本发明描述了一种用于在第一电设备和物理独立的第二电设备之间传输功率的电容性功率传输装置。本发明还描述了一种执行电容性功率传输的方法、电设备驱动器和电设备。
背景技术：
目前可获得的大量的消费类设备使用无线技术操作。诸如传感器和控制器的许多无线设备仅需要低功率水平来操作。这样的应用可以在诸如家庭、商业和工业的许多环境找到用途。无线设备的电源可以是电池。当无线设备使用可再充电电池作为电源时，设备必须连接到功率源以便重新充电。然而，更换耗尽的电池或将可再充电电池连接到电源的需要可能降低消费者对这种无线应用的接受度。
无线功率传输对于某些类型的无线设备也是可能的，从而无需更换电池或再充电。然而，大多数已知种类的无线功率传输解决方案通常要求专用的ic和电路。例如，无线移动电话充电器是已知的，并且被专门设计用于在充电器与移动电话之间使用电容性功率传输对移动电话充电。充电器是用于该功能的专用设备。它必须插入市电中，并且包括将市电功率转换为适合于跨电容性功率传输接口传输的形式的电路。
还可以实现诸如传感器、控制器等的无线应用，以使用无线功率传输从另一设备汲取功率。功率传输接口所必需的附加部件必须被并入到功率提供设备的设计中。设计成本和由此产生的产品成本可能不利地高，并且作为必须包括附加部件的结果，功率提供设备的尺寸也可能变得不利地大。因此，消费者对这些解决方案的接受度可能很低。
因此，本发明的目的是提供一种更简单和更具成本效益的向无线设备供应功率的方式，从而克服上述问题。
us20130270922a1和us20130270922a1公开了使用电容性功率传输系统中的电极来散热。
技术实现要素：
具有低成本的无线供电装置是有利的。
本发明的实施例的基本思想是将电子设备的散热器重新用作电容性供电装置中的电容器电极。在驱动器/电源的情形下，可以使用附接到功率耗散部件的散热器。
本发明的目的通过权利要求1的电容性功率传输装置；通过权利要求8的执行电容性功率传输的方法；以及权利要求9的电设备驱动器来实现。
根据本发明的第一方面，用于在第一设备与物理和功能独立的第二电设备之间传输功率的电容性功率传输装置包括多个耦合电容器，其中耦合电容器包括：第一电极，该第一电极包括与第一电设备的电源的散热部件热耦合的散热器；在第二电设备中实现的第二电极；以及由电设备中的至少一个电设备的壳体形成的电介质层。
在上述方面的上下文中，第一电设备可以被认为是电容性功率传输设备的“发射器”，并且物理/功能独立的第二电设备可以被认为是“接收器”。在这样的实现中，电能可以从发射器传输到独立的接收器。本发明的电容性功率传输装置的优点是可以实现利用已经可获得的部件。因此，可以实现电容性功率传输而不必特别包括诸如相对较大的电容器电极以及电连接器之类的必要的部件。代之，第一电设备的现有电路设计可以保持基本不变。将第一电设备适配为本发明的电容性功率传输装置的一部分可以例如仅涉及已经存在的散热器的更有利的布置，使得它也可以兼作功率传输装置的第一电极。无线电容性功率传输装置的电极也可以被称为“板”，因为这些电极通常是具有相对大的表面积以便实现有利的高电容的基本上扁平的元件。本发明以简单且便宜的解决方案利用该特征，认识到散热器通常是金属的并且因此是良好的电导体，并且通常具有相对大的表面积。本发明人已经认识到散热器可以同样充当电容性功率传输装置的板。根据本发明的电容性功率传输装置有利地允许现有的第一电设备也兼作用于第二电设备的电源。第二电设备(在下文中也被称为“附加模块”)不需要单独的专用电容性电源，并且因此可以以较低成本制造。
在一个优选实施例中，散热器是分立的或现成的散热部件的一部分。术语“分立”意味着部件是商业上可获得的整个部件，或者是现成的部件。更具体地说，这意味着散热器是部件的现有部分。这种分立部件的示例是商业上可获得的功率开关，其具有附接到半导体的陶瓷封装的金属散热器板。
根据本发明的另一方面，执行从第一电设备到物理独立的第二电设备的电容性功率传输的方法包括以下步骤：提供用于第一电设备的驱动器，该驱动器包括具有散热部件的电源以及热耦合到散热部件的散热器；将散热器适配为充当耦合电容器的第一电极；将耦合电容器的第二电极布置在第二电设备中；将电设备中的至少一个电设备的壳体适配为充当耦合电容器的电介质层；以及将第二电设备放置在第一电设备上以形成耦合电容器，该耦合电容器在电介质层的任一侧上包括第一电极和第二电极。
根据本发明的方法允许能够从已经存在的设备汲取其功率的附加模块(即，第二电设备)的简单且便宜的实现。提供用于附加模块的专用电源模块不是必需的。因此，本发明的方法允许将现有的装置(例如具有散热部件和相应的散热器的任何电设备)用作用于附加模块的电源。
根据本发明，电设备(led灯)的驱动器包括：电源，该电源包括多个散热部件；以及热耦合到散热部件的散热器，其中散热器适于用作该电设备与物理独立的第二电设备之间的电容性(无线)功率传输装置的耦合电容器的第一电极。
本发明的驱动器可以用最小的附件努力来设计和制造，以还用作用于任何适当的无线附加模块的电源。驱动器设计仅需考虑散热片的有利放置，并且可能还需要考虑到散热器的电连接，从而允许其在包含该驱动器的设备稍后用作用于附加模块的电源时用作发射器板。
根据本发明，电设备包括：电负载；如上文所描述的用于向电负载供应功率的本发明的驱动器；以及设备壳体，被实现为该电设备与物理独立的第二电设备之间的电容性功率传输装置的至少一个耦合电容器的电介质层。
本发明的电设备的一个优点在于，它可以实现其实际的预期功能，同时还用作用于附加模块的电源。由于这种电设备在任何情况下都需要驱动器和设备壳体，所以增加的功能是通过有利低的努力获得的。这些部件继续实现其预期功能，并且可以同时用于还用作电容性功率传输装置的一部分。
从属权利要求和以下描述公开了本发明的特别有利的实施例和特征。实施例的特征可以适当地组合。在一个权利要求类别的上下文中描述的特征可以同样适用于另一权利要求类别。
在下文中，表述“第一电设备”和“发射器”可以可互换地使用。这同样适用于表述“第二电设备”和“接收器”。术语“导体”、“电极”和“板”也可以可互换地使用。根据本发明的电容性无线功率传输装置可以用于在任何两个物理独立的电设备之间传输功率。仅需要两个设备的导体板跨电介质层面向彼此。
智能照明在家庭和商业环境中越来越普遍。诸如改装led灯的照明单元可以通过例如zigbee网络、无线局域网等的无线网络连接。已经提出通过并入诸如传感器或控制器的附加模块来扩展这种照明网络的功能。在下文中，但不以任何方式限制本发明，可以假设第一设备是诸如led灯的相对较小的设备。诸如改装灯的led灯通常以这样的方式构造，使得灯驱动器和led光源(一个或多个led)被包围在单个单元中。该单元可以包括包围led光源的半透明盖和包围诸如驱动器、功率转换器等的任意电部件的(通常不透光的)壳体。壳体及其所包围的电路通常布置在半透明盖与诸如e27连接器、g13连接器等的电接触件之间。
术语“第一电设备”和“led灯”在下文中可以可互换地使用，但是应该注意，第一电设备可以是任何适当的设备，即具有散热部件和相应散热器的设备。
附加模块可以被成形为适配到第一电设备的壳体上。尽管不是严格必要的，但可以假设附加模块比第一电设备小得多。在本发明的一个优选实施例中，附加模块包括诸如占用传感器、光水平传感器、声学传感器等的传感器模块。当安装到天花板或墙壁照明器材的led灯的壳体上时，这样的传感器可以有利地被放置为检测运动、声音、光水平等。因此，这样的第二电设备不仅在物理上与第一电设备分开或独立—而且它在功能上也是分开或独立的。当然，附加模块可以是扩展第一电设备的功能的功能扩展模块，诸如能量监测模块、无线通信模块等。例如，能量监测模块可以追踪第一电设备的功耗。组合也是可能的，例如，附加模块可以包括用于执行独立于第一电设备的任务的光水平传感器、和用于扩展第一电设备的功能的无线通信模块。当第一电设备是led灯时，无线通信模块可以与灯的驱动器和/或诸如zigbee桥、wlan路由器等的中央无线通信设备通信，以根据周围环境光水平来接通/关断灯。
在本发明的一个特别优选的实施例中，led灯的电负载包括多个led，并且驱动器包括被包围在壳体中的开关模式电源。开关模式电源由于其紧凑的尺寸和很低的功耗而颇具吸引力。开关模式电源通过在全开和全断状态之间连续切换通道晶体管来操作。通道晶体管(场效应晶体管(mosfet)、双极结型晶体管(bjt)等)通常被称为“功率开关”。即使晶体管在高耗散过渡状态中仅花费非常少的时间，以约16khz频率的快速开关也会导致晶体管变得非常热。为了避免损坏，这样的晶体管通常例如通过直接的物理接触或借助于中间热散布器而热耦合到散热器。在本发明的一个特别优选的实施例中，耦合电容器的第一导体包括第一电设备的电源的功率开关的散热器。散热器可以电耦合并且热耦合到功率开关的最热引脚，例如耦合到mosfet的漏极端子或bjt的栅极端子，并且散热器优选地被定位和定尺寸为充当无线功率传输装置的电容器的第一导体。优选地，散热器被布置成使得其可以抵靠由包围电源的壳体形成的电介质层而放置。当功率开关“关断”时，散热器上的电压将升至最高水平。当功率开关“接通”时，电流流过开关，并且散热器上的电压将下降到最低水平。以这种方式，无论何时第一电设备被操作，振荡电压都被施加到连接到功率开关的发射板。根据本发明的功率传输装置基本上重复使用第一电设备的功率转换器的高电压开关，以对耦合电容器充电和放电。附加模块可以包含从现有技术已知的合适电路，以建立所传输的能量到附加模块的负载的单向路径。
在本发明的一个优选实施例中，无线功率传输装置是双极性装置，包括第一耦合电容器和第二耦合电容器。第一电设备包括两个发射器板，并且第二电设备包括两个接收器板。优选地，接收器的极跨第二电设备的整流器转换器级而连接，以防止能量传输回发射器。使用上述示例，第一发射器板可以电连接到功率开关的引脚。为了完成电路，第二发射器板可以电连接到接地。两个发射器板之间的振荡电势引起两个接收器板之间的相反的振荡电势。
功率开关不是开关模式电源唯一的散热部件。诸如电源的变压器或整流器的功率转换部件也可以耗散大量的热量。由于这个原因，通常还提供散热器以汲取热量而远离这样的功率转换部件。因此，在本发明的一个优选实施例中，耦合电容器的发射器板包括与第一电设备的功率转换部件热耦合的散热器。同样在这种情况下，散热器优选地被布置以使得其能够抵靠由包围电源的壳体形成的电介质层而放置。在本发明的一个特别优选的实施例中，第一电设备包括第一散热器和第二散热器，第一散热器适于用作双极功率传输装置的第一耦合电容器的第一导体，第二散热器适于用作功率传输装置的第二耦合电容器的第一导体。如上所述，可以在发射器或第一电设备中实现耦合电容器的第一导体。然后在接收器或第二电设备中实现耦合电容器的第二导体。跨第二电设备中的第二导体而布置的整流器确保了功率仅从发射器设备传输到接收器设备。
在本发明的一个优选实施例中，如上所述，电容性功率传输装置的发射器是具有包围其驱动器和电源的壳体的led灯。对于用于具有诸如e27或e14插座的连接器的器材的改装led灯，壳体优选为杯形，以类似于白炽灯的形状。在一些已知的设计中，壳体可以具有杯形非导电外层和被成形为与杯形外层互补的金属内层。金属内层用作用于以下项的散热器：led芯片，或诸如电源的变压器的功率开关之类的散热部件，以及用作电绝缘体的类似形状的塑料外层。金属内层可以由诸如铝的轻质材料制成，该轻质材料也是良好的热导体。在根据本发明的led灯中，至少一个发射器板是杯形金属内层的一部分。在双极功率传输装置中，杯形金属内层的一个区域可以预留给第一发射器板，并且杯形金属内层的另一个区域可以预留给第二发射器板。这样的区域在下文中也可以被称为“体电极”，该“体电极”是布置在设备壳体的主体中的电极或发射器板。例如，金属内层上的一个相对小的区域可以与高频电压开关节点电接触。壳体的其余内表面可以与驱动器的接地端子电接触，从而充当第二发射器板。相对小的第一区域优选使用诸如钢或铜的良导体来实现。相对大的第二区域可以由诸如铝的更轻且更便宜的导体制成。可以通过诸如跳线的导电元件来改善与体电极的可靠电接触。这样的导电元件也可以是弹簧加载的，以进一步改善电接触。
如上文所指出的，散热器可以与散热部件直接热接触。常规开关转换器的功率开关是生成大量热量的部分之一。对于额定功率超过30w的驱动器，包含散热器的功率开关对散热而言是必要的，以确保开关温度保持在可接受的范围内。这样的功率开关可以作为已经包括金属散热器的单元而提供，其中功率开关的“热”引脚与金属散热器电耦合且热耦合。其中散热器被实现为已经拧紧或夹紧到功率开关的铝块的设备是可获取的。备选地，散热器可以作为能够被夹紧或拧到晶体管封装上的单独的部件获得。
备选地，散热器可以经由热散布器而热耦合到散热部件。在第二耦合电容器的情况下，散热部件位于功率转换器中。这里，热量可以通过诸如led光源的印刷电路板(pcb)中的金属层之类的中间热散布器而传递到散热器。
为了能够有效地起作用，无线功率传输装置要求耦合电容器的导体跨电介质面向彼此。通过相对于(一个或多个)接收器板来正确地布置(一个或多个)发射器板，可以使耦合电容器的电容最大化。然而，发射器和接收器设备的导体可以隐藏在相应的设备壳体内部，使得用户不能容易地标识导体的位置，并且可能不确定附加模块的放置是否正确。因此，在本发明的一个特别优选的实施例中，设备壳体可以包括耦合电容器的导体位置的物理指示符。例如，第一电设备的设备壳体可以具有对应于第二电设备的轮廓的可见轮廓。用户然后可以容易地标识应该放置第二电设备的区域。在本发明的一个优选实施例中，设备壳体可以包括对应于导体或板的位置的浮雕(relief)结构。例如，第一电设备和第二电设备可以包括限定最佳放置的互补脊状或槽状图案。这种设计的一个优点在于，用户可以非常容易地将接收器板(隐藏在附加模块中)与发射器板(隐藏在第一电设备中)面对面地对准。
在本发明的一个特别优选的实施例中，充当耦合电容器板的散热器还包括用于与设备壳体的浮雕结构互补的浮雕结构。这样的实施例具有增加散热器表面积的优点，从而也提高了其效率。使用针对电容器板的浮雕结构的另一优点是可以简化电设备的组装。
从结合附图考虑的以下详细描述中，本发明的其它目的和特征将变得显而易见。然而，应该理解的是，附图仅被设计用于说明的目的，而不是作为对本发明的限制的定义。
附图说明
图1示出了根据本发明的电容性功率传输装置的一个实施例的示意电路图；
图2示出了针对图1的电路的简化模型；
图3示出了根据本发明的电容性功率传输装置的一个实施例的框图；
图4示出了根据本发明的驱动器的电源的功率开关；
图5是根据本发明的电容性功率传输装置的一个实施例的示意图；
图6示出了图5的第一电设备的内部视图；
图7是根据本发明的用于电容性功率传输装置的第二电设备的一个实施例的示意图；
图8示出了图7的第二电设备的内部视图；
图9示出了根据本发明的电容性功率传输装置的一个实施例；
图10示出了根据本发明的电容性功率传输装置的另一个实施例；
图11示出了在根据本发明的电容性功率传输装置的操作期间的电压和电流的曲线图；
图12示出了现有技术的电容性功率传输装置。
在附图中，相同的附图标记始终指代相同的对象。图中的对象不一定按比例绘制。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的电容性功率传输装置1的一个实施例的示意电路图，其以具有用于将功率从第一电设备10传输到第二电设备20的两个耦合电容器c1、c2的双极实现。
第一电设备10被示出为具有用于驱动负载z10的驱动器11，负载z10在这种情况下是led光源l10。驱动器11包含二极管桥式整流器和开关模式电源12，以将市电输入转换为用于负载z10的dc输出，开关模式电源12在这种情况下是反激转换器12。当脉宽调制控制信号被施加到晶体管开关的控制输入时，开关模式电源12使用晶体管开关q(在这种情况下为mosfet10)，以常规方式执行dc输出电压的快速接通/关断切换。在该示例性实施例中，第一耦合电容器c1的第一板/电极c110电连接到在mosfetq的漏极端子处的节点n，并且第二耦合电容器c2的第一板/电极c210电连接到接地gnd。
第二电设备20包括负载z20和用于经由耦合电容器c1、c2接收功率的电源电路。为此，第二电设备20包括在二极管桥式整流器r20附近布置的、第一耦合电容器c1的第二板/电极c120和第二耦合电容器c2的第二板/电极c220。
图2示出了用于说明图1的功率传输装置的充电回路的简化模型。缓冲电容器c20被选择为比耦合电容器c1、c2中的任一个大得多，并且因此可以在高频率振荡分析中被忽略。第一电设备10的晶体管q的每个开关事件可以被视为脉冲，如由代替驱动器电路的符号2所指示的，并且当在开关模式电源11在操作时，交变或振荡输入跨整流器r20而产生。电感器l20参与振荡，在每个脉冲期间汲取与存储在耦合电容器c1、c2中的能量相同的能量。电感器电流可以在每个周期开始处被假定为零。二极管d20完成针对电感器电流的续流(freewheel)路径。二极管电桥r20防止电感器电流返回到源(耦合电容器c1、c2)，使得电感器l20内部的总能量可以对缓冲电容器c20充电。
从第一电设备10传输到第二电设备20的理想总能量可以如下计算：
其中c是串联耦合电容器c1、c2的电容；f是转换器12的开关频率，并且vds是转换器的开关电压。在上文给出的示例中，开关电压是mosfetq的漏极-源极电压。取决于驱动器拓扑，该开关电压可以等于母线电压。由于每个开关周期包括两个开关事件(接通、关断)，所以电路充电频率是功率开关q的开关频率f的两倍。电容c由耦合电容器c1、c2的电极或极板尺寸、相对板之间的距离以及它们之间的介电材料确定：
其中ε是介电材料的相对介电常数，ε0是真空的介电常数即8.86×10-12，s是电极面积，d是相对电极之间的距离。例如，当电极之间的材料具有约10的介电常数时，具有1.0mm距离的两个3.0cm方形电极可以导致约80pf的电容c。例如，陶瓷材料可具有约10的介电常数。
如果晶体管开关频率f大约为16khz，并且开关电压vds的幅度大约为400v，则理想情况下可以传输给第二电设备20的最大功率可以被计算为大约0.6w。在实际实现中，由于每个脉冲开始时的非零电感器电流、v/s开关速率和充电回路中的功率损耗，附加模块20可能仅能够提取约0.5w。在本发明的过程中进行的模拟已经示出，当使用相对较大的电感器l20时，例如使用具有1.0mh的值的电感器l20时，附加模块20可以从第一电设备10提取更多的功率。较大的电感器与第一设备中较小的充电电流尖峰和较低的功耗相关联。
图3示出了电容性功率传输装置1的简化框图，示出了第一电设备10的两个散热器h1、h2如何还可以用作功率传输装置1的耦合电容器c1、c2的发射器板c110、c210。为了简单起见，仅示出了第一电设备10的相关部件，即用于连接到主电源的连接器接口13、负载z10、变压器14和转换器(未示出)的功率开关q。还示出了简化的附加模块20，其具有如上所描述的转换器电路21和负载z20。第一电设备10的散热器h1可以与功率开关q直接热接触，并且还与对应于图1中的节点n的引脚电接触。当功率开关q是mosfet时，这将是漏极引脚。在bjt晶体管开关的情况下，节点n可以对应于部件的集电极引脚。本发明利用如下事实：在驱动器操作期间金属板承载高开关电压，以及还可以使用耦合电容器的电极中的金属板来无线充电。备选地，散热器h2可以是整流器桥r20的散热器。
图4示出了现成的mosfet器件，其具有分别用于源极、漏极和栅极端子的三个引脚41、42、43。该图还示出了与部件的主体直接热接触的散热器h1。为了在该示例性实施例中还用作耦合电容器的发射器板，散热器h1必须连接到功率开关q的漏极端子42。第一电设备10的壳体16还用作两个耦合电容器c1、c2的电介质d。
上述实施例示出了功率开关、变压器或整流器的散热器如何作为电容性功率传输的电容器电极而重复使用。以下实施例将示出灯/灯泡的散热器作为电容性功率传输的电容器电极而重复使用。图5是电容性功率传输装置1的一个实施例的示意图，对其而言第一电设备10是改装led灯10。灯10具有用于连接到照明器材和市电电源(未示出)的插座13。灯10的led光源被包围在半透明盖15中，而驱动器被隐藏在杯形不透光壳体16内。负载z10和驱动器11的布置由虚线指示。led灯10的整体形状对应于传统白炽灯泡的形状。电容性功率传输装置1使用led灯10的驱动器来向附加模块20供应功率，附加模块20被示出在壳体16的外表面上的适当位置。壳体16包括外层和内层。通常将led灯的壳体形成为在金属之上模制有塑料的结构，其中金属被用作灯的散热器并且热耦合至led芯片和/或驱动器11中的散热元件。本实施例提出：外层用作功率传输装置1的耦合电容器的电介质d，而内层是灯的散热器，同时也是导电的并且作为耦合电容器的电极而重复使用。附加模块可以是某种传感器和/或控制装置，以扩展led灯10的功能或者led灯作为其一部分的照明网络的功能。
图6示出了图5的led灯10的内部的简化视图。为了清楚起见，没有示出除了壳体16的内部d之外的部件。在壳体16的内表面上，它是内层，并且示出了两个体电极区域b110、b210。还可以在较大的区域b210和led负载之间实现热接触，例如，经由led被安装到的pcb的金属散热器。参考图1和图3，较小区域b110将是第一耦合电容器c1的发射器板c110，而较大区域b210将是第二耦合电容器c2的发射器板c210。优选地，较小的体电极区域b110电连接到高电压开关节点(例如图1中的节点n)，以确保令人满意的电磁兼容性(emc)。如上文所提及的，壳体16的外层将用作耦合电容器的电介质d。较小的体电极区域b110可以连接到高频电压开关节点，而驱动器的接地端子可以与较大的体电极区域b210电接触。由于驱动器位于灯的壳体的内部，因此它物理上靠近体电极b210的金属，并且将驱动器的接地端子(例如当使用反激拓扑来实现驱动器时的图1中的节点gnd)连接到较大区域b210是相对容易的，例如通过跳线或弹簧加载的部分。由于在耦合电容器的发射板之间存在相对高的电压差，所以这两个体电极区域b110、b210之间的绝缘区域应该是适当的材料(例如塑料)并且应该足够宽。
图7是根据本发明的用于电容性功率传输装置1的附加模块20的一个实施例的示意图。该图示出了附加模块20的壳体26如何成形为与图5和图6的led改装灯10的杯形壳体互补。图8示出了图7的附加模块20的下侧，即，将抵靠led灯壳体16的面。该图清楚地示出了耦合电容器的两个接收器板c120、c220或暴露的金属衬垫c120、c220。较小的接收器板c120被成形为对应于灯壳体内部中的较小区域c110，而较大的接收器板c220将仅覆盖灯壳体内部中的较大区域c210的一部分。当附加模块20被附接到图5的led灯10时，发射器板和接收器板跨非常小的距离(壳体的厚度)面向彼此。附加模块可以以任何合适的方式物理地固定到第一电设备10，例如通过粘合连接。
为了使用户能够将附加模块20正确地放置到第一电设备10上以便完成电容性功率传输装置1，耦合电容器的电极的位置可以例如通过独特的表面图案来可视地指示。图9和图10示出了通过根据本发明的电容性功率传输装置的可能实施例的横截面。在图9中，在第一电设备10的壳体16中，在与第一电设备10的内部中的发射板c110的位置相对应的区域中形成脊或凹槽。发射板c110本身也被成形为与壳体16的脊状表面相匹配。当发射板c110也充当功率开关的散热器h1时，附加的表面面积可以改善散热器h1的散热功能。在附加模块中，接收器电极c210也被成形为与外壳16的脊状表面相匹配。在该实施例中，电极的面积增加，并且进而电容增加。
使用图5至图8中描述的实现，图10示出了通过灯壳体16和附加模块壳体26的横截面，示出了形成在驱动器壳体16和附加模块壳体26中的、对应于附加模块20中的接收器板c220的轮廓的沙丘(dune)。即使仅限于一个耦合电容器的区域，这种触觉或三维图案也可以唯一地标识附加模块20相对于第一电设备10的理想位置，使得耦合电容器c1、c2的总电容和传输到附加模块20的功率最大化。
图11示出了在电容性功率传输装置1的操作期间的电压和电流的绘图，即耦合电容器的充电电流icc、电感器电流il和用于控制功率开关的驱动器控制信号vpwm。当功率开关(例如图1中的开关q)关断时，跨开关的高电压对耦合电容器充电，由充电电流波形icc上的尖峰指示。当功率开关接通时，耦合电容器放电到电感器l20中。如电感器电流波形il所示，电感器l20相应地充电和放电，电感器电流波形il示出当功率开关在其“导通”和“断开”状态之间转变时增加的电流，以及在“导通”或“断开”状态的持续时间减小的电流。只要在第一电设备10的操作期间功率开关被接通/关断，电感器电流il就对附加模块的缓冲电容器c20充电，由此向负载z20供应电流。
图12示出了现有技术的电容性功率传输装置，例如用于为移动电话或类似设备80再充电的电容性功率传输装置。需要专用充电单元81，其具有用于将市电电源转换为适合于对功率传输装置的耦合电容器进行充电和再充电的转换器810。设备80包括转换器800，转换器800用于将接口处的振荡电荷转换为用于设备80的可再充电电池l80的充电电流。
虽然已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明，但应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其做出许多附加的修改和变化。例如，功率开关的“热”引脚(例如，mosfet的漏极引脚)可以借助于导电和导热跳线或其他合适的桥接部分而直接连接到耦合电容器的第一导体。在这样的实施例中，连接器(或连接器与第一导体一起)可以被认为是功率开关的散热器。
为了清楚起见，应该理解，贯穿本申请的“一”或“一个”的使用不排除多个，并且“包括”不排除其他步骤或元件。“单元”或“模块”的提及并不排除使用多个单元或模块。