端可连接到第一开关Q1和第二开关Q2之间的连接点，第二电容器Cr-A4WP的另一端可以与第二电力传输线圈Lr-A4WP串联连接。第二电力传输线圈Lr-A4WP可连接在第二电容器Cr-A4WP的另一端和地之间。

有线供电单元130可以对来自电力转换单元110的第一电力进行稳压，并可随后以有线方式向外部提供稳压后的第一电力。

控制单元140可根据用户的选择改变开关单元121的开关频率，因此，谐振单元122的谐振频率可被改变。控制单元140通过接收关于无线供电单元120的输出电流的信息的反馈，来改变开关单元121的开关频率。

图4是示出根据本公开的示例性实施例的供电设备的谐振频率的曲线图。

如图3和图4所示，根据本公开的示例性实施例的供电设备100可以以多个谐振频率的一个谐振频率无线地传输电力。例如，如上所述，谐振单元122可以以第一谐振频带和第二谐振频带中的一个频带内的频率无线地传输 电力，并可如图4所示出的那样在一个谐振电路中形成至少两个谐振频带。

例如，根据WPC标准方案，第一谐振频带fr1(这里，fr1是该频带内的中心频率)可形成在大约110kHz至205kHz的范围内，谐振单元122的第一谐振单元122a可以以磁感应方式、以第一谐振频带fr1内的频率无线地传输电力。

上述谐振频率可以通过第一谐振单元122a的LC谐振形成，并可以与开关单元121的开关频率相关联。开关频率可根据控制单元140的控制而改变，因此，谐振频率可在第一谐振频带fr1内改变。

可根据以下等式1形成谐振频率fr1。

(等式1)

$f_{r1}=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L_{r-\mathrm{WPC}}{.C}_{r-\mathrm{WPC}}}}$

(这里，Lr-WPC表示第一谐振单元122a的第一电力传输线圈的电感，Cr-WPC表示第一谐振单元122a的第一电容器的电容。)

另一方面，根据A4WP标准方案，第二谐振频率fr2(这里，fr2是该频带内的中心频率)可具有6.78MHz的频带，谐振单元122可以以磁共振方式无线地传输电力。

可根据以下等式2形成谐振频率fr2。

(等式2)

$f_{r2}=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L_{r-A4\mathrm{WP}}{.C}_{r-A4\mathrm{WP}}}}$

(这里，Lr-A4WP表示第二谐振单元122b的第二电力传输线圈的电感，Cr-A4WP表示第二谐振单元122b的第二电容器的电容。)

此外，如上参照图4所述，还可形成多个谐振频带fr1、fr2...和frn(这里，fr1、fr2...和frn分别为各个频带的中心频率)。

图5是根据本公开的示例性实施例的供电设备的操作流程图。

参照图5，根据本公开的示例性实施例的供电设备100的示例中的控制单元140可在初始化操作首先以第一谐振频带(例如，具有110kHz至205kHz的范围内的一个频率值的谐振频率)控制电力的无线传输，换言之，控制单元140可以以磁感应模式无线地传输电力(S10)。

虽然未示出，但在一些情况下，控制单元140可以以第二谐振频率(例 如，6.78MHz的谐振频率)控制无线传输，换言之，控制单元140可以以磁共振模式无线地传输电力。

接着，如果反馈并检测了接收侧的充电电流(S20)，则可将接收侧的充电电流和预设参考值进行相互比较。作为比较结果，如果接收侧的充电电流因供电设备和装置之间的距离的增加而小于参考值，或输入了多充电(multi-charging)请求(S30)，则控制单元140可以以第二谐振频带(例如，具有6.78MHz的中心频率的谐振频带的频率)控制电力的无线传输，换言之，控制单元140可以以磁谐振模式(S40)无线地传输电力。

如果接收侧的充电电流为参考值或大于参考值，或者未输入多充电请求(S30)，则控制单元140可以以第一谐振频带(例如，110kHz至205kHz的谐振频带的频率)控制电力的无线传输，换言之，控制单元140可以以磁感应模式无线地传输电力。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，由于使用至少两个谐振频率中的一个谐振频率来无线地发送电力，并且通过集成的有线方式和无线方式单独或同时地向各种装置提供电力，因此可以向各种装置提供或充入电力，并可快速地向一个装置充电。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，可以以至少两个谐振频带中的一个谐振频带的频率无线地传输电力，除此之外，集成了有线方式和无线方式，从而可单独或同时向多个装置提供电力。

虽然以上已示出和描述了示例性实施例，对于本领域的技术人员而言明显的是，可在不脱离本发明的由权利要求限定的精神和范围的情况下，做出修改和改变。