TWI577108B - 感應式電源供應器及其金屬異物檢測方法 - Google Patents

Description

感應式電源供應器及其金屬異物檢測方法

本發明係指一種用於感應式電源供應器之方法，尤指一種可偵測感應式電源供應器之電力發送範圍內是否存在金屬異物之方法。

感應式電源供應器包含供電端與受電端，供電端係透過驅動電路推動供電線圈產生諧振，進而發出射頻電磁波，再透過受電端的線圈接收電磁波能量後進行電性轉換，以產生直流電源提供予受電端裝置。一般來說，線圈兩面皆可發送與接收電磁波，因此線圈之非感應面往往會加裝磁性材料，使電磁能量集中在感應側，磁性材料貼近於線圈會加大線圈電感量，進而提升電磁感應能力。另外，電磁能量若施加在金屬體上，會對其產生加熱效果，其原理與電磁爐相同。因此，磁性材料之另一效用在於阻隔電磁能量，以避免其干擾線圈後端裝置的運作，同時避免電磁能量對周遭金屬產生加熱作用而發生危險。

在感應式電源供應器中，供電端與受電端分別透過線圈感應進行電力與控制訊號的傳送，安全性為必要的考量。然而，在實際應用時，使用者可能有意或無意地在兩個感應線圈之間插入金屬異物。供電過程中若出現金屬異物時，線圈產生的電磁能量會對其造成巨大的加熱作用，而發生燃燒或爆炸等意外。因此，業界非常重視此安全議題，且相關商品必須具備偵測金屬異物是否存在的能力，當金屬異物存在時，需要關閉電源輸出以進行保護。

習知技術係透過供電端輸出功率與受電端接收功率之量測，進行功率損耗的計算，並透過計算出的功率損耗與預定臨界值進行判斷，若功率損耗超過臨界值時，則判別為存在金屬異物。然而，上述判別金屬異物的方法往往無法達到有效的保護功能，例如，當硬幣、鑰匙或迴紋針等體積較小的金屬異物存在供電端之電力發送範圍內時，上述方法可能無法有效判別出來。若將判別的臨界值設定得較嚴謹時，微小的雜訊干擾即可能被誤判為金屬異物，造成不必要的斷電。有鑑於此，習知技術實有改進之必要。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種可偵測感應式電源供應器之電力發送範圍內是否存在金屬異物之方法及其感應式電源供應器，以實現更有效的金屬異物偵測，進而提升感應式電源供應器之保護效果。

本發明揭露一種用於一感應式電源供應器之方法，用來檢測該感應式電源供應器之一電力發送範圍內是否存在金屬異物。該方法包含有中斷該感應式電源供應器之至少一驅動訊號，以停止對該感應式電源供應器之一供電線圈進行驅動；於該供電線圈停止驅動中的一第一期間內，取得一第一衰減斜率，並於該供電線圈停止驅動中的一第二期間內，取得一第二衰減斜率；以及根據該第一衰減斜率及該第二衰減斜率來判斷該感應式電源供應器之該電力發送範圍內是否存在金屬異物。

本發明另揭露一種感應式電源供應器，其包含有一供電模組，該供電模組包含有一供電線圈、一諧振電容、至少一供電驅動單元及一處理器。該諧振電容耦接於該供電線圈，可用來搭配該供電線圈進行諧振。該至少一供電驅動單元耦接於該供電線圈及該諧振電容，可用來發送至少一驅動訊號至該供電線圈，以驅動該供電線圈產生能量，並中斷該至少一驅動訊號以停止對該供電線圈進行驅動。該處理器可用來接收該供電線圈上的一線圈訊號，並執行以下步驟：於該供電線圈停止驅動中的一第一期間內，取得一第一衰減斜率，並於該供電線圈停止驅動中的一第二期間內，取得一第二衰減斜率；以及根據該第一衰減斜率及該第二衰減斜率來判斷該感應式電源供應器之該電力發送範圍內是否存在金屬異物。

本發明另揭露一種用於一感應式電源供應器之方法，用來檢測該感應式電源供應器之一電力發送範圍內是否存在金屬異物。該方法包含有中斷該感應式電源供應器之至少一驅動訊號，以停止對該感應式電源供應器之一供電線圈進行驅動；設定一參考電壓準位；在該供電線圈停止驅動時，偵測該供電線圈之一線圈訊號，以取得該線圈訊號連續二次上升至超過該參考電壓準位之時間點；根據該線圈訊號連續二次上升至超過該參考電壓準位之時間點，取得該線圈訊號在該供電線圈停止驅動時之一振盪週期長度；以及根據該振盪週期長度，取得該供電線圈停止驅動時該線圈訊號之一衰減斜率。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一感應式電源供應器100之示意圖。如第1圖所示，感應式電源供應器100包含有一供電模組1及一受電模組2。供電模組1包含有一供電線圈116及一諧振電容115。其中，供電線圈116可用來發送電磁能量至受電模組2以進行供電，諧振電容115耦接於供電線圈116，可用來搭配供電線圈116進行諧振。此外，在供電模組1中，可選擇性地採用磁性材料所構成之一磁導體117，用來提升供電線圈116之電磁感應能力，同時避免電磁能量影響線圈非感應面方向之物體。

為控制供電線圈116及諧振電容115的運作，供電模組1另包含有一處理器111、一時脈產生器112、供電驅動單元113及114、一分壓電路130及比較器模組M1～M4。供電驅動單元113及114耦接於供電線圈116及諧振電容115，可分別發送驅動訊號D1及D2至供電線圈116，其可接收處理器111的控制，用以驅動供電線圈116產生並發送能量。供電驅動單元113及114兩者同時運作時，可進行全橋驅動。在部分實施例中，亦可僅開啟供電驅動單元113及114其中一者，抑或僅配置一個供電驅動單元113或114，以進行半橋驅動。時脈產生器112耦接於供電驅動單元113及114，可用來控制供電驅動單元113及114發送驅動訊號D1及D2或中斷驅動訊號D1及D2。時脈產生器112可以是一脈衝寬度調變產生器（Pulse Width Modulation generator，PWM generator）或其它類型的時脈產生器，用來輸出一時脈訊號至供電驅動單元113及114。處理器111可接收供電線圈116上的線圈訊號C1（即供電線圈116及諧振電容115之間的電壓訊號）之相關資訊，並根據線圈訊號C1來判斷感應式電源供應器100之電力發送範圍內是否存在一金屬異物3。分壓電路130包含有分壓電阻131及132，其可對供電線圈116上的線圈訊號C1進行衰減之後，將其輸出至處理器111及比較器模組M1～M4。在部分實施例中，若處理器111及比較器模組M1～M4等電路具有足夠的耐壓，亦可不採用分壓電路130，直接由處理器111接收供電線圈116上的線圈訊號C1。此外，比較器模組M1～M4分別由一比較器及一數位類比轉換器（Digital to Analog Converter，DAC）所構成，可用來追蹤線圈訊號C1之峰值。至於其他可能的組成元件或模組，如供電單元、顯示單元等，可視系統需求而增加或減少，故在不影響本實施例之說明下，略而未示。

請繼續參考第1圖。受電模組2包含一受電線圈216，其可用來接收供電線圈116之供電。在受電模組2中，亦可選擇性地採用磁性材料所構成之一磁導體217，以提升受電線圈216之電磁感應能力，同時避免電磁能量影響線圈非感應面方向之物體。受電線圈216並將接收到的電力傳送至後端的負載單元21。在受電模組2中，其他可能的組成元件或模組，如穩壓電路、諧振電容、整流電路、訊號反饋電路、受電端處理器等，可視系統需求而增加或減少，故在不影響本實施例之說明下，略而未示。

不同於習知技術中，供電端與受電端需同時進行功率量測，以藉由功率損耗來判斷金屬異物，本發明只需要在供電端進行線圈訊號的判讀，即可判斷供電線圈之電力發送範圍內是否存在金屬異物。請參考第2圖，第2圖為本發明實施例之一金屬異物判斷流程20之示意圖。如第2圖所示，金屬異物判斷流程20可用於一感應式電源供應器之供電端（如第1圖之感應式電源供應器100之供電模組1），其包含以下步驟：

步驟200：   開始。

步驟202：   中斷感應式電源供應器100之驅動訊號D1及D2，以停止對供電線圈116進行驅動。

步驟204：   設定一參考電壓準位V_ref。

步驟206：   在供電線圈116停止驅動時，偵測供電線圈116之線圈訊號C1，以取得線圈訊號C1連續二次上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點。

步驟208：   根據線圈訊號C1連續二次上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點，取得線圈訊號C1在供電線圈116停止驅動時之一振盪週期長度。

步驟210：   根據振盪週期長度，於供電線圈116停止驅動中的一第一期間內，取得一第一衰減斜率，並於供電線圈116停止驅動中的一第二期間內，取得一第二衰減斜率。

步驟212：   根據第一衰減斜率及第二衰減斜率來判斷感應式電源供應器100之電力發送範圍內是否存在金屬異物3。

步驟214：   結束。

根據金屬異物判斷流程20，在感應式電源供應器100之供電模組1中，驅動訊號D1及D2在驅動過程中會中斷一段時間，此時，供電驅動單元113及114會停止對供電線圈116進行驅動（步驟202）。一般來說，當供電線圈116正常驅動時，供電驅動單元113及114所輸出的驅動訊號D1及D2是互為反相的方波，在此情況下，供電線圈116上的線圈訊號C1會呈現穩定的上下振盪，其振盪頻率等於驅動訊號D1及D2之頻率，如第3圖之時間區間A所示。上述振盪頻率可由處理器111或時脈產生器112來控制。當供電線圈116停止驅動時，因供電線圈116與諧振電容115之間仍存在能量，線圈訊號C1會繼續振盪並逐漸衰減。第3圖之時間區間B繪示了線圈訊號C1進行衰減振盪的情形，當驅動訊號D1及D2中斷時，原先以方波形式輸出的驅動訊號D1及D2同時停留在低電位並停止驅動供電線圈116，此時，線圈訊號C1開始衰減並持續振盪，其振盪頻率可由供電線圈116與諧振電容115搭配所產生的電感值L及電容值C來決定，即

接著，可設定一參考電壓準位V_ref（步驟204），舉例來說，參考電壓準位V_ref可由系統預先設定或由處理器111進行設定。當供電線圈116停止驅動時，處理器111可偵測供電線圈116之線圈訊號C1，以取得線圈訊號C1連續二次上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點（步驟206）。一般來說，參考電壓準位V_ref可設定為等於或接近於零電位。進一步地，處理器111即可根據線圈訊號C1連續二次上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點，取得線圈訊號C1在供電線圈116停止驅動時之一振盪週期長度（步驟208）。亦即，當參考電壓準位V_ref接近於線圈訊號C1之中間電壓時（即接近於零電位），線圈訊號C1連續二次上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點的距離會等於線圈訊號C1之振盪週期長度。根據振盪週期長度，處理器111可在供電線圈116停止驅動中的一第一期間內，取得一第一衰減斜率，並於供電線圈116停止驅動中的一第二期間內，取得一第二衰減斜率（步驟210），其中，第二期間位於第一期間之後。處理器111即可根據第一衰減斜率及第二衰減斜率來判斷感應式電源供應器100之電力發送範圍內是否存在金屬異物3（步驟212）。接著，在第3圖之時間區間C中，可透過移相方式或變頻方式重新啟動驅動訊號D1及D2，以避免線圈訊號C1的振幅瞬間大幅上升而造成電路元件燒毀。

值得注意的是，若感應式電源供應器100之電力發送範圍內不存在金屬異物時，線圈訊號C1在驅動訊號D1及D2中斷驅動的情況下會自然衰減並持續振盪，其訊號衰減斜率會維持固定。另一方面，若感應式電源供應器100之電力發送範圍內存在金屬異物時，線圈訊號C1在驅動訊號D1及D2中斷驅動的情況下也會持續衰減，但衰減行為與前者不同。詳細來說，當金屬異物存在時，線圈訊號C1會先以較大的斜率衰減，且衰減斜率會逐漸縮小。

若欲取得線圈訊號C1之衰減斜率，需先取得線圈訊號C1之波峰位置及其峰值，以判斷峰值的衰減。在供電線圈116正常驅動的期間（如第3圖之時間區間A），線圈訊號C1之週期和頻率可由驅動訊號D1及D2進行控制，亦即，線圈訊號C1之週期可和驅動訊號D1及D2同步。在此情形下，處理器111可在每一線圈驅動週期內取得線圈訊號C1之波峰位置，其詳細運作方式記載於中華民國專利申請案105111620。然而，在供電線圈116停止驅動的期間（如第3圖之時間區間B），線圈訊號C1自諧振之週期和頻率係由線圈電感量及諧振電容來決定。一般來說，供電模組1所使用的諧振電容115往往存在一定程度的誤差，因而無法取得準確的電容值。此外，供電線圈116之電感值也會存在一定的誤差，且實際在線圈上產生振盪的電感量可能受到磁導體117、金屬異物或負載等外界因素影響而出現差異。在此情形下，難以透過理論上的運算來取得線圈訊號C1實際進行振盪的頻率。因此，本發明根據參考電壓準位V_ref的設定，來取得線圈訊號C1連續二次上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點，並據以取得線圈訊號C1之振盪週期長度。

請參考第4圖，第4圖為本發明實施例在供電線圈116停止驅動時判斷線圈訊號C1衰減斜率之波形示意圖。第4圖繪示線圈訊號C1、驅動訊號D1及D2以及比較結果CR1～CR4。其中，比較結果CR1～CR4分別為第1圖中比較器模組M1～M4的輸出。當供電線圈116停止驅動時，驅動訊號D1及D2停留在低電位。此時，處理器111可先透過比較器模組M1來取得線圈訊號C1連續二次上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點。如上所述，參考電壓準位V_ref較佳地被設定在零電位附近，這是因為線圈訊號C1為交流電訊號，會在正電壓及負電壓上下振盪。當參考電壓準位V_ref為零電位時，線圈訊號C1必然會通過參考電壓準位V_ref。比較器模組M1包含有一比較器141及一數位類比轉換器151。詳細來說，處理器111可輸出參考電壓準位V_ref至數位類比轉換器151，數位類比轉換器151再將參考電壓準位V_ref之數位值轉換為類比電壓之後，由比較器141將參考電壓準位V_ref之類比電壓與線圈訊號C1進行比較。因此，比較器141可輸出一方波訊號至處理器，該方波訊號之上升緣即可對應至線圈訊號C1上升至超過參考電壓準位V_ref的時間點。進一步而言，處理器111可在一第一諧振週期中，在線圈訊號C1上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點上起始一計時器（如第4圖之時間點t1）。接著，在相鄰於第一諧振週期之一第二諧振週期中，處理器111可在線圈訊號C1上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點上停止該計時器（如第4圖之時間點t2）。如此一來，計時器的計時期間即可被設定為線圈訊號C1之振盪週期長度。值得注意的是，本領域具通常知識者應可知，上述透過比較器模組M1來取得線圈訊號C1頻率之方式僅為本發明眾多實施方式當中的一種，在其它實施例中，亦可透過比較器模組M2、M3或M4來偵測線圈訊號C1之振盪週期長度。

在取得線圈訊號C1之振盪週期長度之後，處理器11可進一步根據上述比較器模組M1之判斷結果來取得每一諧振週期中的波峰位置，並設定波峰電壓準位V1～V4來追蹤峰值之電壓。如第4圖所示，當供電線圈116停止驅動時，線圈訊號C1會自然衰減並持續振盪。此時，比較器模組M1～M4可分別在四個不同位置追蹤峰值。

詳細來說，在感應式電源供應器100之供電模組1中，驅動訊號D1及D2每隔一段預定時間會中斷一次，並可設定中斷的時間長度等於一預定值，以第4圖為例，驅動訊號D1及D2中斷的時間長度大約可供線圈訊號C1自行振盪15個週期。較佳地，當驅動訊號D1及D2中斷並停止驅動供電線圈116之後，處理器111可在第2至第3個振盪週期中取得線圈訊號C1上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點，進而取得線圈訊號C1之振盪週期長度，並計算出後續每一週期中的波峰位置。在其它實施例中，亦可在其它振盪週期內進行週期長度的判斷。接著，在供電線圈116停止驅動的期間內，比較器模組M1～M4可取出供電線圈116之線圈訊號C1振盪之複數個峰值，並將此複數個峰值分別與前一次供電線圈116停止驅動時產生之複數個波峰電壓準位中相對應之一波峰電壓準位進行比較。其中，每一比較器模組M1～M4皆可對應至一峰值及一波峰電壓準位，並用來比較該峰值與該波峰電壓準位。因此，用來進行判別之波峰電壓準位的數量會等於比較器模組之數量，也會等於比較器模組取出之峰值數量，其中，每一波峰電壓準位分別用來追蹤每一峰值的電壓。在此例中，比較器模組M1～M4共可用來取出四個峰值，並使用四個波峰電壓準位V1～V4來進行追蹤。

請繼續參考第4圖，當處理器111取得線圈訊號C1之振盪週期長度以及波峰位置之後，比較器模組M1～M4可分別取出線圈訊號C1停止驅動後第7、第8、第12及第13個振盪週期中的峰值，如第4圖所示。處理器111可將前一次供電線圈116停止驅動時更新之波峰電壓準位V1～V4分別輸入至比較器模組M1～M4，以供比較器模組M1～M4進行比較。詳細來說，在前一階段用來比較線圈訊號C1與參考電壓準位V_ref之比較器模組M1，此時可用來比較波峰電壓準位V1及線圈訊號C1之第7個峰值。其中，數位類比轉換器151可從處理器111接收波峰電壓準位V1之數位值，再將其轉換為類比電壓之後，由比較器141將波峰電壓準位V1之類比電壓與線圈訊號C1進行比較，並輸出比較結果CR1。接著，處理器111可根據比較結果CR1，判斷線圈訊號C1之第7個峰值是否到達波峰電壓準位V1。當該峰值到達波峰電壓準位V1時，處理器111可提高波峰電壓準位V1之數值；當該峰值未到達波峰電壓準位V1時，處理器111可降低波峰電壓準位V1之數值。如此一來，波峰電壓準位V1可持續追蹤線圈訊號C1停止驅動後第7個峰值的電壓。

同理，比較器模組M2可用來比較波峰電壓準位V2及線圈訊號C1之第8個峰值。比較器模組M2包含有一比較器142及一數位類比轉換器152。數位類比轉換器152可從處理器111接收波峰電壓準位V2之數位值，再將其轉換為類比電壓之後，由比較器142將波峰電壓準位V2之類比電壓與線圈訊號C1進行比較，並輸出比較結果CR2。接著，處理器111可根據比較結果CR2，判斷線圈訊號C1之第8個峰值是否到達波峰電壓準位V2。當該峰值到達波峰電壓準位V2時，處理器111可提高波峰電壓準位V2之數值；當該峰值未到達波峰電壓準位V2時，處理器111可降低波峰電壓準位V2之數值。如此一來，波峰電壓準位V2可持續追蹤線圈訊號C1停止驅動後第8個峰值的電壓。比較器模組M3可用來比較波峰電壓準位V3及線圈訊號C1之第12個峰值。比較器模組M3包含有一比較器143及一數位類比轉換器153。數位類比轉換器153可從處理器111接收波峰電壓準位V3之數位值，再將其轉換為類比電壓之後，由比較器143將波峰電壓準位V3之類比電壓與線圈訊號C1進行比較，並輸出比較結果CR3。接著，處理器111可根據比較結果CR3，判斷線圈訊號C1之第12個峰值是否到達波峰電壓準位V3。當該峰值到達波峰電壓準位V3時，處理器111可提高波峰電壓準位V3之數值；當該峰值未到達波峰電壓準位V3時，處理器111可降低波峰電壓準位V3之數值。如此一來，波峰電壓準位V3可持續追蹤線圈訊號C1停止驅動後第12個峰值的電壓。比較器模組M4可用來比較波峰電壓準位V4及線圈訊號C1之第13個峰值。比較器模組M4包含有一比較器144及一數位類比轉換器154。數位類比轉換器154可從處理器111接收波峰電壓準位V4之數位值，再將其轉換為類比電壓之後，由比較器144將波峰電壓準位V4之類比電壓與線圈訊號C1進行比較，並輸出比較結果CR4。接著，處理器111可根據比較結果CR4，判斷線圈訊號C1之第13個峰值是否到達波峰電壓準位V4。當該峰值到達波峰電壓準位V4時，處理器111可提高波峰電壓準位V4之數值；當該峰值未到達波峰電壓準位V4時，處理器111可降低波峰電壓準位V4之數值。如此一來，波峰電壓準位V4可持續追蹤線圈訊號C1停止驅動後第13個峰值的電壓。

在上述峰值判斷過程中，更新後的波峰電壓準位V1～V4可儲存至處理器111中的暫存器，以供下次判斷使用。如此一來，在每一次供電線圈116停止驅動時，處理器111皆會根據比較結果CR1~CR4來更新波峰電壓準位V1~V4，使波峰電壓準位V1~V4持續追蹤線圈訊號C1的峰值電壓。因此，當波峰電壓準位V1~V4皆可順利追蹤相對應的峰值電壓時，處理器111即可透過波峰電壓準位V1~V4來取得線圈訊號C1的衰減斜率。

進一步地，由於波峰電壓準位V1~V4係用來追蹤線圈訊號C1的峰值電壓，在波峰電壓準位V1~V4穩定時即可被視為線圈訊號C1的峰值電壓，因此，處理器111可根據波峰電壓準位V1~V4來計算第一衰減斜率S1及第二衰減斜率S2。詳細來說，處理器111可將波峰電壓準位V1與波峰電壓準位V2的差除以第7個波峰與第8個波峰的距離(即線圈訊號C1之1個振盪週期長度)，以計算出第一衰減斜率S1，並將波峰電壓準位V3與波峰電壓準位V4的差除以第12個波峰與第13個波峰的距離(即線圈訊號C1之1個振盪週期長度)，以計算出第二衰減斜率S2。如上所述，當供電線圈116停止驅動時，線圈訊號C1在金屬異物存在與不存在的情況下會產生不同的衰減行為。其中，當金屬異物不存在時，線圈訊號C1之衰減斜率會維持固定；當金屬異物存在時，線圈訊號C1會先以較大斜率衰減，且衰減斜率會逐漸縮小。在上述峰值判斷過程中，處理器111可在線圈訊號C1衰減前期取得第7個及第8個峰值電壓，進而取得第一衰減斜率S1；並在線圈訊號C1衰減後期取得第12個及第13個峰值電壓，進而取得第二衰減斜率S2。在此例中，第7個波峰與第8個波峰之間的區間可包含在第一期間(如第4圖之P1)內，抑或相同於第一期間，第12個波峰與第13個波峰之間的區間可包含在第二期間(如第4圖之P2)內，抑或相同於第二期間。在一實施例中，可設定一金屬異物判斷累加器，作為判斷金屬異物的指標。當線圈訊號C1衰減前期的第一衰減斜率S1減去衰減後期的第二衰減斜率S2而得的數值大於一第一臨界值時(代表前期衰減斜率較大)，處理器111可判斷金屬異物存在，並提高金屬異 物判斷累加器的數值；反之，當線圈訊號C1衰減前期的第一衰減斜率S1減去衰減後期的第二衰減斜率S2而得的數值小於一第一臨界值時(代表衰減斜率幾乎不變)，處理器111可判斷金屬異物不存在，並降低金屬異物判斷累加器的數值。進一步地，當金屬異物判斷累加器的數值持續累加至超過一第二臨界值時，處理器111即可判斷感應式電源供應器100之電力發送範圍內存在金屬異物，進而執行斷電或其它保護措施。

如第4圖所示，當供電線圈116停止驅動(即驅動訊號D1及D2中斷)時，線圈訊號C1係以固定的斜率自然衰減，代表金屬異物不存在的情況。

請參考第5圖，第5圖為本發明實施例在金屬異物存在的情況下，在供電線圈116停止驅動時判斷線圈訊號C1衰減斜率之波形示意圖。同樣地，第5圖亦包含線圈訊號C1、驅動訊號D1及D2以及比較結果CR1~CR4。由第5圖中線圈訊號C1之波形可知，在第一期間P1內，線圈訊號C1會先以較大的斜率S1衰減，且衰減斜率逐漸縮小，在第二期間P2到達較小衰減斜率S2，代表金屬異物存在的情況。需注意的是，金屬異物的存在會影響線圈訊號C1的振盪頻率，因此每一次供電線圈116停止驅動時，皆需要判斷線圈訊號C1連續二次上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點，進而取得該次供電線圈116停止驅動期間採用的振盪週期長度。由於每次供電線圈116停止驅動的時間極短，在極短時間內，可視為供電線圈116振盪頻率不會發生變化。

請參考第6圖，第6圖為本發明實施例在大型金屬異物存在的情況下，在供電線圈116停止驅動時判斷線圈訊號C1衰減斜率之波形示意圖。同樣地，第6圖亦包含線圈訊號C1、驅動訊號D1及D2以及比較結果CR1~CR4。第6 圖繪示感應式電源供應器100之電力發送範圍內存在大型金屬異物的情況。由第6圖中線圈訊號C1之波形可知，線圈訊號C1在第一期間P1會先以較大的斜率S1衰減，且衰減斜率迅速縮小，在第二期間P2到達較小衰減斜率S2。相較於第5圖的情況，在第6圖之實施例中，第一衰減斜率S1及第二衰減斜率S2會存在更大的差異，代表感應式電源供應器100之電力發送範圍內存在較大的金屬異物，具有更高的危險性。

在一實施例中，上述金屬異物判斷累加器數值的調整方式可隨著第一衰減斜率及第二衰減斜率的差異多寡來進行調整。也就是說，若第一衰減斜率減去第二衰減斜率的數值較大時，處理器111以較大幅度提高金屬異物判斷累加器的數值；若第一衰減斜率減去第二衰減斜率的數值較小但仍超過第一臨界值時，處理器111以較小幅度提高金屬異物判斷累加器的數值。透過這樣的方式，具有高危險性的大型金屬異物可使金屬異物判斷累加器迅速達到第二臨界值使感應式電源供應器100迅速斷電。此外，稍微影響衰減斜率的雜訊也不致於大幅度改變金屬異物判斷累加器的數值而造成錯誤的斷電。

值得注意的是，本發明係透過波峰電壓準位來追蹤峰值電壓，並使用波峰電壓準位來取得線圈訊號之衰減斜率，以判斷線圈訊號之衰減行為，進而判斷感應式電源供應器之電力發送範圍內是否存在金屬異物。在此情形下，需要準確地判斷出波峰的位置並取出峰值。然而，由於線圈訊號振盪的速度極快，且每一次振盪都伴隨一定程度的衰減，此外，在驅動訊號中斷之情況下，線圈訊號振盪之頻率往往不同於驅動訊號之頻率而無法受控於處理器。因此，在線圈訊號高速振盪時，一般類比數位轉換器(Analog to Digital Converter，ADC)之取樣速度不夠快且往往存在一定的取樣時間，因而難以準確地取出線圈訊號 的峰值。在此情況下，本發明透過比較器模組來追蹤線圈訊號，並根據線圈訊號是否超過波峰電壓準位來調整波峰電壓準位的數值，使波峰電壓準位持續追蹤線圈訊號的特定峰值，並隨著比較器模組之比較結果來進行微調。如此一來，本發明可有效地根據波峰電壓準位來判斷線圈訊號之衰減行為，進而判斷感應式電源供應器之電力發送範圍內是否存在金屬異物。

進一步地，由於波峰電壓準位並非實際的峰值電壓，因此，在部分情況下，特別是當感應式電源供應器之負載發生變化或出現金屬異物干擾，而造成線圈訊號不穩定時，波峰電壓準位可能不等於峰值電壓。詳細來說，當線圈訊號不穩定時，一峰值電壓可能瞬間上升，使得相對應之波峰電壓準位小於該峰值電壓且兩者存在一定距離，此時，波峰電壓準位需連續上升多次，以追上峰值電壓的大小。在此情形下，在連續多次供電線圈停止驅動的期間，該峰值皆到達相對應之波峰電壓準位(即比較結果為發生觸發)，使得波峰電壓準位需持續上升，而在波峰電壓準位持續上升的過程中無法取得正確的峰值電壓，可暫時停止執行上述根據衰減斜率來判斷金屬異物之步驟。同樣地，當線圈訊號不穩定時，一峰值電壓可能瞬間下降，使得相對應之波峰電壓準位大於該峰值電壓且兩者存在一定距離，此時，波峰電壓準位需連續下降多次，以追上峰值電壓的大小。在此情形下，在連續多次供電線圈停止驅動的期間，該峰值皆未到達相對應之波峰電壓準位(即比較結果為無觸發)，使得波峰電壓準位需持續下降，而在波峰電壓準位持續下降的過程中無法取得正確的峰值電壓，可暫時停止執行上述根據衰減斜率來判斷金屬異物之步驟。另一方面，當線圈訊號穩定時，波峰電壓準位會順利追蹤相對應之峰值，並隨著比較器模組之比較結果而上下微調，此時，波峰電壓準位會出現時而觸發時而無觸發的情況，代表線圈訊號處於穩定的狀態且波峰電壓準位可代表峰值電壓。在此情形下，可根 據波峰電壓準位來取得第一衰減斜率及第二衰減斜率，進而執行上述根據衰減斜率來判斷金屬異物之步驟。

在一實施例中，可設定複數個穩定狀態參數，用來判斷供電線圈之線圈訊號是否處於穩定狀態，其中，每一穩定狀態參數可對應於一波峰電壓準位，且穩定狀態參數愈大指示線圈訊號愈穩定。接著，處理器可在一段期間內，針對穩定狀態參數及其相對應波峰電壓準位以及相對應峰值來進行判斷，以判斷峰值連續到達波峰電壓準位之一最大連續觸發次數以及峰值連續未到達波峰電壓準位之一最大連續未觸發次數。由上述可知，若最大連續觸發次數或最大連續未觸發次數較大，代表波峰電壓準位持續上升或下降，尚未到達峰值電壓；若最大連續觸發次數及最大連續未觸發次數較小，代表波峰電壓準位在相對應峰值附近並持續追蹤。在此情況下，處理器可在最大連續觸發次數及最大連續未觸發次數皆小於一預定值時，提高穩定狀態參數；或在最大連續觸發次數或最大連續未觸發次數大於預定值時，降低穩定狀態參數。如此一來，若該複數個穩定狀態參數皆大於一臨界值時，代表所有波峰電壓準位皆順利追蹤相對應的峰值，此時處理器可進一步計算線圈訊號之第一衰減斜率及第二衰減斜率，進而判斷感應式電源供應器之電力發送範圍內是否存在金屬異物。若該複數個穩定狀態參數中任一者小於臨界值時，代表至少存在一波峰電壓準位尚未到達相對應的峰值，此時處理器可停止執行上述金屬異物的判斷方法。

除此之外，為提升波峰電壓準位追蹤峰值的速度，可在最新的數個比較結果中，判斷連續出現觸發的次數或連續未發生觸發的次數。若出現連續多個比較結果皆為有觸發且連續觸發的次數大於一預定次數時，代表峰值電壓可能遠大於波峰電壓準位，此時可增加波峰電壓準位提升的速度，以加速追蹤 至峰值電壓；同樣地，若出現連續多個比較結果皆為無觸發且連續無觸發的次數大於一預定次數時，代表峰值電壓可能遠小於波峰電壓準位，此時可增加波峰電壓準位降低的速度，以加速追蹤至峰值電壓。

值得注意的是，本領域具通常知識者當可知，上述採用四個比較器模組M1~M4及波峰電壓準位V1~V4來分別追蹤線圈訊號C1在供電線圈116停止驅動時第7、第8、第12及第13個振盪週期中的峰值電壓的實施方式僅為本發明眾多實施方式當中的一種。在其它實施例中，亦可取出其它峰值來計算第一衰減斜率及第二衰減斜率。舉例來說，可採用第4及第6個振盪週期中的峰值來計算供電線圈停止驅動前期的第一衰減斜率，並採用第12及第14個振盪週期中的峰值來計算供電線圈停止驅動後期的第二衰減斜率，以判斷兩衰減斜率的差異。在另一實施例中，亦可只透過三個峰值來計算出第一衰減斜率及第二衰減斜率。

請參考第7圖，第7圖為本發明另一實施例在供電線圈116停止驅動時判斷線圈訊號C1衰減斜率之波形示意圖。第7圖繪示線圈訊號C1、驅動訊號D1及D2以及比較結果CR1~CR3。在此例中僅包含三個比較結果CR1~CR3，因此只需要三個比較器模組(如第1圖中的比較器模組M1~M3)即可實現。當供電線圈116停止驅動時，處理器111可先透過比較器模組M1來取得線圈訊號C1連續二次上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點。接著，比較器模組M1~M3可分別取出線圈訊號C1停止驅動後第5、第9及第13個振盪週期中的峰值，並追蹤峰值而產生波峰電壓準位V1~V3。進一步地，處理器111可根據波峰電壓準位V1~V3來計算第一衰減斜率S1及第二衰減斜率S2。詳細來說，處理器111可將波峰電壓準位V1與波峰電壓準位V2的差除以第5個波峰與第9個波峰的距離(即線圈 訊號C1之4個振盪週期長度)，以計算出第一衰減斜率S1，並將波峰電壓準位V2與波峰電壓準位V3的差除以第9個波峰與第13個波峰的距離(即線圈訊號C1之4個振盪週期長度)，以計算出第二衰減斜率S2。在此例中，第5個波峰與第9個波峰之間的區間可包含在第一期間內，抑或相同於第一期間(如第7圖之P1)，第9個波峰與第13個波峰之間的區間可包含在第二期間內，抑或相同於第二期間(如第7圖之P2)。在此情形下，處理器111亦可根據相同方式，依照第一衰減斜率S1及第二衰減斜率S2的差異來調整金屬異物判斷累加器的數值，進而判斷感應式電源供應器100之電力發送範圍內是否存在金屬異物。

值得注意的是，中華民國專利申請案105111620(參見該案第1圖)係透過一數位類比轉換器搭配一電壓測量電路之比較器來產生參考電壓，並透過運算放大器根據參考電壓來放大線圈訊號之波峰部分，三個比較器模組再針對放大後的波峰部分進行比較，以判斷調制訊號的接收。另一方面，本發明可在供電線圈之驅動訊號中斷時，透過多個比較器模組來追蹤線圈訊號衰減的峰值電壓，進而根據其衰減行為來判斷金屬異物是否存在(參見本發明第1圖)。 因此，中華民國專利申請案105111620與本發明具有相似的電路結構，可使用相同的電路元件來構成。在此情形下，本發明之感應式電源供應器及金屬異物判斷方法可與中華民國專利申請案105111620之感應式電源供應器及其調制訊號判讀方法相互整合。詳細來說，感應式電源供應器在正常運作時，可切換至正常運作模式，以透過中華民國專利申請案105111620所揭露的調制訊號判讀方法以及電路連接方式來執行調制訊號的判斷。同時，驅動訊號會週期性地中斷一小段期間，在驅動訊號中斷期間(即供電線圈停止驅動期間)則切換至金屬異物偵測模式，依照本發明之電路連接方式(如第1圖所示)以及金屬異物偵測方法來執行金屬異物的判斷。一般來說，處理器可控制驅動訊號的中斷與調制訊 號的接收在不同時間之下進行，並設定各電路元件的連接方式在正常運作模式及金屬異物偵測模式之間切換。

上述關於感應式電源供應器中斷驅動訊號並由比較器模組對波峰電壓準位與峰值電壓進行比較，使波峰電壓準位追蹤峰值電壓，並判斷峰值電壓是否穩定之方法可歸納為一峰值電壓判斷流程80，如第8圖所示。峰值電壓判斷流程80可用於感應式電源供應器100之供電模組1，其包含以下步驟：

步驟800：開始。

步驟802：於供電線圈116停止驅動時，處理器111將複數個波峰電壓準位V1~V4分別輸入相對應的比較器模組M1~M4。

步驟804：比較器模組M1~M4分別判斷相對應的峰值是否到達相對應的波峰電壓準位V1~V4而發生觸發。若是，則執行步驟806；若否，則執行步驟810。

步驟806：提升波峰電壓準位之數值。

步驟808：若出現連續多個比較結果皆為有觸發且連續觸發的次數大於一預定次數時，增加波峰電壓準位提升的速度。

步驟810：降低波峰電壓準位之數值。

步驟812：若出現連續多個比較結果皆為無觸發且連續無觸發的次數大於一預定次數時，增加波峰電壓準位降低的速度。

步驟814：在一期間內，判斷一峰值連續到達相對應之波峰電壓準位之一最大連續觸發次數以及該峰值連續未到達該波峰電壓準位之一最大連續未觸發次數。

步驟816：當該峰值之最大連續觸發次數及該最大連續未觸發次數皆小於一預定值時，提高對應於該峰值之一穩定狀態參數，或當該峰值之最大 連續觸發次數或最大連續未觸發次數大於該預定值時，降低該穩定狀態參數。

步驟818：判斷每一峰值所對應的穩定狀態參數是否皆大於一臨界值。若是，執行步驟820；若否，執行步驟824。

步驟820：執行根據第一衰減斜率及第二衰減斜率來判斷感應式電源供應器之電力發送範圍內是否存在金屬異物之步驟。

步驟822：儲存更新後的波峰電壓準位，以供下一次供電線圈116停止驅動時使用。

步驟824：結束。

當取得線圈訊號上峰值之穩定狀態並判斷線圈訊號穩定之後，處理器可進一步取得衰減斜率並判斷金屬異物是否存在，其詳細運作方式可歸納為一金屬異物判斷詳細流程90，如第9圖所示。金屬異物判斷詳細流程90可用於感應式電源供應器100之供電模組1中的處理器111，其包含以下步驟：

步驟900：開始。

步驟902：計算第一衰減斜率，其等於波峰電壓準位V1與波峰電壓準位V2的差除以相對應之第一波峰與第二波峰的距離。

步驟904：計算第二衰減斜率，其等於波峰電壓準位V3與波峰電壓準位V4的差除以相對應之第三波峰與第四波峰的距離。

步驟906：判斷第一衰減斜率減去第二衰減斜率而得的數值是否大於一第一臨界值。若是，則執行步驟908；若否，則執行步驟910。

步驟908：提高金屬異物判斷累加器的數值。

步驟910：降低金屬異物判斷累加器的數值。

步驟912：判斷金屬異物判斷累加器的數值是否大於一第二臨界值。若是，則執行步驟914；若否，則執行步驟916。

步驟914：判斷感應式電源供應器100之電力發送範圍內存在金屬異物。

步驟916：判斷感應式電源供應器100之電力發送範圍內不存在金屬異物。

步驟918：結束。

值得注意的是，金屬異物判斷詳細流程90中產生第一衰減斜率及第二衰減斜率的方式僅為本發明眾多實施方式當中的一種。在其它實施例中，亦可測量其它波峰的峰值來取得供電線圈停止驅動前期的衰減斜率及後期的衰減斜率，以比較衰減斜率是否改變。或者，亦可根據第7圖的方法，僅根據三個比較器模組以及三個波峰電壓準位來實現第一衰減斜率與第二衰減斜率的運算。在另一實施例中，亦可使用更多個比較器模組來追蹤更多峰值電壓，以取得更詳細的線圈訊號衰減行為，進而提升金屬異物判斷的準確度。

在另一實施例中，可進一步減少比較器模組的數量，並縮短供電線圈停止驅動的時間，以降低驅動訊號中斷對電力傳送造成的影響。此外，由於比較器模組數量的減少，可達到降低成本的功效。請參考第10圖，第10圖為本發明實施例一感應式電源供應器100’之示意圖。如第10圖所示，感應式電源供應器100’之電路結構相似於第1圖之感應式電源供應器100，故具有相同功能之訊號或元件皆以相同符號表示。感應式電源供應器100’與感應式電源供應器100的差異在於，感應式電源供應器100’僅包含二個比較器模組M1’~M2’，其中，比較器模組M1’可用來判斷線圈訊號C1的振盪週期長度，比較器模組M2’可用來比對各個峰值的電壓與不同波峰電壓準位。

詳細來說，在第1圖之感應式電源供應器100中，比較器模組M1~M4分別對應至一峰值及其相對應的波峰電壓準位，並用來比較其對應峰值及波峰電壓準位。相較之下，在第10圖之感應式電源供應器100’中，比較器模組M2’可用來比較複數個峰值及其相對應的波峰電壓準位。當處理器111取得線圈訊號C1之振盪週期長度之後，處理器111即可知道供電線圈116停止驅動時線圈訊號C1諧振的峰值位置。因此，當供電線圈116停止驅動時，處理器111可在各個欲進行比較的峰值位置分別輸出相對應的波峰電壓準位至比較器模組M2’，比較器模組M2’即可依序將每一峰值與前一次供電線圈116停止驅動時產生之對應波峰電壓準位進行比較。舉例來說，若欲透過4個波峰電壓準位V1~V4來分別追蹤4個峰值的電壓，在一次供電線圈116停止驅動的期間，處理器111可在4個波峰的位置分別輸出波峰電壓準位V1~V4至比較器模組M2’，比較器模組M2’即可依序進行比較，並回傳4次比較結果CR2至處理器111，處理器111再根據4個比較結果CR2是否發生觸發而對應調整波峰電壓準位V1~V4的數值，並根據波峰電壓準位V1~V4的數值來進行金屬異物的判斷。

除此之外，在第10圖之感應式電源供應器100’中，比較器模組M1’則用來判斷線圈訊號C1的振盪週期長度。在此例中，比較器模組M1’取得線圈訊號C1的振盪週期長度與比較器模組M2’追蹤峰值電壓係在同一時間進行，以縮短供電線圈116停止驅動的時間。如上所述，供電線圈116停止驅動時之振盪頻率在短時間內不會發生變化，因此，處理器111可將前一次供電線圈116停止驅動時取得的振盪週期長度用於線圈訊號C1波峰位置的判斷。同樣地，處理器111可輸出參考電壓準位V_ref至比較器模組M1’，以根據比較器模組M1’的輸出結果來判斷線圈訊號C1連續二次上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點(即比較器模組M1’之比較結果CR1之訊號上升緣)。或者，處理器111亦可連續測量多次線圈訊 號C1上升至超過參考電壓準位V_ref之時間點，以透過多個線圈振盪週期的平均值來計算振盪週期長度，進而提升判斷振盪週期長度的準確度。在另一實施例中，亦可改用比較結果CR1之訊號的下降緣作為振盪週期長度的判斷依據，而不限於此。

請參考第11圖，第11圖為感應式電源供應器100’中供電線圈116停止驅動時判斷線圈訊號C1衰減斜率之波形示意圖。第11圖繪示線圈訊號C1、驅動訊號D1及D2以及比較結果CR1及CR2。其中，比較結果CR1及CR2分別為第10圖中比較器模組M1’及M2’的輸出。當供電線圈116停止驅動時，處理器111可輸出參考電壓準位V_ref至比較器模組M1’，以透過比較器模組M1’來取得線圈訊號C1之振盪週期長度。處理器111並可在供電線圈116停止驅動之後，取出線圈訊號C1之第2、第3、第6及第7個振盪週期中的峰值電壓。詳細來說，在第2、第3、第6及第7個波峰位置，處理器111可將前一次供電線圈116停止驅動時更新之波峰電壓準位V1~V4依序在線圈訊號C1之第2、第3、第6及第7個波峰出現的時間點輸入至比較器模組M2’，並從比較器模組M2’依序接收比較結果CR2，並根據比較結果CR2對應更新波峰電壓準位V1~V4的數值，亦即，根據比較結果CR2在相對應的位置上是否發生觸發來決定相對應波峰電壓準位V1~V4需上升或下降，進而根據波峰電壓準位V1~V4來計算第一衰減斜率S1及第二衰減斜率S2。在此例中，第2個波峰與第3個波峰之間的區間可包含在第一期間P1內，抑或相同於第一期間P1，第6個波峰與第7個波峰之間的區間可包含在第二期間P2內，抑或相同於第二期間P2。

在此例中，驅動訊號D1及D2的中斷時間極短，大約可供線圈訊號C1自行振盪7個週期。進一步地，由於處理器111已知線圈訊號C1在停止驅動時之 振盪頻率及波峰位置，因此，可將驅動訊號D1及D2之驅動頻率設定為相等於線圈訊號C1在停止驅動時之振盪頻率。當供電線圈116停止驅動期間結束時，處理器111可直接以相同頻率啟動驅動訊號D1及D2之運作，並將驅動訊號D1及D2之波形接合於線圈訊號C1之振盪波形。如此一來，不僅線圈訊號C1可迅速恢復驅動能力，當順利接合時，線圈訊號C1之振幅不會瞬間大幅上升而造成電路元件燒毀。

需注意的是，在第11圖之實施例中，驅動訊號D1及D2停止驅動供電線圈116時皆停留在高電位；但在第4圖之實施例中，驅動訊號D1及D2停止驅動供電線圈116時皆停留在低電位。此外，亦可控制驅動訊號D1及D2停止驅動供電線圈116時，一者停留在高電位而另一者停留在低電位。上述控制驅動訊號D1及D2中斷的方式不應為本發明之限制。

進一步地，上述用來追蹤線圈訊號C1停止驅動後第2、第3、第6及第7個振盪週期中的峰值之波峰電壓準位V1~V4可用來計算線圈訊號C1之第一衰減斜率及第二衰減斜率，進而根據衰減斜率的差異來判斷金屬異物是否存在。其詳細運作方式可參考上述說明，在此不贅述。此外，比較器模組M2’亦可用來追蹤其它振盪週期中的峰值，或採用其它方式來計算第一衰減斜率及第二衰減斜率，而不限於此。

綜上所述，本發明揭露一種可偵測感應式電源供應器之電力發送範圍內是否存在金屬異物之方法及其感應式電源供應器。在供電線圈運作的過程中，可中斷驅動訊號以停止對供電線圈進行驅動。在供電線圈停止驅動時，處理器可取得供電線圈之訊號進行振盪之頻率，並據以判斷線圈訊號之波峰位 置。接著，處理器即可透過比較器模組以及波峰電壓準位來追蹤峰值電壓，進而透過複數個波峰電壓準位來計算出線圈訊號之衰減斜率。在供電線圈停止驅動過程中，若線圈訊號之衰減斜率的變化大於一預定值，則可判斷為金屬異物存在。如此一來，本發明透過線圈訊號之衰減斜率的判斷，可實現更有效的金屬異物偵測，進而提升感應式電源供應器之保護效果。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100‧‧‧感應式電源供應器

1‧‧‧供電模組

111‧‧‧處理器

112‧‧‧時脈產生器

113、114‧‧‧供電驅動單元

115‧‧‧諧振電容

116‧‧‧供電線圈

117‧‧‧磁導體

130‧‧‧分壓電路

131、132‧‧‧分壓電阻

M1~M4‧‧‧比較器模組

141、142、143、144‧‧‧比較器

151、152、153、154‧‧‧數位類比轉換器

C1‧‧‧線圈訊號

D1、D2‧‧‧驅動訊號

V1~V4‧‧‧波峰電壓準位

CR1~CR4‧‧‧比較結果

V_ref‧‧‧參考電壓準位

2‧‧‧受電模組

21‧‧‧負載單元

216‧‧‧受電線圈

217‧‧‧磁導體

3‧‧‧金屬異物

20‧‧‧金屬異物判斷流程

200~214‧‧‧步驟

A、B、C‧‧‧時間區間

t1、t2‧‧‧時間點

80‧‧‧峰值電壓判斷流程

800~824‧‧‧步驟

90‧‧‧金屬異物判斷詳細流程

900~918‧‧‧步驟

100’‧‧‧感應式電源供應器

M1’、M2’‧‧‧比較器模組

第1圖為本發明實施例一感應式電源供應器之示意圖。 第2圖為本發明實施例之一金屬異物判斷流程之示意圖。 第3圖為本發明實施例感應式電源供應器之供電線圈運作之波形示意圖。 第4圖為本發明實施例在供電線圈停止驅動時判斷線圈訊號衰減斜率之波形示意圖。 第5圖為本發明實施例在金屬異物存在的情況下，在供電線圈停止驅動時判斷線圈訊號衰減斜率之波形示意圖。 第6圖為本發明實施例在大型金屬異物存在的情況下，在供電線圈停止驅動時判斷線圈訊號衰減斜率之波形示意圖。 第7圖為本發明另一實施例在供電線圈停止驅動時判斷線圈訊號衰減斜率之波形示意圖。 第8圖為本發明實施例一峰值電壓判斷流程之示意圖。 第9圖為本發明實施例一金屬異物判斷詳細流程之示意圖。 第10圖為本發明實施例另一感應式電源供應器之示意圖。 第11圖為第10圖之感應式電源供應器中供電線圈停止驅動時判斷線圈訊號C1衰減斜率之波形示意圖。

20‧‧‧金屬異物判斷流程

200~214‧‧‧步驟

Claims (22)

1. 一種用於一感應式電源供應器之方法，用來檢測該感應式電源供應器之一電力發送範圍內是否存在金屬異物，該方法包含有：中斷該感應式電源供應器之至少一驅動訊號，以停止對該感應式電源供應器之一供電線圈進行驅動；於該供電線圈停止驅動中的一第一期間內，取得一第一衰減斜率，並於該供電線圈停止驅動中的一第二期間內，取得一第二衰減斜率；以及根據該第一衰減斜率及該第二衰減斜率相減而得的數值來判斷該感應式電源供應器之該電力發送範圍內是否存在金屬異物。
2. 如請求項1所述之方法，其中該第二期間位於該第一期間之後，且根據該第一衰減斜率及該第二衰減斜率來判斷該感應式電源供應器之該電力發送範圍內是否存在金屬異物之步驟包含有：當該第一衰減斜率減去該第二衰減斜率而得的數值大於一第一臨界值時，提高一金屬異物判斷累加器的數值；當該第一衰減斜率減去該第二衰減斜率而得的數值小於該第一臨界值時，降低該金屬異物判斷累加器的數值；以及當該金屬異物判斷累加器的數值大於一第二臨界值時，判斷該感應式電源供應器之該電力發送範圍內存在金屬異物。
3. 如請求項1所述之方法，其中於該供電線圈停止驅動中的該第一期間內，取得該第一衰減斜率，並於該供電線圈停止驅動中的該第二期間內，取得該第二衰減斜率之步驟包含有：在該供電線圈停止驅動時，取出該供電線圈之一線圈訊號振盪之複數個峰 值；以及將該複數個峰值分別與前一次該供電線圈停止驅動時產生之複數個波峰電壓準位中相對應之一波峰電壓準位進行比較。
4. 如請求項3所述之方法，其中該複數個波峰電壓準位的數量等於取出之該複數個峰值的數量，且該複數個波峰電壓準位分別用來追蹤該複數個峰值之電壓。
5. 如請求項4所述之方法，另包含有：當該複數個峰值中一峰值到達該複數個波峰電壓準位中相對應之一波峰電壓準位時，提高該波峰電壓準位之數值，當該峰值未到達該波峰電壓準位時，降低該波峰電壓準位之數值，使該波峰電壓準位追蹤該峰值之電壓。
6. 如請求項3所述之方法，其中該複數個峰值包含有一第一峰值、一第二峰值、一第三峰值及一第四峰值，其分別為該供電線圈停止驅動時該線圈訊號進行自然振盪之一第一波峰、一第二波峰、一第三波峰及一第四波峰的數值，其中，該第一衰減斜率等於該第一波峰電壓準位與該第二波峰電壓準位的差除以該第一波峰與該第二波峰的距離，該第二衰減斜率等於該第三波峰電壓準位與該第四波峰電壓準位的差除以該第三波峰與該第四波峰的距離。
7. 如請求項3所述之方法，其中該複數個峰值包含有一第一峰值、一第二峰值及一第三峰值，其分別為該供電線圈停止驅動時該線圈訊號進行自然 振盪之一第一波峰、一第二波峰及一第三波峰的數值，其中，該第一衰減斜率等於該第一波峰電壓準位與該第二波峰電壓準位的差除以該第一波峰與該第二波峰的距離，該第二衰減斜率等於該第二波峰電壓準位與該第三波峰電壓準位的差除以該第二波峰與該第三波峰的距離。
8. 如請求項3所述之方法，另包含有：透過對應於該複數個峰值之複數個穩定狀態參數，判斷該供電線圈之該線圈訊號是否處於一穩定狀態，該複數個穩定狀態參數愈大指示該線圈訊號愈穩定；在一第三期間內，判斷該複數個峰值中一峰值連續到達該複數個波峰電壓準位中對應於該峰值之一波峰電壓準位之一最大連續觸發次數以及該峰值連續未到達該波峰電壓準位之一最大連續未觸發次數；以及當該最大連續觸發次數及該最大連續未觸發次數皆小於一預定值時，提高該複數個穩定狀態參數中對應於該峰值之一穩定狀態參數，或當該最大連續觸發次數或該最大連續未觸發次數大於該預定值時，降低該穩定狀態參數。
9. 如請求項8所述之方法，另包含有：當該複數個穩定狀態參數皆大於一臨界值時，執行根據該第一衰減斜率及該第二衰減斜率來判斷該感應式電源供應器之該電力發送範圍內是否存在金屬異物之步驟；以及當該複數個穩定狀態參數中任一穩定狀態參數小於該臨界值時，停止執行根據該第一衰減斜率及該第二衰減斜率來判斷該感應式電源供應器之該電力發送範圍內是否存在金屬異物之步驟。
10. 一種感應式電源供應器，包含有一供電模組，該供電模組包含有：一供電線圈；一諧振電容，耦接於該供電線圈，用來搭配該供電線圈進行諧振；至少一供電驅動單元，耦接於該供電線圈及該諧振電容，用來發送至少一驅動訊號至該供電線圈，以驅動該供電線圈產生能量，並中斷該至少一驅動訊號以停止對該供電線圈進行驅動；以及一處理器，用來接收該供電線圈上的一線圈訊號，並執行以下步驟：於該供電線圈停止驅動中的一第一期間內，取得一第一衰減斜率，並於該供電線圈停止驅動中的一第二期間內，取得一第二衰減斜率；以及根據該第一衰減斜率及該第二衰減斜率相減而得的數值來判斷該感應式電源供應器之一電力發送範圍內是否存在金屬異物。
11. 如請求項10所述之感應式電源供應器，其中該第二期間位於該第一期間之後，且該處理器另執行以下步驟，以根據該第一衰減斜率及該第二衰減斜率來判斷該感應式電源供應器之該電力發送範圍內是否存在金屬異物：當該第一衰減斜率減去該第二衰減斜率而得的數值大於一第一臨界值時，提高一金屬異物判斷累加器的數值；當該第一衰減斜率減去該第二衰減斜率而得的數值小於該第一臨界值時，降低該金屬異物判斷累加器的數值；以及當該金屬異物判斷累加器的數值大於一第二臨界值時，判斷該感應式電源供應器之該電力發送範圍內存在金屬異物。
12. 如請求項10所述之感應式電源供應器，另包含有：複數個比較器模組，耦接於該處理器，其中每一比較器模組用來取出該供電線圈停止驅動時該線圈訊號振盪之複數個峰值中相對應之一峰值，並將該峰值與前一次該供電線圈停止驅動時產生之複數個波峰電壓準位中對應於該峰值之一波峰電壓準位進行比較。
13. 如請求項10所述之感應式電源供應器，另包含有：一比較器模組，耦接於該處理器，用來分別取出該供電線圈停止驅動時該線圈訊號振盪之複數個峰值，並依序將該複數個峰值中的一峰值與前一次該供電線圈停止驅動時產生之複數個波峰電壓準位中對應於該峰值之一波峰電壓準位進行比較。
14. 如請求項12所述之感應式電源供應器，其中該複數個波峰電壓準位的數量等於取出之該複數個峰值的數量，且該複數個波峰電壓準位分別用來追蹤該複數個峰值之電壓。
15. 如請求項14所述之感應式電源供應器，其中該處理器另執行以下步驟：當該複數個峰值中一峰值到達該複數個波峰電壓準位中相對應之一波峰電壓準位時，提高該波峰電壓準位之數值，當該峰值未到達該波峰電壓準位時，降低該波峰電壓準位之數值，使該波峰電壓準位追蹤該峰值之電壓。
16. 如請求項12所述之感應式電源供應器，其中該複數個峰值包含有一 第一峰值、一第二峰值、一第三峰值及一第四峰值，其分別為該供電線圈停止驅動時該線圈訊號進行自然振盪之一第一波峰、一第二波峰、一第三波峰及一第四波峰的數值，其中，該第一衰減斜率等於該第一波峰電壓準位與該第二波峰電壓準位的差除以該第一波峰與該第二波峰的距離，該第二衰減斜率等於該第三波峰電壓準位與該第四波峰電壓準位的差除以該第三波峰與該第四波峰的距離。
17. 如請求項12所述之感應式電源供應器，其中該複數個峰值包含有一第一峰值、一第二峰值及一第三峰值，其分別為該供電線圈停止驅動時該線圈訊號進行自然振盪之一第一波峰、一第二波峰及一第三波峰的數值，其中，該第一衰減斜率等於該第一波峰電壓準位與該第二波峰電壓準位的差除以該第一波峰與該第二波峰的距離，該第二衰減斜率等於該第二波峰電壓準位與該第三波峰電壓準位的差除以該第二波峰與該第三波峰的距離。
18. 如請求項12所述之感應式電源供應器，其中該處理器另執行以下步驟：透過對應於該複數個峰值之複數個穩定狀態參數，判斷該供電線圈之該線圈訊號是否處於一穩定狀態，該複數個穩定狀態參數愈大指示該線圈訊號愈穩定；在一第三期間內，判斷該複數個峰值中一峰值連續到達該複數個波峰電壓準位中對應於該峰值之一波峰電壓準位之一最大連續觸發次數以及該峰值連續未到達該波峰電壓準位之一最大連續未觸發次數；以及當該最大連續觸發次數及該最大連續未觸發次數皆小於一預定值時，提高該複數個穩定狀態參數中對應於該峰值之一穩定狀態參數，或當該最大連 續觸發次數或該最大連續未觸發次數大於該預定值時，降低該穩定狀態參數。
19. 如請求項18所述之感應式電源供應器，其中該處理器另執行以下步驟：當該複數個穩定狀態參數皆大於一臨界值時，執行根據該第一衰減斜率及該第二衰減斜率來判斷該感應式電源供應器之該電力發送範圍內是否存在金屬異物之步驟；以及當該複數個穩定狀態參數中任一穩定狀態參數小於該臨界值時，停止執行根據該第一衰減斜率及該第二衰減斜率來判斷該感應式電源供應器之該電力發送範圍內是否存在金屬異物之步驟。
20. 一種用於一感應式電源供應器之方法，用來檢測該感應式電源供應器之一電力發送範圍內是否存在金屬異物，該方法包含有：中斷該感應式電源供應器之至少一驅動訊號，以停止對該感應式電源供應器之一供電線圈進行驅動；設定一參考電壓準位；在該供電線圈停止驅動時，偵測該供電線圈之一線圈訊號，以取得該線圈訊號連續二次上升至超過該參考電壓準位之時間點；根據該線圈訊號連續二次上升至超過該參考電壓準位之時間點，取得該線圈訊號在該供電線圈停止驅動時之一振盪週期長度；以及根據該振盪週期長度，取得該供電線圈停止驅動時該線圈訊號之一衰減斜率。
21. 如請求項20所述之方法，其中根據該線圈訊號連續二次上升至超過該參考電壓準位之時間點，取得該線圈訊號在該供電線圈停止驅動時之該振盪週期長度之步驟包含有：於該供電線圈停止驅動時的一第一諧振週期中，在該線圈訊號上升至超過該參考電壓準位之一第一時間點上起始一計時器；在相鄰於該第一諧振週期之一第二諧振週期中，在該線圈訊號上升至超過該參考電壓準位之一第二時間點上停止該計時器；以及取得該計時器之一計時期間，並將該計時期間設定為該振盪週期長度。
22. 如請求項20所述之方法，其中該參考電壓準位係設定為等於或接近於零電位。