CN103270670A - 电子装置、模块及系统 - Google Patents

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CN103270670A CN2011800611616A CN201180061161A CN103270670A CN 103270670 A CN103270670 A CN 103270670A CN 2011800611616 A CN2011800611616 A CN 2011800611616A CN 201180061161 A CN201180061161 A CN 201180061161A CN 103270670 A CN103270670 A CN 103270670A
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森贤史
三品浩一
细川优一
佐藤光治
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NEC Tokin Corp
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Abstract

本发明的电子装置20包含：具备线圈32的天线30；负载24；将天线30所接收的电力供应给负载24的供电部40；通过天线30与外部通信的通信部60；设置在天线30与通信部60之间的开关电路50；以及对应天线30所接收的电力而控制开关电路50的ON或OFF的开关控制部70。

Description

电子装置、模块及系统
技术领域
本发明涉及一种电子装置或模块，其具备通信与非接触电力传送的受电共享的天线。另外，本发明进一步涉及一种具备该电子装置或模块的系统。
背景技术
关于具备此种电子装置的系统，在例如专利文献1中有所揭示。在专利文献1的二次侧装置中，无线通信部与电力受电部每经过一既定时间便利用开关选择性连接到由一个线圈所构成的天线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2010-130835号公报
发明内容
发明所欲解决的问题
专利文献1的系统存在无法任意控制一次侧装置的电力传送以及通信时序的问题。
于是，本发明的目的在于提供一种电子装置(二次侧装置)，其具备可让一次侧装置任意控制电力传送以及通信时序的构造。
解决问题的技术手段
本发明提供一种电子装置，包含：具备线圈的天线；负载；将该天线所接收的电力供应给该负载的供电部；通过该天线与外部通信的通信部；设置在该天线与该通信部之间的开关电路；以及根据该天线所接收的电力而控制该开关电路的ON或OFF的开关控制部。
另外，本发明还提供一种模块，包含：天线；与负载连接同时将该天线所接收的电力供应给该负载的供电部；通过该天线与外部通信的通信部；设置在该天线与该通信部之间的开关电路；以及根据该天线所接收的电力而控制该开关电路的ON或OFF的开关控制部。
另外，本发明的更提供一种系统，包含：该电子装置；以及一次侧装置；该一次侧装置具备对该电子装置传送电力的电路以及与该电子装置通信的电路。
发明的效果
根据本发明，由于基于天线所接收的电力控制通信部与天线连接或是将通信部与天线之间的连接切断，故可根据所接收的电力在二次侧装置实际判断是处于电力传送时序(接收电力时序)或是处于通信时序。因此，可在一次侧装置以任意时序进行电力传送以及通信。
另外，根据本发明，便可防止在电力传送时对通信部供给过量电力。亦即，根据本发明，便可在电力传送时适当保护通信部。因此，便无必要以接收电力时亦可承受过量电力的方式设计出构造复杂的通信部，而只要使用一般构造的通信部即可。
附图说明
参照附图并研究下述较佳实施方式的说明，即可正确理解本发明的目的，并彻底理解其构造。
图1是本发明的第1实施方式的具备一次侧装置以及二次侧装置(电子装置)的系统的概略方块图。
图2是图1的二次侧装置(电子装置)的概略方块图。
图3是图2的开关电路的具体电路构造图。
图4是图2的二次侧装置(电子装置)的开关控制图。
图5是图3的开关电路的变化实施例。
图6是图3的开关电路的另一变化实施例。
图7是图3的开关电路的另一变化实施例。
图8是图3的开关电路的另一变化实施例。
图9是本发明的第2实施方式的二次侧装置(电子装置)的概略方块图。
图10是本发明的第3实施方式的二次侧装置(电子装置)的概略方块图。
图11是本发明的第4实施方式的二次侧装置(电子装置)的概略方块图。
图12是本发明的第5实施方式的二次侧装置(电子装置)的概略方块图。
具体实施方式
本发明可在各种变化实施例或各种方式中实现，以下详细说明附图所示的特定实施方式，作为其的一例。本发明并非仅限于在此所揭示的附图以及特定实施方式，在所附请求项的明示范围内所有的变化实施例、均等物、替代实施例均包含在本发明的对象中。
(第1实施方式)
参照图1，本发明的第1实施方式的系统具备一次侧装置10与二次侧装置(电子装置)20。
如图1所示的，一次侧装置10大致包含通信/送电电路12与天线14。通信/送电电路12可任意选择控制通信与电力传送，在通信时通过天线14与二次侧装置20通信，另一方面，在电力传送时通过天线14对二次侧装置20传送电力。相关通信/送电电路12例如包含：具有通信部以及通信用匹配电路的通信系统电路；具有送电部以及送电用匹配电路的送电系统电路；以及至少控制通信部以及送电部的控制部。天线14一般由线圈(线圈天线)所构成。构成天线14的线圈，可在通信系统电路与送电系统电路个别设置(亦即，线圈可有2个以上)，亦可共享(线圈亦可只有1个)。
在本实施方式中，电力传送的电力波的频率与通信的载波的频率均为13.56MHz，彼此相等。另外，电力传送时送电的电力波的空中线电力在5W以上，通信时的空中线电力在1W以下。亦即，电力传送时所送电的电力波的空中线电力比通信时的空中线电力更大。另外，虽然可使电力传送的载波频率与通信的载波频率不同，然而若考虑到如后所述欲在二次侧装置20中以简易的方式控制通信与电力传送而有效率的共享一个天线的话，宜如本实施方式，使两载波频率相等。
如图1所示的，本实施方式的二次侧装置20具备模块22以及与模块22连接的负载24。在此，本实施方式的负载24，具体而言是电池。另外，模块22概略而言具有与一次侧装置10通信的功能以及接收一次侧装置10的电力以对负载24供电(亦即对电池充电)的功能。另外，在本实施方式中，在二次侧装置20组装时是预设为用连接器等构件将负载24与模块22连接的方式，但本发明并非以此为限。例如，亦可将安装了具有与模块22相同功能的构件的电路基板与负载24直接连接构成二次侧装置20。
如图2所示的，本实施方式的二次侧装置20的模块22包含：具有线圈32的天线30；与天线30以及负载24连接的供电部40；与天线30连接的开关电路50；与开关电路50连接的通信部60；以及与供电部40以及开关电路50连接的开关控制部70。为了能够更清楚理解本发明，图2将某些构件省略，例如，在实际的二次侧装置20中，会在供电部40的前段设置供电用的匹配电路等构件，另外会在开关电路50的前段设置通信用的匹配电路等构件。
天线30是将一次侧装置10利用磁性结合所传送的电力当作交流电力供应给供电部40的构件。另外，天线30在与一次侧装置10进行无线通信时也会使用到。亦即，本实施方式的天线30为电力传送与通信所共享。
供电部40是将天线30所接收的电力供应给负载24的构件，例如，具备对天线30所接收的电力进行整流以产生整流信号的整流电路，以及将整流信号DC/DC转换当作供电信号供应给负载24的DC/DC转换器。
开关电路50设置在天线30与通信部60之间，可根据开关控制部70的控制(容后详述)，将天线30与通信部60连接(ON状态)，或将通信部60与天线30之间的连接切断(OFF状态)。
参照图3，本实施方式的开关电路50包含：设置在链接天线30与通信部60的2条线路上的开关(单向开关)52；设置在各线路与接地极之间的附加开关54；以及与附加开关54并联连接的齐纳二极管ZD。本实施方式的开关52以及附加开关54是由Nch的FET所构成的构件。构成开关52的FET的源极与天线30的线圈32的一端连接，漏极与通信部60连接，栅极与开关控制部70连接。构成附加开关54的FET的漏极与对应线路连接，源极与接地极连接，栅极与开关控制部70连接。齐纳二极管ZD具有与对应的线路连接的阴极以及与接地极连接的阳极。
若利用具备上述构造的开关电路50，使开关52为ON(接通)同时使附加开关54为OFF(断开)，便可将天线30与通信部60连接(成为ON状态)，另一方面，使开关52为OFF同时使附加开关54为ON，便可将通信部60与天线30之间的连接确实切断(成为OFF状态)。另外，由于具备齐纳二极管ZD，故即使在切换开关电路50时(从ON状态移到OFF状态时)也能够防止通信部60的输入电压超过一定电平。由此可知，齐纳二极管ZD除了相对于开关电路50具有开关功能以外，还附加了通信部60的输入保护功能。亦即，齐纳二极管ZD具有在开关电路50内保护通信部60的输入的输入保护部的功能。上述齐纳二极管ZD，在通信部60具有可对应一时的过量电压的构造时，亦可省略。
再次参照图2，通信部60是当开关电路50处于ON状态时通过天线30与一次侧装置10进行通信(接收发送)的构件。
开关控制部70是对应天线30所接收的电力而控制开关电路50的状态(亦即控制开关电路50为ON状态或是OFF状态)的构件。如前所述，在本实施方式中，在电力传送时从一次侧装置10传送过来的电力波的空中线电力比在通信时的空中线电力更大。因此，在二次侧装置20中，可根据天线30所接收的电力的电平，判断当电力电平高时应为电力传送模式，当电力电平低时应为通信模式。具体而言，由图2以及图6可知，开关控制部70根据从供电部40所接收的整流信号，在天线30所接收的电力的电平较高时，使开关电路50为OFF状态，将通信部60与天线30之间的连接切断(电力传送模式)，另一方面，在天线30所接收的电力的电平较低时，使开关电路50为ON状态，将通信部60与天线30连接，让通信部60利用天线30进行无线通信(通信模式)。另外，用来判断接收电力电平的阈值，可由系统适当设定的。阈值，例如，可为单一数值，亦可具备滞后现象，使从高接收电力移到低接收电力时的阈值与从低接收电力移到高接收电力时的阈值有所不同。
根据本实施方式，由于二次侧装置20会对应接收电力电平而切换电力传送模式与通信模式，故可任意控制一次侧装置10进行电力传送或是进行通信。
另外，根据本实施方式，二次侧装置20，在电力传送模式时，开关电路50处于OFF状态，通信部60与天线30之间的连接被切断，故可保护通信部60不会受到一次侧装置10所传送过来的较高电力的影响。因此，通信部60可以不用考虑较高电力的影响而使用具备一般构造的通信部。
再者，由上述实施方式可知，开关电路50只设置在天线30与通信部60之间，并未设置在天线30与供电部40之间。亦即，本实施方式的二次侧装置20，具备在电力传送模式时将通信部60从天线30切离的开关电路50，且还具备持续连接供电部40与天线30的构造。因此，本实施方式的供电部40，即使在通信模式也持续与天线30连接。因此，可将开关电路50的电路规模缩小，且其控制也变得比较简单。另外，即使在通信模式亦可利用所接收的电力对通信部60供给电源。
另外，开关电路50，并不限于上述构造，只要能够根据开关控制部70的控制使天线30与通信部60之间ON或OFF即可。例如，在图3所示的开关电路50中，在各线路上均设置开关(单向开关)52，但亦可如图5所示的开关电路50’，在其中一方的线路上设置双向开关56。另外，图5所示的开关电路50’具备在设有通信部60的输入保护用的双向开关56的该条线路与接地极之间作连接的齐纳二极管ZD，但亦可如图6所示的开关电路50’’，省略齐纳二极管ZD。图5所示的开关电路50’或图6所示的开关电路50’’，亦在通信模式使双向开关56为ON并使附加开关54为OFF，藉此让开关电路50’或开关电路50’’处于ON状态，或在电力传送模式使双向开关56为OFF并使附加开关54为ON，藉此让开关电路50’或开关电路50’’处于OFF状态，开关控制部70即以这样的方式控制开关电路50’或开关电路50’’。
再者，虽然在上述开关电路50中，保护通信部60的输入的输入保护部由齐纳二极管ZD所构成，但本发明并非以此为限。例如，图7所示的开关电路50-1便具备由二极管所构成的输入保护部55-1。构成输入保护部55-1的二极管的阳极，与对应的线路连接，该二极管的阴极与接地极连接。根据上述构造，当二极管的顺向电压Vf以上的电压施加于所对应的线路时，二极管会变成ON，通信部60便受到保护。另外，如图8所示的开关电路50-2，亦可将多个二极管串联连接，构成输入保护部55-2。如图所示，构成串联连接的多个二极管的一端的二极管的阳极与所对应的线路连接，另一方面，构成串联连接的多个二极管的另一端的二极管的阴极与接地极连接。当使用相同构造的二极管构成输入保护部55-2时，二极管的顺向电压Vf×二极管的个数(串联数)所决定的电压成为输入保护部55-2的运作电压。另外，当使用多种类的二极管构成输入保护部55-2时，各个二极管的顺向电压Vf的合计所决定的电压成为输入保护部55-2的运作电压。如是，当使用多个二极管构成输入保护部55-2时，便可更精细地设定输入保护部55-2的运作电压。当如是设定的运作电压以上的电压施加于线路时，电流便流过输入保护部55-2，通信部60便受到保护。
(第2实施方式)
参照图2以及图9，本发明的第2实施方式的二次侧装置(电子装置)20a，是上述第1实施方式的二次侧装置20的变化实施例。因此，在图7中，与图1所示的构成要件相同的构成要件，会使用与图1相同的参照符号，并省略对其的说明。以下主要说明与上述第1实施方式相异的点。
如图7所示的，本实施方式的二次侧装置20a的模块22a，具备与天线30的线圈32的两端连接的辅助整流器80。本实施方式的开关控制部70a，不根据供电部40所输出的整流信号，而是根据辅助整流器80的输出，以在电力传送模式使开关电路50处于OFF状态而在通信模式使开关电路50处于ON状态的方式控制开关电路50。
在本实施方式的二次侧装置20a中，开关控制部70a仅根据辅助整流器80的输出控制开关电路50，但亦可利用供电部40的输出(整流信号)与辅助整流器80的输出二者控制开关电路50。
另外，开关电路50并非仅限于图3所示的构造，只要能够根据开关控制部70a的控制使天线30与通信部60之间ON、OFF即可。
(第3实施方式)
参照图2以及图10，本发明的第3实施方式的二次侧装置(电子装置)20b，是上述第1实施方式的二次侧装置20的变化实施例。因此，在图8中，与图1所示的构成要件相同的构成要件，会使用与图1相同的参照符号，并省略对其的说明。以下主要说明与上述第1实施方式相异的点。
如图10所示的，本实施方式的二次侧装置20b的模块22b具备：设有辅助线圈92的辅助天线90；以及与辅助线圈92的两端连接的辅助整流器80。本实施方式的开关控制部70b，根据辅助天线90所接收且经过辅助整流器80整流的电力，以在电力传送模式使开关电路50处于OFF状态且在通信模式使开关电路50处于ON状态的方式，控制开关电路50。
另外，开关电路50并非仅限于图3所示的构造，只要能够根据开关控制部70b的控制使天线30与通信部60之间ON或OFF即可。
(第4实施方式)
参照图8以及图9，本发明的第4实施方式的二次侧装置(电子装置)20c，是上述第3实施方式的二次侧装置20b的变化实施例。因此，在图9中，与图8所示的构成要件相同的构成要件，会使用与图8相同的参照符号，并省略对其的说明。以下主要说明与上述第3实施方式相异的点。
如图9所示的，本实施方式的二次侧装置20c的模块22c所具备的开关控制部70c，除了利用辅助整流器80的输出之外还能同时利用供电部40的输出(整流信号)与辅助整流器80的输出来控制开关电路50。开关控制部70c如何利用辅助整流器80的输出与供电部40的输出这2个输出可由系统适当设定的。例如，开关控制部70c可在辅助整流器80的输出与供电部40的输出的其中一方超过既定阈值时进行控制使开关电路50的状态改变，亦可在辅助整流器80的输出与供电部40的输出双方均超过阈值时进行控制使开关电路50的状态改变。另外，辅助整流器80的输出与供电部40的输出的判断用阈值亦可彼此不同。
另外，开关电路50并非仅限于图3所示的构造，只要能够根据开关控制部70c的控制使天线30与通信部60之间ON或OFF即可。
(第5实施方式)
参照图1以及图10，本发明的第5实施方式的二次侧装置(电子装置)20d，是上述第1实施方式的二次侧装置20的变化实施例。因此，在图10中，与图1所示的构成要件相同的构成要件，使用与图1相同的参照符号，并省略对其的说明。以下主要说明与上述第1实施方式相异的点。
如图10所示的，本实施方式的二次侧装置20d的模块22d还包含：与供电部40连接的DC/DC转换器100；与供电部40连接的电平检测部110；与电平检测部110连接的LDO(Low Drop Output，低压降输出)稳压器120；以及与DC/DC转换器100以及LDO稳压器120连接的同时与通信部60连接的供给电路130。
DC/DC转换器100，从供电部40接受整流信号，产生第1直流信号，并将该第1直流信号输入供给电路130。电平检测部110，从供电部40接收整流信号，当通过天线30所接收的电力的电平小于既定电平时，将整流信号当作低电力信号输入LDO稳压器120。LDO稳压器120，在从电平检测部110接收到低电力信号时，产生第2直流信号，并将该第2直流信号输入供给电路130。供给电路130具备：阳极与DC/DC转换器100连接同时阴极与通信部60连接的第1二极管D1；以及阳极与LDO稳压器120连接同时阴极与通信部60连接的第2二极管D2。亦即，第1直流信号输入第1二极管D1的阳极，第2直流信号输入第2二极管D2的阴极。供给电路130利用线或(wired OR)连接的第1二极管D1与第2二极管D2，将第1直流信号与第2直流信号中电压电平较高的一方供应给通信部60。
根据该等构造，便可将天线30所接收的电力有效率地供应给通信部60。
上述本发明，可应用于具有非接触充电功能的移动电话或数字相机等电子装置，还可应用于具备这样的装置的系统中。
本发明是以分别于2010年12月27日以及2011年7月14日向日本专利局提出的日本专利申请第2010-289054号以及第2011-155646号为基础案，其内容藉由引用而成为本说明书的一部分。
以上是说明本发明的较佳实施方式，但本领域的技术人员应知，在不超出本发明精神范围内，上述实施方式存在各种变化实施例，这样的实施例均属于本发明的范围。
10 一次侧装置
12 通信/送电电路
14 天线
20、20a、20b、20c、20d 二次侧装置(电子装置)
22、22a、22b、22c、22d 模块
24 负载
30 天线
32 线圈
40 供电部
50、50’、50’’ 开关电路
52 开关(单向开关)
54 附加开关
ZD 齐纳二极管
56 双向开关
60 通信部
70、70a、70b、70c 开关控制部
80 辅助整流器
90 辅助天线
92 辅助线圈
100 DC/DC转换器(DC/DC)
110 电平检测部
120 LDO稳压器(LDO)
130 供给电路
D1 第1二极管
D2 第2二极管

Claims (13)

1.一种电子装置，包含：
天线，其具备线圈；
负载；
供电部，其将所述天线所接收的电力供应给所述负载；
通信部，其通过所述天线与外部通信；
开关电路，其设置在所述天线与所述通信部之间；以及
开关控制部，其根据所述天线所接收的电力来控制所述开关电路的接通或断开。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，
传送所述电力时的频率与所述通信的载波频率相等。
3.根据权利要求1或2所述的电子装置，其中，
所述开关控制部根据所述供电部的输出来控制所述开关电路。
4.根据权利要求1或2所述的电子装置，其中，
所述电子装置还包含与所述天线连接的辅助整流器，
所述开关控制部根据所述辅助整流器的输出来控制所述开关电路。
5.根据权利要求1或2所述的电子装置，其中，
所述电子装置还包含：作为所述天线的接收电力检测用天线而设置的辅助天线、以及与所述辅助天线连接的辅助整流器，
所述开关控制部根据所述辅助整流器的输出来控制所述开关电路。
6.根据权利要求4或5所述的电子装置，其中，
所述开关控制部还利用所述供电部的输出来控制所述开关电路。
7.根据权利要求1到6的任一项所述的电子装置，其中，
所述天线与所述通信部以多条线路连接，
所述开关电路还包含：
开关，其设置在各条线路上；
附加开关，其设置在各条线路与接地极之间；以及
齐纳二极管，其阴极连接各条线路且其阳极连接所述接地极，
所述附加开关受到所述开关控制部的控制而处于与所述开关相反的状态。
8.根据权利要求1到6的任一项所述的电子装置，其中，
所述天线与所述通信部以多条线路连接，
所述开关电路还包含：
开关，其设置在各条线路上；
附加开关，其设置在各条线路与接地极之间；以及
二极管，其阳极连接各条线路且其阴极连接所述接地极，
所述附加开关受到所述开关控制部的控制而处于与所述开关相反的状态。
9.根据权利要求1到6的任一项所述的电子装置，其中，
所述天线与所述通信部以多条线路连接，
所述开关电路还包含：
开关，其设置在各条线路上；
附加开关，其设置在各条线路与接地极之间；以及
串联连接的多个二极管，
构成所述串联连接的多个二极管的一端的二极管的阳极与各条线路连接，
构成所述串联连接的多个二极管的另一端的二极管的阴极与所述接地极连接，
所述附加开关受到所述开关控制部的控制而处于与所述开关相反的状态。
10.根据权利要求1到9的任一项所述的电子装置，其中，
所述供电部将所述天线所接收的电力整流以产生整流信号，同时对所述整流信号进行转换并作为供电信号供应给所述负载，
所述电子装置还包含：
DC/DC转换器，其接收所述整流信号而产生第1直流信号；
电平检测部，其接收所述整流信号，当电力的电平小于既定电平时，将所述整流信号当作低电力信号输出；
LDO稳压器，其接收所述低电力信号而产生第2直流信号；以及
供给电路，其将所述第1直流信号与所述第2直流信号之中电压电平较高的一方供应给所述通信部。
11.根据权利要求10所述的电子装置，其中，
所述供给电路包含：
第1二极管，其阳极与所述DC/DC转换器连接的同时阴极与所述通信部连接；以及
第2二极管，其阳极与所述LDO稳压器连接的同时阴极与所述通信部连接。
12.一种模块，包含：
天线；
供电部，其与负载连接的同时将所述天线所接收的电力供应给所述负载；
通信部，其通过所述天线与外部通信；
开关电路，其设置在所述天线与所述通信部之间；以及
开关控制部，其根据所述天线所接收的电力来控制所述开关电路的接通或断开。
13.一种系统，包含：
根据权利要求1到11的任一项所述的电子装置；以及
一次侧装置，其包含：对所述电子装置传送电力的电路以及与所述电子装置通信的电路。
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