WO2024115818A1 - Émetteur d'énergie sans fil - Google Patents

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WO2024115818A1
WO2024115818A1 PCT/FR2022/052202 FR2022052202W WO2024115818A1 WO 2024115818 A1 WO2024115818 A1 WO 2024115818A1 FR 2022052202 W FR2022052202 W FR 2022052202W WO 2024115818 A1 WO2024115818 A1 WO 2024115818A1
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WO
WIPO (PCT)
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nfc
nfc device
circuit
energy transmitter
signal
Prior art date
Application number
PCT/FR2022/052202
Other languages
English (en)
Inventor
Martin RAMPETSREITER
Bruno Tisserand
Rene WUTTE
Martin DENDA
Original Assignee
Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas
STMicroelectronics Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas, STMicroelectronics Austria GmbH filed Critical Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas
Priority to PCT/FR2022/052202 priority Critical patent/WO2024115818A1/fr
Publication of WO2024115818A1 publication Critical patent/WO2024115818A1/fr

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Definitions

  • the present description generally relates to the field of wireless energy transmission and, in particular, to wireless energy transmission between an energy transmitter, such as a cooking hob, and an energy receiver, such as a kitchen appliance, for example in accordance with the Ki Cordless Kitchen standard.
  • Wireless power transfer for “Wireless Power Transfer” in English
  • wireless energy transmission is used for different applications.
  • a wireless power transmission technique uses inductive coupling between an energy transmitter and an energy receiver, for example resonant inductive coupling.
  • a power transmitter connected to a power source, converts an electric current into an alternating electromagnetic field using a first induction coil, and sends it to a power receiver.
  • the energy receiver comprises a second induction coil electromagnetically coupled to the first induction coil, and the electromagnetic field formed by the first induction coil induces an alternating current (“AC”, for "Alternating Current”) in English) in the second induction coil.
  • AC Alternating Current
  • each of the energy transmitter and receiver comprises a resonant circuit (or oscillating circuit, or resonant tank, for "resonant tank” in English), which may consist of a capacitor connected to the induction coil, or a self-resonant coil, and the oscillating circuits of the energy transmitter and receiver are tuned to resonate at the same resonant frequency.
  • a resonant circuit or oscillating circuit, or resonant tank, for "resonant tank” in English
  • the oscillating circuits of the energy transmitter and receiver are tuned to resonate at the same resonant frequency.
  • Ki Cordless Kitchen standard (“Ki standard”) developed by the Wireless Power Consortium (WPC), which is dedicated to the wireless transmission of power to cordless kitchen appliances ( “cordless”, such as rice cookers, toasters, blenders, coffee makers, kettles, fryers and others.
  • WPC Wireless Power Consortium
  • wireless communication is necessary between the energy transmitter and the energy receiver, for example to initialize the energy transfer and/or to adjust the power level supplied during transmission. of energy.
  • Near-field communication technology typically uses a radio frequency electromagnetic field generated by a first NFC device to detect, and communicate with, a second NFC device within range.
  • a radio frequency electromagnetic field generated by a first NFC device to detect, and communicate with, a second NFC device within range.
  • one of the first and second NFC devices operates in a so-called reader mode, while the other of the first and second NFC devices operates in a so-called card mode, or the first and second NFC devices both operate in peer-to-peer (P2P) mode, or "peer-to-peer" in English.
  • P2P peer-to-peer
  • the first NFC device is connected to the wireless energy transmitter, such as a cooktop, and the second NFC device is connected to the kitchen appliance, acting as a wireless energy receiver.
  • One embodiment overcomes all or part of the drawbacks of known wireless energy transmitters.
  • One embodiment provides a wireless energy transmitter comprising:
  • an energy transmitter circuit adapted to be electromagnetically coupled to an energy receiver circuit of a kitchen appliance, the energy transmitter circuit being adapted to transfer energy to the kitchen appliance, by example according to the Ki Cordless Kitchen standard;
  • first NFC device comprising a first NFC antenna, the first NFC device being adapted to be electromagnetically coupled to a second NFC device of the kitchen appliance; in which the first NFC device is connected to the energy transmitter circuit, and comprises a wake-up circuit adapted for:
  • the wake-up circuit comprises:
  • a low-power generator connected to input terminals of the first NFC antenna, for example by means of an oscillating circuit of the first NFC device, and adapted to generate the NFC signal;
  • a detection unit connected to output terminals of the first NFC antenna, and adapted to detect an impedance modification in response to the NFC signal.
  • the detection unit is connected to the output terminals of the first NFC antenna by means of a capacitive divider of the wake-up circuit.
  • the first NFC device comprises an amplifier disposed between, and connected to, the wake-up circuit and the first NFC antenna, for example between a low-power generator adapted to generate the NFC signal and the first NFC antenna.
  • the energy transmitter circuit further comprises an antenna and an inverter unit adapted to modify the amplitude and/or frequency of an electrical energy signal sent to the antenna, the inverter unit being connected, for example connected, to the first NFC device.
  • Another embodiment provides a method of transferring energy from a wireless energy transmitter to a kitchen appliance, the method comprising, using a wake-up circuit included in a first NFC device of the wireless energy transmitter: - the periodic transmission of an NFC signal, via a first NFC antenna included in the first NFC device, during a standby mode of the first NFC device; Then
  • the call procedure comprises a call sequence as defined in the specifications of the NFC Forum.
  • the NFC signal comprises at least one burst of electromagnetic detection.
  • the NFC signal comprises a plurality of electromagnetic detection bursts, the detection bursts being spaced from each other by a duration corresponding to at least a hundred times the duration of each detection burst .
  • the detection of an impedance modification is based on the detection of a modification of amplitude and/or phase of an electrical signal between terminals of the first NFC antenna, or between terminals of an oscillating circuit connected to, or including, the first NFC antenna.
  • the first NFC device exits standby mode when the amplitude and/or phase of the electrical signal passes at least one detection threshold.
  • the wake-up circuit comprises an analog-digital converter configured to convert the amplitude of the electrical signal into a digital value and to compare the digital value to at least a first detection threshold, using a digital comparator of the wake-up circuit.
  • the first NFC device enters the second mode when the digital value of the amplitude of the electrical signal is below at least a first detection threshold.
  • the wake-up circuit comprises an analog-digital converter configured to convert the phase of the electrical signal into a digital value and to compare the digital value to at least a second detection threshold, using of a digital comparator of the wake-up circuit.
  • the first NFC device enters the second mode when the digital value of the phase of the electrical signal is above at least one second detection threshold.
  • a wireless energy transmission system comprising:
  • a kitchen appliance comprising an energy receiver circuit adapted to be electro-magnetically coupled with the energy transmitter circuit of the wireless energy transmitter, and a second NFC device adapted to be electro-magnetically coupled with the first NFC device of wireless energy transmitter.
  • the second NFC device further comprises a user interface unit adapted to receive a command from a user, for example to start an energy transfer at a power level desired, to change the power level of the energy transfer, or to stop the energy transfer, and to send the user command to the energy transmitter by means of the first NFC device.
  • a user interface unit adapted to receive a command from a user, for example to start an energy transfer at a power level desired, to change the power level of the energy transfer, or to stop the energy transfer, and to send the user command to the energy transmitter by means of the first NFC device.
  • Figure 1 is a timing diagram representing a call mode of a near field communication device
  • Figure 2 schematically represents, in block form, a wireless energy transmission system comprising a wireless energy transmitter according to one embodiment
  • Figure 3 is a graph representing an example of evolution, as a function of time, of an amplitude of an electrical signal between the terminals of an oscillating circuit of a first NFC device, in a transmitter wireless energy according to one embodiment
  • Figure 4A schematically represents, in block form, an example of a wake-up circuit of a first NFC device, in a wireless energy transmitter according to one embodiment
  • Figure 4B is a graph representing another example of evolution, as a function of time, of an amplitude of an electrical signal between the terminals of an oscillating circuit of a first NFC device, in a transmitter wireless energy according to one embodiment
  • Figure 5A schematically represents, in block form, another example of a wake-up circuit of a first NFC device in a wireless energy transmitter according to one embodiment
  • Figure 5B is a graph representing another example of evolution, as a function of time, of a phase of an electrical signal between the terminals of an oscillating circuit of a first NFC device, in a transmitter wireless energy according to one embodiment.
  • NFC device designates an electronic device incorporating one or more near field communication (NFC) circuits.
  • the near-field communication circuits each have different electronic elements or circuits intended to generate or detect a radio frequency signal using an NFC antenna and/or modulation or demodulation circuits.
  • Each NFC antenna may include, or be part of, an oscillating circuit.
  • an electromagnetic field generated by a first NFC device is detected by a second NFC device located in its field (within range).
  • a coupling is then formed between the circuits of the two NFC devices.
  • a corresponding variation in the phase and/or amplitude of the electromagnetic field emitted is detected in response by the first NFC device, which then triggers an NFC communication protocol with the second NFC device.
  • the first NFC device has detected the presence of the second NFC device in its field, it triggers a communication establishment procedure involving transmission of requests by the first and/or the second NFC device and responses by the second and /or the first NFC device.
  • Figure 1 is a timing diagram representing a calling mode of an NFC device, for example a first NFC device, calling a second NFC device.
  • the first NFC device transmits periodic call frames 110, during which it generates an electromagnetic field to detect whether the second NFC device is within range (polling mode).
  • the frames 110 are spaced from each other by intervals 120 during which the first NFC device can detect a variation in the phase and/or amplitude of the electromagnetic field emitted (listening mode). due to the presence, within range, of the second NFC device.
  • each frame 110 begins with a listening period 112 (Techno ThinFilm, Listening) during which the first NFC device monitors its environment to determine whether the second NFC device is within range.
  • a listening period 112 (Techno ThinFilm, Listening) during which the first NFC device monitors its environment to determine whether the second NFC device is within range.
  • the listening period 112 is followed by one or more bursts 114.
  • a single frame 110 is, for example, made up of a succession of five transmission bursts 114, each configured with a different type of technology modulation.
  • the types of technologies targeted by the bursts 114 can successively be ACM technology (Techno ACM), ISO 14443-A technology (Techno A), ISO 14443-B technology (Techno B), FeliCa 212kbps or 424 technology. kbps (Techno F) and the technology known as “Vicinity cards” or ISO 15693 (Techno V).
  • ACM, A, B, F, V requests are described for example in the standard polling loop of the NFC Forum standard.
  • each of the transmission bursts 114 is followed by a waiting time 116 (Waiting response).
  • the wait time 116 the first NFC device waits for a possible response from the second NFC device in its field.
  • Each of the five bursts 114 can be preceded by a guard time 118 (Guard Time) during which the first NFC device configures the protocol of the burst 114 according to the desired technology.
  • a guard time 118 Guard Time
  • the first NFC device may be connected to, or included in, the energy transmitter, and the second NFC device may be connected to, or included in, the apparatus kitchen, acting as an energy receptor.
  • the first NFC device makes a call to the second NFC device, so that, as soon as the kitchen appliance is within range of, for example placed on, the transmitter energy, the initialization phase begins, for example to start wireless energy transfer.
  • a feature of the cordless (or wireless) kitchen application is that the energy transmitter can remain in a calling mode for extended periods of time.
  • the energy transmitter remains permanently in the call mode between operating phases when a kitchen appliance is present and the energy transmitter is in use. Therefore, calling mode while the kitchen appliance is not in use tends to consume significant amounts of energy unnecessarily.
  • Solutions for initializing the energy transfer could be based on detection of impedance variation directly by the energy transmitter, for example by measuring the impedance semi-continuously at the antenna. of the energy transmitter, which can change if an energy receiver (or other object) is placed within range, or on a user command, or on a timer event.
  • these solutions are generally complex and are prone to errors.
  • Figure 2 schematically represents, in block form, a wireless energy transmission system 200 comprising a wireless energy transmitter 21 according to one embodiment.
  • the wireless energy transmission system 200 is adapted to transfer energy from an energy transmitter 21 (Transmitter), for example a hob, to a kitchen appliance acting as an energy receiver 22 (Ki Cordless appliance), using near-field communications to control energy transfer.
  • the wireless power transmission system 200 includes a power transmission channel 201 (Power channel) and a near field communication channel 202 (NFC channel).
  • the energy transmitter 21 comprises an energy transmitter circuit 210 (in the energy transmission channel 201), and a first NFC device 230 (in the NFC channel 202).
  • the energy receiver 22 comprises, or is connected to, an energy receiver circuit 220 (in the energy transmission channel 201), and a second NFC device 240 (in the NFC channel 202).
  • the energy transmitter 21 and the energy receiver 22 are separated by a distance d.
  • the energy transmitter circuit 210 comprises:
  • an energy source (not shown) adapted to provide input energy, represented as being an AC (alternating) input voltage UAC-IN (for example 230V at 50 Hz);
  • rectifier unit/f liter 214 connected, for example connected, to the energy source and adapted to convert the input AC voltage UAC-IN into a DC (direct) voltage UDC;
  • an inverter unit 213 connected, for example connected, to the rectifier/f liter unit 214 and adapted to convert the DC voltage UDC into an AC output voltage UAC-OUT having amplitude and frequency different from those of the AC input voltage UAC-IN (e.g. about 200 V at about 300 kHz), and to provide the output AC voltage UAC-OUT to the output terminals of the inverter unit 213;
  • a first oscillating circuit 212 connected, for example connected, to the output terminals of the inverter unit 213, and adapted to apply the AC output voltage UAC-OUT to the input terminals of a first inductive antenna 211 , causing the generation of an alternating current IAC-OUT in the first inductive antenna 211;
  • the first inductive antenna 211 represented schematically as being a first inductive coil, connected, for example connected, to the output terminals of the first oscillating circuit 212.
  • the first inductive coil 211 can be included in the first oscillating circuit 212.
  • the energy receiver circuit 220 comprises:
  • a second inductive antenna 221 represented schematically as being a second inductive coil, adapted to be electromagnetically coupled to the first inductive antenna 211 in order to induce an alternating current IAC-IN in the second inductive antenna 221;
  • RES2 second oscillating circuit 222
  • LOAD load 223
  • the second inductive coil 221 can be included in the second oscillating circuit 222.
  • the energy transmitter circuit 210 converts the input energy, for example the input AC voltage UAC-IN, into an electromagnetic field 204 (EMF1) by means of the first inductive coil 211, and the sends to the energy receiver circuit 220.
  • EMF1 electromagnetic field 204
  • the electromagnetic field formed by the first inductive coil 211 induces the alternating current IAC-IN in the second inductive coil 221, which is directed to the second oscillating circuit 222 in order to transform the alternating current IAC- IN into an ILOAD charging current.
  • the ILOAD load current may then directly drive load 223, or may drive load 223 with a DC voltage generated by a rectifier in power receiver circuit 220 (not shown).
  • the first NFC device comprises a first control unit 231 (TX CTRL) comprising an amplifier 233 (AMP), and a first NFC antenna 232, represented schematically in the form of a coil.
  • the first NFC antenna 232 comprises two ends, which are connected, preferably connected, electrically to two corresponding terminals of the first control unit 231, for example, to two corresponding output terminals of the amplifier 233.
  • the first control unit 231 comprises:
  • modulation and/or demodulation circuits configured to modulate and/or demodulate a radio frequency signal in order to send data to, and/or receive data from, the second NFC device 240, using protocols NFC communication.
  • the first control unit 231 may be connected to, or may include, an impedance tuning circuit (not shown), which is itself connected to the first NFC antenna 232.
  • the first control unit 231 may also include other circuits (not shown), which are usual circuits well known to a person skilled in the art.
  • the first control unit 231 is, for example, a microchip or an electronic circuit capable of near-field communications.
  • the first control unit 231 can be designated as an “NFC reader”.
  • the amplifier 233 is adapted to amplify the alternating current, which is sent to the first NFC antenna 232. Indeed, to communicate with one another by means of the NFC channel 202, the energy transmitter 21 and the receiver energy 22 can be separated by more than a maximum distance d, preferably less than or equal to 43 mm, or substantially equal to 43 mm.
  • the second NFC device 240 comprises a second NFC antenna 242, represented schematically as being a coil and adapted to be electromagnetically coupled to the first NFC antenna 232.
  • the distance d corresponds for example to the distance separating the first and second NFC antennas 232 , 242.
  • the amplifier 233 is for example used to amplify the signal sent by the first NFC device 230 to the second NFC device 240.
  • the second NFC device 240 further comprises a second control unit 241 (RX CTRL), and a user interface 243 (USER INT).
  • the second NFC antenna 242 comprises two ends, which are electrically connected, preferably connected, to two corresponding terminals of the second control unit
  • the second control unit 241 comprises demodulation and/or modulation circuits configured to demodulate and/or modulate a radio frequency signal, in order to receive data from, and/or send data to, the first NFC device 230 , using NFC communication protocols.
  • the second control unit 241 can be connected to, or can include, an impedance tuning circuit (not shown), which is itself connected to the second NFC antenna
  • the second control unit 241 may also include other circuits (not shown), which are conventional circuits well known to those skilled in the art.
  • the second control unit 241 is, for example, a microchip or an electronic circuit capable of near-field communications.
  • the first control unit 231 is connected, for example connected, to the inverter unit 213, for example in order to control the inverter unit 213 to start the transfer of energy, to modify, in the output AC voltage UAC-OR, the energy sent to the energy receiver 22, or to stop the energy transfer.
  • the inverter unit 213 may also communicate with the first control unit 231, for example to provide information regarding its status and/or to acknowledge receipt of control signals provided by the first control unit 231. Bidirectional communication is shown by a double arrow 203.
  • the energy receiver circuit 220 is connected, for example connected, to the second NFC device 240, for example in order to send information concerning the state of the charge of the energy receiver 22.
  • Unidirectional communication is shown by a single arrow 206.
  • the user interface 243 for example a push button, a switch, a keyboard, a touch screen, etc., is adapted to receive user commands from a user, for example to start the transfer of energy to a desired power level, to change the power level, or to stop energy transfer.
  • the second NFC device 240 is adapted to convert a user command into a radio frequency signal, which is sent to the first control unit 231 using the NFC channel 202.
  • the first control unit 231 is then configured to control the inverter 213, as explained previously.
  • the first NFC device 230 and the second NFC device 240 generally include other circuits, which are conventional circuits well known to a person skilled in the art.
  • one of the first and second NFC devices can operate in reader mode, while the other of the first and second NFC devices operates in card mode, or the first and second NFC devices both communicate in mode.
  • peer-to-peer (represented by two arrows 205).
  • the first NFC device 230 seeks to detect the presence of the second NFC device 240 within range, the first NFC device 230 operates in reader mode, and the second NFC device 240 operates in card mode.
  • the NFC devices and, in particular, the first NFC device 230 are preferably placed in standby mode, also referred to as low-power mode.
  • the first NFC device 230 may execute a low-power detection method, for example a detection loop, to detect whether the second NFC device 240 is in range.
  • the low-power detection method is based on detection of an impedance change at the first NFC antenna 232.
  • the low-power detection method is different from that executed in call mode, such as call mode. call described in relation to Figure 1, in that, in standby mode, the emission of the electromagnetic field is carried out without the call frames.
  • the first NFC device 230 emits short periodic detection bursts (electromagnetic detection bursts), during which it generates an electromagnetic field to detect whether the second NFC device 240, or another foreign object within the field of the NFC antenna 232 of the first NFC device 230, is within range.
  • These detection bursts have a much shorter duration (in a ratio of at least ten, preferably at least a hundred) than the duration of the call bursts, which makes it possible to reduce energy consumption.
  • the low-power detection method can be based on detection of a modification of amplitude and/or phase of an electrical signal between the terminals of the first NFC antenna, for example between the terminals of an oscillating circuit comprising the first NFC antenna, as will be described later.
  • a state machine is used for issuing detection bursts in the sleep mode. This avoids waking up a microcontroller of the first NFC device 230 and therefore allows said first NFC device to remain in standby mode during these transmissions.
  • the first control unit 231 comprises a wake-up circuit 234 (WK) configured to execute the low-power detection method in standby mode, in order to detect whether the second NFC device 240, or another object, is within range , and to exit sleep mode for a second mode for communication purposes.
  • the second mode includes a calling mode.
  • Two examples of wake-up circuits are described in the following, one based on an amplitude modification ( Figure 4A) and another based on a phase modification (Figure 5A).
  • Figure 3 is a graph representing an example of evolution, as a function of time t (on the horizontal axis), of an amplitude M (on the vertical axis, in arbitrary units) of an electrical signal between the terminals of an oscillating circuit of a first NFC device 230 in a wireless energy transmitter according to one embodiment.
  • Figure 3 represents an amplitude modification, but the principle would be similar for a phase modification.
  • the first NFC device 230 When it is in standby mode, the first NFC device 230, which seeks to detect the presence of the second NFC device 240 within range, periodically emits a detection burst 302 during which it generates an electromagnetic field EMF2 (burst of electromagnetic detection).
  • This detection burst 302 generally comprises only one carrier, typically at 13.56 MHz, without modulation, and has a relatively short duration compared to an interval between two detection bursts, the detection burst 302 preferably having a duration of at least a hundred times shorter than the duration of the interval between detection bursts.
  • the interval between two detection bursts depends on the NFC devices, but is generally several hundred milliseconds (typically 256 ms), while the duration of each detection burst 302 is of the order of approximately ten or a hundred milliseconds, for example between ten and one hundred milliseconds.
  • a coupling is formed between the first NFC device 230 and the second device 240.
  • This coupling modifies the load on the oscillating circuit of the first NFC device 230, which causes a variation of a characteristic property of an electrical signal between the terminals of this oscillating circuit, during a corresponding return burst 304.
  • the modification of the load on the oscillating circuit of the first NFC device 230 causes a variation in amplitude (as in the example shown), and a phase variation of the electrical signal between the terminals of the oscillating circuit during the return burst 304.
  • the variation in amplitude and phase can be detected by variations signals provided by a baseband detector measuring the signal in the oscillating circuit.
  • the presence of the second NFC device 240 causes a drop in amplitude.
  • the presence of the second NFC device 240 can, depending on the case, cause, in a variant, an increase in the amplitude.
  • the presence of the second NFC device 240 can cause a positive or negative phase shift.
  • the first NFC device 230 switches to the second mode, that is to say it leaves the standby mode, then transmits normally, for example starts with a call mode , with call frames 310.
  • the phase variation (not shown) is sufficient to move away from a window or phase range delimited by low and high thresholds, the first NFC device 230 switches in the second mode, that is, it exits sleep mode, then transmits normally, for example starts with a call mode.
  • the first NFC device 230 can begin a procedure intended to establish a communication, implementing implementation of transmissions of requests by the first NFC device 230 and responses by the second device NFC 240, or requests by the second NFC device 240 and responses by the first NFC device 230.
  • the first control unit 231 of the first NFC device 230 controls the inverter 213 of the transmitter circuit 210 so that it starts the transfer of energy at a certain power level, or changes the power level to be sent to the energy receiver 22, or even stops the transfer of energy.
  • the first NFC device 230 When the energy transfer is completed or when the second NFC device 240 leaves the field, or when a user command is used to stop the energy transfer, the first NFC device 230 returns to standby mode, for example example after a certain duration (of the order of a second), in order to reduce its consumption. It then begins again to emit periodic detection bursts 302 without a communication request.
  • Figure 4A schematically represents, in block form, an example of a wake-up circuit 400 of a first NFC device, in a wireless energy transmitter according to one embodiment, for example the first NFC device 230 of Figure 2, the wake-up circuit 400 being configured to provide a wake-up signal (NFC signal) to the amplifier 433 and to the oscillating circuit 432 of the first NFC device.
  • NFC signal wake-up signal
  • the example in Figure 4A is based on an amplitude measurement (warn).
  • the wake-up circuit 400 comprises a low-power generator 401 (Low-power wake-up generator) connected to the oscillating circuit (Tank circuitry) 432 by means of the amplifier 433.
  • the oscillating circuit 432 comprises, or corresponds to, the first NFC antenna 232 of the first NFC device 230.
  • the amplifier 433 is similar to the amplifier 233 of Figure 2, except that the amplifier 433 is integrated into an integrated circuit (IC) putting implementing all or part of the wake-up circuit 400, such as an NFC reader IC of the wake-up circuit 400, while the amplifier 233 is for example an external amplifier.
  • the low-power generator 401 is adapted to generate the wake-up signal, for example in the form of an alternating current.
  • the low power generator 401 is active throughout the standby mode of the first NFC device 230.
  • the low power generator 401 continuously generates, during the standby mode, a current of approximately 3 pA, and periodically generates current pulses, for example of approximately 150 to 250 mA.
  • Input signals (wur, wut) configure the intervals at which the low-power generator generates current peaks.
  • the input signal wut is a 3-bit signal wut[2:0] indicating the shutdown value of a wake-up timer
  • the signal wur is a 1-bit signal indicating the duration of the timer wake-up call.
  • the current generated induces an electromagnetic field in the first NFC antenna 232. If the second NFC device is located within range, the load on the oscillating circuit 432 of the first NFC device 230 changes, which causes a variation in the amplitude of the voltage between the terminals of the oscillating circuit 432.
  • the terminals of the oscillating circuit 432 are connected, for example connected, to an input of a capacitive voltage divider 402 (Capacitor divider on input), comprising first and second capacitors connected in series between the oscillating circuit 432 and the mass.
  • An output node 403 of the capacitive voltage divider 402, between the first and second capacitors, is connected, for example connected, to a peak voltage detection unit 404 (Peak voltage detection) adapted to measure the voltage amplitude.
  • the peak voltage detection unit 404 is connected, for example connected, to an analog-to-digital converter 405 (ADC), in order to convert the measured voltage amplitude into a digital value.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the wake-up circuit 400 also includes a reference supply circuit 410, adapted to provide reference values (thresholds) to which the digital value can be compared.
  • the reference supply circuit 410 includes a reference register 411 (Reference), configured to store reference values (input signal am_ref).
  • the input signal am_ref is an 8-bit signal am_ref [7:0] indicating the amplitude measurement reference register to use.
  • the reference supply circuit 410 may also include an automatic averaging unit 412 (Autoaveraging) adapted to dynamically adapt reference values to variable environmental conditions, for example using a weighted moving average.
  • an automatic averaging unit 412 Autoaveraging
  • each time a new digital value is measured the weighted difference between the new value (am_aew input signal) and a stored value is added to the stored value, knowing that some measured values can be excluded from the average (am_aam input signal).
  • the input signal am_aew is a 2-bit signal am_aew[1:0] indicating the weight of the last measurement result for automatic averaging
  • the am_aam signal is a 1-bit signal indicating whether a measurement exceeding the reference should or should not be included in the automatic average.
  • the reference supply circuit 410 may further comprise a multiplexer 413 (Multiplexer), controlled to choose between the reference register 411 and the automatic averaging unit 412.
  • the multiplexer 413 is, for example, controlled by a am_ae command signal.
  • the wake-up circuit 400 further comprises a digital comparator unit 406 (Digital level comparator, delta) adapted to compare the digital value of the voltage amplitude to the reference value(s) (input signal am_d) .
  • the input signal am_d is a 4-bit signal am_d[3:0] defining a difference Aam between the reference and the measurement which is exceeded so that the digital comparator unit 406 generates an interrupt. In some cases, this Aam difference is equal to zero.
  • the wake-up circuit 400 triggers an interruption. This causes the first NFC device to wake up and, for example, begin a calling mode.
  • the interrupt is provided via a switch 407 controlled by a warn control signal.
  • the input signal warn is a 1-bit signal indicating the generation of an interrupt if the amplitude difference is greater than Aam.
  • the wake-up circuit 400 can also include an OR logic gate 408 (OR) connected, preferably connected, to the output of the comparator 406, for example via the switch 407.
  • the OR logic gate 408 is adapted to receive other interrupt signals, such as a Phase measurement interrupt signal, a Capacitor measurement interrupt signal, and/or a Capacitance measurement interrupt signal timer (Timer interrupt). For example, if at least one interrupt is triggered, then the first NFC device is configured to wake up.
  • OR logic gate 408 may be connected to other wake-up circuits, or to other circuits adapted to provide interrupt signals.
  • Figure 4B is a graph representing another example of evolution, as a function of time t (on the horizontal axis), of an amplitude AM (on the vertical axis, in arbitrary units) of a signal electrical between the terminals of an oscillating circuit of a first NFC device.
  • the first NFC device switches to the second mode, that is to say it leaves standby mode.
  • Figure 5A schematically represents, in block form, another example of a wake-up circuit 500 of a first NFC device, in a wireless energy transmitter according to one embodiment.
  • the wake-up circuit 500 is similar to the wake-up circuit 400 of FIG. 4A, except that the measurement value is taken from the phase measurement (wph), instead of a warn amplitude measurement, and the peak voltage detection unit 404 of Figure 4A is replaced by a phase change to voltage unit 504. Circuits for converting a phase change into a voltage signal are known to the person of the profession and will not be described in detail here.
  • Figure 5B is a graph representing another example of evolution, as a function of time t (on the horizontal axis), of a phase PH (on the vertical axis, in arbitrary units) of a signal electrical between the terminals of an oscillating circuit of a first NFC device.
  • the first NFC device switches to the second mode, that is to say it leaves standby mode.
  • Figures 4A and 5A represent circuits adapted to compare the electrical signal between the terminals of the oscillating circuit of the first NFC device to a reference value Tl
  • a threshold (a threshold) .
  • circuits of Figures 4A and 5A to compare the electrical signal at two thresholds (or more), for example using at least two comparators and two corresponding comparator circuits.
  • the wake-up circuit 400, 500 of Figure 4A or 5A is included in a wireless energy transmitter according to one embodiment, more precisely, in the first NFC device of the wireless energy transmitter, for example the first NFC device 230 of Figure 2.
  • the wake-up circuit 400, 500 is included in the first control unit 231 of Figure 2.
  • the wake-up circuit 234 of Figure 2 corresponds to the wake-up circuit 400 of Figure 4A or wake-up circuit 500 of Figure 5A.
  • the wake-up circuit detects the second NFC device, which is connected to, or included in, the kitchen appliance, the first NFC device switches to the second mode. If the presence of the kitchen appliance is subsequently confirmed by the calling procedure, the information is transmitted to the energy transmitter circuit, which is configured to respond by initiating the transfer of energy to the kitchen appliance.

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Abstract

La présente description concerne un émetteur d'énergie sans fil (21) comprenant : un circuit émetteur d'énergie (210) adapté pour être couplé électro-magnétiquement à un circuit récepteur d'énergie (220) d'un appareil de cuisine (22), le circuit émetteur d'énergie étant adapté pour transférer de l'énergie à l'appareil de cuisine; un premier dispositif NFC (230) comprenant une première antenne NFC (232), le premier dispositif NFC étant adapté pour être couplé électro-magnétiquement à un deuxième dispositif NFC (240) de l'appareil de cuisine; le premier dispositif NFC étant relié au circuit émetteur d'énergie, et comprenant un circuit de réveil (234) adapté pour : émettre périodiquement un signal NFC, par l'intermédiaire de la première antenne NFC, pendant un mode de veille du premier dispositif NFC; puis détecter une modification d'impédance de la première antenne NFC pendant le mode de veille; et, lorsqu'une modification d'impédance est détectée, quitter le mode de veille et entrer dans un deuxième mode dans lequel une procédure d'appel est utilisée pour établir des communications NFC avec le deuxième dispositif NFC.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Émetteur d'énergie sans fil
Domaine technique
[0001] La présente description concerne de façon générale le domaine de l'émission d'énergie sans fil et, en particulier, de l'émission d'énergie sans fil entre un émetteur d'énergie, tel qu'une plaque de cuisson, et un récepteur d'énergie, tel qu'un appareil de cuisine, par exemple conformément à la norme Ki Cordless Kitchen.
Technique antérieure
[0002] Le transfert d'énergie sans fil ("WPT", pour "Wireless Power Transfer" en anglais) ou transmission d'énergie sans fil est utilisé pour différentes applications. Une technique de transmission d'énergie sans fil utilise un couplage inductif entre un émetteur d'énergie et un récepteur d'énergie, par exemple un couplage inductif résonant. Par exemple, un émetteur d'énergie, connecté à une source d'énergie, convertit un courant électrique en un champ électromagnétique alternatif au moyen d'une première bobine d'induction, et l'envoie à un récepteur d'énergie. Le récepteur d'énergie comprend une deuxième bobine d'induction couplée électro- magnétiquement à la première bobine d'induction, et le champ électromagnétique formé par la première bobine d'induction induit un courant alternatif ("AC", pour "Alternating Current" en anglais) dans la deuxième bobine d'induction. Le courant alternatif induit peut commander (alimenter) directement une charge ou peut commander une charge avec une tension continue ("DC", pour "Direct Current" en anglais) générée par un redresseur dans le récepteur d'énergie. Conformément à une technique de couplage inductif par résonance, chacun des émetteur et récepteur d'énergie comprend un circuit résonant (ou circuit oscillant, ou réservoir résonant, pour "resonant tank" en anglais) , qui peut être constitué d'un condensateur connecté à la bobine d'induction, ou d'une bobine auto-résonante, et les circuits oscillants des émetteur et récepteur d'énergie sont accordés pour résonner à la même fréquence de résonance.
[0003] Une norme émergente est la "norme Ki Cordless Kitchen" ("norme Ki") développée par le Wireless Power Consortium (WPC) , qui est dédiée à l'émission sans fil d'énergie à des appareils de cuisine sans cordon ("cordless", en anglais) , tels que des cuiseurs de riz, des grille-pains, des mixeurs, des appareils à café, des bouilloires, des friteuses et d'autres.
[0004] Dans certaines applications, une communication sans fil est nécessaire entre l'émetteur d'énergie et le récepteur d'énergie, par exemple pour initialiser le transfert d'énergie et/ou pour régler le niveau de puissance fourni pendant l'émission d'énergie.
[0005] Selon la norme Ki, une communication entre l'émetteur d'énergie, tel qu'une plaque de cuisson, et le récepteur d'énergie, tel qu'un appareil de cuisine, est typiquement basée sur une technologie de communication en champ proche ("NFC", pour "Near-Field" Communication en anglais) .
[0006] Une technologie de communication en champ proche utilise typiquement un champ électromagnétique radiofréquence généré par un premier dispositif NFC pour détecter, et communiquer avec, un deuxième dispositif NFC à portée. En fonction de l'application, pour une communication, un des premier et deuxième dispositifs NFC fonctionne dans un mode dit lecteur, alors que l'autre des premier et deuxième dispositifs NFC fonctionne dans un mode dit carte, ou les premier et deuxième dispositifs NFC fonctionnent tous deux en mode pair-à-pair (P2P) , ou "peer-to-peer " en anglais.
[0007] Par exemple, pour une transmission d'énergie sans fil à un appareil de cuisine, le premier dispositif NFC est relié à l'émetteur d'énergie sans fil, tel qu'une plaque de cuisson, et le deuxième dispositif NFC est relié à l'appareil de cuisine, agissant comme récepteur d'énergie sans fil.
Résumé de 1 ' invention
[0008] Il existe un besoin d'améliorer l'émission d'énergie sans fil entre un émetteur d'énergie sans fil et un appareil de cuisine agissant comme récepteur d'énergie sans fil. En particulier, il existe un besoin d'un émetteur d'énergie sans fil amélioré qui puisse consommer moins d'énergie, en particulier lorsque l'appareil de cuisine n'est pas dans le champ de l'émetteur d'énergie. Il existe également un besoin d'une émission d'énergie sans fil plus sûre.
[0009] Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des émetteurs d'énergie sans fil connus.
[0010] Un mode de réalisation prévoit un émetteur d'énergie sans fil comprenant :
- un circuit émetteur d'énergie adapté pour être couplé électro-magnétiquement à un circuit récepteur d'énergie d'un appareil de cuisine, le circuit émetteur d'énergie étant adapté pour transférer de l'énergie à l'appareil de cuisine, par exemple conformément à la norme Ki Cordless Kitchen ;
- un premier dispositif NFC comprenant une première antenne NFC, le premier dispositif NFC étant adapté pour être couplé électro-magnétiquement à un deuxième dispositif NFC de l'appareil de cuisine ; dans lequel le premier dispositif NFC est relié au circuit émetteur d'énergie, et comprend un circuit de réveil adapté pour :
- émettre périodiquement un signal NFC, par l'intermédiaire de la première antenne NFC, pendant un mode de veille du premier dispositif NFC ; puis
- détecter une modification d'impédance de la première antenne NFC pendant le mode de veille ; et, lorsqu'une modification d'impédance est détectée,
- quitter le mode de veille et entrer dans un deuxième mode dans lequel une procédure d'appel est utilisée pour établir des communications NFC avec le deuxième dispositif NFC .
[0011] Selon un mode de réalisation, le circuit de réveil comprend :
- un générateur de faible puissance relié à des bornes d'entrée de la première antenne NFC, par exemple au moyen d'un circuit oscillant du premier dispositif NFC, et adapté pour générer le signal NFC ; et
- une unité de détection reliée à des bornes de sortie de la première antenne NFC, et adaptée pour détecter une modification d'impédance en réponse au signal NFC.
[0012] Selon un mode de réalisation, l'unité de détection est reliée aux bornes de sortie de la première antenne NFC au moyen d'un diviseur capacitif du circuit de réveil.
[0013] Selon un mode de réalisation, le premier dispositif NFC comprend un amplificateur disposé entre, et relié à, le circuit de réveil et la première antenne NFC, par exemple entre un générateur de faible puissance adapté pour générer le signal NFC et la première antenne NFC.
[0014] Selon un mode de réalisation, le circuit émetteur d'énergie comprend en outre une antenne et une unité onduleur adaptée pour modifier l'amplitude et/ou la fréquence d'un signal d'énergie électrique envoyé à l'antenne, l'unité onduleur étant reliée, par exemple connectée, au premier dispositif NFC.
[0015] Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de transfert d'énergie depuis un émetteur d'énergie sans fil à un appareil de cuisine, le procédé comprenant, à l'aide d'un circuit de réveil inclus dans un premier dispositif NFC de l'émetteur d'énergie sans fil : - l'émission périodique d'un signal NFC, par l'intermédiaire d'une première antenne NFC incluse dans le premier dispositif NFC, pendant un mode de veille du premier dispositif NFC ; puis
- la détection d'une modification d'impédance de la première antenne NFC pendant le mode de veille ; et, lorsqu'une modification d'impédance est détectée,
- la sortie du mode de veille et l'entrée dans un deuxième mode dans lequel une procédure d'appel est utilisée pour établir des communications NFC avec un deuxième dispositif NFC de l'appareil de cuisine.
[0016] Selon un mode de réalisation, la procédure d'appel comprend une séquence d'appel telle que définie dans les cahiers des charges du Forum NFC.
[0017] Selon un mode de réalisation, le signal NFC comprend au moins une rafale de détection électromagnétique.
[0018] Selon un mode de réalisation, le signal NFC comprend une pluralité de rafales de détection électromagnétiques, les rafales de détection étant espacées les unes des autres d'une durée correspondant à au moins une centaine de fois la durée de chaque rafale de détection.
[0019] Selon un mode de réalisation, la détection d'une modification d'impédance est basée sur la détection d'une modification d'amplitude et/ou de phase d'un signal électrique entre des bornes de la première antenne NFC, ou entre des bornes d'un circuit oscillant connecté à, ou incluant, la première antenne NFC.
[0020] Selon un mode de réalisation, le premier dispositif NFC sort du mode de veille lorsque l'amplitude et/ou la phase du signal électrique passe au moins un seuil de détection.
[0021] Selon un mode de réalisation, le circuit de réveil comprend un convertisseur analogique-numérique configuré pour convertir l'amplitude du signal électrique en une valeur numérique et pour comparer la valeur numérique à au moins un premier seuil de détection, à l'aide d'un comparateur numérique du circuit de réveil.
[0022] Selon un mode de réalisation, le premier dispositif NFC entre dans le deuxième mode lorsque la valeur numérique de l'amplitude du signal électrique est sous le au moins un premier seuil de détection.
[0023] Selon un mode de réalisation, le circuit de réveil comprend un convertisseur analogique-numérique configuré pour convertir la phase du signal électrique en une valeur numérique et pour comparer la valeur numérique à au moins un deuxième seuil de détection, à l'aide d'un comparateur numérique du circuit de réveil.
[0024] Selon un mode de réalisation, le premier dispositif NFC entre dans le deuxième mode lorsque la valeur numérique de la phase du signal électrique est au-dessus du au moins un deuxième seuil de détection.
[0025] Selon un autre aspect, il est prévu un système de transmission d'énergie sans fil comprenant :
- un émetteur d'énergie sans fil selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents ; et
- un appareil de cuisine comprenant un circuit récepteur d'énergie adapté pour être couplé électro-magnétiquement avec le circuit émetteur d'énergie de l'émetteur d'énergie sans fil, et un deuxième dispositif NFC adapté pour être couplé électro-magnétiquement avec le premier dispositif NFC de l'émetteur d'énergie sans fil.
[0026] Selon un mode de réalisation, le deuxième dispositif NFC comprend en outre une unité interface utilisateur adaptée pour recevoir une commande d'un utilisateur, par exemple pour commencer un transfert d'énergie à un niveau de puissance souhaité, pour modifier le niveau de puissance du transfert d'énergie, ou pour arrêter le transfert d'énergie, et pour envoyer la commande de l'utilisateur à l'émetteur d'énergie au moyen du premier dispositif NFC .
Brève description des dessins
[0027] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
[0028] la figure 1 est un chronogramme représentant un mode d'appel d'un dispositif de communication en champ proche ;
[0029] la figure 2 représente schématiquement, sous forme de blocs, un système de transmission d'énergie sans fil comprenant un émetteur d'énergie sans fil selon un mode de réalisation ;
[0030] la figure 3 est un graphe représentant un exemple d'évolution, en fonction du temps, d'une amplitude d'un signal électrique entre les bornes d'un circuit oscillant d'un premier dispositif NFC, dans un émetteur d'énergie sans fil selon un mode de réalisation ;
[0031] la figure 4A représente schématiquement, sous forme de blocs, un exemple d'un circuit de réveil d'un premier dispositif NFC, dans un émetteur d'énergie sans fil selon un mode de réalisation ;
[0032] la figure 4B est un graphe représentant un autre exemple d'évolution, en fonction du temps, d'une amplitude d'un signal électrique entre les bornes d'un circuit oscillant d'un premier dispositif NFC, dans un émetteur d'énergie sans fil selon un mode de réalisation ;
[0033] la figure 5A représente schématiquement, sous forme de blocs, un autre exemple d'un circuit de réveil d'un premier dispositif NFC dans un émetteur d'énergie sans fil selon un mode de réalisation ; et
[0034] la figure 5B est un graphe représentant un autre exemple d'évolution, en fonction du temps, d'une phase d'un signal électrique entre les bornes d'un circuit oscillant d'un premier dispositif NFC, dans un émetteur d'énergie sans fil selon un mode de réalisation.
Description des modes de réalisation
[0035] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
[0036] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les protocoles de communication NFC et les dispositifs ou circuits électroniques habituels mettant en œuvre ces protocoles n'ont pas été décrits, ces protocoles étant bien connus de la personne du métier et étant compatibles avec les modes de réalisation décrits.
[0037] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
[0038] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures.
[0039] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
[0040] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à un "émetteur d'énergie" ou à un "émetteur", cela désigne un émetteur d'énergie sans fil. De façon similaire, lorsque l'on fait référence à un "récepteur d'énergie" ou à un "récepteur", cela désigne un récepteur d'énergie sans fil, et lorsque l'on fait référence à un "système de transmission d'énergie", cela désigne un système de transmission d'énergie sans fil.
[0041] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à un "dispositif NFC", cela désigne un dispositif électronique incorporant un ou plusieurs circuits de communication en champ proche (NFC) . Les circuits de communication en champ proche ont chacun différents éléments ou circuits électroniques destinés à générer ou à détecter un signal radiofréquence à l'aide d'une antenne NFC et/ou de circuits de modulation ou de démodulation. Chaque antenne NFC peut comprendre, ou faire partie de, un circuit oscillant.
[0042] Pour établir une communication entre deux dispositifs NFC, par exemple dans un mode dit d'appel ("polling mode", en anglais) , un champ électromagnétique généré par un premier dispositif NFC est détecté par un deuxième dispositif NFC situé dans son champ (à portée) . Un couplage est ensuite formé entre les circuits des deux dispositifs NFC. En pratique, pour établir une communication, une variation correspondante de la phase et/ou de l'amplitude du champ électromagnétique émis est détectée en réponse par le premier dispositif NFC, qui déclenche ensuite un protocole de communication NFC avec le deuxième dispositif NFC. Une fois que le premier dispositif NFC a détecté la présence du deuxième dispositif NFC dans son champ, il déclenche une procédure d'établissement de communication impliquant des émissions de requêtes par le premier et/ou le deuxième dispositif NFC et de réponses par le deuxième et/ou le premier dispositif NFC.
[0043] La figure 1 est un chronogramme représentant un mode d'appel d'un dispositif NFC, par exemple un premier dispositif NFC, appelant un deuxième dispositif NFC.
[0044] Dans l'exemple représenté en figure 1, le premier dispositif NFC émet des trames d'appel périodiques 110, pendant lesquelles il génère un champ électromagnétique pour détecter si le deuxième dispositif NFC est à portée (polling mode) . Les trames 110 sont espacées les unes des autres par des intervalles 120 pendant lesquels le premier dispositif NFC peut détecter une variation de la phase et/ou de l'amplitude du champ électromagnétique émis (mode d'écoute, en anglais "listening mode") en raison de la présence, à portée, du deuxième dispositif NFC.
[0045] Par exemple, chaque trame 110 commence par une période d'écoute 112 (Techno ThinFilm, Listening) pendant laquelle le premier dispositif NFC surveille son environnement pour déterminer si le deuxième dispositif NFC est à portée.
[0046] La période d'écoute 112 est suivie d'une ou de plusieurs rafales 114. Une seule trame 110 est, par exemple, constituée d'une succession de cinq rafales d'émission 114, chacune configurée avec un type différent de technologie de modulation. Les types de technologies ciblées par les rafales 114 peuvent être successivement la technologie ACM (Techno ACM) , la technologie ISO 14443-A (Techno A) , la technologie ISO 14443-B (Techno B) , la technologie FeliCa 212kbps ou 424 kbps (Techno F) et la technologie connu sous le nom de "Cartes de proximité" (en anglais "Vicinity cards") ou ISO 15693 (Techno V) . Des requêtes ACM, A, B, F, V sont décrites par exemple dans la boucle d'appels standard (en anglais "standard polling loop") de la norme du Forum NFC .
[0047] Dans l'exemple représenté en figure 1, chacune des rafales d'émission 114 est suivie d'un temps d'attente 116 (Waiting response) . Pendant le temps d'attente 116, le premier dispositif NFC attend une réponse possible en provenance du deuxième dispositif NFC dans son champ.
[0048] Chacune des cinq rafales 114 peut être précédée par un temps de garde 118 (Guard Time) pendant lequel le premier dispositif NFC configure le protocole de la rafale 114 selon la technologie voulue.
[0049] Afin de mettre en œuvre une émission d'énergie sans fil entre un émetteur d'énergie, tel qu'une plaque de cuisson, et un appareil de cuisine agissant comme un récepteur d'énergie, conformément à la norme Ki Cordless Kitchen, qui est basée sur une technologie de communication en champ proche, le premier dispositif NFC peut être relié à, ou inclus dans, l'émetteur d'énergie, et le deuxième dispositif NFC peut être relié à, ou inclus dans, l'appareil de cuisine, agissant comme un récepteur d'énergie. Par exemple, pour initialiser le transfert d'énergie, le premier dispositif NFC effectue un appel pour le deuxième dispositif NFC, de sorte que, dès que l'appareil de cuisine est à portée de, par exemple posé sur, l'émetteur d'énergie, la phase d'initialisation commence, par exemple pour commencer le transfert d'énergie sans fil.
[0050] Toutefois, une caractéristique de l'application de cuisine sans cordon (ou sans fil) est que l'émetteur d'énergie peut rester dans un mode d'appel pendant de longues périodes. Par exemple, l'émetteur d'énergie reste en permanence dans le mode d'appel entre des phases de fonctionnement lorsqu'un appareil de cuisine est présent et que l'émetteur d'énergie est en cours d'utilisation. Par conséquent, le mode d'appel pendant la non-utilisation de l'appareil de cuisine tend à consommer des quantités importantes d'énergie inutilement.
[0051] Dans l'application ciblée par la présente description, il est prévu que, lorsque l'appareil de cuisine n'est pas actif, la consommation d'énergie des dispositifs NFC est réduite de façon importante. Il est également prévu, pour des raisons de sécurité, que le transfert d'énergie ne commence pas si l'appareil de cuisine n'est pas à portée de, par exemple n'est pas placé sur, l'émetteur d'énergie.
[0052] Des solutions pour initialiser le transfert d'énergie pourraient être basées sur une détection de variation d'impédance directement par l'émetteur d'énergie, par exemple en mesurant de façon semi-continue l'impédance au niveau de l'antenne de l'émetteur d'énergie, qui peut changer si un récepteur d'énergie (ou un autre objet) est placé à portée, ou sur une commande d'un utilisateur, ou sur un événement d'une minuterie. Toutefois, ces solutions sont généralement complexes et sont sujettes à des erreurs.
[0053] La figure 2 représente schématiquement, sous forme de blocs, un système de transmission d'énergie sans fil 200 comprenant un émetteur d'énergie sans fil 21 selon un mode de réalisation .
[0054] Le système de transmission d'énergie sans fil 200 est adapté pour transférer de l'énergie depuis un émetteur d'énergie 21 (Transmitter) , par exemple une plaque de cuisson, à un appareil de cuisine agissant comme récepteur d'énergie 22 (Ki Cordless appliance) , à l'aide de communications en champ proche pour commander le transfert d'énergie. Le système de transmission d'énergie sans fil 200 comporte un canal d'émission d'énergie 201 (Power channel) et un canal de communication en champ proche 202 (NFC channel) . [0055] L'émetteur d'énergie 21 comprend un circuit émetteur d'énergie 210 (dans le canal d'émission d'énergie 201) , et un premier dispositif NFC 230 (dans le canal NFC 202) .
[0056] Le récepteur d'énergie 22 comprend, ou est relié à, un circuit récepteur d'énergie 220 (dans le canal d'émission d'énergie 201) , et un deuxième dispositif NFC 240 (dans le canal NFC 202) .
[0057] L'émetteur d'énergie 21 et le récepteur d'énergie 22 sont séparés d'une distance d.
[0058] Le circuit émetteur d'énergie 210 comprend :
- une source d'énergie (non représentée) adaptée pour fournir une énergie d'entrée, représentée comme étant une tension d'entrée AC (alternative) UAC-IN (par exemple 230V à 50 Hz) ;
- une unité redresseur/f litre 214 (RECT-FILT) reliée, par exemple connectée, à la source d'énergie et adaptée pour convertir la tension AC d'entrée UAC-IN en une tension DC (continue) UDC ;
- une unité onduleur 213 (INVERT) reliée, par exemple connectée, à l'unité redresseur/f litre 214 et adaptée pour convertir la tension DC UDC en une tension AC de sortie UAC-OUT ayant des amplitude et fréquence différentes de celles de la tension d'entrée AC UAC-IN (par exemple environ 200 V à environ 300 kHz) , et pour fournir la tension AC de sortie UAC-OUT aux bornes de sortie de l'unité onduleur 213 ; et
- un premier circuit oscillant 212 (RES1) relié, par exemple connecté, aux bornes de sortie de l'unité onduleur 213, et adapté pour appliquer la tension AC de sortie UAC-OUT aux bornes d'entrée d'une première antenne inductive 211, provoquant la génération d'un courant alternatif IAC-OUT dans la première antenne inductive 211 ;
- la première antenne inductive 211, représentée schématiquement comme étant une première bobine inductive, reliée, par exemple connectée, aux bornes de sortie du premier circuit oscillant 212.
[0059] La première bobine inductive 211 peut être incluse dans le premier circuit oscillant 212.
[0060] Le circuit récepteur d'énergie 220 comprend :
- une deuxième antenne inductive 221, représentée schématiquement comme étant une deuxième bobine inductive, adaptée pour être couplée électro-magnétiquement à la première antenne inductive 211 afin d'induire un courant alternatif IAC-IN dans la deuxième antenne inductive 221 ;
- un deuxième circuit oscillant 222 (RES2) , relié, par exemple connecté, à la deuxième antenne inductive 221, et adapté pour transformer le courant alternatif IAC-OU en un courant de charge ILOAD ; et
- une charge 223 (LOAD) , reliée, par exemple connectée, au deuxième circuit oscillant 222.
[0061] La deuxième bobine inductive 221 peut être incluse dans le deuxième circuit oscillant 222.
[0062] Le circuit émetteur d'énergie 210 convertit l'énergie d'entrée, par exemple la tension AC d'entrée UAC-IN, en un champ électromagnétique 204 (EMF1) au moyen de la première bobine inductive 211, et l'envoie au circuit récepteur d'énergie 220. Le champ électromagnétique formé par la première bobine inductive 211 induit le courant alternatif IAC-IN dans la deuxième bobine inductive 221, qui est dirigé vers le deuxième circuit oscillant 222 afin de transformer le courant alternatif IAC-IN en un courant de charge ILOAD. Le courant de charge ILOAD peut ensuite commander directement la charge 223, ou peut commander la charge 223 avec une tension DC générée par un redresseur dans le circuit récepteur d'énergie 220 (non représenté) . [0063] Le premier dispositif NFC comprend une première unité de commande 231 (TX CTRL) comportant un amplificateur 233 (AMP) , et une première antenne NFC 232, représentée schématiquement sous forme d'une bobine. La première antenne NFC 232 comprend deux extrémités, qui sont reliées, de préférence connectées, électriquement à deux bornes correspondantes de la première unité de commande 231, par exemple, à deux bornes de sortie correspondantes de l'amplificateur 233.
[0064] La première unité de commande 231 comprend :
- un circuit pour fournir à la première antenne NFC 232 un courant alternatif ;
- des circuits de modulation et/ou de démodulation configurés pour moduler et/ou démoduler un signal radiofréquence afin d'envoyer des données au, et/ou de recevoir des données en provenance du, deuxième dispositif NFC 240, à l'aide de protocoles de communication NFC.
[0065] La première unité de commande 231 peut être reliée à, ou peut inclure, un circuit d'accord d'impédance (non représenté) , qui est lui-même relié à la première antenne NFC 232. La première unité de commande 231 peut également comprendre d'autres circuits (non représentés) , qui sont des circuits habituels bien connus d'une personne du métier.
[0066] La première unité de commande 231 est, par exemple, une micro-puce ou un circuit électronique capable de communications en champ proche.
[0067] La première unité de commande 231 peut être désignée comme étant un "lecteur NFC" (en anglais "NFC reader") .
[0068] L'amplificateur 233 est adapté pour amplifier le courant alternatif, qui est envoyé à la première antenne NFC 232. En effet, pour communiquer l'un avec l'autre au moyen du canal NFC 202, l'émetteur d'énergie 21 et le récepteur d'énergie 22 peuvent être séparés de plus d'une distance maximale d, de préférence inférieure ou égale à 43 mm, ou sensiblement égale à 43 mm. Le deuxième dispositif NFC 240 comprend une deuxième antenne NFC 242, représentée schématiquement comme étant une bobine et adaptée pour être couplée électro-magnétiquement à la première antenne NFC 232. La distance d correspond par exemple à la distance séparant les première et deuxième antennes NFC 232, 242. Afin d'être capable d'assurer des communications NFC sur la distance d allant jusqu'à 43 mm, l'amplificateur 233 est par exemple utilisé pour amplifier le signal envoyé par le premier dispositif NFC 230 au deuxième dispositif NFC 240.
[0069] Le deuxième dispositif NFC 240 comprend en outre une deuxième unité de commande 241 (RX CTRL) , et une interface utilisateur 243 (USER INT) .
[0070] La deuxième antenne NFC 242 comprend deux extrémités, qui sont reliées électriquement, de préférence connectées, à deux bornes correspondantes de la deuxième unité de commande
241.
[0071] La deuxième unité de commande 241 comprend des circuits de démodulation et/ou de modulation configurés pour démoduler et/ou moduler un signal radiofréquence, afin de recevoir des données provenant du, et/ou envoyer des données au, premier dispositif NFC 230, à l'aide de protocoles de communication NFC.
[0072] La deuxième unité de commande 241 peut être reliée à, ou peut inclure, un circuit d'accord d'impédance (non représenté) , qui est lui-même relié à la deuxième antenne NFC
242. La deuxième unité de commande 241 peut également comprendre d'autres circuits (non représentés) , qui sont des circuits classiques bien connus d'une personne du métier. [0073] La deuxième unité de commande 241 est, par exemple, une micro-puce ou un circuit électronique capable de communications en champ proche.
[0074] La première unité de commande 231 est reliée, par exemple connectée, à l'unité onduleur 213, par exemple afin de commander l'unité onduleur 213 pour commencer le transfert d'énergie, pour modifier, dans la tension AC de sortie UAC-OU , l'énergie envoyée au récepteur d'énergie 22, ou pour arrêter le transfert d'énergie. L'unité onduleur 213 peut également communiquer avec la première unité de commande 231, par exemple afin de fournir des informations concernant son état et/ou pour accuser réception de signaux de commande fournis par la première unité de commande 231. La communication bidirectionnelle est représentée par une double flèche 203.
[0075] Le circuit récepteur d'énergie 220 est relié, par exemple connecté, au deuxième dispositif NFC 240, par exemple afin d'envoyer des informations concernant l'état de la charge du récepteur d'énergie 22. La communication unidirectionnelle est représentée par une seule flèche 206.
[0076] L'interface utilisateur 243, par exemple un bouton poussoir, un commutateur, un clavier, un écran tactile ..., est adaptée pour recevoir des commandes utilisateur provenant d'un utilisateur, par exemple pour commencer le transfert d'énergie à un niveau de puissance désiré, pour modifier le niveau de puissance ou pour arrêter le transfert d'énergie. Le deuxième dispositif NFC 240 est adapté pour convertir une commande utilisateur en un signal radiofréquence, qui est envoyé à la première unité de commande 231 à l'aide du canal NFC 202. La première unité de commande 231 est ensuite configurée pour commander l'onduleur 213, comme cela a été expliqué précédemment.
[0077] Bien que cela ne soit pas représenté en figure 2, le premier dispositif NFC 230 et le deuxième dispositif NFC 240 comprennent généralement d'autres circuits, qui sont des circuits classiques bien connus d'une personne du métier.
[0078] En fonction de la communication, un des premier et deuxième dispositifs NFC peut fonctionner en mode lecteur, alors que l'autre des premier et deuxième dispositifs NFC fonctionne en mode carte, ou les premier et deuxième dispositifs NFC communiquent tous deux en mode pair-à-pair (P2P) (représenté par deux flèches 205) .
[0079] Par exemple, lorsque le premier dispositif NFC 230 cherche à détecter la présence du deuxième dispositif NFC 240 à portée, le premier dispositif NFC 230 fonctionne en mode lecteur, et le deuxième dispositif NFC 240 fonctionne en mode carte .
[0080] Selon certains modes de réalisations, pour pallier le problème de consommation d'énergie et de sécurité, par exemple lorsque l'appareil de cuisine 22 n'est pas actif, les dispositifs NFC et, en particulier, le premier dispositif NFC 230, sont de préférence placés en mode de veille (en anglais "standby mode") , également désigné comme étant un mode basse consommation (en anglais "low-power mode") . Dans le mode de veille, le premier dispositif NFC 230 peut exécuter un procédé de détection basse consommation, par exemple une boucle de détection, afin de détecter si le deuxième dispositif NFC 240 est à portée. Le procédé de détection basse consommation est basé sur une détection d'une modification d'impédance au niveau de la première antenne NFC 232. Le procédé de détection basse consommation est différent de celui exécuté en mode d'appel, tel que le mode d'appel décrit en relation avec la figure 1, en ce que, en mode de veille, l'émission du champ électromagnétique est effectuée sans les trames d'appel. Par contre, par exemple, le premier dispositif NFC 230 émet des rafales de détection périodiques courtes (rafales de détection électromagnétiques) , pendant lesquelles il génère un champ électromagnétique afin de détecter si le deuxième dispositif NFC 240, ou un autre objet étranger dans le champ de l'antenne NFC 232 du premier dispositif NFC 230, est à portée. Ces rafales de détection ont une durée bien plus courtes (selon un rapport d'au moins dix, de préférence d'au moins une centaine) que la durée des rafales d'appel, ce qui permet de réduire la consommation d'énergie. Le procédé de détection basse consommation peut être basé sur une détection d'une modification d'amplitude et/ou de phase d'un signal électrique entre les bornes de la première antenne NFC, par exemple entre les bornes d'un circuit oscillant comprenant la première antenne NFC, comme cela sera décrit ultérieurement. De préférence, une machine d'état est utilisée pour l'émission de rafales de détection dans le mode de veille. Cela évite de réveiller un microcontrôleur du premier dispositif NFC 230 et permet donc audit premier dispositif NFC de rester en mode de veille pendant ces émissions.
[0081] La première unité de commande 231 comprend un circuit de réveil 234 (WK) configuré pour exécuter le procédé de détection basse consommation en mode de veille, afin de détecter si le deuxième dispositif NFC 240, ou un autre objet, est à portée, et pour quitter le mode de veille pour un deuxième mode à des fins de communication. Par exemple, le deuxième mode comprend un mode d'appel. Deux exemples de circuits de réveil sont décrits dans ce qui suit, un basé sur une modification d'amplitude (figure 4A) et un autre basé sur une modification de phase (figure 5A) .
[0082] La figure 3 est un graphe représentant un exemple d'évolution, en fonction du temps t (sur l'axe horizontal) , d'une amplitude M (sur l'axe vertical, en unités arbitraires) d'un signal électrique entre les bornes d'un circuit oscillant d'un premier dispositif NFC 230 dans un émetteur d'énergie sans fil selon un mode de réalisation. [0083] La figure 3 représente une modification d'amplitude, mais le principe serait similaire pour une modification de phase .
[0084] Lorsqu'il est en mode de veille, le premier dispositif NFC 230, qui cherche à détecter la présence du deuxième dispositif NFC 240 à portée, émet périodiquement une rafale de détection 302 pendant laquelle il génère un champ électromagnétique EMF2 (rafale de détection électromagnétique) . Cette rafale de détection 302 comporte généralement seulement une porteuse, typiquement à 13,56 MHz, sans modulation, et a une durée relativement courte par rapport à un intervalle entre deux rafales de détection, la rafale de détection 302 ayant de préférence une durée d'au moins une centaine de fois plus courte que la durée de l'intervalle entre des rafales de détection. L'intervalle entre deux rafales de détection dépend des dispositifs NFC, mais est généralement de plusieurs centaines de millisecondes (typiquement 256 ms) , alors que la durée de chaque rafale de détection 302 est de l'ordre d'environ dix ou une centaine de millisecondes, par exemple entre dix et cent millisecondes.
[0085] Lorsque le deuxième dispositif NFC 240 est situé à portée, un couplage est formé entre le premier dispositif NFC 230 et le deuxième dispositif 240. Ce couplage modifie la charge sur le circuit oscillant du premier dispositif NFC 230, ce qui provoque une variation d'une propriété caractéristique d'un signal électrique entre les bornes de ce circuit oscillant, pendant une rafale retour correspondante 304. En pratique, la modification de la charge sur le circuit oscillant du premier dispositif NFC 230 provoque une variation d'amplitude (comme dans l'exemple représenté) , et une variation de phase, du signal électrique entre les bornes du circuit oscillant pendant la rafale retour 304. La variation d'amplitude et de phase peut être détectée par des variations de signaux fournis par un détecteur en bande de base mesurant le signal dans le circuit oscillant.
[0086] Dans l'exemple de la figure 3, on suppose arbitrairement que la présence du deuxième dispositif NFC 240 provoque une chute de l'amplitude. Toutefois, la présence du deuxième dispositif NFC 240 peut, en fonction du cas, provoquer selon une variante une hausse de l'amplitude. S'agissant d'une modification de la phase, la présence du deuxième dispositif NFC 240 peut provoquer un déphasage positif ou négatif.
[0087] Dans l'exemple représenté, si la variation de l'amplitude M est suffisante pour s'écarter d'une fenêtre ou plage MW d'amplitudes, délimitée par un seuil de détection bas THL (ou seuil bas) et par un seuil de détection haut THH (ou seuil haut) , le premier dispositif NFC 230 commute au deuxième mode, c'est-à-dire qu'il quitte le mode de veille, puis émet normalement, par exemple commence avec un mode d'appel, avec des trames d'appel 310. De façon similaire, si la variation de phase (non représentée) est suffisante pour s'éloigner d'une fenêtre ou plage de phases délimitée par des seuils bas et haut, le premier dispositif NFC 230 commute dans le deuxième mode, c'est-à-dire qu'il quitte le mode de veille, puis émet normalement, par exemple commence avec un mode d'appel.
[0088] Dans d'autres exemples, tels que dans les exemples représentés dans les figures 4B et 5B décrites ultérieurement, un seul seuil de détection est utilisé.
[0089] Une fois que le premier dispositif NFC 230 a confirmé la présence du deuxième dispositif NFC 240 dans son champ, par exemple à l'aide des trames d'appel 310, il peut commencer une procédure destinée à établir une communication, mettant en œuvre des transmissions de requêtes par le premier dispositif NFC 230 et de réponses par le deuxième dispositif NFC 240, ou de requêtes par le deuxième dispositif NFC 240 et de réponses par le premier dispositif NFC 230. Par exemple, la première unité de commande 231 du premier dispositif NFC 230 commande l'onduleur 213 du circuit émetteur 210 pour qu'il commence le transfert d'énergie à un certain niveau de puissance, ou modifie le niveau de puissance à envoyer au récepteur d'énergie 22, ou même arrête le transfert d'énergie.
[0090] Lorsque le transfert d'énergie est terminé ou lorsque le deuxième dispositif NFC 240 quitte le champ, ou lorsqu'une commande utilisateur est utilisée pour arrêter le transfert d'énergie, le premier dispositif NFC 230 revient au mode de veille, par exemple après une certaine durée (de l'ordre d'une seconde) , afin de réduire sa consommation. Il commence ensuite de nouveau à émettre des rafales de détection périodiques 302 sans requête de communication.
[0091] La figure 4A représente schématiquement, sous forme de blocs, un exemple d'un circuit de réveil 400 d'un premier dispositif NFC, dans un émetteur d'énergie sans fil selon un mode de réalisation, par exemple le premier dispositif NFC 230 de la figure 2, le circuit de réveil 400 étant configuré pour fournir un signal de réveil (signal NFC) à l'amplificateur 433 et au circuit oscillant 432 du premier dispositif NFC. L'exemple de la figure 4A est basé sur une mesure d'amplitude (warn) .
[0092] Le circuit de réveil 400 comprend un générateur de faible puissance 401 (Low-power wake-up generator) relié au circuit oscillant (Tank circuitry) 432 au moyen de l'amplificateur 433. Par exemple, le circuit oscillant 432 comporte, ou correspond à, la première antenne NFC 232 du premier dispositif NFC 230. Par exemple, l'amplificateur 433 est similaire à l'amplificateur 233 de la figure 2, sauf que l'amplificateur 433 est intégré dans un circuit intégré (IC) mettant en œuvre tout ou partie du circuit de réveil 400, tel qu'un IC lecteur NFC du circuit de réveil 400, alors que l'amplificateur 233 est par exemple un amplificateur externe.
[0093] Le générateur de faible puissance 401 est adapté pour générer le signal de réveil, par exemple sous forme d'un courant alternatif. Par exemple, le générateur de faible puissance 401 est actif pendant tout le mode de veille du premier dispositif NFC 230. Par exemple, le générateur de faible puissance 401 génère en continu, pendant le mode de veille, un courant d'environ 3 pA, et génère périodiquement des impulsions de courant, par exemple d'environ 150 à 250 mA. Des signaux d'entrée (wur, wut) configurent les intervalles auxquels le générateur de faible puissance génère les pics de courant. Par exemple, le signal d'entrée wut est un signal à 3 bits wut [2:0] indiquant la valeur d'arrêt d'une minuterie de réveil, et le signal wur est un signal à 1 bit indiquant la durée de la minuterie de réveil.
[0094] Le courant généré induit un champ électromagnétique dans la première antenne NFC 232. Si le deuxième dispositif NFC est situé à portée, la charge sur le circuit oscillant 432 du premier dispositif NFC 230 change, ce qui provoque une variation de l'amplitude de la tension entre les bornes du circuit oscillant 432.
[0095] Les bornes du circuit oscillant 432 sont reliées, par exemple connectées, à une entrée d'un diviseur de tension capacitif 402 (Capacitor divider on input) , comprenant des premier et deuxième condensateurs reliés en série entre le circuit oscillant 432 et la masse. Un nœud de sortie 403 du diviseur de tension capacitif 402, entre les premier et deuxième condensateurs, est relié, par exemple connecté, à une unité de détection de tension crête 404 (Peak voltage detection) adapté pour mesurer l'amplitude de tension. L'unité de détection de tension crête 404 est reliée, par exemple connectée, à un convertisseur analogique-numérique 405 (ADC) , afin de convertir l'amplitude de tension mesurée en une valeur numérique.
[0096] Le circuit de réveil 400 comprend également un circuit de fourniture de références 410, adapté pour fournir des valeurs de référence (seuils) auxquelles la valeur numérique peut être comparée.
[0097] Par exemple, le circuit de fourniture de références 410 comprend un registre de références 411 (Reference) , configuré pour stocker des valeurs de référence (signal d'entrée am_ref) . Par exemple, le signal d'entrée am_ref est un signal à 8 bits am_ref [7:0] indiquant le registre de références de mesures d'amplitude à utiliser.
[0098] Le circuit de fourniture de références 410 peut également comprendre une unité de moyenne automatique 412 (Autoaveraging) adaptée pour adapter dynamiquement des valeurs de référence à des conditions d'environnement variables, par exemple à l'aide d'une moyenne mobile pondérée. Par exemple, dans l'unité de moyenne automatique 412, chaque fois qu'une nouvelle valeur numérique est mesurée, la différence pondérée entre la nouvelle valeur (signal d'entrée am_aew) et une valeur stockée est ajoutée à la valeur stockée, sachant que certaines valeurs mesurées peuvent être exclues de la moyenne (signal d'entrée am_aam) . Par exemple, le signal d'entrée am_aew est un signal à 2 bits am_aew [ 1 : 0 ] indiquant le poids du dernier résultat de mesure pour la moyenne automatique, et le signal am_aam est un signal à 1 bit indiquant si une mesure dépassant la référence doit ou non être incluse dans la moyenne automatique.
[0099] Le circuit de fourniture de références 410 peut en outre comprendre un multiplexeur 413 (Multiplexer) , commandé pour choisir entre le registre de références 411 et l'unité de moyenne automatique 412. Le multiplexeur 413 est, par exemple, commandé par un signal de commande am_ae . [0100] Le circuit de réveil 400 comprend en outre une unité comparateur numérique 406 (Digital level comparator, delta) adaptée pour comparer la valeur numérique de l'amplitude de tension à (aux) valeur (s) de référence (signal d'entrée am_d) . Par exemple, le signal d'entrée am_d est un signal à 4 bits am_d[3:0] définissant une différence Aam entre la référence et la mesure qui est dépassée afin que l'unité comparateur numérique 406 génère une interruption. Dans certains cas, cette différence Aam est égale à zéro.
[0101] Si la valeur numérique de l'amplitude de tension mesurée est extérieure à la limite définie par la (les) valeur (s) de référence, le circuit de réveil 400 déclenche une interruption. Cela amène le premier dispositif NFC à se réveiller et, par exemple, à commencer un mode d'appel. Dans certains modes de réalisation, l'interruption est fournie par l'intermédiaire d'un commutateur 407 commandé par un signal de commande warn. Par exemple, le signal d'entrée warn est un signal à 1 bit indiquant la génération d'une interruption si la différence d'amplitude est supérieure à Aam.
[0102] Le circuit de réveil 400 peut également comprendre une porte logique OU 408 (OR) reliée, de préférence connectée, à la sortie du comparateur 406, par exemple par l'intermédiaire du commutateur 407. La porte logique OU 408 est adaptée pour recevoir d'autres signaux d'interruption, tels qu'un signal d'interruption de mesure de phase (Phase measurement interrupt) , un signal d'interruption de mesure capacitive (Capacitor measurement interrupt) , et/ou un signal d'interruption de minuterie (Timer interrupt) . Par exemple, si au moins une interruption est déclenchée, alors le premier dispositif NFC est configuré pour se réveiller. La porte logique OU 408 peut être reliée à d'autres circuits de réveil, ou à d'autres circuits adaptés pour fournir des signaux d ' interruption . [0103] La figure 4B est un graphe représentant un autre exemple d'évolution, en fonction du temps t (sur l'axe horizontal) , d'une amplitude AM (sur l'axe vertical, en unités arbitraires) d'un signal électrique entre les bornes d'un circuit oscillant d'un premier dispositif NFC .
[0104] Dans l'exemple représenté, si l'amplitude AM chute en- dessous d'un seuil TAM, le premier dispositif NFC commute au deuxième mode, c'est-à-dire qu'il quitte le mode de veille.
[0105] La figure 5A représente schématiquement, sous forme de blocs, un autre exemple d'un circuit de réveil 500 d'un premier dispositif NFC, dans un émetteur d'énergie sans fil selon un mode de réalisation.
[0106] Le circuit de réveil 500 est similaire au circuit de réveil 400 de la figure 4A, sauf que la valeur de mesure est prise à partir de la mesure de phase (wph) , au lieu d'une mesure d'amplitude warn, et l'unité de détection de tension crête 404 de la figure 4A est remplacée par une unité de modification de phase en tension 504 (phase change to voltage) Des circuits pour convertir une modification de phase en un signal de tension sont connus de la personne du métier et ne seront pas décrits en détail ici.
[0107] La figure 5B est un graphe représentant un autre exemple d'évolution, en fonction du temps t (sur l'axe horizontal) , d'une phase PH (sur l'axe vertical, en unités arbitraires) d'un signal électrique entre les bornes d'un circuit oscillant d'un premier dispositif NFC.
[0108] Dans l'exemple illustré, si la phase PH passe au- dessus d'un seuil TPH, le premier dispositif NFC commute vers le deuxième mode, c'est-à-dire qu'il quitte le mode de veille.
[0109] Les figures 4A et 5A représentent des circuits adaptés pour comparer le signal électrique entre les bornes du circuit oscillant du premier dispositif NFC à une valeur de référence Tl
(un seuil) . La personne du métier comprendra comment adapter les circuits des figures 4A et 5A pour comparer le signal électrique à deux seuils (ou plus) , par exemple à l'aide d'au moins deux comparateurs et deux circuits comparateur correspondants .
[0110] Le circuit de réveil 400, 500 de la figure 4A ou 5A est inclus dans un émetteur d'énergie sans fil selon un mode de réalisation, plus précisément, dans le premier dispositif NFC de l'émetteur d'énergie sans fil, par exemple le premier dispositif NFC 230 de la figure 2. Par exemple, le circuit de réveil 400, 500 est inclus dans la première unité de commande 231 de la figure 2. Par exemple, le circuit de réveil 234 de la figure 2 correspond au circuit de réveil 400 de la figure 4A ou au circuit de réveil 500 de la figure 5A.
[0111] Lorsque le circuit de réveil détecte le deuxième dispositif NFC, qui est relié à, ou inclus dans, l'appareil de cuisine, le premier dispositif NFC commute au deuxième mode. Si la présence de l'appareil de cuisine est ensuite confirmée par la procédure d'appel, les informations sont transmises au circuit émetteur d'énergie, qui est configuré pour répondre en initialisant le transfert d'énergie vers l'appareil de cuisine.
[0112] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à la personne du métier.
[0113] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS Émetteur d'énergie sans fil (21) comprenant : un circuit émetteur d'énergie (210) adapté pour être couplé électro-magnétiquement à un circuit récepteur d'énergie (220) d'un appareil de cuisine (22) , le circuit émetteur d'énergie étant adapté pour transférer de l'énergie à l'appareil de cuisine, par exemple conformément à la norme Ki Cordless Kitchen ; un premier dispositif NFC (230) comprenant une première antenne NFC (232) , le premier dispositif NFC étant adapté pour être couplé électro-magnétiquement à un deuxième dispositif NFC (240) de l'appareil de cuisine ; dans lequel le premier dispositif NFC est relié au circuit émetteur d'énergie, et comprend un circuit de réveil (234 ; 400 ; 500) adapté pour : émettre périodiquement un signal NFC, par l'intermédiaire de la première antenne NFC, pendant un mode de veille du premier dispositif NFC ; puis détecter une modification d'impédance de la première antenne NFC pendant le mode de veille ; et, lorsqu'une modification d'impédance est détectée, quitter le mode de veille et entrer dans un deuxième mode dans lequel une procédure d'appel est utilisée pour établir des communications NFC avec le deuxième dispositif NFC. Émetteur d'énergie sans fil selon la revendication 1, dans lequel le circuit de réveil (234 ; 400) comprend : un générateur de faible puissance (401) relié à des bornes d'entrée de la première antenne NFC, par exemple au moyen d'un circuit oscillant (432) du premier dispositif NFC, et adapté pour générer le signal NFC ; et une unité de détection (404 ; 504) reliée à des bornes de sortie de la première antenne NFC, et adaptée pour détecter une modification d'impédance en réponse au signal NFC. Émetteur d'énergie sans fil (21) selon la revendication 2, dans lequel l'unité de détection (404 ; 504) est reliée aux bornes de sortie de la première antenne NFC au moyen d'un diviseur capacitif (402) du circuit de réveil (234 ; 400 ; 500) . Émetteur d'énergie sans fil (21) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le premier dispositif NFC (230) comprend un amplificateur (233 ; 433) disposé entre, et relié aux, le circuit de réveil (234 ; 400 ; 500) et la première antenne NFC (232) , par exemple entre un générateur de faible puissance (401) adapté pour générer le signal NFC et la première antenne NFC (232) . Émetteur d'énergie sans fil (21) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le circuit émetteur d'énergie (210) comprend en outre une antenne (211) et une unité onduleur (213) adaptée pour modifier l'amplitude et/ou la fréquence du signal d'énergie électrique envoyé à l'antenne, l'unité onduleur étant reliée, par exemple connectée, au premier dispositif NFC (230) . Procédé de transfert d'énergie depuis un émetteur d'énergie sans fil (21) à un appareil de cuisine (22) , le procédé comprenant, à l'aide d'un circuit de réveil (234 ; 400 ; 500) inclus dans un premier dispositif NFC (230) de l'émetteur d'énergie sans fil : l'émission périodique d'un signal NFC, par l'intermédiaire d'une première antenne NFC (232) incluse dans le premier dispositif NFC (230) , pendant un mode de veille du premier dispositif NFC ; puis la détection d'une modification d'impédance de la première antenne NFC pendant le mode de veille ; et, lorsqu'une modification d'impédance est détectée, la sortie du mode de veille et l'entrée dans un deuxième mode dans lequel une procédure d'appel est utilisée pour établir des communications NFC avec un deuxième dispositif NFC (240) de l'appareil de cuisine (22) Émetteur d'énergie sans fil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, ou procédé selon la revendication 6, dans lequel la procédure d'appel comprend une séquence d'appel telle que définie dans les cahiers des charges du Forum NFC. Émetteur d'énergie sans fil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et 7, ou procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le signal NFC comprend au moins une rafale de détection électromagnétique (302) . Émetteur d'énergie sans fil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 7 et 8, ou procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le signal NFC comprend une pluralité de rafales de détection électromagnétiques (302) , les rafales de détection étant espacées les unes des autres d'une durée correspondant à au moins une centaine de fois la durée de chaque rafale de détection . Émetteur d'énergie sans fil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 7 à 9, ou procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel la détection d'une modification d'impédance est basée sur la détection d'une modification d'amplitude et/ou de phase d'un signal électrique entre des bornes de la première antenne NFC, ou entre des bornes d'un circuit oscillant (432) connecté à, ou incluant, la première antenne NFC. Émetteur d'énergie sans fil selon la revendication 10, ou procédé selon la revendication 10, dans lequel le premier dispositif NFC sort du mode de veille lorsque l'amplitude et/ou la phase du signal électrique passe au moins un seuil de détection (THL, THM; TA ; TPH) . Émetteur d'énergie sans fil selon la revendication 10 ou 11, ou procédé selon la revendication 10 ou 11, dans lequel le circuit de réveil (234 ; 400) comprend un convertisseur analogique-numérique (405) configuré pour convertir l'amplitude du signal électrique en une valeur numérique et pour comparer la valeur numérique à au moins un premier seuil de détection (TAM) , à l'aide d'un comparateur numérique (406) du circuit de réveil. Émetteur d'énergie sans fil selon la revendication 12, ou procédé selon la revendication 12, dans lequel le premier dispositif NFC (230) entre dans le deuxième mode lorsque la valeur numérique de l'amplitude du signal électrique est sous le au moins un premier seuil de détection . Émetteur d'énergie sans fil selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, ou procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel le circuit de réveil (500) comprend un convertisseur analogique-numérique configuré pour convertir la phase du signal électrique en une valeur numérique et pour comparer la valeur numérique à au moins un deuxième seuil de détection (TPH) , à l'aide d'un comparateur numérique du circuit de réveil. Émetteur d'énergie sans fil selon la revendication 14, ou procédé selon la revendication 14, dans lequel le premier dispositif NFC (230) entre dans le deuxième mode lorsque la valeur numérique de la phase du signal électrique est au-dessus du au moins un deuxième seuil de détection (TPH) . . Système de transmission d'énergie sans fil (200) comprenant : un émetteur d'énergie sans fil (21) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et 7 à 15 ; un appareil de cuisine (22) comprenant un circuit récepteur d'énergie (220) adapté pour être couplé électro- magnétiquement avec le circuit émetteur d'énergie (210) de l'émetteur d'énergie sans fil (21) , et un deuxième dispositif NFC (240) adapté pour être couplé électro- magnétiquement avec le premier dispositif NFC (230) de l'émetteur d'énergie sans fil (21) . . Système de transmission d'énergie sans fil selon la revendication 16, dans lequel le deuxième dispositif NFC (240) comprend en outre une unité interface utilisateur (243) adaptée pour recevoir une commande d'un utilisateur, par exemple pour commencer un transfert d'énergie à un niveau de puissance souhaité, pour modifier le niveau de puissance du transfert d'énergie, ou pour arrêter le transfert d'énergie, et pour envoyer la commande de l'utilisateur à l'émetteur d'énergie (21) au moyen du premier dispositif NFC (230) .
PCT/FR2022/052202 2022-11-30 2022-11-30 Émetteur d'énergie sans fil WO2024115818A1 (fr)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20170093222A1 (en) * 2014-06-19 2017-03-30 Koninklijke Philips N.V. Wireless inductive power transfer

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