TW202433832A - 透過介質進行無線電力轉移之方法 - Google Patents
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Abstract
提供有一種透過一介質進行無線電力轉移之方法。該方法包含基於一經偵測參數來控制一無線電力轉移系統之一傳送器之一逆變器之一輸入電壓。該方法更包含經由該傳送器產生用於基於該輸入電壓透過一介質向該無線電力轉移系統之一接收器無線轉移電力之一場域。亦提供其他方法。亦提供有用於透過一介質無線轉移電力之一控制器、系統、及傳送器。
Description
本揭露大致係有關於無線電力轉移，並且尤其是有關於透過介質進行無線電力轉移之方法、以及用於透過介質無線轉移電力之控制器。
諸如無線充電等無線電力轉移系統正在成為實現下一代裝置之一日益重要技術。越來越多製造商及公司投資該技術，為該技術提供之潛在效益及優點提供見證。
各種無線電力轉移系統屬於已知。一典型無線電力轉移系統包括電氣連接至一無線電力傳送器之一電力源、以及電氣連接至一負載之一無線電力接收器。
在磁感應系統中，傳送器具有一傳送器線圈，該傳送器線圈帶有某一電感，將電能從電力源轉移至具有一接收器線圈之接收器，該接收器線圈帶有某一電感。電力轉移由於傳送器及接收器之線圈或電感器之間的磁場耦合而發生。這些磁感應系統之範圍受限，並且傳送器及接收器之線圈或電感器必須緊密耦合，亦即，具有高於0.5之一耦合因數，並且處於使電力轉移有效率之最佳對準。
亦存在共振磁性系統，其中電力係由於傳送器及接收器之線圈或電感器之間的磁場耦合而轉移。傳送器及接收器電感器可鬆散耦合，亦即，具有低於0.5之一耦合因數。然而，在共振磁性系統中，電感器係使用至少一個電容器來共振。再者，在共振磁性系統中，傳送器屬於自共振且接收器屬於自共振。與磁感應系統相比，共振磁性系統中之電力轉移範圍更大，並且對準問題得以修正。儘管電磁能係於磁感應及共振磁性系統中產生，大部分電力轉移仍經由磁場發生。若有的話，少量電力係經由電感應或共振電感應轉移。
在電容系統中，傳送器及接收器具有電容性電極。電力轉移由於傳送器及接收器之電容性電極之間的電場耦合而發生。類似於共振磁性系統，存在共振電性系統，其中傳送器及接收器之電容性電極係使用至少一個電感器共振。電感器可以是一線圈。在共振電性系統中，傳送器屬於自共振且接收器屬於自共振。相較於電感應系統，共振電性系統具有一更大之電力轉移範圍，並且對準問題得以修正。儘管電磁能係於電感應及共振電性系統中產生，大部分電力轉移仍經由電場發生。若有的話，少量電力係經由磁感應或共振磁感應轉移。
儘管一些無線電力轉移系統屬於已知，改良及/或替代方案仍屬所欲。
此背景僅用於設定一場景，以使所屬技術領域中具有通常知識者更加了解以下說明。因此，以上論述均不應該視為確認彼論述係最新技術之部分或共通常識。本揭露之一或多項態樣/實施例可以或可不因應該等背景問題中之一或多者。
根據本揭露之一態樣，提供有透過一介質進行無線電力轉移之/用之方法、控制器、傳送器及無線電力轉移系統。
一介質可介於一無線電力系統之一傳送器與一接收器之間。該介質可至少部分地採用一氣隙之形式，或可至少部分為一實體介質，諸如玻璃、木材、混凝土或其他建築供應品。該無線電力轉移系統可針對一特定介質來調諧，例如該介質之一厚度或該介質之一材料性質。更改該介質之一特性，例如厚度，或完全變更該介質，例如在介於傳送器與接收器之間的空間中引進其他材料，可在傳送器與接收器之間導致次最佳無線電力轉移。對於新更改之介質或新介質特性或參數，系統之調諧可屬於次最佳。結果是，從傳送器至接收器之電力轉移可屬於次最佳，例如更低之平均電力轉移效率。鑑於對介質之變更來調整無線電力轉移可從而提升平均電力轉移效率。所述方法、控制器、傳送器、及無線電力轉移系統可提供此類改良型平均電力轉移效率。
根據本揭露之另一態樣，提供有一種透過一介質進行無線電力轉移之方法，該方法包含：
基於一經偵測參數來控制一無線電力轉移系統之一傳送器之一逆變器之一輸入電壓。
該等傳送器及接收器可藉由該介質分開。一無線電力轉移系統之傳送器可產一場域，例如電場及/或磁場，其係至少部分地處於該介質內。該場域可用於向該接收器無線轉移電力。
該等傳送器及接收器之傳送器及接收器元件之主要表面可分別予以對準。該等主要表面可形成平行平面。該等主要表面可貼近該介質。
傳送器及/或接收器可貼附至界定該介質之對立表面。舉例而言，傳送器及/或接收器可貼附至由木材、混凝土、玻璃等所構成之一建築結構之相對外及內表面。傳送器及/或接收器可貼附至一窗戶，例如一玻璃窗，之相對側。
該控制可藉由一控制器來進行。控制器可包含一微控制器(MCU)。控制器可形成該傳送器之部分或貼近於該傳送器。
該方法可更包含：
經由該傳送器之一傳送共振器，該傳送共振器係電氣連接至該逆變器，產生用於透過一介質向該無線電力轉移系統之一接收器無線轉移電力之一場域。
所產生場域可基於輸入電壓。所產生場域之一強度可基於輸入電壓。
該方法可更包含：
在該無線電力轉移系統之該傳送器及/或該接收器處偵測該參數。該參數可予以分別在傳送器及接收器之傳送器共振器及/或接收器共振器處偵測。該參數可予以在接收器之一整流器元件處偵測。該參數可予以在整流器元件之一輸出處偵測。整流器元件可包含一二極體整流器。
該參數可包含無線電力轉移系統之接收器處之經整流電壓。該經整流電壓可位處接收器之一接收器共振器。該經整流電壓可以是從藉由傳送器所產生之一場域提取之經整流電力信號。該參數可包含所偵測經整流電壓與輸入到接收器中之一電壓，即一輸入電壓，之一比率。該參數可包含無線電力轉移系統之接收器處一所偵測經整流電壓隨著時間之一變化。
控制一逆變器之一輸入電壓可包含：
控制電氣連接至該逆變器的一轉換器之一輸出電壓。轉換器可以是傳送器之一DC/DC轉換器。DC/DC轉換器可電氣連接至逆變器，使得DC/DC轉換器之一輸出電壓係逆變器之一輸入電壓。DC/DC轉換器可用來調整輸入至逆變器之一電力信號之一電壓位準。DC/DC轉換器可從一電力源接收一電力信號，並且將該電力信號轉換成用於逆變器之一適當電壓。
傳送器可更包含電氣連接至逆變器之一傳送器共振器。傳送器共振器可產生用於向一無線電力系統之一接收器轉移電力之一場域，例如磁場或電場。傳送器共振器可包含一傳送器元件。傳送器元件可包含一電容性電極及/或一電感器或感應線圈。
該方法可更包含：
將該經偵測參數傳遞至該傳送器。
傳遞可包含：
將該經偵測參數從該接收器傳遞至該傳送器。
傳遞可包含經由藍牙、Wi-Fi、5G、或其他適合的通訊協定進行傳遞。傳遞可包含：
修改一無線電力轉移系統之一接收器之一整流器之操作；
基於整流器之操作之一修改，在無線電力轉移系統之一傳送器處偵測一參數變化；以及
基於該參數變化確定從接收器向傳送器傳遞之資料。該資料可包含經偵測參數。
整流器可包含一二極體整流器。二極體整流器可包含一全橋二極體整流器。
修改整流器之操作可包含：
整流器之一輸入或一輸出處一電氣組件之雙態觸變操作。電氣組件可包含一電阻器或一電容器。雙態觸變操作可包含整流器，例如二極體整流器，之輸出處一電阻器之雙態觸變操作、及/或整流器，例如二極體整流器，之輸入處一電容器之雙態觸變操作。雙態觸變操作可包含控制電氣連接至電氣組件之一切換元件。切換元件可包含一FET，例如一MOSFET。位處接收器之一控制器可雙態觸變電氣組件之操作。
傳遞可包含：
修改一無線電力轉移系統之一接收器之一同步整流器之操作；
基於同步整流器之操作之一修改，在無線電力轉移系統之一傳送器處偵測一參數變化；以及
基於該參數變化確定從接收器向傳送器傳遞之資料。該資料可包含經偵測參數。
修改同步整流器之操作可在傳送器處導致一可偵測參數變化。該參數之此變化在傳送器處之偵測可用於確定從接收器傳遞至傳送器之資料。基於修改同步整流器之操作將資料從接收器傳遞至傳送器可比習知傳遞方法更有電力效率並且允許更大之吞吐量。
修改同步整流器之操作可包含：
在同步操作與非同步操作之間雙態觸變同步整流器。
修改同步整流器之操作可包含：
選擇性地致能及去能同步整流器。
選擇性地致能及去能同步整流器可包含啟用及停用同步整流器之同步操作。修改同步整流器之操作可包含同步操作之雙態觸變操作。可更改選擇性地啟用/停用或雙態觸變操作之間的時間，以將資料從接收器傳遞至傳送器。
選擇性地致能及去能同步整流器可包含選擇性地致能及去能同步整流器之一部分。再者，選擇性地致能及去能同步整流器可包含致能及/或去能一推挽式組態中同步整流器之一側。
同步整流器可包含一雙相系統，或具有一推挽式組態。同步整流器之一側(或相位)可屬於同步，而另一側則可屬於非同步。
選擇性地致能及去能同步整流器可包含選擇性地致能及去能同步整流器之一側(或相位)。
同步整流器可包含至少一個場效電晶體(FET)。
同步整流器可包含下列至少一者：
一整流器元件，其用於將一電力信號整流成DC；
一觸發電路；以及
一閘極驅動器，其係電氣連接至觸發電路及整流器元件。
閘極驅動器可用於經由觸發電路所輸出之一觸發信號來控制整流器元件之操作。閘極驅動器可輸出與在整流器元件處接收之一輸入電壓同相之一閘極驅動電壓或閘極信號。
觸發電路可確保閘極驅動器所輸出之一閘極驅動電壓或閘極信號之時序妥善。
整流器元件可包含一放大器。整流器元件可包含一FET。整流器元件可包含一負載獨立之E類整流器。E類整流器設計可適用於將一輸入射頻(RF)電力信號轉換成DC。整流器元件之操作或切換頻率舉例而言，可以是13.56 MHz及27.12 MHz。
閘極驅動器可輸出一閘極驅動電壓或閘極信號以控制整流器元件之操作。具體而言，閘極信號可藉由控制FET之操作來控制放大器之操作。
觸發電路可包含：
一取樣電路，其用於對輸入信號進行取樣。
取樣電路可以是一分壓器。
觸發電路可包含：
一延遲線，其用於延遲取樣電路之輸出，使得一閘極信號與在汲極元件處接收之輸入信號同步化。
觸發電路可包含：
一比較器，其用於藉由將延遲線所輸出之一延遲信號與一DC電壓位準作比較來產生一時脈信號。
觸發電路可包含：
一RC延遲電路，其用於延遲取樣電路之輸出，使得閘極信號與在汲極元件處接收之輸入信號同步化。
RC延遲電路可包含電氣連接到至少一個電容器之至少一個電阻器。
觸發電路可包含：
一比較器，其用於藉由將RC延遲電路所輸出之一延遲信號與一DC電壓位準作比較來產生一時脈信號。
同步整流器可更包含供電給觸發電路及閘極驅動器中之至少一者用之一輔助DC/DC轉換器。換句話說，同步整流器可包含供電給觸發電路及閘極驅動器中之至少一者用之一電力源。電力源可藉由接收器處接收之電力供電，例如，經由無線電力轉移從傳送器接收之電力。
輔助DC/DC轉換器可電氣連接至一低壓差(LDO)穩壓器。
修改同步整流器之操作可包含：
控制觸發電路、閘極驅動器及輔助DC/DC轉換器中之至少一者之操作。修改同步整流器之操作可包含控制所有觸發電路、閘極驅動器及輔助DC/DC轉換器之操作。
控制觸發電路之操作可包含：
控制觸發電路之一比較器之操作。控制比較器之操作可包含選擇性地致能及去能比較器。比較器可包含一比較器電路。比較器可包含一致能接腳。控制觸發電路之操作可包含經由致能接腳選擇性地致能比較器。
控制輔助DC/DC轉換器之操作可包含：
選擇性地啟用及停用輔助DC/DC轉換器之操作，以選擇性地供電給觸發電路及閘極驅動器。選擇性地致能/去能輔助DC/DC轉換器可包含控制向輔助DC/DC轉換器供應之電力。輔助DC/DC轉換器可包含一致能接腳。選擇性地致能輔助DC/DC轉換器可包含經由致能接腳選擇性地致能輔助DC/DC轉換器。
偵測參數變化可包含：
在傳送器處偵測一電壓或電流波形。可在傳送器之某些節點處偵測電壓或電流波形。可在傳送器之一輸出級處偵測電壓波形。可在傳送器之一逆變器之一輸入處偵測電流波形。
確定所傳遞之資料可包含：
處理經偵測電壓或電流波形以確定所傳遞資料。
處理經偵測電壓或電流波形可包含：
對電壓或電流波形進行濾波；以及
基於經濾波電壓或電流波形來產生邏輯階；以及
基於所產生邏輯階來解碼資料。
邏輯階可反映電壓或電流波形之變化。舉例而言，從一高電壓至一低電壓之一變化可代表1至0之一資料轉移，並且從一低電壓至一高電壓之一變化可代表0至1之一資料轉移。
解碼資料包含：
確定該等邏輯階之間的時間間隔；以及
基於該等時間間隔來解碼資料。
該方法可更包含：
於一段時間監測該參數。
控制一逆變器之一輸入電壓可包含：
基於該經監測參數於一段時間之一變化來控制一逆變器之一輸入電壓。
該介質可包含：
一建築結構、諸如木材及混凝土之建築材料、一牆壁、一門、空氣、塑膠、水、聚合物及一窗戶。窗戶可由玻璃所構成。傳送器及接收器可置於介質之相對側。介質可將傳送器及接收器分開，使得該介質界定傳送器與接收器之間的一容積。
根據另一態樣，提供有一種透過一介質進行無線電力轉移之方法。該方法可包含經由一逆變器以經由一逆變器之一輸入電壓供電給一無線電力轉移系統之一傳送器之一傳送器共振器，用以產生用於透過一介質向該無線電力轉移系統之一接收器無線轉移電力之一場域；以及
基於一經偵測參數來最佳化該逆變器之該輸入電壓。
該場域可包括一磁場及/或電場。
根據另一態樣，提供有一種將透過一介質從一傳送器向一無線電力轉移系統之一接收器進行之電力轉移最佳化之方法。該方法可包含：
基於一經偵測參數來最佳化一無線電力轉移系統之一傳送器之一逆變器之一輸入電壓。
最佳化該輸入電壓可最佳化該無線電力轉移系統之該等傳送器與接收器之間的平均電力轉移效率。
最佳化該輸入電壓可包含基於該經偵測參數將該輸入電壓從一第一電壓位準調整至一第二電壓位準。
調整該輸入電壓可包含在複數個電壓位準之間連續調整該輸入電壓。
該等最佳化方法可更包含：
在該無線電力轉移系統之該傳送器及/或該接收器處偵測該參數。該參數可予以分別在傳送器及接收器之傳送器共振器及/或接收器共振器處偵測。該參數可予以在接收器之一整流器元件處偵測。該參數可予以在整流器元件之一輸出處偵測。整流器元件可包含一二極體整流器。
該參數可包含無線電力轉移系統之接收器處之經整流電壓。該經整流電壓可以是從藉由傳送器所產生之一場域提取之經整流電力信號。
該方法可更包含：
將該經整流電壓從該接收器傳遞至該傳送器。
傳遞可包含：
將該經偵測參數從該接收器傳遞至該傳送器。
傳遞可包含經由藍牙、Wi-Fi、5G、或其他適合的通訊協定進行傳遞。傳遞可包含：
修改一無線電力轉移系統之一接收器之一整流器之操作；
基於整流器之操作之一修改，在無線電力轉移系統之一傳送器處偵測一參數變化；以及
基於該參數變化確定從接收器向傳送器傳遞之資料。該資料可包含經偵測參數。
整流器可包含一二極體整流器。二極體整流器可包含一全橋二極體整流器。
修改整流器之操作可包含：
整流器之一輸入或一輸出處一電氣組件之雙態觸變操作。電氣組件可包含一電阻器或一電容器。雙態觸變操作可包含整流器，例如二極體整流器，之輸出處一電阻器之雙態觸變操作、及/或整流器，例如二極體整流器，之輸入處一電容器之雙態觸變操作。雙態觸變操作可包含控制電氣連接至電氣組件之一切換元件。切換元件可包含一FET，例如一MOSFET。位處接收器之一控制器可雙態觸變電氣組件之操作。
傳遞可包含：
修改一無線電力轉移系統之一接收器之一同步整流器之操作；
基於同步整流器之操作之一修改，在無線電力轉移系統之一傳送器處偵測一參數變化；以及
基於該參數變化確定從接收器向傳送器傳遞之資料。該資料可包含經偵測參數。
所述無線電力轉移系統可以是諸如申請人之美國臨時申請案第17/018328號中所述之一種高頻無線電力系統、申請人自己之美國專利第9653948B2號中所述之一種共振電容性耦合無線電力轉移系統、或如申請人自己之美國專利申請案第17/899711號中所述之一種雙向無線電力轉移系統，其相關部分係併入本文中。
修改同步整流器之操作可在傳送器處導致一可偵測參數變化。該參數之此變化在傳送器處之偵測可用於確定從接收器傳遞至傳送器之資料。基於修改同步整流器之操作將資料從接收器傳遞至傳送器可比習知傳遞方法更有電力效率並且允許更大之吞吐量。
修改同步整流器之操作可包含：
在同步操作與非同步操作之間雙態觸變同步整流器。
修改同步整流器之操作可包含：
選擇性地致能及去能同步整流器。
選擇性地致能及去能同步整流器可包含啟用及停用同步整流器之同步操作。修改同步整流器之操作可包含同步操作之雙態觸變操作。可更改選擇性地啟用/停用或雙態觸變操作之間的時間，以將資料從接收器傳遞至傳送器。
選擇性地致能及去能同步整流器可包含選擇性地致能及去能同步整流器之一部分。再者，選擇性地致能及去能同步整流器可包含致能及/或去能一推挽式組態中同步整流器之一側。
同步整流器可包含一雙相系統或具有一推挽式組態。同步整流器之一側(或相位)可屬於同步，而另一側則可屬於非同步。
選擇性地致能及去能同步整流器可包含選擇性地致能及去能同步整流器之一側(或相位)。
同步整流器可包含至少一個場效電晶體(FET)。
同步整流器可包含下列至少一者：
一整流器元件，其用於將一電力信號整流成DC；
一觸發電路；以及
一閘極驅動器，其係電氣連接至觸發電路及整流器元件。
閘極驅動器可用於經由觸發電路所輸出之一觸發信號來控制整流器元件之操作。閘極驅動器可輸出與在整流器元件處接收之一輸入電壓同相之一閘極驅動電壓或閘極信號。
觸發電路可確保閘極驅動器所輸出之一閘極驅動電壓或閘極信號之時序妥善。
整流器元件可包含一放大器。整流器元件可包含一FET。整流器元件可包含一負載獨立之E類整流器。E類整流器設計可適用於將一輸入射頻(RF)電力信號轉換成DC。整流器元件之操作或切換頻率舉例而言，可以是13.56 MHz及27.12 MHz。
閘極驅動器可輸出一閘極驅動電壓或閘極信號以控制整流器元件之操作。具體而言，閘極信號可藉由控制FET之操作來控制放大器之操作。
觸發電路可包含：
一取樣電路，其用於對輸入信號進行取樣。
取樣電路可以是一分壓器。
觸發電路可包含：
一延遲線，其用於延遲取樣電路之輸出，使得一閘極信號與在汲極元件處接收之輸入信號同步化。
觸發電路可包含：
一比較器，其用於藉由將延遲線所輸出之一延遲信號與一DC電壓位準作比較來產生一時脈信號。
觸發電路可包含：
一RC延遲電路，其用於延遲取樣電路之輸出，使得閘極信號與在汲極元件處接收之輸入信號同步化。
RC延遲電路可包含電氣連接到至少一個電容器之至少一個電阻器。
觸發電路可包含：
一比較器，其用於藉由將RC延遲電路所輸出之一延遲信號與一DC電壓位準作比較來產生一時脈信號。
同步整流器可更包含供電給觸發電路及閘極驅動器中之至少一者用之一輔助DC/DC轉換器。換句話說，同步整流器可包含供電給觸發電路及閘極驅動器中之至少一者用之一電力源。電力源可藉由接收器處接收之電力供電，例如，經由無線電力轉移從傳送器接收之電力。
輔助DC/DC轉換器可電氣連接至一低壓差(LDO)穩壓器。
修改同步整流器之操作可包含：
控制觸發電路、閘極驅動器及輔助DC/DC轉換器中之至少一者之操作。修改同步整流器之操作可包含控制所有觸發電路、閘極驅動器及輔助DC/DC轉換器之操作。
控制觸發電路之操作可包含：
控制觸發電路之一比較器之操作。控制比較器之操作可包含選擇性地致能及去能比較器。比較器可包含一比較器電路。比較器可包含一致能接腳。控制觸發電路之操作可包含經由致能接腳選擇性地致能比較器。
控制輔助DC/DC轉換器之操作可包含：
選擇性地啟用及停用輔助DC/DC轉換器之操作，以選擇性地供電給觸發電路及閘極驅動器。選擇性地致能/去能輔助DC/DC轉換器可包含控制向輔助DC/DC轉換器供應之電力。輔助DC/DC轉換器可包含一致能接腳。選擇性地致能輔助DC/DC轉換器可包含經由致能接腳選擇性地致能輔助DC/DC轉換器。
偵測參數變化可包含：
在傳送器處偵測一電壓或電流波形。可在傳送器之某些節點處偵測電壓或電流波形。可在傳送器之一輸出級處偵測電壓波形。可在傳送器之一逆變器之一輸入處偵測電流波形。
確定所傳遞之資料可包含：
處理經偵測電壓或電流波形以確定所傳遞資料。
處理經偵測電壓或電流波形可包含：
對電壓或電流波形進行濾波；以及
基於經濾波電壓或電流波形來產生邏輯階；以及
基於所產生邏輯階來解碼資料。
邏輯階可反映電壓或電流波形之變化。舉例而言，從一高電壓至一低電壓之一變化可代表1至0之一資料轉移，並且從一低電壓至一高電壓之一變化可代表0至1之一資料轉移。
解碼資料包含：
確定該等邏輯階之間的時間間隔；以及
基於該等時間間隔來解碼資料。
根據再一態樣，提供有一種對一無線電力轉移系統之一傳送器與該無線電力轉移系統之一接收器之間的一介質進行偵測之方法，該接收器係用於從該傳送器所產生之一場域提取電力。
該方法可包含：
在一無線電力轉移系統之一傳送器及/或該無線電力轉移系統之一接收器處偵測一參數；以及
基於該參數來偵測該等傳送器與接收器之間的一介質。
該介質可包含：
一建築結構、諸如木材及混凝土之建築材料、一牆壁、一門、空氣、塑膠、水、聚合物及一窗戶。窗戶可由玻璃所構成。傳送器及接收器可置於介質之相對側。介質可將傳送器及接收器分開，使得該介質界定傳送器與接收器之間的一容積。
該參數可包含無線電力轉移系統之接收器處之經整流電壓。該經整流電壓可位處接收器之一接收器共振器。該經整流電壓可以是從藉由傳送器所產生之一場域提取之經整流電力信號。
該參數可包含無線電力轉移系統之接收器處之電抗。該電抗可位處該接收器之一接收器共振器。該參數可包含該接收器處之一阻抗之一相位。特別的是，該參數可包含該接收器之一接收器共振器或接收器元件處之一阻抗之一相位。阻抗之相位可以是一相位角。相位角可有關於電抗，原因在於一大相位角，例如超出一預定門檻之一相位角，可指出一大電抗。類似的是，一小相位角，例如小於一預定門檻之一相位角，可指出一小電抗。
該參數可包含在接收器處接收之電力。在接收器處接收之電力可包含送至電氣連接(可能間接地)至一接收器元件的一負載之電力、或在接收器處由整流器元件所輸出之電力。
該參數可包含溫度資料，例如接收器元件、接收器共振器、或整流器元件之一溫度。該方法可更包含基於經偵測溫度資料來控制傳送器轉換器，例如一DC/DC轉換器，之一輸出電壓。控制可包含基於溫度資料來降低或提升輸出電壓。舉例而言，如果溫度資料指出某些接收器元件，例如整流器元件，之溫度高於一門檻，則可降低輸出電壓。這可降低接收器元件處之溫度。
該參數可包含該接收器之一接收器共振器或接收器元件處之一阻抗之一幅度。
所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，可偵測多個參數。舉例而言，可偵測上述參數(電抗、經整流電壓、相位及阻抗幅度)之任何組合。介質之偵測可基於該等經偵測參數中之一或多者。
偵測一介質可包含偵測金屬在傳送器與接收器之間的存在性。
偵測一介質可包含基於達到一門檻位準之參數來偵測介於傳送器與接收器之間的一介質。該門檻位準可指出一特定介質。舉例而言，一已知範圍之間的一門檻可指出一金屬在傳送器與接收器之間的存在性。
根據另一態樣，提供有一種控制器，其被組配用以控制一無線電力轉移系統之一傳送器之一逆變器、該傳送器之一轉換器、該傳送器以及該無線電力轉移系統之一接收器中之至少一者以進行所述方法中之任何一者。
根據另一態樣，提供有一種用於根據任何所述方法透過一介質進行無線轉移電力用之控制器。
所述控制器可包含一MCU。
轉換器可包含一DC/DC轉換器。
所述控制器可進一步用於在一無線電力轉移系統之一接收器與該無線電力轉移系統之一傳送器之間傳遞一信號，該接收器包含一同步整流器。
控制器可適用於修改同步整流器之操作以更改在傳送器處可偵測之一參數。
控制器可適用於在同步操作與非同步操作之間雙態觸變同步整流器。
控制器可適用於選擇性地致能及去能同步整流器。
選擇性地致能及去能同步整流器可包含啟用及停用同步整流器之同步操作。修改同步整流器之操作可包含同步操作之雙態觸變操作。可更改選擇性地啟用/停用或雙態觸變操作之間的時間，以將資料從接收器傳遞至傳送器。
控制器可電氣連接至同步整流器。
控制器可電氣連接至下列至少一者：
該同步整流器之一觸發電路；以及
該同步整流器之一閘極驅動器，該閘極驅動器係電氣連接至觸發電路及該同步整流器之一整流器元件。
控制器可適用於控制觸發電路之一比較器之操作。控制比較器之操作可包含選擇性地啟用對比較器之電力。比較器可包含一比較器電路。
控制器可電氣連接至：
同步整流器之一輔助DC/DC轉換器，該輔助DC/DC轉換器用於供電給觸發電路及閘極驅動器中之至少一者。
控制器可適用於選擇性地啟用及停用輔助DC/DC轉換器之操作，以選擇性地供電給觸發電路及閘極驅動器中之至少一者。選擇性地致能/去能輔助DC/DC轉換器可包含控制向輔助DC/DC轉換器供應之電力。
控制器可更包含用於向該控制器供應電力之一電力源。電力源可向觸發電路及閘極驅動器中之至少一者供應電力。電力源可藉由接收器處接收之電力供電，例如，經由無線電力轉移從傳送器接收之電力。
電力源可包含一輔助DC/DC轉換器。
控制器可藉由一LDO穩壓器受供應電力。
根據另一態樣，提供有一種透過一介質進行無線電力轉移之方法。介質可介於一無線電力轉移系統之一傳送器與一接收器之間。傳送器可產生至少部分處於介質內之一場域。接收器可從所產生場域提取電力。傳送器及接收器可藉由介質分開，原因在於傳送器及接收器位於該介質之相對側。
該方法可包含：
在該無線電力轉移系統之一接收器處偵測一參數；
向該無線電力轉移系統之一傳送器傳遞該經偵測參數；
基於該經偵測參數來控制該傳送器之一逆變器之一輸入電壓；以及
產生用於透過一介質向該無線電力轉移系統之一接收器無線轉移電力之一場域。
該偵測可包含經由一無線電力轉移系統之一接收器之一電壓偵測器進行偵測。
該參數可包含該接收器處之經整流電壓。該參數可包含該接收器之一整流器元件之一輸出經整流電壓。整流器元件可包含一放大器。整流器元件可包含一場效電晶體(FET)。整流器元件可包含一負載獨立之E類整流器。E類整流器設計可適用於將一輸入射頻(RF)電力信號轉換成DC。整流器元件之操作或切換頻率舉例而言，可以是13.56 MHz及27.12 MHz。
傳遞可包含經由接收器之一控制器進行傳遞。控制器可包含一或多個MCU。
控制可包含經由傳送器之一控制器進行控制。控制器可包含一或多個MCU。該控制可包含控制電氣連接至該逆變器的一轉換器之一輸出電壓。轉換器可包含一DC/DC轉換器。DC/DC轉換器可用於將一所接收DC電壓信號轉換成一所欲電壓位準。所接收DC電壓可來自傳送器之一電力供應器。
該產生可包含經由傳送器之一傳送共振器進行產生。傳送共振器可電氣連接至逆變器。所產生場域之一強度可基於轉換器之輸出電壓及/或逆變器之一輸入電壓。
根據另一態樣，提供有一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含用於在一處理器上執行以進行所述任何方法之電腦可執行碼。
根據另一態樣，提供有一無線電力轉移系統之一傳送器，該傳送器用於透過一介質向該無線電力轉移系統之一接收器無線轉移電力。
傳送器可包含：
一傳送共振器，其用於透過一介質向該無線電力轉移系統之一接收器無線轉移電力；
一逆變器，其係電氣連接至該傳送共振器；以及
一控制器，其用於基於一經偵測參數來控制該逆變器之一輸入電壓。
所述控制器可包含一MCU。
傳送器可更包含：
一感測器，其用於在該傳送器及/或接收器處偵測該參數。
該參數可包含無線電力轉移系統之接收器處之經整流電壓。該經整流電壓可位處接收器之一接收器共振器。該經整流電壓可以是從藉由傳送器所產生之一場域提取之經整流電力信號。
傳送器可更包含：
一通訊模組，其用於從該無線電力轉移系統之一接收器接收該參數。
通訊模組可包含基於對接收器之同步整流器之操作的一修改來偵測傳送器處之一參數變化用之一控制器。通訊模組可經由包括藍牙、Wi-Fi、5G之通訊協定、或其他適合的通訊協定來接收該參數。
控制器可進一步適用於基於參數變化來確定從接收器向傳送器傳遞之資料。
控制器可更包含：
用於在傳送器處偵測一電壓及/或電流波形之一偵測器。
偵測器可更包含：
適用於解調變傳送器處之一電壓及/或電流波形的一解調變器。
偵測器可包含：
適用於對經解調變電壓及/或電流進行濾波之一濾波器。
偵測器可適用於：
基於經濾波電壓及/或電流來產生邏輯階；以及
基於所產生邏輯階來解碼資料。
偵測器可適用於：
確定該等邏輯階之間的時間間隔；以及
基於該等時間間隔來解碼資料。
控制器可更包含用於向該控制器供應電力之一電力源。
電力源可包含一輔助DC/DC轉換器。
控制器可藉由一LDO穩壓器受供應電力。
控制器可更包含：
用於使經偵測電壓或電流波形之振幅減小之一比例調整單元。使波形之振幅減小可簡化波形之處理。
控制器可更包含：
偵測經偵測電壓或電流波形中之峰值用之一峰值偵測器。
控制器可更包含：
一信號調節器。
信號調節器可適用於放大經偵測電壓或電流波形。
信號調節器可適用於將經偵測電壓或電流波形與一參考位準作比較，例如與一參考電壓或電流位準作比較。信號調節器可適用於基於該比較來輸出一邏輯階信號，例如0或1。
信號調節器可包含一比較器。比較器可適用於進行所述比較。
控制器可更包含：
接收資料並將資料編碼成一時間序列用之一編碼器。因此，可將要從接收器傳送至傳送器之資料編碼成同步整流器之同步及非同步操作之一時間序列。該資料可以是二進位資料。
同步整流器可基於由編碼器所編碼之時間序列予以在同步與非同步操作之間雙態觸變。根據時間序列對同步整流器之雙態觸變可在傳送器處導致一可偵測參數變化，其可予以解調變或解碼成資料，藉此將資料從接收器傳遞至傳送器。
根據另一態樣，提供有一種無線電力轉移系統，其包含：
一傳送器，其包含透過一介質向該無線電力轉移系統之一接收器無線轉移電力用之一傳送共振器、以及電氣連接至該傳送共振器之一逆變器；
一接收器，其包含經由電場及/或磁場耦合從該傳送器無線提取電力用之一接收共振器；以及
一控制器，其用於基於一經偵測參數來控制該逆變器之一輸入電壓。
該系統可更包含：
一感測器，其用於在該傳送器及/或接收器處偵測該參數。
該參數可包含無線電力轉移系統之接收器處之經整流電壓。該經整流電壓可位處接收器之一接收器共振器。該經整流電壓可以是從藉由傳送器所產生之一場域提取之經整流電力信號。
控制器可更包含：
一通訊模組，其用於將該參數從該接收器傳遞至該傳送器。
通訊模組可包含一控制器。控制器可包含一MCU。控制器可適用於修改同步整流器之操作以更改在傳送器處可偵測之一參數。通訊模組可經由包括藍牙、Wi-Fi、5G之一通訊協定、或其他適合的通訊協定來傳遞該參數。
控制器可適用於在同步操作與非同步操作之間雙態觸變同步整流器。
控制器可適用於選擇性地致能及去能同步整流器。
選擇性地致能及去能同步整流器可包含啟用及停用同步整流器之同步操作。修改同步整流器之操作可包含同步操作之雙態觸變操作。可更改選擇性地啟用/停用或雙態觸變操作之間的時間，以將資料從接收器傳遞至傳送器。
控制器可電氣連接至同步整流器。
控制器可電氣連接至下列至少一者：
該同步整流器之一觸發電路；以及
該同步整流器之一閘極驅動器，該閘極驅動器係電氣連接至觸發電路及該同步整流器之一整流器元件。
控制器可適用於控制觸發電路之一比較器之操作。控制比較器之操作可包含選擇性地啟用對比較器之電力。比較器可包含一比較器電路。
控制器可電氣連接至：
同步整流器之一輔助DC/DC轉換器，該輔助DC/DC轉換器用於供電給觸發電路及閘極驅動器中之至少一者。
控制器可適用於選擇性地啟用及停用輔助DC/DC轉換器之操作，以選擇性地供電給觸發電路及閘極驅動器中之至少一者。選擇性地致能/去能輔助DC/DC轉換器可包含控制向輔助DC/DC轉換器供應之電力。
控制器可更包含用於向該控制器供應電力之一電力源。電力源可向觸發電路及閘極驅動器中之至少一者供應電力。電力源可藉由接收器處接收之電力供電，例如，經由無線電力轉移從傳送器接收之電力。
電力源可包含一輔助DC/DC轉換器。
控制器可藉由一LDO穩壓器受供應電力。
傳送器可更包含：
一通訊模組，其用於從該接收器接收該參數。
通訊模組可更包含一控制器。控制器可包含一微控制器(MCU)。控制器可適用於基於對接收器之同步整流器之操作的一修改來偵測傳送器處之一參數變化。通訊模組可經由包括藍牙、Wi-Fi、5G之通訊協定、或其他適合的通訊協定來接收該參數。
控制器可進一步適用於基於參數變化來確定從接收器向傳送器傳遞之資料。
控制器可更包含：
用於在傳送器處偵測一電壓及/或電流波形之一偵測器。
偵測器可更包含：
適用於解調變傳送器處之一電壓及/或電流波形的一解調變器。
偵測器可包含：
適用於對經解調變電壓及/或電流進行濾波之一濾波器。
偵測器可適用於：
基於經濾波電壓及/或電流來產生邏輯階；以及
基於所產生邏輯階來解碼資料。
偵測器可適用於：
確定該等邏輯階之間的時間間隔；以及
基於該等時間間隔來解碼資料。
控制器可更包含用於向該控制器供應電力之一電力源。
電力源可包含一輔助DC/DC轉換器。
控制器可藉由一LDO穩壓器受供應電力。
控制器可更包含：
用於使經偵測電壓或電流波形之振幅減小之一比例調整單元。使波形之振幅減小可簡化波形之處理。
控制器可更包含：
偵測經偵測電壓或電流波形中之峰值用之一峰值偵測器。
控制器可更包含：
一信號調節器。
信號調節器可適用於放大經偵測電壓或電流波形。
信號調節器可適用於將經偵測電壓或電流波形與一參考位準作比較，例如與一參考電壓或電流位準作比較。信號調節器可適用於基於該比較來輸出一邏輯階信號，例如0或1。
信號調節器可包含一比較器。比較器可適用於進行所述比較。
控制器可更包含：
接收資料並將資料編碼成一時間序列用之一編碼器。因此，可將要從接收器傳送至傳送器之資料編碼成同步整流器之同步及非同步操作之一時間序列。該資料可以是二進位資料。
傳送器可更包含：
一轉換器，其係電氣連接至該逆變器。轉換器可包含一DC/DC轉換器。
該控制器可組配成用於基於該經偵測參數來控制該轉換器之一輸出電壓。轉換器之輸出電壓可界定逆變器之一輸入電壓。
根據另一態樣，提供有一種包括指令之電腦可讀媒體，該等指令在由一處理器執行時，進行所述任何方法。
電腦可讀媒體可屬於非暫時性。電腦可讀媒體可包含排除傳播信號之儲存媒體。電腦可讀媒體可包含任何適合的記憶體或儲存裝置，諸如隨機存取記憶體(RAM)、靜態RAM (SRAM)、動態RAM (DRAM)、非依電性RAM (NVRAM)、唯讀記憶體(ROM)、或快閃記憶體。
處理器可具有由諸如矽、多晶矽、高K介電質、銅等等各種材料所組成之一單核心處理器或多核心處理器。
根據另一態樣，提供有一種包括指令之電腦程式，該等指令在由一處理器執行時，進行所述任何方法。
本發明包括單獨或各種組合之一或多項對應態樣、實施例或特徵，無論是否在彼組合中或採用單獨方式具體陳述(包括訴求)。如將會了解的是，與有關於系統之特定明載之實施例相關聯之特徵可與具體有關於操作或使用方法之實施例之特徵同等適當，且反之亦然。
以上彙總係意欲僅屬於例示性且非限制性。
當搭配附圖閱讀時，將更加瞭解前述彙總、以及以下某些實施例之詳細說明。如將會了解的是，在整篇說明書中及圖式中，相似之參考字元係用於意指為相似之元件。以單數形式明載且前面帶有詞語「一」之一元件或特徵於本文中使用時，應該理解為不必然排除複數個該元件或特徵。再者，對「一項實例」或「一項實施例」之參考並非意欲解讀為排除亦將彼一項實例或一項實施例之所明載元件或特徵併入之附加實例或實施例之存在性。此外，除非以相反意思明確陳述，否則「包含」、「具有」或「包括」具有一特定性質之一元件或特徵或複數個元件或特徵之實例或實施例可能更包括不具有彼特定性質之附加元件或特徵。同樣地，將了解的是，「包含」、「具有」及「包括」等詞意味著「包括但不限於」，並且「包含」、「具有」及「包括」等詞具有等效含義。
「及/或」一詞於本文中使用時，可包括相關聯所列元件及特徵中之一或多者之任何及全部組合。
將瞭解的是，當一元件或特徵被稱為位在另一元件或特徵「上」、「附接」至另一元件或特徵、「連接」至另一元件或特徵、與另一元件或特徵「耦接」、「接觸」另一元件或特徵等時，彼元件或特徵可直接位在另一元件或特徵上、附接至另一元件或特徵、連接至另一元件或特徵、耦接至另一元件或特徵或接觸另一元件或特徵，或亦可存在中介元件。相比之下，當一元件或特徵係稱為例如「直接位在」另一元件或特徵「上」、「直接附接」至另一元件或特徵、「直接連接」至另一元件或特徵、與另一元件或特徵「直接耦接」或「直接接觸」另一元件或特徵時，不存在任何中介元件或特徵。
將瞭解的是，諸如「底下」、「下面」、「下」、「上方」、「上面」、「上」、「前」、「後」等空間相對用語在本文中可用於方便說明如圖中所示一個元件或特徵與另一元件或特徵之關係。然而，除了圖中所示方位以外，空間相對用語還可含括使用或操作中之不同方位。
本文中對「實例」之參考意味著搭配該實例所述之一或多個特徵、結構、元件、組件、特性及/或操作性步驟係根據本揭露，予以包括在標的內容之至少一項實施例及/或實作態樣中。因此，「一實例」、「另一實例」等詞及類似措辭在本揭露全文中可以、但不必然意指為相同實例。再者，特性化任何一項實例之標的內容可以、但不必然包括特性化任何其他實例之標的內容。
本文中對「被組配」之參考表示一實際組配狀態，其基本上將元件或特徵繫結至「被組配用以」一詞前之元件或特徵之實體特性。
除非另有所指，否則「第一」、「第二」等詞在本文中僅用作為標記，並且非意欲對這些用語所指之項目施加順序、位置、或階層式要求。此外，對「第二」項目的參考不要求或排除較低編號項目(例如：一「第一」項目)及/或一較高編號項目(例如：一「第三」項目)之存在性。
「大約」及「約」等詞於本文中使用時代表一量，該量接近於仍然進行所欲功能或實現所欲結果之所陳述量。舉例而言，「大約」及「約」等詞可意指為小於陳述量10%內、小於陳述量5%以內、小於陳述量1%內、小於陳述量0.1%內、或小於陳述量0.01%內之一量。
現請參照圖1，示出大致藉由參考編號100識別之一無線電力轉移系統。無線電力轉移系統100包括含有電氣連接至一傳送器元件116之一電力源112的一傳送器110、以及含有電氣連接至一負載128之一接收器元件124的一接收器120。電力係從電力源112轉移至傳送器元件116。電力係接著經由共振或非共振電場或磁場耦合從傳送器元件116轉移至接收器元件124。電力係接著從接收器元件124轉移至負載128。例示性無線電力轉移系統100包括如申請人之美國臨時申請案第62/899165中所述之一高頻電感性無線電力轉移系統、或如申請人之美國專利第9653948B2號中所述之一共振電容性耦合無線電力轉移系統，其相關部分係併入本文中。
在無線電力轉移系統100中，電力係從傳送器元件116轉移至接收器元件124。例示性無線電力轉移系統100包括如美國專利申請案第17/018,328號中所述之一高頻電感性無線電力轉移系統，其相關部分係併入本文中。
現請參照圖2，示出一無線電力轉移系統之另一實施例，其係大致以參考編號200來識別。無線電力轉移系統200包含一電力源212、DC/DC轉換器214、電路系統216、以及傳送器元件222。電力供應器212係電氣連接至DC/DC轉換器214。DC/DC轉換器214係電氣連接至電路系統216。電路系統216係電氣連接至傳送器元件222。
電力供應器212係用於產生一輸入電力信號以供電力之傳輸。在這項實施例中，輸入電力信號係一直流(DC)電力信號。
DC/DC轉換器214係用於將一所接收DC電壓信號轉換成一所欲電壓位準。所接收DC電壓可來自電力供應器212。系統200係例示為包含DC/DC轉換器214，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，其他組態仍屬於可能。在另一實施例中，不存在DC/DC轉換器。
在所示布置結構中，電路系統216包含一逆變器及一輸出級。該輸出級將電路系統216之輸出阻抗匹配至介於該等傳送器與接收器之間的一無線鏈路230之最佳阻抗。該輸出級亦對該逆變器之高頻諧波分量進行濾波。
傳送器元件222包含一或多個電感性元件，即電感器。該等電感性元件可包含一或多個線圈。該等線圈可包括諸如申請人之美國專利申請案第17/193539號中所述之增幅器或屏蔽線圈，其相關部分係以參考方式併入本文中。
在另一布置結構中，傳送器元件222包含一或多個電容性元件，例如電容性電極。該等電容性電極可以是橫向隔開、細長電極；然而，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，其他組態屬於可能，包括、但不限於同心、共面、圓形、橢圓形、碟片等電極。其他適合的電極組態係在申請人之美國專利第9979206B2號中作說明，其相關部分係以參考方式併入本文中。如所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，傳送器元件222可包含一電感性與電容性元件組合。
電力源212向DC/DC轉換器214供應一DC輸入電力信號，DC/DC轉換器214該此信號轉換成一所欲電壓位準。電路系統216之逆變器接收經轉換DC電力信號，並且使該經轉換DC電力信號逆變以在收發器元件222處產一生磁場及/或電場，用來經由電場或磁場耦合來轉移電力。具體而言，傳送器元件222產生一磁場/電場以經由磁場/電場耦合將電力轉移至接收器。電力源212、DC/DC轉換器214、電路系統216及傳送器元件222可共同形成一傳送器210。如前述，DC/DC轉換器214可不存在於傳送器210中。
無線電力轉移系統200更包含負載228、DC/DC轉換器226、電路224、及接收器元件229。負載228係電氣連接至DC/DC轉換器226。DC/DC轉換器226係電氣連接至電路系統224。電路系統224係電氣連接至接收器元件229。
在所示布置結構中，負載228係一DC負載。負載228可屬於靜態或可變。
DC/DC轉換器226係用於將一所接收DC電壓信號轉換成一所欲電壓位準。所接收DC電壓可來自電路系統224。儘管系統200包含DC/DC轉換器226，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，其他組態仍屬於可能。在另一實施例中，不存在DC/DC轉換器226。
電路系統224包含一輸入級及一整流器，例如二極體整流器或同步整流器。該輸入級被組配用以確保在無線電力轉移系統200之全功率狀態下向接收器元件229呈現之最佳阻抗。該輸入級亦可保存接收器元件229之準電壓源行為，所以，同步整流器之輸出從空載至滿載條件呈現一穩定DC電壓。
接收器元件229包含一或多個電感性元件，即電感器。接收器元件229可包含一或多個線圈。該等線圈可包括諸如申請人之美國專利申請案第17/193539號中所述之增幅器或屏蔽線圈，其相關部分係以參考方式併入本文中。
在另一布置結構中，傳送器元件222包含一或多個電容性元件，例如電容性電極。該等電容性電極可以是橫向隔開、細長電極；然而，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，其他組態屬於可能，包括、但不限於同心、共面、圓形、橢圓形、碟片等電極。其他適合的電極組態係在申請人之美國專利第9979206B2號中作說明，其相關部分係以參考方式併入本文中。如所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，傳送器元件222可包含一電感性與電容性元件組合。
系統200之傳送器及接收器元件222、229形成無線鏈路230。元件222、229係由一無線間隙分開。該無線間隙可由大氣形成，即由空氣形成，或由一實體介質形成，例如由牆壁、玻璃、液體、木材、絕緣等形成。電力係經由共振或非共振磁場及/或電場耦合，即電或磁感應，跨越無線鏈路230從一個元件轉移至另一個元件。
在操作期間，接收器元件229從傳送器元件222所產生之一磁場及/或電場提取電力。電路系統224當作一整流器，例如二極體整流器或同步整流器，並且對所接收電力信號進行整流。DC/DC轉換器226將經整流電力信號轉換成由負載228所接收之所欲電力位準。依此作法，接收器元件229提取由傳送器元件222 (傳送器210)傳送之電力，使得電力係經由磁場/電場耦合轉移至負載228。負載228、DC/DC轉換器226、電路系統224及接收器元件229可共同形成一接收器220。如前述，DC/DC轉換器226可不存在於接收器220中。
現請參照圖3，例示系統200之傳送器210及接收器220。在所示布置結構中，傳送器210及接收器220係藉由介質232分開。介質232介於傳送器210與接收器220之間。介質232可界定傳送器元件222與接收器元件229之間的分離距離。
介質232可至少部分地採用一氣隙之形式，或可至少部分係一實體介質，諸如玻璃、木材、混凝土或其他建築供應品。無線電力轉移系統200可針對一特定介質232來調諧，例如該介質之一厚度或該介質之一材料性質。更改介質232之一特性，例如厚度，或完全變更該介質，例如在介於傳送器210與接收器220之間的空間中引進其他材料，可在傳送器210與接收器220之間導致次最佳無線電力轉移。對於新更改之介質232或新介質特性或參數，系統200之調諧可屬於次最佳。結果是，從傳送器210至接收器220之電力轉移可屬於次最佳，例如更低之平均電力轉移效率。鑑於對介質232之變更來調整無線電力轉移可從而提升平均電力轉移效率。本揭露可提供此類改良型平均電力轉移效率。
舉例而言，系統200可透過具有一15 mm厚度之介質232無線轉移電力。介質232可予以移除並替換為具有一30 mm厚度之一介質232，並且電力轉移將如在15 mm厚度上一般有效率地繼續。再者，介質232可具有動態厚度，即介質之厚度，並且因此可變更傳送器210與接收器220之間的離距，而不顯著影響電力轉移。舉例而言，考量2片相距15 mm之玻璃窗格。如果窗格進一步分離至30 mm，則電力轉移將得以維持，並且將繼續如15 mm離距一般有效率，電力轉移中沒有任何可觀測變化，並且不用任何所需之外部修改。在另一實例中，傳送器210及接收器220可相對於介質之一部分變更位置，使得傳送器210與接收器220之間的分離距離改變。系統200基於藉由介質232界定之材料以及傳送器210與接收器220之間的距離進行自行最佳化。儘管平均電力轉移效率可在介質232如所述變更時變更，該變更(例如降低)仍不會如不回應於介質232處之一變化而修改逆變器輸入電壓(DC/DC轉換器輸出電壓)之習知系統那般顯著。
無線電力轉移系統200可包含如328號申請案中所述之一高頻無線電力轉移系統。該高頻無線電力轉移系統係一電感性系統。所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，高頻無線電力轉移系統可被組配用以經由高頻磁感應式耦合或高頻電容耦合來轉移電力。在磁感應式耦合系統中，大部分電力轉移都是經由磁場發生。若有的話，少量電力係經由電容性或共振電容性(電場)轉移。在電容性耦合系統中，大部分電力轉移都是經由電場發生。若有的話，少量電力係經由磁感應式或共振磁感應轉移。
高頻無線電力轉移系統被組配用以經由高頻磁場耦合來轉移電力。高頻無線電力轉移系統之傳送器210被組配用以操作一給定頻率，並且接收器220被組配用以在傳送器210之操作性頻率下操作。
如圖3所示，傳送器210係相鄰於介質232而置。傳送器210可貼附至介質232。舉例而言，傳送器210可貼附至一建築物之一窗戶。介質232可以是一製作材料，並且可由任何類型之非傳導性或磁性材料或材料組合製作，例如木材、玻璃、石頭、磚、混凝土、塑料，但會過早致使場域終止，亦即當作一屏蔽，之材料或一材料組合除外。舉例而言，包含以箔背襯絕緣覆蓋之一壁件的一介質可終止一所產生場域並當作一屏蔽，防止傳送器210與接收器220之間的無線電力轉移。
然而，由帶有部分屏蔽材料之片段的非屏蔽材料組成之一介質232仍然可透過該等片段允許無線電力轉移。舉例而言，包含由木材、絕緣、乙烯基壁板建構之牆壁、且嵌埋有少量釘子/訂書釘或其他金屬材料的一介質可不終止一所產生場域，並且仍然在傳送器210與接收器220之間允許無線電力轉移。
再者，介質232可包含一或多個塗層，例如玻璃上之塗層。舉例而言，介質232可包含具有一金屬氧化物塗層，例如銀(Ag、Ag2或Ag3)，之玻璃。該等塗層可不防止透過玻璃之無線電力轉移，因為塗層具有一極薄集膚深度。雖然這些塗層通常具有導電性，塗層厚度等級大致仍為數十奈米或更小。雖然該等塗層可具有導電性，該厚度相較於無線電力系統操作頻率之波長仍小(相較於系統操作頻率下之集膚深度，層厚度小)。因此，由一傳送器，例如傳送器元件，產生之一場域能夠穿透該等塗層以由接收器，例如接收器元件，接收。儘管一些電力由於塗層之存在性而可損耗，這仍大致輕微。塗層中消散之電力量可取決於塗層材料、層厚度、及系統操作頻率。
再者，介質232可包含殼體或定框，例如金屬窗殼體。又，即使傳送器及接收器置於介質232貼近殼體或定框之一轉角中之相對側，這大致不會終止電力轉移。又，電力可在殼體或定框中消散，從而降低電力轉移效率。消散之電力量可取決於殼體或定框材料、厚度、及系統操作頻率。
接收器220係置於介質232之相對側，使得介質232直接介於傳送器210與接收器220之間。傳送器210與接收器220因此可屬於共面，亦即位在通過介質之相同平面中。所屬技術領域中具有通常知識者將認知，多於一個傳送器210及接收器220屬於可能。
在這項實施例中，傳送器210包括可採用形式為一感應線圈或電感器之所述傳送器元件222，並且接收器220包括可採用形式為一感應線圈或電感器之所述接收器元件229 。所屬技術領域中具有通常知識者將認知，多於一個傳送器元件222及/或接收器元件229屬於可能。
傳送器元件222可在電流模式輸出(恆定電流輸出)中進行操作。在電流模式輸出中，傳送器210被組配用以產生一磁場，而於傳送器210附近不需要存在一接收器220。
一般而言，電流模式輸出高頻無線電力轉移系統有別於電壓模式輸出(恆定電壓輸出)高頻無線電力轉移系統，原因在於電壓模式輸出傳送器210無法產生並維持一磁場而在傳送器210附近沒有一接收器220。如果一接收器220不存在於一電壓模式輸出高頻無線電力轉移系統中，則傳送器210基本上將在一短路條件下操作，並且因此無法持續產生一磁場。
從傳送器210至接收器220之電力轉移係透過介質232發生。為了使耦合係數值及最高電力轉移效率達到最大，傳送器210及接收器220應該最佳地對準。如果材料230不透明或如果其完全阻擋傳送器210或接收器220任一者、或兩者之位置的視域，則最佳地對準傳送器210及接收器220可有問題。
在接收器220與傳送器210之最佳對準中，接收器元件229與傳送器元件222處於最佳對準。傳送器210與接收器220可根據申請人之美國專利申請案第17/083,735號中所述之方法及設備進行最佳對準，其相關部分係併入本文中。
現請參照圖4，系統200之接收器220係更加詳細示出。在所示布置結構中，電路系統224包含一輸入級250、一觸發電路252、一整流器元件254、一閘極驅動器256以及一輔助DC/DC轉換器258。
接收器元件229係電氣連接至輸入級250及觸發電路252。接收器元件229被組配用以使用共振或非共振電場或磁場耦合從一傳送器，例如傳送器210，接收電力。接收器元件229可經由非共振或共振磁場或電場耦合從一傳送器提取電力。如此，接收器元件229包含一或多個接收線圈(即電感器)或者一或多個電容性電極。對應傳送器分別包含對應傳送線圈(即電感器)或電容性電極。
接收器元件229從傳送器提取電力，並且如此，輸出對應於所提取電力或信號之一輸入電壓或信號
Vin。
輸入級250係電氣連接至整流器元件254、接收器元件229及觸發電路252。輸入級250係適用於進行三個功能之任何組合。特別的是，輸入級250係用於將整流器元件254在標稱加載下所呈現之阻抗轉換成接收器元件229用之最佳負載阻抗。輸入級250係用於減少由整流器元件254之非線性動作所產生之諧波含量，使得接收器220，以及藉由擴充，使接收器220形成為一部分之無線電力系統，可符合與電磁相容性(EMC)有關之國際產品要求。輸入級250係用於確保輸入到整流器元件254中之電流近似正弦。
在這項實施例中，輸入級250包含一匹配網路或電路。各種匹配網路屬於可能。在這項實施例中，匹配網路採用之形式為一雙級阻抗逆變器。雙級阻抗逆變器係電氣連接至接收器元件229。輸入級250可更包含與整流器元件254串聯而新增之附加濾波。雙阻抗逆變器拓樸結構之使用可有效益地確保整流器元件254受到一準定壓源驅動。儘管所述係一雙級阻抗逆變器，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，匹配網路仍可採用一單級阻抗逆變器之之形式。
輸入級250被組配用以確保在無線電力轉移系統200之全功率狀態下向接收器元件229呈現之最佳阻抗。輸入級250亦可保存接收器元件229之準電壓源行為，所以，同步整流器之輸出從空載至滿載條件呈現一穩定DC電壓。
整流器元件254係電氣連接至輸入級254、主接收器DC/DC轉換器226，即主接收器DC/DC轉換器，以及輔助DC/DC轉換器258。
整流器元件254包含一放大器。放大器係一E類放大器。放大器包含閘極驅動器256及一主開關。閘極驅動器256驅動放大器之主開關。在這項實施例中，主開關包含一n型MOSFET 260。儘管已例示一n型MOSFET 260，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，仍可使用其他FET及切換裝置。
DC/DC轉換器226係電氣連接至整流器元件254、輔助DC/DC轉換器258及負載228，例如DC負載。主接收器DC/DC轉換器226係用於接收從整流器元件254輸出之DC電力信號
Vrect。DC/DC轉換器226將整流器元件254介接至負載228。DC/DC轉換器226係用於轉換所接收DC電力信號。經轉換DC電力信號係從DC/DC轉換器226輸出至負載228。
輔助DC/DC轉換器258係另外電氣連接至主接收器DC/DC轉換器226之輸入。輔助DC/DC轉換器258係電氣連接至DC/DC轉換器226、觸發電路252及整流器元件254之閘極驅動器256。輔助DC/DC轉換器258係用於將整流器元件254所輸出之
Vrect轉換至例如5 V範圍內之一輔助電壓範圍
Vaux，用來供電給觸發電路252及閘極驅動器256。輔助電力電壓或信號
Vaux供電給觸發電路252及閘極驅動器256。在輔助DC/DC轉換器258可進行調節以前，整流器元件254之FET 260阻斷，並且整流器元件254當作一被動式(二極體)整流器。在這項實施例中，輔助DC/DC轉換器258包含一低功率降壓轉換器。
閘極驅動器256係電氣連接至整流器元件254、輔助DC/DC轉換器258及觸發電路252。閘極驅動器256係由來自輔助DC/DC轉換器258之一信號供電，例如
Vaux。閘極驅動器256輸出一信號以切換整流器元件254之FET 260。特別的是，閘極驅動器256輸出一閘極驅動電壓或閘極信號
Vgate，用以控制整流器元件254之操作，例如控制整流器元件254之FET 260之切換。
觸發電路252係電氣連接至整流器元件254。觸發電路252係用於同步化無線電力轉移。觸發電路252係進一步電氣連接至接收器元件229及輸入級250。為了因應來自閘極驅動器256及觸發電路252之非可忽略傳播延遲之挑戰，觸發電路252係設計成使得觸發電路252進一步延遲輸出信號
Vtrig，以確保
Vgate與
Vin同步化。
負載228係電氣連接至DC/DC轉換器226。負載228接收由DC/DC轉換器226輸出之信號
Vout。負載228可屬於可變。如所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，負載228可直接連接至整流器元件254並在不需要DC轉換時接收
Vrect。
閘極信號
Vgate控制電流在FET 260之源極與汲極之間的流動，從而控制接收器元件229處接收之輸入信號
Vin之整流。由於閘極信號與輸入信號同相，FET 260操作為一E類逆變器。一E類逆變器大致以高效率操作而導致一高效率整流器。
接收器220更包含電氣連接至一微控制器320之一電壓偵測器390。電壓偵測器390在整流器元件254之輸出處偵測經整流電壓
Vrect。所偵測經整流電壓信號係接著轉移至微控制器320，微控制器320將經整流電壓信號傳遞至傳送器210。微控制器320可包含此一通訊模組，用於向傳送器210傳遞一經偵測參數，即經整流電壓信號。通訊模組可經由包括藍牙、Wi-Fi之一通訊協定、或其他適合的通訊協定來進行傳遞。
再者，儘管已將接收器220描述為包含輸入級250及DC/DC轉換器226，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，其他組態仍屬於可能。特別的是，接收器220可不包含輸入級250及DC/DC轉換器226中之任一者或兩者。
現請參照圖5，其為電路系統224之一部分的一方塊圖。具體而言，所示係觸發電路252及閘極驅動器256的一方塊圖。如圖4所示，輸入電壓或信號
Vin係經由一取樣電路260進行取樣並饋送至一延遲線262。在這項實施例中，取樣電路260係一分壓器，並且延遲線262係一集總元件延遲線電路。延遲線262之輸出係饋送至一比較器電路264。比較器264係用於藉由將延遲線262所輸出之延遲信號(
Vd)與一DC位準作比較來產生一時脈信號。
所產生之觸發電壓(
Vtrig)係饋送至閘極驅動器256。閘極驅動器256將觸發電壓轉換成一適當波形(
Vgate)，用於驅動整流器元件254之FET 260。比較器電路264及閘極驅動器256兩者都具有奈秒等級之傳播延遲，這在處理約略73.7 ns (對於一13.56 MHz操作頻率)或36.9 ns(對於一27.12 MHz操作頻率)之切換週期時可具有顯著性。取樣電路260、延遲線262及比較器電路264形成觸發電路252。這些元件係設計旨在確保
𝑉gate與
Vin同步化。
現請參照圖6，所示係電路系統224之另一部分的一示意圖。該示意圖例示比較器電路264及閘極驅動器256之一例示性布置結構。如前述，比較器264係用於藉由將延遲線262所輸出之延遲信號(
Vd)與一DC位準作比較來產生一時脈信號。
如圖6所示，比較器電路264包含一比較器280 (𝐴1)，其係供電自具有一輔助供應電壓(
𝑉aux)之輔助供應。比較器280之輸入係偏置為約略𝑉aux之一半。對於正比較器輸入(𝑉+)，此係使用兩個等值電阻器282、284來實現，各帶𝑅2之電阻。負比較器輸入(V-)係使用兩個等值電阻器286、288來實現，各帶R1之電阻。
由延遲線262輸出之延遲電壓信號(𝑉d)係經由具有一(𝐶b)電容之DC阻隔電容器290耦接至負比較器輸入(𝑉-)，因此，觸發電壓(𝑉trig)將相對於延遲電壓信號(𝑉d)反相(180°異相)。在確保Vgate與Vin同相所需之總延遲方面，這有效地顧及切換週期之一半，從而降低延遲線262上之負擔。
在操作中，經整流電壓
Vrect係藉由電壓偵測器390來偵測。所偵測經整流電壓
Vrect係接著藉由接收器微控制器320傳遞至傳送器210。傳送器210接著基於所傳遞經整流電壓來控制DC/DC轉換器214之輸出電壓，即送至逆變器216之輸入電壓，如將作說明者。輸出電壓，即送至逆變器216之輸入電壓，確定傳送器元件222之所產生磁場/電場之一強度。因此，場強度可基於接收器220處之經整流電壓而改變。
如果接收器220與傳送器210之間的介質232之一性質或參數改變，則經整流電壓
Vrect因而受到影響。舉例而言，如果系統200係針對具有一特定厚度，即傳送器210與接收器220之間的某一分離距離，之一介質予以調諧，則在具有不同厚度之一介質上使用系統200可導致轉移之平均電力降低並且平均電力轉移效率降低。這可需要系統200之重新調諧。然而，經整流電壓
Vrect因厚度變化而受到影響。隨著經整流電壓
Vrect係藉由電壓偵測器390偵測並藉由接收器微控制器330傳遞至傳送器210，傳送器210可藉由適當地變更DC/DC轉換器214之輸出電壓來更改場強度。轉移之平均電力及平均電力轉移效率係藉此增大，並且傳送器210與接收器220之間的電力轉移得以最佳化。當場強度係鑑於介質232之改變而更改時，接收器220及/或傳送器210處之電力喪失可減少，藉此改善，例如增大，轉移之平均電力及/或平均電力轉移效率。
特別的是，DC/DC轉換器214之輸出電壓可基於經整流電壓從一第一電壓位準變更至一第二電壓。電壓偵測器可於一時段監測經整流電壓
Vrect，並且如果經整流電壓
Vrect在一夠短時間內顯著變化，則控制器320向傳送器210傳遞新經整流電壓
Vrect以將輸出電壓變更至第二位準。舉例而言，如果經整流電壓
Vrect在1秒內下降4 V，則接收器210處之控制器320或該傳送器處之一控制器可做出增大DC/DC轉換器214輸出電壓(逆變器216輸入電壓)之一決策。如果經整流電壓
Vrect在一類似時間框內上升一類似量，則該傳送器處之一控制器可做出控制DC/DC轉換器214使其輸出電壓(逆變器216輸入電壓)降低之一決策。
由該傳送器處之該控制器做出之該決策係基於逆變器216輸入電壓(DC/DC轉換器214之輸出電壓)與經整流電壓之關係。如果經整流電壓高於預期，則可指出接收器220比預期更靠近於傳送器210，亦即分離距離已減小，介質232已縮減厚度或寬度。替代地，如果經整流電壓低於預期，則可指出接收器220離傳送器210比預期更遠。預期之經整流電壓可以是接收器220進行操作處之經整流電壓。經整流電壓由於介質中諸如組成等有別於距離之變化而可高於預期。舉例而言，如果系統200正在透過包含玻璃之一介質進行操作，但接著移動以透過包含木材之一介質進行操作，則經整流電壓可降低。
一旦傳送器210處之一控制器從接收器220，亦即從接收器控制器230，接收一經整流電壓，傳送器210處之控制器便可啟始一最佳化序列。在該序列中，逆變器216輸入電壓(DC/DC轉換器214輸出電壓)係基於所接收經整流電壓而增大或減小。
舉例而言，初始輸入電壓可以是10 V。此電壓係用於在傳送器元件224處產生一場域。與從所產生場域提取之電力有關之接收器220處之經整流電壓係傳遞至傳送器210。傳送器210處之控制器接著做出是要增大還是減小輸入電壓之一決策。如果經整流電壓
Vrect處於一可接受範圍內(經由實驗測定)，此決策可以是轉至一更高逆變器216輸入電壓，或者如果經整流電壓Vrect太高或太低，則此決策可以是將系統200關閉/重啟最佳化。將系統200關閉可意味著將輸入電壓降至0 V，使得無場域產生。
如果經整流電壓
Vrect太高，則接收器220可太靠近於傳送器210。接收器220處之一高經整流電壓
Vrect可損壞接收器處之電氣組件，例如二極體。因此，輸入電壓將必須保持低以防止損壞，這會負面影響接收器處之開關節點調諧。
如果經整流電壓
Vrect太低，則接收器220可離傳送器210太遠。在此例中，可提取來為接收器220之負載228供電之電力不足夠，或者進入接收器220之整流器元件的電流可太高(因為電壓低)，這可導致接收器處加熱過度或電力轉移不穩定。
再者，傳送器210處之控制器可基於輸入電壓與經整流電壓之間的一比率來增大輸入電壓。舉例而言，如果輸入電壓僅為5 V，則一50 V經整流電壓可指出接收器220太靠近於傳送器210。然而，如果輸入電壓係20 V，則一50 V經整流電壓可屬於可接受。
儘管已將控制器描述為位處控制器，在一替代布置結構中，控制器仍位處接收器。位處接收器之控制器向傳送器210發送一信號，以基於經整流電壓來增大或減小逆變器216輸入電壓(DC/DC轉換器214輸出電壓)。做出之所述決策全都由位處接收器之控制器進行，其接著單純地向傳送器210發送一控制信號。
儘管已將接收器220描述為包括當作同步整流器之電路系統224，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，其他組態仍屬於可能。舉例而言，電路系統224可操作為如前述之一非同步整流器。在此布置結構中，電壓偵測器390偵測經整流電壓
Vrect，並且此信號係傳遞至接收器控制器320以供傳輸至如所述之傳送器210。再者，可排除電壓偵測器390。在此布置結構中，經整流電壓
Vrect係直接饋送至接收器微控制器330之一輸入，其向傳送器210傳遞該經整流電壓值。
儘管所述之系統200可無線轉移電力，仍可期望將資料從接收器220發送至傳送器210。舉例而言，可期望在無線電力轉移系統200之操作期間傳送資料以發送與接收器220之操作條件相關之資料，例如DC電壓、電流、溫度、及客戶資料(例如：電池電荷)。該資料可由傳送器210用於做出系統200之認證、保護、及操作方面之決策。另外，客戶資料可從接收器220轉移至傳送器210，接著可使用諸如Wi-Fi、乙太網路、藍牙、或USB之一常用通訊方法從該傳送器轉移至一終端使用者。
為了在一些無線電力轉移系統中將資料從接收器發送至傳送器，在接收器處引進一虛擬負載以變更加載條件。該虛擬負載，例如一電阻器，係經由接收器之一整流器元件之輸出處之一開關連接予以串聯引進。藉由將開關接通及阻斷，系統之加載條件受到變更，並且此變更可予以在傳送器上偵測並解調變，以便從接收器接收資料。
此方法存在數個缺點。舉例而言，從接收器向傳送器轉移之資料之鮑率，即轉移率，因虛擬負載之值及整流器元件之輸出處之總DC電容而受限。使用更小之虛擬負載可提升鮑率；然而，其將增大虛擬電阻器中之電力消散，導致組件加熱。同樣地，使整流器元件之輸出處之電容器，即接收器之DC/DC轉換器之輸入電容器，之值降低可導致無線電力轉移系統之操作不穩定。
其他無線電力轉移系統涉及調變整流器元件之開關節點處之一電容器，而不是整流器元件之輸出處之一虛擬電阻性負載。此技巧對於被動式整流器元件可屬於有效，但對於同步整流器元件，諸如所述之電路系統226，阻斷電容可解調整流器元件之零電壓切換(ZVS)。ZVS之解調可降低整流器元件之效率，導致系統之電力轉移整體下降。
如所述，接收器微控制器330可使用已知通訊協定來傳遞經整流電壓
Vrect。然而，傳送經整流電壓
Vrect之其他方法屬於可能。根據本揭露，提供有一種在一無線電力轉移系統之一接收器與該無線電力轉移系統之一傳送器之間進行傳遞之方法及控制器，該接收器包含一同步整流器。
現請參照圖7，一接收器300係根據本揭露之一態樣例示。接收器300包含一接收器元件302、輸入級304、觸發電路306、具有閘極驅動器310及FET 312之整流器元件308、輔助DC/DC轉換器314、DC/DC轉換器316 (即主接收器DC/DC轉換器) 、低壓差(LDO)穩壓器318、微控制器320及負載322。
接收器元件302係電氣連接至輸入級304及觸發電路306。接收器元件302與接收器元件229相同，除非另有敍述。接收器元件302從藉由一無線電力轉移系統之一傳送器所產生之一場域提取無線電力。提取或接收之電壓係以
Vin表示。
輸入級304係電氣連接至整流器元件308、觸發電路306及接收元件302。輸入級304與輸入級250相同，除非另有敍述。
整流器元件308係電氣連接至輸入級304、觸發電路306、輔助DC/DC轉換器314、DC/DC轉換器316、LDO穩壓器318、及微控制器320。整流器元件308與整流器元件254相同，除非另有敍述。在所示布置結構中，整流器元件308之閘極驅動器310係電氣連接至微控制器320，使得微控制器320可控制閘極驅動器310之操作，如將作說明者。
觸發電路306係電氣連接至整流器元件308、輸入級304、接收器元件302、輔助DC/DC轉換器314及微控制器320。觸發電路306與觸發電路252相同，除非另有敍述。在所示布置結構中，微控制器320可控制觸發電路306之操作，如將作說明者。
輔助DC/DC轉換器314係電氣連接至觸發電路306、閘極驅動器310、LDO穩壓器318、整流器元件308、DC/DC轉換器316及微控制器320。輔助DC/DC轉換器314與輔助DC/DC轉換器258相同，除非另有敍述。在所示布置結構中，微控制器320可控制輔助DC/DC轉換器314之操作，如將作說明者。
DC/DC轉換器316係電氣連接至LDO穩壓器318、輔助DC/DC轉換器314及整流器元件308。DC轉換器316與DC/DC轉換器226相同，除非另有敍述。
負載322係電氣連接至DC/DC轉換器316。負載322與負載228相同，除非另有敍述。
LDO穩壓器318係電氣連接至DC/DC轉換器316、整流器元件308及輔助DC/DC轉換器314。LDO穩壓器318係適用於向微控制器320供應電力。
接收器300更包含電氣連接至一微控制器320之一電壓偵測器390。電壓偵測器390在整流器元件308之輸出處偵測經整流電壓Vrect。所偵測經整流電壓信號係接著轉移至微控制器320，微控制器320將經整流電壓信號傳遞至傳送器210。
特別的是，微控制器320係適用於選擇性地修改接收器300之元件之操作。具體而言，微控制器320係適用於修改一同步整流器之操作，例如接收器300之整流器元件308、觸發電路306及輔助DC/DC轉換器314。微控制器320係適用於選擇性地致能及去能同步整流器以使傳送器處可偵測之一參數生效。微控制器320可根據一調變方案選擇性地致能及去能同步整流器以向傳送器傳遞資料。參數變化可根據已知解調變方案來偵測及解調變，用以確定從接收器300向正在將電力轉移至接收器300之一無線電力轉移之一傳送器發送之資料。微控制器320可使用對傳送器已知之一調變方案來進行操作。替代地，微控制器320可使用所述已知通訊方法向傳送器傳遞調變方案。依此作法，微控制器320向一傳送器，例如傳送器210，傳遞經整流電壓信號。
微控制器320接收輸入資料以供傳輸至傳送器。替代地，微控制器320可產生其自有資料以供傳輸至傳送器。舉例而言，微控制器320可包括一計時器。微控制器320可適用於將資料，即計時器資料，從計時器傳送至傳送器。如此，對傳送至傳送器之資料的參考可包括藉由微控制器320接收以供傳輸之資料、及/或藉由微控制器320產生以供傳輸之資料。
在所示布置結構中，微控制器320從偵測經整流電壓
Vrect之電壓偵測器390接收輸入資料。如所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，微控制器320可接收經整流電壓
Vrect作為一直接輸入以供傳遞至一傳送器。替代地或另外，微控制器320可接收經整流電壓之變化。經整流電壓之變化可接著傳遞至傳送器。
微控制器320係適用於基於輸入資料，例如經整流電壓，來控制整流器元件308、觸發電路306及輔助DC/DC轉換器314之操作。具體而言，微控制器320控制同步整流器受致能及去能之時間量，藉此對資料進行編碼以供傳輸。時序可根據一調變方案來控制。
在所示布置結構中，微控制器320包含若干輸出，例如通用輸入/輸出，其控制向閘極驅動器310及觸發電路306提供電力之輔助DC/DC轉換器314、觸發電路306之一比較器，例如比較器電路264，以及閘極驅動器310之操作。所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，微控制器320可僅電氣連接至這些組件中之一者，以便雙態觸變同步整流器之操作。
微控制器320係適用於停用這些元件中之任何一者之操作，導致同步整流器進入一空載狀況。由於一二極體之接面電容與整流器元件308之一E類同步整流器之一主開關並聯，對接收元件302呈現之阻抗相較於同步操作將有所不同。整流器元件308之開關節點處之二極體之工作週期接近於100%。這導致由接收元件302所見、以及因此由向接收器300無線轉移電力之傳送器所見之阻抗急劇變化。傳送器在輸出阻抗方面之這種急劇變化導致傳送器處之波形瞬時變化，其可經解碼以確定從接收器300傳送至傳送器之資料，例如經整流電壓。
儘管已將接收器220、300描述為包括當作同步整流器之電路系統，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，其他組態仍屬於可能。舉例而言，整流器可屬於非同步。特別的是，非同步整流器可包含一二極體整流器。現請參照圖8，例示接收器之另一布置結構的一方塊圖。在此布置結構中，除非另有敍述，接收器包含與圖4所示接收器220相同之元件，且類似元件具有以「1000」遞增之參考符號。
與所述接收器形成對比，在此布置結構中，接收器包含一二極體整流器1253。二極體整流器1253係電氣連接至輸入級1250、接收器DC/DC轉換器1226。電壓偵測器1390在二極體整流器1253之輸出處偵測一經整流電壓。二極體整流器1253對藉由接收器元件1229從傳送器，例如傳送器210，所產生之一場域提取之電力信號進行整流。儘管所示布置結構包括輸入級1250及DC/DC轉換器1226，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，這些元件中之一者或兩者仍可不存在。
儘管未示出，接收器控制器1320仍可在接收器處藉由一電力源供電。舉例而言，接收器可更包含位處二極體整流器1253之輸出處，將經整流信號轉換至一適當範圍以供電給接收器控制器1320之一輔助DC/DC轉換器。輔助DC/DC轉換器可電氣連接至二極體整流器1253及控制器1320。
類似於所述實施例，電壓偵測器1390在二極體整流器1253之輸出處偵測一經整流電壓。接收器控制器1320可採用一微控制器之形式，接收此經整流電壓作為一輸入，並且將該經整流電壓傳遞至傳送器，接收器從該傳送器無線接收電力。
現請參照圖9，一示意圖更詳細地例示圖8之接收器之元件。如圖示，接收器元件1229包含電氣連接至電容器C100、C101之兩個電感性元件1231，例如線圈。電容器C100、C101係接收器共振器電容器。在所示布置結構中，已將接收器元件1229例示為包含兩個元件，可存在更少或更多元件。再者，如所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，接收器元件可包含電氣連接至電感器之電容性元件，例如電極，亦即代替電感性元件及電容器對之電容性電極及電感器對。在此布置結構中，接收器將從一所產生電場提取電力，而不是從一磁場提取電力。
電容器C100、C101係電氣連接至輸入級1250。輸入級1250包含由電容器/電感器C102/L100及電容器/電感器C103/L101對所組成之LC電路。電容器C102、C103係於一中點端子處接地。LC電路為電磁相容性(EMC)對來自接收器元件1229之高頻分量進行濾波，同時允許接收器之操作頻率下之主電力信號通過。因此，LC電路形成一單級LC濾波器。輸入級1250更包含電容器C104、C105以阻擋低頻分量。
雖然這裡所示係一單級LC濾波器，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，輸入級1250仍可包含任何其他拓樸結構，其包括一雙阻抗逆變器、一單阻抗逆變器、或任何其他濾波器/匹配網路。如所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，電容器C104及C105屬於任選，並且可以或可不予以包括在內。另外，如所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，可不包括作為整體之輸入級1250。
輸入級1250係電氣連接至二極體整流器1253，二極體整流器1253包括構成一全橋二極體整流器之二極體D100、D101、D102及D103。全橋二極體整流器係電氣連接至電容器C106至C111。電容器C106至C111提供輸出電壓濾波及修勻。二極體整流器1253將其輸入處之交流(AC)信號轉換成其輸出處之一直流(DC)信號。
儘管圖9中未示出，二極體整流器1253之輸出仍係電氣連接至DC/DC轉換器1226。再者，電壓偵測器1390在二極體整流器1253之輸出處偵測經整流電壓。
由於二極體整流器1253屬於非同步，沒有同步整流器進行雙態觸變以傳遞經整流電壓。反而，在此布置結構中，所示接收器與一傳送器之間的傳遞係藉由以下任一方式來進行：在二極體整流器1253之輸出處雙態觸變一電阻器、或在二極體整流器1253之輸入處雙態觸變一電容器以將資料調變到主電力信號上。此雙態觸變係藉由控制連接至電阻器或電容器之一MOSFET來進行。
在所示布置結構中，一電容器係予以在二極體整流器1253之輸入處雙態觸變。此輸入連接係藉由圖9中之箭頭Rx2TxIB例示。請參照圖10，例示形成接收器之部份的一雙態觸變電路的一電路圖。如圖10所示，一電容器C502係連接於二極體整流器1253之輸入處。電阻器R500係經由節點Rx2TxIB直接連接至二極體整流器1253之輸入。在所示布置結構中，電阻器R500係一0歐姆跳線，但其亦可以是某非零電阻值。如所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，可省略電阻器R500。如果不包括電阻器R500，則電容器C502將直接連接至二極體整流器1253之輸入。
圖10所示之IBSW_Control節點係電氣連接至接收器控制器1320。控制器1320控制一MOSFET Q500之操作。接收器控制器1320係經由電阻器R501連接至MOSFET Q500。儘管MOSFET Q500係例示為包括連接於接腳3與4、8之間的二極體D501、D502，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，仍可省略這些二極體D501、D502。在所示布置結構中，電阻器R501係一0歐姆跳線，但其亦可以是某非零電阻值。如所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，可省略電阻器R501。
在使用中，接收器控制器1320控制MOSFET Q500之操作以選擇性地為電氣連接至二極體整流器1253之一輸入的電容器C502充電，以將資料調變到主電力信號上。接收器控制器1320調變主電力信號，用來對所偵測經整流電壓進行編碼以供與傳送器進行傳遞。
儘管接收器已在圖8至10中描述並例示為以某一方式傳遞經整流電壓，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，其他組態仍屬於可能。舉例而言，接收器控制器1320可包含一通訊模組，該通訊模組經由包括藍牙、Wi-Fi之一通訊協定、或任何其他適合的通訊協定向傳送器傳遞經整流電壓。
如所述，接收器300向一傳送器，例如傳送器210，傳遞資料，例如經整流電壓。傳送器接收所傳遞資料，並且控制DC/DC轉換器214之輸出電壓。現請參照圖11，根據本揭露之一態樣例示傳送器330之一實施例。傳送器330係適於與所述接收器300配合使用。
傳送器330包含電力供應器332、DC/DC轉換器334、包含逆變器338及輸出級340之電路系統336、以及傳送器元件342。電力供應器332係電氣連接至DC/DC轉換器334。電力供應器332係適用於向DC/DC轉換器334供應一電力信號。電力供應器332係適用於向DC/DC轉換器334供應一DC電力信號。
DC/DC轉換器334，即主傳送器DC/DC轉換器，係電氣連接至電力供應器332及電路系統336。具體而言，DC/DC轉換器334係電氣連接至電路系統336之逆變器338。DC/DC轉換器334係適用於將從電力供應器332接收之一電力信號轉換成一所欲電壓位準。
電路系統336係電氣連接至傳送器元件342及DC/DC轉換器334。具體而言，逆變器338係電氣連接至DC/DC轉換器334，並且輸出級340係電氣連接至傳送器元件342。逆變器338亦電氣連接至輸出級340。逆變器338係適用於將來自DC/DC轉換器334之經轉換DC電力信號轉換成一交流(AC)信號。逆變器338可包含一高頻電力逆變器。輸出級340係適用於將逆變器338之輸出阻抗匹配至介於傳送器元件342與一對應接收元件，例如接收元件229、302、1229，之間的無線電力鏈路之最佳阻抗。輸出級340係另外或替代地適用於對逆變器338之高頻諧波分量進行濾波。輸出級係另外或替代地適用於在無線鏈路之連接點處建立一準電流源行為。
傳送器元件342係電氣連接至電路系統336。具體而言，傳送器元件342係電氣連接至輸出級340。傳送器元件342包含一或多個電感性元件，即電感器。該等電感性元件可包含一或多個線圈。該等線圈可包括諸如申請人之美國專利申請案第17/193539號中所述之增幅器及/或屏蔽線圈，其相關部分係以參考方式併入本文中。
在另一布置結構中，傳送器元件342包含一或多個電容性元件，例如電容性電極。該等電容性電極可以是橫向隔開、細長電極；然而，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，其他組態屬於可能，包括、但不限於同心、共面、圓形、橢圓形、碟片等電極。其他適合的電極組態係在申請人之美國專利第9979206B2號中作說明，其相關部分係以參考方式併入本文中。如所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，傳送器元件342可包含一電感性與電容性元件組合。
傳送器元件342可大致與接收器元件對應，例如等同於接收器元件，例如接收器元件229、302、1229，用以允許從傳送器330至接收器，例如接收器220、300，之無線電力轉移。
根據本揭露之一態樣，電路系統336更包含LDO穩壓器344、微控制器346、及偵測器348。LDO穩壓器344係電氣連接至DC/DC轉換器334、逆變器338及微控制器346。LDO穩壓器344係適用於向微控制器346供應電力。
微控制器346係電氣連接至LDO穩壓器344及偵測器348。微控制器346係適用於基於由偵測器348偵測之一參數變化對藉由一接收器傳送至傳送器330之資料進行解碼。微控制器346亦電氣連接至DC/DC轉換器334。微控制器346係適用於基於經解碼資料來控制DC/DC轉換器334之輸出電壓。因為資料對應於所偵測經整流電壓，微控制器346基於接收器300處，具體而言，接收器300之整流器元件308之輸出處，之所傳遞(所偵測)經整流電壓來控制DC/DC轉換器334之輸出電壓。
控制DC/DC轉換器334之輸出電壓會控制送至逆變器338之輸入電壓。控制送至逆變器338之輸入電壓可更改由傳送器342元件所產生之場域。如所述，對介質332之變更可負面影響傳送器330與接收器300之間的平均電力轉移效率。這些變更經由接收器300處傳遞至傳送器330之經整流電壓屬於可觀測。傳送器330控制逆變器338輸入電壓以更改所產生場域之強度，藉此提升對接收器300之平均電力轉移效率。
偵測器348係電氣連接至輸出級340、或DC/DC轉換器334及逆變器338。偵測器係適用於在傳送器330處偵測一參數之一變化，如將作說明者。
DC/DC轉換器334之輸出電壓可基於經整流電壓從一第一電壓位準變更至一第二電壓。控制器320可於一時段經由電壓偵測器390監測經整流電壓
Vrect。如果經整流電壓
Vrect在一夠短時間內變化夠顯著，則控制器320藉由改變如所述之同步操作向傳送器330傳遞新經整流電壓
Vrect，以將輸出電壓變更至第二位準。舉例而言，如果經整流電壓
Vrect在1秒內下降4 V，則接收器346可做出增大DC/DC轉換器334輸出電壓(逆變器338輸入電壓)之一決策。如果經整流電壓
Vrect在一類似時間框內上升一類似量，則控制器346可做出控制DC/DC轉換器334使其輸出電壓(逆變器338輸入電壓)降低之一決策。
由控制器346做出之該決策係基於逆變器338輸入電壓(DC/DC轉換器334之輸出電壓)與經整流電壓之關係。如果經整流電壓高於預期，則可指出接收器300比預期更靠近於傳送器330，亦即分離距離已減小，介質232已縮減厚度或寬度。替代地，如果經整流電壓低於預期，則可指出接收器330離傳送器310比預期更遠。預期之經整流電壓可以是接收器220進行操作處之經整流電壓。經整流電壓由於介質中諸如組成等有別於距離之變化而可高於預期。舉例而言，如果系統200正在透過包含玻璃之一介質進行操作，但接著移動以透過包含木材之一介質進行操作，則經整流電壓可降低。
一旦控制器346在接收器處從控制器320接收經整流電壓(經由所述同步操作雙態觸變進行接收)，控制器346便可啟始一最佳化序列。在該序列中，逆變器338輸入電壓(DC/DC轉換器334輸出電壓)係基於所接收經整流電壓而增大。舉例而言，初始輸入電壓可以是10 V。此電壓係用於在傳送器元件342處產生一場域。與從所產生場域提取之電力有關之接收器300處之經整流電壓係傳遞至傳送器330。控制器346接著做出是要增大還是減小輸入電壓之一決策。如果經整流電壓Vrect處於一可接受範圍內(經由實驗測定)，此決策可以是轉至一更高逆變器338輸入電壓，或者如果經整流電壓Vrect太高或太低，則此決策可以是將無線電力轉移系統關閉/重啟最佳化。將該系統關閉可意味著將輸入電壓降至0 V，使得無場域產生。
如果經整流電壓
Vrect太高，則接收器300可太靠近於傳送器330。整流器元件308之輸出處之一高經整流電壓
Vrect可損壞接收器300處之電氣組件，例如二極體。因此，輸入電壓將必須保持低以防止損壞，這可負面影響接收器300處之開關節點調諧。
如果經整流電壓
Vrect太低，則接收器300可離傳送器330太遠。在此例中，可提取來為接收器300之負載332供電之電力不足夠，或者進入接收器300之整流器元件的電流可太高(因為電壓低)，這可導致接收器300處加熱過度或電力轉移不穩定。
微控制器346及偵測器348應參照圖12更詳細作說明。圖12中更詳細地例示傳送器330之一實施例之一部分。在所示布置結構中，LDO穩壓器344係由DC/DC轉換器334供電，並且供電給微控制器346。微控制器346從偵測器348接收一信號。偵測器348輸出一邏輯階信號，即諸邏輯階，微控制器346將其解碼成藉由一接收器向傳送器330傳送之資料。
儘管已將LDO穩壓器344描述為藉由DC/DC轉換器334供電，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，其他組態仍屬於可能。舉例而言，LDO穩壓器344可連接至一電力源，例如市電供應器，其供電給DC/DC轉換器334。替代地，LDO穩壓器344可藉由連接至電力源之一輔助DC/DC轉換器來供電。
在所示布置結構中，偵測器348偵測一電壓波形，亦即偵測器348係一電壓偵測器。偵測器348基於兩個節點處之電壓變化來偵測一電壓波形，例如輸出級340之一中間點處之
V1、及輸出級340之一輸出處之
Vres-tx。儘管偵測器348係描述為基於兩個節點處之電壓變化來偵測一電壓波形，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，偵測器348仍可僅連接至單一節點。舉例而言，偵測器348可基於輸出級340之輸出處之電壓
Vres-tx之變化來偵測一電壓波形。
在所示布置結構中，逆變器338包含電容器350、電感器352、閘極驅動器354、時脈產生器356、主開關358、二極體360、電容器362、電容器364、及電感器366。具有電容值
C3之電容器350係採用並聯方式連接至DC/DC轉換器334，並且與具有電感
LZVS-t之電感器352及指為
Q1-t之主開關358的串聯組合並聯。在所示布置結構中，主開關358包含一n型MOSFET。儘管已例示一n型MOSFET，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，仍可使用其他FET及切換裝置。
主開關358係電氣連接至閘極驅動器354，閘極驅動器354係電氣連接至時脈產生器356。閘極驅動器354驅動逆變器338之主開關358。時脈產生器356係電氣連接至閘極驅動器354。時脈產生器356包含一振盪器。所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，時脈產生器356可包含任何信號產生器。
時脈產生器356被組配用以產生一時脈信號以控制連接至主開關358之閘極驅動器354，用來將來自電力源332 (經由DC/DC轉換器334)之經輸入電力信號逆變為一RF或AC信號。
逆變器338更包含採用並聯方式電氣連接至主開關358之指為
D1-t之一二極體360、及採用並聯方式電氣連接至二極體360之具有一電容
CZVS-t之電容器362。電容器362係電氣連接至具有一電容
CZVS-t2之電容器364，其採用串聯方式電氣連接至具有電感
Lf-t+La-t之電感器366。主開關358、二極體360及電容器362係於電感器352與電容器364之間採用並聯方式連接。
在所示布置結構中，輸出級340包含採用串聯方式電氣連接至具有電感
L1-tx之電感器372的具有電感
L1-tx之電感器370，且具有電容
C1-tx之電容器374係電氣連接於電感器370、372之共享節點與回波之間。
如所述，偵測器348基於兩個節點中之至少一者處之電壓變化來偵測一電壓波形，例如輸出級340之一中間點處之
V1、及輸出級340之一輸出處之
Vres-tx。偵測器348輸出一邏輯階信號，即諸邏輯階，微控制器346將其解碼成藉由一接收器向傳送器330傳送之資料，例如接收器300之整流器元件308之輸出處之經整流電壓。
偵測器348係電氣連接至傳送器DC/DC轉換器334。具體而言，偵測器348係適用於基於經解碼資料，例如經整流電壓，向DC/DC轉換器334輸出一控制信號，用以控制DC/DC轉換器334之輸出電壓。控制DC/DC轉換器334之輸出電壓會經由逆變器338控制由傳送器330之傳送器元件342所產生之場域之強度。
現請參照圖13，更詳細地例示偵測器348。偵測器348解調變在傳送器處偵測之電壓波形。換句話說，偵測器348包含一電壓解調變器。偵測器348包含比例調整電路380、峰值偵測器382、濾波器384、以及信號調節器及比較器386。
在操作中，比例調整電路380接收經偵測波形，例如
V1及
Vres-tx。比例調整電路380減小經偵測波形之一振幅，以便更加輕易處理波形。幅度已降波形係接著饋送至將該等信號轉換成一DC電壓之峰值偵測器382。當由於同步整流器之接收器雙態觸變操作而導致輸入至峰值偵測器382之RF信號發生一突然變化時，從峰值偵測器382輸出之信號成比例變化。濾波器384，即輸入濾波器級，對此輸出進行濾波。舉例而言，濾波器384對此變化進行濾波，同時阻擋不需要的信號分量，諸如高頻雜訊及DC偏移。經濾波信號接著通過信號調節器及比較器386。信號調節器及比較器386進行放大，然後將經放大信號與一參考位準作比較。信號調節器及比較器386可包含一比較器。每當RF輸入電壓信號中發生足夠大之調變時，信號調節器及比較器386便輸出一邏輯階信號。
接著向微控制器346提供輸出之邏輯階信號以供解碼。微控制器346確定經調變脈衝之間的時間，以對代表從一接收器傳送至傳送器330之資料的一二進位序列中之邏輯階信號進行解碼/解調變。
這類似於在接收微控制器320處進行之過程，接收微控制器320接收或產生資料以供傳輸至傳送器，例如傳送器330。類似於傳送微控制器346，接收微控制器320將要傳送之資料編碼成同步整流器之同步及非同步操作之一時間序列，這在傳送器處偵測之波形中導致變化。
現請參照圖14，例示在一接收器，例如接收器300，與一傳送器，例如傳送器330，之間透過一介質，例如介質332，進行無線電力轉移之一方法400的一流程圖。方法400包含經由接收器200、300之電壓偵測器390在接收器200、300之整流器元件254、308之一輸出處偵測402經整流電壓。偵測402可直接在接收器200、300處藉由微控制器320進行。
方法400更包含經由控制器320將所偵測經整流電壓傳遞404至一傳送器，例如傳送器210、330。控制器320可使用習知通訊協定，例如Wi-Fi、藍牙，來傳遞經整流電壓。
替代地，控制器320可藉由採用所述方式雙態觸變整流器元件308之同步操作來傳遞經整流電壓。再者，控制器320可藉由控制一MOSFET來雙態觸變二極體整流器1253之輸出處之一電阻器、或雙態觸變二極體整流器1253之輸入處之一電容器來進行傳遞，用以將資料調變到主電力信號上，如所述。
在此例中，方法400可更包含將所偵測經整流電壓編碼成一時間序列，以供修改一同步整流器之操作。方法400可更包含修改操作，該修改操作可包含選擇性地啟用及/或停用閘極驅動器310、觸發電路306及/或輔助DC/DC轉換器314之操作。同步整流器之組件之此類選擇性雙態觸變係根據要傳送之已編碼經整流電壓來進行，使得在傳送器330處所產生之參數變化指出要從接收器300傳遞至傳送器330之經整流電壓。
方法400更包含基於同步整流器之操作之一修改來偵測406傳送器330處之一參數變化。如所述，偵測器348基於同步整流器之操作之修改來偵測傳送器330處之電壓波形。
方法400更包含基於參數變化，即經偵測參數變化，來確定408從接收器300傳遞至傳送器330之資料，例如經整流電壓。如所述，偵測器348處理經偵測波形，並且將經處理波形與位準作比較以產生一邏輯階信號，該邏輯階信號係解碼成從接收器300傳送至傳送器330之資料。
此一傳遞資料方法可比現有方法更有效率，同時允許更高之資料轉移率。再者，此一方法可藉由選擇性地雙態觸變同步整流器之操作，來與包含一同步整流器之一接收器配合操作，以將資料傳遞至一傳送器，該接收器正從該傳送器提取電力。
該方法可更包含經由傳送器330之控制器346，基於所偵測經整流電壓來控制410電氣連接傳送器330之逆變器338的一DC/DC轉換器334之一輸出電壓。藉由控制輸出電壓，經由經整流電壓之變化屬於可觀測之介質之變化可藉由控制輸出電壓來考量，以提升傳送器330與接收器300之間的平均電力轉移效率。
該方法可更包含經由傳送器之一傳送共振器，即傳送器210、330之傳送器元件224、342，產生412用於透過一介質向接收器220、300無線轉移電力之一場域。該場域之強度係基於轉換器214、334之輸出電壓(逆變器216、338之輸入電壓)。
接收器300及傳送器330之一實驗性設置係經測試以評量效能。為了模擬傳送器330與接收器300之間一固定耦合無線鏈路之存在性，一等效T網路係在實驗性設置中用於連接傳送器330及接收器300。為了在同步與非同步操作之間雙態觸變接收器300，一函數產生器係用於致能/去能接收器300之輔助DC/DC轉換器314，輔助DC/DC轉換器314供電給同步整流器之閘極驅動器310。所有測試全都於接收器300處在空載下實行。接收器300及傳送器330之操作可於接收器300處在加載條件下進行。實驗性設置主要使用磁場耦合將電力從傳送器330轉移至接收器300。再者，實驗性設置具有一13.56 MHz操作頻率。
當同步整流器在同步與非同步操作之間進行調變時，測量傳送器RF電壓V1以及傳送器電流Iin。此測試之結果如圖15至19所示。
圖15係傳送器330之電壓及電流波形的一曲線圖。圖15例示這些電壓及電流波形在接收器300係以一1700 Hz頻調變時之響應。如圖示，電壓波形範圍自+18 V至-18 V，且峰值處於+18 V及-18 V，以及波谷處於+6 V及-6 V。電流波形範圍自幾乎1000 mA至大約112 mA至117 mA之一穩態。
圖16係針對電壓波形之一例示性週期，傳送器330之電壓上升時間的一曲線圖。如圖16所示，在1.777 µs之上升時間內，波形呈現2.612 V電壓之一急遽增大。
圖17係針對電壓波形之一例示性週期，傳送器330之電壓下降時間的一曲線圖。如圖17所示，在2.228 µs之下降時間內，波形呈現4.939 V電壓之一急遽減小。
圖18對於電流波形之一例示性週期，係傳送器330之電流上升時間的一曲線圖。如圖18所示，在31.247 µs之上升時間內，波形呈現548.984 mA電流之一增大。
圖19對於電流波形之一例示性週期，係傳送器330之電流下降時間的一曲線圖。如圖19所示，在46.633 µs之下降時間內，波形呈現612.376 mA電流之一急遽減小。
這些曲線圖例示電壓及電流波形之變化基於同步整流器之操作變化屬於可偵測，以便將資料從接收器傳遞至傳送器。
儘管說明一特定傳送器330，所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，其他組態仍屬於可能。現請參照圖20，例示一傳送器之一部分之另一實施例。在這項實施例中，傳送器包含傳送器330之相似組件，且等同元件具有以100遞增之參考符號。LDO穩壓器444係藉由DC/DC轉換器434供電，並且供電給控制器446。控制器446從偵測器448接收一信號。偵測器448輸出一邏輯階信號，即諸邏輯階，控制器446將其解碼成藉由一接收器向傳送器傳送之資料。
在所示布置結構中，偵測器448偵測一或多個電流波形，亦即偵測器448係一電流偵測器。偵測器448基於單一節點處之電流變化來偵測一電流波形，例如，DC/DC轉換器434之一輸出處之
Iin。
由於傳送器之輸入DC電流根據所見阻抗而變化，此信號，即
Iin，可替代地或另外當作來源用於一偵測器448，例如電流解調變器，其對經偵測DC電流進行濾波，並且產生邏輯階訊息以反映傳送器之DC電流位準之變化。此信號係接著轉移至控制器446，例如微控制器。控制器446接著基於接收器之所解碼經整流電壓來控制傳送器之DC/DC轉換器434之輸出電壓。
現請參照圖21，更詳細地例示偵測器448，即電流偵測器。偵測器448解調變在傳送器處偵測之電流波形，如將作說明者者。換句話說，偵測器448包含一電流解調變器。偵測器448包含電流感測電路480、濾波器482、以及信號調節器及比較器484。
在操作中，電流感測電路480偵測電流信號，例如輸入電流
Iin。電流感測電路480另外將所感測電流比例調整至一更小振幅。電流感測電路480另外將所感測電流，例如經比例調整所感測電流，轉換成與所感測電流成比例之一電壓信號。濾波器428，即輸入濾波器級，對此輸出，即經轉換電壓，進行濾波。舉例而言，濾波器428使經調變信號通過，同時阻擋不需要的信號分量，諸如高頻雜訊及DC偏移。經濾波信號接著通過信號調節器及比較器484。信號調節器及比較器484進行放大，然後將經放大信號與一參考位準作比較。信號調節器及比較器484可包含一比較器。每當輸入電流
Iin信號中發生足夠大之調變時，信號調節器及比較器484便輸出一邏輯階信號。
接著向控制器446提供輸出之邏輯階信號以供解碼。控制器446確定經調變脈衝之間的時間，以對代表從一接收器傳送至傳送器之資料的一二進位序列中之邏輯階信號進行解碼。該資料係在接收器處偵測之經整流電壓，其用於控制DC/DC轉換器434之操作。
應瞭解的是，所提供之實例僅係本揭露之實例，並且可對其施作各種修改。
100,200:無線電力轉移系統
110,210,330:傳送器
112:電力源
116,222,342:傳送器元件
120,220,300:接收器
124,229,302,1229:接收器元件
128,228,322:負載
212,332:電力供應器
214,226,316,334:DC/DC轉換器
216,224,336:電路系統
230:無線鏈路
232:介質
250,304,1250:輸入級
252,306:觸發電路
254,308:整流器元件
256,310,354:閘極驅動器
258,314:輔助DC/DC轉換器
260:n型MOSFET
262:延遲線
264:比較器電路
280:比較器
282,284,286,288:電阻器
290:DC阻隔電容器
312:FET
318,344,444:LDO穩壓器
320,346:微控制器
338:逆變器
340:輸出級
348,448:偵測器
350,362,364,374:電容器
352,366,370,372:電感器
356:時脈產生器
358:主開關
360:二極體
380:比例調整電路
382:峰值偵測器
384,482:濾波器
386,484:信號調節器及比較器
390,1390:電壓偵測器
400:方法
402,406:偵測
404:傳遞
408:確定
410:控制
412:產生
446:控制器
480:電流感測電路
1226:接收器DC/DC轉換器
1231:電感性元件
1253:二極體整流器
1320:接收器控制器
本揭露之這些及其他態樣現將僅以舉例方式參照附圖作說明，其中：
圖1係一無線電力轉移系統的一方塊圖；
圖2係一無線電力轉移系統的另一方塊圖；
圖3係藉由一介質分開之圖2之無線電力轉移系統之一傳送器及接收器的一方塊圖；
圖4係圖2之無線電力轉移系統之接收器的一方塊圖；
圖5係圖2之接收器之電路系統之一部分的一方塊圖；
圖6係圖2之接收器之電路系統之一部分的一示意圖；
圖7根據本揭露之一態樣，係一無線電力轉移系統之一接收器的一方塊圖；
圖8根據本揭露之一態樣，係一無線電力轉移系統之一接收器的一方塊圖；
圖9係圖8之接收器之一部分的一示意圖；
圖10係圖8之接收器之再一部分的一示意圖；
圖11根據本揭露之一態樣，係一無線電力轉移系統之一傳送器的一方塊圖；
圖12係圖11之傳送器之一部分的一示意圖；
圖13係圖11之傳送器之一偵測器的一方塊圖；
圖14根據本揭露之一態樣，係透過一介質進行無線電力轉移之一方法的一流程圖；
圖15根據本揭露之一態樣，係一傳送器之電壓及電流波形的一曲線圖；
圖16根據本揭露之一態樣，係一傳送器之電壓上升時間的一曲線圖；
圖17根據本揭露之一態樣，係一傳送器之電壓下降時間的一曲線圖；
圖18根據本揭露之一態樣，係一傳送器之電流上升時間的一曲線圖；
圖19根據本揭露之一態樣，係一傳送器之電流下降時間的一曲線圖；
圖20根據本揭露之一態樣，係一傳送器之一部分的一示意圖；以及
圖21係圖20之傳送器之一電流解調變器的一方塊圖。
400:方法
402,406:偵測
404:傳遞
408:確定
410:控制
412:產生
Claims (27)
- 一種透過一介質進行無線電力轉移之方法，該方法包含： 基於一經偵測參數來控制一無線電力轉移系統之一傳送器之一逆變器之一輸入電壓；以及 經由該傳送器之一傳送共振器，該傳送共振器係電氣連接至該逆變器，產生用於透過一介質向該無線電力轉移系統之一接收器無線轉移電力之一場域。
- 如請求項1之方法，其更包含： 在該無線電力轉移系統之該傳送器及/或該接收器處偵測該參數。
- 如請求項2之方法，其中該參數包含該無線電力轉移系統之該接收器處之經整流電壓。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中控制一逆變器之一輸入電壓包含： 控制電氣連接至該逆變器的一轉換器之一輸出電壓。
- 如請求項1至4中任一項之方法，其更包含： 將該經偵測參數傳遞至該傳送器。
- 如請求項5之方法，其中該傳遞包含： 將該經偵測參數從該接收器傳遞至該傳送器。
- 如請求項1至6中任一項之方法，其更包含： 於一段時間監測該參數。
- 如請求項7之方法，其中控制一逆變器之一輸入電壓包含： 基於該經監測參數於一段時間之一變化來控制一逆變器之一輸入電壓。
- 如請求項1至8中任一項之方法，其中該介質包含一窗戶、一玻璃、一建築結構、混凝土或木材。
- 一種透過一介質進行無線電力轉移之方法，該方法包含： 經由一逆變器以經由一逆變器之一輸入電壓供電給一無線電力轉移系統之一傳送器之一傳送共振器，以產生用於透過一介質向該無線電力轉移系統之一接收器無線轉移電力之一場域；以及 基於一經偵測參數來最佳化該逆變器之該輸入電壓。
- 如請求項10之方法，其中最佳化該輸入電壓包含基於該經偵測參數將該輸入電壓從一第一電壓位準調整至一第二電壓位準。
- 如請求項10或11之方法，其中調整該輸入電壓包含在複數個電壓位準之間連續調整該輸入電壓。
- 如請求項10至12中任一項之方法，其更包含： 在該無線電力轉移系統之該傳送器及/或該接收器處偵測該參數。
- 如請求項10至13中任一項之方法，其中該參數包含該無線電力轉移系統之該接收器處之經整流電壓。
- 如請求項14之方法，其更包含： 將該經整流電壓從該接收器傳遞至該傳送器。
- 一種控制器，其被組配用以控制一無線電力轉移系統之一傳送器之一逆變器、該傳送器之一轉換器、該傳送器以及該無線電力轉移系統之一接收器中之至少一者以進行如請求項1至15中任一項之方法。
- 一種傳送器，其係一無線電力轉移系統之該傳送器，該傳送器用於透過一介質向該無線電力轉移系統之一接收器無線轉移電力，該傳送器包含： 一傳送共振器，其用於透過一介質向該無線電力轉移系統之一接收器無線轉移電力； 一逆變器，其係電氣連接至該傳送共振器；以及 一控制器，其用於基於一經偵測參數來控制該逆變器之一輸入電壓。
- 如請求項17之傳送器，其更包含： 一感測器，其用於偵測該傳送器及/或接收器處之該參數。
- 如請求項17或18之傳送器，其中該參數包含該無線電力轉移系統之該接收器處之經整流電壓。
- 如請求項17至19中任一項之傳送器，其更包含： 一通訊模組，其用於從該無線電力轉移系統之一接收器接收該參數。
- 一種無線電力轉移系統，其包含： 一傳送器，其包含用於透過一介質向該無線電力轉移系統之一接收器無線轉移電力之一傳送共振器，以及電氣連接至該傳送共振器之一逆變器； 一接收器，其包含用於經由電場及/或磁場耦合從該傳送器無線提取電力之一接收器共振器；以及 一控制器，其用於基於一經偵測參數來控制該逆變器之一輸入電壓。
- 如請求項21之系統，其更包含： 一感測器，其用於偵測該傳送器及/或接收器處之該參數。
- 如請求項21或22之系統，其中該參數包含該無線電力轉移系統之該接收器處之經整流電壓。
- 如請求項21至23中任一項之系統，其中該接收器更包含： 一通訊模組，其用於將該參數從該接收器傳遞至該傳送器。
- 如請求項21至24中任一項之系統，其中該傳送器更包含： 一通訊模組，其用於從該接收器接收該參數。
- 如請求項21至25中任一項之系統，其中該傳送器更包含： 一轉換器，其係電氣連接至該逆變器。
- 如請求項26之系統，其中該控制器係用於基於該經偵測參數來控制該轉換器之一輸出電壓。
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