CN101515729B - 无线充电装置及其接收端装置 - Google Patents

Abstract

一种无线充电装置及其接收端装置，涉及能量传输领域。接收端装置包括M个能量接收模块、电能储存电路、侦测电路及电平转换电路。M个能量接收模块分别经由M个无线能量传输路径来接收M笔接收电能，M为自然数。电能储存电路耦接至M个能量接收模块以接收M笔接收电能并储存集合电能。侦测电路用以侦测与集合电能对应的侦测电平以产生第一使能信号。电平转换电路用以响应于第一使能信号使能以根据集合电能转换输出系统电能。

Description

无线充电装置及其接收端装置

【技术领域】

本发明是有关于一种能量传输系统，且特别是有关于一种可无线地进行能量传输的能量传输系统。

【背景技术】

传统上，多种无线传输技术已广泛地被应用在通讯领域中。目前的无线传输技术大部分使用于在信号的接收与发送上，故多半只能达成低功率的信号传输。由于使用无线传输技术的电子产品越来越多，藉由无线传输方式来达到更高功率的传输技术的开发越来越受到重视。因此，如何设计出可无线地进行能量传输的能量传输系统是业界不断致力的方向之一。

【发明内容】

本发明有关于一种能量传输系统及其能量发送与能量接收的方法，相较于传统能量传输系统，本发明相关的能量传输系统具有可无线地进行能量传输的优点。

根据本发明提出一种接收端装置，包括M个能量接收模块、电能储存电路、侦测电路及电平转换电路，M为自然数。M个能量接收模块分别经由M个无线能量传输路径来接收M笔接收电能。电能储存电路耦接至M个能量接收模块以接收M笔接收电能并储存集合电能。侦测电路用以侦测与集合电能对应的侦测电平以产生第一使能信号。电平转换电路用以响应于第一使能信号使能以根据集合电能转换输出系统电能。

根据本发明提出一种无线充电装置，包括发送端装置及接收端装置。发送端装置包括N个能量发送模块，分别用以经由相对应的无线能量传输路径输出能量，N为自然数。接收端装置，包括M个能量接收模块、电能储存电路、侦测电路及电平转换电路，M为自然数。M个能量接收模块分别经由M个无线能量传输路径来接收M笔接收电能。电能储存电路耦接至M个能量接收模块以接收M笔接收电能并储存集合电能。侦测电路用以侦测与集合电能对应的侦测电平以产生第一使能信号。电平转换电路用以响应于第一使能信号使能以根据集合电能转换输出系统电能。

本发明的无线充电装置及接收端装置应用若干无线能量传输模块来无线地进行能量传输。其好处在于，相较于传统能量传输系统，本发明的能量传输系统具有可无线地进行能量传输的优点。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下面通过具体实施方式，并配合所附图式，作详细说明如下：

【附图说明】

图1绘示依照本发明第一种实施方式的无线充电装置的方块图。

图2绘示图1中的轮询计算电路30的详细电路图。

图3绘示图2中的轮询计算电路的相关信号时序图。

图4绘示图2中的逻辑电路34的详细电路图。

图5绘示图1中的能量接收模块22_j的详细电路图。

图6绘示本发明第二种实施方式的轮询计算电路的详细电路图。

图7绘示图6中的轮询计算电路的相关信号时序图。

【具体实施方式】

本实施方式的无线充电装置透过无线能量传输路径来无线地对提供电能对电子装置进行充电。

请参照图1，其绘示依照本发明实施方式的无线充电装置的方块图。无线充电装置1包括发送端装置10及接收端装置20。发送端装置10具有N个能量发送模块12_1至12_N及控制器14，其中N为大于1的自然数。N个能量发送模块12_1至12_N分别用以受控于处理器12c，经由相对应的无线能量传输路径输出能量Ste_1至Ste_N。

接收端装置20具有M个能量接收模块22_1至22_M、电能储存电路24、侦测电路26及电平转换电路28，其中M为大于1的自然数。M个能量接收模块22_1至22_M分别用以经由相对应的无线能量传输路径接收能量Sre_1至Sre_M。能量接收模块22_1至22_M更用以回应于对应的M个控制信号，将其接收到的能量Sre_1至Sre_M提供至电能储存电路24。

在一个例子中，此M个控制信号例如为M个轮询控制(Polling Control)信号Sc_1至Sc_M，而接收端装置20更包括轮询计算电路(Polling Counter)30，用以提供轮询控制信号Sc_1至Sc_M到能量接收模块22_1至22_M，以依序地控制能量接收模块22_1至22_M提供对应的能量Sre_1至Sre_M。

请参照图2及图3，图2绘示图1的轮询计算电路30的详细电路图，图3绘示图2的轮询计算电路的相关信号时序图。轮询计算电路30包括第二逻辑电路34及计数器36。

第二逻辑电路34用以响应于第三使能信号En1，以根据频率信号CLK产生使能的计数控制信号Scnt。在一个例子中，第三使能信号En1的使能电平为低电平LV，而第三使能信号En1的电平持续地为使能电平，以控制第二逻辑电路34产生使能的计数控制信号Scnt。

请参照图4，其绘示图2的第二逻辑电路34的详细电路图。在本实施方式中，第二逻辑电路34包括非门(Not Gate)34a与与门(And Gate)34b。非门34a用以根据持续具有低电平LV的第三使能信号En1产生持续具有高电平的反相使能信号En1B。与门34b响应于高电平的反相使能信号En1B提供频率信号CLK做为使能的计数控制信号Scnt输出。

计数器36用以响应计数控制信号Scnt，计数产生M个轮询信号Sc_1至Sc_M。例如，计数器36响应于计数控制信号Scnt的上升缘(Rising Edge)来执行计数操作。举例来说，当计数控制信号Scnt触发第1次上升缘时，计数器36对应地产生使能的轮询控制信号Sc_1。当计数控制信号Scnt触发第1+1(＝2)次上升缘时，计数器36对应地产生使能的轮询控制信号Sc_2，轮询控制信号Sc_1变为非使能状态(图3中以高电平为使能状态为例绘示)。如此，根据前述类似操作，计数器36可响应于计数控制信号Scnt提供M个使能时间彼此错开的轮询控制信号Sc_1至Sc_M。

受控于M个轮询控制信号Sc_1至Sc_M，能量接收模块22_1至22_M可将对应的能量Sre_1至Sre_M提供至电能储存电路24。由于能量接收模块22_1至22_M具有实质上相同的电路结构与操作，接下来，以M个能量接收模块22_1至22_M中的第j个能量接收模块22_j的操作为例作说明，其中j为小于或等于M的自然数。

请参照图5，其绘示图1的能量接收模块22_j的详细电路图。能量接收模块22_j包括接收电容C、开关SW及第一逻辑电路LC。接收电容C用以经由M个无线能量传输路径中对应的能量传输路径接收并储存对应的能量Sre_j。在一个例子中，能量接收模块22_j更包括接收单元(未绘示)，用以经由对应的能量传输通道接收能量Sre_j。

第一逻辑电路LC用以提供第二使能信号En2_j，以使能开关SW，将接收电容C中的能量提供至电能储存电路24。在一个例子中，第一逻辑电路LC包括或门(OR Gate)OG与与门(AND Gate)AG。或门OG接收并根据第二使能信号En2_j及相关于接收电容C的电平的电平侦测信号Vs_j进行或运算，以产生内部信号Si_j。与门AG用以根据内部信号Si_j及与能量接收模块22_j对应的轮询信号Sc_j进行及运算，以产生第二使能信号En2_j。

在一个操作实例中，在轮询控制信号Sc_j非使能的期间中，若接收电容C经由对应的能量传输路径接收能量，使得接收电容C两端储存电能，而电平侦测信号Vs_j对应地具有使能电平。如此，内部信号Si_j亦对应地为使能电平。如此当轮询控制信号Sc_j使能时，第二使能信号En2_j亦为使能电平，以导通开关SW，将接收电容C中接收并储存的能量Sre_j提供至电能储存电路24。

电能储存电路24例如为一个电容值远大于接收电容C的超级电容，用以搜集各能量接收模块22_1至22_M提供的能量Sre_j，以储存集合电能SEc。

侦测电路26用以侦测电能储存电路24储存的集合电能SEc的电平，以对应地产生第一使能信号En3。在一个例子中，侦测电路26为史密特触发器(Schmitt Trigger)，其用以在集合电能SEc的电平大于使能临界值时控制第一使能信号En3为使能电平，并于集合电能SEc的电平小于非使能临界值时控制使能信号为非使能电平。其中，使能临界值大于非使能临界值。

电平转换电路28响应于第一使能信号En3，以根据集合电能SEc转换输出系统电能SEs。

在本实施方式中，虽仅以第二逻辑电路34接收的第三使能信号En1持续地处于低电压电平的情形为例作说明，但在其它实施方式中，第三使能信号En1的电平并不局限于此。在本发明的第二种实施方式中，轮询计算电路30′参考各能量接收模块22_1至22_M的能量接收效率来决定第三使能信号En1的电平，以选择性地调整各能量接收模块22_1至22_M提供能量至电能储存电路24的操作时间的长度。

请参照图6及图7，图6绘示本发明第二种实施方式中轮询计算电路的详细电路图，图7绘示图6的第三逻辑电路及应用其的轮询计算电路的相关信号时序图。本实施方式的轮询计算电路更包括用以产生第三使能信号En1′的第三逻辑电路32。第三逻辑电路32包括或门32a及延迟电路32b。

或门32a用以接收并根据各能量接收模块22_1至22_M中所产生的第二使能信号En2_1至En2_M进行或运算，以产生延迟控制信号Stm。延迟电路32b用以受控于延迟控制信号Stm，在一段特定时间TP中提供非使能电平(即是高电平Hv)的第三使能信号En1’。举例来说，此段延迟期间的长度例如等于三个频率信号CLK′的周期时间。

在一个操作实例中，能量接收模块22_1具有较佳的能量接收效率，使得能量接收模块22_1的接收电容C的处于高电平。如此，在轮询控制信号Sc_1使能(处于高电压电平)时，电平侦测信号Vs_1及内部信号Si_1亦同时处于高电平，使得第二使能信号En2_1亦处于高电平。如此，或门32a响应于处于高电压电平的第二使能信号En2_1提供使能的延迟控制信号Stm控制延迟电路32b在一段特定期间中输出具有非使能电平(即高电平)的第三使能信号En1′。

对应地，第二逻辑电路34′对应提供非使能的计数控制信号Scnt′，而计数器36′对应地暂停其的计数操作。如此，在此段延迟期间中，轮询控制信号Sc_1′持续地为使能电平。

假设能量接收模块22_2至22_M的能量接收效率均远低于能量接收模块22_1的能量接收效率，则此延迟期间的长度亦可设定为远大于频率信号CLK′的周期时间，使得接收端装置20可有效地利用能量传输效率较佳的能量接收模块来提供能量至电能储存电路24。

本实施方式的无线充电装置及接收端装置应用若干无线能量传输模块来无线地进行能量传输。如此，相较于传统能量传输系统，本实施方式的能量传输系统具有可无线地进行能量传输的优点。

另外，本实施方式的接收端装置不需使用任何处理器来对能量接收模块的操作进行控制。如此，本实施方式的无线充电装置及接收端装置更具有电路成本较低的优点。

Claims (8)

1.一种接收端装置，其特征在于包括：

M个能量接收模块，分别用以经由M个无线能量传输路径来接收M笔接收电能，M为自然数；

电能储存电路，耦接至该M个能量接收模块，以接收该M笔接收电能并储存成集合电能；

侦测电路，侦测与该集合电能对应的一侦测电平，以产生第一使能信号；以及

电平转换电路，响应于该第一使能信号，以根据该集合电能转换输出系统电能；

各该M个能量接收模块包括：接收电容，用以经由该M个无线能量传输路径中对应的能量传输路径接收对应的电能；开关，用以响应于一第二使能信号导通，以将该接收电容中的电能提供至该电能储存电路；及第一逻辑电路，用以提供该第二使能信号。

2.根据权利要求1所述的接收端装置，其特征在于更包括：

轮询计算电路，用以提供M个轮询信号来分别控制该M个能量接收模块。

3.根据权利要求2所述的接收端装置，其特征在于该第一逻辑电路包括：

或门，用以接收该第二使能信号及一电平侦测信号来运算产生一内部信号，该电平侦测信号相关于该接收电容两端的电平；及

与门，用以接收该内部信号及该M个轮询信号中对应的轮询信号来运算产生该第二使能信号。

4.根据权利要求2所述的接收端装置，其特征在于该轮询计算电路包括：

第二逻辑电路，用以响应于第三使能信号，以根据频率信号产生计数控制信号；及

计数器，用以响应于该计数控制信号计数产生该M个轮询信号。

5.根据权利要求4所述的接收端装置，其特征在于该轮询计算电路更包括：

第三逻辑电路，用以提供该第三使能信号，该第三逻辑电路包括：

或门，用以接收分别与该M个能量接收模块对应的M个第二使能信号，并据以运算产生一延迟控制信号；及

延迟电路，用以受控于该延迟控制信号在一段特定时间中提供非使能的该第三使能信号。 

6.根据权利要求4所述的接收端装置，其特征在于该第二逻辑电路包括：

非门，用以接收该第三使能信号以提供一反相第三使能信号；及

与门，用以接收该反相第三使能信号及该频率信号运算生成该计数控制信号。

7.根据权利要求1所述的接收端装置，其特征在于该侦测电路为一史密特触发器。

8.一种无线充电装置，其特征在于包括：发送端装置，所述发送端装置包括：N个能量发送模块，分别用以经由相对应的无线能量传输路径输出能量，N为自然数；所述无线充电装置还包括根据权利要求1所述的接收端装置。 

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