感應式電源供應器及其金屬異物檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于感應式電源供應器的方法，尤其涉及一種可偵測感應式電源供應器的電力發(fā)送范圍內是否存在金屬異物的方法。
【背景技術】
[0002]在感應式電源供應器中，供電端通過驅動電路推動供電線圈產生諧振，進而發(fā)出射頻電磁波，再通過受電端的線圈接收電磁波能量后進行電性轉換，以產生直流電源提供給受電端裝置。一般來說，線圈兩面都可發(fā)送與接收電磁波，因此線圈的非感應面往往會加裝磁性材料，使電磁能量集中在感應側，磁性材料貼近于線圈會加大線圈電感量，進而提升電磁感應能力。另外，電磁能量若施加于金屬體上，會對其產生加熱效果，其原理與電磁爐相同。因此，磁性材料的另一效用在于阻隔電磁能量，以避免其干擾線圈后端裝置的運作，同時避免電磁能量對周遭金屬產生加熱作用而發(fā)生危險。
[0003]感應式電源供應器包括供電端與受電端，其分別通過線圈感應進行電力與控制信號的傳送，安全性為必要的考慮因素。然而，在實際應用時，用戶可能有意或無意地在兩個感應線圈之間插入金屬異物。供電過程中若出現金屬異物時，線圈產生的電磁能量會對其造成巨大的加熱作用，而發(fā)生燃燒或爆炸等意外。因此，業(yè)界非常重視此安全議題，且相關商品必須具備偵測金屬異物是否存在的能力，當金屬異物存在時，需要關閉電源輸出以進行保護。
[0004]現有技術(美國專利公開號US2011/0196544 A1)提出了一種偵測供電端與受電端之間是否存在金屬異物的方法，此方法也用于市面銷售的產品上，然而，現有技術仍存在至少以下缺點:
[0005]第一，現有技術是通過供電端輸出功率與受電端接收功率的測量，進行功率損耗的計算，并通過計算出的功率損耗與預定臨界值進行判斷，若功率損耗超過臨界值時，則判別為存在金屬異物。其中，最大的問題在于臨界值的設定，若設定得過于嚴謹，系統(tǒng)可能在正常運作之下誤判為存在金屬異物;若設定得過于寬松，當某些金屬異物存在時可能無法開啟保護功能。例如當硬幣、鑰匙或回形針等體積較小的金屬異物存在供電端的電力發(fā)送范圍內時，可能無法產生明顯的功率損耗，但所述金屬異物仍會受到大量的加熱。此外，臨界值的設定需通過大規(guī)模實體采樣并進行數據分析，相當耗時且費力。
[0006]第二，在感應式電源供應器中，影響供電端與受電端之間能量傳遞損耗的因素非常復雜，其可能受到電路組件性能、線圈與磁性材料的搭配、兩端線圈相對距離與水平偏移位置、線圈之間的介質特性(如線圈外殼上的金屬漆成分)等影響。由于影響因素繁多，使得產品因為零件誤差造成的損耗值不同，因而無法將臨界點設定得太過嚴謹，導致保護效果有限。
[0007]第三，在感應式電源供應器的相關產業(yè)中，基于商業(yè)化的流通性，同一感應式電源供應器的供電端與受電端可能由不同制造商所生產，也可能在不同時期生產。上述臨界值設定通常是在供電端完成，但相關的功率設定需對應多種不同的受電端電路進行調整，難以全面顧及各種受電端電路的特性，可能會發(fā)生兼容性不佳的問題。
[0008]第四，在供電端與受電端中，都需設計相對應的電路來實現功率測量，其存在必要的電路成本，此外，為了執(zhí)行高準確度的功率測量，可能需要更復雜的電路及更高的成本，實施的難度也愈高。
[0009]第五，不同功率設計之下可能存在不同的損耗值，舉例來說，若一感應式電源供應器采用5瓦特(Watt，W)的輸出功率時，假設其基礎功率損耗大約位于0.5W到1W之間，若金屬異物產生的功率損耗落在1W之內，就有可能偵測不到。若將輸出功率提升至50W時，在同樣的電路設計之下，基礎功率損耗將大幅提升至5W到10W之間，用來判斷金屬異物的功率臨界值也需等比例放大，在此情形下，許多金屬異物都可能無法被偵測到。例如，回形針造成的功率損耗極小，容易被現有金屬異物偵測方法所忽略，但其接收到的電磁感應功率足以產生高溫而造成災害。換言之，現有金屬異物偵測方法將無法應用于感應式電源供應器正在供電的情況，特別是以高功率供電的情況。
[0010]鑒于此，實有必要提出另一種金屬異物偵測方法，以改善感應式電源供應器的保護效果。
【發(fā)明內容】
[0011]因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種可偵測感應式電源供應器的電力發(fā)送范圍內是否存在金屬異物的方法及其感應式電源供應器，以實現更有效的金屬異物偵測，進而提升感應式電源供應器的保護效果。
[0012]本發(fā)明公開一種用于一感應式電源供應器的方法，用來檢測所述感應式電源供應器的一電力發(fā)送范圍內是否存在一金屬異物。所述方法包括中斷所述感應式電源供應器的至少一驅動信號，以停止對所述感應式電源供應器的一供電線圈進行驅動;在所述供電線圈停止驅動時，偵測所述供電線圈上的一線圈信號的一衰減狀態(tài)；以及根據所述線圈信號的所述衰減狀態(tài)，判斷所述感應式電源供應器的所述電力發(fā)送范圍內是否存在所述金屬異物。
[0013]本發(fā)明還公開一種感應式電源供應器，包括一供電模塊。所述供電模塊包括一供電線圈、一諧振電容、至少一供電驅動單元及一供電微處理器。所述諧振電容耦接于所述供電線圈，可用來搭配所述供電線圈進行諧振。所述至少一供電驅動單元耦接于所述供電線圈及所述諧振電容，可用來發(fā)送至少一驅動信號至所述供電線圈，以驅動所述供電線圈產生能量。所述供電微處理器可用來接收所述供電線圈上的一線圈信號，并執(zhí)行以下步驟:控制所述至少一供電驅動單元中斷所述至少一驅動信號，以停止對所述供電線圈進行驅動；在所述供電線圈停止驅動時，偵測所述線圈信號的一衰減狀態(tài)；以及根據所述線圈信號的所述衰減狀態(tài)，判斷所述感應式電源供應器的所述電力發(fā)送范圍內是否存在所述金屬異物。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實施例一感應式電源供應器的示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實施例一金屬異物判斷流程的示意圖。
[0016]圖3為驅動信號驅動供電線圈使得線圈信號穩(wěn)定振蕩的波形示意圖。
[0017]圖4為驅動信號中斷時線圈信號進行衰減振蕩的波形示意圖。
[0018]圖5A為不存在金屬異物的情況下，驅動信號中斷時線圈信號自然衰減的波形示意圖。
[0019]圖5B及圖5C為存在金屬異物的情況下，驅動信號中斷時線圈信號衰減的波形示意圖。
[0020]圖6為本發(fā)明實施例利用臨界電壓來判斷線圈信號衰減速度的示意圖。
[0021 ]圖7為本發(fā)明實施例一金屬異物判斷詳細流程的示意圖。
[0022]圖8為本發(fā)明實施例另一金屬異物判斷詳細流程的示意圖。
[0023]圖9A為受電端具有負載且不存在金屬異物的情況下，驅動信號中斷時線圈信號衰減的波形示意圖。
[0024]圖9B為受電端具有負載且存在金屬異物的情況下，驅動信號中斷時線圈信號衰減的波形示意圖。
[0025]圖10為本發(fā)明實施例中斷驅動信號以偵測線圈信號衰減速度的波形示意圖。
[0026]圖11為本發(fā)明實施例以移相方式起始驅動信號的示意圖。
[0027]其中，附圖標記說明如下:
[0028]100感應式電源供應器
[0029]10電源供應器
[0030]1供電模塊
[0031]11供電微處理器
[0032]111處理單元
[0033]112時鐘產生器
[0034]113電壓產生裝置
[0035]114比較器
[0036]115電壓偵測裝置
[0037]121、122供電驅動單元
[0038]130分壓電路
[0039]131、132分壓電阻
[0040]141諧振電容[0041 ]142 供電線圈
[0042]143、243磁導體
[0043]2受電模塊
[0044]21負載單元
[0045]242受電線圈
[0046]3金屬異物
[0047]D1、D2驅動信號
[0048]C1線圈信號
[0049]V_th臨界電壓
[0050]20金屬異物判斷流程[0051 ]200 ?208 步驟
[0052]A、B波形
[0053]tl、t2時間
[0054]70金屬異物判斷詳細流程
[0055]700 ?718步驟
[0056]80金屬異物判斷詳細流程
[0057]800 ?818步驟
[0058]VI輸出電壓
【具體實施方式】
[0059]請參考圖1，圖1為本發(fā)明實施例一感應式電源供應器100的示意圖。如圖1所示，感應式電源供應器100包括一供電模塊1及一受電模塊2 ο供電模塊1可接收來自于一電源供應器10的電源。供電模塊1包括一供電線圈142及一諧振電容141。其中，供電線圈142可用來發(fā)送電磁能量到受電模塊2以進行供電，諧振電容141耦接于供電線圈142，可用來搭配供電線圈142進行諧振。此外，在供電模塊1中，可選擇性地采用磁性材料所構成的一磁導體143，用來提升供電線圈142的電磁感應能力，同時避免電磁能量影響后端電路。供電模塊1還包括供電驅動單元121及122、一供電微處理器11及一分壓電路130。供電驅動單元121及122耦接于供電線圈142及諧振電容141，可分別發(fā)送驅動信號D1及D2到供電線圈142，其可接收供電微處理器11的控制，用以驅動供電線圈142產生并發(fā)送能量。供電驅動單元121及122兩者同時運作時，可進行全橋驅動。在部分實施例中，也可僅開啟供電驅動單元12