无线功率收发装置的制作方法

本发明涉及一种能够双向进行功率发送及功率接收的无线功率收发装置。

背景技术：

无线功率传输技术(wirelesspowertransfer)在多种通信设备和多种家电设备的充电器领域中被广泛地应用着。它是一种能够日后应用于电动汽车等的应用范围广泛的技术。

无线功率传输技术正以多种方式被开发着，并根据不同方式而使用着彼此不同的频率。例如，根据wpc(wirelesspowerconsortium)标准的磁感应方式中使用者110khz～205khz的频率，根据a4wp(allianceforwirelesspower)标准的磁共振方式中使用者6.78mhz的频率。

另外，在无线功率传输技术中使用上述彼此不同的方式的情况下，存在彼此之间的互换困难的问题。或者，在为了能够互换而配备有符合彼此不同无线充电标准的各个无线功率发送装置或接受装置的情况下，存在尺寸变大的问题。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国公开专利公报第2012-0112462号

(专利文献2)韩国公开专利公报第2014-0112357号

技术实现要素：

根据本发明的一实施形态的目的在于提供一种能够支持多种无线充电标准且能够向双向发送功率或接受功率的无线功率收发装置。

本发明的一技术方案提供一种无线功率收发装置的一实施例。所述无线功率收发装置可以包括：谐振器，与无线功率发送装置或无线功率接收装置磁耦合；桥电路部，连接到所述谐振器，在功率接收模式下作为整流器而工作，并在功率发送模式下作为逆变器而工作；双向转换器，连接到所述桥电路部，在所述功率接收模式下执行减压操作，并在所述功率发送模式下执行升压操作。

本发明的另一技术方案提供一种无线功率收发装置的另一实施例。所述无线功率收发装置可以包括：第一谐振电路，具有第一谐振频率；第二谐振电路，具有频率低于所述第一谐振频率的第二谐振频率；桥电路部，包括多个桥电路，多个桥电路中的至少一部分连接到所述第一谐振电路，多个桥电路中的其余一部分连接到所述第二谐振电路；双向转换器，连接到所述桥电路部，在功率接收模式下将通过所述桥电路部提供的第一电压进行减压；在功率发送模式下将从负载提供的第二电压进行升压。

所述技术方案不包括本发明的所有特征，可以参照具体实施例中的具体实施形态而对本发明的用于解决技术问题的多种手段进行更详细的理解。

根据本发明的一实施形态的无线功率收发装置的效果为，可以支持多种无线充电标准且能够向双向发送功率或接受功率。

附图说明

图1是概略地示出根据本发明的一实施例的包括无线功率收发装置的设备以及包括该设备的无线功率充电系统的图。

图2是示出根据本发明的一实施例的无线功率收发装置的框图。

图3是示出根据本发明的一实施例的无线功率收发装置的一示例的电路图。

图4和图5是用于说明图3中示出的无线功率收发装置的利用第一谐振电路的功率接收操作的参考电路图。

图6是用于说明图3中示出的无线功率收发装置的利用第一谐振电路的功率发送操作的参考电路图。

图7和图8是示出图3中示出的无线功率收发装置的利用第二谐振电路的功率接收操作的参考电路图。

图9是用于说明图3中示出的无线功率收发装置的利用第二谐振电路的功率发送操作的参考电路图。

图10是示出根据本发明的一实施例的无线功率收发装置的另一实施例的电路图。

图11和图12是示出图10中示出的无线功率收发装置的利用第一谐振电路的功率接收操作的参考电路图。

图13是用于说明图10中示出的无线功率收发装置的利用第一谐振电路的功率发送操作的参考电路图。

图14和图15是示出图10中示出的无线功率收发装置的利用第二谐振电路的功率接收操作的参考电路图。

图16是用于说明图10中示出的无线功率收发装置的利用第二谐振电路的功率发送操作的参考电路图。

符号说明

10：电子设备20：无线功率发送装置

100：无线功率收发装置110：谐振器

120：桥电路部130：双向转换器

具体实施方式

以下，参照附图而对本发明的优选实施形态进行说明。

但是，本发明的实施形态可以变形成多种不同的形态，且本发明的范围不限于以下说明的实施形态。并且，为了给在本发明的所属技术领域中具有平均知识的人员更完整地说明本发明而提供本发明的实施形态。

本说明书中，提到某个构成要素“连接到”其他构成要素时，应理解为可能直接连接到其他构成要素，但中间也可能存在其他构成要素。相反，当提到某个构成要素“直接连接到”其他构成要素时，应理解为中间不存在其他构成从要素。另外，用于说明构成要素之间的关系的术语，即“之间”和“刚刚之间”、“与～相邻”和“与～直接相邻”等也应得到相同的解释。

图1是概略地示出根据本发明的一实施例的包括无线功率收发装置的设备以及包括该设备的无线功率充电系统的图。

参照图1，无线功率充电系统包括无线功率收发装置100以及无线功率发送装置20。

无线功率收发装置100可以从无线功率发送装置20得到功率供应，并将其提供给电子设备10。

图1中示出了无线功率收发装置100执行无线功率接收功能的示例，但是与此不同地，无线功率收发装置100可以执行提供无线功率的功能。

例如，无线功率收发装置100可以基于电子设备10的蓄电元件(例如，电池)而给其他无线功率接收装置发送功率。

如上所述，根据本发明的一实施例的无线功率收发装置100可以通过无线接收功率而提供给电子设备10，或者基于电子设备10中存储的电源而给其他装置通过无线方式发送功率。

以下，参照图2至图16而对这种无线功率收发装置进行更详细的说明。

图2是示出根据本发明的一实施例的无线功率收发装置的框图。

参照图2，无线功率收发装置100包括：谐振器110、桥电路部120和双向转换器130。

谐振器110可以与无线功率发送装置或者无线功率接收装置磁耦合。即，可以通过与无线功率发送装置的发送谐振器或无线功率接收装置的接收谐振器磁耦合而通过无线方式发送或接收功率。

一实施例中，谐振器110可以包括多个谐振电路。多个谐振电路可以分别具有彼此不同的谐振特性。

桥电路部120可以连接到谐振器110，且在功率接收模式下作为整流器而工作；在功率发送模式下作为逆变器而工作。

双向转换器130可以连接到桥电路部120，且在功率接收模式下执行减压操作；在功率发送模式下执行升压操作。

图3是示出根据本发明的一实施例的无线功率收发装置的一示例的电路图，图4至图9是用于说明图3中示出的无线功率收发装置的操作的参考电路图。

参照图3，无线功率收发装置100包括：谐振器110、桥电路部120和双向转换器130。

谐振器110可以包括多个谐振电路。

图示的示例中，谐振器110包括由第一电容器c1和第一电感器l构成的第一谐振电路；以及由第二电容器c2和第二电感器l2构成的第二谐振电路。

第一谐振电路c1、l1和第二谐振电路c2、l2可以具有彼此不同的特性。例如，第一谐振电路c1、l1可以具有第一谐振频率；第二谐振电路c2、l2可以具有比第一谐振频率低的第二谐振频率。

第一频率可以是a4wp(allianceforwirelesspower)标准频率，第二谐振频率可以是wpc(wirelesspowerconsortium)标准频率或者pma(powermattersalliance)标准频率。在此情况下，可以设置第一电容器c1和第二电容器c2各自的电容，以及第一电感器l1和第二电感器l2各自的电感以使第一谐振频率为a4wp(allianceforwirelesspower)标准频率，第二谐振频率为wpc(wirelesspowerconsortium)标准频率或pma(powermattersalliance)标准频率。

第一谐振电路c1、l1和第二谐振电路c2、l2可以具有公共端(commonend)。图示的示例中，第一谐振电路c1、l1和第二谐振电路c2、l2可以具有连接到开关q3和开关q4的公共端。

桥电路部120可以包括多个桥电路。

本发明中，桥电路指由2个开关构成并连接到第一谐振电路或者第二谐振电路的一端的电路。因此，图3中示出的示例中，桥电路部120包括由第一开关q1和第二开关q2构成的第一桥电路、由第三开关q3和第四开关q4构成的第二桥电路、以及由第五开关q5和第六开关q6构成的第三桥电路。

具体地，第一谐振电路c1、l1的一端连接到第一桥电路q1、q2，公共端连接到第二桥电路q3、q4。第二谐振电路c2、l2的一端连接到第三桥电路q5、q6。

桥电路120可以根据多个桥电路的操作而作为整流器工作或作为逆变器工作。

例如，在第一谐振电路c1、l1工作时，第一桥电路q1、q2和第二桥电路q3、q4可以作为整流器或逆变器而工作。另外，在第二谐振电路c2、l2工作时，第二桥电路q3、q4和所述第三桥电路q5、q6可以作为整流器或逆变器而工作。

双向转换器130可以在功率接收模式下将通过桥电路部120提供的第一电压减压而提供给负载。另外，双向转换器130可以在功率发送模式下将从负载提供的第二电压升压而提供给桥电路部120。

无线功率收发装置100可以包括链接电容器c1，链接电容器c1可以连接到桥电路部120和双向转换器130。

链接电容器c1可以在功率接收模式下将贮存的电荷提供给双向转换器130，即负载；并在功率发送模式下将贮存的电荷提供给电路部120。

双向转换器130可以包括：第一转换开关qc1、第二转换开关qc2和电感转换器lc。

第一转换开关qc1的一端可以连接到链接电容器c1的一端，第一转换开关qc1的另一端可以连接到第二转换开关qc2的一端和电感转换器lc的一端。

第二转换开关qc2的一端可以连接到第一转换开关qc1的另一端和电感转换器lc的一端，第二转换开关qc2的另一端可以连接到链接电容器c1的另一端。

电感转换器lc的一端可以连接到第一转换开关qc1另一端和第二转换开关qc2的一端，电感转换器lc的另一端可以连接到负载的一端。

以下，参照图4至图9对所述无线功率收发装置100的各个模式下的操作进行说明。

图4和图5是用于说明图3中示出的无线功率收发装置的利用第一谐振电路c1、l1的功率接收操作的参考电路图。

第一谐振电路c1、l1可以在功率发送装置的谐振电路磁耦合而得到交流输入。

如图4所示，在交流输入的一极性中，可以通过第一桥电路q1、q2的第一开关q1和第二桥电路q3、q4的第四开关q4而在链接电容器cl中贮存电荷。

另外，如图5所示，在交流输入的另一极性中，可以通过第一桥电路q1、q2的第二开关q2和第二桥电路q3、q4的第三开关q3而在链接电容器cl中贮存电荷。

即，如图4和图5所示，第一桥电路q1、q2和第二桥电路q3、q4可以作为整流电路而工作。

另外，双向转换器130可以根据对第一转换开关qc1的开关控制而改变链接电容器cl的电压并提供给负载。例如，第一转换开关qc1可以根据脉冲宽度变压控制而进行开关操作，从而将链接电容器cl的电压减压而提供给负载。此时，第二转换开关qc2可以不得到开关控制，在此情况下，电流可以沿着通过寄生二极管的路径而流动。另外，当不存在因寄生二极管的路径时，可以将第二转换开关qc2设置成on状态。

图6是用于说明图3中示出的无线功率收发装置的利用第一谐振电路的功率发送操作的参考电路图。

第一谐振电路c1、l1可以在功率接收装置的谐振电路磁耦合而提供交流电源。

为此，双向转换器130可以将负载的电源升压而提供给链接电容器cl。例如，可以通过针对双向转换器130的第二转换开关qc2的开关控制(如脉冲宽度调制控制)而使负载的电源在电感转换器lc中充电和放电，从而进行升压。另外，此时第一转换开关qc1可以不得到开关控制，在此情况下，电流可以沿着通过寄生二极管的路径而流动。另外，当不存在寄生二极管引起的路径时，可以将第一转换开关qc1设置成on状态。

桥电路部120可以利用存储于链接电容器cl的直流电源而生成交流电源，并提供给第一谐振电路c1、l1。

作为一示例，桥电路部120可以根据第一开关q1和第四开关q4的交替开关操作而生成交流电源。本示例中，第三开关q3可以是on状态。

此外，桥电路部120可以通过多种方式进行操作。

例如，可以将第四开关q4设置成on状态并接地，并通过第一开关q1和第二开关q2的交替开关操作而生成交流电源。

在另一示例中，可以将第二开关q2设置成on状态并接地，并通过第三开关q3和第四开关q4的交替开关操作而生成交流电源。

如上所述，在功率发送模式下，双向转换器130作为升压转换器而工作，桥电路部120可以作为逆变器而工作。

图7和图8是示出图3中示出的无线功率收发装置的利用第二谐振电路的功率接收操作的参考电路图。

第二谐振电路c2、l2可以在功率发送装置的谐振电路磁耦合而得到交流输入。

如图7所示，在交流输入的一极性中，可以通过第二桥电路q3、q4的第三开关q3和第三桥电路q5、q6的第六开关q6而在链接电容器cl中贮存电荷。

另外，如图8所示，在交流输入的另一极性中，可以通过第二桥电路q3、q4的第四开关q4和第三桥电路q5、q6的第五开关q5而在链接电容器cl中贮存电荷。

即，如图7和图8所示，第二桥电路q3、q4和第三桥电路q5、q6可以作为整流电路而工作。

双向转换器130可以根据对第一转换开关qc1的开关控制而改变链接电容器cl的电压并提供给负载。例如，第一转换开关qc1可以根据脉冲宽度变压控制而进行开关操作，从而将链接电容器cl的电压减压而提供给负载。此时，第二转换开关qc2可以不得到开关控制，在此情况下，电流可以沿着通过寄生二极管的路径而流动。另外，当不存在寄生二极管引起的路径时，可以将第二转换开关qc2设置成on状态。

图9是用于说明图3中示出的无线功率收发装置的利用第二谐振电路的功率发送操作的参考电路图。

第二谐振电路c2、l2可以在功率接收装置的谐振电路磁耦合而提供交流电源。

为此，双向转换器130可以将负载的电源升压而提供给链接电容器cl。例如，可以通过针对双向转换器130的第二转换开关qc2的开关控制(如脉冲宽度调制控制)而使负载的电源在电感转换器lc中充电和放电，从而进行升压。另外，此时第一转换开关qc1可以不得到开关控制，在此情况下，电流可以沿着通过寄生二极管的路径而流动。另外，当不存在寄生二极管引起的路径时，可以将第一转换开关qc1设置成on状态。

桥电路部120可以利用存储于链接电容器cl的直流电源而生成交流电源，并提供给第二谐振电路c2、l2。

作为一示例，桥电路部120可以根据第三开关q3和第六开关q6的交替开关操作而生成交流电源。本示例中，第五开关q5可以是on状态。

此外，桥电路部120可以通过多种方式进行操作。

例如，可以将第四开关q4设置成on状态并接地，并通过第五开关q5和第六开关q6的交替开关操作而生成交流电源。

在另一示例中，可以将第六开关q6设置成on状态并接地，并通过第三开关q3和第四开关q4的交替开关操作而生成交流电源。

图3至图9中对包括公共端且具有多个谐振电路的示例进行了说明，但是这只是示例性的示例。

即，图3中的谐振器110由第一谐振电路c1、l1和第二谐振电路c2、l2构成，但这可以以多种方式变形实施。例如，可以利用由第一电容器和第一电感器构成的第一谐振电路，以及由第一电容器c1、第二电容器c2与第一电感器、第二电感器构成的第二谐振电路。

另外，谐振器在没有公共端时也可以包括多个谐振电路，并且参照图10至图16而对这种示例进行说明。

图10是示出根据本发明的一实施例的无线功率收发装置的另一实施例的电路图。

参照图10，谐振器111可以包括第一谐振电路和第二谐振电路。

第一谐振电路可以由第一电容器c11和第一电感器l11构成，第二谐振电路可以由第二电容器c12和第二电感器l12构成。第一谐振电路可以具有第一谐振频率、第二谐振电路可以具有频率低于所述第一谐振频率的第二谐振频率。

桥电路部120可以包括多个桥电路，多个桥电路中的至少一部分可以连接到第一谐振电路，多个桥电路中的其余一部分可以连接到第二谐振电路。

图示的示例中，桥电路部121可以包括4个桥电路，第一桥电路q11、q22和第二桥电路q13和q13连接到第一谐振电路；第三桥电路q15、q16和第四桥电路q17、q18连接到第二谐振电路。

桥电路部121在功率接收模式下作为整流器而工作，并在功率发送模式下作为逆变器而工作，这与上述的说明相同。

桥电路部121的一端连接有链接电容器cl1，并且连接有双向转换器131。

链接电容器cl1可以将在功率接收模式下贮存的电荷提供给双向转换器131侧(即负载)；并将在功率发送模式下贮存的电荷提供给电路部121。

双向转换器130可以在功率接收模式下将通过桥电路部121提供的第一电压减压而提供给负载。另外，可以在功率发送模式下将从负载提供的第二电压升压而提供给链接电容器cl1。

双向转换器130可以包括：第一转换开关qc11、第二转换开关qc12以及电感转换器lc1。

第一转换开关qc11的一端可以连接到链接电容器cl1的一端，第一转换开关qc11的另一端可以连接到第二转换开关qc12的一端和电感转换器lc1的一端。

第二转换开关qc12的一端可以连接到第一转换开关qc11的另一端和电感转换器lc1的一端。第二转换开关qc21的另一端可以连接到链接电容器cl1的另一端。

电感转换器lc1的一端可以连接到第一转换开关qc11的另一端和第二转换开关qc12的一端，电感转换器lc1的另一端可以连接到负载的一端。

以下，参照图11至图16而对无线功率收发装置101的各个模式下的操作进行说明。

图11和图12是示出图10中示出的无线功率收发装置的利用第一谐振电路c11、l11的功率接收操作的参考电路图。

第一谐振电路c11、l11可以在功率发送装置的谐振电路磁耦合而得到交流输入。

如图11所示，在交流输入的一极性中，可以通过第一桥电路q11、q12的第一开关q11和第二桥电路q13、q14的第四开关q14而在链接电容器cl1中贮存电荷。

另外，如图12所示，在交流输入的另一极性中，可以通过第一桥电路q11、q12的第二开关q12和第二桥电路q13、q14的第三开关q13而在链接电容器cl1中贮存电荷。

即，第一桥电路q11、q12和第二桥电路q13、q14可以作为整流电路而工作。

双向转换器131可以根据对第一转换开关qc11的开关控制而将链接电容器cl1的电压减压而提供给负载，可以通过上述内容理解这一点。

图13是用于说明图10中示出的无线功率收发装置的利用第一谐振电路的功率发送操作的参考电路图。

第一谐振电路c11、l11可以在功率接收装置的谐振电路磁耦合而提供交流电源。

为此，双向转换器131可以将负载的电源升压而提供给链接电容器cl1。例如，可以通过针对双向转换器131的第二转换开关qc12的开关控制(如脉冲宽度调制控制)而使负载的电源在电感转换器lc1中充电和放电，从而进行升压。

桥电路部121可以利用存储于链接电容器cl1的直流电源而生成交流电源，并提供给第一谐振电路c11、l11。

作为一示例，桥电路部120可以根据第一开关q11和第四开关q14的交替开关操作而生成交流电源。本示例中，第三开关q3可以是on状态。

此外，桥电路部120可以通过多种方式进行操作。

例如，可以将第四开关q4设置成on状态并接地，并通过第一开关q11和第二开关q12的交替开关操作而生成交流电源。

在另一示例中，可以将第二开关q12设置成on状态并接地，并通过第三开关q13和第四开关q14的交替开关操作而生成交流电源。

如上所述，在功率发送模式下，双向转换器131作为升压转换器而工作，桥电路部121作为逆变器而工作。

图14和图15是示出图10中示出的无线功率收发装置的利用第二谐振电路的功率接收操作的参考电路图。

第二谐振电路c12、l12可以在功率发送装置的谐振电路磁耦合而得到交流输入。

如图14所示，在交流输入的一极性中，可以通过第二桥电路q13、q14的第三开关q13和第三桥电路q15、q16的第六开关q16而在链接电容器cl1中贮存电荷。

另外，如图15所示，在交流输入的另一极性中，可以通过第二桥电路q13、q14的第四开关q14和第三桥电路q15、q16的第五开关q15而在链接电容器cl1中贮存电荷。

即，如图14和图15所示，第二桥电路q13、q14和第三桥电路q15、q16可以作为整流电路而工作。

双向转换器131可以根据对第一转换开关qc11的开关控制而改变链接电容器cl1的电压并提供给负载，这一点与上述的内容相同。

图16是用于说明图10中示出的无线功率收发装置的利用第二谐振电路的功率发送操作的参考电路图。

第二谐振电路c12、l12可以在功率接收装置的谐振电路磁耦合而提供交流电源。

可以通过针对双向转换器130的第二转换开关qc2的开关控制(如脉冲宽度调制控制)而利用电感转换器lc的充电和放电，将负载的电源升压而提供给链接电容器cl1。

桥电路部121可以利用存储于链接电容器cl1的直流电源而生成交流电源，并提供给第二谐振电路c12、l12。

作为一示例，桥电路部121可以根据第五开关q15和第八开关q18的交替开关操作而生成交流电源。在这样的示例中，第七开关q17可以是on状态。

此外，桥电路部121可以通过多种方式进行操作。

例如，可以将第六开关q16设置成on状态并接地，并通过第七开关q17和第八开关q18的交替开关操作而生成交流电源。

在另一示例中，可以将第八开关q18设置成on状态并接地，并通过第五开关q15和第六开关q16的交替开关操作而生成交流电源。

以上，根据具体构成要素等特定事项、限定的实施例以及附图而对本发明进行了说明，但这只是为了帮助本发明的更完整的理解而提供的说明，本发明不限于上述实施例，并且在本发明的所属技术领域中具有基本知识的人员可以根据这种记载实现多种修改和变形。

因此，本发明的思想不应局限于上文中说明的实施例，本发明的范围包括权利要求书以及权利要求书的等同或等价的所有变形。