Aparato y procedimiento de implementación de un amplificador de excitación diferencial y una disposición de bobinas.
Un aparato (100) para reducir el ruido de salida de un amplificador,
que comprende:
un único dispositivo conmutador (110) con un estado conductivo, y configurado para recibir una señal de excitación, estando el dispositivo conmutador (110) acoplado con un primer nodo de salida y un segundo nodo de salida, siendo el estado conductivo alterado en base a la señal de excitación para producir una primera señal de salida en el primer nodo de salida y una segunda señal de salida en el segundo nodo de salida, siendo las señales de salida primera y segunda esencialmente iguales en magnitud y opuestas en polaridad; y
una primera bobina (140a) controlada por el primer nodo de salida y una segunda bobina (140b) controlada por el segundo nodo de salida, estando la primera bobina (140a) y la segunda bobina (140b) configuradas para emitir energía inalámbricamente, en un nivel suficiente para energizar o cargar un dispositivo receptor (104).
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2010/059334.
Solicitante: QUALCOMM INCORPORATED.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 5775 MOREHOUSE DRIVE SAN DIEGO, CA 92121 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: TSENG,RYAN, MAYO,GABRIEL.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- H03F3/217 ELECTRICIDAD. › H03 CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS. › H03F AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores ópticos paramétricos G02F; circuitos con tubos de emisión secundaria H01J 43/30; másers, lásers H01S; amplificadores dinamoeléctricos H02K; control de la amplificación H03G; dispositivos para el acoplamiento independientes de la naturaleza del amplificador, divisores de tensión H03H; amplificadores destinados únicamente al tratamiento de impulsos H03K; circuitos repetidores en las líneas de transmisión H04B 3/36, H04B 3/58; aplicaciones de amplificadores de voz a las comunicaciones telefónicas H04M 1/60, H04M 3/40). › H03F 3/00 Amplificadores que tienen como elementos de amplificación solamente tubos de descarga o solamente dispositivos de semiconductores. › Amplificadores de potencia de clase D; Amplificadores de conmutación.
PDF original: ES-2512140_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Aparato y procedimiento de implementación de un amplificador de excitación diferencial y una disposición de bobinas
Antecedentes
Campo
Las realizaciones de la presente invención se refieren, en general, a la cancelación del ruido y, más específicamente, se refieren a la configuración de un amplificador de excitación diferencial y a una disposición de bobinas.
Antecedentes
Un inconveniente de los sistemas de energía inalámbricos de largo alcance y / o insensibles a la alineación puede ser la emisión de altos niveles de ruido conducido y radiado. Por ejemplo, algunos sistemas de energía inalámbricos holgadamente acoplados pueden utilizar altos voltajes y grandes bobinas primarias, y ambos pueden contribuir a la emisión de ruido cuando las señales generadas mediante conmutación son entradas para el sistema. Tales sistemas pueden presentar retos de interferencia electromagnética cuando los sistemas funcionan cerca de otros productos electrónicos (p. ej., teléfonos móviles, controladores de juegos, dispositivos de reproducción de medios, etc.).
Una parte del ruido generado por estos sistemas es de modalidad común. El ruido de modalidad común puede ser atribuido al uso de altos voltajes y bobinados primarios no apantallados con una considerable área superficial. Los altos voltajes pueden ser utilizados cuando un sistema está funcionando con resonancia, o casi, para superar el débil acoplamiento entre las bobinas primarias y secundarias. El uso de bobinados primarios grandes y no apantallados para transmitir energía sobre largas distancias puede exponer además las áreas circundantes al ruido resultante.
El documento WO231966 revela una nueva familia de clases de amplificador conmutador, llamada amplificadores de clase E / F. Estos amplificadores están generalmente caracterizados por su uso de la técnica de corrección de fase de conmutación de voltaje cero (ZVS), para eliminar la pérdida normalmente asociada a la capacitancia inherente del dispositivo conmutador, según se utiliza en amplificadores de clase E, junto con una red de carga para un voltaje mejorado y una modelación de ondas de corriente, presentando impedancias de clase F-1 en sobretonos seleccionados e impedancias de clase E en los sobretonos restantes. El documento WO231966 revela varias topologías e implementaciones de circuitos específicos para lograr tales prestaciones.
Breve descripción de los dibujos
Habiendo descrito de tal modo la invención en términos generales, se hará ahora referencia a los dibujos adjuntos, que no están necesariamente trazados a escala, y en los cuales:
las FIGs. 1, 2a y 2b son diagramas esquemáticos de amplificadores de excitación diferencial de dispositivo conmutador único, de acuerdo a diversas realizaciones ejemplares de la presente invención;
la FIG. 3 ilustra un dispositivo conmutador ejemplar de acuerdo a diversas realizaciones ejemplares de la presente invención;
la FIG. 4 ilustra un circuito ejemplar de excitación de acuerdo a diversas realizaciones ejemplares de la presente invención;
la FIG. 5 ilustra un sistema de energía inalámbrica que incluye un transmisor inalámbrico y un receptor inalámbrico, de acuerdo a una realización ejemplar de la presente invención;
la FIG. 6 ilustra un diagrama esquemático de un transmisor de energía inalámbrico que incluye un amplificador de excitación diferencial, de acuerdo a una realización ejemplar de la presente invención;
la FIG. 7 ilustra señales de salida diferencial, de acuerdo a diversas realizaciones ejemplares de la presente invención;
la FIG. 8 ilustra una disposición de dos bobinas para la co-ubicación de voltaje plano, de acuerdo a diversas realizaciones ejemplares de la presente invención;
la FIG. 9 ilustra un primer diseño de bobina para la co-ubicación de voltaje plano, de acuerdo a diversas realizaciones ejemplares de la presente invención;
la FIG. 1 ilustra un segundo diseño de bobina para la co-ubicación de voltaje plano, de acuerdo a diversas realizaciones ejemplares de la presente invención;
la FIG. 11 ilustra una disposición de dos bobinas para la co-ubicación de voltaje plano sobre un eje de coordenadas, de acuerdo a diversas realizaciones ejemplares de la presente invención;
la FIG. 12 es un gráfico del voltaje medido con respecto a la distancia desde un punto central de la disposición de dos bobinas de la FIG. 1, de acuerdo a diversas realizaciones ejemplares de la presente invención;
la FIG. 13 ¡lustra un diagrama esquemático de otro transmisor de energía inalámbrico, que incluye un amplificador de excitación diferencial, de acuerdo a una realización ejemplar de la presente invención;
la FIG. 14 ¡lustra un diagrama esquemático de otro amplificador más de excitación diferencial, de acuerdo a una realización ejemplar de la presente invención; y
la FIG. 15 ¡lustra un diagrama de flujo de un procedimiento ejemplar de la presente invención.
Descripción detallada
La descripción detallada expuesta a continuación, con relación a los dibujos adjuntos, está concebida como una descripción de realizaciones ejemplares de la presente invención, y no está concebida para representar las únicas realizaciones en las cuales puede ser puesta en práctica la presente invención. El término ejemplar usado en toda la extensión de esta descripción significa que sirve como ejemplo, caso o ilustración, y no debería ser necesariamente interpretado como preferido o ventajoso sobre otras realizaciones ejemplares. La descripción detallada incluye detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión exhaustiva de las realizaciones ejemplares de la invención. Será evidente para los expertos en la técnica que las realizaciones ejemplares de la invención pueden ser puestas en práctica sin estos detalles específicos. En algunos casos, estructuras y dispositivos bien conocidos se muestran en diagramas de bloques a fin de evitar oscurecer la novedad de las realizaciones ejemplares presentadas en la presente memoria.
Las realizaciones ejemplares de la presente invención serán descritas ahora más completamente en lo que sigue de la presente memoria, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales se muestran algunas de, pero no todas, las realizaciones de la invención. En efecto, la invención puede ser realizada en muchas formas distintas y no debería ser interpretada como limitada a las realizaciones expuestas en la presente memoria; antes bien, estas realizaciones se proporcionan a fin de que esta revelación satisfaga requisitos legales aplicables. Los números de referencia iguales se refieren a elementos ¡guales en toda su extensión.
Los términos tales como esencialmente, alrededor de, aproximadamente o similares, según se usan al referirse a una relación entre dos objetos, están concebidos para reflejar no solamente una relación exacta, sino también variaciones en esa relación, que pueden deberse a diversos factores, tales como los efectos de las condiciones ambientales, tolerancias comunes de errores o similares. Debería entenderse además que, aunque algunos valores u otras relaciones pueden ser expresados en la presente memoria sin un modificador, estos valores u otras relaciones también pueden ser exactos, o pueden incluir un grado de variación debido a diversos factores tales como los efectos de condiciones ambientales, tolerancias comunes de errores o similares.
El término energía inalámbrica se usa en la presente memoria para referirse a cualquier forma de energía asociada a campos eléctricos, campos magnéticos, campos electromagnéticos, u otros, que es transmitida entre un transmisor y un receptor, sin el uso de conductores eléctricos físicos.
Son descritos en la presente memoria diversos aparatos ejemplares de la presente invención que incluyen un amplificador de excitación diferencial. De acuerdo a algunas realizaciones ejemplares, el amplificador de excitación diferencial puede incluir un único dispositivo conmutador (p. ej., un transistor) para recibir una única señal de excitación (p. ej., una única señal de control de compuerta) y generar señales diferenciales de salida que son esencialmente ¡guales y opuestas entre sí. Debido a la relación igual y opuesta entre las señales diferenciales de salida, las señales pueden ser usadas para reducir o eliminar significativamente el ruido de la modalidad común que está presente en la señal de entrada. De tal modo, el amplificador de excitación diferencial puede ser incluido, por ejemplo, en sistemas de energía inalámbrica para reducir el ruido conducido y radiado de los sistemas. Además, algunas realizaciones ejemplares de la presente invención... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un aparato (1) para reducir el ruido de salida de un amplificador, que comprende:
un único dispositivo conmutador (11) con un estado conductivo, y configurado para recibir una señal de excitación, estando el dispositivo conmutador (11) acoplado con un primer nodo de salida y un segundo nodo de salida, siendo el estado conductivo alterado en base a la señal de excitación para producir una primera señal de salida en el primer nodo de salida y una segunda señal de salida en el segundo nodo de salida, siendo las señales de salida primera y segunda esencialmente ¡guales en magnitud y opuestas en polaridad; y
una primera bobina (14a) controlada por el primer nodo de salida y una segunda bobina (14b) controlada por el segundo nodo de salida, estando la primera bobina (14a) y la segunda bobina (14b) configuradas para emitir energía inalámbricamente, en un nivel suficiente para energizar o cargar un dispositivo receptor (14).
2. El aparato (1) de la reivindicación 1, en el cual el dispositivo conmutador (11) está configurado para flotar entre el primer nodo de salida y el segundo nodo de salida, estando el primer nodo de salida acoplado a tierra mediante un primer inductor obturador (132) y estando el segundo nodo de salida acoplado con un voltaje de alimentación mediante un segundo inductor obturador (131).
3. El aparato (1) de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un circuito (12) de excitación configurado para generar la señal de excitación.
4. El aparato (1) de la reivindicación 3, en el cual el circuito (12) de excitación comprende un circuito de excitación aislado que comprende un transformador (122).
5. El aparato (1) de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una red de capacitancia acoplada entre el primer nodo de salida y el segundo nodo de salida.
6. El aparato (1) de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una red de capacitancia, comprendiendo la red de capacitancia uno o más condensadores entre el primer nodo de salida y la toma de tierra, y uno o más condensadores entre el segundo nodo de salida y la toma de tierra.
7. El aparato (1) de la reivindicación 1, en el cual la primera bobina (14a) y la segunda bobina (14b) están dispuestas de modo que las corrientes a través de la primera bobina (14a) y la segunda bobina (14b) generen respectivos campos magnéticos con una polaridad común.
8. El aparato (1) de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente uno o más condensadores acoplados entre la primera bobina (14a) y la segunda bobina (14b).
9. Un procedimiento de reducción del ruido de salida de un amplificador, que comprende
recibir una señal de excitación desde un circuito (12) de excitación en un único dispositivo conmutador (11);
alterar un estado conductivo del dispositivo conmutador (11) en base a la señal de excitación, para producir una primera señal de salida en un primer nodo de salida, y una segunda señal de salida en un segundo nodo de salida, siendo las señales de salida primera y segunda esencialmente iguales en magnitud y opuestas en polaridad;
controlar una primera bobina (14a) con la primera señal de salida por parte del primer nodo de salida y una segunda bobina (14b) con la segunda señal de salida por parte del segundo nodo de salida; y
emitir inalámbricamente energía mediante la primera bobina (14b) y la segunda bobina (14b) en un nivel suficiente para energizar o cargar un dispositivo receptor (14).
1. El aparato (1) de la reivindicación 1 [[23]], en el cual la primera bobina (14a) y la segunda bobina (14b) están conectadas en un punto central para generar una disposición de bobina única.
11. El procedimiento de la reivindicación 9, en el cual la primera bobina (14a) y la segunda bobina (14b) están dispuestas de modo que las corrientes a través de la primera bobina (14a) y la segunda bobina (14b) generen respectivos campos magnéticos con una polaridad común.
12. El procedimiento de la reivindicación 9, en el cual el dispositivo conmutador (11) está configurado para flotar entre el primer nodo de salida y el segundo nodo de salida, estando el primer nodo de salida acoplado a tierra mediante un primer inductor obturador (132) y estando el segundo nodo de salida acoplado a un voltaje de alimentación mediante un segundo inductor obturador (131).
13. El procedimiento de la reivindicación 9, que comprende adicionalmente generar la señal de excitación con el
circuito (12) de excitación.
14. Un aparato (1), que comprende medios para realizar las etapas de uno cualquiera de los procedimientos de las reivindicaciones 9 y 11 a 13.
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