TWM503691U - 具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置 - Google Patents

Description

具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置

本創作係關於一種具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，特別是指一種可避免每次對電池充電所造成的累積式損壞、並連接外部電源以提升無線充放電效率以及升降壓效率之攜帶式電子產品的具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置。

隨著無線充電的日漸盛行，未來勢必演變成可隨處無線充電的狀態，而隨處可無線充電雖帶來極大的方便性，惟無論是有線或無線充電，每次在充電之初所產生的突波，都必然會對電池造成累積式的損壞，進而累積式減損電池壽命，換言之，隨著充電次數的愈來愈多，電池的壽命也相應愈來愈短，且電池的充放電效率也愈來愈差。

在隨處可無線充電的情形下，人們的活動範圍內必將同時存在多數無線充電場所，或是人們將多次進出同一無線充電場所，如此一來，所攜帶的攜帶式電子產品勢必在一天之內被無差別地多次無線充電，從而使攜帶式電子產品內的電池壽命提早告終。

其次，由於無線充放電效率目前仍然偏低，也就是放電量仍偏高於充電量，再加上升降壓效率亦偏低，造成無線充放電的實用性仍無法提高，早為人所垢病已久。

此外，習知的無線充電裝置不管是單向還是雙向充電，係固定使用電池來提供發射電力，如此容易造成損耗電池的使用壽命以及提供發射電力的效率不佳的缺失。

因此，如何設計出一種可避免每次對電池充電所造成的累積式損壞，甚至於還能在連接外部電源時切換電力提供的模式以提升無線充放電效率以及升降壓效率的裝置，乃為本案創作人所亟欲解決的一大課題。

本創作的目的之一在於提供一種具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，藉由超電容特殊的設置位置以及超電容的阻抗係低於電池，因此，被充電時係會先對超電容充電，從而達到讓超電容來抵擋每次充電時的突波問題，相對乃能避免每次對電池充電所造成的累積式損壞；藉由旁路開關單元的逆流防止作用，以能避免漏電，相對乃具有省電功效。

本創作的目的之二在於提供一種具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，藉由升降壓單元係為一種具有同步整流的升降壓單元(較佳者係為金屬氧化物半導體場效電晶體式同步整流)，而據以提升升降壓的效率。

本創作的目的之三在於提供一種具有旁路控制 之耐充共振式雙向無線充放電裝置，藉由所述電池放電開關單元、第一旁路開關單元、第二旁路開關單元使用金屬氧化物半導體場效電晶體來做為逆流防止或做為開關的重要元件，使導通時所損耗的電較低，所以放電效率會較高，從而提升無線充放電效率。

本創作的目的之四在於提供一種具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，藉由整流單元可將直流訊號轉換為交流訊號，或者轉換交流訊號為直流訊號，使得共振元件單元可產生感應磁場，或者根據感應磁場產生感應電流，因而達到雙向無線充放電的功效，進一步使設置有本創作具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置的攜帶式電子產品係無線充電，亦能無線放電。

本創作的目的之五在於提供一種具有旁路控制之雙向無線充放電裝置，其具有雙向無線發射及接收的模式，當啟動無線發射模式且連接外部電源時，係採用外部電源供電發射模式，並脫離來自電池的電源；當啟動無線發射模式且偵測無外部電源時，則啟動電池發射模式，自動以電池的電力來提供共振元件單元之發射電力；當啟動無線接收模式時，係以無線接收電力以對該攜帶式電子產品充電，以達到雙向無線充放電、延長電池的使用壽命及增加電力的使用效率的效果。

為達上述目的，本創作係提供一種具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，為應用於一具有電路裝置的攜帶式電子產品，該電路裝置電性連接有一受電端和一 電池，該具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置包含：一邏輯控制單元、一整流單元、一升降壓單元、一電池放電開關單元、一第一旁路開關單元、一第二旁路開關單元、一控制開關以及一第一超電容。其中，該邏輯控制單元係具有多數腳，包括一電源腳、一偵測腳及複數個控制腳；該整流單元用以轉換直流訊號或交流訊號，具有一輸入端、二輸出端及複數個個控制端，其中複數個控制端係分別電性連接於邏輯控制單元的複數個控制腳；共振元件單元根據交流訊號產生感應磁場，或者根據感應磁場產生感應電流，其係電性連接整流單元的二輸出端；該升降壓單元係具有一第一調壓端、一第二調壓端和兩控制端，該第二調壓端電性連接於該整流單元的輸入端，該兩控制端分別電性連接於該邏輯控制單元的第一、二控制腳，該邏輯控制單元的電源腳電性連接於該彼此相接的第二調壓端和該輸入端；該電池放電開關單元係具有一入口端、一出口端和一控制端，該入口端和出口端分別電性連接於所述電池的放電端和該升降壓單元的第一調壓端，該控制端電性連接於該邏輯控制單元的第三控制腳；該控制開關的一端電性連接於所述電池的放電端，另一端電性連接於該電池放電開關單元的控制端和該邏輯控制單元的第三控制腳；第一旁路開關單元具有一入口端、一出口端和一控制端，該出口端和入口端係分別電性連接於所述電路裝置之保護電路的受電端和該升降壓單元的第一調壓端，控制端電性連接於邏輯控制單元的第五控制腳；該第二旁路開關單元係具有一入口端、一出口端和一控制端，該出口端 和入口端分別電性連接於所述電路裝置的受電端和該升降壓單元的第二調壓端，該控制端電性連接於該邏輯控制單元的第五控制腳；該第一超電容的一電極電性連接於所述電路裝置的受電端與該第二旁路開關單元的出口端的連接處，並在該連接處形成一第一節點，其另一電極則接地。

藉此，乃能讓超電容來抵擋每次充電時的突波問題，相對乃能避免每次對電池充電所造成的累積式損壞；再者，藉由電池放電開關單元、第一旁路開關單元、第二旁路開關單元的逆流防止作用，以能避免漏電，相對乃具有省電功效。

再者，本創作亦提供一種具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，藉由升降壓單元係為一種具有同步整流的升降壓單元(較佳者係為金屬氧化物半導體場效電晶體式同步整流)，而據以提升升降壓的效率。

為了能夠更進一步瞭解本創作之特徵、特點和技術內容，請參閱以下有關本創作之詳細說明與附圖，惟所附圖式僅提供參考與說明用，非用以限制本創作。

1‧‧‧邏輯控制單元

11~20‧‧‧第一~十控制腳

1a‧‧‧電源腳

1b‧‧‧偵測腳

1c‧‧‧發射保持迴路

2‧‧‧整流單元

21‧‧‧輸入端

22‧‧‧輸出端

23‧‧‧第一電晶體

24‧‧‧第二電晶體

25‧‧‧第三電晶體

26‧‧‧第四電晶體

3‧‧‧升降壓單元

31、32‧‧‧第一、二調壓端

33、34‧‧‧控制端

35、36‧‧‧第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體

37‧‧‧電感

4‧‧‧電池放電開關單元

4a‧‧‧第二旁路開關單元

4b‧‧‧第一旁路開關單元

41‧‧‧入口端

42‧‧‧出口端

43‧‧‧控制端

431‧‧‧第二節點

44、45‧‧‧第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體

46‧‧‧第一電阻

47‧‧‧電晶體

48‧‧‧第二電阻

5‧‧‧控制開關

6‧‧‧第一超電容

61‧‧‧第一節點

7‧‧‧共振元件單元

71‧‧‧電感

72‧‧‧電容

8‧‧‧電流電壓偵測單元

9‧‧‧攜帶式電子產品

91‧‧‧電路裝置

911‧‧‧訊號輸出端

92‧‧‧保護電路

921‧‧‧受電端

93‧‧‧電池

931‧‧‧放電端

94‧‧‧外部電源

第1圖，為本創作具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置電性連接於一攜帶式電子產品之第一實施例的方塊圖。

第2圖，為本創作具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置電性連接於一攜帶式電子產品之第一實施例的電路圖。

第3圖，為本創作二具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置的示意圖。

第3A圖，為本創作第一具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置電路圖。

第3B圖，為本創作第二具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置電路圖。

第4圖，為本創作第二實施例的等效電路方塊圖。

請一併參閱第1圖及第2圖，其係為本創作應用於一具有電路裝置91之攜帶式電子產品9第一實施例的方塊圖及電路圖。該電路裝置91係電性連接有一受電端921和一電池93，較佳者，該電路裝置91還具有一保護電路92，該保護電路92係電性連接於該受電端921與電池93之間。該具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置包含：一邏輯控制單元1、一整流單元2、一升降壓單元3、一電池放電開關單元4、一第一旁路開關單元4b、第二旁路開關單元4a、一控制開關5、一第一超電容6、共振元件單元7及一第二超電容(圖未示)，其中該電路裝置91之受電端921電性連接一外部電源94。

該邏輯控制單元1係具有第一~十控制腳11~20及電源腳1a和偵測腳1b，而其未標示元件符號的腳則為接地腳。

該整流單元2係轉換一直流訊號或一交流訊號，具有一輸入端21、二輸出端22及複數個控制端，該輸出端22 係電性連接於共振元件單元7，複數個控制端係分別電性連接於邏輯控制單元1的複數個控制腳17、18、19、20，詳細的連接關係於之後描述。

該升降壓單元3係具有一第一調壓端31、一第二調壓端32和兩控制端33、34，該第二調壓端32電性連接於該整流單元2的輸入端21，該兩控制端33、34分別電性連接於該邏輯控制單元1的第一、二控制腳11、12，該邏輯控制單元1的電源腳1a電性連接於該彼此相接的該第二調壓端32和該輸入端21。較佳者，該升降壓單元3係為一種具有同步整流的升降壓單元3，且係為金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)式同步整流。

該具有同步整流的升降壓單元3係包括一電感37和兩彼此同向串聯的第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體35、36，該第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體35、36係各具一控制極(未標示元件符號)，該兩控制極分別電性連接於該升降壓單元3的兩控制端33、34，該第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體35、36於串聯後的一端電性連接於所述第二調壓端32，另端則接地，該電感37的一端電性連接於所述第一調壓端31，另端則電性連接於該第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體35、36之間。

該電池放電開關單元4係具有一入口端41、一出口端42和一控制端43，該入口端41和出口端42分別電性連接於所述電池93的放電端931和該升降壓單元3的第一調壓端 31，至於其控制端43則電性連接於該邏輯控制單元1的第三控制腳13(係做為發射辨識之用)。較佳者，該邏輯控制單元1的第四控制腳14係進一步以迴路方式電性連接於第三控制腳13，即圖中所示的發射保持迴路1c(係做為持續保持在發射模式之用)。

該控制開關5的一端係電性連接於所述電池93的放電端931，另端則電性連接於該電池放電開關單元4的控制端43和該邏輯控制單元1的第三控制腳13；其中，該控制開關5之另端與該電池放電開關單元4之控制端43的相接處，係形成一第二節點431。較佳者，該控制開關5係為一自動復位開關。

第一旁路開關單元4b具有一入口端41、一出口端42和一控制端43，該出口端42和入口端41係分別電性連接於所述電路裝置91之保護電路92的受電端921和該升降壓單元3的第一調壓端31，至於其控制端43則電性連接於該邏輯控制單元1的第六控制腳16，藉由該邏輯控制單元1的第六控制腳16係能輸出控制訊號，以控制該第一旁路開關單元4b的ON或OFF。

該第二旁路開關單元4a亦具有一入口端41、一出口端42和一控制端43，該出口端42和入口端41分別電性連接於所述電路裝置91之保護電路92的受電端921和該升降壓單元3的第二調壓端32，至於其控制端43則電性連接於該邏輯控制單元1的第五控制腳15，藉由該邏輯控制單元1的第五控制腳15係能輸出控制訊號，以控制該第二旁路開關單元4a的ON 或OFF。據此，在接收模式下，邏輯控制單元1可相對地控制第一旁路開關單元4b及第二旁路開關單元4a的ON或OFF以對電池93充電；在發射模式下，邏輯控制單元1可相對地控制第一旁路開關單元4b及第二旁路開關單元4a的ON或OFF以藉由電池或外部電源對另一具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置充電。

其次，具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置進一步包含一第二超電容(圖未示)，該第二超電容係並聯於所述的電池93，當然，本創作具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置所設置的超電容係可為：僅設置所述之第一超電容6、僅設置所述之第二超電容(圖未示)、或亦可同時設置所述的第一超電容6和第二超電容。

該第一超電容6的一電極係電性連接於所述電路裝置91之保護電路92的受電端921與該第二旁路開關單元4a之出口端42的連接處，並在該連接處形成一第一節點61，第一超電容6的另一電極則接地。由於第一超電容6和第二超電容的阻抗低於電池93，故在被充電時係會先對超電容充電，從而達到讓超電容來抵擋每次充電時的突波問題；再者，超電容又易於被充飽，故將立即轉而對電池93充電。

共振元件單元7電性連接整流單元2的二輸出端22，包括相互電性連接的一電感71及一電容72，電感71及電容72可以串聯或並聯的方式連接。共振元件單元7根據交流訊號產生一感應磁場，或者根據一感應磁場產生一感應電流，而當電感71及電容72具有的電感抗及電容抗互相抵消時，亦 即電感71及電容72達到共振頻率時可產生最大的電流。感應電流及感應磁場的產生將於以下內容描述。

請搭配參閱第1、2圖所示，電池放電開關單元4、第一旁路開關單元4b、第二旁路開關單元4a係各自具有一第一電阻46和兩彼此相對向串聯的第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體44、45，該兩金屬氧化物半導體場效電晶體於串聯後的兩端即為所述電池放電開關單元4、第一旁路開關單元4b、第二旁路開關單元4a的入口端41和出口端42，該第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體44、45係各具一控制極(未標示元件符號)，該兩控制極電性連接於電池放電開關單元4、第一旁路開關單元4b、第二旁路開關單元4a的控制端43，該第一電阻46的一端電性連接於該第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體44、45之間，另端則亦電性連接於電池放電開關單元4、第一旁路開關單元4b、第二旁路開關單元4a的控制端43。此外，電池放電開關單元4、第一旁路開關單元4b、第二旁路開關單元4a還各自具有一電晶體47和一第二電阻48，該電晶體47的第一極電性連接於該第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體44、45的控制極(未標示元件符號)，該電晶體47的第二極則接地，而該第二電阻48係電性連接於該電晶體47的第三極與電池放電開關單元4、第一旁路開關單元4b、第二旁路開關單元4a的控制端43之間。

以下描述本創作具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置第一實施例的發射模式：由於該具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置係預設為接收模式， 因此，若欲進入發射模式，則須按壓控制開關5來切換。

假設一設置有本創作具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置的攜帶式電子產品9，欲將自身電池93的電力藉由無線方式傳輸給另一設有無線充電裝置的電子產品時，先按壓控制開關5使之導通，電池93的電於經過控制開關5後，係會再流經第三控制腳13(即：發射辨識控制腳)而讓邏輯控制單元1辨識目前係切換為發射模式，邏輯控制單元1則進一步產生包括一傳送模式訊號或一接收模式訊號的一控制訊號，於此實施例中，該控制訊號係為一電池傳送模式訊號。原本被電池放電開關單元4所擋住的電池93電力，當控制開關5導通後係會導通該電池放電開關單元4而讓電力通過，接著經過升降壓單元3的第一金屬氧化物半導體場效電晶體35而連接到邏輯控制單元1的電源腳1a，以供電給邏輯控制單元1。並利用第一旁路開關單元4b、第二旁路開關單元4a的擋止而使電池93的電力不致於回充。當邏輯控制單元1已辨識目前為發射模式時，係還能利用發射保持迴路1c(係做為持續保持在發射模式之用)而持續讓第四控制腳14的發射保持訊號一直提供給第三控制腳13，達到發射保持的效果，從而能夠保持在發射狀態。

本創作更包含一電流電壓偵測單元8，係電性連接於邏輯控制單元1的偵測腳1b及共振元件單元7之間，用以偵測共振元件單元7上的交流訊號。邏輯控制單元1則根據電流電壓偵測單元8偵測共振元件單元7上的交流訊號傳送控制訊號至電池放電開關單元4、第二旁路開關單元4a、第一旁路 開關單元4b、升降壓單元3及整流單元2，使得電池放電開關單元4、第一旁路開關單元4b、第二旁路開關單元4a、升降壓單元3及整流單元2可根據控制訊號產生相對應的作動，所謂相對應的作動係指電路根據控制訊號產生相對應的開啟或關閉。電流電壓偵測單元8會偵測共振元件單元7的相對側是否存在待充的電子產品，若未偵測到，則邏輯控制單元1即控制停止發射，所述偵測係藉由電流電壓偵測單元8來偵測該共振元件單元7的相對側是否確有一負載存在。而是否有負載的偵測則是藉由判斷共振元件單元7是否產生感應電流或感應磁場。

若無負載：即停止發射；若有負載：該邏輯控制單元將1藉由其第一、二控制腳11、12而輸出PWM(波寬調變)訊號去驅動該升降壓單元3中的第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體35、36。藉由該等PWM訊號以使第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體35、36能持續地以很高的頻率進行交錯的一開一關，當第二金屬氧化物半導體場效電晶體36為開而第一金屬氧化物半導體場效電晶體35為關時，由於第二金屬氧化物半導體場效電晶體36和電池93的一端均為接地而形成一迴路，從而使電池93的電力能經由電池放電開關單元4和升降壓單元3的電感37，以流經第二金屬氧化物半導體場效電晶體36，從而對電感37充電；當第一金屬氧化物半導體場效電晶體35為開而第二金屬氧化物半導體場效電晶體36為關時，來自電池93的電係在通過電感37後，係改走第一金屬氧化物半導體場效電晶體35，使已充電的電感37能經過整流單元2而 對外放電。

換言之，藉由第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體35、36係為一開一關、以及一關一開，以對電感37充電、以及讓電感37放電。當有電流通過整流單元2內的電感71時，電感71係會產生磁力線，相對側的電子產品在感應到該磁力線後則會轉換成電流。進一步而言，當具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置目前處於發射模式時，整流單元2轉換直流訊號為交流訊號，並將交流訊號傳送至共振元件單元7。共振元件單元7根據交流訊號產生感應磁場，此時，相對側的電子產品在感應到感應磁場後則會產生感應電流。

再者，整流單元2包括至少二個或至少四個電晶體所構成之電路，當整流單元2包括至少二個電晶體所構成的電路時，第一電晶體23及第二電晶體24係以半橋的方式電性連接，當整流單元2包括至少四個電晶體所構成的電路時，第一電晶體23、第二電晶體24、第三電晶體25及第四電晶體26係以全橋的方式電性連接。整流單元2於接收到傳送模式訊號時，係轉換直流訊號轉換為交流訊號。

當發射時，由電池93到整流單元2，其間所通過之升降壓單元3內的第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體35、36係為升壓(例如由3.6~4.2V的直流電，升壓為5V左右的交流電)；反之，由整流單元2到電池93則為降壓。所述第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體35、36的其中一者若係在控制升降壓時，其中另一者則係在控制同步整流。

當邏輯控制單元1切換為發射模式時，其第四控 制腳14將持續輸出一發射保持訊號，以保持電池放電開關單元4為ON；當邏輯控制單元1切換為接收模式時，其第五控制腳15將持續輸出一接收保持訊號，以保持第二旁路開關單元4a為ON。

當邏輯控制單元1切換為接收模式時，邏輯控制單元1還能藉由發射保持迴路1c而控制電池放電開關單元4為OFF，並藉由邏輯控制單元1之第五控制腳15所輸出的控制訊號而控制第二旁路開關單元4a為ON，從而使由升降壓單元3降壓後的電壓經由第二旁路開關單元4a以及用以吸收突波的第一超電容6而供電給攜帶式電子產品9的電池93，當然，其間係可經過保護電路92的保護而將電池93的充電範圍限制在預定範圍內(例如：4~6V的直流電)，當電池93被充飽時，保護電路92乃控制停止充電，且若相對側的電子產品在偵測不到有負載的情況下，也會自動停止放電(甚至於在放電時，若自身電池的電量已低於一設定值時，亦會停止放電)。

此外，本創作具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置可進一步連接外部電源94，以藉由外部電源94對另一具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置充電。換句話說，當耐充共振式雙向無線充放電裝置有連接外部電源94時，採用外部電源94供電發射模式，並脫離來自電池93的電源以節省電池的電力消耗，進一步達到延長電池93使用壽命的目的；反之，若偵測不到外部電源94時，則可啟動如上所述之電池發射模式，以按壓控制開關5切換為自動讓電池93的電力來提供具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充 放電裝置的發射電力。

電流電壓偵測單元8及電路裝置91的受電端921係電性連接外部電源94，電流電壓偵測單元8則用於偵測外部電源94的電壓值及邏輯控制單元1內部的電壓預設值。在發射模式下，若外部電源94的電壓值低於邏輯控制單元1內部的電壓預設值，表示外部電源94的電壓不足以作為充電的電源，因此，邏輯控制單元1傳送控制訊號至第一旁路開關單元4b，以開啟第一旁路開關單元4b。由於第一旁路開關單元4b的入口端41係電性連接升降壓單元3的第一調壓端31，因而使得外部電源94的電壓仍然必須經由升降壓單元3提升。再者，若外部電源94的電壓值高於邏輯控制單元1內部的電壓預設值，表示外部電源94的電壓充足，因此，邏輯控制單元1傳送控制訊號至第二旁路開關單元4a，以開啟第二旁路開關單元4a，使得外部電源94的電壓可直接傳送至整流單元2進行整流，據此，電力傳送的過程可避免經由升降壓單元3而造成電力的損耗。

在電流電壓偵測單元8偵測到有連接外部電源94之後，具旁路控制之無線充電裝置切換至外部電源供電發射模式，此時邏輯控制單元1的第四控制腳14會發出控制訊號，將電池放電開關單元4關閉以防止電池93放電，並根據上述電流電壓偵測單元8比較外部電源94電壓值及邏輯控制單元1內部電壓預設值的結果，開啟第二旁路開關單元4a或開啟第一旁路開關單元4b，並將電力傳送至整流單元2以將直流電轉換為交流電，以提供共振元件單元7感應交流電後對外提供發射電力，產生發射電力的原理如上述以電池93傳送電力的作動， 於此不再贅述。

以下描述本創作具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置第一實施例的發射模式及接收模式：請參閱第3圖，其係為本創作二具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置的示意圖，其分別為第一及第二具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置。為便於說明本創作的發射模式及接收模式，於第3A圖中係繪示第一具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置電路圖及第3B圖中係繪示第二具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置電路圖，亦即當第一具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置為發射模式時，第二具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置則為接收模式；反之，當第一具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置為接收模式時，第二具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置則為發射模式。當本創作第二攜帶式電子產品9的雙向無線充放電裝置之共振元件單元7根據整流單元2上的交流訊號產生感應磁場時(發射模式)，設置有本創作第一具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置可在共振元件單元7上產生感應電流(接收模式)，之後，感應電流則經由整流單元2，再經由電源腳1a而供電給邏輯控制單元1，接著，所接收到的電將經過升降壓單元3而被降壓。

當整流單元2接收到接收模式訊號時，係轉換共振元件單元7上的交流訊號轉換為直流訊號。整流單元2的第一電晶體23、第二電晶體24、第三電晶體25及第四電晶體26 於本創作中包括金屬氧化物半導體場效電晶體或氮化鎵場效電晶體(GAN FET)。本創作的交流訊號的頻率係介於10kHz至10MHz之間，於較低的頻率(kHz)中，整流單元2的電晶體適合使用金屬氧化物半導體場效電晶體；於較高的頻率(MHz)中，整流單元2的電晶體適合使用氮化鎵場效電晶體。

承上所述，當本創作具有旁路控制之雙向無線充放電裝置啟動接收模式時，邏輯控制單元1根據接收的電力大小由第五控制腳15或第六控制腳16發出控制訊號，以開啟第二旁路開關單元4a或第一旁路開關單元4b，並將接收的電力經過整流單元2以將交流電轉換為直流電，透過升降壓單元3將直流電降壓或是直接將接收的電力傳送至電路裝置91的受電端921對電池93進行充電，使得攜帶式電子產品9藉以達到無線充電的目的。

請參閱第4圖所示，本創作第二實施例的具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置係與第一實施例相同，不同處在於該第二實施例係沒有第一實施例中的控制開關5，並改以攜帶式電子產品9所輸出之控制訊號的控制來取代第一實施例的控制開關5。

如圖，該攜帶式電子產品9之電路裝置91係具有一訊號輸出端911，以經過人手的操控(例如：按壓攜帶式電子產品9的實體按鍵、或藉由攜帶式電子產品9的觸控螢幕而觸控一虛擬按鍵)而經由該電路裝置91的訊號輸出端911輸出一控制訊號。

本創作具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充 放電裝置的第二實施例中，所述電池放電開關單元4的第二節點431係電性連接於該訊號輸出端911，以利用該訊號輸出端911所輸出的控制訊號來讓邏輯控制單元1(經由第三控制腳13)切換為發射模式。

綜上所述，本創作之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置的特點在於：藉由超電容特殊的設置位置以及超電容的阻抗係低於電池，因此，被充電時係會先對超電容充電，從而達到讓超電容來抵擋每次充電時的突波問題，相對乃能避免每次對電池充電所造成的累積式損壞；藉由控制電池放電開關單元4、第一旁路開關單元4b以及第二旁路開關單元4a的開啟或關閉以避免漏電，相對乃具有省電功效；藉由升降壓單元2係為一種具有同步整流的升降壓單元，較佳者係為金屬氧化物半導體場效電晶體式同步整流(MOSFET同步整流)，而據以提升升降壓的效率；藉由電池放電開關單元4、第一旁路開關單元4b以及第二旁路開關單元4a亦使用第一、二金屬氧化物半導體場效電晶體44、45來做為逆流防止或做為開關的重要元件，使導通時所損耗的電較低，所以放電效率會較高，從而提升無線充放電效率；藉由本創作具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置之整流單元2可將直流訊號轉換為交流訊號，或者轉換交流訊號為直流訊號，使得共振元件單元7可產生感應磁場，或者根據感應磁場產生感應電流，因而達到雙向無線充放電的功效，進一步使設置有本創作之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置的攜帶式電子產品9係無線充電、亦能無線放電。

此外，藉由本創作具有旁路控制之雙向無線充放電裝置，可在連接外部電源94時，採用外部電源94供電發射模式，並脫離來自電池93的電源以節省電池93的電力消耗，進一步達到延長電池93使用壽命的目的。進一步而言，當偵測無外部電源94時，則啟動電池93發射模式，自動以電池93的電力來提供共振元件單元7之發射電力。當偵測到連接外部電源94時，具有旁路控制之雙向無線充放電裝置可根據比較外部電源94的電壓以及邏輯控制單元1預設電壓值的結果，選擇以旁路電路傳送外部電源94的電力。據此，本創作具有旁路控制之雙向無線充放電裝置可達到雙向無線充放電、延長電池的使用壽命及增加電力的使用效率的效果。

以上所述者，僅為本創作之較佳可行實施例而已，非因此即侷限本創作之專利範圍，舉凡運用本創作說明書及圖式內容所為之等效結構變化，均理同包含於本創作之權利範圍內，合予陳明。

1‧‧‧邏輯控制單元

11~20‧‧‧第一~十控制腳

1a‧‧‧電源腳

1b‧‧‧偵測腳

1c‧‧‧發射保持迴路

2‧‧‧整流單元

21‧‧‧輸入端

22‧‧‧輸出端

3‧‧‧升降壓單元

31、32‧‧‧第一、二調壓端

33、34‧‧‧控制端

4‧‧‧電池放電開關單元

4a‧‧‧第二旁路開關單元

4b‧‧‧第一旁路開關單元

41‧‧‧入口端

42‧‧‧出口端

43‧‧‧控制端

431‧‧‧第二節點

5‧‧‧控制開關

6‧‧‧第一超電容

61‧‧‧第一節點

7‧‧‧共振元件單元

8‧‧‧電流電壓偵測單元

9‧‧‧攜帶式電子產品

91‧‧‧電路裝置

92‧‧‧保護電路

921‧‧‧受電端

93‧‧‧電池

931‧‧‧放電端

94‧‧‧外部電源

Claims (16)

1. 一種具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，為應用於一具有電路裝置的攜帶式電子產品，該電路裝置電性連接有一受電端和一電池，該具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置包含：一邏輯控制單元，具有一電源腳、一偵測腳及複數個控制腳；一整流單元，具有一輸入端、二輸出端及複數個控制端，其中該複數個控制端係分別電性連接於該邏輯控制單元的複數個控制腳；一共振元件單元，係電性連接該整流單元之二輸出端；一升降壓單元，具有一第一調壓端、一第二調壓端和兩控制端，該第二調壓端電性連接於該整流單元的輸入端，該兩控制端分別電性連接於該邏輯控制單元的第一、二控制腳，該邏輯控制單元的電源腳電性連接於彼此相接的該第二調壓端和該輸入端；一電池放電開關單元，具有一入口端、一出口端和一控制端，該入口端和該出口端分別電性連接於該電池的放電端和該升降壓單元的第一調壓端，該控制端電性連接於該邏輯控制單元的第三控制腳；一控制開關，其一端電性連接於該電池的放電端，其另端電性連接於該電池放電開關單元的控制端和該邏輯控制單元的第三控制腳；一第一旁路開關單元，具有一入口端、一出口端和一控制端，該出口端和該入口端分別電性連接於該電路裝置的受電端和該升降壓單元的第一調壓端，該控制端電性連 接於該邏輯控制單元的第六控制腳；一第二旁路開關單元，具有一入口端、一出口端和一控制端，該出口端和該入口端分別電性連接於該電路裝置的受電端和該升降壓單元的第二調壓端，該控制端電性連接於該邏輯控制單元的第五控制腳；以及一第一超電容，其一電極電性連接於該電路裝置的受電端與該第二旁路開關單元出口端及該第一旁路開關單元出口端的連接處，並在該連接處形成一第一節點，其另一電極則接地；其中該電路裝置之受電端電性連接一外部電源。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，係進一步包含一第二超電容，該第二超電容係並聯於該電池。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，該電路裝置係具有一保護電路，該保護電路電性連接於該電池與該受電端之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，其中該升降壓單元係為一種具有同步整流的升降壓單元，且係為金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)式同步整流。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，其中該具有同步整流的升降壓單元係包括一電感和兩彼此同向串聯的金屬氧化物半導體場效電晶體，該兩金屬氧化物半導體場效電晶體係各具一控制極，該兩控制極分別電性連接於該升降壓單元的兩控制 端，該兩金屬氧化物半導體場效電晶體於串聯後的一端電性連接於該第二調壓端，另端則接地；該電感的一端電性連接於該第一調壓端，另端則電性連接於該兩金屬氧化物半導體場效電晶體之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，其中該電池放電開關單元、該第一旁路開關單元及該第二旁路開關單元係具有一第一電阻和兩彼此相對向串聯的金屬氧化物半導體場效電晶體，該兩金屬氧化物半導體場效電晶體於串聯後的兩端即為所述逆流防止器的入口端和出口端，該兩金屬氧化物半導體場效電晶體係各具一控制極，該兩控制極電性連接於該逆流防止器的控制端，該第一電阻的一端電性連接於該兩金屬氧化物半導體場效電晶體之間，另端亦電性連接於該逆流防止器的控制端。
7. 如申請專利範圍第6項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，其中該電池放電開關單元、該第一旁路開關單元及該第二旁路開關單元還具有一電晶體和一第二電阻，該電晶體的第一極電性連接於該兩金屬氧化物半導體場效電晶體的控制極，該電晶體的第二極接地，該第二電阻電性連接於該電晶體的第三極與該逆流防止器的控制端之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，其中該邏輯控制單元的第四控制腳係進一步以迴路方式電性連接於第三控制腳。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，其中該控制開關係為一自動復位開 關。
10. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，更包含一電流電壓偵測單元，係電性連接該邏輯控制單元之該偵測腳、該共振元件單元及該電路裝置之該受電端。
11. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，其中該整流單元包括至少二個或至少四個電晶體。
12. 如申請專利範圍第11項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，其中該整流單元之該至少二電晶體係以半橋電性連接，該整流單元之該至少四電晶體係以全橋電性連接。
13. 如申請專利範圍第12項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，其中該電晶體包括金屬氧化物半導體場效電晶體或氮化鎵場效電晶體(GAN FET)。
14. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，其中該共振元件單元包括相互電性連接的一電感及一電容。
15. 如申請專利範圍第14項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，其中該共振元件單元之該電感及該電容係以串聯或並聯連接。
16. 如申請專利範圍第1項所述之具有旁路控制之耐充共振式雙向無線充放電裝置，其中該交流訊號的頻率係介於10kHz至10MHz之間。