專利名稱：可攜式無線充電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可攜式無線充電裝置，尤指供電模塊可接收不同大小電壓電源并轉換成受電模塊所使用的電力供應。
背景技術：
現(xiàn)今電子科技時代、網(wǎng)際網(wǎng)絡的無處不在，使各種數(shù)字產品充斥在生活中，例如數(shù)碼相機、移動電話、多媒體影音播放器(MP3或MP4、MP5播放器)等各種影像或聲音手持式電子裝置，且手持式電子裝置均朝向輕、薄、短、小、智能型及多功能的理念設計。然而，手持式電子裝置(如手機)要達到隨身攜帶操作使用，首先要解決電量耗盡的問題，一般以更換新電池的方式來供手機可持續(xù)使用，但是每個廠牌的手機規(guī)格不盡相同，有的手機將電池內建、無法拆換，進行充電時必須通過充電座以有線插接外部市電插孔的方式充電，或者利用電源線直接連上電腦充電，另外亦有購買外掛電池裝置或能量收集裝置來連接充電，然而以手機連接在充電座或以具有USB的電源線來充電時，必須局限在室內場所使用，若在戶外會因無市電插孔或USB插孔的電腦作連接，而無法利用充電座、電源線進行充電的問題，為解決戶外充電所使用的外掛電池裝置或能量收集裝置時，則必須增加隨身攜帶重量以及另外花費成本購買，且因外掛電池裝置其體積較大，在結合后的手機整個體積變得相當大，較不易在充電的同時握持手機操作使用，而因一般能量收集裝置的體積較大，無法與手機連結成一體，必須利用連接線來連接，使得攜帶手機外出時，必須以容納空間較大的背包等裝載物供外掛電池裝置、能量收集裝置以及連接線存放，造成使用上的便利性較為不足。再者，便有利用電磁波感應來發(fā)送電力的無線供電裝置，供手持式電子裝置以無線方式充電，然而鑒于一般無線感應式電源供應器具有部份問題，如無線供電發(fā)射與接收感應線圈需要精準對齊、供電能量固定無法隨著線圈對應距離與負載狀況有所調整、整體無線供電傳輸效率較差、于受電端線圈感應接收大電壓值，而以直流降壓集成電路元件 (DC-DC Step-Down IC)將電壓降到目標需求的電壓值，由于降壓動作也是通過開關切換完成，其切換過程中便會產生能量損耗、干擾雜信以及熱能產生。使得此現(xiàn)有無線供電裝置無法接收不同的輸入電壓上使用(如接收微小太陽能等自然能量、市電等大電力供應來源)，只能局限接收單一電壓來源，適用性略顯不足，因此，如何解決目前存在的諸多問題，即為本實用新型設計人與從事此行業(yè)者所亟欲改善的方向所在。
發(fā)明內容根據(jù)上述諸多缺點的考量，設計人乃針對無線充電裝置的特性上作一深入分析與探討，并經(jīng)由多方評估及考量，且通過苦心鉆研與研發(fā)，進而以鍥而不舍的試作與修改，始設計出此種可攜式無線充電裝置的實用新型專利。本實用新型的主要目的乃在于無線充電裝置的供電模塊通過變頻與驅動功率調整輸出電磁波能量到受電模塊，利用供電模塊的供電微處理器可接收外接電源單元或電力接收裝置所輸入不同大小電壓電源，皆可達到轉換成受電模塊所使用的電力供應，搭配無線充電的方便性，可讓受電端的手持裝置在行動時的電力供應時間作延長。本實用新型的次要目的乃在于供電模塊的供電微處理器可通過軟件程序運作安全、有效率的進行無線供電，且供電微處理器可輸出脈寬調變信號至第一驅動電路、第二驅動電路，并通過軟件程序檢查供電諧振電路功率輸出的狀態(tài)進行變頻式調整，即可將輸出功率快速并精準控制在系統(tǒng)需求的范圍內，同時也可進行多點電壓與溫度監(jiān)控。為達到上述目的，本實用新型的可攜式無線充電裝置，包括有供電模塊，供電模塊所設的供電微處理器中內建有軟件程序及存儲器，且供電微處理器電性連接有能夠接收外部電源的電源電路，供電微處理器并聯(lián)有能夠由電源電路供應電源的第一驅動電路及第二驅動電路，并于第一驅動電路、第二驅動電路分別設有兩組以上并聯(lián)的MOSFET陣列，第一驅動電路電性連接有具有電容陣列的供電諧振電路，供電諧振電路電性連接有能夠由第二驅動電路供應電源發(fā)射供電能量至受電模塊的供電線圈陣列，且供電線圈陣列電性連接有信號取樣電路，該信號取樣電路并聯(lián)有連接于供電微處理器的數(shù)據(jù)解析電路及電壓檢測電路，其中該供電模塊的電源電路具有輸入不同大小電壓的外接電源單元及電力接收裝置， 且電力接收裝置連接有收集電路，收集電路通過所連接的充電控制電路將電源儲存至蓄電池中，供電微處理器通過與其連接的電壓檢測電路檢測系統(tǒng)來源電壓的外接電源單元與蓄電池，且供電微處理器并聯(lián)有用以電力配置切換的第一電源開關電路、第二電源開關電路及第三電源開關電路，其中，第一電源開關電路用以接收外接電源單元的電源并傳至充電控制電路，第二電源開關電路用以接收外接電源單元的電源并傳至供電模塊，第三電源開關電路用以接收蓄電池的電源并傳至供電模塊。優(yōu)選地，該供電模塊的外接電源單元以通用串行總線(USB，Universal Serial BUS)、交流電轉直流電變壓器或市電插頭連接輸入電源。優(yōu)選地，該供電模塊的電力接收裝置接收太陽能、動能或熱能收集器外部微小能量來源而不間斷的儲存直流電源至蓄電池。優(yōu)選地，該供電模塊的供電微處理器電性連接有能夠檢查第一驅動電路、第二驅動電路及供電線圈陣列運作溫度的溫度檢測模塊。利用本實用新型的供電模塊的供電微處理器可接收外接電源單元、電力接收裝置所輸入不同大小電壓電源，如市電的高電壓電力到太陽能蓄電池的微小電壓供應來源時， 皆可達到轉換成受電模塊所使用的電力供應，搭配無線充電的方便性，可讓受電端的手持裝置在行動時的電力供應時間作延長。

圖1為本實用新型供電模塊的方塊圖；圖2為本實用新型受電模塊的方塊圖；圖3為本實用新型供電模塊的電源電路方塊圖；圖4為本實用新型的諧振頻率與振幅變化示意圖。附圖標記說明1-供電模塊；11-供電微處理器；12-電源電路；121-外接電源單元；122-電力接收裝置；123-收集電路；124-充電控制電路；125-蓄電池；1 -電壓檢測電路；127-第一電源開關電路；1 -第二電源開關電路；1 -第三電源開關電路；13-第一驅動電路；131-M0SFET陣列；132-M0SFET陣列；133-M0SFET陣列；14-第二驅動電路； 141-M0SFET陣列；142-M0SFET陣列；143-M0SFET陣列；15-供電諧振電路；151-電容陣列； 152-供電線圈陣列；16-信號取樣電路；161-數(shù)據(jù)解析電路；17-電壓檢測電路；18-溫度檢測模塊；2-受電模塊；21-受電微處理器；22-受電諧振電路；221-受電線圈陣列；222-主諧振電容；223-次諧振電容；224-低功率穩(wěn)壓器；23-同步整流器；24-濾波電路；241-高頻濾波電容J42-第一電源開關J43-低頻濾波電容J44-第二電源開關；25-受電端輸出部；26-電壓檢測電路；27-信號調制電路；28-溫度檢測模塊。
具體實施方式
為達成上述目的及功效，本實用新型所采用的技術手段及其構造，茲繪附圖就本實用新型的較佳實施例詳加說明其特征與功能如下，以利完全了解。請參閱圖1、圖2所示，為本實用新型供電模塊的方塊圖及受電模塊的方塊圖，可由圖中清楚看出，本實用新型包括有供電模塊1及受電模塊2，其中該供電模塊1設有供電微處理器11，并于供電微處理器11中內建有操作程序、控制程序等相關軟件程序及存儲器，且供電微處理器11電性連接有供應電源的電源電路12， 而供電微處理器11并聯(lián)有可由電源電路12供應電源的第一驅動電路13及第二驅動電路 14，其第一驅動電路13設有兩組或兩組以上并聯(lián)的MOSFET陣列131、132、133，第二驅動電路14亦設有兩組或兩組以上并聯(lián)的MOSFET陣列141、142、143，再由第一驅動電路13電性連接有具有電容陣列151的供電諧振電路15 ；另外，供電諧振電路15電性連接有可由第二驅動電路14供應電源發(fā)射供電能量的供電線圈陣列152，且供電線圈陣列152電性連接有信號取樣電路16，信號取樣電路16并聯(lián)有連接于供電微處理器11的數(shù)據(jù)解析電路161及電壓檢測電路17 ；此外，供電微處理器11電性連接有可檢查第一驅動電路13、第二驅動電路14及供電線圈陣列152運作溫度的溫度檢測模塊18。該受電模塊2設有受電微處理器21，并于受電微處理器21中內建有操作程序、控制程序等相關軟件程序及存儲器，且受電微處理器21電性連接有可由受電線圈陣列221接收供電能量的受電諧振電路22，其中受電線圈陣列221并聯(lián)有主諧振電容222及次諧振電容223，而主諧振電容222電性連接有同步整流器23，并由次諧振電容223則電性連接有可供應受電微處理器21及同步整流器23低壓電源的低功率穩(wěn)壓器224 ；另外，同步整流器23 電性連接有濾波電路M，而濾波電路M依序設有高頻濾波電容Ml、第一電源開關M2、低頻濾波電容243及可對外輸出直流電源至受電端輸出部25的第二電源開關M4，且高頻濾波電容Ml、低頻濾波電容243電性連接有可檢查電壓信號并傳輸至受電微處理器21的電壓檢測電路沈，并由受電微處理器21檢查出電壓檢測電路沈電壓狀況后再驅動第一電源開關M2、第二電源開關244導通電源經(jīng)過高頻濾波電容241或低頻濾波電容243進行輸出直流電源；又，受電微處理器21電性連接有可接收其編碼信號并由受電線圈陣列221發(fā)射數(shù)據(jù)信號至供電模塊1判斷功率輸出大小的信號調制電路27，且受電微處理器21電性連接有可檢查濾波電路M及受電線圈陣列221運作溫度的溫度檢測模塊觀。請參閱圖3所示，為本實用新型供電模塊的電源電路方塊圖，可由圖中清楚看出，本實用新型供電模塊1的電源電路12連接有供輸入不同大小電壓的外接電源單元121，并另外具有接收外部電源的電力接收裝置122，且電力接收裝置122連接有收集電路123，由于能量微小無法直接驅動無線充電裝置，所以收集電路123收集到的能量通過所連接的充電控制電路1 來儲存至蓄電池125中，并防止過充、過放及逆沖損壞電力接收裝置122，而供電微處理器11通過連接的電壓檢測電路1 檢測系統(tǒng)來源電壓的外接電源單元121與蓄電池125的狀況，用來判斷操作模式，且供電微處理器11并聯(lián)有第一電源開關電路127、 第二電源開關電路1 及第三電源開關電路129，而第一電源開關電路127接收外接電源單元121的電源并傳至充電控制電路124，而第二電源開關電路1 接收外接電源單元121 的電源并傳至供電模塊1，而第三電源開關電路1 接收蓄電池125的電源并傳至供電模塊 1，供電微處理器11以切換第一、第二及第三電源開關電路127、128、1四來達到電力配置。當本實用新型在運作時，系統(tǒng)開機初始化，以供電模塊1的供電微處理器11先執(zhí)行內建程序與讀取存儲器所儲存的系統(tǒng)設定參數(shù)，并掃描線圈諧振點，供電微處理器11自動變頻掃描檢測供電諧振電路15的供電線圈陣列152與電容陣列151的最大諧振點頻率 F0、系統(tǒng)定義最小諧振點頻率F1、系統(tǒng)常態(tài)運作諧振頻率F2、系統(tǒng)最高運作諧振點頻率F3 及供電微處理器11輸出的最高諧振點頻率F4，將諧振頻率存進存儲器中，供電微處理器11 將對照的諧振頻率數(shù)值儲存至其存儲器中，而進行待機狀態(tài)，供電微處理器11不輸出脈寬調變(PWM，Pulse Width Modulation)信號至第一、第二驅動電路13、14使供電諧振電路 15不會發(fā)射出電磁波能量，并開始預定時間計時周期，計時周期到時，供電微處理器11輸出短暫脈寬調變(PWM)信號至第一、第二驅動電路13、14使供電諧振電路15發(fā)射出電磁波能量進行送電，讀取數(shù)據(jù)信號狀態(tài)，信號取樣電路16經(jīng)由供電線圈陣列152進行受電模塊 2反饋數(shù)據(jù)信號的對應檢測，若為有時，即接收到受電模塊2數(shù)據(jù)信號即進入供電模式，供電微處理器11輸出連續(xù)脈寬調變(PWM)信號至第一、第二驅動電路13、14使供電諧振電路 15發(fā)射出電磁波能量后開始對受電模塊2進行送電，若為無時，則回到待機狀態(tài)，且系統(tǒng)異常或受電端信號離線則中斷供電模式并進入待機狀態(tài)，亦會回到待機狀態(tài)。由上述得知本實用新型的供電模塊1可利用電源輸入接口(如通用串行總線、交流電轉直流電變壓器或市電插頭等)連接于外接電源單元121，并使外接電源單元121輸入高低不同電壓電源，另外以電力接收裝置122接收(如太陽能、動能或熱能收集器)外部微小能量來源而不間斷的儲存直流電源至蓄電池125，供蓄電池125持續(xù)充電，以電壓檢測電路1 檢測外接電源單元121及蓄電池125的狀況，以四種操作模式切換進行，第一種模式有外接電源單元121輸入高電源電力(如市電或交流電轉直流電變壓器)的情況下，供電微處理器11判斷以高電源的操作模式進行切換第一、第二電源開關電路127、1觀開啟，以電力直接可發(fā)射電路用并傳輸至蓄電池125充電，同時關閉第三電源開關電路129，而第二種模式有外接電源單元121輸入一般電源電力(如電腦的通用串行總線)的情況下，供電微處理器11判斷以一般電源的操作模式進行切換第二電源開關電路128開啟，以電力直接可發(fā)射電路用，但電力不夠進行充電，同時關閉第一、第三電源開關電路127、129，而第三種模式無外接電力的情況下，供電微處理器11判斷以蓄電池125運轉模式進行切換第三電源開關電路1 開啟，以蓄電池125內的電力供發(fā)射電路用，同時關閉第一、第二電源開關電路127、128，而第四種模式無外接電力，同時電壓檢測電路1 檢測蓄電池125電力不足的狀況下，會將系統(tǒng)的電力全部切斷，直到檢測到電源進入或蓄電池125電壓充到運作值再度啟動，并關閉第一、第二及第三電源開關電路127、128、129。接著，外接電源單元121的交流電源經(jīng)過電源電路12轉換成直流電源，再由電源電路12供應穩(wěn)定低壓電源至供電微處理器11使用，高壓電源則分別供應至第一、第二驅動電路13、14，且該第一、第二驅動電路13、14分別設有二組或二組以上并聯(lián)的MOSFET陣列 131、132、133、141、142、143，而供電模式中，可通過供電微處理器11輸出脈寬調變(PWM)信號至第一、第二驅動電路13、14，并控制其MOSFET陣列131、132、133、141、142、143開關動作，用以驅動供電諧振電路15所具的電容陣列151與供電線圈陣列152匹配諧振產生振蕩發(fā)射出產生諧振電磁波能量至受電模塊2受電端，且可通過信號取樣電路16所接收的數(shù)據(jù)信號進行模擬/數(shù)字信號轉換、數(shù)據(jù)解析電路161來進行解析，以及電壓檢測電路17檢查、分析出供電諧振電路15功率輸出大小，再傳輸至供電微處理器11判斷是否要送電至受電模塊2。此外，供電微處理器11亦可由溫度檢測模塊18檢查第一、第二驅動電路13、14及供電線圈陣列152的運作溫度，當溫度發(fā)生異常時，可由供電微處理器11關閉第一、第二驅動電路13、14運作，或是依功率需求改變其MOSFET陣列131、132、133、141、142、143組數(shù)， 利用并聯(lián)的方式來重新設計加以解決，并配合軟件程序運作可以安全有效率的進行無線供電，再通過軟件程序即時檢測系統(tǒng)的狀態(tài)，且可即時依負載狀況進行輸出功率調整，同時也可進行多點電壓與溫度的監(jiān)控。上述的供電模塊1于執(zhí)行掃描線圈諧振點時，先以供電微處理器11讀取存儲器所儲存系統(tǒng)參數(shù)設定的最高諧振頻率，再輸出脈寬調變(PWM)信號至第一、第二驅動電路13、 14驅動供電諧振電路15，且供電微處理器11會自動變頻掃描檢測供電諧振電路15的供電線圈陣列152與電容陣列151的線圈信號振幅，將所檢測的線圈信號振幅與系統(tǒng)設定參數(shù)比對是否在范圍內，若線圈信號振幅比系統(tǒng)設定參數(shù)高時，即提高諧振頻率，并使線圈信號振幅往系統(tǒng)最高運作諧振點頻率F3移動，再重復輸出脈寬調變(PWM)信號至第一、第二驅動電路13、14驅動供電諧振電路15，若線圈信號振幅比系統(tǒng)設定參數(shù)低時，即降低諧振頻率，并使線圈信號振幅往系統(tǒng)定義最小諧振點頻率Fl移動，再重復輸出脈寬調變(PWM)信號至第一、第二驅動電路13、14驅動供電諧振電路15，若線圈信號振幅在系統(tǒng)設定參數(shù)范圍內時，則供電微處理器11將諧振頻率數(shù)值儲存至其存儲器中作為系統(tǒng)常態(tài)運作諧振頻率F2使用。而供電模塊1于計時周期到時，供電微處理器11輸出短暫脈寬調變(PWM)信號至第一、第二驅動電路13、14使供電諧振電路15發(fā)射出電磁波能量，再讀取存儲器中儲存的諧振頻率數(shù)值，并且輸出脈寬調變(PWM)信號至第一、第二驅動電路13、14使供電諧振電路 15發(fā)射出系統(tǒng)參數(shù)設定的最高諧振點頻率F4，以修正下降諧振頻率至存儲器中所儲存的諧振頻率數(shù)值為止，續(xù)以輸出存儲器中儲存的諧振頻率開始對受電模塊2進行送電或檢測信號回饋數(shù)據(jù)信號用。另外，以供電模塊1接收到受電模塊2受電端的數(shù)據(jù)信號時，系統(tǒng)進入供電模式， 且供電微處理器11通過信號取樣電路16進行解析供電線圈陣列152所接收到受電模塊 2數(shù)據(jù)信號的識別碼，供電微處理器11進行判斷，若為非正確對應的識別碼時，即判斷為無對應的受電模塊2，并中斷供電模式進入待機狀態(tài)，若為正確對應的識別碼時，則讀取存儲器所儲存系統(tǒng)設定參數(shù)的功率輸出數(shù)據(jù)，并判斷出受電模塊2的功率需求而修正其功率輸出大小，若為降低功率輸出時，即提高輸出脈寬調變(PWM)信號頻率，使第一、第二驅動電路13、14降低供電諧振電路15功率輸出大小，若為提高功率輸出時，則降低輸出脈寬調變 (PWM)信號頻率，使第一、第二驅動電路13、14提高供電諧振電路15功率輸出大小，再檢查系統(tǒng)電源功率輸出狀態(tài)，而供電微處理器11再通過電壓檢測電路17檢查、判斷出供電諧振電路15的功率輸出大小，若功率輸出為超過目前第一、第二驅動電路13、14輸出限制時， 即增加第一、第二驅動電路13、14驅動的MOSFET陣列131、132、133、141、142、143的組數(shù)， 若功率輸出為低于目前第一、第二驅動電路13、14輸出限制時，即減少第一、第二驅動電路 13、14驅動的MOSFET陣列131、132、133、141、142、143的組數(shù)，若功率輸出在目前第一、第二驅動電路13、14輸出限制的范圍內時，則不改變第一、第二驅動電路13、14驅動的MOSFET 陣列131、132、133、141、142、143的組數(shù)，再通過溫度檢測模塊18檢查第一、第二驅動電路 13,14及供電線圈陣列152運作溫度，供電微處理器11再判斷出運作溫度是否在預設溫度限制范圍內，若為是時，即溫度正常，準備下一次的檢查，再重復前述供電微處理器11通過信號取樣電路16進行解析供電線圈陣列152所接收到受電模塊2數(shù)據(jù)信號的識別碼的順序，若為否時，則中斷供電模式進入待機狀態(tài)。另外，當受電模塊2的受電諧振電路22接收到供電模塊1輸出短暫脈寬調變 (PWM)信號所發(fā)射出電磁波能量時，受電模塊2系統(tǒng)進入開機程序，受電微處理器21關閉同步整流器23與濾波電路M的第一電源開關M2、第二電源開關M4，供電模塊1檢測接收到受電模塊2所回饋數(shù)據(jù)信號的識別碼時，即對受電模塊2進行送電，而受電微處理器21開啟同步整流器23，并通過電壓檢測電路沈檢查濾波電路M的高頻濾波電容241的電壓狀況，若電壓低于限度時，即受電微處理器21輸出提高功率需求的編碼信號至信號調制電路 27，并由受電線圈陣列221發(fā)射數(shù)據(jù)信號至供電模塊1修正功率輸出，若電壓高于限度時， 則受電微處理器21輸出降低功率需求的編碼信號至信號調制電路27，并由受電線圈陣列 221發(fā)射數(shù)據(jù)信號至供電模塊1修正功率輸出，再通過電壓檢測電路沈檢查高頻濾波電容 241電壓是否在限度內，有在限度內時，受電微處理器21開啟第一電源開關M2，沒在限度內時，即受電微處理器21判斷高頻濾波電容241連續(xù)電壓是否過高，若為否時，即受電微處理器21再通過電壓檢測電路沈檢查濾波電路M的高頻濾波電容241的電壓狀況，若過高時為錯誤狀態(tài)，受電微處理器21關閉同步整流器23與濾波電路M的第一電源開關M2、第二電源開關M4，再以受電微處理器21輸出中斷功率需求的編碼信號至信號調制電路27， 并由受電線圈陣列221發(fā)射數(shù)據(jù)信號至供電模塊1停止送電，再于待機狀態(tài)。另外，當受電微處理器21開啟第一電源開關對2，會通過電壓檢測電路沈檢查濾波電路M的低頻濾波電容243的電壓狀況，若電壓低于限度時，即受電微處理器21輸出提高功率需求的編碼信號至信號調制電路27，并由受電線圈陣列221發(fā)射數(shù)據(jù)信號至供電模塊1修正功率輸出，而電壓高于限度時，則受電微處理器21輸出降低功率需求的編碼信號至信號調制電路27，并由受電線圈陣列221發(fā)射數(shù)據(jù)信號至供電模塊1修正功率輸出，且受電微處理器21通過電壓檢測電路沈再檢查低頻濾波電容M3電壓是否在限度內，若沒在限度內時，即受電微處理器21判斷低頻濾波電容243連續(xù)電壓是否過高，若為否時，即使受電微處理器21再回到通過電壓檢測電路沈檢查濾波電路M的低頻濾波電容M3的電壓狀況，若為是時，則為錯誤狀態(tài)，受電微處理器21再關閉同步整流器23與濾波電路M的第一電源開關M2、第二電源開關M4，再當?shù)皖l濾波電容243電壓在限度內時，則受電微處理器21開啟第二電源開關M4，且第二電源開關244開始對受電端輸出部25進行供電輸出直流電源，而通過溫度檢測模塊觀檢查濾波電路M及受電線圈陣列221運作溫度是否高于限度，溫度過高時，則為錯誤狀態(tài)，重復受電微處理器21關閉同步整流器23與濾波電路M 的第一電源開關對2、第二電源開關244，溫度正常則繼續(xù)供電，準備下一次電壓檢查，再回到受電微處理器21開啟同步整流器23的動作。由上述的實施步驟可清楚得知，本實用新型供電模塊1的第一、第二驅動電路13、 14利用兩組或兩組以上并聯(lián)的MOSFET陣列131、132、133、141、142、143來分散通過的電流， 此種并聯(lián)等效電阻效應中可降低其電子元件的阻抗值、發(fā)熱現(xiàn)象。此外，本設計人有鑒于現(xiàn)有技術利用兩組MOSFET陣列用以驅動諧振電路，其運作方式可為全橋運作即可通過兩組MOSFET陣列的信號反向驅動作為兩倍電源電壓的能量驅動諧振電路，或是可為半橋驅動即一組為驅動信號，另一組則接通電源地端來作為一倍電源電壓的能量驅動諧振電路，但是MOSFET電子元件于導通時會存在著RDS(ON)的導通電阻，其在大電流通過時便會造成溫度上升以致燒毀，故在本實用新型MOSFET陣列131、132、 133、141、142、143發(fā)生燒毀前產生溫度異常上升、過熱狀況時，即可由供電微處理器11通過溫度檢測模塊18來監(jiān)控每一組MOSFET陣列131、132、133、141、142、143，當溫度發(fā)生異常時，供電微處理器11可關閉其運作，亦可依功率需求改變MOSFET陣列131、132、133、141、 142、143的組數(shù)，配合其大功率輸出時增加驅動量、降低阻抗與溫度，或是在小功率輸出時降低組數(shù)而減少開關元件的功率損耗。請繼續(xù)參閱圖4所示，為本實用新型的諧振頻率與振幅變化示意圖，由圖中可清楚看出，上述供電諧振電路15的諧振頻率為通過自動變頻掃描的方式運作，每個諧振點頻率的定義如下，其中FO為供電線圈陣列152與電容陣列151的最大諧振點頻率，其諧振頻率會隨著電容陣列151感值以及環(huán)境的改變而變動，若供電模塊1在此點運作其振幅會非常大并造成系統(tǒng)過載，所以本實用新型中供電微處理器11的軟件架構會避免將操作頻率輸出到此諧振點頻率。Fl為供電線圈陣列152與電容陣列151的系統(tǒng)定義最小諧振點頻率，由于諧振頻率會隨著電容感值以及環(huán)境改變而變動、無法在事先定義，所以此諧振點頻率是由系統(tǒng)預設最大工作振幅Vl所定義出來。F2為系統(tǒng)常態(tài)運作諧振頻率，此諧振點頻率是由系統(tǒng)預設最大工作振幅V2所定義出來。F3系統(tǒng)最高運作諧振點頻率。F4供電微處理器11輸出的最高諧振點頻率。由于系統(tǒng)運作中需要定義操作頻率范圍，以避免輸出功率不足或過載，所以需要通過不斷的自動變頻掃描、修正來控制功率輸出大小，其掃描的方式為由先輸出最高諧振點頻率F4開始往下降，而線圈信號振幅也越來越大，且該線圈信號振幅亦將會依序經(jīng)過 V2、VI，當達到Vl后供電微處理器11即停止功率輸出，即可將對照的諧振頻率數(shù)值儲存至其存儲器中供運作使用，并開始以V2諧振頻率進行受電模塊2的對應檢測，而在系統(tǒng)中Fl、 F2、F3、F4為非固定數(shù)值，其會隨著受電模塊2功率需求不斷修正諧振頻率來達到自動調整、控制功率輸出的功效。[0043]在本實用新型變頻式系統(tǒng)對應各種不同驅動電壓，如高電壓(市電、交流轉直流變壓器)、一般電壓(電腦裝置的USB輸出)或低電壓(電池電壓)輸入源，如圖4所示， 三條曲線于同一組線圈與電容的組合，在不同的電壓源下其諧振曲線皆不同，且以高輸出功率Vl或低輸出功率V2同一個頻率下，越高的驅動電壓有越高的輸出振幅，當輸出需求為高輸出功率Vl時，且采用高電壓輸入源時，系統(tǒng)自動調整線圈信號振幅往最高運作諧振點頻率F3移動即可輸出到目標功率，而采用一般電壓輸入源時，系統(tǒng)自動調整線圈信號振幅往系統(tǒng)常態(tài)運作諧振頻率F2移動即可輸出到目標功率，而采用低電壓輸入源時，系統(tǒng)自動調整線圈信號振幅往用系統(tǒng)定義最小諧振點頻率Fl移動即可輸出到目標功率，另外，當輸出需求為低輸出功率V2時，且采用高電壓輸入源時，系統(tǒng)自動調整線圈信號振幅往最高諧振點頻率F4移動即可輸出到目標功率，而采用一般電壓輸入源時，系統(tǒng)自動調整線圈信號振幅往系統(tǒng)最高運作諧振點頻率F3移動即可輸出到目標功率，而采用低電壓源輸入源時， 系統(tǒng)自動調整線圈信號振幅往系統(tǒng)常態(tài)運作諧振頻率F2移動即可輸出到目標功率，以變動工作頻率用以調整到系統(tǒng)目標的功率設定值，而實際操作時變化量為細微變化，系統(tǒng)可通過軟件運作分析自動把輸出設定到最接近目標值，以使本實用新型在采用低電壓輸入源 (如電池裝置等)時，因輸出的電壓會隨著電池裝置內的電量而改變，以上述變動工作頻率方式達到可使用非固定的電源電壓，且不必先將電壓通過升壓電路到定值后，才能提供給無線充電系統(tǒng)發(fā)射端電路所使用。此外，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，非因此局限本實用新型的專利范圍，本實用新型中變頻輸出運用在從系統(tǒng)無輸出到啟動輸出時，也是從F4頻率開始輸出并快速降頻到系統(tǒng)預設F2諧振頻率，若不是利用此種方式時，系統(tǒng)便會由待機的狀態(tài)直接輸出F2諧振頻率，其諧振電路的特性中會先產生過大振蕩后再減緩進入穩(wěn)定的狀態(tài)，且因系統(tǒng)設計中反復的待機、啟動發(fā)送檢測信號后再進入待機狀態(tài)，亦會不斷的產生剛開始輸入信號的過大振蕩現(xiàn)象，造成電子元件的電流沖擊與電磁波干擾(EMI，Electro Magnetic Interference)等問題，故利用本實用新型自動變頻技術其線圈信號振幅可由微小到放大的穩(wěn)定狀態(tài)，不會產生信號突波的情況發(fā)生，也可變頻控制功率輸出至最佳化以達到省電的效果，舉凡可達成前述效果的產品皆應受本實用新型所涵蓋，此種簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含于本實用新型的專利范圍內，合予陳明。綜上所述，本實用新型的可攜式無線充電裝置在使用時為確實能達到其功效及目的，故本實用新型誠為一實用性優(yōu)異的實用新型，為符合實用新型專利的申請要件，爰依法提出申請，盼審委早日賜準本實用新型，以保障設計人的辛苦設計，倘若鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，設計人定當竭力配合，實感公便。
權利要求1.一種可攜式無線充電裝置，包括有供電模塊，供電模塊所設的供電微處理器中內建有存儲器，且供電微處理器電性連接有能夠接收外部電源的電源電路，供電微處理器并聯(lián)有能夠由電源電路供應電源的第一驅動電路及第二驅動電路，并于第一驅動電路、第二驅動電路分別設有兩組以上并聯(lián)的MOSFET陣列，第一驅動電路電性連接有具有電容陣列的供電諧振電路，供電諧振電路電性連接有能夠由第二驅動電路供應電源發(fā)射供電能量至受電模塊的供電線圈陣列，且供電線圈陣列電性連接有信號取樣電路，該信號取樣電路并聯(lián)有連接于供電微處理器的數(shù)據(jù)解析電路及電壓檢測電路，其特征在于該供電模塊的電源電路具有輸入不同大小電壓的外接電源單元及電力接收裝置，且電力接收裝置連接有收集電路，收集電路通過所連接的充電控制電路將電源儲存至蓄電池中，供電微處理器通過與其連接的電壓檢測電路檢測系統(tǒng)來源電壓的外接電源單元與蓄電池，且供電微處理器并聯(lián)有用以電力配置切換的第一電源開關電路、第二電源開關電路及第三電源開關電路，其中，第一電源開關電路用以接收外接電源單元的電源并傳至充電控制電路，第二電源開關電路用以接收外接電源單元的電源并傳至供電模塊，第三電源開關電路用以接收蓄電池的電源并傳至供電模塊。
2.如權利要求1所述的可攜式無線充電裝置，其特征在于，該供電模塊的外接電源單元以通用串行總線、交流電轉直流電變壓器或市電插頭連接輸入電源。
3.如權利要求1所述的可攜式無線充電裝置，其特征在于，該供電模塊的供電微處理器電性連接有能夠檢查第一驅動電路、第二驅動電路及供電線圈陣列運作溫度的溫度檢測模塊。
專利摘要本實用新型有關一種可攜式無線充電裝置，包括有供電模塊，而供電模塊通過變頻與驅動功率調整輸出電磁波能量到手持裝置的受電模塊，利用供電模塊的供電微處理器可接收外接電源單元、電力接收裝置所輸入不同大小電壓電源，如市電的高電壓電力到太陽能蓄電池的微小電壓供應來源時，皆可達到轉換成受電模塊所使用的電力供應，搭配無線充電的方便性，可讓受電端的手持裝置在行動時的電力供應時間作延長。
文檔編號H02J17/00GK202034798SQ20112004722
公開日2011年11月9日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權日2011年2月24日
發(fā)明者蔡明球, 詹其哲 申請人:富達通科技股份有限公司