TWI784081B

TWI784081B - 無線系統以及無線裝置

Info

Publication number: TWI784081B
Application number: TW107140335A
Authority: TW
Inventors: 吳倉逢; 李昆穎; 林憶真
Original assignee: 台灣東電化股份有限公司
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2022-11-21
Also published as: TW201926854A; JP7169172B2; TWI794327B; CN109830999A; TW201937829A; TW201937517A; CN209169985U; CN209266128U; JP2019097168A; TWI820052B; CN209170059U

Abstract

本揭露提供了一種無線系統，包括一第一線圈、一第二線圈以及一容值調整單元。第二線圈是配置以感應第一線圈。容值調整單元是連接於第一線圈，容值調整單元包括至少一封閉迴路以及一連接導線，並且連接導線連接於第一線圈與封閉迴路之間。

Description

無線系統以及無線裝置

本揭露係關於一種無線系統，特別係關於一種可以降低電磁干擾的無線系統。

隨著科技的發展，現今許多電子裝置（例如平板電腦或智慧型手機）皆具有無線充電的功能。使用者可以將電子裝置放置在一無線充電發射端上，以使電子裝置中的無線充電接收端利用電磁感應方式或電磁共振方式產生電流來對電池進行充電。由於無線充電的便利性，使得具有無線充電模組的電子裝置也逐漸受到大眾的喜愛。

一般而言，無線充電裝置都會包括一個導磁性基板，承載一線圈。其中，當線圈通電而操作於一無線充電模式或者是一無線通訊模式時，導磁性基板可以使得線圈發出的磁力線更為集中，以獲得更好的效能。然而，現有的無線裝置在操作時會產生電磁波，進而對無線裝置周圍的其他電子裝置產生電磁干擾。

因此，如何設計出可降低電磁干擾並維持相同的操作效能的無線裝置，便是現今值得探討與解決之課題。

有鑑於此，本揭露提出一種無線系統，以解決上述之問題。

本揭露之實施例提供了一種無線系統，包括一第一線圈、一第二線圈以及一容值調整單元。第二線圈是配置以感應第一線圈。容值調整單元是連接於第一線圈，容值調整單元包括至少一封閉迴路以及一連接導線，並且連接導線連接於第一線圈與封閉迴路之間。

根據本揭露一些實施例，封閉迴路僅具有一連接端點，配置以連接連接導線。

根據本揭露一些實施例，第一線圈包括一螺旋結構，且螺旋結構形成一中空區域，其中封閉迴路設置於中空區域內。

根據本揭露一些實施例，第一線圈包括一螺旋結構，且螺旋結構形成一中空區域，其中封閉迴路設置於中空區域外。

根據本揭露一些實施例，第一線圈具有一訊號發射線圈。

根據本揭露一些實施例，第二線圈具有一訊號接收線圈。

根據本揭露一些實施例，封閉迴路包括一第一封閉繞線以及一第二封閉繞線，第二封閉繞線位於第一封閉繞線內且未與第一封閉繞線連接。

本揭露之實施例提供了一種無線系統，包括一第一線圈、一第二線圈以及一容值調整單元。第二線圈是配置以感應第一線圈。容值調整單元是連接於第一線圈，容值調整單元包括一可變電容器以及一連接導線。連接導線連接於第一線圈與可變電容器之間，並且可變電容器之一端電性接地。

本揭露之實施例提供了一種無線系統，包括一第一線圈、一第二線圈以及一容值調整單元。第二線圈是配置以感應第一線圈。容值調整單元環繞第一線圈，容值調整單元包括至少一封閉迴路且與第一線圈電性獨立。

本揭露之實施例提供了一種無線裝置，包括一第一線圈以及一容值調整單元，第一線圈包括一第一金屬導線以及一第二金屬導線。第一金屬導線是設置於一第一平面，具有一第一螺旋結構。第二金屬導線是設置於一第二平面，具有一第二螺旋結構，並且第二金屬導線電性連接第一金屬導線。容值調整單元是連接於第一線圈，容值調整單元包括至少一封閉迴路以及一連接導線，並且連接導線連接於第一線圈與封閉迴路之間。

本揭露提供一種無線系統，包括一第一線圈以及一第二線圈，當第一線圈通電時，第二線圈配置以感應第一線圈而產生電力。在本揭露的各個實施例中，無線系統可包括一容值調整單元，配置以電性連接於第一線圈（或第二線圈），以改變第一線圈的層間電容值，因此可以降低發射端裝置所產生的電磁波對於其他電子裝置的電磁干擾。

另外，設置容值調整單元並不會改變第一線圈的電感值以及阻抗值，因此也不會影響發射端裝置在無線充電時的效能。於某些實施例中，容值調整單元可包括一封閉迴路以及一連接導線，封閉迴路是由一導線環繞構成，並且封閉迴路僅具有一連接端點，連接於前述連接導線。

為了讓本揭露之目的、特徵、及優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示做詳細說明。其中，實施例中的各元件之配置係為說明之用，並非用以限制本揭露。且實施例中圖式標號之部分重複，係為了簡化說明，並非意指不同實施例之間的關聯性。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本揭露。

必需了解的是，為特別描述或圖示之元件可以此技術人士所熟知之各種形式存在。此外，當某層在其它層或基板「上」時，有可能是指「直接」在其它層或基板上，或指某層在其它層或基板上，或指其它層或基板之間夾設其它層。

此外，實施例中可能使用相對性的用語，例如「較低」或「底部」及「較高」或「頂部」，以描述圖示的一個元件對於另一元件的相對關係。能理解的是，如果將圖示的裝置翻轉使其上下顛倒，則所敘述在「較低」側的元件將會成為在「較高」側的元件。

在此，「約」、「大約」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%之內，較佳是10%之內，且更佳是5%之內。在此給定的數量為大約的數量，意即在沒有特定說明的情況下，仍可隱含「約」、「大約」之含義。

請參考第1圖，第1圖為根據本揭露一實施例之一無線系統1之示意圖。於此實施例中，無線系統1包括兩個無線裝置（一發射端裝置10以及一接收端裝置20），並且接收端裝置20是可設置於發射端裝置10上。其中，發射端裝置10例如可為一無線充電板，包括一第一線圈模組100，並且第一線圈模組100可進一步具有一第一線圈。接收端裝置20例如可為一智慧型手機或平板電腦，包括一第二線圈模組200，並且第二線圈模組200可進一步具有一第二線圈。

於此實施例中，第一線圈可操作為一訊號發射線圈，並且第二線圈可操作為一訊號接收線圈。當第一線圈通電時，相鄰的第二線圈會相應地感應而產生電力，進而對接收端裝置20中的電池（圖中未表示）進行充電。

舉例來說，第一線圈（或第二線圈）可基於無線充電聯盟（Alliance for Wireless Power；A4WP）的標準作為一共振式充電線圈，但不限於此。另外，第一線圈（或第二線圈）也可基於無線電力聯盟（Wireless Power Consortium，WPC）的標準，例如Qi標準，以作為一感應式充電線圈。因此，此實施方式可使發射端裝置10（或接收端裝置20）能同時對應不同形式的充電方式，以增加可應用的範圍。舉例來說，在近距離（例如1cm以下）時，使用感應式操作；而在遠距離時，使用共振式操作。

請參考第2圖，第2圖為根據本揭露一實施例之一第一線圈模組100之爆炸圖。如第2圖所示，第一線圈模組100可包括一線圈組件102、一黏著層104、以及一導磁板106。於此實施例中，線圈組件102是設置於導磁板106上，並且線圈組件102是可利用黏著層104連接於導磁板106。其中，黏著層104可為膠帶或其他任何可用於連接之材料。

另外，於此實施例中，導磁板106可為一鐵氧體（Ferrite），但不限於此。舉例來說，於其他實施例中導磁板106也可包括奈米晶材料。導磁板106可具有一導磁率，對應於線圈組件102，使得線圈組件102的電磁波更為集中。

如第2圖所示，線圈組件102包括一基板108以及一線圈結構110（第一線圈），並且線圈結構110是形成於基板108上。於此實施例中，基板108是一軟性電路板，但不限於此，只要是任何可用於形成線圈結構110的基板皆符合本揭露之範疇。

接著請參考第3圖至第6圖，第3圖為根據本揭露一實施例之線圈組件102的上視示意圖，第4圖為根據本揭露一實施例之線圈組件102在一第一平面1021的結構示意圖，第5圖為根據本揭露此實施例之線圈組件102在一第三平面1023的結構示意圖，並且第6圖為根據本揭露此實施例之線圈組件102在一第二平面1022的結構示意圖。

於此實施例中，線圈組件102的基板108包括了第一層結構、第二層結構以及第三層結構，分別位於第一平面1021、第二平面1022以及第三平面1023，並且第三平面1023是位於第一平面1021以及第二平面1022之間。要注意的是，第6圖中線圈結構110是位於第二平面1022的下方，但為了清楚說明的緣故，第6圖中的線圈結構110仍以實線表示。

如第4圖至第6圖所示，線圈組件102的線圈結構110（第一線圈）可包括一第一金屬導線111、一第二金屬導線112以及連接件114，第一金屬導線111是設置於第一平面1021上，第二金屬導線112是設置於第二平面1022上，並且連接件114是設置於第三平面1023上。再者，如第3圖所示，線圈組件102可更具有一第一終端接點103以及一第二終端接點105，配置以電性連接於一外部電路，例如一控制晶片。

接著，如第4圖所示，第一金屬導線111形成有一第一螺旋結構，具有一第一端1111以及一第二端1112。如第5圖所示，連接件114之一端是連接於第一終端接點103。另外，如第6圖所示，第二金屬導線112形成有一第二螺旋結構，具有一第一端1121以及一第二端1122。

再者，線圈組件102可更包括複數個金屬連接件（也可稱為導通孔，via），配置以貫穿基板108以連接第一金屬導線111以及第二金屬導線112。舉例來說，如第3圖至第6圖所示，線圈組件102包括一金屬連接件MC1以及一金屬連接件MC2，金屬連接件MC1是配置連接第一金屬導線111的第一端1111、連接件114、以及第二金屬導線112的第一端1121。再者，第二金屬導線112的第二端1122是藉由金屬連接件MC2電性連接於第一金屬導線111。

如第4圖與第5圖所示，線圈組件102更包括一金屬連接件MC3，配置以連接連接件114以及一延伸導線1031。另外，線圈組件102更包括多個金屬連接件MC5以及金屬連接件MC6，設置於連接件114之周圍。如第3圖至第6圖所示，複數個金屬連接件MC5以及金屬連接件MC6是分別設置於連接件114之兩側。這些金屬連接件MC5與金屬連接件MC6是配置以電性連接第一金屬導線111以及第二金屬導線112，可使第一金屬導線111的第一螺旋結構與第二金屬導線112的第二螺旋結構之一部分並聯，因此可以達到降低線圈組件102整體阻抗的效果，並且也可以增加線圈組件102的圈數。

值得注意的是，於此實施例中，第一線圈模組100可更包括一容值調整單元150，連接於第一線圈。舉例來說，如第6圖所示，容值調整單元150是設置於第二平面1022，容值調整單元150可包括至少一封閉迴路152以及一連接導線154，並且連接導線154是連接於第二金屬導線112（第一線圈）與封閉迴路152之間。

如第6圖所示，封閉迴路152可由一導線形成，並且封閉迴路152僅具有一連接端點1521，配置以連接於連接導線154，並且容值調整單元150僅包括一條連接導線154。再者，第二金屬導線112的第二螺旋結構形成有一中空區域1124，並且封閉迴路152是設置於中空區域1124內。

藉由於本實施例設置容值調整單元150，可以改變第一線圈的層間電容值（或第一線圈的相鄰兩圈之間的電容值），以降低發射端裝置10所產生的電磁波對於其他電子裝置的電磁干擾（electromagnetic interference，EMI）。另外，設置容值調整單元150並不會改變第一線圈的電感值以及阻抗值，意即不會影響發射端裝置10在無線充電時的效能。

請參考第7圖，第7圖為根據本揭露另一實施例之一線圈組件102A在第二平面1022的結構示意圖。此實施例的線圈組件102A與線圈組件102相似，差異在於此實施例中的容值調整單元150僅包括封閉迴路152，環繞第二金屬導線112（第一線圈），並且容值調整單元150與第一線圈電性獨立。

請參考第8圖至第10圖，第8圖為根據本揭露另一實施例之無線裝置的一線圈組件102B的上視示意圖，第9圖為根據本揭露實施例之線圈組件102B在第一平面1021的上層結構的示意圖，並且第10圖為根據本揭露此實施例之線圈組件102B在第二平面1022的下層結構之示意圖。

於此實施例中，如第9圖與第10圖所示，第一金屬導線111與第二金屬導線112的環繞方向相反，並且藉由中空區域1124內的金屬連接件MC彼此串聯。其中，第一金屬導線111的第一端1111是藉由前述金屬連接件MC電性連接於第二金屬導線112的第一端1121。於此實施例中，第一金屬導線111具有一第一螺旋結構，並且第二金屬導線112具有一第二螺旋結構。

另外，如第8圖與第10圖所示，線圈組件102B更具有一延伸導線1031，並且第二金屬導線112的第二端1122是藉由金屬連接件MC電性連接於延伸導線1031以及第一終端接點103。再者，如第8圖與第9圖所示，第一金屬導線111之第二端1112是連接於第二終端接點105。

值得注意的是，第二金屬導線112所形成的第二螺旋結構具有中空區域1124，並且容值調整單元150是設置於中空區域1124外。具體而言，封閉迴路152是鄰近於第一終端接點103，並且封閉迴路152藉由連接導線154連接至第二金屬導線112的第二端1122。其中，封閉迴路152的圈數為2圈以上，但不限於此。封閉迴路152的圈數可根據所欲調整的電容值而定。

由前述實施例可知，不論第一金屬導線111與第二金屬導線112是以串聯或並聯方式連接，容值調整單元150皆可用來調整第一線圈的電容值，以降低無線裝置（例如發射端裝置10）產生電磁干擾的問題。

請參考第11圖至第13圖，第11圖為根據本揭露另一實施例之無線裝置的一線圈組件302的上視示意圖，第12圖為根據本揭露實施例之線圈組件302在第一平面3021的上層結構的示意圖，並且第13圖為根據本揭露此實施例之線圈組件302在第二平面3022的下層結構之示意圖。

如第12圖所示，第一金屬導線304具有一第一端3041以及一第二端3043，分別連接於第一終端接點103以及第二終端接點105。再者，如第13圖所示，第二金屬導線306具有一第一端3061以及一第二端3063，第一端3061是藉由金屬連接件MC1連接於第一金屬導線304，並且第二端3063是藉由金屬連接件MC2連接於第一金屬導線304的第二端3043。

值得注意的是，此實施例的容值調整單元150A是設置於第一平面3021並藉由連接導線154連接於第一金屬導線304的第一端3041。其中，封閉迴路152包括有一第一封閉繞線1522以及一第二封閉繞線1523，第一封閉繞線1522是連接於連接導線154，第二封閉繞線1523是位於第一封閉繞線1522內且未與第一封閉繞線1522連接。

基於此實施例之容值調整單元150A的結構設計，可進一步提高容值調整單元調整第一線圈（由第一金屬導線304以及第二金屬導線306所構成）的電容值的效果。

請參考第14圖，第14圖為根據本揭露另一實施例之一線圈組件302A在第一平面3021的結構示意圖。此實施例的線圈組件302A與線圈組件302相似，差異在於此實施例中的容值調整單元150B包括一可變電容器153，其一端是連接於連接導線154，而另一端是電性接地。

藉由此實施例中的容值調整單元150B的配置，可以即時地調整線圈組件302A的第一線圈的電容值，以進一步降低線圈組件302A產生電磁干擾的問題。

要注意的是，於前述各實施例中，容值調整單元150是設置於發射端裝置10內，但於其他實施例中也可設置於接收端裝置20中，容值調整單元150的設置位置可依照實際需求而定。舉例來說，當將容值調整單元150設置於發射端裝置10時，可達成使接收端裝置20微型化的目的。另外，當容值調整單元150設置於接收端裝置20時，接收端裝置20可搭配各種不同類型的發射端裝置（例如搭配不具有容值調整單元的發射端裝置）。

本揭露提供一種無線系統，包括一第一線圈以及一第二線圈，當第一線圈通電時，第二線圈配置以感應第一線圈而產生電力。在本揭露的各個實施例中，無線系統可包括一容值調整單元150，配置以電性連接於第一線圈（或第二線圈），以改變第一線圈的層間電容值，因此可以降低發射端裝置10所產生的電磁波對於其他電子裝置的電磁干擾。

另外，設置容值調整單元150並不會改變第一線圈的電感值以及阻抗值，因此也不會影響發射端裝置10在無線充電時的效能。於某些實施例中，容值調整單元150可包括一封閉迴路以及一連接導線，封閉迴路是由一導線環繞構成，並且封閉迴路僅具有一連接端點，連接於前述連接導線。

雖然本揭露的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本揭露之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本揭露揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本揭露使用。因此，本揭露之保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一申請專利範圍構成個別的實施例，且本揭露之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。

1‧‧‧無線系統10‧‧‧發射端裝置20‧‧‧接收端裝置100‧‧‧第一線圈模組102‧‧‧線圈組件102A‧‧‧線圈組件102B‧‧‧線圈組件1021‧‧‧第一平面1022‧‧‧第二平面1023‧‧‧第三平面103‧‧‧第一終端接點1031‧‧‧延伸導線104‧‧‧黏著層105‧‧‧第二終端接點106‧‧‧導磁板108‧‧‧基板110‧‧‧線圈結構111‧‧‧第一金屬導線1111‧‧‧第一端1112‧‧‧第二端112‧‧‧第二金屬導線1121‧‧‧第一端1122‧‧‧第二端1124‧‧‧中空區域114‧‧‧連接件150、150A、150B‧‧‧容值調整單元152‧‧‧封閉迴路1521‧‧‧連接端點1522‧‧‧第一封閉繞線1523‧‧‧第二封閉繞線153‧‧‧可變電容器154‧‧‧連接導線200‧‧‧第二線圈模組302‧‧‧線圈組件302A‧‧‧線圈組件3021‧‧‧第一平面3022‧‧‧第二平面304‧‧‧第一金屬導線3041‧‧‧第一端3043‧‧‧第二端306‧‧‧第二金屬導線3061‧‧‧第一端3063‧‧‧第二端MC、MC1、MC2、MC3、MC5、MC6‧‧‧金屬連接件

本揭露可藉由之後的詳細說明並配合圖示而得到清楚的了解。要強調的是，按照業界的標準做法，各種特徵並沒有按比例繪製，並且僅用於說明之目的。事實上，為了能夠清楚的說明，因此各種特徵的尺寸可能會任意地放大或者縮小。第1圖為根據本揭露一實施例之一無線系統之示意圖。第2圖為根據本揭露一實施例之一第一線圈模組之爆炸圖。第3圖為根據本揭露一實施例之線圈組件的上視示意圖。第4圖為根據本揭露一實施例之線圈組件在一第一平面的結構示意圖。第5圖為根據本揭露此實施例之線圈組件在一第三平面的結構示意圖。第6圖為根據本揭露此實施例之線圈組件在一第二平面的結構示意圖。第7圖為根據本揭露另一實施例之一線圈組件在第二平面的結構示意圖。第8圖為根據本揭露另一實施例之無線裝置的一線圈組件的上視示意圖。第9圖為根據本揭露實施例之線圈組件在第一平面的上層結構的示意圖。第10圖為根據本揭露此實施例之線圈組件在第二平面的下層結構之示意圖。第11圖為根據本揭露另一實施例之無線裝置的一線圈組件的上視示意圖。第12圖為根據本揭露實施例之線圈組件在第一平面的上層結構的示意圖。第13圖為根據本揭露此實施例之線圈組件在第二平面的下層結構之示意圖。第14圖為根據本揭露另一實施例之一線圈組件在第一平面的結構示意圖。

102‧‧‧線圈組件

1021‧‧‧第一平面

103‧‧‧第一終端接點

105‧‧‧第二終端接點

108‧‧‧基板

110‧‧‧線圈結構

111‧‧‧第一金屬導線

114‧‧‧連接件

150‧‧‧容值調整單元

MC1、MC2、MC3、MC5、MC6‧‧‧金屬連接件

Claims

一種無線系統，包括：一第一線圈：一第二線圈，配置以感應該第一線圈；以及一容值調整單元，連接於該第一線圈，該容值調整單元包括至少一封閉迴路以及一連接導線，並且該連接導線連接於該第一線圈與該封閉迴路之間；其中該封閉迴路包括一第一封閉繞線以及一第二封閉繞線，該第二封閉繞線位於該第一封閉繞線內且未與該第一封閉繞線連接。
如申請專利範圍第1項所述之無線系統，其中該封閉迴路僅具有一連接端點，配置以連接該連接導線。
如申請專利範圍第1項所述之無線系統，其中該第一線圈包括一螺旋結構，且該螺旋結構形成一中空區域，其中該封閉迴路設置於該中空區域內。
如申請專利範圍第1項所述之無線系統，其中該第一線圈具有一訊號發射線圈。
如申請專利範圍第1項所述之無線系統，其中該第二線圈具有一訊號接收線圈。
一種無線系統，包括：一第一線圈；一第二線圈，配置以感應該第一線圈；以及一容值調整單元，連接於該第一線圈，該容值調整單元包括一可變電容器以及一連接導線；其中該連接導線連接於該第一線圈與該可變電容器之間，並且該可變電容器之一端電性接地。
一種無線系統，包括：一第一線圈；一第二線圈，配置以感應該第一線圈；以及一容值調整單元，環繞該第一線圈，該容值調整單元包括至少一封閉迴路且與該第一線圈電性獨立。
一種無線裝置，包括：一第一線圈，包括：一第一金屬導線，設置於一第一平面，具有一第一螺旋結構；以及一第二金屬導線，設置於一第二平面，具有一第二螺旋結構，並且該第二金屬導線電性連接該第一金屬導線；以及一容值調整單元，連接於該第一線圈，該容值調整單元包括至少一封閉迴路以及一連接導線，並且該連接導線連接於該第一線圈與該封閉迴路之間；其中該封閉迴路包括一第一封閉繞線以及一第二封閉繞線，該第二封閉繞線位於該第一封閉繞線內且未與該第一封閉繞線連接。
一種無線系統，包括：一第一線圈：一第二線圈，配置以感應該第一線圈；以及一容值調整單元，連接於該第一線圈，該容值調整單元包括至少一封閉迴路以及一連接導線，並且該連接導線連接於該第一線圈與該封閉迴路之間；其中該第一線圈包括一螺旋結構，且該螺旋結構形成一中空區域，其中該封閉迴路設置於該中空區域外。