TWI706620B - 無線充電發射器解碼電路以及使用其之無線充電發射器 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種無線充電發射器解碼電路以及使用其之無線充電發射器，此無線充電發射解碼電路為了適應接收器所輸出的編碼接收訊號的電壓範圍過大，導致解碼常失敗的情況，藉由改變放大器的回授電路，將某一擺幅的訊號使用原增益，當訊號大於上述擺幅，便將增益限制。因此，放大後的訊號仍能呈現原有訊號的特性，有利於解碼成功率。

Description

無線充電發射器解碼電路以及使用其之無線充電發射器
本發明係關於一種無線充電的技術，更進一步來說，本發明係關於一種無線充電發射器解碼電路以及使用其之無線充電發射器。
QI無線充電產品中，無線充電聯盟(Wireless Power Consortium，WPC)規範之中功率接收器(Receiver，Rx)需要與無線充電發射器進行雙向通訊。無線充電發射器傳送訊息給無線充電接收器時，是採用頻率位移鍵控(Frequency Shift Keying，FSK)，而無線充電接收器傳送訊息給無線充電發射器時，是採用振幅位移鍵控(Amplitude Shift Keying，ASK)。
無線充電的FSK變頻發碼，是由無線充電發射器變頻所產生之訊號，變動頻率範圍可由無線充電發射器的軟體調整，QI協議中亦有解釋變動頻率範圍，接收器可由解調電路捕捉到調變訊號。接收頻率是由無線充 電接收器中的線圈靠近無線充電發射器的線圈所感應到的頻率。QI亦有揭露其解碼電路。
先前的技術是使用放大器配合比較器(或是SCHMITT電路)把類比波轉換成方波後再用軟體解碼，但由於無線充電系統的訊號動態範圍很大，所以不容易只使用一個放大值就能適用所有的狀態。因此，為了能提高解碼成功率，就必需使用多個不同放大率的放大器和比較器來獲得比較寛的動態範圍。又因為是使用比較器把訊號數位化，所以當訊號被不正確觸發時，後端的解碼程式不易處理，導致錯誤發生，因而降低了解碼成功率。
本發明的一目的在於提供一種無線充電發射器解碼電路以及使用其之無線充電發射器，藉由回授電路的設計，讓初級放大器能夠具有更高的動態範圍，進而增加解碼成功率。
有鑒於此，本發明提供一種無線充電發射器解碼電路，此無線充電發射器解碼電路包括一運算放大器、一增益限制回授電路以及一比較電路。運算放大器包括一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，其中，運算放大器的第一輸入端耦接一無線充電發射器的一充電檢測端，運算放大器的第二輸入端接收一直流偏壓，運算放大器的輸出端輸出一放大訊號。增益限制回授電路耦接運算放大器的輸出端，並且選擇性的耦接運算放大器的 第一輸入端或運算放大器的第二輸入端，用以限定運算放大器的增益，當放大訊號的擺幅在一第一門檻電壓以及一第二門檻電壓之間，使運算放大器以一第一增益運行，當放大訊號的擺幅大於第一門檻電壓或小於第二門檻電壓，使運算放大器以一第二增益運行，其中，第二增益小於第一增益。比較電路用以接收一取樣直流電壓以及放大訊號，根據放大訊號以及取樣直流電壓，以獲得一解碼資料。
本發明另外提供一種無線充電發射器，此無線充電發射器包括一無線發射電路以及一無線充電發射器解碼電路。無線發射電路用以發射一無線充電電源訊號並接收一接收訊號，包括一充電檢測端。無線充電發射器解碼電路包括一運算放大器、一增益限制回授電路以及一比較電路。運算放大器包括一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，其中，運算放大器的第一輸入端耦接無線發射電錄的充電檢測端，運算放大器的第二輸入端接收一直流偏壓，運算放大器的輸出端輸出一放大訊號。增益限制回授電路耦接運算放大器的輸出端，並且選擇性的耦接運算放大器的第一輸入端或運算放大器的第二輸入端，用以限定運算放大器的增益，當放大訊號的擺幅在一第一門檻電壓以及一第二門檻電壓之間，使運算放大器以一第一增益運行，當放大訊號的擺幅大於第一門檻電壓或小於第二門檻電壓，使運算放大器以一第二增益運行，其中，第二增益小於第一增益。比較電路用以接收一取樣 直流電壓以及放大訊號，根據放大訊號以及取樣直流電壓，以獲得一解碼資料。
依照本發明較佳實施例所述之無線充電發射器解碼電路以及使用其之無線充電發射器，上述增益限制回授電路包括一第一單向性導通元件、一第二單向性導通元件、一第一電阻以及一第二電阻。第一單向性導通元件包括一第一端以及一第二端，其中，第一單向性導通元件的第一端耦接運算放大器的第一輸入端，第一單向性導通元件的第二端耦接運算放大器的輸出端，其中，第一單向性導通元件限制電流由第一單向性導通元件的第一端流向第一單向性導通元件的第二端。第二單向性導通元件包括一第一端以及一第二端，其中，第二單向性導通元件的第二端耦接運算放大器的第一輸入端，第二單向性導通元件的第一端耦接運算放大器的輸出端，其中，第二單向性導通元件限制電流由第二單向性導通元件的第一端流向第二單向性導通元件的第二端。第一電阻包括一第一端以及一第二端，其中，第一電阻的第一端耦接充電檢測端，第一電阻的第二端耦接運算放大器的第一輸入端。第二電阻包括一第一端以及一第二端，其中，第二電阻的第一端耦接運算放大器的第一輸入端，第二電阻的第二端耦接運算放大器的輸出端，其中，第一單向性導通元件具有一第一導通電壓，第二單向性導通元件具有一第二導通電壓，其中，第一導通電壓以及第二導通電壓分別用以決定第一門檻電壓以及第二門檻電壓。
依照本發明較佳實施例所述之無線充電發射器解碼電路以及使用其之無線充電發射器，更包括一電流感測電路，耦接運算放大器的第一輸入端以及充電檢測端。且在一較佳實施例中，上述增益限制回授電路包括一第一直流隔離電容、一第一單向性導通元件、一第二單向性導通元件、一第一電阻、一第二電阻以及一交流阻抗電路。第一直流隔離電容包括一第一端以及一第二端，其中，第一直流隔離電容的第一端耦接運算放大器的第二輸入端。第一單向性導通元件包括一第一端以及一第二端，其中，第一單向性導通元件的第一端耦接第一直流隔離電容的第二端，第一單向性導通元件的第二端耦接運算放大器的輸出端，其中，第一單向性導通元件限制電流由第一單向性導通元件的第一端流向第一單向性導通元件的第二端。第二單向性導通元件，包括一第一端以及一第二端，其中，第二單向性導通元件的第二端耦接第一直流隔離電容的第二端，第二單向性導通元件的第一端耦接運算放大器的輸出端，其中，第二單向性導通元件限制電流由第二單向性導通元件的第一端流向第二單向性導通元件的第二端。第一電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，第一電阻的第一端耦接一共接電壓，第一電阻的第二端耦接運算放大器的第二輸入端。第二電阻包括一第一端以及一第二端，其中，第二電阻的第一端耦接第一電阻的第二端。交流阻抗電路包括一第一端以及一第二端，其中，交流阻抗電路的第一端耦接運算放大器的第二輸入 端，交流阻抗電路的第二端耦接共接電壓，其中，第一電阻與第二電阻決定一直流增益。其中，第一電阻、第二電阻以及交流阻抗電路決定第一增益，其中，第一單向性導通元件具有一第一導通電壓，第二單向性導通元件具有一第二導通電壓，其中，第一導通電壓以及第二導通電壓分別用以決定第一門檻電壓以及第二門檻電壓。
依照本發明較佳實施例所述之無線充電發射器解碼電路以及使用其之無線充電發射器，上述無線充電發射器解碼電路更包括一第二直流隔離電容以及一直流取樣電路。第二直流隔離電容包括一第一端以及一第二端，其中，第二直流隔離電容的第一端耦接運算放大器的輸出端，第二直流隔離電容的第二端輸出放大訊號。直流取樣電路包括一輸入端以及一輸出端，其中，直流取樣電路的輸入端耦接運算放大器的輸出端，直流取樣電路的輸出端輸出取樣直流電壓。
依照本發明較佳實施例所述之無線充電發射器解碼電路以及使用其之無線充電發射器，上述交流阻抗電路包括一第三電阻以及一第三直流隔離電容。第三電阻包括一第一端以及一第二端，其中，第三電阻的第一端耦接該運算放大器的第二輸入端。第三直流隔離電容包括一第一端以及一第二端，其中，第三直流隔離電容的第一端耦接第三電阻的第二端，第二直流隔離電容的第二端耦接共接電壓。
依照本發明較佳實施例所述之無線充 電發射器解碼電路以及使用其之無線充電發射器，上述直流取樣電路包括一第四電阻、一第五電阻以及一第一電容。第四電阻包括一第一端以及一第二端，其中，第四電阻的第一端耦接運算放大器的輸出端。第五電阻包括一第一端以及一第二端，其中，第五電阻的第一端耦接第四電阻的第二端，第五電阻的第二端耦接共接電壓。第一電容，包括一第一端以及一第二端，其中，第一電容的第一端耦接第四電阻的第二端，第一電容的第二端耦接共接電壓。
本發明另外提供一種無線充電發射器解碼電路，此無線充電發射器解碼電路，包括一訊號限制電路以及一比較電路。訊號限制電路包括一輸入端以及一輸出端，其中，訊號限制電路的輸入端耦接一無線充電發射器的一充電檢測端，訊號限制電路的輸出端輸出一放大訊號，其中，放大訊號的擺幅在一第一門檻電壓以及一第二門檻電壓之間，訊號限制電路以一第一增益運行，當放大訊號的擺幅大於該第一門檻電壓或小於第二門檻電壓，使訊號限制電路以一第二增益運行，其中，第二增益小於該第一增益。比較電路用以接收一取樣直流電壓以及放大訊號，根據放大訊號以及取樣直流電壓，以獲得一解碼資料。
本發明的精神在於藉由改變電路的增益，將某一擺幅的訊號使用原增益，當訊號大於上述擺幅，便將增益限制。因此，放大器能夠具有更高的動態範 圍，而放大後的訊號仍能呈現原有訊號的特性。也因此，解碼成功率得以增加。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
100:諧振電路
101:開關電路
102:解碼電路
103:控制電路
104:電感
105:電容
10:無線充電接收器
SW1、SW2、SW3、SW4:開關
P1、P2、P3、P4:接腳
Rs:電流感測電阻
F1:接腳
N1、N2、N3:諧振電路100的節點
30:訊號限制電路
300:電壓採樣電路
301:運算放大器
302:增益限制回授電路
303:比較電路
Vin:諧振電路100的線圈所接收的電訊號
R1、Ra:第一電阻
R2、Rb:第二電阻
R3:第三電阻
R4:電阻
R5:第四電阻
R6:第五電阻
304:分壓電路
VB:直流偏壓
VA:放大訊號
VDC:電訊號Vin的直流成分
D1、D2:二極體
400、1100:低通濾波器
401、1102:運算放大器
402:增益限制回授電路
403:比較電路
404:直流取樣電路
Vi:電流輸入訊號
Vdc:電流輸入訊號Vi的直流成分
CB1:第一直流隔離電容
CB2:第二直流隔離電容
CB3:第三直流隔離電容
CB4:直流隔離電容
Zac:交流阻抗電路
GND:共接電壓
801:放大器
RA、RB:回授電阻
901:第一類比數位轉換器
902:第二類比數位轉換器
903:第一數位濾波器
904:第二數位濾波器
905:判斷電路
X:放大後的訊號VA的數位值
DC:輸入訊號Vi的直流成分Vdc的數位值
delta:判斷差值
1001:類比數位轉換器
1002:數位濾波器
1003:判斷電路
1004:運算電路
1101:隔離電容
第1圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之電路圖。
第2圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之電路圖。
第3A圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的電路圖。
第3B圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的電路圖。
第4圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的電路圖。
第5圖繪示為本發明的第4圖之實施例的無線充電發射器之解碼電路102的電路圖之直流等效電路圖。
第6圖繪示為本發明的第4圖之實施例的無線充電發射器之解碼電路102的電路圖之交流等效電路圖。
第7圖繪示為本發明一較佳實施例的無 線充電發射器之解碼電路102的電路圖。
第8圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的比較電路403之電路圖。
第9圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的比較電路403之電路方塊圖。
第10圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的比較電路403之電路方塊圖。
第11圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的電路圖。
第1圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之電路圖。請參考第1圖，此無線充電發射器包括一諧振電路100、一開關電路101、一解碼電路102以及一控制電路103。諧振電路100包括一電感104以及一電容105。諧振電路100用以根據開關電路101的控制，提供無線充電接收器10能量，並接收無線充電接收器10所回傳的無線訊號。開關電路101在此實施例是以全橋形式實施，包含四個開關SW1~SW4，開關SW1~SW4的閘極分別耦接控制電路103的接腳P1、P2、P3、P4。然所屬技術領域具有通常知識者應當知道，開關電路101亦可以用兩個開關的半橋電路實施，在此不予贅述。解碼電路102 在此實施例是以電流解碼電路做舉例，其輸入端耦接開關SW4的電流感測電阻Rs，解碼電路102的輸出端耦接控制電路103的接腳F1，用以將無線充電接收器10所回傳的無線訊號透過流過電流感測電阻Rs的電壓，進行解碼，藉此，控制電路103以獲得無線充電接收器10所回傳的回授資訊。
第2圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之電路圖。請參考第2圖，此無線充電發射器同樣包括一諧振電路100、一開關電路101、一解碼電路102以及一控制電路104。較為不同的是，解碼電路102在此實施例是以電壓解碼電路做舉例，其輸入端可以選擇性地耦接諧振電路100的節點N1、N2或N3。解碼電路102用以將無線充電接收器10所回傳的無線訊號透過諧振電壓進行解碼，藉此，控制電路103以獲得無線充電接收器10所回傳的回授資訊。
第3A圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的電路圖。請參考第3A圖，在此實施例中，是以第2圖的電壓解碼電路做舉例。此無線充電發射器之解碼電路102包括一電壓採樣電路300、一訊號限制電路30以及一比較電路303。訊號限制電路30包括一輸入端In以及一輸出端Out，其中，訊號限制電路30的輸入端In透過電壓採樣電路300耦接無線充電發射器的充電檢測端Vin，訊號限制電路30的輸出端Out輸出一放大訊號VA。訊號限制電路30的主要功能在 於限制放大訊號VA的擺幅，當放大訊號VA的擺幅在一第一門檻電壓以及一第二門檻電壓之間，訊號限制電路30以一較高增益運行，當放大訊號VA的擺幅大於該第一門檻電壓或小於該第二門檻電壓，訊號限制電路30以一較低增益運行。
第3B圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的電路圖。請參考第3B圖，在此實施例中，是以第2圖的電壓解碼電路做舉例。此無線充電發射器之解碼電路102包括一電壓採樣電路300、一訊號限制電路30以及一比較電路303。訊號限制電路30包括一運算放大器301、一增益限制回授電路302。電壓採樣電路300耦接到上述諧振電路100的節點N1、N2或N3，用以採樣諧振電路100的線圈所接收的電訊號Vin。藉由電壓採樣電路300的低通濾波、直流隔離等，採樣到去除直流的電訊號。運算放大器301包括一負輸入端、一正輸入端以及一輸出端，其中，運算放大器301的負輸入端透過第一電阻Ra、電壓採樣電路300，耦接無線充電發射器的節點N1、N2或N3(電路中的Vin耦接至節點N1、N2或N3其中之一)，運算放大器301的正輸入端接收由兩個電阻構成的分壓電路304所輸出之直流偏壓VB，運算放大器301的輸出端輸出一放大訊號VA。比較電路303接收諧振電路100的線圈所接收的電訊號Vin之直流電成分VDC以及運算放大器301的輸出端所輸出的放大訊號VA，經由比較，以獲得解碼資料。
增益限制回授電路302耦接在運算放大器301的輸出端與運算放大器301的負輸入端之間，用以限定運算放大器301的增益，此增益限制回授電路302的功能是，當放大訊號VA的擺幅在一上門檻電壓以及一下門檻電壓之間，使運算放大器301以一較高增益運行，當放大訊號VA的擺幅大於上門檻電壓或小於下門檻電壓，使運算放大器301以一低增益運行。在此實施例中，增益限制回授電路302是以第一電阻Ra、第二電阻Rb、二極體D1以及二極體D2實施。請先忽略二極體D1以及二極體D2，運算放大器301、第一電阻Ra與第二電阻Rb構成了一反向放大器，假設運算放大器301的增益足夠大，此反向放大器之增益由第一電阻Ra與第二電阻Rb決定，一般來說，近似於-Rb/Ra。另外，假設二極體D1與D2的門檻電壓是1V。故在此實施例中，放大後的訊號VA擺幅低於1V的回授是第一電阻Ra與第二電阻Rb，放大後的訊號VA擺幅大於1V，二極體D1或二極體D2會被導通，相當於回授是短路，此時，電路相當於是一個緩衝器，電路的增益是-1。
這樣的同授機制，有很大的好處在於，當無線充電電路被操作在諧振點時，節點N1、N2或N3的訊號擺幅非常大，同時，雜訊也會相對大很多。若以一般的運算放大器電路為例，一般的運算放大器電路會將訊號與雜訊全部放大，當訊號與雜訊的擺幅都足夠大時，一般的運算放大器電路會輸出正飽和電壓或負飽和電壓。由 於訊號與雜訊皆被放大為正飽和或負飽和電壓，導致後續電路無法辨識訊號與雜訊的差異，即便後續有除錯機制，解碼仍然很容易失敗。然而，在本發明的較佳實施例中，回授採用增益限制回授電路302，在訊號太大時，增益減小，訊號不夠時，增益增加。因此，增加了動態範圍，後級的比較電路303也不會因雜訊而誤判，增加了解碼成功率。
又，上述實施例雖然是以二極體D1以及二極體D2來限制上述上門檻電壓以及下門檻電壓，然若需要調整上門檻電壓以及下門檻電壓的大小，亦可以採用多個二極體串聯實施。再者，若要調整二極體D1以及二極體D2構成的回授的迴路增益，二極體D1以及二極體D2的電路路徑亦可以增加串聯電阻。故本發明不以上述實施例為限。
第4圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的電路圖。請參考第4圖，在此實施例中，是以第1圖的電流解碼電路做舉例。此實施例的無線充電發射器解碼電路102包括低通濾波器400、一運算放大器401、一增益限制回授電路402、一比較電路403以及一直流取樣電路404。同樣地，在此實施例中，訊號限制電路30是以運算放大器401以及增益限制回授電路402實施。運算放大器401的正輸入端透過低通濾波器400耦接電流感測電阻Rs以取樣電流輸入訊號Vi。增益限制回授電路402耦接在運算放大器401的輸出 端與運算放大器401的負輸入端之間，用以限定運算放大器401的增益。同樣地，此增益限制回授電路402的功能是，當放大訊號VA的擺幅在一上門檻電壓以及一下門檻電壓之間，使運算放大器401以一較高增益運行，當放大訊號VA的擺幅大於上門檻電壓或小於下門檻電壓，使運算放大器401以一低增益運行。
然而，在此實施例中，運算放大器401以及增益限制回授電路402除了用來放大電流輸入訊號Vi的交流成分之外，還用來放大電流輸入訊號Vi的直流成分Vdc。也因此，在運算放大器401的輸出端耦接了一個第二直流隔離電容CB2以及一直流取樣電路404。
增益限制回授電路402包括二極體D1、二極體D2、第一直流隔離電容CB1、第一電阻R1、第二電阻R2以及一交流阻抗電路Zac。二極體D1的陽極與二極體D2的陰極耦接在運算放大器401的輸出端。第一直流隔離電容CB1的第一端耦接在二極體D1的陰極與二極體D2的陽極，第一直流隔離電容CB1的第二端耦接在運算放大器401的負輸入端。第一電阻R1的第一端耦接共接電壓GND，第一電阻R1的第二端耦接運算放大器401的負輸入端。第二電阻R2的第一端耦接第一電阻R1的第二端，第二電阻R2的第二端耦接運算放大器401的輸出端。交流阻抗電路Zac耦接在共接電壓GND與運算放大器401的負輸入端之間。交流阻抗電路Zac包括一第三直流隔離電容CB3以及一第三電阻R3。
此電路分為直流部份以及交流部分。直流部分，直流隔離電容CB1、CB2以及CB3被視為開路。故第4圖的直流等效電路如第5圖所示。第5圖繪示為本發明的第4圖之實施例的無線充電發射器之解碼電路102的電路圖之直流等效電路圖。請參考第5圖，在此實施例中，電流輸入訊號Vi的直流成分，透過此電路，會被正向放大(1+R2/R1)倍。藉由第四電阻R5、第五電阻R6的分壓以及第四電阻R5、第一電容C4的濾波過濾交流成分，採樣電流輸入訊號Vi的直流成分Vdc。
交流部分我們可以把CB1、CB2以及CB3視為短路。故第4圖的交流等效電路如第6圖所示。第6圖繪示為本發明的第4圖之實施例的無線充電發射器之解碼電路102的電路圖之交流等效電路圖。請參考第6圖，同樣地，在此實施例，假設二極體D1與D2之門檻電壓為1V。當放大後的訊號VA的擺幅小於1V時，此電路的增益為〔1+R2/(R1//R3)〕=1+R2(R1+R3)/R1*R3。當放大後的訊號VA的擺幅大於1V，二極體D1或二極體D2會被導通，相當於回授是短路，此時，電路相當於是一個緩衝器，電路的增益是1。
第7圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的電路圖。請參考第7圖，在此實施例中，增益限制回授電路402額外增加了電阻R4以及直流隔離電容CB4。另外，交流阻抗電路Zac的第三電阻R3與第三直流隔離電容CB3的位置被交換。藉由電 阻R4以及直流隔離電容CB4，可以增加交流增益與直流增益的調整彈性。另外，交流阻抗電路Zac的第三電阻R3與第三直流隔離電容CB3之位置並不影響其功能。故在此不予贅述。
由上所述，可以看出此電路藉由交流阻抗電路Zac調整交流增益，故電路的交流增益會比直流增益高。由於電流輸入訊號Vi相對於電壓採樣電路的電訊號Vin的強度要小很多，故需要更大的增益才能獲得足夠大的訊號以利解碼。同樣地，所屬技術領域具有通常知識者也可以利用相同的方式調節交流增益與直流增益。故本發明不以此為限。
另外，當訊號過大，例如無線充電發射器操作在諧振點或接近諧振點時，導致訊號與雜訊同時增加，若用一般的放大器，將會導致訊號與雜訊同時被輸出為正飽和或負飽和電壓，如此，將會導致解碼的失敗。在本發明的增益限制回授電路的運作下，低於某個擺幅的訊號會被放大，超過某個門檻的擺幅之訊號，將會用較低的增益被放大，例如本發明實施例的增益1或-1，因此，雜訊不會因為過大而飽和，也因此增加了解碼成功率。
又，上述實施例中，若要改變超過某門檻電壓的擺幅之增益，亦可以在單向性導通元件(例如上述的二極體)的電路上串接電阻。若要改變擺幅的門檻電壓，也可以改變單向性導通元件的串接數目或改用不同的單向性導通元件。故本發明不以此為限。
第8圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的比較電路403之電路圖。請參考第8圖，最一般的比較電路403可以採用如第8圖的比較器，此比較器包括一放大器801、回授電阻RA以及RB。藉由比較輸入訊號Vi的直流成分Vdc和放大後的訊號VA以輸出解碼資料。
第9圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的比較電路403之電路方塊圖。請參考第9圖，同樣的道理，此比較電路403包括第一類比數位轉換器901、第二類比數位轉換器902、第一數位濾波器903、第二數位濾波器904以及一判斷電路905。藉由第一、第二類比數位轉換器901、902，分別將輸入訊號Vi的直流成分Vdc以及放大後的訊號VA轉為數位訊號，並藉由數位濾波器903、904分別濾除雜訊。獲得放大後的訊號VA的數位值X以及輸入訊號Vi的直流成分Vdc的數位值DC，最後，藉由判斷電路905，將數位值X與數位值DC進行減法運算獲得判斷差值delta，其中判斷差值delta等於X-DC。當判斷差值delta大於0，則輸出第一邏輯(例如邏輯1)；當判斷差值delta小於0，則輸出第二邏輯(例如邏輯0)。
第10圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的比較電路403之電路方塊圖。請參考第10圖，同樣的道理，此比較電路403包括類比數位轉換器1001、數位濾波器1002、運算電路1004 以及一判斷電路1003。運算電路1004藉由將放大後的訊號VA的數位值X和判斷電路1003的運算出的判斷差值delta除上時間常數τ進行減法運算，以獲得輸入訊號Vi的直流成分Vdc的數位值DC。判斷電路1003再根據X-DC的值，輸出解碼資料。
第11圖繪示為本發明一較佳實施例的無線充電發射器之解碼電路102的電路圖。請參考第11圖，在此實施例中，是以第1圖的電流解碼電路做舉例。此實施例的無線充電發射器解碼電路102包括低通濾波器1100、隔離電容1101、一運算放大器1102、訊號限制電路30以及比較電路303，其中訊號限制電路30可以用第3A圖的方式實施。由於電流感測訊號較弱，故額外採用一運算放大器1101，藉由運算放大器1101將訊號初步放大後，才進行訊號限制電路30的處理。由於原理與上述相同，故不予贅述。
綜上所述，本發明的精神在於藉由改變電路的增益，將某一擺幅的訊號使用原增益，當訊號大於上述擺幅，便將增益限制。因此，放大器能夠具有更高的動態範圍，而放大後的訊號仍能呈現原有訊號的特性。也因此，解碼成功率得以增加。
在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於 本發明之範圍。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
300:電壓採樣電路
301:運算放大器
302:增益限制回授電路
303:比較電路
Vin:諧振電路100的線圈所接收的電訊號
Ra、Rb:第一、第二電阻
304:分壓電路
VB:直流偏壓
VA:放大訊號
VDC:電訊號Vin之直流電成分
D1、D2:二極體
GND:共接電壓

Claims (20)

  1. 一種無線充電發射器解碼電路，包括：一運算放大器，包括一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，其中，該運算放大器的第一輸入端耦接一無線充電發射器的一充電檢測端，該運算放大器的輸出端輸出一放大訊號；一增益限制回授電路，耦接該運算放大器的輸出端，並且選擇性的耦接該運算放大器的第一輸入端或該運算放大器的第二輸入端，用以限定該運算放大器的增益，當該放大訊號的擺幅在一第一門檻電壓以及一第二門檻電壓之間，使該運算放大器以一第一增益運行，當該放大訊號的擺幅大於該第一門檻電壓或小於該第二門檻電壓，使該運算放大器以一第二增益運行，其中，該第二增益小於該第一增益；以及一比較電路，用以接收一取樣直流電壓以及該放大訊號，根據該放大訊號以及該取樣直流電壓，以獲得一解碼資料。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之無線充電發射器解碼電路，其中，該增益限制回授電路包括：一第一單向性導通元件，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一單向性導通元件的第一端耦接該運算放大器的第一輸入端，該第一單向性導通元件的第二端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第一單向性導通元件限 制電流由該第一單向性導通元件的第一端流向該第一單向性導通元件的第二端；一第二單向性導通元件，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二單向性導通元件的第二端耦接該運算放大器的第一輸入端，該第二單向性導通元件的第一端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第二單向性導通元件限制電流由該第二單向性導通元件的第一端流向該第二單向性導通元件的第二端；一第一電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一電阻的第一端耦接該充電檢測端，該第一電阻的第二端耦接該運算放大器的第一輸入端；以及一第二電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二電阻的第一端耦接該運算放大器的第一輸入端，該第二電阻的第二端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第一單向性導通元件具有一第一導通電壓，該第二單向性導通元件具有一第二導通電壓，其中，該第一導通電壓以及該第二導通電壓分別用以決定該第一門檻電壓以及該第二門檻電壓，其中，該運算放大器的第二輸入端耦接一直流偏壓。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之無線充電發射器解碼電路，更包括：一電流感測電路，耦接該運算放大器的第一輸入端以及該充電檢測端。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之無線充電發射器解碼電路，其中，該增益限制回授電路包括：一第一直流隔離電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一直流隔離電容的第一端耦接該運算放大器的第二輸入端；一第一單向性導通元件，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一單向性導通元件的第一端耦接該第一直流隔離電容的第二端，該第一單向性導通元件的第二端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第一單向性導通元件限制電流由該第一單向性導通元件的第一端流向該第一單向性導通元件的第二端；一第二單向性導通元件，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二單向性導通元件的第二端耦接該第一直流隔離電容的第二端，該第二單向性導通元件的第一端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第二單向性導通元件限制電流由該第二單向性導通元件的第一端流向該第二單向性導通元件的第二端；一第一電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一電阻的第一端耦接一共接電壓，該第一電阻的第二端耦接該運算放大器的第二輸入端；一第二電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二電阻的第一端耦接該第一電阻的第二端，第二電阻的第二端耦接該運算放大器的輸出端；以及 一交流阻抗電路，包括一第一端以及一第二端，其中，該交流阻抗電路的第一端耦接該運算放大器的第二輸入端，該交流阻抗電路的第二端耦接該共接電壓，其中，該第一電阻與該第二電阻決定一直流增益；其中，該第一電阻、第二電阻以及該交流阻抗電路決定該第一增益；其中，該第一單向性導通元件具有一第一導通電壓，該第二單向性導通元件具有一第二導通電壓，其中，該第一導通電壓以及該第二導通電壓分別用以決定該第一門檻電壓以及該第二門檻電壓。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之無線充電發射器解碼電路，更包括：一第二直流隔離電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二直流隔離電容的第一端耦接該運算放大器的輸出端，該第二直流隔離電容的第二端輸出該放大訊號；以及一直流取樣電路，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該直流取樣電路的輸入端耦接該運算放大器的輸出端，該直流取樣電路的輸出端輸出該取樣直流電壓。
  6. 如申請專利範圍第4項所記載之無線充電發射器解碼電路，其中，該交流阻抗電路包括：一第三電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該 第三電阻的第一端耦接該運算放大器的第二輸入端；以及一第三直流隔離電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該第三直流隔離電容的第一端耦接該第三電阻的第二端，該第二直流隔離電容的第二端耦接該共接電壓。
  7. 如申請專利範圍第5項所記載之無線充電發射器解碼電路，其中，該直流取樣電路包括：一第四電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第四電阻的第一端耦接該運算放大器的輸出端；一第五電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第五電阻的第一端耦接該第四電阻的第二端，該第五電阻的第二端耦接該共接電壓；以及一第一電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一電容的第一端耦接該第四電阻的第二端，該第一電容的第二端耦接該共接電壓。
  8. 一種無線充電發射器，包括：一無線發射電路，用以發射一無線充電電源訊號並接收一接收訊號，包括一充電檢測端；一無線充電發射器解碼電路，包括：一運算放大器，包括一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，其中，該運算放大器的第一輸入端耦接一無線發射電路的該充電檢測端，該運算放大器的輸出端輸出一放大訊號； 一增益限制回授電路，耦接該運算放大器的輸出端，並且選擇性的耦接該運算放大器的第一輸入端或該運算放大器的第二輸入端，用以限定該運算放大器的增益，當該放大訊號的擺幅在一第一門檻電壓以及一第二門檻電壓之間，使該運算放大器以一第一增益運行，當該放大訊號的擺幅大於該第一門檻電壓或小於該第二門檻電壓，使該運算放大器以一第二增益運行，其中，該第二增益小於該第一增益；以及一比較電路，用以接收一取樣直流電壓以及該放大訊號，根據該放大訊號以及該取樣直流電壓，以獲得一解碼資料。
  9. 如申請專利範圍第8項所記載之無線充電發射器，其中，該增益限制回授電路包括：一第一單向性導通元件，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一單向性導通元件的第一端耦接該運算放大器的第一輸入端，該第一單向性導通元件的第二端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第一單向性導通元件限制電流由該第一單向性導通元件的第一端流向該第一單向性導通元件的第二端；一第二單向性導通元件，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二單向性導通元件的第二端耦接該運算放大器的第一輸入端，該第二單向性導通元件的第一端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第二單向性導通元件限 制電流由該第二單向性導通元件的第一端流向該第二單向性導通元件的第二端；一第一電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一電阻的第一端耦接該充電檢測端，該第一電阻的第二端耦接該運算放大器的第一輸入端；以及一第二電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二電阻的第一端耦接該運算放大器的第一輸入端，該第二電阻的第二端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第一單向性導通元件具有一第一導通電壓，該第二單向性導通元件具有一第二導通電壓，其中，該第一導通電壓以及該第二導通電壓分別用以決定該第一門檻電壓以及該第二門檻電壓，其中，該運算放大器的第二輸入端耦接一直流偏壓。
  10. 如申請專利範圍第8項所記載之無線充電發射器，更包括：一電流感測電路，耦接該運算放大器的第一輸入端以及該充電檢測端。
  11. 如申請專利範圍第8項所記載之無線充電發射器，其中，該增益限制回授電路包括：一第一直流隔離電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一直流隔離電容的第一端耦接該運算放大器的第二輸入端； 一第一單向性導通元件，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一單向性導通元件的第一端耦接該第一直流隔離電容的第二端，該第一單向性導通元件的第二端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第一單向性導通元件限制電流由該第一單向性導通元件的第一端流向該第一單向性導通元件的第二端；一第二單向性導通元件，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二單向性導通元件的第二端耦接該第一直流隔離電容的第二端，該第二單向性導通元件的第一端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第二單向性導通元件限制電流由該第二單向性導通元件的第一端流向該第二單向性導通元件的第二端；一第一電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一電阻的第一端耦接一共接電壓，該第一電阻的第二端耦接該運算放大器的第二輸入端；一第二電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二電阻的第一端耦接該第一電阻的第二端，第二電阻的第二端耦接該運算放大器的輸出端；以及一交流阻抗電路，包括一第一端以及一第二端，其中，該交流阻抗電路的第一端耦接該運算放大器的第二輸入端，該交流阻抗電路的第二端耦接該共接電壓，其中，該第一電阻與該第二電阻決定一直流增益；其中，該第一電阻、第二電阻以及該交流阻抗電路決定該第一增益； 其中，該第一單向性導通元件具有一第一導通電壓，該第二單向性導通元件具有一第二導通電壓，其中，該第一導通電壓以及該第二導通電壓分別用以決定該第一門檻電壓以及該第二門檻電壓。
  12. 如申請專利範圍第11項所記載之無線充電發射器，更包括：一第二直流隔離電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二直流隔離電容的第一端耦接該運算放大器的輸出端，該第二直流隔離電容的第二端輸出該放大訊號；以及一直流取樣電路，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該直流取樣電路的輸入端耦接該運算放大器的輸出端，該直流取樣電路的輸出端輸出該取樣直流電壓。
  13. 如申請專利範圍第11項所記載之無線充電發射器，其中，該交流阻抗電路包括：一第三電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第三電阻的第一端耦接該運算放大器的第二輸入端；以及一第三直流隔離電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該第三直流隔離電容的第一端耦接該第三電阻的第二端，該第二直流隔離電容的第二端耦接該共接電壓。
  14. 如申請專利範圍第12項所記載之無線充電發射 器，其中，該直流取樣電路包括：一第四電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第四電阻的第一端耦接該運算放大器的輸出端，一第五電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第五電阻的第一端耦接該第四電阻的第二端，該第五電阻的第二端耦接該共接電壓；以及一第一電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一電容的第一端耦接該第四電阻的第二端，該第一電容的第二端耦接該共接電壓。
  15. 一種無線充電發射器解碼電路，包括：一訊號限制電路，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該訊號限制電路的輸入端耦接一無線充電發射器的一充電檢測端，該訊號限制電路的輸出端輸出一放大訊號，其中，該放大訊號的擺幅在一第一門檻電壓以及一第二門檻電壓之間，該訊號限制電路以一第一增益運行，當該放大訊號的擺幅大於該第一門檻電壓或小於該第二門檻電壓，使該訊號限制電路以一第二增益運行，其中，該第二增益小於該第一增益；以及一比較電路，用以接收一取樣直流電壓以及該放大訊號，根據該放大訊號以及該取樣直流電壓，以獲得一解碼資料。
  16. 如申請專利範圍第15項所記載之無線充電發射 器解碼電路，其中，該訊號限制電路包括：一運算放大器，包括一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，其中，該運算放大器的第一輸入端耦接該訊號限制電路的輸入端，該運算放大器的輸出端輸出該放大訊號；以及一增益限制回授電路，耦接該運算放大器的輸出端，並且選擇性的耦接該運算放大器的第一輸入端或該運算放大器的第二輸入端，用以限定該運算放大器的增益，當該放大訊號的擺幅在該第一門檻電壓以及該第二門檻電壓之間，使該運算放大器以該第一增益運行，當該放大訊號的擺幅大於該第一門檻電壓或小於該第二門檻電壓，使該運算放大器以該第二增益運行。
  17. 如申請專利範圍第16項所記載之無線充電發射器解碼電路，其中，該增益限制回授電路包括：一第一單向性導通元件，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一單向性導通元件的第一端耦接該運算放大器的第一輸入端，該第一單向性導通元件的第二端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第一單向性導通元件限制電流由該第一單向性導通元件的第一端流向該第一單向性導通元件的第二端；一第二單向性導通元件，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二單向性導通元件的第二端耦接該運算放大器的第一輸入端，該第二單向性導通元件的第一端耦接 該運算放大器的輸出端，其中，該第二單向性導通元件限制電流由該第二單向性導通元件的第一端流向該第二單向性導通元件的第二端；一第一電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一電阻的第一端耦接該充電檢測端，該第一電阻的第二端耦接該運算放大器的第一輸入端；以及一第二電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二電阻的第一端耦接該運算放大器的第一輸入端，該第二電阻的第二端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第一單向性導通元件具有一第一導通電壓，該第二單向性導通元件具有一第二導通電壓，其中，該第一導通電壓以及該第二導通電壓分別用以決定該第一門檻電壓以及該第二門檻電壓，其中，該運算放大器的第二輸入端耦接一直流偏壓。
  18. 如申請專利範圍第16項所記載之無線充電發射器解碼電路，其中，該增益限制回授電路包括：一第一直流隔離電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一直流隔離電容的第一端耦接該運算放大器的第二輸入端；一第一單向性導通元件，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一單向性導通元件的第一端耦接該第一直流隔離電容的第二端，該第一單向性導通元件的第二端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第一單向性導通元件 限制電流由該第一單向性導通元件的第一端流向該第一單向性導通元件的第二端；一第二單向性導通元件，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二單向性導通元件的第二端耦接該第一直流隔離電容的第二端，該第二單向性導通元件的第一端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該第二單向性導通元件限制電流由該第二單向性導通元件的第一端流向該第二單向性導通元件的第二端；一第一電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第一電阻的第一端耦接一共接電壓，該第一電阻的第二端耦接該運算放大器的第二輸入端；一第二電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二電阻的第一端耦接該第一電阻的第二端，第二電阻的第二端耦接該運算放大器的輸出端；以及一交流阻抗電路，包括一第一端以及一第二端，其中，該交流阻抗電路的第一端耦接該運算放大器的第二輸入端，該交流阻抗電路的第二端耦接該共接電壓，其中，該第一電阻與該第二電阻決定一直流增益；其中，該第一電阻、第二電阻以及該交流阻抗電路決定該第一增益；其中，該第一單向性導通元件具有一第一導通電壓，該第二單向性導通元件具有一第二導通電壓，其中，該第一導通電壓以及該第二導通電壓分別用以決定該第一門檻電壓以及該第二門檻電壓。
  19. 如申請專利範圍第18項所記載之無線充電發射器解碼電路，其中，該交流阻抗電路包括：一第三電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該第三電阻的第一端耦接該運算放大器的第二輸入端；以及一第三直流隔離電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該第三直流隔離電容的第一端耦接該第三電阻的第二端，該第二直流隔離電容的第二端耦接該共接電壓。
  20. 如申請專利範圍第18項所記載之無線充電發射器解碼電路，更包括：一第二直流隔離電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該第二直流隔離電容的第一端耦接該運算放大器的輸出端，該第二直流隔離電容的第二端輸出該放大訊號；以及一直流取樣電路，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該直流取樣電路的輸入端耦接該運算放大器的輸出端，該直流取樣電路的輸出端輸出該取樣直流電壓。
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