TWI483509B

TWI483509B - Method of timing synchronization data transmission in induction power supply

Info

Publication number: TWI483509B
Application number: TW101108610A
Authority: TW
Inventors: Ming Chiu Tsai; Chi Che Chan
Original assignee: Fu Da Tong Technology Co Ltd
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2015-05-01
Also published as: TW201228177A

Description

感應式電源供應器中計時同步型資料傳輸之方法

本發明係提供一種感應式電源供應器中計時同步型資料傳輸之方法，尤指同步傳輸電力及資料訊號，不致相互干擾且具有抗雜訊能力之電源供應器資料傳輸方法，在供電模組與受電模組配置微處理器內部計時器及編排程式的運作，預期安排開啟偵測觸發訊號的時間點，另外調節功率輸出使訊號容易辨識與計時器自動校正同步，非資料傳送的期間關閉偵測避免與電力負載雜訊干擾，達到穩定傳輸資料訊號之功效。

按，生活環境進入數位時代，各種數位式產品更充斥在生活週遭，例如數位相機、行動電話、音樂播放器(MP3、MP4)等各種可攜式電子裝置，且各種可攜式電子裝置、產品均朝向輕、薄、短、小的設計理念，但如要達到可隨時攜帶使用目的首先必須要解決的即是用電的問題，一般最普遍的方式就是在可攜式電子裝置內裝設充電電池，在電力耗盡時，能重新充電，但現今每個人都具有複數個可攜式電子裝置，每個可攜式電子裝置都各自有特定相容的充電器，且充電器於使用時，必須以連接介面(插頭)插接到電源插座，再將另一端的連接器插接到可攜式電子裝置，使其可攜式電子裝置進行充電，而反覆插拔連接介面長期使用下其端子容易損壞導致無法使用，感應式電源供應器係利用線圈感應電力傳送不需要透過端子連接，故能避免此困擾。

又一般電子裝置除了充電之外，也必須進行相關功能的設定或資料的編輯、傳送等，除了透過電子裝置直接進行設定、輸入之外，有些電子裝置(如：音樂播放器[MP3、MP4等]、數位相機、電子錶、攜帶型遊戲機、無線遊戲手把、控制器等)並無法直接進行設定，必須透過另外的電子產品(電腦、個人數位助理等)才能進行功能設定、資料的傳輸，而一般電子裝置在進行充電的同時，並無法同步進行資料的傳輸，必須分開進行；且目前市面上所推出的感應式電源供應器(或稱無線式充電器)係利用二個線圈，其中一個作為發射電力的供電端，另一個當作接收電力的受電端進行運作，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。

在目前所使用的電磁感應式電力系統中，最重要的技術問題就是必須要能識別放置於發射線圈上的物體，感應電力就與烹調用的電磁爐一樣，會發射強大的電磁波能量，若直接將此能量打在金屬上，則會發熱造成危險；為解決此問題，各廠商發展可識別目標之技術，經過幾年的發展確認，藉由受電端接收線圈反饋訊號，由供電端發射線圈接收訊號，為最好的解決方式，為完成在感應線圈上資料傳輸的功能為系統中最重要的核心技術；在傳送電力之感應線圈上要穩定傳送資料非常困難，主要載波是用大功率的電力傳輸，其會受到在電源使用中的各種干擾狀況，且這也是一種變頻式的控制系統，所以載波工作頻率也不會固定；此外，除了利用感應線圈供應電力，亦另外建立一個無線通訊頻道(如：紅外線、藍芽、無線射頻標籤[RFID]或WiFi等)，但在原有的感應式電力系統中，再加設無線通訊設備，將導致感應式電力系統的製造成本增加。

而在感應式電力線圈進行傳輸資料時，如何傳送資料與如何接收資料，亦是值得注意的問題，其係與無線射頻[RFID]的資料傳輸方式相同，由供電端的線圈上發送主載波到受電端的線圈上，再由受電端電路上控制負載變化來進行反饋，在現行的感應式電力設計中為單向傳輸，即電力能量(供電線圈所發射的LC振盪主載波)由供電端發送到受電端，而受電端反饋資料碼到供電端，但在受電端收到供電端的能量只有強弱之分，並沒有主動發射內含通訊的資料訊號，必須在受電端靠近供電端並接收電力後，才可以進行反饋，供電端在未提供電力能量的狀況下，並無法進行資料碼的傳輸，使用上仍存在許多限制與不便。

請參閱第二十八、二十九圖所示，其中受電端接收電力與資料反饋架構，其中可以看到有兩種設計架構，分別是電阻式與電容式兩種。電阻式調制反饋訊號的方式源自被動式RFID技術，利用接收線圈阻抗切換反饋訊號到發射線圈進行讀取，運用在感應式電力上由美國ACCESS BUSINESS GROUP(Fulton)所申請之美國專利公開號20110273138 WIRELESSCHARGING SYSTEM(台灣公開號201018042無線充電系統)內容中有提到係利用切換開關位於接收端整流器後方的負載電阻，即第二十九圖中的Rcm使線圈上的阻抗特性變化，反饋到供電線圈上，經由供電線圈上的偵測電路進行解析變化，再由供電端上的處理器內軟體進行解碼動作。

請參閱第三十、三十一圖所示，第三十圖中表示供電線圈上的訊號狀況，當Rcm上的開關導通時，拉低受電線圈上的阻抗反饋到供電線圈上使其振幅變大，在編碼的方式採用UART通訊方式中asynchronous serial format(異步串聯格式)進行編碼，即在固定的計時週期下該時間點是否有發生調制狀態變化進行判讀邏輯資料碼，但這個編碼方式可以發現將會有一段週期時間持續在調制負載導通狀態。

請參閱第三十二、三十三圖所示、係為qi規格書中的資料傳輸格式，可以看到是由一個2KHz的計時頻率進行資料調制與解碼的資料傳送頻率，經由推算在一個訊號反饋下最長會有一個週期的時間於調制負載導通狀態。UART通訊方式中調制負載導通狀態的長短並沒有影響到系統中的功能，但在感應式電力系統中調制負載導通狀態會影響到供電的狀態，原因是供電端的主載波本身是用來傳送電力所用，透過供電端與受電端線圈耦合效果能傳送強大的電流驅動力，而受電端的電阻負載需要承受驅動電流進行反饋，當功率加大後在Rcm上所承受的功率也會增加，且在調制期間原要通往受電端輸出的電流也會被Rcm所分流，所以在調制期間受電端的輸出能力會被損耗；另外訊號的調制時間週期需要遠低於傳送頻率週期才容易被識別，因為在感應式電源系統中主載波的工作頻率受於元件與電磁干擾法規限制下只能在較低的頻率下運作(約100~200KHz)，而資料是靠主載波上的調制狀態傳送，所以資料傳送頻率需要遠低於主載波頻率下才能順利運作，在前述條件的衝突下可以發現當感應電力系統設計的功率提高後，電阻負載的資料調制方式為不可行。

前段所提當功率加大後因為受電端上的訊號調制負載需要吸收較大的電流會產生功率損耗問題為不可行，所以有廠商提出另一個電容式訊號調制方法。由香港Conveient Power HK Ltd申請之美國專利公開號20110065398 UNIVERSAL DEMODULATION AND MODULATION FOR DATA COMMUNICATION IN WIRELESS POWER TRANSFER(用於無線電力中的資料調制與解調方法)(請同時參閱第三十四、三十五圖所示)內容所提的在受電端加上電容與開關，可以反饋訊號到供電端，在供電端上會有線圈上的電壓、電流與輸入的電源電流三個變化，透過同時分析這三個訊號量來判別資料訊號，這個方法的缺點為這三個變化量都相當的微弱，需要透過放大電路來進行解析，而需要多組的放大電路，這樣的作法會使電路成本增加。

請參閱第三十六、三十七、三十八、三十九、四十圖所示，都是在說明在調制訊號期間會使線圈上的振幅，即線圈輸出的功率增加，使解析電路可以判別變化量傳送到微處理器進行解碼，放大解析於下圖，當目前工作在A點，因為訊號調制狀態會使振幅提高到B點，若調制能量加大的話(前例中的Rcm使用較低電阻)會使振幅可能加大到C點或D點。在感應式電源中工作點會隨受電端負載狀況進行調整，在較大功率輸出時可能會操作在C點或D點，在此狀況下若發生訊號調制可能會使線圈的振幅移動到E點，這是一個過負載反應，此時系統將失去利用調制使訊號振幅加大傳送資料的能力導致系統失效。而目前因為此限制，設計產品只能將工作點設計在低位置，即A點或B點的位置，此為較低功率輸出的工作點，而嘗試要將功率加大後，其工作點需提高到C點或D點，造成系統不穩定。

為解決此狀況將設計的感應式電源供應器功率提升是各家廠商研究之重點。

故，發明人有鑑於上述之問題與缺失，乃蒐集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始研發出此種可供電子裝置同步進行供電、資料訊號傳輸，在受電模組接收供電模組所傳送的電能時，可以同步計時器於安排週期反饋資料訊號，而供電模組可以在傳送電能在預期的時間點接收反饋資料訊號、不致受到電力負載雜訊干擾運作之感應式電源供應器中計時同步型資料傳輸之方法的發明專利誕生者。

本發明之主要目的乃在於該電源供應器同步傳送資料之方法，利用供電模組配置供電微處理器與受電模組配置受電微處理器，利用所配置兩個微處理器內部計時器及編排程式之運作，在資料碼傳送期間內，供電端可預期來自受電端將發生觸發訊號的時間點，在該時間點供電模組在短時間內進行偵測訊號之動作避免訊號遺漏，當在高功率下時，在預期將發生的觸發資料時間點前，先預降低在供電線圈上輸出功率產生短暫的主載波振幅陷落，使受電模組觸發訊號在高功率狀態下容易被供電模組所解析，並在每次資料傳送時，再次相互校準計時器使其同步化、在預期非資料傳送的期間，供電模組將只傳送功率，並不開啟偵測接收資料，亦不會受到電力負載雜訊所干擾運作，使感應式電源供應器在各種電源應用中都可以穩定傳送資料碼。

本發明之次要目的乃在於該電源供應器之供電模組，係由供電微處理器電性連接供電驅動單元、訊號解析電路、線圈電壓檢測電路、顯示單元、供電單元及電源接地端，供電驅動單元再電性連接諧振電路、供電線圈，利用供電線圈感應受電模組之受電線圈進行電源、資料訊號之傳輸，且受電模組之受電微處理器電性連接電壓偵測電路、斷路保護電路、穩壓電路、調幅載波調製電路、直流降壓器及整流濾波電路、諧振電路；藉由供電模組配置供電微處理器與受電模組配置受電微處理器，利用所配置兩個微處理器內部計時器及編排程式之運作，達到預測發生觸發資料時間之功能，供電模組可以排除非資料訊號之電源波動雜訊。因本發明受電模組反饋訊號時間可以縮到最短形成短脈衝訊號，這樣的訊號與受電模組輸出負載變動相當類似，在過去因為沒有採用同步計時的方法無法分辨收到的脈波是應有的資料還是雜訊，所以過去技術的反饋訊號長度需要較長使其與雜訊產生分別，而越長的反饋訊號長度就會消耗較多的電力，所以本發明可以達到節約能源之次要目的。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵、功能與實施方法如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、十二、十三、十七、十八、十九、二十、二十一、二十二、二十三、二十四圖所示，係為本發明之供電步驟流程圖(一)、供電步驟流程圖(二)、供電模組之簡易電路圖、受電模組之簡易電路圖、供電模組偵測期間之訊號圖、供電模組偵測受電模組觸發訊號後延長送電之訊號圖、供電中資料框(主迴圈間距)之訊號圖、資料框內容之訊號圖、資料框起始位元長度之訊號圖、資料框邏輯0位元長度之訊號圖、資料框邏輯1位元長度之訊號圖、資料框傳送位元內容之訊號圖，由圖中所示可以清楚看出，本發明感應式電源供應器之供電模組1、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：

(100)供電模組1之供電單元16，由供電源161開始供應電源後，則供電微處理器11即進行程式初始化，設定觸發脈衝、起始、邏輯狀態、結束之計時長度及資料傳送迴圈計時長度等功能。

(101)供電微處理器11再利用變頻程式，設定偵測訊號輸出頻率，而於設定完成後，即停止輸出頻率到供電驅動單元12。

(102)則於供電微處理器11關閉輸出後，啟動待機計時器，且供電微處理器11即進入休眠、節電狀態，等待計時完成後，再喚醒工作。

(103)供電微處理器11待機計時完成，啟動並送出偵測訊號，用以啟動靠近供電線圈171上的受電模組2，再啟動供電微處理器11內部之電壓比較器。

(104)開始計算偵測時間，在期間內透過供電微處理器11內部電壓比較器，監測訊號解析電路13上，是否有發生觸發訊號，若否、即執行步驟(105)，若是、即執行步驟(107)。

(105)供電微處理器11於偵測期間，未發生觸發訊號，即判定為無受電模組2靠近供電模組1，供電模組1準備進入待機。

(106)再由供電微處理器11，偵測線圈電壓檢測電路14之訊號，檢查電壓是否於設定範圍內，若否、即執行步驟(101)重新設定偵測訊號輸出頻率，若是、即執行步驟(102)關閉輸出。

(107)供電微處理器11內建之計時器，發生觸發訊號，檢查訊號檢測旗標(Signal check)，是否有發生過第一次觸發訊號，若否、即執行步驟(108)，若是、即執行步驟(110)。

(108)第一次觸發訊號，判別為有受電模組2靠近供電線圈171，供電微處理器11延長偵測訊號發送時間，繼續透過供電線圈171傳送電力到受電模組2，使其繼續動作。

(109)供電微處理器11將訊號檢測旗標(Signal check)，標記為有發生過觸發訊號，再啟動觸發訊號計時器，準備偵測下一次的觸發，並執行步驟(104)。

(110)供電微處理器11之計時器發生觸發訊號，檢查起始位元旗標(Start Bit)，是否已經完成長度確認，若否、即執行步驟(111)，若是、即執行步驟(112)。

(111)供電微處理器檢查本次觸發時訊號發生時間，與第一次觸發的時間長度，是否符合起始位元長度範圍內，若是、即執行步驟(112)，若否、即執行步驟(113)。

(112)供電微處理器11之計時器，將起始位元旗標標記(Start Bit)為完成確認，將觸發訊號計時器清零後、重新啟動，準備偵測下一次的觸發、接續執行步驟(311)。

(113)供電微處理器11判斷起始位元訊號長度，不符合設定值，判別為非設定之受電模組2靠近，準備關閉輸出，並執行步驟(105)。

請參閱第一、二、三、四、十二、十三、二十、二十一、二十二、二十三、二十四、二十五、二十六、二十七圖所示，係為本發明之供電步驟流程圖(一)、供電步驟流程圖(二)、受電模組受電後之執行步驟流程圖(一)、受電模組受電後之執行步驟流程圖(二)、供電模組之簡易電路圖、受電模組之簡易電路圖、資料框內容之訊號圖、資料框起始位元長度之訊號圖、資料框邏輯0位元長度之訊號圖、資料框邏輯1位元長度之訊號圖、資料框傳送位元內容之訊號圖、供電線圈訊號之預降功率說明(一)、供電線圈訊號之預降功率說明(二)、抗雜訊處理之訊號圖，由圖中所示可以清楚看出，該受電模組2，在接收供電模組1所提供之電力後，即執行以下步驟：

(200)受電模組2收到供電模組1之啟動電力，受電微處理器21即開始啟動程式、設定觸發脈衝、起始、邏輯狀態、結束之計時長度、資料傳送迴圈計時長度。

(201)第一次利用受電微處理器21，將電阻221之端點類比電壓，轉換成數值，並傳送到受電模組2之受電微處理器21內部的資料傳送暫存器(Tx Data Buffer)。

(202)受電微處理器21開始計時資料傳送迴圈計時長度，設定為計時起點(例如：50mS)。

(203)受電微處理器21送出第一次觸發脈衝，並開始計時起始位元(Start Bit)之長度(例如：2.5mS)。

(204)受電微處理器21起始位元(Start Bit)之長度計時完畢，開始傳送資料傳送暫存器(Tx Data Buffer)內的資料，將其內部的位元數量設為傳送資料位元數(Data Bits)。

(205)將資料傳送暫存器(Tx Data Buffer)，利用受電微處理器21內部指令，旋轉位元、將最低位元傳出判斷邏輯狀態，並將傳送資料次數(Data Counter)增加一次。

(206)受電微處理器21判斷邏輯狀態，若為0、執行步驟(207)，若為1、執行步驟(208)。

(207)受電微處理器21先送出觸發脈衝，判斷邏輯狀態為0，則開始計時邏輯0長度，並執行步驟(209)(例如：2mS)。

(208)受電微處理器21先送出觸發脈衝，判斷邏輯狀態為1，則開始計時邏輯1長度，並執行步驟(209)(例如：3mS)。

(209)受電微處理器21計時結束，檢查傳送資料次數(Data Counter)是否已經等於傳送資料位元數(Data Bits)，若是、執行步驟(210)，若否、執行步驟(205)。

(210)受電微處理器21資料位元數(Data Bit)傳送完成，送出一次觸發脈衝，並開始計時結束位元(End Bit)之長度(例如：2.5mS)。

(211)受電微處理器21之結束位元(End Bit)計時完成，送出一次觸發脈衝作為本次資料傳送中，最後一個觸發識別訊號。

(212)將受電模組2之受電微處理器21上，電阻221端點類比電壓轉換成數值，並傳到受電微處理器21內部的資料傳送暫存器(Data Buffer)。

(213)受電微處理器21等待資料傳送迴圈計時完成，使其每次資料傳送中起始位元(Start Bit)前的第一次觸發脈衝，都能對齊所設的長度(例如：50mS)，再執行步驟(202)。

再者，前述本發明之感應式電源供應器係包括供電模組1、受電模組2，其中：該供電模組1係具有供電微處理器11，於供電微處理器11係內建有操作程式、控制程式、具有抗雜訊功能的訊號解析軟體等相關之軟體程式及可計時訊號脈衝間距長度之計時器與偵測脈衝訊號觸發之電壓比較器，且供電微處理器11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14、顯示單元15、供電單元16，而供電驅動單元12係設有MOSFET驅動器121，且MOSFET驅動器121係分別連接於供電微處理器11、高端MOSFET元件122、低端MOSFET元件123，以透過高端MOSFET元件122、低端MOSFET元件123分別連接至諧振電路17，再透過高端MOSFET元件122電性連接電源單元16；至於訊號解析電路13係利用複數呈串、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133電性連接至諧振電路17；而供電單元16係分別連接有供電源161、呈串聯之二偵測用分壓電阻162、163、直流降壓器164，且供電單元16電性連接於供電驅動單元12；並於諧振電路17連接有可傳送電能、接收資料訊號之供電線圈171。

該受電模組2係設有受電微處理器21，受電微處理器21設有操作程式、控制程式等相關軟體程式及可計時發送訊號脈衝間距長度之計時器，於受電微處理器21係分別連接於電壓偵測電路22、整流濾波電路23、調幅載波調製電路24、斷路保護電路25、穩壓電路26、直流降壓器27；且電壓偵測電路22係具有串聯式之複數電阻221電性連接於受電微處理器21，並利用串聯式電阻221再分別串聯偵測端點222、整流濾波電路23、斷路保護電路25、直流降壓器27；且整流濾波電路23為具有整流器231及電容232，分別並聯電壓偵測電路22、斷路保護電路25及直流降壓器27，再透過整流器231並聯諧振電路28及受電線圈281；且受電線圈281則串連調幅載波調製電路24，而調幅載波調製電路24係具有串聯之電阻241(亦可為電容)、N型MOFSET元件242；而斷路保護電路25係串聯電阻251、P型MOSFET元件252及N型MOSFET元件253，則利用N型MOSFET元件253，電性連接於受電微處理器21，另利用P型MOSFET元件252，電性連接於穩壓電路26之緩衝用電容261、直流降壓器262，則利用直流降壓器262電性連接受電輸出端263；而電壓偵測電路22、斷路保護電路25、穩壓電路26及直流降壓器27，分別電性連接於受電微處理器21，並利用電壓偵測電路22、斷路保護電路25及直流降壓器27，分別電性連接於整流濾波電路23，再以整流濾波電路23之整流器231，電性連接於諧振電路28，即由諧振電路28電性連接受電線圈281。

上述本發明之感應式電源供應器，係利用供電模組1之供電線圈171與受電模組2之受電線圈281，在傳送電力期間，也可以同步傳送資料，且不論傳輸電力之功率的大小，都不會影響資料訊號的穩定傳送；當供電模組1與受電模組2在提高功率電力之傳輸期間，可以預降低電力傳輸功率，使資料觸發訊號順利傳送後，再提升回原來的高功率電力傳輸；若在資料訊號不傳送的期間，供電模組1將關閉偵測觸發訊號之電壓比較器，即關閉接收資料觸發的功能，而使電源供應中因負載變化產生的雜訊干擾不會被供電微處理器11所處理辨識。

惟，上述功能需建立在供電模組1與受電模組2間，經過精確、仔細的設計，供電模組1必須預期受電模組2將要傳送資料訊號的時間，只有在要傳送資料觸發的期間，開啟供電處理器11內部偵測觸發訊號之電壓比較器，且在傳送資料的期間，將不作其他工作，只偵測來自受電模組2的觸發訊號，當傳輸電力的功率提高後C點(或D點，請同時參閱第十四圖所示)，在預期資料訊號觸發之前，先將工作電壓振幅由C點(或D點)降低到B點，使調制後的觸發訊號振幅將由B點上升到C點或D點之處，此訊號依然是加大振幅的變化，解決了當高功率可能操作在C、D點下調制後振幅變化到E點反而是降低變化造成系統誤判；並在每次資料訊號傳送間，供電模組1也會校準計時器與受電模組2的同步時間，以供每一次資料傳送都可以使供電模組1正確計時，在受電模組2傳送觸發的時間上，由供電線圈171正確接收資料訊號；至於在受電模組2的受電微處理器21，只需要傳送觸發脈衝，並不需要顧慮調制中資料訊號的長度，即可將調制資料訊號的時間縮到最短，且可以降低調制中能量的損耗，也可以使傳送資料訊號期間，受電線圈281因為電流變化產生的線圈振動降低。

請參閱第一、二、五、六、七、八、九、十、十一、十二、十三、十七、十八、十九、二十、二十一、二十二、二十三、二十四、二十五、二十六、二十七圖所示，係為本發明之供電步驟流程圖(一)、供電步驟流程圖(二)、同步供電及傳輸資料訊號之步驟流程圖(一)、同步供電及傳輸資料訊號之步驟流程圖(二)、同步供電及傳輸資料訊號之步驟流程圖(三)、同步供電及傳輸資料訊號之步驟流程圖(四)、同步供電及傳輸資料訊號之步驟流程圖(五)、傳送功率預降低檢查控制程式之初始化流程圖、傳送功率提回檢查控制程式之初始化流程圖、供電模組之簡易電路圖、受電模組之簡易電路圖、供電模組偵測期間之訊號圖、供電模組偵測受電模組觸發訊號後延長送電之訊號圖、供電中資料框(主迴圈間距)之訊號圖、資料框內容之訊號圖、資料框起始位元長度之訊號圖、資料框邏輯0位元長度之訊號圖、資料框邏輯1位元長度之訊號圖、資料框傳送位元內容之訊號圖、供電線圈訊號之預降功率說明(一)、供電線圈訊號之預降功率說明(二)、抗雜訊處理之訊號圖，由圖中所示可以清楚看出，本發明感應式電源供應器之感應式電源供應器，其電源與資料訊號同步傳輸之方法：

(300)供電模組1之供電源161供電後，則供電微處理器11之資料訊號接收程式初始化，設定主計時迴圈與各項資料長度範圍數值。

(301)供電微處理器11啟動資料傳送主計時迴圈，並開始於所安排時間點上啟動各項程式動作。

(302)供電微處理器11傳送主計時迴圈，計時歸零前3mS，執行啟動傳送功率之預降低檢查控制程式。

(303)供電微處理器11檢查觸發訊號，此為啟始訊號前端觸發範圍，於傳送主計時迴圈之計時歸零前2.5mS±0.5mS，若有觸發訊號、即執行步驟(304)，若無觸發訊號、即執行步驟(305)。

(304)供電微處理器11將訊號檢測旗標(Signal check)標記為有發生過觸發訊號，啟動觸發訊號計時器，計時器準備偵測下一次的觸發，執行步驟(305)。

(305)供電微處理器11傳送主計時迴圈，計時歸零前2mS執行啟動傳送功率提回檢查控制程式。

(306)供電微處理器11再傳送主計時迴圈，計時歸零前0.5mS執行啟動傳送功率預降低檢查控制程式。

(307)即由供電微處理器11檢查觸發訊號，此為起始訊號第二次觸發範圍於傳送主計時迴圈，計時歸零點±0.5mS，若長度不符預定範圍、即執行(208)，若二次觸發完成符合長度範圍、即執行步驟(311)。

(308)供電微處理器11無法正確收到二個觸發長度符合設定之長度範圍，則記錄一次傳送失敗，關閉偵測觸發訊號之電壓比較器後，執行功率提回檢查控制程式，並在主計時迴圈歸零點時重新設定計時。

(309)即透過供電微處理器11判斷傳送失敗次數是否大於所設定的上限值，若已達上限值，即執行步驟(310)，若未達上限值、即執行步驟(301)。

(310)供電微處理器11於多次於預期的時間，均未收到觸發，判別為資料傳送失敗，準備關閉供電線圈171上之輸出，而進入待機模式。

(311)供電微處理器11接收起始位元二道觸發，在長度範圍內，即判別為由受電模組2反饋正確起始位元訊號，並再次將主迴圈計時器歸零、重新啟動，此時供電微處理器11上與受電微處理器21內部資料傳送主迴圈計時器會同步化。

(312)供電微處理器11開始接收資料位元，接收資料位元計時器歸零後，重新啟動。

(313)供電微處理係11檢查接收結束訊號旗標，是否需進行檢查，若是、即執行(3131)，若否、即執行(314)。

(3131)供電微處理器11接收資料位元，偵測計時器到2.25mS執行啟動傳送功率，並預降低檢查控制程式。

(3132)供電微處理器11檢查觸發訊號，發生觸發判別為收到最終位元[End Bit]之資料訊號2.5mS±0.5mS之資料長度。

(3133)供電微處理器11接收資料位元偵測計時器到2.75mS執行功率，提回檢查控制程式。

(3134)供電微處理器11資料接收完成，將資料轉入供電微處理器11內部使用，並準備於下一個資料傳送迴圈重新接收資料，接續執行(301)。

(3135)供電微處理器11未在預期的時間內，發生觸發，判為傳送資料失敗，執行功率提回檢查控制程式，執行步驟(308)。

(314)供電微處理器11接收資料位元，偵測計時器到1.75mS，執行啟動傳送功率預降低檢查控制程式。

(315)供電微處理器11檢查觸發訊號，若發生觸發在2mS±0.5mS之內、判別為收到邏輯0之資料訊號2mS，資料長度、執行步驟(3151)，若未發生觸發、即執行步驟(316)。

(3151)供電微處理器11接收資料位元偵測計時器在發生觸發點將計時器歸零、重新啟動，並將接收到的資料訊號標記為邏輯(0。

(3152)供電微處理器11接收資料位元偵測計時器到0.25mS，執行功率提回檢查控制程式。

(3153)供電微處理器11將接收到的邏輯位元存入資料接收暫存器(Rx Data Buffer)，由最高位元柱低位元旋轉存入，並將傳送資料次數(Data Counter)加1。

(3154)供電微處理器11檢查傳送資料次數(Data Counter)，是否已經等於傳送資料位元數(Data Bits)，若相等、執行步驟(3155)，若不相等、執行步驟(3156)。

(3155)供電微處理器11未接收完整資料位元，準備下一次接收觸發，執行步驟(312)。

(3156)供電微處理器11已接收資料位元，標記需檢檢查結束訊號(End Bit)旗標，準備下一次接收觸發，執行步驟(302)。

(316)供電微處理器11接收資料位元，偵測計時器到2.25mS，執行功率提回檢查控制程式(3051)。

(317)供電微處理器11接收資料位元，偵測計時器到2.75mS，執行功率預降檢查控制程式(3021)。

(318)供電微處理器11檢查觸發訊號，若發生觸發在3mS±0.5mS之內、判別為收到邏輯1之資料訊號為3mS之資料長度，並執行步驟(3152)，若未發生觸發、即執行步驟(3135)。

(319)供電微處理器11接收資料位元偵測計時器，到在發生觸發點將計時器歸零、重新啟動，將接收到的資料標記為邏輯1。

(320)供電微處理器11接收資料位元，偵測計時器到0.25mS執行功率提回檢查控制程式，接續執行(3152)。

另，前述該步驟(302)之功率預降低之程式初始化之流程，其執行之步驟為：

(3021)供電微處理器11傳送功率預降低檢查控制程式初始化。

(3022)供電微處理器11檢查供電模組1上，供電線圈171電壓檢測電壓，是否已達設定需預降輸出功率的設定值，若未達到、即執行步驟(3023)，若已達到設定值範圍、即執行步驟(3025)。

(3023)未達到需要降預降功率的範圍，啟動供電微處器11內部的電壓比較器，準備偵測觸發訊號。

(3024)供電微處理器11傳送功率預降低檢查控制程式結束，返回主統程式。

(3025)供電微處理器11達到要預降功率的範圍，先記錄目前的工作頻率後，再提高輸出到供電驅動單元12的頻率使供電線圈171上的輸出功率降低。

(3026)啟動供電微處理器11內部的電壓比較器，準備偵測觸發訊號，並設定已預降過功率標記，並執行步驟(3024)。

且，前述該步驟(305)之功率提回檢查控制程式，其執行之步驟為：

(3051)供電微處理器11之功率提回檢查控制程式初始化。

(3052)供電微處理器11檢查是否有預降過功率標記，若無、即執行步驟(3053)，若有、即執行步驟(3055)。

(3053)供電微處理器11無預降功率標記，直接關閉供電微處理器11內部的電壓比較器，使其非接收資料的時間點內不觸發避免雜訊干擾資料傳送。

(3054)供電微處理器11功率提回檢查控制程式結束，返回主系統程式。

(3055)供電微處理器11提回先前記錄之工作頻率，使輸出到供電驅動單元12的頻率，供電線圈171上的輸出功率[電壓訊號振幅]回復到預降前的訊號狀態。

(3056)關閉供電微處理器11內部的電壓比較器，避免雜訊誤判，並清除預降過功率標記，再執行步驟(3054)。

請參閱第十二、十三、十四、十五、十六圖所示，係為本發明供電模組之簡易電路圖、受電模組之簡易電路圖、資料訊號調制點波形振幅變化曲線圖、受電模組之N型MOSFET元件之控制訊號圖、資料訊號傳送示意圖，由圖中所示可以清楚看出，當受電模組2在接收高功率電能時，調幅載波調制電路24之N型MOSFET元件242導通(N-CH MOSFET G腳高電位使D-S導通)，所以設計中讓高電位導通觸發的時間(t)越短、就可以降低損耗，在本發明的設計中，高電位導通觸發的時間(t)約為0.02mS[係為本發明較佳實施例之一，並未限制本發明之導通觸發時間，該導通觸發時間(t)的長短，可依實際設計需求而有變化、修改]，在每一個高電位導通時間(t)即是一次觸發訊號，時間的計算是觸發的前緣開始計算，而在受電模組2中，第一個觸發訊號(起始位元、Start Bit)與下一個資料框(起始位元、Start Bit)中的第一個觸發訊號校準為間距為50mS(係為本發明較佳實施例之一，並未限制本發明之校準間距時間，該校準間距時間的長短，可依實際設計需求而有變化、修改)，而後續的資料框會因為位元組(邏輯0、Bit-0或邏輯1、Bit-1)的內容不同，而有長度(時間)的不同，所以都採取第一個觸發訊號(起始位元、Start Bit)作為計算時間的起點。

而在本發明的較佳實施例之一，資料框架的起始與結束時間都是2.5mS，資料有分為邏輯0(2mS)與邏輯1(3mS)之不同，受電模組2之受電微處理器21必須在確認起始位元為2.5mS，才會開始接收資料訊號，且在接收完8次的觸發訊號(邏輯0與邏輯1)後，才會再接收一次2.5ms的結束位元訊號，期間的中間訊號(8次觸發)需要完整接收後，2.5mS的前、後位元標記都成功的傳送後，才會判定為正確資料，如此，可降低資料訊號傳送過程中，因雜訊干擾供電模組1解析訊號使資料誤判處理(以上應用之數據或說明，係為本發明較佳實施例之一，並未限制本發明之各項數據或說明，可依實際設計需求而有變化、修改)。

在供電模組1的供電微處理器11內，也需要具有計時器(可設為50mS的計時長度，亦可為其他的計時長度之設計)用來預測每一次的資料訊號傳送之時間，且這個計時器需要與受電模組2的受電微處理器21的計時器同步，如在起始位元觸發的同時進行同步，只有在起始位元正確判讀，才會同步校正供電模組1與受電模組2之計時器。

則在供電模組1之計時器、受電模組2之計時器，已達同步模式，因此供電模組1(請同時參閱第十六圖之編號8-1曲線)可以在受電模組2(請同時參閱第十六圖之編號8-2曲線)傳送資料之前，才開啟偵測訊號用之比較器，且當供電模組1之電能功率輸出較高時(請同時參閱第十六圖之編號8-3區塊)，可以預先降低功率，以便於受電模組2傳送觸發訊號，但降低功率的時間很短(約可為0.25mS~0.5mS)，而在受電模組2上產生的降低功率區段，則會被受電模組2之穩壓電路26的緩衝用電容261所緩衝，使受電模組2的資料訊號輸出不受影響。

是以，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此侷限本發明之專利範圍，本發明感應式電源供應器中計時同步型資料傳輸之方法，其係透過供電模組1之供電微處理器11供應電源至受電模組2之受電線圈281，而受電模組2所傳輸之資料訊號，透過受電線圈281反饋至供電模組1之供電線圈171，則由供電模組1之供電微處理器11內建計時器，與受電模組2的受電微處理器21內建計時器，產生同步計時、接收觸發訊號，而使供電模組1在傳送電源時，同時可以進行資料訊號之穩定傳輸，俾可達到降低資料訊號傳輸之損耗、並不影響供電模組1、受電模組2間電源供應之目的，並利用供電模組1的供電微處理器11在電力傳輸的高功率時，降低功率以方便資料傳輸，並於資料訊號傳輸後再提高回原功率，且可提升感應式供電源供應器的最大傳送功率之優點，則透過電能與資料訊號同步傳送之作用，亦達到同步進行充電與穩定傳輸資料訊號之實用功效，故舉凡可達成前述效果之流程、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，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

上述本發明之感應式電源供應器中計時同步型資料傳輸之方法，於實際實施製造作業時，為可具有下列各項優點，如：

(一)供電模組1的供電微處理器11、受電模組2之受電微處理器21，分別設置計時器，並達到同步計時之作用，以使供電微處理器11的計時器可以與受電微處理器21之計時器，進行同步計時而預期資料訊號的觸發時間，進行高功率的電能傳輸、亦可穩定傳送資料訊號。

(二)供電模組1之供電微處理器11，可以配合受電模組2之受電微處理器21的觸發時間，在傳送資料時，將高功率電能預先降低，並在資料傳送完成後，供電微處理器11再將降低的功率提高回原來功率，在短時間的功率降低、提高，並不會影響電能與資料的傳輸。

故，本發明為主要針對感應器中之計時器同步型資料傳輸方法的設計，為藉由供電模組之供電微處理器內建計時器，可在受電模組反饋資料訊號至供電模組時，即由供電微處理器內建計時器，與受電微處理器之計時器形成同步計時，而達到供電模組供電至受電模組的電源傳送中、同步穩定傳送資料訊號為主要保護重點，且穩定電源傳送的系統運作，而具有同步穩定傳送電源及傳輸資料訊號之功能，惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾、替換及等效原理變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明上述感應式電源供應器中計時同步型資料傳輸之方法於實際實施、應用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之研發，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦研發，倘若鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

1‧‧‧供電模組

11‧‧‧供電微處理器

12‧‧‧供電驅動單元

121‧‧‧MOSFET驅動器

122‧‧‧高端MOSFET元件

123‧‧‧低端MOSFET元件

13‧‧‧訊號解析電路

131‧‧‧電阻

132‧‧‧電容

133‧‧‧整流二極體

14‧‧‧線圈電壓檢測電路

141‧‧‧電阻

142‧‧‧電容

15‧‧‧顯示單元

16‧‧‧供電單元

161‧‧‧供電源

162‧‧‧偵測用分壓電阻

163‧‧‧偵測用分壓電阻

164‧‧‧直流降壓器

17‧‧‧諧振電路

171‧‧‧供電線圈

2‧‧‧受電模組

21‧‧‧受電微處理器

22‧‧‧電壓偵測電路

221‧‧‧電阻

222‧‧‧偵測端點

251‧‧‧電阻

252‧‧‧P型MOSFET元件

253‧‧‧N型MOSFET元件

26‧‧‧穩壓電路

23‧‧‧整流濾波電路

231‧‧‧整流器

232‧‧‧電容

24‧‧‧調幅載波調製電路

241‧‧‧電阻

242‧‧‧N型MOSFET元件

25‧‧‧斷路保護電路

261‧‧‧緩衝用電容

262‧‧‧直流降壓器

263‧‧‧受電輸出端

27‧‧‧直流降壓器

28‧‧‧諧振電路

281‧‧‧受電線圈

第一圖係為本發明之供電步驟流程圖(一)

第二圖係為本發明之供電步驟流程圖(二)。

第三圖係為本發明受電模組受電後之執行步驟流程圖(一)。

第四圖係為本發明受電模組受電後之執行步驟流程圖(二)。

第五圖係為本發明同步供電及傳輸資料訊號之步驟流程(一)。

第六圖係為本發明同步供電及傳輸資料訊號之步驟流程(二)。

第七圖係為本發明同步供電及傳輸資料訊號之步驟流程(三)。

第八圖係為本發明同步供電及傳輸資料訊號之步驟流程(四)。

第九圖係為本發明同步供電及傳輸資料訊號之步驟流程(五)。

第十圖係為本發明傳送功率預降低檢查控制程式之初始化之流程圖。

第十一圖係為本發明傳送功率提回檢查控制程式之初始化之流程圖。

第十二圖係為本發明供電模組之簡易電路圖。

第十三圖係為本發明受電模組之簡易電路圖。

第十四圖係為本發明資料訊號調制點波形振幅變化曲線圖。

第十五圖係為本發明受電模組之N型MOSFET元件之控制訊號圖。

第十六圖係為本發明之資料訊號傳送示意圖。

第十七圖係為本發明供電模組偵測期間之訊號圖。

第十八圖係為本發明供電模組偵測受電模組觸發訊號後延長送電之訊號圖。

第十九圖係為本發明供電中資料框(主迴圈間距)之訊號圖。

第二十圖係為本發明資料框內容之訊號圖。

第二十一圖係為本發明資料框起始位元長度之訊號圖。

第二十二圖係為本發明資料框邏輯0位元長度之訊號圖。

第二十三圖係為本發明資料框邏輯1位元長度之訊號圖。

第二十四圖係為本發明資料框傳送位元內容之訊號圖。

第二十五圖係為本發明供電線圈訊號之預降功率說明(一)。

第二十六圖係為本發明供電線圈訊號之預降功率說明(二)。

第二十七圖係為本發明抗雜訊處理之訊號圖。

第二十八圖係為習知qi規格書中受電端接收電力與反饋架構簡易電路圖(一)。

第二十九圖係為習知qi規格書中受電端接收電力與反饋架構電易電路圖(二)。

第三十圖係習知美國專利公開號第20110273138號之圖(一)。

第三十一圖係習知美國專利公開號第20110273138號之(二)。

第三十二圖係為習知qi規格書中資料傳送格式圖(一)。

第三十三圖係為習知qi規格書中資料傳送格式圖(二)。

第三十四圖係習知美國專利公開號20110065398用於無線電力中的資料調制與解調方法電路圖示意圖(一)。

第三十五圖係習知美國專利公開號20110065398用於無線電力中的資料調制與解調方法訊號圖示意圖(二)。

第三十六圖係為習知ti規格書說明電阻式訊號調制電路圖。

第三十七圖係為習知ti規格書說明電阻式訊號調制波形圖。

第三十八圖係為習知ti規格書說明電容式訊號調制電路圖。

第三十九圖係為習知ti規格書說明電容式訊號調制波形圖。

第四十圖係為習知資料訊號調制點波形振幅變化曲線圖。