【
技術(shù)領(lǐng)域：
：】本揭露書系有關(guān)于無線充電系統(tǒng)，且特別是有關(guān)于具有可變電源的無線充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：：行動(dòng)電子裝置(portableelectronicdevices)，例如智能手機(jī)以及平板計(jì)算機(jī)已經(jīng)在日常生活中無所不在。3G技術(shù)意味著這些行動(dòng)電子裝置能給用戶提供網(wǎng)絡(luò)鏈接,還可以提供其他例如GPS，視訊，照相，以及普通電訊服務(wù)等服務(wù)。存在于普通智能手機(jī)上的大量應(yīng)用(applications)會(huì)不可避免地消耗許多電力(power)。很多使用者因此隨身攜帶一個(gè)專用充電器，以防止高使用頻率下的低電力狀況。如此，業(yè)界便發(fā)展出了存儲(chǔ)的電池充電器以及標(biāo)準(zhǔn)的有線充電器，其通過一根線纜或USB直接從電源點(diǎn)耦接至電子裝置，同時(shí)業(yè)界也發(fā)展出無線充電器。無線充電器能應(yīng)用無線技術(shù)，例如Bluetooth，Wi-Fi，以及ZigBee，以執(zhí)行電子裝置的無線充電操作。現(xiàn)有的兩個(gè)無線充電系統(tǒng)為無線充電聯(lián)盟(WirelessPowerConsortium，WPC)的Qi及電力聯(lián)盟(PowerMattersAlliance，PMA)。該兩者皆使用電感性技術(shù)(inductivetechnology)與異步串行通訊技術(shù)(asynchronousserialcommunication)，也就是說，發(fā)送器與接收器并不在所有時(shí)間內(nèi)完全同步,所以不需要位同步信號(hào)(bitsynchronizationsignal)。如上技術(shù)中其中之一的標(biāo)準(zhǔn)充電裝置被稱作電源裝置(SourceDevice，SD)，并且包含一個(gè)用作充電器的接口(pad)。 被充電的裝置被稱作目標(biāo)裝置(TargetDevice，TD)。上述兩種技術(shù)都需要電源裝置與目標(biāo)裝置接觸，即存在緊密的連接。并且，因?yàn)楹唵蔚漠惒酵ㄓ崣C(jī)制，目標(biāo)裝置僅有有限的幾種方式來定向(orientedon)到電源裝置上。最終的充電建立總需要目標(biāo)裝置與電源裝置緊密耦接。這樣的高耦接度因素(highcouplingfactor)意味著信號(hào)噪聲比率很高。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是無線充電能夠在一個(gè)簡單機(jī)制下運(yùn)行于行動(dòng)裝置上。高信號(hào)噪聲比率意味著較少的背景噪聲，使得異步串行通訊的使用成為可能。如果用戶一般攜帶超過一個(gè)行動(dòng)電子裝置，那么，他們就需要給每個(gè)電子裝置(TD)準(zhǔn)備一個(gè)專用充電器(SD)。并且，電感性充電機(jī)制需要的緊密接觸與特定的定向，這意味著無線充電僅限制于使用者固定不動(dòng)的情況。當(dāng)使用者處于移動(dòng)的狀況下，例如當(dāng)搭乘火車或汽車旅行時(shí)，電感性充電就會(huì)較為低效。有鑒于此，業(yè)界開發(fā)出另一種被稱作共振無線充電(ResonantWirelessPower，RWP)的充電器。一個(gè)共振無線充電的充電系統(tǒng)也包含一個(gè)電源裝置，但是其可包含多于一個(gè)目標(biāo)裝置，其中該多個(gè)目標(biāo)裝置可松散地耦接到(looselycoupled)電源裝置。而且共振無線充電系統(tǒng)不需要如上述機(jī)制中所必須的精確定向。松散的耦接，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較低的信號(hào)噪聲比率，這意味著異步串行通訊是不可能的。所以，共振無線充電系統(tǒng)需要能夠在對多個(gè)目標(biāo)裝置充電的同時(shí)，滿足訊息偵測(messagedetection)，可靠訊息譯碼(reliablemessagedecoding)以及同步等標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：一種用于使能雙向通訊的無線充電系統(tǒng)，包括：電源裝置，包含：至少一個(gè)發(fā)射器線圈，用于提供無線充電電力，該無線充電電力根據(jù)至少一個(gè)目標(biāo)裝置的反射阻抗被調(diào)變；以及該至少一個(gè)目標(biāo)裝置，定向于且電磁耦接至該電源裝置，用于接收該充電電力。目標(biāo)裝置包含：接收器線圈，松散耦接至該發(fā)射 器線圈，用于接收該充電電力；可變電阻，系該接收器線圈的負(fù)載；以及電力偵測及調(diào)變電路，用于決定該充電電力的大小，并根據(jù)該充電電力的大小提供調(diào)變控制信號(hào)給可變電阻，以改變可變電阻的電阻值來控制目標(biāo)裝置的阻抗，該阻抗會(huì)被反射至該電源裝置。一種用于在無線充電系統(tǒng)內(nèi)提供雙向通訊的方法，包含：定向至少一個(gè)目標(biāo)裝置于電源裝置附近；驅(qū)動(dòng)電源裝置內(nèi)發(fā)射器線圈以提供無線充電電力，該充電電力根據(jù)該至少一個(gè)目標(biāo)裝置的反射阻抗調(diào)變；于目標(biāo)裝置內(nèi)提供接收器線圈以接收該充電電力；決定該充電電力的大小；根據(jù)該充電電力的大小產(chǎn)生調(diào)變控制信號(hào)；以及改變耦接于接收器線圈兩端的可變電阻的電阻值來控制目標(biāo)裝置的阻抗，該阻抗會(huì)被反射至該電源裝置。本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者在閱讀完后面以多幅附圖及圖式顯示的較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述后，應(yīng)能毫無疑義地了解本發(fā)明的上述及其他目的?！靖綀D說明】圖1A顯示傳統(tǒng)目標(biāo)裝置的接收器電路的示意圖。圖1B顯示傳統(tǒng)目標(biāo)裝置的另一個(gè)接收器電路的示意圖。圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接收器調(diào)變電路的示意圖。圖3A顯示圖2中的可變電阻的第一配置示意圖。圖3B顯示圖2中的可變電阻的第二配置示意圖。圖4顯示發(fā)射器通訊路徑的方塊示意圖。圖5顯示非分散信道的接收器通訊路徑的方塊示意圖。圖6顯示分散信道的接收器通訊路徑的方塊示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】本申請?zhí)峁┮环N共振充電系統(tǒng)，其使用可變負(fù)載調(diào)變方案。在一個(gè)共振充電系統(tǒng)中，很重要的是在電源裝置與目標(biāo)裝置之間至少要存 在通訊。所述的通訊可以是帶寬內(nèi)通訊(in-band)，即，使用與用來電源充電的專用載波在同樣的帶寬上通訊；或者是帶寬外通訊(out-of-band)，即，使用與例如藍(lán)芽或Wi-Fi的通訊方式來通訊。帶寬內(nèi)通訊較為簡單并且成本較低。在電源裝置與目標(biāo)裝置之間進(jìn)行帶寬內(nèi)通訊的方式是在目標(biāo)裝置端(從電源裝置端看)采用可變阻抗，也就是反射阻抗。在電源裝置內(nèi)的電感(例如線圈)由放大器驅(qū)動(dòng)，該放大器也驅(qū)動(dòng)反射阻抗來傳送電源至目標(biāo)裝置。因此，在電源裝置端看到的反射阻抗的任何變化都會(huì)引起從電源裝置發(fā)出的電源波形的相應(yīng)變化。這種技術(shù)被稱作負(fù)載調(diào)變，其可通過在目標(biāo)裝置內(nèi)并聯(lián)一個(gè)電感與一個(gè)電阻性組件(例如電阻或電容)來實(shí)現(xiàn)。如
背景技術(shù)：
：中所述，共振充電系統(tǒng)能同時(shí)對多于一個(gè)目標(biāo)裝置充電。因此，電源裝置不僅必須要偵測單一目標(biāo)裝置何時(shí)耦接到該系統(tǒng)，而且電源裝置還需要能夠偵測多個(gè)目標(biāo)裝置及對每一個(gè)進(jìn)行相應(yīng)充電。另外，電源裝置必須要控制每一目標(biāo)裝置的充電以使沒有一個(gè)目標(biāo)裝置進(jìn)入過充電狀態(tài)。共振充電系統(tǒng)能至少操作于四個(gè)不同模式：待機(jī)模式(沒有偵測到目標(biāo)裝置)；電力傳輸模式；充電完成模式；及錯(cuò)誤(fault)模式。這最后模式能提供電壓保護(hù)，且防止目標(biāo)裝置過熱。當(dāng)未經(jīng)驗(yàn)證的對象放在電源裝置上時(shí)，電源裝置應(yīng)能識(shí)別，如此電源裝置不會(huì)錯(cuò)誤地提供電源給不應(yīng)該充電的對象。下文會(huì)詳細(xì)描述負(fù)載調(diào)變的基本流程，接著描述提出的可變調(diào)變方案。圖1A顯示目標(biāo)裝置的接收器電路100。該電路100包含電感(線圈)LTD，第一電容Ca，第二電容Cb，以及電阻RAC。電路100的開環(huán)阻抗為ZOC。RAC表示送至輸出的有效電力，其由下面等式(1)計(jì)算得到：反射的阻抗可由下面等式(2)及等式(3)得到：其中M是共同電感，即目標(biāo)裝置線圈與電源裝置線圈(圖中未示)的電感值,k是兩個(gè)線圈之間的耦接因子(couplingfactor)。提供給電源放大器的電力是放大器以及線圈與線圈間效率(coiltocoilefficiency)的函數(shù)，線圈與線圈間效率取決于耦接因子(couplingfactor)。導(dǎo)入電力(powerin)由等式(4)得到：引入等式(1)，可改寫為等式(5)：如上所示，從電源裝置到目標(biāo)裝置所提供的電力是一個(gè)效率的函數(shù)。圖1B顯示電路200的裝置示意圖。電路200除了包含電路100中同樣的組件，還包含耗能(dissipative)組件RMOD，其可耦接至電路200或者用開關(guān)220取代。在階段當(dāng)RMOD被移除時(shí)，輸入電力由等式(5)得到。在階段當(dāng)RMOD被插入時(shí)，導(dǎo)入電力由等式(6)得到：如上所示，假定RAC代表固定電力負(fù)載(因?yàn)镈C-DC轉(zhuǎn)換器–并未在目標(biāo) 裝置中顯示)，加入RMOD會(huì)提高輸入電力，因?yàn)樵赗MOD上會(huì)存在與RAC上同樣的電壓。兩個(gè)階段之間電力的差值被稱作調(diào)變電力PMOD。請注意，調(diào)變電力PMOD與VAC的平方成正比例。在實(shí)際無線電力系統(tǒng)中，AC電壓VACRMS能夠有因子為2或更高的變化，這也反過來暗示對于同一個(gè)RMOD調(diào)變電力能夠具有為4或更高的因子。請注意，也可通過監(jiān)視AC端電壓或電流來偵測調(diào)變。下面會(huì)以調(diào)變電力作為實(shí)施例來描述。本申請?zhí)岢龅臒o線充電系統(tǒng)能對許多不同的目標(biāo)裝置進(jìn)行充電，很重要的是調(diào)變電力是可控的。調(diào)變電力必須足夠大來讓電源裝置偵測，但不能太大以導(dǎo)致電力傳輸?shù)闹袛?。因?yàn)檎{(diào)變電力依賴RMS輸入電壓的平方而使得保持調(diào)變電力在一可接受范圍內(nèi)變得困難。本發(fā)明因此提出了一個(gè)可變調(diào)變方案。圖2顯示接收器調(diào)變電路250的示意圖，其中電路250在目標(biāo)裝置內(nèi)。電路250包含電感線圈LRD，其耦接在接收器匹配網(wǎng)絡(luò)260的兩端，以及電力轉(zhuǎn)換器270的兩端。偵測電路PLOAD280耦接在電力轉(zhuǎn)換器270兩端，以偵測電力IRDC。偵測電路可首先過濾偵測到的電力，以移除背景噪聲?？勺冋{(diào)變電阻RMOD耦接在接收器的兩端，而且可藉由開關(guān)275選擇性地增加到電路中或從電路中移除。由偵測電路280偵測的電力被提供至電力偵測及調(diào)變控制電路290，其偵測提供給負(fù)載的電壓以及負(fù)載所消耗的電流，并提供一信號(hào)至調(diào)變電阻RMOD。藉由回饋信號(hào)，能夠以多種方式控制RMOD來影響調(diào)變電力。當(dāng)有超過安全電力限制的危險(xiǎn)時(shí)，調(diào)變電力可不論負(fù)載電力而保持不變。調(diào)變電力可根據(jù)負(fù)載電力的變化成正比或反比地變化。調(diào)變電力也可基于內(nèi)部或外部信號(hào)來增加或降低；舉例來說，根據(jù)電源裝置的請求。調(diào)變電阻系由多個(gè)電阻組成，該多個(gè)電阻可依照多種配置耦接起來以形成不同的阻抗。圖3A顯示可變電阻RMOD的第一配置。圖3A中，可變電阻由多個(gè)電阻串聯(lián)組成，該多個(gè)電阻可分別由控制邏輯350控制。多個(gè)電阻可具有不同大?。辉趫D3A中，多個(gè)電阻是按照二進(jìn)制分配權(quán)重(binaryweighted)。如圖3B所示，可變電阻也可由多個(gè)電阻并聯(lián)而成。這些并聯(lián)電阻也可由控制邏輯350 控制并且按照二進(jìn)制分配權(quán)重，但本申請并不限于此?？勺冸娮枰部蔀镽-2R的配置，或者是上述三個(gè)方案中的任何一個(gè)，可變電阻至少包含一固定電阻。低信號(hào)噪聲比的共振無線充電方式意味著消息偵測與消息譯碼會(huì)比較困難。共振無線充電系統(tǒng)因此采用了CRC計(jì)算，附加前置碼給消息，對信號(hào)執(zhí)行調(diào)變，并提供主動(dòng)開關(guān)組件來改變阻抗。消息被同步，然后被解調(diào)變，再執(zhí)行最后的CRC來檢查其有效性。圖4-6分別顯示發(fā)射器的通訊路徑的方塊示意圖，非分散(non-dispersive)信道的接收器的通訊路徑的方塊示意圖，以及分散信道的接收器的通訊路徑的方塊示意圖。上述增加CRC，解碼等步驟為業(yè)界所熟知，所以此處不再贅述。消息的大小會(huì)影響消息發(fā)送的時(shí)間長度。舉例來說，如果數(shù)據(jù)消息具有8位(bit)，消息總計(jì)會(huì)有15位的數(shù)據(jù)。在增加CRC與前置碼以及調(diào)變之后，消息整個(gè)大小會(huì)是107位。因?yàn)楣舱駸o線充電系統(tǒng)能對多于一個(gè)目標(biāo)裝置充電，可能會(huì)產(chǎn)生消息沖突。共振無線充電系統(tǒng)能提供備份方案，未發(fā)送消息會(huì)在下個(gè)發(fā)送機(jī)會(huì)中重試(retried)。在共振無線充電系統(tǒng)中，電阻RMOD比電阻RAC大，以限制通訊目的所擴(kuò)張的額外電力。并且，上述的按排僅是為了舉例之用，而非限制本發(fā)明的范圍。隨著業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的提升，電源裝置偵測也會(huì)提升。請注意，共振無線充電系統(tǒng)為封閉系統(tǒng)，因此電源裝置與目標(biāo)裝置必須是授權(quán)裝置才能耦接進(jìn)系統(tǒng)。因?yàn)镽MOD僅改變在電源裝置端看到的反射阻抗，這樣就不存在串?dāng)_的問題。上面的揭露已經(jīng)公開了一種無線充電方案，其通過可變電阻調(diào)變，利用多個(gè)目標(biāo)裝置與電源裝置的間的帶寬內(nèi)通訊實(shí)現(xiàn)。雖然本發(fā)明已以數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
：中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁1 2 3 當(dāng)前第1頁1 2 3