TWI699066B - 無線充電轉換裝置以及具有無線充電轉換裝置的保護殼 - Google Patents

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Abstract

一種無線充電轉換裝置包括電路板、接收線圈、主電路、發射線圈、高頻隔磁片、以及低頻隔磁片。接收線圈位於電路板上並適於接收與轉換高頻磁訊號為第一交流訊號。主電路位於電路板上並適於接收並轉換第一交流訊號為第二交流訊號。發射線圈適於將第二交流訊號轉換為低頻磁訊號。低頻隔磁片位於發射線圈與電路板之間，高頻隔磁片則位於低頻隔磁片與接收線圈之間。此外，本發明亦提供一種具有無線充電轉換裝置的保護殼。

Description

無線充電轉換裝置以及具有無線充電轉換裝置的保護殼
本發明係關於一種無線充電轉換技術，特別是一種無線充電轉換裝置以及具有無線充電轉換裝置的保護殼。
近年來，因應智慧型手機的崛起，相關的技術也跟著蓬勃發展。其中，無線充電技術也在許多面向有所突破。除了手機、筆電等可攜式電子裝置採用無線充電技術以外，亦有智能家電、車用無線充電方案被紛紛推出。目前，主要有由無線充電聯盟(Wireless Power Consortium，WPC)所推出Qi無線充電標準以及由A4WP（Alliance for Wireless Power）與PMA（Power Matters Alliance）兩大無線充電組織合併、更名的AirFuel聯盟所推出的AirFuel無線充電標準。
Qi無線充電標準主要是採用電磁感應技術，而AirFuel則是基於磁感應與磁共振技術。電磁感應雖能實現稍遠距離的無線充電但是充電效率較低；而磁共振無線充電技術則需要較近的距離，不過能達成較高的充電效率。
其中，若無線充電站的充電方式是採用AirFuel無線充電標準時，則使用者的手機也需要具有與AirFuel無線充電標準匹配的無線充電晶片，才能進行充電。然而，市面上多數智慧型手機搭配的無線充電晶片為採用Qi無線充電標準，因此不能搭配充電站所提供的AirFuel無線充電標準。
有鑑於此，本發明一實施例提出一種無線充電轉換裝置，其係包括電路板、接收線圈、主電路、發射線圈、低頻隔磁片以及高頻隔磁片。接收線圈位於電路板上並適於接收與轉換高頻磁訊號為第一交流訊號。主電路位於電路板上並適於接收並轉換第一交流訊號為第二交流訊號。發射線圈適於將第二交流訊號轉換為低頻磁訊號。低頻隔磁片位於發射線圈與電路板之間。高頻隔磁片位於低頻隔磁片與接收線圈之間。
再者，本發明又一實施例提出一種保護殼，其包括殼體以及前述之無線充電轉換裝置。殼體係具有內表面與外表面。內表面包括容置槽而適於容置可攜式電子裝置。無線充電轉換裝置係設置於殼體。並且，無線充電轉換裝置的發射線圈朝向殼體而適於對應可攜式電子裝置之無線充電模組。
在一或多個實施例中，電路板具有線路區，主電路位於線路區，而接收線圈及高頻隔磁片環繞線路區。
在一或多個實施例中，主電路包括設置於電路板的一側的整流模組與設置於電路板的另一側的轉換模組。整流模組電連接接收線圈而適於接收第一交流訊號並轉換第一交流訊號為直流訊號。轉換模組電連接發射線圈而適於轉換直流訊號為第二交流訊號。
在一或多個實施例中，高頻隔磁片的表面實質上齊平於主電路的表面。
在一或多個實施例中，低頻隔磁片係以奈米晶體製成。
在一或多個實施例中，高頻隔磁片係以鐵氧體製成。
在一或多個實施例中，高頻隔磁片的磁導率介於100至700亨利/米之間，而低頻隔磁片的磁導率介於700至1100亨利/米之間。
在一或多個實施例中，高頻隔磁片的剖面概呈ㄇ字型，高頻隔磁片具有凹槽，主電路位於凹槽中。
在一或多個實施例中，高頻隔磁片遮蔽於主電路與發射線圈之間。
綜上所述，在本發明一或多個實施例中，無線充電轉換裝置係可將符合某一無線充電標準的磁訊號轉換為符合另一無線充電標準的磁訊號。另外，高頻隔磁片與低頻隔磁片則能夠有效地避免磁訊號對主電路或線圈產生干擾。再者，在本發明一或多個實施例中，使用者可將可攜式電子裝置裝入具有無線充電轉換裝置的保護殼內，讓無線充電站所發出的磁訊號可以透過保護殼的無線充電轉換裝置而被轉換為與可攜式電子裝置的無線充電模組匹配的另一磁訊號以達成無線充電。
請參閱圖1及圖2，係分別繪示本發明無線充電轉換裝置100的第一實施例的剖面示意圖與分解圖。如圖1與圖2所示，一種無線充電轉換裝置100包括電路板20、接收線圈30、主電路22、發射線圈60、低頻隔磁片50以及高頻隔磁片40。
無線充電轉換裝置100係可用於符合不同無線充電標準的磁訊號之間的轉換。例如，欲以採用匹配高頻磁訊號的AirFuel無線充電標準（以下簡稱AirFuel標準）的無線充電站對採用匹配低頻磁訊號的Qi無線充電標準（以下簡稱Qi標準）的電子裝置進行無線充電時，係可透過前述無線充電轉換裝置100將高頻磁訊號轉換為低頻磁訊號。在此，電子裝置為例如但不限於行動電話、筆記型電腦、平板電腦、數位相機。換言之，在本實施例中，接收線圈30符合AirFuel標準而可從採用Airfuel標準的無線充電站接收磁訊號；而發射線圈60則符合Qi標準而可傳輸磁訊號至採用Qi標準的電子裝置。
具體來說，無線充電轉換裝置100係可設置於電子裝置的周邊元件，而達成前述不同磁訊號的轉換。在一實施例中，無線充電轉換裝置100係可設置於電子裝置的保護殼內，但本發明並不以此為限。
請參閱圖1及圖2，前述電路板20係可以為印刷電路板，例如但不限於網版印刷電路板。另外，電路板20除了可以是塑膠基板以外，也可以是玻璃基板。
前述接收線圈30位於電路板20上。接收線圈30適於接收高頻磁訊號後產生前述第一交流訊號。在一實施例中，接收線圈30係可直接印刷在電路板20，進而可以縮減無線充電轉換裝置100的整體厚度，但並不以此為限。於一些實施例中，接收線圈30也可以是另外安裝在電路板20上的一般規格或特殊規格的線圈元件。在本實施例中，高頻磁訊號係指訊號頻率為1兆赫茲至1000兆赫茲之間的磁訊號，但並不以此為限，在一些實施例中，高頻磁訊號係指訊號頻率等於6.78兆赫茲的磁訊號。
前述主電路22係位於電路板20上主電路22並適於接收並轉換第一交流訊號為第二交流訊號。第一交流訊號的頻率係不同於第二交流訊號的頻率，因此所對應的磁訊號頻率也不相同。
前述發射線圈60適於接收前述第二交流訊號而產生低頻磁訊號。在本實施例中，類似地，低頻磁訊號係指訊號頻率為10千赫茲至300千赫茲之間的磁訊號，但並不以此為限，在一些實施例中，低頻磁訊號係指訊號頻率等於110千赫茲至205千赫茲的磁訊號。
前述低頻隔磁片50位於發射線圈60與電路板20之間。低頻隔磁片50係用於阻絕低頻磁訊號。具體而言，低頻隔磁片50係用以阻絕前述發射線圈60所產生的低頻磁訊號（例如由符合Qi標準的無線充電發射線圈所產生的磁訊號），避免低頻磁訊號對主電路22的各組件以及接收線圈30產生干擾。
在一實施例中，低頻隔磁片50的磁導率介於700至1100亨利/米之間，例如可以是但不限於730亨利/米。在一實施例中，低頻隔磁片50可以奈米晶體製成，也可以是鐵氧體或非晶體，但並不以此為限。此外，在一實施例中，低頻隔磁片50可以為四層的奈米晶體結構並具有約為0.08微米的厚度，進而可以有效降低無線充電轉換裝置100的厚度。
再請參閱圖1及圖2，前述高頻隔磁片40係位於低頻隔磁片50與接收線圈30之間。高頻隔磁片40係用於阻絕高頻磁訊號。具體而言，前述高頻隔磁片40係用以阻絕無線充電站所產生的高頻磁訊號（例如由符合AirFuel標準的無線充電站的線圈所產生的磁訊號），避免此高頻磁訊號對主電路22的各組件以及發射線圈60產生干擾，並提高線圈的耦合能力。
在一實施例中，高頻隔磁片40的磁導率介於100至700亨利/米之間，例如可以是240亨利/米但不限於240亨利/米。在一實施例中，高頻隔磁片40可以鐵氧體製成。此外，在一實施例中，高頻隔磁片40具有約為200微米的厚度。另外，在本實施例中，高頻隔磁片40的表面實質上齊平於主電路22的表面。前述實質上齊平的情況為：是指高頻隔磁片40的表面與主電路22的表面位於同一水平高度；或者為：當高頻隔磁片40加上黏膠後，表面係與主電路22齊平。藉此，使得無線充電轉換裝置100能夠具有較佳的機械強度。
在本實施例中，接收線圈30符合AirFuel標準，而發射線圈60則符合Qi標準。因此，由無線充電站所發出的符合AirFuel標準的磁訊號係可由所述無線充電轉換裝置100轉換為符合Qi標準的磁訊號，而可對具有採用Qi標準的無線充電晶片的可攜式電子裝置進行充電。另外，高頻隔磁片40與低頻隔磁片50則能夠有效地避免磁訊號對主電路22或線圈產生干擾。
如圖1及圖2所示，在一或多個實施例中，高頻隔磁片40係不遮蔽於主電路22與發射線圈60之間。也就是說，電路板20具有線路區20a，主電路22位於線路區20a，而接收線圈30及高頻隔磁片40環繞線路區20a。再換句話說，高頻隔磁片40係具有開口41，主電路22係位於開口41中，而接收線圈30則不從開口41外露，但本發明並不以此為限。請參閱圖5及圖6，係本發明無線充電轉換裝置100A的第二實施例的剖面示意圖與分解圖。在本實施例中，高頻隔磁片40A係遮蔽於主電路22與發射線圈60之間。並且，如圖5所示，高頻隔磁片40A的剖面係概呈ㄇ字型並具有一凹槽41A，而主電路22係位於凹槽41A內。在本實施例中，由於高頻隔磁片40A的凹槽41A並非鏤空設計，能夠提供較佳的機械強度並增加裝置的耐用度。
圖3係本發明無線充電轉換裝置100的一例示電路方塊圖。請同時參閱圖1至圖3，於本實施例中，主電路22係包括整流模組22A與轉換模組22B。整流模組22A設置於電路板20的一側並面向低頻隔磁片50，而轉換模組22B則設置於電路板20的另一側並同樣面向低頻隔磁片50。整流模組22A舉例來說可以是整流器（Rectifier），而適於接收前述第一交流訊號後將其轉換為直流訊號。另一方面，轉換模組22B舉例來說可以是全橋式逆變器（Full-bridge invertor）或是半橋式逆變器（Half-bridge invertor），而適於接收直流訊號後將其再轉換為前述第二交流訊號。
請參閱圖4，係本發明無線充電轉換裝置100的另一例示電路方塊圖。請同時參閱圖1、圖2及圖4，於本實施例中，主電路22進一步包括供電端通訊模組22C、頻率控制模組22D以及輸電端通訊模組22E。
前述供電端通訊模組23訊號連接於整流模組22A，以適於與無線充電站800進行交握（handshaking），而無線充電站800在與供電端通訊模組22C交握之後產生持續磁訊號（即高頻磁訊號），無線充電轉換裝置100再對此磁訊號進行前述之轉換作業。在一實施例中，供電端通訊模組22C可以包括一藍牙晶片，使得無線充電轉換裝置100可以利用藍牙做為通訊介面而與無線充電站800達成交握。
前述頻率控制模組22D訊號連接於轉換模組22B。頻率控制模組22D係用以控制第二交流訊號的頻率，而使第二交流訊號的頻率能夠匹配低頻磁訊號。藉此，當第二交流訊號再次被轉變為磁訊號（即低頻磁訊號）後，此低頻磁訊號能夠適於提供至具有無線充電功能的可攜式電子裝置900（例如但不限於行動裝置、筆記型電腦、平板電腦、數位相機）。
前述輸電端通訊模組22E也訊號連接於轉換模組22B，以適於與可攜式電子裝置900進行交握。無線充電轉換裝置100的輸電端通訊模組22E在與可攜式電子裝置900交握後產生磁訊號（即低頻磁訊號），此低頻磁訊號再由可攜式電子裝置900的無線充電模組接收而對可攜式電子裝置900進行充電。
藉由上述的交握程序，可以進一步達成無線充電站800、無線充電轉換裝置100以及可攜式電子裝置900之間的識別以及相容性偵測，而能有效率地進行可攜式電子裝置900的充電。
再請參閱圖7及圖8，係分別繪示本發明無線充電轉換裝置100B的第三實施例的剖面示意圖與分解圖。在本實施例中，發射線圈60B係為圓形，並且其直徑小於低頻隔磁片50的長度與寬度。然而，需要說明的是，並不需要對發射線圈60B與低頻隔磁片50的大小加以限制，只要低頻隔磁片50能夠遮蔽於高頻隔磁片40與接收線圈30之間即可。因此，亦可使用市售之符合Qi標準的無線發射線圈做為無線充電轉換裝置100B的發射線圈60B。
請參閱圖1、圖2及圖9，圖9係為具有無線充電轉換裝置100的保護殼700的使用狀態示意圖。如圖1、圖2及圖9所示，保護殼700包括殼體701以及前述之無線充電轉換裝置100。
前述殼體701具有外表面701A與內表面701B，而內表面701B包括容置槽701C而可容置可攜式電子裝置900。前述無線充電轉換裝置100則設置於殼體701上。舉例來說，可以在殼體701提供凹穴以容置無線充電轉換裝置100，但並不以此為限；亦可應用射出成型的工藝將無線充電轉換裝置100設置於殼體701上。
在本實施例之保護殼700中，前述發射線圈60係朝向殼體701。因此，在可攜式電子裝置900被裝入容置槽701C後，發射線圈60能夠對應可攜式電子裝置900之無線充電模組901。
藉此，在可攜式電子裝置900的無線充電標準與無線充電站的無線充電標準不同時，使用者可將可攜式電子裝置900裝入保護殼700內，使得無線充電轉換裝置100的發射線圈60對應可攜式電子裝置900的無線充電模組901。因此，無線充電站所發出的磁訊號可以透過保護殼700的無線充電轉換裝置100而被轉換為與可攜式電子裝置900的無線充電模組901匹配的另一磁訊號以達成無線充電。
綜上所述，在本發明一或多個實施例中，無線充電轉換裝置係可將符合某一無線充電標準的磁訊號轉換為符合另一無線充電標準的磁訊號。另外，高頻隔磁片與低頻隔磁片則能夠有效地避免磁訊號對主電路或線圈產生干擾。再者，在本發明一或多個實施例中，使用者可將可攜式電子裝置裝入具有無線充電轉換裝置的保護殼內，讓無線充電站所發出的磁訊號可以透過保護殼的無線充電轉換裝置而被轉換為與可攜式電子裝置的無線充電模組匹配的另一磁訊號以達成無線充電。
100、100A、100B       無線充電轉換裝置 20                             電路板 201                            線路區 22                             主電路 22A                           整流模組 22B                           轉換模組 22C                           供電端通訊模組 22D                           頻率控制模組 22E                           輸電端通訊模組 30                             接收線圈 40、40A                     高頻隔磁片 41                             開口 41A                           凹槽 50                             低頻隔磁片 60、60B                     發射線圈 700                            保護殼 701                            殼體 701A                         外表面 701B                         內表面 701C                         容置槽 800                           無線充電站 900                           可攜式電子裝置 901                           無線充電模組
圖1係本發明無線充電轉換裝置的第一實施例的剖面示意圖。 圖2係本發明無線充電轉換裝置的第一實施例的分解圖。 圖3係本發明無線充電轉換裝置的一例示電路方塊圖。 圖4係本發明無線充電轉換裝置的另一例示電路方塊圖。 圖5係本發明無線充電轉換裝置的第二實施例的剖面示意圖。 圖6係本發明無線充電轉換裝置的第二實施例的分解圖。 圖7係本發明無線充電轉換裝置的第三實施例的剖面示意圖。 圖8係本發明無線充電轉換裝置的第三實施例的分解圖。 圖9係本發明具有無線充電轉換裝置的保護殼的一例示實施例的使用狀態示意圖。
100         無線充電轉換裝置 20           電路板 201         線路區 22           主電路 22A         整流模組 22B         轉換模組 30           接收線圈 40           高頻隔磁片 50           低頻隔磁片 60           發射線圈

Claims (9)

  1. 一種無線充電轉換裝置，包括：一電路板；一接收線圈，位於該電路板上，該接收線圈適於接收與轉換一高頻磁訊號為一第一交流訊號；一主電路，位於該電路板上，其中該主電路包括一整流模組與一轉換模組，該整流模組設置於該電路板並電連接該接收線圈，該轉換模組設置於該電路板並電連接該發射線圈，該整流模組適於接收並轉換該第一交流訊號為一直流訊號，該轉換模組適於轉換該直流訊號為一第二交流訊號，其中該第一交流訊號的頻率不同於該第二交流訊號的頻率；一發射線圈，適於將該第二交流訊號轉換為一低頻磁訊號；一低頻隔磁片，位於該發射線圈與該電路板之間；以及一高頻隔磁片，位於該低頻隔磁片與該接收線圈之間。
  2. 如請求項1所述的無線充電轉換裝置，其中該電路板具有一線路區，該主電路位於該線路區，該接收線圈及該高頻隔磁片環繞該線路區。
  3. 如請求項1所述的無線充電轉換裝置，其中該低頻隔磁片係以奈米晶體製成。
  4. 如請求項3所述的無線充電轉換裝置，其中該高頻隔磁片係以鐵氧體製成。
  5. 如請求項1所述的無線充電轉換裝置，其中該高頻隔磁片的磁導率介於100至700亨利/米之間，該低頻隔磁片的磁導率介於700至1100亨利/米之間。
  6. 如請求項1所述的無線充電轉換裝置，其中該高頻隔磁片的表面實質上齊平於該主電路的表面。
  7. 如請求項1所述的無線充電轉換裝置，其中該高頻隔磁片遮蔽於該主電路與該發射線圈之間。
  8. 如請求項1所述的無線充電轉換裝置，其中該高頻隔磁片的剖面概呈ㄇ字型，該高頻隔磁片具有一凹槽，該主電路位於該凹槽中。
  9. 一種保護殼，包括：一殼體，具有一內表面與一外表面，該內表面包括一容置槽而適於容置一可攜式電子裝置；以及如請求項1至8中任一項所述之無線充電轉換裝置，設置於該殼體，該發射線圈朝向該殼體而適於對應該可攜式電子裝置之一無線充電模組。
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