高效數據通信和無線電力傳送共存的系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明大體上設及無線電力。更具體來說，本發(fā)明設及包含近場通信(NFC)系統(tǒng)和 無線電力系統(tǒng)的裝置。
【背景技術】
[0002] 越來越多的數目和種類的電子裝置經由可再充電電池供電。此類裝置包含移動電 話、便攜式音樂播放器、膝上型計算機、平板計算機、計算機外圍裝置、通信裝置(例如，藍牙 裝置）、數碼相機、助聽器等等。雖然電池技術已得到改進，但電池供電的電子裝置越來越需 要且消耗更大量的電力，因此常常需要再充電?？稍俪潆娧b置常常經由有線連接通過物理 地連接到電力供應器的電纜或其它類似連接器充電。電纜和類似連接器有時可能不方便或 笨重，且具有其它缺點。能夠在待用W為可再充電電子裝置充電或向電子裝置提供電力的 自由空間中傳送電力的無線充電系統(tǒng)可W克服有線充電解決方案的一些不足。由此，向電 子裝置高效且安全地傳送電力的無線電力傳送系統(tǒng)和方法是合乎需要的。
[0003] 越來越多的數目和種類的電子裝置還在非常接近于其它裝置時進行通信(例如， 近場通信）。舉例來說，如移動電話、便攜式音樂播放器、膝上型計算機、平板計算機、計算機 外圍裝置、通信裝置(例如，藍牙裝置）、數碼相機、助聽器等等裝置可W在非常接近于進行 交易、數據交換或建立協定時與彼此通信。因此，可能需要在單個裝置上組合無線電力傳送 系統(tǒng)與近場通信系統(tǒng)。然而，當兩個系統(tǒng)存在于單個裝置上時，無線電力傳送系統(tǒng)和近場通 信系統(tǒng)可能導致對另一系統(tǒng)的干擾和/或對另一系統(tǒng)的損害。由此，高效且安全地允許無線 電力傳送系統(tǒng)和近場通信系統(tǒng)共存的系統(tǒng)和方法是合乎需要的。

【發(fā)明內容】

[0004] 在所附權利要求書的范圍內的系統(tǒng)、方法和裝置的各種實施方案各自具有若干方 面，其中的單個方面并不單獨負責本文中所描述的合乎需要的屬性。在不限制所附權利要 求書的范圍的情況下，本文描述一些顯要特征。
[0005] 在附圖和W下描述中闡述本說明書中描述的標的物的一或多個實施方案的細節(jié)。 其它特征、方面和優(yōu)點將從描述、圖式和權利要求書變得顯而易見。應注意，W下各圖的相 對尺寸可能未按比例繪制。
[0006] 本發(fā)明的一個方面提供用于無線地接收電力的接收器。接收器包括經配置W從發(fā) 射器無線地接收電力的天線。接收器進一步包括經配置W將電力提供到負載且經配置W根 據第一頻率操作的無線電力電路。接收器進一步包括經配置W根據第二頻率操作的通信電 路。接收器進一步包括在天線與無線電力電路之間禪合且在天線與通信電路之間禪合的電 路。電路可W包括第一諧振網絡和第二諧振網絡。電路包括天線與無線電力電路之間的經 由第一諧振網絡的第一路徑和天線與通信電路之間的經由第二諧振網絡的第二路徑。第一 路徑在第二頻率下具有比第二路徑更高的阻抗，且在第一頻率下具有比第二路徑更低的阻 抗。
[0007]本發(fā)明的另一方面提供無線地接收電力的方法。所述方法包括經由天線從發(fā)射器 無線地接收電力。天線可W經由第一諧振網絡沿第一路徑禪合到無線電力電路。無線電力 電路可W經配置W根據第一頻率操作。天線可W經由第二諧振網絡沿第二路徑進一步禪合 到通信電路。通信電路可W經配置W根據第二頻率操作。第一路徑可W在第二頻率下具有 比第二路徑更高的阻抗，且可W在第一頻率下具有比第二路徑更低的阻抗。所述方法進一 步包括基于哪一路徑具有更低的阻抗而沿第一路徑或第二路徑傳送電力。
[000引本發(fā)明的另一方面提供用于無線地接收電力的設備。所述設備包括用于從發(fā)射器 無線地接收電力的裝置。用于無線地接收電力的裝置可W禪合到用于經由第一諧振網絡沿 第一路徑將電力提供到負載的裝置。用于將電力提供到負載的裝置可W經配置W根據第一 頻率操作。用于無線地接收電力的裝置可W進一步禪合到用于經由第二諧振網絡沿第二路 徑將電力提供到通信忍片的裝置。用于將電力提供到通信忍片的裝置可W經配置W根據第 二頻率操作。第一路徑可W在第二頻率下具有比第二路徑更高的阻抗，且可W在第一頻率 下具有比第二路徑更低的阻抗。所述設備進一步包括用于基于哪一路徑具有更低的阻抗而 沿第一路徑或第二路徑傳送電力的裝置。
[0009] 本發(fā)明的另一方面提供非暫時性計算機可讀媒體，其包括當被執(zhí)行時致使設備經 由天線從發(fā)射器無線地接收電力的代碼。天線可W經由第一諧振網絡沿第一路徑禪合到無 線電力電路。無線電力電路可W經配置W根據第一頻率操作。天線可W經由第二諧振網絡 沿第二路徑進一步禪合到通信電路。通信電路可W經配置W根據第二頻率操作。第一路徑 可W在第二頻率下具有比第二路徑更高的阻抗，且可W在第一頻率下具有比第二路徑更低 的阻抗。所述媒體進一步包括當被執(zhí)行時致使設備基于哪一路徑具有更低的阻抗而沿第一 路徑或第二路徑轉移電力的代碼。
【附圖說明】
[0010] 圖1是根據本發(fā)明的示范性實施例的示范性無線電力傳送系統(tǒng)的功能框圖。
[0011] 圖2是根據本發(fā)明的各種示范性實施例的可W用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中的 示范性組件的功能框圖。
[0012] 圖3是根據本發(fā)明的示范性實施例的包含發(fā)射或接收天線的圖2的發(fā)射電路或接 收電路的一部分的示意圖。
[0013] 圖4是根據本發(fā)明的示范性實施例的可W用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中的發(fā)射 器的功能框圖。
[0014] 圖5是根據本發(fā)明的示范性實施例的可W用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中的接收 器的功能框圖。
[0015] 圖6是可W用于圖4的發(fā)射電路中的發(fā)射電路的一部分的示意圖。
[0016] 圖7是可W用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中的接收器的另一功能框圖。
[0017] 圖8A是可W用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中的接收器的更詳細功能框圖。
[0018] 圖8B是可W用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中的接收器的另一更詳細功能框圖。
[0019] 圖9是用于無線地接收電力的示范性方法的流程圖。
[0020] 圖10是根據示范性實施例的接收器的功能框圖。
[0021] 圖式中所說明的各種特征可能未按比例繪制。因此，為了清楚起見可W任意擴大 或縮小各種特征的尺寸。另外，圖式中的一些可能并未描繪給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有組 件。最后，可W貫穿說明書和各圖使用相同參考數字來表示相同特征。
【具體實施方式】
[0022] 下文結合附圖闡述的詳細描述希望作為對本發(fā)明的示范性實施例的描述，且并不 希望表示可W實踐本發(fā)明的僅有實施例。貫穿此描述使用的術語"示范性"意味著"充當實 例、例子或說明"，且未必應解釋為比其它示范性實施例優(yōu)選或有利。所述詳細描述出于提 供對本發(fā)明的示范性實施例的透徹理解的目的而包含特定細節(jié)。在一些情況下，W框圖形 式展示一些裝置。
[0023] 無線地傳送電力可W指將與電場、磁場、電磁場或W其它方式相關聯的任何形式 的能量從發(fā)射器傳送到接收器，而不使用物理電導體(例如，可W通過自由空間傳送電力）。 輸出到無線場(例如，磁場）中的電力可W由"接收天線"接收、捕獲或禪合W實現電力傳送。
[0024] 圖1是根據本發(fā)明的示范性實施例的示范性無線電力傳送系統(tǒng)100的功能框圖。輸 入電力102可W從電源(未圖示)提供到發(fā)射器104W用于產生用于提供能量傳送的場105。 接收器108可W禪合到場105且產生輸出電力now供禪合到輸出電力110的裝置(未圖示） 存儲或消耗。發(fā)射器104與接收器108兩者分開距離112。在一個示例性實施例中，發(fā)射器104 和接收器108根據相互諧振關系配置。當接收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率實 質上相同或極為接近時，發(fā)射器104與接收器108之間的發(fā)射損失最小。由此，可W與可W要 求大線圈極其接近(例如，mm)的純電感解決方案相比，在較大距離上提供無線電力傳送。諧 振電感禪合技術因此可W允許在各種距離上且利用多種電感線圈配置進行的改進的效率 和電力傳送。
[0025] 當接收器108位于發(fā)射器104產生的能量場105中時，接收器108可W接收電力。場 105對應于由發(fā)射器104輸出的能量可W由接收器105捕獲的區(qū)。在一些情況下，場105可W 對應于發(fā)射器104的"近場"，如下文將進一步描述。發(fā)射器104可W包含用于輸出能量發(fā)射 的發(fā)射天線114。接收器108進一步包含用于接收或捕獲來自能量發(fā)射的能量的接收天線 118。近場可W對應于存在由發(fā)射天線114中的電流和電荷產生的最低限度地自發(fā)射天線 114向外福射電力的強電抗場的區(qū)。在一些情況下，近場可W對應于距發(fā)射天線114約一個 波長(或其分數）內的區(qū)。發(fā)射天線114和接收天線118根據待與其相關聯的應用和裝置而設 定大小。如上文所描述，高效能量傳送可W通過將發(fā)射天線114的場105中的大部分能量禪 合到接收天線118而非在電磁波中將大多數能量傳播到遠場而發(fā)生。當定位在場105內時， 可W在發(fā)射天線114與接收天線118之間產生"禪合模式"。發(fā)射天線114和接收天線118周圍 的可W發(fā)生此禪合的區(qū)域在本文中被稱為禪合模式區(qū)。
[0026] 圖2是根據本發(fā)明的各種示范性實施例的可W用于圖1的無線電力傳送系統(tǒng)100中 的示范性組件的功能框圖。發(fā)射器204可W包含發(fā)射電路206,發(fā)射電路206可W包含振蕩器 222、驅動器電路224和濾波與匹配電路226。振蕩器222可W經配置W產生所要頻率(例如， 468.75KHZ、6.78MHz或13.56MHz)下的信號，所述所要頻率可W響應于頻率控制信號223來 調整?？蒞將振蕩器信號提供到經配置W在(例如)發(fā)射天線214的諧振頻率下驅動發(fā)射天 線214的驅動器電路224。驅動器電路224可W是經配置W從振蕩器222接收方波且輸出正弦 波的開關放大器。舉例來說，驅動器電路224可W是E類放大器。還可W包含濾波與匹配電路 226W濾除諧波或其它不必要的頻率，且將發(fā)射器204的阻抗匹配到發(fā)射天線214。作為驅動 發(fā)射天線214的結果，發(fā)射器204可W在足W為電子裝置充電或供電的電平下無線地輸出電 力。作為一個實例，所提供的電力可W是(例如)約300毫瓦到5瓦，W為具有不同電力需求的 不同裝置供電或充電。還