CN101572444A - 无线能量传输系统、无线供电模块及能量供应方法 - Google Patents

Abstract

无线能量传输系统、无线供电模块及能量供应方法，该传输系统包括：无线接收模块，包括第一共振器；及讯号发送电路，提供一指示讯号；以及无线供电模块，包括第一电源电路；讯号接收电路，用以于接收该指示讯号时提供对应的一内部讯号；第一处理器及第二共振器；其中，该第一内部能量讯号耦合至该第一共振器，使得该第一共振器具有一第二内部能量讯号。本发明具有可降低无线供电模块与能量传输系统的耗电量，并对应地提升其能量使用效率的优点。

Description

无线能量传输系统、无线供电模块及能量供应方法

技术领域

本发明是有关于一种能量供应方法，且特别是有关于一种用以响应于指示讯号指示的能量传输信道质量来供应能量的能量供应方法，使用其的无线能量传输系统和无线供电模块，其中此能量传输信道质量对应至无线供电模块与无线接收模块间的能量传输信道质量。

背景技术

在科技发展日新月异的现今时代中，随着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。在现有技术中，利用共振器间的能量耦合，将能量从能量传输系统中的无线供电模块端无线地传输至能量传输系统的无线接收模块端已存在。然而，如何设计出可有效地管理无线供电模块的能量发送操作，以提升无线能量传输系统的能量使用效率为业界不断致力的方向之一。

发明内容

本发明是有关于一种无线能量传输系统，其中的无线供电模块用以响应于无线接收模块提供的指示讯号决定是否进行供电操作，并决定供电能量的强度。如此，相较于传统能量传输系统，本发明相关的无线能量传输系统具有可降低无线供电模块与能量传输系统的耗电量，并对应地提升其能量使用效率的优点。

根据本发明提出一种无线能量传输系统，包括无线接收模块及无线供电模块。无线接收模块包括第一共振器及讯号发送电路，讯号发送电路提供指示讯号。无线供电模块包括第一电源电路、讯号接收电路、第一处理器及第二共振器。讯号接收器用以于接收指示讯号时提供对应的内部讯号。第一处理器响应于内部讯号驱动第一电源电路提供第一能量讯号。第二共振器，用以接收第一能量讯号以具有第一内部能量讯号。其中，第一内部能量讯号耦合至第一共振器，使得第一共振器具有第二内部能量讯号。

根据本发明提出一种无线供电模块，用以无线地提供能量至无线接收模块，无线接收模块具有第一共振器，无线供电模块包括：第一电源电路、讯号接收电路、第一处理器及第二共振器。讯号接收器用以于接收指示讯号时提供对应的内部讯号。第一处理器响应于内部讯号驱动第一电源电路提供第一能量讯号。第二共振器，用以接收第一能量讯号以具有第一内部能量讯号。其中，第一内部能量讯号耦合至第一共振器，使得第一共振器具有第二内部能量讯号。

根据本发明提出一种能量供应方法，应用于无线供电模块中，以无线地提供能量至无线接收模块，无线接收模块具有第一共振器。能量供应方法包括下列的步骤。首先驱动讯号接收电路以接收指示讯号，并对应地提供内部讯号，其中内部讯号更用以指示指示讯号的强度。之后响应于内部讯号驱动电源电路提供第一能量讯号，使第二共振器具有第一内部能量讯号。其中第一内部能量讯号耦合至无线接收模块的第一共振器，使得第一共振器具有第二内部能量讯号。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为本发明实施例中能量传输系统的方块图。

图2为图1中电源电路12c的详细方块图。

图3为指示讯号Sind与能量讯号Sp1的强度对照表。

图4为图1中电源电路14c的详细方块图。

图5为本发明实施例的能量供应方法的流程图。

图6为本发明实施例的无线接收模块的另一详细方块图。

具体实施方式

本实施例的无线能量传输系统中无线供电模块响应于无线接收模块提供指示讯号来决定是否进行供电操作及供电能量的强度。

本实施例的无线能量传输系统包括无线接收模块及无线供电模块。无线接收模块包括第一共振器及讯号发送电路，其中讯号发送电路用以提供指示讯号。无线供电模块包括电源电路、讯号接收电路、处理器及第二共振器。讯号接收电路用以接收指示讯号，并于接收到指示讯号时致能内部讯号。处理器响应于致能的内部讯号驱动电源电路提供第一能量讯号。第二共振器用以接收第一能量讯号以具有第一内部能量讯号。其中第一内部能量讯号耦合至第一共振器，使得第一共振器具有第二内部能量讯号。

请参照图1，其为本发明实施例的能量传输系统的方块图。无线能量传输系统1包括无线接收模块12及无线供电模块14。举例来说，无线接收模块12可应用于多种手持式电子装置，用以无线地接收无线供电模块14提供的能量来对此手持式电子装置进行供电。举例来说，此手持式电子装置可为个人数字助理(PDA)、行动电话、鼠标、随身听、…等。

无线接收模块12包括讯号发送电路12a及共振器12b。讯号发送电路12a用以提供指示讯号Sind。举例来说指示讯号Sind例如为经由蓝牙(Bluetooth)通讯协议或其它射频(Radio Frequency，RF)通讯协议进行发射的讯号。

无线供电模块14包括讯号接收电路14a、共振器14b、电源电路14c及处理器14d。电源电路14c用以提供能量驱动无线供电模块14。讯号接收电路14a用以接收指示讯号Sind，并于接收到指示讯号Sind时致能内部讯号Si。

处理器14d响应于内部讯号Si驱动电源电路14c提供能量讯号Sp1。共振器14b用以接收能量讯号Sp1以具有第一内部能量讯号(未绘示)。共振器14b上的第一内部能量讯号耦合至共振器12b，使得共振器12b具有第二内部能量讯号(未绘示)。如此，无线供电模块14可响应于无线接收模块12提供的指示讯号Sind无线地对无线接收模块12进行供电操作。

在一个例子中，无线接收模块12中更包括电源电路12c，用以根据共振器12b上的第二能量讯号得到能量讯号Sp2。电源电路12c根据能量讯号Sp2提供系统能量(未绘示)，驱动无线接收模块12中各个电路执行对应的操作。

请参照图2，其为图1中电源电路12c的详细方块图。举例来说，电源电路12c包括阻抗匹配器12c1、整流电路12c2及电池电路12c3。阻抗匹配器12c1接收并输出能量讯号Sp2。整流电路12c2用以对能量讯号Sp2进行整流操作，以提供整流能量讯号Spr2。电池电路12c3用以响应于整流能量讯号Spr2储存系统能量讯号，以对无线接收模块12进行供电。

在一个例子中，讯号接收电路14a提供的内部讯号Si包括对应至指示讯号Sind的强度的信息。举例来说，指示讯号Sind的强度相关于无线供电模块14与无线接收模块12间的距离与无线供电模块14与无线接收模块12间能量传输的效率。处理器14d根据内部讯号Si取得指示讯号Sind的强度，并据以掌握无线接收模块12大致上的能量接收情形。处理器14d更根据前述信息驱动电源电路14c，以调整能量讯号Sp1的强度。

请参照图3，其为指示讯号Sind与能量讯号Sp1的强度对照表。举例来说，处理器14d根据如图3所示的对照表，来根据指示讯号Sind的功率驱动电源电路14c决定能量讯号Sp1的功率。

在一个操作实例中，指示讯号Sind的功率小于截止强度值Pc，处理器14d判断无线供电模块14与无线接收模块12间的距离实质上大于传输临界距离，而无线供电模块14与无线接收模块12间的能量传输效率低于临界传输效率。如此，处理器14d非致能电源电路14c以停止输出能量讯号Sp1。

在另一操作实例中，指示讯号Sind的功率大于或等于截止强度值Pc，处理器14d判断无线供电模块14与无线接收模块12间的距离实质上小于或等于临界传输距离，而无线供电模块14与无线接收模块12间的能量传输效率系高于临界传输效率。此时，处理器14d响应于具有较高功率值的指示讯号Sind对应地驱动电源电路14c提供具有较低功率值的能量讯号Sp1。

举例来说，当指示讯号Sind具有功率值Pr1时，处理器14d决定对应驱动电源电路14c提供具有功率值Pt1的能量讯号Sp1；当指示讯号Sind具功率值Pr2时，处理器14d决定对应地驱动电源电路14c提供具有功率值Pt2的能量讯号Sp1。其中，功率值Pr2大于功率值Pr1，而功率值Pt1大于功率值Pt2。根据以上叙述可知，本实施例的无线供电模块14可在指示讯号Sind的功率值高于截止强度值Pc时，始提供能量讯号Sp1驱动无线接收模块12。而在指示讯号Sind的功率值高于截止强度Pc的条件下，本实施例的无线供电模块14更可响应于具有较高功率值的指示讯号Sind提供功率值较低的降低能量讯号Sp1，并响应于具有较低功率值的指示讯号Sind提供功率值较高的能量讯号Sp1。如此，本实施例的处理器14d可避免在无线供电模块14与无线接收模块12间的距离过远而能量传输效率过低时仍继续对无线接收模块12进行供电的情形，而可有效地提升无线能量传输系统1的能量使用效率。

请参照图4，其为图1中电源电路14c的详细方块图。在一个例子中，电源电路14c包括市电接收电路14c1、交流直流转换器(AC/DC Converter)14c2、振荡器电路14c3及阻抗匹配器14c4。市电接收电路14c1接收并提供市电能量讯号Spw。交流直流转换器14c2转换市电能量讯号Spw以提供转换能量讯号Spwr。

振荡器电路14c3响应于转换能量讯号Spwr产生匹配前能量讯号Spwro。阻抗匹配器14c4接收匹配前能量讯号Spwro并提供能量讯号Sp1至共振器14b。

请参照图5，其为本发明实施例中能量供应方法的流程图。本实施例的能量供应方法中的各操作步骤已叙明于前述说明书段落，于此，并不再对其进行赘述。

在本实施例中，虽仅以无线接收模块12具有如图2所示的电路结构为例作说明，然而本实施例的无线接收模块12并不局限于此。

请参照图6，其为本发明实施例中无线接收模块的另一详细方块图。在另一个例子中，无线接收模块12’与图1所示的无限接收模块不同之处在于无限接收模块12’更包括使用者接口电路12d、偏压电路12e及驱动电路12f。偏压电路12e用以响应于电源电路12c’中的整流电路12c2’提供的整流能量讯号Spr2’产生参考电压讯号Sref。

驱动电路12f判断参考电压讯号Sref与电池电路12c3’储存的系统电压讯号Ssys是否满足驱动条件，参考电压讯号Sref与系统电压讯号Ssys满足驱动条件时，驱动电路12f系驱动使用者接口电路12d触发充电事件。举例来说，此驱动条件为参考电压讯号Sref的位准高于系统电压讯号Ssys的位准事件。当参考电压讯号Sref的位准高于系统电压讯号Ssys的位准时，表示整流能量讯号Spr2’的位准高于系统电压讯号Ssys，如此，此时电池电路12c3’受到整流能量讯号Spr2’的驱动进行充电操作。

驱动电路12f例如为运算放大器(Operational Amplifier)，其用以响应于前述驱动事件提供驱动讯号Sdr驱动使用者接口电路12d触发指示事件通知包括使用者目前无线接收模块12’的手持式装置进行充电操作。举例来说，使用者接口电路12c4例如为发光二极管(Light Emitting Diode)，指示事件为发光二极管发光的事件。

在一个例子中，无线接收模块12更包括处理器12g，处理器12g以受到系统电压讯号Ssys为致能，以驱动讯号发送电路12a’提供指示讯号Sind。

本实施例的能量供应方法应用于无线能量传输系统的无线供电模块中，用以响应于无线接收模块提供的指示讯号决定是否进行供电操作，并决定供电能量的强度。如此，相较于传统能量传输系统，本发明相关的能量供应方法具有可降低无线供电模块与能量传输系统的耗电量，并对应地提升其能量使用效率的优点。

Claims (14)

1.一种无线能量传输系统，其特征在于包括：

无线接收模块，包括；

第一共振器；及

讯号发送电路，提供一指示讯号；以及

无线供电模块，包括；

第一电源电路；

讯号接收电路，用以于接收该指示讯号时提供对应的一内部讯号；

第一处理器，响应于该内部讯号驱动该第一电源电路提供一第一能量讯号；及

第二共振器，用以接收该第一能量讯号以具有一第一内部能量讯号；

其中，该第一内部能量讯号耦合至该第一共振器，使得该第一共振器具有一第二内部能量讯号。

2.如权利要求1所述的无线能量传输系统，其特征在于该内部讯号更用以指示该指示讯号的强度，该第一处理器更根据该内部讯号来决定该指示讯号的强度，并对应地驱动该第一电源电路以决定该第一能量讯号的强度。

3.如权利要求2所述的无线能量传输系统，其特征在于：

当该内部讯号指示该指示讯号具有一第一强度时，该第一处理器决定该第一能量讯号具有一第一能量强度；及

当该内部讯号指示该指示讯号具有一第二强度时，该第一处理器决定该第一能量讯号具有一第二能量强度，该第一强度大于该第二强度，该第一能量强度低于该第二能量强度。

4.如权利要求2所述的无线能量传输系统，其特征在于当该内部讯号指示该指示讯号具有一截止强度时，该第一处理器非致能该第一电源电路以停止输出该第一能量讯号。

5.如权利要求1所述的无线能量传输系统，其特征在于该无线接收模块更包括：

第二电源电路，包括：

阻抗匹配器，用以接收并输出该第二内部能量讯号；

整流电路，用以对阻抗匹配器提供的该第二内部能量讯号进行整流操作，以提供一整流能量讯号；及

电池电路，用以响应于该整流能量讯号储存一系统电压讯号。

6.如权利要求5所述的无线能量传输系统，其特征在于该无线接收模块更包括：

使用者接口电路；

偏压电路，用以响应于该整流能量讯号产生一参考电压讯号；及

驱动电路，判断该参考电压讯号与该系统电压讯号是否满足一驱动条件，当该参考电压讯号与该系统电压讯号满足该驱动条件时，该驱动电路驱动该使用者接口电路触发一充电事件。

7.如权利要求5所述的无线能量传输系统，其特征在于该无线接收模块更包括：

第二处理器，受控于该系统电压讯号为致能，以驱动该讯号发送电路提供该指示讯号。

8.如权利要求1所述的无线能量传输系统，其特征在于该第一电源电路更包括：

市电接收电路，用以提供一市电能量讯号；

交流直流转换器(AC/DC Converter)，转换该市电能量讯号以提供一转换能量讯号；

振荡器电路，用以响应于该转换能量讯号产一匹配前第一能量讯号；及

阻抗匹配器，用接收该匹配前第一能量讯号并提供该第一能量讯号驱动该第二共振器。

9.一种无线供电模块，用以无线地提供能量至一无线接收模块，该无线接收模块具有一第一共振器，其特征在于该无线供电模块包括：

电源电路；

讯号接收电路，用以于接收该指示讯号时提供对应的一内部讯号，并于接收到该指示讯号时致能一内部讯号；

第一处理器，响应于致能的该内部讯号驱动该第一电源电路提供一第一能量讯号；以及

第二共振器，用以接收该第一能量讯号以具有一第一内部能量讯号；

其中，该第一内部能量讯号耦合至该无线接收模块的该第一共振器，使得该第一共振器具有一第二内部能量讯号。

10.如权利要求9所述的无线供电模块，其特征在于该内部讯号更用以指示该指示讯号的强度，该第一处理器更根据该内部讯号来侦测决定该无线接收模块与该无线供电模块间的一能量传输信道质量该指示讯号的强度，并对应地驱动控制该第一电源电路以决定该第一能量讯号的强度。

11.如权利要求10所述的无线供电模块，其特征在于：

当该内部讯号指示该指示讯号具有一第一强度时，该第一处理器决定该第一能量讯号具有一第一能量强度；及

当该内部讯号指示该指示讯号具有一第二强度时，该第一处理器决定该第一能量讯号具有一第二能量强度，该第一强度大于该第二强度，该第一能量强度低于该第二能量强度。

当该内部讯号指示该指示讯号具有一截止强度时，该第一处理器非致能该电源电路以停止输出该第一能量讯号。

12.如权利要求10所述的无线供电模块，其特征在于该电源电路进一步包括：

市电接收电路，用以提供一市电能量讯号；

交流直流转换器，转换该市电能量讯号以提供一转换能量讯号；

振荡器电路，用以响应于该转换能量讯号产一匹配前第一能量讯号；及

阻抗匹配器，用接收该匹配前第一能量讯号并提供该第一能量讯号驱动该第二共振器。

13.一种能量供应方法，应用于一无线供电模块中，以无线地提供能量至一无线接收模块，该无线接收模块具有一第一共振器，其特征在于该能量供应方法包括：

驱动一讯号接收电路，以接收一指示讯号，并对应地提供一内部讯号，其中该内部讯号更用以指示该指示讯号之强度；以及

响应于该内部讯号驱动一电源电路提供一第一能量讯号，使一第二共振器具有一第一内部能量讯号；

其中，该第一内部能量讯号耦合至该无线接收模块的该第一共振器，使得该第一共振器具有一第二内部能量讯号。

14.如权利要求13所述的能量供应方法，其特征在于进一步包括：

根据该内部讯号来侦测该无线接收模块与该无线供电模块间的一能量传输信道质量；

根据该内部讯号来决定该指示讯号的强度；

当该内部讯号指示该指示讯号具有一第一强度时，决定该第一能量讯号具有一第一能量强度；及

当该内部讯号指示该指示讯号具有一第二强度时，决定该第一能量讯号具有一第二能量强度；

其中，该第一强度大于该第二强度，该第一能量强度低于该第二能量强度。

当该内部讯号指示该指示讯号具有一截止强度时，非致能该电源电路以停止输出该第一能量讯号。

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