。负载150还可包括用于基于由驱动器110生成的控制信号控制或编程负载150的各种功能的电子设备。
[0024]驱动器110输出AC电压信号，该电压信号具有与由一系列的电容器和电感器112、160构成的电路的串联谐振频率相同的频率。以图1中虚线示出的，电容器Cl和C2是在发射器电极121、122和接收器电极141、142之间形成的电容性阻抗。电容器和电感器160的阻抗在谐振频率处相互抵消，导致低欧姆电路。因此，系统100能够以非常低的功率损耗输送功率到负载150。
[0025]驱动器110生成其幅值、频率和波形可被控制的AC信号。输出信号通常具有几十伏的幅值和高达几兆赫兹(MHz)的频率。在示例性实施例中，输出信号通常是50V/400kHz。
[0026]为了使串联谐振频率与AC功率信号的频率匹配，可以通过改变由驱动器110输出的信号的频率、相位或占空比来执行所生成的信号和串联谐振之间的频率调谐。可通过改变连接到驱动器110的电路的电容或电感值来实现频率调谐。
[0027]发射器电极121、122由被放置在绝缘层130的不与接收器电极141、142相邻的一侧上的两个单独的传导材料的主体(body)构成。例如，如图1所图示的，发射器电极121、122在绝缘层130的底部。替代性地，发射器电极121、122可被放置在绝缘层130的相对侧上。发射器电极121、122可以是任意形状，包括例如矩形、圆形、正方形或其组合。发射器电极中的每个的传导材料可以是例如碳、铝、氧化铟锡(IT0)、有机材料(例如PED0T(聚乙撑二氧噻吩))、铜、银、传导涂料或任何传导材料。
[0028]接收器电极141、142可以具有与发射器电极121、122相同的传导材料或者由不同传导材料制成。在下面详细讨论的一个实施例中，接收器电极141、142包括保护层以保护防止电击穿。
[0029]系统100的总电容由相应的发射器和接收器电极121、141和122、142的重叠(overlap)面积以及绝缘层130的厚度和材料属性形成。系统100的电容被图示为图1中的Cl和C2。为了允许电气谐振，系统100应当还包括电感性元件。该元件可以是分布在驱动器110和负载(例如，图1所示的电感器160和112)上的、作为发射器电极或接收器电极的部分的一个或多个电感器的形式，被并入绝缘层130内的电感器，或其任何的组合。系统100中所利用的电感器可以是集总的线圈的形式。
[0030]根据本文公开的各种实施例，绝缘层130被构造为包括保护系统100以防电击穿的保护层。如上文所述的，由驱动器I1生成的AC信号的幅值可以是几十伏。谐振电路(由上文讨论的电感性元件和电容性阻抗得到)增大了所生成的信号的电压幅值。例如，具有50V的电压幅值的生成的AC信号可以被增大到谐振电路的电感器和电容器之间的几百伏的幅值。高电压信号可能达到绝缘层的击穿电压，由此引起电容性功率传输系统中的电击穿。所生成的AC信号的电压幅值增大的因数由谐振电路的Q因数确定。
[0031]图2中描绘了根据一个实施例构造的绝缘层130的示例性且非限制性的横截面图。绝缘层130包括非传导层210、保护层220和其间的填充层230。非传导层210是可以是任何绝缘材料的薄层基板材料，包括例如纸、木材、织物、特氟龙(Teflon)、玻璃、去离子水、非传导涂料等。在一个实施例中，可以具有低介电常数值的低成本材料可被选择用于非传导层210。通常，这样的材料的击穿电压相对低。例如，纸片的击穿电压是1250V，以及玻璃的击穿电压是2000V-3000V。非传导层210覆盖功率信号通过其被无线地传输的整个表面。例如，如果系统100被设计为在墙上传输功率，则非传导层210覆盖整个墙。在该示例中，非传导层210可以由壁纸制成。
[0032]在本文公开的另一实施例中，如示例性的且非限制性的图2中所示的那样构造的绝缘层130被利用来“隐藏”接收器电极。因此，当要求美学设计时，包括非传导和保护层210和220的绝缘层130可以被设计为例如提供美学设计以覆盖接收器电极的壁纸等。应当注意到，除了美学方面，绝缘层130还被设计为保护以防电击穿，并且充分地隔离接收器和发射器电极。
[0033]保护层220是具有高电压击穿、低漏电流和高介电常数值的属性的绝缘材料的薄层。保护层220的材料可以是但不限于塑料、云母、聚酰亚胺薄膜(Kapton)、金属氧化物、氧化硅、氧化铝等。例如，具有I英寸厚度的云母材料的箔(foil)的击穿电压是5000V。
[0034]用于保护层的材料的成本比绝缘层的材料相对更高。然而，保护层220仅覆盖接收器电极被放置或可被放置的位置中的表面的一部分，或接收器电极被覆盖有保护层220。该布置允许有效地保护电容性功率传输系统以防电击穿，而没有对系统的任何附加的显著成本。绝缘层130的厚度通常在10微米和几毫米之间。
[0035]层210和220之间的填充层230取决于绝缘层130的布置。填充230可以包括接收器电极或胶剂以允许两个层210和220粘附在一起。下面讨论针对绝缘层130的不同示例性布置。应当注意，填充层230是可选的。
[0036]在图2图示的实施例中，是通过堆叠不同类型材料的两个不同的层来构造绝缘层130。在其它实施例中，可通过堆叠更多层的非传导层210和/或保护层220来构造绝缘层130。例如，可以利用具有相同材料的或带有相似属性的不同材料的两个或更多个非传导层。例如，可以将壁纸用作非传导层，其中可以将两片或更多片的纸堆叠在一起，其中一片纸是朴素的纸并且另一片是装饰性纸。
[0037]在另一实施例中，非传导层210和保护层220可以被布置成类似三明治的结构以形成绝缘层130。在一个示例性布置中，保护层220可被放置在两个非传导层210之间的中间，以向层130提供更多的机械强度，并且因此向电容性功率传输系统的基础结构提供更多的机械强度。
[0038]在另一示例性布置中，可以将非传导层210放置在两个保护层220之间的中间以改进防范电击穿的鲁棒性。应当注意到，仅堆叠被用于非传导层210的具有低介电常数值的材料增大了漏电流，由此增大了系统中的功率损耗。每个层(非传导层210或保护层220)向无线功率传输系统的电容(例如，在图1中被图示为Cl和C2的系统100的电容)添加了串联的附加的电容。该附加电容影响流经绝缘层的漏电流的量。漏电流是作为非完美的绝缘体并且具有非零传导性的介电材料的结果。在一个实施例中，保护层220被设计为尽可能薄以便具有尽可能高的总电容Cl和C2。除了影响电击穿的鲁棒性之外，绝缘层中的非传导和保护层的数量影响功率传输系统中的损耗。
[0039]图3描绘了针对绝缘层的不同布置所测量的电流泄漏和击穿电压的示例性图310、320和330。图310、320和330表示在上文讨论的从电感性元件和电容性阻抗得到的谐振电路中的所测量的漏电流对(versus )电压幅值。
[0040]图310描绘针对仅由单个非传导层构成的绝缘层的击穿电压和漏电流。在该示例中，该层是标准的A4尺寸的纸片。如可通过图310注意到的，击穿电压是在大约900V处，同时最大漏电流是400uA。利用一片纸形成的电容是450pF。因此，这样的布置将在非传导层中耗散0.36W，由此使该层变热。
[0041]图320描绘了针对仅由两个非传导层构成的绝缘层的击穿电压和漏电流，该两个非传导层通过堆叠两片标准的A4尺寸的打印纸来形成。利用一片纸形成的电容是330pF。在这样的布置中，尽管击穿电压增大到1400V，但是漏电流也增大到大约700uA。因此，这样的布置中的功率损耗是较高的(例如1W)。
[0042]图330描绘了针对由非传导层和保护层构成的绝缘层的击穿电压和漏电流，该非传导层由标准的A4打印纸片形成，该保护层由一片塑料箔