TWI536698B - 感應式電源供應器中的供電模組及其訊號解析電路 - Google Patents

Description

感應式電源供應器中的供電模組及其訊號解析電路

本發明係指一種用於感應式電源供應器中供電模組之訊號解析電路，尤指一種可對感應式電源供應器中供電模組上的線圈訊號進行解析，以取出觸發訊號之訊號解析電路。

在感應式電源供應器中，為了安全運作，需要在供電端確認其供電線圈上感應區域為正確之受電裝置，且在可以接收電力的狀況下才進行電力發送，為了使供電端能夠辨識受電端是否為正確的受電裝置，需要透過傳送資料碼來進行識別。資料碼的傳送係藉由供電端驅動供電線圈產生諧振，發送電磁能量到受電端，以進行電力傳送，而在受電端接收電力時，可透過訊號調制技術改變接收線圈上的阻抗狀態，再透過反饋影響供電線圈上的諧振載波訊號變化。接著，透過電路處理，可將供電線圈上的訊號變化轉換成數位資訊傳送到供電端的處理器進行判讀。

上述透過調制技術反饋至供電線圈上的訊號變化係透過供電模組中的訊號解析電路來進行解調。由於線圈訊號為大電壓（如數十或數百伏特）的交流訊號，而調制訊號為交流訊號上的振幅變化量，其往往遠小於線圈訊號的大小。上述交流訊號無法直接由處理器進行處理，而必須先經由訊號解析電路將線圈訊號轉換至處理器可處理的電壓範圍。在美國專利公開號2013/0342027 A1中，訊號解析電路前端包含一鉗位電路，其可將訊號鉗至較高電位，再進行整流及低通濾波，以產生處理器可判讀的訊號波形。

然而，先前技術尚有不足之處。首先，請參考第1圖，第1圖為感應式電源供應器之供電線圈之波形示意圖。如第1圖所示，波形W1_1及W1_2分別為供電線圈兩端所接收來自於驅動電路之驅動訊號，其為方波且互為反相。波形W1_3為線圈上的電壓訊號。理想上，線圈訊號應為持續振盪的正弦波。然而，如波形W1_3所示，線圈訊號在正半週期與負半週期皆呈現理想的正弦波，但在驅動訊號之波形W1_1及W1_2切換之處（即正半週期與負半週期交界處）存在瞬間的跨壓，此跨壓的大小大致等於線圈驅動訊號的振幅大小。由於線圈需要靠振盪方式發送能量，上述跨壓部分無法產生振盪的能量，造成線圈之能量發送能力的下降，也就是說，線圈訊號上包含由線圈本身諧振所產生的弦波訊號，而另一部分是驅動訊號之跨壓所構成，然而，處理器無法判讀線圈訊號中實際的弦波訊號成分，其可能在調節功率時誤判線圈上的振盪電壓過高，而進行錯誤的調節。此外，當驅動電壓加大時，相對應弦波訊號的比例會縮小，造成調制訊號判讀的難度增加。

在美國專利公開號2013/0342027 A1中，來自於線圈的高壓訊號會先進入鉗位電路進行處理，此訊號未經衰減而直接輸入鉗位電路的二極體，可能造成該二極體承受過高電壓而燒毀。在其訊號解析電路中，前段為高壓運作而後段逐漸降低，當內部元件損毀時，可能造成預期外的高電壓進入供電端之處理器而使其燒毀。供電微處理器的燒毀可能造成供電系統失去安全控制。另一方面，先前技術之訊號解析電路不存在訊號放大的能力，若欲取得較大的訊號變化量，必須盡可能降低線圈訊號的衰減量。在此情形下，電路元件需要承受較高的電壓，容易造成元件壽命降低或燒毀。此外，由於該訊號解析電路只有訊號衰減的能力而無法對訊號進行放大，細微的訊號變化較難以被判讀。

有鑑於此，實有必要提出一種新的訊號解析電路，以獲得更佳的訊號解析效能，同時避免上述問題的發生。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種可在感應式電源供應器中供電模組內用於解析觸發訊號之訊號解析電路。

本發明揭露一種用於一感應式電源供應器中一供電模組之一訊號解析電路，用來對該供電模組之一供電線圈上的一線圈訊號進行解析，以取出一觸發訊號，該訊號解析電路包含有一第一分壓電路、一第一放大電路、一第一檢波電路、一第二分壓電路、一第二放大電路、一第二檢波電路、一交連電容及一第三分壓電路。該第一分壓電路耦接於該供電線圈，可用來對該線圈訊號進行衰減，以產生一分壓線圈訊號。該第一放大電路耦接於該第一分壓電路，可用來取出該分壓線圈訊號高於一參考電壓的部分，以輸出一半波訊號。該第一檢波電路耦接於該第一放大電路，可用來對該半波訊號進行檢波，以產生一直流訊號，並加以輸出。該第二分壓電路耦接於該第一放大電路，可用來對該半波訊號進行衰減，以產生一分壓半波訊號。該第二放大電路耦接於該第一檢波電路及該第二分壓電路，可用來取出該分壓半波訊號高於該直流訊號的部分，以輸出一放大半波訊號。該第二檢波電路耦接於該第二放大電路，可用來對該放大半波訊號進行檢波，以產生一包絡訊號（envelope signal），並加以輸出。該交連電容耦接於該第二檢波電路，可用來對該包絡訊號進行濾波，以濾除該包絡訊號之一直流成分，並輸出該包絡訊號之一交流成分。該第三分壓電路耦接於該交連電容，可用來產生一直流電壓，該直流電壓並結合該包絡訊號之該交流成分，以輸出該觸發訊號。

本發明另揭露一種供電模組，用於一感應式電源供應器，該供電模組包含有一供電線圈；一諧振電容，耦接於該供電線圈，用來搭配該供電線圈進行諧振；至少一供電驅動單元，耦接於該供電線圈，用來驅動該供電線圈產生能量；一外部電壓源，用來輸出一第一電源；一供電單元，耦接於該外部電壓源，用來接收該第一電源，以產生一第二電源；一訊號解析電路，耦接於該供電線圈，用來對該供電線圈之一線圈訊號進行解析，以取出一觸發訊號；以及一處理單元，用來接收該觸發訊號，並對該觸發訊號進行解碼，以取得一調制資料。該訊號解析電路包含有一第一分壓電路、一第一放大電路、一第一檢波電路、一第二分壓電路、一第二放大電路、一第二檢波電路、一交連電容及一第三分壓電路。該第一分壓電路耦接於該供電線圈，可用來對該供電線圈之一線圈訊號進行衰減，以產生一分壓線圈訊號。該第一放大電路耦接於該第一分壓電路，可用來取出該分壓線圈訊號高於一參考電壓的部分，以輸出一半波訊號。該第一檢波電路耦接於該第一放大電路，可用來對該半波訊號進行檢波，以產生一直流訊號，並加以輸出。該第二分壓電路耦接於該第一放大電路，可用來對該半波訊號進行衰減，以產生一分壓半波訊號。該第二放大電路耦接於該第一檢波電路及該第二分壓電路，可用來取出該分壓半波訊號高於該直流訊號的部分，以輸出一放大半波訊號。該第二檢波電路耦接於該第二放大電路，可用來對該放大半波訊號進行檢波，以產生一包絡訊號，並加以輸出。該交連電容耦接於該第二檢波電路，可用來對該包絡訊號進行濾波，以濾除該包絡訊號之一直流成分，並輸出該包絡訊號之一交流成分。該第三分壓電路耦接於該交連電容，可用來產生一直流電壓，該直流電壓並結合該包絡訊號之該交流成分，以輸出該觸發訊號。

請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一供電模組20之示意圖。供電模組20可用於一感應式電源供應器，其包含有一供電線圈171、一諧振電容17、供電驅動單元12A及12B、一外部電壓源161、一供電單元16、一訊號解析電路200、一處理單元11及一顯示單元15。供電線圈171可用來發送能量至受電端，並接收來自受電端之反饋訊號，再將反饋訊號傳輸至訊號解析電路200進行解析處理。諧振電容17耦接於供電線圈171，可搭配供電線圈171進行諧振。供電驅動單元12A及12B耦接於供電線圈171及諧振電容17，可接收處理單元11的控制，用以驅動供電線圈171產生能量發送。供電驅動單元12A及12B同時運作時，可進行全橋驅動。在部分實施例中，亦可僅開啟供電驅動單元12A及12B其中一者，抑或僅配置一個供電驅動單元12A或12B，以進行半橋驅動。外部電壓源161可輸出一電源P1。供電單元16耦接於外部電壓源161，可接收電源P1以產生一電源P2。訊號解析電路200可對供電線圈171上的一線圈訊號V_coil進行解析，以取出一觸發訊號V_trig。處理單元11耦接於訊號解析電路200，可用來接收觸發訊號V_trig，並對觸發訊號V_trig進行解碼，以取得一調制資料。處理單元11可以是一微處理器（Microprocessor）、一微控制器（Micro Controller Unit，MCU）或任何類型的處理裝置。顯示單元15耦接於處理單元11，可用來顯示供電模組20之運作狀態。

相較於習知技術中的感應式電源供應器之供電模組，本發明主要改良的部分在於訊號解析電路之結構。在本發明中，訊號解析電路之前端係採用分壓電路對線圈電壓進行衰減，使得訊號解析電路可運作在低電壓下，可減少高壓電路元件的使用，以降低元件體積同時避免高壓造成電路燒毀。此外，本發明之訊號解析電路包含放大電路來放大欲解析的觸發訊號，可提升訊號判讀能力。

在一實施例中，第2圖中的訊號解析電路200可包含二個放大電路，以透過二層放大來提升觸發訊號V_trig的強度，使其更容易被判讀。請參考第3圖，第3圖為訊號解析電路200之一種實施方式之示意圖。如第3圖所示，訊號解析電路200包含有分壓電路D1～D4、放大電路A1～A2、檢波電路E1～E2、一交連電容2208及一穩壓電容2102。其中，分壓電路D1耦接於供電線圈171，可用來對線圈訊號V_coil進行衰減，以產生一分壓線圈訊號V_coil’。放大電路A1耦接於分壓電路D1，可用來取出分壓線圈訊號V_coil’高於一參考電壓V_ref的部分，以輸出一半波訊號V_hw至檢波電路E1及分壓電路D2。檢波電路E1耦接於放大電路A1，可用來對半波訊號V_hw進行檢波，以產生一直流訊號V_dc，並加以輸出。分壓電路D2耦接於放大電路A1，可用來對半波訊號V_hw進行衰減，以產生一分壓半波訊號V_hw’。放大電路A2耦接於檢波電路E1及分壓電路D2，可用來取出分壓半波訊號V_hw’高於直流訊號V_dc的部分，以輸出一放大半波訊號V_hwa至檢波電路E2。檢波電路E2耦接於放大電路A2，可用來對放大半波訊號V_hwa進行檢波，以產生一包絡訊號（envelope signal）V_env，並加以輸出。交連電容2208耦接於檢波電路E2，可用來對包絡訊號V_env進行濾波，以濾除包絡訊號V_env之一直流成分，並輸出包絡訊號V_env之一交流成分。分壓電路D3耦接於交連電容2208，可用來產生一直流電壓，並結合該直流電壓與包絡訊號V_env之交流成分，以輸出觸發訊號V_trig。分壓電路D4耦接於放大電路A1，可用來產生參考電壓V_ref，並將參考電壓V_ref輸出至放大電路A1。穩壓電容2102則耦接於分壓電路D4，可用來穩定參考電壓V_ref。

詳細來說，當線圈訊號V_coil進入訊號解析電路200時，會先進入分壓電路D1。分壓電路D1會對線圈訊號V_coil進行衰減，產生分壓線圈訊號V_coil’。一般來說，衰減倍率可為50倍或100倍不等，其目的在於使線圈訊號V_coil進入訊號解析電路200後端元件及處理單元11之前先衰減至較低的電壓，使得線圈訊號V_coil可在後端元件及處理單元11容許的工作電壓範圍內進行處理。另一方面，分壓電路D4可從外部電壓源161接收電源P1，並對電源P1進行衰減而產生參考電壓V_ref。放大電路A1可同時接收分壓線圈訊號V_coil’及參考電壓V_ref，並輸出分壓線圈訊號V_coil’高於參考電壓V_ref的部分，作為半波訊號V_hw。較佳地，分壓電路D1及D4可採用適合的衰減倍率，使得放大電路A1所輸出的半波訊號V_hw包含供電線圈171振盪而產生的弦波，並排除驅動訊號之方波切換所產生的跨壓，以避免習知技術中跨壓造成功率調節誤判的缺點。舉例來說，在一實施例中，可設定分壓電路D4對電源P1進行衰減而產生參考電壓V_ref之衰減倍率等於分壓電路D1對線圈訊號V_coil進行衰減的倍率，使其輸出的分壓線圈訊號V_coil’及參考電壓V_ref位於相對應的準位。

請參考第4圖，第4圖為放大電路A1運作之訊號波形示意圖，其繪示了分壓線圈訊號V_coil’、參考電壓V_ref及半波訊號V_hw之波形。由第4圖可知，參考電壓V_ref的準位大致等於分壓線圈訊號V_coil’之正半週期的最低電壓，在此情況下，放大電路A1取出分壓線圈訊號V_coil’高於參考電壓V_ref的部分而產生的半波訊號V_hw可包含正半週期的弦波，並排除驅動訊號之方波切換所產生的跨壓。如此一來，可避免跨壓造成處理單元11進行功率調節的誤判或影響調制訊號的判讀。

接著，半波訊號V_hw可分別輸入至檢波電路E1及分壓電路D2進行處理。為取出調制訊號的細微變化，檢波電路E1可根據半波訊號V_hw的波形，產生直流訊號V_dc作為參考準位。分壓電路D2則對半波訊號V_hw進行衰減而產生分壓半波訊號V_hw’。放大電路A2再接收分壓半波訊號V_hw’及直流訊號V_dc，並輸出分壓半波訊號V_hw’高於直流訊號V_dc的部分（即分壓半波訊號V_hw’的波峰部分），作為放大半波訊號V_hwa。

請參考第5圖，第5圖為放大電路A2運作之訊號波形示意圖，其繪示了分壓半波訊號V_hw’、直流訊號V_dc及放大半波訊號V_hwa之波形。由第5圖可知，直流訊號V_dc的準位大致接近但不超過分壓半波訊號V_hw’的峰值電壓，在此情況下，放大電路A2取出分壓半波訊號V_hw’高於直流訊號V_dc的部分所產生的放大半波訊號V_hwa可包含分壓半波訊號V_hw’峰值的變化量，放大電路A2再將峰值變化量放大。如此一來，由放大半波訊號V_hwa可明顯看出其波形已包含訊號調制產生的峰值變化，如第5圖所示。

接著，放大半波訊號V_hwa可輸入至檢波電路E2進行檢波。檢波電路E2可濾除放大半波訊號V_hwa中的高頻成分，以根據放大半波訊號V_hwa之峰值變化來產生包絡訊號V_env，並將包絡訊號V_env輸出至交連電容2208。交連電容2208可濾除包絡訊號V_env中的直流成分，並輸出包絡訊號V_env中的交流成分，此交流成分再結合分壓電路D3產生的直流電壓之後，輸出至處理單元11，以供處理單元11進行觸發訊號V_trig的判讀。需注意的是，處理單元11需在穩定的直流準位之下進行觸發訊號V_trig的判讀，因此其接收的觸發訊號V_trig需位於固定的準位。然而，供電線圈171上的線圈訊號V_coil可能因受電端負載的影響而產生大幅變化，經由訊號解析電路200的解析處理之後，產生的包絡訊號V_env的準位可能因負載變化而有所變動。在此例中，交連電容2208可濾除包絡訊號V_env中的直流成分，再將包絡訊號V_env中的交流成分搭載在分壓電路D3所產生的固定直流準位上，以輸出至處理單元11，使得處理單元11能夠準確地進行觸發訊號V_trig的判讀。

請參考第6圖，第6圖為檢波電路E2、交連電容2208及分壓電路D3運作之訊號波形示意圖，其繪示了放大半波訊號V_hwa、包絡訊號V_env、觸發訊號V_trig及線圈訊號V_coil之波形。由第6圖可知，包絡訊號V_env大致隨著放大半波訊號V_hwa的峰值而變化。交連電容2208濾除了包絡訊號V_env之直流成分以後，再經由分壓電路D3提供固定的直流準位，以輸出觸發訊號V_trig至處理單元11。進一步參考線圈訊號V_coil之波形可知，訊號調制在線圈訊號V_coil之波形上產生的細微變化，透過訊號解析電路200的處理，可產生具有明顯變化量的觸發訊號V_trig，使得處理單元11可有效地進行訊號判讀。

請參考第7圖，第7圖為供電模組20之一種實施方式之示意圖，其進一步繪示了供電模組20中的訊號解析電路200之詳細電路結構。詳細來說，在訊號解析電路200中，分壓電阻2101及2103構成分壓電路D4，其可對電源P1進行衰減而產生參考電壓V_ref，並加以輸出。分壓電阻2104及2105構成分壓電路D1，其可對線圈訊號V_coil進行衰減而產生分壓線圈訊號V_coil’，並加以輸出。放大電路A1包含有一運算放大器21、一輸入電阻2106及一回授電阻2107。其中，運算放大器21可對分壓線圈訊號V_coil’高於參考電壓V_ref的部分進行放大，其正輸入端可用來接收分壓線圈訊號V_coil’，負輸入端可用來接收參考電壓V_ref，而輸出端則用來輸出半波訊號V_hw。輸入電阻2106耦接於運算放大器21之負輸入端與分壓電路D4之間，回授電阻2107耦接於運算放大器21之負輸入端與輸出端之間，輸入電阻2106及回授電阻2107的阻值則用來決定放大分壓線圈訊號V_coil’高於參考電壓V_ref的部分之放大倍率。檢波電路E1包含有一檢波二極體2108、一匹配電阻2109、一濾波電容2110及一負載電阻2111。其中，檢波二極體2108可用來接收半波訊號V_hw；濾波電容2110可用來濾除半波訊號V_hw中的高頻成分；負載電阻2111耦接於濾波電容2110，可用來提供濾波電容2110之放電匹配使用；匹配電阻2109則耦接於檢波二極體2108、濾波電容2110及負載電阻2111之間，可用來進行阻抗匹配。詳細來說，為避免檢波電路E1中的濾波電容2110充放電速度過快，造成直流訊號V_dc無法穩定輸出，需在檢波二極體2108、濾波電容2110及負載電阻2111之間設置匹配電阻2109。匹配電阻2109亦可降低檢波電路E1所輸出的直流訊號V_dc的準位，以控制其略低於分壓半波訊號V_hw’的峰值電壓。除此之外，檢波電路E1另耦接於處理單元11，並輸出直流訊號V_dc至處理單元11，使得處理單元11可根據直流訊號V_dc的大小來計算並量測供電線圈171之交流訊號電壓，以進行功率調節。

此外，分壓電阻2202及2203構成分壓電路D2，其可對半波訊號V_hw進行衰減而產生分壓半波訊號V_hw’，並加以輸出。此外，由於直流訊號V_dc係半波訊號V_hw通過檢波二極體2108的順向導通壓差所降壓，再藉由匹配電阻2109及負載電阻2111的分壓而產生，因此，半波訊號V_hw亦可先通過一匹配二極體2118進行順向導通壓差的降壓之後，再藉由分壓電阻2202及2203的分壓而產生分壓半波訊號V_hw’，使得直流訊號V_dc與分壓半波訊號V_hw’可具有相對應的電壓準位（即直流訊號V_dc位於略低於分壓半波訊號V_hw’之峰值電壓的準位）。放大電路A2包含有一運算放大器22、一輸入電阻2201及一回授電阻2204。其中，運算放大器22可對分壓半波訊號V_hw’高於直流訊號V_dc的部分進行放大，其正輸入端可用來接收分壓半波訊號V_hw’，負輸入端可用來接收直流訊號V_dc，而輸出端則用來輸出放大半波訊號V_hwa。輸入電阻2201耦接於運算放大器22之負輸入端與檢波電路E1之間，回授電阻2204耦接於運算放大器22之負輸入端與輸出端之間，輸入電阻2201及回授電阻2204的阻值則用來決定放大分壓半波訊號V_hw’高於直流訊號V_dc的部分之放大倍率。檢波電路E2包含有一檢波二極體2205、一濾波電容2206及一負載電阻2207。其中，檢波二極體2205可用來接收放大半波訊號V_hwa；濾波電容2206耦接於檢波二極體2205，可用來濾除放大半波訊號V_hwa中的高頻成分；負載電阻2111耦接於濾波電容2206及檢波二極體2205，可用來提供濾波電容2206之放電匹配使用。接著，檢波電路E2所輸出的包絡訊號V_env在交連電容2208濾除直流成分之後進入分壓電路D3。分壓電路D3則透過分壓電阻2209及2210產生處理單元11可處理之直流電壓，並將該直流電壓結合包絡訊號V_env之交流成分，進而輸出觸發訊號V_trig至處理單元11。

除此之外，供電模組20中的供電單元16包含有一降壓式穩壓器164及一電壓偵測電路160。降壓式穩壓器164可從外部電壓源接收電源P1，並對電源P1進行降壓以產生電源P2，再加以輸出。詳細來說，電源P1需用來驅動供電線圈171進行運作，其往往具有極高的電壓準位；而電源P2主要用來供應處理單元11的工作電壓，因此遠低於線圈上的電壓以及電源P1之電壓。在供電模組20中，供電驅動單元12A、12B及分壓電路D4係由電源P1進行供電。詳細來說，供電驅動單元12A及12B係透過電源P1產生的驅動電壓來驅動供電線圈171進行振盪，分壓電路D4則對電源P1進行衰減而產生參考電壓V_ref，使參考電壓V_ref之準位可對應於衰減後的線圈電壓V_coil。另一方面，處理單元11、放大電路A1、A2及分壓電路D3係由準位較低的電源P2進行供電，使得經由放大電路A1、A2及分壓電路D3處理後的訊號可在處理單元11容許的準位之下輸入處理單元11，以進行後續解碼及處理。換句話說，處理單元11的工作電壓與訊號解析電路200中的放大電路A1、A2及分壓電路D3等元件之工作電壓皆等於電源P2之電壓準位，在此情形下，經由放大電路A1及A2放大後的訊號之最大電壓必然限制在電源P2電壓之下，因此，傳送至處理單元11的觸發訊號V_trig及直流訊號V_dc皆不會超過處理單元11的最大容許電壓，使得處理單元11可正常運作而不致燒毀。

此外，電壓偵測電路160耦接於處理單元11，可用來輸出對應於電源P1之一電源訊號予處理單元11，以供處理單元11偵測電源P1之電壓。在供電模組20中，電壓偵測電路160係透過分壓電阻162及163來實現，但不應以此為限。

透過上述訊號解析電路200之電路結構及其運作方式，本發明可取出供電線圈171上細微的振幅變化，以產生觸發訊號V_trig。處理單元11再對觸發訊號V_trig進行解碼而取得資料碼。如第6圖所示，訊號解析電路200可將線圈訊號V_coil上的細微變化轉換為觸發訊號V_trig，以供處理單元11進行判讀。第8圖進一步繪示連續多筆觸發的情況，由第8圖可看出，每一次線圈訊號V_coil的峰值細微變化皆可在觸發訊號V_trig上產生明顯的變化。

在本發明之訊號解析電路中，由於其輸入端的分壓電路直接對來自於線圈的訊號進行大幅度的衰減，因此後端電路皆可採用耐壓要求較低的電路元件，可大幅降低電路成本及元件體積。此外，本發明之訊號解析電路係直接針對交流訊號進行分析及處理，不同於習知訊號解析電路先將線圈訊號進行低通濾波再進行處理的方式。換句話說，本發明之訊號解析電路未包含低通濾波電路，可針對原始訊號進行處理，不會因低通濾波而誤將變化量較小的訊號濾除。

進一步來說，本發明之訊號解析電路採用二個放大器來實現訊號的放大。其中，第一階段的放大可去除驅動訊號之方波切換所產生的跨壓，第二階段的放大則用來取出線圈訊號上的細微變化。相較於習知低通濾波電路往往需透過大量電路元件來實現（例如一主動低通濾波電路需要超過十個放大器），本發明使用較少的電路元件即可取出觸發訊號。此外，本發明之電路元件參數皆可依固定比例來進行設計，使得訊號解析電路在不同驅動電壓下皆可正常運作，而第二階段放大訊號變化量之運作可透過電阻阻值的調整來改變放大電路的放大倍率，可藉此輕易地調整訊號解析的靈敏度，以符合產品規格的要求。

綜上所述，本發明之訊號解析電路可用於感應式電源供應器之供電模組，其可透過二個放大器來實現二階段的訊號放大，同時去除線圈訊號上驅動訊號之方波切換所產生的跨壓，以避免該跨壓造成功率調節的誤判或影響調制訊號的判讀。透過本發明之訊號解析電路，可取出線圈訊號上細微的振幅變化而取得觸發訊號，訊號解析電路之電路結構使其可在低電壓下進行運作，可達到低成本及低體積等優點，同時實現良好的訊號解析效能。   以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

W1_1、W1_2、W1_3‧‧‧波形
20‧‧‧供電模組
11‧‧‧處理單元
12A、12B‧‧‧供電驅動單元
15‧‧‧顯示單元
16‧‧‧供電單元
161‧‧‧外部電壓源
17‧‧‧諧振電容
171‧‧‧供電線圈
200‧‧‧訊號解析電路
P1、P2‧‧‧電源
V_coil‧‧‧線圈訊號
V_trig‧‧‧觸發訊號
D1～D4‧‧‧分壓電路
A1～A2‧‧‧放大電路
E1～E2‧‧‧檢波電路
2102‧‧‧穩壓電容
2208‧‧‧交連電容
V_coil’‧‧‧分壓線圈訊號
V_ref‧‧‧參考電壓
V_hw‧‧‧半波訊號
V_dc‧‧‧直流訊號
V_hw’‧‧‧分壓半波訊號
V_hwa‧‧‧放大半波訊號
V_env‧‧‧包絡訊號
2101、2103、2104、2105、2202、2203、2209、2210‧‧‧分壓電阻
21、22‧‧‧運算放大器
2106、2201‧‧‧輸入電阻
2107、2204‧‧‧回授電阻
2108、2205‧‧‧檢波二極體
2109‧‧‧匹配電阻
2110、2206‧‧‧濾波電容
2111、2207‧‧‧負載電阻
2118‧‧‧匹配二極體
160‧‧‧電壓偵測電路
162、163‧‧‧分壓電阻

164‧‧‧降壓式穩壓器

第1圖為感應式電源供應器之供電線圈之波形示意圖。 第2圖為本發明實施例一供電模組之示意圖。 第3圖為訊號解析電路之一種實施方式之示意圖。 第4圖為放大電路運作之訊號波形示意圖。 第5圖為另一放大電路運作之訊號波形示意圖。 第6圖為檢波電路、交連電容及分壓電路運作之訊號波形示意圖。 第7圖為供電模組之一種實施方式之示意圖。 第8圖為本發明實施例連續多筆觸發之訊號波形示意圖。

200‧‧‧訊號解析電路

P1、P2‧‧‧電源

D1~D4‧‧‧分壓電路

A1~A2‧‧‧放大電路

E1~E2‧‧‧檢波電路

2102‧‧‧穩壓電容

2208‧‧‧交連電容

V_coil‧‧‧線圈訊號

V_coil’‧‧‧分壓線圈訊號

V_ref‧‧‧參考電壓

V_hw‧‧‧半波訊號

V_dc‧‧‧直流訊號

V_hw’‧‧‧分壓半波訊號

V_hwa‧‧‧放大半波訊號

V_env‧‧‧包絡訊號

V_trig‧‧‧觸發訊號

Claims (31)

1. 一種用於一感應式電源供應器中一供電模組之訊號解析電路，用來對該供電模組之一供電線圈上的一線圈訊號進行解析，以取出一觸發訊號，該訊號解析電路包含有：一第一分壓電路，耦接於該供電線圈，用來對該線圈訊號進行衰減，以產生一分壓線圈訊號；一第一放大電路，耦接於該第一分壓電路，用來取出該分壓線圈訊號高於一參考電壓的部分，以輸出一半波訊號；一第一檢波電路，耦接於該第一放大電路，用來對該半波訊號進行檢波，以產生一直流訊號，並加以輸出；一第二分壓電路，耦接於該第一放大電路，用來對該半波訊號進行衰減，以產生一分壓半波訊號；一第二放大電路，耦接於該第一檢波電路及該第二分壓電路，用來取出該分壓半波訊號高於該直流訊號的部分，以輸出一放大半波訊號；一第二檢波電路，耦接於該第二放大電路，用來對該放大半波訊號進行檢波，以產生一包絡訊號(envelope signal)，並加以輸出；一交連電容，耦接於該第二檢波電路，用來對該包絡訊號進行濾波，以濾除該包絡訊號之一直流成分，並輸出該包絡訊號之一交流成分；一第三分壓電路，耦接於該交連電容，用來產生一直流電壓，該直流電壓並結合該包絡訊號之該交流成分，以輸出該觸發訊號；以及一第四分壓電路，耦接於該第一放大電路，用來產生該參考電壓，以輸出至該第一放大電路；其中，該第一分壓電路與該第四分壓電路分別具有一衰減倍率，該衰減倍率使得該半波訊號包含該供電線圈振盪而產生的弦波並排除該感應式電 源供應器中一驅動訊號切換所產生的跨壓。
2. 如請求項1所述之訊號解析電路，另包含有：一穩壓電容，耦接於該第四分壓電路，用來穩定該參考電壓。
3. 如請求項2所述之訊號解析電路，其中該第四分壓電路對其輸入電壓進行衰減而產生該參考電壓之一電壓衰減倍率等於該第一分壓電路對該線圈訊號進行衰減的倍率。
4. 如請求項1所述之訊號解析電路，其中該供電模組另包含有：一諧振電容，耦接於該供電線圈，用來搭配該供電線圈進行諧振；至少一供電驅動單元，耦接於該供電線圈及該諧振電容，用來驅動該供電線圈產生能量；一外部電壓源，用來輸出一第一電源；一供電單元，耦接於該外部電壓源，用來接收該第一電源，以產生一第二電源；以及一處理單元，耦接於該訊號解析電路，用來接收該觸發訊號，並對該觸發訊號進行解碼，以取得一調制資料。
5. 如請求項4所述之訊號解析電路，其中該至少一供電驅動單元及該訊號解析電路中用來產生該參考電壓之一第四分壓電路係由該第一電源進行供電。
6. 如請求項4所述之訊號解析電路，其中該處理單元、該第一放大電 路、該第二放大電路及該第三分壓電路係由該第二電源進行供電。
7. 如請求項4所述之訊號解析電路，其中該供電單元包含有：一降壓式穩壓器，用來對該第一電源進行降壓，以產生該第二電源，並加以輸出；以及一電壓偵測電路，耦接於該處理單元，用來輸出對應於該第一電源之一電源訊號予該處理單元，以供該處理單元偵測該第一電源之電壓。
8. 如請求項4所述之訊號解析電路，其中該處理單元另接收該第一檢波電路所輸出之該直流訊號，以進行功率調節。
9. 如請求項1所述之訊號解析電路，其中該參考電壓大致等於該分壓線圈訊號之正半週期的最低電壓。
10. 如請求項1所述之訊號解析電路，其中該第一分壓電路包含有：至少一分壓電阻，用來對該線圈訊號進行衰減，並輸出該分壓線圈訊號。
11. 如請求項1所述之訊號解析電路，其中該第一放大電路包含有：一運算放大器，用來對該分壓線圈訊號高於該參考電壓的部分進行放大，該運算放大器包含有：一第一輸入端，用來接收該分壓線圈訊號；一第二輸入端，用來接收該參考電壓；以及一輸出端，用來輸出該半波訊號；一輸入電阻，耦接於該運算放大器之該第二輸入端；以及 一回授電阻，耦接於該運算放大器之該第二輸入端與該輸出端之間；其中，該輸入電阻及該回授電阻的阻值係用來決定放大該分壓線圈訊號高於該參考電壓的部分之一放大倍率。
12. 如請求項1所述之訊號解析電路，其中該第一檢波電路包含有：一檢波二極體，用來接收該半波訊號；一濾波電容，用來濾除該半波訊號中的一高頻成分；一負載電阻，耦接於該濾波電容，用來提供該濾波電容之放電匹配使用；以及一匹配電阻，耦接於該檢波二極體、該濾波電容及該負載電阻之間，用來進行阻抗匹配。
13. 如請求項1所述之訊號解析電路，其中該第二分壓電路包含有：至少一分壓電阻，用來對該半波訊號進行衰減，並輸出該分壓半波訊號。
14. 如請求項1所述之訊號解析電路，其中該第二放大電路包含有：一運算放大器，用來對該分壓半波訊號高於該直流訊號的部分進行放大，該運算放大器包含有：一第一輸入端，用來接收該分壓半波訊號；一第二輸入端，用來接收該直流訊號；以及一輸出端，用來輸出該放大半波訊號；一輸入電阻，耦接於該運算放大器之該第二輸入端；以及一回授電阻，耦接於該運算放大器之該第二輸入端與該輸出端之間；其中，該輸入電阻及該回授電阻的阻值係用來決定放大該分壓半波訊號高於 該直流訊號的部分之一放大倍率。
15. 如請求項1所述之訊號解析電路，其中該第二檢波電路包含有：一檢波二極體，用來接收該放大半波訊號；一濾波電容，耦接於該檢波二極體，用來濾除該放大半波訊號中的一高頻成分；以及一負載電阻，耦接於該濾波電容及該檢波二極體，用來提供該濾波電容之放電匹配使用。
16. 如請求項1所述之訊號解析電路，其中該第三分壓電路包含有：至少一分壓電阻，用來產生該直流電壓，並輸出該觸發訊號。
17. 一種供電模組，用於一感應式電源供應器，該供電模組包含有：一供電線圈；一諧振電容，耦接於該供電線圈，用來搭配該供電線圈進行諧振；至少一供電驅動單元，耦接於該供電線圈及該諧振電容，用來驅動該供電線圈產生能量；一外部電壓源，用來輸出一第一電源；一供電單元，耦接於該外部電壓源，用來接收該第一電源，以產生一第二電源；一訊號解析電路，耦接於該供電線圈，用來對該供電線圈之一線圈訊號進行解析，以取出一觸發訊號，該訊號解析電路包含有：一第一分壓電路，耦接於該供電線圈，用來對該供電線圈之該線圈訊號進行衰減，以產生一分壓線圈訊號；一第一放大電路，耦接於該第一分壓電路，用來取出該分壓線圈訊號高 於一參考電壓的部分，以輸出一半波訊號；一第一檢波電路，耦接於該第一放大電路，用來對該半波訊號進行檢波，以產生一直流訊號，並加以輸出；一第二分壓電路，耦接於該第一放大電路，用來對該半波訊號進行衰減，以產生一分壓半波訊號；一第二放大電路，耦接於該第一檢波電路及該第二分壓電路，用來取出該分壓半波訊號高於該直流訊號的部分，以輸出一放大半波訊號；一第二檢波電路，耦接於該第二放大電路，用來對該放大半波訊號進行檢波，以產生一包絡訊號(envelope signal)，並加以輸出；一交連電容，耦接於該第二檢波電路，用來對該包絡訊號進行濾波，以濾除該包絡訊號之一直流成分，並輸出該包絡訊號之一交流成分；一第三分壓電路，耦接於該交連電容，用來產生一直流電壓，該直流電壓並結合該包絡訊號之該交流成分，以輸出該觸發訊號；以及一第四分壓電路，耦接於該第一放大電路，用來產生該參考電壓，以輸出至該第一放大電路；以及一處理單元，耦接於該訊號解析電路，用來接收該觸發訊號，並對該觸發訊號進行解碼，以取得一調制資料；其中，該第一分壓電路與該第四分壓電路分別具有一衰減倍率，該衰減倍率使得該半波訊號包含該供電線圈振盪而產生的弦波並排除該至少一供電驅動單元所輸出之一驅動訊號切換所產生的跨壓。
18. 如請求項17所述之供電模組，其中該訊號解析電路另包含有：一穩壓電容，耦接於該第四分壓電路，用來穩定該參考電壓。
19. 如請求項18所述之供電模組，其中該第四分壓電路對其輸入電壓進 行衰減而產生該參考電壓之一電壓衰減倍率等於該第一分壓電路對該線圈訊號進行衰減的倍率。
20. 如請求項19所述之供電模組，其中該至少一供電驅動單元及該第四分壓電路係由該第一電源進行供電。
21. 如請求項17所述之供電模組，其中該處理單元、該第一放大電路、該第二放大電路及該第三分壓電路係由該第二電源進行供電。
22. 如請求項17所述之供電模組，其中該供電單元包含有：一降壓式穩壓器，用來對該第一電源進行降壓，以產生該第二電源，並加以輸出；以及一電壓偵測電路，耦接於該處理單元，用來輸出對應於該第一電源之一電源訊號予該處理單元，以供該處理單元偵測該第一電源之電壓。
23. 如請求項17所述之供電模組，其中該處理單元另接收該第一檢波電路所輸出之該直流訊號，以進行功率調節。
24. 如請求項17所述之供電模組，其中該參考電壓大致等於該分壓線圈訊號之正半週期的最低電壓。
25. 如請求項17所述之供電模組，其中該第一分壓電路包含有：至少一分壓電阻，用來對該線圈訊號進行衰減，並輸出該分壓線圈訊號。
26. 如請求項17所述之供電模組，其中該第一放大電路包含有：一運算放大器，用來對該分壓線圈訊號高於該參考電壓的部分進行放大，該運算放大器包含有：一第一輸入端，用來接收該分壓線圈訊號；一第二輸入端，用來接收該參考電壓；以及一輸出端，用來輸出該半波訊號；一輸入電阻，耦接於該運算放大器之該第二輸入端；以及一回授電阻，耦接於該運算放大器之該第二輸入端與該輸出端之間；其中，該輸入電阻及該回授電阻的阻值係用來決定放大該分壓線圈訊號高於該參考電壓的部分之一放大倍率。
27. 如請求項17所述之供電模組，其中該第一檢波電路包含有：一檢波二極體，用來接收該半波訊號；一濾波電容，用來濾除該半波訊號中的一高頻成分；一負載電阻，耦接於該濾波電容，用來提供該濾波電容之放電匹配使用；以及一匹配電阻，耦接於該檢波二極體、該濾波電容及該負載電阻之間，用來進行阻抗匹配。
28. 如請求項17所述之供電模組，其中該第二分壓電路包含有：至少一分壓電阻，用來對該半波訊號進行衰減，並輸出該分壓半波訊號。
29. 如請求項17所述之供電模組，其中該第二放大電路包含有：一運算放大器，用來對該分壓半波訊號高於該直流訊號的部分進行放大，該 運算放大器包含有：一第一輸入端，用來接收該分壓半波訊號；一第二輸入端，用來接收該直流訊號；以及一輸出端，用來輸出該放大半波訊號；一輸入電阻，耦接於該運算放大器之該第二輸入端；以及一回授電阻，耦接於該運算放大器之該第二輸入端與該輸出端之間；其中，該輸入電阻及該回授電阻的阻值係用來決定放大該分壓半波訊號高於該直流訊號的部分之一放大倍率。
30. 如請求項17所述之供電模組，其中該第二檢波電路包含有：一檢波二極體，用來接收該放大半波訊號；一濾波電容，耦接於該檢波二極體，用來濾除該放大半波訊號中的一高頻成分；以及一負載電阻，耦接於該濾波電容及該檢波二極體，用來提供該濾波電容之放電匹配使用。
31. 如請求項17所述之供電模組，其中該第三分壓電路包含有：至少一分壓電阻，用來產生該直流電壓，並輸出該觸發訊號。