TWI671987B - 無線電力傳輸單元 - Google Patents

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Abstract

一種無線電力傳輸單元，包括：一發射線圈，用於將能量傳輸至一無線電力接收單元之一接收線圈；一阻抗匹配網路，電性連接至該發射線圈；功率放大器，電性連接至該阻抗匹配網路並用於透過該阻抗匹配網路將一輸出電壓提供給該發射線圈；一光繼電器，電性連接至該阻抗匹配網路，該阻抗匹配網路及該光繼電器用於調整該發射線圈之阻抗匹配；以及一微控制器，電性連接至該光繼電器並用於控制該光繼電器調整該發射線圈之阻抗匹配。

Description

無線電力傳輸單元
本揭示關於無線充電領域，特別是關於一種無線電力傳輸單元。
無線充電又稱作非接觸式感應充電，其利用線圈感應的方式將能量從電力傳輸單元(Power Transmitting Unit；PTU)傳送至電力接收單元(Power Receiving Unit；PRU)，電力接收單元裝設在電子裝置(待充電裝置)中，電力接收單元接收到能量後對電子裝置內部的電池進行充電。由於電力傳輸單元與電力接收單元之間以線圈感應的方式傳送能量，兩者之間無須連接線路，因此無線充電比有線充電更為方便。
阻抗匹配是決定無線充電效率是否良好的因素之一。於電力傳輸單元中，功率放大器(Power Amplifier，PA)與發射線圈之間設有阻抗匹配網路(Impedance Matching Network，IMN)，阻抗匹配網路用於將功率放大器與發射線圈進行阻抗匹配，藉此提高充電效率。此外，電力傳輸單元進一步包括電性連接至阻抗匹配網路的雙向金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)或變壓器，阻抗匹配網路的雙向金屬氧化物半導體場效電晶體或變壓器可細調阻抗匹配，進一步提高充電效率。
然而上述雙向金屬氧化物半導體場效電晶體或變壓器的電路複雜且容易燒掉。再者，流經雙向金屬氧化物半導體場效電晶體或變壓器的雜訊或者所產生的雜訊容易流入其他元件，會造成其他元件損壞。
因此需要針對上述習知技術的問題提出一種解決方法。
本揭示提供一種無線電力傳輸單元，其能解決習知技術中的問題。
本揭示之無線電力傳輸單元包括：一發射線圈，用於將能量傳輸至一無線電力接收單元之一接收線圈；一阻抗匹配網路，電性連接至該發射線圈；一功率放大器，電性連接至該阻抗匹配網路並用於透過該阻抗匹配網路將一輸出電壓提供給該發射線圈；一光繼電器，電性連接至該阻抗匹配網路，該阻抗匹配網路及該光繼電器用於調整該發射線圈之阻抗匹配；以及一微控制器，電性連接至該光繼電器並用於控制該光繼電器調整該發射線圈之阻抗匹配。
在一實施例中，該無線電力傳輸單元進一步包括一直流電源單元，該直流電源單元電性連接至該功率放大器及該微控制器，該直流電源單元用於輸出一直流電壓給該功率放大器。
在一實施例中，該微控制器用於控制該直流電源單元所輸出之該直流電壓的大小。
在一實施例中，該無線電力傳輸單元進一步包括一預驅動單元，該預驅動單元電性連接至該功率放大器並用於提供一預驅動電壓給該功率放大器，該功率放大器接收該預驅動電壓並放大該預驅動電壓，產生該輸出電壓。
在一實施例中，該無線電力傳輸單元進一步包括一低功率藍芽單元，該低功率藍芽單元電性連接至該微控制器並用於與該無線電力接收單元進行通信。
在一實施例中，該無線電力傳輸單元進一步包括一感測器組，該感測器組電性連接至該功率放大器及該微控制器並用於感測該功率放大器之該輸出電壓以及一輸出電流。
在一實施例中，該光繼電器進一步用於隔離流往該微控制器 的雜訊。
本揭示之無線電力傳輸單元中，該光繼電器的電路結構比習知雙向金屬氧化物半導體場效電晶體或變壓器的電路結構簡單。再者，本揭示之該光繼電器可由該微控制器直接控制。最後，本揭示之該光繼電器具有良好的隔離作用，流經該光繼電器或該光繼電器所產生的雜訊不會流入該微控制器。
1、1’‧‧‧無線電力傳輸單元
5‧‧‧無線電力接收單元
10‧‧‧發射線圈
12‧‧‧阻抗匹配網路
14‧‧‧功率放大器
16‧‧‧光繼電器
18‧‧‧微控制器
20‧‧‧直流電源單元
22‧‧‧預驅動單元
24‧‧‧低功率藍芽單元
26‧‧‧感測器組
50‧‧‧接收線圈
第1圖顯示根據本揭示一實施例之無線電力傳輸單元之方塊圖。
第2圖顯示根據本揭示另一實施例之無線電力傳輸單元之方塊圖。
請參閱第1圖，第1圖顯示根據本揭示一實施例之無線電力傳輸單元1之方塊圖。
該無線電力傳輸單元1包括一發射線圈10、一阻抗匹配網路12、一功率放大器14、一光繼電器(optical relay)16、以及一微控制器(Micro Control Unit，MCU)18。
該發射線圈10用於將能量傳輸至一無線電力接收單元5之一接收線圈50。更明確地說，該發射線圈10用於以磁共振的方式將能量傳輸至該無線電力接收單元5之該接收線圈50以進行無線充電。
該阻抗匹配網路12電性連接至該發射線圈10。
該功率放大器14電性連接至該阻抗匹配網路12並用於透過該阻抗匹配網路12將一輸出電壓提供給該發射線圈10。
本揭示之一特點在於設置該光繼電器16，該光繼電器16電性連接至該阻抗匹配網路12。該阻抗匹配網路12及該光繼電器16用於調整該發射線圈10之阻抗匹配。更明確地說，該阻抗匹配網路12可粗略調整(粗調)該發射線圈10之阻抗匹配，該光繼電器16可精細調整(細調)該發射 線圈10之阻抗匹配。
與習知技術使用雙向金屬氧化物半導體場效電晶體或變壓器來細調阻抗匹配相比，本揭示之該光繼電器16具有下列優點。
首先，本揭示之該光繼電器16的電路結構比習知雙向金屬氧化物半導體場效電晶體或變壓器的電路結構簡單。再者，本揭示之該光繼電器16可由該微控制器18直接控制，習知雙向金屬氧化物半導體場效電晶體或變壓器無法由該微控制器18直接控制。最後，本揭示之該光繼電器16具有良好的隔離作用，更明確地說，該光繼電器16進一步用於隔離流往該微控制器18的雜訊，使流經該光繼電器16或該光繼電器16所產生的雜訊不會流入該微控制器18，亦即不會對該微控制器18造成影響。
該微控制器18電性連接至該光繼電器16並用於控制該光繼電器16精細調整該發射線圈10之阻抗匹配。
該無線電力傳輸單元1進一步包括一直流電源單元20，該直流電源單元20電性連接至該功率放大器14及該微控制器18，該直流電源單元20用於輸出一直流電壓給該功率放大器14。該微控制器18可用於控制該直流電源單元20所輸出之該直流電壓的大小。
該無線電力傳輸單元1進一步包括一預驅動單元22，該預驅動單元22電性連接至該功率放大器14並用於提供一預驅動電壓給該功率放大器14，該功率放大器14接收該預驅動電壓並放大該預驅動電壓，產生該輸出電壓。
該無線電力傳輸單元1進一步包括一低功率藍芽單元(Bluetooth Low Energy，BLU)24，該低功率藍芽單元24電性連接至該微控制器18並用於與該無線電力接收單元5進行通信。
請參閱第2圖，第2圖顯示根據本揭示另一實施例之無線電力傳輸單元1’之方塊圖。
本實施例之無線電力傳輸單元1’與第1圖之無線電力傳輸單 元1之差異在於本實施例之無線電力傳輸單元1’進一步包括一感測器組26，該感測器組26電性連接至該功率放大器14、該直流電源單元20及該微控制器18並用於感測該功率放大器14之一輸出電壓以及一輸出電流。
本實施例之其他元件可參閱第1圖之相關描述，於此不多加贅述。
本揭示之無線電力傳輸單元中，該光繼電器的電路結構比習知雙向金屬氧化物半導體場效電晶體或變壓器的電路結構簡單。再者，本揭示之該光繼電器可由該微控制器直接控制。最後，本揭示之該光繼電器具有良好的隔離作用，流經該光繼電器或該光繼電器所產生的雜訊不會流入該微控制器。
雖然本揭示已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭示，本揭示所屬技術領域中具有通常知識者在不脫離本揭示之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (7)

  1. 一種無線電力傳輸單元，包括：一發射線圈，用於將能量傳輸至一無線電力接收單元之一接收線圈；一阻抗匹配網路，電性連接至該發射線圈；一功率放大器，電性連接至該阻抗匹配網路並用於透過該阻抗匹配網路將一輸出電壓提供給該發射線圈；一光繼電器，電性連接至該阻抗匹配網路，該阻抗匹配網路及該光繼電器用於調整該發射線圈之阻抗匹配；以及一微控制器，電性連接至該光繼電器並用於控制該光繼電器調整該發射線圈之阻抗匹配。
  2. 如請求項1之無線電力傳輸單元，進一步包括一直流電源單元，該直流電源單元電性連接至該功率放大器及該微控制器，該直流電源單元用於輸出一直流電壓給該功率放大器。
  3. 如請求項2之無線電力傳輸單元，其中該微控制器用於控制該直流電源單元所輸出之該直流電壓的大小。
  4. 如請求項1之無線電力傳輸單元，進一步包括一預驅動單元，該預驅動單元電性連接至該功率放大器並用於提供一預驅動電壓給該功率放大器，該功率放大器接收該預驅動電壓並放大該預驅動電壓，產生該輸出電壓。
  5. 如請求項1之無線電力傳輸單元，進一步包括一低功率藍芽單元，該低功率藍芽單元電性連接至該微控制器並用於與該無線電力接收單元進行通信。
  6. 如請求項1之無線電力傳輸單元，進一步包括一感測器組，該感測器組電性連接至該功率放大器及該微控制器並用於感測該功率放大器之該輸出電壓以及一輸出電流。
  7. 如請求項1之無線電力傳輸單元，其中該光繼電器進一步用於隔離流往該微控制器的雜訊。
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