TWM461243U - 無線充電裝置 - Google Patents

Description

無線充電裝置

本創作是一種無線充電裝置，特別是一種能提供電力給沒有具備無線充電功能的電子設備，進而使其充電的無線充電裝置，能與多數電子設備相容，讓使用者省去攜帶不同變壓器的麻煩。

無線充電的產品具有外殼無接點的優點，特別是應用於需要防水或防塵的電子產品，讓產品的設計有更大的彈性，但是過去考量於安全性等問題，無線充電技術僅應用於低功率的產品。隨著技術的發展，一些需要使用高容量電池而必須高功率充電的電子設備，如智慧型手機，也已經具備無線充電的功能並業已商品化。目前一般無線充電的轉換效率為75%，若能整合晶片的設計，減少離散晶片的使用量，不僅可以節省產品的體積與成本，更有機會提高轉換效率到90%。對於消費者而言，如果多數的電子設備都具備無線充電的功能，不僅可以減少能耗，更能省去各式各樣的變壓器。

可惜的是，目前多數須充電的電子設備都不支援無線充電，推究其原因主要是考量到安全問題，因為支援無線充電的電子設備需避免周圍環境的金屬材料與發射線圈的磁場耦合而發熱的問題。為了解決此問題，台灣專利M389991號提供了一種在變壓器上設置無線充電的發射電路的 設計方案，讓變壓器同時提供電力給使用此變壓器的筆記型電腦以及能夠無線充電的電子設備。但是此專利依舊侷限於使用此變壓器的筆記型電腦，而未能普及於其他沒有無線充電功能的電子設備。

有鑑於此，本創作之主要目的在於提供一種無線充電裝置，讓具有無線充電功能的電子設備以及沒有無線充電功能的電子設備都能使用此無線充電裝置進行充電。

為了達成上述目的，本創作提供了一種無線充電裝置，包含：一發射單元，其頂面具有至少一發射電路且可電性連接一電源；一接收單元，可拆卸地組裝於發射單元之底面且具有一接收電路，及至少一傳輸埠，設於接收單元且電性連接接收電路以輸出電力；當接收單元組裝於發射單元之底面時，接收電路將不與發射電路產生感應；反之，當使用者卸下接收單元而使接收電路位於發射電路的感應範圍內時，接收電路將感應產生電力並藉由傳輸埠輸出。

更佳的情形是，本創作所使用的傳輸埠為標準USB傳輸埠或是Thunderbolt傳接埠，以利和不同的電子設備相容。

更佳的情形是，本創作的發射單元和接收單元可藉由表面的凹凸結構，使二者結合為一體，以利使用者方便攜帶。

1‧‧‧無線充電裝置

10‧‧‧發射單元

11‧‧‧插頭

12‧‧‧凹槽

13‧‧‧發射電路

130‧‧‧震盪除頻電路

131‧‧‧驅動放大電路

132‧‧‧一次發射共振電路

133‧‧‧發射線圈

134‧‧‧迴授偵測電路

135‧‧‧控制調整電路

14‧‧‧組裝空間

20‧‧‧接收單元

21‧‧‧母接頭

22‧‧‧凸柱

23‧‧‧接收電路

230‧‧‧接收線圈

231‧‧‧二次接收共振電路

232‧‧‧AC/DC整流濾波穩壓電路

N‧‧‧手機

W‧‧‧手機

C‧‧‧傳輸線

S‧‧‧電源

第1圖為本創作第一實施例之立體分解圖，用以說明本無線充電裝置應用於一具有無線充電功能的電子設備的情形。

第2圖為本創作第一實施例之立體分解圖，用以說明本無線充 電裝置應用於一沒有無線充電功能的電子設備的情形。

第3圖為本創作第一實施例之立體圖。

第4圖為習知技術的發射電路與接收電路的電路方塊示意圖。

第5圖為本創作之第二實施例之立體分解圖，用以說明本無線充電裝置同時應用於二具有無線充電功能的電子設備的情形。

第6圖為本創作之第二實施例之立體分解圖，用以說明本無線充電裝置同時應用於一具有無線充電功能的電子設備以及另一沒有無線充電功能的電子設備的情形。

為了能更瞭解本創作之特點所在，本創作提供了第一實施例並配合圖示說明如下，請參考第1至4圖，本創作是以具有無線充電功能的手機W以及沒有無線充電功能的手機N為充電對象。本創作的主要元件有一發射單元10以及一接收單元20，各元件關係詳述如下：發射單元10為一頂面平坦的矩形板體，其頂面與底面的四個角落各具有一凹槽12。發射單元10具有一個插頭11以及內含一發射線圈133的一發射電路13(如第4圖所示)，插頭11用以連接市電並提供電力給發射電路13。發射電路13設置於發射單元10的內部並具有一發射線圈133。

接收單元20亦為一頂面平坦的矩形板體，其頂面的四個角落各具有一凸柱22，並且側面設有一標準USB 3.0 type A的母接頭21，接收單元20具有內含一接收線圈230的一接收電路23(如第4圖所示)設置於接收單元20的內部，接收電路23電性連接母接頭21並具有一接收線圈230位於接收 單元20的頂面。前述凸柱22能夠配合凹槽12使接收單元20能由上到下或由下到上與發射單元10結合為一體，以利使用者方便攜帶與使用。

當待充電物為一具有無線充電功能的手機W時，請配合參考第1圖，使用者可以放置手機W於發射線圈133的上方及其感應範圍內，此時接收單元20可放置於發射單元10的下方。當使用者接上插頭11，手機W內部的接收線圈可以感應來自發射電路13傳遞至發射線圈133的訊號，並感應產生電力而儲存到手機W的電池。本實施例中，因為發射單元10的厚度H具有適當的距離，使得接收線圈230不會與發射訊號耦合。當然在此情況下，接收單元20並不影響充電的過程，使用者也可以拿掉接收單元20而單獨使用發射單元進行手機W的充電。

當待充電物為一沒有無線充電功能的手機N時，請配合參考第2至3圖，使用者可以拿取接收單元20並由上到下地使其結合於發射單元10之頂面。當使用者插上插頭11並且利用一傳輸線C連接手機N與母接頭21時，接收線圈230方向朝下並剛好正對方向朝上的發射線圈133，除了接收線圈230能夠感應來自發射電路13傳遞至發射線圈133的訊號，並感應產生電力外，亦因接收線圈230貼近且正對發射線圈133，大大提升了充電效率。感應產生的電力透過傳輸線C傳送電力到手機N的電池，使其充電。因此，本創作可同時適用各式電子裝置，無論是否具備無線充電功能，而且本創作之發射單元10與接收單元20能夠可拆卸地組裝在一起，方便使用者攜帶與收納。

在此補充，無線充電的發射電路13以及接收電路23為習知技術，並且目前國際上已經有如無線供電聯盟(WPC)所制定的QI規範，請配合 參考第4圖。本創作所使用的電源S為直流電，是經由插頭11連接市電，再利用一習知的濾波整流電路將市電轉為直流電送進發射電路13。發射電路13內部依序電性連接一震盪除頻電路130、一驅動放大電路131、一一次發射共振電路132、一發射線圈133、一迴授偵測電路134以及一控制調整電路135，控制調整電路135最後再將訊號送回震盪除頻電路130形成一迴路。震盪除頻電路130將電源S所提供的直流電轉換為交流訊號，前述交流訊號經由驅動放大電路131放大後，藉由一次發射共振電路132將放大後的交流訊號取得諧振，再由發射線圈133發送至接收線圈230，使接收線圈230感應產生交流訊號。此外，迴授偵測電路134將發射線圈133所發送之交流訊號迴授至控制調整電路135，使控制調整電路135調整震盪除頻電路130之震盪頻率，進而取得更佳的諧振品質。

接收電路23內部依序電性連接接收線圈230、一二次接收共振電路231以及一AC/DC整流濾波穩壓電路232。接收線圈230感應產生來自發射電路133所發射的交流訊號，交流訊號經由二次接收共振電路231取得諧振後，藉由AC/DC整流濾波穩壓電路232將交流訊號進行整流、穩壓，使交流訊號轉換成直流電力，再送到不具有無線充電功能的手機N。發射電路13以及接收電路23僅為例示作用，本領域技術人員可以將電路方塊示意圖內的各個電路等效置換為其他電路。

附帶一提，本創作的母接頭21除了能使用USB傳輸埠之外，亦可以改用Micro-USB或Thunderbolt等其他類型的傳輸埠，方便和各種電子設備相容，且本領域技術人員還可增加傳輸埠的數量。本創作的另外一個應用是：在提供無線充電服務的地方，使用者可以單純使用接收單元20讓 自己不具充電功能的手機N進行充電。

為了同時能讓具有無線充電功能的設備以及沒有無線充電功能的設備都能同時使用此無線充電裝置1充電，本創作提供了第二實施例，請參考第5至6圖。第二實施例的主要元件有一發射單元10以及一接收單元20，各元件關係詳述如下：接收單元20的側面具有一標準USB 3.0 type A的母接頭21以及一設置於接收單元20內部的接收電路，並且接收單元20的頂面的四個角落各具有一凸柱22，因為接收單元20的元件與連接關係與第一實施例相同，在此不再贅述。

發射單元10為一頂面平坦的矩形板體，其頂面的右半邊具有四個凹槽12，接收單元20可放置於發射單元10的右上方並與凹槽12相配合而結合為一體。發射單元10的底部中央開設有一組裝空間14，組裝空間14相配合接收單元20，可使發射單元10和接收單元20結合為一體。此外，發射單元10具有一插頭11以及二發射電路，插頭11電性連接市電與發射電路13並提供電力給發射電路。發射電路設置於發射單元10的內部並具有二發射線圈133於發射單元10的頂面，二發射線圈133分別電性連接二發射電路。

當待充電物為二個具有無線充電功能的手機W並同時進行充電時，請配合參考第5圖，使用者可以分別放置二個手機W於二發射線圈133的上方及其感應範圍內，此時接收單元20可放置於發射單元10的下方。當接上插頭11，手機W內部的接收線圈可以感應來自發射電路13傳遞至發射線圈133的訊號，並感應產生電力，儲存到手機W的電池。同樣地，本實施例中，當接收單元20置放於發射單元10下方時，接收線圈不會與發射訊 號耦合，使接收單元20不影響充電的過程，使用者也可以拿掉接收單元20使手機W充電。

當待充電物為一具有無線充電功能的手機W以及一沒有無線充電功能的手機N並同時進行充電時，請配合參考第6圖，接收單元20與發射單元10的右半邊由上到下結合為一體。當插上插頭11並且利用一傳輸線C連接手機N以及母接頭21時，此時接收線圈方向朝下並剛好正對方向朝上的發射線圈133，使得接收線圈230能夠感應來自發射電路13傳遞至發射線圈133的訊號，並感應產生電力，且透過傳輸線C傳遞電力到手機N的電池，使其充電。在手機N充電的同時，手機W亦可放置於發射線圈133的上方及其感應範圍內以進行充電，使得發射單元10能夠同時供電給手機N以及手機W。

值得再說明的是，在第二實施例中，發射單元10具有了二個發射線圈133並且接收單元20具有一個接收線圈230，本領域技術人員可依實際需要，將發射線圈133增設為三個或是更多，接收線圈230亦可增設為二個或是更多，第二實施例僅為示例而不應侷限於此。此外，第一實施例與第二實施例為利用凹凸結構的配合將發射單元10與接收單元20結合為一體，並使接收線圈230精準地並貼近發射線圈133。接收線圈230是否能定位並貼近於發射線圈133的感應範圍內，對於充電效率影響甚鉅，其他概凡能使發射單元10與接收單元20結合與定位之手段，諸如利用光學定位(例如在發射單元10設置一光源並於接收單元20設置一光學接收器)、磁鐵的正負極定位，或是以螺栓與螺孔鎖固，亦為本創作之發射單元10與接收單元20能相結合的可能態樣。

最後，必須再次說明的是，本創作於前述實施例中所揭露的構成元件僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，舉凡其他易於思及的結構變化，或與其他等效元件的替代變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧無線充電裝置

10‧‧‧發射單元

11‧‧‧插頭

12‧‧‧凹槽

133‧‧‧發射線圈

20‧‧‧接收單元

22‧‧‧凸柱

C‧‧‧傳輸線

N‧‧‧手機

Claims (5)

1. 一種無線充電裝置，包含：一發射單元，其頂面具有至少一發射電路且可電性連接一電源；一接收單元，可拆卸地組裝於該發射單元之底面且具有一接收電路，及；至少一傳輸埠，設於該接收單元且電性連接該接收電路以輸出電力；當該接收單元組裝於該發射單元之底面時，該接收電路將不與該發射電路產生感應；當使用者卸下該接收單元而使該接收電路位於該發射電路的感應範圍內時，該接收電路將感應產生電力並藉由該傳輸埠輸出。
2. 如請求項第1項所述之無線充電裝置，其中該傳輸埠為通用序列匯流排(USB)傳輸埠或是雷電(Thunderbolt)傳輸埠。
3. 如請求項第1項所述之無線充電裝置，其中該發射單元設有與該發射電路電性連接的一插頭，用以連接該電源。
4. 如請求項第1項所述之無線充電裝置，其中該發射單元與該接收單元之組裝方式為利用凹凸結構、磁性相吸、光源與光學接收器的組合或螺栓與螺孔的組合之任一種。
5. 如請求項第1至4項其中任一項所述之無線充電裝置，更具有連接該傳輸埠的一傳輸線，用以輸出電力。