[发明专利]用于无线电力输送的高级过电压保护策略

说明书

本公开的实施例涉及用于无线电力输送的高级过电压保护策略。一种无线电力接收电路，包括接收AC输入电压的基于晶体管的整流器和接收过电压信号的控制逻辑。控制逻辑基于过电压信号来生成用于控制在基于晶体管的整流器内的晶体管的接通的控制信号，以便使基于晶体管的整流器从AC输入电压产生经整流的输出电压。比较器将经整流的输出电压与参考电压进行比较，并且在经整流的输出电压大于参考电压的情况下确立过电压信号。响应于过电压信号的确立，控制逻辑确立控制信号以同时接通基于晶体管的整流器的所有晶体管。

相关申请

本申请要求于2019年9月23日提交的美国临时专利申请62/904,115的优先权，该申请的内容在法律允许的最大范围内以全文引用的方式并入。

技术领域

本申请涉及无线电力发射领域，并且具体地涉及用于保护无线地接收电力的设备免受因接收到无线电力而引起的过电压情况的电路和技术。

背景技术

在诸如图1中所示出的典型无线充电系统10中，发射器系统12利用交流电向初级线圈13供电，从而在初级线圈13处产生振荡磁场。在接近于该初级线圈13放置的接收器18中的次级线圈19将由于在初级线圈13与次级线圈19之间的磁耦合而与场共振，从而根据法拉第感应定律而在次级线圈19中产生对应的交流电。通过使用在电力拾取单元20内的整流电路对在次级线圈19中的交流电进行整流，输出电力DC电力可以被产生以用于向负载21供电。

这种典型无线充电系统10引起的问题是，如果输出电力(例如输出电压)超过安全操作电压，那么在接收器18内的设备可能会损坏。因此，监测输出电压并且采取动作以帮助确保电压不超过安全操作电压。

试图确保输出电压不超过安全操作电压的一种常规技术是，当输出电压超过安全操作电压时停止对次级线圈中所感应的交流电的整流。该技术通过使整流电路的输入对接地短路，从而改变接收器的阻抗来工作，其结果是整流器从接收器接收更少的电力。

虽然该技术在一些应用中按照预期工作，但这对于来自超过20W的发射器的电力输送的情况而言是不足的，这是因为通过使整流电路的输入短路而提供的阻抗降低是不足的。具体地，在整流器处接收到的电力在用于使整流电路的输入对接地短路的开关中被耗散，并且因此，接收器的阻抗修改是开关的开启电阻的函数。由于在接收器中耗散的电量是在整流器的输入处的阻抗的函数，因此在来自发射器的电力输送超过20W的情况下由该技术提供的不足的阻抗修改会导致过高的设备操作温度。该过高的设备操作温度接着可以导致在接收器内的其他设备发生故障，并且因为接收器可以被包含在诸如智能电话、智能手表或无线耳塞系统的设备内，所以可以存在许多此类设备。

发明内容

本文公开了一种无线电力接收电路，包括：基于晶体管的整流器，接收AC输入电压；控制逻辑，接收过电压信号、并且基于过电压信号来为基于晶体管的整流器的晶体管生成控制信号，以使基于晶体管的整流器从AC输入电压产生经整流的输出电压；比较器，将经整流的输出电压与参考电压进行比较、并且在经整流的输出电压大于参考电压的情况下确立过电压信号；以及其中，控制逻辑响应于过电压信号的确立而确立控制信号，以接通基于晶体管的整流器的每个晶体管。

基于晶体管的整流器可以是具有四个晶体管的基于晶体管的单相全波整流器。在这种情况下，控制逻辑响应于过电压信号的确立(通过同时接通所有的四个晶体管或异步地接通四个晶体管，但结果是所有的四个晶体管最终在相同的时间处都是接通的)而确立控制信号，以接通基于晶体管的单相全波整流器的四个晶体管；并且控制逻辑确立控制信号中的两个控制信号以在不存在过电压信号的确立的情况下，一次性切换地接通基于晶体管的单相全波整流器的四个晶体管中的两个晶体管。