CN101138144A - 无接触供电设备的二次侧受电电路 - Google Patents

无接触供电设备的二次侧受电电路 Download PDF

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Abstract

设置多个耦合线圈(2A、2B)，在各耦合线圈(2A、2B)上分别串联连接形成在感应线路(1)的频率上谐振的谐振电路(4A、4B)的谐振电容器(3A、3B)，进而，把这些谐振电路(4A、4B)串联连接，另外，在各谐振电路(4A、4B)上分别设置整流由谐振电路(4A、4B)发生的电压的整流电路(6A、6B)，把这些整流电路(6A、6B)并联连接，向负载(10)供电，另外，设置使各谐振电路(4A、4B)之间成为连接状态或者断开状态的开关(5)，设置通过控制开关(5)，控制施加到负载(10)的输出电压的电压控制器(11)。

Description

无接触供电设备的二次侧受电电路
技术领域
本发明涉及无接触供电设备的二次侧受电电路。
背景技术
现有的无接触供电设备的二次侧受电电路的一个例子例如公开在特开平11-178104号公报中。
上述无接触供电设备的二次侧受电电路构成为与耦合线圈并联，连接与耦合线圈一起形成在感应线路的频率上谐振的谐振电路的电容器，在电容器上连接整流/平滑电路，在该整流/平滑电路上连接把输出电压控制为基准电压的恒压控制电路，在该恒压控制电路上作为负载的一个例子，连接换流器以及控制电源装置。在换流器上连接带减速器的电动机。
上述恒压控制电路由电流限制用的线圈、发生上述基准电压的电压发生器、把输出电压与基准电压进行比较的比较器、连接在整流/平滑电路的两个输出端之间，在输出电压超过了基准电压时，由比较器接通的FET构成的输出调整用晶体管、形成滤波器的二极管以及电容器构成。从上述控制电源装置向电压发生器和比较器供给控制电源。
根据该恒压控制电路的结构，如果通过电动机停止等而减少负载，则输出电压上升，如果输出电压超过基准电压，则由比较器接通输出调整用晶体管，降低输出电压，把输出电压维持为基准电压。
然而，如果依据上述现有的结构，则由于通过电动机的停止等而减少负载时，接通输出调整用晶体管，因此存在当不需要向负载供电时，在输出调整用晶体管中流过电流而产生损失这样的问题。
发明内容
因此本发明的目的在于提供能够降低不需要向负载供电时的损失的无接触供电设备的二次侧受电电路。
为了达到上述的目的，本发明方案1中记载的无接触供电设备的二次侧受电电路的特征在于，与流过高频电流的一次侧感应线路相对，设置多个从上述感应线路感应电动势的耦合线圈，在上述各个耦合线圈上分别串联连接谐振电容器，形成在上述感应线路的频率上谐振的谐振电路，进而，把这些谐振电路串联连接，在上述各谐振电路上分别设置整流由谐振电路发生的电压的整流电路，把这些整流电路并联连接，向功耗变动的负载供电，设置使上述各谐振电路之间成为连接状态或者断开状态的切换单元，通过控制上述切换单元，控制施加到上述负载的输出电压的电压控制单元。
依据上述结构，如果在感应线路上供给高频电流，则由在该感应线路中发生的磁通，在各耦合线圈中分别发生感应电动势，在各耦合线圈中发生的感应电动势作为预定的电压由各整流电路整流后供给到负载。当该负载是通常负载状态时，由在各谐振电路之间串联连接的切换单元使各谐振电路之间成为连接状态，向负载供给把在各谐振电路的整流电路中发生的电压相加了的电压。另外，如果负载成为轻负载的状态，则输出电压上升，根据其状态，由电压控制单元选择谐振电路之间的切换单元，使所选择的切换单元成为断开状态，向负载供给在断开了的谐振电路以外的谐振电路的整流电路中发生的电压。
而且，方案2中记载的发明在方案1中记载的发明中，特征是，上述切换单元具备：一次侧绕组串联连接在上述各谐振电路之间的变压器；输入端连接在上述变压器的二次侧绕组上的整流器；连接在上述整流器的两个输出端之间的开关单元，上述电压控制单元通过接通/断开上述开关单元，控制施加到上述负载的输出电压。
依据上述结构，当负载是通常负载状态时，接通各切换单元的开关单元，使各谐振电路之间成为串联连接状态，另外，当负载是轻负载状态时，由电压控制单元断开所选择的切换单元的开关单元，由所选择的切换单元把谐振电路之间断开。
另外，方案3中记载的发明在方案2中记载的发明中，特征是，上述变压器的一次侧绕组与二次侧绕组的绕线比是1∶1，上述变压器的一次侧绕组的阻抗比轻负载时的负载的电阻大。
依据上述结构，如果负载成为轻负载，则断开开关单元(开放)，这时当在变压器的二次侧绕组中发生的电压比施加在负载上的输出电压小时，在变压器的二次侧绕组中不流过电流。从而，变压器的二次侧绕组完全断开，变压器的一次侧绕组成为高阻抗。这时，在各耦合线圈中感应的电压施加到高阻抗的变压器的一次侧绕组上，在变压器的一次侧绕组中流过微小的电流，该电流经由整流器流入到负载中，而当轻负载时的负载电阻比变压器的一次侧绕组的高阻抗小时，由于放电电流比充电电流大，因此上述输出电压减少。
另外，方案4中记载的发明的特征是，与流过高频电流的一次侧感应线路相对，设置从上述感应线路感应电动势的耦合线圈，在上述耦合线圈上串联连接谐振电容器，形成在上述感应线路的频率上谐振的谐振电路，设置把由上述谐振电路发生的电压整流，向功耗变动的负载供电的整流电路，在上述整流电路的两个输出端之间连接串联连接的相同电容的两个输出电容器，设置使这两个输出电容器的连接点与上述串联连接的谐振电路的一端成为连接状态或者断开状态的切换单元，设置通过控制上述切换单元，控制施加到上述负载的输出电压的电压控制单元。
依据上述结构，如果向感应线路供给高频电流，则通过在该感应线路中发生的磁通，在耦合线圈中发生感应电动势，把在耦合线圈中发生的感应电动势作为预定的电压，由整流电路整流后供给到负载。当该负载是通常负载状态时，由于连接在串联连接到整流电路的两个输出端之间的相同电容的两个电容器的连接点与串联连接的谐振电路的一端之间的切换单元成为连接状态，构成倍压电路，因此在整流电路中发生的电压的2倍电压施加到负载。另外，如果负载成为轻负载状态，则输出电压上升，由电压控制单元使切换单元成为断开状态，在整流电路中发生的电压按原样施加到负载。
进而，方案5中记载的发明的特征是，与流过高频电流的一次侧感应线路相对，设置从上述感应线路感应电动势的耦合线圈，在上述耦合线圈上串联连接谐振电容器，形成在上述感应线路的频率上谐振的谐振电路，设置把由上述谐振电路发生的电压升压，把该升压了的电压供电到功耗变动的负载的升压单元，设置使上述串联连接的谐振电路与上述升压单元之间成为连接状态或者断开状态的切换单元，设置通过控制上述切换单元，控制施加到上述负载的输出电压的电压控制单元。
依据上述结构，例如，在不能把耦合线圈缠绕预定的匝数，在耦合线圈中仅能发生很小的感应电动势的情况下，当负载是通常负载状态时，使用升压单元把由谐振电路发生的电压升压，供给到负载。这时，由切换单元把谐振电路与升压单元连接。另外，如果负载成为轻负载状态，则输出电压上升，由电压控制单元控制切换单元，把谐振电路与升压单元之间断开，降低由升压单元升压的电压。
而且，方案6中记载的发明在方案5中记载的发明中，特征是，上述升压单元具备：一次侧绕组与上述谐振电路串联连接的升压用变压器、输入端连接到上述升压用变压器的二次侧绕组，输出端连接到上述负载的第1整流电路，上述切换单元具备：输入端连接到上述升压用变压器的三次绕组的第2整流电路、连接在上述第2整流电路的两个输出端之间的开关单元，上述电压控制单元通过接通/断开上述开关单元，控制施加到上述负载的输出电压。
依据上述结构，例如，在不能把耦合线圈缠绕预定的匝数，在谐振电路中仅能发生很小的感应电动势的情况下，当负载是通常负载状态时，开关单元接通，使与谐振电路串联连接的升压用变压器的一次侧成为连接状态，由升压用变压器把在耦合线圈中发生的感应电动势升压到预定的电压，由第1整流电路整流后供给到负载。另外，如果负载成为轻负载状态，输出电压上升，则电压控制单元断开开关单元，使升压用变压器的一次侧成为断开状态，降低施加到负载的输出电压。
另外，方案7中记载的发明的特征是，与流过高频电流的一次侧感应线路相对，设置从上述感应线路感应感电动势的耦合线圈，在上述耦合线圈上串联连接谐振电容器，形成在上述感应线路的频率上谐振的谐振电路，设置与上述谐振电路串联，使该谐振电路成为连接状态或者断开状态的切换单元，在由上述谐振电路和切换单元构成的电路的两端上连接第1二极管，在该第1二极管的阴极上连接第2二极管的阳极，在上述第1二极管的阳极上连接输出电容器的一端，在上述第2二极管的阴极上连接上述输出电容器的另一端，在上述输出电容器的两端连接负载，设置通过控制上述切换单元，控制施加到上述负载上的输出电压的电压控制单元。
依据上述结构，如果由切换单元使谐振电路成为与输出电容器连接的状态，在感应线路中供给高频电流，则根据在该感应线路中发生的磁通，在耦合线圈中发生感应电动势，在其半周期中，连接到耦合线圈上的谐振电容器充电，在下一个半周期中，加入在上一个半周期中充电的谐振电容器的电荷，向输出电容器充电，向负载供电。当负载是通常负载状态时维持上述连接状态，负载成为轻负载状态，输出电压上升，如果超过预定电压，则通过电压控制单元，谐振电路由切换单元从输出电容器断开，输出电容器不被充电。在该状态下，由输出电容器向负载供电，输出电压下降。如果返回到预定电压，则成为上述连接状态，再次向输出电容器充电。
本发明的无接触供电设备的二次侧受电电路当负载是通常负载状态时，在切换单元中流过大量的电流，当是轻负载状态时，在切换单元中不流过电流，即，在切换单元中流过与负载状态相对应的负载电流，因此能够降低对于切换单元的损失。
附图说明
图1是本发明实施形态中的无接触供电设备的二次侧受电电路，(a)是其基本结构1的电路图，(b)是表示基本结构1的其它形态的电路图。
图2表示该无接触供电设备的二次侧受电电路的基本结构1中的实施形态，(a)是实施形态1的电路图，(b)是实施形态2的电路图。
图3是该无接触供电设备的二次侧受电电路的基本结构1中的实施形态3的电路图。
图4表示该无接触供电设备的二次侧受电电路的基本结构2，(a)是电路图，(b)是实施形态的电路图。
图5是该无接触供电设备的二次侧受电电路的基本结构3的电路图。
图6表示在该无接触供电设备的二次侧受电电路的基本结构3中的升压用变压器。
图7表示该无接触供电设备的二次侧受电电路的基本结构4，(a)是电路图，(b)是实施形态1的电路图。
图8是该无接触供电设备的二次侧受电电路的基本结构4的实施形态2的电路图。
具体实施方式
[基本结构1]
以下，参照附图说明本发明基本结构1中的无接触供电设备的二次侧受电电路。
如图1(a)所示，无接触供电设备的二次侧受电电路例如是与流过10kHz左右的高频电流I的一次侧感应线路1相对，设置从感应线路1感应电动势的第1耦合线圈2A、第2耦合线圈2B，把在这些第1耦合线圈2A、第2耦合线圈2B中感应的电动势供给到功耗变动的负载10的电路。
该二次侧受电电路由分别与各耦合线圈2A、2B串联连接，形成在感应线路1的频率上谐振的谐振电路4A、4B的第1电容器(谐振电路器)3A、第2电容器(谐振电容器)3B、在各谐振电路4A、4B之间串联连接，使各谐振电路4A、4B之间成为连接状态或者断开状态的开关(切换单元的一个例子)5、分别与谐振电路4A、4B并联连接，整流由谐振电路4A、4B发生的电压的整流电路6A、6B、与整流电路6A、6B的输出一侧串联连接的电流限制用的线圈7、经过该线圈7，与整流电路6A、6B的输出一侧并联连接，连接到负载10的电压电容器(输出电容器)8、通过控制开关5，控制施加到负载10的输出电压VDC，即检测输出电压VDC，在该输出电压VDC小于等于预定电压时接通开关5，如果超过预定电压则断开开关5的电压控制器(电压控制单元的一个例子)11构成。
另外，上述整流电路6A包括：由串联连接的二极管形成，两端与负载10连接，中间部分(上述二极管的连接点)连接到第1电容器3A的第1整流单元6a、由串联连接的二极管形成，两端连接到负载10，中间部分(上述二极管的连接点)连接到耦合线圈2A的第2整流单元6b。另外，上述整流电路6B也相同，包括：两端连接到负载10，中间部分连接到第2电容器3B的第3整流单元6c、两端连接到负载10，中间部分连接到耦合线圈2B的第2整流单元6d。
以下，说明上述基本结构1的作用。
例如，如果在感应线路1中供给10kHz左右的高频电流I，则由在该感应线路1中发生的磁通，分别在耦合线圈2A、2B中发生感应电动势，在耦合线圈2A、2B中发生的感应电动势作为预定的电压，由整流电路6A、6B整流。
在负载10为通常负载状态下消耗预定的功耗时，输出电压VDC小于等于预定电压，由电压控制器11接通开关5，使谐振电路4A、4B串联连接，把整流电路6A、6B的输出电压相加了的电压施加到负载10(把整流电路6A、6B的输出电压相加了的电压通过线圈7，把电压电容器8充电，供给到负载10)。
这里，如果负载10减少，输出电压VDC上升，电压控制器11判断为该上升了的输出电压VDC超过了预定电压时，则使开关5断开。这样，负载10成为轻负载状态，如果断开开关5，则谐振电路4A与谐振电路4B断开，整流电路6A与整流电路6B成为并联连接的状态，施加到负载10的电压下降到上述相加的电压的二分之一。于是，输出电压VDC下降，输出电压VDC维持为预定电压。
另外，在第2整流单元6b和第3整流单元6c中使用的元件(二极管)与在第1整流单元6a和第2整流单元6d中使用的元件(二极管)相比较，能够使用额定电流小的元件。
如上所述，依据基本结构1，由于当负载10是通常负载状态时，在开关5中流过大量的电流，当轻负载状态时在开关5中不流过电流，即，在开关5中流过与负载10的状态相对应的负载电流，因此能够降低对于开关5的损失。
另外，图1(a)的基本结构1还能够成为图1(b)所示的电路。
图1(b)所示的电路构成为在整流电路6A、6B的输出一侧串联连接电流限制用的线圈7，在线圈7的输入一侧连接上述第2整流单元6a的输出端以及上述第3整流单元6d的输出端，在线圈7的输出一侧(负载10一侧)连接上述第2整流单元6b的输出端以及上述第3整流单元6c的输出端。另外，关于其它的结构由于与上述基本结构1相同，因此省略说明。
以下，说明上述结构的作用。
例如，如果在感应线路1中供给10kHz左右的高频电流I，则由在该感应线路1中发生的磁通，分别在耦合线圈2A、2B中发生感应电动势，在耦合线圈2A、2B中发生的感应电动势作为预定的电压，由第1整流单元6a以及第4整流单元6d整流。
在负载10为通常负载状态下消耗预定的功耗时，输出电压VDC小于等于预定电压，由电压控制器11接通开关5，谐振电路4A、4B串联连接，这时，使用整流电路6A的第1整流单元6a以及整流电路6B的第4整流单元6d将整流了的电压施加到负载10(使用第1整流单元6a以及第4整流单元6d，即，把谐振电路4A、4B的电压相加后整流了的电压通过线圈7，把电压电容器8充电，供给到负载10)。
这里，如果负载10减少，输出电压VDC上升，电压控制器11判断为该上升了的输出电压VDC超过了预定电压，则使开关5断开。这样，负载10成为轻负载状态，如果开关5断开，则谐振电路4A与谐振电路4B断开，使用整流电路6A的第1整流单元6a以及第2整流单元6b和整流电路6B的第3整流单元6c以及第4整流单元6d分别整流了的电压成为并联连接的状态，施加到负载10的电压下降到上述相加了的电压的二分之一。于是，输出电压VDC下降，输出电压VDC维持为预定的电压。
在该开关5的断开时，如上所述，由于第2整流单元6b的输出端以及第4整流单元6d的输出端连接在线圈7的输出一侧，因此不会从整流电路6A的第2整流单元6b以及整流电路6B的第3整流单元6c向线圈7流过电流，由于在第2整流单元6b以及第3整流单元6c中，仅施加了比图1(a)表示的连接的情况小的电压，因此在第2整流单元6b以及第3整流单元6c中，与流过通常电流的第1整流单元6a以及第4整流单元6d的元件(二极管)相比较，能够使用额定电压小的元件，进而，在第1整流单元6a以及第4整流单元6d中，通常由于流过谐振频率的电流(10kHz左右的高频电流)，因此需要使用高速类型的元件(二极管)，而由于在第2整流单元6b以及第3整流单元6c中仅在开关5断开时使用，因此能够使用低速类型的元件，从而，能够降低二次侧受电电路的制造成本。
<基本结构1中的实施形态1>
本实施形态1表示上述基本结构1中的切换单元的具体结构，因此着眼于切换单元进行说明。另外，关于与实施形态1相同的部件标注相同的号码进行说明。
本实施形态1中的无接触供电设备的二次侧受电电路如图2(a)所示，在各谐振电路4A、4B之间以绝缘的状态连接了切换单元41。
切换单元41由一次侧绕组(一次线圈)在各谐振电路4A、4B之间串联连接的变压器42、其输入端连接在变压器42的二次侧绕组(二次线圈)的两端的整流器43、与该整流器43的两个输出端之间，即集电极以及发射极与整流器43的输出端之间连接的输出调整用晶体管(开关单元)44、在整流器43的正侧输出端与输出调整用晶体管44的集电极的连接点上连接阳极，在负载10的一端连接阴极的二极管45构成。
另外，电压控制器11检测输出电压VDC，当该输出电压VDC小于等于预定电压时使输出调整用晶体管44接通，如果超过预定电压则使输出调整用晶体管44断开。
在上述切换单元41中，变压器42的一次侧绕组与二次侧绕组的绕线比根据在耦合线圈中感应的电压、谐振电路的数量、输出电压VDC以及输出调整用晶体管44的额定决定，而通常可以是1∶1。然而，当二次侧绕组断开时，一次侧绕组的阻抗与轻负载时的负载10的电阻相比较需要充分大。如果负载10减少，成为轻负载状态，则输出调整用晶体管44断开(开放)(后述)，而当在变压器42的二次侧绕组中发生的电压比输出电压VDC小时，在变压器42的二次侧绕组中不流过电流。从而，变压器42的二次侧绕组完全断开，变压器42的一次侧绕组成为高阻抗。这时，在各耦合线圈2A、2B中感应的电压施加到高阻抗的变压器42的一次侧绕组上，在变压器42的一次侧绕组中流过微小的电流，该电流经由二次侧的整流器43，流入到电容器8以及负载10中，而当负载10的电阻(Ω)比变压器42的一次侧绕组的高阻抗的电阻部分(Ω)小时，由于放电电流比充电电流大，因此电容器8的电压减少。在无接触供电设备中，由于使用的频率高(例如10kHz)，因此作为变压器42的磁芯，如果无间隙地使用高磁通密度(Bm)而且高磁导率材料，则能够以很少的绕组实现具有所希望特性的变压器。
以下，说明上述基本结构1中的实施形态1的作用。
当负载10为通常负载状态下消耗预定的功耗时，接通输出调整用晶体管44，变压器42的二次侧绕组短路，谐振电路4A、4B之间成为连接状态。由此，谐振电路4A、4B串联连接。
这时，输出电压VDC小于等于预定电压，电压控制器11接通开关5，把整流电路6A、6B的输出电压相加了的电压施加到负载10。
这里，如果在负载10减少，输出电压VDC上升的情况下，电压控制器11判断为该上升了的输出电压VDC超过了预定电压，则使输出调整用晶体管44断开。这样，当负载10是轻负载状态时，如果断开输出调整用晶体管44，则谐振电路4A、4B之间断开，整流电路6A与整流电路6B成为并联连接的状态，施加到负载10的电压下降到上述相加了的电压的二分之一。于是，输出电压VDC下降，输出电压VDC维持为预定电压。
如上所述，依据实施形态1，当负载10是通常负载状态时，在输出调整用晶体管44中流过大量的电流，当轻负载状态时，在输出调整用晶体管44中不流过电流，即，由于在输出调整用晶体管44中流过与负载10的状态相对应的负载电流，因此能够降低对于输出调整用晶体管44的损失。
<基本结构1中的实施形态2>
图2(a)的基本结构1中的实施形态1还能够成为图2(b)表示的电路。
图2(b)表示的电路构成为把上述第2整流单元(整流电路)6a的输出端以及上述第3整流单元(整流电路)6d的输出端经由线圈7并联连接到输出用电容器8以及负载10，把谐振电路4A的一端连接到第2整流单元6a的中间部分(两个二极管的连接点)，把谐振电路4A的另一端连接到变压器42的一次侧绕组的一端，另外，把谐振电路4B的一端连接到变压器42的一次侧绕组的另一端，把谐振电路4B的另一端连接到第3整流单元6d的中间部分(两个二极管的连接点)。另外，关于其它的结构由于与上述基本结构1的实施形态1相同，因此省略说明。
以下，说明上述基本结构1中的实施形态2的作用。
当负载10在通常负载状态下消耗预定的功耗时，接通输出调整用晶体管44，变压器42的二次侧绕组短路，谐振电路4A、4B之间成为连接状态。由此，谐振电路4A、4B串联连接。
这时，输出电压VDC小于等于预定电压，由电压控制器11接通开关5(输出调整用晶体管44)，把整流电路6A、6B的输出电压相加了的电压施加到负载10。
这里，如果在负载10减少，输出电压VDC上升了的情况下，电压控制器11判断为该上升了的输出电压VDC超过了预定电压，则使输出调整用晶体管44断开。这样，当负载10是轻负载状态时，如果断开输出调整用晶体管44，则变压器42的一次侧绕组的阻抗增加，谐振电路4A、4B之间出现高阻抗的线圈。这时，在谐振电路4A、4B上感应的电流只能流过该高阻抗的线圈(变压器42的一次侧绕组)，关于一时要在该高阻抗的线圈上发生的高电压，通过经由二极管45在二次侧流过电流，抑制其电压，最终从第2整流单元6a以及第3整流单元6d把输出用电容器8(负载10)充电的电流大幅度减少。于是，输出电压VDC下降，输出电压VDC维持为预定的电压。
如上所述，依据实施形态2，与实施形态1相比较，能够使在整流电路中使用的二极管的数量成为一半，能够降低成本。
<基本结构1中的实施形态3>
本实施形态3由于是在上述实施形态1的谐振电路4A、4B上进而串联连接由第3耦合线圈2C和第3电容器(谐振电容器)3C形成的谐振电路4C，在与各谐振电路4之间(谐振电路4A与谐振电路4B之间，以及谐振电路4B与谐振电路4C之间)以绝缘的状态连接变压器的一次侧绕组的构成的二次侧受电电路，因此着眼于与实施形态1不同的部分进行说明。另外，在谐振电路4C中，与其它的谐振电路4A、4B相同，并联连接整流由谐振电路4C发生的电压，向功耗变动的负载10供电的整流电路6C。另外，关于与实施形态1相同的部件标注相同的号码进行说明。
切换单元51如图3所示，由一次侧绕组串联连接在谐振电路4A与谐振电路4B之间，以及谐振电路4B与谐振电路4C之间的变压器52、其输入端连接在变压器52的二次侧绕组的整流器53、连接在该整流器53的两个输出端之间，即集电极以及发射极连接在整流器53的输出端之间的输出调整用晶体管(开关单元)54、阳极连接在整流器53的正侧输出端与输出调整用晶体管54的集电极的连接点上，阴极连接在负载10的一端的二极管55构成。
另外，电流控制器11检测输出电压VDC，当该输出电压VDC小于等于预定电压时接通输出调整用晶体管54，如果超过预定电压则断开输出调整用晶体管54。
以下，说明上述实施形态3中的作用。
当负载10在通常负载状态下消耗预定的功耗时，接通输出调整用晶体管54，变压器52的二次侧绕组短路，谐振电路4A、4B之间以及谐振电路4B、4C之间成为连接状态，把整流电路6A、6B、6C的输出电压相加了的电压施加到负载10。
这里，如果负载10减少，输出电压VDC上升，电压控制器11判断为该上升了的输出电压VDC超过了预定电压，则断开输出调整用晶体管54。这样，当负载10是轻负载状态时，断开输出调整用晶体管54，谐振电路4A、4B之间以及谐振电路4B、4C之间成为断开状态，因此各谐振电路4A、4B、4C断开，施加到负载10的电压降低到在谐振电路4A中发生的电压(当在各谐振电路4A、4B、4C中发生的电压相同时，降低到上述相加了的电压的三分之一)。于是，输出电压VDC下降，输出电压VDC维持为预定的电压。
如上所述，依据实施形态3，当负载10是通常负载状态时，在输出调整用晶体管54中流过大量的电流，当轻负载状态时，在输出调整用晶体管54中不流过电流，即，由于在输出调整用晶体管54中流过与负载10的状态相对应的负载电流，因此能够减少对于输出调整用晶体管54的损失。
[基本结构2]
以下，参照附图说明本发明基本结构2中的无接触供电设备的二次侧受电电路。
如图4(a)所示，无接触供电设备的二次侧受电电路是例如与流过10kHz左右的高频电流I的一次侧感应线路21相对，设置从感应线路21感应电动势的第1耦合线圈22A、第2耦合线圈22B，把在这些第1感应线圈22A、第2感应线圈22B中感应的电动势供给到功耗变动的负载30的电路。
该二次侧受电电路由分别与各感应线圈22A、22B串联连接，形成在感应线路81的频率上谐振的谐振电路24A、24B的第1电容器(谐振电容器)23A、第2电容器(谐振电容器)23B、整流由串联连接的这些谐振电路24A、24B发生的电压的整流电路25、分别与整流电路25的输出一侧连接的电流限制用的线圈26A、26B、经由这些电流限制用的线圈26A、26B连接在整流电路25的两个输出端之间的串联连接的相同电容的电容器(输出电容器)27A、27B、使两个电容器27A、27B的连接点和串联连接的谐振电路24A、24B的一端之间成为连接状态或者断开状态的开关(切换单元的一个例子)31、通过控制开关31，控制施加到负载30上的输出电压VDC，即检测输出电压VDC，当该输出电压VDC小于等于预定电压时接通开关31，如果超过预定电压则断开开关31的电压控制器(电压控制单元的一个例子)32构成。负载30连接在串联连接的电容器27A、27B的两端。
以下，说明上述基本结构2的作用。
例如，如果在感应线路21上供给10kHz左右的高频电流I，则由在该感应线路21中发生的磁通，分别在耦合线圈22A、22B中发生感应电动势，在耦合线圈22A、22B中发生的感应电动势作为预定的电压(恒定电压)由整流电路25整流。
在负载30为通常负载状态下消耗预定的功耗时，输出电压VDC小于等于预定电压，由于由电压控制器32接通开关31成为倍压电路，因此在整流电路25中发生的电压的2倍电压施加到负载30。
这里，如果负载30减少，输出电压VDC上升，电压控制器32判断为该上升了的输出电压VDC超过了预定电压，则断开开关31。这样，当负载30是轻负载状态时，如果断开开关31，则在整流电路25中发生的电压按原样施加到负载30，电压下降到二分之一。于是，输出电压VDC下降，输出电压VDC维持为预定的电压。
如上所述，依据基本结构2，当负载30是通常负载状态时，在开关31中流过大量的电流，当轻负载状态时，在开关31中不流过电流，即，在开关31中流过与负载30的状态相对应的负载电流，因此能够减少对于开关31的损失。
<基本结构2中的实施形态>
图4(b)表示的本实施形态1表示了上述基本结构2中的切换单元的具体结构。该切换单元应用图2表示的基本结构1的实施形态1的切换单元41。
下面，说明上述基本结构2的实施形态1中的作用。
例如，如果在感应线路21上供给10kHz左右的高频电流I，则根据该感应线路21中发生的磁通分别在耦合线圈22A、22B中发生感应电动势，在耦合线圈22A、22B中发生的感应电动势作为预定的电压(恒定电压)由整流电路25整流。
负载30在通常负载状态下消耗预定的功耗时，输出电压VDC小于等于预定电压，由电压控制器32接通输出调整用晶体管44，整流电路25的输出电压施加到负载30。
这里，如果负载30减少，输出电压VDC上升，电压控制器32判断为该上升了的输出电压VDC超过了预定电压，则断开开关31。这样，当负载30是轻负载状态时，如果由电压控制器32断开输出调整用晶体管44，则施加到负载30的电压降低到二分之一。于是，输出电压VDC下降，输出电压VDC维持为预定的电压。
如上所述，依据实施形态，在负载30是通常负载状态时，在输出调整用晶体管44中流过大量的电流，当轻负载状态时，在输出调整用晶体管44中不流过电流，即，在输出调整用晶体管44中流过与负载30的状态相对应的负载电流，因此能够减少对于输出调整用晶体管44的损失。
另外，在上述基本结构2中，具备两个串联谐振电路24A、24B，而也可以成为一个串联谐振电路。
[基本结构3]
以下，参照附图说明本发明基本结构3中的无接触供电设备的二次侧受电电路。
如图5所示，无接触供电设备的二次侧受电电路是例如与流过10kHz左右的高频电流I的一次侧感应线路1相对，设置从感应线路1感应电动势的第1耦合线圈62A、第2耦合线圈62B、第3耦合线圈62C，把在这些第1耦合线圈62A、第2耦合线圈62B、第3耦合线圈62C中感应的电动势供给到功耗变动的负载69的电路。
该二次侧受电电路由分别与各耦合线圈62A、62B、62C串联连接，形成在感应线路61的频率上谐振的谐振电路64A、64B、64C的第1电容器(谐振电容器)63A、第2电容器(谐振电容器)63B、第3电容器(谐振电容器)63C、与串联连接的谐振电路64A、64B、64C并联连接，整流由谐振电路64A、64B、64C发生的电压的整流器65、与整流器65的输出一侧串联连接的电流限制用的线圈66、经由线圈66与整流器65的输出一侧并联连接，连接到负载69的电压电容器(输出电容器)67，通过控制输出调整用晶体管76(后述)，控制施加到负载69上的输出电压VDC，即，检测输出电压VDC，当该输出电压VDC小于等于预定电压时，接通输出调整用晶体管76，如果超过预定电压则断开输出调整用晶体管76的电压控制器(电压控制单元的一个例子)70、把由串联连接的谐振电路64A、64B、64C发生的电压升压，把该升压了的电压供电到负载69的升压单元71、使串联连接的谐振电路64A、64B、64C与升压单元71之间成为连接状态或者断开状态的切换单元72构成。
如图5、图6所示，上述升压单元71由一次侧绕组与串联连接的谐振电路64A、64B、64C串联连接的升压用变压器73、其输入端连接到升压用变压器73的二次侧绕组的第1整流电路74、与第1整流电路74的输出一侧串联连接，连接到电压电容器67的电流限制用的线圈83构成。另外，第1整流电路74的输出端连接到电压电容器67。另外，升压用变压器73中的A-B之间与E-F之间的绕线比根据施加到负载69上的电压的大小设定。
上述切换单元72由其输入端连接到升压用变压器73的三次绕组的第2整流电路75、连接在第2整流电路75的两个输出端之间的输出调整用晶体管(开关单元的一个例子)76、阳极连接在第2整流电路75的正侧输出端与输出调整用晶体管76的集电极的连接点，阴极连接在负载69的一端的二极管77构成。
以下，说明上述基本结构3的作用。
例如，在由于感应线路单元与耦合单元的位置关系等问题，在耦合单元的铁氧体磁芯上没有很好地缠绕耦合线圈62A、62B、62C的情况下(不能缠绕所希望的匝数的情况下)，由于在各谐振电路64A、64B、64C中仅能发生很小的感应电动势，因此使用升压单元71把由谐振电路64A、64B、64C发生的电压升压，由第1整流电路74把该升压了的电压(恒定电压)整流后供电到功耗变动的负载69。这时，输出调整用晶体管76接通。
如果详细叙述，则当负载69在通常负载状态下消耗预定的功耗时，接通输出调整用晶体管76，由升压用变压器73把谐振电路64A、64B、64C中发生的电压升压到所希望的电压，由第1整流电路74整流后供给到负载69。
这里，如果负载69减少，输出电压VDC上升，电压控制器70判断为该上升了的输出电压VDC超过了预定电压，则断开输出调整用晶体管76，使串联连接的谐振电路64A、64B、64C与串联连接的升压用变压器73的一次侧成为断开状态。这样，当负载69是轻负载状态时，由于断开输出调整用晶体管76，因此在升压用变压器73的二次侧中不发生电压，代替地，由串联连接的谐振电路64A、64B、64C发生的电压按原样由整流器65整流后供给到负载69，输出电压VDC下降，输出电压VDC维持为预定的电压。
如上所述，依据基本结构3，当负载69是通常负载状态时，在输出调整用晶体管76中流过电流，当轻负载状态时，在输出调整用晶体管76中不流过电流，即，在输出调整用晶体管76中流过与负载69的状态相对应的负载电流，因此能够减少对于输出调整用晶体管76的损失。
另外，在上述基本结构3中具备三个串联谐振电路64A、64B、64C，而也可以成为一个串联谐振电路。
[基本结构4]
以下，参照附图说明本发明基本结构4中的无接触供电设备的二次侧受电电路。
如图7(a)所示，无接触供电设备的二次侧受电电路是与例如流过10kHz左右的高频电流I的一次侧感应线路81相对，设置从感应线路81感应电动势的第1耦合线圈82A、第2耦合线圈82B，在这些第1耦合线圈82A、第2耦合线圈82B中感应的电动势供给到功耗变动的负载90的电路。
该二次侧受电电路由分别与各感耦合线圈82A、82B串联连接，形成在感应线路81的频率上谐振的谐振电路84A、84B的第1电容器(谐振电容器)83A、第2电容器(谐振电容器)83B、串联连接在串联连接的谐振电路84A、84B，使谐振电路84A、84B成为连接状态或者断开状态的开关(切换单元的一个例子)91、连接在这些谐振电路84A、84B以及开关91的串联电路的两端的第1二极管85、其阳极连接在该第1二极管85的阴极的第2二极管86、其阳极连接在第1二极管85的阳极，其阴极连接在第2二极管86的阴极的第3晶体二极管87、一端连接在第2二极管86的阴极的输出限制用线圈89、一端连接在输出限制用线圈89的另一端，另一端连接在第3二极管87的阳极，两端连接在负载90上的电压电容器(输出电容器)88、通过控制开关91，控制施加到负载90的输出电压VDC，即，检测输出电压VDC，当该输出电压VDc小于等于预定电压时接通开关91，如果超过预定电压则断开开关91的电压控制器(电压控制单元的一个例子)92构成。
以下，说明上述基本结构4的作用。另外，在初始状态下，由电压控制器92接通开关91。
如果在感应线路81上供给例如10kHz左右的高频电流I，则由在该感应线路81中发生的磁通，分别在耦合线圈82A、82B中发生感应电动势。
这样，如果发生感应电动势，在其半周期中沿着箭头x的朝向流过电流，则由谐振电路84A、84B与第1二极管85形成闭环，把谐振电容器83A、83B充电，在下一个半周期中沿着箭头y的朝向流过电流时，从谐振电路84A、84B，加入在前一个半周期中在谐振电容器83A、83B上充电的电荷，经由第2二极管86，把电压电容器88充电，供电到负载90。反复进行该每半个周期的动作。
负载90在通常负载状态下消耗预定的功耗时，输出电压VDC小于等于预定电压，通过电压控制器92，开关91维持接通。
这里，如果负载90减少，输出电压VDC上升，电压控制器92判断为该上升了的输出电压VDC超过了预定电压，则使开关91断开。这样，当负载90是轻负载状态时，如果断开开关91，则谐振电路84A、84B从电路断开，不向电容器88充电，在该状态下，如果从电容器88向负载90供电，则输出电压VDC下降，输出电压VDC返回到预定电压。
而且，如果成为小于等于预定电压，则由电压控制器92再次接通开关91。这样，通过开关91接通/断开，输出电压VDC被控制为预定的电压。
如上所述，依据基本结构4，在负载90是通常负载状态时，在开关91中流过大量的电流，当轻负载状态时，在开关91中不流过电流，即，在开关91中流过与负载90的状态相对应的负载电流，因此能够减少对于开关91的损失。
另外，与基本结构2(图4)的电路结构相比较，能够减少二极管的数量(图4的整流电路25的二极管的数量是4个)，不需要设置在电容器27A、27B之间那样的中间抽头，进而，能够减少电容器(输出电容器)的数量，由此能够提高作业性，能够降低成本。
<基本结构4中的实施形态1>
图7(b)表示的本实施形态1表示了上述基本结构4中的切换单元的具体结构。该切换单元应用图2表示的基本结构1的实施形态1的切换单元41。
以下，说明上述基本结构4的实施形态的作用。另外，在初始状态下，由电压控制器92接通输出调整用晶体管44，谐振电路84A、84B与电路连接。
如果在感应线路81上例如供给10kHz左右的高频电流I，则由在该感应线路81中发生的磁通，分别在耦合线圈82A、82B中发生感应电动势。
如果在其半周期中沿着箭头x的朝向流过电流，则由谐振电路84A、84B与第1二极管85形成闭环，把谐振电容器83A、83B充电，在下一个半周期中沿着箭头y的朝向流过电流时，从谐振电路84A、84B，加入在前一个周期中在谐振容器83A、83B上充电的电荷，经由第2二极管86，把电压电容器88充电，供电到负载90。反复进行该每半个周期的动作。
负载90在通常负载状态下消耗预定的功耗时，输出电压VDC小于等于预定电压，通过电压控制器92，输出调整用晶体管44接通。
这里，如果负载90减少，输出电压VDC上升，电压控制器92判断为该上升了的输出电压VDC超过了预定电压，则使输出调整用晶体管44断开。这样，当负载90是轻负载状态时，如果由电压控制器92断开输出调整用晶体管44，则谐振电路84A、84B从电路断开，不向电压电容器88充电，在该状态下，如果从电容器88向负载90供电，则输出电压VDC下降，输出电压VDC返回到预定电压。
而且，如果成为小于等于预定电压，则由电压控制器92再次接通输出调整用晶体管44。这样，通过使输出调整用晶体管44接通/断开，输出电压VDc被控制为预定的电压。
如上所述，依据实施形态1，在负载90是通常负载状态时，在输出调整用晶体管44中流过大量的电流，当轻负载状态时，在输出调整用晶体管44中不流过电流，即，在输出调整用晶体管44中流过与负载90的状态相对应的负载电流，因此能够减少对于输出调整用晶体管44的损失。
另外，在基本结构4中，在图7(a)表示的电路，以及在基本结构4的实施形态1中，在图7(b)表示的电路中，也可以没有第3二极管87。
<基本结构4中的实施形态2>
在图7(a)表示的基本结构4的电路中，与谐振电路84A、84B串联连接开关91，而也可以如图8所示，把开关91与第1二极管85串联连接。图8中，把串联谐振电路84B的耦合线圈82B连接在第3二极管87的阳极，在该连接点与第1二极管85的阳极之间连接开关91。另外，代替该开关91，也可以设置基本结构1中的实施形态1的切换单元41。
以下，说明上述基本结构4的实施形态2的作用。另外，在初始状态下，由电压控制器92接通开关91。
如果在感应线路81上例如供给10kHz左右的高频电流I，则由在该感应线路81中发生的磁通，分别在耦合线圈82A、82B中发生感应电动势。
这样，发生感应电动势，如果在其半周期中沿着箭头x的朝向流过电流，则由谐振电路84A、84B与第1二极管85形成闭环，把谐振电容器83A、83B充电，在下一个半周期中沿着箭头y的朝向流过电流时，从谐振电路84A、84B，加入在前一个半周期中在谐振电容器83A、83B上充电的电荷，经由第2二极管86，把电压电容器88充电，供电到负载90。反复进行该每半个周期的动作。
负载90在通常负载状态下消耗预定的功耗时，输出电压VDC小于等于预定电压，通过电压控制器92，开关91维持接通。
这里，如果负载90减少，输出电压VDC上升，电压控制器92判断为该上升了的输出电压VDc超过了预定电压，则使开关91断开。这样，当负载90是轻负载状态时，如果断开开关91，则由于在所发生的感应电动势的半个周期中，沿着箭头x的朝向不流过电流，因此谐振电容器83A、83B不被充电，即使在下一个半周期中成为箭头y的朝向，电容器88也不被充电，从而，输出电压VDC下降，输出电压VDc返回到预定电压。
而且，如果成为小于等于预定电压，则由电压控制器92再次接通开关91。这样，通过开关91接通/断开，输出电压VDC被控制为预定的电压。
如上所述，依据实施形态2，在负载90是通常负载状态时，在开关91中流过大量的电流，当轻负载状态时，在开关91中不流过电流，即，在开关91中流过与负载90的状态相对应的负载电流，因此能够减少对于开关91的损失。
另外，在上述基本结构4中，具备两个串联谐振电路84A、84B，而也能成为一个串联谐振电路。
另外，在上述各基本结构以及实施形态中，二次侧受电电路串联连接了两个或三个谐振电路，进而也可以串联连接多个谐振电路。这样，通过增加串联连接的谐振电路，能够使作为恒压源的恒定电压上升。
另外，在上述各基本结构以及实施形态中，设置了输出限制用的线圈7、26A、26B、66、83、89，但也不一定需要这些线圈。

Claims (7)

1.一种无接触供电设备的二次侧受电电路，其特征在于，
与流过高频电流的一次侧感应线路相对，设置多个从上述感应线路感应电动势的耦合线圈，
在上述各个耦合线圈上分别串联连接谐振电容器，形成在上述感应线路的频率上谐振的谐振电路，进而，把这些谐振电路串联连接，
在上述各谐振电路上分别设置整流由谐振电路发生的电压的整流电路，把这些整流电路并联连接，向功耗变动的负载供电，
设置使上述各谐振电路之间成为连接状态或者断开状态的切换单元，
通过控制上述切换单元，控制施加到上述负载的输出电压的电压控制单元。
2.根据权利要求1所述的无接触供电设备的二次侧受电电路，其特征在于，
上述切换单元具备：
一次侧绕组串联连接在上述各谐振电路之间的变压器；
输入端连接在上述变压器的二次侧绕组上的整流器；
连接在上述整流器的两个输出端之间的开关单元，
上述电压控制单元通过接通/断开上述开关单元，控制施加到上述负载的输出电压。
3.根据权利要求2所述的无接触供电设备的二次侧受电电路，其特征在于，
上述变压器的一次侧绕组与二次侧绕组的绕线比是1∶1，上述变压器的一次侧绕组的阻抗比轻负载时的负载的电阻大。
4.一种无接触供电设备的二次侧受电电路，其特征在于，
与流过高频电流的一次侧感应线路相对，设置从上述感应线路感应电动势的耦合线圈，
在上述耦合线圈上串联连接谐振电容器，形成在上述感应线路的频率上谐振的谐振电路，
设置把由上述谐振电路发生的电压整流，向功耗变动的负载供电的整流电路，
在上述整流电路的两个输出端之间连接串联连接的相同电容的两个输出电容器，
设置使这两个输出电容器的连接点与上述串联连接的谐振电路的一端之间成为连接状态或者断开状态的切换单元，
设置通过控制上述切换单元，控制施加到上述负载的输出电压的电压控制单元。
5.一种无接触供电设备的二次侧受电电路，其特征在于，
与流过高频电流的一次侧感应线路相对，设置从上述感应线路感应电动势的耦合线圈，
在上述耦合线圈上串联连接谐振电容器，形成在上述感应线路的频率上谐振的谐振电路，
设置把由上述谐振电路发生的电压升压，把该升压了的电压供电到功耗变动的负载的升压单元，
设置使上述谐振电路与上述升压单元之间成为连接状态或者断开状态的切换单元，
设置通过控制上述切换单元，控制施加到上述负载的输出电压的电压控制单元。
6.根据权利要求5所述的无接触供电设备的二次侧受电电路，其特征在于，
上述升压单元具备：
一次侧绕组与上述谐振电路串联连接的升压用变压器、输入端连接到上述升压用变压器的二次侧绕组，输出端连接到上述负载的第1整流电路，
上述切换单元具备：
输入端连接到上述升压用变压器的三次绕组的第2整流电路、连接在上述第2整流电路的两个输出端之间的开关单元，
上述电压控制单元
通过接通/断开上述开关单元，控制施加到上述负载的输出电压。
7.一种无接触供电设备的二次侧受电电路，其特征在于，
与流过高频电流的一次侧感应线路相对，设置从上述感应线路感应感电动势的耦合线圈，
在上述耦合线圈上串联连接谐振电容器，形成在上述感应线路的频率上谐振的谐振电路，
设置与上述谐振电路串联，使该谐振电路成为连接状态或者断开状态的切换单元，
在由上述谐振电路和切换单元构成的电路的两端上连接第1二极管，
在该第1二极管的阴极上连接第2二极管的阳极，
在上述第1二极管的阳极上连接输出电容器的一端，
在上述第2二极管的阴极上连接上述输出电容器的另一端，
在上述输出电容器的两端连接负载，
设置通过控制上述切换单元，控制施加到上述负载上的输出电压的电压控制单元。
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