[发明专利]电磁谐振器及形成电磁谐振器的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及无线功率传输领域，尤其涉及一种双模式无线功率接收器。

【背景技术】

无线功率(Wireless Power，WP)传输系统使用两个磁线圈(magnetic coil)之间的互感以透过磁感应来传输功率，此类系统通常可被分类为”感应式”或”谐振”。而在一纯感应式无线功率传输系统中，作为一变压器的初级绕组(primary winding)的源极线圈(source coil)由一电压源或电流源来驱动，而作为次级绕组(secondary winding)的接收器线圈直接或间接地通过一个交流耦合电容连接至一桥式整流器，而两个绕组之间的电压及电流可由通常用于描述变压器的关系来定义。

在一谐振无线功率传输系统中，源极线圈以及接收线圈皆连接至电容以形成电谐振器(electrical resonators)。从电路设计的观点来看，该些电容的功能为抵销电感的部分反应阻抗(reactive impedance)并在一给定电压下传输更多功率。电感的阻抗与电容的阻抗随着操作频率呈反向变化，因此仅能在小范围的频率中有效的抵销，换句话说，谐振无线功率系统利用多个电路，该多个电路调整至特定频率来传输功率。该些电路通常不允许在其他频率上传输功率。

近年来，已出现两种无线功率标准，无线功率联盟已发布作为一感应式充电标准的Qi标准。虽然使用了一谐振电容，但Qi标准中的质量因子Q处于较低的个位数，其代表谐振并未被充分地利用。使用Qi标准的装置在110-205KHz的频率范围下传输功率，因此传统Qi装置需要源极线圈与接收器线圈之间紧密的对齐(alignment)。

而最近，数个组织开始引进使用高质量因子的谐振电路的无线功率系统来增加可用于充电的可使用范围，由于一电感的质量因子与频率成正比，所使用的频率通常远高于感应式充电器所使用的频率，针对新出现的谐振无线功率标准的一个题案建议在工业、科学研究与医疗(Industrial,Science and Medical,ISM)频段的操作频率为6.78MHz。

【发明内容】

根据本发明的一观点，提供一种电磁谐振器，其中该电磁谐振器具有用于形成一接收器线圈的一个或多个感应组件以及形成一匹配网络的一被动组件网络，该电磁谐振器包含定义在一低频范围的一第一选择频率以及定义在一高频范围的一第二选择频率以允许一整流电路操作在该高频范围以及该低频范围来达到主动电路(active circuit)的最大使用率。

根据本发明的另一观点，该电磁谐振器具有用于形成一接收器线圈的一个或多个感应组件以及形成一匹配网络的一被动组件网络，该电磁谐振器包含定义在一低频范围的一第一选择频率以及定义在一高频范围的一第二选择频率以允许一整流电路操作在该高频范围以及该低频范围来达到主动电路的最大使用率。

根据本发明的另一观点，提供形成电磁谐振器的方法，其中该方法包含设置一电磁谐振器来包括用于形成一接收器线圈的一个或多个感应组件以及形成一匹配网络的一被动组件网络，并且该方法包含提供该电磁谐振器定义在一低频范围的一第一选择频率以及定义在一高频范围的一第二选择频率以允许一整流电路操作在该高频范围以及该低频范围来达到主动电路的最大使用率。

【附图说明】

图1为实现一低质量因子感应式充电接收器的一应用电路的示意图。

图2为根据本发明的实现一高质量因子谐振无线功率接收器的一第二应用电路的示意图。

图3为本发明的双模式接收器的电路架构的示意图。

图4为根据本发明通过使用开关电容C_C来实现的负载调变的示意图。

图5为根据本发明的线圈布局示意图。

图6为本发明包括同步整流器的一实施例的示意图。

【具体实施方式】

本发明涉及一种双模式无线功率接收器的设计，其中该双模式无线功率接收器可自操作在数百KHz范围的一感应式充电器或操作在数百万Hz范围的一谐振充电器中接收功率，该双模式无线功率接收器可具有110-205KHz的一低频操作范围以及6.78M Hz的一高操作频率，但本发明可应用于任何至少差五倍频的两个频带。