可变电容器串联调谐配置的制作方法

本申请总体涉及可充电设备的无线充电，并且更具体地涉及使用处于串联调谐配置的可变电容器以调节系统输出。

背景技术：

各种电气和电子设备经由可充电电池供电。这些设备包括电动车辆、移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围设备、通信设备(例如，蓝牙设备)、数码相机、助听器等等。在历史上，可充电设备一直通过电缆或物理地连接到电源的其它类似的连接器经由有线连接来充电。最近，正在使用用来在自由空间传输功率的无线充电系统为可充电电子设备充电或向电子设备提供功率。如此，有效地控制并且安全地传输功率到电子设备的无线功率传输系统和方法是期望的。

技术实现要素：

根据本公开的用于利用谐振网络控制输出参数的装置的示例包括：谐振网络，该谐振网络包括差分串联电路，该差分串联电路具有在差分串联电路的第一分支上的第一可变电抗元件以及在差分串联电路的第二分支上的第二可变电抗元件，其中谐振网络被耦合到输出电路；公共控制元件，可操作地被耦合到第一可变电抗元件以及第二可变电抗元件；以及控制电路，可操作地被耦合到输出电路以及公共控制元件，并且被配置为基于输出电路中的输出参数的值来改变谐振网络的阻抗。

装置的实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。第一可变电抗元件和第二可变电抗元件可以是模拟控制的可变电容器。第一可变电抗元件和第二可变电抗元件可以是钛酸锶钡(bst)器件。第一可变电抗元件和第二可变电抗元件可以是变容二极管。控制电路可以被配置为向公共控制元件提供正电压。输出参数可以是输出电路中的电压。输出参数可以是输出电路中的阻抗值。谐振网络可以包括在第一分支和第二分支之间处于分流配置的第三可变电抗元件和第四可变电抗元件，并且公共控制元件可以可操作地被耦合到第三可变电抗元件和第四可变电抗元件。谐振网络可以包括功率接收元件。输出电路可以包括整流器电路和被配置为对电池充电的充电控制器。差分串联电路的第一分支和第二分支均可以包括高阻抗电阻器。差分串联电路的第一分支和第二分支是等同的(例如，具有等值的部件)。

根据本公开的利用谐振网络控制输出参数的方法的示例包括：检测输出参数，使得输出参数与谐振网络相关联，并且谐振网络包括具有多于一个的模拟控制的可变电容器的差分串联电路；基于输出参数确定控制信号；向公共控制元件提供控制信号，使得公共控制元件可操作地被耦合到模拟控制的可变电容器。

这种方法的实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。输出参数可以是电压。输出参数可以是来自负载的反射功率的度量。控制信号可以是正电压。模拟控制的可变电容器可以处于差分串联配置和分流配置。

根据本公开的无线功率接收单元中的谐振电路的示例包括：具有第一电感器的功率接收元件；第一高阻抗部件，被串联耦合到第二高阻抗部件，使得第一和第二高阻抗部件相对于功率接收元件处于分流配置；公共控制元件，具有耦合到第一和第二高阻抗部件之间的点的第一端子以及可操作地被耦合到接地的第二端子；第一电容器，具有可操作地被耦合到第一高阻抗部件和功率接收元件的第一端子，以及可操作地被耦合到输出的第二端子；第二电容器，具有可操作地被耦合到第二高阻抗部件和功率接收元件的第一端子，以及可操作地被耦合到输出的第二端子；第一可变电抗元件，包括经由第三高阻抗部件可操作地被耦合到接地的控制端子；以及第二可变电抗元件，以并联配置可操作地被耦合到第二电容器，第二可变电抗元件包括经由第四高阻抗部件可操作地被耦合到接地的控制端子。

这种谐振电路的实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。公共控制元件可以被配置为向第一和第二高阻抗部件之间的点提供正电压。第一可变电抗元件中的第一电容值可以基于公共控制元件处的电压。第二可变电抗元件中的第二电容值可以基于公共控制元件处的电压。第一可变电抗元件中的第一电容值和第二可变电抗元件中的第二电容值可以基于公共控制元件处的电压，使得第一电容值和第二电容值相等。第一高阻抗部件、第二高阻抗部件、第三高阻抗部件以及第四高阻抗部件可以均为电阻器。第一高阻抗部件、第二高阻抗部件、第三高阻抗部件以及第四高阻抗部件可以均具有相等的阻抗值。开关可以以并联配置可操作地被耦合到第一可变电抗元件，并且被配置为当开关处于闭合位置时旁路第一可变电抗元件。输出可以包括整流器电路和电池。

根据本公开的用于控制谐振网络的设备的示例包括：谐振网络，该谐振网络包括差分串联电路，该差分串联电路具有在差分串联电路的第一分支上的第一可变电抗装置以及在差分串联电路的第二分支上的第二可变电抗装置；以及公共控制装置，可操作地被耦合到第一可变电抗装置以及第二可变电抗装置，并且被配置为改变谐振网络的阻抗。

这种设备的实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。公共控制装置可以被配置为向第一可变电抗装置以及第二可变电抗装置提供电压，以改变谐振网络的阻抗。第一可变电抗装置以及第二可变电抗装置可以是模拟控制的可变电容器。开关装置可以可操作地被耦合到第一可变电抗装置并且被配置为当开关装置被闭合时旁路第一可变电抗装置。

本文描述的项目和/或技术可以提供以下能力中的一个或多个能力，以及未提及的其它能力。可以基于谐振网络的调谐来控制输出参数。可以从公共(例如，单个)控制点控制具有差分串联配置的谐振网络。正极性可以被用来控制谐振网络的阻抗。与具有分流配置的谐振电路相比，可以改善差分串联谐振网络的线性度。可以减少电磁干扰(emi)的影响。可以在差分串联谐振网络中使用更高的电压。差分串联配置所需的电容区域可以与分流配置相同。过压开关可以被放置在差分串联网络的其中一个分支中，以迅速地使网络失谐。其它能力可以被提供，并且不是每个根据本公开的实现都必须提供任何所讨论的能力，更不用说所讨论的所有能力。进一步，可以通过除所提及之外的方法实现上述效果，并且所提及的项目和/或技术可能不一定产生所提及的效果。

附图说明

图1是示例性无线功率传输系统的功能框图。

图2是另一个无线功率传输系统的示例的功能框图。

图3是图2的发射电路或接收电路的包括发射或接收元件的部分的示意图。

图4是具有在接收电路上的控制回路的示例性无线功率传输系统的图。

图5是具有处于分流配置的可变电容器的谐振网络的示例的图。

图6是可变电抗元件的示例的图。

图7是具有多个可变电容器的处于差分串联配置的谐振网络的示例的图。

图8是示出了图7中的谐振网络对控制电压的变化的示例响应的多变量曲线图。

图9是图7中的谐振网络的示例，其具有被配置为使电抗元件短路的可选开关。

图10是示出了图9中的谐振网络对通过闭合可选开关引起的失谐的响应的曲线图。

图11是处于差分串联配置的谐振网络的示例的图，其中多个可变电容器处于分流配置和串联配置两者。

图12是控制处于差分串联配置的谐振网络的过程的示例的流程图。

具体实施方式

本文讨论了用于使用谐振电路进行无线功率传输的技术。无线功率传输可以是指在没有物理电导体(其附接到接收器并且将发射器连接到接收器以用于递送功率)的情况下，从发射器向接收器传输与电场、磁场、电磁场或其它方式相关联的任何形式的能量(例如，功率可以通过自由空间传输)。输出到无线场(例如，磁场或电磁场)的功率可以被功率接收元件接收、捕获或耦合以实现功率传输。发射器通过发射器与接收器的无线耦合将功率传输到接收器。

可以通过改变接收器内的谐振网络(即，谐振电路)的电抗来控制无线功率传输中的接收器的输出功率。改变和控制谐振网络中的电抗的一种方法包括改变谐振网络中的电容器的值。在一些应用中可以使用可变电容器来改变电路的电抗。通常，谐振网络有两种配置。第一种是串联谐振并且第二种是并联谐振。并联电路还可以称为“分流”配置。在具有分流谐振配置的电路中，电容器与谐振网络中的电感元件并联放置。电感元件可以是接收器天线，其通常地被描述为具有串联电阻的电感器。在串联谐振配置的情况下，电容器与电感元件(例如，接收器天线)串联放置。

在分流和串联配置两者中，可以通过改变电容来使谐振电路调谐在谐振中或失谐出谐振。调谐谐振电路还可以用于改变接收器的输出。例如，可以通过失谐或调谐到谐振来改变传输到输出的功率量。具有分流配置的示例差分电路可以在平衡电路中实现，该平衡电路具有源自分流配置的谐振器的两个等同的分支(即，产生差分结构的相似部件)。通常，差分电路能够减少由谐波频率引起的电磁干扰(emi)。然而，分流配置可能产生输出电压调节的问题，因为并联配置中固有的反射电感阻抗。串联调谐配置通常地更有效并且提供更小的电感反射阻抗。例如，处于差分串联配置的谐振电路(例如，串联的两个元件)可以提供改善的线性度(甚至不期望的谐波的减少)。然而，现有差分串联配置的缺点是包括多个可变电容器和控制器以实现串联调谐的对应的要求。另外，在微电子器件中，两个电容器意味着使电容器的电容值加倍，从而使所需的硅区域(例如，成本)加倍。

图1是无线功率传输系统100的示例的功能框图。可以将输入功率102从电源(在这个图中未示出)提供给发射器104以生成无线(例如，磁或电磁)场105用于执行能量传输。接收器108可以耦合到无线场105并且生成输出功率110，用于通过耦合以接收输出功率110的设备(在这个图中未示出)存储或消耗。发射器104和接收器108由非零距离112间隔开。发射器104包括功率发射元件114，被配置为将能量发射/耦合到接收器108。接收器108包括功率接收元件118，被配置为接收或捕获/耦合从发射器104发射的能量。

可以根据相互谐振关系来配置发射器104和接收器108。当接收器108的谐振频率和发射器104的谐振频率基本相同时，与谐振频率基本不相同相比，发射器104和接收器108之间的传输损耗减小。这样，当谐振频率基本相同时，可以在更大的距离上提供无线功率传输。谐振电感耦合技术允许在各种距离之上以及利用各种电感功率发射和接收元件配置来提高效率和功率传输。

无线场105可以对应于发射器104的近场。近场对应于其中存在由功率发射元件114中的电流和电荷产生的强电抗场的区域，其不会显著地将功率辐射远离从功率发射元件114。近场可以对应于功率发射元件114的高达大约一个波长的区域。通过将无线场105中的大部分能量耦合到功率接收元件118，而不是将电磁波中的大部分能量传播到远场，可以发生有效的能量传输。

发射器104可以输出具有与功率发射元件114的谐振频率相对应的频率的时变磁(或电磁)场。当接收器108在无线场105内时，时变磁(或电磁)场可以在功率接收元件118中感应电流。如上所述，利用被配置为谐振电路以在功率发射元件114的频率处谐振的功率接收元件118，可以有效地传输能量。可以对在功率接收元件118中感应的交流(ac)信号进行整流以产生直流(dc)信号，该直流信号可以被提供以对能量存储设备(例如，电池)充电或为负载供电。

图2是无线功率传输系统200的示例的功能框图。系统200包括发射器204和接收器208。发射器204(在此也称为功率发射单元，ptu)被配置为将功率提供给功率发射元件214，功率发射元件被配置为无线地向功率接收元件218发射功率，功率接收元件218被配置为从功率发射元件214接收功率并且向接收器208提供功率。尽管功率发射元件214和功率发射元件218的名字作为无源元件，但是功率发射元件214和功率发射元件218可以发射和接收功率和通信。

发射器204包括功率发射元件214、包括振荡器222的发射电路206、驱动器电路224、以及前端电路226。功率发射元件214被示出在发射器204的外部，以便于使用功率发射元件218示出无线功率传输。振荡器222可以被配置为以期望的频率生成振荡器信号，该振荡器信号可以响应于频率控制信号223而调节。振荡器222可以将振荡器信号提供给驱动器电路224。驱动器电路224可以被配置为基于输入电压信号(vd)225以例如功率发射元件214的谐振频率来驱动功率发射元件214。驱动器电路224可以是被配置为从振荡器222接收方波并且输出正弦波的开关放大器。

前端电路226可以包括被配置为滤除谐波或其它不想要的频率的滤波器电路。前端电路226可以包括匹配电路，匹配电路被配置为使发射器204的阻抗与功率发射元件214的阻抗相匹配。如下文将更详细地解释的，前端电路226可以包括调谐电路，用来与功率发射元件214一起产生谐振电路。作为驱动功率发射元件214的结果，功率发射元件214可以生成无线场205，以无线地输出足以对电池236充电或为负载供电的水平的功率。

发射器204进一步包括控制器240，控制器240可操作地被耦合到发射电路206并且被配置为控制发射电路206的一个或多个方面，或完成与管理功率的传输有关的其它操作。控制器240可以是微控制器或处理器。控制器240可以被实现为专用集成电路(asic)。控制器240可以直接地或间接地可操作地连接到发射电路206的每个部件。控制器240可以进一步被配置为从发射电路206的部件中的每个部件接收信息，并且基于所接收的信息执行计算。控制器240可以被配置为针对部件中的每个部件生成控制信号(例如，信号223)，控制信号可以调节该部件的操作。这样，控制器240可以被配置为基于由控制器240执行的操作的结果来调节或管理功率传输。发射器204可以进一步包括被配置为存储数据(例如，用于使控制器240执行特定功能(例如，那些与无线功率传输的管理有关的功能)的指令)的存储器(未示出)。

接收器208(在此也称为无线功率接收单元，pru)包括功率接收元件218以及接收电路210，接收电路210包括前端电路232和整流器电路234。功率接收元件218被示出为在接收器208外部，以便于使用功率接收元件218对无线功率传输进行说明。前端电路232可以包括匹配电路，匹配电路被配置为使接收电路210的阻抗与功率接收元件218的阻抗相匹配。如下文将要解释的，前端电路232可以进一步包括调谐电路，用来与功率接收元件218一起产生谐振电路。如图3中所示，整流器电路234可以从ac功率输入生成dc功率输出，以对电池236充电。接收器208和发射器204还可以在单独的通信信道219(例如，蓝牙、zigbee、蜂窝等)上通信。备选地，接收器208和发射器204可以使用无线场205的特性经由带内信令进行通信。

接收器208可以被配置为确定由发射器204发射并且由接收器208接收的功率的量是否适合于对电池236充电。发射器204可以被配置为生成具有用于提供能量传输的直接场耦合系数(k)的主要非辐射场。接收器208可以直接地耦合到无线场205并且生成输出功率，用于由耦合到输出或接收电路210的电池(或负载)236存储或消耗。在这个示例中，所生成的输出功率与前端232中的谐振电路相关联，因为谐振电路的调谐将影响生成的输出功率的量。

接收器208进一步包括控制器250，控制器250可以与如上文所述的用于管理无线功率接收器208的一个或多个方面的发射控制器240类似地被配置。接收器208可以进一步包括被配置为存储数据(例如，用于使控制器250执行特定功能(例如，那些与无线功率传输的管理有关的功能)的指令)的存储器(未示出)。

如上文所讨论的，发射器204和接收器208可以间隔开一段距离，并且可以根据相互谐振关系来配置，以试图最小化发射器204与接收器208之间的传输损耗。

图3是图2的发射电路206或接收电路210的一部分的示例的示意图。虽然图3中示出了线圈和因此的电感系统，但是可以使用其它类型的系统(诸如，用于耦合功率的电容系统)，其中线圈被适当的功率传输(例如，发射和/或接收)元件替换。如图3中示出的，发射或接收电路350包括功率发射或接收元件352以及调谐电路360。功率发射或接收元件352还可以被称为或被配置为诸如“环”天线的天线。术语“天线”通常是指可以无线地输出能量以供另一个天线接收并且可以从另一个天线接收无线能量的部件。在本文中，功率发射或接收元件352还可以被称为或被配置为“磁”天线，诸如感应线圈(如图所示)、谐振器或谐振器的一部分。功率发射或接收元件352还可以被称为被配置为无线地输出或接收功率的类型的线圈或谐振器。如本文中使用的，功率发射或接收元件352是被配置为无线地输出和/或接收功率的类型的“功率传输部件”的示例。功率发射或接收元件352可以包括空气芯或物理芯(诸如铁氧体芯(未示出))。

当功率发射或接收元件352被配置为具有调谐电路360的谐振电路或谐振器时，功率发射或接收元件352的谐振频率可以基于电感和电容。电感可以简单地是由形成功率发射或接收元件352的线圈和/或其它电感器产生的电感。电容(例如，电容器)可以由调谐电路360提供，以产生所需谐振频率的谐振结构。作为非限制性示例，调谐电路360可以包括电容器354和电容器356，该调谐电路可以被添加到发射或接收电路350以产生谐振电路。

调谐电路360可以包括其他部件，以与功率发射或接收元件352一起形成谐振电路。作为另一个非限制性示例，调谐电路360可以包括并联放置在电路350的两个端子之间的电容器(未示出)。还可能有其它的设计。例如，前端电路226中的调谐电路可以具有与前端电路232中的调谐电路相同的设计(例如，360)。备选地，前端电路226可以使用与前端电路232中不同的调谐电路设计。

对于功率发射元件，可以将信号358输入到功率发射或接收元件352，信号358具有基本上对应于功率发射或接收元件352的谐振频率的频率。对于功率接收元件，可以从功率发射或接收元件352输出信号358，信号358具有基本上对应于功率发射或接收元件352的谐振频率的频率。尽管本文公开的各个方面通常可以涉及谐振无线功率传输，但是普通技术人员将理解，本文公开的各个方面可以使用在用于无线功率传输的非谐振实现中。

参考图4，示出了具有在接收电路上的控制回路的示例性无线功率传输系统400的图。系统400包括发射器402以及具有控制元件409的谐振网络404。发射器402被配置为输出诸如，针对发射元件214所描述的时变场405(例如，磁或电磁)。谐振网络404被配置为提供输出406。谐振网络404可以是前端232的一部分，并且输出406可以接收与谐振网络404的调谐相关联的ac信号。例如，输出406可以(例如，经由整流器234)被整流，用于在功率应用(例如，用充电控制器充电的电池)中使用。在示例中，输出406可以是阻抗匹配设备(例如，通信系统中的天线匹配)。控制电路408可以是控制器250的一部分并且可操作地被耦合到输出406和控制元件409。谐振网络404包括具有可变电抗元件(例如，调谐电容器、变容器(transcap)、可变电容器、变容二极管(varactor)等)的差分串联电路。控制电路408被配置为通过向控制元件409提供控制信号，来使谐振网络404从谐振失谐或者使谐振网络404更接近谐振。控制电路408可以是微控制器或处理器。在示例中，控制电路408可以被实现为为专用集成电路(asic)。控制元件409可以可操作地被耦合到可变电抗元件，并且被配置为经由模拟控制信号(例如，电压)改变元件的电容值。例如，控制电路408可以检测输出406上的反馈参数(例如，电流、电压、驻波比、或其它参数)，基于反馈信号生成控制信号，并且将控制信号提供给控制元件409，以基于输出406的值来对谐振网络404进行失谐或调谐。

参考图5，示出了具有处于分流配置的可变电容器的示例性谐振网络500的图。谐振网络500是pru(例如，接收电路350)的一部分，并且可操作地被耦合到输出电路502。输出电路502可以包括额外的专用电路(诸如，emi滤波器、整流器、以及pru(未示出)中的其它输出电路)。谐振网络500是典型的分流配置电路。电压发生器vac模拟感应电压(例如，从发射器402感应到谐振网络中的电压)。r1表示串联电阻并且l1表示天线/线圈(例如，接收元件352)的电感。谐振网络中的分立部件的值将基于特定应用和所需性能(例如，功率输出)而变化。例如，用于小型消费产品的充电解决方案可以使用r1的值是在500-1000毫欧之间的范围内，并且l1可以是在500-1000毫微亨之间的范围内。谐振网络500包括处于分流配置的可变电抗元件504。可变电抗元件504的示例包括变容器、模拟可变电容器技术、变容二极管、变容二极管的组合、以及钛酸锶钡(bst)电介质/器件。在示例中，可变电抗元件504包括可变电容器u1，可变电容器u1具有可操作地被耦合到运算放大器506的公共控制端子。电阻r5表示可变电抗元件504的内阻，并且可以具有在10-100毫欧的范围内的值。可变电容器u1可以是半导体可变电容器(例如在2015年3月22日提交的题为“多控制变容器可变电容器(multiplecontroltranscapvariablecapacitor)”的美国专利公开no.2015/0194538中描述的)。谐振网络500是平衡差分电路，它包括在可变电抗元件504和输出电路502之间的两个等同的分支(例如，c1、r3和c2、r4)。部件c1和c2以及r3和r4是谐振网络500的一部分。在用于小型可穿戴设备的充电解决方案中，c1和c2的示例电容值可以在100皮法至100纳法的范围内，并且r3和r4的电阻值可以是1至100毫欧的值。谐振网络500还可以被称为混合串联和并联配置，因为谐振网络500中的总电容部分地基于串联电容器c1和c2，并且部分地基于并联可变电抗元件504。然而，谐振网络500的总阻抗可以经由可变电容器u1上的公共控制端子来控制。例如，运算放大器506可以向可变电容器u1上的控制端子提供电压，以改变可变电容器u1的电容值。因此，运算放大器506的输出可用于调谐和失谐谐振网络500，从而改变相关联的输出502。

参考图6，进一步参考图5，示出了可变电抗元件504的示例的图。在一个示例中，图5中的可变电容器u1包括图6中所示的元件。可变电抗元件504表示本领域中已知的变容器、变容二极管和/或bst元件的一般配置。可变电抗元件504包括三个电阻器r6、r7、r8以及背靠背连接的两个串联元件u3和u4。控制端子(例如，运算放大器506)被耦合到高值电阻r8，并且右侧示出了被耦合到r6和r7的两个单独的端子，然后r6和r7耦合到接地。在示例中，元件u3和u4是构成差分串联变容器的等同元件。元件u3包括连接到谐振网络500的rf+区域的一个端子(即，图6中的上端子)，并且通常是栅极氧化物和多晶硅型端子。元件u4包括连接到谐振网络500的rf-的一个端子(即，图6中的下端子)，谐振网络500的rf-通常是栅极氧化物和多晶硅型端子。耦合到r8的元件u3和u4上的其它端子通常被配置为半导体结(例如，或者p型或者n型)。

返回参考图5，谐振网络500的控制相对简单，因为只有一个元件(u1)跨越谐振器并且相对于差分结构的中心电压(节点)进行控制(例如，在所描述的差分应用中，通常是接地的)。因为u1的控制被称为接地，所以谐振网络500可以被分类为差分和对称电路。作为对称电路，谐振网络500提供诸如降低的emi、改善的线性度以及减少的谐波之类的益处。然而，如先前所讨论的，谐振网络500的分流配置可以对电压调节以及由于来自天线(例如，l1)的反射的电感/电抗引起的其它问题提出挑战。可以使用串联配置来克服分流配置的限制。在串联配置中，两个附加的可变电容器与谐振网络500中的电容器c1和c2串联地或并联地放置。然而，实现具有两个附加的可变电容器的双串联配置可能更昂贵，因为它可能需要两个控制端子以及等效分流调谐元件的电容区域(与电容器相关联的硅区域)的四倍。因此，如果使用串联方法，制造成本可能大于分流方法，因为串联配置电路可能涉及增加的硅区域以及附加的控制元件。

参考图7，示出了具有多个可变电容器的处于差分串联配置的谐振网络700的示例。谐振网络700包括公共控制元件704，公共控制元件704可操作地被耦合到第一可变电抗元件u5和第二可变电抗元件u6。第一可变电抗元件u5和第二可变电抗元件u6可以是变容器、模拟可变电容器技术、变容二极管、变容二极管的组合或bst电介质/器件。在示例中，公共控制元件704向两个高阻抗部件(诸如，电阻器r9和电阻器r10)之间的单个端子提供正电压(例如，正极性控制)。在消费类产品中，r9和r10的示例值在50k至200k欧姆的范围内。第一可变电抗元件u5与电容器c1并联放置，并且第二可变电抗元件u6与电容器c2并联放置。电抗元件u5、u6中的每个电抗元件的第三端子经由高阻抗部件(诸如电阻器r11和r12(也在50k至200k欧姆的范围内))接地。通常，要求高阻抗部件r9、r10、r11和r12在电抗元件(例如，可变电容器)中保持可接受的品质因数(即，q因数)。虽然图7中示出了电阻器，但是可以使用其它部件来基于谐振网络700的频率提供必要的高阻抗。谐振网络700的配置提供了几个优点。返回参考图5和6，包括元件u3和u4的可变电抗元件504有效地拆分成第一可变电抗元件u5和第二可变电抗元件u6。u5和u6保持背靠背配置，其中u5的端子耦合到谐振网络700的rf+侧，并且u6的端子耦合到谐振网络700的rf-侧。由于第一和第二可变电抗元件u5和u6实际上是u1的拆分，所以u5和u6所需的硅区域与图5和6中的分流配置相同。这相对于先前的差分串联配置中所需的四倍的硅是有利的。附加地，与其它的解决方案中所需的多个控制端子相反，第一和第二可变电抗元件u5和u6两者都经由公共控制元件704控制。谐振网络700的差分串联配置提供改善的线性度，因为保持了电路的对称性。改善的线性度限制了谐波信号的生成，因此减少了潜在的emi问题。与分流配置相比，谐振网络700的差分串联配置还将承受更高的电压，因为第一和第二可变电抗元件u5和u6的两端的电压通常被拆分(例如，图5中u1两端的电压的一半)。谐振网络700提供串联配置的优点(例如，改善的电压调节)，同时减少先前与串联谐振电路相关联的控制的成本和复杂性。

参考图8，示出了多变量曲线图800，曲线图800示出了图7中的谐振网络对控制电压的变化的示例响应。多变量曲线图800包括控制电压端子输入轴802、差分控制电压输入轴804、功率输出轴806、以及时间轴808。曲线图800中描绘的信号响应基于包括谐振网络700的电路的模拟。r9、r10、r11和r12的电阻值被减小到1k欧姆以加速模拟。作为示例而非限制，控制电压端子输入轴802和差分控制电压的值在0伏与12伏之间。功率输出的值在0毫瓦与500毫瓦之间，并且时间轴808以微秒为单位(例如，10微秒/分度)。曲线图800中的变量值表示基于经由公共控制元件704输入的控制信号的图7中的电路的模拟。在这个示例中，控制电压端子输入轴802表示公共控制元件704处的方波电压。差分控制电压输入轴804表示r4(即，u6与c2之间)两端的电压与r12(即，u6处的电压减去控制电压)两端的电压之间的差值。差分控制电压输入轴804示出了rc部件与控制电压端子输入轴802之间的关联。在示例中，输出电路包括整流器和其它功率输出电路(例如，emi滤波器)，并且基于公共控制元件704(例如，控制电压端子输入轴802)处的输入的变化，功率输出轴806示出了从输出电路502输出的功率的对应的变化。也就是说，功率输出轴806表示传输到pru的输出的功率。如图8中描绘的，当控制电压输入变为较高的电压值(例如，12v)时，输出功率从大约1/2w(例如，500mw)下降到100mw。功率输出响应示出了谐振网络700可以通过经由公共控制元件704改变电抗元件u5和u6的电抗来控制wpt接收器的输出功率。

参考图9，进一步参考图7，示出了具有可选开关902的谐振网络900的另一个示例，可选开关902被配置为使一个电抗元件短路。谐振网络900与图7中描绘的相同，增加了位于一个电抗元件(例如，第一可变电抗元件u5)两端的开关sw1902。开关sw1可以可操作地被耦合到控制电路408并且被配置为断开和闭合，以向谐振网络900和输出电路502提供过压保护。由于开关sw1902有效地引起第一可变电抗元件u5的旁路，因此当u5从电路移除时，因为网络的电容减半，所以可以使谐振网络900失谐。参考图10，示出了曲线图1000，曲线图1000示出了基于sw1902的位置的谐振网络900的响应。曲线图1000包括电压轴1002和时间轴1004。在示例中，电压轴1002指示到输出电路502中的电压。时间轴1004以μ秒(例如，5微秒/分度)示出。曲线图1000上的值包括第一区域1006(例如，在30微秒之前)以及第二区域1008(例如，在30微秒之后)。图10展示了当谐振网络900中的电抗元件u5、u6中的一个电抗元件短路时的结果。例如，当sw1902被闭合时，谐振元件u5被短路，这导致使谐振网络900失谐，因为代替使整个电容器谐振，电路现在仅具有该值的一半。例如在消费产品中，感应电压的频率是已知的并且是固定的(例如，6.87mhz)，因此电容的变化使电路远离谐振而失谐。第一区域1006指示当开关sw1902未被激活时到输出电路502的电压(例如，输出大约为60vpp)。第二区域1008指示开关sw1902何时被激活(例如，闭合)。第二区域1008中的电压从60vpp变为16vpp。在开关sw1902被激活之后的电压的降低可以被用于向谐振网络900提供过压保护。在示例中，控制电路408可以被配置为测量天线(例如，电感器l1)两端的电压。例如，因为磁耦合随着接收器相对于发射器的位置而变化，天线两端的电压可以变化。电压还可以随着实际发射的功率而变化。如果天线两端的电压超过对于接收器安全的电压(例如，谐振电路中的电抗元件可能具有不能超过的最大电压)，则控制电路408可以闭合开关sw1902。通过闭合开关sw1902，控制电路408使谐振网络900失谐，以确保天线两端的电压不超过既定阈值。

参考图11，进一步参考图7，示出了处于差分串联配置的谐振网络1100的示例，其中多个可变电容器处于分流配置和串联配置两者。谐振网络1100将处于分流配置的第三可变电抗元件u7和第四可变电抗元件u8添加到图7的差分串联部件。第三和第四可变电抗元件u7和u8的中心被耦合到高阻抗元件r14(例如，100k欧姆)并且然后接地。在实施例中，谐振网络1100利用公共控制元件704来控制分流和串联电抗元件两者(例如，u7、u8和u5、u6)。如果特定应用需要两个或多个控制端子，则可以使用附加的控制元件。在实施例中，谐振网络1100的元件可以构造在半导体衬底中。例如，第三可变电抗元件u7与第四可变电抗元件u8之间的中点是栅极氧化物，并且p-n结分别位于第一可变电抗元件u5与第三可变电抗元件u7之间，并且位于第二可变电抗元件u6与第四可变电抗元件u8之间。

本文描述的谐振网络中的部件的值可以基于操作电压、部件技术以及应用类型而变化。例如，谐振网络的电感可以基于针对应用的尺寸约束而变化。小型可穿戴设备(诸如，智能手表、健身手环等)的充电频率可以是大约6.78mhz，并且电抗元件可以具有200皮法的量级的值。较大的应用(诸如，智能手机)可能需要更高的值，并且更大的应用(诸如，膝上型计算机、医疗设备以及车辆)可能需要更大的值。

参考图12，示出了控制处于差分串联配置的谐振网络的过程1200的示例。然而，过程1200仅是示例而非限制。例如，可以通过添加、移除、重新排列、组合、同时执行、和/或将单个阶段拆分成多个阶段来改变过程1200。例如，下文描述的用于基于输出参数来确定控制信号的阶段1204可以包括基于预期的输出参数的预定值。如图所示和所述的过程1200的其它改变也是可能的。

在阶段1202，控制电路408检测与谐振网络相关联的输出参数，使得谐振网络是具有多个模拟控制的可变电容器的差分串联电路。多个模拟控制的可变电容器包括变容器、模拟可变电容器技术、变容二极管、变容二极管的组合、以及bst电介质/器件。通常，如果谐振网络的调谐或失谐将改变输出参数的值，则输出参数与谐振网络相关联。例如，在电池充电应用中，控制电路408可以从输出406接收电压和/或电流参数。在这个应用中，电压和电流参数是与谐振网络相关联的输出参数的示例。在通信应用中，输出参数可以基于发射天线的阻抗(诸如，反射功率的度量和/或驻波比(swr))。可以调谐谐振网络以匹配输出所需的阻抗。由于其他输出参数可以与谐振网络的调谐相关联，所以这些仅是示例而非限制。

在阶段1204，控制电路408基于输出参数确定控制信号。控制信号可以基于输出参数的先前保存的值(例如，查找表)，或者至少可以基于输出参数与谐振网络的阻抗之间的函数关系。在电池充电应用中，如果输出电压低于期望值，则控制电路408被配置为确定增大或减小阻抗所需的控制信号，以改善谐振网络的调谐。典型地，控制信号是正电压(例如，正电压控制)，其对应于用于谐振网络的阻抗值。在示例中，如果输出参数指示过压状况，则控制信号可以包括提供电压来闭合旁路开关(例如，sw1902)以快速地使谐振网络失谐。

在阶段1206，控制电路408将控制信号提供给公共控制元件，使得公共控制元件可操作地被耦合到多个模拟控制的可变电容器。控制电路408可以将电压(例如，0-12v)提供给谐振网络中的公共控制元件409。多个模拟控制的可变电容器可以包括在差分串联电路的每个分支上的两个可变电容器。例如，如图7描述的，公共控制元件409可以是可操作地被耦合到第一可变电抗元件u5和第二可变电抗元件u6的公共控制元件704。多个模拟控制的可变电容器可以包括处于分流配置和串联配置的可变电容器。例如，如图11描述的，公共控制元件704可操作地被耦合到第一可变电抗元件u5、第二可变电抗元件u6、第三可变电抗元件u7、以及第四可变电抗元件u8。在这个示例中，当公共控制元件704的电压变化时，电抗元件中的每个电抗元件的阻抗也变化，结果是谐振网络1100的谐振频率的改变。过程1200可以是迭代的，使得在阶段1206处提供控制信号之后，过程可以循环回到阶段1202以检测输出参数。

其它示例和实现在本公开和所附权利要求的范围和精神内。例如，由于软件和计算机的性质，可以使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何的组合执行的软件来实现上述功能。实现功能的特性还可以物理地位于各种位置，包括被分布以使得功能的部分在不同的物理位置处实现。

而且，如本文所使用的，在由“至少一个”开头或由“一个或多个”开头的项目列表中使用的“或”指示分离列表，例如，“a、b或c中的至少一个”的列表或“a、b或c中的一个或多个”的列表表示a或b或c或ab或ac或bc或abc(即，a和b和c)，或者具有多于一个特征的组合(例如，aa、aab、abbc等)。

如本文所使用的，除非另有说明，否则功能或操作“基于”项目或状况的陈述意味着功能或操作基于所述项目或状况，并且可以基于一个或多个项目和/或除所述项目或状况之外的状况。

进一步，“向”实体发送或发射信息或者发送或发射信息的陈述的指示不要求完成通信。这些指示或陈述包括信息从发送实体传送但未到达信息的预期接收者的情况。即使未实际地接收信息，预期接收者仍然可以被称为接收实体(例如，接收执行环境)。进一步，被配置为“向”预期接收者发送或发射信息的实体不要求被配置为完成向预期接收者递送信息。例如，实体可以向能够沿着预期接收者的指示转发信息的另一个实体，提供具有预期接收者的指示的信息。

可以根据具体要求进行实质的变化。例如，也可以使用定制的硬件，和/或在硬件、软件(包括便携式软件，例如小应用程序等)或两者中实现特定元件。进一步，可以采用与(诸如网络输入/输出设备的)其它计算设备的连接。

本文所使用的术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”是指参与提供使机器以特定的方式操作的数据的任何介质。使用计算机系统，各种计算机可读介质可能涉及向处理器提供指令/代码以供执行和/或可以用于存储和/或承载这样的指令/代码(例如，作为信号)。在许多实现中，计算机可读介质是物理的和/或有形的存储介质。这种介质可以采用许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。例如，非易失性介质包括光盘和/或磁盘。易失性介质包括但不限于动态存储器。

例如，物理的和/或有形的计算机可读介质的常见形式包括：软盘、软盘、硬盘、磁带、或任何其它磁介质、cd-rom、任何其它光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔图案的任何其它物理介质、ram、prom、eprom、flash-eprom、任何其它存储器芯片或盒式磁带、如下所述的载波、或计算机可从中读取指令和/或代码的任何其它介质。

各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列承载到一个或多个处理器用于执行。仅作为示例，指令最初可以承载在远程计算机的磁盘和/或光盘上。远程计算机可以将指令加载到其动态存储器并且将指令作为信号通过传输介质发送，以由计算机系统接收和/或执行。

上文讨论的方法、系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略、替换或添加各种程序或部件。例如，在备选的配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，并且可以添加、省略、或组合各种步骤。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合。可以以类似的方式组合配置的不同方面和元件。技术也在发展，因此，许多元件是示例并且不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对示例配置(包括实现)的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置。例如，已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术，而没有不必要的细节，以避免模糊配置。这个描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围、适用性或配置。相反，前面对配置的描述提供了用于实现所描述的技术的描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

而且，配置可以被描述为过程，过程可以被描绘为流程图或框图。尽管每个操作可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或同时执行。另外，可以重新排列操作的顺序。过程可能具有图中未包括的附加的阶段或功能。此外，可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、或其任何组合来实现方法的示例。当在软件、固件、中间件、或微代码中实现时，用于执行任务的程序代码或代码段可以被存储在非暂时性计算机可读介质(诸如，存储介质)中。处理器可以执行所描述的任务。

在图中示出的和/或本文中所讨论的就是彼此连接或通信的部件、功能或其它通信地耦合。也就是说，它们可以直接地或间接地连接以使能它们之间的通信。

在不脱离本公开的精神的情况下，可以使用已经描述的若干示例配置、各种修改、替代构造和等同物。例如，上述元件可以是较大系统的部件，其中可以优先使用其它规则或以其它方式修改本发明的应用。而且，可以在考虑上述元件之前、期间或之后进行许多操作。因此，以上描述不限制权利要求的范围。

进一步，可以公开多于一种发明。