电源管理单元及其应用的无线电力系统的制作方法
【技术领域】
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[0001 ] 本发明关于一种电源管理单元及其应用的无线电力系统，特别是一种具有过电压保护作用的电源管理单元及其应用的无线电力系统。
【【背景技术】】
[0002]无线电力(wirelesspower),或称无线能量传输(wireless energytransmiss1n),是利用近场感应的方式,例如电感稱合(inductive coupling),由供电设备将能量传送至电力电子装置的一种技术。例如在无线充电(wireless charging)的应用中，电子装置通过无线电力接收能量，对其所包括的电池充电，并可同时供电子装置本身运作的用。由于电子装置与供电装置之间以电感耦合传送能量，两者之间不用电线连接，因此电子装置与供电装置都可以做到无导电接点外露。由于无导电接点设计，无线电力技术可以避免触电的危险，且电力传送元件无外露，因此不会被空气中的水份、氧气等侵蚀。另外，也由于无接点的存在，因此不会有在连接与分离时的机械磨损的损耗或是火花(spark)造成的可能危险性。
[0003]无线电力的技术发展在医疗应用以及消费性电子的使用方面带来了很大的贡献。无线电力的技术使医疗植入装置较为安全，使用者可以在不损害身体组织的情况下，对植入人体内的医疗装置进行充电，而不需要有电线穿过皮肤及其他自体组织，免去感染的风险。另外，无线充电也带来了消费性电子装置在使用上相当大的便利性，因为装置充电时无需以电线连接，只要放到充电器附近即可；而且，技术上一个充电器可以对多个用电装置进行进电，因此在有多个用电装置的情况下可以省去多个充电器，不用占用多个电源插座，而且也没有多条电线互相缠绕的麻烦。
[0004]图1为习知的无线电力系统100的示意图。无线电力系统100中以电源供应器110、供电端耦合电容120以及一次线圈130形成一无线电力发射端，并以二次线圈150、输入电容160形成一无线电力接收端。无线电力发射端产生具有交流电态样的无线电力140,并利用近场感应的方式，例如利用(但并不限于)一次线圈130以及二次线圈150的电感耦合，使得无线电力接收端得以接收无线电力140，并产生一交流电态样的电力以输入整流器170。整流器170是用以将接收的交流电转成一直流电压并输出所述直流电压。无线电力系统100可以更进一步包括稳压单元180，接收整流器170所输出的直流电压，并产生一稳定的输出电压以供后级的负载电路(图中未不)使用，或是产生一稳定的输出电压或输出电流以对一电池进行充电，此即无线充电的应用。
[0005]然而，在整流器的设计上，由于需要考虑到整流器170的转换效率，因此整流器170中的元件通常会有一电压的耐受额定值，当整流器170的输入电压高于此一耐受额定值时，即有可能造成整流器的使用寿命减短，甚至直接损毁。然而随着无线电力技术的逐渐普及，无线电力系统亦将发展出各种不同的无线电力规格，以因应各种不同的应用场景。此时就可能发生较低电力规格的无线电力接收端，接收到一个较高电力规格的无线电力发射端所发射的无线电力的情形，因而极有可能造成在整流器的输入埠形成一个高于其耐受额定值的电压，因而造成使用寿命减短或是损毁。也因此，无线电力接收端必须针对上述的情形，进行必要的保护设计。
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【发明内容】
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[0006]鉴于以上的问题，本发明提供一种电源管理单元及其应用的无线电力系统，特别是一种具有过电压保护作用的电源管理单元及其应用的无线电力系统。
[0007]本发明提出一种电源管理单元，应用于一无线电力系统。无线电力系统更包括二次线圈、输入电容、第一保护电容以及第二保护电容。其中输入电容耦接于二次线圈的一端以及一电力接收端之间，且二次线圈用以接收交流电态样的无线电力。电源管理单元进一步包括整流器、稳压单元、第一开关、第二开关、参考电压端以及比较器。
[0008]整流器具有输入埠以及整流输出端，其中输入埠的两端分别耦接于电力接收端以及二次线圈的另一端。整流器用以将输入埠接收的交流电转成一直流电压，且整流输出端用以输出所述的直流电压。稳压单元耦接于整流器并接收所述的直流电压，用以输出具有一额定电压值的直流输出电压，或者稳压单兀亦可用来对一电池进行充电。
[0009]第一保护电容耦接于电力接收端以及第一开关的通道的一端之间，且第一开关的通道的另一端耦接于接地端。第二保护电容耦接于二次线圈的另一端以及第二开关的通道的一端之间，且第二开关的通道的另一端耦接于接地端。
[0010]参考电压端用以提供一参考电压。比较器具有二比较输入端以及比较输出端，其中二比较输入端分别耦接于整流输出端以及参考电压端，且比较输出端同时耦接于第一开关的控制端以及第二开关的控制端。
[0011]本发明更提出一种无线电力系统，并与前述的电源管理单元所应用的无线电力系统，具有相同的电路组成。
[0012]本发明的功效在于，本发明所揭露的电源管理单元及其应用的无线电力系统，可以在其所接收的无线电力发生电压过高的情形时，第一时间产生保护的作用，并可进一步避免电源管理单元持续地接收到过高的电压，而造成电源管理单元的使用寿命缩短甚至直接损毁。
[0013]有关本发明的特征、实作与功效，兹配合图式作最佳实施例详细说明如下。
【【附图说明】】
[0014]图1为习知的无线电力系统的示意图。
[0015]图2为本发明所揭露的第一实施例的无线电力系统的示意图。
[0016]图3为本发明所揭露的第二实施例的无线电力系统的示意图。
[0017]图4为本发明所揭露的限电压电路的一实施例。
[0018]图5为本发明所揭露的第三实施例的无线电力系统的示意图。
[0019]主要组件符号说明:
[0020]100,200,300,500 无线 29Il 输入埠
[0021]电力系统2912 整流输出端
[0022]110,210 电源供应器 293 第一开关
[0023]120,220 供电端耦合电容294 第二开关
[0024]130、230 —次线圈295 参考电压端
[0025]140、240 无线电力296 比较器
[0026]150,250 二次线圈2961、2962 比较输入端
[0027]160,260 输入电容2963比较输出端
[0028]170、291 整流器391、400限电压电路
[0029]180,292 稳压单元410 限压开关
[0030]265 电力接收端420 限流电阻
[0031]270 第一保护电容430 二极体串接电路
[0032]275 接地端440 控制端电阻
[0033]280 第二保护电容591 第一限电压电路
[0034]290,390,590 电源管理单592 第二限电压电路
[0035]元
【【具体实施方式】】
[0036]在说明书及后续的申请专利范围当中，「耦接」一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
[0037]图2为本发明所揭露的第一实施例的无线电力系统200