CN102510135A - 无线电力接收器、发送器、电子装置及其无线供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种无线电力接收器，其包括有接收线圈、整流器、电压检测模块与无线信号发射器。接收线圈用以与无线电力发送器的发射线圈进行耦合，以产生交流感应电压。整流器电性连接该接收线圈，用以将该交流感应电压转换成一直流电压，并输出该直流电压至一负载。电压检测模块连接至该负载的输入端，用以对该负载的输入电压信号进行取样，进而判断该负载的输入端电压的变化，并据以产生一判断结果。无线信号发射器电性连接该电压检测模块，用以依据判断结果而以无线方式发送反馈信号至无线电力发送器。此外，对应的无线电力发送器与采用上述无线电力接收器的电子装置及其无线供电方法也被提出。

Description

无线电力接收器、发送器、电子装置及其无线供电方法

技术领域

本发明涉及一种无线电力接收器、对应的无线电力发送器与采用所述无线电力接收器的电子装置，且特别涉及一种能对无线电力发送器执行反馈功能而进一步使本身的输出达到稳定的无线电力接收器、对应的无线电力发送器与采用所述无线电力接收器的电子装置及其无线供电方法。 

背景技术

无线供电技术是利用一种特殊设备将电源插座的电力转变为电波，以在没有电源缆线连接电源插座与电子装置的情况下直接对电子装置供电。因此，电子装置的使用就不会受插座与电源缆线的束缚，因而显得更为方便。这种无线供电设备是由无线电力发送器与无线电力接收器所组成，以下将对这二种构件进行说明。 

图1绘示有现有的无线电力发送器。请参照图1，所述的无线电力发送器是由整流器102、滤波器104、稳压器106、高压直流供电电路108、直流-交流(DC-AC)转换器110、发射线圈112、振荡器114、低压直流供应电路116与控制电路120所组成，而此无线电力发送器是透过其整流器102来电性连接交流电源122(例如是市电)。图2绘示有现有的无线电力接收器。请参照图2，所述的无线电力接收器是由接收线圈202、整流器204、滤波器206与稳压器208所组成，而此无线电力接收器是通过其稳压器208来电性连接负载210，此负载210可以是任何的电子装置。 

请依照说明的需要而参照图1与图2。在所述的无线电力发送器中，整流器102用以将交流电源122所提供的交流电压转换成直流电压，并输出此直流电压。滤波器104电性连接整流器104的输出，用以对直流电压进行滤波，并输出滤 波后的直流电压。稳压器106电性连接整流器104的输出，用以对滤波后的直流电压进行稳压，并输出稳压后的直流电压。高压直流供应电路108电性连接稳压器106的输出，用以依据稳压后的直流电压而产生不同准位的直流电压。振荡器114电性连接高压直流供应电路108的输出，以便将高压直流供应电路106所输出的直流电压当作工作电源，且振荡器114还用以输出频率信号FS。直流-交流转换器110电性连接高压直流供应电路108的输出，用以依据频率信号FS而将高压直流供应电路108所输出的直流电压转换为再次转换为交流电压。 

发射线圈112电性连接直流-交流转换器110的输出用以与无线电力接收器(绘于图2中，详后述)的接收线圈202进行电磁场的感应耦合，以使接收线圈202产生交流感应电压。而此接收线圈202与发射线圈112的谐振频率相同或相近。低压直流供应电路116电性连接稳压器106的输出，用以依据稳压后的直流电压而产生不同准位的直流电压。至于控制电路120，其电性连接低压直流供应电路116的输出，且控制电路120接收振荡器114所输出的频率信号FS与低压直流供应电路116所输出的直流电压，并将所接收到的直流电压当作工作电源。此外，控制电路120还依据频率信号FS而输出控制信号CS至振荡器114，以便透过控制信号CS控制振荡器114调整频率信号FS的频率而进一步改变直流-交流转换器110所输出的交流电压的频率，使得无线电力发送器的输出因而改变，进而改变无线电力接收器的输出的大小。 

而在所述之中，整流器204电性连接接收线圈202，用以将接收线圈202所产生的交流感应电压转换成直流电压，并输出此直流电压。滤波器206电性连接整流器204的输出，用以对整流器204所输出的直流电压进行滤波。稳压器208电性连接滤波器206的输出，用以对滤波后的直流电压进行稳压，并将稳压后的直流电压提供给负载210使用。 

藉由上述可知，若是使用前述的无线供电设备，便可免除电源插座与负载210之间的电源缆线，并可以用无线的方式将电源插座所提供的电力供应给负载210使用。然而，这种无线供电设备有一个缺点，就是无线电力接收器所输出的 直流电压的稳定性，只能依靠无线电力发送器中的控制电路120去侦测振荡器114所输出的频率信号FS的频率，然后再让控制电路120依据侦测结果来做进一步的控制，并没有办法根据无线电力接收器这一侧的实际电压状况来进行控制。因此，导致无线电力接收器所输出的直流电压的大小经常无法稳定在目标值。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线电力接收器，其能对无线电力发送器执行反馈功能而进一步使本身的输出达到稳定。 

本发明的另一目的在于提供一种对应于上述无线电力接收器的无线电力发送器。 

本发明的再一目的在于提供一种采用上述无线电力接收器的电子装置。 

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。 

本发明提出一种无线电力接收器，其包括有接收线圈、整流器、电压检测模块与无线信号发射器。所述的接收线圈用以与一无线电力发送器的一发射线圈进行耦合，以在该接收线圈的两端产生一交流感应电压。所述整流器电性连接该接收线圈，用以将该交流感应电压转换成一直流电压，并输出该直流电压至一负载。所述电压检测模块连接至该负载的输入端，用以对该负载的输入电压信号进行取样，进而判断该负载的输入端电压的变化，并据以产生一判断结果。所述无线信号发射器电性连接该电压检测模块，用以依据该判断结果而以无线方式发送一反馈信号至该无线电力发送器。 

优选地，该无线电力接收器更包括一稳压器，该稳压器电性连接于该整流器与该负载之间，用以对该整流器所输出的该直流电压进行稳压，其中，该电压检测模块电性连接该整流器的输出端，以对该整流器输出的该直流电压进行取样检测。 

优选地，该无线电力接收器更包括一滤波器，该滤波器电性连接于该整流器与该稳压器之间，用以对该整流器所输出的该直流电压进行滤波，该稳压器 对经滤波器滤波后的该直流电压进行稳压；其中，该电压检测模块电性连接该滤波器的输出端，以对经滤波器滤波后的该直流电压进行取样检测。 

优选地，该无线电力接收器更包括一滤波器，该滤波器电性连接该整流器的输出端及一负载的输入端，用以对该直流电压进行滤波，并将滤波后的该直流电压输出至该负载；该电压检测模块电性连接该滤波器的输出端，以对经滤波器滤波后的该直流电压进行取样检测。 

优选地，该接收线圈的谐振频率范围为9MHz-10MHz。 

本发明还提出一种无线电力发送器，其包括有控制单元、电能输出电路及无线信号接收器。该控制单元控制产生具有一主振荡频率的频率信号。该电能输出电路与该控制单元电性连接，该电能输出电路依据该频率信号产生一电能信号，并将该电能信号传输至一无线电力接收器。该一无线信号接收器，其与该控制单元电性连接，该无线信号接收器接收来自该无线电力接收器的无线反馈信号。 

优选地，该电能输出电路包括一发射线圈，其与该无线电力接收器的一接收线圈耦合，以向该无线电力接收器无线传输电力，其中该接收线圈与该发射线圈的谐振频率相同或相近。 

本发明再提出一种电子装置，其包括接收线圈、电压检测模块及电压检测模块。接收线圈用以与一无线电力发送器的一发射线圈进行感应耦合，以在该接收线圈产生一交流感应电压。电压检测模块连接至一负载的输入端，用以对输入该负载的电压信号进行取样，进而判断负载输入端的电压变化，并据以产生一判断结果。无线信号发射器电性连接该电压检测模块，用以依据该判断结果而以无线方式发送一反馈信号至该无线电力发送器。 

优选地，该电子装置更包括一整流器，该整流器电性连接该接收线圈，用以将该交流感应电压转换成一直流电压；及一稳压器，电性连接于该整流器与该负载之间，用以对该整流器所输出的该直流电压进行稳压，其中，该电压检测模块电性连接该整流器，以对整流器输出的该直流电压进行取样检测。 

优选地，该电子装置更包括一滤波器，该滤波器电性连接于该整流器与该 稳压器之间，用以对该整流器所输出的该直流电压进行滤波，该稳压器对经滤波器滤波后的该直流电压进行稳压。 

优选地，该电子装置更包括一滤波器，该滤波器电性连接该整流器的输出及一负载的输入，用以对该直流电压进行滤波，并将滤波后的该直流电压输出至该负载；该电压检测模块电性连接该滤波器的输出端，以对经滤波器滤波后的该直流电压进行取样检测。 

本发明更提供一种无线供电方法，其包括如下步骤：一无线电力接收器的接收线圈与一无线电力发送器的发射线圈耦合产生一交流感应电压输入至一负载；一电压检测模块对输入该负载的电压信号进行取样，判断负载输入端的电压变化，并据以产生一判断结果；以及一无线信号发射器依据该判断结果而以无线方式发送一反馈信号至该无线电力发送器，控制该无线电力发送器的工作。 

本发明乃是在无线电力接收器的既有架构中增设电压检测模块与无线信号发射器，并使电压检测模块电性连接接收线圈与滤波器的输出，以对接收到的电压信号进行取样，进而判断所接收到的电压信号的电压变化而据以产生判断结果。因此，无线信号发射器便可依据此判断结果而以无线方式发送反馈信号至无线电力发送器，让无线电力发送器可以根据反馈信号而调整输入至发射线圈的交流电压的频率，使得无线电力发送器的输出因而改变，进而使得无线电力接收器输出至负载的直流电压可以维持稳定。而本发明的无线电力发送器乃是在既有架构中增设无线信号接收器，使得控制电路可透过无线信号接收器接收来自无线电力接收器的反馈信号，并依据反馈信号与频率信号输出控制信号至振荡器，以便透过控制信号控制振荡器调整频率信号的频率而进一步改变输入至发射线圈的交流电压的频率，使得无线电力发送器的输出因而改变，进而使得无线电力接收器输出至负载的直流电压可以维持稳定。此外，本发明的电子装置乃是采用前述的无线电力接收器，因此电子装置可以获得稳定的电源供给。 

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、 特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。 

附图说明

图1绘示有现有的无线电力发送器。 

图2绘示有现有的无线电力接收器。 

图3绘示有依照本发明一实施例的无线电力发送器。 

图4绘示有依照本发明一实施例的无线电力接收器。 

图5为依照本发明一实施例的电子装置的示意图。 

102、204、302、404、504：整流器 

104、206、304、406、506：滤波器 

106、208、306、408、508：稳压器 

108、308：高压直流供电电路 

110、310：直流-交流转换器 

112、312：发射线圈 

114、314：振荡器 

116、316：低压直流供应电路 

120、318：控制电路 

122、322：交流电源 

202、402、502：接收线圈 

210、414：负载 

320：无线信号接收器 

410、510：电压检测模块 

412、512：无线信号发射器 

514：电源供应单元 

516：主电路 

CS：控制信号 

FS：频率信号 

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的无线电力接收器、无线电力发送器与电子装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。 

图3绘示有依照本发明一实施例的无线电力发送器。请参照图3，所述的无线电力发送器是由整流器302、滤波器304、稳压器306、高压直流供电电路308、直流-交流(DC-AC)转换器310、发射线圈312、振荡器314、低压直流供应电路316、控制电路318与无线信号接收器320所组成，而此无线电力发送器是透过其整流器302来电性连接交流电源322(例如是市电)。图4绘示有依照本发明一实施例的无线电力接收器。请参照图4，所述的无线电力接收器是由接收线圈402、整流器404、滤波器406、稳压器408、电压检测模块410与无线信号发射器412所组成，而此无线电力接收器是透过其稳压器408来电性连接负载414，此负载414可以是任何的电子装置。 

请依照说明的需要而参照图3与图4。在所述的无线电力发送器中，整流器302用以将交流电源322所提供的交流电压转换成直流电压，并输出此直流电压。滤波器304电性连接整流器302的输出，用以对整流器302所输出的直流电压进行滤波，并输出滤波后的直流电压。稳压器306电性连接整流器304的输出，用以对滤波后的直流电压进行稳压，并输出稳压后的直流电压。高压直流供应电路308电性连接稳压器306的输出，用以依据滤波后的直流电压而产生不同准位的直流电压。振荡器314电性连接高压直流供应电路308的输出，以便将高压直流供应电路308所输出的直流电压当作工作电源，且振荡器314用以输出频率信号FS。直流-交流转换器310电性连接高压直流供应电路308的输出，用以依据频率信号FS而将高压直流供应电路308所输出的直流电压再转换为交流电压。 

发射线圈312电性连接直流-交流转换器310的输出，且发射线圈312具备 电感电容特性，用以与无线电力接收器(绘于图4中，详后述)的接收线圈402进行耦合，以使接收线圈402的两端产生交流感应电压，而此接收线圈402也具备电感电容特性。在此例中，发射线圈312与接收线圈402的电感电容谐振频率范围皆为9MHz-10MHz。而低压直流供应电路316电性连接稳压器306的输出，用以依据滤波后的直流电压而产生不同准位的直流电压。控制电路318电性连接于低压直流供应电路316的输出与无线信号接收器320之间，且控制电路318接收振荡器314所输出的频率信号FS与低压直流供应电路316所输出的直流电压，并将所接收到的直流电压当作工作电源。此外，控制电路318还用以透过无线信号接收器320接收来自无线电力接收器的反馈信号，并依据反馈信号与频率信号FS输出控制信号CS至振荡器314，以便透过控制信号CS控制振荡器314调整频率信号FS的频率而进一步改变直流-交流转换器310所输出的交流电压的频率，使得无线电力发送器的输出因而改变，进而使得无线电力接收器输出至负载414的直流电压可以维持在一定值。 

而在所述的无线电力接收器中，整流器404电性连接接收线圈402，用以将交流感应电压转换成直流电压，并输出此直流电压。滤波器406电性连接整流器404的输出，用以对整流器404所输出的直流电压进行滤波。稳压器408电性连接滤波器406的输出，用以对滤波后的直流电压进行稳压，并将稳压后的直流电压提供给负载414使用。电压检测模块410电性连接接收线圈402的输出，用以对接收线圈402输出的电压信号进行取样，进而判断所接收到的电压信号的电压变化，并据以产生判断结果。无线信号发射器412电性连接电压检测模块410，用以依据判断结果而以无线方式发送反馈信号至无线电力发送器，以便无线电力发送器根据反馈信号调整输入至发射线圈312的交流电压的频率，使得无线电力发送器的输出因而改变，进而使得稳压器408输出至负载414的直流电压可以维持在一定值。 

在本实施例中，如图4所示，电压检测模块410电性连接滤波器406的输出端，用以对经滤波后的接收线圈402输出电压进行取样，进而判断所接收到的电压信号的电压变化，并据以产生判断结果。 

在另一实施例中，电压检测模块410也可电性连接整流器404的输出端，用以对经整流后的接收线圈402输出电压进行取样，进而判断所接收到的电压信号的电压变化，并据以产生判断结果。 

尽管在此例中，无线电力发送器采用了稳压器306，而无线电力接收器也采用了稳压器408，然本领域具有通常知识者皆知道这二种电路中所采用的稳压器乃是非必要构件，因而可予以省略。因此，若是无线电力发送器省略了稳压器306，那么无线电力发送器中的高压直流供应电路308与低压直流供应电路316就必须改接至滤波器304的输出，以便取得滤波后的直流电压。 

此外，本发明还提出了采用上述无线电力接收器的电子装置，一如图5所示。图5为依照本发明一实施例的电子装置的示意图。请参照图5，此电子装置包括有主电路516、电源供应单元514以及由接收线圈502、整流器504、滤波器506、稳压器508、电压检测模块510与无线信号发射器512所组成的无线电力接收器。其中，电源供应单元514电性连接主电路516，用以依据稳压器508所输出的直流电压而产生主电路516所需的工作电源，并将所述工作电源提供给主电路516。因此，此电子装置中的主电路516可以获得稳定的电源供给。 

本发明还提出了上述电子装置的无线供电方法，此无线供电方法包括如下步骤：提供一具有接收线圈的无线电力接收器，该接收线圈与一无线电力发送器的发射线圈耦合产生一交流感应电压输入至一负载；提供一电压检测模块，连接至该发射线圈的输出端，该电压检测模块对接收线圈输出的电压信号进行取样，判断接收线圈产生的电压变化，并据以产生一判断结果；以及提供一无线信号发射器，电性连接该电压检测模块，该无线信号发射器依据该判断结果而以无线方式发送一反馈信号至该无线电力发送器，以形成闭环控制，使电子装置的无线供电系统更稳定。 

综上所述，本发明乃是在无线电力接收器的既有架构中增设电压检测模块与无线信号发射器，并使电压检测模块电性连接接收线圈与滤波器的输出，以对接收到的电压信号进行取样，进而判断所接收到的电压信号的电压变化而据以产生判断结果。因此，无线信号发射器便可依据此判断结果而以无线方式发 送反馈信号至无线电力发送器，让无线电力发送器可以根据反馈信号而调整输入至发射线圈的交流电压的频率，使得无线电力发送器的输出因而改变，进而使得无线电力接收器输出至负载的直流电压可以维持在一定值。而本发明的无线电力发送器乃是在既有架构中增设无线信号接收器，使得控制电路可透过无线信号接收器接收来自无线电力接收器的反馈信号，并依据反馈信号与频率信号输出控制信号至振荡器，以便透过控制信号来控制振荡器调整频率信号的频率，而进一步改变输入至发射线圈的交流电压的频率，使得无线电力发送器的输出因而改变，进而使得无线电力接收器输出至负载的直流电压可以维持稳定。此外，本发明的电子装置乃是采用前述的无线电力接收器，因此电子装置中的主电路可以获得稳定的电源供给。 

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (14)

1.一种无线电力接收器，其包括：

一接收线圈，用以与一无线电力发送器的一发射线圈进行耦合，以在该接收线圈的两端产生一交流感应电压；

一整流器，电性连接该接收线圈，用以将该交流感应电压转换成一直流电压，并输出该直流电压至一负载；

一电压检测模块，连接至该负载的输入端，用以对该负载的输入电压信号进行取样，进而判断该负载的输入端电压的变化，并据以产生一判断结果；以及

一无线信号发射器，电性连接该电压检测模块，用以依据该判断结果而以无线方式发送一反馈信号至该无线电力发送器。

2.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其特征在于：其更包括有：

一稳压器，电性连接于该整流器与该负载之间，用以对该整流器所输出的该直流电压进行稳压，

其中，该电压检测模块电性连接该整流器的输出端，以对该整流器输出的该直流电压进行取样检测。

3.根据权利要求2所述的无线电力接收器，其特征在于：其更包括有：

一滤波器，电性连接于该整流器与该稳压器之间，用以对该整流器所输出的该直流电压进行滤波，该稳压器对经滤波器滤波后的该直流电压进行稳压；

其中，该电压检测模块电性连接该滤波器的输出端，以对经滤波器滤波后的该直流电压进行取样检测。

4.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其特征在于：其更包括有：

一滤波器，电性连接该整流器的输出端及一负载的输入端，用以对该直流电压进行滤波，并将滤波后的该直流电压输出至该负载；

该电压检测模块电性连接该滤波器的输出端，以对经滤波器滤波后的该直流电压进行取样检测。

5.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其特征在于：该接收线圈的谐振频率范围为9MHz-10MHz。

6.一种无线电力发送器，其包括：

一控制单元，控制产生具有一主振荡频率的频率信号；

一电能输出电路，与该控制单元电性连接，该电能输出电路依据该频率信号产生一电能信号，并将该电能信号传输至一无线电力接收器；及

一无线信号接收器，其与该控制单元电性连接，该无线信号接收器接收来自该无线电力接收器的无线反馈信号。

7.据权利要求6所述的无线电力发送器，其特征在于：该电能输出电路包括：

一发射线圈，其与该无线电力接收器的一接收线圈耦合，以向该无线电力接收器无线传输电力，其中该接收线圈与该发射线圈的谐振频率相同或相近。

8.根据权利要求6所述的无线电力发送器，其特征在于：该发射线圈的谐振频率范围为9MHz-10MHz。

9.一种电子装置，其包括：

一种无线电力接收器，其包括：

一接收线圈，用以与一无线电力发送器的一发射线圈进行感应耦合，以在该接收线圈产生一交流感应电压；

一电压检测模块，连接至一负载的输入端，用以对输入该负载的电压信号进行取样，进而判断负载输入端的电压变化，并据以产生一判断结果；以及

一无线信号发射器，电性连接该电压检测模块，用以依据该判断结果而以无线方式发送一反馈信号至该无线电力发送器。

10.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于：其更包括有：

一整流器，电性连接该接收线圈，用以将该交流感应电压转换成一直流电压；及

一稳压器，电性连接于该整流器与该负载之间，用以对该整流器所输出的该直流电压进行稳压，

其中，该电压检测模块电性连接该整流器，以对整流器输出的该直流电压进行取样检测。

11.根据权利要求10所述的电子装置，其特征在于：其更包括有：

一滤波器，电性连接于该整流器与该稳压器之间，用以对该整流器所输出的该直流电压进行滤波，该稳压器对经滤波器滤波后的该直流电压进行稳压。

12.根据权利要求10所述的电子装置，其特征在于：其更包括有：

一滤波器，电性连接该整流器的输出及一负载的输入，用以对该直流电压进行滤波，并将滤波后的该直流电压输出至该负载；

该电压检测模块电性连接该滤波器的输出端，以对经滤波器滤波后的该直流电压进行取样检测。

13.根据权利要求9所述的电子装置，其中该接收线圈的谐振频率范围为9MHz-10MHz。

14.一种无线供电方法，其包括：

一无线电力接收器的接收线圈与一无线电力发送器的发射线圈耦合产生一交流感应电压输入至一负载；

一电压检测模块对输入该负载的电压信号进行取样，判断负载输入端的电压变化，并据以产生一判断结果；以及

一无线信号发射器依据该判断结果而以无线方式发送一反馈信号至该无线电力发送器，控制该无线电力发送器的工作。

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