TWI580151B - 感應式電源供應器之供電模組及其輸出功率調節方法 - Google Patents

Description

感應式電源供應器之供電模組及其輸出功率調節方法

本發明係指一種用於感應式電源供應器之方法，尤指一種可在感應式電源供應器中進行輸出功率調節之方法。

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的負載裝置。一般來說，供電端可採用全橋驅動或半橋驅動的方式來運作，全橋驅動代表線圈前端之驅動元件輸出二驅動訊號至線圈兩端，半橋驅動代表驅動元件僅輸出一驅動訊號至線圈之一端，線圈之另一端則接地或接收定電壓。

一般來說，在進行全橋驅動時，分別輸出至供電線圈兩端的二驅動訊號係互為反相的方波。在此情形下，當感應式電源供應器之供電端欲進行功率控制時，可藉由調整驅動訊號之操作頻率來改變工作點。請參考第1圖，第1圖為感應式電源供應器之線圈諧振曲線之示意圖。如第1圖所示，線圈諧振曲線為線圈運作時線圈訊號之弦波振幅與頻率的對應關係，其中，線圈諧振曲線包含一最大弦波振幅Amax，其具有最大的輸出功率並對應至一工作頻率F0，為了避免輸出功率過大使系統過載損毀，實務上往往將工作頻率控制在大於F0的位置，如第1圖之F1～F4，其分別對應至弦波振幅A1～A4。

由上述可知，當線圈運作在較低的工作頻率時，可輸出較大的功率；當線圈運作在較高的工作頻率時，可輸出較小的功率。因此，當感應式電源供應器之負載為空載時，可控制線圈操作在較高的工作頻率（如F4），以使用較低的輸出功率（較低的弦波振幅A4）來推動負載，避免多餘的功率消耗。當受電端之負載增加使得功率需求提高時，可將工作頻率逐漸降低至F3、F2或F1，以提高弦波振幅／輸出功率來推動負載。上述調整工作頻率的過程是透過受電端與供電端之間的通訊來進行，例如，當受電端偵測到負載增大時，可透過訊號調制技術將相關資料傳送至供電端，供電端取得資料後會提高功率。當供電端調整功率完畢之後，受電端會判斷目前的功率是否足以驅動現有負載，若功率仍不足，受電端會再傳送資訊至供電端，以進一步通知供電端增加輸出功率。換言之，當負載變化時，功率的調整往往無法一次到位，需經過供電端與受電端之間數次資料交換之後，才能夠調整至最適合的輸出功率大小。因此，上述方式往往耗費大量時間，且存在輸出電壓穩定性不佳的缺點。

請參考第2圖，第2圖為受電端負載增加的情況下之訊號波形圖。第2圖繪示受電端之一輸出電壓Vout及供電線圈上的一線圈訊號Vc之波形。首先，受電端之負載處於輕載或空載的狀況，此時輸出電壓Vout維持在一預定電壓而線圈訊號Vc振盪之振幅較小。在時間t0，突發性的負載出現使輸出電壓Vout瞬間下降，由於負載造成的諧振效應，線圈訊號Vc之振幅會瞬間提高。當受電端偵測到負載變化時（例如透過輸出電壓Vout之偵測），供電端尚未得知此資訊而無法立即提高輸出功率。此時，受電端會將輸出電壓Vout之資料進行調制／編碼之後傳送至供電端（時間t1），供電端在接收到來自於受電端的調制資料之後，再調整線圈之工作頻率以提高輸出功率，進而因應負載變化。然而，此時輸出功率的提升仍未能使輸出電壓Vout回到預定電壓，因此，受電端持續傳送指示提高輸出功率之相關資料至供電端（時間t2、t3），供電端並逐步提高輸出功率，直到輸出電壓Vout到達預定電壓為止。一般來說，由於調制資料係週期性地傳送，輸出功率的調整需經過數個調制訊號的傳輸週期才可使輸出電壓Vout回到預定電壓。

此外，若感應式電源供應器欲驅動更大的負載時，需透過振幅較大的方波驅動訊號來產生更大的線圈弦波振幅，而較大的驅動訊號振幅使得線圈諧振曲線向上平移。請參考第3圖，第3圖為感應式電源供應器中不同電壓振幅之驅動訊號下的線圈諧振曲線之示意圖。第3圖繪示驅動訊號之電壓為5V及24V的情況。兩者相較之下，當驅動訊號之電壓為24V時，可實現更大的輸出功率。在此情形下，當感應式電源供應器處於待機狀態時（即負載為空載），較大的驅動訊號往往會產生更多虛功，使得輸出功率浪費的情形更加嚴重，除非其運作在更高的工作頻率。然而，受限於驅動元件的性能，驅動訊號的頻率必然存在著上限，且較高的工作頻率意味著更頻繁的元件切換，造成元件損耗的速率提高並降低元件壽命。

有鑑於此，實有必要提出另一種可用於感應式電源供應器之功率調節方法，以實現快速的功率調節，同時避免上述缺點。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種可在感應式電源供應器中進行輸出功率調節之方法及其感應式電源供應器之供電模組，以實現快速的功率調節，同時降低感應式電源供應器在待機狀態之下的功率損耗。

本發明揭露一種用於一感應式電源供應器之一供電模組之方法，用來調節該感應式電源供應器之一輸出功率，該方法包含有以一第一驅動訊號及一第二驅動訊號來驅動該供電模組之一供電線圈運作，並設定該第一驅動訊號及該第二驅動訊號之間之一相移量；偵測該供電線圈之一線圈訊號，以判斷該線圈訊號中的一波峰位置；根據該第二驅動訊號之一訊號週期起點及一空載點，判斷該波峰位置之一波峰偏移率；以及根據該波峰偏移率，調整該相移量，進而調節該輸出功率。

本發明另揭露一種供電模組，用於一感應式電源供應器，用來調節該感應式電源供應器之一輸出功率。該供電模組包含有一供電線圈、至少一供電驅動單元、一延遲產生器、一波峰偵測器及一處理器。該至少一供電驅動單元耦接於該供電線圈，可用來發送一第一驅動訊號及一第二驅動訊號來驅動該供電線圈運作。該延遲產生器耦接於該至少一供電驅動單元中的一供電驅動單元，用來產生一延遲訊號並輸出該延遲訊號至該供電驅動單元。該波峰偵測器耦接於該供電線圈，用來偵測該供電線圈之一線圈訊號，以取得該線圈訊號中的一波峰訊號。該處理器耦接於該至少一供電驅動單元、該延遲產生器及該波峰偵測器，用來執行以下步驟：控制該延遲產生器輸出該延遲訊號，以設定該第一驅動訊號及該第二驅動訊號之間之一相移量；從該波峰偵測器取得該波峰訊號，並據以判斷該線圈訊號中的一波峰位置；根據該第二驅動訊號之一訊號週期起點及一空載點，判斷該波峰位置之一波峰偏移率；以及根據該波峰偏移率，調整該相移量，進而調節該輸出功率。

請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一感應式電源供應器400之示意圖。如第4圖所示，感應式電源供應器400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、一延遲產生器113、供電驅動單元114A及114B、一分壓電路130及一波峰偵測器140。供電驅動單元114A及114B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，用來驅動供電線圈116運作。供電驅動單元114A及114B可接收處理器111及時脈產生器112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114A及114B兩者同時運作時，可進行全橋驅動。時脈產生器112耦接於供電驅動單元114A及114B，可輸出控制訊號S1及S2，分別用來控制供電驅動單元114A及114B發送驅動訊號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，用來輸出時脈訊號至供電驅動單元114A及114B。延遲產生器113耦接於時脈產生器112及供電驅動單元114B之間，其可用來延遲控制訊號S2以產生一延遲訊號S2’，並將延遲訊號S2’輸出至供電驅動單元114B。延遲產生器113可選擇性地輸出延遲不同時間長度的延遲訊號S2’，其延遲時間可由處理器111來控制。在一實施例中，延遲產生器113可包含由多個反相器所構成的延遲鏈（delay chain），但不限於此。分壓電路130包含有分壓電阻133及134，其可對供電線圈116上的一線圈訊號C1進行衰減之後，將其輸出至處理器111及波峰偵測器140，其中，線圈訊號C1為供電線圈116及諧振電容115之間的電壓訊號。在部分實施例中，若處理器111及波峰偵測器140等電路具有足夠的耐壓，亦可不採用分壓電路130，直接由波峰偵測器140接收供電線圈116上的線圈訊號C1。波峰偵測器140耦接於供電線圈116，可用來偵測供電線圈116之線圈訊號C1，以取得線圈訊號C1中的一波峰位置。處理器111耦接於供電驅動單元114A及114B、延遲產生器113及波峰偵測器140等裝置，可控制供電模組1中各項運作，並調節供電模組1之輸出功率。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4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。

在一實施例中，波峰偵測器140包含有一比較器141及一數位類比轉換器（Digital to Analog Converter，DAC）151，可用來偵測線圈訊號C1之波峰位置。處理器111可設定一參考電壓Vref，並輸出對應於參考電壓Vref之一數位值至數位類比轉換器151，數位類比轉換器151再將該數位值轉換為參考電壓Vref。接著，比較器141可比較線圈訊號C1與參考電壓Vref的大小，以輸出一波峰訊號P1，並將波峰訊號P1傳送至處理器。更明確來說，參考電壓Vref可設定為略低於線圈訊號C1之峰值大小的數值，因此，在比較器141所輸出之波峰訊號P1中，線圈訊號C1之波峰位置會出現一脈衝訊號。接著，處理器111即可將脈衝訊號之中間點判斷為線圈訊號C1之波峰位置。相關於處理器111根據脈衝訊號來取得線圈訊號C1之波峰位置的詳細運作方式記載於中華民國專利公開案TW 201519554 A。簡單來說，處理器111可透過一計時器來記錄脈衝訊號之上緣及下緣的時間點，並計算出脈衝訊號之中間時間點，視為線圈訊號C1之波峰位置。中華民國專利公開案TW 201519554 A與本發明的差異在於，中華民國專利公開案TW 201519554 A是採用電容來提供定電壓作為參考電壓，而本發明採用處理器111所設定的參考電壓Vref，並透過數位類比轉換器151輸出其類比電壓值，依照本發明的方式所設定的參考電壓Vref數值具有較高準確度，可實現更準確的波峰位置判斷。

接著，處理器111即可根據波峰位置，控制延遲產生器113所輸出延遲訊號S2’之延遲時間，以設定供電驅動單元114A及114B所輸出之驅動訊號D1及D2之一相移量。不同於習知技術皆採用未經延遲的控制訊號來產生完全反相的驅動訊號，本發明可透過延遲產生器113來進行延遲，使得供電驅動單元114A及114B所輸出的驅動訊號D1及D2並非完全反相，而存在一定的相位偏移。一般來說，當驅動訊號D1及D2為完全反相的方波訊號時，可達到最高的輸出功率；若存在相位偏移，會使驅動訊號D1及D2驅動供電線圈116的能力減弱，使輸出功率降低。透過對延遲產生器113的延遲時間的控制，本發明可改變驅動訊號D1及D2的相位關係，進而達到有效的輸出功率調節。在此例中，相移量代表相位移動幅度大小。在一實施例中，可定義驅動訊號D1及D2為完全反相的方波訊號時之相移量為零，在相同工作頻率之下，相移量等於零時供電模組1之輸出功率最大；此外，若延遲訊號S2’之延遲時間愈大，表示驅動訊號D1及D2愈偏離反相，代表相移量愈大，此時供電模組1之輸出功率愈小。在一實施例中，可設定相移量之上限值，以避免相移量過大使得驅動訊號D1及D2之驅動能力過低或因驅動訊號D1及D2過度偏移造成系統不穩定。舉例來說，相移量之上限值可設定為驅動訊號D1及D2之四分之一週期的長度（即驅動訊號D1及D2之相位差等於90度），此時供電模組1之輸出功率最小。

進一步地，當處理器111從波峰偵測器140取得波峰訊號P1，並判斷出線圈訊號C1之波峰位置之後，可根據驅動訊號D2之一訊號週期起點及一空載點，判斷波峰位置之一波峰偏移率，其中，驅動訊號D2之訊號週期起點可設定為驅動訊號D2之時脈上緣的位置。根據感應式電源供應器的特性，在驅動訊號D1及D2之相移量為零的情況下（即驅動訊號D1及D2為完全反相的方波訊號），當感應式電源供應器之負載為空載時，波峰位置位於驅動訊號D2之訊號週期起點之後方四分之一週期的位置，此位置可定義為空載點。當感應式電源供應器之負載逐漸增加時，波峰位置會從空載點逐漸向前移動，並趨向驅動訊號D2之訊號週期起點。當感應式電源供應器之負載到達滿載時，波峰位置會到達驅動訊號D2之訊號週期起點。本發明可根據上述感應式電源供應器的特性，來判斷波峰偏移率的大小，亦即，當波峰位置位於空載點時，波峰偏移率等於零；當波峰位置位於驅動訊號D2之訊號週期起點時，波峰偏移率等於百分之百。在感應式電源供應器未過載的情況下，波峰位置會在空載點及訊號週期起點之間移動，因此，波峰偏移率會在零到百分之百之間移動。更明確來說，波峰偏移率之數值為波峰位置與空載點的距離除以訊號週期起點與空載點的距離。

請參考第5A～5C圖，第5A～5C圖為本發明實施例驅動訊號D1及D2之相移量為零的情況下不同負載所對應之波峰偏移率之波形圖。第5A～5C圖繪示線圈訊號C1、驅動訊號D1及D2以及波峰訊號P1之波形，其中，第5A圖、第5B圖及第5C圖分別繪示感應式電源供應器無負載、有負載及滿載的情況。如第5A圖所示，當感應式電源供應器之負載為空載時，波峰位置位於驅動訊號D2之訊號週期起點後方四分之一週期的位置，即上述空載點，此時波峰偏移率等於零。波峰訊號P1則產生對應於波峰位置之脈衝訊號，每一脈衝訊號之中間點可對應至每一諧振週期內之波峰位置。如第5B圖所示，當感應式電源供應器出現負載時，波峰位置向驅動訊號D2之訊號週期起點靠近，此時波峰偏移率位於零到百分之百之間。如第5C圖所示，當感應式電源供應器之負載為滿載時，波峰位置位於驅動訊號D2之訊號週期起點，此時波峰偏移率等於百分之百。需注意的是，在不同負載大小的情況下，感應式電源供應器會操作在不同工作頻率，在此情形下，驅動訊號D2之訊號週期長度亦有所不同，且空載點的絕對位置亦不相同。因此，波峰偏移率是根據波峰位置與驅動訊號D2之訊號週期起點及空載點的相對位置來進行計算，而非根據絕對位置來計算，因而不會受到工作頻率改變的影響。

如上所述，本發明可藉由改變驅動訊號D1及D2之相位關係來調節輸出功率，而波峰偏移率可用來判斷負載大小，因此，處理器111可根據計算出的波峰偏移率來調整驅動訊號D1及D2之相移量，即調整延遲產生器113對驅動訊號D2進行延遲之時間長度。如此一來，處理器111可調節輸出功率以因應負載變化。

請參考第6圖，第6圖為本發明實施例透過驅動訊號D1及D2之相位移動來調節感應式電源供應器之輸出功率之波形圖。第6圖繪示空載的情況。需注意的是，當驅動訊號D1及D2之相位移動時，由於驅動訊號D2係經過一段延遲時間，驅動訊號D2之訊號週期起點及相對應之空載點（即訊號週期起點後方四分之一週期的位置）也隨之而延遲，使得波峰位置向訊號週期起點的方向靠近，進而使波峰偏移率提升，如第6圖所示。在此情形下，即使感應式電源供應器之負載為空載，當驅動訊號D2之延遲時間愈長時，波峰偏移率也愈大。

值得注意的是，當感應式電源供應器400處於空載的情況下，不存在推動負載的需求，因此處理器111可增加驅動訊號D1及D2之相移量，以降低輸出功率。相較於習知技術中採用完全反相的驅動訊號之方式，本發明透過相位移動來降低輸出功率，可進一步減少功率的浪費。此外，在驅動訊號D1及D2存在相位移動的情況下，由於整體功率輸出能力的下降，欲推動相同的負載大小時，線圈工作頻率也隨之而下降。線圈工作頻率的下降使得感應式電源供應器400中元件切換的頻率下降，可減少元件損耗並提升元件的使用壽命。

由於波峰偏移率同時受到負載大小及延遲時間長度的影響，當負載愈大時波峰偏移率愈大，當延遲時間愈長時波峰偏移率也愈大，且較長的延遲時間對應到較大的相移量以及較弱的輸出功率。在此情形下，處理器111可設定一預設波峰偏移率或一預設波峰偏移範圍，並藉由延遲時間的控制，來調整驅動訊號D1及D2之相移量以將波峰偏移率調整至該預設波峰偏移率或預設波峰偏移範圍內。舉例來說，當感應式電源供應器啟動且尚未接收到負載時，處理器111可調整驅動訊號D1及D2之相移量，使波峰偏移率位於預設波峰偏移範圍內。當負載出現使波峰位置趨向驅動訊號D2之訊號週期起點，且波峰偏移率上升並超出預設波峰偏移範圍時，處理器111可降低延遲產生器113之延遲時間長度以降低驅動訊號D1及D2之相移量，進而使波峰偏移率下降並回到預設波峰偏移範圍內。此時，感應式電源供應器會提高功率輸出以因應負載的提升。當負載降低使波峰位置趨向空載點，且波峰偏移率下降並超出預設波峰偏移範圍時，處理器111可增加延遲產生器113之延遲時間長度以提高驅動訊號D1及D2之相移量，進而使波峰偏移率上升並回到預設波峰偏移範圍內。此時，感應式電源供應器會降低功率輸出以因應負載的下降。另一方面，當波峰偏移率維持在預設波峰偏移範圍內時，處理器111則停止調整驅動訊號D1及D2之相移量，亦即，使用目前的相移量及延遲時間來驅動負載。

以第6圖為例，處理器111可將預設波峰偏移範圍設定在百分之五十附近之一特定範圍內（如48%～52%），並藉由對驅動訊號D1及D2之相移量的調整來改變波峰偏移率，使其落在預設波峰偏移範圍內。請進一步參考第7圖搭配第6圖所示，第7圖繪示感應式電源供應器之負載加重時透過驅動訊號D1及D2之相位移動來調節輸出功率之波形圖。如第7圖所示，在負載加重的情況下，處理器111會調整驅動訊號D1及D2之相移量，使其更接近互為反相的方波訊號，以控制波峰偏移率維持在預設波峰偏移範圍內。在此情形下，由於驅動訊號D1及D2更接近反相方波訊號，感應式電源供應器可輸出更高功率以因應負載的提升。

值得注意的是，本發明提供一種可在感應式電源供應器中藉由驅動訊號之相位調整來調節輸出功率之方法。本領域具通常知識者當可據以進行修飾或變化，而不限於此。舉例來說，在上述實施例中，處理器111可隨時對波峰位置進行偵測，以在偵測到波峰偏移率超出預設波峰偏移範圍時，調整驅動訊號D1及D2之相移量以因應負載變化。在部分實施例中，處理器111可在判斷供電模組接收到雜訊時，或接收到由感應式電源供應器之受電模組傳送之調制資料時，停止對相移量進行調整。由於雜訊及調制資料皆會改變峰值大小，並影響對波峰位置的判斷。在此情形下，處理器111應停止相移量之調整，以避免錯誤的調整造成系統不穩定。詳細來說，調制訊號會造成線圈訊號C1之峰值在一段期間內出現上下波動，使得處理器111在部分線圈驅動週期中無法取得波峰位置，特別是當峰值向下波動至低於參考電壓Vref的情況。此外，雜訊也可能造成線圈訊號C1之峰值低於參考電壓Vref。在此情形下，處理器111可在一段期間內出現至少一線圈驅動週期無法取得波峰位置時，停止調整驅動訊號D1及D2之相移量，以避免雜訊或調制資料的影響。

在習知技術中，當感應式電源供應器之負載發生變化時，需透過受電端進行偵測並將相關資訊透過調制訊號傳送至供電端，再由供電端調整輸出功率，因此，輸出功率的調整需經過數個調制訊號的傳輸週期才可使輸出電壓回到預定電壓，如第2圖所示。相較之下，本發明之輸出功率調節方法可在供電端對線圈訊號之波峰位置及波峰偏移率進行偵測，可迅速取得偵測結果，進而調整驅動訊號之相移量以調節輸出功率。因此，本發明之輸出功率調節方法可迅速地因應負載變化而對輸出功率進行調節。請參考第8圖，第8圖為本發明實施例受電端負載增加時增加功率輸出之訊號波形圖。第8圖繪示受電模組之輸出電壓Vout及供電線圈上的線圈訊號C1之波形。如第8圖所示，輸出電壓Vout及線圈訊號C1上皆存在週期性的微小波動，此為受電模組傳送的調制訊號。在此例中，當出現突發性的負載使輸出電壓Vout瞬間下降時，供電端可立即偵測到負載變化並對應提高輸出功率，使輸出電壓Vout迅速回升。由第8圖之波形可知，輸出電壓Vout回升到預定電壓的時間遠小於調制訊號的傳輸週期。

上述關於感應式電源供應器調節輸出功率之運作方式可歸納為一功率調節流程90，如第9圖所示。功率調節流程90可實現於一感應式電源供應器之供電端（如第4圖中感應式電源供應器400之供電模組1），其包含以下步驟：

步驟900： 開始。

步驟902： 以驅動訊號D1及D2來驅動供電模組1之供電線圈116運作，並設定驅動訊號D1及D2之間之一相移量。

步驟904： 偵測供電線圈116之線圈訊號C1，以判斷線圈訊號C1中的一波峰位置。

步驟906： 根據驅動訊號D2之一訊號週期起點及一空載點，判斷波峰位置之一波峰偏移率。

步驟908： 根據波峰偏移率，調整相移量，進而調節輸出功率。

步驟910： 結束。

進一步地，針對上述根據波峰偏移率來調整相移量之步驟可再歸納為一功率調節詳細流程100，如第10圖所示。功率調節詳細流程100包含以下步驟：

步驟1000： 開始。

步驟1002： 設定一預設波峰偏移範圍。

步驟1004： 判斷波峰偏移率是否大於、小於或位於預設波峰偏移範圍。若波峰偏移率大於預設波峰偏移範圍時，執行步驟1006；若波峰偏移率小於預設波峰偏移範圍時，執行步驟1008；若波峰偏移率位於預設波峰偏移範圍內時，執行步驟1010。

步驟1006： 降低相移量，以提高驅動訊號D1及D2之推力，進而降低波峰偏移率。

步驟1008： 提高相移量，以降低驅動訊號D1及D2之推力，進而提高波峰偏移率。

步驟1010： 結束。

值得注意的是，上述功率調節詳細流程100可被設定在未接收到雜訊或調制資料時進行。功率調節流程90及功率調節詳細流程100之詳細運作方式及其它變化可參考前述說明，在此不贅述。

綜上所述，本發明提供一種可在感應式電源供應器中進行輸出功率調節之方法，可實現快速的功率調節，同時降低感應式電源供應器在待機狀態之下的功率損耗。供電模組可設置一延遲產生器，用來產生延遲訊號提供予供電驅動單元，以改變供電驅動單元所輸出的二驅動訊號之相位差。當二驅動訊號是互為反相的方波時，可產生最大輸出功率。若其中一驅動訊號受到延遲使得二驅動訊號偏離反相方波，則輸出功率下降。藉由延遲時間長度的調整，本發明可調節輸出功率。此外，本發明可偵測波峰位置與驅動訊號之訊號週期起點及空載點之對應關係，以偵測負載變化。當負載出現明顯變化時，波峰偏移率會離開預設波峰偏移範圍。在此情形下，可改變延遲訊號之延遲時間，以控制波峰偏移率回到預設波峰偏移範圍內，同時調整輸出功率來因應負載變化。如此一來，本發明透過波峰位置的判斷來調整輸出功率，可大幅提升功率調節的速率，而藉由相位調整來改變輸出功率的方式，可降低感應式電源供應器之輸出功率，以減少感應式電源供應器在待機狀態或空載之下的功率損耗。 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。

F0～F4‧‧‧工作頻率 Amax‧‧‧最大弦波振幅 A1～A4‧‧‧弦波振幅 Vout‧‧‧輸出電壓 Vc‧‧‧線圈訊號 t0、t1、t2、t3‧‧‧諧振電容 400‧‧‧感應式電源供應器 1‧‧‧供電模組 111‧‧‧處理器 112‧‧‧時脈產生器 113‧‧‧延遲產生器 114A、114B‧‧‧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 133、134‧‧‧分壓電阻 140‧‧‧波峰偵測器 141‧‧‧比較器 151‧‧‧數位類比轉換器 S1、S2‧‧‧控制訊號 S2’‧‧‧延遲訊號 D1、D2‧‧‧驅動訊號 C1‧‧‧線圈訊號 P1‧‧‧波峰訊號 CR1～CR4‧‧‧比較結果 Vref‧‧‧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 90‧‧‧功率調節流程 900～910‧‧‧步驟 100‧‧‧功率調節詳細流程 1000～1010‧‧‧步驟

第1圖為感應式電源供應器之線圈諧振曲線之示意圖。 第2圖為受電端負載增加的情況下之訊號波形圖。 第3圖為感應式電源供應器中不同電壓振幅之驅動訊號下的線圈諧振曲線之示意圖。 第4圖為本發明實施例一感應式電源供應器之示意圖。 第5A～5C圖為本發明實施例驅動訊號之相移量為零的情況下不同負載所對應之波峰偏移率之波形圖。 第6圖為本發明實施例透過驅動訊號之相位移動來調節感應式電源供應器之輸出功率之波形圖。 第7圖為感應式電源供應器之負載加重時透過驅動訊號之相位移動來調節輸出功率之波形圖。 第8圖為本發明實施例受電端負載增加時增加功率輸出之訊號波形圖。 第9圖為本發明實施例一功率調節流程之流程圖。 第10圖為本發明實施例一功率調節詳細流程之流程圖。

90‧‧‧功率調節流程

900~910‧‧‧步驟

Claims (15)

1. 一種用於一感應式電源供應器之一供電模組之方法，用來調節該感應式電源供應器之一輸出功率，該方法包含有： 以一第一驅動訊號及一第二驅動訊號來驅動該供電模組之一供電線圈運作，並設定該第一驅動訊號及該第二驅動訊號之間之一相移量； 偵測該供電線圈之一線圈訊號，以判斷該線圈訊號中的一波峰位置； 根據該第二驅動訊號之一訊號週期起點及一空載點，判斷該波峰位置之一波峰偏移率；以及 根據該波峰偏移率，調整該相移量，進而調節該輸出功率。
2. 如請求項1所述之方法，其中該空載點為該第二驅動訊號之該訊號週期起點之後方四分之一週期的位置。
3. 如請求項1所述之方法，其中當該第一驅動訊號及該第二驅動訊號互為反相且該感應式電源供應器為空載時，該波峰位置位於該空載點，且該波峰偏移率為零。
4. 如請求項1所述之方法，其中當該第一驅動訊號及該第二驅動訊號互為反相且該感應式電源供應器為滿載時，該波峰位置位於該第二驅動訊號之該訊號週期起點，且該波峰偏移率為百分之百。
5. 如請求項1所述之方法，其中該波峰偏移率之數值等於該波峰偏移率與該空載點的距離除以該訊號週期起點與該空載點的距離。
6. 如請求項1所述之方法，其中根據該波峰偏移率，調整該相移量，進而調節該輸出功率之步驟包含有： 設定一預設波峰偏移範圍； 當該波峰偏移率大於該預設波峰偏移範圍時，降低該相移量，以提高該第一驅動訊號及該第二驅動訊號之推力，進而降低該波峰偏移率； 當該波峰偏移率小於該預設波峰偏移範圍時，提高該相移量，以降低該第一驅動訊號及該第二驅動訊號之推力，進而提高該波峰偏移率；以及 當該波峰偏移率位於該預設波峰偏移範圍內時，停止調整該相移量。
7. 如請求項1所述之方法，其中當該供電模組判斷其接收到一雜訊或由該感應式電源供應器之一受電模組傳輸之一資料時，停止調整該相移量。
8. 一種供電模組，用於一感應式電源供應器，用來調節該感應式電源供應器之一輸出功率，該供電模組包含有： 一供電線圈； 至少一供電驅動單元，耦接於該供電線圈，用來發送一第一驅動訊號及一第二驅動訊號來驅動該供電線圈運作； 一延遲產生器，耦接於該至少一供電驅動單元中的一供電驅動單元，用來產生一延遲訊號並輸出該延遲訊號至該供電驅動單元； 一波峰偵測器，耦接於該供電線圈，用來偵測該供電線圈之一線圈訊號，以取得該線圈訊號中的一波峰訊號；以及 一處理器，耦接於該至少一供電驅動單元、該延遲產生器及該波峰偵測器，用來執行以下步驟： 控制該延遲產生器輸出該延遲訊號，以設定該第一驅動訊號及該第二驅動訊號之間之一相移量； 從該波峰偵測器取得該波峰訊號，並據以判斷該線圈訊號中的一波峰位置； 根據該第二驅動訊號之一訊號週期起點及一空載點，判斷該波峰位置之一波峰偏移率；以及 根據該波峰偏移率，調整該相移量，進而調節該輸出功率。
9. 如請求項8所述之供電模組，其中該空載點為該第二驅動訊號之該訊號週期起點之後方四分之一週期的位置。
10. 如請求項8所述之供電模組，其中當該第一驅動訊號及該第二驅動訊號互為反相且該感應式電源供應器為空載時，該波峰位置位於該空載點，且該波峰偏移率為零。
11. 如請求項8所述之供電模組，其中當該第一驅動訊號及該第二驅動訊號互為反相且該感應式電源供應器為滿載時，該波峰位置位於該第二驅動訊號之該訊號週期起點，且該波峰偏移率為百分之百。
12. 如請求項8所述之供電模組，其中該波峰偏移率之數值等於該波峰偏移率與該空載點的距離除以該訊號週期起點與該空載點的距離。
13. 如請求項8所述之供電模組，其中該處理器另執行以下步驟，以根據該波峰偏移率，調整該相移量，進而調節該輸出功率： 設定一預設波峰偏移範圍； 當該波峰偏移率大於該預設波峰偏移範圍時，降低該相移量，以提高該第一驅動訊號及該第二驅動訊號之推力，進而降低該波峰偏移率； 當該波峰偏移率小於該預設波峰偏移範圍時，提高該相移量，以降低該第一驅動訊號及該第二驅動訊號之推力，進而提高該波峰偏移率；以及 當該波峰偏移率位於該預設波峰偏移範圍內時，停止調整該相移量。
14. 如請求項8所述之供電模組，其中當該處理器判斷該供電模組接收到一雜訊或由該感應式電源供應器之一受電模組傳輸之一資料時，該處理器停止調整該相移量。
15. 如請求項8所述之供電模組，其中該延遲產生器所產生之該延遲訊號係用來控制耦接於該延遲產生器之該供電驅動單元輸出該第二驅動訊號。