本發(fā)明涉及一種諧振式無線電源接收電路，特別是指一種包含開關(guān)控制整流電路的諧振式無線電源接收電路。本發(fā)明也涉及控制諧振式無線電源接收電路的控制電路與無線電源轉(zhuǎn)換方法。

背景技術(shù)：

請參閱圖1的現(xiàn)有技術(shù)，圖中顯示一種常見的諧振式無線電源接收電路(諧振式無線電源接收電路1)，其中諧振式無線電源接收電路包含諧振電路31，橋式整流電路33，直流直流轉(zhuǎn)換電路34，以及負載35。

圖1中，諧振式無線電源發(fā)送電路(未示出)將無線電源40發(fā)送至無線場(wireless field)中(例如但不限于磁場，電場，電磁場)，諧振式無線電源接收電路1在無線場中通過諧振電路31在諧振作用之下，以例如但不限于耦合、感應(yīng)或捕捉的方式來接收無線場中的無線電源40，而于諧振電路31的輸出端產(chǎn)生一諧振輸出電壓VAC，整流電路33將諧振輸出電壓VAC整流而產(chǎn)生一整流輸出電壓VRECT，再由直流直流轉(zhuǎn)換電路34轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生VOUT，以驅(qū)動負載35，達成無線電源傳輸。

圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)，其缺點在于，其整流輸出電壓VRECT可能會過低或是過高，此外，也因為整流輸出電壓VRECT無法確定，故需要額外的調(diào)節(jié)電路如直流直流轉(zhuǎn)換電路34以產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓。

圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)是采用諧振的原理，因此：諧振式無線電源發(fā)送電路送出的諧振頻率偏移原設(shè)定的諧振頻率，或接收端耦合位置、角度或距離不同，或是多個諧振式無線電源接收電路同時耦合接收功率等等情形之下，可能會發(fā)生偏離諧振(off resonance)。偏離諧振若未做修正或控制，會導(dǎo)致功率耗損，或是接收電壓過低(例如諧振輸出電壓VAC與整流輸出電壓VRECT)，造成后級電路無法正常工作(例如直流直流轉(zhuǎn)換電路34以及負載35)；再者，由于無線電源傳輸?shù)膽?yīng)用愈來愈廣泛，在某些場合中，諧振式無線電源接收電路1亦可能接收到其他非對應(yīng)的諧振式無線電源系統(tǒng)所送出的無線功率，例如但不限于其他不同種類的諧振式無線電源系統(tǒng)，或是其他無線通信系統(tǒng)等的發(fā)送電路所送出的無線功率(例如但不限于NFC,Near Field Communication近場通訊)，在這些未預(yù)期的情況下，諧振式無線電源接收電路1感應(yīng)接收進來的電壓有可能太高(例如諧振輸出電壓VAC與整流輸出電壓VRECT)，而任何原因?qū)е碌碾妷哼^高，都可能造成諧振式無線電源接收電路1的內(nèi)部電路或負載(例如直流直流轉(zhuǎn)換電路34以及負載35)損壞。

請參閱圖2，圖中顯示整流電路的一種現(xiàn)有技術(shù)，橋式二倍壓電路(美國專利US4268899,Bridge-Doubler Rectifier)，當(dāng)CR5不導(dǎo)通時，橋式二倍壓電路工作在一倍電壓模式，當(dāng)CR5導(dǎo)通時，橋式二倍壓電路工作在二倍電壓模式；此現(xiàn)有技術(shù)的缺點在于，第一、需要使用兩個輸出電容并且串聯(lián)在一起，等效輸出電容量會下降為其單一電容量的一半；第二、CR5必須是雙向控制開關(guān)；第三、其電壓調(diào)整的倍率選項僅有兩種，但如前述，諧振式無線電源接收電路以諧振方式接收到的功率數(shù)值并不確定，若以此現(xiàn)有技術(shù)作為諧振式無線電源接收電路的整流電路，有可能在某些情況下，整流電路的輸出電壓1倍則過低、2倍則過高，導(dǎo)致耦接其后的后級電路無法正常工作或是損壞。

請參閱圖3，圖中顯示一種具有過高電壓保護電路的諧振式接收電路的現(xiàn)有技術(shù)，此現(xiàn)有技術(shù)利用開關(guān)220串聯(lián)于整流器及諧振器之間，在偵測到電壓過高時，使開關(guān)220不導(dǎo)通，以達到過高電壓保護的目的，此現(xiàn)有技術(shù)的缺點在于，開關(guān)220必須要有較高的額定電壓去承受諧振器內(nèi)所儲存的能量。

本發(fā)明相較于圖1的現(xiàn)有技術(shù)，具有回授控制的整流電路輸出，可避免整流電路的輸出電壓過低或過高的問題，此外本發(fā)明亦可具有穩(wěn)定的整流輸出電壓或整流輸出電流，因此無需直流直流轉(zhuǎn)換電路，可節(jié)省大量電路成本。

本發(fā)明相較于圖2的現(xiàn)有技術(shù)，具有連續(xù)可調(diào)整的整流電路輸出，可避免整流電路的輸出電壓過高或過低的問題，此外，電路亦可使用電壓與電流額定值相對較低以及數(shù)量較少的元件，相較于此現(xiàn)有技術(shù)而言，可降低制造成本。

本發(fā)明相較于圖3的現(xiàn)有技術(shù)，可使用電壓與電流額定值相對較低的元件，且與整流電路原有的整流元件共享，即可達到過高電壓保護的功能，因此相較于此現(xiàn)有技術(shù)而言，可降低制造成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種諧振式無線電源接收電路及控制電路與無線電源轉(zhuǎn)換方法，可避免整流電路的輸出電壓過高或過低的問題，此外，還可降低制造成本。

為達上述目的，就其中一個觀點言，本發(fā)明提供了一種諧振式無線電源接收電路，該諧振式無線電源接收電路包含：一諧振電路，包括一接收線圈，該諧振電路接收一無線電源且于其一諧振輸出正端與其一諧振輸出負端之間產(chǎn)生一交流諧振訊號，該交流諧振訊號包括一交流諧振電壓，其中該交流諧振電壓具有一振幅；一開關(guān)控制整流電路，用以將該交流諧振訊號，轉(zhuǎn)換為一整流輸出訊號于其一整流輸出端點及其一接地點之間，其中該整流輸出訊號具有一整流輸出電壓及一整流輸出電流，該開關(guān)控制整流電路包括一多模式開關(guān)組，其包含至少一多模式開關(guān)(Multi-mode Switch)；以及一回授控制電路，用以根據(jù)相關(guān)于該整流輸出電壓的一電壓回授訊號及/或相關(guān)于該整流輸出電流的一電流回授訊號，而產(chǎn)生一多模式開關(guān)控制訊號，用以控制該多模式開關(guān)組，使其至少操作于一諧振短路操作，以限制該整流輸出電壓的位準(zhǔn)使其不大于一整流輸出電壓閾值，及/或限制該整流輸出電流的位準(zhǔn)使其不大于一整流輸出電流閾值，及/或調(diào)節(jié)該整流輸出電壓的位準(zhǔn)對應(yīng)于一輸出電壓參考訊號，及/或調(diào)節(jié)該整流輸出電流的位準(zhǔn)對應(yīng)于一輸出電流參考訊號；其中于該諧振短路操作時，該多模式開關(guān)組使得該諧振輸出正端與諧振輸出負端互相短路導(dǎo)通。

在一較佳實施例中，該多模式開關(guān)組包括一第一多模式開關(guān)和一第二多模式開關(guān)，該開關(guān)控制整流電路為一橋式整流電路，該橋式整流電路包含第一整流元件、第二整流元件以及該多模式開關(guān)組，其中該第一整流元件、第二整流元件、該第一多模式開關(guān)以及該第二多模式開關(guān)分別具有電流流入端與電流流出端，該橋式整流電路的耦接方式包含以下組合的其中一種：(一)該第一整流元件的電流流出端與該第二整流元件的電流流出端互相耦接于該整流輸出端點，該第一多模式開關(guān)的電流流入端與該第二多模式開關(guān)的電流流入端互相耦接于該接地點，該第一整流元件的電流流入端與該第一多模式開關(guān)的電流流出端互相耦接于該諧振輸出負端，該第二整流元件的電流流入端與該第二多模式開關(guān)的電流流出端互相耦接于該諧振輸出正端；以及(二)該第一多模式開關(guān)的電流流出端與該第二多模式開關(guān)的電流流出端互相耦接于該整流輸出端點，該第一整流元件的電流流入端與該第二整流元件的電流流入端互相耦接于該接地點，該第一多模式開關(guān)的電流流入端與該第一整流元件的電流流出端互相耦接于該諧振輸出負端，該第二多模式開關(guān)的電流流入端與該第二整流元件的電流流出端互相耦接于該諧振輸出正端；其中該回授控制電路以該多模式開關(guān)控制訊號，控制該第一多模式開關(guān)與該第二多模式開關(guān)，使其操作于一同步整流切換操作、一OSOC(一同步整流切換、一導(dǎo)通)操作以及該諧振短路操作其中之二或以上的分時組合，以調(diào)節(jié)該整流輸出電壓的位準(zhǔn)對應(yīng)于該輸出電壓參考訊號的位準(zhǔn)，及/或調(diào)節(jié)該整流輸出電流的位準(zhǔn)對應(yīng)于該輸出電流參考訊號的位準(zhǔn)。

在一較佳實施例中，該回授控制電路以該多模式開關(guān)控制訊號，在該整流輸出電壓的位準(zhǔn)大于該整流輸出電壓閾值及/或該整流輸出電流的位準(zhǔn)大于該整流輸出電流閾值時，控制該第一多模式開關(guān)與該第二多模式開關(guān)，使其操作于該諧振短路操作，以限制該交流諧振訊號的位準(zhǔn)，進而限制該整流輸出電壓的位準(zhǔn)使其不大于該整流輸出電壓閾值，及/或限制該整流輸出電流的位準(zhǔn)使其不大于該整流輸出電流閾值。

在一較佳實施例中，該諧振電路還包含一阻抗匹配電路，該阻抗匹配電路包括至少一阻抗匹配電容器，其以并聯(lián)或串聯(lián)耦接于該接收線圈，且在該阻抗匹配電路包括兩個或以上的阻抗匹配電容器的情況下，所述阻抗匹配電容器以并聯(lián)、串聯(lián)或并聯(lián)與串聯(lián)的組合耦接于該接收線圈。

在一較佳實施例中，該第一整流元件與第二整流元件包含以下組合的其中一種：(一)該第一整流元件與第二整流元件分別為一二極管，所述二極管的順向端與逆向端分別對應(yīng)于該第一整流元件與第二整流元件的電流流入端與電流流出端；(二)該第一整流元件與第二整流元件分別為第三多模式開關(guān)以及第四多模式開關(guān)，且該回授控制電路以該多模式開關(guān)控制訊號，控制該第三多模式開關(guān)與該第四多模式開關(guān)使其操作于該同步整流切換操作；以及

該第一整流元件與第二整流元件為一二極管與第三多模式開關(guān)的組合，其中該二極管的順向端與逆向端分別對應(yīng)于包含該二極管的該第一整流元件或第二整流元件的電流流入端與電流流出端，且該回授控制電路以該多模式開關(guān)控制訊號，控制該第三多模式開關(guān)使其操作于該同步整流切換操作。

在一較佳實施例中，該第一多模式開關(guān)與該第二多模式開關(guān)分別為一半導(dǎo)體開關(guān)。

在一較佳實施例中，該橋式整流電路還包含第一旁路二極管以及第二旁路二極管，該第一多模式開關(guān)與該第二多模式開關(guān)分別與該第一旁路二極管以及第二旁路二極管并聯(lián)。

在一較佳實施例中，該開關(guān)控制整流電路還包含一整流元件，該整流元件與該多模式開關(guān)分別具有電流流出端與電流流入端，其中該多模式開關(guān)與該整流元件的耦接方式包含以下組合的其中一種：(一)該多模式開關(guān)的電流流出端與該整流元件的電流流入端互相耦接于該諧振輸出正端，該多模式開關(guān)的電流流入端耦接于該諧振輸出負端，該整流元件的電流流出端耦接于該整流輸出端點，該諧振輸出負端與該接地點耦接；以及(二)該多模式開關(guān)的電流流入端與該整流元件的電流流出端互相耦接于該諧振輸出正端，該多模式開關(guān)的電流流出端耦接于該諧振輸出負端，該整流元件的電流流入端耦接于該整流輸出端點，該諧振輸出負端與該接地點耦接。其中該回授控制電路以該多模式開關(guān)控制訊號，控制該多模式開關(guān)，使其操作于一同步整流切換操作與該諧振短路操作的分時組合，以調(diào)節(jié)該整流輸出電壓的位準(zhǔn)對應(yīng)于該輸出電壓參考訊號的位準(zhǔn)，及/或調(diào)節(jié)該整流輸出電流的位準(zhǔn)對應(yīng)于該輸出電流參考訊號的位準(zhǔn)。

在一較佳實施例中，該回授控制電路以該多模式開關(guān)控制訊號，在該整流輸出電壓的位準(zhǔn)大于該整流輸出電壓閾值及/或該整流輸出電流的位準(zhǔn)大于該整流輸出電流閾值時，控制該多模式開關(guān)，使其操作于該諧振短路操作，以限制該交流諧振訊號的位準(zhǔn)，進而限制該整流輸出電壓的位準(zhǔn)使其不大于該整流輸出電壓閾值，及/或限制該整流輸出電流的位準(zhǔn)使其不大于該整流輸出電流閾值。

為達上述目的，就另一個觀點言，本發(fā)明也提供了一種回授控制電路，用以控制一諧振式無線電源接收電路，該諧振式無線電源接收電路包含：一諧振電路，包括一接收線圈，該諧振電路接收一無線電源且于其一諧振輸出正端與其一諧振輸出負端之間產(chǎn)生一交流諧振訊號，該交流諧振訊號包括一交流諧振電壓，其中該交流諧振電壓具有一振幅；以及一橋式整流電路，用以將該交流諧振訊號，轉(zhuǎn)換為一整流輸出訊號于其一整流輸出端點及其一接地點之間，其中該整流輸出訊號具有一整流輸出電壓及一整流輸出電流，該橋式整流電路包含第一整流元件、第二整流元件、第一多模式開關(guān)以及第二多模式開關(guān)，其中該第一整流元件、第二整流元件、該第一多模式開關(guān)以及該第二多模式開關(guān)分別具有電流流入端與電流流出端，該橋式整流電路的耦接方式包含以下組合的其中一種：(一)該第一整流元件的電流流出端與該第二整流元件的電流流出端互相耦接于該整流輸出端點，該第一多模式開關(guān)的電流流入端與該第二多模式開關(guān)的電流流入端互相耦接于該接地點，該第一整流元件的電流流入端與該第一多模式開關(guān)的電流流出端互相耦接于該諧振輸出負端，該第二整流元件的電流流入端與該第二多模式開關(guān)的電流流出端互相耦接于該諧振輸出正端；以及(二)該第一多模式開關(guān)的電流流出端與該第二多模式開關(guān)的電流流出端互相耦接于該整流輸出端點，該第一整流元件的電流流入端與該第二整流元件的電流流入端互相耦接于該接地點，該第一多模式開關(guān)的電流流入端與該第一整流元件的電流流出端互相耦接于該諧振輸出負端，該第二多模式開關(guān)的電流流入端與該第二整流元件的電流流出端互相耦接于該諧振輸出正端；該回授控制電路包含：一誤差回授電路，用以根據(jù)相關(guān)于該整流輸出電壓的一電壓回授訊號與一輸出電壓參考訊號的差值而產(chǎn)生一電壓誤差回授訊號，及/或根據(jù)相關(guān)于該整流輸出電流的一電流回授訊號與一輸出電流參考訊號的差值而產(chǎn)生一電流誤差回授訊號；一同步控制電路，用以根據(jù)該整流輸出訊號與該交流諧振輸出訊號而產(chǎn)生一同步控制訊號；以及一開關(guān)控制電路，用以根據(jù)該電壓誤差回授訊號及/或該電流誤差回授訊號、以及該同步控制訊號而產(chǎn)生一多模式開關(guān)控制訊號，用以控制該第一多模式開關(guān)與該第二多模式開關(guān)，使其操作于一同步整流切換操作、一OSOC(一同步整流切換、一導(dǎo)通)操作以及一諧振短路操作其中之二或以上的分時組合，以調(diào)節(jié)該整流輸出電壓的位準(zhǔn)對應(yīng)于該輸出電壓參考訊號的位準(zhǔn)，及/或調(diào)節(jié)該整流輸出電流的位準(zhǔn)對應(yīng)于該輸出電流參考訊號的位準(zhǔn)，其中于該諧振短路操作時，該多模式開關(guān)組使得該諧振輸出正端與諧振輸出負端互相短路導(dǎo)通。

為達上述目的，就再另一個觀點言，本發(fā)明提供了一種回授控制電路，用以控制一諧振式無線電源接收電路，該諧振式無線電源接收電路包含：一諧振電路，包括一接收線圈，該諧振電路接收一無線電源且于其一諧振輸出正端與其一諧振輸出負端之間產(chǎn)生一交流諧振訊號，該交流諧振訊號包括一交流諧振電壓，其中該交流諧振電壓具有一振幅；以及一橋式整流電路，用以將該交流諧振訊號，轉(zhuǎn)換為一整流輸出訊號于其一整流輸出端點及其一接地點之間，其中該整流輸出訊號具有一整流輸出電壓及一整流輸出電流，該橋式整流電路包含第一整流元件、第二整流元件、第一多模式開關(guān)以及第二多模式開關(guān)，其中該第一整流元件、第二整流元件、該第一多模式開關(guān)以及該第二多模式開關(guān)分別具有電流流入端與電流流出端，該橋式整流電路的耦接方式包含以下組合的其中一種：(一)該第一整流元件的電流流出端與該第二整流元件的電流流出端互相耦接于該整流輸出端點，該第一多模式開關(guān)的電流流入端與該第二多模式開關(guān)的電流流入端互相耦接于該接地點，該第一整流元件的電流流入端與該第一多模式開關(guān)的電流流出端互相耦接于該諧振輸出負端，該第二整流元件的電流流入端與該第二多模式開關(guān)的電流流出端互相耦接于該諧振輸出正端；以及(二)該第一多模式開關(guān)的電流流出端與該第二多模式開關(guān)的電流流出端互相耦接于該整流輸出端點，該第一整流元件的電流流入端與該第二整流元件的電流流入端互相耦接于該接地點，該第一多模式開關(guān)的電流流入端與該第一整流元件的電流流出端互相耦接于該諧振輸出負端，該第二多模式開關(guān)的電流流入端與該第二整流元件的電流流出端互相耦接于該諧振輸出正端；該回授控制電路包含：一閾值判斷電路，其包含至少一比較電路，用以比較該整流輸出電壓與一整流輸出電壓閾值，及/或比較該整流輸出電流與一整流輸出電流閾值而產(chǎn)生一閾值判斷訊號；以及一開關(guān)控制電路，用以根據(jù)該閾值判斷訊號而產(chǎn)生該多模式開關(guān)控制訊號以控制該第一多模式開關(guān)與該第二多模式開關(guān)，使該多模式開關(guān)組操作于一諧振短路操作，以限制該交流諧振訊號的位準(zhǔn)，進而限制該整流輸出電壓的位準(zhǔn)使其不大于該整流輸出電壓閾值，及/或限制該整流輸出電流的位準(zhǔn)使其不大于該整流輸出電流閾值，其中于該諧振短路操作時，該多模式開關(guān)組使得該諧振輸出正端與諧振輸出負端互相短路導(dǎo)通。

為達上述目的，就再另一個觀點言，本發(fā)明提供了一種諧振式無線電源轉(zhuǎn)換方法，該諧振式無線電源轉(zhuǎn)換方法包含：接收一無線電源且于一諧振輸出正端與一諧振輸出負端之間產(chǎn)生一交流諧振輸出訊號，其中該交流諧振訊號包括一交流諧振電壓，該交流諧振電壓具有一振幅；以一開關(guān)控制整流電路，將該交流諧振訊號，轉(zhuǎn)換為一整流輸出訊號于其一整流輸出端點及其一接地點之間，其中該整流輸出訊號具有一整流輸出電壓及一整流輸出電流，該開關(guān)控制整流電路包括一多模式開關(guān)組，其包含至少一多模式開關(guān)(Multi-mode Switch)；以及根據(jù)相關(guān)于該整流輸出電壓的一電壓回授訊號及/或相關(guān)于該整流輸出電流的一電流回授訊號，以及該交流諧振訊號而產(chǎn)生一多模式開關(guān)控制訊號，用以控制該多模式開關(guān)組，使其至少操作于一諧振短路操作，以限制該整流輸出電壓的位準(zhǔn)使其不大于一整流輸出電壓閾值，及/或限制該整流輸出電流的位準(zhǔn)使其不大于一整流輸出電流閾值，及/或調(diào)節(jié)該整流輸出電壓的位準(zhǔn)對應(yīng)于一輸出電壓參考訊號，及/或調(diào)節(jié)該整流輸出電流的位準(zhǔn)對應(yīng)于一輸出電流參考訊號；其中于該諧振短路操作時，該多模式開關(guān)組使得該諧振輸出正端與諧振輸出負端互相短路導(dǎo)通。

在一較佳實施例中，該開關(guān)控制整流電路為一橋式整流電路，其中該多模式開關(guān)組包括一第一多模式開關(guān)和一第二多模式開關(guān)，該開關(guān)控制整流電路為一橋式整流電路，該橋式整流電路包含第一整流元件、第二整流元件以及該多模式開關(guān)組，其中該第一整流元件、第二整流元件、該第一多模式開關(guān)以及該第二多模式開關(guān)分別具有電流流入端與電流流出端，該橋式整流電路的耦接方式包含以下組合的其中一種：(一)該第一整流元件的電流流出端與該第二整流元件的電流流出端互相耦接于該整流輸出端點，該第一多模式開關(guān)的電流流入端與該第二多模式開關(guān)的電流流入端互相耦接于該接地點，該第一整流元件的電流流入端與該第一多模式開關(guān)的電流流出端互相耦接于該諧振輸出負端，該第二整流元件的電流流入端與該第二多模式開關(guān)的電流流出端互相耦接于該諧振輸出正端；以及(二)該第一多模式開關(guān)的電流流出端與該第二多模式開關(guān)的電流流出端互相耦接于該整流輸出端點，該第一整流元件的電流流入端與該第二整流元件的電流流入端互相耦接于該接地點，該第一多模式開關(guān)的電流流入端與該第一整流元件的電流流出端互相耦接于該諧振輸出負端，該第二多模式開關(guān)的電流流入端與該第二整流元件的電流流出端互相耦接于該諧振輸出正端；其中將該交流諧振訊號轉(zhuǎn)換為該整流輸出訊號的步驟還包括：以該多模式開關(guān)控制訊號，控制該第一多模式開關(guān)與該第二多模式開關(guān)，使其操作于一同步整流切換操作、一OSOC(一同步整流切換、一導(dǎo)通)操作以及該諧振短路操作其中之二或以上的分時組合，以調(diào)節(jié)該整流輸出電壓的位準(zhǔn)對應(yīng)于該輸出電壓參考訊號的位準(zhǔn)，及/或調(diào)節(jié)該整流輸出電流的位準(zhǔn)對應(yīng)于該輸出電流參考訊號的位準(zhǔn)。

在一較佳實施例中，將該交流諧振訊號轉(zhuǎn)換為該整流輸出訊號的步驟還包括：以該多模式開關(guān)控制訊號，在該整流輸出電壓的位準(zhǔn)大于該整流輸出電壓閾值及/或該整流輸出電流的位準(zhǔn)大于該整流輸出電流閾值時，控制該第一多模式開關(guān)與該第二多模式開關(guān)，使其操作于該諧振短路操作，以限制該交流諧振訊號的位準(zhǔn)，進而限制該整流輸出電壓的位準(zhǔn)使其不大于該整流輸出電壓閾值，及/或限制該整流輸出電流的位準(zhǔn)使其不大于該整流輸出電流閾值。

以下通過具體實施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點及其所達成的功效。

附圖說明

圖1顯示一種現(xiàn)有技術(shù)的諧振式無線電源接收電路及其相關(guān)電路的示意圖；

圖2顯示一種現(xiàn)有技術(shù)的橋式二倍壓電路；

圖3顯示一種現(xiàn)有技術(shù)的諧振式無線電源接收電路的方塊圖；

圖4顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的一實施例方塊圖；

圖5顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的一具體實施例；

圖6A,6B顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路，其中回授控制電路的實施例方塊圖；

圖7A,7B為對應(yīng)于圖5與6B電路的仿真波形示意圖；

圖8顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的另一實施例；

圖9顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的另一實施例；

圖10顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的另一實施例；

圖11為對應(yīng)于圖5與6B電路的仿真波形示意圖；

圖12為對應(yīng)于圖5與6B電路的仿真波形示意圖；

圖13為對應(yīng)于圖5與6B電路的仿真波形示意圖；

圖14-17顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的另外幾種實施例。

圖中符號說明

1,4,5,6,7,8,9,10,11,12 諧振式無線電源接收電路

31 諧振電路

33 開關(guān)控制整流電路

34 直流直流轉(zhuǎn)換電路

35 負載

37,37’,37” 回授控制電路

40 無線電源

220 開關(guān)

311 接收電路

312 阻抗匹配電路

ACP 諧振輸出正端

ACN 諧振輸出負端

C1 阻抗匹配電容器

C2 濾波電容器

CR5 雙向控制開關(guān)

D1,D2,D3,D4 二極管

DS1,DS2 蕭特基二極管

DCP 整流輸出端點

GND 接地點

L1 接收線圈

IRECT 整流輸出電流

IREF 輸出電流參考訊號

ISEN 相關(guān)于整流輸出電流IRECT的電流回授訊號

ITH 整流輸出電流閾值

S1,S2,S3,S4 多模式開關(guān)

S1g,S2g,S3g,S4g 多模式開關(guān)控制訊號

T1,T2 期間

TPER 默認的周期

VAC 交流諧振電壓

VCTRL 多模式開關(guān)控制訊號

VRECT 整流輸出電壓

VREF 輸出電壓參考訊號

VS1,VS2,VSW 電壓差波形

VSEN 相關(guān)于整流輸出電壓VRECT的電壓回授訊號

VTH 整流輸出電壓閾值

具體實施方式

請參閱圖4，圖中所示為本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的一個實施例(諧振式無線電源接收電路4)，諧振式無線電源接收電路4包含諧振電路31，其包括接收線圈L1，及阻抗匹配電路312，開關(guān)控制整流電路33，其與諧振電路31耦接，負載35，其與開關(guān)控制整流電路33耦接。

諧振式無線電源發(fā)送電路(未示出)將無線電源40發(fā)送至無線場(wireless field)中(例如但不限于磁場，電場，電磁場)，諧振式無線電源接收電路4在無線場中通過諧振電路31在諧振作用之下，以例如但不限于耦合、感應(yīng)或捕捉的方式來接收無線場中的無線電源40，而于諧振電路31的輸出端產(chǎn)生一交流諧振訊號，該交流諧振訊號包括一交流諧振電壓VAC，開關(guān)控制整流電路33將交流諧振電壓VAC整流而產(chǎn)生一整流輸出訊號，其包括整流輸出電壓VRECT以及整流輸出電流IRECT，用以驅(qū)動負載35，以達成無線電源傳輸；其中開關(guān)控制整流電路33包括一多模式開關(guān)組，其包含至少一多模式開關(guān)(Multi-mode Switch)；圖4中，本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路4還包含了回授控制電路37，回授控制電路37與開關(guān)控制整流電路33耦接，用以根據(jù)回授訊號，例如但不限于根據(jù)相關(guān)于該整流輸出電壓的電壓回授訊號VSEN，及/或相關(guān)于該整流輸出電流的一電流回授訊號ISEN，產(chǎn)生多模式開關(guān)控制訊號VCTRL，用以控制開關(guān)控制整流電路33中的所述多模式開關(guān)，除了可達成整流的功效之外，亦可控制該多模式開關(guān)組中的所述多模式開關(guān)，使該多模式開關(guān)組至少操作于一諧振短路操作，以限制該整流輸出電壓的位準(zhǔn)使其不大于一整流輸出電壓閾值，及/或限制該整流輸出電流的位準(zhǔn)使其不大于一整流輸出電流閾值，及/或調(diào)節(jié)該整流輸出電壓的位準(zhǔn)對應(yīng)于一輸出電壓參考訊號，及/或調(diào)節(jié)該整流輸出電流的位準(zhǔn)對應(yīng)于一輸出電流參考訊號；其中該多模式開關(guān)組操作于該“諧振短路操作”是指，控制使多模式開關(guān)組中的所述多模式開關(guān)的一個或以上導(dǎo)通，而使得該諧振輸出正端與諧振輸出負端互相短路導(dǎo)通，以限制該交流諧振訊號的位準(zhǔn)，且因而得以限制或調(diào)節(jié)整流輸出電壓VRECT或整流輸出電流IRECT，以克服前述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，其細節(jié)詳述于后。此外，所述“短路”指因該多模式開關(guān)組中的開關(guān)導(dǎo)通，以致在該諧振輸出正端與諧振輸出負端間的壓差降為盡可能地低，而非指該諧振輸出正端與諧振輸出負端間，必須絕對無壓差，因線路本身的自然阻抗與開關(guān)本身的導(dǎo)通阻抗仍有可能產(chǎn)生壓差，下同。

請參閱圖5本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的一種更具體的實施例(諧振式無線電源接收電路5)，諧振式無線電源接收電路5包含諧振電路31，其包括接收電路311與阻抗匹配電路312，接收電路311包含至少一接收線圈L1，阻抗匹配電路312包括阻抗匹配電容器C1，諧振電路31接收一無線電源并于其諧振輸出正端ACP與其諧振輸出負端ACN之間產(chǎn)生一交流諧振訊號，該交流諧振訊號包括一交流諧振電壓VAC；開關(guān)控制整流電路33，將交流諧振電壓VAC整流并經(jīng)濾波電容器C2濾波，而于其整流輸出端點DCP及其接地點GND之間產(chǎn)生一整流輸出訊號，其包括整流輸出電壓VRECT以及整流輸出電流IRECT，用以驅(qū)動負載35，以達成無線電源傳輸；其中阻抗匹配電容器C1例如但不限于與接收電路311串聯(lián)且與開關(guān)控制整流電路33串聯(lián)；其中本實施例的開關(guān)控制整流電路33為一具有開關(guān)控制的橋式整流電路(Bridge Rectifier)，開關(guān)控制整流電路33包含至少四整流元件，四整流元件中包括一多模式開關(guān)組331，其包含多模式開關(guān)S1與S2，以及二極管D1及D2，二極管D1與D2的反向端互相耦接于整流輸出端點DCP，多模式開關(guān)S1與S2的電流輸入端互相耦接于接地點GND，二極管D1的順向端與多模式開關(guān)S1的電流流出端互相耦接于諧振輸出負端ACN，二極管D2的順向端與多模式開關(guān)S2的電流流出端互相耦接于諧振輸出正端ACP；本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路5還包含了回授控制電路37，回授控制電路37與開關(guān)控制整流電路33耦接，其可根據(jù)回授訊號，例如但不限于根據(jù)相關(guān)于整流輸出電壓VRECT的電壓回授訊號VSEN及相關(guān)于整流輸出電流IRECT的電流回授訊號ISEN等，產(chǎn)生多模式開關(guān)控制訊號S1g及S2g以分別控制多模式開關(guān)S1與S2(此處S1g及S2g對應(yīng)于上述多模式開關(guān)控制訊號VCTRL，亦即多模式開關(guān)控制訊號VCTRL根據(jù)四個整流元件中多模式開關(guān)的數(shù)目而包括對應(yīng)數(shù)目的訊號，即SNg,N＝1,2,3…其分別對應(yīng)于控制多模式開關(guān)SN,N＝1,2,3…，其中N為自然數(shù)且對應(yīng)于多模式開關(guān)的數(shù)目)，本實施例可達成多種操作模式，包含“交流諧振訊號限制模式”(Resonant AC Signal Limit Mode)、“整流輸出調(diào)節(jié)模式”(Rectifier Output Regulation Mode)、“單倍壓整流模式”(1X Rectifier Mode)以及“二倍壓整流模式”(2X Rectifier Mode)。

請繼續(xù)參閱圖5，在一實施例中，諧振式無線電源接收電路5操作于單倍壓整流模式，其中回授控制電路37根據(jù)交流諧振電壓VAC以及整流輸出電壓VRECT而產(chǎn)生多模式開關(guān)控制訊號S1g及S2g，以控制多模式開關(guān)S1與S2，使其操作于同步整流切換操作(Synchronous Rectifying Switching Operation)，其中同步整流切換操作是指，多模式開關(guān)在其各自的電流輸入端的電壓位準(zhǔn)較其電流輸出端的電壓位準(zhǔn)高于一順向壓差時(其中該順向壓差較佳為不小于0V的一電壓值)為導(dǎo)通，反之則不導(dǎo)通；此時諧振式無線電源接收電路5的功能與常見的橋式整流電路類似，可將交流諧振電壓VAC整流，而于其整流輸出端點DCP及其接地點GND之間產(chǎn)生整流輸出訊號，其包括整流輸出電壓VRECT以及整流輸出電流IRECT，其中整流輸出電壓VRECT的位準(zhǔn)大致上等于交流諧振電壓VAC的振幅，而達成單倍壓整流模式。需說明的是：因電路元件的本身或是元件間相互的匹配不一定為理想，因此，雖然欲產(chǎn)生單倍壓，但實際產(chǎn)生的電壓值可能并不是準(zhǔn)確的單倍壓，而僅是接近單倍壓，此即前述的“大致上等于”單倍之意。

在一實施例中，多模式開關(guān)(例如但不限于前述的S1,S2)可分別為一半導(dǎo)體開關(guān)，例如但不限于金氧半場效晶體管MOSFET，在以半導(dǎo)體開關(guān)對應(yīng)于前述的多模式開關(guān)S1,S2的情況下，前述的“同步整流切換操作”亦可為以多模式開關(guān)控制訊號S1g及S2g控制多模式開關(guān)S1及/或S2而使其不導(dǎo)通；由于半導(dǎo)體開關(guān)具有一寄生二極管(body diode)，因此S1及/或S2在不導(dǎo)通的情況下，所述寄生二極管亦可具有整流的功能，其中所述寄生二極管的順向端分別耦接于其對應(yīng)的多模式開關(guān)的電流流入端，而所述寄生二極管的反向端分別耦接于其對應(yīng)的多模式開關(guān)的電流流出端。

請繼續(xù)參閱圖5，在一實施例中，諧振式無線電源接收電路5操作于交流諧振訊號限制模式，回授控制電路37以多模式開關(guān)控制訊號S1g與S2g控制多模式開關(guān)S1與S2，使其操作于諧振短路操作(具有橋式整流電路的本實施例中，“諧振短路操作”為使多模式開關(guān)S1與S2同時導(dǎo)通，下同)，使諧振輸出正端ACP與諧振輸出負端ACN短路導(dǎo)通，以限制諧振輸出正端ACP與諧振輸出負端ACN之間的電壓，此外，由于諧振輸出正端ACP與諧振輸出負端ACN的短路，會讓諧振式無線電源發(fā)送電路(未示出)的反射阻抗變大，諧振電路31所獲得的能量因此下降，進而限制多模式開關(guān)S1與S2上的電流；多模式開關(guān)S1與S2操作于諧振短路操作時，其整流輸出電壓VRECT在負載的消耗下會逐漸下降，此一特性在一實施例中可應(yīng)用于過高電壓保護(Over Voltage Protection)，而在一實施例中可應(yīng)用于調(diào)節(jié)整流輸出電壓VRECT及/或整流輸出電流IRECT，將詳述于后。

請參閱圖6A，圖6A顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路，其中回授控制電路(例如圖4、5的回授控制電路37)的一種更具體的實施例(回授控制電路37’)，回授控制電路37’包含比較電路371以及開關(guān)控制電路372，其中比較電路371將相關(guān)于整流輸出電壓VRECT的電壓回授訊號VSEN或整流輸出電流相關(guān)于IRECT的電流回授訊號ISEN與相關(guān)于整流輸出電壓閾值或整流輸出電流閾值的閾值參考訊號VTH或ITH相比較，開關(guān)控制電路372根據(jù)前述的比較結(jié)果產(chǎn)生多模式開關(guān)控制訊號S1g及S2g，以控制多模式開關(guān)S1與S2，使其在整流輸出電壓VRECT的位準(zhǔn)大于整流輸出電壓閾值，及/或該整流輸出電流的位準(zhǔn)大于整流輸出電流閾值時，使多模式開關(guān)S1與S2操作于諧振短路操作，限制交流諧振訊號的位準(zhǔn)，而達成交流諧振訊號限制模式，用以實現(xiàn)例如但不限于過高電壓保護、過高電流保護、或電壓箝位(Voltage Clamping)、或電流箝位(Current Clamping)等功能。

請同時參閱圖5及圖6B，在一實施例中，本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路5可具有“整流輸出調(diào)節(jié)模式”(Rectifier Output Regulation Mode)；圖6B顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路，其中回授控制電路(例如圖5的回授控制電路37)的一種更具體的實施例(回授控制電路37”)，回授控制電路37”包含誤差回授電路373、同步控制電路374以及開關(guān)控制電路372，其中誤差回授電路373根據(jù)相關(guān)于整流輸出電壓VRECT的電壓回授訊號VSEN與輸出電壓參考訊號VREF的差值、或根據(jù)相關(guān)于整流輸出電流IRECT的電流回授訊號ISEN與輸出電流參考訊號IREF的差值，而產(chǎn)生一誤差回授訊號EAO，同步控制電路374根據(jù)整流輸出訊號與交流諧振輸出訊號而產(chǎn)生一同步控制訊號VSYNC，開關(guān)控制電路372根據(jù)前述的誤差回授訊號EAO及同步控制訊號VSYNC產(chǎn)生多模式開關(guān)控制訊號S1g及S2g，以控制多模式開關(guān)S1與S2(例如對應(yīng)于圖5中諧振式無線電源接收電路5的S1、S2)，使其操作于同步整流切換操作與諧振短路操作的分時組合，以調(diào)節(jié)整流輸出電壓VRECT的位準(zhǔn)對應(yīng)于輸出電壓參考訊號VREF的位準(zhǔn)，或調(diào)節(jié)整流輸出電流IRECT的位準(zhǔn)對應(yīng)于輸出電流參考訊號IREF的位準(zhǔn)，而達成整流輸出調(diào)節(jié)模式；其中“同步整流切換操作與諧振短路操作的分時組合”，是指多模式開關(guān)S1與S2，以默認的周期TPER，周期性且分時地操作于同步整流切換操作以及諧振短路操作，舉例而言，請參閱圖7A的波形示意圖，周期TPER包含期間T1以及期間T2，T1與T2為不大于TPER且大于等于零的一段時間，多模式開關(guān)S1與S2于T1期間內(nèi)操作于同步整流切換操作，而于T2期間內(nèi)操作于諧振短路操作，并以默認的周期TPER，周期性地操作于上述的分時組合。

前述實施例中，T1與T2的先后順序僅為舉例而非限制，而其中所述“默認”的周期TPER可為一固定值、或可調(diào)整的可變動值，且不限于由固定的周期或頻率產(chǎn)生器所產(chǎn)生的時間周期，或以固定的T1或固定的T2(類似于固定導(dǎo)通時間切換式電源的固定導(dǎo)通時間)操作諧振式無線電源接收電路所衍生而得的周期，或為不確定的周期，總之，此處的周期僅為舉例說明之用而非限制，下同；此外，前述的“分時組合”的概念亦可應(yīng)用在任意兩種以上的操作的分時組合，并不限于前述的同步整流切換操作與諧振短路操作的分時組合，下同。

請繼續(xù)參閱圖5，在一實施例中，本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路5可具有“二倍壓整流模式”(2X Rectifier Mode)，其中阻抗匹配電容器C1為串聯(lián)諧振電容器，其與接收電路311串聯(lián)，且與開關(guān)控制整流電路33串聯(lián)，回授控制電路37根據(jù)交流諧振電壓VAC以及整流輸出電壓VRECT而產(chǎn)生多模式開關(guān)控制訊號S1g及S2g，以控制多模式開關(guān)S1與S2使其操作于“一同步整流切換一導(dǎo)通”操作(One Synchronous-rectifying-switching/One Conductive Operation)(本說明書中稱“OSOC操作”)，其中“OSOC操作”是指，回授控制電路37控制多模式開關(guān)S1與S2的其中之一，使其操作于同步整流切換操作，而S1與S2其中的另一多模式開關(guān)則為導(dǎo)通，在OSOC操作下，諧振式無線電源接收電路5可將交流諧振電壓VAC整流，而于其整流輸出端點DCP及其接地點GND之間產(chǎn)生整流輸出訊號，其包括整流輸出電壓VRECT以及整流輸出電流IRECT，且其中整流輸出電壓VRECT的位準(zhǔn)大致上等于交流諧振電壓VAC的振幅的二倍，而達成二倍壓整流模式。需說明的是：因電路元件的本身或是元件間相互的匹配不一定為理想，因此，雖然欲產(chǎn)生二倍壓，但實際產(chǎn)生的電壓值可能并不是準(zhǔn)確的二倍壓，而僅是接近二倍壓，此即前述的“大致上等于”二倍之意。

請繼續(xù)參閱圖5及圖6B，在一實施例中，本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路5的“整流輸出調(diào)節(jié)模式”，還包含OSOC操作與其他前述操作的組合，而具有更佳的整流輸出電壓/整流輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍；本實施例中，如圖6B的回授控制電路37”，以多模式開關(guān)控制訊號S1g及S2g控制多模式開關(guān)S1與S2(如圖5中諧振式無線電源接收電路5的S1、S2)，使其操作于同步整流切換操作、諧振短路操作、以及OSOC操作中的任二種或以上的分時組合，以調(diào)節(jié)整流輸出電壓VRECT的位準(zhǔn)對應(yīng)于輸出電壓參考訊號VREF的位準(zhǔn)(即，使電壓回授訊號VSEN對應(yīng)于輸出電壓參考訊號VREF的位準(zhǔn))，或調(diào)節(jié)整流輸出電流IRECT的位準(zhǔn)對應(yīng)于輸出電流參考訊號IREF的位準(zhǔn)(即，使電流回授訊號ISEN對應(yīng)于輸出電流參考訊號IREF的位準(zhǔn))，而達成整流輸出調(diào)節(jié)模式；舉例而言，請參閱圖7B的波形示意圖，多模式開關(guān)S1與S2于T1期間內(nèi)操作于OSOC操作，而于T2期間內(nèi)操作于諧振短路操作，并以默認的周期TPER，周期性地操作于上述的分時組合，圖7B中的OSOC操作以S1為導(dǎo)通而S2為同步整流切換操作，但并不以此為限，亦可互換；而在一實施例中，默認的周期TPER亦可包含更多分時期間如T3(未示出)，且多模式開關(guān)S1與S2于T1、T2及T3期間內(nèi)分別操作于OSOC操作、同步整流切換操作以及諧振短路操作，并以默認的周期TPER，周期性地操作于上述的分時組合，而達成整流輸出調(diào)節(jié)模式。

前述的“二倍壓整流模式”，未必需要閉回路的回授控制，其中回授控制電路37亦可直接受控(例如但不限于根據(jù)一模式選擇訊號，此模式選擇訊號為可選用而非必須)而產(chǎn)生多模式開關(guān)控制訊號VCTRL控制各多模式開關(guān)而達成二倍壓整流模式；在此情況下，回授控制電路37可不必接收電壓回授訊號VSEN和電流回授訊號ISEN。又，同理，如“整流輸出調(diào)節(jié)模式”僅需進行電壓控制時，則可不必接收電流回授訊號ISEN。又，如“整流輸出調(diào)節(jié)模式”僅需進行電流控制時，則可不必接收電壓回授訊號VSEN。

圖8顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的一種具體的實施例(諧振式無線電源接收電路6)，本實施例與圖5的諧振式無線電源接收電路5類似，其差別在于多模式開關(guān)S1、S2的位置與二極管D1、D2的位置相互交換，仍可達成前述所有操作與模式，本實施例亦僅為多模式開關(guān)位置變化的舉例，本發(fā)明的意旨仍在于具有可將交流諧振輸出導(dǎo)通的多模式開關(guān)組，亦即，當(dāng)具有一或多個多模式開關(guān)的多模式開關(guān)組，其中之一或多個多模式開關(guān)可受控同時導(dǎo)通而使得該諧振輸出正端與諧振輸出負端互相短路導(dǎo)通，具有此特征即符合本發(fā)明的精神。(多模式開關(guān)組中僅具有一個多模式開關(guān)的實施例，將于后文參照圖14-15說明。)

圖9與10顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的具體的實施例(諧振式無線電源接收電路7,8)，諧振式無線電源接收電路7,8亦與圖5的諧振式無線電源接收電路5類似，其差別在于，將諧振式無線電源接收電路5的二極管D1、D2的一個或全部替換為多模式開關(guān)，如圖9中的多模式開關(guān)S3，以及圖10中的多模式開關(guān)S3、S4，這些開關(guān)皆通過回授控制電路37的控制而分別操作于同步整流切換操作，配合前述的多模式開關(guān)組(即S1,S2)的操作組合，仍可達成前述所有操作與模式。

圖11顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的波形示意圖，圖11中，在第3mSec之前，本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路(例如但不限于諧振式無線電源接收電路5)操作于“單倍壓整流模式”，亦即，多模式開關(guān)S1與S2操作于同步整流切換操作，因此其整流輸出電壓VRECT為單倍電壓，例如圖11中所示約為8V，其大致上等于交流諧振電壓VAC的振幅(未示出)，圖11中的VSW顯示S1或S2的電流流出端與電流流入端，操作于同步整流切換操作時的電壓差波形；而在第3mSec之后，諧振式無線電源接收電路5操作于前述的“二倍壓整流模式”(2X Rectifier Mode)，亦即，多模式開關(guān)S1與S2操作于OSOC操作，因此其整流輸出電壓VRECT上升為二倍電壓，例如圖11中所示約為15V，其大致上等于交流諧振電壓VAC的振幅的二倍(未示出)，而圖11中的VSW顯示S1或S2的電流流出端與電流流入端，操作于OSOC操作時，其中為導(dǎo)通的多模式開關(guān)的電壓差波形，由于該多模式開關(guān)為導(dǎo)通，因此其電流流出端與電流流入端的電壓差為0V。

圖12顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的波形示意圖，圖12中，在第3mSec之前，本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路(例如但不限于諧振式無線電源接收電路5)操作于“單倍壓整流模式”，亦即，多模式開關(guān)S1與S2操作于同步整流切換操作，因此其整流輸出電壓VRECT為單倍電壓，例如圖12中所示約為9V，其大致上等于交流諧振電壓VAC的振幅(未示出)，圖12中的VS1與VS2顯示S1與S2的電流流出端與電流流入端，操作于同步整流切換操作時的電壓差波形；而在第3mSec之后，諧振式無線電源接收電路5操作于“整流輸出調(diào)節(jié)模式”，亦即，多模式開關(guān)S1與S2操作于OSOC操作與諧振短路操作的分時組合，使得整流輸出電壓VRECT上升至一默認的整流輸出電壓參考訊號位準(zhǔn)，例如圖12中所示約為12V，而VS1與VS2則顯示S1與S2操作于OSOC操作與諧振短路操作的分時組合時，其電流流出端與電流流入端的電壓差波形。

圖13顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路(例如但不限于諧振式無線電源接收電路5)以多種不同設(shè)定的“整流輸出調(diào)節(jié)模式”應(yīng)用于電池充電的波形示意圖，本實施例中，諧振式無線電源接收電路5中的負載35對應(yīng)于充電電池，而其中開關(guān)控制整流電路33對應(yīng)于充電電路，調(diào)節(jié)整流輸出電流IRECT對應(yīng)于充電電流，整流輸出電壓VRECT對應(yīng)于充電電壓，下同；圖13中，當(dāng)充電電池的電壓在3V以下時(例如圖13中第0.5mSec至第1mSec之間)，在此期間，充電電路操作于同步整流切換操作與諧振短路操作的組合，以調(diào)節(jié)充電電流，使其對應(yīng)于整流輸出參考電流的位準(zhǔn)，例如圖13中所示的預(yù)設(shè)充電電流的1/10，約50mA，而達成預(yù)充電工作模式(Pre-Charge mode)(其對應(yīng)于前述的整流輸出調(diào)節(jié)模式)；而當(dāng)電池電壓高于3V且低于4.2V時(例如圖13中第1mSec至第2.2mSec之間)，在此期間，充電電路操作于同步整流切換操作與諧振短路操作的組合，以調(diào)節(jié)充電電流的位準(zhǔn)，使其對應(yīng)于輸出參考電流的位準(zhǔn)，例如圖13中所示的預(yù)設(shè)充電電流，約500mA，而達成定電流工作模式(CC mode)；當(dāng)電池電壓達到4.2V時(例如圖13中第2.2mSec之后)，充電電路操作于同步整流切換操作與諧振短路操作的組合，以調(diào)節(jié)充電電壓的位準(zhǔn)，使其對應(yīng)于整流輸出參考電壓的位準(zhǔn)，例如圖13中所示的默認充電電壓，約4.2V，而達成定電壓工作模式(CV mode)，此時充電電流自動下降并維持固定輸出電壓；圖13中的VSW顯示S1或S2的電流流出端與電流流入端，操作于前述各階段操作時的電壓差波形。

此外，由前述的波形示意圖可知，多模式開關(guān)S1,S2其分別的電流流出端與電流流入端兩端的電壓，如圖所示，都能維持在較佳的相對低的電壓，因此，如前所述，本發(fā)明較佳地可使用額定電壓較低的開關(guān)元件。

圖14顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的一種具體的實施例

(諧振式無線電源接收電路9)，諧振式無線電源接收電路9包含諧振電路31，其包括接收電路311與阻抗匹配電路312，接收電路311包含至少一接收線圈L1，阻抗匹配電路312包括阻抗匹配電容器C1，諧振電路31接收一無線電源并于其諧振輸出正端ACP與其諧振輸出負端ACN之間產(chǎn)生一交流諧振訊號，該交流諧振訊號包括一交流諧振電壓VAC；開關(guān)控制整流電路33，將交流諧振電壓VAC整流而于其整流輸出端點DCP及其接地點GND之間產(chǎn)生一整流輸出訊號，其包括整流輸出電壓VRECT以及整流輸出電流IRECT，用以驅(qū)動負載35，以達成無線電源傳輸，其中諧振輸出負端ACN與接地點GND耦接；本實施例的開關(guān)控制整流電路33為一具有開關(guān)控制的整流電路，開關(guān)控制整流電路33包含至少二整流元件，包括多模式開關(guān)S1以及二極管D1，二極管D1的反向端耦接于整流輸出端點DCP，多模式開關(guān)S1的電流輸入端耦接于接地點GND，二極管D1的順向端與多模式開關(guān)S1的電流流出端互相耦接于諧振輸出正端ACP；本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路9還包含了回授控制電路37，回授控制電路37與開關(guān)控制整流電路33耦接，其可根據(jù)回授訊號，例如但不限于根據(jù)相關(guān)于整流輸出電壓VRECT的電壓回授訊號VSEN、及/或相關(guān)于整流輸出電流IRECT的電流回授訊號ISEN等，產(chǎn)生多模式開關(guān)控制訊號S1g以控制多模式開關(guān)S1，本實施例可達成多種操作模式，包含“交流諧振訊號限制模式”(Resonant AC Signal Limit Mode)、“整流輸出調(diào)節(jié)模式”(Rectifier Output Regulation Mode)以及“單倍壓整流模式”(1X Rectifier Mode)。

請繼續(xù)參閱圖14，本實施例的操作與前述的實施例(例如但不限于圖5中諧振式無線電源接收電路5)類似，諧振式無線電源接收電路9，在一實施例中，回授控制電路37根據(jù)交流諧振電壓VAC以及整流輸出電壓VRECT而產(chǎn)生S1g，以控制多模式開關(guān)S1，使其操作于同步整流切換操作(Synchronous Rectifying Switching Operation)，此時諧振式無線電源接收電路可將交流諧振電壓VAC整流，而于其整流輸出端點DCP及其接地點GND之間產(chǎn)生整流輸出訊號，其包括整流輸出電壓VRECT以及整流輸出電流IRECT，其中整流輸出電壓VRECT的位準(zhǔn)大致上等于交流諧振電壓VAC的振幅，而達成單倍壓整流模式。

請繼續(xù)參閱圖14，在一實施例中，諧振式無線電源接收電路9作于交流諧振訊號限制模式，回授控制電路37以多模式開關(guān)控制訊號S1g控制多模式開關(guān)S1，使其操作于諧振短路操作(即S1為導(dǎo)通)，使諧振輸出正端ACP與諧振輸出負端ACN短路，以限制諧振輸出正端ACP與諧振輸出負端ACN之間的電壓，此外，由于諧振輸出正端ACP與諧振輸出負端ACN的短路，會讓諧振式無線電源發(fā)送電路(未示出)的反射阻抗變大，諧振電路31所獲得的能量因此下降，而限制多模式開關(guān)S1上的電流；多模式開關(guān)S1導(dǎo)通時，其整流輸出電壓VRECT在負載的消耗下會逐漸下降，此一特性在一實施例中可應(yīng)用于過高電壓保護(Over Voltage Protection)，而在一實施例中可應(yīng)用于調(diào)節(jié)整流輸出電壓VRECT及/或整流輸出電流IRECT，將詳述于后。

請參閱圖6A，圖6A顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路，其中回授控制電路(例如圖14的回授控制電路37)的一種更具體的實施例(回授控制電路37’)，回授控制電路37’包含比較電路371以及開關(guān)控制電路372，其中比較電路371將相關(guān)于整流輸出電壓VRECT的電壓回授訊號VSEN或整流輸出電流相關(guān)于IRECT的電流回授訊號ISEN與相關(guān)于整流輸出電壓閾值或整流輸出電流閾值的閾值參考訊號VTH或ITH相比較，開關(guān)控制電路372根據(jù)前述的比較結(jié)果產(chǎn)生多模式開關(guān)控制訊號S1g，以控制多模式開關(guān)S1，使其在整流輸出電壓VRECT的位準(zhǔn)大于整流輸出電壓閾值，及/或該整流輸出電流的位準(zhǔn)大于整流輸出電流閾值時，使多模式開關(guān)S1操作于諧振短路操作，限制交流諧振訊號的位準(zhǔn)，而達成交流諧振訊號限制模式，用以實現(xiàn)例如但不限于過高電壓保護、過高電流保護、或電壓箝位(Voltage Clamping)、或電流箝位(Current Clamping)等功能。

請同時參閱圖14及圖6B，在一實施例中，本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路9可具有“整流輸出調(diào)節(jié)模式”；圖6B顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路，其中回授控制電路(例如圖14的回授控制電路37)的一種更具體的實施例(回授控制電路37”)，回授控制電路37”包含誤差回授電路373、同步控制電路374以及開關(guān)控制電路372，其中誤差回授電路373根據(jù)相關(guān)于整流輸出電壓VRECT的電壓回授訊號VSEN與輸出電壓參考訊號VREF的差值、或根據(jù)相關(guān)于整流輸出電流IRECT的電流回授訊號ISEN與輸出電流參考訊號IREF的差值，而產(chǎn)生一誤差回授訊號EAO，同步控制電路374根據(jù)整流輸出訊號與交流諧振輸出訊號而產(chǎn)生一同步控制訊號VSYNC，開關(guān)控制電路372根據(jù)前述的誤差回授訊號EAO及同步控制訊號VSYNC產(chǎn)生多模式開關(guān)控制訊號S1g，以控制多模式開關(guān)S1(例如對應(yīng)于圖14中諧振式無線電源接收電路9的S1)，使其操作于同步整流切換操作與諧振短路操作的分時組合，以調(diào)節(jié)整流輸出電壓VRECT的位準(zhǔn)對應(yīng)于輸出電壓參考訊號VREF的位準(zhǔn)，或調(diào)節(jié)整流輸出電流IRECT的位準(zhǔn)對應(yīng)于輸出電流參考訊號IREF的位準(zhǔn)，而達成整流輸出調(diào)節(jié)模式；其波形示意圖仍請參閱圖7A的S1g波形，在此不予贅述。

請參閱圖15與16，圖中顯示本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路的實施例，其中如前述的多模式開關(guān)(如諧振式無線電源接收電路10的S1與諧振式無線電源接收電路11的S1、S2，以及前述其他多模式開關(guān))還可分別與一二極管并聯(lián)(如圖15的DS1與圖16的DS1、DS2)，其較佳為順向?qū)妷狠^低的二極管，較佳為蕭特基二極管，使所述多模式開關(guān)導(dǎo)通時降低順向壓降，以減少順向壓降所造成的功率損耗。

前述本發(fā)明的諧振式無線電源接收電路，其中阻抗匹配電路312并不限于如前所示的串聯(lián)諧振電容器，阻抗匹配電路312也可以是并聯(lián)諧振電容器、電容器的串聯(lián)與并聯(lián)的組合，或者是R,L,C及半導(dǎo)體元件的組合，甚至不使用阻抗匹配電路；舉例而言，圖17為并聯(lián)諧振電容器(如圖17中的C1)與開關(guān)控制整流電路33搭配應(yīng)用的實施例。

以上已針對較佳實施例來說明本發(fā)明，以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。所說明的各個實施例，并不限于單獨應(yīng)用，亦可以組合應(yīng)用；舉其中一例，“整流輸出調(diào)節(jié)模式”和“交流諧振訊號限制模式”可以并用，使整流輸出電壓或整流輸出電流的位準(zhǔn)調(diào)節(jié)對應(yīng)于輸出參考訊號的位準(zhǔn)、但也不高于一整流輸出閾值。在此情況下，回授控制電路可包含前述實施例的具體電路，以實現(xiàn)上述模式的組合。再舉一例，“整流輸出調(diào)節(jié)模式”中，調(diào)節(jié)整流輸出電壓模式與調(diào)節(jié)整流輸出電流模式亦可同時或分時并用，使整流輸出電壓與整流輸出電流分別同時或分時調(diào)節(jié)于各自的參考值。此外，在本發(fā)明的相同精神下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以思及各種等效變化以及各種組合，舉例而言，前述以二極管作為整流元件的實施例中，亦可使用蕭特基二極管；再舉一例，以圖10的開關(guān)控制整流電路33而言，其中諧振短路操作或OSOC操作亦可由S3與S4達成，而不同操作的分時組合亦可由S1與S2操作于前述操作的其中之一操作，而由S3與S4操作于另一操作而完成。又例如，本發(fā)明所稱“根據(jù)某訊號進行處理或運算或產(chǎn)生某輸出結(jié)果”，不限于根據(jù)該訊號的本身，亦包含于必要時，將該訊號進行電壓電流轉(zhuǎn)換、電流電壓轉(zhuǎn)換、及/或比例轉(zhuǎn)換等，之后根據(jù)轉(zhuǎn)換后的訊號進行處理或運算產(chǎn)生某輸出結(jié)果。由此可知，在本發(fā)明的相同精神下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以思及各種等效變化以及各種組合，其組合方式甚多，在此不一一列舉說明。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)涵蓋上述及其他所有等效變化。