CN103124088B - 可传送数据的无线充电系统及数据传送方法 - Google Patents

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Abstract

一种可传送数据的无线充电系统及数据传送方法。该可传送数据的无线充电系统，包含有一充电装置，用来无线传送一电源讯号，并根据一待传数据，调整该电源讯号所对应的一电流值；以及一接收装置，包含有一第一线圈，用来通过电磁感应接收该电源讯号，并对应产生一交流电流讯号；以及一输出模块，用来根据该交流电流讯号，取得该待传数据。

Description

可传送数据的无线充电系统及数据传送方法
技术领域
本发明涉及一种可传送数据的无线充电系统及数据传送方法，特别是涉及一种可在无线充电过程中，同时进行数据传输的无线充电系统及数据传送方法。
背景技术
一般使用充电装置如变压器进行充电的消费性电子产品，必须使用规格相容的充电装置，迫使使用者必须购买该项消费性电子产品的充电装置，而无法共用统一的充电装置。另外，消费性电子产品为了与适用的充电装置进行有线充电，其机身仍需预留额外的孔线及空间来配置对应的有线充电模块，对于追求美观及使用便利性的使用者而言，势必造成许多不便且降低其购买欲望。因此，为了满足上述需求，现有技术已提供通过无线方式对消费性电子产品进行充电的概念。
简单来说，无线充电类似发电机的原理，是将电能转换为磁能并藉由电磁波传递的方式，建立一传输端(充电装置)和一接收端(消费性电子产品)的无线充电机制。实际操作上，利用线圈感应或无线电电波传递，于传送端以及接收端间传递能量，在此同时，任一数据亦可藉由相同的传输路径(电磁波传递)，交换于传送端及接收端，大幅增加无线充电的产品利用性。
然而，由于传输数据量日益增加的情形下，相较于有线传输及电磁波的物理限制，这些数据无法在一较短时间内进行大量传输，除了浪费传输时间成本外，更无法同时享受无线充电及数据传输的益处。因此，提供一种无线充电的技术，提高接收端及传输端间传递数据的效率，已成为本领域的重要议题。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供一种可传送数据的无线充电系统。
本发明揭示一种可传送数据的无线充电系统，包含有一充电装置，用来无线传送一电源讯号，并根据一待传数据，调整该电源讯号所对应的一电流值；以及一接收装置，包含有一第一线圈，用来通过电磁感应接收该电源讯号，并对应产生一交流电流讯号；以及一输出模块，用来根据该交流电流讯号，取得该待传数据。
本发明还揭示一种用于一无线充电系统的数据传送方法，该无线充电系统包含一充电装置及一接收装置，该数据传送方法包含有该充电装置及该接收装置以交流磁场相互耦合，以由该充电装置无线传送一电源讯号至该接收装置；该充电装置根据一待传数据，调整该电源讯号所对应的一电流值，以将该待传数据通过该电源讯号传送至该接收装置；以及该接收装置以电磁感应方式接收该电源讯号，并取得该电源讯号中的该待传数据。
附图说明
图1为本发明实施例的一无线充电系统的示意图。
图2为本发明实施例的一充电装置的示意图。
图3为本发明实施例的一接收装置的示意图。
图4为图3中一稳流器的详细示意图。
图5为本发明实施例的一数据传送流程示意图。
附图符号说明
1                    无线充电系统
10、20               充电装置
100                  第一电流源
102                  控制器
104                  第二线圈
12                   接收装置
120                  第一线圈
122                  输出模块
1220、300            整流模块
1222、302            稳流模块
1224、304            转换模块
22                   负载模块
220                             负载切换单元
24                              比较模块
240                             比较单元
306                             稳流器
308                             分压模块
50                              数据传送流程
500、502、504、506、508、510    步骤
BJT                             双极性晶体管
C1、C2、C3、CR、CT              电容
DATA                            待传数据
D1、D2、D3、D4、D5、D6、        二极管
D7、D8、D9、D10
I_C                             固定电流值
I_DATA                          微量电流变化值
L                               电感
M1、M2、M3、M4                  开关
OP1、OP2、OP3                   运算放大器
R1、R2                          电阻
SS                              电源讯号
Vin、Vout                       端点
具体实施方式
请参考图1，图1为本发明实施例的一无线充电系统1的示意图。如图1所示，无线充电系统1包含一充电装置10以及一接收装置12。充电装置10包含一第一电流源100、一控制器102以及一第二线圈104。接收装置12包含一第一线圈120以及一输出模块122，其中输出模块122还包含一整流模块1220、一稳流模块1222以及一转换模块1224。无线充电系统1藉由电磁效应，建立充电装置10及接收装置12间的一无线通讯连接，将承载有一待传数据DATA的一电源讯号SS从充电装置10传输至接收装置12。
简单来说，本发明无线充电系统1除了提供充电装置10(例如一充电器)及接收装置12(例如一移动装置)间的无线充电外，还建立充电器和移动装置间的无线通讯连接，例如充电器可发出一温度感测讯号至移动装置，于无线充电过程中随时监测移动装置的温度变化，相对地，移动装置亦可主动地回传一终止无线充电的讯号至充电器，用以停止充电器继续执行无线充电。本实施例的电源讯号SS通过电流的形式，包含一固定电流值I_C承载一微量电流变化值I_DATA，让充电装置10通过固定电流值对接收装置12进行无线充电，同时利用微量电流变化值I_DATA代表待传数据DATA来建立充电装置10和接收装置12间的数据传输，用以同时完成无线充电以及数据传输的目的。
请继续参考图1，详细来说，充电装置10的第一电流源100产生电源讯号SS，例如第一电流源100输出5安培的固定电流值，而控制器102可根据使用者或接收装置12的不同需求，适性地调整充电装置10的等效电阻值，以进一步在一预设范围内产生微量电流变化值I_DATA，例如以5安培为基础下正负微幅调整0.1安培(即电源讯号SS的输出范围从4.9安培到5.1安培)，至于电流的变化量大小或是调整的频率等可依据使用者需求对应设置其他软件/硬件/固件，在此仅为举例。第二线圈104将电源讯号SS通过电磁感应方式传送至接收装置12，并在第二线圈104及第一线圈120间建立交流磁场耦合，电磁感应技术为本领域的技术人员所熟知，在此不赘述。
此外，电源讯号SS经电磁感应被转换为交流电流的形式后，接收装置12藉由第一线圈120串接一电容CR来接收电源讯号SS，并由整流模块1220整流为直流电流的形式来传输至稳流模块1222。稳流模块1222根据使用者预先定义的预设范围来箝制承载数据的微量电流变化值I_DATA，用以满足充电装置10和接收装置12间的无线通讯传输条件，再输出电源讯号SS至转换模块1224。最后，转换模块1224将电源讯号SS所承载的微量电流变化值I_DATA转换为一数字讯号的形式，例如01101101，进一步取得待传数据DATA。稳流模块1222可将电源讯号SS进行讯号处理，事先分离固定电流值I_C以及微量电流变化值I_DATA，前者进行接收装置12的无线充电，后者传送至转换模块1224来转换为待传数据DATA(即多个数字讯号形式)。因此，本发明的无线充电系统1可将固定电流值I_C和待传数据DATA对应的微量电流变化值I_DATA，通过充电装置10和接收装置12间的无线传输进行传输，用以同时完成无线充电以及数据传输的目的。更进一步，以下将示范性的提供充电装置10和接收装置12的详细电路。
请参考图2，图2为本发明实施例的一充电装置20的示意图。相较于图1的充电装置10，图2的充电装置20的第一电流源100及第二线圈104维持不变，并进一步提供控制器102应用上的实现电路，然非用以限制本发明。如图2所示，第一电流源100连接二极管D1、D2以及电容CT来提供电源讯号SS的保护及稳定输出功用，并串联一负载模块22以及一比较模块24。负载模块22包含开关M1及M2(在此以金属氧化物半导体晶体管实现)、二极管D3、D4以及一负载切换单元220，而比较模块24包含一电阻R1、一比较单元240以及运算放大器OP1及OP2。负载模块22根据待传数据DATA及接收比较模块24的一回馈讯号(图中未示)，用来启/闭开关M1及M2及适性地调整负载模块22的等效电阻值，据以调整第一电流源100的输出电流值大小，即电源讯号SS(包含有固定电流值I_C以及微量电流变化值I_DATA)。至于充电装置20的其他元件和充电装置10相似，在此不赘述。
请同时参考图3及图4，其中图3为本发明实施例的一接收装置30的示意图，以提供接收装置30实际的电路实现方式，而图4为图3中一稳流器306的详细示意图。如图3所示，接收装置30同样包含第一线圈120串接一电容CR、一整流模块300、一稳流模块302一转换模块304。在此实施例中，整流模块300通过二极管D5、D6、D7及D8来实现；稳流模块302通过一双极性晶体管BJT、一电容C1、一电阻R2及稳流器306来实现；转换模块304通过一运算放大器OP3及一分压模块308来实现。由于接收装置30和接收装置12具有相似的元件特性及实现功效，在此不赘述。另外，如图4所示，稳流器306通过端点Vin及Vout串接于转换模块304内，且稳流器306包含一电容C2连接于一地端、一稳流逻辑控制器400、一上路开关M3、一下路开关M4、二极管D9及D10，以及一震荡模块402包含一电感L及一电容C3。稳流逻辑控制器400可根据充电装置10传送的一测试数据，用来测试充电装置20和接收装置30间的传输环境状态(即传送待传数据的传送速度)，以判断是否要导通上路开关M3(提供高速传输)或下路开关M4(提供低速传输)，并根据电感L两端反馈的端电压值，进一步判断上路开关M3及下路开关M4间的切换频率，据以降低端点Vout的输出电流来维持端点Vin的输入电流，用以箝制电源讯号SS于预设范围内。因此，本发明的无线充电系统1除了同时提供无线充电及数据传输外，更可在数据传输前判断数据传输环境条件，用以满足不同使用者的需求。
本发明实施例用于无线充电系统1的数据传送方法可归纳为一数据传送流程50，如图5所示。数据传送流程50包含以下步骤：
步骤500：充电装置10及接收装置12以交流磁场相互耦合，以由充电装置10无线传送电源讯号SS至接收装置12。
步骤502：充电装置10输出一传输数据指令，用以指示接收装置12启动接收待传数据DATA。
步骤504：充电装置10输出测试数据，以测试充电装置10与接收装置12间的传输环境状态。
步骤506：充电装置10根据待传数据DATA及传输环境状态，调整电源讯号SS所对应的电流值大致维持于预设范围内，以将待传数据DATA通过电源讯号SS传送至接收装置12。
步骤508：接收装置12以电磁感应方式接收电源讯号SS，并取得电源讯号SS中的待传数据DATA。
步骤510：结束。
数据传送流程50是关于充电装置10及接收装置12间的无线充电以及数据传输的运作方式。在步骤500中，充电装置10和接收装置12建立无线充电的机制，即充电装置10通过固定电流值I_C对接收装置12无线充电。在步骤502中，当使用者欲开始传输待传数据DATA，则充电装置10输出传输数据指令，用以指示接收装置12启动数据传输的机制。当数据传输的机制启动且固定电流值I_C已维持稳定一段时间后，进入步骤504，测试充电装置10与接收装置12间的传输速度(传输环境状态)，判断是否要进行高速传输，例如待传数据DATA对应的微调电流变化值I_DATA可转换为128位的数据，或是低速传输，例如待传数据对应的微调电流变化值I_DATA可转换为16位的数据。在步骤506中，充电装置10根据当前的传输速度以及待传数据DATA，利用控制器102来动态地调整待传数据DATA对应的微调电流变化值I_DATA，并在步骤508，由转换模块122将待传数据DATA对应的微调电流变化值I_DATA转换为数字讯号，以完成数据传输。
值得注意的，于本发明数据传送流程50中，充电装置10及接收装置12间除了建立无线充电的机制外，还建立充电装置10及接收装置12的双向数据传输。换句话说，通过无线充电系统1以及数据传送流程50，本领域的技术人员除了可得知充电装置10传送待传数据DATA至接收装置12外，还能反向建立接收装置12回传任一无线讯息至充电装置10的概念。另外，数据传送流程50亦不限制充电装置10及接收装置12间，何时进行启动数据传输的机制(步骤502)或是判断两者间传输速度(步骤504)，或是依据不同使用者作对应的增/减步骤的调整。至于任何根据无线充电，将待传数据DATA转换为一对应的电流值变化量来承载于固定电源讯号SS的概念，本领域的技术人员可进一步结合/修改不同的软件/硬件/固件来实现相同目的者，皆为本发明的范畴。
总而言之，本发明的无线充电系统可建立充电装置和接收装置间的无线通讯连接，除了通过充电装置发出的一固定电流值作为接收装置的无线充电外，并将一待传数据转换为一微量电流变化值，通过固定电流值承载待传数据来传输至接收装置。因此，接收装置可在无线充电过程中，同时建立和充电装置间的无线高速/低速传输，进一步提高数据传输的效率及产品的应用范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种可传送数据的无线充电系统，包含有：
一充电装置，用来无线传送一电源讯号，并根据一待传数据，调整该电源讯号所对应的一电流值；以及
一接收装置，包含有：
一第一线圈，用来通过电磁感应接收该电源讯号，并对应产生一交流电流讯号；以及
一输出模块，用来根据该交流电流讯号，取得该待传数据，
其中该充电装置包含有：
一第一电流源，用来提供一电流讯号，其包含一固定电流值承载一微量电流变化值；
一控制器，用来根据该待传数据，调整该电流讯号的该微量电流变化值；以及
一第二线圈，用来将该电流讯号转换为该电源讯号，并通过电磁感应方式传送至该接收装置。
2.如权利要求1所述的无线充电系统，其中该输出模块包含有：
一整流模块，电性连接于该第一线圈，用以对该交流电流讯号进行整流，以产生一直流电流讯号；以及
一转换模块，用来将该直流电流讯号转换为一数字讯号，以取得该待传数据。
3.如权利要求2所述的无线充电系统，其中该输出模块还包含有：
一稳流模块，用来稳定该直流电流讯号。
4.如权利要求3所述的无线充电系统，其中该稳流模块包含有：
一上路开关，包含有一输入端耦接于一电源供应源，一输出端，以及一控制端；
一下路开关，包含有一输入端耦接于该上路开关的该输出端，一输出端耦接于一地端，以及一控制端；
一震荡模块，包含一电感以及一电容；以及
一稳流逻辑控制器，用来根据该电感的两端端电压，输出一控制讯号至该上路开关的该控制端以及该下路开关的该控制端，以启/闭该上路开关及该下路开关。
5.如权利要求3所述的无线充电系统，其中该转换模块包含有：
一运算放大器，电性连接于该整流模块及该稳流模块，用来接收该直流电流讯号，以产生一放大电流；以及
一分压模块，电性连接于该运算放大器，用来将该放大电流的变化情形转换为多个位数据，以取得该待传数据。
6.一种用于一无线充电系统的数据传送方法，该无线充电系统包含一充电装置及一接收装置，该数据传送方法包含有：
该充电装置及该接收装置以交流磁场相互耦合，以由该充电装置无线传送一电源讯号至该接收装置，所述电源讯号对应于一电流讯号，所述电流讯号包含一固定电流值承载一微量电流变化值；
该充电装置根据一待传数据，调整该电流讯号所对应的该微量电流变化值，以将该待传数据通过该电源讯号传送至该接收装置；以及
该接收装置以电磁感应方式接收该电源讯号，并取得该电源讯号中的该待传数据。
7.如权利要求6所述的数据传送方法，其中该充电装置将该电源讯号的所对应的该电流值维持于一定值，并根据该待传数据，于一预设范围内调整该电流值。
8.如权利要求6所述的数据传送方法，其中该接收装置检测该电源讯号所对应的该电流值的变化情形，以取得该电源讯号中的该待传数据。
9.如权利要求6所述的数据传送方法，其还包含于该充电装置根据该待传数据，调整该电源讯号所对应的该电流值前，该充电装置输出一传输数据指令，用以指示该接收装置启动接收该待传数据。
10.如权利要求6所述的数据传送方法，其还包含于该充电装置根据该待传数据，调整该电源讯号所对应的该电流值前，该充电装置根据一测试数据，调整该电源讯号所对应的该电流值，以测试该充电装置与该接收装置间的一传输环境状态。
11.如权利要求10所述的数据传送方法，其中该充电装置根据该待传数据，调整该电源讯号所对应的该电流值的步骤，还包含该充电装置根据该待传数据及该传输环境状态，调整该电源讯号所对应的该电流值。
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