[发明专利]用于无线电力传输的基于开路的RX功率限制器

说明书

无线功率传输系统可以无线传输和接收电力。发射线圈可以无线传输电力。接收线圈可以磁性但无线地耦合到发射线圈，并且可以无线地接收电力并产生AC输入电压。整流器可以整流AC输入电压。电容可以滤波整流的AC输入电压。电子开关可以在整流的AC输入电压和输出之间串联连接。负载可以连接到输出。控制器可以打开和关闭电子开关，以便使输出处于恒定的DC电压，而不管负载的变化。

技术领域

本发明涉及无线功率传输系统，包括用于无线充电手机、助听器、医疗设备、电动工具、智能卡、健身设备、电池供电可穿戴设备、虚拟现实耳机、航空耳机、IOT(物联网)客户、便携式军事设备、移动和/或旋转设备等的无线功率传输系统。

背景技术

无线功率传输系统可具有由气隙分开的两个部分：(1)包括发射线圈的发射器(Tx)电路；以及(2)接收器(Rx)电路，包括接收线圈。

在发射器侧，可以在发射线圈中产生AC磁场，其然后可以在接收线圈中感生AC电流。这可能类似于变压器。然而，在无线电力系统中，气隙(或与其他非磁性或非导电材料的间隙)可以将初级侧(Tx)与次级侧(Rx)分开。

无线电力系统中的发射线圈和接收线圈之间的电磁耦合也可能非常弱。在变压器中，耦合系数0.95至1可能是常见的。但无线功率传输系统中的耦合系数可以广泛变化，例如从0.8的高值到0.05的低值。

在无线功率传输系统中，发射线圈处的磁场可能需要足够强以确保在最坏情况的耦合条件下可以将足够的功率传递到接收器负载。然而，在最佳情况下的耦合条件下，接收器处产生的强磁场可能产生过多的接收侧功率。可能需要减少这种多余的功率以防止损坏接收器。

Tx和Rx电路之间的双向通信可用于解决这个问题。具体来说，Rx可以告诉Tx何时接收过多功率。这种系统的一个例子是Qi标准。但是这种方法可能过于昂贵、复杂和/或不灵活。

另一种方法是在接收端分流多余的功率。这可以保护接收器，但是这可能导致Rx中的过多热量和浪费的能量，这两者都可能是有问题的。

发明概述

无线功率传输系统中的电路可在输入接收无线产生的输入电压并在输出产生恒定的DC电压以驱动负载。电子开关可串联连接在所述输入和所述输出之间。控制器可打开和关闭所述电子开关以使所述输出处于恒定的直流电压，而不管所述输入电压的变化大于100％和负载的变化。

无线功率传输系统可无线发送和接收电力。发射线圈可无线传输电力。接收线圈可磁性地但无线地耦合到所述发射线圈，并且可无线地接收电力并产生AC输入电压。整流器可整流所述AC输入电压。电容可滤波整流的AC输入电压。电子开关可串联在整流的AC输入电压和输出之间。控制器可打开和关闭所述电子开关以使所述输出处于恒定的DC电压，而不管负载的变化。

现在，通过阅读以下对说明性实施方式、附图和权利要求的详细描述，这些以及其他组件、步骤、特征、对象、益处和优点将变得清楚。

附图简述

附图是说明性实施方式。它们没有说明所有实现。可以另外或替代地使用其他实现。可省略可能明显或不必要的细节以节省空间或用于更有效的说明。一些实现可以用附加组件或步骤和/或没有示出的所有组件或步骤来实践。当相同的数字出现在不同的图中时，它指的是相同或相似的组件或步骤。

图1是无线功率传输系统的示例的框图。

图2示出了实现图1所示的无线功率传输系统的接收侧的示例电路，其采用NMOS电子开关来分流多余的功率。

图3A和3B示出了图2所示的无线功率传输系统的接收侧的接收线圈上的波形的示例。图3A示出了没有功率分流时的波形，而图3B示出了功率分流时的波形。