無線感應電力傳輸的製作方法
2023-04-24 09:57:11
本發明涉及感應電力傳輸（inductive power transfer），並且特別地但非排他性地涉及依照Qi無線電力傳輸標準的感應電力傳輸系統以及電力傳送器（power transmitter）。
背景技術：
許多系統要求布線和/或電氣接觸以便向設備供應電力。省略這些導線和接觸提供了改進的用戶體驗。傳統上，這已經通過使用位於設備中的電池而實現，但是該方案有若干缺點，包括額外的重量、笨重並且需要頻繁地更換電池或者為電池再充電。最近，使用無線感應電力傳輸的方案已經受到越來越多的關注。
這種越來越多的關注部分是由於可攜式和行動裝置的數量和多樣化在過去十年中已經驟增。例如，行動電話、平板電腦、媒體播放器等的使用已經變得無處不在。這樣的設備一般由內部電池供電，並且典型的使用場景經常要求從外部電力供應源向設備進行直接導線供電或者對電池再充電。
如所提及的，大多數的當今設備要求布線和/或明確的電氣接觸以從外部電力供應供電。然而，這往往是不切實際的並且要求用戶物理地插入連接器或者以其它方式建立物理電氣接觸。其往往還因引入導線的長度而對用戶而言是不方便的。典型地，功率要求也有顯著的不同，並且當前大多數設備配備有其自身專用的電力供應，從而導致典型的用戶具有很大數量的不同的電力供應，其中每一個電力供應專用於特定的設備。儘管內部電池可以防止對於到外部電力供應的有線連接的需要，但是該方案僅提供部分解決方案，因為電池將需要再充電（或者更換，這是昂貴的）。電池的使用還可能大幅增加設備的重量，並潛在地增加成本和尺寸。
為了提供顯著改進的用戶體驗，已經提出使用無線電力供應，其中電力從電力傳送器設備中的傳送器線圈感應式地傳輸到各個設備中的接收器線圈。
經由磁感應的電力傳送是公知的概念，大多數應用於在初級傳送器線圈和次級接收器線圈之間有緊密耦合的變壓器中。通過在兩個設備之間分離初級傳送器線圈和次級接收器線圈，設備之間的無線電力傳輸基於鬆散耦合變壓器的原理而變得可能。
這樣的布置允許向設備進行無線電力傳輸而不要求任何導線或者物理電氣接觸。實際上，其可以簡單地允許把設備放置成臨近傳送器線圈或者在傳送器線圈上面以便從外部供電或再充電。例如，電力傳送器設備可以布置成有水平表面，設備可以簡單地放置在該水平表面上以便被供電。
此外，這樣的無線電力傳輸布置可以有利地設計成使得電力傳送器設備可以與一系列電力接收器設備一起使用。尤其是，被稱為Qi標準的無線電力傳輸標準已經被定義，並且當前得到進一步發展。該標準允許滿足Qi標準的電力傳送器設備與同樣滿足Qi標準的電力接收器設備一起使用，而這些設備無需來自相同製造商或者不必專用於彼此。Qi標準還包括用於允許使操作適配於特定電力接收器設備的某種功能性（例如，取決於特定的電力耗用）。
Qi標準由無線電力聯盟研發並且可以例如在它們的網站上找到更多信息：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html，其中特別地可以找到所定義的標準文檔。
作為示例，圖1圖示了集成在桌面中的電力傳輸系統的部分，而圖2圖示了具有各種待供電器具的電力傳輸系統。
用於根據本發明的系統的感應電源可以是獨立式的或者集成在廚房臺面中以便為無繩器具供電。圖1圖示了一種系統，其中在桌面1中把配備有電源線3的電力傳送器2放置在桌面中的孔洞4中。電力傳送器的集成不限於臺面和感應爐灶面。它們也可以集成到案桌或餐桌中，因而使得能夠實現之前不可能的全新功能。示例是對食物或飲料進行保溫、烤麵包、做咖啡或者使酒冷卻。其還將使得能夠在家裡或者餐館中實現整個一系列的桌面烹飪可能性。圖2圖示了一種系統，其中在表面1下面安置了電力傳送器2。各種器具5，諸如烤麵包機、平底鍋和不鏽鋼平底鍋都可以由電力傳送器2供電。
為了支持電力傳送器和電力接收器的相互作用和協同工作的能力，優選的是，這些設備可以彼此通信，即如果支持電力傳送器和電力接收器之間的通信，則是合乎期望的，並且如果在兩個方向上都支持通信，則是優選的。允許電力接收器和電力傳送器之間的通信的無線電力傳輸系統的示例在US2012/314745A1中提供。
Qi標準支持從電力接收器到電力傳送器的通信，由此使得電力接收器能夠提供信息，其可以允許電力傳送器適配於特定電力接收器。在當前標準中，從電力接收器到電力傳送器的單向通信鏈路已經被定義，並且該方案是基於電力接收器為控制元件的理念。為了準備以及控制在電力傳送器和電力接收器之間的電力傳輸，電力接收器特別地向電力傳送器傳達信息。
單向通信通過電力接收器執行負載調製而實現，其中由電力接收器施加於次級接收器線圈的負載發生變化以提供電力信號的調製。電氣特性中的所引起的改變（例如，電流消耗（current draw）中的變化）可以由電力傳送器檢測和解碼（解調）。
在用於低功率的Qi無線電力規範中，接收器通過調製電力信號的幅度而與傳送器通信。在該情況下，電力信號被用作用於通信信號的載波信號。
然而，Qi系統的限制在於，其不支持從電力傳送器到電力接收器的通信。此外，諸如針對Qi所開發的負載調製在一些應用中可能是欠佳的。
作為示例，圖3圖示了用於典型感應加熱器具的電力供應通路。電力提供包括AC/DC換流器（converter）301，其對輸入ac電壓（例如，市電）進行整流。經整流的市電信號被饋送給DC/AC換流器303（逆變器），其生成高頻驅動信號，高頻驅動信號被饋送給諧振槽（resonant tank）305（經調諧的L-C電路）並且經由此到傳送器線圈307。系統包括電力接收器，在該示例中為加熱平底鍋，其可以由接收器線圈309和負載R_Sole 311（表示平底鍋底中的渦流損耗）表示。
圖4圖示了圖3的電力通路的電壓波形。市電電壓Umains由AC/DC換流器301整流成電壓Udc_abs。用於緩衝經整流的市電電壓的大儲能電容器通常並不應用在這些類型的應用中，因為其將增加該應用的總市電諧波失真。作為結果，由AC/DC換流器301生成變化的DC電壓。
由於經整流的電壓Udc_abs的特性，DC/AC換流器303的輸出電壓Uac_HF如圖4中示出的那樣成形。逆變器的正常操作頻率為20kHz到100kHz的量級。
傳送器線圈307與接收器線圈309和電阻R_sole一起基本上是DC/AC換流器303的負載。然而，由於該負載的性質（電感和電阻式二者），諧振電路305典型地使用在DC/AC換流器303和該負載之間以便抵銷負載的電感部分。此外，諧振網絡305典型地導致在DC/AC換流器303中典型地使用的逆變器的開關損耗的減少。
諸如圖2之類的系統中的接收器和傳送器之間的通信面臨著多個挑戰和困難。特別是，在針對通信的期望與電力信號的要求和特性之間典型地存在衝突。典型地，系統要求在電力傳輸和通信功能之間的緊密相互作用。例如，基於在傳送器和電力接收器之間被感應地耦合的僅僅一個信號，也就是說電力信號本身的概念來設計系統。然而，不僅使用電力信號本身來執行電力傳輸而且還承載信息導致困難，這是由於電力信號幅度變化的本性。例如，為了將信號調製到電力信號上，或者使用負載調製，電力信號必須具有足夠的幅度。然而，這對於諸如圖4的電力信號那樣的電力信號而言不能得到保證。
作為具體示例，使用其中電力接收器通過負載調製（諸如在Qi系統中）傳達數據的負載調製方案要求正常負載相對恆定。然而，這在許多應用中不能得到保證。
例如，如果無線電力傳輸要被用於為電機驅動的器具（例如像攪拌機）供電，則可以使用與圖3的那個類似的電力通路，但是負載（對應於加熱平底鍋）被替換為分離的接收電感器313（Rx線圈）、AC/DC換流器315和DC電機317本身。這樣的電力通路在圖5中圖示。
這樣的無線電機驅動的器具的典型電壓和電流波形在圖6中示出。如所圖示的，電機電流Idc_motor往往非常不穩定並且不連續。靠近市電電壓的過零點，在電機電流中出現間隙。這由電機的旋轉電壓引起。DC/AC換流器（逆變器）僅能夠在電壓Uac_Rx高於在電機中感應的旋轉電壓Udc_mot的情況下向電機供應電流。
為了控制電機的速度（或扭矩），可以向系統添加速度傳感器（或電流傳感器），連同從速度傳感器到電力傳送器的反饋迴路。由於逆變器（其將是電壓或電流源）的本性，DC/AC換流器（逆變器）優選地併入在該反饋迴路中。因此，要求在器具部分（電力接收器）與電力傳送器部分之間的通信。這可以通過在器具側應用負載調製技術以使得負載改變可以在傳送器側被檢測和解調而實現。這種經解調的數據然後可以包括電機速度（或扭矩）的信息，或者實際上包括可以例如用於控制傳送器的任何其它信息。
然而，當電機驅動的器具消耗電流時，該電流的幅度與電機的負載嚴重相關。如果電機負載改變，則電機電流也改變。這導致逆變器電流的幅度同樣隨負載而改變。該負載變化將幹擾負載調製，導致降級的通信。實際上，實踐中典型地非常難針對包括電機作為負載一部分的負載來檢測負載調製。因此，在這樣的場景下，通信錯誤的數目相對高，或者通信可能利用非常高的數據符號能量，由此非常大幅地減小可能的數據速率。
對於廚房器具，該通信方法因以下屬性而受損害：
典型地在幾十kHz到大概100kHz的範圍中的電力信號不恆定。此外，因為存在於電力傳送器中的DC/AC換流器被饋送以經整流的正弦波，所以其幅度隨市電頻率（例如，50或60Hz）而變化。
在經整流的正弦波的過零點期間，逆變器電流為零，因此不存在可用於幅度調製的載波。
器具的負載變化，其將幹擾幅度調製。
一種可能的解決方案是使用其它通信措施，諸如RFID、NFC、藍牙或ZigBee。
一種其它的可能解決方案是在傳送器側或接收器側生成分離的載波信號。在其期間逆變器被停用的時段（其靠近市電電壓的過零點）被用於通信目的。因而，在接收器和傳送器之間的通信不被電力信號或者負載變化所影響。
對於所有可能的解決方案都成立的是，安全性是主要的考慮。安全性的一個方面是，通信應當是安全的。諸如攪拌機、咖啡機等之類的各種裝置可以被用作電力接收器，並且廚房可以具有多於一個電力傳送器。電力傳送器對實際上不位於電力傳送器上、但是在廚房中其它地方的電力接收器的通信信號起反應造成了嚴重的安全性問題。因此，在通信和電力通道之間的非常緊密的關係——最好為一對一關係——是優選的。此外，電力傳送器以及電力接收器優選地具有緊湊設計。此外，通信系統應當優選地是魯棒和靈敏的。
此外，為了提供高效的通信，期望的是儘可能多地減少與通信相關聯的開銷（例如像由期望通信所引起的電力傳輸中斷或者降級）。
因而，改進的電力傳輸系統將是有利的，並且特別是允許改進的通信支持、增大的可靠性、增大的靈活性、便於實現、對負載變化有減小的敏感性和/或改進性能的系統將是有利的。
技術實現要素：
因而，本發明尋求優選地單獨地或以任何組合減輕、緩解或消除以上提及的缺點中的一個或多個。
根據本發明的第一方面，提供了用於使用感應電力信號向電力接收器傳輸電力的電力傳送器，其中電力傳送器包括：第一電感器，用於經由該第一電感器向電力接收器提供感應電力信號；第二電感器，用於從電力接收器接收數據信號，電容器與第二電感器串聯耦合；其中第一和第二電感器是在電力傳輸電路和數據信號接收電路中的分離的電感器，其中數據信號接收電路包括用於提取由第二電感器接收的數據信號的數據提取電路、以及用於在包括通信時段的驅動時間間隔期間生成用於第二電感器和電容器的串聯耦合的驅動信號的驅動器，電力傳送器包括用於取決於所接收的數據信號而控制經由第一電感器供應給電力接收器的電力信號的控制單元，並且電力傳送器被布置為在重複時間幀的電力傳輸時段期間經由第一電感器傳輸電力、而在重複時間幀的通信時段期間經由第二電感器接收數據信號，相對於電力傳輸時段而言，感應電力信號的功率對於通信時段被減小，其中控制電路被布置用於在通信時段期間應用數據提取電路到第二電感器的受控電氣耦合、以及在電力傳輸時段的至少一部分期間應用數據提取電路從第二電感器的電氣解耦合；並且數據信號接收電路還包括放電電路，用於在時間幀的放電時間間隔——其至少部分地處於通信時段的前面——期間使電容器放電。
本發明可以在許多實施例中提供改進的操作，並且特別是可以提供方便和/或改進的通信和/或電力傳輸。在許多場景下，該方案可以提供改進的可靠性，並且可以減少例如組件損壞的風險。
該方案還包括用於在通信時段之前使與第一電感器串聯耦合的電容器放電的功能性。這可以減少對例如電力傳送器的組件的損壞的風險。另外，其可以允許更高效的操作，並且例如減少在可以執行通信之前的延遲或等待時間。例如，其可以允許第二電感器的更快驅動以便生成可以被負載調製的載波。
第一和第二電感器是分離的電感器。這允許用於從電力傳送器向電力接收器提供電力的電力傳送通道和用於從電力接收器向電力傳送器提供數據的通信通道是基本上電氣分離的電路。這些分離的通道此處稱為「電力傳輸電路」和「數據接收電路」。該方案提供以下優點：兩個通道——電力和通信通道，可以獨立地被優化。例如，傳送電力線圈及其諧振電路被設計用於最佳的電力傳輸性能。例如，它們不針對通信信號進行優化，通信信號典型地預期具有比電力信號頻率（典型地在20-100kHz的範圍中）大的頻率（100kHz……20MHZ）。本方案替代地提供分離的通信線圈。電力傳送器在數據接收電路中包括數據提取電路，例如解調電路，用於從第二電感器提取數據信號；以及控制單元，用於取決於所提取的數據信號而控制經由第一電感器供應給電力接收器的功率。所接收的由電力接收器發送的數據信號被用於控制電力信號，並由此控制要供應給所述電力接收器的功率。
時間幀可以是周期性重複的電力傳輸信號時間幀，並且可以具有不小於5Hz且不大於200Hz的重複頻率。電容器和第二電感器可以形成諧振電路。
電力傳送器被布置成在電力時段期間經由第一電感器傳輸電力並且在通信時段期間經由第二電感器接收信號。這些時段可以至少部分地重疊，但是優選地不重疊。因而，提供了至少包括通信時段和電力傳輸時段的重複時間幀。相比於電力傳輸時段，感應電力信號的功率在通信時段期間減小。在許多實施例中，通信時段的最大功率電平低於電力傳輸時段的最小功率電平。在許多實施例中，電力傳輸時段期間的平均功率電平是通信時段期間的平均功率電平的至少兩倍並且經常是至少五倍。
通信時段因而可以對應於其中電源信號為低的時段，低意味著相對於平均電力信號為低。在電力信號電平相對低時的時段期間接收通信信號。在這樣的時段，電力信號將經常具有對通信信號的可忽略（或很少）的影響。這增大了數據信號傳輸的效率。數據信號在電力信號為低時的時段發送。於是電力信號本身對數據信號具有可忽略的影響。
然而，對於緊湊設計並且為了儘可能多地減小使用來自除被驅動的那個電力接收器之外的電力接收器的信號的可能性，通信和電力通道優選地具有非常緊密的關係，經常是幾乎一對一關係，例如通信線圈共享與電力線圈相同的磁平面（例如，傳送通信線圈和傳送電力線圈必須處於相同磁平面中，並且接收通信線圈和接收電力線圈必須處於相同磁平面中）。因而，在傳送電力電感器（通常以線圈的形式）與傳送通信電感器之間的磁耦合可以具有相對大的值。
典型地可以預期有0.3-0.5的耦合因子。在這樣的情況下，儘管預期電力信號在電力信號的過零點附近的通信時段期間具有對通信信號的可忽略（或很少）的影響（因為電力信號的幅度在傳送時段期間或者非常小或者為空），但是經常可以在電力傳輸時段期間生成跨傳送通信線圈兩端的大電壓。取決於通信線圈的電感值，跨它兩端的電壓可以達到幾百伏。儘管跨通信線圈兩端的電壓可以通過減小線圈的電感值而減小，但是跨它兩端的電壓仍舊可以達到100V或對於具有1或2個繞組的線圈而言甚至更高。例如，對於與具有2個繞組的21.4cm線圈對應的3μH的電感值，跨它兩端的電壓仍舊達到120V。
跨傳送通信線圈兩端生成的大電壓（以及電流）電平可能潛在地損壞並且甚至永久地破壞通信電子器件，特別是解調電路。這可能引起嚴重的安全性問題。簡單的解決方案是實現經得起這些大電壓的電子組件。然而，這種方案是不想要的，因為電子器件的成本、尺寸、複雜性等將增大至不可接受的水平。
所描述的方案允許簡單的解決方案，因為控制電路被布置用於在通信時段期間應用數據提取電路到第二電感器的受控電氣耦合，以及在至少部分電力傳輸時段期間應用數據提取電路從第二電感器的電氣解耦合。
發生在通信時段之外的解耦合限制了通信電路中的電流流動。
由於跨傳送通信線圈、第二電感器的電壓在許多實施例中在電力傳輸時段期間可以達到幾百伏，所以流過通信電路的電流可以達到非常大的值，典型地是幾安培。實現了可控的解耦合器，例如與傳送通信線圈串聯的開關。當跨通信線圈兩端的電壓生成了可能損壞數據提取電路的電流時（即，在至少部分電力傳輸時段期間），該開關可控地打開。控制電路打開該開關以用於數據提取電路從第二電感器的可控的解耦合。各種控制方式例如為：
相對於電力信號進行定時和/或測量通過電路的電流並在某一閾值以下或以上打開或閉合開關。
在通信時段期間，第二電感器被電氣耦合到數據提取電路，以用於拾取數據信號。
可選地，電力傳送器包括電阻和可控開關，可控開關用於從數據接收電路耦合或解耦合電阻，以用於減小通過數據提取電路的最大電流。
由於流過通信線圈的大電流在開關閉合時仍舊可能發生，所以可以提供阻尼電阻（典型地在100歐姆左右），例如與開關串聯的一個。該電阻將限制流過數據提取電路的電流，由此減小通過數據提取電路的最大電流。
阻尼電阻可以在通信時段的至少主要部分期間從數據接收電路解耦合。阻尼電阻的功能是限制流過提取電路的電流以防止或避免由於流過數據提取電路的過高電流而引起的對數據提取電路的可能損壞。然而，限制通過數據提取電路的電流降低了靈敏性。通過在通信時段的至少主要部分期間解耦合阻尼電阻，提供了安全措施（減小了在通信時段之外通過數據提取電路的最大電流）而沒有減小或者至少沒有太多地減小數據傳輸的靈敏性或效率，因為在通信時段的至少一部分期間，阻尼電阻被解耦合，由此在通信時段期間不具有小的（如果有的話）影響。
根據本發明的另一個方面，提供了一種包括如上文所述的電力傳送器的電力傳輸系統。
根據本發明的另一個方面，提供了一種用於使用感應電力信號向電力接收器傳輸電力的操作的方法，該電力傳送器包括：第一電感器，用於經由第一電感器向電力接收器提供感應電力信號；第二電感器，用於從電力接收器接收數據信號，電容器與第二電感器串聯耦合；其中第一和第二電感器是電力傳輸電路和數據信號接收電路中的分離的電感器，所述方法包括：數據信號接收電路的數據提取電路提取由第二電感器接收的數據信號；驅動器在包括通信時段的驅動時間間隔期間生成用於第二電感器和電容器的串聯耦合的驅動信號；控制單元取決於所接收的數據信號來控制經由第一電感器供應給電力接收器的電力信號；以及在重複時間幀的電力傳輸時段期間經由第一電感器傳輸電力，並且在重複時間幀的通信時段期間經由第二電感器接收數據信號，相對於電力傳輸時段而言，感應電力信號的功率對於通信時段減小；在通信時段期間應用數據提取電路到第二電感器的受控電氣耦合，並且在電力傳輸時段的至少一部分期間應用數據提取電路從第二電感器的電氣解耦合；以及數據信號接收電路的放電電路在時間幀的放電時間間隔——其至少部分地處於通信時段的前面——期間使電容器放電。
本發明的這些和其它方面、特徵和優點將從以下描述的（多個）實施例中顯而易見，並且將參照以下描述的（多個）實施例進行闡述。
附圖說明
將參照附圖僅作為示例來描述本發明的實施例，其中
圖1圖示了集成在桌面中的電力傳輸系統的一部分；
圖2圖示了具有各種待供電器具的電力傳輸系統；
圖3圖示了依照現有技術的電力傳輸系統的示例；
圖4圖示了電力傳輸系統的一些信號的示例；
圖5圖示了包括電力傳送器和電力接收器的電力傳輸系統的示例；
圖6圖示了電力傳輸系統的一些信號的示例；
圖7圖示了依照本發明的一些實施例的、包括電力傳送器和電力接收器的電力傳輸系統的示例；
圖8圖示了逆變器驅動電路的示例；
圖9圖示了逆變器驅動電路的示例；
圖10圖示了電力傳輸系統的信號的示例；
圖11圖示了電力傳送器中的電力線圈和傳送器線圈的布置；
圖12描述了在電力傳輸階段期間可以預期的跨電力線圈和通信線圈的典型電壓信號；
圖13圖示了依照本發明的一些實施例的電力傳輸系統的元件的示例；
圖14圖示了依照本發明的一些實施例的電力傳輸系統的元件的示例；
圖15示出了優選實施例的細節；
圖16圖示了開關的打開和閉合以及各種時段；
圖17圖示了圖15的方案上的變形；
圖18圖示了用於限制通過數據提取電路的電流的稍微不同的布置；
圖19圖示了包括保護電路的本發明的實施例，保護電路用於在電力傳輸時段期間限制DC/AC換流器的輸入節點處的電壓；
圖20圖示了包括保護電路的本發明的另外的實施例，保護電路用於在電力傳輸時段期間限制DC/AC換流器的輸入節點處的電壓。
附圖是示範性附圖；相同的部分一般通過相同的參考標號來指示。
具體實施方式
在下文中，將描述一些實施例，其中電力通道和通信通道是分離的電氣電路。
在圖7中示出依照本發明的一些實施例的、包括電力傳送器和電力接收器的電力傳輸系統的示例。在該示例中，電力傳送器的第一電感器307和第二電感器407——即分別是也被稱為電力傳輸線圈307和通信線圈407的電力傳輸電感器和通信電感器——是分離的電感器。這允許用於從電力傳送器向電力接收器提供電力的電力傳送通道（在圖7中由從電力傳送器2去往電力接收器5的箭頭圖示）和用於從電力接收器向電力傳送器提供數據的通信通道（由從電力接收器5去往電力傳送器2的箭頭圖示）為基本上電氣分離的電路。電力傳送器包括至少包含部件301、303、305和307的電力傳輸電路701，以及至少包含元件403和407的數據信號接收電路702。電力接收器5中的控制電路417提供數據信號，數據信號在電力信號的功率減小時的通信時段期間經由電感器413發送給數據信號接收電路702。實際上，在該系統中，在電力傳輸期間，系統採用重複時間幀，其至少包括電力傳輸時段（或間隔/時隙）和通信時段（或間隔/時隙）。相對於電力傳輸時段，感應電力信號的功率電平在通信時段期間減小。在大多數實施例中，感應電力信號的功率電平在通信時段期間低得足以使電力信號本身對發送給電力傳送器2的數據信號具有可忽略的影響。該方案提供以下優點：兩個通道（電力和通信通道）可以獨立地優化，並且兩個電路701和702可以基本上個別地針對其功能而優化。例如，傳送電力線圈及其諧振電路可以被設計用於最佳的電力傳輸性能，而通信線圈以及實際上諧振電路可以針對通信而優化。
圖7示意性地示出了具有Tx控制電路401的電力傳送器2，Tx控制電路401被布置為從載波生成和解調電路403（其還包括用來區分從電力接收器5所接收的數據的部分）取回數據。Tx控制電路401使用信號來控制電力通道。例如，功率的量取決於設備的類型和/或驅動該設備所需要的負載，並且對此的反饋可以通過從電力接收器5經由通信通道發送給電力傳送器2的數據來提供。在圖7中，指示kp和kc分別表示電感器307和313之間、407和413之間的耦合係數。標記「ZeroX」是指過零點並且指示被提供或取回以指示輸入信號Umains何時具有過零點的時序信息。這指示Tx控制單元401接收關於輸入電源信號Umains中的過零點的出現的信息。其然後可以響應於這些過零點的時序而相應地控制電力逆變器（303）以及載波生成和解調（403）電路。
在實施例中，過零點的時序被使用來生成時間幀，其包括通信時段/間隔/時隙以及電力傳輸時段/間隔/時隙。通信時段定位在過零點附近並且是其中可以發生通信的時間段，特別是電力接收器5可以通過負載調製進行通信的場合。由於通信時段圍繞電力傳輸信號的功率電平的時序，電力傳輸信號的功率電平在通信時段期間要比在電力傳輸時段期間更低。實際上，在一些實施例中，電力傳輸電路701可以被布置為關斷電力信號（即，用於電力傳輸線圈307的驅動信號）。
因而，採用周期性並且重複的電力傳輸時間幀，其包括（至少）兩個不同的時間間隔，即電力傳輸時段和通信時段，其中功率電平在通信時段中減小。因而，電力的傳輸主要在電力傳輸時段中執行，而通信時段用於數據通信。
更加詳細地，整流器301接收電源信號Umains並且對其進行整流。整流器301因而可以是AC到DC換流器，其接收AC信號並且生成具有變化電平的DC信號。
在特定示例中，電源接收具有50Hz或60Hz的頻率的市電導出的正弦波信號。整流器301執行正弦波信號的全波整流。因而，生成對應於圖4的Udc_abs信號的電源信號。
電源信號中的周期性變化的頻率典型地從市電信號的頻率導出，並且因而典型地對應於50或60Hz（或者其第一諧波，即100Hz或120Hz）。然而，在其它實施例中，變化可以高達1kHz。
在示例中，整流器301不包括任何平滑電容器，並且因而電源信號對應於經全波整流的正弦波信號。然而，在其它實施例中，整流器301可以包括對經整流的信號進行平滑處理的電容器，由此生成具有較小電平變化的電源信號。然而，在大多數實施例中，電容器可以相對小，從而至少對於一些負載而言導致具有大幅變化的電平的電源信號。例如，在許多場景下，紋波可以為全負載的至少25%或50%。
因而，生成具有變化電壓的DC電源信號。變化的電壓是由於AC電平的變化，並且因而DC電源信號是具有兩倍市電頻率的周期的周期性信號，即對於50Hz輸入信號具有10毫秒的周期或者對於60Hz輸入信號具有8.3毫秒的周期。
整流器301耦合到電力信號生成器303，其接收電源信號並且根據電源信號生成用於電力傳輸線圈307的驅動信號，電力傳輸線圈307經由諧振槽305耦合到電力信號生成器303。
幅度變化的頻率將典型地跟隨電源信號中的變化。一般地，頻率維持相對低並且不會超出1kHz。然而，儘管幅度以這樣相對低的頻率變化，但驅動信號本身的頻率相對高。
電力信號生成器303可以特別地包括變頻器，其被布置為生成要比電力信號的頻率更高的驅動信號的頻率。變頻器可以相對於電力信號而增大驅動信號的頻率。電力傳輸線圈307由驅動信號驅動，驅動信號具有比電源信號的頻率顯著更高的頻率。電源信號的周期典型地不小於2.5毫秒或者甚至5毫秒（分別對應於400Hz或200Hz的頻率）。然而，驅動信號典型地具有至少20kHz到200kHz的頻率。在電力傳輸時段——即在各通信時段之間的間隔——期間，驅動信號可以特別地如下給定：
d(t)=p(t)·x(t)
其中p(t)是電源信號，而x(t)是具有比p(t)高的頻率的信號，並且典型地具有高得多的頻率（例如，典型地高達100倍或更多）。為了減少損耗，x(t)典型地為AC信號，即其具有為零的平均值。
x(t)可以例如是正弦波。然而，在圖4的示例中，x(t)對應於方波信號。頻率變換在示例中通過切換操作而不是通過乘法來執行。具體地，變頻器包括開關電路，電源信號作為供應電壓被提供給開關電路，並且開關電路經由開關元件耦合到電力傳輸線圈307-槽電路305，開關元件提供對應於電源信號和頻率變換信號x(t)的乘法的效果。
在圖7的系統中，變頻器包括逆變器形式的驅動電路，其從被用作供應電壓的電源信號的變化的DC電壓生成交流信號。圖8示出了半橋逆變器的示例。開關S1和S2被控制成使得它們絕不同時閉合。可替換地，S1閉合而同時S2打開，並且S2閉合而同時S1打開。開關以期望的頻率打開和閉合，由此在輸出處生成交流信號。圖9示出了全橋逆變器。開關S1和S2被控制成使得它們絕不同時閉合。類似地，開關S3和S4被控制成使得它們絕不同時閉合。可替換地，開關S1和S4閉合而同時S2和S3打開，然後S2和S3閉合而同時S1和S4打開，從而在輸出處創建方波信號。開關以期望的頻率打開和閉合。
以該方式，可以生成如圖10中所示的驅動信號Uac_HF，從而導致通過電力傳輸線圈307的電流，其對應於如Iac_Tx所示的電流。
在圖7的系統中，由變頻器生成的信號不直接饋送到電力傳輸線圈307。而是，信號被饋送到限制器，其被布置為約束（restrict）被饋送到電感器的驅動信號的功率以使得該功率在重複時間間隔期間，即在通信間隔期間在給定閾值以下。限制器的輸出被饋送給電力傳輸線圈307（在特定示例中經由槽電路305），即耦合包括諧振電路。
作為具體示例，限制器可以簡單地通過從電力傳輸電路701的輸出斷開電力傳輸線圈307而約束饋送給電力傳輸線圈307的信號的功率。因而，在該示例中，來自變頻器的信號在電力傳輸時段期間被耦合到電力傳輸線圈307，電力傳輸時段被通信時段中斷，在通信時段中來自驅動信號的信號不被耦合到電力傳輸線圈307。
限制器還可以是逆變器的固有部分。作為具體示例，全橋逆變器中的開關通常有相位差地開關，有相位差意味著至少部分時間開關S1和S4閉合而同時S2和S3打開，並且反之亦然，方波的生成可以通過無相位差地開關而被停止，無相位差意味著開關S1和S3閉合而同時S2和S4打開，並且反之亦然。一般地，電力信號的強度可以通過全橋中的相位來控制。越多的開關同相，電力信號的幅度就越低，越多的開關異相，電力信號的幅度就越高。
圖10圖示了可以出現在圖7的電力傳送器2中的信號的示例。該圖首先示出了作為饋送到電源的市電信號的信號Umains。該信號是全波，其經整流以生成與如圖4中所示的Udc_abs對應的信號電平變化的電源信號。變頻器然後將其變換成與圖4和10的Uac_HF對應的高頻信號。然而，並非僅僅將該信號饋送給電力傳輸線圈307/諧振電路，而是依照圖10中所示的門信號On_Off_ZeroX信號對該信號選通（gate）。當該門信號具有高值時，由變頻器生成的電力傳輸信號被耦合到電力傳輸線圈307/諧振電路，而當該門信號具有低值時，由電力信號生成器303生成的電力傳輸信號不被耦合到電力傳輸線圈307/諧振電路。因而，在選通之後的所得信號被示為圖10的Uac_HF，其在被諧振電路平滑處理之後變為圖10的信號Uac_Tx。因而，饋送給電力傳輸線圈307的電力傳輸信號在該特定示例中對應於圖10的信號Uac_Tx。
作為示例，限制器可以合併有半橋或全橋逆變器。當門信號On_Off_ZeroX具有低值時，半橋或全橋逆變器的所有開關可以切換到非傳導狀態中，使得電力信號不耦合到傳送器線圈。
選通信號因而限定在其中將電力傳輸驅動信號饋送給電力傳輸線圈307的電力傳輸時段。這些電力傳輸時段被在其中不將電力傳輸信號饋送給電力傳輸線圈307的通信時間段所中斷。在圖7的系統中，這些通信時間間隔改而被使用於電力傳送器2和電力接收器5之間的通信。
這樣，系統採用重複時間幀，其在特定情況下被劃分成兩個時間段/間隔，即一個用於電力傳輸，而一個用於通信。
在圖7的系統中，通過電力接收器5對由電力傳送器2生成並且饋送給通信線圈407的載波信號進行負載調製來實現通信。因而，通信是基於在通信間隔期間生成的通信載波，例如可以生成對應於在圖10中標為『載波』的信號的載波，並且該載波然後可以被負載調製成通信數據。在其它實施例中，從電力傳送器2到電力接收器5的前向通信可以例如通過載波本身直接被調製而實現，例如其可以是幅度、頻率或相位調製，如技術人員將理解的。
在圖7的示例中，電力傳送器2包括同步器，其被布置為同步時間幀，並且因而把通信和電力傳輸時段同步於電源信號。同步器可以被布置為取決於電源信號中的變化來控制時間幀和時段的時序。例如，同步器可以被布置為隔離AC分量與電源信號，並且使通信時段同步於AC分量中的周期性變化。
時間幀與電源信號的同步可以允許最小化所引入的用於通信的專用時間間隔的對於電力傳輸的影響。例如，通信時段的時序可以選擇成與其中電力信號的功率最低的間隔一致。在許多場景下，其還可以便利於電力傳送器和電力接收器之間的同步，因為電力信號典型地包括取決於電源信號的信號分量，並且信號分量相應地反映電源信號中的變化。因此，電力接收器可能能夠同步於電力信號中的變化，並且該同步可以固有地也使電力接收器同步於電源信號中的變化。因而，可以在不要求交換專用同步信息的情況下實現公共同步，並且因而公共同步可以以減少的開銷來實現。
圖7的系統相應地應用時間幀以便將操作劃分成電力傳輸時段和通信時段。在電力傳輸時段期間，從電力傳送器2向電力接收器5感應地耦合電力傳輸信號，由此提供電力的無線傳輸。在一些實施例中，在電力傳輸時段期間不發生通信。在其它實施例中，在電力傳輸間隔期間可以發生某種通信，例如電力傳輸信號可以由電力接收器5依照Qi標準版本1.0和1.1來進行負載調製。
在通信時段期間，可以在電力接收器5和電力傳送器2之間傳達數據，但是不執行電力傳輸。具體地，不將電力傳輸信號饋送給電力傳輸線圈307，並且在一些實施例中，電力負載317不耦合到接收器線圈313（在其它實施例中，即便沒有提供電力傳輸信號，電力負載可以仍舊耦合到接收器線圈313）。因而，沒有由於電力傳輸操作而感應或改變電磁場，並且因此創建乾淨得多的電磁環境以用於通過無線感應傳達數據。
電力傳送器2和電力接收器5因而可以應用循環重複的時隙化幀，其中一個時隙（通信時段）預留用於數據通信，而另一時隙（電力傳輸時段）預留用於電力傳輸。這特別地允許在數據通信時隙中優化用於數據傳輸的條件和參數（例如，頻率、幅度、信號形狀），而同時可以在電力傳輸時隙中優化用於電力傳輸的條件和參數。此外，電力傳輸操作將不會使通信降級。
相比於電力傳輸時段的持續時間，通信時段典型地將具有相對短的持續時間，以便預留更多的時間用於電力傳輸。典型地，通信時段的持續時間將小於總時間幀（例如，由電力傳輸間隔和通信間隔的持續時間給定）的10%或甚至5%。在許多實施例中，通信時段將具有不小於1ms且不大於5ms的持續時間。這在許多實施例中可以提供在通信和電力傳輸要求之間的有利折衷，並且特別是可以提供適當的通信帶寬，而不會過度地減少系統的電力傳輸能力。
在系統中，通信時段的時序不隨機而是同步於電源信號的電平變化。特別地，通信間隔被同步於電平變化，使得它們在這些電平低於給定閾值時出現，並且特別地，通信間隔被同步成使得它們出現在電源信號的最小值附近。通信間隔可以特別地被選擇成使得它們以對應於電源信號的最小值的時刻為中心。
在諸如圖10那樣的示例中，這些最小值出現在饋送給電源的AC信號的過零點的時間處。因而，在示例中，電力傳送器2可以包括過零點檢測器，其檢測輸入市電（導出）信號的過零點。這些過零點然後可以用於調節通信間隔的時序以使得這些通信間隔以這些過零點為中心。
在其它實施例中，系統可以例如將通信間隔定時為出現在不與AC輸入信號的過零點一致的最小值處。例如，如果整流器301包括平滑電容器，其導致經平滑處理但是仍舊具有非常高紋波的電源信號，則最小值將不再與過零點重合。在該情況下，這些最小值可以在經整流的源信號中被直接檢測到，並且被用來對通信間隔定時。
在許多實施例中，同步器可以被布置為通過檢測電源信號中的改變並且相應地調節重複時間間隔的時序而直接同步於電源信號。
例如，電容器可以被用來移除電源信號的DC分量。所得AC信號可以被濾波，以移除或減少噪聲而同時允許保留周期性低頻變化（典型地在50-60Hz處（或者對於全波整流而言加倍））。所得AC信號可以例如被提供給施密特觸發器以生成具有二進位值的方波信號。該信號可以輸入給鎖相環，其使輸出信號同步於輸入方波信號。可以使輸出信號生成為具有期望的佔空比，以及可能帶有相對於輸入方波信號中的轉變（transition）的所期望的時間偏移。來自鎖相環的輸出信號然後可以被直接用來控制限制器和數據信號接收電路702。
在一些實施例中，同步器可以不是通過評估電源信號本身而直接地使重複時間間隔同步於電源信號，而是可以替代地使同步基於某個本身同步於電源信號的信號，並且特別是基於從電源信號導出的信號或者基於從中導出電源信號的信號。
將領會到，電力接收器5的同步器可以使用任何適當的方案以用於同步於由電力傳送器2引入的通信間隔。例如，如果電力傳送器2沒有引入載波，則由電力傳送器2感應的信號可以具有與圖10的信號Uac_HF的特性對應的特性。同步器然後可以繼續進行，以檢測其中所感應的電力信號為零的時間間隔，並且然後可以同步於這些檢測。
時間幀時序將典型地容易在電力傳送器2中可獲得來作為用來控制（例如，選通）電力傳輸信號的相同時基。在電力接收器5處，時序可以通過基於功率電平變化去檢測在電力時間間隔與減小電力時間間隔之間的轉變而從電力傳輸信號本身導出（例如，使用施密特觸發電路）。例如，第一鎖相環可以是基於下降邊緣轉變（即，從電力時間間隔到減小電力時間間隔），以生成與從電力時間間隔到減小電力時間間隔的轉變同步的時基信號。第二鎖相環可以是基於上升邊緣轉變（即，從減小電力時間間隔到電力時間間隔），以生成與從減小電力時間間隔到電力時間間隔的轉變同步的時基信號。然後兩個所生成的信號可以具有例如50%的佔空比，並且可以通過組合兩個所生成的信號而生成與兩個轉變同步的時基信號（例如，使用例如『或』（OR）或『與』（AND）函數）。
在之前的示例中，驅動信號僅在電力傳輸間隔期間耦合到電力傳輸線圈307。然而，將領會到，在其它實施例中，信號也可以在通信間隔期間饋送到電力傳輸線圈307，但是饋送到電力傳輸線圈307的信號的功率由限制器約束為在給定閾值以下。閾值可以是固定且預確定的值，或者可以例如是可變閾值。例如，在通信間隔期間饋送給電力傳輸線圈307的電力傳輸信號的最大功率可以基於發生在通信間隔中的通信的出錯率而被調節。例如，如果出錯率增大到給定水平以上，則功率閾值減小，並且如果出錯率降低到給定水平以下，則功率閾值增大。
相應地，圖7的系統允許這樣的短程通信鏈路通過以下方式與由電力傳送器2為了電力傳輸而生成的強磁性信號共存，即：適配電力傳輸信號以使用時分時間幀並且使短程通信與該時間幀同步。
特別地，不是使用如現有系統中的連續電力傳輸，而是當前系統將時間幀應用於感應電力信號/電力傳輸信號。時間幀包括至少兩種類型的時間段/間隔/時隙，即電力傳輸時段，在其間生成具有用於電力傳輸所要求的功率的電力傳輸信號，以及作為減小電力時間間隔的通信時段，在其間僅提供減小功率電平的電力傳輸信號。實際上，在許多實施例中，電力傳輸信號可以在通信時段期間完全關斷。適配電力傳輸操作並且有效地使這個操作非連續的方案允許短程通信與電力傳輸共存。該方案允許短程通信在電力傳輸階段期間被執行。
在大多數實施例中，每一個時間幀內的電力傳輸時段的持續時間（或者在有多於一個電力傳輸時段的情況下，電力傳輸時段的組合的持續時間）長於每一個時間幀內的通信時段（或者在有多於一個通信時段的情況下，通信時段的組合的持續時間）。在許多實施例中，其至少是2、3、5或甚至10倍長。在其中每一個時間幀僅包括一個電力傳輸時段和一個通信時段的實施例中，佔空比（對於減少的電力時間間隔）典型地不多於20%、10%或甚至5%。
通過提供充分的時間以用於建立有足夠容量的通信通道而沒有不可接受地影響電力傳輸，這典型地可以是有利的。
時間幀可以典型地具有不小於5ms且不多於200ms的持續時間。此外，時間幀是周期性重複的時間幀。相應地，重複頻率典型地不小於5Hz且不多於200Hz。這在許多場景下可以提供改進的性能，並且特別是可以允許短程通信系統提供足夠快速的通信，令在可傳達數據之前的最大等待時間段被減少到將不會導致對電力傳輸性能的不可接受影響的持續時間。因而，其往往將提供足夠快速的響應時間來讓電力傳輸保持有效。對於緊湊設計並且為了儘可能多地減小以下可能性，即來自除被驅動的那個之外的電力接收器的信號被接收和/或對正確數據信號造成幹擾，通信和電力通道最終具有幾乎一對一的關係，例如通信線圈應當共享與電力線圈相同的磁平面（例如，傳送通信線圈和傳送電力線圈必須處於相同磁平面中，並且接收通信線圈和接收電力線圈必須處於相同磁平面中）。圖11圖示了這樣的布置，其是優選布置。圖11示出了對於具有在圖1中示意性地示出的線3的電力傳送器2的視圖。視圖是對於在操作中面向例如圖1的桌面的電力傳送器2的那側，並且示意性地示出電力傳送器2的通信線圈407和電力線圈307的位置的實施例。
通信線圈407與電力線圈307被布置在一個平面中。通信線圈407可以被布置在電力線圈307附近，緊密地連接以使得僅與一個本地供電的設備發生通信。
通信線圈407和電力線圈307之間的緊密的物理對應性可以提供電力傳輸和通信之間的緊密的一對一關係。特別是，這可以確保通過通信通道接收/傳送的數據真正地是涉及經由對應電力傳輸通道的電力傳輸的數據，即可以以充分高的可能性確保的是：通信確實是在雙方間執行電力傳輸的電力傳送器和電力接收器之間。這可以防止或減少出現不合期望的場景的風險，即：其中電力傳輸操作被附近不同於正被電力傳送器供電的那個電力接收器的電力接收器所控制。
將領會到，圖11僅僅提供了示範性布置。然而，一般地，在任何緊湊設計中，傳送電力電感器307（通常以線圈的形式）和傳送通信電感器407之間的磁耦合可以具有相對大的值。
典型地可以預期到傳送電力電感器307和傳送通信電感器407之間的耦合因子為0.3-0.5。
因而，儘管通過把時間幀劃分成通信和電力傳輸時段而實現的時分可以導致電力信號在通信時段期間對通信信號具有可忽略的（或至少低的）影響（由於電力信號的幅度在許多實施例中在通信時段期間可以減小到非常小或者甚至為零的值），但是典型地在電力傳輸時段期間生成跨傳送通信線圈兩端的大電壓。取決於通信線圈的電感值，跨它兩端的電壓在許多實際的實現中可以達到幾百伏。儘管跨通信線圈兩端的電壓可以通過減小線圈的電感值而減小，但是電壓在實際中經常可能仍舊達到100V或者對於具有例如1或2個繞組的線圈甚至更高。例如，對於與具有2個繞組的21.4cm線圈相對應的電感值3μH，電壓對於許多實際的電力傳輸可能仍舊達到120V或更多。
圖12圖示了在電力線圈307和通信線圈407之間的耦合的效果。圖12圖示了在電力傳輸階段期間可能預期的跨傳送通信線圈（頂部）和傳送電力線圈（底部）的典型電壓電平的示例。在該示例中，電力線圈307和313（Tx和Rx）的電感被設定為42μH，通信線圈407和413（Tx和Rx）的電感被設定為20μH，並且考慮到通信和電力線圈之間耦合為0.4。
因而，如從圖12可看到的，即便在電力信號幾乎為零時的通信時段期間發送數據信號，並且因此在電力信號的過零點附近的通信時段期間電力信號本身最有可能對通信信號具有可忽略的（或很少的）影響，但是跨通信線圈407兩端的大電壓仍舊可以在電力傳輸時段期間生成，在電力傳輸時段期間感應電力信號為高。取決於通信線圈的電感值，跨它兩端的電壓可以達到幾百伏，如圖12中所圖示的。儘管跨通信線圈的電壓可以通過減小線圈的電感值（但是以減小靈敏性為代價）而被減小，但是跨它兩端的電壓實際上仍舊可以達到100V或者對於具有1或2個繞組的線圈甚至更高。例如，對於與具有2個繞組的21.4cm線圈相對應的電感值3μH，跨它兩端的電壓仍舊達到120V。
跨傳送通信線圈所生成的大電壓（和電流）電平可能潛在地損壞並且甚至永久地破壞連接到或耦合到通信線圈407的電路，並且特別是可能損壞通信電子器件。這可能引起有錯誤的操作並且可能導致電力傳輸的非計劃中的操作，例如導致感應電力信號的功率被設定成錯誤值。簡單的解決方案是實現承受這些大電壓的電子組件。然而，該方案是不想要的，因為電子器件的成本、尺寸、複雜性等將增大至不可接受的水平。
圖13圖示了電力傳送器2的通信電路的示例。在該示例中，第二電感器，即通信線圈407，被布置成在電源信號為低時的時段，即在通信時段期間，從電力接收器5接收數據信號（經由電感器413，參見圖7）。通信線圈407與通信電容器1011串聯耦合，如在圖14中所圖示。在該示例中，通信線圈407和通信電容器1011形成諧振電路。
另外，在圖13的示例中，經由通信線圈407的通信是從電力接收器5到電力傳送器2的數據的通信，其是通過電力接收器5對由電力傳送器的通信電路生成且饋送到通信線圈407的載波信號進行負載調製而實現的。電力傳送器2包括驅動器1001、1003，其生成用於由通信線圈407和通信電容器1011的串聯耦合形成的諧振電路的驅動信號。在典型情況下，驅動信號的頻率被設定成（至少近似地）對應於諧振電路的諧振頻率。這可以例如通過使驅動器適配諧振頻率或者通過把驅動器和諧振電路設計用於相同諧振電路而實現。
將驅動信號饋送給通信線圈407和通信電容器1011的串聯耦合，從而使通信線圈407生成感應的通信載波信號，其可以通過以下方式被負載調製，即由電力接收器5通過使應用於接收器通信線圈413的負載發生變化而改變負載。
通信線圈407的以及因而也是諧振電路的負載中的所得變化通過電力傳送器的通信電路來檢測。例如，可以測量通過通信線圈407的電流，並且可以評估變化以對負載調製所引入的數據進行解調，如技術人員將已知的。
在通信時段期間對通信線圈407的驅動可以類似於用於在電力傳輸時段期間驅動電力傳輸線圈307的方案。
更加詳細地，在特定示例中，載波生成器和解調器403包括向驅動器提供電力信號的電源1002。因而，電源1002向通信電路提供電力。在許多示例中，電力信號可以是DC信號。然而，在本示例中，提供給通信電路的電力信號是同樣提供給電力傳輸電路的電源信號Umains。在一些實施例中，變壓器或類似物可以被用來減小電源信號Umains的幅度。
在許多實施例中，這些方案反映了其中電力傳輸是市電驅動的並且信號Umains可以直接對應於市電信號的實現。
在具體示例中，載波生成器和解調器403包括AC/DC換流器1001，其對輸入ac電壓（例如，市電）進行整流以生成饋送給DC/AC換流器1003（逆變器）的經整流的市電信號。相比於被用於生成用於電力傳輸線圈307的驅動信號的方案，AC/DC換流器1001包括平滑電容器並且經常還包括電壓控制器，導致生成恆定的DC電壓。因而，儘管整流器301生成變化的DC電壓，但是AC/DC換流器1001生成恆定的電壓。
DC/AC換流器生成高頻驅動信號，其被饋送給由通信電容器1011和通信線圈407形成的諧振電路。在該示例中要強調的是，通信通道從市電供電。從市電供電是為通信通道供電的一種方式。然而，通信通道還可以從外部DC供應來供電。在這樣的實施例中，AC/DC換流器（1001）不必要。
優選地，載波頻率為高，例如被設定為500kHz以上的值，例如在500kHz到2.5MHz的範圍中，例如在800kHz附近。
優選地，載波頻率甚至更高，在MHz範圍（典型地，2.55-20，最典型地15-20MHz）中。在這些頻率處，可獲得更大的數據速率和更容易的通信保護。
因而，在該示例中，載波生成器和解調器403包括驅動器（在具體示例中，由AC/DC換流器1001和DC/AC換流器1003（逆變器）形成），其生成用於通信電容器1011和通信線圈407的串聯耦合的，即到諧振電路的驅動信號。至少在每一個時間幀的通信時段期間（並且典型地在大多數實施例中，同樣針對電力傳輸時段的部分）將驅動信號應用於諧振電路。驅動信號提供可以由電力接收器5進行負載調製的信號，並且可以檢測對應的電感器電流變化。
在示例中，驅動信號被生成為具有比電力供應的幅度變化高得多、並且也比用於電力線圈307的驅動信號的頻率（即，比感應電力信號的頻率）實質上更高的頻率。典型地，通信驅動信號的頻率為感應電力信號的頻率的至少兩倍。
電力接收器5然後可以對感應通信載波進行負載調製，感應通信載波是通過把通信驅動信號施加到通信諧振電路——例如通過改變電力接收器通信線圈413的負載——而生成的。
經改變的負載導致電力傳送器2的諧振電路的電流和/或電壓的變化。在圖13的示例中，電力傳送器包括用於提取由通信線圈407接收的數據信號的解調電路1007，以及用於取決於所提取的數據信號而控制經由第一電感器307供應給電力接收器的功率的控制單元401。例如，電力接收器可以傳送電力控制錯誤消息，並且響應於這些消息可以調節用於第一導體307的驅動信號的功率電平，從而形成電力控制迴路。
解調電路1007在該示例中與通信線圈407和通信電容器1011串聯耦合，並且其測量通過通信線圈407的電感器電流。在該示例中，驅動信號可以由逆變器1003生成，逆變器1003施加開關電壓信號，並且所得的電感器電流將取決於由電力接收器所加的負載。相應地，負載的改變可以通過檢測電感器電流中的對應改變來檢測，如本領域技術人員已知的。
在該示例中，生成感應通信載波的通信輸出電路相應地由通信電容器1011、通信線圈407、解調電路1007和驅動器1001、1003的串聯耦合來形成。將領會到，這些組件的次序可以在不同實施例之間變化。而且，在一些實施例中，其它元件可以是輸出電路的一部分（例如，耦合電容器等）。
在示例中，控制電路401被布置用於施加解調電路從通信線圈407的受控電氣解耦合，在本示例中是通過對與其它組件串聯地、並且特別是與通信線圈407串聯地耦合的開關1009的打開和閉合來進行的。該開關在此之後還將被稱為開關S1。為了改進通信，當正對負載調製進行解碼時，即在通信時段期間，流過通信線圈407的電流（至少其更主要的部分）優選地流過解調電路。開關S1可以是MOSFET開關，圖中所示的任何開關同樣可以是MOSFET開關。
然而，跨傳送通信線圈兩端的電壓在電力傳輸時段期間可以達到幾百伏，並且這可以導致可能潛在地損壞驅動器或實際上損壞解調電路1007的情況。特別地，由於高的感應電壓，流過解調電路1007和驅動器的電流可以達到非常大的值，典型地達到幾安培。在圖13的系統中，開關S1因此被實現為與傳送通信線圈407串聯以控制電流。具體地，當跨通信線圈兩端的電壓生成了電流、該電流被認為引起對通信電路，並且具體地是對解調電路1007或驅動器1001、1003導致損壞的風險時，開關被打開，由此從解調電路1007和驅動器解耦合通信線圈。然而，在該示例中，在大部分電力傳輸時段期間，開關是打開的，由此防止電流流過通信線圈407、通信電容器1011、驅動器1001、1003和解調電路1007的串聯耦合。
在該示例中，朝向每一個電力傳輸時段的結尾，電力信號在功率方面降低，跨通信線圈兩端所生成的電壓也降低。
在實施例中，如果該電壓降至可接受水平以下（例如，不會損壞通信電路的電壓），則開關S1被閉合，由此允許電流流過通信輸出電路。開關（S1）連接以及斷開經過傳送通信線圈407的電流通路，由此從第二電感器（407）電氣耦合和解耦合數據提取電路（1007）。
將領會到，在許多實施例中，通信線圈407的解耦合/耦合可以通過包括與通信線圈407串聯（並且因而與通信電容器1011、解調電路1007和驅動器1001、1003串聯）的開關而實現，其中開關可以在短路和開路狀態之間切換，即開關可以被插入串聯電路中並且被布置成斷開或接通電路。在許多實施例中，開關可以被布置為在其中電阻（插入在串聯耦合中）小於100Ω的閉合狀態和其中電阻（插入在串聯耦合中）不小於1kΩ的打開狀態之間切換。因而，在許多實施例中，通信線圈407可以與開關元件串聯耦合，該開關元件在通信線圈407電氣耦合到解調電路1007/驅動器1001、1003時具有小於100Ω的電阻，並且在通信線圈407針對解調電路1007和驅動器1001、1003電氣解耦合時具有不小於1kΩ的電阻。因而，開關元件可以在至少部分電力傳輸時段期間引入不小於1kΩ的電阻，並且在通信時段期間引入不多於100Ω的電阻。
開關元件的開關的精確定時可以取決於各個實施例。在許多實施例中，開關可以在通信時段結束時（例如，在從其開始時起的預定持續時間之後）解耦合通信線圈407。在其它實施例中，開關可以在解調電路1007已經解碼完整的一組數據時——即在電力傳送器確定其已經檢測到其可以在通信時段中接收的所有數據時——解耦合通信線圈407。例如，如果每一通信時段僅傳送一比特，則一旦解調單元1007已經檢測到一比特，解耦合就可以立刻發生。
類似地，通信線圈407耦合到解調電路1007和驅動器1001、1003時的時序可以在不同實施例中不同。在一些實施例中，耦合（以及實際上解耦合）可以簡單地在每一個時間幀內的預定時間處執行。例如，開關可以在上一次解耦合之後的8毫秒處將通信線圈407耦合到解調電路1007/驅動器1001、1003。開關然後可以在再次解耦合通信線圈407之前等待另一個2毫秒。以這種方式，實現了簡單的10毫秒時間幀。另外，該時間幀可以同步於電力傳輸信號的幅度變化，例如通過使通信時段的中點，即耦合的2毫秒的中點，被設定成電力傳輸信號的幅度的重複最小值的時間來進行。
在一些實施例中，電力傳送器2可以包括控制器，其被布置為響應於對於感應電力信號的功率電平指示而確定用於將數據提取電路1007電氣耦合到第二電感器407的時間。
例如，電力傳送器2可以直接地或者間接地（例如，通過測量用於逆變器303的供應功率）監控用於被饋送給電力傳輸線圈307的驅動信號的功率電平。當該電平降至預定的電平以下時，開關S1可以切換到閉合狀態，從而將通信線圈407耦合到解調電路1007和驅動器1001、1003。
閾值可以設定成被視為足夠低以用於使在通信線圈407中感應的電壓不會對驅動器1001、1003或解調電路1007導致損壞的電平。閾值可以例如在製造期間通過校準來確定，或者例如通過對電力傳輸線圈307和通信線圈407的物理屬性和布置的設計和分析來確定。
在圖7和13的系統中，電力傳送器還包括放電電路1010，其被布置為在時間幀的放電時間間隔期間使通信電容器1011放電。放電時間間隔至少部分地在通信時段之前，即通信電容器1011在傳送電力估計期間的至少某一時間內放電。在許多實施例中，放電間隔在通信時段開始之前終止，例如放電電路1010可以在通信開始之前停止讓通信電容器1011放電。通信電容器1011可以在放電間隔期間完全地或者部分地被放電。
作為示例，在電力傳輸時段期間，電力傳輸電路701驅動電力傳輸線圈307。作為響應，感應電力傳輸信號在通信線圈407中感應信號。然而，開關S1打開，由此解耦合通信線圈407。在朝向電力傳輸時段的結尾的某一時間處，放電時間間隔開始並且放電電路1010開始使電容器放電。在該時間處，在通信線圈407中感應的電壓典型地被減小，由此在許多實施例中提供更為合適或更安全的操作環境。在給定持續時間之後，放電電路1010可以停止對通信電容器1011放電。在相同時間處，開關S1可以閉合，由此將通信線圈407耦合到解調電路1007，並且由此閉合通信電容器1011、通信線圈407、解調電路1007和驅動器1001、1003的串聯耦合。短時間之後，驅動器1001、1003可以開始生成驅動信號（即，驅動器的逆變器可以開啟）並且通信時段可以開始。在這個時間期間，載波可以由電力接收器5來進行負載調製，並且由解調電路1007來檢測數據。在給定的持續時間之後，通信時段可以結束並且逆變器可以關斷，從而不生成通信載波。在相同時間處，開關S1切換到打開位置，由此解耦合通信線圈407。電力傳輸時段然後可以開始。
圖7和13的系統相應地包括放電電路1010，其在通信時段的初始化之前，並且典型地在驅動信號/通信載波的生成的開始之前，減少存儲在通信電容器1011中的電荷。
發明人已經認識到，在通信時段之前的、存儲在通信電容器1011中的電荷的這種減少在許多場景下提供了改進的操作。實際上，儘管耦合和解耦合通信線圈407的方案可以提供改進的操作，但是發明人已經認識到，實踐中可能存在阻礙系統的最佳操作的困難和問題，並且這些困難和問題可以通過在通信時段之前對通信電容器1011進行時間相關的主動放電而消除或緩解。
具體地，通過解耦合通信線圈407（即，開關S1 1009的打開）而實現的串聯耦合的斷開意在防止在串聯耦合中流動的任何電流牽涉到通信線圈407，即打算並且期望防止由於在通信線圈407中感應的信號所引起的、電流在通信線圈407和通信電容器1011、解調電路1007和驅動器1001、1003的串聯耦合中的流動。相應地，將預期到的是，該電路的狀態在通信時段的大部分期間不改變。然而，發明人已經認識到，在實踐中，情況可能並非如此，並且相反，一些電流可能流動，導致狀態改變，這可能對於系統的操作是不利的。
作為示例，圖14圖示了電力傳送器2的通信部分的典型輸出電路的示例。在該示例中，通信線圈407通過由開關S2 1015和S3 1017以及二極體D2 1029和D3 1031形成的半橋逆變器來驅動。此外，包括開關S1 1009以用來斷開或者構成串聯耦合（解調電路1007在該示例中未示出）。在通信時段期間，S1閉合併且逆變器驅動由通信線圈407和通信電容器1011形成的諧振電路。然而，在至少部分電力傳輸時段期間，S1打開並且通信線圈407從逆變器（以及解調電路1007）解耦合。相應地，不預期電路的狀態會改變。
然而，發明人已經認識到，由於開關不是理想組件，所以在實際應用中典型地將存在某種電流流動，甚至是在該時間期間。他們已經進一步認識到，這可能影響輸出電路的操作。
例如，在實踐中，開關S1、S2和S3可以通過場效應電晶體（FET）實現。由於這些組件的寄生屬性，即使在開關S1打開時，小電流仍舊可能流動。例如，在大多數電力傳輸時段期間，逆變器可以關斷，這典型地通過靜態保持S2打開和S3閉合而完成。然而，由於開關S1中的洩露，在通信線圈407中生成的任何電壓將導致在電路中流動的某種電流。在其它實施例中，儘管通信線圈407被解耦合，但是寄生組件，諸如體二極體（body diode）（具體地是圖14的D2和D3）將導致電流在電路中流動的可能性。這可能導致電路狀態改變，並且這可能在一些實施例中導致不利操作。例如，當開關S1閉合時，其可以導致高的初始電流。作為另一個示例，其可以阻礙通信線圈407的有效驅動。
在所述系統中，這些影響通過在通信時段之前對通信電容器1011的選擇性放電而緩解。尤其是，這防止了在開關S1閉合時高電壓/電荷存在於通信電容器1011中。
然後這可以防止非常高的浪湧電流流過解調電路1007和逆變器，並且因而可以防止高的浪湧電流潛在地損壞電路。實際上，在解調電路1007不存在的情況下，已經發現，通信電容器1011之上的電荷在實際中可能在開關S1閉合時導致高電容器電壓（例如，超出100V）。該高電壓和高電荷將導致高電流，其可能損壞解調電路1007和逆變器電路。然而，這可以通過引入選擇性放電的方案而得到防止。
而且，發明人已經認識到，通信電容器1011的高電壓可能阻礙由通信線圈407和通信電容器1011形成的諧振電路的有效驅動。例如，如果逆變器被饋給30V的固定DV電壓，則通信電容器1011的100V的初始電壓將導致可能不受驅動器的逆變器輸出所控制的操作點，即這些電壓將不允許開關/FET 1025、1027有效地驅動諧振電路。儘管電壓和電荷累積可能在逆變器開始嘗試驅動諧振電路時逐漸減小，但是對這個效應的依賴將在可以生成通信載波之前引入延遲。然而，通信電容器1011的搶先放電可以將電壓減小到其中逆變器輸出（並且具體地是半橋或全橋逆變器的電晶體）可以從一開始就有效地驅動信號的電平。
在許多實施例中，解調電路1007可以被布置為在放電時間間隔期間形成在通信電容器1011的兩個端子之間的放電通路。在一些實施例中，放電通路可以簡單地通過連接在端子之間的開關而實現，或者有可能通過開關和用於限制放電電流的串聯電阻器而實現。
然而，在許多實施例中，放電電路1010可以被布置為形成在通信電容器1011的端子之間的電氣通路，其中電氣通路包括驅動器1001、1003和數據提取電路（1007），並且典型地還包括通信線圈407。
實際上，在一些實施例中，放電電路1010可以使用開關S1 1009來實現，開關S1 1009在一些實施例中可以在通信時段之前——並且典型地在驅動器生成通信載波之前——被閉合，以便經由解調電路1007和驅動器1001、1003對通信電容器1011進行放電。例如，在圖13的示例中，通信電容器1011可以在放電時間間隔期間通過開關S1被閉合、由此形成經由通信線圈407、開關S1、解調電路1007（沒有示出）和逆變器的開關S2的放電通路而放電。
在許多這樣的實施例中，放電電路1010包括用於約束通過數據提取電路（1007）的電流的電流約束元件以及用於放電間隔的至少一部分的驅動器。因而，不是僅通過逆變器和解調電路1007的組件來約束通信電容器1011的放電，而是放電電路1010可以包括減小電流的電流約束元件。
在許多實施例中，電流約束元件可以簡單地為電阻器。例如，在放電時間間隔期間，開關S1可以閉合，但是具有減小電流的串聯電阻器。電阻器可以被設定成將電流減小至可接受值的某個值。例如，對於比方說100V的初始電容器電壓，以及比方說2A的最大可允許電流，在放電時間間隔期間50Ω電阻器可以在開關S1閉合時與其串聯耦合。
在其它實施例中，電流約束元件可以例如是電流限制器，其具有將電流限制到給定最大值的非線性特性。例如，可以使用簡單的電流限制器，其中電流通路中的小電阻器之上的電壓被感測並被用來控制電流通路中的電晶體的狀態。
電流約束元件可以減小最大放電電流，並且特別是可以減小初始浪湧電流。這特別是可以保護放電中所牽涉到的逆變器和解調電路1007的電路。
然而，在許多實施例中，這樣的電流約束元件可以在放電時間間隔期間高度有利，但是有可能使通信性能降級。相應地，在許多實施例中，放電電路1010可以進一步地被布置為在通信時段期間使電流約束元件停止作用。
因而，在許多實施例中，在通信電容器1011、通信線圈407、解調電路1007和逆變器的串聯耦合中流動的電流可以由電流約束元件在放電時間間隔期間、但不在通信時段期間進行約束。這可以例如通過包括另外的開關的系統而實現，該另外的開關在通信時段期間使電流約束元件短路。
這可以特別地在許多情況下增加通信性能並且導致增大的調製深度，其允許通過解調電路1007對負載調製變化的更可靠檢測。
檢測電流約束元件的精確時間可以取決於各個實施例的偏好和要求。然而，在許多實施例中，用於使電流約束元件（例如，通過使它短路或者從串聯耦合中移除它）停止作用的時間基於通信電容器1011之上的電壓來確定。
因而，在許多實施例中，解調電路1007可以包括控制器，其測量通信電容器1011之上的電壓，並且例如響應於該測量而接通或關斷電流約束元件（例如，通過使它短路）。作為具體示例，控制器可以被布置為當通信電容器1011之上的電壓落至給定閾值以下時使電流約束元件停止作用。這可以允許電流約束元件提供抵抗高電流的保護，但是在電荷不太可能有害時（例如，當電壓足夠低以便使對應電流並不高得足以要冒例如任何損壞解調電路1007的風險的時候）不影響操作。
在一些實施例中，控制器可以可替換地或者附加地被布置為確定用於響應於對感應電力信號的功率電平指示而使電流約束元件停止作用的時間。
感應電力信號的功率電平在許多實施例中可以容易地並且以合理高的精度來確定。例如，在具體示例中，功率電平直接與提供給逆變器303的供應電壓（即，圖4的電壓Udc_abs）有關。這是相對緩慢變化的信號，其可以容易地被測量，並且其提供感應電力信號的功率電平的直接指示。相應地，用於使電流約束元件停止作用的時間可以是基於該電壓。
在通信線圈407中感應的電壓直接取決於感應電力信號的功率電平。因此，通過基於感應電力信號的功率電平而對使電流約束元件停止作用進行定時，停止作用可以被定時成發生在例如所感應的電壓已經減小至給定閾值以下時。通過將閾值設定成適當的值，這可以提供通信時段將要開始、並且相應地可以使電流約束元件停止作用以便允許最佳通信性能的良好指示。
在下文中，將提供一些具體示例，其中電阻器被使用來在放電時間間隔期間減小電流，其中通信電容器1011經由解調電路1007和驅動器1003來放電。
圖15示出了這樣的實施例的細節。
在該示例中，在電力傳輸時段的結尾處，大電壓存在於諧振槽元件中，並且具體地跨通信電容器1011而存在，通信電容器1011被實現為與通信線圈407 Lcom_Tx串聯。為了在接下來的通信時段期間提供可靠的通信和對通信線圈407的驅動，該電容在示例中在通信之前被放電。
可以採取若干步驟：
1. 開關1009在通信開始之前幾百μs被閉合。這允許放電時間間隔開始並且通信電容器1011開始被放電。然而，開關S4 1005打開，由此確保以電阻器Rdamp形式的電流約束元件被包括在串聯耦合中，從而防止大電流流過通信電路。在該示例中開關1009被閉合的精確時間取決於電力信號電平。朝向每一個電力傳輸時段的結尾，電力信號降低。因而，其跨通信線圈生成的電壓也降低。如果該電壓跌至可接受水平以下（即，不會損壞通信電路的電壓），則開關1009可以被閉合。這可以由監控系統1013來監控。
2. 由於在開關1009閉合時仍舊可以發生流過通信線圈的大電流，所以阻尼電阻Rdamp1015（典型地在100歐姆附近）優選地被實現成與S1開關1009串聯以提供電流約束。該電阻將限制流過通信電路的電流。
3. 阻尼電阻1013優選地在通信時段期間短路（即，有效地從數據接收電路解耦合），以便防止電力傳送器的解調靈敏性的降低。在圖15中由S4指示的另外的開關1015在通信時段開始時、或在開始後不久、或優選地在開始前不久被閉合。開關1015的控制可以例如通過以下方式而實現：測量Rdamp之上的電壓；計算通過Rdamp的電流，並且在所述電流跌至閾值以下時，開關S4可以被閉合，由此使電流約束元件停止作用。其還可以通過由控制器/監控電路1013測量電容1011之上的電壓而實現，如在圖15中所示。
圖16在具體示例中圖示了開關的打開和閉合——即元件從電路或者從彼此的電氣耦合和解耦合——的各種時段：
在電力傳輸時段的開始處，開關S1和S4打開。
通信線圈407 Lcomparator 305_Tx然後從解調電路1007解耦合。在時間t1處在電力時段的結束前不久並且在通信時段的開始之前，開關S1閉合。通信線圈Lcom_Tx然後通過阻尼電阻Rdamp電氣耦合到解調電路。這防止過大的電流流過解調電路。在電力傳輸時段期間，直到時間t2，DC/AC級不向通信線圈Lcom_Tx提供載波信號。在時間t2處，DC/AC級被再次接通並且向線圈提供載波信號。開關S4然後可以在t2到t3之間的任何時間閉合，t3是通信時段的實際開始。閉合開關S4使阻尼電阻Rdamp短路，從而實際上從電路解耦合阻尼電阻。從系統視角來看，所述設置減少從電力傳輸向通信的轉變時間。阻尼電阻Rdamp因而在介於t1和t2之間的時間段以及介於t2和t3之間的時間段（的一部分）內是起作用的。在圖16中，這通過時間t1到t3之上的雙箭頭而示意性指示，其中實線箭頭指示其中始終應用阻尼電阻的時間段，而虛線箭頭指示其中可能應用阻尼電阻的時間段。
如已經提及的，阻尼電阻是電流約束元件，在該示例中其在放電時間間隔期間限制通過通信電路的電流。其值例如可以被選擇成使得：
Rdamp≥VS1/Imax （1）
其中VS1是在開關S1被閉合時的時刻跨開關S1和Rdamp的電壓。該電壓具有與跨初級線圈的電壓相同量級的幅度。Imax是通過通信電路的最大允許的電流。典型地，如果VS1等於大概100V並且Imax典型地設定在2A，則阻尼電阻優選地具有大於或等於50歐姆的值。阻尼電阻的值優選地大於該閾值，但是優選地並不過大。換言之，阻尼電阻理想地應當等於或接近於在等式（1）中描述的最小允許的值。如果該電阻過大，則跨通信電容器1011 Ccom_Tx的電壓在時間t3之前不會達到足夠低的值。部分放電然後將仍舊在通信時段期間發生；這可以引起損壞，而且還可能干擾所發送的數據的正確解譯。
典型地，選擇介於50到200之間的值，典型地是介於80到120之間的值，例如大約100歐姆。
圖17圖示了圖15的方案上的變形。在該情況下，開關S1和電阻Rdamp串聯，並且與開關S4並聯。當開關S1閉合而同時開關S4仍舊打開時，來自通信線圈407 Lcom_Tx的電流通過阻尼電阻Rdamp流到解調電路1007；當開關S4閉合時，阻尼電阻Rdamp短路。而且，使用定時電路而不是監控電路。監控電路和時序電路之間的差異在於，在監控電路中，當可測量值（通過諸如線圈或電容之類的元件或者在這樣的元件之上的電壓或電流，或者磁通量的強度）達到閾值時，開關被打開或閉合。在定時電路中，在電力和通信時段的時間幀內的特定時間點，例如在電力傳輸時段的結束或者通信時段的開始之前的固定時間段（其可以取決於電力接收器的類型和/或模型，該類型或模型可以被提供在所發送的數據中）控制開關，即打開或閉合開關。當然，也可以使用定時和監控的混合，例如定時用於控制一個開關，而監控用於控制另一個開關。該控制電路或該多個控制電路可以是更大的控制單元的一部分，或者被集成在其中。也可以取決於正被供電的設備的種類而施加控制。
圖18圖示了用於限制通過數據提取電路的電流的稍微不同的布置：
當S1閉合而同時S4打開時，電流經由阻尼電阻Rdamp從線圈Lcom_Tx流到地。如圖17中那樣，這可以被用於使線圈Lcom_Tx放電和/或減小線圈Lcom_Tx上的電壓，與圖17中的差別在於，電流流到地而不是流到解調電路。在閉合S1之後的某一時間，放電和/或電壓減小已經進行到可允許的水平。當S4閉合而S1打開時，電流從線圈Lcom_Tx流到解調電路，並且可以執行通信。電阻Rdamp在通信期間從電路有效地解耦合，因為電流不能流過Rdamp。Rdamp可以連接到電路內的不同點，例如在Ccom_Tx和Lcom_Tx之間。在所有實例中，阻尼電阻Rdamp可以是經由被製成電路的一部分的開關S1、S4而可控制的，以便以安全的方式減小線圈之上的電壓，而同時在通信期間解耦合阻尼電阻Rdamp。
在一些實施例中，電力傳送器2可以實現（例如，作為放電電路的一部分）控制器，其被布置為確定放電時間間隔的開始和/或結束時間。開始和/或結束時間可以基於操作參數來確定。
例如，在許多實施例中，電力傳送器2可以響應於對於感應電力信號的功率電平指示而確定放電時間間隔的開始時間。
例如，在其中感應電力信號的瞬時功率電平跟隨供應電壓Umains的變化的實施例中（諸如在圖10的示例中），控制器可以連續地測量感應電力信號（例如，間接地通過測量供應電壓Umains）。當功率電平達到給定閾值（例如，最大值的10%）時，電力傳送器2可以著手來完全切斷到電力傳輸線圈307的電力信號，諸如像通過圖10中的信號Uac_HF所圖示的。然而，其可以著手較早地發起電容器的放電，並且具體地可以將放電時間間隔的開始時間設定成功率電平越過更高的第二閾值的時刻。例如，電力傳送器2可以在功率電平跌至比方說最大值的15%之下時開始使電容器放電。
在一些實施例中，電力傳送器2可以被布置為測量電容器的電壓，並且響應於所測量的電容器值而開始放電時間間隔。例如，在一些實施例中，電容器可以在電力傳輸間隔期間連續充電（例如，經由開關的體二極體導致所感應的電流的整流），並且因而電壓可以在電力傳輸時段期間連續增大。在這樣的實施例中，如果電容器電壓增大至給定閾值以上，則控制器可以發起放電時間間隔。
可替換地或者附加地，在一些實施例中控制器可以被布置為響應於電容器電壓而確定放電時間間隔的結束時間。例如，當放電開始時，典型地具有以例如電阻器形式的電流約束，電壓經常將由於放電以及可能由於感應電力信號的功率電平的降低而連續減小。可以監控電壓，並且如果其跌至給定閾值以下（例如，相對接近於零），則放電可以終止，從而結束放電時間間隔。
在一些實施例中，電力傳送器2包括控制器，其被布置為附加地或者可替換地響應於電容器電壓而確定驅動時間間隔的開始時間。例如，當電容器電壓跌至令電容器的放電被終止的電壓時，驅動器1001、1003可以在相同時間開始生成用於包括電容器1005和通信線圈407的諧振電路的驅動信號，由此生成用於負載調製的通信載波。因而，在一些實施例中，通信電路從電容器放電狀態向其中驅動諧振電路以生成通信載波的通信狀態的切換可以響應於電容器電壓的測量來控制。
將領會到，可以使用任何適當的方案來測量電容器電壓。例如，高阻抗運算放大器可以被跨端子耦合，並且輸出被耦合至模擬到數字轉換器，其將所測量的值提供給控制電力傳送器2的操作的微控制器。
在一些實施例中，數據信號接收電路包括DC/AC換流器和保護電路，保護電路用於在電力傳輸時段期間限制DC/AC換流器的輸入節點處的電壓。圖19圖示了其實施例。
DC/AC級的輸入節點典型地具有若干μF（典型地在10μF附近）的等同輸入電容（在圖19中由標號1021指示的C1）。DC/AC級在圖19中被實現為半橋逆變器。通常實現有二極體1023（圖3中的D1）以便確保DC/AC級的輸入電壓不會落至某一最小電壓之下。如之前所提及的，跨傳送通信線圈所生成的電壓在電力傳輸時段期間可以達到幾百伏。該電壓可以通過使用具有小數目的繞組（即，1或2個繞組）的通信線圈而被降低。其電感值且因而還有跨它所生成的電壓將被降低。然而，預期的是，該電壓將仍舊達到50-150V範圍中的值。不管怎樣，DC/AC級的輸出節點處的電壓Uac_HF也將達到大電壓，因為與通信線圈串聯連接的電容器Ccom_Tx將通過由電力信號所生成的電壓而被充電。該大電壓然後可以通過在圖19中由標號1025指示的開關S2的體二極體而為電容C1充電（即，如果DC/AC級被實現為半橋逆變器的話）。要指出的是，包括二極體D2（由標號1029指示）和D3（由標號1031指示）的半橋的開關S2和S3（由標號1027指示）在電力傳輸時段期間打開。DC/AC級的輸入節點處的電壓可以達到非常大的值，其對於可靠的通信是不合期望的。因而，由標號1033指示的二極體D4優選地被實現在DC/AC級的輸入節點處，以便防止電容C1被在DC/AC級的輸出節點處看到的大電壓充電，由此實現用於在電力傳輸時段期間限制DC/AC換流器的輸入節點處的電壓的保護電路。用於在電力傳輸時段期間限制DC/AC換流器的輸入節點處的電壓的這種保護電路也可以獨立於用於解耦合的裝置而被實現，然而優選地兩種保護措施都被實現，如圖19中所示的那樣。
當保護電路獨立於用於解耦合的裝置而被實現時，所得電力傳送器包括用於向電力接收器提供感應電力信號的第一電感器，用於從電力接收器接收數據信號的第二電感器，第一和第二電感器是電力傳輸電路和數據信號接收電路中的分離的電感器，其中電力傳送器包括用於取決於所接收的數據信號而控制所供應的電力信號的控制單元，並且電力傳送器被布置成在電力傳輸時段期間經由第一電感器傳輸電力以及在通信時段期間經由第二電感器接收數據信號，通信時段對應於其中電力信號為低的時段，並且數據信號接收電路包括DC/AC換流器，以及包括保護電路以用於在電力傳輸時段期間限制DC/AC換流器的輸入節點處的電壓。
限制半橋逆變器的輸入處的電壓的另一個解決方案是在電力傳輸時段期間閉合開關S3。保護電路於是將成為如下的電路，即在電力傳輸時段或者至少部分電力傳輸時段期間閉合開關S3以限制DC/AC換流器的輸入節點處的電壓。這種閉合可以隨所監控的電壓而變。如圖19中所示，DC/AC級的輸出節點處的電壓Uac_HF在該情況下與地電壓短路，由此限制半橋逆變器的輸入節點處的電壓U''dc_abs。
儘管跨電容C1的電壓被限制，但是DC/AC級的輸入節點處的電壓U''dc_abs仍舊可以達到非常大的值。因而，為了限制該電壓電平，在圖20中由標號1035指示的齊納二極體D5（典型地為30-40V）被優選地實現在DC/AC級的輸入節點處，如圖20中所描述的。此外，DC/AC級的輸出節點處的電壓電平和跨電容器Ccom_Tx的電壓也將被限制。在圖20中由標號1037指示的電容C2表示在DC/AC級的輸入節點處看到的等同電容，作為典型值為大約1nF。
本發明還涉及一種包括電力傳送器的電力傳輸系統。其還涉及一種電力傳輸系統，其除了電力傳送器之外還包括用於與電力傳送器協作的電力接收器。
將領會到，出於清楚起見，以上的描述已經參照不同的功能電路、單元和處理器描述了本發明的實施例。然而，將明白，可以使用在不同功能電路、單元或處理器之間的功能性的任何適當的分布而不脫離本發明。例如，圖示為由分離的處理器或控制器執行的功能性可以由相同的處理器或控制器來執行。因而，對特定功能單元或電路的引用僅被看作是對用於提供所述功能性的適當裝置的引用，而不是指示嚴格的邏輯或物理結構或組織。
本發明可以以任何適當的形式來實現，包括硬體、軟體、固件或它們的任何組合。本發明可以可選地、至少部分地實現為運行在一個或多個數據處理器和/或數位訊號處理器上的計算機軟體。本發明的實施例的元件和組件可以以任何適當的方式在物理上、功能上和邏輯上被實現。實際上，所述功能性可以被實現在單個單元中、多個單元中或者被實現為其它功能單元的一部分。同樣地，本發明可以被實現在單個單元中，或者可以在物理上和在功能上被分布在不同的單元、電路和處理器之間。
儘管已經結合一些實施例描述了本發明，但是不打算讓它限於本文所陳述的具體形式。而是，本發明的範圍僅由所附權利要求來限定。此外，儘管特徵可能看起來是結合特定實施例而描述的，但是本領域技術人員要認識到，所述實施例的各種特徵可以依照本發明進行組合。在權利要求中，術語「包括」不排除其它元件或步驟的存在。
此外，儘管單獨地列出，但是多個裝置、元件、電路或方法步驟可以例如由單個電路、單元或處理器來實現。此外，儘管各個特徵可能被包括在不同的權利要求中，但是這些特徵有可能被有利地組合，並且被包括在不同的權利要求中並不暗示著特徵的組合不是可行的和/或不是有利的。而且，把特徵包括在一種類別的權利要求中並不暗示著限於該類別，而是指示該特徵在適當的情況下同樣地適用於其它權利要求類別。此外，特徵在權利要求中的次序並不暗示著特徵必須按其進行工作的任何特定次序，並且尤其是方法權利要求中的各個步驟的次序並不暗示著所述步驟必須按這個次序執行。而是，這些步驟可以按任何適當的次序執行。此外，單數引用並不排除多個。因而，對「一」、「一個」、「第一」、「第二」等的引用不排除多個。權利要求中的參考標記僅僅被提供來作為澄清性的示例，其不應當被解釋為以任何方式限制權利要求的範圍。