【
技术领域：
：】本揭露书系有关于无线充电系统，且特别是有关于具有可变电源的无线充电系统。
背景技术：
：：行动电子装置(portableelectronicdevices)，例如智能手机以及平板计算机已经在日常生活中无所不在。3G技术意味着这些行动电子装置能给用户提供网络链接,还可以提供其他例如GPS，视讯，照相，以及普通电讯服务等服务。存在于普通智能手机上的大量应用(applications)会不可避免地消耗许多电力(power)。很多使用者因此随身携带一个专用充电器，以防止高使用频率下的低电力状况。如此，业界便发展出了存储的电池充电器以及标准的有线充电器，其通过一根线缆或USB直接从电源点耦接至电子装置，同时业界也发展出无线充电器。无线充电器能应用无线技术，例如Bluetooth，Wi-Fi，以及ZigBee，以执行电子装置的无线充电操作。现有的两个无线充电系统为无线充电联盟(WirelessPowerConsortium，WPC)的Qi及电力联盟(PowerMattersAlliance，PMA)。该两者皆使用电感性技术(inductivetechnology)与异步串行通讯技术(asynchronousserialcommunication)，也就是说，发送器与接收器并不在所有时间内完全同步,所以不需要位同步信号(bitsynchronizationsignal)。如上技术中其中之一的标准充电装置被称作电源装置(SourceDevice，SD)，并且包含一个用作充电器的接口(pad)。 被充电的装置被称作目标装置(TargetDevice，TD)。上述两种技术都需要电源装置与目标装置接触，即存在紧密的连接。并且，因为简单的异步通讯机制，目标装置仅有有限的几种方式来定向(orientedon)到电源装置上。最终的充电建立总需要目标装置与电源装置紧密耦接。这样的高耦接度因素(highcouplingfactor)意味着信号噪声比率很高。该系统的优点是无线充电能够在一个简单机制下运行于行动装置上。高信号噪声比率意味着较少的背景噪声，使得异步串行通讯的使用成为可能。如果用户一般携带超过一个行动电子装置，那么，他们就需要给每个电子装置(TD)准备一个专用充电器(SD)。并且，电感性充电机制需要的紧密接触与特定的定向，这意味着无线充电仅限制于使用者固定不动的情况。当使用者处于移动的状况下，例如当搭乘火车或汽车旅行时，电感性充电就会较为低效。有鉴于此，业界开发出另一种被称作共振无线充电(ResonantWirelessPower，RWP)的充电器。一个共振无线充电的充电系统也包含一个电源装置，但是其可包含多于一个目标装置，其中该多个目标装置可松散地耦接到(looselycoupled)电源装置。而且共振无线充电系统不需要如上述机制中所必须的精确定向。松散的耦接，会产生一个较低的信号噪声比率，这意味着异步串行通讯是不可能的。所以，共振无线充电系统需要能够在对多个目标装置充电的同时，满足讯息侦测(messagedetection)，可靠讯息译码(reliablemessagedecoding)以及同步等标准。技术实现要素：一种用于使能双向通讯的无线充电系统，包括：电源装置，包含：至少一个发射器线圈，用于提供无线充电电力，该无线充电电力根据至少一个目标装置的反射阻抗被调变；以及该至少一个目标装置，定向于且电磁耦接至该电源装置，用于接收该充电电力。目标装置包含：接收器线圈，松散耦接至该发射 器线圈，用于接收该充电电力；可变电阻，系该接收器线圈的负载；以及电力侦测及调变电路，用于决定该充电电力的大小，并根据该充电电力的大小提供调变控制信号给可变电阻，以改变可变电阻的电阻值来控制目标装置的阻抗，该阻抗会被反射至该电源装置。一种用于在无线充电系统内提供双向通讯的方法，包含：定向至少一个目标装置于电源装置附近；驱动电源装置内发射器线圈以提供无线充电电力，该充电电力根据该至少一个目标装置的反射阻抗调变；于目标装置内提供接收器线圈以接收该充电电力；决定该充电电力的大小；根据该充电电力的大小产生调变控制信号；以及改变耦接于接收器线圈两端的可变电阻的电阻值来控制目标装置的阻抗，该阻抗会被反射至该电源装置。本领域具有通常知识者在阅读完后面以多幅附图及图式显示的较佳实施例的详细描述后，应能毫无疑义地了解本发明的上述及其他目的。【附图说明】图1A显示传统目标装置的接收器电路的示意图。图1B显示传统目标装置的另一个接收器电路的示意图。图2显示根据本发明的一个实施例的接收器调变电路的示意图。图3A显示图2中的可变电阻的第一配置示意图。图3B显示图2中的可变电阻的第二配置示意图。图4显示发射器通讯路径的方块示意图。图5显示非分散信道的接收器通讯路径的方块示意图。图6显示分散信道的接收器通讯路径的方块示意图。【具体实施方式】本申请提供一种共振充电系统，其使用可变负载调变方案。在一个共振充电系统中，很重要的是在电源装置与目标装置之间至少要存 在通讯。所述的通讯可以是带宽内通讯(in-band)，即，使用与用来电源充电的专用载波在同样的带宽上通讯；或者是带宽外通讯(out-of-band)，即，使用与例如蓝芽或Wi-Fi的通讯方式来通讯。带宽内通讯较为简单并且成本较低。在电源装置与目标装置之间进行带宽内通讯的方式是在目标装置端(从电源装置端看)采用可变阻抗，也就是反射阻抗。在电源装置内的电感(例如线圈)由放大器驱动，该放大器也驱动反射阻抗来传送电源至目标装置。因此，在电源装置端看到的反射阻抗的任何变化都会引起从电源装置发出的电源波形的相应变化。这种技术被称作负载调变，其可通过在目标装置内并联一个电感与一个电阻性组件(例如电阻或电容)来实现。如
背景技术：
：中所述，共振充电系统能同时对多于一个目标装置充电。因此，电源装置不仅必须要侦测单一目标装置何时耦接到该系统，而且电源装置还需要能够侦测多个目标装置及对每一个进行相应充电。另外，电源装置必须要控制每一目标装置的充电以使没有一个目标装置进入过充电状态。共振充电系统能至少操作于四个不同模式：待机模式(没有侦测到目标装置)；电力传输模式；充电完成模式；及错误(fault)模式。这最后模式能提供电压保护，且防止目标装置过热。当未经验证的对象放在电源装置上时，电源装置应能识别，如此电源装置不会错误地提供电源给不应该充电的对象。下文会详细描述负载调变的基本流程，接着描述提出的可变调变方案。图1A显示目标装置的接收器电路100。该电路100包含电感(线圈)LTD，第一电容Ca，第二电容Cb，以及电阻RAC。电路100的开环阻抗为ZOC。RAC表示送至输出的有效电力，其由下面等式(1)计算得到：反射的阻抗可由下面等式(2)及等式(3)得到：其中M是共同电感，即目标装置线圈与电源装置线圈(图中未示)的电感值,k是两个线圈之间的耦接因子(couplingfactor)。提供给电源放大器的电力是放大器以及线圈与线圈间效率(coiltocoilefficiency)的函数，线圈与线圈间效率取决于耦接因子(couplingfactor)。导入电力(powerin)由等式(4)得到：引入等式(1)，可改写为等式(5)：如上所示，从电源装置到目标装置所提供的电力是一个效率的函数。图1B显示电路200的装置示意图。电路200除了包含电路100中同样的组件，还包含耗能(dissipative)组件RMOD，其可耦接至电路200或者用开关220取代。在阶段当RMOD被移除时，输入电力由等式(5)得到。在阶段当RMOD被插入时，导入电力由等式(6)得到：如上所示，假定RAC代表固定电力负载(因为DC-DC转换器–并未在目标 装置中显示)，加入RMOD会提高输入电力，因为在RMOD上会存在与RAC上同样的电压。两个阶段之间电力的差值被称作调变电力PMOD。请注意，调变电力PMOD与VAC的平方成正比例。在实际无线电力系统中，AC电压VACRMS能够有因子为2或更高的变化，这也反过来暗示对于同一个RMOD调变电力能够具有为4或更高的因子。请注意，也可通过监视AC端电压或电流来侦测调变。下面会以调变电力作为实施例来描述。本申请提出的无线充电系统能对许多不同的目标装置进行充电，很重要的是调变电力是可控的。调变电力必须足够大来让电源装置侦测，但不能太大以导致电力传输的中断。因为调变电力依赖RMS输入电压的平方而使得保持调变电力在一可接受范围内变得困难。本发明因此提出了一个可变调变方案。图2显示接收器调变电路250的示意图，其中电路250在目标装置内。电路250包含电感线圈LRD，其耦接在接收器匹配网络260的两端，以及电力转换器270的两端。侦测电路PLOAD280耦接在电力转换器270两端，以侦测电力IRDC。侦测电路可首先过滤侦测到的电力，以移除背景噪声。可变调变电阻RMOD耦接在接收器的两端，而且可藉由开关275选择性地增加到电路中或从电路中移除。由侦测电路280侦测的电力被提供至电力侦测及调变控制电路290，其侦测提供给负载的电压以及负载所消耗的电流，并提供一信号至调变电阻RMOD。藉由回馈信号，能够以多种方式控制RMOD来影响调变电力。当有超过安全电力限制的危险时，调变电力可不论负载电力而保持不变。调变电力可根据负载电力的变化成正比或反比地变化。调变电力也可基于内部或外部信号来增加或降低；举例来说，根据电源装置的请求。调变电阻系由多个电阻组成，该多个电阻可依照多种配置耦接起来以形成不同的阻抗。图3A显示可变电阻RMOD的第一配置。图3A中，可变电阻由多个电阻串联组成，该多个电阻可分别由控制逻辑350控制。多个电阻可具有不同大小；在图3A中，多个电阻是按照二进制分配权重(binaryweighted)。如图3B所示，可变电阻也可由多个电阻并联而成。这些并联电阻也可由控制逻辑350 控制并且按照二进制分配权重，但本申请并不限于此。可变电阻也可为R-2R的配置，或者是上述三个方案中的任何一个，可变电阻至少包含一固定电阻。低信号噪声比的共振无线充电方式意味着消息侦测与消息译码会比较困难。共振无线充电系统因此采用了CRC计算，附加前置码给消息，对信号执行调变，并提供主动开关组件来改变阻抗。消息被同步，然后被解调变，再执行最后的CRC来检查其有效性。图4-6分别显示发射器的通讯路径的方块示意图，非分散(non-dispersive)信道的接收器的通讯路径的方块示意图，以及分散信道的接收器的通讯路径的方块示意图。上述增加CRC，解码等步骤为业界所熟知，所以此处不再赘述。消息的大小会影响消息发送的时间长度。举例来说，如果数据消息具有8位(bit)，消息总计会有15位的数据。在增加CRC与前置码以及调变之后，消息整个大小会是107位。因为共振无线充电系统能对多于一个目标装置充电，可能会产生消息冲突。共振无线充电系统能提供备份方案，未发送消息会在下个发送机会中重试(retried)。在共振无线充电系统中，电阻RMOD比电阻RAC大，以限制通讯目的所扩张的额外电力。并且，上述的按排仅是为了举例之用，而非限制本发明的范围。随着业界标准的提升，电源装置侦测也会提升。请注意，共振无线充电系统为封闭系统，因此电源装置与目标装置必须是授权装置才能耦接进系统。因为RMOD仅改变在电源装置端看到的反射阻抗，这样就不存在串扰的问题。上面的揭露已经公开了一种无线充电方案，其通过可变电阻调变，利用多个目标装置与电源装置的间的带宽内通讯实现。虽然本发明已以数个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属
技术领域：
：中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3