TW201123676A - Data transmission method of high-power induction type power supply device. - Google Patents
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Description
201123676 六 發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係提供1高功率感應式電源供應器中資料傳輸 、、尤‘可同8缚送電源、資料訊號並降低電源效率損 耗之電源供應供賴組之供電線圈、受電模組之受 可感應傳輪電源及傳輸資料訊號’且可降低傳送時 、> H、提升無線傳輸充t、傳輸資料之效能。 【先前技術】 =生活環境進人數位時代,各種數位式產品更充斥在 生如,例如數位相機、行動電話、音樂播放器(MP3 、MP 4)等各種可攜式電子裝 、產品均朝㈣@ ^'各種可攜式電子襄置 短、小的設計理念,但如要達到可隨 _喊用目的首先必須要解決的即是用電的問題,現
方式就是在可攜式電子裝置内裝設充電電池,在= =,能重新充電,但現今每個人都具有複 子裝置,母個可攜式電子裳置都各自有特定相 每=買新的可攜式電子裝置,就需要額外蹲買二 之充電便會增加經濟上的貞擔,且又需仰 J 進行收納,更因複數電子裝置之充電器 , 特定充電科,騎赵耗費_顧_之岭/而要· 但充電器於使用時,必須以連接介面(插頭)插 源插座’再將另—端的連接器插接到可攜式電子裝置,使其 201123676 可攜式电子裝置進行充電,待充電完成後,才將充電器上之 電子裝置移除’朗充電^需要在有電源麵的地方才可進 灯電f生插接、充電,導致充電地點受到限制,如果處於室外 即無法進行充電。 又般電子裝置除了充電之外,也必須進行相關功能的 奴或資料的編輯、傳料,除了透過電子裝置直接進行設 定、輸入之外’有些電子I置(如:音樂播放H〔MP3、 MP4等〕、數位相機、電子錶、攜帶型遊戲機、無線遊戲 手把、控制H等)並無法直接進行設定,必織過另外的電 子產品(電腦、個人數位助理等)才驗行魏奴、資料 的傳輸’而-般電子裝置在進行充電關時,並無法同步進 仃貝料的傳輪’必須分開進行;且目前市面上所推出的感應 式電源供應器(或稱無線式充電係彻二個線圈,其中 …乍為^射電力的供電端,另—個當作接收電力的受電端 運作由於無線電力之能量具有危險性,會對金屬物體 加熱’原理如同電磁爐,也影響被充電物體容易因受熱造成 損壞或故障的現象。 么而如公開編號第2Q1Q18Q4 2號之「無線充電系 二毛月A開案’係於民國98年7月9日提出申請,申請 …。第9 8 1 2 3 1 6 8號’並公開於民國g 9年5月1曰 X月a開公報’係揭露一種無線式充電器的資料傳輸方法 ’為採用異步串聯格式(ASynchr〇nous 201123676 s e r m t λ ’係電腦通訊用UA P个 傳輸格式,姆_輪^鍋蝴 ^ 所設計細,财實際翻於無線充電時 …充缺失: ,下 列之
(1)调製訊號係利用II 用又電鸲加以電阻式負載,將 到發射端之供電綠願μ u反射 、、圈上,則在產生訊號的期間,受雷
端會失去感應受電能力,且當提高電力功率電力傳送 時哼產生電力供應品質變差,直接造成充電作業的 不穩定的現象。: (2 ) f專輸資料訊號時,資料訊號之解析係利用铜發射 端之供電線圈上電流變化而判定,若在受電端電力輸 出且負載有變化時,即造成發射端供電線圈之電^ 化,易導致資料碼的解析受到輸出負载影響,產生不 正確的資料訊號。 (3) 受電端之電力轉換電路與資料傳送電路為同—迴路, 當系統功率加大後資料碼傳送會變得不穩定。 (4) 在待機時為了债測受電端是否存在,需發射—段比完 整傳輸資料碼更長的偵測訊號,然傳輪偵測訊號的長 度愈長愈耗電,並在偵測訊號期間也會對玫置的金屬 加熱。 是以,如何解決習用電子裝置在充電、設定及資料傳輸 等作業時造成電源損耗嚴重之問題與缺失,且充電與資料傳 5 201123676 輸同步進行時,容易相互影響,以致資料訊號不清晰、不易 辨識之困擾,即為從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之 方向所在者。 【發明内容】 故,發明人有鑑於上述之問題與缺失,乃蒐集相關資料 =由多方評估及考量,独從事於此行鮮積之多年經驗 ,、七由不斷試作及修改,騎糾此種可供電子裝置同步進 二充電、#料訊號傳輸,可降低電源效率損耗、穩定資料訊 號傳輸清晰、易_且容錯能力強之高功率_式電源供應 器中資料雜之方法的發明料m生者。 〇本㈣之轉目的乃在於該錢供絲之供賴組、受 電模組’為透過供電線圈、受電線圈感應傳送電源及傳輸資 虎,並於受電模組之受電微處理11分別電性連接調幅載 =,、斷路保護電路及穩壓電路等,進行控制訊號且 微’定傳輸資料訊號’並由供電模組之供電 微=贈酬㈣賴,蝴物之電源傳送時 低則可將電源傳送的效率損耗降到最 也不會影《料碼=====载電流快速變化時, 斤並將又電挺組之電源鐘施 資料繼瓣蝴ΓΓ 本發明之次要目的 利用短時間進行购、目 電‘組之供電微處理器, 戒偏|],即可識別受電模組的資料媽是否 201123676 正確,為透過供賴組之供f微處釋、受電模組之受 處理抑刀別啟動時序安排模式,利用單位元資料解析的方 式予以啟動電源,在待_只有極短的舰傳送制 :===至最低,且搭配變頻式啟動模式與供電微處 進行運作。“)啟_序下,可㈣、統更穩定 本發明之再—目的乃在於鶴辨感應式電源供庫哭, ==Γ編解碼之傳輸格式,供資料訊號中二調 力最短’即受電模組失去受電能力的時間最短 衝繼=製狀態的間隔時間拉長,可供受電的緩 衝用電合件以轉後供受電輸出端輪出 邀她。 I實施方式】 構造Ϊ兹给圖=及功效’本發明所採用之技術手段及其 遍實施方魏顺加_鱗徵、功能 /、貝把万去如下,俾利完全瞭解。 明參聞第―、二、二、 之簡易電_ 4 — 係為本發明供電模組 圖、趣組之簡易電路圖、步驟流程圖㈠ 轉减^^―),由财所♦清楚看出,本發明之 物输供槪1、㈣組2,立中. 以供電模組1係具有供電微處理器11,於供電微處理 201123676 器1 1中D又有細作程式、控制程式、資料碼解析軟體等相關 軟體程式,且供電微處理1111係分別電性連接供電驅動單 元12、訊號解析電路13、線圈電壓檢測電路i 4、顯干 單元15、供電單元16,而供電驅動單幻2係設有M0 SFET驅動器121,且μ〇〇ετ驅動器ΐ2ι係分 別連接於供電微處理器1 1、高端MO S F E T元件i 2 2 、低端m〇SFET元件123,以透過高端m〇sfet 兀件122、彳_QSFET轉12_連接至譜振 電路17,再透過高端M0SFET7t件122電性連接電 源早兀1 6 ;至於訊賴析魏1 3係_彳迦串、並聯 之電阻131、電容132再串聯整流二極體133,以透 過整流二極體!3 3電性連接至譜振電路丄7、供電單元 K係分別連接有供電源161、呈串聯之二 阻62、163、直流降壓器164,且供電單元16; 挫雷ί於供電驅動單元12;並於諧振電路17連接有可傳 运電能、傳輸資料訊號之供電線圈】7丄。 ::電模組2係設有受電微處理器2i,受電微處理号 •關臟式,於受電微處 '、刀別德於電壓_電路2 2、整錢波電 6调^波_電路24、_保護電路25、難電路 之補㈣27 ;且_侧電路2 2係具有串聯式 複數電阻221電性連接於受電微處理器21,並利用串 201123676 “ 2 1再分別串聯侧端點2 2 2、整流濾、波電路 路2 保魏路2 5、直流降壓ϋ 2 7 ;且整流濾波電 測電路2=器2 3 1及電容2 3 2,分別並聯電壓偵 整流器2 3 钱路2 5及直娜器27,再透過 電路28、受電ΓΓΪ5"2 8及受電制281 ;且讀振 W、圈281則串連調幅載波調製電路2 4, 5係串聯電阻25 _2 4 3,而斷路保護電路2 M〇SFET辑 元件 2 5 2及_ 53電性連接於受電微2則利顧型M〇SFET元件2 丁元件叫,電性^器21,綱PMM〇SFE 1、直流降屢器2 6 ?、峨路2 6之緩衝用電容2 6 受電輪出端2 6 3.^利用直流麵2 6 2電性連接 5、穩壓㈣LIS偵測電路22、斷路保護電路2 微處理器2 1,教7,分別紐連接於受電 叫用偵⑼電路22、斷 5及直流關Μ 7’分轉_接於錢濾波 再以整流紐_23、辦载波娜電路 諧振電路W振電路28電性連接受電= 理器21,電 而文電叙組2之受電微處 調製電路2 4,路保護電2 性連接調幅载波 ,進行操作控制資科訊 號 201123676 並利用受電微處理器21電性連接穩壓路26,控制資料訊 號透過㈣讀,進行敎的#料訊麟輸,再經由供電模 ;供包微處理裔11内建的資料碼解析軟體,供感應式 電源供應ϋ於電源傳送巾,資舰號之資料碼亦能穩定傳輪 將電源傳送時的池降至最低,並在感應式電源供應器 的又私模、、·且2因放置不同預設電子產品(如:行動電話、個 亡數位助理〔PDA〕、筆記型電腦、數位相機、音樂播放 益〔MP3、MP4等〕或掌上型遊戲機等),造成受電模 組=的負載電流快速變化時,也不會影響供電微處理器11 貝料馬解析’且文電模組2之電源轉換電路與資料傳輸所 使用的電路,侧城分離,即可提升電祕應器之系統最 大傳送功率。 相用上述之供電模組丨、受電模組2對預設電子裝置 進行供電與資料訊號傳輸之方法,其步驟係: (1 〇 〇)當供賴組i之待機時間料結束,需每隔一段 呤間開始發送出一段谓測訊號,用以制受電模 組2是否有在感絲_,進行傳輸資料訊號、 資料碼。 (1 0 1 )由供電微處理器i以侧訊號結束後,將利用 線圈電顧測電路i 4,進行主工作頻率設定, 並傳輸至暫存區予以暫存。 (102)則供電模組1之供電微處理器11,透過連接之 201123676 線圈電壓檢測 內魅u i路1 4開啟供電微處理器1 1 電。 、 〕之檢測電容進行充 〇 3)再由供電微處理哭、, 驅動單元】9 傳运工作頻率到供電
透過峽的控爾U進行變頻啟 4即開始輸4系統所設定最高卫作頻率,而將 取回工作頻率輪出至供電微處理器U所連接之 Μ π供電驅動單元12,開始送出_訊號。 4 )透過供電微處卿i i _的朗程式傳送工作 頻率到控制供電驅動單元12,控制程式逐漸降 低工作頻率輸出至原設定之工作頻率。
(10 5)利用供電微處理器11内建的控制程式分析目前 工作頻率是轉於暫麵_主 值,若不等於、即進行步驟(10J羊 、即進行步驟(1〇 6 )。 (10W鮮輸㈣原設定的k作頻率時,供電微處理 器11結束變頻輪出改為輸出主工作頻率,並間 始檢查訊號解析電路13上的資料訊號。 (1〇 7)檢查訊號’在供電線圈i 71上經由訊號解析電 路13,解析訊號判讀是否有來自受電模組2之 回饋資料訊號,若有、即進行步驟(1〇 8), 若無、即進行步驟(1〇 9 )。 123676 (1 〇 8)透過供電微處理器1 1内建之資料赌析軟體、 利用資料碼檢查程式,檢查資料訊號之資料瑪是 否可辨識’若可辨識則將由供電微處理器1 J對 電驅動單元12持續輸出工作頻率,即對供電線 ^171進行持續供電模式,且將電源供電至受 喊組2的文電線圈2 8 1 ’若無法辨識、即進 行步驟(1〇 9 )。 (1 〇 9 )供電訊號解析電路1 3解析無侧資料,再由線 圈電壓^’職路1 4tfi號經由供電微處理器1 1 ㈣之類比數位轉換〔AD C〕啟動轉換,將供 (11。、電線圈171上的電壓訊號轉換數值資料。 偵測峨結束’關閉供電微處理器1 1工作頻率 輪出,即停止供電驅動單元12傳送電力。 )利用線圈電壓_電路1 4經由供電微處理器丄 1内部之類比數位轉換〔ADC〕資料,透過供籲 電微處理器11内建程式,用以設定工作頻率用 以調整價測訊號之輪出功率。 (112)供電模組i再次人 下次啟動。«#’並_計日_ 出1轉糊中,每隔—段時間即送 2測_’且較佳之_喊長度係可為2.5ms (即 點五秒);絲電微處理器1!透過制電壓檢測 12 201123676 ★ 14進仃變頻啟賴式(如第十®所示),係於供電模
、之供電驅動單元! 2啟動後,㈣統的最高頻率開始送 、”由供電微處理|g 1 1逐漸控制頻率下降,當頻率下降 至原來透過線圈電壓檢測電路1 4_ 所設定之主工作 頻率’即控條電微處理H ! i停止麵,此作法在於避免 供,單元12驅動供電線圈171啟動時,產生瞬間過 再趨於平緩的不穩定現象(如第十-、十二圖所示) ,防止因瞬_大電流造麟件的損壞,也减造成電磁干 擾(EMI ’ E 1 e c t r 〇ma n e t 土 c 且供電模組1之供電微處理器11,電性連接線圈賴 檢測電路14進行類比數位轉換(A D c)之開啟,係供電 微處如1 1的内部,有一個(AD c )檢測電容需要充電
,而(ADC)檢測電容需要充電—段時間,才可以確保線 圈電歷檢測電路i 4所個之_數值較為正確,也由於設 計中之進行_訊號__當騎,所以在供電模組m 動時,供電微處理111 1 _部轉先·數位轉換( ADC)通道’以供(ADC)檢測電容先行充電,但不轉 換數值,待供電模组!檢測受電模組2訊號的流程最後,再 透過線圈電壓檢測電路14連結供额處職丄丄的内部類 比數位轉換(AD C)啟動,進行資料訊號的數值轉換。 另,前述受電模組2在步锦(10 7H,進行檢查訊 13 201123676 號回饋時,在受電線圈2 81上經由調幅載波調製電路2 4 ,將受電模組2之回饋資料訊號傳輸’其傳輸之步驟(第五 、六圖所示)係: (1 0 7 0 0 )受電模組2之受電微處理器21,調幅載波 調製電路2 4準備開始傳輸資料。 (1 0 7 0 1 )再利用受電微處理器21定義資料訊號長度 ,其中資料訊號之長度係分別為:邏輯〔1 〕的調製長度、邏輯〔1〕的非調製長度、 鲁 邏輯〔0〕的調製長度、邏輯〔0〕的非調 製長度。 (1 0 7 0 2)受電微處理器21感應到供電模組1的電力 後,準備進入調製狀態,進入後開始計時開 始訊號之資料。 (1 0 7 0 3 )受電微處理器21啟動計時器,計算已定義 的資料訊號長度,計算完後轉態調製訊號。 鲁 (1 0 7 0 4)受電微處理器21將要傳輸的資料訊號轉出 ,並由最高位元判斷要送出的邏輯訊號係為 〔0〕或〔1〕,若為〔0〕、即進行步驟 (1 0 7 5 ),若為〔1〕、即進行步驟( 1076) ° (1 0 7 0 5 )若送出的邏輯訊號係〔0〕,則判斷受電微 處理器21目前的調製狀態,若為調製中、 14 201123676 即進行步驟( 1 0 7 0 5 1 ),若為無調製 、即進行步驟(1 0 7 0 5 2 )。 (107051)計時邏輯〔〇〕的調製長度,且受電微處 理器21控制斷路保護電路2 5斷電,並 進行步驟(i 〇 7 〇 7)。 (1〇7〇52)計時邏輯⑻的非調製長度,而受電微 處理斋21控制開關斷路保護電路2 5導 通,並進行步驟(1 0 7 0 7 )。 (1 0 7 0 6 )若送出的賴峨係〔丨〕,則觸受電微 處理器21目前的調製狀態,若為調製中、 即進行步驟(1 0 7 0 6 1 ),若為無調製 、即進行步驟(1〇 7 〇 6 2 )。 (1〇7Q61)計時邏輯⑴的調製長度’且受電微處 理器21控制開關斷路保護電路2 5斷電 ,並進行步驟(1〇 7 〇 7 )。 (10 7 0 6 2)計時邏輯〔!〕的非調製長度,而受電微 處理器21控制開關斷路保護電路2 5導 通,並進行步驟(1〇 7 〇 7 )。 (10 7 G 7)檢查受電微處理器21將要傳送的資料訊號 ’是否已傳輸完成’若是、即進行步驟(工 0 7 0 8 ),若否、即進行步驟(1〇 7 〇 15 201123676 (1 0 7 0 8 )受電微處理器21未完成傳輸資料訊號,則 準備傳輸下一個位元資料訊號,則進行步驟 (1704) ° (1 0 7 0 9 )受電微處理器21完成傳輸資料訊號,即進 入結束延遲計時^透過受電線圈2 81將貧 料訊號傳輸至供電模組1之供電線圈171 〇 (1 0 7 1 0)受電模組2之受電微處理器21控制斷電保 護電路25導通。 (1 0 7 1 1 )受電模組2之受電微處理器21,結束傳輸 資料訊號。 而供電模組1在接收受電模組2所傳輸之資料訊號,即 透過步驟(10 8)進行資料訊號解析,其步驟(第七、八 圖所示)係: (1 0 8 0 0 )供電微處理器11内建之資料解析軟體,利 用資料碼檢查程式,開始檢查資料訊號。 (1 0 8 0 1 )供電微處理器11檢查資料訊號先前有無開 始訊號,若無開始訊號、即進行步驟(10 8 0 2 ),若有開始訊號、即進行步驟(1 0 8 0 5) ° (1 0 8 0 2)供電微處理器1 1檢查目前資料訊號是否為 開始長度,若是、即進行步驟(1 0 8 0 3 16 201123676 ),若否、即進行步驟(1 0 8 0 4)。 (1 0 8 0 3 )供電微處理器11檢查資料訊號是開始長度 ,並進行步驟(1 8 0 5 )。 (1 0 8 0 4)供電微處理器1 1檢查資料訊號,係為無法 辨識的訊號,則準備關閉輸出。 (1 0 8 0 5 )供電微處理器11準備接收下一個位元資料 訊號,並等待資料訊號調製之轉態觸發。 Φ ( 1 0 8 0 6 )供電微處理器1 1之透過訊號解析電路13 偵測到之轉態觸發,則停止計時器並判斷目 前資料訊號的狀態,若為調製中、即進行步 驟(1 0 8 0 7),若為非調製中、即進行 步驟(1 0 8 0 8 )。 (1 0 8 0 7)供電微處理器1 1調製中的資料訊號,檢查 先前轉態訊號之間計時長度是否符合為〔1 • 〕或〔0〕的調製中長度範圍,若符合、即 進行步驟(1 0 8 0 9 ),若不符合、即進 行步驟(1 0 8 0 4)。 (1 0 8 0 8 )供電微處理器11調製中的資料訊號,檢查 先前轉態訊號之間計時長度是否符合為〔1 〕或〔0〕的非調製中長度範圍,若符合、 即進行步驟(1 0 8 0 9 ),若不符合、即 進行步驟(1 0 8 0 4)。
S 17 201123676 (1〇 8 ο 9)供電微處理器1 1偵測的資料訊號,於長度 範圍内即填入對應的邏輯代碼到接收記憶體 中。 (10 810)供電微處理器丄i檢查是否以接收完成指定 的位元數,若已接收完成、即進行步驟(1 0 81 1),右未接收完成、即進行步驟( 10805)。 (10 811)供電微處理器丄丄將接收之資料訊號,確認 資料碼格式是否正確,若格式正確、即進行 步驟(10 812),若格式不正確、即進 行步驟(1〇 8 〇 4)。 (1 〇 8 1 2 )供電微處理!相資料碼係正確格式, 並進入供電模式,透過供電驅動單元12驅 動供電單元16進行供電作業,利用供電線 圈171供電感應至受電模組2之受電線圈 28 1° _測,Γ紐組ί之供電微處理1111,在發送極短的訊 正^如識別受電模組2傳輪之資料訊號的資料碼是否 十二圖所示),則透過供電微處理器 微處理器2 2分別啟動 又电 方弋,即签她读 _、讀’ 早位元資料解析的 "錄元正顧才會輯縣’·反之有非正 _號餘物_,___的方式觸發 18 201123676 供電驅動單元工2的高端
0 0 1 1 2 1、低蠕j\4〇S =1122,驅動諧振電路17、供電線圈171振堡能 =向外發射、啟動電源,而供電模組W待機的 2 摘傳送_職,可讓待機時的電源消耗降至 取低,且觀、_峨細核路i 4 比數位轉換(ADC)啟動時序安排,頻式啟動及類 應器之系統歡運作。㈣蝻,即可供感應式電源供 2,感應式電源供翻透過非對稱式料訊號的資料 :’解碼的格式傳輪設計’軸微處理器i丄進〜 料訊號處於調製狀態的時間最短, 仃貝 觸_最短,且將每—個調製狀態_隔2 、、且2之祕電路2 6之緩衝用電容261,得 載受電輸出端2 6 3輸送電源,且可增加輪出之功 ,兼顧資料訊號的資料碼穩定傳輸,且降低電轉= 能損耗。 包 另,受電模組2在接_訊號後,即進行以下 九圖所示)係: 娜I弟 ㉔模組2之受電_81接灿貞測訊號。 (2 〇1)党電模組2之受電微處理器2丄輪出第—組 碼,但不導通斷路保護電路2 5。 、广 (2 0 2 )輸出資料碼若於非調製狀態,則導通斷路 路2 5。 电 201123676 (2〇3)受電微處理器22偵測是否到了開啟穩壓電路2 6輸出功能的時間,枝、即進行步驟(2〇4 ),若否、即進行步驟(2 〇 2)。 (2 0 4)開啟穩壓電路2 6輸出電源的功能。 (2 〇 5)傳輸資料碼若於非調製狀態,則導通斷路保護電 路25直到受電模組2失去感應電源的電能為止 0 則透過供電模W、受電模組2間,利㈣對稱式資料 編解碼格式,讓資料訊號中處於調製狀態 、 電源的時間最短,以供快速恢復供電或雜 ’、、、6 2付以充電,並供負載之受電輸出端 進:供電輸出,财提高輸㈣率,並兼顧轉 、降低電轉麵鱗_。 請參閱第十四、十五、+_^ 發明資料傳輸袼式/ 八所示,係為本 傳輸格式圖㈡資;胁資料傳輸格式圖㈡、資料 二=2圖中所示可以清楚看出,本發明電源供應器之 ’係藉由受電線圏281將貝料訊號調製時 =圏m’且透過訊號解析電路13傳輸至辦微處理 過供電微處理器u解析出波形,在感應電源傳 20 201123676 达巾為無胃料職減,當欲傳輸資料喊時,受電微處理 器2 1即進行㈣調製絲’用以傳輸資料訊號之資料 編碼。 朋電源傳送、資料訊號傳輸的電路配置不同,在相反 的狀I中(如第十五圖所不),供電微處理器Η調製中的 波形訊號雜也會產姐無訊料低,但此觀號反相型離 與本發明之職顺錢’本㈣之電雜應⑽用於辨識 # 調製訊號的長度,與準位高低無關(如第十七圖所示),因 此下列敘述本發明係採用正向狀態進行調製訊號長度的辨識 '' 說明,實際運用也可以採反相方式運作。 則本發明之資料減巾的資料鳴,在較佳實施例中(如 第十六圖所示)’可定義為8位元為一組的資料編碼方式, 實際使用時則可視使用狀態及使用者需求,將傳輸資料的位 兀數予以增加或縮減’在第—做號為開始訊號,經過8位 _ 70 Μ料編碼傳輸後’最後—恤元訊號即為結束訊號,因本 發明所採用之序號格式擁有相當大的容錯能力 ,所以不需同 位兀心查機制亦可以使用,進行各種位元型式的資料碼之編 碼。 且本發明之非對稱長度資料碼(如第十八圖所示),可 在受電模組2之受電微處理器2 i進行調製f料訊號時,於 一奴凋製>料訊號之間,插入一個較長的非調製狀態的充電 時間,可降低在訊號傳送間輸出電源不穩定或中斷,則非對 g. 21 20Π23676 稱資料碼傳輸可絲其開始長度為4 Q " s,在調製中 元為邏輯⑴長度為12 0以,位元為邏輯⑻長声 為3 S ;而在非調製中:位元為邏輯⑴長度為 〇〇mS,位元為邏輯⑷長度為800W這樣的配 置下位元⑵與位元⑷財物膽狀態的充電時門 長度拉長,讓受電模組2的緩絲電容2 6 2可以充滿電曰 用以輪送獻的賴,且受電餘2失去電源供應的時間, 最長為調製帽輯Π〕之長度12“s;而在供電模組 1之供電微處理n 11進行訊號崎時,在訊號解析電路工 3中每次的資觀賴製檢錢轉麵鮮位的時間 在無調製狀態的位元(1、3、5、7),放入太短的時間 長度定義將無法被解析,且在感應式電源供應財需要的是 穩定的電祕應,並非高速㈣傳輸能力,所以在非調製= 間的定義資料傳輸長度拉長,即在這—段她焉傳輪的時間 裡电源可以-樣被穩定傳送,也由於非調製時間拉長 訊號準位回歸穩態’供電微處理器11進行資料訊號調製時 間,可以在靖_分定_ 3 〇 e s,謂 而達同時傳輪資料職與供應電狀目的。 皮解析’ 請參閱第二十一、二十二、二十三圖所示,係 之受電模組電力輪出實例圖㈠、於二月 圖(小受電模組電力輪出實例圖 實施例中’利用斷路保護電路25輔助受電模組2傳= 22 201123676 料碼’可以適應不同的受電模組2之受電輪出端2 6 3進行 電源輸送,不論是無功率輸出或高功率輪出,都可以維持傳 輸訊?虎的穩定性。 在供電過程中(如第二十-_示),在這個實例中調 幅載波調製電路2 4控制訊號於高電位表示調製訊號中,斷 路保善電路2 5控制職於高電位表示絲為導通狀態。 當受電微處_ 2 1開始傳輸聽後,f料訊號的開始 # 訊號進入調製狀態,且輸出的第一個開始位元為非調製狀態 ’而此時斷路保護電路2 5之電源電路都保持為導通的狀態 則後續輪出的龍位元職若為調製朗,關電路就為 斷路,並當受電微處理器21轉態傳輸非調製位元時,斷路 保護電路2 5就為導通,直到資料訊號的最後—個位元訊號 ’於資料訊號傳輸結束後,會延遲-小段時間再將斷路保護 電路25導通,即可將最後—個位元完整的傳輸,不會因電 源傳送的功率提高後資料訊號的傳輸即失敗。 在第二十-圖中所示,係為本發明之受電模組電力輪出 實例圖㈠,為受電輸出端263輸出無負載之訊號,可 見於緩衝用電容2 61上的電壓穩定,在第二十二圖中所示 ,係為本發明之受電模組電力輸出實例圖(二),係受電輸 出端2 6 3輸出為輕負載之訊號,可見於緩衝用電容2 6工 上的電壓於訊號調製間因為失去受電能力而電壓略為下降, 取後-個育料位原傳送後’㈣—小段時間再將開關電路斷
23 S 201123676 路保護電路2 5 ^:、s u 導通的設計,可 3最後―個資料焉清晰被辨璣。吏回饋到訊析電路1 在第二十三圖中所示 實例圖(三)受電輪出端2^發明之受電模组電力輪出 於緩衝用電容2 6 i上的電重負載之訊號,可見 ,透過本發明的大 、文電能力之間大幅下降 胃式不論電輪屮 穩定傳送訊號。 6 3輸出的狀況都可以 請參閱第十三、十九、 明之資料傳輪實施_ —十四騎示’係為本發 資料傳輸_,圖)㈠、資_實_㈡、 而在供電模組·.二模組電力輸出實例圖(-) 的敕1、^ "™人魏貞料傳輸時’由於受電模組2 的整流濾波電路23之雷空9q〇 電谷2 3 2、穩壓電路26之緩衝用 二 均處於未充滿電的狀態’則第一組資料訊號之 貝;斗碼’不會將雙電餘2的受電微處翻2 1所連接之斷 路保4電路2 5導通,以提供足夠的回饋能量使第—組資料 碼順利傳輸,也目杨始位元能在錢啟動後,很短得時間 内輸出完整的資料碼讓供電模組1的供電微處理器1i辨識 ,所以可將發送偵測訊號時間縮短到最短,當供電微處理器 11有偵測到來自受電模組2反饋之開始訊號時,才會持續 發射能量供下一個位元資料傳輸,若過程中有資料碼無法被 辨識,供電微處理器11就會立即結束資料碼解析程式,並 關閉輪出,以將供電模組1之待機消耗功率降至最低,非目 24 ZU1IZJU/Ό 標物不送電的安全性提升到最高。 如第十三圖所示 ),另當受電模組2啟_,^=軸實施例圖(― 路2 4輪出第—組資料碼之後,=二2之調幅載波調製電 5 ’使顧電路2 6之緩衝用通斷路保護電路2 參閱第十九、二十_示,為㈣開始充電(請同時 在高功率的受„ 0後的實例圖)。
4 电拉"且2系統中,籍徐 者功率輪出提高後,容量配置提_笔容Μ 2會隨 出有足夠的緩衝能力,由於緩衝電二讓後端的電源輸 ’緩衝用電容2 6 2的充電時嶋的綱提高後 ,需等待—段時間讓緩衝用電容26\充^㈣始充電後 容262充電完成後,再開啟:導並待缓衝用電 電模組2咖輪“I 3料魏,讓受
月之又電松組電力輸出實例圖(四) 巧料 1開始送電後,先導通斷路保護電路252供電線圈17 2開始充電,經過5 0〇叫=衝用電容2 6 供電。 彳极綠電路2 6開始 疋以’以上所述僅為本發明之較佳實 利範圍,本發明高功率感應 姆輪之方法,其係透過供電模組2之供電微處賴U貝 偵測觉電·2所傳輪之#料·b,透過 微處理21,綱性軸嫩_電路24、斷=
S 25 201123676 護電路2 5、穩壓電路2 6,以控姆料訊號透過時序安排 ’送出穩定的資料訊號,再經由供電模組^供電微處理器 11内建資料碼解析軟體’讓供電模組i在傳送電源時,資 料訊號的資料碼亦能敎傳輸,俾可達到將電源傳送功率損 耗降至最低、受電模組2負綱電流快速變化時也無會影響 供電微處理& 1 1的資料贿析之傳輸之目的,並利用受電 核組2的電轉換電路、麵峨傳輸電路獨立且分離,具 有將感應式供電祕魅的最A傳送功率提升之優點,則^ 供電模組1、受電模組2間,利用非對稱式資料訊號編解碼 的傳輸格式,亦_同步進行充额穩定傳輸資料訊號之實 用功效,故舉凡可達述效果之流程、實施方法等,及相 關之設備、裝置,皆應受本發明所涵蓋,此種簡易修飾及等 效結構變化,均應_包含於本翻之專鄕_,合予陳 上述本發明之感應式電源供應器中資料傳輸之方法,於 實際實施製造健時,為可具有下琳顯點,如.、 (一)供電餘1之供電微處聽11,係喊有資料碼解 析軟體,可針對受電模組2之資料訊號的資料碼進行 解析,而不辟供賴組1之麵'供應,iUf電源傳 送的損耗降至最低。 、
受電模組2之受電微處理器2 1,係分別連 幅載波調製電路2 4、斷路保護電路2 5、穩壓電路 26 201123676 2 6,以控制訊號資料透過時序安排,輸出穩定的資 料訊號,以使供電模組1之供電微處理器1 1在短時 門内識別資料訊號之資料碼是否正確,利用單位元 資料解析方式啟動電源,在供電模組丄待機時只有極 短的時間傳送偵測訊號,則可將供電模組丄之待機 源消耗降至最低。
三)供電模組丄之供電微處理器^,透過線圈電壓檢測 電路14與啟動類比數位轉換(ADC),以搭配變
頻式啟動時序安排,可以讓感應式電源供應 運作。 J (四)供電模組]_之供電微處理器^,透過非對稱式資料 編解石馬的傳輸格式,讓資料訊號中處於調製狀態的時 _為最短,駿賴組2失錢祕應的時間也是 取短,並利用每一個調製時間的間隔拉長,讓受带模 =衝用電容262得以充電,以供受電輸出端 6 3輪出電源的功率增加, 降低電源供應絲之功效。耗^枓碼傳輪及 故,本伽私騎觸功钱叙錢触 組的設計,域由供賴組之微處理 又電拉 ,可在短眸門扁、日丨< $ 建貝枓碼解析軟體 :::之受電微處理器傳輪之資料訊號 的貝#碼疋否正確’胁受賴組的受 連接調幅載波調製電路、斷路保護電 ^刀別電性 叉电崎%屋電路,控制資 27 S: 201123676 料訊號的傳輪’並透辦序安排觀資料峨轉輸,而達 J八包模、、且供包至叉電模組的電源傳送中、資料訊號亦能穩 疋傳輸為主要倾魅’且將電源傳送的電_耗降至最低 而>、有同步穩定傳送電源及傳輸資料訊號之功能,惟,以 上所述僅林發明讀佳實施例而已,非目此即侷限本發明 之專利耗H ’故舉凡制本發明說财及圖式内容所為之簡 易修飾、替換及等效原理變化,均應同理包含於本發明之專 利範圍内,合予陳明。 综上所述,本發明上述高功率感應式電源供應器中資料 傳輸之方祕實際實施、應㈣,為確實能相其功效及目 的,故本發明誠為-實用性優異之研發,為符合發明專利之 申請要件,爱依法提出申請,盼料早日賜准本案,以保 障發明人之辛苦研發,絲釣局審委有任何稽疑請不吝 來函指示’發明人定當竭力配合,實感德便。 28 201123676 【圖式簡單說明】 第- ®係為本發明供電模組之簡易電路圖。 第二目係為本發明受電模組之簡易電路圖。 第三_係為本發明之供電模組運作流程圖㈠。 第四目係為本發明之供電模組運作流程圖(二)。 第五圖係為本發明受電模組傳輸資料訊號之流程圖(一) 0 _第’、W係為本發明受電模組傳輸資料訊號之流程圖(二) 0 i第七圖係為本發明供電微處理器之資料碼解析流程圖(一 )° 第八圖係為本發明供電微處理器之資料碼解析流程圖(二 )。 第九圖係為本發明受電模組電力輸出控制流程圖。 籲第十®係為本發明變頻啟動運作實例圖(一)。 第十一圖係為本發明變頻啟動運作實例圖(二)。 第十二圖係為本發明變頻啟動運作實例圖(三)。 第十二圖係為本發明資料傳輸實施例圖(一)。 第十四圖係為本發明資料傳輸格式圖(一)。 第十五圖係為本發明資料傳輸格式圖(二)。 第十六圖係為本發明資料傳輸格式圖(三)。 第十七圖係為本發明資料傳輸格式圖(四)。 29 201123676 第十八圖係為本發明資料傳輸格式圖(五)。 第十九圖係為本發明資料傳輸實施例圖(二)。 第二十圖係為本發明資料傳輸實施例圖(三)。 第二十一圖係為本發明受電模組電力輸出實例圖(一)。 第二十二圖係為本發明受電模組電力輸出實例圖(二)。 第二十三圖係為本發明受電模組電力輸出實例圖(三)。 第二十四圖係為本發明受電模組電力輸出實例圖(四)。 【主要元件符號說 1、供電模組 1 1、供電微處理器 12、 供電驅動早元 12 1、M〇S F E T驅動器 1 2 2、高端MOSFET元件 12 3、低端MOSFET元件 13、 訊號解析電路 131、電阻 13 2、電容 13 3、整流二極體 14、 線圈電壓檢測電路 明】 1 41、電阻 1 4 2、電容 15、 顯示單元 16、 供電單元 1 61、供電源 籲 162、偵測用分壓電阻. 16 3、偵測用分壓電阻 16 4、直流降壓器 17、 諧振電路 171、供電線圈 2、受電模組 30 2 5、斷路保護電路 2 5 1、電阻 2 5 2、P型M〇F S ET元件 2 5 3、N型M〇F S ET元件 2 6、穩壓電路 2 61、緩衝用電容 2 6 2、直流降壓器 2 6 3、受電輸出端 2 7、直流降壓器 2 8、諧振電路 2 81、受電線圈 201123676 21、受電微處理器 2 2、電壓偵測電路 2 2 1、電阻 2 2 2、偵測端點 2 3、整流濾波電路 2 31、整流器 2 3 2、電容 φ 24、調幅載波調製電路 2 41、電感 2 4 2、整流二極體 2 4 3、M〇F S ET元件 31
Claims (1)
- 201123676 七、申清專利範圍: 1 一種高功率感駐電源供應財詩傳輸之方法,其步釋係 (a) 待機時間計時結束,開始發送烟訊號; (b) 將主工作頻率傳送至暫存區; (c )供電模組之供電微處理器所連接線圈檢測電路, 開啟類比數位轉換〔A D C〕模式; ㈠)開始輸出系統所奴最高工作頻率,而將最高工作頻 率輸出至供電微處理器所連接之供電驅動單元; (e)降低工作頻率; ’ 等於、即進行步驟( (Π目紅作辭是否等於暫存區_主卫作頻率,若不 ,若等於、即進行步驟( (g)結束變頻輸出,開始偵測訊號; (h )檢查訊號,解析電路峨是否有資料訊號,若有、即 進行步驟⑴,若無、即進行步驟(j ); (1 )資料職查程式,檢輕料碼是否可觸,若可辨識 '即進打正常供電模式、且供電至受電模組,若無法 辨識、即進行步驟(〗); (J )無_資料’線圈電驗測電路之類比數位轉換〔A D C〕啟動,轉換成資料; (k )偵測賴結束’ _連接供電單元之輸出; 32 201123676 )利用線圈電壓檢測電路轉換之類比數位轉換〔ADc 〕資料,用以設定X作辭用關整制訊號之輪出 功率; (m)進入待機模式,並開始計時直到下次啟動。 如申請專利翻第1項所述之高功率感應式電源供應器中資 料傳輸之方法’其巾對應該步驟(h)之回饋訊號,受電端 產生傳輸資料訊號,其步驟即為:(h00)準備開始傳輸資料; (h 〇 1 )定義簡長度之開始訊號#料長度,即包括:邏 輯〔1〕的調製長度、邏輯〔1〕的非調製長= 、祕〔Q〕_製長度、邏輯〔0〕的非調製 (h 0 2 )進7^周製狀態’並開始計時該開始訊號之資料 (h 〇 3)計時結束’調製轉態;(h 〇 4)將要傳輪的資料轉出最高位元判斷要送的邏輯是 〔〇〕或〔1〕,若為〔0〕、即進行步驟(h 〇5):若為⑴、即進行步驟(h06); (h 〇 5)判斷邏輯〔〇〕目前的調製狀態,若調製中、即 進妙驟(h Q5 D ’若無調製、即進行步驟 且開關電路呈斷 (h 〇 51)計牯邏輯〔〇〕的調製長度, 絡,並進行步驟(h 〇 7 ); 33 £ 201123676 (h 0 5 2 )計時邏輯〔◦〕的非調製長度,且開關電路導 通,並進行步驟(h 〇 7); (h 0 6)判斷邏輯〔1〕目前的調製狀態,若調製中、即 進行步驟(h 0 61),若無調製、即進行步驟 (h〇6 2), (h 〇 61)計時邏輯〔1〕的調製長度,且開關電路呈斷 路,並進行步驟(h 〇 7); (h 〇 6 2)計時邏輯〔1〕的非調製長度,且開關電路導 鲁 通,並進行步驟(h 0 7); (h 0 7)檢查要傳輸的資料是否已傳輸完成,若否、即進 行步驟(h 0 8,若是、即進行步驟(h 〇 9) 9 (h 0 8)未傳輸完成,準備傳輸下一位元,並進行步驟( h 0 6 ); (h 0 9)傳輸完成,進入結束延遲計時; 籲 (h1〇 )導通斷路保護電路; (h11)結束傳輸資料。 3、如申請專利範圍第1項所述之高功率感應式電源供應器中資 料傳輸之方法,其中該步驟(i )之資料碼檢查程式,係檢 查資料碼是否可辨識,其步驟即為: (i 0 0 )資料碼檢查程式啟動; (i 01)檢查先前是否有開始訊號,若無、即進行步驟( 34 201123676 (ι〇2),若有、即進行步驟(l05); 2 )檢查目前訊號是否為開始長度,妓、即進行步 T(l03),若否、即進行步驟㈠04); 1 )是_長度’標記有縣訊號後進行步驟(i 〇 5); ^〇4)資料訊號無法辨識,準備關閉輪^ :1 〇 5 )準備接收下—個位元,鱗待轉態觸發; 、1 〇 6)轉態觸發,停止計時器,判斷目前之訊號狀態為 调製中或非崎中,若為調製巾、即進行步驟( 1 0 7),若為非調製_、即進行步驟(i 〇8 ); 1〇 7)调製中的訊號’檢查是否符合邏輯〔1〕或〔〇 〕的調製中長度範圍’若符合、即進行步驟(i 〇 9) ’若不符合、即進行步驟(i 〇 4); i 0 8)非調製中的讯號,檢查是否符合邏輯〔1〕或〔 0〕的非調製中長度範圍,若符合、即進行步驟 (i 〇 9 ),若不符合、即進行步驟(i 〇 4) i 0 9 )㈣訊躲長度細内,填人_邏輯代碼之至 接收記憶體中; i10)檢查是否已接收完成指定的位元數,若已接收完 成、即進行步驟(i 1 1),若未接收完成、即 35 201123676 (il!)_瑪,執行確認袼式是否㈣,若 確^即進行步驟(112),若格式錯 仃步驟(i 0 4); 4、二IS广式,進入供電模式,執行正常供電作單。枓傳輸之妓,封綱(G )之中貧 ,•供電微處理器電性連接之供電驅動 線圈檢测電路、微處理器電性連接之 電微處理器電性連接之供電單元及電 /、 動單元電性連設有諧振電路,且透過諧振電 測電路及訊號解析,分職性連接可、^讀檢 之供電線目。 们料如電源訊號料第1項所述之高功率感應式電源供應器中資 =輸之找’其巾卿⑴询·,係包括受電 处理1^、受電微處理器電性連接之電壓_電路、受電微 處理器電性連接之斷路保護電路、受電微處理器電性連接之 穩壓電路、受電微處理器電性連接之調幅載波調製電路、受 電微處理ϋ電性連接之直流降,且透過斷路保護電略^ 直流降壓ϋ、電壓_電路分別紐連接整流濾波電路,而 整流渡波電路再與做調製電路相電性連賴振電兔 36 201123676 、受電線圈。 供電模組、受電模 6、-種高功械應式電驗應器,係包括. 組,其中·· 該供電模減有供電微處戦 連接驅動供電模組運作之供電驅動2讀處理器分別電性 料訊號之職崎電路、细彳供魏^獻解析線圈資 測電路、顯示供電模组運作狀態之顯示單%叙線圈電墨檢 之供電早兀及電源接地端,並透過供麵 振電路,則_振電路、軸壓檢_路及訊號解^ 線圈; 路,再分別電性連接可對外;〇甩 . _轉源、傳輪資料訊號之供電 該受電模崎係配合供魏峨. ,受電線圈,而受電模組係設有受電微處理== 2益分別電性連接·懷電源的電壓之電壓偵測電路、作 業中開關控制之斷路保護電路、穩定供電源的電壓之穩壓電 路、進仃讀訊號編碼之魏載波罐電路、歡供電源電 壓之直流随ϋ,以透過斷路傾、直流降壓器、· 貞、Ί·!電路〃職性連接對電力訊麵波、整流之整流滤波電 路’而整fct波電路再與調幅載波調製電路分卿性連接譜 振電路、受電線圈。 7、如申請專利範圍第6項所述之高功率感應式電源供應器,其 中該供電模組之供電驅動單元係包括則s F E T驅動器、 S 37 201123676 =s:ET驅動器的工作頻率用以變換之高端_ F E T、::M〇 S F E 丁之開闕狀態,且透過高端MO S 圈。·Μ〇S F E 了分別電性連接諧振電路、供電線 中項所述之高功率感應式電源供應器,其 I該供電模組之供群·設有連接 、 串聯式之偵測用分壓電阻。供應源—9補範圍第6項所述之高功率感應式電源供應器,其 /心、電她之顯示單元,係液晶顯示幕、發光二極體(L ED)顯示幕或冷光片顯示幕。 1 〇、如中請專利細第6項所述之高功率感應式電源供應器, 其中該受輯組之__魏,係包括呈㈣電性連接 、1_分壓電I 接 1 1、如中料利範圍第6項所述之高功率感應式電源供應器,’、中該又電模組之整流濾波電路係包括整流器、電容。 1 2、如申請__ 6項職之高功钱應式絲供應器, 其中該受電模組之調幅載波調製電路,係包括呈串聯之電 感、二極體、M〇$ f E T元件。 13如申3月專利圍第6項所述之高功率感應式電源供應器, 中該又電模組之斷路保護電路,係包括電阻及卩型%〇 S F E 丁元件、n型]vi〇S K E T元件。 14如申5青專利範圍第6項所述之高功率感應式電源供應器, 38 201123676 其中該受電模組之穩壓電路,係包括電容、直流降壓器, 並由直流降壓器電性連接受電輸出端。£ 39
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