БЕСПРОВОДНОЙ ИНДУКТИВНЫЙ ПЕРЕНОС ПИТАНИЯ Российский патент 2019 года по МПК H02J50/12 H02J50/80 H04B5/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к индуктивному переносу питания и, в частности, но не исключительно, передатчику питания, обеспечивающему индуктивный перенос питания, используя элементы, совместимые со Спецификациями Qi для систем беспроводного переноса питания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Большинство современных систем требуют предназначенного электрического контакта для того, чтобы питаться от внешнего источника питания. Тем не менее, это, как правило, нецелесообразно и требует от пользователя физически вставлять соединители или иным образом устанавливать физический электрический контакт. Как правило, требования питания также значительно отличаются, и в настоящее время большинство устройств снабжены своими собственными предназначенными источниками питания, что приводит к тому, что, как правило, пользователь имеет большое число разных источников питания, причем каждый источник питания предназначен для конкретного устройства. Несмотря на то, что использование внутренних батарей может позволить избежать необходимости в проводном соединении с источником питания во время использования, это обеспечивает только частичное решение, поскольку батареи потребуется перезаряжать (или заменять). Использование батарей также может существенно добавлять к весу и потенциально стоимости и размеру устройств.

Для того, чтобы обеспечивать значительно улучшенное восприятие пользователя, было предложено использовать беспроводной источник питания, при этом питание индуктивным образом переносится от индуктора передатчика в устройстве передатчика питания к катушке приемника в индивидуальных устройствах.

Передача питания через магнитную индукцию является хорошо известной концепцией, по большей части применяемой в трансформаторах с плотной связью между первичным индуктором передатчика и вторичной катушкой приемника. Посредством разделения первичного индуктора передатчика и вторичной катушки приемника между двумя устройствами, беспроводной перенос питания между ними становится возможен на основании принципа слабосвязанного трансформатора.

Такая организация обеспечивает беспроводной перенос питания к устройству, не требуя каких-либо проводов или выполнения физических электрических соединений. Действительно, это может просто допускать, что устройство помещается смежно с, или поверх, индуктора передатчика для того, чтобы подзаряжаться или питаться внешним образом. Например, устройства передатчика питания могут быть организованы с горизонтальной поверхностью на которую устройство может быть просто помещено для того, чтобы питаться.

Кроме того, такие организации беспроводного переноса питания могут преимущественно быть разработаны так, что устройство передатчика питания может быть использовано с диапазоном устройств приемника питания. В частности, был определен подход беспроводного переноса питания, известный как Спецификации Qi и в настоящее время дальше разрабатывается. Данный подход позволяет устройствам передатчика питания, которые отвечают Спецификациям Qi, использоваться с устройствами приемника питания, которые также отвечают Спецификациям Qi без того, чтобы они были от одного и того же изготовителя или были предназначены друг для друга. Стандарт Qi дополнительно включает в себя некоторую функциональность для обеспечения адаптации работы к конкретному устройству приемника питания (например, в зависимости от конкретного потребления питания).

Спецификация Qi разрабатывается Консорциумом Беспроводного Питания и больше информации можно найти, например, на его web-сайте: http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.htm, где в частности можно найти определенные документы Спецификации.

Многие системы беспроводной передачи питания, такие как, например, Qi, поддерживают связь от приемника питания к передатчику питания, тем самым позволяя приемнику питания предоставлять информацию передатчику питания, которая может позволять ему адаптироваться к конкретному приемнику питания или конкретным условиям, воспринимаемым приемником питания.

Во многих системах, такая связь осуществляется посредством модуляции нагрузки у сигнала переноса питания. В частности, связь достигается посредством выполнения приемником питания модуляции нагрузки, при этом нагрузка, применяемая к вторичной катушке приемника, изменяется, чтобы обеспечить модуляцию сигнала питания. Результирующие изменения электрических характеристик (например, вариации тока индуктора передатчика) могут быть обнаружены и декодированы (демодулированы) передатчиком питания.

Больше информации о применении модуляции нагрузки в Qi можно найти, например, в главе 6 части 1 спецификации беспроводного питания Qi (версия 1.0).

В дополнение к связи модуляцией нагрузки от приемника питания к передатчику питания, было предложено поддерживать связь от передатчика питания к приемнику питания. Было предложено реализовывать такую связь посредством модуляции основного сигнала питания. Тем не менее, во многих сценариях, такой подход может не обеспечивать оптимизированной производительности. В качестве альтернативы, также было предложено предоставить канал связи от передатчика питания к приемнику питания, используя отдельную линию связи, и, в частности, используя отдельную катушку связи.

В частности, было предложено генерировать носитель связи посредством возбуждения второй катушки, которая является отдельной от основной катушки переноса питания. Носитель связи может тогда быть амплитудно-модулированным, чтобы представлять данные. Кроме того, носитель связи может быть сгенерирован, чтобы работать на полосе частот отличной от основного сигнала переноса питания, тем самым сокращая помехи между ними.

В дополнение к предоставлению связи для передачи данных от передатчика питания к приемнику питания носитель связи также может быть использован для связи от приемника питания к передатчику питания. Данная связь может быть в дополнение к связи от приемника питания к передатчику питания, использующей основной сигнал переноса питания. Например, в течение фаз ожидания и инициализации, приемник питания может осуществлять связь с передатчиком питания, используя носитель связи, тогда как в течение режима переноса питания она может быть достигнута, используя модуляцию нагрузки основного сигнала переноса питания. Например, приемник питания может исходно передавать сообщения конфигурации и инициализации переноса питания, используя носитель связи, и может впоследствии в течение операции переноса передавать сообщение управления питанием посредством модуляции нагрузки основного сигнала переноса питания. Связь от приемника питания к передатчику питания, используя носитель связи, может в частности быть достигнута посредством модуляции нагрузки носителя связи.

Консорциум Беспроводного Питания (WPC), отвечающий за разработку Спецификаций Qi, создал Кухонную Рабочую Группу, чтобы разрабатывать спецификацию интерфейса для бесшнуровых кухонных бытовых приборов. Кухонная Рабочая Группа стремится разработать подход для беспроводного переноса питания, пригодного для кухонного сценария. В таком сценарии, индуктивный источник питания может быть расположен в рабочей поверхности кухни, при этом бесшнуровые бытовые приборы располагаются на рабочей поверхности кухни.

Данная новая спецификация интерфейса предназначена для обеспечения бесшнуровой работы кухонных бытовых приборов и определяет механический и электрический интерфейс между кухонными бытовыми приборами и индуктивными источниками питания. Она стремиться обеспечить новый класс бесшнуровых бытовых приборов, с которыми будет легко обращаться, легко чистить, и легко хранить. Новая спецификация будет поддерживать непосредственный перенос питания к приемникам питания, которые затем могут предоставлять электрическое питание нагрузке (именуемое Индуктивным Переносом Питания (IPT)). Она дополнительно поддерживает предоставление сигнала переноса питания, который непосредственно или опосредованно нагревает подходящий нагревательный элемент посредством индуцирования вихревых токов в элементе (именуемое Индуктивным Нагревом (IH)).

Для того, чтобы идентифицировать тип бесшнурового бытового прибора и чтобы управлять переносом питания, канал связи создается между бесшнуровым бытовым прибором и индуктивным источником питания, т.е., между передатчиком питания и приемником питания. Данный канал связи может, например, быть использован, чтобы обеспечивать контур управления питанием, например, обеспечивая управление скоростью мотора, управление температурой нагревательного бытового прибора, изменения давления сосуда для варки, предотвращение чрезмерного кипения, и т.д.

В Кухонной Рабочей Группе было предложено реализовать функциональность связи, используя подход связи очень короткого диапазона очень сходный с подходом Связи Ближнего Поля (NFC). В частности, был предложен подход для работы на той же самой частоте в 13.56 МГц и использование амплитудной модуляции для связи от передатчика питания к приемнику питания (соответствующей метки NFC) и модуляции нагрузки для связи от приемника питания к передатчику питания.

Подход основан на использовании эффекта близости, где диапазон связи ограничен до относительно нескольких сантиметров. Такой короткий диапазон может сократить требования питания для связи и обеспечить взаимосвязанное и взаимно-однозначное отношение между катушкой связи передатчика питания и дополнительной катушкой связи приемника питания. Это может дополнительно обеспечить некоторую дополнительную безопасность при сокращении риска возникновения сообщаемых данных не между передатчиком питания и приемником питания (например, если рядом находятся другие приемники питания).

Подход основан на использовании отдельных катушек связи для первичного переноса питания и для связи. Таким образом, носитель связи генерируется посредством отдельной катушки связи. Носитель связи может быть AM модулированным посредством передатчика питания или модулированным нагрузкой посредством приемника питания.

Подход в виде использования отдельного носителя связи и катушек связи является в частности привлекательным для бытовых приборов большой мощности. Как правило, модуляция сигналов большой мощности имеет тенденцию быть более сложной, чем модуляция сигналов низкой мощности. В частности, модуляция нагрузки имеет тенденцию быть нецелесообразной для сигналов большой мощности и, в частности, может вносить значительные потери. Вследствие этого, при разработке Кухонной Рабочей Группой системы для бытовых приборов большой мощности были введены отдельный носитель связи и катушки связи.

В дополнение к связи, носитель связи также может обеспечивать перенос питания к приемнику питания. Таким образом, носитель связи может быть вторичным сигналом переноса питания, который в частности может быть использован, чтобы питать некоторые цепи (в частности схему инициализации и связи) во время фаз инициализации и конфигурации переноса питания. Данное питание может часто поддерживаться на относительно низком уровне, скажем ниже 1Вт, тогда как уровень питания у основного переноса питания может быть много выше.

Предоставление питания через носитель связи, и, в частности, реализация основного и вторичного пути переноса питания, может быть очень выгодным во многих сценариях. В частности, это может обеспечить активацию и питание некоторых схем, таких как схема инициализации, конфигурации, связи, и управления, не требуя присутствия активного основного сигнала переноса питания.

Например, Кухонная Рабочая Группа предусматривает, что бытовой прибор/приемник питания может содержать стандартную метку NFC/приемник для взаимодействия с передатчиком питания. В такой системе, когда присутствие бытового прибора обнаруживается передатчиком питания, внешний интерфейс связи может генерировать носитель связи для того, чтобы питать Метку NFC внутри бытового прибора, при этом перенос питания достигается через катушки связи передатчика питания и бытового прибора. Передатчик питания может отправлять запрос идентификатора Метке NFC. При обнаружении, Метка NFC опрашивает интерфейсы оставшихся частей приемника питания для того, чтобы определить запрос питания и ошибку управления. Впоследствии, Метка NFC передает данные посредством модуляции нагрузки носителя связи. Затем передатчик питания может подтверждать прием запроса питания и ошибки управления посредством генерирования основного сигнала переноса питания, используя основную катушку передачи питания, тем самым предоставляя основное питание бесшнуровому бытовому прибору через канал питания.

Таким образом, в дополнение к связи, носитель связи также может быть использован, чтобы предоставлять небольшой объем вспомогательного питания бесшнуровому бытовому прибору. Данный небольшой объем питания используется для питания интерфейса пользователя бесшнурового бытового прибора, когда бесшнуровой бытовой прибор сам по себе (еще) не используется. Благодаря вспомогательному каналу питания, нет необходимости в использовании основного канала питания, чтобы, например, питать интерфейс пользователя бесшнурового бытового прибора и по существу могут быть снижены потери в режиме ожидания всей системы.

Тем не менее, требование применительно к носителю связи действовать также в качестве сигнала переноса питания также поднимает некоторые проблемы. В частности, это требует увеличенного питания сигнала возбуждения для носителя связи. Типичное требование для вспомогательного источника питания находится в диапазоне 200-1000мВт у принятого питания. Такая высокая величина питания, как правило, требует цепь, разработанную для более высоких уровней питания, чем типично используемых для, например, систем NFC. Другой проблемой является то, что AM модуляция должна выполняться по сигналам более высокого уровня мощности, что во многих системах приводит к увеличенным потерям и, следовательно, уменьшенной эффективности.

В частности, AM модуляция часто может быть достигнута посредством управления подачи напряжения на выходной каскад питания. Тем не менее, для того, чтобы обеспечивать более высокие уровни питания, это, как правило, ассоциировано с более высокими потерями.

Пример системы беспроводного переноса питания, включающей в себя связь от передатчика питания к приемнику питания, предоставляется в документе US 2014/162554A1.

Конкретной критической проблемой при использовании AM модуляции является то, каким образом управлять вариациями амплитуды, и, в частности, каким образом точно управлять относительными уровнями амплитуды, используемыми при модуляции. Установка вариаций в слишком маленькие величины приводит к сниженной производительности связи (больше ошибок), однако установка их слишком высокими может оказать влияние на другие метрики производительности, такие как эффективность переноса питания, обеспечиваемого носителем.

Следовательно, улучшенный подход будет более выгодным. В частности, подход, который обеспечивает улучшенную работу, улучшенный перенос питания, повышенную гибкость, облегченную реализацию, облегченную работу, улучшенную связь, сокращенную сложность, сниженные потери питания, улучшенное и/или облегченное управление вариациями амплитуды при использовании AM модуляции, и/или улучшенную производительность, будет преимущественным.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, Изобретение стремится предпочтительно смягчить, ослабить или исключить один или более из вышеупомянутых недостатков отдельно или в любом сочетании.

В соответствии с аспектом изобретения предоставляется передатчик питания для предоставления питания беспроводным образом приемнику питания через индуктивный сигнал; передатчик питания содержащий: переменный резонансный контур для генерирования индуктивного сигнала в ответ на сигнал возбуждения, причем переменный резонансный контур содержит индуктивный импеданс и емкостной импеданс, причем резонансный контур, имеющий переменную резонансную частоту и индуктивный импеданс, содержит катушку передатчика, выполненную с возможностью генерирования индуктивного сигнала; возбудитель для генерирования сигнала возбуждения для переменного резонансного контура; и модулятор для амплитудной модуляции индуктивного сигнала для передачи значений данных приемнику питания варьируя переменной резонансной частотой в ответ на значения данных; при этом переменный резонансный контур содержит цепь модификации резонанса для управления переменной резонансной частотой посредством замедления изменения состояния для, по меньшей мере, одного из емкостного импеданса и индуктивного импеданса в течение дробного интервала времени каждого из, по меньшей мере, некоторых циклов сигнала возбуждения, и модулятор выполнен с возможностью адаптации продолжительности дробного интервала времени в ответ на значения данных.

Изобретение может обеспечивать улучшенную производительность во многих системах беспроводного переноса питания. Оно может обеспечивать облегченную и/или улучшенную связь во многих сценариях и может в частности обеспечивать улучшенную работу во время передачи данных от передатчика питания к приемнику питания, используя амплитудную модуляцию. Во многих вариантах осуществления, подход может обеспечивать увеличенный уровень питания, при этом по-прежнему обеспечивая использование схемы с низкой сложностью и низкой стоимостью. Например, оно может позволять использовать маломощную IC (например, стандартную IC связи) с нелинейным усилителем мощности при этом по-прежнему обеспечивая использование многообразия подходов амплитудной модуляции, включая амплитудную модуляцию Без Возврата к Нулю (NRZ).

Переменный резонансный контур может быть выполнен с возможностью варьирования значения индуктивного и/или емкостного импеданса в ответ на сигнал управления, сгенерированный модулятором. Модулятор может быть выполнен с возможностью генерирования сигнала управления в ответ на значения данных, которые должны быть переданы приемнику так, что изменения в резонансной частоте приводят к изменению амплитуды индуктивного сигнала (также именуемого индуктивным сигналом связи) как требуется схемой модуляции.

Переменный резонансный контур может содержать цепь модификации резонанса, выполненную с возможностью варьирования переменного импеданса в ответ на сигнал управления. Модулятор и цепь модификации резонанса могут быть выполнены с возможностью варьирования резонансной частоты, чтобы согласовывать вариации амплитуды, получаемые от применения схемы амплитудной модуляции, со значениями данных.

Цепь модификации резонанса может, например, включать в себя переключатель, переключающий переменный импеданс между разными импедансами, соответствующими разным резонансным частотам. Каждая резонансная частота может соответствовать уровню амплитуды, используемому амплитудной модуляцией. Цепь модификации резонанса может быть выполнена с возможностью переключения между переменными резонансными частотами в ответ на сигнал управления. Модулятор может генерировать сигнал управления, чтобы он был сигналом переключения, переключающим переменный импеданс между разными импедансами так, что выбирается импеданс, соответствующий резонансной частоте, соответствующей уровню амплитуды, требуемому протоколом связи для текущих значений данных.

В некоторых вариантах осуществления, модулятор выполнен с возможностью переключения переменной резонансной частоты между набором предварительно определенных резонансных частот в ответ на значения данных. Набор частот может во многих вариантах осуществления состоять из двух частот.

Подход цепи модификации резонанса может обеспечивать в частности преимущественную работу во многих вариантах осуществления и может в частности обеспечивать эффективную, но низкой сложности и простую для реализации адаптацию отклонения резонансной частоты для обеспечения амплитудной модуляции.

Подход может быть высокоэффективным при управлении вариациями амплитуды и может в частности во многих сценариях обеспечивать улучшенное управление глубиной модуляции. Управление амплитудной модуляцией может осуществляться посредством очень точного управления эффективной резонансной частотой путем точного управления продолжительностью дробных интервалов времени. Действительно, во многих вариантах осуществления, управление эффективными резонансными частотами, и, следовательно, уровнями амплитуды у амплитудной модуляции может осуществляться посредством управления хронометражем сигнала возбуждения для переключателей, инициирующих и/или завершающих дробные интервалы времени. В частности, во многих вариантах осуществления подход может позволять эффективной резонансной частоте просто выравниваться и быть точно такой же, как частота сигнала возбуждения, управляющего переключателем, инициирующим или завершающим дробные интервалы времени. Подход может в частности допускать, чтобы вариации амплитуды, и, в частности, глубина модуляции, были, по сути, независимыми от точных значений компонента для резонирующего компонента. Таким образом, допуски и дрейф компонентов резонансного контура могут быть компенсированы автоматически.

Это может допускать более точную и надежную установку резонансных частот, и, следовательно, уровней амплитуды. Соответственно, исполнению не требуется отражать худший сценарий компонента и, вследствие этого, глубина модуляции может часто быть установлена по существу ниже поскольку запас прочности может быть существенно уменьшен. Это может обеспечивать улучшенный перенос питания во многих приложениях.

Замедление изменения состояния может быть замедлением по отношению к резонансному контуру, включающему в себя только емкостной импеданс и индуктивный импеданс. Такая цепь может иметь (свободной генерации) резонансную частоту (именуемую собственной резонансной частотой), которая выше эффективной резонансной частоты, получаемой из замедления изменения состояния.

Замедление изменения состояния приводит к модифицированному (эффективному) импедансу. Емкостный импеданс и индуктивный импеданс могут, как правило, быть связаны в последовательные или параллельные резонансные конфигурации. Состояние может в частности быть состоянием энергии, и, в частности, может быть напряжением на емкостном импедансе и/или током через индуктивный импеданс.

Дробный интервал времени имеет продолжительность, которая меньше половины периода времени сигнала возбуждения. Время начала и времена конца могут, как правило, быть моментами времени по отношению к моменту времени/событию каждого цикла (в котором присутствует дробный интервал времени). Например, время начала и время конца могут быть рассмотрены по отношению к переходу через нуль сигнала возбуждения.

Дробный интервал времени может в частности быть интервалом времени, возникающим во множестве (но не обязательно во всех или последовательных) циклах сигнала возбуждения и с продолжительностью меньше чем цикл/период времени цикла сигнала возбуждения.

Емкостной импеданс может, как правило, быть конденсатором, а индуктивный импеданс может, как правило, быть индуктором. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления емкостный импеданс и/или индуктивный импеданс могут, например, также включать в себя резистивный компонент.

Резонансная частота может, как правило, все больше уменьшаться по мере продолжительности дробного интервала времени. Цепь модификации резонанса может уменьшать свободную резонансную частоту емкостного импеданса и индуктивного импеданса (соответствующую частоте, при которой они будут колебаться в резонансном контуре, состоящем только из емкостного импеданса и индуктивного импеданса). Эффективная резонансная частота может во многих вариантах осуществления быть уменьшена посредством модулятора, увеличивающего продолжительность дробного интервала времени, например, посредством изменения времени начала и/или времени конца для дробного интервала времени.

В некоторых вариантах осуществления, передатчик питания может быть выполнен с возможностью уменьшения резонансной частоты посредством увеличения продолжительности дробного интервала времени.

В некоторых вариантах осуществления, цепь модификации резонанса выполнена с возможностью замедления изменения состояния посредством затруднения протекания энергии между индуктивным импедансом и емкостным импедансом во время дробного интервала времени.

Это может обеспечивать улучшенную производительность во многих сценариях, и может в частности обеспечивать эффективную регулировку резонансной частоты. Подход может облегчать реализацию. Протекание энергии может быть затруднено, будучи от емкостного импеданса к индуктивному импедансу, от индуктивного импеданса к емкостному импедансу, или как когда оно от индуктивного импеданса к емкостному импедансу так и, когда оно от емкостного импеданса к индуктивному импедансу.

Затруднение протекания энергии может включать в себя как уменьшение протекания энергии, так и полное предотвращение какого-либо протекания энергии.

Во многих вариантах осуществления, цепь модификации резонанса выполнена с возможностью замедления изменения состояния посредством затруднения протекания тока между индуктивным импедансом и емкостным импедансом в течение дробного интервала времени.

Это может обеспечивать в частности эффективное управление и обеспечивать практичную реализацию. Протекание тока может быть положительным или отрицательным протеканием тока. Затруднение протекания тока может включать в себя как уменьшение протекания тока, так и полное предотвращение (блокировка) какого-либо протекания тока.

В некоторых вариантах осуществления, цепь модификации резонанса выполнена с возможностью медленного изменения состояния для индуктивного импеданса посредством затруднения протекания тока от емкостного импеданса к индуктивному импедансу в течение дробного интервала времени.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, цепь модификации резонанса выполнена с возможностью определения одного из времени начала и времени конца дробного интервала времени в ответ на сигнал резонансного контура и модулятор выполнен с возможностью управления другим из времени начала и времени конца в ответ на значения данных.

Это может способствовать управлению резонансной частотой посредством модулятора. Во многих вариантах осуществления, это может допускать автоматическое определение, по меньшей мере, одного из времен начала и конца, обеспечивая активное управление модулятором учитывая только один момент времени. Например, если переключатель используется чтобы управлять замедлением изменения состояния, подход может во многих сценариях допускать то, что требуется только точно управлять только одним из времени включенного переключателя и выключенного переключателя.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, передатчик питания дополнительно содержит: измеритель амплитуды для измерения амплитуд индуктивного сигнала; определитель глубины модуляции для определения глубины модуляции в ответ на вариации измеренных амплитуд; и модулятор выполнен с возможностью варьирования переменной резонансной частоты в ответ на глубину модуляции.

Это может обеспечивать улучшенную связь во многих вариантах осуществления. В частности, это может обеспечивать улучшенный компромисс между производительностью связи и производительностью переноса питания. В частности, это может во многих вариантах осуществления гарантировать то, что модуляция является достаточно большой для надежного обнаружения, при этом одновременно максимально увеличивая (или, по меньшей мере, увеличивая) среднее или минимальное питание, переносимое индуктивным сигналом связи.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, модулятор выполнен с возможностью переключения переменной резонансной частоты между набором резонансных частот в ответ на значения данных, и определения, по меньшей мере, одной частоты из набора резонансных частот в ответ на глубину модуляции.

Это может обеспечить улучшенную производительность и/или облегченную работу.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, передатчик питания дополнительно содержит демодулятор для демодуляции модуляции нагрузки индуктивного сигнала.

Подход применительно к амплитудной модуляции для передач к приемнику питания, используя переменный резонансный контур, обеспечивает эффективную модуляцию нагрузки, которая будет использована для передач от приемника питания, тем самым обеспечивая подход высокоэффективной двунаправленной связи.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, передатчик питания дополнительно содержит: катушку передатчика переноса питания для генерирования индуктивного сигнала переноса питания для предоставления питания приемнику питания, причем максимальное питание индуктивного сигнала переноса питания является выше максимального питания индуктивного сигнала; и контроллер переноса питания для инициализации переноса питания к приемнику питания через индуктивный сигнал переноса питания; при этом контроллер переноса питания выполнен с возможностью генерирования, по меньшей мере, некоторых из значений данных в качестве данных управления инициализацией переноса питания.

Подход может допускать беспроводной перенос питания очень высокого уровня питания, при этом достигая низкого использования питания в режиме ожидания и по-прежнему обеспечивая использование схемы связи низкой сложность и низкой стоимости. В частности может быть достигнуто эффективное взаимодействие между разными путями предоставления питания.

Данные управления инициализацией переноса питания могут быть данными, которые сообщаются как часть процесса инициализации переноса питания, и в частности могут быть данными, которые сообщаются до того, как был сгенерирован индуктивный сигнал переноса питания (включен), и как часть процесса настройки/запуска переноса питания, используя индуктивный сигнал переноса.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, возбудитель выполнен с возможностью генерирования сигнала возбуждения, чтобы он имел частоту возбуждения, которая является независимой от значений данных.

Амплитудная модуляция может быть достигнута посредством варьирования переменной резонансной частоты при этом сохраняя частоту возбуждения по существу неизменной для по меньшей мере двух последовательных символов данных. В частности, изменение частоты возбуждения может быть настолько медленным, что любая вариация амплитуды, которая получается от изменения частоты возбуждения между двумя последовательными символами данных для постоянной переменной резонансной частоты, составляет менее 10% наименьшей разности по амплитуде между уровнями амплитуды, используемыми для амплитудной модуляции.

Во многих практических системах, частота возбуждения является по существу постоянной по двум временам символа данных.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, возбудитель выполнен с возможностью генерирования сигнала возбуждения с, по меньшей мере, одной из амплитуды напряжения и амплитуды тока у сигнала возбуждения, являющейся независимой от значений данных.

Амплитудная модуляция может быть достигнута посредством варьирования переменной резонансной частоты при этом сохраняя амплитуду напряжения и/или тока у частоты возбуждения по существу неизменной для по меньшей мере двух последовательных символов данных. В частности, изменение амплитуды может быть таким медленным, что любая такая вариация амплитуды для двух последовательных символов данных находится меньше 10% от наименьшей разности по амплитуде между уровнями амплитуды, используемыми для амплитудной модуляции.

Во многих практичных системах, напряжение и/или ток могут иметь по существу постоянное значение по двум временам символа данных.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, частота сигнала возбуждения не находится ниже 10 МГц.

Это может быть в частности пригодным для амплитудной модуляции посредством варьирования переменной резонансной частоты. Это может дополнительно во многих вариантах осуществления обеспечивать подходящий диапазон частоты для переноса более низких уровней питания, тогда как более высокие уровни питания могут более эффективно переноситься на более низких частотах.

В соответствии с другим аспектом изобретения, предоставляется система беспроводного переноса питания, содержащая передатчик питания и приемник питания, причем передатчик питания выполнен с возможностью беспроводным образом предоставлять питание приемнику питания через индуктивный сигнал; передатчик питания, содержащий: переменный резонансный контур для генерирования индуктивного сигнала в ответ на сигнал возбуждения, причем переменный резонансный контур содержит индуктивный импеданс и емкостной импеданс, причем резонансный контур, имеющий переменную резонансную частоту и индуктивный импеданс, содержит катушку передатчика, выполненную с возможностью генерирования индуктивного сигнала; возбудитель для генерирования сигнала возбуждения для переменного резонансного контура; модулятор для амплитудной модуляции индуктивного сигнала для передачи значений данных приемнику питания посредством варьирования переменной резонансной частоты в ответ на значения данных; и приемник питания, содержащий: катушку приемника для приема индуктивного сигнала; демодулятор для демодуляции амплитудной модуляции индуктивного сигнала; и первый извлекатель питания для извлечения питания из индуктивного сигнала и для питания, по меньшей мере, части приемника питания; при этом переменный резонансный контур содержит цепь модификации резонанса для управления переменной резонансной частотой посредством замедления изменения состояния для, по меньшей мере, одного из емкостного импеданса и индуктивного импеданса в течение дробного интервала времени каждого из, по меньшей мере, некоторых циклов сигнала возбуждения, и модулятор выполнен с возможностью адаптации продолжительности дробного интервала времени в ответ на значения данных.

Подход может обеспечивать очень эффективный комбинированный перенос питания и подход связи.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, передатчик питания дополнительно содержит: катушку передатчика переноса питания для генерирования индуктивного сигнала переноса питания для предоставления питания приемнику питания, причем максимальное питание индуктивного сигнала переноса питания выше максимального питания индуктивного сигнала; и контроллер переноса питания для инициализации переноса питания к приемнику питания через индуктивный сигнал переноса питания; при этом контроллер переноса питания выполнен с возможностью генерирования, по меньшей мере, некоторых из значений данных в качестве данных управления инициализацией переноса питания; и приемник питания содержит: катушку приемника переноса питания для приема индуктивного сигнала переноса питания; второй извлекатель питания для извлечения питания из индуктивного сигнала переноса питания и для питания нагрузки.

Подход может обеспечивать очень эффективный подход для дифференцированного переноса питания.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, первый извлекатель питания выполнен с возможностью питания, по меньшей мере, приемника питания, когда индуктивный сигнал переноса питания не присутствует, и второй извлекатель питания выполнен с возможностью питания, по меньшей мере, части приемника питания, когда индуктивный сигнал переноса питания присутствует.

Подход может обеспечивать эффективный перенос питания, и может, в частности, во многих вариантах осуществления обеспечивать перенос питания высокого уровня питания при этом обеспечивая режим ожидания низкого питания, который тем не менее может эффективно инициировать перенос питания высокого уровня питания.

В соответствии с другим аспектом изобретения, предоставляется способ работы для передатчика питания беспроводным образом предоставляющего питания приемнику питания через индуктивный сигнал, причем передатчик питания содержит переменный резонансный контур, содержащий индуктивный импеданс и емкостной импеданс, причем резонансный контур, имеющий переменную резонансную частоту и индуктивный импеданс, содержит катушку передатчика; причем способ содержит этапы, на которых: переменный резонансный контур генерирует индуктивный сигнал в ответ на сигнал возбуждения; генерируют сигнал возбуждения для переменного резонансного контура; осуществляют амплитудную модуляцию индуктивного сигнала для передачи значений данных приемнику питания посредством варьирования переменной резонансной частоты в ответ на значения данных; при этом переменный резонансный контур содержит цепь модификации резонанса, управляющую переменной резонансной частотой посредством замедления изменения состояния для, по меньшей мере, одного из емкостного импеданса и индуктивного импеданса в течение дробного интервала времени каждого из, по меньшей мере, некоторых циклов сигнала возбуждения, и амплитудная модуляция содержит адаптацию продолжительности дробного интервала времени в ответ на значения данных.

В соответствии с другим аспектом изобретения, предоставляется способ работы для системы беспроводного переноса питания, содержащей передатчик питания и приемник питания, причем передатчик питания выполнен с возможностью беспроводным образом предоставления питания приемнику питания через индуктивный сигнал и содержащий переменный резонансный контур, содержащий индуктивный импеданс и емкостной импеданс, причем резонансный контур, имеющий переменную резонансную частоту и индуктивный импеданс, содержит катушку передатчика; причем способ содержит передатчик питания, выполняющий этапы в виде: переменный резонансный контур, генерирующий индуктивный сигнал в ответ на сигнал возбуждения; генерирования сигнала возбуждения для переменного резонансного контура; амплитудной модуляции индуктивного сигнала для передачи значений данных приемнику питания посредством варьирования переменной резонансной частоты в ответ на значения данных; и приемник питания, выполняющий этапы в виде: демодуляции амплитудной модуляции индуктивного сигнала; и извлечения питания из индуктивного сигнала и для питания, по меньшей мере, части приемника питания; при этом переменный резонансный контур содержит цепь модификации резонанса управляющую переменной резонансной частотой посредством замедления изменения состояния для, по меньшей мере, одного из емкостного импеданса и индуктивного импеданса в течение дробного интервала времени каждого из, по меньшей мере, некоторых циклов сигнала возбуждения, и амплитудная модуляция содержит адаптацию продолжительности дробного интервала времени в ответ на значения данных.

Эти и прочие аспекты, признаки и преимущества изобретения будут очевидны из и поясняются со ссылкой на вариант(ы) осуществления, описываемый(ые) ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления изобретения будут описаны, только в качестве примера, со ссылкой на чертежи, на которых

Фиг. 1 иллюстрирует пример элементов системы переноса питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 2-4 иллюстрируют примеры цепи связи для передатчика питания;

Фиг. 5 иллюстрирует пример элементов цепи связи для передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 6 иллюстрирует примеры сигналов передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 7 иллюстрирует пример элементов передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 8-9 иллюстрирует примеры возбудителя для передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 10 иллюстрирует пример элементов передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 11 иллюстрирует пример элементов приемника питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 12 иллюстрирует пример элементов передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 13 иллюстрирует пример элементов передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 14 иллюстрирует пример элементов передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 15 иллюстрирует примеры сигналов передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 16 иллюстрирует пример элементов передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 17 иллюстрирует примеры сигналов передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 18 иллюстрирует примеры сигналов передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 19 иллюстрирует примеры сигналов передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения; и

Фиг. 20 иллюстрирует пример элементов передатчика питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Нижеследующее описание сфокусировано на вариантах осуществления изобретения, применимых в системе беспроводного переноса питания, использующей подход переноса питания такой как тот, что в настоящее время предусматривается для приложений на кухне Кухонной Рабочей Группой Консорциума Беспроводного Питания (WPC). Тем не менее, следует иметь в виду, что изобретение не ограничивается данным приложением, а может быть применено к многим другим системам беспроводного переноса питания.

Фиг. 1 иллюстрирует пример системы переноса питания в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Система переноса питания содержит передатчик 101 питания, который включает в себя (или связан с) индуктором/катушкой передатчика, впредь именуемой катушкой 103 передатчика переноса питания. Система дополнительно содержит приемник 105 питания, который включает в себя (или связан с) катушкой/индуктором приемника, впредь именуемой катушкой 107 приемника переноса питания.

Система обеспечивает беспроводной индуктивный перенос питания от передатчика 101 питания к приемнику 105. В частности, передатчик 101 питания генерирует беспроводной индуктивный сигнал переноса питания (также именуемый сигналом переноса питания, сигналом питания или индуктивным сигналом переноса питания), который распространяется в качестве магнитного потока индуктором 103 передатчика переноса питания. Сигнал переноса питания может, как правило, иметь частоту между около 20 кГц до около 500 кГц, и применительно к системам типа Qi, как правило, в диапазоне от 100 кГц до 200 кГц. Индуктор 103 передатчика переноса питания и катушка 107 приемника переноса питания являются слабо связанными и, следовательно, катушка 107 приемника переноса питания берет (по меньшей мере часть) сигнала переноса питания от передатчика 101 питания. Таким образом, питание переносится от передатчика 101 питания приемнику 105 питания через беспроводное индуктивное связывание от индуктора 103 передатчика переноса питания к катушке 107 приемника переноса питания. Понятие сигнал переноса питания главным образом используется, чтобы относиться к индуктивному сигналу/магнитному полю между индуктором 103 передатчика переноса питания и катушкой 107 приемника переноса питания (сигнал магнитного потока), но будет понятно, что эквивалентно оно также может быть рассмотрено и использоваться в качестве ссылки на электрический сигнал, предоставляемый индуктору 103 передатчика переноса питания или забираемому катушкой 107 приемника переноса питания.

Система выполнена с возможностью переноса значительных уровней питания, и, в частности, передатчик питания может поддерживать уровни питания в больше чем 5 Вт, 50 Вт, или даже 500 Вт во многих вариантах осуществления.

Передатчик 101 питания содержит цепь 109 переноса питания, которая выполнена с возможностью возбуждения катушки 103 передатчика переноса питания таким образом, что она генерирует сигнал переноса питания. Цепь 109 переноса питания включает в себя подходящую функциональность для генерирования подходящего сигнала возбуждения, для регулировки питания, управления частотой, и т.д., как будет известно специалистам в соответствующей области техники.

В дополнение, передатчик 101 питания содержит контроллер 111 передатчика питания, который выполнен с возможностью управления работой передатчика 101 питания. Например, контроллер 111 передатчика питания может содержать требуемую функциональность управления для создания, поддержки, и завершения операции переноса питания. Например, контроллер 111 передатчика питания может быть выполнен с возможностью управления передатчиком 101 питания, чтобы работать в соответствии с подходом систем переноса питания типа Qi.

Дополнительно, приемник 105 питания содержит цепь 113 извлекателя питания, которая выполнена с возможностью извлечения питания из сигнала переноса питания. Таким образом, в частности, катушка 107 приемника переноса питания принимает индуктивный сигнал переноса питания (посредством потока индуктивного сигнала переноса питания, индуцирующего ток в катушке 107 приемника переноса питания) и цепь 113 извлекателя питания соединена с катушкой 107 приемника переноса питания. Цепь 113 извлекателя питания связана с внешней нагрузкой 115, которая питается посредством питания, извлеченного из сигнала переноса питания цепью 113 извлекателя питания.

Приемник 105 питания дополнительно содержит контроллер 117 приемника питания, который выполнен с возможностью управления работой приемника 105 питания. Например, контроллер 117 приемника питания может реализовывать работу и процедуры, соответствующие тем, что известны из систем переноса питания типа Qi.

Таким образом, передатчик 101 питания и приемник 105 питания формируют систему беспроводного переноса питания, при этом питание может быть перенесено от передатчика 101 питания приемнику 15 питания. В системах, таких как те, что рассматриваются Кухонной Рабочей Группой WPC, уровень питания у переноса питания может быть очень высоким, и конечно предусматриваются уровни питания вплоть до нескольких Киловатт.

В примере Фиг. 1, приемник 105 питания содержит предназначенную катушку 107 приемника переноса питания, которая электрически связана с цепью 113 извлекателя питания, которая извлекает питание, которое затем предоставляется внешней нагрузке. Тем не менее, следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления, катушка 107 приемника переноса питания может сама по себе быть нагрузкой, и конечно, что катушка 107 приемника переноса питания может по существу извлекать питание. Например, катушка 107 приемника переноса питания может быть нагревательным элементом или пластиной, в которой индуцируются вихревые токи, приводя к потере питания в нагревательном элементе, приводя к тому, что он нагревается посредством индуктивного сигнала переноса питания.

Для того, чтобы обеспечивать эффективную работу переноса питания, требуется обмен информацией между передатчиком 101 питания и приемником 105 питания и, вследствие этого, система Фиг. 1 реализует двусторонний канал связи между двумя объектами. В системе Фиг. 1, связь создается отдельно от основного переноса питания, т.е., связь не использует индуктивный сигнал переноса питания. Наоборот, в системе Фиг. 1, отдельный носитель связи генерируется и используется для связи как от передатчика 101 питания к приемнику 105 питания, так и от приемника 105 питания к передатчику 101 питания.

В частности, передатчик 101 питания содержит цепь 119 связи передатчика питания, которая возбуждает катушку передатчика, которая будет впредь именоваться катушкой 121 связи передатчика. Цепь 119 связи передатчика питания таким образом генерирует индуктивный сигнал посредством генерирования сигнала возбуждения для катушки 121 связи передатчика. Данный индуктивный сигнал будет впредь именоваться индуктивным сигналом связи или носителем несмотря на то, что следует иметь в виду, что (как будет описано позже) индуктивный сигнал связи также может предоставлять некоторое питание приемнику 105 питания.

Дополнительно, приемник 105 питания содержит катушку приемника, которая будет впредь именоваться катушкой 123 связи приемника. Катушка 123 связи приемника связана с цепью 125 связи приемника питания, которая выполнена с возможностью поддержки связи с передатчиком 101 питания. Цепь 125 связи приемника питания связана с контроллером 117 приемника питания.

Таким образом, в системе Фиг. 1, второй индуктивный путь реализуется, чтобы поддерживать связь между передатчиком 101 питания и приемником 105 питания. Связь достигается посредством использования отдельного индуктивного сигнала связи, который в частности генерируется, чтобы иметь много более высокую частоту, чем сигнал переноса питания. Действительно, во многих вариантах осуществления, индуктивный сигнал связи имеет частоту не менее 10 МГц, тогда как сигнал переноса питания имеет частоту около 500 кГц, и, как правило, не выше 200 кГц. Это может уменьшить помехи между сигналами и может позволить разным системам работать эффективно, несмотря на нахождение в непосредственной близости (и конечно потенциально используя перекрывающиеся или концентрические катушки).

Диапазон канала связи является кроме того низким и, в большинстве вариантов осуществления, не превышает 10-15 см. Короткий диапазон обеспечивает дополнительную надежность и безопасность и может, например, уменьшать риск того, что управление передатчиком 101 питания осуществляется другими приемниками питания в окрестности.

Связь от передатчика 101 питания к приемнику 105 питания будет в нижеследующем для краткости именоваться прямой связью, а канал связи от передатчика 101 питания к приемнику 105 питания будет именоваться каналом прямой связи. Соответственно, связь от приемника 105 питания к передатчику 101 питания будет в нижеследующем для краткости именоваться обратной связью, а канал связи от приемника 105 питания к передатчику 101 питания будет именоваться каналом обратной связи.

В системе Фиг. 1, канал прямой связи (т.е., канал связи от передатчика питания к приемнику питания) реализуется посредством AM модуляции индуктивного сигнала связи, тогда как канал обратной связи реализуется посредством модулирования нагрузки приемника 105 питания индуктивного сигнала связи. Таким образом, индуктивный сигнал связи формирует носитель связи, который может быть использован как для прямой, так и обратной связи.

В дополнение к обеспечению связи, индуктивный сигнал связи также предоставляется для вспомогательного или вторичного переноса питания к приемнику 105 питания. Таким образом, индуктивный сигнал связи также используется в качестве вторичного сигнала переноса питания. Тем не менее, уровень питания, который может быть предоставлен индуктивным сигналом связи, является в большинстве вариантов осуществления ниже питания, которое может быть предоставлено индуктивным сигналом переноса питания. Действительно, во многих вариантах осуществления, максимальное питания, которое может быть предоставлено индуктивным сигналом связи является не меньше чем в пять или десять раз ниже максимального питания сигнала переноса питания, и конечно во многих вариантах осуществления разница даже больше.

Индуктивная связь может в частности быть использована, чтобы питать часть приемника 105 питания, по меньшей мере, во время некоторых интервалов времени. В частности, питание, предоставляемое индуктивным сигналом связи, может быть использовано, чтобы питать цепь 125 связи приемника питания и/или контроллер 117 приемника питания в течение времен, когда не генерируется индуктивный сигнал переноса питания.

Например, передатчик 101 питания может находиться в фазе ожидания при отсутствии приемника питания. В некоторый момент времени, пользователь может помещать приемник 105 питания в подходящую позицию для переноса питания от передатчика 101 питания. Это может быть обнаружено посредством передатчика 101 питания, который может соответственно инициировать процесс, который может приводить к запуску переноса питания.

Это может сначала приводить к тому, что контроллер 111 передатчика питания, управляющий цепью 119 связи передатчика питания, генерирует индуктивный сигнал связи с подходящим уровнем мощности. Питание может быть извлечено приемником 105 питания и использовано, чтобы питать цепь 125 связи приемника питания и, по меньшей мере, часть контроллера 117 приемника питания. Затем может быть запущен процесс инициализации, например, в соответствии с подходом спецификации Qi или предложениями Кухонной Рабочей Группы. Данный процесс включает связь между передатчиком 101 питания и приемником 105 питания.

По успешному завершению фазы инициализации переноса питания, передатчик 101 питания может генерировать индуктивный сигнал переноса питания на подходящем уровне питания (например, который определен или обговорен во время фазы инициализации). На данной стадии, приемник 105 питания может извлекать питание из сигнала переноса питания, чтобы подавать внешней нагрузке 113. В дополнение, он может извлекать питание для того, чтобы питать внутреннюю схему. Данная схема может включать в себя схему, которая ранее не питалась индуктивным сигналом связи (например, схему не активную во время фазы инициализации) и также может включать в себя некоторые или все из схемы, которые ранее питались индуктивным сигналом связи. Таким образом, применительно к некоторой схеме, приемник 105 питания может подавать питание, извлеченное из сигнала переноса питания, когда он присутствует, и в противном случае может подавать питание, извлеченное из индуктивного сигнала связи, когда он присутствует.

В системе, индуктивный сигнал связи таким образом поддерживает связь и также предоставляет относительно небольшую величину вспомогательного питания, чтобы питать приемник. Эта небольшая величина питания может в частности во многих приложениях бесшнурового бытового прибора быть использована, чтобы питать интерфейс пользователя бесшнурового бытового прибора, когда бесшнуровой бытовой прибор сам по себе (еще) не используется. Благодаря вспомогательному питанию, нет необходимости в использовании основного сигнала переноса питания, чтобы питать, например, интерфейс пользователя бесшнурового бытового прибора. Подход может таким образом позволять уменьшать потери в режиме ожидания всей системы.

Таким образом, в системе, совместно существуют и взаимодействуют два пути предоставления питания, чтобы эффективно предоставлять подходящее питание приемнику 105 питания в разные времена и с разными свойствами. Кроме того, один из этих путей предоставления питания также предоставляет двунаправленный путь связи.

В системах предусматриваемых Кухонной Рабочей Группой, предусматриваются схемы связи тесно соответствующие подходу Связи Ближнего Поля (NFC). В частности, предполагаются та же самая частота и подходы модуляции. Кроме того, планируются многие из тех же самых функций и процедур для создания, поддержки, и завершения связи.

Система Фиг. 1 может сходным образом рассматривать подход, соответствующий предназначенному подходу применительно к Кухонной Рабочей Группе и может использовать схему связи, соответствующую подходу NFC (помимо описанных здесь отличий и альтернативных подходов).

Использование функциональности связи тесно совместимой с подходом NFC может предоставить некоторое количество преимуществ. В частности, это может допускать повторное использование существенных цепей и функциональности NFC для подхода беспроводного переноса питания. Например, были разработаны интегральные микросхемы (IC) связи NFC и цепи вывода, и будет эффективным по затратам обеспечение использования такой функциональности в передатчике 101 питания и приемнике 105 питания.

Фиг. 2 иллюстрирует пример цепи связи NFC, использующей предназначенную IC 201 внешнего интерфейса NFC. Если IC 201 внешнего интерфейса может генерировать AM модулированный выход на контактах Tx1, Tx2 выхода и может демодулировать модуляцию нагрузки на основании входов Rx1, Rx2. Таким образом, Tx1/Tx2 выход IC 201 внешнего интерфейса возбуждают выход схемы, которая содержит фильтр 203 приема/передачи, сеть 205 настройки, и антенну/катушку 207 передачи, чтобы генерировать AM модулированный носитель связи.

Сигнал между фильтром 203 приема/передачи и сетью 205 настройки подается к Rx1/Rx2 входу IC 201 внешнего интерфейса, которая выполнена с возможностью приема/демодуляции AM сообщений, передаваемых посредством модуляции нагрузки соответствующей Меткой NFC.

Цель фильтра 203 приема/передачи состоит в создании формы у формы волны выхода IC 201 внешнего интерфейса и подавлении принятой модуляции нагрузки. Сеть 205 настройки обеспечивает сеть согласования между фильтром 203 приема/передачи и антенной 207 и дополнительно обеспечивает настроенный полосовой фильтр на рабочей частоте 13.56 МГц.

Тем не менее, тогда как цепь Фиг. 2 является пригодной для многих приложений NFC, она может быть не оптимальной для цепи переноса питания, такой как та, что на Фиг. 1. В частности, как правило, такие цепи не могут обеспечивать достаточного вспомогательного питания, чтобы питать приемник.

Во многих вариантах осуществления, типичные требования для вспомогательного источника питания могут находиться в диапазоне 200-1000 мВт принимаемого питания. Это как правило позволяет питать подходящую часть приемника питания (например цепь связи, интерфейс пользователя, и необходимую схему управления) без активного сигнала переноса питания. Тем не менее, как правило, цепь, такая как та, что на Фиг. 2, не может обеспечить достаточного питания. Типичная существующая IC внешнего интерфейса RFID/NFC может обеспечивать максимальное питание только около 200 мВт для антенны.

Для того чтобы увеличить питание до уровней, которые являются более приемлемыми для питания частей бытового прибора, может быть добавлен внешний RF усилитель 301, как иллюстрируется на Фиг. 3. Такой усилитель питания может увеличивать доступное питание, но также может вводить некоторые нежелательные эффекты. В частности, для того, чтобы снизить искажение AM модуляции, необходимо, чтобы RF усилитель 301 был полностью линейным усилителем. Тем не менее, это существенно увеличивает сложность и уменьшает эффективность. Кроме того, из-за допусков и вариаций компонента, на практике тяжело реализовать полностью линейный усилитель и вследствие этого вероятно возникает некоторое искажение модуляции.

Вследствие этого, на практике подход Фиг. 3 имеет тенденцию допускать AM модуляцию, где носитель полностью включается или выключается (соответствуя модуляции ISO/IEC 14443-2, Тип A). Тем не менее, если NRZ (Без Возврата к Нулю) AM модуляция является желательной (такая как модуляция ISO/IEC 14443-2, Тип B), то нелинейные аспекты усиления посредством RF усилителя 301 будут вносить искажение.

Модифицированный подход может включать в себя внешний модулятор 401, как иллюстрируется на Фиг. 4 (см., например, Техническую Записку TRF7970A: External Power Amplifier, Texas Instruments, 2013). Такой подход может допускать модуляцию Типа B, не требуя, чтобы усилитель был полностью линейным.

В примере, IC 201 внешнего интерфейса возбуждает RF усилитель 301 с помощью одноконтактного выхода Tx1 питающим напряжением Vcc', которое варьируется внешним модулятором 401, чтобы варьировать амплитуду сигнала выхода. Внешний модулятор 401 регулирует питающее напряжение Vcc' на RF усилителе 301 в ответ на выход модуляции Vmod из IC 201 внешнего интерфейса. Амплитуда сгенерированного носителя является (как правило линейной) функцией питающего напряжения Vcc', которое определяется посредством

Vcc'=f(Vcc, Vmod).

где функция f() является подходящей функцией для обеспечения требуемой модуляции амплитуды.

В подходе питающее напряжение Vcc таким образом уменьшается до подходящего напряжения Vcc', которое может варьироваться. Данное уменьшение может, например, быть достигнуто посредством управления падения напряжения через транзистор. Тем не менее, тогда как такой подход является простым и прямолинейным, требуемое падение напряжения может быть значительным и ассоциированная потеря питания в транзисторе (фактически произведение падения напряжения и питающего тока в RF усилителе 301) может быть значительной. Это может привести к по существу увеличенному потреблению питания и уменьшенной эффективности. Таким образом, подход может привести к дополнительным сверх потерям питания, которые увеличивают потери в режиме ожидания всей системы.

Несмотря на то, что можно уменьшить потерю питания в результате уменьшения напряжения во внешнем модуляторе 401, требуемая схема (например, высокочастотное переключение и трансформаторы для снижения импульсного напряжения) является относительно сложной и будет иметь склонность к неприемлемому увеличению сложности и цены передатчика питания.

В системе Фиг. 1, такие проблемы могут, например, быть смягчены, уменьшены, или исключены посредством системы, которая вводит AM модуляцию посредством варьирования резонансной частоты резонансного контура выхода у цепи 119 связи передатчика питания. Например, и может быть использован подход соответствующий тому, что на Фиг. 5. Например, цепь 119 связи передатчика питания может включать в себя цепь выхода, такую как та, что иллюстрируется на Фиг. 5. Цепь выхода может соответствовать цепи на Фиг. 3 но с дополнительным модулятором 501, который выполнен с возможностью изменения резонансной частоты выходного резонансного контура (указанного сетью 205 настройки и антенной 207 на Фиг. 5) в ответ на AM модуляцию.

Изменение резонансной частоты будет менять то, насколько близка частота возбуждения к резонансной частоте и, следовательно, амплитуду для индуктивного сигнала связи. В частности, если амплитуда и частота сигнала возбуждения удерживаются постоянными в то время, как меняется резонансная частота, меняется амплитуда генерируемого индуктивного сигнала связи. В подходе Фиг. 5, это используется, чтобы AM модулировать генерируемый индуктивный сигнал связи.

Например, модулятор 501 может быть выполнен с возможностью переключения резонансной частоты у цепи 501 настройки между двумя резонансными частотами, как например между резонансной частотой 13.56 МГц и резонансной частотой, скажем, 15 МГц. Изменение резонансной частоты может, например, быть достигнуто посредством переключения между двумя конденсаторами резонансной частоты (или, например, соединения/разъединения одного из двух параллельных конденсаторов или выборочного замыкания накоротко одного конденсатора из последовательного соединения двух конденсаторов).

Цепь 501 настройки возбуждается посредством частоты возбуждения в 13.56 МГц и соответственно индуктивный сигнал связи будет находиться на более высокой амплитуде применительно к первой резонансной частоте, чем применительно к второй резонансной частоте. Это может быть проиллюстрировано Фиг. 6, которая иллюстрирует сигнал Vmod управляющий переключением модулятора 501, и ток через соответствующую антенну 207 передатчика питания (катушка 121 связи передатчика) и катушку 123 связи приемника у приемника 105 питания.

Как может быть видно на Фиг. 6 очень эффективная AM модуляция может быть достигнута посредством изменения резонансной частоты переменного резонансного контура на выходе цепи 119 связи передатчика питания. Кроме того, AM модуляция может быть достигнута на высоком уровне питания, используя RF усилитель низкой сложности (и потенциально нелинейный), возбуждаемый стандартной IC внешнего интерфейса NFC и на который подается постоянное питающее напряжение.

Фиг. 7 иллюстрирует пример варианта осуществления передатчика 101 питания с Фиг. 1.

В примере, цепь 109 переноса питания содержит резонансный контур переноса питания, сформированный катушкой 103 передатчика и последовательным конденсатором 701. Резонансный контур переноса питания возбуждается возбудителем 703, который генерирует подходящий сигнал возбуждения для генерирования сигнала переноса питания.

Таким образом, цепь выхода переноса питания у передатчика 101 питания включает в себя параллельный резонансный контур или резонансный контур, который формируется посредством индуктивного импеданса и емкостного импеданса. Резонансный контур будет именоваться резонансным контуром переноса питания. В примере Фиг. 2, индуктивный импеданс формируется посредством одного индуктора, а именно катушки 103 передатчика, а емкостной импеданс формируется посредством одного конденсатора 701 передатчика.

Резонансный контур переноса питания может, как правило, быть последовательным или параллельным резонансным контуром, и может в частности как иллюстрируется Фиг. 2 состоять из резонансного конденсатора 701 связанного последовательно (или параллельно) с индуктором 103 передатчика переноса питания.

Сигнал переноса питания генерируется посредством возбуждения резонансного контура передатчика от возбудителя 703, генерирующего сигнал возбуждения с подходящей частотой возбуждения (как правило в диапазоне частоты 20-200 кГц), как иллюстрируется Фиг. 7.

Возбудитель 703 генерирует сигнал возбуждения варьирующегося (и как правило AC) напряжения, который применяется к резонансному конденсатору 701 и катушке 103 передатчика. В примере, резонансный контур переноса питания является последовательным резонансным контуром, и сигнал возбуждения напряжения применяется на концах конденсатора и индуктора (тем самым также предоставляя сигнал возбуждения катушке 103 передатчика). В некоторых вариантах осуществления, возбудитель 703 может быть связан непосредственно (или опосредованно) с катушкой 103 передачи и сигнал возбуждения напряжения может быть предоставлен катушке 103 передачи. В некоторых вариантах осуществления, сигнал возбуждения может быть сигналом возбуждения тока. Это в частности может быть пригодным в вариантах осуществления, в которых резонансный контур является параллельным резонансным контуром, тогда как сигнал возбуждения напряжения часто может быть использован для последовательных резонансных контуров.

Таким образом, в системе, возбудитель 703 генерирует сигнал возбуждения, который подается резонансному контуру переноса питания/катушке 103 передачи, вызывая генерирование катушкой 103 передачи сигнала переноса питания, предоставляющего основное питание приемнику 105 питания.

Возбудитель 703, как правило, является цепью возбуждения в форме инвертора, которая генерирует переменный сигнал из DC Напряжения. Выход возбудителя 703, как правило, является мостом переключения, генерирующим сигнал возбуждения посредством надлежащего переключения переключателей у моста переключения. Фиг. 8 показывает полумостовой мост переключения/инвертор. Управление переключателями S1 и S2 осуществляется так, что они никогда не бывают закрытыми одновременно. Альтернативно S1 закрыт, пока S2 открыт, а S2 закрыт, пока S1 открыт. Переключатели открываются и закрываются с требуемой частотой, тем самым генерируя переменный сигнал на выходе. Как правило, выход инвертора соединен с катушкой передатчика через резонансный конденсатор. Фиг. 9 показывает полномостовой мост переключения/инвертор. Управление переключателями S1 и S2 осуществляется так, что они никогда не бывают закрытыми одновременно. Управление переключателями S3 и S4 осуществляется так, что они никогда не бывают закрытыми одновременно. Альтернативно, переключатели S1 и S4 закрыты, пока S2 и S3 открыты, и затем S2 и S3 закрыты, пока S1 и S4 открыты, тем самым создавая прямоугольный сигнал на выходе. Переключатели открываются и закрываются с требуемой частотой.

Вышеизложенное описание соответствует случаю, где левый и правый мост являются 180° не в фазе и обеспечивают максимальное выходное питание или максимальный рабочий цикл. Тем не менее, в других сценариях, половинки моста могут быть частично не в фазе. Если половинки моста находятся в фазе, приводя к тому что как S2, так и S4 или S1 и S3 закрыты одновременно, напряжение моста будет нулем. Посредством управления фазой между двумя половинками моста, можно управлять рабочим циклом сигнала возбуждения и, как результат, выходным питанием сигнала возбуждения.

Возбудитель 703 соответственно генерирует сигнал возбуждения, который имеет заданную частоту возбуждения. Сигнал возбуждения применяется к первичному резонансному контуру 201, тем самым генерируя сигнал переноса питания.

Возбудитель 703 также связан с контроллером 111 передатчика, который содержит функциональность управления для оперирования функцией переноса питания, и который может в частности содержать контроллер, выполненный с возможностью оперирования передатчиком 101 питания в соответствии с протоколом, в соответствии с которым работает система, как например в соответствии со Спецификацией Qi (или подходом, определяемым Кухонной Рабочей группой). Например, контроллер 111 передатчика может быть выполнен с возможностью управления передатчиком 101 питания, чтобы выполнять разные фазы Qi, включая фазу Идентификации и Конфигурации и фазу переноса питания.

В примере, передатчик 101 питания содержит одну катушку 103 передатчика, которая возбуждается возбудителем 703. Таким образом, беспроводной индуктивный сигнал переноса питания генерируется одной катушкой 103 передатчика. Тем не менее, следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления беспроводной индуктивный сигнал питания может быть сгенерирован множеством катушек передатчика, которые возбуждаются, например, параллельно возбудителем. В частности, несколько катушек передатчика, которые возбуждаются соответствующими (зависимыми) выходными сигналами возбудителя 703, может быть использовано, чтобы генерировать беспроводной индуктивный сигнал питания. Например, две катушки передатчика могут быть помещены в разных позициях, чтобы обеспечивать две точки зарядки для двух приемников питания. Двум катушкам может подаваться один и тот же выходной сигнал от возбудителя 703. Это может обеспечить улучшенное распределение беспроводного индуктивного сигнала питания/магнитного поля для того, чтобы поддерживать несколько точек зарядки.

Описанная выше цепь 109 переноса питания таким образом обеспечивает сигнал переноса питания, который является активным во время операции переноса питания. Тем не менее, передатчику 101 питания, как правило, не требуется быть активным очень часто и соответственно он также может работать в фазе ожидания, где сигнал переноса питания не предоставляется. В системе, цепь 119 связи передатчика питания может генерировать индуктивный сигнал связи, который как описано, также может предоставлять вспомогательное питание приемнику 105 питания, как правило, для использования, когда сигнал переноса питания не является активным.

Цепь 119 связи передатчика питания таким образом обеспечивает двунаправленный канал связи для связи с приемником 105 питания. Связь основана на носители связи в форме индуктивного сигнала связи, который является AM модулированным в прямом направлении и модулированным по нагрузке в обратном направлении. Индуктивный сигнал связи дополнительно предоставляет вторичный или вспомогательный перенос питания к приемнику 105 питания.

В примере Фиг. 7, цепь 119 связи передатчика питания также содержит резонансный контур, который впредь будет именоваться резонансным контуром связи.

В примере, резонансный контур связи формируется посредством катушки 121 связи передатчика и параллельного конденсатора 705, впредь именуемого конденсатором 705 связи. Резонансный контур связи возбуждается возбудителем 707 связи, который генерирует подходящий сигнал возбуждения для генерирования индуктивного сигнала связи.

Таким образом, цепь 119 связи передатчика питания включает в себя параллельный резонансный контур или резонансный контур, который сформирован индуктивным импедансом и емкостным импедансом. В примере Фиг. 7, индуктивный импеданс формируется одним индуктором, а именно катушкой 121 связи передатчика, а емкостной импеданс формируется одним конденсатором 705 связи.

Резонансный контур переноса питания может быть как правило последовательным или параллельным резонансным контуром, и может, в частности, как иллюстрируется Фиг. 7, состоять из конденсатора 705 связи, связанного параллельно с катушкой 121 связи передатчика. Резонансный контур связи может соответствовать активной сети 205 настройки на Фиг. 5.

Индуктивный сигнал связи генерируется посредством возбуждения резонансного контура связи возбудителем 707, генерирующим сигнал возбуждения с частотой много выше частоты возбуждения для сигнала переноса питания. Во многих вариантах осуществления, частота находится выше 10 МГц и в конкретном примере она составляет 13.56 МГц.

Возбудитель 707 связи может использовать подход сходный с возбудителем 703 переноса питания. Таким образом, описание, предоставленное для него, также может считаться применимым с необходимыми поправками к возбудителю 707 связи. Тем не менее, возбудитель 707 связи генерирует сигнал возбуждения с много более высокой частотой и много более низким максимальным уровнем питания.

Сходным образом, комментарии, приведенные в отношении генерирования и природы сигнала переноса питания, могут применяться с необходимыми поправками к индуктивному сигналу связи.

Возбудитель 707 связи может в конкретном примере включать в себя IC 201 внешнего интерфейса, RF усилитель 301, и фильтр 203 приема/передачи, как описано со ссылкой на Фиг. 5.

Цепь 119 связи передатчика питания может дополнительно содержать демодулятор 709 нагрузки, выполненный с возможностью демодуляции данных, передаваемых приемником 105 питания посредством модуляции нагрузки. В частности, демодулятор 709 нагрузки выполнен с возможностью демодуляции модуляции нагрузки индуктивного сигнала связи, чтобы определять соответствующие данные, переданные от приемника 105 питания. Демодулятор 709 нагрузки таким образом выполнен с возможностью демодуляции модуляции нагрузки индуктивного сигнала связи посредством приемника питания.

На физическом уровне, канал связи от приемника 105 питания к передатчику 101 питания реализуется посредством использования индуктивного сигнала связи в качестве носителя связи для модуляции нагрузки. Приемник 105 питания передает сообщения данных посредством модуляции нагрузки катушки 123 связи приемника. Модуляция нагрузки может, например, быть обнаружена посредством изменения амплитуды и/или фазы тока/напряжения сигнала возбуждения, посредством изменения тока/напряжения катушки 121 связи передатчика, и/или изменения тока/напряжения резонансного контура связи. В качестве другого примера, модуляция нагрузки может быть обнаружена посредством изменения тока источника питания к возбудителю 707 связи (в частности к инвертору/мосту переключения). В конкретном примере, демодулятор 709 нагрузки может быть реализован как часть IC 201 внешнего интерфейса.

Цепь 119 связи передатчика питания дополнительно содержит модулятор 711, который может соответствовать модулятору 501 на Фиг. 5. Модулятор 711 выполнен с возможностью AM модуляции индуктивного сигнала связи для передачи данных приемнику 105 питания. Тем не менее, вместо непосредственной AM модуляции сигнала возбуждения для резонансного контура связи, модулятор 711 выполнен с возможностью модуляции индуктивного сигнала связи посредством варьирования резонансной частоты у резонансного контура связи в ответ на значения данных, которые должны быть переданы приемнику 105 питания.

Таким образом, в примере, резонансный контур связи является переменным резонансным контуром, который имеет переменную резонансную частоту. В частности, резонансный контур содержит, по меньшей мере, один импеданс, который может варьироваться в ответ на сигнал управления, предоставляемый модулятором 711. В частности, по меньшей мере, один из емкостного и индуктивного импеданса у резонансного контура связи может варьироваться в ответ на сигнал управления. Посредством варьирования импеданса, и в частности реактивного сопротивления, по меньшей мере, одного из (резонирующих) импедансов у резонансного контура связи, может варьироваться резонансная частота резонансного контура. Например, конденсатор 705 связи может быть переменным конденсатором, который может варьироваться в ответ на сигнал управления (например, он может быть зависимым от напряжения конденсатором, который может быть модифицирован посредством изменения напряжения DC на концах конденсатора 705 связи).

В примере, модулятор 711 выполнен с возможностью генерирования сигнала управления, который управляет переменным импедансом и, следовательно, резонансной частотой резонансного контура связи. Модулятор 711 связан с контроллером 111 передатчика и выполнен с возможностью генерирования сигнала управления в ответ на значения данных, которые должны быть переданы приемнику 105 питания. Модулятор 711 соответственно управляет резонансной частотой резонансного контура связи в зависимости от значений данных, передаваемых приемнику питания.

В частности, модулятор 711 выполнен с возможностью управления переменными импедансами так, что результирующая резонансная частота приводит к требуемой вариации амплитуды генерируемого индуктивного сигнала связи в соответствии с требуемым протоколом AM модуляции. Например, могут применяться вариации амплитуды согласующиеся со схемой модуляции ISO/IEC 14443-2, Тип B.

Модулятор 711 может соответственно AM модулировать индуктивный сигнал связи в зависимости от данных, передаваемых посредством управления и варьирования резонансной частоты резонансного контура связи. В качестве простого примера, каждый возможный символ данных канала может быть ассоциирован с относительным уровнем амплитуды (например «более высокое» или «более низкое» значение) и модулятор 711 может выбирать резонансную частоту, чтобы она соответствовала амплитуде, ассоциированной с заданным значением данных. Например, бинарное значение «0» может быть передано посредством установки резонансной частоты резонансного контура связи в то же самое значение, что и частота возбуждения (13.56 МГц), а бинарное значение «1» может быть передано посредством установки резонансной частоты в отличное значение (скажем 15 МГц), приводя к уменьшенной амплитуде индуктивного сигнала связи. В некоторых вариантах осуществления, каждое возможное значение данных может быть ассоциировано с шаблоном амплитуд вместо одного значения амплитуды.

В некоторых вариантах осуществления, AM модуляция может, таким образом, быть достигнута посредством варьирования амплитуды между фиксированным числом амплитуд, и, в частности, между двумя разными амплитудами. В таких вариантах осуществления, модулятор 711 может быть выполнен с возможностью переключения переменного импеданса резонансного контура связи между соответствующим числом фиксированных значений. Например, конденсатор 705 связи может быть переключен между двумя значениями. Это может, например, быть достигнуто посредством соединения/разъединения параллельного конденсатора.

Таким образом, во многих вариантах осуществления, резонансный контур связи может содержать переключатель, выполненный с возможностью замыкания накоротко или разъединения одного или более конденсаторов емкостного импеданса в ответ на сигнал управления от модулятора 711.

Конденсатор 705 связи может, например, быть реализован посредством множества параллельных конденсаторов, каждый из которых находится в последовательном соединении с переключателем. Например, может быть предусмотрено множество конденсаторов, причем каждый конденсатор приблизительно с половиной емкости предыдущего конденсатора. Посредством включения или отключения индивидуального конденсатора, может быть достигнута любая емкость вплоть до удвоенной емкости наибольшего конденсатора с разрешением, соответствующим емкости наименьшего конденсатора.

Во многих вариантах осуществления, число конденсаторов равно числу возможных амплитуд, а число переключателей на единицу меньше числа возможных амплитуд. Например, если используется только две амплитуды, конденсатор 705 связи может содержать один конденсатор, который всегда активно связан с цепью, т.е., он всегда соединен в резонирующей конфигурации с катушкой 121 связи передатчика. Кроме того, вместе с катушкой 121 связи передатчика, первый конденсатор дает резонансную частоту равную наивысшему из двух возможных значений, такую как, например, в резонансной частоте 15 МГц. В дополнение, второй конденсатор может быть соединен параллельно с первым конденсатором и с переключателем последовательно. Два конденсатора вместе могут иметь емкость, которая вместе с индуктивностью катушки 121 связи передатчика приводит к резонансной частоте равной частоте сигнала возбуждения (13.56 МГц). Сигнал управления может быть использован, чтобы переключать переключатель между открытым и закрытым состоянием, и следовательно может соединять/разъединять или связывать/отделять второй конденсатор от катушки 121 связи передатчика. В частности, когда требуется самая низкая амплитуда, сигнал управления устанавливает переключатель в открытую конфигурацию, а когда требуется наивысшая амплитуда, сигнал управления устанавливает переключатель в закрытую конфигурацию.

Пример такого подхода иллюстрируется на Фиг. 10 (которая иллюстрирует пример, где резонансный контур связи является последовательным резонансным контуром вместо параллельного резонансного контура). В примере, AM модуляция достигается посредством переключения резонансной частоты у резонансного контура связи между двумя значениями. Таким образом, модулятор 711 выбирает резонансную частоту из набора двух частот в зависимости от данных, которые должны быть переданы. Тем не менее, частота и амплитуда сигнала возбуждения являются независимыми от данных и, следовательно, не меняются как их функция. В частности, амплитуда и частота могут быть постоянными или даже предварительно определенными.

Выбор резонансной частоты может, в зависимости от используемой схемы модуляции, либо быть для всей продолжительности символа, либо может, например, быть на более коротких интервалах в соответствии с предварительно определенным шаблоном для значения/символа данных.

Поскольку частотная модуляция использует две частоты, конденсатор 705 связи формируется посредством двух конденсаторов C_ad и C _tx, причем один конденсатор C _tx непрерывно соединен с резонансным контуром, а другой C_ad связывается последовательно с переключателем 1001 и последовательное соединение конденсатора C_ad и переключателя 1001 связано параллельно с постоянно задействованным конденсатором C_tx. Переключатель 1001 может быть переключен между открытым состоянием и закрытым состоянием в ответ на сигнал управления, сгенерированный модулятором 711.

В примере, сигнал управления является бинарным сигналом управления, который переключает переключатель 1001 между открытым и закрытым состоянием. Когда переключатель открыт, конденсатор C_ad разъединяется с резонансным контуром и резонансная частота задается только значениями катушки 121 связи передатчика (представленной L _tx на Фиг. 10) и конденсатора C_tx. Значения этих компонентов выбираются так, что данная резонансная частота соответствует более высокой частоте, чем частота возбуждения и, следовательно, приводит к более низкой амплитуде.

Когда переключатель закрыт, конденсатор C _ad соединяется параллельно с конденсатором C_tx и два конденсатора таким образом формируют эффективный резонансный конденсатор с емкостью равной сумме индивидуальных емкостей. Резонансная частота задается значением катушки 121 связи передатчика и данным объединенным конденсатором. Значение конденсатора C_ad затем выбирается так, что данная резонансная частота соответствует частоте возбуждения, приводя к более высокой амплитуде.

В качестве другого примера, применительно к переключаемому конденсатору последовательно с другим конденсатором (который может быть или может не быть переключаемым), бинарный сигнал управления, предоставляемый модулятором 711, может быть организован посредством соединения или замыкания накоротко переключаемого конденсатора. Переключатель может в частности находиться в параллельной цепи с конденсатором и может открываться, чтобы соединять переключаемый конденсатор последовательно с другим конденсатором (причем суммарная емкость соответственно задается результирующей последовательной емкостью), и закрываться, чтобы замыкать накоротко переключаемый конденсатор (и, следовательно, с суммарной емкостью, задаваемой только вторым конденсатором).

В качестве другого примера, применительно к переключаемому индуктору параллельно с катушкой 121 связи передатчика, бинарный сигнал управления может быть организован посредством соединения или разъединения переключаемого индуктора. Переключатель может в частности быть последовательным с индуктором и может открываться, чтобы разъединять переключаемый индуктор, и закрываться, чтобы соединять переключаемый индуктор (приводя к суммарной резонирующей индуктивности, задаваемой в качестве параллельной индуктивности двух индукторов).

В качестве другого примера, применительно к переключаемому индуктору последовательно с катушкой 121 связи передатчика, бинарный сигнал управления может быть организован посредством соединения или замыкания накоротко переключаемого индуктора. Переключатель может в частности быть параллельным с индуктором и может открываться, чтобы соединять переключаемый индуктор последовательно с катушкой 121 связи передатчика (с суммарной индуктивностью соответственно задаваемой результирующей последовательной индуктивностью), закрываться, чтобы замыкать накоротко переключаемый индуктор (и, следовательно, с суммарной индуктивностью задаваемой только катушкой 121 связи передатчика).

Фиг. 11 иллюстрирует пример варианта осуществления приемника 105 питания с Фиг. 1.

В примере, цепь входа приемника 105 питания также включает в себя резонансный контур или параллельный резонансный контур, который включает в себя индуктор 107 приемника и конденсатор 1101 переноса питания приемника. Резонансный контур приемника может, как правило, быть последовательным или параллельным резонансным контуром, и может в частности, как показано на Фиг. 11, состоять из конденсатора 1101 переноса питания приемника, связанного параллельно (или последовательно) с индуктором 107 приемника. Резонансный контур приемника, как правило, настроен на частоту сигнала переноса питания, т.е., на частоту в диапазоне от 20 кГц до 200 кГц в конкретном примере. Это имеет тенденцию улучшения производительности связи и производительности переноса питания.

Резонансный контур приемника связан с цепью 113 извлекателя питания, которая преобразует принятый сигнал переноса питания, т.е., индуцированный сигнал, предоставленный резонансным контуром приемника, в питание, которое предоставляется внешней нагрузке 115 (как правило, посредством выполнения AC/DC преобразования потенциально сопровождаемого регулировкой напряжения, как будет хорошо известно специалисту в соответствующей области техники). Таким образом, цепь 113 извлекателя питания выполнена с возможностью извлечения питания из индуктивного сигнала переноса питания и питания нагрузки, используя извлеченное питание.

В примере, приемник 105 питания дополнительно содержит резонансный контур связи приемника, сформированный катушкой 123 связи приемника и конденсатором 1103 связи приемника. Резонансный контур связи приемника настроен на частоту индуктивного сигнала связи, т.е., на частоту 13.56 МГц.

Резонансный контур связи приемника связан с AM демодулятором 1105, который выполнен с возможностью демодуляции AM модуляции индуктивного сигнала связи. Таким образом, AM демодулятор 1105 может демодулировать AM модуляцию, которая введена модулятором 711. AM демодулятор 1105 связан с контроллером 117 приемника питания, которому подаются демодулированные данные.

Цепь 125 связи приемника питания дополнительно содержит модулятор 1107 нагрузки, который связан с контроллером 117 приемника питания. Контроллер 117 приемника питания может предоставлять данные для передачи передатчику 101 питания и модулятор 1107 нагрузки может модулировать нагрузку индуктивного сигнала связи в ответ на данные так, что она может быть демодулирована передатчиком 101 питания. В частности, нагрузка в форме конденсатора 1111 параллельно с переключателем 1109 связана параллельно с резонансным контуром связи приемника. Модулятор 1107 нагрузки может управлять переключателем 1109, тем самым варьируя нагрузку, предоставляемую индуктивному сигналу связи. Таким образом, индуктивный сигнал связи может быть модулированным по нагрузке.

Резонансный контур связи приемника дополнительно связан с извлекателем 113 питания, который выполнен с возможностью извлечения питания из индуктивного сигнала связи и питания, по меньшей мере, некоторых частей приемника 105 питания в течение, по меньшей мере, некоторого времени. В конкретном примере, извлекатель 1113 питания может питать модулятор 1107 нагрузки и AM демодулятор 1105, как впрочем и часть контроллера 117 приемника питания во времена, где присутствует индуктивный сигнал связи, но не присутствует сигнал переноса питания.

Таким образом, индуктивный сигнал связи может обеспечивать вторичный или вспомогательный перенос питания, который может питать элементы приемника 105 питания, когда не присутствует основной сигнал переноса питания. Максимальный уровень питания данного вспомогательного сигнала питания ниже, чем у основного сигнала переноса питания и, вследствие этого, не будет питать нагрузку 115 и в действительности будет, как правило, питать только часть внутренней схемы приемника питания. Тем не менее, вспомогательное питание будет обеспечивать доступность некоторой функциональности, не требуя от передатчика питания предоставления сигнала переноса питания.

Подход может быть в частности подходящим для режима ожидания и для инициализации переноса питания.

Исходно, передатчик 101 питания может находиться в режиме ожидания, например, при отсутствующем приемнике питания. Когда обнаруживается присутствие приемника 105 питания, например, когда кухонный бытовой прибор помещается сверху передатчика 101 питания, передатчик 101 питания может стремиться инициализировать перенос питания приемнику 105 питания. Тем не менее, вместо генерирования сигнала переноса питания, он может сначала генерировать только индуктивный сигнал связи.

В ответ на генерирование индуктивного сигнала связи, извлекатель 1113 питания может извлекать питание и предоставлять его соответствующим частям приемника 105 питания. Передатчик 101 питания и приемник 105 питания затем могут переходить к выполнению процесса инициализации переноса питания посредством обмена сообщениями, используя AM модуляцию индуктивного сигнала связи в прямом направлении и модуляцию нагрузки в обратном направлении.

Таким образом, процесс инициализации включает в себя генерирование значений данных, соответствующих данным управления инициализацией переноса питания, и сообщение их между передатчиком 101 питания и приемником 105 питания. Такие данные и сообщения могут, например, включать в себя идентификацию, согласование/установку параметров переноса питания, и т.д., как будет понятно специалисту в соответствующей области техники.

Если процесс инициализации переноса питания является успешным, передатчик 101 питания может переходить к генерированию сигнала переноса питания с рабочими параметрами, как определено процессом инициализации.

Приемник 105 питания затем может переходить к извлечению питания из сигнала переноса питания и может подавать внешней нагрузке 115 требуемое питание. Он также может начинать питать части приемника 105 питания, которые до этого не питались от индуктивного сигнала связи. В дополнение, он может переходить к питанию схемы, которая ранее питалась извлекателем 1113 питания и, следовательно, извлечение питания из индуктивного сигнала связи может быть уменьшено или минимизировано.

Подход может обеспечивать высокоэффективную систему, которая может обеспечивать эффективную связь, при этом обеспечивая реализации с низкой сложностью и низкими потерями.

Критическим параметром при выполнении AM модуляции является обеспечение подходящей глубины модуляции, т.е., подходящей степени вариации амплитуды в результате амплитудной модуляции. В простой системе AM связи, носитель может просто включаться и выключаться, т.е., может быть применена 100% глубина модуляции. Тем не менее, такой подход не является идеальным для многих приложений и действительно непригоден для систем, в которых носитель не только обеспечивает связь, но также используется, чтобы переносить питание приемнику. В таких системах, присутствует конфликт между желанием эффективно переносить питание, используя носитель, и желанием сообщать данные посредством выборочного варьирования (уменьшения) амплитуды носителя. Как правило, оптимальный компромисс состоит в том, чтобы поддерживать глубину модуляции на минимальном уровне, который все еще обеспечивает достаточно надежную связь.

Для того чтобы достигать оптимальной производительности, вследствие этого требуется тщательное управление глубиной модуляции. Тем не менее, этого на практике, как правило, очень сложно достигнуть, когда AM модуляция не генерируется посредством варьирования, например, напряжения сигнала возбуждения, а вместо этого управляется посредством регулирования резонансной частоты резонансного контура. Действительно, допуски и вариации компонента (из-за вариаций температуры или вариации с исчерпанием ресурса, и т.д.) у конденсаторов и, в частности, индукторов, как правило, очень высокие и обуславливают высокую степень вариации и погрешности для результирующей глубины модуляции. Вследствие этого, как правило, будет необходимо исполнять цепь так, что разные резонансные частоты, соответствующие разным данным, в худшем случае являются достаточными, чтобы гарантировать достаточную глубину модуляции. Тем не менее, как следствие, система будет, как правило, работать с глубиной модуляции, которая много выше требуемой, и это может по существу ухудшать производительность переноса питания.

В нижеследующем будет описан подход для управления резонансной частотой резонансного контура так, что может быть достигнута точная глубина модуляции.

Конкретное преимущество подхода состоит в том, что он может обеспечивать управление резонансной частотой, и, следовательно, AM модуляцией, которая имеет более сниженную чувствительность к вариациям и допускам компонента у компонентов резонансного контура. В частности, он может допускать управление эффективной резонансной частотой, чтобы она была согласована с частотой сигнала возбуждения, а не в зависимости от значений компонента. Таким образом, подход может обеспечивать тщательное управление глубиной модуляции и быть менее чувствительным к вариациям компонента. Это может позволять устанавливать глубину модуляции ближе к оптимуму, и, следовательно, может обеспечивать улучшенный компромисс как с надежной производительностью связи, так и эффективным переносом питания. В частности, резонансный контур связи может содержать цепь модификации резонанса, которая выполнена с возможностью управления переменной резонансной частотой посредством замедления изменения состояния для, по меньшей мере, одного из емкостного импеданса и индуктивного импеданса в течение дробного интервала времени, по меньшей мере, некоторых циклов сигнала возбуждения от возбудителя 707 связи. Например, во время каждого цикла сигнала возбуждения, изменение состояния конденсатора 705 связи замораживается на заданный интервал времени посредством замыкания накоротко конденсатора 705 связи вслед за переходом через нуль напряжения на конденсаторе 705 связи.

Цепь модификации резонанса выполнена с возможностью адаптации продолжительности дробного интервала времени в ответ на сигнал управления. Например, цепь модификации резонанса может быть выполнена с возможностью переключения между двумя разными продолжительностями, соответствующими двум разным значениям эффективного импеданса (и, следовательно, двум разным эффективным резонансным частотам), в ответ на состояние бинарного сигнала управления, предоставляемого модулятором 711.

Фиг. 13 иллюстрирует элементы примера элементов цепи 117 связи передатчика питания, при этом эффективная резонансная частота может уменьшаться посредством замедления изменения состояния в течение дробного интервала времени некоторых, и как правило всех, циклов сигнала возбуждения связи.

В примере, резонансный контур связи содержит катушку 121 связи передатчика и конденсатор 705 связи, но следует иметь в виду, что описываемые принципы также будут применимы к, например, более сложным импедансам (и, в частности, могут быть применимы к любому резонансному контуру, использующему подходящий индуктивный импеданс и емкостной импеданс).

Действительно, катушка 121 связи передатчика на Фиг. 13 соответствует непосредственно индуктору, генерирующему индуктивный сигнал связи, но следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления индуктивный импеданс может считаться любым, например, одним портом/двух-терминальным элементом, который имеет, по меньшей мере, частичный индуктивный импеданс, т.е., который имеет компонент индуктивного реактивного сопротивления, или другими словами, который имеет сложный импеданс с положительной мнимой частью.

Сходным образом, в конкретном примере, конденсатор 705 связи соответствует непосредственно одному конденсатору, но следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления, конденсатор 705 связи в общем случае может считаться представляющим любой, например, один порт/двух-терминальный элемент, который имеет, по меньшей мере, частичный емкостной импеданс, т.е., который имеет компонент емкостного реактивного сопротивления, или другими словами, который имеет сложный импеданс с отрицательной мнимой частью.

Следует иметь в виду, что в большинстве вариантов осуществления, резистивная часть индуктивного и емкостного импедансов будет, как правило, незначительной, и часто пренебрежительно малой, в сравнении с частью реактивного сопротивления. Это будет гарантировать то, что колебания являются относительно незатухающими, т.е., это будет обеспечивать относительно высокое Q для резонансного контура.

Для четкости и краткости, нижеследующее описание будет сфокусировано на индуктивном импедансе, который является (идеальным) индуктором, и емкостном импедансе, который является идеальным конденсатором 705. Для краткости, пара катушки 121 связи передатчика и конденсатора 705 связи будут также именоваться резонирующими компонентами.

Катушка 121 связи передатчика и конденсатор 705 связи связаны вместе в резонансной конфигурации. В примере, катушка 121 связи передатчика и конденсатор 705 связи связаны в последовательный резонанс, но следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления, они могут быть связаны в параллельной резонансной конфигурации.

Катушка 121 связи и конденсатор 705 связи будут проявлять собственную резонансную частоту, соответствующую резонансной частоте резонансного контура, содержащего только катушку 121 связи передатчика и конденсатор 705 связи. Как хорошо известно, резонансная частота для такой цепи является , где L является индуктивностью катушки 121 связи передатчика, а C является емкостью конденсатора 705 связи.

Тем не менее, в системе Фиг. 13, резонансный контур связи дополнительно содержит цепь 1301 модификации резонанса, которая выполнена с возможностью управления резонансной частотой для резонансного контура передатчика посредством замедления изменения состояния для конденсатора 705 связи и/или катушки 121 связи передатчика. Цепь 1301 модификации резонанса может рассматриваться как часть резонансного контура связи передатчика. Также следует иметь в виду, что, несмотря на то что цепь 1301 модификации резонанса на Фиг. 13 показана в качестве единого двух-терминального элемента, связанного последовательно между катушкой 121 связи передатчика и конденсатором 705 связи, это лишь пример и что другие конфигурации будут использоваться в других вариантах осуществления. Например, цепь 1301 модификации резонанса в примере Фиг. 13 имеет только два терминала, но следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления, цепь 1301 модификации резонанса может иметь больше терминалов и может быть соединена с другими частями цепи, включая, например, шины подачи питания для возбудителя 205.

Цепь 1301 модификации резонанса выполнена с возможностью модификации резонансной частоты посредством замедления изменения состояния для одного из или как для катушки 121 связи передатчика, так и конденсатора 705 связи. Состояние катушки 121 связи передатчика и конденсатора 705 связи могут рассматриваться как представленные значениями энергии тока для компонента, и, в частности, могут считаться соответствующими току катушки 121 связи передатчика () и напряжению конденсатора 705 связи ().

В обычном резонансном контуре, сформированном конденсатором и индуктором, резонанс достигается посредством непрерывного и периодического изменения фазы, что приводит к тому, что энергия протекает назад и вперед между конденсатором (где энергия хранится в качестве электрической потенциальной энергии) и индуктором (где энергия хранится в качестве магнитной потенциальной энергии). Скорость изменений состояния и протекание энергии в такой системе задаются значениями конденсатора и индуктора, и это приводит к колебаниям на собственной резонансной частоте .

Тем не менее, системой Фиг. 13, не допускается, чтобы резонансный контур просто выполнял колебания свободной генерации, а вместо этого цепь 1301 модификации резонанса замедляет изменение состояния для, по меньшей мере, одного из катушки 121 связи передатчика и конденсатора 705 связи в течение дробного интервала времени некоторых, и как правило всех, циклов.

Изменение состояние таким образом замедляется в течение дробного интервала времени до изменения состояния резонансного контура свободной генерации, содержащего только конденсатор 705 связи и катушку 121 связи передатчика.

В частности, изменение состояния замедляется посредством затруднения протекания энергии между конденсатором 705 связи и катушкой 121 связи передатчика (посредством замедления протекания энергии от катушки 121 связи передатчика к конденсатору 705 связи, от конденсатора 705 связи к катушке 121 связи передатчика, или как от катушки 121 связи передатчика к конденсатору 705 связи, так и от конденсатора 705 связи к катушке 121 связи передатчика). В резонансном контуре свободной генерации, положительный ток протекает от катушки 121 связи передатчика к конденсатору 705 связи в течение половины резонирующего циклы, и от конденсатора 705 связи к катушке 121 связи передатчика в течение другой половины резонирующего цикла. Во многих вариантах осуществления, замедление протекания энергии может быть достигнуто посредством затруднения протекания тока между резонирующими компонентами. Во многих вариантах осуществления, цепь 1301 модификации резонанса может быть выполнена с возможностью затруднения тока от катушки 121 связи передатчика к конденсатору 705 связи, например, посредством увода (некоторой части или всего) тока катушки 121 связи передатчика от конденсатора 705 связи (включая потенциально увод как отрицательных, так и положительных токов от конденсатора 705 связи). В других реализациях, цепь 1301 модификации резонанса может быть выполнена с возможностью затруднения тока от конденсатора 705 к катушке 121 связи передатчика, например, посредством разъединения конденсатора 705 связи с катушкой 121 связи передатчика в течение дробного интервала времени (тем самым также устанавливая напряжение на концах индуктора в ноль, т.е., как ток, так и напряжение устанавливаются в ноль для индуктора).

В этих примерах, протекание тока между резонирующими компонентами, следовательно, сокращается или даже полностью предотвращается в течение дробного интервала времени. В течение данного дробного интервала времени, изменение состояния, по меньшей мере, одного из компонентов будет замедлено или полностью остановлено. Если это выполняется в течение некоторого числа циклов, и в частности в каждом цикле, эффект будет состоять в том, что резонансный контур будет вести себя, как если резонирующий на более низкой частоте, чем собственная резонансная частота для конфигурации резонансного контура свободной генерации.

Цепь 1301 модификации резонанса может таким образом управлять и регулировать эффективную резонансную частоту, чтобы она была ниже собственной резонансной частоты. Управление фактической эффективной резонансной частотой в системе Фиг. 13 осуществляется посредством цепи 1301 модификации резонанса, выполненной с возможностью варьирования продолжительности дробного интервала времени. Таким образом, чем длиннее дробный интервал времени, тем больше будет эффект замедления изменения состояния, и, следовательно, будет ниже эффективная резонансная частота.

В примере, цепь 1301 модификации резонанса выполнена с возможностью варьирования продолжительности дробного интервала времени в ответ на сигнал управления от модулятора 711 и, следовательно, выполнена с возможностью варьирования переменного импеданса и, следовательно, резонансной частоты резонансного контура связи под управлением модулятора 711. Например, цепь 505 модификации резонанса может быть выполнена с возможностью переключения между двумя предварительно определенными продолжительностями в ответ на состояние бинарного сигнала управления. Две продолжительности могут быть выбраны, чтобы приводить к эффективной резонансной частоте, соответствующей двум частотам, приводящим к двум разным амплитудам, как требуется AM модуляции индуктивного сигнала связи.

Фиг. 14 иллюстрирует пример подхода Фиг. 13, при этом цепь 1301 модификации резонанса выполнена с возможностью замедления изменения состояния конденсатора 705 связи. В примере, цепь 1301 модификации резонанса выполнена с возможностью отведения тока катушки 121 связи передатчика от конденсатора 705 связи в течение дробного интервала времени. Отведение достигается посредством переключателя 1401, который связан параллельно с конденсатором 705 связи и который выполнен с возможностью замыкания его накоротко.

В примере, переключатель 1401 закрыт в течение дробного интервала времени. Управление открытием и закрытием переключателя 1401 в конкретном примере осуществляется посредством переходов сигнала переключения, генерируемого контроллером 1403 переключателя, в ответ на сигнал управления, принимаемый от модулятора 711.

В частности, контроллер 1403 переключателя может быть выполнен с возможностью генерирования сигнала переключения, который в каждом цикле сигнала возбуждения замыкает накоротко конденсатор 705 связи в течение заданной продолжительности (дробного интервала времени) и с продолжительностью, зависящей от сигнала управления. Например, контроллер 1403 переключения может применять одну из двух предварительно определенных продолжительностей в зависимости от сигнала управления, где две продолжительности соответствуют резонансным частотам, обеспечивающим два разных значения амплитуды у индуктивного сигнала связи.

Когда переключатель 1401 закрыт, ток, который протекает через катушку 121 связи передатчика, и который в противном случае заряжает или разряжает конденсатор 705 связи, вместо этого отводится через переключатель 1401. Таким образом, посредством замыкания накоротко конденсатора 705 связи, ток обходит конденсатор 705 связи и соответственно не заряжает конденсатор. В примере, переключатель 1401 выполнен с возможностью закрытия в момент времени, соответствующий переходу напряжения конденсатора 705 связи через нуль. В это время, присутствует значительный ток на катушке 121 связи передатчика (в действительности ток будет находиться на максимальном уровне). Тем не менее, посредством замыкания накоротко переключателя, данный ток более не протекает через конденсатор 705 связи, а будет вместо этого протекать через переключатель 1401. Соответственно, замыкание накоротко конденсатора 705 связи гарантирует то, что напряжение поддерживается на нуле, т.е. состояние конденсатора 705 связи сохраняется постоянным.

Следует отметить, что переключатель 1401 соответственно формирует путь отвода тока, который может отводить как положительный, так и отрицательный ток от конденсатора 705 связи.

После некоторой продолжительности, т.е., в конце дробного интервала времени, переключатель открывается вновь, тем самым приводя к тому, что ток, протекающий через катушку 121 связи передатчика, теперь протекает в (или из) конденсатор 705 связи. В результате, конденсатор 705 связи начинает зарядку и напряжение конденсатора меняется соответственно. Это будет приводить к тому, что эффективная емкость конденсатора 705 связи, как «видно» со стороны индуктора, увеличивается и, следовательно, резонансная частота уменьшается. Результирующая эффективная резонансная частота будет зависеть от хронометража дробного интервала времени, причем увеличивающаяся продолжительность приводит к уменьшенной эффективной резонансной частоте.

В частности, посредством замыкания накоротко конденсатора в течение части периода сигнала возбуждения, эффективная емкость будет увеличена.

Для того, чтобы проиллюстрировать данный эффект, может быть рассмотрен конденсатор C1, который заряжается средним током в течение периода t2 до напряжения U1(t2). Напряжение U1(t2) может быть выражено как:

.

Рассматривая вместо этого другой конденсатор C2 с меньшим значением, чем у C1, но который замыкается накоротко от 0 до t1 и заряжается в интервал времени от t1 до t2, данный конденсатор заряжается тем же самым средним током до напряжения U1(t2). Для C2 напряжение может быть определено как:

Если U1(t2) и U2(t2) равны при t2, тогда C1 может быть выражена посредством:

.

Другими словами, несмотря на то, что конденсатор C2 меньше по значению, при времени t2 оба конденсатора заряжаются до одного и того же напряжения. При времени t2, конденсатор C2 подвергает индуктор тому же самому напряжению, что и конденсатор C1. Таким образом, эффект замыкания накоротко служит для увеличения эффективной (или явной) емкости конденсатора, как «видно» со стороны индуктора. Следовательно, посредством варьирования продолжительности короткого замыкания, варьируется эффективная емкость.

Пример сигналов в цепи Фиг. 14 предоставлен на Фиг. 15. В примере, нижняя кривая показывает сигнал возбуждения, средняя кривая показывает ток через катушку 121 связи передатчика, и верхняя кривая показывает напряжение через конденсатор 705 связи.

Как может быть видно, для каждого цикла, переключатель 1401 выполнен с возможностью замыкания накоротко конденсатора 705 связи в течение первого дробного интервала времени (применительно к положительному переходу через нуль напряжения конденсатора) и в течении второго дробного интервала времени (применительно к переходу через нуль напряжения конденсатора). В каждый дробный интервал времени, напряжение, таким образом, поддерживается постоянным для интервала времени. В течение данного времени, напряжение конденсатора 705 связи не меняется. Сходным образом, ток через катушку 121 связи передатчика вряд ли меняется (он является почти постоянным на максимальном значении) из-за того, что катушка 121 связи передатчика не подвергается воздействию напряжения.

Как можно видеть, эффективная резонансная частота снижается, и в действительности в примере, эффективная резонансная частота 13.56 достигается, несмотря на то, что собственный резонанс, который задается катушкой 121 связи передатчика и конденсатором 705 связи, составляет 15 МГц.

Точная эффективная резонансная частота может быть установлена посредством регулирования продолжительности дробных интервалов времени. Чем длиннее продолжительность, тем ниже частота. В подходе, продолжительность дробного интервала времени соответственно варьируется в зависимости от сигнала управления. Таким образом, эффективная резонансная частота устанавливается посредством управления продолжительностью дробных интервалов времени, вместо того, чтобы задаваться значения компонента резонансного контура. AM модуляция, получаемая в результате изменений резонансной частоты, может соответственно быть достигнута посредством адаптации продолжительности дробных интервалов времени. Продолжительность может быть установлена посредством управления хронометражем, и как будет описано, часто просто посредством установки частоты, сигнала возбуждения, используемого, чтобы переключать резонансный контур в и/или вне дробного интервала времени. Таким образом, может быть достигнута простая и с низкой сложностью регулировка резонансной частоты в ответ на данные, которые должны быть переданы. Кроме того, работа и модуляция не являются чувствительными к конкретным значениям компонента, и, следовательно, с низкой сложностью и высокой надежностью может быть достигнута согласованная и хорошо управляемая глубина модуляции.

В некоторых вариантах осуществления, цепь модификации резонанса может определять время начала дробного интервала времени в ответ на сигнал резонансного контура, как например в частности, она может определять время начала, чтобы оно совпадало с переходом через нуль напряжения через конденсатор 705 связи. Это может обеспечивать в частности преимущественное время для замыкания накоротко конденсатора, поскольку оно может уменьшать или избегать переходов и ступенчатых изменений. Кроме того, время конца определяется в ответ на сигнал управления, т.е., управление продолжительностью дробного интервала времени осуществляется посредством управления временем, в которое переключатель обхода сдвигается в открытое состояние, тем самым обеспечивая зарядку конденсатора 705 связи.

Следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления, могут быть использованы другие времена или события цикла, и, что, например, ток или напряжение катушки 121 связи передатчика могут быть использованы, чтобы определять одно из времен начала и конца, причем управление другим осуществляется в ответ на сигнал управления (и, следовательно, является варьируемым, чтобы варьировать эффективную резонансную частоту).

В некоторых вариантах осуществления, объединенный блок может измерять напряжение, например, через конденсатор 705 связи, и генерировать сигнал переключения в ответ на, например, обнаружение перехода через нуль. В других вариантах осуществления, может быть использована организация переключателя обхода, которая автоматически открывает и/или закрывает переключатель в подходящее время.

Например, вместо одного переключателя 1401 обхода на Фиг. 14, может быть использована организация, содержащая диод последовательно переключателю, такой как иллюстрируемый на Фиг. 16. В таком примере, переключатель 1601 может, например, открываться в некоторое время, в течение которого напряжение через конденсатор 705 связи является отрицательным. Поскольку напряжение через диод 1603 является соответственно также отрицательным, диод 1603 не будет проводить до тех пор, пока напряжение через конденсатор 705 связи не станет положительным (и превысит напряжение проводимости диода). На данной стадии, диод 1603 начнет проводить ток. Таким образом, напряжение через конденсатор 705 связи замораживается на напряжении проводимости диода и поскольку оно относительно низкое (как правило, около 0.5В), эффектом является по существу то, что осуществляют обход конденсатора 705 связи при приблизительно переходе через нуль напряжения конденсатора.

После требуемой продолжительности, переключатель 1601 может затем быть переключен в открытое состояние модулятором 711, тем самым обеспечивая зарядку конденсатора 705 связи. Это может облегчать управление, и, в частности, может облегчать генерирование сигнала переключения, управляющего переключателем, поскольку требуется точный хронометраж только одного перехода, чтобы достигать заданной требуемой продолжительности дробного интервала времени.

Фиг. 17 может иллюстрировать некоторые из сигналов и работу подхода на Фиг. 16.

При времени t1 сигнал возбуждения (U(Tx1)) переключается на высокое положительное напряжение и с некоторой задержкой (Tdelay) момента времени t2, сигнал переключения для переключателя 1601 устанавливается в высокое значение модулятором 711, тем самым закрывая переключатель 1601 (S1). Тем не менее, никакой ток не протекает через переключатель и конденсатор 705 связи не замыкается накоротко, поскольку напряжение через диод 1603 является отрицательным и, вследствие этого, оно не проводится. В событие t3 напряжение через диод 1603 меняется с отрицательного на положительное и соответственно диод 1603 начинает проводить, тем самым фиксируя напряжение U(C4) через конденсатор 705 связи на (по существу) нуле. Таким образом, в данной конфигурации, переключатель 1601 и диод 1603 эффективно замораживают состояния конденсатора 705 связи и катушки 121 связи передатчика. При времени t4, переключатель 1601 выключается посредством модулятора 711 и допускается изменение напряжения U(C4) и соответственно оно начинает становиться более положительным. В данной конфигурации резонансному контуру связи разрешено, таким образом, свободно резонировать. В данном подходе, управление хронометражем t4 (в частности, время от t1 до t4) должно осуществляться, чтобы обеспечивать требуемую резонансную частоту. Тем не менее, хронометраж t2 является менее критичным, при условии что напряжение U(C4) является отрицательным в течении того события, поскольку начало дробного интервала времени не задается закрытым переключателем, а вместо этого начинающим проводить диодом 1603, т.е., посредством времени перехода через нуль напряжения на конденсаторе 705 связи.

Фиг. 18 иллюстрирует пример сигналов, которые могут испытываться в такой цепи.

Предыдущий текст был сфокусирован на примере, где цепь 1301 модификации резонанса выполнена с возможностью замедления изменения состояния для конденсатора 705 связи (и в целом емкостного импеданса) посредством отведения тока катушки 121 связи передатчика (в целом индуктивного импеданса) от конденсатора 705 связи в течение дробного интервала времени. Тем не менее, в других вариантах осуществления, цепь 1301 модификации резонанса может быть выполнена с возможностью замедления изменения состояния для катушки 121 связи передатчика посредством блокировки протекания тока от конденсатора 705 связи к катушке 121 связи передатчика в течение дробного интервала времени.

Например, Фиг. 19 иллюстрирует пример, в котором цепь 1301 модификации резонанса выполнена с возможностью замедления изменения состояния катушки 121 связи передатчика посредством затруднения протекания тока (и, в частности, скорости изменения протекания тока) от конденсатора 705 связи к катушке 121 связи передатчика в течение дробного интервала времени, или эквивалентно посредством уменьшения напряжения прилагаемого конденсатором 705 связи к катушке 121 связи передатчика. В частности, в примере, цепь 1301 модификации резонанса выполнена с возможностью замедления изменения состояния для катушки 121 связи передатчика посредством блокировки протекания тока от конденсатора 705 связи к катушке 121 связи передатчика в течение дробного интервала времени, или эквивалентно посредством установки напряжения индуктора в ноль.

В примере, ток от конденсатора 705 связи к катушке 121 связи передатчика блокируется посредством переключателя 1901, который находится последовательно с катушкой 121 связи передатчика. В примере, цепь 1301 модификации резонанса выполнена с возможностью эффективного разъединения связывания между конденсатором 705 связи и катушкой 121 связи передатчика в течение части резонансного цикла. Операция соответствуют той, что описывается для Фиг. 14. Действительно, в примере Фиг. 14, переключатель 1401 выполнен с возможностью заморозки напряжения на концах конденсатора 705 связи на нуле посредством управления тем, чтобы ток через конденсатор 705 связи был нулем. В примере Фиг. 19, переключатель 1901 выполнен с возможностью заморозки тока через катушку 121 связи передатчика на нуле посредством разъединения катушки 121 связи передатчика с конденсатором 705 связи и тем самым удаления влияния напряжения конденсатора 705 связи на катушку 121 связи передатчика. Таким образом, два подхода являются эквивалентными с учетом того, что работа конденсатора и индуктора остается точно такой же, когда меняются местами роли тока и напряжения. Действительно, сигналы Фиг. 15 также могут применяться к примеру Фиг. 19, если кривые для тока индуктора и напряжения конденсатора меняются местами с соответствующим напряжением конденсатора и током индуктора.

Следует отметить, что в предоставленных примерах, замедляется, или по существу замораживается, изменение состояние как конденсатора 705 связи, так и катушки 121 связи передатчика, в течение дробного интервала времени. Действительно, в примере Фиг. 14, в течение дробного интервала времени, никакой ток не достигает катушки 705 связи и напряжение является постоянным на нуле. Тем не менее, это также замораживает напряжение на концах катушки 121 связи передатчика, чтобы оно оставалось постоянным и, следовательно, ток индуктора является, по существу, постоянным, т.е., по существу, отсутствует изменение состояния применительно к катушке 121 связи передатчика. Сходным образом, в примере Фиг. 19, в течение дробного интервала времени, никакой ток не может протекать от конденсатора 705 связи и соответственно напряжение на концах конденсатора 705 связи будет, по существу, постоянным, т.е., по существу, отсутствует изменение состояния применительно к конденсатору 705 связи.

В предыдущем примере, начало дробных интервалов времени было синхронизировано с (и, в частности, выравнено по) переходам через нуль соответственно напряжения индуктора и тока конденсатора. В частности, время начала дробных интервалов времени выровнено с переходами через нуль соответственно напряжения конденсатора и тока индуктора. Это предоставляет в частности преимущества, когда протекание тока между конденсатором 705 связи и катушкой 121 связи передатчика уменьшается полностью до нуля в течение дробных интервалов времени. Тем не менее, следует иметь в виду, что в некоторых вариантах осуществления, могут быть использованы более постепенные уменьшения протекания тока.

Следует иметь в виду, что замедление изменения состояния, и протекание энергии между конденсатором 705 связи и катушкой 121 связи передатчика, может быть достигнуто посредством уменьшения вместо полного предотвращения протекания тока между резонирующими компонентами. Уменьшенный ток может, например, быть достигнут посредством цепи регулирования тока, управление которой, например, может осуществляться в режиме реального времени посредством микроконтроллера.

Тем не менее, в качестве другого примера, уменьшение может, например, быть достигнуто посредством включения дополнительного конденсатора или индуктора в течение дробных интервалов времени. Например, в примере Фиг. 20 дополнительный конденсатор 2001 уменьшения тока вставляется последовательно с переключателем Фиг. 14. В течение дробного интервала времени, переключатель 1401 не замыкает накоротко конденсатор 705 связи, а вставляет конденсатор 2001 уменьшения тока в параллель. Это приводит к тому, что ток конденсатора 705 связи уменьшается, поскольку часть тока протекает в конденсатор 2001 уменьшения тока в течение дробного периода времени, тем самым уменьшая изменение состояния конденсатора 705 связи и поэтому напряжения, которое конденсатор 705 связи прикладывает к катушке 121 связи передатчика (конденсатор 1401 уменьшения тока заряжается и разряжается вместе с конденсатором 705 связи).

Следует иметь в виду, что соответствующий подход может быть использован для катушки 121 связи передатчика.

Описанный подход замедления изменения состояния в дробные интервалы времени соответственно предоставляет преимущественный подход для эффективного модифицирования резонансных компонентов резонансного контура так, что достигается эффективная резонансная частота. Действительно, в описанных подходах, дробные интервалы времени автоматически адаптируются так, что эффективная резонансная частота по существу и автоматически является точно такой же, как частота возбуждения. Таким образом, эффективная резонансная частота задается частотой возбуждения вместо значений компонента и, следовательно, является нечувствительной к допускам и вариациям компонента (в пределах разумного, конечно).

Модулятор 711 соответственно может управлять резонансной частотой резонансного контура 201 как описано со ссылкой на Фиг. 13-20. В частности, в некоторых вариантах осуществления, применительно к бинарному значению данных в виде «0», модулятор может управлять частотой возбуждения в течение дробных интервалов времени, чтобы она имела первую частоту; и применительно к бинарному значению данных в виде «1», модулятор может управлять частотой возбуждения в течение дробных интервалов времени, чтобы она имела вторую (отличную) частоту. Продолжительность дробных интервалов времени может быть адаптирована в ответ на значение данных, которое должно быть сообщено.

Как хорошо известно, чтобы точно и надежно устанавливать частоту генерируемого сигнала (например, используя реализуемый микроконтроллером генератор или конечно DDS (Прямой Цифровой Синтезатор)), система обеспечивает очень точное управление эффективной резонансной частотой для разных символов данных. Это транслируется в точные уровни/вариации амплитуды и, следовательно, обеспечивает точную AM модуляцию. В частности, это обеспечивает более хорошо управляемую глубину амплитуды.

В некоторых вариантах осуществления, передатчик 101 питания может содержать функциональность для управления/адаптации глубины модуляции посредством адаптации резонансной частоты. Пример такого передатчика 101 питания иллюстрируется на Фиг. 12, которая соответствует передатчику 101 питания с Фиг. 7, но с дополнительной схемой для адаптации резонансной частоты резонансного контура связи в ответ на глубину AM модуляции.

В примере, цепь 119 связи передатчика питания дополнительно содержит измеритель 1201 амплитуды, который выполнен с возможностью измерения амплитуд индуктивного сигнала связи. В примере Фиг. 12 измеритель 1201 амплитуды связан с катушкой 1203 измерения, которая помещена в непосредственной близости от катушки 121 связи передатчика и которая выполнена с возможностью подбора электромагнитного сигнала, который ею генерируется. Таким образом, сигнал индуцируется в катушке измерения с увеличивающейся амплитудой данного сигнала измерения по причине увеличения амплитуды индуктивного сигнала связи.

Следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления измерения амплитуды могут, например, соответствовать непосредственным измерениям тока и/или напряжения резонансного контура связи.

Измерения амплитуды могут, например, генерироваться периодически и могут отражать амплитуду индуктивного сигнала связи для разных установок значения амплитуды, как задается используемой схемой связи.

Измеритель 1201 амплитуды связан с определителем 1205 глубины модуляции, которому подаются измерения амплитуды. В ответ, определитель 1205 глубины модуляции определяет меру глубины модуляции. Глубина модуляции может отражать степень или величину вариаций амплитуды, получаемых в результате AM модуляции. Например, применительно к сценарию, в котором AM модуляция использует только два разных значения амплитуды, глубина модуляции может быть определена в качестве меры разности между измерениями амплитуды, соответствующими двум разным значениям. Например, применительно к бинарной связи с каждым бинарным значением, ассоциированным с (разной) амплитудой, глубина модуляции может быть определена как средняя амплитуда для одного бинарного значения данных минус средняя амплитуда для второго бинарного значения данных.

Определитель 1205 глубины модуляции связан с модулятором 711 и выполнен с возможностью подачи ему определенной глубины модуляции. В ответ, модулятор 711 выполнен с возможностью адаптации переменной резонансной частоты резонансного контура связи.

Например, если глубина модуляции является слишком высокой, модулятор 711 может быть выполнен с возможностью уменьшения разности резонансных частот, соответствующих разным амплитудам. Тем не менее, если глубина модуляции слишком низкая, модулятор 711 может быть выполнен с возможностью увеличения разности резонансных частот, соответствующих разным амплитудам. Таким образом, система может адаптировать управление резонансным контуром 201, чтобы обеспечивать требуемую глубину модуляции. В частности, цикл управления глубиной модуляции может быть реализован, чтобы обеспечивать требуемую глубину модуляции.

Изменение резонансной частоты может в частности быть достигнуто посредством изменения хронометража, и, как правило, в частности частоты, сигнала(ов) возбуждения, определяющего продолжительность дробных интервалов времени.

В некоторых вариантах осуществления, модулятор 711 может быть выполнен с возможностью переключения переменной резонансной частоты между набором (дискретных) резонансных частот в ответ на значения данных. Например, только два значения амплитуды могут быть использованы для AM модуляции, и модулятор 711 может быть выполнен с возможностью переключения между двумя резонансными частотами в зависимости от значений данных. Как упомянуто, это может быть достигнуто посредством изменения сигнала возбуждения в течение дробных интервалов времени между двумя разными частотами, соответствующими двум разным частотам,

Вместо того чтобы эти частоты были предварительно определенными, они могут динамически адаптироваться, чтобы обеспечивать требуемую глубину модуляции.

Например, если используются только две амплитуды и две резонансные частоты, первая из резонансных частот может быть выбрана в качестве частоты индуктивного сигнала связи, т.е., в качестве 13.56 МГц в конкретном примере. Тем не менее, вторая частота может не быть предварительно определенной, а может динамически адаптироваться, чтобы обеспечивать требуемую глубину модуляции.

Например, если требуется, чтобы вторая амплитуда составляла, скажем 90% максимальной амплитуды (применительно к резонансной частоте, которая является точно такой же как частота индуктивного сигнала связи), тогда определение глубины модуляции, указывающее более низкую глубину модуляции, может приводить к второй резонансной частоте, сдвинутой, чтобы быть еще дальше от первой резонансной частоты, а если определение глубины модуляции указывает более высокую глубину модуляции, то это может приводить к второй резонансной частоте, сдвинутой, чтобы быть ближе к первой резонансной частоте.

Таким образом, в таких подходах адаптация резонансной частоты резонансного контура связи может быть адаптирована, чтобы обеспечивать требуемую глубину модуляции. Это может, например, быть использовано, чтобы гарантировать то, что вариация амплитуды является достаточно большой, чтобы приводить к удовлетворительной производительности связи и в то же время стремящейся сократить вариации уровня питания у индуктивного сигнала связи.

Следует иметь в виду, что вышеприведенное описание для четкости описывало варианты осуществления изобретения со ссылкой на разные функциональные цепи, блоки и процессоры. Тем не менее, будет очевидно, что любое пригодное распределение функциональности между разными функциональными цепями, блоками или процессорами может быть использовано, не умаляя изобретение. Например, функциональность, иллюстрируемая как выполняемая отдельными процессорами или контроллерами, может быть выполнена одним и тем же процессором или контроллерами. Следовательно, ссылки на конкретные функциональные блоки или цепи следует рассматривать только как ссылки на подходящие средства для обеспечения требуемой функциональности, а не как указывающие строгую логическую или физическую структуру или организацию.

Изобретение может быть реализовано в любой подходящей форме, включая аппаратное обеспечение, программное обеспечение, встроенное программное обеспечение или любое их сочетание. Изобретение может опционально быть реализовано, по меньшей мере, частично в качестве компьютерного программного обеспечения, работающего на одном или более процессорах данных и/или цифровых сигнальных процессорах. Элементы и компоненты варианта осуществления изобретения могут быть физически, функционально и логически реализованы любым подходящим образом. Действительно, функциональность может быть реализована в одном блоке, во множестве блоков или как часть других функциональных блоков. Раз так, то изобретение может быть реализовано в одном блоке или может быть физически и функционально распределено между разными блоками, цепями и процессорами.

Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано в связи с некоторыми вариантами осуществления, не предполагается, что оно должно ограничиваться конкретной формой, изложенной в данном документе. Наоборот, объем настоящего изобретения ограничивается только сопроводительной формулой изобретения. Дополнительно, несмотря на то, что может показаться, что признак описан в связи с конкретными вариантами осуществления, специалист в соответствующей области техники поймет, что разнообразные признаки описанных вариантов осуществления могут быть объединены в соответствии с изобретением. В формуле изобретения понятие содержащий не исключает присутствия других элементов или этапов.

Кроме того, множество средств, элементов, цепей или этапов способа, несмотря на то что перечислены индивидуально, могут быть реализованы посредством, например, одной цепи, блока или процессора. Дополнительно, несмотря на то, что индивидуальные признаки могут быть включены в разные пункты формулы изобретения, они возможно могут быть преимущественно объединены, и включение в другие пункты формулы изобретения не означает, что сочетание признаков не является допустимым и/или преимущественным. Также включение признака в одну категорию формулы изобретения не подразумевает ограничения данной категорией, а наоборот указывает, что признак в равной степени применим к другим категориям формулы изобретения, при необходимости. Кроме того, очередность признаков в формуле изобретения не предполагает какой-либо конкретной очередности, в которой признаки должны быть обработаны и, в частности, очередность отдельных этапов в пункте формулы изобретения способа не предполагает, что этапы должны выполняться в данной очередности. Наоборот, этапы могут быть выполнены в любой подходящей очередности. В дополнение, ссылки на единственное число не исключают множество. Таким образом, ссылки формы единственного числа, «первый», «второй» и т.д. не исключают множество. Ссылочные позиции в формуле изобретения, предоставленные лишь в качестве поясняющего примера, не должны толковаться как ограничивающие объем формулы изобретения каким-либо образом.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в улучшении производительности системы беспроводного переноса питания. Достигается тем, что система беспроводного переноса питания содержит передатчик (101) питания, выполненный с возможностью питания беспроводным образом приемника (103) питания через индуктивный сигнал. Передатчик (101) питания содержит переменный резонансный контур для генерирования индуктивного сигнала в ответ на сигнал возбуждения. Резонансный контур имеет переменную резонансную частоту и содержит катушку (121) передатчика, выполненную с возможностью генерирования индуктивного сигнала. Возбудитель (707) генерирует сигнал возбуждения для переменного резонансного контура, и модулятор (711) осуществляет амплитудную модуляцию индуктивного сигнала посредством варьирования переменной резонансной частоты в ответ на значения данных для передачи приемнику (105) питания. Приемник (105) питания содержит демодулятор (1105) для демодуляции амплитудной модуляции индуктивного сигнала и первый извлекатель (1113) питания для извлечения питания из индуктивного сигнала и для питания по меньшей мере части приемника питания. Индуктивный сигнал может быть предоставлен в дополнение к основному сигналу переноса питания более высокого уровня питания. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Передатчик (101) питания для предоставления питания беспроводным образом приемнику (105) питания через индуктивный сигнал, причем передатчик (101) питания содержит:

переменный резонансный контур для генерирования индуктивного сигнала в ответ на сигнал возбуждения, причем переменный резонансный контур содержит индуктивный импеданс и емкостный импеданс (705), причем резонансный контур, имеющий переменную резонансную частоту и индуктивный импеданс, содержит катушку (121) передатчика, выполненную с возможностью генерирования индуктивного сигнала;

возбудитель (707) для генерирования сигнала возбуждения для переменного резонансного контура;

модулятор (711) для амплитудной модуляции индуктивного сигнала для передачи значений данных приемнику (105) питания посредством варьирования переменной резонансной частоты в ответ на значения данных;

при этом переменный резонансный контур содержит цепь (1301) модификации резонанса для управления переменной резонансной частотой посредством замедления изменения состояния для по меньшей мере одного из емкостного импеданса (705) и индуктивного импеданса в течение дробного интервала времени каждого из по меньшей мере некоторых циклов сигнала возбуждения и модулятор (711) выполнен с возможностью адаптации продолжительности дробного интервала времени в ответ на значения данных.

2. Передатчик питания по п. 1, в котором цепь (1301) модификации резонанса выполнена с возможностью определения одного из времени начала и времени конца дробного интервала времени в ответ на сигнал резонансного контура и модулятор (711) выполнен с возможностью управления другим из времени начала и времени конца в ответ на значения данных.

3. Передатчик питания по п. 1, дополнительно содержащий:

измеритель (1201) амплитуды для измерения амплитуд индуктивного сигнала;

определитель (1205) глубины модуляции для определения глубины модуляции в ответ на вариации измеренных амплитуд; и

при этом модулятор (711) выполнен с возможностью варьирования переменной резонансной частоты в ответ на глубину модуляции.

4. Передатчик питания по п. 3, в котором модулятор (711) выполнен с возможностью переключения переменной резонансной частоты между набором резонансных частот в ответ на значения данных и определения по меньшей мере одной частоты из набора резонансных частот в ответ на глубину модуляции.

5. Передатчик питания по п. 1, дополнительно содержащий демодулятор (707) для демодуляции модуляции нагрузки индуктивного сигнала.

6. Передатчик питания по п. 1, дополнительно содержащий:

катушку (103) передатчика переноса питания для генерирования индуктивного сигнала переноса питания для предоставления питания приемнику (105) питания, причем максимальное питание индуктивного сигнала переноса питания является выше максимального питания индуктивного сигнала; и

контроллер (111) переноса питания для инициализации переноса питания к приемнику (105) питания через индуктивный сигнал переноса питания; при этом контроллер (111) переноса питания выполнен с возможностью генерирования по меньшей мере некоторых из значений данных в качестве данных управления инициализацией переноса питания.

7. Передатчик питания по п. 1, в котором возбудитель (707) выполнен с возможностью генерирования сигнала возбуждения, чтобы он имел частоту возбуждения, которая является независимой от значений данных.

8. Передатчик питания по п. 1, в котором возбудитель (707) выполнен с возможностью генерирования сигнала возбуждения с по меньшей мере одной из амплитуды напряжения и амплитуды тока у сигнала возбуждения, являющейся независимой от значений данных.

9. Передатчик питания по п. 1, в котором частота сигнала возбуждения не находится ниже 10 МГц.

10. Система беспроводного переноса питания, содержащая передатчик (101) питания и приемник (103) питания, причем передатчик (101) питания выполнен с возможностью беспроводным образом предоставлять питание приемнику (105) питания через индуктивный сигнал, причем передатчик (101) питания содержит:

переменный резонансный контур для генерирования индуктивного сигнала в ответ на сигнал возбуждения, причем переменный резонансный контур содержит индуктивный импеданс и емкостный импеданс (705), причем резонансный контур, имеющий переменную резонансную частоту и индуктивный импеданс, содержит катушку (121) передатчика, выполненную с возможностью генерирования индуктивного сигнала;

возбудитель (707) для генерирования сигнала возбуждения для переменного резонансного контура;

модулятор (711) для амплитудной модуляции индуктивного сигнала для передачи значений данных приемнику (105) питания посредством варьирования переменной резонансной частоты в ответ на значения данных:

катушку (123) приемника для приема индуктивного сигнала;

демодулятор (1105) для демодуляции амплитудной модуляции индуктивного сигнала; и

первый извлекатель (1113) питания для извлечения питания из индуктивного сигнала и для питания по меньшей мере части приемника питания;

при этом переменный резонансный контур содержит цепь (1301) модификации резонанса для управления переменной резонансной частотой посредством замедления изменения состояния для по меньшей мере одного из емкостного импеданса (705) и индуктивного импеданса в течение дробного интервала времени каждого из по меньшей мере некоторых циклов сигнала возбуждения и модулятор (711) выполнен с возможностью адаптации продолжительности дробного интервала времени в ответ на значения данных.

11. Система беспроводного переноса питания по п. 10, в которой передатчик (101) питания дополнительно содержит:

катушку (103) передатчика переноса питания для генерирования индуктивного сигнала переноса питания для предоставления питания приемнику (105) питания, причем максимальное питание индуктивного сигнала переноса питания выше максимального питания индуктивного сигнала; и

контроллер (111) переноса питания для инициализации переноса питания к приемнику (105) питания через индуктивный сигнал переноса питания; при этом контроллер (111) переноса питания выполнен с возможностью генерирования по меньшей мере некоторых из значений данных в качестве данных управления инициализацией переноса питания;

и приемник (105) питания содержит:

катушку (107) приемника переноса питания для приема индуктивного сигнала переноса питания;

второй извлекатель (113) питания для извлечения питания из индуктивного сигнала переноса питания и для питания нагрузки (115).

12. Система беспроводного переноса питания по п. 11, в которой первый извлекатель (1113) питания выполнен с возможностью питания по меньшей мере приемника питания, когда индуктивный сигнал переноса питания не присутствует, и второй извлекатель (113) питания выполнен с возможностью питания по меньшей мере части приемника питания, когда индуктивный сигнал переноса питания присутствует.

13. Способ работы для передатчика (101) питания, беспроводным образом предоставляющего питание приемнику (105) питания через индуктивный сигнал, причем передатчик (101) питания содержит переменный резонансный контур, содержащий индуктивный импеданс и емкостный импеданс (705), причем резонансный контур, имеющий переменную резонансную частоту и индуктивный импеданс, содержит катушку (121) передатчика, причем способ содержит этапы, на которых:

генерируют посредством переменного резонансного контура индуктивный сигнал в ответ на сигнал возбуждения;

генерируют сигнал возбуждения для переменного резонансного контура;

осуществляют амплитудную модуляцию индуктивного сигнала для передачи значений данных приемнику (105) питания посредством варьирования переменной резонансной частоты в ответ на значения данных; при этом переменный резонансный контур содержит цепь (1301) модификации резонанса, управляющую переменной резонансной частотой посредством замедления изменения состояния для по меньшей мере одного из емкостного импеданса (705) и индуктивного импеданса в течение каждого из дробного интервала времени по меньшей мере некоторых циклов сигнала возбуждения, и амплитудная модуляция содержит адаптацию продолжительности дробного интервала времени в ответ на значения данных.

14. Способ работы для системы беспроводного переноса питания, содержащей передатчик (101) питания и приемник (105) питания, причем передатчик (101) питания выполнен с возможностью предоставления питания приемнику (105) питания беспроводным образом через индуктивный сигнал и содержит переменный резонансный контур, содержащий индуктивный импеданс и емкостный импеданс (705), причем резонансный контур, имеющий переменную резонансную частоту и индуктивный импеданс, содержит катушку (121) передатчика, причем способ содержит передатчик (101) питания, выполняющий этапы, на которых:

генерируют посредством переменного резонансного контура индуктивный сигнал в ответ на сигнал возбуждения;

генерируют сигнал возбуждения для переменного резонансного контура;

осуществляют амплитудную модуляцию индуктивного сигнала для передачи значений данных приемнику (105) питания посредством варьирования переменной резонансной частоты в ответ на значения данных;

и приемник (105) питания, выполняющий этапы, на которых:

осуществляют демодуляцию амплитудной модуляции индуктивного сигнала и

извлекают питание из индуктивного сигнала и для питания по меньшей мере части приемника (105) питания; при этом переменный резонансный контур содержит цепь (1301) модификации резонанса, управляющую переменной резонансной частотой посредством замедления изменения состояния для по меньшей мере одного из емкостного импеданса (705) и индуктивного импеданса в течение дробного интервала времени каждого из по меньшей мере некоторых циклов сигнала возбуждения, и амплитудная модуляция содержит адаптацию продолжительности дробного интервала времени в ответ на значения данных.