KR20170058383A - 공진형 전력 전송 장치 - Google Patents

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KR20170058383A
KR20170058383A KR1020177008692A KR20177008692A KR20170058383A KR 20170058383 A KR20170058383 A KR 20170058383A KR 1020177008692 A KR1020177008692 A KR 1020177008692A KR 20177008692 A KR20177008692 A KR 20177008692A KR 20170058383 A KR20170058383 A KR 20170058383A
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KR
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circuit
resonance type
resonance
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power supply
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KR1020177008692A
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요시유키 아쿠자와
기요히데 사카이
도시히로 에조에
간스케 츠지
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미쓰비시 덴끼 엔지니어링 가부시키가이샤
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Abstract

2㎒ 이상의 고주파수로 스위칭 동작을 행하는 파워 소자, 파워 소자의 스위칭 동작을 공진 스위칭시키는 공진 회로 소자를 구비한 2계통 이상의 공진형 전원 회로(11)와, 계통마다 마련되고, 공진형 전원 회로(11)간의 출력 전류의 위상차를 제어하는 기능, 및 공진형 전원 회로(11)와 부하의 사이에서 공진 조건을 맞추는 기능을 갖는 위상 제어형 정합 회로(12)와, 각 계통의 위상 제어형 정합 회로(12)에 의해 처리된 출력 전류를 합성하는 합성부(13)를 구비했다.

Description

공진형 전력 전송 장치{RESONANCE-TYPE ELECTRICAL POWER-TRANSMITTING DEVICE}
본 발명은, 2㎒ 이상의 고주파수로 전력 전송을 행하는 공진형 전력 전송 장치에 관한 것이다.
도 8에 종래 기술에 의한 공진형 전력 전송 장치를 나타낸다. 이 공진형 전력 전송 장치에서는, E급형의 공진형 전원 회로(101)의 출력에 공진형 송신 안테나(102)가 접속되어 있다(예컨대 비 특허 문헌 1 참조).
(선행 기술 문헌)
(비 특허 문헌)
(비 특허 문헌 1) 2013년 전자 정보 통신 학회 종합 대회 BCS-1-16
그렇지만, 종래 기술에서는 E급형의 공진형 전원 회로(101)에 의해 공진형 전력 전송 장치를 구성하고 있기 때문에, 송신 전력을 가변하기 위해서는, 입력 전압 Vin의 레벨을 가변할 필요가 있다. 이것은, E급형 전원 방식의 특성에 의한 것으로, 파워 소자 Q1의 스위칭 시간의 시비율(Duty)로는 출력 전압을 가변할 수 없기 때문이다.
따라서, 종래 기술에서는 입력 전압 Vin의 레벨을 가변하기 위해, 입력부에 DC/DC 컨버터(전원 장치)가 필요하다. 또한, 송신 전력을 대전력화시키기 위해서는, 공진형 전원 회로(101)의 파워 소자 Q1로 고내압이고 대전력의 소자를 사용할 필요가 있다.
그 결과, 공진형 전원 회로(101)는 대전력과 고주파화의 양립이 곤란하고, 고효율의 전력 변환을 할 수 없다고 하는 과제가 있다. 또한, 장치 전체의 전력 변환 효율은 입력부의 DC/DC 컨버터만큼 더 내려가 버리기 때문에 방열 대책 부품이 필요하게 되고, 장치의 소형, 경량화가 어렵다고 하는 과제가 있다.
또한, 종래 기술에서는, DC/DC 컨버터의 스위칭 주파수와, 공진형 전원 회로(101)의 스위칭 주파수가 혼재한다. 그 때문에, EMC 등의 노이즈 대책 부품이 다수 필요하게 되고, 부품 수가 많아지고, 가격을 낮출 수 없다고 하는 과제가 있다.
그 외, 입력 전압 Vin의 레벨을 가변하지 않고 송신 전력을 대전력화시키는 방법으로서, RF 증폭기의 출력을 합성하는 컴바이너에 의한 수법이 종래로부터 알려져 있다. 컴바이너는, 주로 저항 50Ω을 모든 입력 계통과 합성 출력 계통의 각각에 배치하여, 임피던스 정합을 도모하여 전력 합성하는 것과, 트랜스에 의한 각 권선을 사용하여 입출력 임피던스 정합을 도모하여 전력 합성하는 것이 있다. 그렇지만, 모두 전력 변환 효율이 낮고(효율 50%), 전력 전송 장치용으로서는 적합하지 않다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, DC/DC 컨버터를 이용하는 일 없이, 송신 전력의 대전력화와 가변 제어를 할 수 있고, 2㎒ 이상의 고주파수로 고효율의 전력 전송을 행할 수 있는 공진형 전력 전송 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명과 관련되는 공진형 전력 전송 장치는, 2㎒ 이상의 고주파수로 스위칭 동작을 행하는 파워 소자, 파워 소자의 스위칭 동작을 공진 스위칭시키는 공진 회로 소자를 구비한 2계통 이상의 공진형 전원 회로와, 계통마다 마련되고, 공진형 전원 회로간의 출력 전류의 위상차를 제어하는 기능, 및 공진형 전원 회로와 부하의 사이에서 공진 조건을 맞추는 기능을 갖는 위상 제어형 정합 회로와, 각 계통의 위상 제어형 정합 회로에 의해 처리된 출력 전류를 합성하는 합성부를 구비한 것이다.
본 발명에 의하면, 상기와 같이 구성했으므로, DC/DC 컨버터를 이용하는 일 없이, 송신 전력의 대전력화와 가변 제어를 할 수 있고, 2㎒ 이상의 고주파수로 고효율의 전력 전송을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 공진형 전력 전송 장치를 구비한 공진형 전력 전송 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 공진형 전력 전송 장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 공진형 전력 전송 장치에 있어서, 공진형 전원 회로가 1계통인 경우를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 공진형 전력 전송 장치의 동작을 나타내는 도면이고, (a) 3계통의 공진형 전원 회로로부터의 출력 전류의 파형을 나타내는 도면이고, (b) 종합 출력 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 공진형 전력 전송 장치의 다른 회로 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 공진형 전력 전송 장치의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 2와 관련되는 공진형 전력 전송 장치를 구비한 공진형 전력 전송 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 종래의 공진형 전력 전송 장치의 구성을 나타내는 회로도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
실시의 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 공진형 전력 전송 장치(1)를 구비한 공진형 전력 전송 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
공진형 전력 전송 시스템은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 공진형 전력 전송 장치(1), 공진형 송신 안테나(2), 공진형 수신 안테나(3) 및 수신 회로(4)로 구성되어 있다. 공진형 전력 전송 장치(1)는, 2계통 이상의 공진형 전원 회로(11)(예컨대 E급형 전원 회로 등) 및 위상 제어형 정합 회로(12)와, 합성부(13)로 구성되어 있다. 이 공진형 전력 전송 장치(1)의 부하 임피던스 Z(RL)는, 공진형 송신 안테나(2), 공진형 수신 안테나(3), 수신 회로(4) 및 수신 회로(4)에 접속되는 부하 기기 등(도시하지 않음)에 의한 합성 임피던스가 된다. 따라서, 저항 부하 등으로 시스템을 구성하더라도 좋다. 또 도면에서는, 3계통의 공진형 전원 회로(11) 및 위상 제어형 정합 회로(12)를 나타내고, 각 회로의 부호에 접미 기호(1~3)를 붙여서 구별하고 있다.
공진형 전력 전송 장치(1)를 구성하는 공진형 전원 회로(11)는, 위상 제어형 정합 회로(12)의 전단에 배치되고, 부하 임피던스를 구성하는 공진형 송신 안테나(2)로의 전력의 공급을 제어하는 것이다. 이 공진형 전원 회로(11)는, 직류 또는 교류를 입력하여, 교류를 출력하는 인버터 전원 회로이다. 공진형 전원 회로(11)로서는, E급 방식의 전원 회로 등, ㎒대의 주파수로 동작 가능한 공진형의 전원 회로이면 된다.
공진형 전력 전송 장치(1)를 구성하는 위상 제어형 정합 회로(12)는, 공진형 전원 회로(11)간의 출력 전류의 위상차를 제어하는 기능과, 공진형 전원 회로(11)와 부하 임피던스를 구성하는 공진형 송신 안테나(2)(부하)의 사이에서 공진 조건을 맞추는 정합 기능을 갖는 것이다.
공진형 전력 전송 장치(1)를 구성하는 합성부(13)는, 각 계통의 위상 제어형 정합 회로(12)에 의해 처리된 출력 전류를 합성하여 종합 출력 전류로 하는 것이다.
공진형 송신 안테나(2)는, 공진형 전원 회로(11)로부터의 전력을 공진형 수신 안테나(3)에 전송하는 공진형의 전력 송신 안테나이다(비접촉으로 한정되지 않는다). 이 공진형 송신 안테나(2)는, 각 계통의 공진형 전원 회로(11)의 출력 전류를 합성부(13)에서 합성한 교류의 종합 출력 전류를 입력하여, 공진 동작을 행함으로써 송신 전력을 발생시키고, 공진형 수신 안테나(3)로의 전력 전송을 실시하고 있다. 이 공진형 송신 안테나(2)는, 헬리컬 형상, 스파이럴 형상 등 임의의 코일 형상으로 구성된다. 또한, 여진 코일과 비 여진 코일로 구성하더라도 좋다.
공진형 수신 안테나(3)는, 공진형 송신 안테나(2)로부터의 전력을 수신하는 공진형의 전력 수신 안테나이다(비접촉으로 한정되지 않는다). 이 공진형 수신 안테나(3)에 의해 수신된 전력은 수신 회로(4)를 통해서 부하 기기 등(도시하지 않음)에 공급된다. 이 공진형 수신 안테나(3)는, 헬리컬 형상, 스파이럴 형상 등 임의의 코일 형상으로 구성된다. 또한, 여진 코일과 비 여진 코일로 구성하더라도 좋다. 또, 공진형 수신 안테나(3)의 공진 주파수는, 공진형 송신 안테나(2)와 공진 결합하도록 설정된다.
수신 회로(4)는, 공진형 수신 안테나(3)와 부하 기기 사이에 배치되고, 공진형 수신 안테나(3)에 의해 수신된 전력(교류 출력)을 정류하는 것이다. 이 수신 회로(4)는, AC 입력-DC 출력형의 전원 회로이다.
또, 무선 전력 전송의 경우에 있어서의 공진형 전력 전송 시스템의 전송 방식은 특별히 한정되는 것이 아니고, 자계 공명에 의한 방식, 전계 공명에 의한 방식, 전자기 유도에 의한 방식 중 어느 것이더라도 좋다.
다음으로, 도 1에 나타내는 공진형 전력 전송 장치(1)의 구체적인 회로 구성예에 대하여, 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2에 나타내는 공진형 전력 전송 장치(1)에서는, 3계통의 공진형 전원 회로(11) 및 위상 제어형 정합 회로(12)를 나타내고 있다.
여기서, 공진형 전원 회로(11-1)는, 파워 소자 Q1, 공진 회로 소자(콘덴서 C1, 인덕터 L2 및 콘덴서 C2), 인덕터 L1, 고주파 펄스 드라이브 회로(도시하지 않음)에 의해 구성된다. 또한, 위상 제어형 정합 회로(12-1)는, 정합 소자(콘덴서 C3, C4 및 인덕터 L3)에 의해 구성된다. 또, 다른 계통의 공진형 전원 회로(11-2, 11-3) 및 위상 제어형 정합 회로(12-2, 12-3)에 대해서도, 공진형 전원 회로(11-1) 및 위상 제어형 정합 회로(12-1)와 마찬가지의 구성이 된다. 또한, 도 1, 2에서는, 공진형 전원 회로(11) 및 위상 제어형 정합 회로(12)를 3계통 마련하여 병렬 배치한 구성을 나타내고 있지만, 이것에 한하는 것이 아니고, 전력 전송하는 전력량에 따라 병렬 수는 결정할 수 있다.
파워 소자 Q1은, 입력 전압(직류 전압) Vin을 교류로 변환하기 위해 2㎒ 이상의 고주파수로 스위칭 동작을 행하는 스위칭 소자이다. 이 파워 소자 Q1로서는, 고주파(RF; Radio Frequency)용의 전계 효과 트랜지스터(FET; Field effect transistor)에 한하지 않고, 예컨대 Si-MOSFET나 SiC-MOSFET, GaN-FET 등의 소자를 이용하는 것이 가능하다.
공진 회로 소자(콘덴서 C1, 인덕터 L2 및 콘덴서 C2)는, 대응하는 파워 소자 Q1의 스위칭 동작을 공진 스위칭시키기 위한 소자이다. 이 콘덴서 C1, C2로서는, 세라믹 콘덴서, 필름 콘덴서 등을 이용하는 것이 가능하다. 또한, 인덕터 L2로서는, 공심 코일이나 자성체 인덕터 등을 이용하는 것이 가능하다.
인덕터 L1은, 대응하는 파워 소자 Q1의 스위칭 동작마다, 직류 전압 Vin의 에너지를 일시적으로 유지하는 기능을 하는 것이다. 이 인덕터 L1로서는, 자성체 인덕터 등을 이용하는 것이 가능하다.
고주파 펄스 드라이브 회로는, 파워 소자 Q1의 G 단자에 2㎒ 이상의 고주파수의 펄스 형상의 전압 신호를 보내서, 파워 소자 Q1을 구동시키는 회로이다. 이 고주파 펄스 드라이브 회로는, 출력부를 FET 소자 등으로 토템폴 회로 구성으로 하여 고속의 ON/OFF 출력을 할 수 있도록 구성한 회로이다.
위상 제어형 정합 회로(12-1)(콘덴서 C3, C4 및 인덕터 L3)는, 공진형 전원 회로(11-1)의 출력 전류의 위상을 제어하는 기능에 의해, 다른 계통의 공진형 전원 회로(11-2, 11-3)의 출력 전류와의 위상 관계를 조정 제어하는 기능을 한다. 또한, 공진형 전원 회로(11-1)와 부하 임피던스 Z(RL)를 구성하는 공진형 송신 안테나(2)의 사이의 공진 조건을 맞추는 정합 기능을 한다. 또, 각 계통의 위상 제어형 정합 회로(12-1~12-3)에 의한 합성 통과 특성은, 도 3에 나타내는 공진형 전원 회로(11)를 1계통으로 구성한 경우에서의 위상 제어형 정합 회로(12)의 통과 특성과, 사용 주파수에 있어서 동일하게 되도록 설정되어 있다.
이 콘덴서 C3, C4로서는, 세라믹 콘덴서, 필름 콘덴서 등을 이용하는 것이 가능하다. 또한, 인덕터 L3은 공심 코일이나 자성체 인덕터 등을 이용하는 것이 가능하다.
또, 공진형 송신 안테나(2)의 콘덴서 C5는, 공진형 송신 안테나(2)의 공진 조건을 설정하는 것이다. 이 콘덴서 C5로서는, 세라믹 콘덴서, 필름 콘덴서 등을 이용하는 것이 가능하다.
다음으로, 상기와 같이 구성된 공진형 전력 전송 시스템의 동작에 대하여 설명한다. 이하에서는, 도 2에 나타내는 상단의 회로에서의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 공진형 전원 회로(11-1)에는 직류 전압 Vin이 입력되는 것으로 한다.
우선, 일차 전원(도시하지 않음)의 직류 전압 Vin이 공진형 전원 회로(11-1)에 입력되고, ㎒대의 고주파 교류로 변환되어, 위상 제어형 정합 회로(12-1)에 출력된다. 그 출력은, 위상 제어형 정합 회로(12-1)에 의해 전류의 위상 제어가 행해지고, 또한, 공진형 전원 회로(11-1)와 공진형 송신 안테나(2)의 사이의 공진 조건이 맞춰진다. 그리고, 합성부(13)에 의해 다른 계통의 출력과 전류 합성된 후, 공진형 송신 안테나(2)에 입력된다.
이 공진형 전원 회로(11-1)의 구체적인 동작에서는, 우선, 직류 전압 Vin은 인덕터 L1을 통해 파워 소자 Q1의 D 단자에 인가된다. 그리고, 파워 소자 Q1은, 그 전압을 ON/OFF의 스위칭 동작에 의해 정전압의 교류 전압으로 변환한다. 이 변환 동작 때에, 인덕터 L1은 일시적으로 에너지를 유지하는 기능을 하여, 직류를 교류로 전력 변환하는 것을 돕는다.
여기서, 파워 소자 Q1의 스위칭 동작은, Ids 전류와 Vds 전압의 곱에 의한 스위칭 손실이 가장 작아지도록, ZVS(제로 볼티지 스위칭)가 성립하도록 콘덴서 C1, 인덕터 L2 및 콘덴서 C2로 이루어지는 공진 회로 소자로 공진 스위칭 조건이 설정되어 있다. 이 공진 스위칭 동작에 의해, 출력에는 RTN 전위를 축으로 한 정현파 형상의 교류 전압이 출력된다.
파워 소자 Q1의 구동은, 고주파 펄스 드라이브 회로가 출력하는 펄스 형상의 전압 신호를 파워 소자 Q1의 G 단자에 입력함으로써 실행하고 있다. 이때, 파워 소자 Q1의 구동 주파수는 공진형 전력 전송 장치(1)로서의 동작 주파수가 되고, 고주파 펄스 드라이브 회로의 기준 신호를 생성하는 오실레이터 회로(도시하지 않음)의 설정에 의해 정해진다.
도 2에 나타내는 다른 계통의 회로에 대해서도 상기와 마찬가지의 동작이 된다. 또, 각 계통의 파워 소자의 드라이브 타이밍은, 동일한 주파수 및 위상, 또는, 주파수만 동일하고 위상이 상이한 구성 중 어느 것이더라도 좋다.
그 후, 전력 전송하는 전력량에 따라 위상 제어형 정합 회로(12-1~12-3)에 의해, 출력 전류의 위상 제어가 실행된다. 여기서, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 공진형 전원 회로(11-1~11-3)로부터의 출력 전류 I1, I2, I3의 합이 종합 출력 전류 Iout가 된다. 그 때문에, 소망하는 전송 전력량이 얻어지도록 출력 전류 I1, I2, I3의 사이의 위상차의 가변 제어가 실시된다.
그 후, 합성부(13)에 의해 출력 전류가 합성되어 종합 출력 전류가 된다.
그리고, 공진형 송신 안테나(2)는, 종합 출력 전류에 의해 공진 동작을 행하고, 공진형 수신 안테나(3)에 전력 전송을 행한다.
그 후, 공진형 수신 안테나(3)는, 공진형 송신 안테나(2)로부터의 전력 전송에 의해 공진형 송신 안테나(2)와 마찬가지로 공진 동작을 행한다. 이때, 공진형 수신 안테나(3)에 의해 수신되는 전력은, 송신 전력량의 제어에 의해 전압의 진폭이 제어된다. 그리고, 공진형 수신 안테나(3)는, 수신 회로(4)에 교류 전력을 출력한다. 그 후, 수신 회로(4)는, 그 교류 전력을 정류하여 직류 출력을 행한다.
이상과 같이, 이 실시의 형태 1에 의하면, 공진형 전력 전송 장치(1)를 2계통 이상의 공진형 전원 회로(11) 및 위상 제어형 정합 회로(12)와, 합성부(13)로 구성하고, 전송 전력량에 따라, 각 계통의 출력 전류의 위상 제어를 행한 후에 합성함으로써, 입력부에 DC/DC 컨버터를 이용하는 일 없이 송신 전력의 대전력화와 가변 제어를 할 수 있고, 2㎒ 이상의 고주파수로 전력 전송을 행할 수 있다.
또한, 종래 구성에 비하여 부품 수를 삭감할 수 있기 때문에, 가격을 낮출 수 있다. 또한, 종래 구성에 비하여, 장치 전체의 전력 변환 효율을 향상시킬 수 있기 때문에, 방열 대책을 간이화할 수 있고, 장치를 소형, 경량화할 수 있다. 또한, 종래 구성에 비하여, 내부 회로는 공진형 전원 회로(11)의 스위칭 주파수만으로 되기 때문에, EMC 등의 노이즈 대책 부품을 대폭 삭감할 수 있다.
또 상기에서는, 공진형 전력 전송 장치(1)의 구성예로서, 도 2에 나타내는 바와 같은 회로 구성을 나타냈다. 그렇지만, 이것에 한하는 것이 아니고, 예컨대 도 5에 나타내는 바와 같은 회로 구성으로 하더라도 좋다. 이 도 5에서는, 도 2에 나타내는 위상 제어형 정합 회로(12)의 부분을, 공진형 전원 회로(11)의 내부 회로의 일부로서 구성한 정합 기능 내장형 공진 전원 회로(11b)를 나타내고 있다.
또한 도 6에 나타내는 바와 같이, 합성부(13)에 임피던스 정합 회로를 마련하고, 이 임피던스 정합 회로 단위로 공진형 전원 회로(11) 및 위상 제어형 정합 회로(12)의 병렬 수를 늘리도록 하더라도 좋다.
실시의 형태 2.
실시의 형태 2에서는, 위상 제어형 정합 회로(12)의 조정 제어를 자동으로 행하는 구성에 대하여 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 2와 관련되는 공진형 전력 전송 장치(1)를 구비한 공진형 전력 전송 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 이 도 7에 나타내는 실시의 형태 2와 관련되는 공진형 전력 전송 장치(1)는, 도 1에 나타내는 실시의 형태 1과 관련되는 공진형 전력 전송 장치(1)에 검출 회로(14) 및 자동 정합 제어 회로(15)를 추가한 것이다. 그 외의 구성은 마찬가지이고, 동일한 부호를 붙이고 상이한 부분에 대해서만 설명을 행한다.
검출 회로(14)는, 합성부(13)에 의해 합성된 종합 출력 전류의 레벨(진폭, 평균치, 왜곡 등)을 검출하는 기능을 구비하는 것이다. 이 검출 회로(14)는, 커런트 트랜스에 의한 비접촉 검출, 또는, 저항에 의한 검출 등으로 실시된다. 또, 이 검출 회로(14)의 기능은 다른 회로부로부터의 검출이더라도 좋고, 각 계통의 공진형 전원 회로(11)의 입력 전류의 레벨(도시하지 않음), 각 계통의 공진형 전원 회로(11)의 출력 전류 또는 출력 전압의 레벨(도시하지 않음), 각 계통의 위상 제어형 정합 회로(12)의 출력 전류의 레벨(도시하지 않음) 등을 검출하는 기능을 구비하는 것이더라도 좋다. 다시 말해, 각 계통의 통과 전력 상태를 검출하는 기능을 가지면 어떠한 수법이더라도 좋다.
자동 정합 제어 회로(15)는, 검출 회로(14)에 의한 검출 결과를 바탕으로, 위상 제어형 정합 회로(12)의 통과 특성을 가변 제어하는 것이다. 이것에 의해, 각 계통의 출력 전류의 위상 제어와, 공진형 전원 회로(11)와 부하 임피던스 Z(RL)의 사이의 공진 조건을 맞추는 정합 기능의 자동화를 행할 수 있다. 자동 정합 제어 회로(15)는, 아날로그 제어 회로로 구성한 것, 또는, 마이크로컴퓨터 제어 회로로 구성한 것 등, 제어 범위 및 정밀도에 적합한 회로 구성으로 실시된다.
이상과 같이, 이 실시의 형태 2에 의하면, 검출 회로(14)에 의해 종합 출력 전류의 레벨을 검출하고, 그 검출 결과로부터 자동 정합 제어 회로(15)에서 위상 제어형 정합 회로(12)의 제어를 행하도록 구성했으므로, 실시의 형태 1에 있어서의 효과에 더하여, 위상 제어형 정합 회로(12)의 조정 제어를 자동으로 실시할 수 있다.
또, 본원 발명은 그 발명의 범위 내에 있어서, 각 실시의 형태의 자유로운 조합, 혹은 각 실시의 형태의 임의의 구성 요소의 변형, 또는 각 실시의 형태에 있어서 임의의 구성 요소의 생략이 가능하다.
(산업상 이용가능성)
본 발명과 관련되는 공진형 전력 전송 장치는, DC/DC 컨버터를 이용하는 일 없이, 출력 전력의 대전력화와 가변 제어를 할 수 있고, 2㎒ 이상의 고주파수로 고효율의 전력 전송을 행하는 공진형 전력 전송 장치 등에 이용하기에 적합하다.
1 : 공진형 전력 전송 장치
2 : 공진형 송신 안테나
3 : 공진형 수신 안테나
4 : 수신 회로
11 : 공진형 전원 회로
11b : 정합 기능 내장형 공진 전원 회로
12 : 위상 제어형 정합 회로
13 : 합성부
14 : 검출 회로
15 : 자동 정합 제어 회로

Claims (13)

  1. 2㎒ 이상의 고주파수로 스위칭 동작을 행하는 파워 소자, 상기 파워 소자의 스위칭 동작을 공진 스위칭시키는 공진 회로 소자를 구비한 2계통 이상의 공진형 전원 회로와,
    계통마다 마련되고, 상기 공진형 전원 회로간의 출력 전류의 위상차를 제어하는 기능, 및 상기 공진형 전원 회로와 부하의 사이에서 공진 조건을 맞추는 기능을 갖는 위상 제어형 정합 회로와,
    각 계통의 상기 위상 제어형 정합 회로에 의해 처리된 출력 전류를 합성하는 합성부
    를 구비한 공진형 전력 전송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하는, 상기 합성부에 의해 합성된 출력 전류에 의해 공진 동작을 행함으로써 송신 전력을 발생시키는 공진형 송신 안테나인 것을 특징으로 하는 공진형 전력 전송 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각 계통의 상기 위상 제어형 정합 회로에 의한 합성 통과 특성은, 상기 공진형 전원 회로를 1계통으로 구성한 경우의 통과 특성과 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 공진형 전력 전송 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    각 계통의 상기 위상 제어형 정합 회로에 의한 합성 통과 특성은, 상기 공진형 전원 회로를 1계통으로 구성한 경우의 통과 특성과 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 공진형 전력 전송 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 파워 소자는, 고주파용의 전계 효과 트랜지스터 이외의 전계 효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 공진형 전력 전송 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 공진형 송신 안테나는 자계 공명에 의해 전력 전송을 행하는 것을 특징으로 하는 공진형 전력 전송 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 공진형 송신 안테나는 전계 공명에 의해 전력 전송을 행하는 것을 특징으로 하는 공진형 전력 전송 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 공진형 송신 안테나는 전자기 유도에 의해 전력 전송을 행하는 것을 특징으로 하는 공진형 전력 전송 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 합성부에 의해 합성된 출력 전류의 레벨을 검출하는 검출 회로와,
    상기 검출 회로에 의한 검출 결과를 바탕으로, 각 계통의 상기 위상 제어형 정합 회로의 통과 특성을 가변 제어하는 자동 정합 제어 회로
    를 구비한 것을 특징으로 하는 공진형 전력 전송 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    각 계통의 상기 공진형 전원 회로의 입력 전류의 레벨을 검출하는 검출 회로와,
    상기 검출 회로에 의한 검출 결과를 바탕으로, 각 계통의 상기 위상 제어형 정합 회로의 통과 특성을 가변 제어하는 자동 정합 제어 회로
    를 구비한 것을 특징으로 하는 공진형 전력 전송 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    각 계통의 상기 공진형 전원 회로의 출력 전류의 레벨을 검출하는 검출 회로와,
    상기 검출 회로에 의한 검출 결과를 바탕으로, 각 계통의 상기 위상 제어형 정합 회로의 통과 특성을 가변 제어하는 자동 정합 제어 회로
    를 구비한 것을 특징으로 하는 공진형 전력 전송 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    각 계통의 상기 공진형 전원 회로의 출력 전압의 레벨을 검출하는 검출 회로와,
    상기 검출 회로에 의한 검출 결과를 바탕으로, 각 계통의 상기 위상 제어형 정합 회로의 통과 특성을 가변 제어하는 자동 정합 제어 회로
    를 구비한 것을 특징으로 하는 공진형 전력 전송 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    각 계통의 상기 위상 제어형 정합 회로의 출력 전류의 레벨을 검출하는 검출 회로와,
    상기 검출 회로에 의한 검출 결과를 바탕으로, 각 계통의 상기 위상 제어형 정합 회로의 통과 특성을 가변 제어하는 자동 정합 제어 회로
    를 구비한 것을 특징으로 하는 공진형 전력 전송 장치.
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