TWM455291U - 具有旁路控制之無線充電裝置 - Google Patents

Description

具有旁路控制之無線充電裝置

本創作係有關於一種具有旁路控制之無線充電裝置，特別係指一種當有連接外部電源時，而採用外部電源供電發射模式，並脫離來自電池的電源；反之，若偵測不到外部電源時，則可啟動電池發射模式，自動讓電池的電力來提供無線發射單元之發射電力。

隨著無線充電的日漸盛行，未來勢必演變成可隨處無線充電的狀態。

隨處可無線充電雖帶來極大的方便性，惟無論是有線或無線充電，每次在充電之初所產生的突波，都必然會對電池造成累積式的損壞，進而累積式減損電池壽命，換言之，隨著充電次數的愈來愈多，電池的壽命也相應愈來愈短，且電池的充放電效率也愈來愈差。

由此可知，習用之無線充電裝置，係使用電池來提供發射電力，如此容易造成損耗電池的使用壽命以及提供發射電力的效率不佳的缺失。

有鑑於此，本創作人乃潛心研思、設計組製，期能提供一種具有旁路控制之無線充電裝置，當有連接外部電源時，而採用外部電源供電發射模式，而脫離來自電池的電源；反之，若偵測不到外部電源時，則可啟動電池發射模式，自動讓電池的電力來提供無線發射單元之發射電力，即為本創作所欲研創之創作動機者。

本創作之主要目的，在於提供一種具有旁路控制之無線充電裝置，當有連接外部電源時，而採用外部電源供電發射模式，而脫離來自電池的電源。

本創作之次一目的，在於提供一種具有旁路控制之無線充電裝置，當偵測不到外部電源時，則可啟動電池發射模式，自動讓電池的電力來提供無線發射單元之發射電力。

為達上述目的，本創作為一種具有旁路控制之無線充電裝置，其包括：一邏輯控制單元；一無線發射單元，係連接該邏輯控制單元；一全橋逆變器，係連接該無線發射單元及該邏輯控制單元；一升降壓單元，係連接該全橋逆變器及該邏輯控制單元；一放電開關單元，係設有一電池連接端、一信號控制端及一輸出端，該信號控制端連接該邏輯控制單元，該輸出端連接該升降壓單元；一電池，係連接該放電開關單元之電池連接端；一控制開關，該控制開關係一端連接該電池連接端，該控制開關另一端經由一第一二極體連接該訊號控制端；以及一逆流防止器，係具有一入口端、一出口端及一控制端，該入口端連接一第一電阻一端及一充電端，該第一電阻另一端連接該邏輯控單元及一第二電阻一端，該第二電阻另一端接地；而該出口端連接於該放電開關單元及升降壓單元之間；又該控制端連接該邏輯控制單元。

當該逆流防止器之充電端連接外部電源時，藉由該邏輯控制單元將該逆流防止器開啟，令該放電開關單元關閉，而外部電源之輸入電壓會經由該升降壓單元進行升壓，再透過該全橋逆變器將直流電轉換 為交流電，並藉由該無線發射單元內之線圈感應交流電以提供發射電力，讓相對側的電子產品在感應到該無線發射單元之發射電力後以達到無線充電之目的。

藉此，當有連接外部電源時，而採用外部電源供電發射模式，並脫離來自電池的電源；反之，若偵測不到外部電源時，則可啟動電池發射模式，自動讓電池的電力來提供無線發射單元之發射電力。

為了能夠更進一步瞭解本創作之特徵、特點和技術內容，請參閱以下有關本創作之詳細說明與附圖，惟所附圖式僅提供參考與說明用，非用以限制本創作。

請同時參閱第1~2圖所示，本創作係為一種具有旁路控制之無線充電裝置，其包括：一邏輯控制單元10；一無線發射單元20，係連接該邏輯控制單元10；一全橋逆變器30，係連接該無線發射單元20及該邏輯控制單元10；一升降壓單元40，係連接該全橋逆變器30及該邏輯控制單元10；一放電開關單元50，係設有一電池連接端501、一信號控制端502及一輸出端503，該信號控制端502連接該邏輯控制單元10，該輸出端503連接該升降壓單元40，其中該電池連接端501係進一步連接一電池70；一控制開關53，該控制開關53係一端連接該電池連接端501，該控制開關53另一端經由一第一二極體531連接該訊號控制端502，其中該控制開關53係為一自動復位開關；以及一逆流防止器6 0，係具有一入口端601、一出口端603及一控制端602，該入口端601連接一第一電阻64一端及一充電端612，其中該逆流防止器6之充電端612係進一步連接一外部電源(圖未揭示)，該第一電阻611另一端連接該邏輯控制單元10及一第二電阻613一端，該第二電阻613另一端接地；而該出口端603連接於該放電開關單元50及升降壓單元40之間；又該控制端602連接該邏輯控制單元10。

當該逆流防止器60之充電端612連接外部電源時，藉由該邏輯控制單元10將該逆流防止器60開啟，令該放電開關單元50關閉，而外部電源之輸入電壓會經由該升降壓單元40進行升壓，再透過該全橋逆變器30將直流電轉換為交流電，並藉由該無線發射單元20內之線圈感應交流電以提供發射電力，讓相對側的電子產品在感應到該無線發射單元20之發射電力後以達到無線充電之目的。

其中，該逆流防止器60包含：一第一電晶體64、一第二電晶體65、一第三電阻66、一第一雙極性接面電晶體67及一第四電阻68，該第一電晶體64及該第二電晶體65分別各具有一汲極端641、651、一源極端642、652及一閘極端643、653，該第三電阻66一端連接該第一電晶體64及該第二電晶體65之源極端642、652，該第三電阻66另一端連接該第一電晶體64及該第二電晶體65之閘極端643、653及該第一雙極性接面電晶體67，又該第一雙極性接面電晶體67具有一集極端672、一射極端673、一基極端671，該集極端672連接該第三 電阻66另一端，該射極端673接地，該基極端671經由一第四電阻68連接該邏輯控制單元10；其中該第一電晶體64及該第二電晶體65係各分別為一金屬氧化物半導體場效電晶體。

又，該放電開關單元50更包含：一第三電晶體54、一第四電晶體55、一第五電阻56、一第六電阻58及一第二雙極性接面電晶體57；又該第三電晶體54及該第四電晶體55分別各具有一汲極端541、551、一源極端542、552及一閘極端543、553，該第五電阻56一端連接該第三電晶體54及該第四電晶體55之源極端542、552，該第五電阻56另一端連接該第三電晶體54及該第四電晶體55之閘極端543、553及該第二雙極性接面電晶體57；又該第二雙極性接面電晶體57具有一集極端572、一射極端573及一基極端571，該集極端572連接該第五電阻56另一端，該射極端573接地，該基極端571經由一第六電阻58連接該信號控制端502；其中，該第三電晶體54及該第四電晶體55係各分別為一金屬氧化物半導體場效電晶體。

且，該升降壓單元40包含：一電感41、一第五電晶體42、一第六電晶體43及一電容44，該電感41一端連接該逆流防止器60及該放電開關單元50，電感41另一端連接該第五電晶體42及該第六電晶體43之間，該第五電晶體42及第六電晶體43分別各具有一汲極端421、431、一源極端422、432及一閘極端423、433，該第五電晶體42之源極端422連接該第六電晶體43之汲極端431，該第五電晶體42之汲極端421連接該 電容44一端及該全橋逆變器30，該電容44另一端接地。其中該第五電晶體42及該第六電晶體43係各分別為一金屬氧化物半導體場效電晶體。

再者，該全橋逆變器30係具有一第一接腳31、一第二接腳32、一第三接腳33及一第四接腳34，該第一接腳31連接該升降壓單元40，該第二接腳32及該第四接腳34連接該無線發射單元，該第三接腳33接地；又該全橋逆變器30更包括：一第七電晶體35、一第八電晶體36、一第九電晶體37及一第十電晶體38，且該第七電晶體35、第八電晶體36、第九電晶體37及第十電晶體38分別各具有一閘極端351、361、371、381，藉由各該閘極端351、361、371、381連接該邏輯控制單元10。其中該第七電晶體35、該第八電晶體36、該第九電晶體37及該第十電晶體38係各分別為一金屬氧化物半導體場效電晶體。

該邏輯控制單元10具有一偵測端101、一數位信號控制端102、一逆流防止信號端103、一發射保持端104、一發射辨識端105、一第一脈衝寬度調變控制端106、一第二脈衝寬度調變控制端107、一第一控制端108、一第二控制端109、一第三控制端110、一第四控制端111、一電壓端112及一發射控制信號端113；該偵測端101連接該第一電阻611之另一端及該第二電阻613一端，該數位信號控制端102係經由一第二二極體532連接該信號控制端502，該逆流防止信號端103連接該逆流防止器60之控制端602，該發射保持端104係經由一第三二 極體533連接該放電開關單元50之信號控制端502，該發射辨識端105係經由一第七電阻534連接該放電開關單元50之信號控制端502，該第一脈衝寬度調變控制端106及該第二脈衝寬度調變控制端107連接該升降壓單元40，該第一控制端108、該第二控制端109、該第三控制端110及該第四控制端111依序連接該全橋逆變器30，該電壓端112連接該升降壓單元40與該全橋逆變器30之間，該發射控制信號端113連接該無線發射單元20。

本創作具有旁路控制之無線充電裝置所提供的發射模式包括：電池發射模式及外部電源供電發射模式。當有連接外部電源時，而採用外部電源供電發射模式，並脫離來自電池70的電源；反之，若偵測不到外部電源時，則可啟動電池發射模式，自動讓電池70的電力來提供無線發射單元20之發射電力。

當採用電池發射模式：可藉由按壓該控制開關53來切換或者利用該邏輯控制單元10之數位信號控制端103發出信號來切換該放電開關單元50，當按壓控制開關53使得該放電開關單元50導通則進入電池發射模式，而讓邏輯控制單元10辨識目前係切換為電池發射模式，使得該放電開關單元50而讓電力通過，接著經過升降壓單元40的第五電晶體42而連接到邏輯控制單元10的電壓端112，以供電給邏輯控制單元。

當邏輯控制單元10已辨識目前為電池發射模式時，係還能利用 該第三二極體533讓該邏輯控制單元10之發射保持端104係做為持續保持在電池發射模式之用，並持續提供發射訊號於該發射辨識端105，從而能夠保持在發射狀態。

該邏輯控制單元10的發射控制信號端113係會偵測該內具天線的無線發射單元20的相對側是否存在待充的電子產品，若未偵測到則邏輯控制單元10即控制停止發射，所述偵測係藉由發射控制信號端112來偵測該無線發射單元20的相對側是否確有一負載存在：若無負載：即停止發射；若有負載：該邏輯控制單元10將藉由其第一、二脈衝寬度調變控制端106、107而輸出訊號去驅動該升降壓單元40中的第五、第六電晶體42、43。藉由該第一脈衝寬度調變控制端106及第二脈衝寬度調變控制端107之訊號以使第五、第六電晶體42、43能持續地以很高的頻率進行交錯的一開一關，當第六電晶體43為開而第五電晶體42為關時，由於第六電晶體43和電池70的一端均為接地而形成一迴路，從而使電池70的電力能經由放電開關單元50和升降壓單元40的電感41，以流經第六電晶體43，從而對電感41充電；當第五電晶體42為開而第六電晶體43為關時，來自電池70的電係在通過電感41後，係改走第五電晶體42讓電感41放電，並對應該電容44輸出直流電，此直流電為經過同步整流升壓之直流電，再經過該全橋逆變器30將直流電轉換為交流電，以提供該無線發射單元20感應交流電後而對外提供發射電力。

換言之，藉由第五、第六電晶體42、43係為一開一關、以及一關一開，以讓電感41充放電，藉由該電容44儲存經過同步整流升壓之直流電，再經過該全橋逆變器30將直流電轉換為交流電，以提供該無線發射單元20感應交流電而對外發射電力，讓相對側的電子產品可對應接收到該無線發射單元20所發射電力以達到無線充電之目的。

當採用外部電源供電發射模式：若該逆流防止器60之充電端612連接外部電源後，該邏輯控制單元10之偵測端101可偵測到有連接外部電源，並將本創作具旁路控制之無線充電裝置切換至外部電源供電發射模式，此時該邏輯控制單元10之數位信號控制端102會發出信號將該放電開關單元50關閉以防止電池放電，並將該逆流防止器60開啟，讓外部電源所提供的電力直接導通到該升降壓單元40，使得外部電源提供之電力經過該升降壓單元40進行同步整流升壓，再經由該全橋逆變器30將直流電轉換為交流電，以提供該無線發射單元20感應交流電後而對外提供發射電力。

該邏輯控制單元10的發射控制信號端113係會偵測該內具天線的無線發射單元20的相對側是否存在待充的電子產品，若未偵測到則邏輯控制單元10即控制停止發射，所述偵測係藉由發射控制信號端113來偵測該無線發射單元20的相對側是否確有一負載存在： 若無負載：即停止發射；若有負載：該邏輯控制單元10將藉由其第一、二脈衝寬度調變控制端106、107而輸出訊號去驅動該升降壓單元40中的第五、第六電晶體42、43。藉由該第一脈衝寬度調變控制端106及第二脈衝寬度調變控制端107之訊號以使第五、第六電晶體42、43能持續地以很高的頻率進行交錯的一開一關，當第六電晶體43為開而第五電晶體42為關時，由於第六電晶體43和外部電源的一端均為接地而形成一迴路，從而使外部電源的電力能經由該逆流防止器60和升降壓單元40的電感，以流經第六電晶體43，從而對電感41充電；當第五電晶體42為開而第六電晶體43為關時，來自電池的電係在通過電感41後，係改走第五電晶體42讓電感41放電，並對應該電容44輸出直流電，此直流電為經過同步整流升壓之直流電，再經過該全橋逆變器30將同步整流升壓之直流電轉換為交流電，以提供該無線發射單元20感應交流電後而對外提供發射電力。

換言之，藉由第五、第六電晶體42、43係為一開一關、以及一關一開，以讓電感41充放電，藉由該電容44儲存經過同步整流升壓之直流電，再經過該全橋逆變器30將直流電轉換為交流電，以提供該無線發射單元20感應交流電而對外發射電力，讓相對側的電子產品可接收應到該無線發射單元20所發射電力以達到無線充電之目的。

綜合上述，茲將本創作之特點整理如下：

1.本創作可延長電池的使用壽命，當有連接外部電源時，而採用外部電源供電發射模式，而脫離來自電池的電源；反之，若偵測不到外部電源時，則可啟動電池發射模式，自動讓電池的電力來提供無線發射單元之發射電力。

2.本創作於室外使用時成為行動電池，讓相對側的電子產品可對應接收到該無線發射單元所發射電力以達到無線充電之目的。

3.本創作可增加電力的使用效率，藉由外部電源直接提供該無線發射單元之發射電力。

以上所述僅為本創作之較佳可行實施例，非因此即侷限本創作之專利範圍，舉凡運用本創作說明書及圖式內容所為之等效結構變化，均理同包含於本創作之範圍內，合予陳明。

10‧‧‧邏輯控制單元

101‧‧‧偵測端

102‧‧‧數位信號控制端

103‧‧‧逆流防止信號端

104‧‧‧發射保持端

105‧‧‧發射辨識端

106‧‧‧第一脈衝寬度調變控制端

107‧‧‧第二脈衝寬度調變控制端

108‧‧‧第一控制端

109‧‧‧第二控制端

110‧‧‧第三控制端

111‧‧‧第四控制端

112‧‧‧電壓端

113‧‧‧發射控制信號端

20‧‧‧無線發射單元

30‧‧‧全橋逆變器

31‧‧‧第一接腳

32‧‧‧第二接腳

33‧‧‧第三接腳

34‧‧‧第四接腳

35‧‧‧第七電晶體

36‧‧‧第八電晶體

37‧‧‧第九電晶體

38‧‧‧第十電晶體

351、361、371、381‧‧‧閘極端

40‧‧‧升降壓單元

41‧‧‧電感

42‧‧‧第五電晶體

421、431‧‧‧汲極端

422、432‧‧‧源極端

423、433‧‧‧閘極端

43‧‧‧第六電晶體

44‧‧‧電容

50‧‧‧放電開關單元

501‧‧‧電池連接端

502‧‧‧信號控制端

503‧‧‧輸出端

53‧‧‧控制開關

531‧‧‧第一二極體

532‧‧‧第二二極體

533‧‧‧第三二極體

534‧‧‧第七電阻

54‧‧‧第三電晶體

541、551‧‧‧汲極端

542、552‧‧‧源極端

543、553‧‧‧閘極端

55‧‧‧第四電晶體

56‧‧‧第五電阻

57‧‧‧第二雙極性接面電晶體

571‧‧‧基極

572‧‧‧集極

573‧‧‧射極

58‧‧‧第六電阻

60‧‧‧逆流防止器

601‧‧‧入口端

611‧‧‧第一電阻

612‧‧‧充電端

613‧‧‧第二電阻

602‧‧‧控制端

603‧‧‧出口端

64‧‧‧第一電晶體

65‧‧‧第二電晶體

66‧‧‧第三電阻

67‧‧‧第一雙極性接面電晶體

671‧‧‧基極端

672‧‧‧集極端

673‧‧‧射極端

68‧‧‧第四電阻

641、651‧‧‧汲極端

642、652‧‧‧源極端

643、653‧‧‧閘極端

70‧‧‧電池

第1圖係為本創作實施例之方塊示意圖。

第2圖係為本創作實施例之電路示意圖。

10‧‧‧邏輯控制單元

20‧‧‧無線發射單元

30‧‧‧全橋逆變器

40‧‧‧升降壓單元

50‧‧‧放電開關單元

501‧‧‧電池連接端

502‧‧‧信號控制端

503‧‧‧輸出端

53‧‧‧控制開關

531‧‧‧第一二極體

60‧‧‧逆流防止器

601‧‧‧入口端

602‧‧‧控制端

603‧‧‧出口端

611‧‧‧第一電阻

612‧‧‧充電端

613‧‧‧第二電阻

70‧‧‧電池

Claims (13)

1. 一種具有旁路控制之無線充電裝置，其包括：一邏輯控制單元；一無線發射單元，係連接該邏輯控制單元；一全橋逆變器，係連接該無線發射單元及該邏輯控制單元；一升降壓單元，係連接該全橋逆變器及該邏輯控制單元；一放電開關單元，係設有一電池連接端、一信號控制端及一輸出端，該信號控制端連接該邏輯控制單元，該輸出端連接該升降壓單元；一電池，係連接該放電開關單元之電池連接端；一控制開關，該控制開關係一端連接該電池連接端，該控制開關另一端經由一第一二極體連接該訊號控制端；以及一逆流防止器，係具有一入口端、一出口端及一控制端，該入口端連接一第一電阻一端及一充電端，該第一電阻另一端連接該邏輯控單元及一第二電阻一端，該第二電阻另一端接地，而該出口端連接於該放電開關單元及升降壓單元之間，又該控制端連接該邏輯控制單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之無線充電裝置，其中，該逆流防止器包含：一第一電晶體、一第二電晶體、一第三電阻、一第一雙極性接面電晶體及一第四電阻，該第一電晶體及該第二電晶體分別各具有一汲極端、一源極端及一閘極端，該第三電阻一端連接該第一電晶體及該第二電晶體之源極端，該第三電阻另一端連接該第一電晶體及該第二電晶體之閘極端及該第一雙極性接面電晶體，又該第一雙極性接面電晶體具有一集極端、一射極端、一基極端，該集極端連 接該第三電阻另一端，該射極端接地，該基極端經由一第四電阻連接該邏輯控制單元。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具有旁路控制之無線充電裝置，其中，該第一電晶體及該第二電晶體係各分別為一金屬氧化物半導體場效電晶體。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之無線充電裝置，其中，該放電開關單元更包含：一第三電晶體、一第四電晶體、一第五電阻、一第六電阻及一第二雙極性接面電晶體；又該第三電晶體及該第四電晶體分別各具有一汲極端、一源極端及一閘極端，該第五電阻一端連接該第三電晶體及該第四電晶體之源極端，該第五電阻另一端連接該第三電晶體及該第四電晶體之閘極端及該第二雙極性接面電晶體；又該第二雙極性接面電晶體具有一集極端、一射極端及一基極端，該集極端連接該第五電阻另一端，該射極端接地，該基極端經由一第六電阻連接該信號控制端。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具有旁路控制之無線充電裝置，其中，該第三電晶體及該第四電晶體係各分別為一金屬氧化物半導體場效電晶體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之無線充電裝置，其中，該升降壓單元包含：一電感、一第五電晶體、一第六電晶體及一電容，該電感一端連接該逆流防止器及該放電開關單元，電感另一端連接該第五電晶體及該第六電晶體之間，該第五及第六電晶體分別各具有一汲極端、一源極端及一閘極端，該第五電晶體之源極端連接該第六電 晶體之汲極端，該第五電晶體之汲極端連接該電容一端及該全橋逆變器，該電容另一端接地。
7. 如申請專利範圍第6項所述之具有旁路控制之無線充電裝置，其中，該第五電晶體及該第六電晶體係各分別為一金屬氧化物半導體場效電晶體。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之無線充電裝置，其中，該全橋逆變器係具有一第一接腳、一第二接腳、一第三接腳及一第四接腳，該第一接腳連接該升降壓單元，該第二接腳及該第四接腳連接該無線發射單元，該第三接腳接地。
9. 如申請專利範圍第8項所述之具有旁路控制之無線充電裝置，其中，該全橋逆變器更包括：一第七電晶體、一第八電晶體、一第九電晶體及一第十電晶體，且該第七電晶體、第八電晶體、第九電晶體及第十電晶體分別各具有一閘極端，藉由各該閘極端連接該邏輯控制單元。
10. 如申請專利範圍第9項所述之具有旁路控制之無線充電裝置，其中，該第七電晶體、該第八電晶體、該第九電晶體及該第十電晶體係各分別為一金屬氧化物半導體場效電晶體。
11. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之無線充電裝置，其中，該邏輯控制單元具有一偵測端、一數位信號控制端、一逆流防止信號端、一發射保持端、一發射辨識端、一第一脈衝寬度調變控制端、一第二脈衝寬度調變控制端、一第一控制端、一第二控制端、一第三控制端、一第四控制端、一電壓端及一發射控制信號端；該偵測端連接該第一電阻之另一端及該第二電阻一端，該數位信號控制端係經由一第二二 極體連接該信號控制端，該逆流防止信號端連接該逆流防止器之控制端，該發射保持端係經由一第三二極體連接該放電開關單元之信號控制端，該發射辨識端係經由一第七電阻連接該放電開關單元之信號控制端，該第一脈衝寬度調變控制端及該第二脈衝寬度調變控制端連接該升降壓單元，該第一控制端、該第二控制端、該第三控制端及該第四控制端依序連接該全橋逆變器，該電壓端連接該升降壓單元與該全橋逆變器之間，該發射控制信號端連接該無線發射單元。
12. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之無線充電裝置，其中，該逆流防止器之充電端係進一步連接一外部電源。
13. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之無線充電裝置，其中，該控制開關係為一自動復位開關。