[发明专利]用于以电容方式驱动负载的系统

说明书

技术领域

本发明大体涉及向负载设备的无线功率输送的领域。在特定实施例中，负载设备 是包括一个或多个光生成单元的照明设备。在另一示例中，输送涉及对电器（例如电话）的 电池充电。将针对这些示例具体地解释本发明而不意图将本发明的范围限制于这些示例。

背景技术

传统上，从源向负载的电功率经由线缆输送，其显而易见地要求负载设备经由线 缆连接到源。能够移动负载设备的期望引起具有线缆中的连接器的解决方案，这样的连接 器做出机械（欧姆）接触。然而存在其中期望常常移动负载设备的示例，在该情况下，常常连 接/断开这样的连接器的需要变成负担。实际示例包括电动牙刷、电话，以及还有灯。为了满 足这样的期望，已经开发无线功率输送。在这样的设备中，连接器涉及电感式或电容式耦 合。典型地，耦合组件之一布置在负载设备本身的外壳内或者附连到它。例如，在电感式耦 合的情况下，负载设备的外壳可以包含接收器线圈，其为了功率输送而将耦合到对接站中 的传送线圈，两个耦合的线圈基本上构成变压器。在电容式耦合的情况下，负载设备将包括 至少一个接收器电极，其为了功率输送将以电容方式耦合到诸如例如对接站之类的供应结 构中的传送电极。这样的接收器电极和传送电极通常实现为板，并且当耦合时，它们一起限 定电容器。

图1是示意性图示了电容式驱动系统1的框图，包括供应设备10和分离的负载设备 20。供应设备10包括两个板形传送电极11,12，其可以被视为输出端子。供应设备10还包括 用于生成AC功率的功率生成器13。供应设备10的第一输出端子14连接到传送电极中的第一 个11，而供应设备10的第二输出端子15连接到传送电极中的第二个12。至少一个电感器16 串联连接在供应设备10与传送电极11,12之间。负载设备20包括串联连接在第一板形接收 器电极21与第二板形接收器电极22之间的至少一个负载构件23。负载构件23被描绘为电阻 器，并且理想地可以具有欧姆特性。传送电极11,12接近供应设备10的外表面定位，并且接 收器电极21,22靠近负载设备20的外表面定位。接收器电极21,22的部署与传送电极11,12 的部署匹配，使得负载设备20和供应设备10可以在能量输送位置中彼此紧密接近地放置， 在能量输送位置中第一传送电极11连同第一接收器电极21一起限定第一输送电容器31，而 同时第二传送电极12连同第二接收器电极22一起限定第二输送电容器32。

电感器16连同电容器31和32一起限定具有谐振频率的谐振电路，并且功率生成器 13设计为在所述谐振频率处生成AC输出信号，使得电路谐振地操作并且功率从功率生成器 13高效地输送到负载构件23。

存在其中负载设备20一次性安装到供应设备10的应用，并且存在其中负载设备20 频繁地连接到供应设备10和从其断开的应用。在任何情况下，存在以下问题：输送电容器 31,32的精确实际电容值取决于负载设备20的精确实际放置的境况。负载设备20关于供应 设备10的位移，或者触点之间的污物碎片的偶然存在，或者在应用附加电介质接触液体的 情况下电介质性质的变化，将导致输送电容器31,32的实际电容值的变化，其继而将导致实 际谐振频率的变化，以及因而由于功率生成器13设定成在设计谐振频率处操作所致的输送 到负载构件23的功率的变化。

这样的变化是不合期望的，其中非便利水平取决于情况。在电器充电器的情况下， 充电至所要求的水平可能花费比预期更长的时间，或者为电池不充分地充电并且将在预期 到这一点之前耗尽。在并联地驱动多个相互相同的负载的情况下，负载接收不同量的功率。 在具有并联驱动的多个照明单元的照明系统的情况下，相应的照明单元产生相互不同的输 出光水平，其是观察者清晰可见的。

对于驱动系统的开发者和制造商而言，这样的可能变化意味着存在关于输送电容 器31,32的实际电容值的不确定性，即便是所有组件已经以很好的精度制造。如果制造商想 要避免以上提及的问题，则需要对功率生成器的适配。