高功率感应式电源供应器中数据传输的方法

专利名称：高功率感应式电源供应器中数据传输的方法
技术领域：
本发明提供一种高功率感应式电源供应器中数据传输的方法，尤指可同时传送电源、数据信号并降低电源效率损耗的电源供应器，利用供电模块的供电线圈、受电模块的受电线圈，可感应传输电源及传输数据信号，且可降低传送时的效率损耗、提升无线传输充电、传输数据的效能。
背景技术：
生活环境进入数位时代，各种数位式产品更充斥在生活周遭，例如数位相机、行动电话、音乐播放器(MP3、MP4)等各种可携式电子装置，且各种可携式电子装置、产品均朝向轻、薄、短、小的设计理念，但如要达到可随时携帯使用目的首先必须要解决的即是用电的问题，一般最普遍的方式就是在可携式电子装置内装设充电电池，在电カ耗尽时，能重新充电，但现今每个人都具有多个可携式电子装置，每个可携式电子装置都各自有特定相容的充电器，每当购买新的可携式电子装置，就需要额外购买ー个相对应的充电器，便会增加经济上的负担，且又需占用大量空间来进行收纳，更因多个电子装置的充电器都一同收纳，当需要特定充电器时，又会产生耗费时间寻找比对的缺点。但充电器在使用时，必须以连接介面(插头)插接到电源插座，再将另一端的连接器插接到可携式电子装置，使其可携式电子装置进行充电，待充电完成后，才将充电器上的电子装置移除，然因充电器需要在有电源插座的地方才可进行电插接、充电，导致充电地点受到限制，如果处于室外即无法进行充电。又一般电子装置除了充电之外，也必须进行相关功能的设定或数据的编辑、传送等，除了通过电子装置直接进行设定、输入之外，有些电子装置(如音乐播放器(MP3、MP4等)、数位相机、电子表、携帯型游戏机、无线游戏手把、控制器等)并无法直接进行设定，必须通过另外的电子产品(电脑、个人数位助理等)才能进行功能设定、数据的传输，而一般电子装置在进行充电的同时，并无法同步进行数据的传输，必须分开进行；且目前市面上所推出的感应式电源供应器(或称无线式充电器)利用ニ个线圈，其中一个作为发射电力的供电端，另ー个当作接收电カ的受电端进行运作，由于无线电カ的能量具有危险性，会对金属物体加热，原理如同电磁炉，也影响被充电物体容易因受热造成损坏或故障的现象。而如公开编号第201018042号的「无线充电系统」发明公开案，于2009年7月9日提出申请，申请案号第98123168号，并公开于2010年5月I日的发明公开公报，揭露ー种无线式充电器的数据传输方法，为采用异步串联格式(Asynchronous serial format),电脑通讯用UART的传输格式，但此种通讯传输格式，并非专为感应式电カ系统所设计使用，则在实际运用于无线充电吋，即存在有下列的缺失(I)调制信号利用受电端加以电阻式负载，将信号反射到发射端的供电线圈上，则在产生信号的期间，受电端会失去感应受电能力，且当提高电カ功率电カ传送时，会产生电カ供应品质变差，直接造成充电作业的不稳定的现象。(2)若传输数据信号时，数据信号的解析利用侦测发射端的供电线圈上电流变化而判定，若在受电端电カ输出且负载有变化时，即造成发射端供电线圈的电流变化，易导致数据码的解析受到输出负载影响，产生不正确的数据信号。(3)受电端的电カ转换电路与数据传送电路为同一回路，当系统功率加大后数据码传送会变得不稳定。(4)在待机时为了侦测受电端是否存在，需发射一段比完整传输数据码更长的侦测信号，然传输侦测信号的长度愈长愈耗电，并在侦测信号期间也会对放置的金属加热。因此，如何解决习用电子装置在充电、设定及数据传输等作业时造成电源损耗严重的问题与缺失，且充电与数据传输同步进行时，容易相互影响，以致数据信号不清晰、不易辨识的困扰，即为从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向所在
发明内容

发明人有鉴于上述的问题与缺点，乃搜集相关资料，经由多方评估及考量，并以从事于此行业累积的多年经验，经由不断试作及修改，始研发出此种可供电子装置同步进行充电、数据信号传输，可降低电源效率损耗、稳定数据信号传输清晰、易辨识且容错能力强的高功率感应式电源供应器中数据传输的方法的发明专利诞生。本发明的主要目的在于该电源供应器的供电模块、受电模块，为通过供电线圈、受电线圈感应传送电源及传输数据信号，并在受电模块的受电微处理器分别电连接调幅载波调制电路、断路保护电路及稳压电路等，进行控制信号且通过时序安排，以稳定传输数据信号，并由供电模块的供电微处理器内建数据码解析软件,供感应式电源的电源传送时,数据码也能稳定传输，则可将电源传送的效率损耗降到最低，且在感应式电源供应器的受电端负载电流快速变化时，也不会影响数据码的解析，并将受电模块的电源转换电路、数据传输电路分离，以提升系统的最大传送功率。本发明的次要目的在于该供电模块的供电微处理器，利用短时间进行信号侦测，即可识别受电模块的数据码是否正确，为通过供电模块的供电微处理器、受电模块的受电微处理器，分别启动时序安排模式，利用単位元数据解析的方式予以启动电源，在待机时只有极短的时间传送侦测信号，可供待机消耗降至最低，且搭配变频式启动模式与供电微处理器电连接线圈电压检测电路，则在线圈电压侦测电路的类比数位转换(ADC)启动时序安排下，可供系统更稳定进行运作。本发明的再一目的在于该高功率感应式电源供应器，设有非対称式数据编解码的传输格式，供数据信号中处于调制状态的时间为最短，即受电模块失去受电能力的时间最短，且每加一个调制状态的间隔时间拉长，可供受电模块的缓冲用电容得以充电后供受电输出端输出，则可增加输出率，并稳定数据码传输、降低电源传送的损耗等功能。为了达到上述目的，本发明提供一种高功率感应式电源供应器中数据传输的方法，其步骤是(a)待机时间计时结束，开始发送侦测信号；(b)将主工作频率传送至暂存区；(c)供电模块的供电微处理器通过线圈电压检测电路开启类比数位转换ADC模式；(d)开始输出系统所设定最高工作频率，将最高工作频率输出至供电微处理器所连接的供电驱动单元；(e)降低工作频率；(f)目前工作频率是否等于暂存区内的主工作频率，若不等于、即进行步骤(e)，若等于、即进行步骤(g);(g)结束变频输出，开始侦测信号；(h)检查信号，解析电路信号是否有数据信号，若有、即进行步骤(i)，若无、即进行步骤(j);(i)数据码检查程式检查数据码是否能辨识，若能辨识、即进行正常供电模式、且供电至受电模块，若无法辨识、即进行步骤(j);(j)无侦测数据，线圈电压检测电路信号由类比数位转换ADC启动，将电线圈上的电压信号转换成数据资料； (k)侦测信号结束，关闭连接供电单元的输出；(I)利用线圈电压检测电路经由类比数位转换ADC数据，通过供电微处理器内建程式，用以设定工作频率用以调整侦测信号的输出功率；(m)供电模块进入待机模式，并开始计时直到下次启动。实施时，对应该步骤(h)的回馈信号，受电端产生传输数据信号，其步骤即为(h00)准备开始传输数据；(hOl)定义数据长度的开始信号数据长度，即包括逻辑〔I〕的调制长度、逻辑〔I〕的非调制长度、逻辑〔O〕的调制长度、逻辑〔O〕的非调制长度；(h02)进入调制状态，开始计时该开始信号的数据；(h03)计时结束，调制转态；(h04)将要传输的数据转出，由最高位元判断要送的逻辑是〔O〕或〔1〕，若为〔O〕、即进行步骤(h05)，若为〔I〕、即进行步骤(h06)；(h05)若送出的逻辑信号是〔O〕判断受电微处理器目前的调制状态，若调制中、即进行步骤(h051)，若无调制、即进行步骤(h052)，(h051)计时逻辑〔O〕的调制长度，且开关电路呈断路，并进行步骤(h07)；(h052)计时逻辑〔O〕的非调制长度，且开关电路导通，并进行步骤(h07)；(h06)判断逻辑〔I〕目前的调制状态，若调制中、即进行步骤(h061)，若无调制、SP进行步骤(h062)，(h061)计时逻辑〔I〕的调制长度，且开关电路呈断路，并进行步骤(h07)；(h062)计时逻辑〔I〕的非调制长度，且开关电路导通，并进行步骤(h07) ； (h07)检查要传输的数据是否已传输完成，若否、即进行步骤(h08)，若是、即进行步骤(h09)；(h08)未传输完成数据信号，准备传输下一位元数据信号，并进行步骤(h04)；(h09)传输完成，进入结束延迟计时；(hlO)导通断路保护电路；(hiI)结束传输数据。实施时，该步骤(i)的数据码检查程式，是检查数据码是否能辨识，其步骤即为( 00)数据码检查程式启动；(i01)检查先前是否有开始信号，若无、即进行步骤
(i02)，若有、即进行步骤( 05)；( 02)检查目前数据信号是否为开始长度，若是、即进行步骤(i03)，若否、即进行步骤( 04)；
( 03)数据信号是开始长度，标记有开始信号后进行步骤(i05)；( 04)数据信号无法辨识，准备关闭输出；( 05)准备接收下ー个位元数据信号，并等待转态触发；(i06)转态触发，停止计时器，判断目前的信号状态为调制中或非调制中，若为调制中、即进行步骤(i07)，若为非调制中、即进行步骤( 08)；( 07)调制中的信号，检查先前转态信号之间计时长度是否符合逻辑〔I〕或〔O〕的调制中长度范围，若符合、即进行步骤(i09)，若不符合、即进行步骤(i04)；( 08)非调制中的信号，检查先前转态讯号之间计时长度是否符合逻辑〔I〕或〔O〕的非调制中长度范围，若符合、即进行步骤(i09)，若不符合、即进行步骤(i04) ；(i09)数据信号在长度范围内，填入对应的逻辑代码至接收记忆体中；( 10)检查是否已接收完成指定的位元数，若已接收完成、即进行步骤(ill)，若 未接收完成、即进行步骤(i05) ；(ill)收到数据码，执行确认格式是否正确，若格式正确、即进行步骤α 12)，若格式错误、即进行步骤(i04)；(il2)正确格式，进入供电模式，执行正常供电作业。4、如权利要求I所述的高功率感应式电源供应器中数据传输的方法，其特征在干，该步骤(C)的供电模块，包括供电微处理器、供电微处理器电连接的供电驱动単元、供电微处理器电连接的信号解析电路、供电微处理器电连接的线圈电压检测电路、供电微处理器电连接的显示单元、供电微处理器电连接的供电单元及电源接地端，并由供电驱动単元电连设有谐振电路，且通过谐振电路、线圈电压检测电路及信号解析电路，分别电连接能对外发送电源信号的供电线圏。实施时，该步骤(h)的受电模块，包括受电微处理器、受电微处理器电连接的电压侦测电路、受电微处理器电连接的断路保护电路、受电微处理器电连接的稳压电路、受电微处理器电连接的调幅载波调制电路、受电微处理器电连接的直流降压器，且通过断路保护电路、直流降压器、电压侦测电路分别电连接整流滤波电路，整流滤波电路与调幅载波调制电路分别电连接谐振电路、受电线圈。本发明提供ー种高功率感应式电源供应器，其包括供电模块、受电模块；该供电模块设有供电微处理器，且由供电微处理器分别电连接驱动供电模块运作的供电驱动单元、侦测及解析线圈数据信号的信号解析电路、侦测供电线圈的电压的线圈电压检测电路、显示供电模块运作状态的显示単元、供应所需电源的供电单元及电源接地端，并通过供电驱动单元电连接谐振电路，则利用谐振电路、线圈电压检测电路及信号解析电路，分别电连接能对外发送电源、传输数据信号的供电线圈；该受电模块设有配合供电模块的供电线圈进行感应信号传输的受电线圏，而受电模块设有受电微处理器，且受电微处理器分别电连接侦测供电源的电压的电压侦测电路、作业中开关控制的断路保护电路、稳定供电源的电压的稳压电路、进行数据信号编码的调幅载波调制电路、稳定供电源电压的直流降压器，以通过断路保护电路、直流降压器、电压侦测电路分别电连接对电カ信号滤波、整流的整流滤波电路，而整流滤波电路再与调幅载波调制电路分别电连接谐振电路、受电线圈。实施吋，该供电模块的供电驱动单元包括MOSFET驱动器，且通过高端MOSFET、低端MOSFET分别电连接谐振电路、供电线圈；供电模块的供电单元分别连接有供电源、ニ串联式的侦测用分压电阻；供电模块的显示单元，是液晶显示幕、发光二极管(LED)显示幕或冷光片显示幕。
实施时，该受电模块的电压侦测电路，包括串联电连接的侦测端点、ニ侦测用分压电阻；受电模块的整流滤波电路包括整流器、电容；受电模块的调幅载波调制电路，包括呈串联的电感、ニ极管、MOSFET元件。实施时，该受电模块的断路保护电路，包括电阻及P型MOSFET元件、N型MOSFET元件；受电模块的稳压电路，包括电容、直流降压器，直流降压器电连接受电输出端。


图I为本发明供电模块的简易电路图；图2为本发明受电模块的简易电路图；图3为本发明的供电模块运作流程图(一)；
图4为本发明的供电模块运作流程图(ニ)；图5为本发明受电模块传输数据信号的流程图(一)；图6为本发明受电模块传输数据信号的流程图(ニ)；。图7为本发明供电微处理器的数据码解析流程图(一)；图8为本发明供电微处理器的数据码解析流程图(ニ)；图9为本发明受电模块电カ输出控制流程图；图10为本发明变频启动运作实例图(一)；图11为本发明变频启动运作实例图(ニ)；图12为本发明变频启动运作实例图(三)；图13为本发明数据传输实施例图(一)；图14为本发明数据传输格式图(一)；图15为本发明数据传输格式图(ニ)；图16为本发明数据传输格式图(三)；图17为本发明数据传输格式图(四)；图18为本发明数据传输格式图(五)；图19为本发明数据传输实施例图(ニ)；图20为本发明数据传输实施例图(三)；图21为本发明受电模块电カ输出实例图(一)；图22为本发明受电模块电カ输出实例图(ニ)；图23为本发明受电模块电カ输出实例图(三)；图24为本发明受电模块电カ输出实例图(四)。附图标记说明1_供电模块；11_供电微处理器；141-电阻；12_供电驱动单元；142-电容；121-M0SFET驱动器；15-显示单元；122-高端MOSFET元件；16-供电单元；123-低端MOSFET元件;161_供电源;13_信号解析电路；162_侦测用分压电阻;13ト电阻；163-侦测用分压电阻；132_电容；164_直流降压器；133-整流ニ极管；17_谐振电路；14-线圈电压检测电路；171-供电线圈；2_受电模块；21-受电微处理器；25-断路保护电路；22-电压侦测电路；251-电阻；221-电阻；252_P型MOSFET元件；222_侦测端点;253_N型MOSFET元件；23_整流滤波电路；26-稳压电路；231-整流器；261-缓冲用电容；232_电容；262_直流降压器；24_调幅载波调制电路；263_受电输出端；241_电感；27_直流降压器；242-整流ニ极管；28-谐振电路；243-M0SFET元件；281-受电线圏。
具体实施例方式为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及其构造，兹绘图就本发明的较佳实施例详加说明其特征、功能与实施方法如下，以利完全了解。请參阅图I、图2、图3、图4所示，为本发明供电模块的简易电路图、受电模块的简易电路图、步骤流程图(一)、步骤流程图(ニ)，由图中所示可以清楚看出，本发明的无线感应装置包括供电模块I、受电模块2，其中该供电模块I具有供电微处理器11，在供电微处理器11中设有操作程式、控制程式、数据码解析软件等相关软件程式，且供电微处理器11分别电连接供电驱动単元12、信号解析电路13、线圈电压检测电路14、显示单元15、供电单元16，而供电驱动单元12设有 MOSFET驱动器121，且MOSFET驱动器121分别连接于供电微处理器11、高端MOSFET元件122、低端MOSFET元件123，以通过高端MOSFET元件122、低端MOSFET元件123分别连接至谐振电路17，再通过高端MOSFET元件122电连接电源单元16 ;至于信号解析电路13利用多个呈串、并联的电阻131、电容132再串联整流ニ极管133，以通过整流ニ极管133电连接至谐振电路17 ;而供电单元16分别连接有供电源161、呈串联的ニ侦测用分压电阻162、163、直流降压器164，且供电单元16电连接于供电驱动单元12 ;并在谐振电路17连接有可传送电能、传输数据信号的供电线圈171。该受电模块2设有受电微处理器21，受电微处理器21设有操作程式、控制程式等相关软件程式，在受电微处理器21分别连接于电压侦测电路22、整流滤波电路23、调幅载波调制电路24、断路保护电路25、稳压电路26、直流降压器27 ;且电压侦测电路22具有串联式的多个电阻221电连接于受电微处理器21，并利用串联式电阻221再分别串联侦测端点222、整流滤波电路23、断路保护电路25、直流降压器27 ;且整流滤波电路23为具有整流器231及电容232，分别并联电压侦测电路22、断路保护电路25及直流降压器27，再通过整流器231并联谐振电路28及受电线圈281 ;且谐振电路28、受电线圈281则串连调幅载波调制电路24，而调幅载波调制电路24具有串联的电感241、整流ニ极管242及MOSFET元件243 ;而断路保护电路25串联电阻251、P型MOSFET元件252及N型MOSFET元件253，则利用N型MOSFET元件253电连接于受电微处理器21，另利用P型MOSFET元件252，电连接于稳压电路26的缓冲用电容261、直流降压器262，则利用直流降压器262电连接受电输出端263 ;而电压侦测电路22、断路保护电路25、稳压电路26及直流降压器27，分别电连接于受电微处理器21，并利用电压侦测电路22、断路保护电路25及直流降压器27，分别电连接于整流滤波电路23，再以整流滤波电路23、调幅载波调制电路24电连接于谐振电路28，即由谐振电路28电连接受电线圈281。而受电模块2的受电微处理器21，电连接调幅载波调制电路24、断路保护电25，进行操作控制数据信号，并利用受电微处理器21电连接稳压路26，控制数据信号通过时序安排，进行稳定的数据信号传输，再经由供电模块I的供电微处理器11内建的数据码解析软件，供感应式电源供应器在电源传送中，数据信号的数据码亦能稳定传输，以将电源传送时的损耗降至最低，并在感应式电源供应器的受电模块2因放置不同预设电子产品(如行动电话、个人数位助理〔PDA〕、笔记型电脑、数位相机、音乐播放器〔MP3、MP4等〕或掌上型游戏机等)，造成受电模块2的负载电流快速变化吋，也不会影响供电微处理器11的数据码解祈，且受电模块2的电源转换电路与数据传输所使用的电路，独立井分离，即可提升电源供应器的系统最大传送功率。则利用上述的供电模块I、受电模块2对预设电子装置进行供电与数据信号传输的方法，其步骤(100)当供电模块I的待机时间计时结束，需每隔一段时间开始发送出一段侦测信号，用以侦测受电模块2是否有在感应范围内，进行传输数据信号、数据码。(101)由供电微处理器11在侦测信号结束后，将利用线圈电压检测电路14，进行主工作频率设定，并传输至暂存区予以暂存。(102)则供电模块I的供电微处理器11，通过连接的线圈电压检测电路14，开启供电微处理器11内部类比数位转换〔ADC〕的检测电容进行充电。(103)再由供电微处理器 11开始传送工作频率到供电驱动単元12，通过内建的控制程式进行变频启动，即开始输出系统所设定最高工作频率，而将最高工作频率输出至供电微处理器11所连接的供电驱动単元12，开始送出侦测信号。(104)通过供电微处理器11内建的控制程式传送工作频率到控制供电驱动単元12，控制程式逐渐降低工作频率输出至原设定的工作频率。(105)利用供电微处理器11内建的控制程式分析目前工作频率是否等于暂存区内的主工作频率的设定值，若不等于、即进行步骤(104)，若等于、即进行步骤(106)。(106)频率输出到原设定的主工作频率时，供电微处理器11结束变频输出改为输出主工作频率，并开始检查信号解析电路13上的数据信号。(107)检查信号，在供电线圈171上经由信号解析电路13，解析信号判读是否有来自受电模块2的回馈数据信号，若有、即进行步骤(108)，若无、即进行步骤(109)。(108)通过供电微处理器11内建的数据码解析软件、利用数据码检查程式，检查数据信号的数据码是否可辨识，若可辨识则将由供电微处理器11对电驱动单元12持续输出工作频率，即对供电线圈171进行持续供电模式，且将电源供电至受电模块2的受电线圈281，若无法辨识、即进行步骤(109)。(109)供电信号解析电路13解析无侦测数据，再由线圈电压检测电路14信号经由供电微处理器11内部的类比数位转换〔ADC〕启动转换，将供电线圈171上的电压信号转换数值数据。(110)侦测信号结束，关闭供电微处理器11工作频率输出，即停止供电驱动単元12传送电力。(111)利用线圈电压检测电路14经由供电微处理器11内部的类比数位转换〔ADC)数据，通过供电微处理器11内建程式，用以设定工作频率用以调整侦测信号的输出功率。(112)供电模块I再次进入待机模式,并开始计时直到下次启动。而上述的供电模块I在待机时间中，每隔一段时间即送出侦测信号，且较佳的侦测信号长度可为2. 5ms (即千分之ニ点五秒)；且供电微处理器11通过线圈电压检测电路14进行变频启动模式(如图10所示)，在供电模块I的供电驱动単元12启动后，由系统的最高频率开始送出，并由供电微处理器11逐渐控制频率下降，当频率下降至原来通过线圈电压检测电路14侦测电压所设定的主工作频率，即控制供电微处理器11停止变频，此作法在于避免供电驱动単元12驱动供电线圈171启动时，产生瞬间过振荡、再趋于平缓的不稳定现象(如图11、图12所示)，防止因瞬间过大电流造成零件的损坏，也不致造成电磁干扰(EMI, Electromanetic interference)的问题。且供电模块I的供电微处理器11，电连接线圈电压检测电路14进行类比数位转换(ADC)的开启，供电微处理器11的内部，有ー个(ADC)检测电容需要充电，而(ADC)检测电容需要充电一段时间，才可以确保线圈电压检测电路14所侦测的电压数值较为正确，也由于设计中的进行侦测信号的时间相当短暂，所以在供电模块I启动时，供电微处理器11的内部必须先开启类比数位转换(ADC)通道，以供(ADC)检测电容先行充电，但不转换数值，待供电模块I检测受电模块2信号的流程最后，再通过线图电压检测电路14连结供电微处理器11的内部类比数位转换(ADC)启动，进行数据信号的数值转换。另，前述受电模块2在步骤(107)中，进行检查信号回馈时，在受电线圈281上经由调幅载波调制电路24，将受电模块2的回馈数据信号传输，其传输的步骤(图5、图6所 示)(10700)受电模块2的受电微处理器21，调幅载波调制电路24准备开始传输数据。(10701)再利用受电微处理器21定义数据信号长度，其中数据信号的长度分别为逻辑〔I〕的调制长度、逻辑〔I〕的非调制长度、逻辑〔O〕的调制长度、逻辑〔O〕的非调制长度。(10702)受电微处理器21感应到供电模块I的电カ后，准备进入调制状态，进入后开始计时开始信号的数据。(10703)受电微处理器21启动计时器，计算已定义的数据信号长度，计算完后转态调制信号。(10704)受电微处理器21将要传输的数据信号转出，并由最高位元判断要送出的逻辑信号为〔O〕或〔1〕，若为〔O〕、即进行步骤(10705)，若为〔I〕、即进行步骤(10706)。(10705)若送出的逻辑信号〔0〕，则判断受电微处理器21目前的调制状态，若为调制中、即进行步骤(107051)，若为无调制、即进行步骤(107052)。(107051)计时逻辑〔O〕的调制长度，且受电微处理器21控制断路保护电路25断电，并进行步骤(10707)。(107052)计时逻辑〔O〕的非调制长度，而受电微处理器21控制开关断路保护电路25导通，并进行步骤(10707)。(10706)若送出的逻辑信号是〔I〕，则判断受电微处理器21目前的调制状态，若为调制中、即进行步骤(107061)，若为无调制、即进行步骤(107062)。(107061)计时逻辑〔I〕的调制长度，且受电微处理器21控制开关断路保护电路25断电，并进行步骤(10707)。(107062)计时逻辑〔I〕的非调制长度，而受电微处理器21控制开关断路保护电路25导通，并进行步骤(10707)。(10707)检查受电微处理器21将要传送的数据信号，是否已传输完成，若是、即进行步骤(10708)，若否、即进行步骤(10709)。
(10708)受电微处理器21未完成传输数据信号，则准备传输下一个位兀数据信号，则进行步骤(10704)。(10709)受电微处理器21完成传输数据信号，即进入结束延迟计时，通过受电线圈281将数据信号传输至供电模块I的供电线圈171。(10710)受电模块2的受电微处理器21控制断电保护电路25导通。(10711)受电模块2的受电微处理器21，结束传输数据信号。而供电模块I在接收受电模块2所传输的数据信号，即通过步骤(108)进行数据信号解析，其步骤(图7、图8所示)(10800)供电微处理器11内建的数据解析软件，利用数据码检查程式，开始检查
数据信号。(10801)供电微处理器11检查数据信号先前有无开始信号，若无开始信号、即进行步骤(10802)，若有开始信号、即进行步骤(10805)。(10802)供电微处理器11检查目前数据信号是否为开始长度，若是、即进行步骤(10803)，若否、即进行步骤(10804)。(10803)供电微处理器11检查数据信号是开始长度，并进行步骤(10805)。(10804)供电微处理器11检查数据信号，为无法辨识的信号，则准备关闭输出。(10805)供电微处理器11准备接收下ー个位元数据信号，并等待数据信号调制的转态触发。(10806)供电微处理器11的通过信号解析电路13侦测到的转态触发，则停止计时器并判断目前数据信号的状态，若为调制中、即进行步骤(10807)，若为非调制中、即进行步骤(10808)。(10807)供电微处理器11调制中的数据信号，检查先前转态信号之间计时长度是否符合为〔I〕或〔O〕的调制中长度范围，若符合、即进行步骤(10809)，若不符合、即进行步骤(10804)。(10808)供电微处理器11调制中的数据信号，检查先前转态信号之间计时长度是否符合为〔I〕或〔O〕的非调制中长度范围，若符合、即进行步骤(10809)，若不符合、即进行步骤(10804)。(10809)供电微处理器11侦测的数据信号，在长度范围内即填入对应的逻辑代码到接收记忆体中。(10810)供电微处理器11检查是否已接收完成指定的位元数，若已接收完成、即进行步骤(10811)，若未接收完成、即进行步骤(10805)。(10811)供电微处理器11将接收的数据信号，确认数据码格式是否正确，若格式正确、即进行步骤(10812)，若格式不正确、即进行步骤(10804)。(10812)供电微处理器11确认数据码正确格式，并进入供电模式，通过供电驱动单元12驱动供电单元16进行供电作业，利用供电线圈171供电感应至受电模块2的受电线圈281。又，供电模块I的供电微处理器11，在发送极短的信号侦测，即可识别受电模块2传输的数据信号的数据码是否正确(如图13所示)，则通过供电微处理器11、受电微处理 器21分别启动时序的安排，利用単位元数据解析的方式，即每辨识ー个位元正确后才会继续送电；反之有非正确的信号就立即切断供电，利用単位元数据解析的方式触发供电驱动单元12的高端M0SFET121、低端M0SFET122，驱动谐振电路17、供电线圈171振荡能量，来向外发射、启动电源，而供电模块I在待机的时间，只有极短的时间传送侦测信号，可让待机时的电源消耗降至最低，且搭配线圈信号检测电路14，进行变频式启动及类比数位转换(ADC)启动时序安排，即可供感应式电源供应器的系统稳定运作。感应式电源供应器通过非对称式数据信号的数据码的编/解码的格式传输设计，让供电微处理器11进行数据信号处于调制状态的时间最短，即受电模块2失去电源供应的时间最短，且将每一个调制状态的间隔拉长，让受电模块2的稳压电路26的缓冲用电容261，得以充电以供负载受电输出端263输送电源，且可增加输出的功率，并同时兼顾数据信号的数据码稳定传输，且降低电源传送时的电能损耗。另，受电模块2在接侦测信号后，即进行以下步骤(图9所示)(200)受电模块2的受电线圈281接收到侦测信号。 (201)受电模块2的受电微处理器21输出第一组数据码，但不导通断路保护电路25。(202)输出数据码若在非调制状态，则导通断路保护电路25。(203)受电微处理器22侦测是否到了开启稳压电路26输出功能的时间，若是、即进行步骤(204)，若否、即进行步骤(202)。(204)开启稳压电路26输出电源的功能。(205)传输数据码若在非调制状态，则导通断路保护电路25直到受电模块2失去感应电源的电能为止。则通过供电模块I、受电模块2间，利用非対称式数据编解码格式，让数据信号中处于调制状态的时间为最短，即使受电模块失去电源的时间最短，以供快速恢复供电或传输数据信号；且将每一个调制状态的间隔拉长，让受电模块2的缓冲电容262得以充电，并供负载的受电输出端263进行供电输出，则可提高输出功率，并兼顾数据码稳定传输、降低电源传送损耗等优点。请參阅图14、15、16、17、18所示，为本发明数据传输格式图(一)、数据传输格式图(ニ)、数据传输格式图(三)、数据传输格式图(四)、数据传输格式图(五)，由图中所示可以清楚看出，本发明电源供应器的受电模块2，通过调载波调制电路24进行数据信号调制时，通过受电线圈281将数据信号反射至供电模块I的供电线圈171，且通过信号解析电路13传输至供电微处理器11，通过供电微处理器11解析出波形，在感应电源传送中为无数据信号状态，当欲传输数据信号时，受电微处理器21即进行间歇性的调制状态，用以传输数据信号的数据编码。且因电源传送、数据信号传输的电路配置不同，在相反的状态中(如图15所示)，供电微处理器11调制中的波形信号准位也会产生比无信号时低，但此种信号反相型态与本发明的信号辨识无关，本发明的电源供应器用于辨识调制信号的长度，与准位高低无关(如图17所示)，因此下列叙述本发明采用正向状态进行调制信号长度的辨识说明，实际运用也可以采反相方式运作。则本发明的数据信号中的数据码，在较佳实施例中(如图16所示)，可定义为8位元为ー组的数据编码方式，实际使用时则可视使用状态及使用者需求，将传输数据的位元数予以增加或缩减，在第一个信号为开始信号，经过8位元数据编码传输后，最后ー个位元信号即为结束信号，因本发明所采用的序号格式拥有相当大的容错能力，所以不需同位元检查机制亦可以使用，进行各种位元型式的数据码的编码。
且本发明的非对称长度数据码(如图18所示)，可在受电模块2的受电微处理器21进行调制数据信号时，在ニ段调制数据信号之间，插入一个较长的非调制状态的充电时间，可降低在信号传送间输出电源不稳定或中断，则非对称数据码传输可定义其开始长度为40 μ S,在调制中位元为逻辑〔I〕长度为120 μ S,位元为逻辑〔O〕长度为30 μ S ;而在非调制中位元为逻辑〔I〕长度为1200mS,位元为逻辑〔O〕长度为800 μ S ;这样的配置下位元(2)与位元(4)的中间非调制状态的充电时间长度拉长，让受电模块2的缓充用电容262可以充满电，用以输送稳定的电压，且受电模块2失去电源供应的时间，最长为调制中逻辑〔I〕的长度120μ S ;而在供电模块I的供电微处理器11进行信号解析时，在信号解析电路13中毎次的数据信号调制检查后需要有恢复准位的时间，则在无调制状态的位元(1、3、5、7)，放入太短的时间长度定义将无法被解析，且在感应式电源供应器中需要的是稳定的电源供应，并非高速数据传输能力，所以在非调制时间的定义数据传输长度拉长，即在这一段数据码传输的时间里，电源可以ー样被稳定传送，也由于非调制时间拉长后，信号准位回归稳态，供电微处理器11进行数据信号调制时间，可以在短时间部分定义到30μ S，且还可以被解析，而达同时传输数据信号与供应电源的目的。请參阅图21、22、23所示，为本发明的受电模块电カ输出实例图(一)、受电模块电カ输出实例图(ニ)、受电模块电カ输出实例图(三)，本发明另一种实施例中，利用断路保护电路25辅助受电模块2传输的数据码，可以适应不同的受电模块2的受电输出端263进行电源输送，不论是无功率输出或高功率输出，都可以维持传输信号的稳定性。在供电过程中(如图21所示)，在这个实例中调幅载波调制电路24控制信号在高电位表示调制信号中，断路保护电路25控制信号在高电位表示表示为导通状态。当受电微处理器21开始传输数据后，数据信号的开始信号进入调制状态，且输出的第一个开始位元为非调制状态，而此时断路保护电路25的电源电路都保持为导通的状态，则后续输出的数据位元信号若为调制状态，开关电路就为断路，并当受电微处理器21转态传输非调制位元时，断路保护电路25就为导通，直到数据信号的最后ー个位元信号，在数据信号传输结束后，会延迟ー小段时间再将断路保护电路25导通，即可将最后ー个位元完整的传输，不会因电源传送的功率提高后数据信号的传输即失败。在图21中所不,为本发明的受电模块电カ输出实例图(一)，为受电输出端263输出无负载的信号，可见于缓冲用电容261上的电压稳定，在图22中所示，为本发明的受电模块电カ输出实例图(ニ)，受电输出端263输出为轻负载的信号,可见在缓冲用电容261上的电压在信号调制间因为失去受电能力而电压略为下降，最后ー个数据位原传送后，延迟一小段时间再将开关电路断路保护电路25导通的设计，可以使回馈到信号解析电路13最后一个数据码清晰被辨识。在图23中所示，为本发明的受电模块电カ输出实例图(三)受电输出端263输出为重负载的信号，可见在缓冲用电容261上的电压在失去受电能力之间大幅下降，通过本发明的方式不论电输出端263输出的状况都可以稳定传送信号。请參阅图13、19、20、24所示，为本发明的数据传输实施例图(一)、数据传输实施例图(ニ)、数据传输实施例图(三)、受电模块电カ输出实例图(四)而在供电模块I进行初次信号数据传输吋，由于受电模块2的整流滤波电路23的电容232、稳压电路26的缓冲用电容261，均处于未充满电的状态，则第一组数据信号的数据码，不会将受电模块2的受电微处理器21所连接的断路保护电路25导通，以提供足够的回馈能量使第一组数据码顺利传输，也因为初始位元能在感应启动后，很短得时间内输出完整的数据码让供电模块I的供电微处理器11辨识，所以可将发送侦测信号时间缩短到最短，当供电微处理器11有侦测到来自受电模块2反馈的开始信号时，才会持续发射能量供下一个位元数据传输，若过程中有数据码无法被辨识，供电微处理器11就会立即结束数据码解析程式，并关闭输出，以将供电模块I的待机消耗功率降至最低，非目标物不送电的安全性提升到最高。如图13所示，为本发明的数据传输实施例图(一)，另当受电模块2启动时，受电模块2的调幅载波调制电路24输出第一组数据码之后，并接续导通断路保护电路25，使稳压电路26的缓冲用电容262开始充电(请同时參阅图19、图20所示，为供电后的实例图)。在高功率的受电模块2系统中，缓冲用电容262会随着功率输出提高后，容量配置 也需要提高以让后端的电源输出有足够的缓冲能力，由于缓冲电容262的电容量提高后，缓冲用电容262的充电时间也愈长，所以当开始充电后，需等待一段时间让缓冲用电容262充电，并待缓冲用电容262充电完成后，再开启稳压电路26导通功能，让受电模块2开始输出电源；而图24式中所示，为本发明的受电模块电カ输出实例图(四)，其中该供电线圈171开始送电后，先导通断路保护电路25让缓冲用电容262开始充电，经过500mS后，才开启稳压电路26开始供电。因此，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，非因此局限本发明的专利范围，本发明高功率感应式电源供应器数据传输的方法，其通过供电模块I的供电微处理器11，侦测受电模块2所传输的数据信号，通过受电模块2的受电微处理21，分别电连接调幅载波调制电路24、断路保护电路25、稳压电路26，以控制数据信号通过时序安排，送出稳定的数据信号，再经由供电模块I的供电微处理器11内建数据码解析软件，让供电模块I在传送电源时，数据信号的数据码亦能稳定传输，以可达到将电源传送功率损耗降至最低、受电模块2负载端电流快速变化时也无会影响供电微处理器11的数据码解析的传输的目的，并利用受电模块2的电源转换电路、数据信号传输电路独立且分离，具有将感应式供电源供应器的最大传送功率提升的优点，则在供电模块I、受电模块2间，利用非対称式数据信号编解码的传输格式，亦达到同步进行充电与稳定传输数据信号的实用功效，故举凡可达成前述效果的流程、实施方法等，及相关的设备、装置，皆应受本发明所涵盖，此种简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明的专利范围内，合予陈明。上述本发明的感应式电源供应器中数据传输的方法，在实际实施制造作业时，为可具有下列各项优点，如(一 )供电模块I的供电微处理器11，内建有数据码解析软件，可针对受电模块2 的数据信号的数据码进行解析，而不影响供电模块I的电源供应，并将电源传送的损耗降至最低。( ニ)受电模块2的受电微处理器21，分别电连接调幅载波调制电路24、断路保护电路25、稳压电路26，以控制信号数据通过时序安排，输出稳定的数据信号，以使供电模块I的供电微处理器11在短时间内，识别数据信号的数据码是否正确，利用単位元数据解析方式启动电源，在供电模块I待机时只有极短的时间传送侦测信号，则可将供电模块I的待机电源消耗降至最低。(三)供电模块I的供电微处理器11，通过线圈电压检测电路14与启动类比数位转换(ADC)，以搭配变频式启动时序安排，可以让感应式电源供应器稳定的运作。(四)供电模块I的供电微处理器11，通过非对称式数据编解码的传输格式，让数据信号中处于调制状态的时间缩为最短，则受电模块2失去电源供应的时间也是最短，并利用每ー个调制时间的间隔拉长，让受电模块2的缓冲用电容262得以充电，以供受电输出端263输出电源的功率増加，具有稳定数据码传输及降低电源供应损耗的功效。本发明为主要针对高功率感应的供电模块、受电模块的设计，为通过供电模块的微处理器内建数据码解析软件，可在短时间侦测受电模块的受电微处理器传输的数据信号的数据码是否正确，并在受电模块的受电微处理器分别电连接调幅载波调制电路、断路保 护电路、稳压电路，控制数据信号的传输，并通过时序安排稳定数据信号的传输，而达到供电模块供电至受电模块的电源传送中、数据信号亦能稳定传输为主要保护重点，且将电源传送的电源损耗降至最低，而具有同步稳定传送电源及传输数据信号的功能，惟，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图式内容所为的简易修饰、替换及等效原理变化，均应同理包含于本发明的专利范围内，合予陈明。综上所述，本发明上述高功率感应式电源供应器中数据传输的方法在实际实施、应用时，为确实能达到其功效及目的，故本发明诚为ー实用性优异的研发，为符合发明专利的申请要件，于是依法提出申请，盼审委早日赐准本案，以保障发明人的辛苦研发，倘若钧局审委有任何稽疑，请不吝来函指示，发明人定当竭力配合，实感德便。
权利要求
1.一种高功率感应式电源供应器中数据传输的方法，其特征在于，其步骤是 (a)待机时间计时结束，开始发送侦测信号； (b)将主工作频率传送至暂存区； (c)供电模块的供电微处理器通过线圈电压检测电路开启类比数位转换ADC模式； (d)开始输出系统所设定最高工作频率，将最高工作频率输出至供电微处理器所连接的供电驱动单元； (e)降低工作频率； (f)目前工作频率是否等于暂存区内的主工作频率，若不等于、即进行步骤(e)，若等于、即进行步骤(g); (g)结束变频输出，开始侦测信号；(h)检查信号，解析电路信号是否有数据信号，若有、即进行步骤(i)，若无、即进行步骤(j); (i)数据码检查程式检查数据码是否能辨识，若能辨识、即进行正常供电模式、且供电至受电模块，若无法辨识、即进行步骤(j); (j)无侦测数据，线圈电压检测电路信号由类比数位转换ADC启动，将电线圈上的电压信号转换成数据； (k)侦测信号结束，关闭连接供电单元的输出； (I)利用线圈电压检测电路经由类比数位转换ADC数据，通过供电微处理器内建程式，用以设定工作频率用以调整侦测信号的输出功率； (m)供电模块进入待机模式，并开始计时直到下次启动。
2.如权利要求I所述的高功率感应式电源供应器中数据传输的方法，其特征在于，对应该步骤(h)的回馈信号，受电端产生传输数据信号，其步骤即为 (hOO)准备开始传输数据； (hOl)定义数据长度的开始信号数据长度，即包括逻辑〔I〕的调制长度、逻辑〔I〕的非调制长度、逻辑〔O〕的调制长度、逻辑〔O〕的非调制长度； (h02)进入调制状态，开始计时该开始信号的数据； (h03)计时结束，调制转态； (h04)将要传输的数据转出，由最高位元判断要送的逻辑是〔O〕或〔1〕，若为〔O〕、即进行步骤(h05)，若为〔I〕、即进行步骤(h06)； (h05)若送出的逻辑信号是〔O〕判断受电微处理器目前的调制状态，若调制中、即进行步骤(h051)，若无调制、即进行步骤(h052)，(h051)计时逻辑〔O〕的调制长度，且开关电路呈断路，并进行步骤(h07)； (h052)计时逻辑〔O〕的非调制长度，且开关电路导通，并进行步骤(h07)； (h06)判断逻辑〔I〕目前的调制状态，若调制中、即进行步骤(h061)，若无调制、即进行步骤(h062)， (h061)计时逻辑〔I〕的调制长度，且开关电路呈断路，并进行步骤(h07)； (h062)计时逻辑〔I〕的非调制长度，且开关电路导通，并进行步骤(h07)； (h07)检查要传输的数据是否已传输完成，若否、即进行步骤(h08)，若是、即进行步骤(h09)； (h08)未传输完成数据信号，准备传输下一位元数据信号，并进行步骤(h04)；(h09)传输完成，进入结束延迟计时； (hlO)导通断路保护电路；(hiI)结束传输数据。
3.如权利要求I所述的高功率感应式电源供应器中数据传输的方法，其特征在于，该步骤(i)的数据码检查程式，是检查数据码是否能辨识，其步骤即为 (iOO)数据码检查程式启动；(iOl)检查先前是否有开始信号，若无、即进行步骤(i02)，若有、即进行步骤(i05)； (102)检查目前数据信号是否为开始长度，若是、即进行步骤(i03)，若否、即进行步骤(i04)； (103)数据信号是开始长度，标记有开始信号后进行步骤(i05)； (104)数据信号无法辨识，准备关闭输出； (105)准备接收下一个位元数据信号，并等待转态触发；(i06)转态触发，停止计时器，判断目前的信号状态为调制中或非调制中，若为调制中、即进行步骤(i07)，若为非调制中、即进行步骤(i08)； (107)调制中的信号，检查先前转态信号之间计时长度是否符合逻辑〔I〕或〔O〕的调制中长度范围，若符合、即进行步骤(i09)，若不符合、即进行步骤(i04)； (108)非调制中的信号，检查先前转态讯号之间计时长度是否符合逻辑〔I〕或〔O〕的非调制中长度范围，若符合、即进行步骤(i09)，若不符合、即进行步骤(i04) ；(i09)数据信号在长度范围内，填入对应的逻辑代码至接收记忆体中； (ilO)检查是否已接收完成指定的位元数，若已接收完成、即进行步骤(ill)，若未接收完成、即进行步骤(i05) ；(ill)收到数据码，执行确认格式是否正确，若格式正确、即进行步骤(i 12)，若格式错误、即进行步骤(i04)； (i 12)正确格式，进入供电模式，执行正常供电作业。
4.如权利要求I所述的高功率感应式电源供应器中数据传输的方法，其特征在于，该步骤(c)的供电模块，包括供电微处理器、供电微处理器电连接的供电驱动单元、供电微处理器电连接的信号解析电路、供电微处理器电连接的线圈电压检测电路、供电微处理器电连接的显示单元、供电微处理器电连接的供电单元及电源接地端，并由供电驱动单元电连设有谐振电路，且通过谐振电路、线圈电压检测电路及信号解析电路，分别电连接能对外发送电源信号的供电线圈。
5.如权利要求I所述的高功率感应式电源供应器中数据传输的方法，其特征在于，该步骤(h)的受电模块，包括受电微处理器、受电微处理器电连接的电压侦测电路、受电微处理器电连接的断路保护电路、受电微处理器电连接的稳压电路、受电微处理器电连接的调幅载波调制电路、受电微处理器电连接的直流降压器，且通过断路保护电路、直流降压器、电压侦测电路分别电连接整流滤波电路，整流滤波电路与调幅载波调制电路分别电连接谐振电路、受电线圈。
6.一种高功率感应式电源供应器，其包括供电模块、受电模块；其特征在于，该供电模块设有供电微处理器，且由供电微处理器分别电连接驱动供电模块运作的供电驱动单元、侦测及解析线圈数据信号的信号解析电路、侦测供电线圈的电压的线圈电压检测电路、显示供电模块运作状态的显示单元、供应所需电源的供电单元及电源接地端，并通过供电驱动单元电连接谐振电路，则利用谐振电路、线圈电压检测电路及信号解析电路，分别电连接能对外发送电源、传输数据信号的供电线圈；该受电模块设有配合供电模块的供电线圈进行感应信号传输的受电线圈，而受电模块设有受电微处理器，且受电微处理器分别电连接侦测供电源的电压的电压侦测电路、作业中开关控制的断路保护电路、稳定供电源的电压的稳压电路、进行数据信号编码的调幅载波调制电路、稳定供电源电压的直流降压器，以通过断路保护电路、直流降压器、电压侦测电路分别电连接对电力信号滤波、整流的整流滤波电路，而整流滤波电路再与调幅载波调制电路分别电连接谐振电路、受电线圈。
7.如权利要求6所述的高功率感应式电源供应器，其特征在于，该供电模块的供电驱动单元包括MOSFET驱动器，且通过高端M0SFET、低端MOSFET分别电连接谐振电路、供电线圈；供电模块的供电单元分别连接有供电源、二串联式的侦测用分压电阻；供电模块的显示单元，是液晶显示幕、发光二极管(LED)显示幕或冷光片显示幕。
8.如权利要求6所述的高功率感应式电源供应器，其特征在于，该受电模块的电压侦测电路，包括串联电连接的侦测端点、二侦测用分压电阻；受电模块的整流滤波电路包括整流器、电容；受电模块的调幅载波调制电路，包括呈串联的电感、二极管、MOSFET元件。
9.如权利要求6所述的高功率感应式电源供应器，其特征在于，该受电模块的断路保护电路，包括电阻及P型MOSFET元件、N型MOSFET元件；受电模块的稳压电路，包括电容、直流降压器，直流降压器电连接受电输出端。
全文摘要
本发明有关一种高功率感应式电源供应器中数据传输的方法，该电源供应器的供电模块，由供电微处理器电连接供电驱动单元、信号解析电路、线圈电压检测电路、显示单元、供电单元及电源接地端，供电驱动单元再电连接谐振电路、供电线圈，利用供电线圈感应受电模块的受电线圈进行电源、数据信号的传输，且受电模块的受电微处理器电连接电压侦测电路、断路保护电路、稳压电路、调幅载波调制电路、直流降压器及整流滤波电路、谐振电路，通过单位元数据启动的方法，使系统待机时间发射的侦测信号缩短，通过非对称编解码机制辨识数据码，则同步传送电源、数据信号时，降低传送电源的效率损耗，并将数据信号清晰传输，且具极大的容错能力。
文档编号H04B3/54GK102684314SQ20111006162
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者蔡明球, 詹其哲 申请人:富达通科技股份有限公司