電源管理單元及其應用的無線電力系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
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[0001 ] 本發(fā)明關于一種電源管理單元及其應用的無線電力系統(tǒng)，特別是一種具有過電壓保護作用的電源管理單元及其應用的無線電力系統(tǒng)。
【【背景技術】】
[0002]無線電力(wirelesspower),或稱無線能量傳輸(wireless energytransmiss1n),是利用近場感應的方式,例如電感稱合(inductive coupling),由供電設備將能量傳送至電力電子裝置的一種技術。例如在無線充電(wireless charging)的應用中，電子裝置通過無線電力接收能量，對其所包括的電池充電，并可同時供電子裝置本身運作的用。由于電子裝置與供電裝置之間以電感耦合傳送能量，兩者之間不用電線連接，因此電子裝置與供電裝置都可以做到無導電接點外露。由于無導電接點設計，無線電力技術可以避免觸電的危險，且電力傳送元件無外露，因此不會被空氣中的水份、氧氣等侵蝕。另外，也由于無接點的存在，因此不會有在連接與分離時的機械磨損的損耗或是火花(spark)造成的可能危險性。
[0003]無線電力的技術發(fā)展在醫(yī)療應用以及消費性電子的使用方面帶來了很大的貢獻。無線電力的技術使醫(yī)療植入裝置較為安全，使用者可以在不損害身體組織的情況下，對植入人體內的醫(yī)療裝置進行充電，而不需要有電線穿過皮膚及其他自體組織，免去感染的風險。另外，無線充電也帶來了消費性電子裝置在使用上相當大的便利性，因為裝置充電時無需以電線連接，只要放到充電器附近即可；而且，技術上一個充電器可以對多個用電裝置進行進電，因此在有多個用電裝置的情況下可以省去多個充電器，不用占用多個電源插座，而且也沒有多條電線互相纏繞的麻煩。
[0004]圖1為習知的無線電力系統(tǒng)100的示意圖。無線電力系統(tǒng)100中以電源供應器110、供電端耦合電容120以及一次線圈130形成一無線電力發(fā)射端，并以二次線圈150、輸入電容160形成一無線電力接收端。無線電力發(fā)射端產生具有交流電態(tài)樣的無線電力140,并利用近場感應的方式，例如利用(但并不限于)一次線圈130以及二次線圈150的電感耦合，使得無線電力接收端得以接收無線電力140，并產生一交流電態(tài)樣的電力以輸入整流器170。整流器170是用以將接收的交流電轉成一直流電壓并輸出所述直流電壓。無線電力系統(tǒng)100可以更進一步包括穩(wěn)壓單元180，接收整流器170所輸出的直流電壓，并產生一穩(wěn)定的輸出電壓以供后級的負載電路(圖中未不)使用，或是產生一穩(wěn)定的輸出電壓或輸出電流以對一電池進行充電，此即無線充電的應用。
[0005]然而，在整流器的設計上，由于需要考慮到整流器170的轉換效率，因此整流器170中的元件通常會有一電壓的耐受額定值，當整流器170的輸入電壓高于此一耐受額定值時，即有可能造成整流器的使用壽命減短，甚至直接損毀。然而隨著無線電力技術的逐漸普及，無線電力系統(tǒng)亦將發(fā)展出各種不同的無線電力規(guī)格，以因應各種不同的應用場景。此時就可能發(fā)生較低電力規(guī)格的無線電力接收端，接收到一個較高電力規(guī)格的無線電力發(fā)射端所發(fā)射的無線電力的情形，因而極有可能造成在整流器的輸入埠形成一個高于其耐受額定值的電壓，因而造成使用壽命減短或是損毀。也因此，無線電力接收端必須針對上述的情形，進行必要的保護設計。
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【發(fā)明內容】
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[0006]鑒于以上的問題，本發(fā)明提供一種電源管理單元及其應用的無線電力系統(tǒng)，特別是一種具有過電壓保護作用的電源管理單元及其應用的無線電力系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明提出一種電源管理單元，應用于一無線電力系統(tǒng)。無線電力系統(tǒng)更包括二次線圈、輸入電容、第一保護電容以及第二保護電容。其中輸入電容耦接于二次線圈的一端以及一電力接收端之間，且二次線圈用以接收交流電態(tài)樣的無線電力。電源管理單元進一步包括整流器、穩(wěn)壓單元、第一開關、第二開關、參考電壓端以及比較器。
[0008]整流器具有輸入埠以及整流輸出端，其中輸入埠的兩端分別耦接于電力接收端以及二次線圈的另一端。整流器用以將輸入埠接收的交流電轉成一直流電壓，且整流輸出端用以輸出所述的直流電壓。穩(wěn)壓單元耦接于整流器并接收所述的直流電壓，用以輸出具有一額定電壓值的直流輸出電壓，或者穩(wěn)壓單兀亦可用來對一電池進行充電。
[0009]第一保護電容耦接于電力接收端以及第一開關的通道的一端之間，且第一開關的通道的另一端耦接于接地端。第二保護電容耦接于二次線圈的另一端以及第二開關的通道的一端之間，且第二開關的通道的另一端耦接于接地端。
[0010]參考電壓端用以提供一參考電壓。比較器具有二比較輸入端以及比較輸出端，其中二比較輸入端分別耦接于整流輸出端以及參考電壓端，且比較輸出端同時耦接于第一開關的控制端以及第二開關的控制端。
[0011]本發(fā)明更提出一種無線電力系統(tǒng)，并與前述的電源管理單元所應用的無線電力系統(tǒng)，具有相同的電路組成。
[0012]本發(fā)明的功效在于，本發(fā)明所揭露的電源管理單元及其應用的無線電力系統(tǒng)，可以在其所接收的無線電力發(fā)生電壓過高的情形時，第一時間產生保護的作用，并可進一步避免電源管理單元持續(xù)地接收到過高的電壓，而造成電源管理單元的使用壽命縮短甚至直接損毀。
[0013]有關本發(fā)明的特征、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。
【【附圖說明】】
[0014]圖1為習知的無線電力系統(tǒng)的示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明所揭露的第一實施例的無線電力系統(tǒng)的示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明所揭露的第二實施例的無線電力系統(tǒng)的示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明所揭露的限電壓電路的一實施例。
[0018]圖5為本發(fā)明所揭露的第三實施例的無線電力系統(tǒng)的示意圖。
[0019]主要組件符號說明:
[0020]100,200,300,500 無線 29Il 輸入埠
[0021]電力系統(tǒng)2912 整流輸出端
[0022]110,210 電源供應器 293 第一開關
[0023]120,220 供電端耦合電容294 第二開關
[0024]130、230 —次線圈295 參考電壓端
[0025]140、240 無線電力296 比較器
[0026]150,250 二次線圈2961、2962 比較輸入端
[0027]160,260 輸入電容2963比較輸出端
[0028]170、291 整流器391、400限電壓電路
[0029]180,292 穩(wěn)壓單元410 限壓開關
[0030]265 電力接收端420 限流電阻
[0031]270 第一保護電容430 二極體串接電路
[0032]275 接地端440 控制端電阻
[0033]280 第二保護電容591 第一限電壓電路
[0034]290,390,590 電源管理單592 第二限電壓電路
[0035]元
【【具體實施方式】】
[0036]在說明書及后續(xù)的申請專利范圍當中，「耦接」一詞在此是包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接于第二裝置，或通過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。
[0037]圖2為本發(fā)明所揭露的第一實施例的無線電力系統(tǒng)200