供電裝置和供電方法
【專利說明】供電裝置和供電方法
[0001]本申請要求于2014年9月1日提交到韓國知識產權局的第10-2014-0115674號韓國專利申請和于2014年10月27日提交到韓國知識產權局的第10-2014-0146155號韓國專利申請的優先權和權益，該韓國專利申請的公開內容通過引用被包含于此。
技術領域
[0002]本公開涉及一種供電裝置和供電方法。
【背景技術】
[0003]就小型便攜式電子裝置來說，在供電裝置的設計中，高密度和高功率效率是重要問題。
[0004]可增加供電裝置的開關頻率來實現高密度和高效率。這是因為當提高了裝置的開關頻率時可減小裝置(諸如變壓器)的尺寸。
[0005]然而，高密度可能會導致開關頻率的EMI噪音增加。
[0006]為了克服以上問題，已提出采用簡化且纖薄的壓電變壓器的供電裝置。遺憾的是，壓電變壓器需要用于獲得反饋電壓的附加電路，從而使得裝置的整體尺寸增大。另外，確定是否已發生損壞可能有些困難。
[0007]在現有技術中，已存在處理這些問題的方法，例如，第2001-0029928號韓國專利特許公開中公開的方法，以及第2014-0017450號韓國專利特許公開中公開的方法。
[0008]【現有技術文件】
[0009]【專利文件1】第2001-0029928號韓國專利特許公開
[0010]【專利文件2】第2014-0017450號韓國專利特許公開
【發明內容】
[0011]本公開的一方面可提供一種能夠通過簡單的結構獲得反饋電壓的供電裝置和供電方法。
[0012]根據本公開的一方面，供電裝置可包括:壓電變壓器單元，包括多個壓電層；檢測單元，通過使用所述多個壓電層中的至少一層檢測反饋電壓。
[0013]根據本公開的另一方面，供電裝置可包括:壓電變壓器單元，包括接收輸入電壓的輸入部和提供轉換電壓的輸出部；損壞感測單元，連接到包括在輸入部或輸出部中的壓電元件，以感測壓電元件是否損壞
[0014]根據本公開的另一方面，供電裝置可包括:壓電變壓器單元，包括接收輸入電壓的輸入壓電元件和輸出轉換電壓的輸出壓電元件；檢測單元，利用輸出壓電元件的多個壓電層中的至少一個電壓層檢測反饋電壓；控制單元，利用反饋電壓控制壓電變壓器單元。
[0015]根據本公開的另一方面，一種由采用壓電變壓器的供電裝置執行的供電方法，所述方法可包括:將輸入電壓施加到壓電變壓器，以輸出轉換電壓；利用壓電變壓器的輸出壓電元件的多個壓電層中的至少一個壓電層檢測反饋電壓；利用反饋電壓控制壓電變壓器。
【附圖說明】
[0016]通過下面結合附圖進行的詳細描述，本公開的上述及其它方面、特征及優點將會被更清楚的理解，其中:
[0017]圖1是示出根據本公開的示例性實施例的供電裝置的示意性立體圖；
[0018]圖2是沿著圖1的A-A’線截取的剖視圖；
[0019]圖3是示出根據本公開的另一示例性實施例的供電裝置的示意性立體圖；
[0020]圖4是沿著圖3的B-B’線截取的剖視圖；
[0021]圖5是示出根據本公開的另一示例性實施例的供電裝置的示意性立體圖；
[0022]圖6是沿著圖5的C-C’線截取的剖視圖；
[0023]圖7是根據本公開的示例性實施例的供電裝置的框圖；
[0024]圖8是根據本公開的另一示例性實施例的供電裝置的框圖；
[0025]圖9是根據本公開的另一示例性實施例的供電裝置的框圖；
[0026]圖10是示出根據本公開的示例性實施例的供電方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]現在將參照附圖詳細地描述本公開的示例性實施例。
[0028]圖1是示出根據本公開的示例性實施例的供電裝置的示意性立體圖；圖2是沿著圖1的A-A’線截取的剖視圖。
[0029]參照圖1和圖2，供電裝置可包括壓電變壓器100和檢測單元200。
[0030]壓電變壓器100是利用壓電效應的變壓器，可包括輸入部10和輸出部20。在一些示例性實施例中，壓電變壓器100還可包括絕緣層40。
[0031]輸入部10可包括輸入壓電元件13和輸入電極11、12。輸入電極11、12可形成在輸入壓電元件13的兩個面上，以施加輸入電壓。
[0032]輸出部20可包括輸出壓電元件23和輸出電極21、22。輸出電極21、22可形成在輸出壓電兀件23的兩個面上，以輸出輸出電壓。
[0033]輸入壓電元件13和輸出壓電元件23可分別為堆疊的多個壓電層。在所述多個壓電層中，多個內電極可交替地形成，每個內電極可根據其極性而分別連接到輸出電極。
[0034]輸入壓電元件13可以沿與輸出壓電元件23極化的方向不同的方向極化。例如，輸入壓電元件13可沿厚度方向極化，然而，輸出壓電元件23可沿長度方向極化。
[0035]當具有諧振頻率的輸入電壓施加到輸入壓電元件13時，輸入壓電元件13可產生機械能。輸出壓電元件23可利用輸入壓電元件13的物理能輸出電能。在上述示例中，由于輸入壓電元件13在厚度方向上極化，因此當將輸入電壓施加到輸入壓電元件13時，輸入壓電元件13可在厚度方向上振動。這樣的振動可導致相鄰的輸出元件23在長度方向上振動，使得輸出電壓兀件23可利用長度方向上的振動在次級側輸出輸出電壓。
[0036]可根據輸入壓電元件13與輸出壓電元件23之間的電極幾何形狀等確定次級側的輸出電壓與初級側的輸入電壓的比值。因此，來自輸出壓電元件23側的輸出(S卩，次級側的輸出電壓)可以是經轉換的電壓(在下文中，稱為“轉換電壓”)。
[0037]在示例性實施例中，壓電變壓器100還可包括位于輸入部10和輸出部20之間的絕緣層40。絕緣層40可由各種絕緣材料制成。例如，絕緣層40可由諸如陶瓷的高絕緣性材料制成。
[0038]絕緣層40可以是樹脂片或膜。
[0039]在示例性實施例中，可使用絕緣且柔性的薄膜作為絕緣層40。薄膜絕緣層優于陶瓷絕緣層，因為在陶瓷絕緣層中可能因振動增加的疲勞程度而發生破裂或損壞。另一方面，由于陶瓷材料的剛度，輸入部10的振動可能不能有效地傳遞到輸出部20。
[0040]在示例性實施例中，可在絕緣層40中形成至少一個空隙。所述空隙由空氣填充或可以是真空空間(真空狀態)，從而輸入部10可通過所述空隙與輸出部20電絕緣。
[0041]可通過形成空隙顯著減小絕緣層40的實際體積，使得絕緣層40具有最小面積，并且使來自輸入部10的振動衰減降低。因此，振動可有效地傳遞到輸出部20。
[0042]檢測單元200可利用輸出壓電元件23的厚度的至少一部分檢測反饋電壓。換句話說，檢測單元200可利用輸出壓電元件23的所述多個壓電層中的至少一個壓電層檢測反饋電壓。
[0043]在示例性實施例中，檢測單元200可包括:第一檢測電極201，附著于輸出壓電元件23的第一點；第二檢測電極202，附著于輸出壓電元件23的第二點。就此而言，第一點可與第二點隔開，隔開間隙可等于輸出壓電元件23的所述多個壓電層中的至少一個壓電層的厚度。
[0044]也就是說，轉換電壓可通過輸出壓電元件23的整個壓電層而輸出，然而，可利用輸出壓電元件23的多個壓電層中的至少一個壓電層檢測反饋電壓。
[0045]根據獲得反饋電壓的現有技術，在檢測反饋電壓之前，需要用于降低從輸出壓電元件輸出的轉換電壓的附加電路。相比之下，根據本公開的示例性實施例，可使用輸出壓電元件23的整個壓電層中的至少一個壓電層檢測反饋電壓，而不采用這樣的附加電路。因此，整個電路的構造變得更簡單，同時可更精確地獲得反饋電壓。
[0046]在示例性實施例中，檢測單元200可通過反映輸出壓電元件23的被使用的壓電層的數量與整個壓電層的數量的比值來檢測反饋電壓。因此，可通過調節檢測單元200的第一檢測電極201和第二檢測電極202之間的間隔來調節反饋電壓的大小。
[0047]圖3是示出根據本公開的另一示例性實施例的供電裝置的示意性立體圖；圖4是沿著圖3的B-B’線截取的剖視圖。
[0048]參照圖3和圖4，供電裝置可包括壓電變壓器100和檢測單元200。
[0049]根據本示例性實施例的壓電變壓器100是堆疊的壓電變壓器，并且可包括輸入部10和輸出部20、30(與上述示例性實施例類似)。在一些示例性實施例中，壓電變壓器100還可包括絕緣層40。
[0050]在本示例性實施例中，輸出部20、30可分別形成在輸入部10的上面和下面。輸出部20可包括輸出壓電元件23和分別形成在輸出壓電元件23的上面和下面的電極層21和電極層22，輸出部30可包括輸出壓電元件33和分別形成在輸出壓電元件33的上面和下面的電極層31、32，所述電極層21、22、31、32分別用于輸出輸出電壓。
[0051]盡管本示例性實施例中的輸入部10和輸出部20、30具有圓盤形狀，但這僅僅是為了說明而不是限制。也就是說，根據需要，輸入部10和輸出部20、30可具有諸如多棱柱或橢圓柱的各種形狀。
[0052]此外，絕緣層40可形成在輸入部10和輸出部20、30之間。盡管如上述示例性實施例中所描述的，絕緣層40可由高度絕緣的陶瓷材料制成，但是本示例性實施例中的絕緣層40可以是柔性薄膜。此外，與上述示例性實施例相似，絕緣層40中可形成至少一個空隙。
[0053]如圖4中所示，第一輸出部20的厚度tl可與第二輸出部30的厚度t2不同。此夕卜，壓電元件的其中一個的壓電層數量可與壓電元件中的另一個的壓電層數量不同。因此，對于單一輸入電壓Vin，第一輸出部20和第二輸出部30可分別輸出不同的電壓Voutl和Vout20
[0054]此外，第一輸出部20和第二輸出部30可沿相同的方向被極化或沿相反的方向被極化。
[0055]此外，盡