CN101483356B - 输电控制装置、无触点电力传输系统、输电装置、电子设备以及波形监控电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种输电控制装置、无触点电力传输系统、输电装置、电子设备以及波形监控电路等。输电控制装置(20)包括：输电侧控制电路(22)，控制输电装置的动作；驱动器控制电路(26)，控制第一输电驱动器(13)以及第二输电驱动器(15)的动作；以及波形检测电路(28)，根据波形监控电路(14)的监控信号执行波形检测处理；其中，第一输电驱动器(13)以不通过电容器的方式驱动原级线圈的第一节点(N1)，第二输电驱动器(15)通过电容器(C2)驱动原级线圈的第二节点(N2)；在波形监控电路(14)中的、原级线圈与低电平电源电位之间的信号路径中设有开关电路(SW3)，输电侧控制电路根据切换控制信号来切换开关电路(SW3)的导通/截止。

Description

输电控制装置、无触点电力传输系统、输电装置、电子设备以及波形监控电路

技术领域

本发明涉及一种输电控制装置、无触点电力传输系统、输电装置、电子设备以及波形监控电路等。

背景技术

近年来，利用电磁感应，无需金属部分的触点即可进行电力传输的无触点电力传输(非接触电力传输)受到了广泛的关注。作为该无触点电力传输的适用例，提出了便携式电话机和家用设备(例如电话机的子机)的充电等。

利用原级线圈和次级线圈的无触点电力传输装置例如记载于专利文献1中。在专利文献1所记载的无触点电力传输系统中，采用CMOS结构的驱动器(CMOS驱动器)作为用于驱动原级线圈的驱动器，并且，在各CMOS驱动器中设有用于防止贯通电流的控制电路(定时控制电路)。该控制电路(定时控制电路)通过防止PMOS晶体管以及NMOS晶体管的同时导通来防止贯通电流的流动。防止原级侧的驱动器中的贯通电流有利于使驱动器故障防患于未然。

在专利文献1所记载的无触点电力传输系统中，虽然通过调整用于驱动原级线圈的驱动器的各晶体管的驱动定时，可以防止贯通电流，但是对于各晶体管的短路故障没有采取任何对策。

例如，当构成CMOS驱动器的晶体管发生初始故障时，从安全的角度更加优选在进行普通驱动前，检测该初始故障，在不进行普通驱动的情况下，采取回收并维修该设备的迅速且适当的对策。但是，原级线圈上有可能连接着各种电路。因此，在检测初始故障时，需要一种可以同时考虑连接于原级线圈的电路的动作的、稳定且可靠性高的新型故障检测方式。

并且，原级线圈上还连接着其他电路(波形检测电路等)。因此，为了实现准确的初始故障检测，还需要考虑连接于原级线圈的其他电路的影响。

专利文献1：日本特开2006-60909号公报(参见图3)

发明内容

根据本发明的几个实施方式，在无触点电力传输系统中，可以实现同时考虑了连接于原级线圈的其他电路的动作的、稳定且可靠性高的故障检测。

(1)根据本发明的输电控制装置的一个方面，提供了一种输电控制装置，所述输电控制装置设置在无触点电力传输系统的输电装置中，所述无触点电力传输系统使原级线圈与次级线圈电磁耦合，从而从所述输电装置向受电装置传输电力，并向所述受电装置的负载提供所述电力，所述输电控制装置包括：输电侧控制电路，用于控制所述输电装置的动作；驱动器控制电路，用于控制设置在所述输电装置的输电部中的第一输电驱动器以及第二输电驱动器的动作；以及波形检测电路，用于根据波形监控电路的监控信号执行波形检测处理，所述波形监控电路用于监控所述原级线圈的电压和电流中的至少一个；其中，所述第一输电驱动器用于以不通过电容器的方式驱动所述原级线圈的第一节点，所述第二输电驱动器用于通过电容器驱动所述原级线圈的第二节点；在所述波形监控电路中的、所述原级线圈与低电平电源电位之间的信号路径中设有开关电路；所述输电侧控制电路根据切换控制信号来切换所述开关电路的导通/截止。

在连接于原级线圈的波形监控电路中设置开关电路，并且该开关电路的导通/截止由输电控制装置的输电侧控制电路所输出的切换控制信号控制。而且，仅在原级线圈的一侧端部设置电容器。为了构成LC串联谐振电路，只要有原级线圈和一个电容器即可，并且只要不产生电容器的耐压问题，就无需在原级线圈的两个端部都设置电容器。由于电容器的数量减少，因此电容器中的损耗降低，零件数量降低，并且输电部的安装面积也得以降低。但是，当除去原级线圈一端的电容器时，原级线圈的第一节点与波形监控电路将直流地直接连接。因此，在测定原级线圈的第一节点的直流电压(直流电流)时，直流电流从原级线圈经过波形监控电路流至低电平电源电位(如地面)，由此，有时测定精度将会降低。在这种情况下，将设置在波形监控电路中的开关电路截止。通过截止开关电路，连结原级线圈与低电平电源电位(地面等)的信号路径被截断，从而防止不必要电流的流动。因而，原级线圈的电压或电流的测定精度不会降低。例如在检验输电驱动器的初始故障时，则产生测定原级线圈的直流电压(直流电流)的必要性。但并不限于此，本方面的结构还可以用于其他用途。例如，在评价输电驱动器的性能或测定用于构成串联谐振电路的电容器的耐压的时候，由于也需要准确测定原级线圈的电压，因此也可以利用本方面的结构。而且，本方面的结构还能用于其他用途。另外，除了波形监控电路，原级线圈上还连接着其他电路，并且其他电路中也有可能产生漏电流，在这种情况下，其他电路中也设置开关电路将非常有效。考虑到这一点，上述的“波形监控电路”在广义上可以替换为“连接于原级线圈的至少一个电路”。

(2)在本发明的输电控制装置的另一方面中，当所述波形监控电路中的、所述原级线圈与低电平电源电位之间的信号路径存在多个时，在每个所述信号路径中都设置所述开关电路。

当直流电流可能流至低电平电源电位的信号路径并列存在多个时，在每个信号路径中都设置开关电路，并根据输电侧控制电路的切换控制信号来控制各开关电路。由此，即使存在多个信号路径，在测定原级线圈的直流电压(直流电流)时，不必要的直流电流也不会漏泄至低电平电源电位(地面等)，可以进行准确测定。

(3)在本发明的输电控制装置的另一方面中，所述输电部包括：第一测试用驱动器，用于驱动所述原级线圈的所述第一节点；以及第二测试用驱动器，用于驱动第三节点，所述第三节点是所述第二输电驱动器的输出节点与所述电容器的一极的共用连接节点；其中，所述输电侧控制电路在利用所述第一测试用驱动器和第二测试用驱动器执行所述第一输电驱动器和第二输电驱动器的初始故障检测时，根据所述切换控制信号使所述开关电路截止。

在利用测试用驱动器的第一输电驱动器和第二输电驱动器的故障检测中，非常重要的一点是例如判断在构成第一输电驱动器和第二输电驱动器的晶体管中是否产生了超过容许值的漏电流(但故障检测的内容并不限于此)。例如在虽然漏电流量超过了容许值，但并不是超过很多的情况下，输电驱动器中也一定是发生了故障，也需要准确地判断“产生了故障”。因此，初始故障检测需要精确地进行，而且，经过波形监控电路等其他电路流至地面的直流电流即使非常微小，由于基于该不必要的直流电流所产生的误差也可能导致无法进行准确的判断。因此，在检验输电驱动器的初始故障时，通过截止开关电路，以完全截断成为误差原因的直流电流，从而实现准确的初始故障检验。

(4)在本发明的输电控制装置的另一方面中，所述输电侧控制电路将所述第一输电驱动器或所述第二输电驱动器各自的输入信号的电平作为所述原级线圈的所述第一节点或所述第三节点成为浮动状态的电平，并且在该状态下，由所述第一测试用驱动器和所述第二测试用驱动器中的各个驱动器来分别驱动所述原级线圈的所述第一节点和所述第三节点中的各个节点，并且当所述第一节点或所述第三节点的电压不是与所述第一测试用驱动器或所述第二测试用驱动器的驱动输出电平相对应的电压时，判断所述第一输电驱动器或所述第二输电驱动器发生了初始故障。

在检验输电驱动器的初始故障时，调整第一输电驱动器和第二输电驱动器的各晶体管的输入电平，以使各晶体管都处于截止状态。由此，第一输电驱动器和第二输电驱动器的输出端成为浮动状态。在这种状态下，通过测试用驱动器驱动原级线圈。由于第一输电驱动器和第二输电驱动器处于无效状态，因此第一节点和第三节点的电压均在测试用驱动器的支配下。第一节点和第三节点的电压应该根据测试用驱动器的输出电平而改变。当第一输电驱动器和第二输电驱动器中的任意一个发生初始故障时(晶体管发生短路或晶体管的漏电流大于正常值时等)，由于发生故障的晶体管的漏电流，第一节点和第三节点的电压将与测试用驱动器的输出电压不一致。因而，可以检测初始故障。

(5)根据本发明的无触点电力传输系统的一个方面，提供了一种无触点电力传输系统，所述无触点电力传输系统使原级线圈与次级线圈电磁耦合从而从输电装置向受电装置传输电力，并向所述受电装置的负载提供所述电力，其中，所述输电装置包括：输电部，包括第一输电驱动器和第二输电驱动器；输电控制装置，用于控制所述输电装置的动作；以及波形监控电路，用于监控所述原级线圈的电压和电流中的至少一个；其中，在所述波形监控电路中的、所述原级线圈与低电平电源电位之间的信号路径中设有开关电路；并且，所述输电控制装置包括：输电侧控制电路，用于控制所述输电装置的动作；驱动器控制电路，用于控制所述第一输电驱动器以及所述第二输电驱动器的动作；以及波形检测电路，用于根据所述波形监控电路的监控信号执行波形检测处理；其中，所述第一输电驱动器用于以不通过电容器的方式驱动所述原级线圈的第一节点，所述第二输电驱动器用于通过电容器驱动所述原级线圈的第二节点；所述输电侧控制电路根据切换控制信号来切换设置在所述波形监控电路中的所述开关电路的导通/截止；并且，所述受电装置包括：受电部，包括用于对所述次级线圈的感应电压进行整流的整流电路；负载调制部，用于从所述受电装置向所述输电装置发送数据；以及供电控制部，用于控制对所述负载的供电。

在本方面的无触点电力传输系统中，仅在原级线圈的一侧端部设置电容器。为了构成LC串联谐振电路，只要有原级线圈以及一个电容器即可，而且只要不产生电容器的耐压的问题，就无需在原级线圈的两个端部都设置电容器。由于电容器的数量减少，因而电容器中的损耗降低，零件数量减少，并且输电部的安装面积也得以减少。因此，有利于实现小型的无触点电力传输系统。而且，在连接于原级线圈的波形监控电路中设置开关电路，并且该开关电路的导通/截止由输电控制装置的输电控制电路所输出的切换控制信号控制。例如，在测定原级线圈的直流电压或直流电流时，通过截止开关电路，可以完全截断成为测定误差原因的漏电流，从而可以实现准确的测定。这有助于提高输电装置的可靠性以及安全性。因此，无触点电力传输系统的可靠性以及安全性提高。

(6)在本发明的无触点电力传输系统的另一方面中，当所述波形监控电路中的、所述原级线圈与低电平电源电位之间的信号路径存在多个时，在每个所述信号路径中都设置所述开关电路。

在输电装置中，当直流电流可能流至低电平电源电位的信号路径并列存在多个时，在每个信号路径中都设置开关电路，并根据输电侧控制电路的切换控制信号来控制各开关电路。由此，即使在存在多个信号路径的情况下，在测定原级线圈的直流电压(直流电流)时，不必要的直流电流也不会漏泄至低电平电源电位(地面等)，可以准确地进行测定。

(7)在本发明的无触点电力传输系统的另一方面中，所述输电部包括：第一测试用驱动器，用于驱动所述原级线圈的所述第一节点；以及第二测试用驱动器，用于驱动第三节点，所述第三节点是所述第二输电驱动器的输出节点与所述电容器的一极的共用连接节点；其中，所述输电侧控制电路在利用所述第一测试用驱动器和第二测试用驱动器执行所述第一输电驱动器和第二输电驱动器的初始故障检测时，根据所述切换控制信号使所述开关电路截止。

在检验输电驱动器的初始故障时，通过截止开关电路以完全截断成为误差原因的直流电流，从而实现准确的初始故障检验。因此，提高了无触点电力传输系统的可靠性以及安全性。

(8)在本发明的无触点电力传输系统的另一方面中，所述输电侧控制电路将所述第一输电驱动器或所述第二输电驱动器各自的输入信号的电平作为所述原级线圈的所述第一节点或所述第三节点成为浮动状态的电平，并且在该状态下，由所述第一测试用驱动器和所述第二测试用驱动器中的各个驱动器来分别驱动所述原级线圈的所述第一节点和所述第三节点中的各个节点，并且当所述第一节点或所述第三节点的电压不是与所述第一测试用驱动器或所述第二测试用驱动器的驱动输出电平相对应的电压时，判断所述第一输电驱动器或所述第二输电驱动器发生了初始故障。

在检验输电驱动器的初始故障时，调整第一输电驱动器和第二输电驱动器的各晶体管的输入电平，以使各晶体管都处于截止状态。由此，第一输电驱动器和第二输电驱动器的输出端成为浮动状态。在这种状态下，通过测试用驱动器驱动原级线圈。由于第一输电驱动器和第二输电驱动器处于无能力状态，因此第一节点和第三节点的电压均在测试用驱动器的支配下。第一节点和第三节点的电压应该根据测试用驱动器的输出电平而改变。当第一输电驱动器和第二输电驱动器中的任意一个发生初始故障时(晶体管发生短路或晶体管的漏电流大于正常值时等)，由于发生故障的晶体管的漏电流，第一节点和第三节点的电压将与测试用驱动器的输出电压不一致。因而，可以检测输电部的输电驱动器中的初始故障。由于能够采用简单的电路检测输电装置的不良情况，因而提高了无触点电力传输系统的可靠性以及安全性。

(9)本发明的输电装置的一个方面包括：上述第(1)或第(2)方面的输电控制装置；输电部，包括用于驱动所述原级线圈的所述第一输电驱动器和第二输电驱动器；以及包括所述开关电路的波形检测电路。

通过使用本方面的输电装置，可以实现可靠性和安全性高的无触点电力传输系统。

(10)本发明的输电装置的一个方面包括：上述第(3)或第(4)方面的输电控制装置；输电部，包括用于驱动所述原级线圈的所述第一输电驱动器和第二输电驱动器、用于驱动所述原级线圈的所述第一节点的第一测试用驱动器、以及用于驱动所述原级线圈的所述第二节点的第二测试用驱动器；以及包括所述开关电路的波形监控电路。

通过使用本方面的输电装置，可以实现可靠性和安全性高的无触点电力传输系统。

(11)本发明的电子设备包括本发明的任一方面的输电装置。

根据本发明，可以获取能够进行无触点电力传输的安全性高的电子设备(例如具有通过无触点电力传输对便携式终端的二次电池进行充电的功能的充电台(托架))。

如此，根据本发明的几个实施方式，在无触点电力传输系统中，可以实现同时考虑连接于原级线圈的其他电路的动作的、稳定且可靠性高的故障检测。

(12)本发明的波形监控电路设置在使原级线圈与次级线圈电磁耦合从而从输电装置向受电装置传输电力的无触点电力传输系统的所述输电装置中，用于监控所述原级线圈的电压和电流中的至少一个，所述波形监控电路包括：电阻，具有一端以及另一端，并且所述一端与所述原级线圈电连接；以及开关电路，设置在所述电阻的所述另一端与低电平电源电位之间的信号路径中。

通过截止设置在波形监控电路中的开关电路，可以完全截断从原级线圈经过波形监控电路流至低电平电源电位的电流。例如，在检测用于驱动原级线圈的输电驱动器的初始故障时，在通过截止开关电路从而使原级线圈的一端的电压成为高电平的情况下，可以防止不必要的电流经过波形监控电路漏泄至低电平电源电位。因而，得以实现准确的输电驱动器的初始故障检测。不仅在检测初始故障时，当由于不能忽略流过波形监控电路的电阻的直流电流，而产生某些不良情况时，也可以通过在适当、合适的定时截止开关电路来避免上述不良情况。这例如有助于提高无触点电力传输系统的可靠性。

附图说明

图1(A)、图1(B)示出了利用了无触点电力传输的电子设备的示例；

图2示出了本发明的输电装置、输电控制装置、受电装置、受电控制装置的具体结构的一个示例；

图3(A)、图3(B)是用于说明输电侧设备与受电侧设备之间的信息传输原理的说明图；

图4是用于说明输电部的具体电路结构以及线圈端电压的监控的电路图；

图5(A)、图5(B)是用于说明输电驱动器的初始故障检测的具体动作的说明图；

图6(A)、图6(B)示出了为了不受直流电流影响、能够准确检测线圈端电压而采取了对策的输电部的结构例；

图7(A)～图7(D)是用于说明普通输电时的输电驱动器的故障(普通故障)检测原理的说明图；

图8是用于说明构成谐振电路的电容器的初始故障检测原理的说明图；

图9(A)、图9(B)是表示监控窗口电路(开关电路)的结构以及动作定时的示意图；

图10是表示输电控制装置以及输电部的具体内部电路结构的示例的框图；以及

图11是表示图10所示的输电装置的具体动作定时的示例的时序图。

符号说明

L1原级线圈；                L2次级线圈；

10输电装置；                12输电部；

14波形监控电路；            13，15输电驱动器；

C2构成串联谐振电路的电容器；

TE1，TE2测试用驱动器；

17，19构成测试用驱动器的CMOS缓冲器；

DRP1和DRN1输电驱动器13的输入信号；

DRP2和DRN2输电驱动器15的输入信号；

INTP1，INTN1构成测试用驱动器的CMOS缓冲器17的输入信号；

INTP2，INTN2构成测试用驱动器的CMOS缓冲器19的输入信号；

MWD1，MWD2监控窗口电路；

DRVON(Q8，Q9)监控定时信号(电压取样定时信号)；

DRV1，DRV2节点N1以及节点N3的线圈端电压

16显示部；                   20输电控制装置；

22输电侧控制电路；           24输电侧振荡电路；

26驱动器控制电路；           28波形检测电路；

40受电装置；                 42受电部；

43整流电路；                 46负载调制部；

48供电控制部；               50受电控制装置；

52受电侧控制电路；           56位置检测电路；

58受电侧振荡电路；           60频率检测电路；

62充满电检测电路；           90受电侧设备的本负载；

92充电控制装置(充电控制IC)；

94作为负载的电池(二次电池)； 107波形监控电路；

LEDR作为电池余量或电池状态的指示器的发光装置

具体实施方式

参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。另外，下面说明的实施方式并不是对权利要求书中所记载的本发明内容的不合理限定，而且实施方式中所说明的结构的全部未必都是本发明的解决手段所必需的。

(第一实施方式)

首先，对适用本发明的优选电子设备的例子以及无触点电力传输技术的原理进行说明。

(电子设备的例子以及无触点电力传输的原理)

图1(A)和图1(B)是用于说明适用无触点电力传输方法的电子设备的例子以及使用感应变压器的无触点电力传输的原理的说明图。

如图1(A)所示，作为输电侧电子设备的充电器(托架cradle)500具有输电装置(包括输电侧控制电路(输电侧控制IC)的输电模块等)10。

作为受电侧设备的便携式电话机510具有受电装置(包括受电侧控制电路(受电侧控制IC)的受电模块等)40。该便携式电话机510包括LCD等的显示部512、由按钮等构成的操作部514、话筒516(声音输入部)、扬声器518(声音输出部)以及天线520。

通过AC转换器502向充电器500提供电力。该电力通过无触点电力传输从输电装置10被输送到受电装置40中。由此，能够对便携式电话机510的电池进行充电，或者使便携式电话机510中的设备进行工作。

如图1(B)模式所示，从输电装置10向受电装置40的电力传输是通过使设置在输电装置10侧的原级线圈L1(输电线圈)与设置在受电装置40侧的次级线圈L2(受电线圈)电磁耦合从而形成电力传输变压器来实现的。由此，非接触的电力传输成为可能。

另外，适用本实施方式的电子设备不限于便携式电话机510。例如，可以应用于手表、无绳电话机、剃须刀、电动牙刷、掌上电脑(wrist-computer)、便携终端、便携式信息终端、或电动自行车等各种电子设备。

作为特别优选的电子设备的例子，可列举便携式终端(包括便携式电话终端、PDA终端、可移动个人电脑终端)或手表(watch)。本发明的受电装置由于结构简单，并且体积很小，因此可以安装在便携式终端等中，并且由于低损耗，因此例如可以缩短电子设备中的二次电池的充电时间，另外，由于减少了发热，因此还能提高电子设备的安全方面的可靠性。

尤其便携式终端(包括便携式电话终端、PDA终端、可移动个人电脑终端)在高负载时的充电电流量很大，并且也容易存在发热的问题。因此，便携式终端可以说是能够充分活用本发明所具有的低损耗以及低发热特性的设备。

(输电装置以及受电装置的结构例)

图2是表示一例包括输电装置和受电装置的无触点电力传输系统中的各个部分具体结构的电路图。如图所示，输电装置10包括输电控制装置20、输电部12以及波形监控电路14。并且，输电控制装置20包括输电侧控制电路22、振荡电路24、驱动器控制电路26以及波形检测电路28。

另外，在受电装置40中设有受电部42、负载调制部46以及供电控制部48。并且，负载90包括充电控制装置92以及电池(二次电池)94。下面进行具体说明。充电器500等输电侧的电子设备至少包括图2所示的输电装置10。而便携式电话机510等受电侧的电子设备至少包括受电装置40和负载90。并且，根据图2中的结构实现了无触点电力传输(非接触电力传输)系统，该无触点电力传输系统使原级线圈L1和次级线圈L2电磁耦合、从而从输电装置10向受电装置40传输电力，并从受电装置40的电压输出节点NB6向负载90提供电力(电压VOUT)。

输电装置10(输电模块、原级模块)可以包含原级线圈L1、输电部12、波形监控电路14、显示部16以及输电控制装置20。输电部12包括第一输电驱动器13以及第二输电驱动器15。

第一输电驱动器13以不通过电容器的方式来驱动原级线圈L1的一个端部(第一节点N1)。第二输电驱动器15通过串联谐振用电容器C2驱动原级线圈L1的另一个端部(第二节点N2)。原级线圈L1和电容器C2构成串联谐振电路。并且，输电部12中设有用于第一输电驱动器和第二输电驱动器(13，15)的初始故障检测的至少一个测试用驱动器(图2中未图示)。在检测第一输电驱动器13的初始故障时，测试用驱动器(图2中未图示)驱动第一节点N1。在检测第二输电驱动器15的初始故障时，测试用驱动器(图2中未图示)驱动第三节点N3，该第三节点N3是第二输电驱动器15的输出节点(输出端)与电容器C2的一极的共用连接节点。通过电容器C2将第三节点N3与波形监控电路14直流地分离。由于第一节点N1上没有电容器，因此第一节点N1直接与波形监控电路14直流地连接。

而且，在波形监控电路14中，原级线圈L1与低电平电源电位(地面)之间的信号路径中设有开关电路SW3。也就是说，比如在测定节点N1的电压时，当经由波形监控电路14流入直流电流时，会产生测定误差。因此，为防止这个问题，在波形监控电路14中的连接原级线圈与地面的信号路径中设置开关电路。该开关电路SW3的导通/截止由从输电侧控制电路22输出的切换控制信号QC1来控制。关于开关电路SW3的导通/截止的控制将在后文中阐述。

另外，输电装置10以及输电控制装置20不限于图2中的结构，可以进行各种变形，如省略其结构要素的一部分(如显示部)，或增加其他的结构要素，或改变连接关系等。输电部12在电力传输时生成规定频率的交流电压，在数据传输时根据数据生成不同频率的交流电流，并提供给原级线圈L1。

图3(A)和图3(B)是用于说明输电侧设备与受电侧设备之间的信息传输原理的一个例子的说明图。从原级侧到次级侧的信息传输采用频率调制。而从次级侧到原级侧的信息传输采用负载调制。如图3(A)所示，当例如从输电装置10向受电装置40发送数据“1”时，生成频率f1的交流电压，而发送数据“0”时，生成频率f2的交流电压。并且，如图3(B)所示，通过负载调制，受电装置40可以在低负载状态和高负载状态之间进行切换，因此受电装置40可以向原级侧(输电装置10)发送“0”或“1”。

回到图2继续进行说明。图2中的输电部12可以包括用于驱动原级线圈L1的一端的第一输电驱动器、用于驱动原级线圈L1的另一端的第二输电驱动器以及与原级线圈L1共同构成谐振电路的至少一个电容器。并且，输电部12所包含的第一输电驱动器和第二输电驱动器都是诸如由功率MOS晶体管构成的倒相电路(或缓冲电路)，由输电控制装置20的驱动器控制电路26控制。

原级线圈L1(输电侧线圈)与次级线圈L2(受电侧线圈)电磁耦合形成电力传输用变压器。例如，当需要电力传输时，如图1所示，将便携式电话机510放置在充电器500上，形成原级线圈L1的磁通通过次级线圈L2的状态。另一方面，当不需要电力传输时，将便携式电话机510与充电器500物理分离，形成原级线圈L1的磁通不通过次级线圈L2的状态。

波形监控电路14是用于检测原级线圈L1的感应电压的电路，例如包括电阻RA1、RA2以及设置在RA1和RA2的连接节点NA3与GND(广义上的低电位侧电源)之间的二极管DA1。具体来讲，通过用电阻RA1和RA2对原级线圈的感应电压进行分压所得到的信号PHIN被输入到输电控制装置20的波形检测电路28中。

显示部16是用颜色、图像等显示无触点电力传输系统的各种状态(电力传输中、ID认证等)的装置，例如，可以通过LED(发光二极管)或LCD(液晶显示装置)等加以实现。

输电控制装置20是用于进行输电装置10的各种控制的装置，可以通过集成电路装置(IC)等来实现。该输电控制装置20包括输电侧控制电路22、振荡电路24、驱动器控制电路26以及波形检测电路28。

而且，输电侧控制电路22是用于控制输电装置10或输电控制装置20的电路，例如可以通过门阵列或微型计算机等来实现。

具体来讲，输电侧控制电路22进行电力传输、负载检测、频率调制、异物检测或装卸检测等所需的各种顺序控制或判断处理。

振荡电路24例如由晶体振荡电路构成，用于生成原级侧的时钟信号。驱动器控制电路26根据在振荡电路24中生成的时钟信号或来自输电侧控制电路22的频率设定信号等，生成期望频率的控制信号，输出到输电部12的输电驱动器(未图示)，并控制该输电驱动器的动作。

波形控制电路28用于监控相当于原级线圈L1一端的感应电压的信号PHIN的波形，并进行负载检测和异物检测等。例如，当受电装置40的负载调制部46进行用于向输电装置10发送数据的负载调制时，原级线圈L1的感应电压的信号波形与此相对应发生变化。

具体地，例如如图3(B)所示，当受电装置40的负载调制部46降低负载以发送数据“0”时，信号波形的振幅(峰值电压)变小，当提高负载以发送数据“1”时，信号波形的振幅增大。从而，波形检测电路28通过进行感应电压的信号波形的峰值保持(peak-hold)处理等，并判断峰值电压是否超过阈值电压，可以判断来自受电装置40的数据是“0”还是“1”。另外，波形检测的方法并不限于上述方法。例如可以用峰值电压以外的物理量来判断受电侧的负载是提高了还是降低了。

受电装置40(受电模块、次级模块)可以包括次级线圈L2、受电部42、负载调制部46、供电控制部48以及受电控制装置50。另外，受电装置40以及受电控制装置50不限于图2中的结构，可以进行各种变形，如省略其结构要素的一部分，或增加其他的结构要素，或改变连接关系等。

受电部42将次级线圈L2的交流感应电压转换成直流电压。该转换由受电部42所包括的整流电流43进行。该整流电路43包括二极管DB1～DB4。二极管DB1设置在次级线圈L2的一端的节点NB1与直流电压VDC的生成节点NB3之间，DB2设置在节点NB3与次级线圈L2的另一端的节点NB2之间，DB3设置在节点NB2与VSS的节点NB4之间，DB4设置在节点NB4与NB1之间。

受电部42的电阻RB1、RB2设置在节点NB1与NB4之间。而且，通过利用电阻RB1、RB2对节点NB1、NB4之间的电压进行分压所得到的信号CCMPI被输入到受电控制装置50的频率检测电路60中。

受电部42的电容器CB1以及电阻RB4、RB5被设置在直流电压VDC的节点NB3与VSS的节点NB4之间。而且，分压电压VD4经过信号线LP2被输入到位置检测电路56中，该分压电压VD4通过电阻RB4、RB5对节点NB3、NB4之间的电压进行分压所得到的分压电压。而关于位置检测电路56，该分压电压VD4成为用于位置检测的信号输入(ADIN)。

负载调制部46进行负载调制处理。具体来讲，当从受电装置40向输电装置10发送想要的数据时，根据发送数据使负载调制部46(次级侧)中的负载可变地变化，从而改变原级线圈L1的感应电压的信号波形。因此，负载调制部46包括串联设置在节点NB3与NB4之间的电阻RB3和晶体管TB3(N型CMOS晶体管)。

通过从受电控制装置50的受电侧控制电路52经过信号线LP3发出的控制信号P3Q对该晶体管TB3进行导通/截止控制。在普通输电开始前的认证阶段，在控制晶体管TB3的导通/截止并进行负载调制从而向输电装置发送信号时，供电控制部48的晶体管TB2被截止，负载90处于不与受电装置40电连接的状态。

例如，当将次级侧设定为低负载(阻抗大)以发送数据“0”时，信号P3Q为L电平，晶体管TB3为截止状态。由此，负载调制部46的负载变为几乎无限大(无负载)。另一方面，当将次级侧设定为高负载(阻抗小)以发送数据“1”时，信号P3Q为H电平，晶体管TB3为导通状态。由此，负载调制部46的负载为电阻RB3(高负载)。

供电控制部48控制对负载90的电力供给。调节器(LDO)49调整通过在整流电路43中的转换而得到的直流电压VDC的电压电平，生成电源电压VD5(例如5V)。受电控制装置50例如被供给了该电源电压VD5从而进行工作。

而且，在调节器(LDO)49的输入端与输出端之间设有由PMOS晶体管(M1)构成的开关电路。通过导通作为该开关电路的PMOS晶体管(M1)，从而形成旁路(bypass)调节器(LDO)49的路径。例如，在高负载时(比如在消耗剧烈的二次电池的充电初期，需要稳定地流动几乎恒定的大电流，这样的时候属于高负载时)，由于调节器49自身的等效阻抗，电力损耗增大，发热也增大，因此迂回调节器，从而经过旁路路径将电流提供给负载。

为了控制作为开关电路的PMOS晶体管(M1)的导通/截止，设置了作为旁路控制电路发挥作用的NMOS晶体管(M2)以及上拉(pull-up)电阻R8。

当从受电侧控制电路52通过信号线LP4向NMOS晶体管(M2)的栅极施加高电平的控制信号时，NOMS晶体管(M2)导通。于是，PMOS晶体管(M1)的栅极变成低电平，PMOS晶体管(M1)导通，从而形成旁路调节器(LDO)49的路径。另一方面，当NMOS晶体管(M2)处于截止状态时，通过上拉电阻R8，PMOS晶体管(M1)的栅极被维持在高电平，因此PMOS晶体管(M1)截止，从而不形成旁路路径。

NMOS晶体管(M2)的导通/截止由受电控制装置50中的受电侧控制电路52来控制。

此外，晶体管TB2(P型CMOS晶体管)设置在电源电压VD5的生成节点NB5(调节器49的输出节点)与节点NB6(受电装置40的电压输出节点)之间，由受电控制装置50的受电侧控制电路52发出的信号P1Q来控制。具体来说，当ID认证完成(确定)并进行普通的电力传输(即普通输电)时，晶体管TB2成为导通状态。

另外，在电源电压生成节点NB5与晶体管TB2的栅极的节点NB8之间设有上拉电阻RU2。

受电控制装置50是用于进行受电装置40的各种控制的装置，其可以通过集成电路装置(IC)等来实现。该受电控制装置50可以通过基于次级线圈L2的感应电压生成的电源电压VD5而工作。此外，受电控制装置50可以包括控制电路52(受电侧)、位置检测电路56、振荡电路58、频率检测电路60以及充满电检测电路62。

受电侧控制电路52是控制受电装置40以及受电控制装置50的电路，例如可以通过门阵列或微型计算机等来实现。该受电侧控制电路52将串联调节器(LDO)49的输出端的恒定电压(VD5)作为电源从而进行工作。该电源电压(VD5)经过电源提供线LP1被施加到受电侧控制电路52中。

具体地说，该受电侧控制电路52进行ID认证、位置检测、频率检测、充满电检测、用于认证用通信的负载调制以及用于实现异物插入检测的通信的负载调制等所需的各种顺序控制或判断处理。

位置检测电路56监控信号ADIN的波形，并判断原级线圈L1与次级线圈L2的位置关系是否恰当，其中，该信号ADIN的波形相当于次级线圈L2的感应电压的波形。

具体地说，通过比较器将信号ADIN转换为2值(二进制)从而判断位置关系是否恰当。

振荡电路58例如由CR振荡电路构成，用于生成次级侧的时钟信号。频率检测电路60检测信号CCMPI的频率(f1、f2)，并判断由输电装置10发出的发送数据是“1”还是“0”。

充满电检测电路62(充电检测电路)是用于检测负载90的电池94是否为充满电状态(充电状态)的电路。具体来说，充满电检测电路62例如通过检测用于显示充电状态的LEDR的导通/截止来检测充满电状态。也就是说，当LEDR连续规定时间(例如5秒)灭灯时，判断电池94为充满电状态(充电结束)。

(关于输电部的具体电路结构以及线圈端电压的监控)

图4是用于说明输电部的具体电路结构以及线圈端电压的监控的电路图。

如图所示，设置在输电装置10的输电部12中的输电驱动器13用于驱动原级线圈L1的线圈端(上端)N1。该输电驱动器13是由串联连接在电源电压(VDD1：如5V)之间的PMOS晶体管M1和NMOS晶体管M2构成的CMOS缓冲器，并且各晶体管的栅极由各自的栅极驱动信号(DRP1，DRN1)控制。

当PMOS晶体管M1导通时，CMOS缓冲器的驱动输出为“H”电平，当NMOS晶体管M2导通时，CMOS缓冲器的驱动输出为“L”电平，而当PMOS晶体管M1和NMOS晶体管M2同时截止时，CMOS缓冲器的输出端处于浮动(floating)状态(电位不定状态)。浮动状态可被视为高阻抗状态，因而输电驱动器13是三态缓冲器。

输电驱动器15用于驱动原级线圈L1的线圈端(下端)N2。该输电驱动器15是由串联连接在电源电压(VDD1：如5V)之间的PMOS晶体管M3和NMOS晶体管M4构成的CMOS缓冲器，并且各晶体管的栅极由各自的栅极驱动信号(DRP2，DRN2)来控制。输电驱动器15也是其输出端电压可以处于“H”电平、“L”电平以及浮动状态这三种状态的三态缓冲器。

并且，原级线圈L1和电容器C2构成串联谐振电路。电容器C2的一极连接于第二节点N2，另一极连接于第三节点N3。在第一节点N1侧不连接电容器。为构成串联谐振电路，有一个电容器即可。只要电容器C2的耐压没有问题，就无需在节点N1侧设置另外的电容器。在仅设置一个电容器的情况下，与设置多个电容器的情况相比，电容器中的损耗减小。而且，零件数减少，成本降低，并能减小安装面积。

若将上述串联谐振电路的谐振频率设为f0，那么用于向次级侧发送“1”或“0”的频率f1和f2例如可以设定在高于谐振频率f0的高频率侧的区域。

在本实施方式中，例如为了检测输电驱动器(13，15)的初始故障，对原级线圈L1的节点N1以及节点N3的电压进行监控。节点N1和节点N3也是输电驱动器(13，15)的输出端。输电侧控制电路22(具体为设置在输电侧控制电路22中的故障检测电路(图4中未图示，图10中的附图标记34))根据原级线圈L1的节点N1以及节点N3的电压(即线圈端电压)DRV1、DRV2来判断输电驱动器(13，15)有无初始故障。输电驱动器的初始故障检测例如在电源上升后、输电开始前进行实施。

初始故障检测的原理如下。即，使输电驱动器13和15的输出成为高阻抗状态，并将测试用驱动器(图4中未图示)的H电平或L电平的驱动输出施加到节点N1和节点N3上。如果构成输电驱动器13和输电驱动器15的晶体管(M1～M4)正常，则节点N1和节点N3的电压与测试用驱动器的输出电平一致。如果构成输电驱动器13和输电驱动器15的晶体管(M1～M4)发生故障，则由于发生故障的晶体管的漏电流，节点N1和节点N3的电压将发生变化，从而与测试用驱动器的输出电平不一致。因而可以进行输电驱动器的故障检测。

在此，着眼于节点N1。由于节点N1侧没有设置电容器，因此节点N1与原级线圈L1和波形监控电路14直流地直接连接。因此，例如当波形监控电路(RA1，RA2)的电阻值较小时，在通过测试用驱动器(图4中未图示)使节点N1的电压成为H电平的情况下，存在直流电流经过原级线圈L1以及波形监控电路14流至地面，从而无法使节点N1的电压上升到能被视作“H”的电压电平的现象。当出现这样的现象时，将无法正确检验输电驱动器13。因此，需要采取对策，使得节点N1的电压能够可靠地上升到能被视作“H”的电压电平。另外，由于节点N3被电容器C2直流切断，因此即使节点N3的电压上升，直流电流也不会经过原级线圈L1和波形监控电路14流至地面。因此，不会产生上述不良情况。

(用于输电驱动器的初始故障检测的具体动作)

下面，对输电驱动器的初始故障检测进行具体说明。输电驱动器的初始故障检测原理已经在前面进行了叙述。但是，如上所述，对节点N1，需要采取电路上的对策，使得可靠地产生电压上升。

图5(A)和图5(B)是用于说明输电驱动器的初始故障检测的具体动作的说明图。图5(A)表示没有故障的情况，图5(B)表示有故障的情况。如果输电驱动器13，15发生了故障，优选在进行普通驱动(普通输电)前，检测它的故障，并且不进行普通输电，而进行设备的维修等。因此，在本实施方式中，也优选在进行普通驱动前进行初始故障的检测。

在图5(A)和图5(B)中，设置测试用驱动器TE1，以实现输电驱动器13的初始故障检测。另外，为了检测输电驱动器15的初始故障，同样地设置测试用驱动器TE2(测试用驱动器TE2的电路结构与测试用驱动器TE1相同，因此省略描述)。如图5(A)和图5(B)所示，测试用驱动器TE1由串联连接在电源之间的PMOS晶体管M5、NMOS晶体管M6以及限流电阻R1和R2构成。

设置限流电阻R1和R2的理由如下。即、如果测试用驱动器TE1(TE2)的电流驱动能力过高，在构成发生初始故障的输电驱动器13、15的各晶体管的漏电流很小的情况下，则有可能出现其漏电流将被掩蔽(mask)，从而无法检测初始故障的现象。因此，通过限流用电阻(R1，R2)来一定程度地节流测试用驱动器的电流。

下面，对初始故障检测的顺序进行说明。首先，将输电驱动器13的各晶体管(M1，M2)的输入信号(DRP1，DRN1)设定为“H”和“L”，以使各晶体管(M1，M2)均处于截止状态。由此，原级线圈端(N1)成为浮动状态。

然后，在该状态下，通过测试用驱动器TE1驱动线圈端(N1)。使输电驱动器13处于无能力状态，并且线圈端(N1)的电压处于测试用驱动器TE1的支配下，因而，线圈端(N1)的电压应该如测试用驱动器TE1的驱动电压(输出端电压)一样变化。

例如，如图5(A)所示，当同时将构成测试用驱动器TE1的各晶体管M5、M6的输入信号(INTP1，INTP2)设为L时，PMOS晶体管M5导通，并且测试用驱动器TE1的输出端电压为“H”。由于来自电源VDD1的充电电流I1，线圈端(N1)的电压也上升至“H”电平。这是输电驱动器13没有初始故障的情况下的正常电路动作。另一方面，如图5(B)所示，例如当输电驱动器13的NMOS晶体管M2发生故障时，即使测试用驱动器TE1的输出端电压为“H”，由于输电驱动器的NMOS晶体管M2的漏电流I2，线圈端(N1)的电压也达不到“H”电平(例如，成为电源电压的1/2的电压)。

由此，当输电驱动器13发生初始故障时，由于发生故障的晶体管的漏电流，线圈端电压将与测试用驱动器TE1的驱动电压不一致，因而能够检测初始故障。

但是，在图5(A)和图5(B)的电路中，节点N1与波形监控电路14直流地直接连接。也就是说，直流电流有可能从原级线圈L1流过波形监控电路的电阻R30(图4中的电阻RA1和电阻RA2的合成电阻)。有时该直流电流会成为误差，从而无法准确检测输电驱动器13的初始故障。

因此，在本实施方式中，如图6(A)和图6(B)所示，在波形监控电路14中设置开关电路。图6(A)和图6(B)是表示为了不受直流电流的影响、可以准确检测线圈端电压而采取了对策的输电部的结构例示意图。在图6(A)中，在检验初始故障时，将设置在波形监控电路14中的开关SW3截止。由此，在发生初始故障时，直流电流不会从节点N1流向地面。这里，设定各结构要素的电路参数，以使下面的式(1)成立。

VDD·{ROFF/(RON+R1+ROFF)}＞Vth(H)   …(1)

其中，VDD是高电平电源电压，ROFF是构成第一输电驱动器13的NMOS晶体管M2截止时的电阻值(截止电阻)，R1是测试用驱动器TE1中的限流电阻R1的电阻值，RON是构成测试用驱动器TE1的PMOS晶体管M5导通时的电阻值(导通电阻)，Vth(H)是用于判断节点N1的H电平的阈值电压。

因此，在检验初始故障时，当将测试用驱动器TE1的输出设为H电平时，只要输电驱动器13没有故障，节点N1的电压就能可靠地变成H电平。因此，可以可靠地进行第一输电驱动器13的初始故障检测。

并且，作为开关SW3，例如可以采用晶体管开关(MOS晶体管开关、双极晶体管开关)，还可以采用机械式开关。当波形监控电路14为外置电路时，可以很容易地安装开关SW3。

如此，在波形监控电路14中的信号路径中，通过将串联连接于电阻R30的开关电路SW3截止，可以完全截断从原级线圈L1经过波形监控电路14中的电阻R30流向低电平电源电压(GND)的电流。因而，例如在检测用于驱动原级线圈L1的输电驱动器13的初始故障时，在通过截止开关电路SW3，从而使原级线圈L1的一端(节点N1)的电压成为高电平的情况下，可以防止不必要的电流经过波形监控电路漏泄到低电平电源电位中。因此，只要输电驱动器13没有故障，原级线圈L1的节点N1的电压就会可靠地达到高电平。从而实现了准确的输电驱动器的初始故障检测。而且，不仅在检测初始故障时，当由于不能忽略流过波形监控电路14的电阻R30的直流电流，而产生某些不良情况时，也可以通过适当地以合适的定时截止开关电路来避免上述不良情况。这样例如有助于提高无触点电力传输系统的可靠性。波形监控电路14由于是处理高电压的电路，因此优选外置电路(但不限于此)。当波形监控电路14为外置电路时，在安装基板上安装开关SW3是很容易的。

在图6(B)的波形监控电路14中，当直流电流从节点N1流至地面的信号路径并列存在多个时，在各信号路径中设置开关电路SW3和SW4。开关SW3和开关SW4的导通/截止分别由来自输电侧控制电路22的切换控制信号QC1和QC2控制。

在检测到初始故障的情况下，例如、不能进行普通驱动，并且报告初始故障。由此，可以迅速采取例如回收并维修该设备的合适对策，从而安全性进一步提高。

(普通输电时的故障检测)

同样，在普通动作中如果可以检测CMOS驱动器的故障，也能进一步提高无触点电力传输系统的可靠性以及安全性。例如，在构成CMOS驱动器的NMOS晶体管出现故障从而无法实现完全截止(即，总是有电流流动)的情况下，如果不能检测该情况而继续进行普通输电，那么由于贯通电流，不久后，可能正常的PMOS晶体管也会发生故障。当PMOS晶体管和NMOS晶体管两者都发生故障时，大电流在电源间流动，这有可能成为导致发热或设备损坏的原因。因此，在普通动作中发生上述故障的情况下，优选迅速检测故障并采取对策。

图7(A)～图7(D)是用于说明普通输电时的输电驱动器的故障(普通故障)检测原理的说明图。在此，对输电驱动器13的故障检测进行说明(输电驱动器15的故障检测也是相同的)。

如图7(A)所示，当同时将DRP1、DRN1设为“L”时，如果输电驱动器13正常(无故障)，则PMOS晶体管M1应导通，NMOS晶体管M2应截止，并且输出端的电位应为“H”。但是，如图7(B)所示，例如当NMOS晶体管M2发生短路故障时，应当截止的NMOS晶体管M2实质上是导通的，并且在PMOS晶体管M1导通的期间会产生很大的贯通电流IR。当贯通电流反复流动时，不久后，正常的PMOS晶体管M1也出现故障，在这种情况下，将导致电源间短路这种最坏情况的发生。

因此，监控输电驱动器13的输出端(原级线圈的线圈端N1)的电位，并且检测该电位是否对应于输电驱动器13的输入信号的电压电平，由此来检测故障。

也就是说，如果NMOS晶体管M2未发生短路故障，那么如图7(A)所示，当DRP1、DRN1同为“L”时，输出端的电压应为“H”，另一方面，如果NMOS晶体管M2发生了短路故障，如图7(B)所示，输出端电压将成为“H”电平之外的电压(如电源电压的1/2的电压)。这样，通过监控输电驱动器的输出端(原级线圈的线圈端N1)的电压，可以检测NMOS晶体管M2的短路故障。

另外，在检测普通故障时，判断节点N1的电压是否对应于输电驱动器13的输出信号(交流)。在进行普通动作时，构成输电驱动器13的MOS晶体管M1、M2交替导通。由于MOS晶体管M1、M2的导通电阻非常小，因此如检验初始故障时那样，可以忽略经过波形监控电路14的检测用电阻RA1、RA2而漏泄的电流。因此，在检测普通故障时，波形监控电路14中的开关电路SW3处于导通状态(但根据需要，也可以导通/截止开关SW3)。

在图7(C)中，同时将作为输电驱动器13的输入信号的DRP1和DRN1设为“H”电平。在这种情况下，PMOS晶体管M1应该截止，并且NMOS晶体管M2应该导通，但是当PMOS晶体管M1发生短路故障时，如图7(D)所示，在驱动时有很大的贯通电流IR流动，在该贯通电流IR反复流动的过程中，两个晶体管有可能都发生故障，从而导致电源间短路。因此，监控输电驱动器13的输出端的电压(原级线圈的线圈端N2的电压)，并检测其电位是否对应于输电驱动器13的输入信号的电压电平，由此来检测故障。

也就是说，如果PMOS晶体管M1未发生短路故障，那么如图7(C)所示，当DRP1、DRN1同为“H”时，输出端的电压应为“L”，另一方面，如果PMOS晶体管M1发生了短路故障，如图7(D)所示，输出端电压将成为“L”电平之外的电压(如电源电压的1/2的电压)。由此，通过监控输电驱动器的输出端(原级线圈的线圈端N2)的电压，可以检测PMOS晶体管M1的短路故障。

故障检测电路(图10中的附图标记34)用于在普通输电中执行如上所述的故障检测，从而尽早检测出在普通输电中发生的短路故障。由此，可以迅速采取例如停止输电并报告故障的合适对策。

(电容器的初始故障检测)

在上述说明中，对构成输电驱动器13(和输电驱动器15)的晶体管的故障进行了检测。但并不限于此，根据本实施方式，还可以检测与原级线圈(L1)共同构成串联谐振电路的电容器C2的初始故障。

图8是用于说明构成谐振电路的电容器的初始故障检测原理的说明图。在图8中，同时使两个测试用驱动器(TE1，TE2)进行工作，使两个线圈端(节点N1和节点N3)的电压互补地变化。如图8所示，例如当使测试用驱动器TE1的输出电压从“L”变为“H”时，与此同步，使测试用驱动器TE2的输出电压从“H”变为“L”(即互补地变化)。

由此，基于电压变化产生的交流成分从节点N1经过电容器C2流至节点N3。因而，当检测不到基于该交流成分引起的线圈端电压的交流变化时，可以判断电容器C2发生了初始故障。

也就是说，如图8的下侧所示，监控节点N3的电压(DRV2)，如果检测到A1那样的交流成分，则判断为正常，如果在检测到A2那样的不完全变化或如A3那样完全观察不到变化的情况下，可以判断至少部分电容器C2发生了初始故障。

当检测到电容器的初始故障时，例如不能进行普通驱动，并且报告初始故障。由此，可以迅速采取回收并维修该设备的合适对策，从而安全性进一步提高。

(线圈端电压的监控定时)

为了高精度地检测故障，需要准确地测定线圈端(节点N1和节点N3)的电压。因此，在本实施方式中，为了将线圈端电压传递到故障检测电路，设置监控窗口(monitor window)电路(广义上的开关电路)，并且设置定时控制电路，而且仅在线圈端电压的初期变化被抑制从而电压稳定的期间(稳定期间)中，将该监控窗口电路导通，从而将准确的线圈端电压传递到故障检测电路(图10中的附图标记34)。

图9(A)和图9(B)是表示监控窗口电路(开关电路)的结构以及动作定时的示意图。图9(A)是表示监控窗口电路的结构示意图，图9(B)是表示导通/截止定时的示意图。

如图9(A)所示，监控窗口电路(MWD1：广义上的开关电路)包括由监控定时信号(Q8)控制导通/截止的开关SW1以及以输电部12的电源电压VDD1(如5V)而进行工作的倒相器INV1。

监控窗口电路(MWD2)也是相同的结构，并且开关的导通/截止由监控定时信号(Q9)控制。另外，监控定时信号由定时控制电路(图10中的附图标记33)生成。

监控窗口电路的开关(SW1)优选避开线圈端电压DRV1(DRV2)的高电平期间(或低电平期间)中的初始变化期间后再导通，从而对稳定的电压进行取样并传递到故障检测电路(图10中的附图标记34)。

因此，如图9(B)所示，在线圈端电压DRV1(DRV2)的高电平期间(或低电平期间)中的后半期间，导通监控窗口电路的开关(SW1)。如图所示，所谓“后半期间”是高电平期间(低电平期间)的开始时间(t1)与结束时间(t4)的中间时间(t2)之后的期间(包括中间时间(t2))，并且该后半期间是初期的电压变化平息后的稳定期间。在图9(B)中，在后半期间的时间t3，将开关SW1导通，从而对稳定的线圈端电压进行取样并传递到故障检测电路(图10中的附图标记34)。

(第二实施方式)

在本实施方式中，将对输电部的具体电路结构的一个示例进行说明。

(输电控制装置以及输电部的具体内部电路结构的示例)

图10是表示输电控制装置以及输电部的具体内部电路结构的示例框图。在图10中，与图2相同的部分标注了相同的附图标记。在图10中，在波形监控电路14中设置有开关SW3，并在检测初始故障时将开关SW3截止。并且，在图10中，设置在波形监控电路14中的开关SW3由NMOS晶体管MSK构成。NMOS晶体管MSK的导通/截止由设置在输电侧控制电路22中的定时控制电路33控制。定时控制电路33的动作由故障检测电路34控制。

下面，对具体的电路结构进行说明。输电控制装置20包括振荡电路24、输电侧控制电路22以及驱动器控制电路26。输电侧控制电路22包括驱动时钟信号生成电路31、计数器32、定时控制电路33、故障检测电路34、以输电控制装置10的电源电压(VDD2：如3V)而工作的倒相器INV3和INV4以及触发器35和36。并且，驱动器控制电路26包含功率MOS驱动电路(27，29)。

而且，输电部12包括输电驱动器(13，15)、测试用驱动器(TE1，TE2)以及监控窗口(MWD1，MWD2)。

定时控制电路33根据定时控制信号Q1、Q2控制功率MOS驱动电路27的动作定时，由此来确定输电驱动器13的输入信号(DRP1，DRN1)的高/低切换定时。同样，定时控制电路33根据定时控制信号Q3、Q4控制功率MOS驱动电路29的动作定时，由此来确定输电驱动器15的输入信号(DRP2，DRN2)的高/低切换定时。

而且，定时控制电路33根据定时控制信号Q6、Q7(相当于图11中的INTP1，INTN1)来分别控制构成测试用驱动器TE1的晶体管(M5，M6)的导通/截止的定时。同样，定时控制电路33根据定时控制信号Q10、Q11(相当于图11中的INTP2，INTN2)来分别控制构成测试用驱动器TE2的晶体管(M7，M8)的导通/截止的定时。并根据开关切换控制信号QC1来控制设置在波形监控电路14中的开关SW3(NMOS晶体管MSK)的导通/截止。如上所述，在检验初始故障时，开关SW3(NMOS晶体管MSK)处于截止状态。

而且，定时控制电路33根据定时控制信号Q8、Q9(相当于图11中的DRVON)来分别控制构成监控窗口电路(MWD1，MWD2)的开关(SW1，SW2)的导通/截止的定时。并且，定时控制电路33根据定时控制信号Q 12、Q13(相当于图11中的锁存信号LATH)来控制触发器(FF35以及FF36)的锁存定时。

(输电装置的各个部分的具体动作定时的示例)

图11是表示图10所示的输电装置的具体动作定时的示例的定时图。

在图11中，“DRP1和DRN1”是输电驱动器13的输入信号；“DRV1”是线圈端(N1)的电压(线圈端电压)；“INTP1和INTN1”是测试用驱动器(TE1)的输入信号，相当于图10中的定时控制信号Q6和Q7。

而且，“DRP2和DRN2”是输电驱动器15的输入信号；“DRV2”是线圈端(N2)的电压(线圈端电压)；“INTP2和INTN2”是测试用驱动器(TE2)的输入信号，相当于图10中的定时控制信号Q10和Q11。

并且，DRVON是内置于监控窗口电路(MWD1，MWD2)中的开关SW1、SW2的导通/截止控制信号，相当于图10中的控制信号(Q8，Q9)。而且，LATH是用于控制图10中的触发器(FF35以及FF36)的锁存定时的锁存定时控制信号，相当于图10中的定时控制信号Q12、Q13。

而且，在图11中，斜线所示的期间表示用于确定规定位置的电位的多个晶体管均为截止状态，从而无法特定其电位的期间。此外，在图11中，有意识地将用于构成CMOS型驱动器的PMOS晶体管和NMOS晶体管的电压变化定时错开，从而防止两个晶体管同时导通而流出很大的贯通电流。

在图11中，期间T10(到时间t37为止的期间)为初始故障监控期间，期间T20(时间t37～t38)为初始故障判断期间，期间T30(时间t38～t51)为普通输电期间(普通故障判断期间)。

首先对初始故障检测进行说明。在进行初始故障检测的期间中，切换控制信号QC1为L电平，波形监控电路14中的开关SW3截止。由此，防止了不必要的直流电流的流动，从而得以进行可靠的初始故障检测。在普通故障检测中，切换控制信号QC1为H，波形监控电路14中的开关SW3维持导通状态。

在初始故障检测期间(到时间t39为止的期间)，使输电驱动器13、15截止，取而代之地使测试用驱动器(TE1，TE2)导通。因此，作为输电驱动器TE1的输入信号的DRP1为“H”电平，DRN1为“L”电平，同样，作为输电驱动器TE2的输入信号的DRP2为“H”电平，DRN2为“L”电平，由此，输电驱动器13、15的输出端处于浮动状态。并且，到初始故障检验结束的时间t38为止的期间内，开关切换控制信号QC1为L电平。其结果是，在检验初始故障时，由NMOS晶体管MSK构成的开关SW3截止，从而防止了不必要的直流电流从节点N1流至地面。

在这种状态下，在时间t32，作为测试用驱动器TE1的输入信号的INTP1(Q6)从“L”变为“H”，在时间t33，INTN1(Q7)从“L”变为“H”。并且，在时间t36，INTN1(Q7)恢复到“L”电平。

同样，作为测试用驱动器TE2的输入信号的INTP2(Q10)从“H”变为“L”。该INTP2(Q10)在时间t37恢复到“H”电平。而且，在时间t33，INTN2(Q11)从“H”变为“L”。

第一线圈端(N1)电压DRV1在时间t33～时间t36的期间中为“H”电平。同样，第二线圈端(N2)电压DRV2在时间t33～时间t37的期间中为“L”电平。也就是说，第一和第二线圈端(N1，N2)同时且互补地被驱动。

监控窗口电路(MWD1，MWD2)的开关SW1、SW2的导通/截止的定时控制信号DRVON(Q8，Q9)在时间t34被激活，从而开关SW1、SW2导通，线圈端电压(DRV1，DRV2)被取样。如上所述，时间t34属于DRV1的低电平期间(t33～t36)以及DRV2的高电平期间(t33～t37)中的后半期间。

而且，在时间t35，锁存定时控制信号(LATH)被激活，从而线圈端(N1和N2)的电压(线圈端电压：DRV1，DRV2)被输入触发器(FF35，FF36)。

在期间T20(时间t37～t38)中，故障检测电路34判断锁存于FF 35、36中的电压是否与测试用驱动器TE1，TE2的输出电压电平一致，从而来判断输电驱动器13、15的初始故障。

在本实施方式中，还进行普通输电时的普通故障检测。另外，在普通输电期间(T30)，切换控制信号QC1被维持在高电平。在普通输电期间(T30)中，由于不使用测试用驱动器TE1、TE2，因此INTP1(Q6)和INTP2(Q10)均被固定在“H”电平，并且INTN1(Q7)和INTN2(Q11)均被固定在“L”电平。

另一方面，DRP1、DRN1被交替地设定在H电平和L电平，并且DRP2、DRN2被交替地设定在H电平和L电平。通过输电驱动器13、15互补地驱动原级线圈的第一线圈端和第二线圈端(N1，N2)，从而执行普通输电(基于普通功率的连续输电)。从时间t38至时间t42，线圈端(N1)的电压DRV1为“H”，并且，从时间t39至时间t42，线圈端(N2)的电压DRV2为“L”。

监控窗口电路(MWD1，MWD2)在时间t40对DRV1的“H”以及DRV2的“L”进行取样，并且所取样的电压在时间t41被触发器(FF 35，36)锁存。然后，从时间t43至时间t46，线圈端(N1)的电压DRV1为“L”，并且从时间t43至时间t46，线圈端(N2)的电压DRV2为“H”。监控窗口电路(MWD1，MWD2)在时间t44对DRV1的“L”以及DRV2的“H”进行取样，并且所取样的电压在时间t45被触发器FF(35，36)锁存。

接着，重复相同的动作，在普通输电中，间歇性地对线圈端(N1，N2)的电压进行取样，并锁存到触发器(FF35，36)中，然后定期检验所锁存的电压是否为与输电驱动器13、15各自的输入信号相对应的电压电平，由此当产生普通故障时，可以立刻检测到该故障。而且，当检测到普通故障时，报告错误，并复位输电装置10，以停止普通输电。然后，例如当经过规定时间后，输电装置10再次处于通电(power on)状态，如果在这个时候也检测到初始故障，同样报告故障，并维修或作废输电装置10，而不进行普通输电。

如上所述，根据本发明的几个实施方式，例如可以获得如下效果。但并不限于同时获得如下效果，并且不能将下面所列举的效果用作对本发明的进行不当限定的根据。

(1)在输电部中，即使在原级线圈的第一节点上不连接电容器，仅在第二节点上连接谐振电容器从而构成串联谐振电路的情况下，在检验输电驱动器的初始故障时，不必要的直流电流也不会从第一节点经过与原级线圈电连接的其他电路(波形监控电路等)流至地面。因此，通过监控原级线圈的线圈端电压，并判断其是否成为对应于输电驱动器的输入电压的线圈端电压，可以可靠地检测输电驱动器的短路故障。因而，能够提高输电装置以及无触点电力传输系统的安全性。而且，由于电容器的数量减少，可以降低电容器中的信号损耗，并且零件数量以及输电部的安装面积也得到了降低。

(2)在上述其他电路(波形监控电路等)的内部设置开关，从而在检验初始故障时，通过将开关截止，可以完全切断不必要的直流电流。因此，能够可靠地防止错误判断。

(3)当直流电流有可能从第一节点流至地面的路径(并列)存在多个时，通过在所有路径中都设置开关电路来确保可靠的初始故障检验。

(4)通过检测用于驱动原级线圈的驱动器的初始故障，可以进行故障的报告、设备的回收或维修等而不进行普通输电，因此无触点电力传输系统的安全性进一步提高。

(5)除了初始故障检测，还检测普通输电时的输电驱动器的故障，并且进行停止输电和报告故障，从而，无触点电力传输系统的安全性进一步提高。

(6)可以实现用于高安全性的无触点电力传输系统的输电部。

(7)可以实现高安全性的无触点电力传输系统，这有助于无触点电力传输技术的普及。

上面参照实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限于此，可以进行各种变形和应用。也就是说，本领域技术人员能够很容易地理解在不脱离本发明的实质的范围内可以进行多种变形。

因此，这样的变形例均应包含在本发明的范围中。例如，至少一次与更广义或同义的不同术语(低电位侧电源、电子设备等)同时记载于说明书或附图中的术语(GND、便携式电话机·充电器等)可以在说明书或附图的任何地方替换为该不同术语。此外，本实施方式及其变形例的所有组合也包含在本发明的范围中。

另外，输电控制装置、输电装置、受电控制装置、受电装置的结构和动作以及输电侧的受电侧负载检测方法均不限于本实施方式中的说明，可以进行各种变形实施。

例如、即使仅在原级线圈的一端连接电容器从而构成串联谐振电路的情况下，本发明也能可靠地检测输电驱动器的故障，并取得了提高零件数量减少的小型无触点电力传输系统的可靠性以及安全性的效果，从而可以作为输电控制装置(输电控制IC)、无触点电力传输系统、输电装置(IC模块等)以及电子设备(便携式终端以及充电器等)来使用。另外，“便携式终端”包括便携式电话终端、PDA终端以及可移动计算机终端。

Claims (12)

1.一种输电控制装置，设置在无触点电力传输系统的输电装置中，所述无触点电力传输系统使原级线圈与次级线圈电磁耦合，从而从所述输电装置向受电装置传输电力，并向所述受电装置的负载提供所述电力，所述输电控制装置其特征在于，包括：

输电侧控制电路，用于控制所述输电装置的动作；

驱动器控制电路，用于控制设置在所述输电装置的输电部中的第一输电驱动器以及第二输电驱动器的动作；以及

波形检测电路，用于根据波形监控电路的监控信号执行波形检测处理，所述波形监控电路用于监控所述原级线圈的电压和电流中的至少一个，

其中，所述第一输电驱动器电连接所述原级线圈的第一节点，所述第二输电驱动器经过电容器连接所述原级线圈的第二节点，所述第一输电驱动器和第二输电驱动器驱动所述原级线圈；

在所述波形监控电路中的、所述原级线圈与低电平电源电位之间的信号路径中设有开关电路；

所述输电侧控制电路根据切换控制信号来切换所述开关电路的导通/截止。

2.根据权利要求1所述的输电控制装置，其特征在于，

当所述波形监控电路中的、所述原级线圈与低电平电源电位之间的信号路径存在多个时，在每个所述信号路径中都设置所述开关电路。

3.根据权利要求1或2所述的输电控制装置，其特征在于，

所述输电部包括：第一测试用驱动器，连接所述原级线圈的所述第一节点；以及第二测试用驱动器，连接第三节点，所述第三节点是所述第二输电驱动器的输出节点与所述电容器的一极的共用连接节点，所述第一测试用驱动器和第二测试用驱动器驱动所述原级线圈，进行所述第一和第二输电驱动器的初始故障检测，

其中，所述输电侧控制电路在利用所述第一和第二测试用驱动器执行所述第一输电驱动器和第二输电驱动器的初始故障检测时，根据所述切换控制信号使所述开关电路截止。

4.根据权利要求3所述的输电控制装置，其特征在于，

所述输电侧控制电路将所述第一输电驱动器或所述第二输电驱动器各自的输入信号的电平作为使所述原级线圈的所述第一节点或所述第三节点变成浮动状态的电平，

在该状态下，由所述第一测试用驱动器和所述第二测试用驱动器来驱动所述原级线圈，

并且，当所述第一节点或所述第三节点的电压不是与所述第一测试用驱动器或所述第二测试用驱动器的驱动输出电平相对应的电压时，所述输电侧控制电路判断所述第一输电驱动器或所述第二输电驱动器发生了初始故障。

5.一种无触点电力传输系统，使原级线圈与次级线圈电磁耦合，从而从输电装置向受电装置传输电力，并向所述受电装置的负载提供所述电力，所述无触点电力传输系统其特征在于，

所述输电装置包括：

输电部，包括第一输电驱动器和第二输电驱动器；

输电控制装置，用于控制所述输电装置的动作；以及

波形监控电路，用于监控所述原级线圈的电压和电流中的至少一个，

其中，在所述波形监控电路中的、所述原级线圈与低电平电源电位之间的信号路径中设有开关电路；

并且，所述输电控制装置包括：

输电侧控制电路，用于控制所述输电装置的动作；

驱动器控制电路，用于控制所述第一输电驱动器以及所述第二输电驱动器的动作；以及

波形检测电路，用于根据所述波形监控电路的监控信号执行波形检测处理，

其中，所述第一输电驱动器电连接所述原级线圈的第一节点，所述第二输电驱动器经过电容器连接所述原级线圈的第二节点，所述第一输电驱动器和第二输电驱动器驱动所述原级线圈；

所述输电侧控制电路根据切换控制信号来切换设置在所述波形监控电路中的所述开关电路的导通/截止；

并且，所述受电装置包括：

受电部，包括用于对所述次级线圈的感应电压进行整流的整流电路；

负载调制部，用于从所述受电装置向所述输电装置发送数据；以及

供电控制部，用于控制对所述负载的供电。

6.根据权利要求5所述的无触点电力传输系统，其特征在于，

当所述波形监控电路中的、所述原级线圈与低电平电源电位之间的信号路径存在多个时，在每个所述信号路径中都设置所述开关电路。

7.根据权利要求5或6所述的无触点电力传输系统，其特征在于，

所述输电部包括：第一测试用驱动器，连接所述原级线圈的所述第一节点；以及第二测试用驱动器，连接第三节点，所述第三节点是所述第二输电驱动器的输出节点与所述电容器的一个极的共用连接节点，所述第一测试用驱动器和第二测试用驱动器驱动所述原级线圈，进行所述第一和第二输电驱动器的初始故障检测，

其中，所述输电侧控制电路在利用所述第一测试用驱动器和第二测试用驱动器执行所述第一输电驱动器和第二输电驱动器的初始故障检测时，根据所述切换控制信号使所述开关电路截止。

8.根据权利要求7所述的无触点电力传输系统，其特征在于，

所述输电侧控制电路将所述第一输电驱动器或所述第二输电驱动器各自的输入信号的电平作为使所述原级线圈的所述第一节点或所述第三节点变为浮动状态的电平，

在该状态下，由所述第一测试用驱动器和所述第二测试用驱动器驱动所述原级线圈，

并且，当所述第一节点或所述第三节点的电压不是与所述第一测试用驱动器或所述第二测试用驱动器的驱动输出电平相对应的电压时，所述输电侧控制电路判断所述第一输电驱动器或所述第二输电驱动器发生了初始故障。

9.一种输电装置，其特征在于，包括：

根据权利要求1或2所述的输电控制装置；

所述输电部，包括所述第一输电驱动器和所述第二输电驱动器；以及

包括所述开关电路的所述波形监控电路。

10.一种输电装置，其特征在于，包括：

根据权利要求3或4所述的输电控制装置；

所述输电部，包括用于驱动所述原级线圈的所述第一输电驱动器和第二输电驱动器、连接所述原级线圈的所述第一节点的所述第一测试用驱动器、以及连接所述原级线圈的所述第三节点的所述第二测试用驱动器，所述第一测试用驱动器和第二测试用驱动器驱动所述原级线圈，进行所述第一和第二输电驱动器的初始故障检测；以及

包括所述开关电路的所述波形监控电路。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：

根据权利要求9或10所述的输电装置。

12.根据权利要求1所述的输电控制装置，其特征在于，所述波形监控电路包括：

电阻，具有一端以及另一端，并且所述一端与所述原级线圈电连接；以及

开关电路，设置在所述电阻的所述另一端与低电平电源电位之间的信号路径中。

Images