TWI644499B - 具有電壓保護之無線充電接收裝置 - Google Patents

Abstract

一種無線充電接收裝置，包含：一輸出單元；一保護元件，其與該輸出單元並聯，包含：一保護負載；和一保護開關，其與該保護負載串聯，其中在該保護開關關閉時，電流無法流過該保護負載；及一控制器，其包含一偵測器，用以量測該輸出單元兩端，若該輸出單元一輸出電壓超過一保護啟動電壓值，則該控制器啟動該保護開關，以允許電流流過該保護負載，從而降低流經該輸出單元的一輸出電流和一輸出功率。

Description

具有電壓保護之無線充電接收裝置

本發明相關於一種無線充電裝置，尤其是一種無線充電接收裝置。

對於一般電子元件，當電壓超過系統所能承受的規格時，只要很短的時間，就會損害被充電之電子裝置或充電系統本身。然而，理想充電電壓不是一個定值，會因為無線充電接收器的最大額定功率與輸出負載的大小而有所不同。

此外，在無線充電系統中，有三種狀況會導致充電功率的變化。第一種是發射器因為某些因素，使得發射器輸出過高的能量。第二種是因為接收器與負載的移動。第三種：被充電之電子裝置所需的功率突然變小。而充電功率的變化也都有可能損害被充電之電子裝置或充電系統本身。

因此，在無線充電的領域中，克服上述問題顯得格外重要。

因為對於無線充電接收器晶片，通常電流過高，只要不超過溫度上限，在非常短暫的時間裡，還不造成無法回復的損壞，但是只要電壓超過，就非常有可能造成永久的損壞。因此，本發明之一實施例即利用此特性，利用保護負載來保護無線充電接收器晶片。在保護負載啟動後，即使流經無線充電接收器晶片的電流有可能變大，但只要保持電壓不要超過無線充電接收器晶片能承受的極限，便能保護無線充電接收器晶片。

此外，本發明的另一實施例提供多組保護負載，可以依據充電系統中的負載的狀況，開啟多組保護，以提升充電系統的安全性。

現在將對本發明不同的實施方式進行說明。下列描述提供本發明特定的施行細節，俾使閱者徹底瞭解這些實施例之實行方式。然該領域之熟習技藝者須瞭解本發明亦可在不具備這些細節之條件下實行。此外，文中不會對一些已熟知之結構或功能或是作細節描述，以避免各種實施例間不必要相關描述之混淆，以下描述中使用之術語將以最廣義的合理方式解釋，即使其與本發明某特定實施例之細節描述一起使用。

第1圖繪示本發明一實施例之一種無線充電接收裝置120，包含：一輸出單元150，用以電性連接一電子裝置，例如，手機，用以向該電子裝置提供電力。為了避免充電時有過大的電壓損害被充電之電子裝置或充電系統，一保護元件與該輸出單元並聯，此保護元件包含：一保護負載142和與該保護負載142串聯的一保護開關140，其中在該保護開關140關閉時，電流無法流過該保護負載142。一控制器130包含一偵測器132，用以量測該輸出單元150兩端。請參考第2圖，在步驟204中，若該輸出單元150之一輸出電壓Vo超過一保護啟動電壓值Vpa，則在步驟206中該控制器130啟動該保護開關140，以允許電流流過該保護負載142，從而降低流經該輸出單元150的一輸出電流和一輸出功率。

請繼續參考第2圖，在步驟208中該偵測器132後續對該輸出單元150兩端的量測中，若該輸出電壓Vo低於一保護關閉電壓值Vpr時，則該控制器130關閉該保護開關140，使該電流全部流過該輸出單元150，從而升高流經該輸出單元150的該輸出電流和該輸出功率。

如第1圖所示，該保護啟動電壓值Vpa和該保護關閉電壓值Vpr可以在該控制器130中藉由一設定機構134設定，該設定機構134可以是一設定電阻或開關，或用以設定該控制器130的軟體。替代性地，該保護啟動電壓值Vpa和該保護關閉電壓值Vpr可能是變動的，在該設定機構134中設定一高載功率P _H或一低載功率P _L。

請參考第3圖，在步驟304中，當該控制器130的該偵測器132偵測到該輸出單元150之一輸出功率Po高於所設定之一高載功率P _H，則在步驟306中該控制器130降低該保護啟動電壓值Vpa。這種機制可在該輸出功率Po過高時，降低該保護啟動電壓值Vpa，以使該輸出電壓Vo超過該保護啟動電壓值Vpa，從而使該控制器130在步驟314中啟動該保護開關140，以避免損害該電子裝置。

請繼續參考第3圖，在步驟308中，當該控制器130的偵測器132偵測到該輸出單元150之一輸出功率Po低於所設定之一低載功率P _L，則在步驟310中該控制器130提高該保護啟動電壓值Vpa。這種機制可在該輸出功率Po過低時，提高該保護啟動電壓值Vpa，以避免該輸出電壓Vo超過該保護啟動電壓值Vpa而令該控制器130在步驟314中啟動該保護開關140，從而避免延長了對該電子裝置充電的時間。

在本發明的另一實施例中，若該輸出單元150之該輸出電壓Vo超過該保護啟動電壓值Vpa，除了啟動該保護開關140外，該控制器130尚可令一信號傳送器126傳輸一信號128給一無線充電傳輸裝置110，以要求該無線充電傳輸裝置110降低一傳輸功率。在該無線充電傳輸裝置110的一信號接收器112接收該信號128後，該無線充電傳輸裝置110的一傳輸控制器114可一電力傳輸線圈116降低傳輸電力118的傳輸功率。

第4圖繪示本發明的又一實施例，一種無線充電接收裝置120可包含多個保護元件，其每一與輸出單元150並聯，並且該多個保護元件彼此並聯。第4圖所示之一種無線充電接收裝置120包含至少二保護元件，其中第一保護元件包含第一保護負載142a和與該保護負載142a串聯的一第一保護開關140a，其中在該第一保護開關140a關閉時，電流無法流過該第一保護負載142a。一控制器130的偵測器132量測該輸出單元150兩端。

請參考第5圖之流程圖，在步驟504中，若該輸出單元150之一輸出電壓Vo超過一保護啟動電壓值Vpa，則該控制器130啟動該多個保護元件之一或多者的該保護開關，以允許電流流過該保護負載，從而降低流經該輸出單元的一輸出電流和一輸出功率。

請繼續參考第5圖，在步驟508中該偵測器132後續對該輸出單元150兩端的量測中，若該輸出電壓Vo低於一保護關閉電壓值Vpr時，則該控制器130關閉該多個保護元件之一或多者的該保護開關，以增加流過該輸出單元150的電流，從而升高流經該輸出單元150的該輸出電流和該輸出功率。其中，該多個保護元件的該保護開關可以同步啟動或關閉，也可以是依序啟動或關閉。

在依序啟動或關閉的實施例中，在第5圖的步驟506中該控制器啟動該多個保護元件之一或多者的該保護開關後，該偵測器再次量測該輸出單元兩端，若在步驟508中該輸出電壓Vo高於一保護關閉電壓值Vpr，則重複步驟504的判斷，若該輸出單元之一新輸出電壓仍超過該保護啟動電壓值，則回到步驟506，該控制器繼續啟動該多個保護元件之剩餘尚未啟動者的該保護開關。

請參考第6圖，第4圖所示之包含多個保護元件的無線充電接收裝置120之該保護啟動電壓值Vpa和該保護關閉電壓值Vpr也可能是變動的，同樣可在該設定機構134中設定一高載功率P _H或一低載功率P _L，藉以調整該保護啟動電壓值Vpa和該保護關閉電壓值Vpr。在依序啟動或關閉多個保護元件的實施例中，在第6圖的步驟614中該控制器啟動該多個保護元件之一或多者的該保護開關後，該偵測器再次量測該輸出單元兩端，若在步驟616中該輸出電壓Vo高於一保護關閉電壓值Vpr，則流程回到步驟604，藉由該高載功率P _H或該低載功率P _L，在步驟606調整該保護啟動電壓值Vpa和在和步驟510中調整該保護關閉電壓值Vpr。在步驟612中，若該輸出單元之一新輸出電壓Vo仍超過該保護啟動電壓值Vpa，則回到步驟614，該控制器繼續啟動該多個保護元件之剩餘尚未啟動者的該保護開關。

本發明並未侷限在此處所描述之特定細節特徵。在本發明之精神與範疇下，與先前描述與圖式相關之許多不同的發明變更是可被允許的。因此，本發明將由下述之專利申請範圍來包含其所可能之修改變更，而非由上方描述來界定本發明之範疇。

110 無線充電傳輸裝置 112 信號接收器 114 傳輸控制器 116 電力傳輸線圈 120 無線充電接收裝置 122 電力接收線圈 124 接收控制器 126 信號傳送器 130 控制器 132 偵測器 134 設定機構 140 保護開關 140a 保護開關 140b 保護開關 142 保護負載 142a 保護負載 142b 保護負載 150 輸出單元

藉由參考下列詳細敘述，將可以更快地瞭解上述觀點以及本發明之優點，並且藉由下面的描述以及附加圖式，可以更容易瞭解本發明之精神。其中：

第1圖繪示本發明一實施例之一種無線充電接收裝置。

第2圖之流程圖繪示第1圖之無線充電接收裝置之操作流程。

第3圖之流程圖繪示第1圖之無線充電接收裝置之選擇性操作流程。

第4圖繪示本發明又一實施例之一種無線充電接收裝置。

第5圖之流程圖繪示第4圖之無線充電接收裝置之操作流程。

第6圖之流程圖繪示第4圖之無線充電接收裝置之選擇性操作流程。

Claims (10)

1. 一種無線充電接收裝置，包含： 一輸出單元； 一保護元件，其與該輸出單元並聯，包含： 一保護負載；和 一保護開關，其與該保護負載串聯，其中在該保護開關關閉時，電流無法流過該保護負載；及 一控制器，其包含一偵測器，用以量測該輸出單元兩端，若該輸出單元之一輸出電壓超過一保護啟動電壓值，則該控制器啟動該保護開關，以允許電流流過該保護負載。
2. 如請求項1所述之無線充電接收裝置，其中若該輸出電壓低於一保護關閉電壓值時，則該控制器關閉該保護開關，使該電流全部流過該輸出單元，從而升高流經該輸出單元的該輸出電流和該輸出功率。
3. 如請求項2所述之無線充電接收裝置，其中當該控制器偵測到該輸出單元之一輸出功率低於所設定之一低載功率，則該控制器提高該保護啟動電壓值。
4. 如請求項1所述之無線充電接收裝置，其中當該控制器偵測到該輸出單元之一輸出功率高於所設定之一高載功率，則該控制器降低該保護啟動電壓值。
5. 如請求項1所述之無線充電接收裝置，其中該控制器另包含一控制界面，用以設定一高載功率、一低載功率、一保護啟動電壓值、或一保護關閉電壓值。
6. 如請求項1所述之無線充電接收裝置，其中若該輸出單元之該輸出電壓超過該保護啟動電壓值，則該控制器另外傳輸一信號給一無線充電傳輸裝置，以要求該無線充電傳輸裝置降低一傳輸功率。
7. 如請求項1所述之無線充電接收裝置，其中該控制器另包含一電阻或一切換器，用以設定一高載功率、一低載功率、一保護啟動電壓值、或一保護關閉電壓值。
8. 一種無線充電接收裝置，包含： 一輸出單元； 多個保護元件，其每一與該輸出單元並聯，並且彼此並聯，包含： 一保護負載；和 一保護開關，其與該保護負載串聯，其中在該保護開關關閉時，電流無法流過該保護負載；及 一控制器，其包含一偵測器，用以量測該輸出單元兩端，若該輸出單元之一輸出電壓超過一保護啟動電壓值，則該控制器啟動該多個保護元件之一或多者的該保護開關，以允許電流流過該保護負載。
9. 如請求項8所述之無線充電接收裝置，其中 當該控制器偵測到該輸出單元之一輸出功率低於所設定之一低載功率，則該控制器提高該保護啟動電壓值；及 當該控制器偵測到該輸出單元之一輸出功率高於所設定之一高載功率，則該控制器降低該保護啟動電壓值。
10. 如請求項8所述之無線充電接收裝置，其中在該控制器啟動該多個保護元件之一或多者的該保護開關後，該偵測器再次量測該輸出單元兩端，若該輸出單元之一新輸出電壓仍超過該保護啟動電壓值，則該控制器繼續啟動該多個保護元件之剩餘尚未啟動者的該保護開關。