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TWI767321B - 金屬異物偵測裝置 - Google Patents

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TWI767321B
TWI767321B TW109131293A TW109131293A TWI767321B TW I767321 B TWI767321 B TW I767321B TW 109131293 A TW109131293 A TW 109131293A TW 109131293 A TW109131293 A TW 109131293A TW I767321 B TWI767321 B TW I767321B
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王政雄
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登豐微電子股份有限公司
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Abstract

本發明公開一種金屬異物偵測裝置，包含異物偵測線圈、繼電器以及異物偵測電路，適用於無線充電裝置。無線充電裝置具有發射線圈、第一數位訊號處理器以及接收線圈。異物偵測線圈設於發射線圈上面。繼電器連接異物偵測線圈。異物偵測電路連接繼電器以及第一數位訊號處理器。發射線圈在電力供應時間內發射電力訊號到接收線圈。在不是電力供應時間的一異物偵測時間內，繼電器開啟，異物偵測線圈與異物偵測電路產生一震盪訊號，作為金屬異物靠近無線充電裝置的判斷依據。

Description

金屬異物偵測裝置
本發明涉及金屬異物偵測裝置，特別是涉及一種無線充電裝置的金屬異物偵測裝置。
目前金屬異物偵測方法，大多是用初級測功率檢測法或諧振波形比對法來達到金屬異物偵測，若以瞬間功率檢測法或諧振波形比對法執行異物偵測時，在大功率時難以偵測到體積小的金屬異物，並且容易發生金屬異物被加熱的現象進而產生高溫發生危險。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種金屬異物偵測裝置，包含異物偵測線圈、繼電器以及異物偵測電路，適用於無線充電裝置。無線充電裝置具有發射線圈、第一數位訊號處理器以及接收線圈。異物偵測線圈設於發射線圈上方。繼電器連接異物偵測線圈。異物偵測電路連接繼電器以及第一數位訊號處理器。在不是電力供應時間的一異物偵測時間內，繼電器開啟，異物偵測線圈與異物偵測電路產生震盪訊號，作為金屬異物靠近無線充電裝置的判斷依據。在一實施方案中，所述繼電器包含繼電器線圈、二極體、第一開關以及第二開關。異物偵測線圈包含第一線圈以及第二線圈。繼電器線圈的第一端連接二極體的正端以及第一數位訊號處理器。二極體的負端連接繼電器線圈的第二端。第一開關的第二端連接第一線圈的第一端。 第二開關的第二端連接第一線圈的第二端以及第二線圈的第二端。
在一實施方案中，所述異物偵測電路更包含輔助諧振電路以及振盪檢知電路。輔助諧振電路包含第一電晶體、第一電容以及第二電容。第一電晶體的控制端連接共用電壓源以及第二電容的第一端。第一電容的第一端連接共用電壓源。第一電晶體的第一端連接第一電容的第二端與第一線圈的第一端。第一電晶體的第二端耦接一參考電位。第二電容的第二端連接第二線圈的第一端。振盪檢知電路包含第二電晶體以及第三電容。第二電晶體的第一端連接共用電壓源以及第三電容的第一端。第二電晶體的第二端連接第三電容的第二端並接地。第二電晶體的控制端連接第一電晶體的第一端。
在一實施方案中，所述輔助諧振電路更包含電位器。第一電晶體的第二端透過電位器接地，參考電位隨電位器的電阻值調變而改變。
在一實施方案中，所述振盪檢知電路更包含第一電阻以及第二電阻。第一電阻的一端連接第二電晶體的第二端。第二電阻的一端連接第一電阻的第二端。第二電阻的第二端接地。第一數位訊號處理器連接第一電阻以及第二電阻之間的節點。第一數位訊號處理器依據流過節點的電流或節點的電壓，控制發射線圈發射電力訊號的頻率和電量以及偵測繼電器的啟閉，以判斷金屬異物是否靠近無線充電裝置。
在一實施方案中，所述金屬異物偵測裝置更包含顯示控制單元。顯示控制單元包含電壓隨耦器、比較器以及發光元件。電壓隨耦器的第一輸入端連接電壓隨耦器的輸出端。電壓隨耦器的第二輸入端連接振盪檢知電路的一節點。電壓隨耦器的輸出端連接第一數位訊號處理器的輸入端。比較器的第一輸入端連接節點。第四電容的第一端連接共用電壓源以及比較器的第二輸入端。比較器配置以比較節點與第四電容的電壓以輸出比較訊號。發光元件連接比較器的輸出端。發光元件配置以依據比較訊號，以在金屬異物靠近無線充電裝置時發光。
在一實施方案中，當發射線圈發射電力訊號時，第一數位訊號處理器的第三電晶體輸出控制訊號，以關閉繼電器。
在一實施方案中，所述繼電器包含繼電器線圈、二極體、第一開關以及第二開關。異物偵測線圈為偵測線圈。繼電器線圈的第一端連接二極體的正端以及第一數位訊號處理器。二極體的負端連接繼電器線圈的第二端。第一開關的第二端連接偵測線圈的第一端。第二開關的第二端連接偵測線圈的第二端。
在一實施方案中，所述金屬異物偵測裝置更包含顯示控制單元。顯示控制單元連接異物偵測電路，以在金屬異物靠近無線充電裝置時，使顯示控制單元發光。
在一實施方案中，所述異物偵測電路包含輔助諧振電路以及振盪檢知電路。振盪檢知電路包含第一電阻以及第二電阻。第一數位訊號處理器連接至第一電阻以及第二電阻之間的節點。第一數位訊號依據流過節點的電流或節點的電壓，控制發射線圈發射電力訊號的頻率和電量以及繼電器的啟閉，以判斷金屬異物是否靠近無線充電裝置。
如上所述，本發明提供一種金屬異物偵測裝置，其可用於偵測金屬異物是否放置於無線充電裝置上方，以防止無線充電裝置對電子裝置例如手機(遠距離無線)充電時，金屬異物干擾無線充電裝置的充電與產生本身高溫燒毀情形。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包含相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
請參閱圖1、圖2和圖5，其中圖1為無線充電裝置的初級側與本發明實施例金屬異物偵測裝置的方塊圖；圖2為無線充電裝置的次級側的方塊圖；圖5為本發明實施例的無線充電裝置的電力供應時間與異物偵測時間的時序波形圖。
本發明實施例的金屬異物偵測裝置5包含如圖1所示的異物偵測線圈12、繼電器13以及異物偵測電路14，可設於無線充電裝置內部。
金屬異物偵測裝置5適用於無線充電裝置。如圖1所示，無線充電裝置的初級側6(發射端)包含發射線圈11、第一數位訊號處理器15、直流-交流轉換電路16、第一通訊模組17、第一直流-直流轉換電路18、電磁干擾控制器19、交流-直流轉換器20以及外部電源21。
如圖2所示，無線充電裝置的次級側8(接收端)包含接收線圈22、整流器23、第二通訊模組24、第二數位訊號處理器25、第二直流-直流轉換電路26、電壓檢知電路27、電池充電控制電路28、電流檢知電路29以及電池30。
應理解，本發明不受限於必要設置本實施例所舉例的所有電路元件，實務上可依據實際需求增減電路元件。
如圖1所示，交流-直流轉換器20可從外部電源21接收交流市電，並將交流市電轉換成直流電壓。電磁干擾控制器19連接交流-直流轉換器20，以濾除從交流-直流轉換器20接收到的直流電壓的電磁干擾(EMI)雜訊。
第一直流-直流轉換電路18可連接電磁干擾控制器19以及第一數位訊號處理器15。電磁干擾控制器19可將已濾除電磁干擾雜訊的直流電壓供應至第一直流-直流轉換電路18，以透過第一直流-直流轉換電路18調整直流電壓的大小，並將調整後的直流電壓供應至第一數位訊號處理器15，以提供第一數位訊號處理器15運作所需的電力。
直流-交流轉換電路16連接第一數位訊號處理器15、電磁干擾控制器19以及發射線圈11。電磁干擾控制器19可將已濾除電磁干擾的直流電壓供應至直流-交流轉換電路16。第一數位訊號處理器15可控制直流-交流轉換電路16將直流電壓轉換成交流電壓，並將此交流電壓供應至發射線圈11，使發射線圈11可在如圖5所示的電力供應時間T1內朝向如圖2所示的異物偵測線圈22發射電力訊號。
異物偵測線圈12放在圖1發射線圈11上方(圖1只是方塊示意圖)，最佳方式是異物偵測線圈12放置在發射線圈11以及接收線圈22之間。當發射線圈11發射電力訊號時，有金屬異物置放發射線圈11上或靠近發射線圈11，金屬異物會使發射線圈11以及接收線圈22之間的磁束與磁場的影響產生渦流，把金屬異物加熱至高溫而發生危險。
為避免發射線圈11與接收線圈22在感應出交流電壓，有金屬異物高溫燒毀而影響電路元件，在無線充電裝置內設置充電器內設置本實施例的金屬異物偵測裝置5，進而達到偵測金屬異物的目的。
發射線圈11在如圖5所示的電力供應時間T1內發射電力訊號給接收線圈22。在發射線圈11發射電力訊號的同時，不進行異物偵測，如圖5所示的電力供應時間T1與異物偵測時間T2錯開。
因此，第一數位訊號處理器15連接繼電器13。第一數位訊號處理器15控制繼電器13在如圖5所示的電力供應時間T1(即發射線圈11發射電力訊號給接收線圈22的時間)內維持關閉。
在進入如圖5所示的異物偵測時間T2內時，第一數位訊號處理器15控制繼電器13開啟。當繼電器13開啟時，始允許異物偵測電路14與異物偵測線圈12偵測是否有金屬異物靠近。第一數位訊號處理器15可依據如圖3或圖4所示的第一電阻R1以及第二電阻R2之間的節點NA的電壓，判斷震盪訊號的能量衰減程度，據以判斷是否有異物靠近無線充電裝置。
如圖2所示的無線充電裝置的次級側8的整流器23連接接收線圈22、第二直流-直流轉換電路26以及電壓檢知電路27。整流器23對接收線圈22的電力訊號進行整流後，提供至第二直流-直流轉換電路26以及電壓檢知電路27。
第二直流-直流轉換電路26可連接第二數位訊號處理器25。第二直流-直流轉換電路26可轉換整流器23整流後的電力訊號的電壓轉換成更低或更大的電壓後，提供至第二數位訊號處理器25。
電壓檢知電路27可連接第二數位訊號處理器25。電壓檢知電路27可檢測電壓檢知電路27整流後的電力訊號的電壓值，並將檢測的電壓值輸出至第二數位訊號處理器25。
第一數位訊號處理器15可依據取得的電壓值變化，判斷是否有金屬異物靠近。在判斷出有異物靠近無線充電裝置時，仍可控制直流-交流轉換電路16在如圖5所示的電力供應時間T1內持續供應電力的電力訊號給發射線圈11，然後再切換到異物偵測時間T2以持續進行異物偵測，如此在電力供應時間T1與異物偵測時間T2反覆切換運作，直到判斷金屬異物已移除或遠離無線充電裝置，才如圖5後面時間部分轉成都是高電壓的電力供應狀態的全運載 (all duty)。
第一數位訊號處理器15可依據取得的電壓值變化，控制直流-交流轉換電路16運作，以決定發射線圈11發射電力訊號給異物偵測線圈12的時間和頻率以及電力訊號的電量。應理解，本發明不受限於圖5所舉例的電力供應時間T1的時間長度，其可依據實際需求作調整。
相反地，當第一數位訊號處理器15判斷沒有金屬異物靠近異物偵測線圈12時，停止進行異物偵測，此時無線充電裝置的電池30可用於對電子裝置例如手機或筆電等進行充電。此時，接收線圈22可取得電量較大的電力，足以對電子裝置例如手機或筆電等充電的電力。
請參閱圖3，其為本發明實施例的金屬異物偵測裝置的電路佈局圖。
如圖3所示，本發明實施例的金屬異物偵測裝置的異物偵測電路14包含輔助諧振電路141以及振盪檢知電路142，此輔助諧振電路141可包含第一電晶體Q1、第一電容C1、第二電容C2、電位器31、第五電容C5以及第三電阻R3。振盪檢知電路142可包含第二電晶體Q2、第三電容C3、第一電阻R1以及第二電阻R2。金屬異物偵測裝置的異物偵測線圈12可包含第一線圈L1以及第二線圈L2。
繼電器13包含繼電器線圈131、二極體DE、第一開關SW1以及第二開關SW2。繼電器線圈131的一次側的第一端連接二極體DE的正端以及第一數位訊號處理器15的第三電晶體Q3的第一端。繼電器線圈131的一次側的第二端連接二極體的負端。第三電晶體Q3的第二端例如源極接地。第一數位訊號處理器15可透過一通用輸出入腳GPIO輸出低準位的一數位訊號，經過電阻R6至第一數位訊號處理器15的第三電晶體Q3的控制端，控制第三電晶體Q3的運作，以關閉繼電器13。
當繼電器13關閉時，如圖3所示的異物偵測電路14不進行異物偵測。此時，如圖1所示的發射線圈11可朝如圖2所示的接收線圈22發射電力訊號，提供後續執行異物偵測所需或充電所需的電力。
繼電器13的第一開關SW1的第一端連接第一電晶體Q1的第一端，而第一開關SW1的第二端連接至第一線圈L1的第一端。第二線圈L2的第一端透過第二電容C2連接至第一電晶體Q1的控制端。繼電器13的第二開關SW2的第一端連接第二電晶體Q2的第一端。第二開關SW2的第二端連接第一線圈L1的第二端以及第二線圈L2的第二端。第一線圈L1以及第二線圈L2為圖1的異物偵測線圈12可佈局在印刷電路板上。
第一電晶體Q1的控制端例如基極透過第三電阻R3連接一共用電壓源VCC，並連接第二電容C2的第一端。第二電容C2的第二端連接第二線圈L2的第一端。第一電晶體Q1的第一端連接第一電容C1的第二端。第一電容C1的第一端連接共用電壓源VCC。第三電阻R3的第一端可連接第五電容C5的第一端。第五電容C5的第二端可接地。
第一電晶體的第二端可耦接一參考電位RF。舉例而言，輔助諧振電路141更可包含電位器31。第一電晶體Q1的第二端透過電位器31接地。隨電位器31的電阻值在一電阻值範圍內調變，改變此參考電位RF值。
振盪檢知電路142包含第二電晶體Q2以及第三電容C3。第二電晶體Q2的控制端連接第一電晶體Q1的第一端。第二電晶體Q2的第一端連接共用電壓源VCC以及第三電容C3的第一端。第二電晶體Q2的第二端連接第三電容C3的第二端。
第二電晶體Q2的第二端可直接接地，或如本實施例透過振盪檢知電路142內部的第一電阻R1以及第二電阻R2接地。第一電阻R1以及第二電阻R2之間的節點NA可連接第一數位訊號處理器15的輸入端。
當如圖3所示的繼電器13在如圖5所示的異物偵測時間T2內開啟時，繼電器13的第一開關SW1將接收線圈的第一線圈L1連接至第一電晶體Q1的第一端，繼電器13的第二開關SW2將接收線圈的第二線圈L2連接至第二電晶體Q2的第一端。
如此，第一電晶體Q1、第一線圈L1與第一電容C1並聯產生諧振，第二線圈L2透過第二電容C2連接至第一電晶體Q1的控制端，形成正回授，進入震盪狀態。接著，可調整電位器31的電阻值，使輔助諧振電路141處於振盪與不振盪的臨界狀態。
當金屬異物靠近異物偵測線圈12的第一線圈L1與第二線圈L2時 ，會產生渦流，進而吸收了震盪的能量，導致振盪訊號消耗與衰減而使震盪訊號的振幅減弱，進而讓第二線圈L2的回授繞組的回授訊號能量不足，而減少振幅或停止振盪，造成第二電晶體Q2截止。因此，第一數位訊號處理器15可依據第一電阻R1以及第二電阻R2之間的節點NA的電壓，判斷震盪訊號的能量衰減程度，並據以判斷是否有金屬異物靠近無線充電裝置。
請參閱圖4，其為本發明另一實施例的金屬異物偵測裝置的電路佈局圖。相比於圖3所示的金屬異物偵測裝置，如圖4所示的金屬異物偵測裝置更可包含顯示控制單元50，其中顯示控制單元50包含電壓隨耦器32、比較器33以及發光元件LED。
電壓隨耦器32的第一電壓輸入端連接共用電壓源VCC，而電壓隨耦器32的第二電壓輸入端接地。電壓隨耦器32的輸出端連接電壓隨耦器32的第一輸入端例如反相輸入端，並連接第一數位訊號處理器15的輸入端。
電壓隨耦器32的第二輸入端例如非反相輸入端可連接振盪檢知電路142的第一電阻R1以及第二電阻R2之間的節點NA，以取得節點NA的電壓。電壓隨耦器32的第二輸入端可(透過第一電阻R1)連接第二電晶體Q2的第二端，並可(透過第二電阻R2)接地。
電壓隨耦器32可配置以依據電壓隨耦器32的第一輸入端例如反相輸入端的電壓與節點NA的電壓，以輸出一異物偵測訊號，第一數位訊號處理器15可據以判斷是否有金屬異物靠近無線充電裝置。
另一方面，比較器33的第一輸入端例如非反相輸入端可連接第一電阻R1以及第二電阻R2之間的節點NA，以取得節點NA的電壓。
比較器33的第二輸入端例如反相輸入端透過第四電阻R4連接共用電壓源VCC，並透過第五電阻R5接地。第五電阻R5與第四電容C4並聯。比較器33的第二輸入端可取得第五電阻R5或第四電容C4的電壓。
比較器33可將第五電阻R5的電壓(或第四電容C4的電壓)與節點NA的電壓進行比較，以輸出一比較訊號。發光元件LED例如發光二極體的正端透過第七電阻R7連接比較器33的輸出端。發光元件LED的負端接地。
當金屬異物未靠近無線充電裝置時，發光元件LED接收到低準位的比較訊號，此時發光元件LED不發光。然而，當金屬異物靠近無線充電裝置時，發光元件LED接收到高準位的比較訊號而發光，以警示使用者將異物移除，以避免金屬異物受無線充電裝置磁束的引響產生渦流，而使金屬異物進而發熱而產生危險。
請參閱圖6，其為本發明再一實施例的金屬異物偵測裝置的電路布局圖。不同於圖3和圖4，如圖6所示的本發明實施例的金屬異物偵測裝置的繼電器13僅連接異物偵測線圈12為一單一個偵測線圈L。偵測線圈L的兩端分別連接第二開關SW2的第二端以及第一開關SW1的第二端。第一開關SW1的第一端與第二開關SW2的第一端分別連接到異物偵測電路14，其架構與圖3類似具有輔助諧振電路141與振盪檢知電路142構成。繼電器13的繼電器線圈131可連接如圖1所示的第一數位訊號處理器15的輸出端，以由第一數位訊號處理器15切換繼電器13開啟或關閉。
異物偵測電路14連接到顯示控制單元50，以在金屬異物靠近無線充電裝置時，使顯示控制單元50發光。另外，異物偵測電路14的振盪檢知電路142包含第一電阻R1與第二電阻R2。第一數位訊號處理器15依據流過如圖3所示的第一電阻R1以及第二電阻R2之間的節點NA的電流或節點NA的電壓，控制發射線圈11發射電力訊號的頻率和電量以及偵測繼電器13的啟閉，以判斷金屬異物是否靠近無線充電裝置。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的金屬異物偵測裝置，其可用於偵測金屬異物是否放置於無線充電裝置上方，以防止無線充電裝置對電子裝置例如手機(遠距離無線)、筆電等充電時，在金屬異物干擾無線充電裝置的充電與金屬異物本身過熱燒毀，並進一步影響到無線充電裝置的充電電路以及金屬異物偵測裝置的電路元件。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
5:金屬異物偵測裝置 6:無線充電裝置的初級側 11:發射線圈 12:異物偵測線圈 13:繼電器 14:異物偵測電路 141:輔助諧振電路 142:振盪檢知電路 15:第一數位訊號處理器 16:直流-交流轉換電路 17:第一通訊模組 18:第一直流-直流轉換電路 19:電磁干擾控制器 20:交流-直流轉換器 21:外部電源 8:無線充電裝置的次級側 22:接收線圈 23:整流器 24:第二通訊模組 25:第二數位訊號處理器 26:第二直流-直流轉換電路 27:電壓檢知電路 28:電池充電控制電路 29:電流檢知電路 30:電池 31:電位器 32:電壓隨耦器 33:比較器 131:繼電器線圈 L1:第一線圈 L2:第二線圈 Q1:第一電晶體 Q2:第二電晶體 Q3:第三電晶體 C1:第一電容 C2:第二電容 C3:第三電容 C4:第四電容 C5:第五電容 R1:第一電阻 R2:第二電阻 R3:第三電阻 R4:第四電阻 R5:第五電阻 R6:第六電阻 R7:第七電阻 VCC:共用電壓源 GPIO:通用輸出入腳 NA:節點 RF:參考電位 SW1:第一開關 SW2:第二開關 DE:二極體 50:顯示控制單元 LED:發光二極體 T1:電力供應時間 T2:異物偵測時間 L:偵測線圈
圖1為無線充電裝置的初級側與本發明實施例金屬異物偵測裝置的方塊圖。
圖2為無線充電裝置的次級側的方塊圖。
圖3為本發明實施例的金屬異物偵測裝置的電路佈局圖。
圖4為本發明另一實施例的金屬異物偵測裝置的電路佈局圖。
圖5為本發明實施例的無線充電裝置的電力供應時間與異物偵測時間的時序波形圖。
圖6為本發明再一實施例的金屬異物偵測裝置的電路布局圖。
5:金屬異物偵測裝置
6:無線充電裝置的初級側
11:發射線圈
12:異物偵測線圈
13:繼電器
14:異物偵測電路
15:第一數位訊號處理器
16:直流-交流轉換電路
17:第一通訊模組
18:第一直流-直流轉換電路
19:電磁干擾控制器
20:交流-直流轉換器
21:外部電源

Claims (9)

  1. 一種金屬異物偵測裝置，適用於一無線充電裝置，該無線充電裝置具有一發射線圈、一第一數位訊號處理器以及一接收線圈，其中該發射線圈在一電力供應時間內發射一電力訊號到該接收線圈，該金屬異物偵測裝置包含：一異物偵測線圈，設於該發射線圈的上方；一繼電器，連接該異物偵測線圈；以及一異物偵測電路，連接該繼電器以及該第一數位訊號處理器；其中在不是該電力供應時間的一異物偵測時間內，該繼電器開啟，該異物偵測線圈與該異物偵測電路產生一震盪訊號，作為一金屬異物靠近該無線充電裝置的判斷依據；其中該繼電器包含一繼電器線圈、一二極體、一第一開關以及一第二開關，該異物偵測線圈包含一第一線圈以及一第二線圈；其中該繼電器線圈的第一端連接該二極體的正端以及該第一數位訊號處理器，該二極體的負端連接該繼電器線圈的第二端；其中該第一開關的第二端連接該第一線圈的第一端；其中該第二開關的第二端連接該第一線圈的第二端以及該第二線圈的第二端。
  2. 如請求項1所述的金屬異物偵測裝置，其中該異物偵測電路更包含一輔助諧振電路以及一振盪檢知電路，其中該輔助諧振電路包含一第一電晶體、一第一電容以及一第二電容，該第一電晶體的控制端連接一共用電壓源以及該第二電容的第一端，該第一電容的第一端連接該共用電壓源，該第一電晶體的第一端連接該第一電容的第二端與該第一線圈的第一端， 該第一電晶體的第二端耦接一參考電位，該第二電容的第二端連接該第二線圈的第一端，該振盪檢知電路包含一第二電晶體以及一第三電容，該第二電晶體的第一端連接該共用電壓源以及該第三電容的第一端，該第二電晶體的第二端連接該第三電容的第二端並接地，該第二電晶體的控制端連接該第一電晶體的第一端。
  3. 如請求項2所述的金屬異物偵測裝置，其中該輔助諧振電路更包含一電位器，該第一電晶體的第二端透過該電位器接地，該參考電位隨該電位器的電阻值調變而改變。
  4. 如請求項2所述的金屬異物偵測裝置，其中該振盪檢知電路更包含一第一電阻以及一第二電阻，該第一電阻的一端連接該第二電晶體的第二端，該第二電阻的一端連接該第一電阻的第二端，該第二電阻的第二端接地，該第一數位訊號處理器連接該第一電阻以及該第二電阻之間的一節點，該第一數位訊號處理器依據流過該節點的電流或該節點的電壓，控制該發射線圈發射該電力訊號的頻率和電量以及偵測該繼電器的啟閉，以判斷該金屬異物是否靠近該無線充電裝置。
  5. 如請求項2所述的金屬異物偵測裝置，更包含一顯示控制單元，該顯示控制單元包含一電壓隨耦器、一比較器以及一發光元件，其中該電壓隨耦器的第一輸入端連接該電壓隨耦器的輸出端，該電壓隨耦器的第二輸入端連接該振盪檢知電路的一節點，該電壓隨耦器的輸出端連接該第一數位訊號處理器的輸入端；其中該比較器的第一輸入端連接該節點，一第四電容的第一端連接該共用電壓源以及該比較器的第二輸入端，該比較器配置以比較該節點與該第四電容的電壓以輸出一比較訊號；其中該發光元件連接該比較器的輸出端，配置以依據該比較 訊號，以在該金屬異物靠近該無線充電裝置時發光。
  6. 如請求項1所述的金屬異物偵測裝置，其中當該發射線圈發射該電力訊號時，該第一數位訊號處理器的一第三電晶體輸出一控制訊號，以關閉該繼電器。
  7. 一種金屬異物偵測裝置，適用於一無線充電裝置，該無線充電裝置具有一發射線圈、一第一數位訊號處理器以及一接收線圈，其中該發射線圈在一電力供應時間內發射一電力訊號到該接收線圈，該金屬異物偵測裝置包含：一異物偵測線圈，設於該發射線圈的上方；一繼電器，連接該異物偵測線圈；以及一異物偵測電路，連接該繼電器以及該第一數位訊號處理器；其中在不是該電力供應時間的一異物偵測時間內，該繼電器開啟，該異物偵測線圈與該異物偵測電路產生一震盪訊號，作為一金屬異物靠近該無線充電裝置的判斷依據；其中該繼電器包含一繼電器線圈、一二極體、一第一開關以及一第二開關，該異物偵測線圈為一偵測線圈，該繼電器線圈的第一端連接該二極體的正端以及該第一數位訊號處理器，該二極體的負端連接該繼電器線圈的第二端，該第一開關的第二端連接該偵測線圈的第一端，該第二開關的第二端連接該偵測線圈的第二端。
  8. 如請求項7所述的金屬異物偵測裝置，更包含一顯示控制單元，連接該異物偵測電路，以在該金屬異物靠近該無線充電裝置時，使該顯示控制單元發光。
  9. 如請求項7所述的金屬異物偵測裝置，其中該異物偵測電路包含一輔助諧振電路以及一振盪檢知電路，其中該振盪檢知電路包含一第一電阻以及一第二電阻，該第一數位訊號處理 器連接至該第一電阻以及該第二電阻之間的一節點，該第一數位訊號依據流過該節點的電流或該節點的電壓，控制該發射線圈發射該電力訊號的頻率和電量以及該繼電器的啟閉，以判斷該金屬異物是否靠近該無線充電裝置。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101989758A (zh) * 2009-07-30 2011-03-23 奥林巴斯映像株式会社 充电器和充电系统
TW201530965A (zh) * 2014-01-27 2015-08-01 聯發科技股份有限公司 電子設備的無線充電方法及相關裝置
CN107134858A (zh) * 2017-06-27 2017-09-05 青岛鲁渝能源科技有限公司 无线电能传输系统及其金属异物检测方法
CN109038850A (zh) * 2018-06-25 2018-12-18 华为技术有限公司 一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法
CN210062694U (zh) * 2019-05-20 2020-02-14 温州大学 一种用于电动汽车无线充电的异物检测装置
US20200266671A1 (en) * 2019-02-15 2020-08-20 Lg Electronics Inc. Receiving coil and foreign object detecting apparatus in multiple charging condition using plurality of transmitting coils

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6471965B2 (ja) * 2014-05-27 2019-02-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 送電装置および無線電力伝送システム
EP3457525A1 (en) * 2017-09-18 2019-03-20 Koninklijke Philips N.V. Foreign object detection in a wireless power transfer system
EP3570410A1 (en) * 2018-05-16 2019-11-20 Koninklijke Philips N.V. Wireless power transfer detecting foreign objects
EP3664253A1 (en) * 2018-12-05 2020-06-10 Koninklijke Philips N.V. Device and method for wireless power transfer
EP3713045A1 (en) * 2019-03-19 2020-09-23 Koninklijke Philips N.V. Device and method for wireless power transfer and improved foreign object detecion

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101989758A (zh) * 2009-07-30 2011-03-23 奥林巴斯映像株式会社 充电器和充电系统
TW201530965A (zh) * 2014-01-27 2015-08-01 聯發科技股份有限公司 電子設備的無線充電方法及相關裝置
CN107134858A (zh) * 2017-06-27 2017-09-05 青岛鲁渝能源科技有限公司 无线电能传输系统及其金属异物检测方法
CN109038850A (zh) * 2018-06-25 2018-12-18 华为技术有限公司 一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法
US20200266671A1 (en) * 2019-02-15 2020-08-20 Lg Electronics Inc. Receiving coil and foreign object detecting apparatus in multiple charging condition using plurality of transmitting coils
CN210062694U (zh) * 2019-05-20 2020-02-14 温州大学 一种用于电动汽车无线充电的异物检测装置

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