感应式电源供应器及其金属异物检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于感应式电源供应器的方法，尤其涉及一种可侦测感应式电源供应器的电力发送范围内是否存在金属异物的方法。
【背景技术】
[0002]在感应式电源供应器中，供电端通过驱动电路推动供电线圈产生谐振，进而发出射频电磁波，再通过受电端的线圈接收电磁波能量后进行电性转换，以产生直流电源提供给受电端装置。一般来说，线圈两面都可发送与接收电磁波，因此线圈的非感应面往往会加装磁性材料，使电磁能量集中在感应侧，磁性材料贴近于线圈会加大线圈电感量，进而提升电磁感应能力。另外，电磁能量若施加于金属体上，会对其产生加热效果，其原理与电磁炉相同。因此，磁性材料的另一效用在于阻隔电磁能量，以避免其干扰线圈后端装置的运作，同时避免电磁能量对周遭金属产生加热作用而发生危险。
[0003]感应式电源供应器包括供电端与受电端，其分别通过线圈感应进行电力与控制信号的传送，安全性为必要的考虑因素。然而，在实际应用时，用户可能有意或无意地在两个感应线圈之间插入金属异物。供电过程中若出现金属异物时，线圈产生的电磁能量会对其造成巨大的加热作用，而发生燃烧或爆炸等意外。因此，业界非常重视此安全议题，且相关商品必须具备侦测金属异物是否存在的能力，当金属异物存在时，需要关闭电源输出以进行保护。
[0004]现有技术(美国专利公开号US2011/0196544 A1)提出了一种侦测供电端与受电端之间是否存在金属异物的方法，此方法也用于市面销售的产品上，然而，现有技术仍存在至少以下缺点:
[0005]第一，现有技术是通过供电端输出功率与受电端接收功率的测量，进行功率损耗的计算，并通过计算出的功率损耗与预定临界值进行判断，若功率损耗超过临界值时，则判别为存在金属异物。其中，最大的问题在于临界值的设定，若设定得过于严谨，系统可能在正常运作之下误判为存在金属异物;若设定得过于宽松，当某些金属异物存在时可能无法开启保护功能。例如当硬币、钥匙或回形针等体积较小的金属异物存在供电端的电力发送范围内时，可能无法产生明显的功率损耗，但所述金属异物仍会受到大量的加热。此外，临界值的设定需通过大规模实体采样并进行数据分析，相当耗时且费力。
[0006]第二，在感应式电源供应器中，影响供电端与受电端之间能量传递损耗的因素非常复杂，其可能受到电路组件性能、线圈与磁性材料的搭配、两端线圈相对距离与水平偏移位置、线圈之间的介质特性(如线圈外壳上的金属漆成分)等影响。由于影响因素繁多，使得产品因为零件误差造成的损耗值不同，因而无法将临界点设定得太过严谨，导致保护效果有限。
[0007]第三，在感应式电源供应器的相关产业中，基于商业化的流通性，同一感应式电源供应器的供电端与受电端可能由不同制造商所生产，也可能在不同时期生产。上述临界值设定通常是在供电端完成，但相关的功率设定需对应多种不同的受电端电路进行调整，难以全面顾及各种受电端电路的特性，可能会发生兼容性不佳的问题。
[0008]第四，在供电端与受电端中，都需设计相对应的电路来实现功率测量，其存在必要的电路成本，此外，为了执行高准确度的功率测量，可能需要更复杂的电路及更高的成本，实施的难度也愈高。
[0009]第五，不同功率设计之下可能存在不同的损耗值，举例来说，若一感应式电源供应器采用5瓦特(Watt，W)的输出功率时，假设其基础功率损耗大约位于0.5W到1W之间，若金属异物产生的功率损耗落在1W之内，就有可能侦测不到。若将输出功率提升至50W时，在同样的电路设计之下，基础功率损耗将大幅提升至5W到10W之间，用来判断金属异物的功率临界值也需等比例放大，在此情形下，许多金属异物都可能无法被侦测到。例如，回形针造成的功率损耗极小，容易被现有金属异物侦测方法所忽略，但其接收到的电磁感应功率足以产生高温而造成灾害。换言之，现有金属异物侦测方法将无法应用于感应式电源供应器正在供电的情况，特别是以高功率供电的情况。
[0010]鉴于此，实有必要提出另一种金属异物侦测方法，以改善感应式电源供应器的保护效果。
【发明内容】
[0011]因此，本发明的主要目的即在于提供一种可侦测感应式电源供应器的电力发送范围内是否存在金属异物的方法及其感应式电源供应器，以实现更有效的金属异物侦测，进而提升感应式电源供应器的保护效果。
[0012]本发明公开一种用于一感应式电源供应器的方法，用来检测所述感应式电源供应器的一电力发送范围内是否存在一金属异物。所述方法包括中断所述感应式电源供应器的至少一驱动信号，以停止对所述感应式电源供应器的一供电线圈进行驱动;在所述供电线圈停止驱动时，侦测所述供电线圈上的一线圈信号的一衰减状态；以及根据所述线圈信号的所述衰减状态，判断所述感应式电源供应器的所述电力发送范围内是否存在所述金属异物。
[0013]本发明还公开一种感应式电源供应器，包括一供电模块。所述供电模块包括一供电线圈、一谐振电容、至少一供电驱动单元及一供电微处理器。所述谐振电容耦接于所述供电线圈，可用来搭配所述供电线圈进行谐振。所述至少一供电驱动单元耦接于所述供电线圈及所述谐振电容，可用来发送至少一驱动信号至所述供电线圈，以驱动所述供电线圈产生能量。所述供电微处理器可用来接收所述供电线圈上的一线圈信号，并执行以下步骤:控制所述至少一供电驱动单元中断所述至少一驱动信号，以停止对所述供电线圈进行驱动；在所述供电线圈停止驱动时，侦测所述线圈信号的一衰减状态；以及根据所述线圈信号的所述衰减状态，判断所述感应式电源供应器的所述电力发送范围内是否存在所述金属异物。
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例一感应式电源供应器的示意图。
[0015]图2为本发明实施例一金属异物判断流程的示意图。
[0016]图3为驱动信号驱动供电线圈使得线圈信号稳定振荡的波形示意图。
[0017]图4为驱动信号中断时线圈信号进行衰减振荡的波形示意图。
[0018]图5A为不存在金属异物的情况下，驱动信号中断时线圈信号自然衰减的波形示意图。
[0019]图5B及图5C为存在金属异物的情况下，驱动信号中断时线圈信号衰减的波形示意图。
[0020]图6为本发明实施例利用临界电压来判断线圈信号衰减速度的示意图。
[0021 ]图7为本发明实施例一金属异物判断详细流程的示意图。
[0022]图8为本发明实施例另一金属异物判断详细流程的示意图。
[0023]图9A为受电端具有负载且不存在金属异物的情况下，驱动信号中断时线圈信号衰减的波形示意图。
[0024]图9B为受电端具有负载且存在金属异物的情况下，驱动信号中断时线圈信号衰减的波形示意图。
[0025]图10为本发明实施例中断驱动信号以侦测线圈信号衰减速度的波形示意图。
[0026]图11为本发明实施例以移相方式起始驱动信号的示意图。
[0027]其中，附图标记说明如下:
[0028]100感应式电源供应器
[0029]10电源供应器
[0030]1供电模块
[0031]11供电微处理器
[0032]111处理单元
[0033]112时钟产生器
[0034]113电压产生装置
[0035]114比较器
[0036]115电压侦测装置
[0037]121、122供电驱动单元
[0038]130分压电路
[0039]131、132分压电阻
[0040]141谐振电容[0041 ]142 供电线圈
[0042]143、243磁导体
[0043]2受电模块
[0044]21负载单元
[0045]242受电线圈
[0046]3金属异物
[0047]D1、D2驱动信号
[0048]C1线圈信号
[0049]V_th临界电压
[0050]20金属异物判断流程[0051 ]200 ?208 步骤
[0052]A、B波形
[0053]tl、t2时间
[0054]70金属异物判断详细流程
[0055]700 ?718步骤
[0056]80金属异物判断详细流程
[0057]800 ?818步骤
[0058]VI输出电压
【具体实施方式】
[0059]请参考图1，图1为本发明实施例一感应式电源供应器100的示意图。如图1所示，感应式电源供应器100包括一供电模块1及一受电模块2 ο供电模块1可接收来自于一电源供应器10的电源。供电模块1包括一供电线圈142及一谐振电容141。其中，供电线圈142可用来发送电磁能量到受电模块2以进行供电，谐振电容141耦接于供电线圈142，可用来搭配供电线圈142进行谐振。此外，在供电模块1中，可选择性地采用磁性材料所构成的一磁导体143，用来提升供电线圈142的电磁感应能力，同时避免电磁能量影响后端电路。供电模块1还包括供电驱动单元121及122、一供电微处理器11及一分压电路130。供电驱动单元121及122耦接于供电线圈142及谐振电容141，可分别发送驱动信号D1及D2到供电线圈142，其可接收供电微处理器11的控制，用以驱动供电线圈142产生并发送能量。供电驱动单元121及122两者同时运作时，可进行全桥驱动。在部分实施例中，也可仅开启供电驱动单元12