CN102804542B - 用于检测经无线电力链路的数据通信的***和方法 - Google Patents

用于检测经无线电力链路的数据通信的***和方法 Download PDF

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Abstract

检测在到切换电路的输入电力中的通信的无线电源***。在本发明的此方面，无线电源包括：检测器，其用于生成指示到切换电路的输入中的电流的信号；带通滤波器，其用于对所检测的信号进行滤波；放大器，其用于放大滤波后的信号；滤波器，其用于对放大后的信号进行滤波；以及比较器，其用于将最终信号转换为高和低信号流，高和低信号流能被传递到控制器来处理作为二进制数据流。在第二方面，无线电源***包括：检测器，其用于生成根据初级侧储能电路中的电流与电压之间的相位关系的变化而改变的信号；带通滤波器，其用于对该信号进行滤波；放大器，其用于放大滤波后的信号；滤波器，其用于对放大后的信号进行滤波；以及比较器，其用于将最终信号转换为高和低信号流，高和低信号流能被传递到控制器来处理作为二进制数据流。

Description

用于检测经无线电力链路的数据通信的***和方法
技术领域
本发明涉及无线电源，且更特定而言涉及具有整合的数据通信的无线电源。
背景技术
在市场上有越来越多的努力来开发能向多种电子装置进行充电和/或供电的无线电源***。无线电源***允许电力递送到电子装置而无需直接有线连接。这排除了与直接电连接相关联的多种问题，诸如与电线相关联的混乱和杂乱以及与充电线的重复***到便携式电子装置和与便携式电子装置断开连接相关联的不便。
许多常规无线电源***依靠感应式电力传输(即，使用电磁场的电力传输)来无线地输送电力。典型的感应式电力传输***包括感应电源和远程装置，感应电源使用初级线圈来无线地传输呈变化电磁场形式的能量，远程装置使用次级线圈来将成电磁场的能量转换为电力。认识到潜在的益处，某些开发人员已经集中在产生具有自适应控制***的无线电源***，自适应控制***能适于使得效率最高且在很多种情形下向多种不同类型的装置提供适当的操作。自适应控制***可改变操作参数，诸如谐振频率，操作频率，干线电压或占空比，以供应适量电力且调整各种操作条件。例如，可能期望基于(多个)电子装置的数量，(多个)电子装置的总电力需求和(多个)电子装置的瞬时电力需要来改变无线电源的操作参数。作为另一示例，(多个)电子装置相对于初级线圈的距离、位置和方位可影响电力传输的效率且操作参数的变化可用于优化操作。在另一示例中，在无线电源的范围中存在寄生金属可影响性能或带来其它不期望的问题。自适应控制***可通过调整操作参数或关掉电源来对于寄生金属的存在做出响应。除了这些示例之外，本领域技术人员将认识到使用自适应控制***的额外益处。
许多自适应控制***依靠自适应控制***(有时被称作“初级侧”)与便携式电子装置(有时被称作“次级侧”)之间的数据通信。例如，自适应控制***和便携式电子装置可执行信号交换或以其它方式通信以确认便携式装置与无线电源兼容。便携式装置也可传送其总电力要求以及表示其正在从无线电源接收的电量的信息。该信息可允许自适应控制***调整其操作参数来以最佳效率供应适量电力。这些和其它益处可由于存在从电子装置到无线电源的通信信道而得到。
为了避免对于额外通信***的需要，某些现有的感应式电源***通过现有的感应耦合来传输数据通信。例如，电子装置可包括使用“反向散射调制”发送通信到自适应控制***的次级侧控制器，其将通信置于电力信号上。在这种类型的***中，次级侧控制器调制电子装置从电源抽取的电量，从而使用电力信号的幅度调制来建立通信。在某些应用中，通过切换在次级侧上的负载，诸如专用负载电阻器来实现对由电子装置所抽取的电量的调制。
至少一个现有的无线电源***在初级侧储能电路中使用电流传感器来监控在电力信号中的电流以便从电力信号提取出数据通信。尽管这种技术良好地工作且高度可靠，然而在某些情形下可能提供改进的可靠性。例如，这种现有技术中固有的信噪比在某些应用中会相对较低，从而使得更难区分数据与噪声。
发明内容
本发明提供一种无线电源***，其中，通过监控到用于储能电路的切换电路的输入电力来在初级侧上检测通信信号。无线电源包括：检测器电路，该检测器电路具有用于生成指示供应到切换电路的输入电力的电流的信号的检测器。检测器电路还可包括带通滤波器，该带通滤波器用于对检测器输出进行滤波以去除信号中的在通信信号范围外的变化，诸如驱动信号分量和噪声。检测器电路还可包括比较器，其用于将滤波的信号转换为对应于电力信号中通信的高和低信号。比较器的输出可馈送到控制器，控制器被编程以解释通信信号。
在一个实施例中，检测器包括连接到用于切换电路的输入电力的放大器，且放大器的两个输入连接到电阻器两端以提供与输入电力中电流量相关的差分。因此，检测器的输出为表示切换电路输入电力中的电流的信号。
在一个实施例中，带通滤波器包括单独的低通滤波器电路和高通滤波器电路。低通滤波器电路可为基于放大器的2电极滤波器。高通滤波器电路可包括电容器和电阻器。
在一个实施例中，检测器电路包括被布置于比较器与带通滤波器的输出之间的信号放大器。此信号放大器可为AC耦合的放大器。检测器电路还可包括布置于信号放大器与比较器之间的滤波器。该滤波器可为低通滤波器，诸如基于放大器的2电极滤波器。
在一个实施例中，可使用数字信号处理器(DSP)来执行滤波器、放大器和比较器的功能。例如，检测器的输出可转换为数字信号且使用数字滤波和其它数字操作来进行处理。
在一个实施例中，本发明提供一种在感应式无线电源中检测调制到电力信号上的通信的方法。一般而言，该方法包括以下步骤：(1)产生指示到切换电路的输入中的电流的信号；(2)利用带通滤波器对信号进行滤波以去除在次级侧电子装置中产生通信的频率范围外的变化，(3)放大滤波后的信号，(4)对放大后的信号进行滤波以进一步去除噪声和隔离信号，(5)使用比较器将滤波后的信号转换为对应于通信的高和低信号；以及(6)将转换后的信号馈送到控制器内，控制器被编程为将高/低信号解释为二进制数据流。
在第二方面，本发明提供一种无线电源***，其中基于在初级侧储能电路中的电流与电压之间的相位关系的变化在初级侧上检测通信信号。无线电源包括检测器电路，该检测器电路具有用于生成根据储能电路中的电流的相位而变化的信号的电路。检测器电路还可包括带通滤波器，该带通滤波器用于对相位信号进行滤波以去除信号中的在通信信号范围之外的变化，诸如驱动信号分量和噪声。检测器电路还可包括用于将滤波后的信号转换为对应于数据通信信号的高或低信号的比较器。比较器的输出可馈送到控制器，控制器被编程为解释通信信号。
在此第二方面的一个实施例中，检测器可包括跨镇流电容器从储能电路取得的输入和用于将输入信号转换为随着储能电路中的电流的相位而变化的信号的相位转换电路。相位转换电路包括用于创建输入信号的缓冲拷贝的缓冲器和用于创建输入信号的逆变缓冲拷贝的逆变缓冲器。相位转换电路还可包括多路复用器，多路复用器用于生成为非逆变缓冲拷贝和逆变缓冲拷贝的时间分割组合的输出信号。多路复用器包括用于控制多路复用器的定时的输入。输入可耦合到切换电路驱动信号使得多路复用器的输出与切换电路的定时同步地在非逆变缓冲器拷贝与逆变缓冲器拷贝之间交替。检测器电路还可包括平均电路，该平均电路产生指示多路复用器输出中的电压的运行平均值的输出信号。通过同步地定时分割初级电流波形，相位变化可被视作在平均电路的输出中的ＤＣ电压电平偏移。
在此第二方面的一个实施例中，由高侧开关驱动信号来控制多路复用器的定时。当此信号为高时，波形的非逆变拷贝被发送到多路复用器输出。当信号为低时，逆变拷贝发送到多路复用器输出。
在第二方面的一个可替换实施例中，检测器电路包括积分电路而不是平均电路以将多路复用器输出转换为根据储能电路中的电流的相位而改变的信号。在此可替换实施例中，积分电路输出可表示多路复用器输出信号随着时间的总和而不是多路复用器输出随着时间的平均值。
在一个实施例中，本发明提供一种在感应式无线电源中检测调制在电力信号上的通信的方法。一般而言，该方法包括以下步骤：(1)生成随着储能电路中的电流的相位的变化而改变的信号；(2)利用带通滤波器对信号进行滤波以去除通信的频率范围外的变化，(3)放大滤波后的信号，(4)对放大后的信号进行滤波以进一步去除噪声且隔离该信号，(5)将滤波后的信号转换为对应于通信的高和低信号；以及(6)将转换后的信号馈送到控制器内，控制器被编程为将高/低信号解释为二进制数据流。
在一个实施例中，生成随着储能电路中的电流的相位的变化而改变的信号的步骤包括以下步骤：(1)提供指示储能电路中的电流的信号，(2)产生信号的缓冲拷贝，(3)产生信号的逆变缓冲拷贝，(4)将缓冲拷贝与逆变缓冲拷贝组合为基于切换电路的定时在非逆变拷贝与逆变拷贝之间交替的时间分割波形，以及(5)产生表示时间分割的波形的运行平均值的信号。
本发明提供了用于检测感应负载两端的电力信号中的数据通信的简单且有效的***和方法。在切换电路输入电力检测***和方法中，输入电流更线性地且更可预测地随着次级侧的电流缩放。这允许***被设计用于更小的总输入范围且提供更高的信噪比。终端检测可能更为简单且因此在操作频率范围上更牢靠。另外，当尽管负载变化而虚电力(初级线圈电流)保持恒定时，由电子装置消耗的实际电力仍变化。通过检测从输入到初级线圈抽取的电力，这种变化可看到且被转换成数字数据。在相位变化检测***和方法中，由于通信负载造成的相位变化更线性且带来比幅度更高的信噪比。当数据存在时，其会造成相移，相移导致波形的正部分与负部分之间的不平衡，这可被检测为ＤＣ电平变化。当无通信发生时，同步时间分割允许电流波形的正部分和负部分稳定为可从信号滤波的恒定电压。由于负载变化造成的信号部分将会自行抵消，允许清楚地检测到从相位变化得到的信号。因此，存在由于从该装置的电力变化而造成丢失通信的更少机会。
参考实施例的描述和附图，将会更全面地理解和认识本发明的这些和其它优点和特征。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的无线电源***的示意图。
图2是示出检测器电路的电路图。
图3是示出输入电力检测算法的一般步骤的流程图。
图4是根据本发明的第二方面的无线电源***的示意图。
图5是示出检测器电路的电路图。
图6是示出相变检测算法的一般步骤的流程图。
图7是示出多路复用器的输入和输出的图示。
图8是示出当电流在与图7示的电流所位于的相位不同的相位时多路复用器的输入和输出的图示。
在详细地解释本发明的实施例之前，应了解本发明并不限于在下文的描述中所陈述或附图所示出的操作的细节或部件的构造和布置的细节。本发明可以各种其它实施例来实施且以本文并未明确公开的可替换方式来实践或执行。而且，应了解本文所用的术语和短语是出于描述目的且不应认为具有限制意义。使用"包括"和"包含"和“和其变型意谓涵盖之后列出的项目和其等效物以及额外项目和其等效物。另外，在各种实施例的描述中可使用列举。除非另外明确地陈述，使用列举不应被认为是限制本发明为部件的任何具体次序或数量。也不应当将列举的使用认为是从本发明的范围排除可与所列举的步骤或部件组合或者可组合到所列举的步骤或部件内的任何额外的步骤或部件。
具体实施方式
本发明是针对用于在无线电源的初级侧上检测被调制到次级侧上的电力信号上的数据通信的***和方法。一方面，本发明检测在到切换电路的输入电力中的通信。在本发明的此方面，无线电源包括：检测器，其用于生成指示到切换电路的输入中的电流的信号；带通滤波器，其用于对所检测的信号进行滤波；放大器，其用于放大滤波后的信号；滤波器，其用于对放大后的信号进行滤波；以及比较器，其用于将最终信号转换为高和低信号流，高和低信号流能被传递到控制器来处理作为二进制数据流。在第二方面，本发明通过初级侧储能电路中的电流与电压之间的相位关系的变化来检测通信。在此第二方面，无线电源包括：检测器，其用于生成根据初级侧储能电路中的电流与电压之间的相位关系的变化而改变的信号；带通滤波器，其用于对信号进行滤波；放大器，其用于放大滤波后的信号；滤波器，其用于对放大后的信号进行滤波；以及比较器，其用于将最终信号转换为高和低信号流，高和低信号流能被传递到控制器来处理作为二进制数据流。
在图1中示出根据本发明的实施例的感应式无线电源***10。该***10通常包括AC电源输入12、整流器14、DC-DC转换器16、控制器18、切换电路20、储能电路23和检测器电路24。在此实施例中，储能电路23包括初级线圈15和镇流电容器62；但是，储能电路23的结构在不同应用之间可不同。检测器电路24耦合到切换电路20的输入电力。检测器电路24包括被布置成产生输出信号的放大器26，该输出信号与在输入电力Ii中的电流成正比。检测器电路24还包括带通电路28，其用于去除输出信号中不属于通信信号频率范围内的的变化。检测器电路24也可包括放大器30用于将所滤波的信号放大。检测器电路24也可包括比较器32，其用于将放大器输出转换为高信号或低信号。比较器输出32被提供给控制器，诸如控制器18，控制器将高和低信号解释为二进制数据流。
图1还示出了能从无线电源10接收无线电力的便携式电子装置100。电子装置100大体上为常规的且因此将在有限的详细程度上展开描述。电子装置100通常包括次级线圈102，整流器104，控制器106，通信负载108和负载110。次级线圈102可为线圈或本质上能响应于无线电源***10所生成的变化的电磁场而生成电力的任何其它感应器。整流器102将交流电转换为直流电。尽管未图示，在需要转换的那些实施例中，装置100也可包括DC-DC转换器。控制器106被配置成向负载110施加整流电力。在此实施例中，负载110表示该装置100的电子器件。在某些应用中，负载110可包括能管理到该装置100的电子器件的供电的电力管理块。例如，常规电子装置可包括内部电池。电力管理块可确定何时使用整流的电力来给装置的内部电池充电且何时使用该电力来给该装置供电。其也能在电池充电与直接给装置加电之间分配电力。在某些应用中，负载110可不包括电力管理块。在这样的应用中，控制器106可被编程为处理电力管理功能或电子装置100可包括单独的控制器来处理电力管理功能。控制器106还包括通信编程，其使得控制器106能够选择性地采用通信负载108来使用反向散射调制方案在电力信号上创建数据通信。
图2为示出检测器电路24的一个实施例的电路图。此电路图示出了切换电路20的开关22、19。尽管在图2中未图示，初级线圈15(参看图1)可连接到焊垫P1和P2或连接到跨接线J2。如图2所示，检测器电路24包括放大器26，放大器26耦合到用于切换电路20的输入电力Ii。在此实施例中，到放大器26的两个输入连接到电阻器38两端。电阻器38的值可基于电流中预期的变化来选择以利用放大器26的全差分范围。可替换的放大器布置可用于可替换实施例中。举例而言，在某些实施例中，电阻器38可移动到切换电路20的相对侧(在切换电路20与接地之间)且放大器26的第二引线可接地。在此实施例中，放大器26包括耦合到VCC的输入，其中一对电阻器42、44被选择用于设置零参考。检测器电路24也可包括滤波和调节电路，用于在放大器26的输出传递到比较器32之前对放大器26的输出进行滤波和调节。在此实施例中，检测器电路24包括低通滤波器46，低通滤波器46主要用于去除(或衰减)高于数据通信的频率范围的高频振荡。如图所示，低通滤波器可为2电极滤波器，其具有被选择用于设置适当的滤波范围的电路部件。图2所示的检测器电路24还包括高通滤波器，该高通滤波器主要用于去除(或衰减)低于数据通信的频率范围的低频振荡，包括但不限于在该信号中的任何直流分量。高通滤波器包括电阻器47和电容器48。
在图示实施例中，检测器电路24包括放大器30，放大器30用于在信号经过低通滤波器和高通滤波器之后放大该信号。放大器30被配置成放大该信号以帮助区分信号与噪声。放大器30通常为常规的交流耦合放大器。放大器30的增益可基于电阻器47和50的值而改变。检测器电路24可包括稳定二极管(settling diode)54、56以帮助防止信号中的大变化使得放大器30饱和。
图2所示的检测器电路24还包括滤波器48，其用于对放大器30的输出进行滤波。在此实施例中，滤波器48为低通滤波器，其被配置成去除在放大器30的输出中可能存在的高频噪声。滤波器48可为2电极滤波器，如图所示。
比较器32包括两个输入，其中的第一输入耦合到滤波器48的输出，且其中的第二输入耦合到参考信号，在此实施例中，该参考信号被设置为略微低于经放大的信号的直流分量。因此，当在该信号中不存在通信时，比较器输出将保持为高。如果存在通信，那么比较器输出与通信信号相对应地在高与低之间切换。
比较器32的输出被馈送到控制器18，控制器18分析信号，作为二进制数据流。在图示实施例中，远程电子装置使用差分双相编码方案来调制数据位到电力信号上。利用此方法，使用在电力信号中的两个转变在通信流中表示二进制1，其中第一转变与时钟信号的上升沿一致且第二转变与时钟信号的下降沿一致。二进制0由在电力信号中的单个转变表示，该转变与时钟信号的上升沿一致。因此，控制器18被配置成使用相对应的方案解码比较器32的输出。但本发明并不限于结合差分双相编码使用，而是可替代地被配置成基本上使用任何通信方案或方法。
尽管结合具有多种放大器块和用于在信号馈送给控制器18之前对信号进行滤波和调节的其它模拟电路的检测器电路24来描述本发明，可替换地使用数字信号处理器(DSP)执行滤波、调节和/或比较器功能。在此可替换方案中，放大器26的输出可馈送到DSP。DSP将模拟信号转换为数字信号然后处理数字信号以生成与使用上文所述的电路生成的高和低输出一致的高和低输出。例如，DSP可处理输入信号来去除所出现的在用于通信的频率范围外的信号分量，分析剩余的信号以识别通信信号，然后提供输出信号，该输出信号随着通信信号而驱动为高和低。
现参看图3，本发明提供了检测感应式电源***10的初级侧上的数据通信的方法。一般而言，该方法包括以下步骤：(1)产生指示到切换电路的输入Ii中的电流的信号120；(2)使信号通过带通滤波器28以去除在次级侧电子设备中产生通信的频率范围外的变化122；(3)放大滤波的信号124；(4)对放大的信号进行滤波以进一步去除噪声和隔离信号126；(5)运行滤波的信号使得通过比较器32来产生对应于通信信号状态的高或低信号128；以及(6)将比较器32输出馈送到控制器内，控制器被编程为将高/低信号解释为二进制数据流130。
在此实施例中，产生指示到切换电路的输入电力中的电流的信号的步骤包括将放大器块26耦合到切换电路的输入Ii 。放大器26的正输入和负输入沿着输入线连接在电阻器38两端。电阻器38产生与电流输入电力成比例的正输入与负输入之间的电压差。实际上，电阻器执行电流到电压转换。放大器26输出表示正输入与负输入之间电压差的波形。放大器26的增益在不同的应用之间可不同，部分地取决于调制的通信信号的幅度和信噪比。可替换地，这个步骤可由能产生表示到切换电路的输入电力中的电流的波形的其它电路来执行。
在此实施例中，使信号通过带通滤波器以去除在次级侧电子装置中产生通信的频率范围外的变化的步骤包括；使得波形通过低通滤波器46和高通滤波器47、48的步骤。在图示实施例中，无线电力驱动信号在远高于通信频率的频率处出现。因此，在此实施例中，低通滤波器46被配置成主要从波形中去除驱动信号分量和其它高频率噪声。在图示实施例中，预期电子装置的负载变化主要在远低于通信频率的频率处出现。因此，此实施例的高通滤波器47、48被配置成主要从波形中去除负载分量和低频噪声。可替换地，高通滤波器和低通滤波器可由能隔离通信信号的其它电路替换。
在图示实施例中，放大经滤波的信号的步骤包括使得信号通过AC耦合的放大器30的步骤。放大器30放大波形，且增益在不同的应用之间可不同。放大通过在波形中的信号与噪声之间形成更大分隔来改进波形。尽管由AC耦合的放大器来执行步骤，可替换地，信号可由其它类型的放大器放大。
在图示实施例中，对放大的信号滤波的步骤包括使得放大的信号经过低通滤波器48。在此实施例中，低通滤波器48主要用于从波形中去除电路噪声。在其它应用中，放大的信号可经过额外或可替换类型的滤波器。在某些应用中，放大的波形可无需滤波且因此能直接传递到比较器内。
在此实施例中，运行经滤波的信号使得通过比较器的步骤包括将滤波的信号耦合到比较器32的一个输入且将参考耦合到比较器32的另一输入的步骤。滤波后的信号可以小的DC电压为中心，小的DC电压在不同的应用之间可不同。参考可被设置为大致等于滤波后的信号的DC分量，但略微更低。因此，比较器32的输出在不存在通信时为高，且在存在通信时适当地在高与低之间切换。在期望不存在通信时需要比较器32的输出为低的应用中，参考可设置为略微高于滤波后的信号的DC分量。尽管，在图示实施例中使用比较器将波形转换为高/低流，然而，在可替换实施例中，这个功能可由其它电路来实施。
如上文所指出的那样，本发明的第二方面提供使用在初级侧储能电路中的电流与电压之间的相位关系来检测通信的***和方法。现参看图4，第二方面的一个实施例的***210通常包括AC电源输入212、整流器214、DC-DC转换器216、控制器218、切换电路220、储能电路223和检测器电路224。在此实施例中，储能电路223包括初级线圈215和镇流电容器262；但是，储能电路223的结构在不同应用之间可不同。此实施例的检测器电路224耦合到储能电路223以产生与储能电路223中的电流成比例的输入信号。检测器电路224包括用于产生输入信号的缓冲拷贝和单独的逆变缓冲拷贝的缓冲电路225。检测器电路224还包括多路复用器227，其用于根据切换电路20的定时来交替地输出缓冲拷贝或逆变缓冲拷贝。检测器电路224包括平均电路229，其维持多路复用器227的输出的运行平均值。检测器电路224还包括带通电路228，其用于去除信号中的不在通信信号的频率范围内的变化。检测器电路224还可包括用于放大滤波后的信号的放大器230和用于对放大后的信号进行滤波的滤波器248。检测器电路224还可包括比较器232，其用于将放大器输出转换为高信号或低信号。比较器输出232被提供给控制器，诸如控制器218，控制器将高和低信号解释为二进制数据流。
图5为示出一个实施例的检测器电路224的电路图。如图所示的那样，此实施例的检测器电路224经由跨镇流电容器262到储能电路223的连接C而得到其输入信号。检测器电路224包括提供输入信号的缓冲拷贝的缓冲放大器234和提供输入信号的逆变缓冲拷贝的逆变缓冲器放大器236。检测器电路224包括多路复用器227，多路复用器227具有耦合到缓冲放大器234和逆变缓冲放大器236的两个输入。多路复用器227被配置成根据高侧开关(例如，高侧FET)的驱动器的驱动信号顺序交替地从缓冲放大器234或逆变缓冲放大器236输出信号。更具体而言，当高侧FET驱动器信号为高时，缓冲放大器234的输出被发送到多路复用器输出，且当高侧FET驱动器信号为低时，逆变缓冲放大器236的输出被发送到多路复用器输出。
检测器电路224包括平均电路237，其用于产生表示来自多路复用器227的输出信号的运行平均值的输出信号。在此实施例中，平均电路237包括布置为2电极滤波器246的放大器。2电极滤波器246不仅用作平均电路237，而且也用作如在上文中结合滤波器46所述的低通滤波器。在此实施例中，滤波器246与上文所述的滤波器46基本上相同。因此，将不详细地描述滤波器246。在替代实施例中，检测器电路224可包括积分电路(未图示)而不是平均电路以将多路复用器输出转换为根据储能电路中的电流的相位而改变的信号。在此替换实施例中，积分电路输出可表示多路复用器输出信号随着时间的总和而不是多路复用器输出信号随着时间的平均值。
检测器电路224的剩余的滤波和调节部件与在上文中结合检测器电路24所述的那些基本上相同。因此，那些部件将不再结合本发明的此方面详细地描述。只要说检测器电路224还包括具有电阻器247和电容器248的高通滤波器247，被配置成放大滤波后的信号的AC耦合的放大器230，被配置成对放大后的信号进行滤波的低通滤波器248和被配置成将波形转换为高和低信号流的比较器232就够了。
如同上文所述的输入电力检测***，可替换地，可以使用数字信号处理器(DSP)来执行由结合相位变化检测实施例所描述的模拟电路来执行的各种功能。在此可替换方案中，从储能电路取得的输入信号可馈送到DSP内用于处理。在此可替换方案的另一实施例中，多路复用器227的输出可馈送到DSP。如同输入电力实施例，DSP可以将模拟信号转换为数字信号，然后处理数字信号以生成与使用上文所述的电路生成的高和低输出一致的高和低输出。在利用不带内部模拟至数字转换器的DSP的应用中，模拟信号在传递到DSP之前可馈送通过单独模拟至数字转换器。
现参看图6，本发明提供一种在感应式电源***210的初级侧上检测数据通信的方法。一般而言，该方法包括以下步骤：(1)生成随着储能电路中的电流的相位变化而改变的信号600；(2)利用带通滤波器对信号进行滤波以去除通信的频率范围外的变化602，(3)放大滤波后的信号604，(4)对放大后的信号进行滤波以进一步去除噪声和隔离信号606，(5)使用比较器将滤波后的信号转换为对应于通信的高和低信号流608，以及(6)将转换后的信号馈送到控制器内，控制器被编程为将高/低信号解释为二进制数据流610。如可看到的那样，步骤(2)至步骤(6)与上文结合本发明的第一方面描述的那些步骤基本上相同。因此，将不结合本发明的此第二方面来详细地描述步骤(2)-(6)。
生成随着储能电路中的电流的相位变化而改变的信号的步骤包括以下步骤：(1)提供指示储能电路中的电流的信号612，(2)产生信号的缓冲拷贝614，(3)产生信号的逆变缓冲拷贝616，(4)将缓冲拷贝与逆变缓冲拷贝组合为基于切换电路的定时在非逆变拷贝与逆变拷贝之间交替的时间分割的波形618，以及(5)产生表示时间分割的波形的运行平均值的信号620。
在此实施例中，提供指示储能电路中的电流的信号的步骤包括跨镇流电容器262将一对缓冲电路耦合到储能电路223。在此布置中，镇流电容器262用作电流至电压转换器使得输入到一对缓冲电路234、236的信号为与储能电路223中的电流成比例的电压。在可替换实施例中可使用得到指示电流的信号的不同技术。
产生信号的缓冲拷贝的步骤包括将信号馈送到增益为一的缓冲放大器234内。具体的缓冲放大器布置在不同的应用之间可不同。
产生信号的逆变缓冲拷贝的步骤包括将信号馈送到增益为负一的逆变缓冲放大器236内。具体的缓冲放大器布置在不同的应用之间可不同。
组合缓冲拷贝与逆变缓冲拷贝的步骤包括将两个缓冲放大器234、236的输出传递到多路复用器227内且控制多路复用器227来交替在同步的时间片中地输出非逆变拷贝或逆变拷贝。在此实施例中，多路复用器227的控制输入耦合到来自控制器218的控制信号，其用于切换电路驱动器之一，在此情况下下用于高侧开关22的驱动器。在此实施例中，控制信号为来自控制器218的逻辑输出，其适合于直接驱动多路复用器227的操作。因此，多路复用器227输出能被平均化或积分以提供随着储能电路223中的电流的相位变化而改变的信号的波形。尽管图示实施例包括多路复用器227，然而，可替换地，多路复用器的功能可由能产生表示与切换电路的定时同步的缓冲拷贝与逆变缓冲拷贝的时间分割的组合的波形的其它电路来执行。
图7和图8示出了当相位关系处于两个不同点时，多路复用器的输入波形和时间分割输出。在这些图示中，上面的正弦波形W1i，W2i表示进入逆变和非逆变缓冲器的电压波形。在图示中的竖直黑线T表示高侧开关的定时。更具体而言，每个黑线表示用于高侧开关的驱动器的控制信号在逻辑值之间转变的时刻。现参看图7，波形W1o示出了由多路复用器输出的电压波形的时间分割的组合。如可看出的那样，每隔一个时间片被逆变使得组合波形的运行平均值(或可替换地，波形的积分)将随着电流的相位而变化。现参看图8，可看出输入波形W2i的相位比输入波形Wli更接近谐振(即，波形的零交叉更接近驱动控制中的转变)。在图示实施例中，***10通常在谐振之上操作且负载的增加导致电流更靠近谐振偏移。因此，在此实施例中，波形Wli表示在此期间通信负载没有被施加到次级侧上的时间段且波形W2i表示在此期间正在施加通信负载的时间段。在可替换实施例中，通信负载的施加可将输入波形离谐振更远移动(例如，当***通常在谐振操作时)。在这样的可替换应用中，可能期望逆变比较器的输出或以其它方式适应这种差异。作为另一选项，控制器可被配置成读取相反极性的数据，相反极性的数据可轻松地在双相编码的情况下实施，因为数据保持在转变中而不是特定水平中。在图示实施例中，波形W2o示出了由多路复用器输出的时间分割的波形。假设波形W2o的负部小于波形W1o的负部，则波形W2o的运行平均值将大于波形W10的运行平均值。
在此实施例中，产生表示时间分割的波形的运行平均值的信号的步骤包括将信号传递到放大器布置内。图示实施例合并了执行两种功能的放大器布置。更具体而言，滤波器246既用作低通滤波器，又用作平均电路。因此，滤波器246输出由多路复用器输出的波形的经低通滤波的运行平均值。在可替换实施例中，这些功能可由单独的电路部件来执行。
上文的描述为对本发明的当前实施例的描述。在不偏离如所附权利要求所限定的本发明的精神和较广泛的方面的情况下，可做出各种更改和变化，其中根据包括等同原则的专利法的条款来解释所附权利要求。给出本公开只是出于说明目的且不应理解为本发明的所有实施例的详尽描述或者将权利要求的范围限制为结合这些实施例所图示或描述的具体元件。例如且并无限制地，所描述的发明的任何个别元件(或多个元件)可由提供基本上相似功能或以其它方式提供适当操作的可替换元件来替换。其包括，例如目前已知的可替换元件，诸如本领域技术人员可能当前已知的那些元件，和可能在未来开发出来的可替换元件，诸如本领域技术人员可能在开发后识别为可替换的那些元件。另外，所公开的实施例包括一致地描述且可能合作地提供益处集合的多个特征。本发明并不仅仅限于包括所有这些特点或提供所有陈述的益处的那些实施例，除非到在所发布的权利要求中另外具体地陈述的程度。对于单数的所要求保护的元件的任何引用，例如，使用冠词“一”、“该”、或“所述”，不应被解释为限制该元件为单数。

Claims (15)

1.一种无线电源***，包括：
储能电路，其被布置成响应于输入供应而生成电磁场；
耦合到所述储能电路的切换电路，所述切换电路控制到所述储能电路的所述输入供应以生成所述电磁场；
电源，其可操作地耦合到所述储能电路和所述切换电路，所述电源通过所述切换电路向所述储能电路供应输入电力，其中由所述切换电路从所述电源向所述储能电路提供所述输入电力；
在所述储能电路之外耦合到所述切换电路的检测器，所述检测器用于检测通过所述切换电路的所述输入电力的量，所述检测器用于生成指示通过所述切换电路的所述输入电力的量的信号；以及
控制器，其用于解释所述生成的信号以提取在所述生成的信号上携带的数据通信。
2.根据权利要求1所述的无线电源***，其中，所述检测器包括可操作地耦合到所述输入电力的放大器，所述放大器包括跨越电阻器连接到所述输入电力的两个输入，由此所述生成的信号表示在所述输入电力中的电流。
3.根据权利要求1所述的无线电源***，其还包括滤波电路，其布置于所述检测器与所述控制器之间，所述滤波电路对所述信号滤波以改进在所述生成的信号中携带的通信信号的区别。
4.根据权利要求3所述的无线电源***，其中，所述滤波电路还被限定为带通滤波电路。
5.根据权利要求4所述的无线电源***，其中，所述带通滤波电路包括单独的低通滤波电路和高通滤波电路。
6.根据权利要求3所述的无线电源***，其还包括比较器，其布置在所述检测器与所述控制器之间，所述比较器被布置成将所述生成的信号转换为对应于在所述生成的信号上所携带的通信的高和低信号。
7.根据权利要求6所述的无线电源***，进一步地，其中，所述滤波电路和所述比较器被包含于数字信号处理器中。
8.一种无线电源***，包括：
储能电路，其被布置成响应于输入供应而生成电磁场；
耦合到所述储能电路的切换电路，所述切换电路控制到所述储能电路的所述输入供应以生成所述电磁场；
电源，其可操作地耦合到所述储能电路和所述切换电路，所述电源通过所述切换电路向所述储能电路供应输入电力，其中由所述切换电路从所述电源向所述储能电路提供所述输入电力；
在所述储能电路之外耦合到所述切换电路的检测器，所述检测器用于检测所述储能电路中电流与电压之间的相位关系，所述检测器用于生成指示所述储能电路中电流与电压之间的所述相位关系的信号；以及
控制器，其用于解释所述生成的信号以提取在所述生成的信号上所携带的数据通信，作为所述生成的信号的运行平均值的函数。
9.根据权利要求8所述的无线电源***，其中，所述检测器包括跨过镇流电容器从所述储能电路得到的输入和用于将输入信号转换为随着所述储能电路中的所述电流的相位而变化的信号的相位转换电路。
10.根据权利要求9所述的无线电源***，其中，所述相位转换电路包括用于创建输入信号的缓冲拷贝的缓冲器和用于创建输入信号的逆变缓冲拷贝的逆变缓冲器。
11.根据权利要求10所述的无线电源***，其中，所述相位转换电路包括多路复用器，所述多路复用器用于生成为所述缓冲拷贝和所述逆变缓冲拷贝的时间分割的组合的输出信号。
12.根据权利要求11所述的无线电源***，其中，所述电源包括切换电路；以及
其中所述多路复用器包括用于控制所述多路复用器的定时的输入，所述输入可操作地耦合到用于所述切换电路的驱动信号使得所述输出信号与所述切换电路的定时基本上同步地在所述缓冲拷贝与所述逆变缓冲拷贝之间交替。
13.根据权利要求12所述的无线电源***，其中，所述检测器包括平均电路，该平均电路被布置成使得所述输出信号指示所述多路复用器中的所述电压的运行平均值。
14.根据权利要求12所述的无线电源***，其中，所述切换电路包括受到高侧开关驱动信号控制的高侧开关，以及
其中所述多路复用器的所述定时受到所述高侧开关驱动信号控制使得所述输出信号在所述高侧开关驱动信号为高时包括所述缓冲拷贝且在所述高侧开关驱动信号为低时包括所述逆变缓冲拷贝。
15.根据权利要求8所述的无线电源***，其还包括带通滤波电路，以便对所述生成的信号进行滤波以减小在通信的频率范围之外的谐波。
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