CN111211407B - 天线组件和包括这种天线组件的无线充电装置 - Google Patents

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Abstract

一种天线组件(2)，包括：‑至少第一对端子(12,14)和第二对端子(16,18)；‑连接到第一对端子(12,14)的冲压线圈天线(6)；‑连接到第二对端子(16,18)的第二线圈天线(8)。第一线圈天线(6)是冲压型的。第一线圈天线(6)和第二线圈天线(8)分别布置在包括至少第一线圈天线的第一天线层中和布置在包括至少第二线圈天线且与第一天线层不同的第二天线层中。第一线圈天线(6)和第二线圈天线(8)至少部分重叠。第二线圈天线(8)具有大于第一线圈天线(6)的空载空气中品质因数。还描述了一种无线充电装置，其包括这样的天线组件。

Description

天线组件和包括这种天线组件的无线充电装置
技术领域
本发明设计无线充电。
更确切地说，本发明涉及天线组件和包括这种天线组件的无线充电装置。
背景技术
无线充电装置设置有用于产生交变磁场的天线组件。
在一些实施例中，这种天线组件包括至少第一对端子，第二对端子，连接到第一对端子的第一线圈天线和连接到第二对端子的第二线圈天线。
在这样的天线组件中，第一线圈天线和第二线圈天线可以分别布置在第一天线层(至少包括所述第一线圈天线)和第二天线层(至少包括所述第二线圈天线)中。
当寻求降低成本时，第一线圈天线和第二线圈天线是冲压线圈天线；与诸如使用利兹(Litz)线的其他技术相比，冲压线圈天线的品质因数较低，从而对***的效率产生负面影响。
发明内容
在上下文中，本发明提供了一种天线组件，包括：
-至少第一对端子和第二对端子；
-连接到第一对端子的第一线圈天线，所述第一线圈天线是冲压型的；
-连接到第二对端子的第二线圈天线，
其中，所述第一线圈天线和所述第二线圈天线分别布置在包括至少所述第一线圈天线的第一天线层中和布置在包括至少所述第二线圈天线且与第一天线层不同的第二天线层中，其中，所述第一线圈天线和所述第二线圈天线至少部分地重叠，并且其中，所述第二线圈天线具有大于第一线圈天线的空载空气中品质因数。
对于第一和第二天线分别使用不同类型的线圈天线是可预测地无效的。例如，与具有更高品质因数的第二线圈天线相比，预期第一(冲压型)线圈天线没有多大意义；第一(冲压型)线圈天线被认为是有问题的，因为它对第二线圈天线的品质因数有害。
相反的是，当考虑两个线圈天线的品质因数(QF)时，上面提出的结构相对平衡，并且以降低的成本实现了令人满意的良好结果。
根据可能的可选功能：
-第一天线层包括与所述第一天线层中的第一线圈天线邻接的至少第三线圈天线(以及可能的附加线圈天线)；
-第三线圈天线(以及可能的每个附加线圈天线)是冲压型的；
-第二线圈天线具有高于60的空载空气中品质因数(可能高于100，例如在下面提到的利兹线圈天线的情况中)；
-第二线圈天线包括至少一根缠绕绝缘线；
-第二线圈天线是利兹线线圈天线；
-第二线圈天线由柔性印刷电路的导电轨道形成；
-第二天线层包括与所述第二天线层中的第一线圈天线邻接的附加线圈天线；
-第一线圈天线位于印刷电路板上的第一面上；
-第二线圈天线至少部分地与第一线圈天线重叠地设置；
-一般而言，线圈天线层以非规定的顺序位于印刷电路板的第一面上；
-印刷电路板的与第一面相对的第二面承载再辐射天线。
本发明还提供了天线组件，包括：
-至少第一对端子和第二对端子；
-连接到第一对端子的冲压线圈天线；
-连接到第二对端子的利兹线线圈天线；
其中，所述冲压线圈天线和所述利兹线线圈天线分别布置在包括至少所述冲压线圈天线的第一天线层中和布置在包括至少所述利兹线线圈天线且与第一天线层不同的第二天线层中，其中，所述冲压线圈天线和所述利兹线线圈天线至少部分重叠。
如上所述，第一天线层可以包括另外的冲压线圈天线(连接到天线组件的第三对端子)。该另外的冲压线圈天线与利兹线线圈天线也可以部分重叠。
本发明还提供了一种无线充电装置，其包括如上所述的天线组件。
这种无线充电装置还可以包括用于传递交流电的驱动器电路和/或用于在至少第一对端子和第二对端子中选择至少一对端子的选择电路和/或用于跨所选定的端子对施加所述交流电的切换电路。
通过参考附图阅读其优选实施例，将更好地理解本发明实施例的其他特征和优点。
附图说明
图1示出了根据本发明的天线组件的第一实施例；
图2示出了根据本发明的天线组件的第二实施例；
图3示出了根据本发明的用于无线充电装置的可能电子电路的元件。
具体实施方式
图1和2示出了根据本发明的天线组件2；102的两个可能的实施例。
天线组件2；102包括印刷电路板4；104和多个线圈天线6,8,10；106,108,110。
这里，线圈天线6,8,10；106,108,110位于印刷电路板4的第一侧上。印刷电路板4的第二侧(与第一侧相对定位)可以承载其他电气和/或电子电路，例如图1所示的第一实施例中的再辐射天线(未示出)，或者诸如图2所示的第二实施例中的连接器124。
线圈天线6,8,10；106,108,110布置在多个层中，这里是第一层线圈天线6,10；106,110位于印刷电路板4；104的第一侧，并且第二层线圈天线(这里包括单个线圈天线8；108)位于第一层线圈天线6,10；106,110上(使得第一层插置于第二层和印刷电路板4；104之间，尽管本发明不限于这种结构，如下所示)。
在第一实施例中(如图1所示)，第一层的线圈天线6,10与印刷电路板4接触。
在第二实施例中(如图2所示)，铁氧体板105插置于第一层的线圈天线106,110和印刷电路板104之间。
根据可能的变型，天线组件可以包括至少另一个天线层，该至少另一个天线层包括一个或多个线圈天线，其放置在第二层线圈天线上(第二层则包括多个线圈天线)。
第一层线圈天线6,10；106,110的至少一个线圈天线是冲压型线圈天线。在所述实施例中，两个第一层的线圈天线6,10；106,110均是冲压型线圈天线。冲压型线圈天线是由金属板冲压成线圈形状的线圈天线，因此由普通金属构成。
这种用于无线充电装置的冲压型线圈天线具有通常低于60的空载空气中品质因数。
第二层的线圈天线8；108是利兹线线圈天线。这种利兹线线圈天线是由缠绕的利兹线形成的线圈天线，利兹线即包括彼此绝缘的多个股线的绝缘线。
用于无线充电装置的利兹线线圈天线通常具有高于100的空载空气中品质因数(因此高于冲压型线圈天线的空载空气中品质因数)。
根据可能的变型，线圈天线8可以由柔性印刷电路的导电轨道形成。这种天线通常具有大约70的空载空气中品质因数(因此高于冲压型线圈天线的空载空气中品质因数)。
如上所述，线圈天线8；108这里放置在第一层的线圈天线6,10；106,110上，即在冲压型线圈天线6,10；106,110上。
准确地说，线圈天线6,10；106,110在第一层彼此邻接布置并且线圈天线8；108放置在线圈天线6,10；106,110上使得其与线圈天线6,10；106,110中的每一个部分重叠。
根据可能的变型，在不脱离本发明的情况下，可以改变各层的顺序(从印刷电路板4；104开始)。
天线组件2；102包括多对端子12,14；16,18；20,22；112,114；116,118；120,122，其分别与多个线圈天线6,8,10；106,108,110相关联。
在图1所示的第一实施例中，端子12,14,16,18,20,22是印刷电路板4的导电焊盘，相关的线圈天线6,8,10的端部焊接到导电焊盘上。
准确地说，线圈天线6连接到第一对端子12,14，线圈天线8连接到第二对端子16,18，并且线圈天线10连接到第三对端子20,22。
在图1所示的第一实施例中，天线组件2还包括连接器24，使得可以将各对端子12,14；16,18；20,22连接到配备有天线组件2的无线充电装置的其他电子部件，如下面进一步说明的。
利用这种结构，天线组件2例如组装到不同的(主)印刷电路板(未示出)，使得线圈天线8面对可能由该主印刷电路板承载的铁氧体板，并且使得连接器24将天线组件2连接到主印刷电路板的电子电路。
在图2所示的第二实施例中，线圈天线106连接到第一对端子112,114，线圈天线108连接到第二对端子116,118，并且线圈天线110连接到第三对端子120,122。
如图2所示，在这种情况下，线圈天线106,108,110可以通过铁氧体板105中的孔连接到印刷电路板104的第二侧的电子电路。
图3示出了根据本发明的无线充电装置30中使用的可能电子电路的元件。
该电子电路在图1所示的第一实施例的上下文中描述，但也适用于图2所示的第二实施例。
该电子电路旨在控制天线组件的线圈天线中的电流注入。在本领域中已知几种方法来执行对线圈天线中注入的电流的这种控制，因此现在描述的电子电路应当被理解为执行该控制的示例性和非限制性解决方案。
在该示例中，无线充电装置30包括如上所述的天线组件2(或者，作为可能的变型，上述天线组件102)，处理器32，驱动器电路34和切换电路36。
驱动器电路34包括用于传递交流电的两个端子P，N，所传递的交流电激励线圈天线6,8,10中的一个(通过切换电路36)，如下所述。
切换电路36包括第一可控开关38和第二可控开关40，它们由处理器32产生的命令信号C同时控制。
第一可控开关38根据从处理器32接收的命令信号C将(在驱动器电路34的两个端子P，N中的)第一端子P连接到天线组件2的端子对的第一端子12,16,20中的任一个。
同时，第二可控开关40根据从处理器32接收的命令信号C将(在驱动器电路34的两个端子P，N中的)第二端子N连接到天线组件2的端子对的第二端子14,18,22中的任一个。
如图3所示，这种布置使得可以将线圈天线6,8,10中的一个与驱动器电路34连接，使得驱动器电路34利用交流电激励线圈天线(连接的线圈天线基于从处理器32接收的命令信号C而确定)。
注入连接的线圈天线中的激励交流电产生交变磁场，该交变磁场用于对放置在无线充电设备30上的电子设备进行无线充电。
处理器32被编程为选择线圈天线6,8,10中的一个并且产生命令信号C，该命令信号C适合于控制切换电路36，使得它将驱动器电路34(精确地，其端子P，N)连接到选定的线圈天线(精确地，与所选定的线圈天线相关联的相应端子对)。
就此而言，处理器32例如被编程为选择线圈天线，该线圈天线提供用于对放置在无线充电装置30上的电子设备充电的最佳耦合。提供最佳耦合的线圈天线例如(由处理器32)基于在驱动器电路34中进行并被传输到处理器32的测量值来确定。

Claims (8)

1.一种天线组件，包括：
-至少第一对端子(12,14；112,114)和第二对端子(16,18；116,118)；
-连接到第一对端子的第一线圈天线(6；106)，所述第一线圈天线是冲压型的；
-连接到第二对端子的第二线圈天线(8；108)，
其中，所述第一线圈天线和所述第二线圈天线分别布置在包括至少所述第一线圈天线的第一天线层中和布置在包括至少所述第二线圈天线且与第一天线层不同的第二天线层中，
其中，所述第一线圈天线和所述第二线圈天线至少部分地重叠，并且
其中，所述第二线圈天线具有大于第一线圈天线的空载空气中品质因数。
2.根据权利要求1所述的天线组件，其中第一天线层包括与所述第一天线层中的第一线圈天线邻接的至少第三线圈天线(10；110)。
3.根据权利要求2所述的天线组件，其中，第三线圈天线是冲压型的。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的天线组件，其中，第二线圈天线包括至少一根缠绕绝缘线。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的天线组件，其中，第二线圈天线是利兹线线圈天线。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的天线组件，其中，第二线圈天线由柔性印刷电路上的导电轨道形成。
7.一种无线充电装置，其包括根据权利要求1-6中任一项所述的天线组件。
8.根据权利要求7中任一项所述的无线充电装置，还包括：
驱动器电路，用于传递交流电；
选择电路，用于在至少第一对端子和第二对端子中选择至少一对端子；
切换电路，用于跨所选定的端子对施加所述交流电。
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