CN105637373A - 无线受电装置及其控制电路、使用了它的电子设备、接收功率的计算方法 - Google Patents

无线受电装置及其控制电路、使用了它的电子设备、接收功率的计算方法 Download PDF

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Abstract

控制电路(400)构成接收线圈(302)、整流电路(304)、平滑电容器(306)、调制器(308)、以及受电装置(300)。接收功率运算部(402)基于预定的算式计算无线受电装置(300)的消耗功率(PD)。参数取得部(404)从外部取得第1参数(α)、第2参数(β)。修正部(406)按照修正式PRP＝α×PD+β计算无线受电装置(300)的接收功率(PRP)。

Description

无线受电装置及其控制电路、使用了它的电子设备、接收功率的计算方法
技术领域
本发明涉及无线供电技术。
背景技术
近年，为给电子设备供电，无接点功率传输(也称为非接触供电、无线供电)正开始普及。为促进不同厂商产品间的相互利用，建立起了WPC(WirelessPowerConsortium：无线充电联盟)组织，并由WPC制定了作为国际标准的Qi标准。
基于Qi标准的无线供电是利用了发送线圈与接收线圈间的电磁感应的技术。供电系统由具有发送线圈的供电装置和具有接收线圈的受电终端构成。
图1是表示遵循Qi标准的无线供电系统100的构成的图。供电系统100包括供电装置200(TX、PowerTransmitter)和受电装置300(RX、PowerReceiver)。受电装置300被安装于便携式电话终端、智能手机、音频播放器、游戏设备、平板终端等电子设备。
供电装置200包括发送线圈(初级线圈)202、驱动器204、控制器206、解调器208。驱动器204包含H桥电路(全桥电路)或者半桥电路，对发送线圈202施加驱动信号S1、具体来说施加脉冲信号，利用流过发送线圈202的驱动电流使发送线圈202产生电磁场的功率信号S2。控制器206总体地控制供电装置200整体，具体来说，通过控制驱动器204的开关频率、或者开关的占空比，来使发送功率变化。
根据Qi标准，在供电装置200与受电装置300间规定了通信协议，可从受电装置300向供电装置200利用控制信号S3传送信息。该控制信号S3被以利用反向散射调制(Backscattermodulation)进行了AM调制(AmplitudeModulation：脉冲幅度调制)的形式从接收线圈302(次级线圈)发送到发送线圈202。该控制信号S3中例如包含指示对受电装置300的功率供给量的功率控制数据(也称包)、和表示受电装置300的固有信息的数据等。解调器208对发送线圈202的电流或者电压中所包含的控制信号S3进行解调。控制器206基于解调后的控制信号S3中所包含的功率控制数据控制驱动器204。
受电装置300包括接收线圈302、整流电路304、平滑电容器306、调制器308、负载310、控制器312、电源电路314。接收线圈302接收来自发送线圈202的功率信号S2，并向发送线圈202发送控制信号S3。整流电路304和平滑电容器306根据功率信号S2对接收线圈30感应起的电流S4进行整流和平滑化，并变换成直流电压。
电源电路314利用从供电装置200供给的功率对未图示的可充电电池充电，或者使直流电压VRECT升压或降压，提供给控制器312及其它负载310。
控制器312监视提供给负载310的功率，并根据此生成指示从供电装置200供给的功率量的功率控制数据。调制器308对包含功率控制数据的控制信号S3进行调制，并对接收线圈302的线圈电流进行调制，由此调制发送线圈202的线圈电流及线圈电压。
在该供电系统100中，供电装置200和受电终端(电子设备)被配置在比较自由的空间内，故设想在发送线圈与接收线圈之间或者它们附近存在金属片等异物的状况。若存在异物，则存在发送线圈202与接收线圈302的耦合度降低，供电效率降低，以及异物会发热这样的问题。
因此，在Qi标准中，针对异物检测(FOD：ForeignObjectDetection)进行了规定。作为FOD的方法，已提出了分别测定发送功率和接收功率，并基于它们的比较结果来检测有无异物的方法。
[在先技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2013-38854号公报
发明内容
〔发明所要解决的课题〕
本发明人们最初研究了采用受电装置300内部的消耗功率、具体来说采用电源电路314、负载310、控制电路400等的消耗功率的合计作为用于FOD的接收功率的情况。然而，受电装置300内部的消耗功率有时未必与受电装置300的接收功率一致。
该情况意味着并非受电装置300接收到的全部功率都在受电装置300内部消耗，换言之，提供给受电装置300的功率的一部分在到达接收线圈302前就被吸收，或者在电源电路314及其负载310、控制电路400以外的电路中消耗了。进一步研究后认识到，受电装置300中所使用的接收线圈302的形状、构造、布局、以及电子设备的壳体的形状及材料等会对接收功率产生影响。
需要说明的是，这些认识并非本领域技术人员的一般性知识，而是本发明人们独自认识到的。
本发明是鉴于这样的技术问题而研发的，其一个方案的例示性目的之一在于提供一种能高精度地计算接收功率的受电装置的控制电路。
〔用于解决课题的手段〕
1.本发明的一个方案涉及无线受电装置的控制电路。该控制电路包括：基于预定的算式计算无线受电装置的消耗功率PD的接收功率运算部；从外部取得第1参数α、第2参数β的参数取得部；以及通过按照修正式α×PD+β修正接收功率运算部计算出的消耗功率PD，来计算无线受电装置的接收功率PRP的修正部。
根据该方案，基于接收线圈的形状、构造、布局、以及要安装无线受电装置的电子设备的壳体的形状及材料等，对2个修正用的参数α、β进行最优化，从而能高精度地检测无线受电装置的接收功率，进而提高异物检测的精度。
参数取得部可以被构成为能外装多个电阻，并被构成为能根据所连接的多个电阻各自的电阻值而取得第1参数α、第2参数β。
参数取得部可以包括将多个电阻的电阻值转换成多个电压的电压转换部，和将多个电压转换成多个数字值的A/D转换器，并且取入多个数字值作为第1参数α、第2参数β。
多个电阻可以以形成电阻串的方式串联连接。电压转换部可以包括与多个电阻的端子连接的多个设定端子，和为电阻串供给恒电流的电流源。A/D转换器可以将多个设定端子的电压和/或多个设定端子间的电位差转换成数字值。
参数取得部可以包括：连接多个电阻的多个设定端子；与多个电阻对应而设、生成与各自对应的电阻的电阻值成反比的电流的多个电流转换部；以及与多个电流转换部对应而设、将各自对应的电流转换部所生成的电流转换成电压的电压转换部。
参数取得部可以包括从外部的处理器接收含有第1参数α、第2参数β的串行数据的接口电路，和存储第1参数α、第2参数β的寄存器。
接收功率运算部可以包括测定无线受电装置流过的电流ILOAD的负载电流测定部，并基于预定的函数fD(ILOAD)计算消耗功率PD。
无线受电装置可以除控制电路外还包括接收线圈、对接收线圈流过的电流进行整流的整流电路、以及与整流电路的输出连接的产生整流电压VRECT的平滑电容器。电流ILOAD可以是从平滑电容器流向负载的电流。
函数fD(ILOAD)可以包含(VRECT×ILOAD)的项。
函数fD(ILOAD)可以还包含以RON为预定常数的RON×ILOAD2的项。
控制电路可以包括测定控制电路自身的工作电流IDD的电源电流测定部，和测定控制电路所被供给的电源电压VDD的电压测定部。函数fD(ILOAD)可以还包括(VDD×IDD)的项。
控制电路可以以整流电压VRECT为电源电压VDD进行工作。
控制电路可以遵循Qi标准。
控制电路可以被一体集成在一个半导体基板上。
所谓“一体集成”，包括电路的全部构成要素都形成在半导体基板上的情况、和电路的主要构成要素被集成一体的情况，也可以为调节电路常数而将一部分电阻和电容器等设在半导体基板的外部。通过将电路集成为1个IC(IntegratedCircuit：大规模集成电路)，能削减电路面积，并且能保持电路元件的特性一致。
本发明的另一方案涉及无线受电装置。无线受电装置包括接收线圈、对流过接收线圈的电流进行整流的整流电路、与整流电路的输出连接的产生整流电压VRECT的平滑电容器、以及上述任一种控制电路。
2.本发明的一个方案涉及无线受电装置的控制电路。控制电路包括：检测预定路径流过的电流I的电流检测部；基于以电流I为自变量的预定的函数fD(I)计算无线受电装置的消耗功率PD的接收功率运算部；电流I的范围被划分成N个(N为2以上的整数)区间，从外部取得针对划分出的各区间指定的参数α1～αN的参数取得部；当电流I被包含于第i个区间时，用参数αi修正接收功率运算部计算出的消耗功率PD，从而计算无线受电装置的接收功率PRP的修正部。
根据该方案，将电流I划分成多个区间，基于接收线圈的形状、构造、布局、以及安装无线受电装置的电子设备的壳体的形状、材料等对各区间的参数进行最优化，由此能高精度地检测无线受电装置的接收功率，进而提高异物检测的精度。
在一个方案中，第j个参数αj可以被用于修正接收功率PRPj相对于第j个区间中的电流I的倾斜度。
根据该方案，能按照区间分别调节接收功率PRPj相对于电流I的倾斜度，能使计算出的接收功率精度良好地拟合于实际的接收功率。
在将第i个区间和第i+1个区间的阈值记为Ii时，修正部可以按照
PRP1＝α1×fD(I)
PRP2＝α2×fD(I-I1)+α1×fD(I1)
PRP3＝α3×fD(I-I2)+α2×fD(I2-I1)+α1×fD(I1)
……
计算第j个区间的接收功率PRPi。
由此，能使区间分界处接收功率PRP连续。
参数取得部可以被构成为除参数α1～αN外还能从外部取得参数β。修正部可以使接收功率PPR加上参数β。
能使由此计算出的接收功率精度良好地与实际的接收功率拟合。
在将第i个区间和第i+1个区间的阈值记为Ii时，参数取得部可以被构成为还能从外部取得指定阈值I1～IN-1的数据。
根据该方案，能基于接收线圈的形状、构造、布局、以及安装无线受电装置的电子设备的壳体的形状、材料等设定多个区间各自的范围，故能更加高精度地计算接收功率。
参数取得部可以包括从外部的处理器接收含有来自外部的参数的串行数据的接口电路、和存储接收到的参数的寄存器。
参数取得部被构成为能外装多个电阻，并被构成为能根据所连接的多个电阻各自的电阻值而取得参数。
接收功率运算部可以包括测定流过无线受电装置的负载的电流ILOAD的负载电流测定部，基于预定的函数fD(ILOAD)计算消耗功率PD。
电流检测部可以被构成使得对流过无线受电装置的负载的电流ILOAD进行测定。函数fD(I)可以将电流ILOAD定义为自变。
控制电路可以遵循Qi标准。
控制电路可以被一体集成在一个半导体基板上。
所谓“一体集成”，包括电路的全部构成要素都形成在半导体基板上的情况、和电路的主要构成要素被集成一体的情况，也可以为调节电路常数而将一部分电阻或电容器等设在半导体基板的外部。通过将电路集成为1个IC(IntegratedCircuit：大规模集成电路)，能削减电路面积，并且能保持电路元件的特性一致。
本发明的另一方案涉及无线受电装置。无线受电装置包括接收线圈，对流过接收线圈的电流进行整流的整流电路，与整流电路的输出连接、生成整流电压VRECT的平滑电容器，以及上述任一种控制电路。
需要说明的是，将以上构成要素的任意组合、本发明的构成要素及表现形式在方法、装置、系统等之间相互置换后的实施方式，作为本发明的方案也是有效的。
〔发明效果〕
通过本发明的一个方案，能高精度地计算无线受电装置的接收功率。
附图说明
图1是表示遵循Qi标准的无线供电系统的构成的图。
图2是具有第1实施方式的受电装置的电子设备的功能框图。
图3是表示参数取得部的构成例的电路图。
图4的(a)、(b)是表示第1实施方式的受电装置中的接收功率PRP的图。
图5是表示参数取得部的另一构成例的电路图。
图6是表示参数取得部的另一构成例的电路图。
图7的(a)、(b)是表示第2实施方式的受电装置中的接收功率PRP的图。
图8是表示参数取得部的另一构成例的电路图。
图9是具有受电装置的电子设备的图。
具体实施方式
以下参照附图，基于优选实施方式说明本发明。对各附图所示的相同或等同的构成要素、部件、处理标注相同的附图标记，并适当省略重复的说。此外，实施方式只是例示，并非限定发明，并非实施方式所记述的全部特征及其组合都是发明的本质内容。
在本说明书中，所谓“部件A与部件B连接的状态”，除部件A与部件B物理地直接连接的情况外，还包括部件A与部件B介由不对电连接状态产生实质性影响的、或者不损害它们的耦合所发挥的功能及效果的其它部件间接连接的情况。
同样地，所谓“部件C被设在部件A和部件B之间的状态”，除部件A与部件C、或部件B与部件C直接连接的情况外，还包括介由不对电连接状态产生实质性影响的、或者不损害它们的耦合所发挥的功能及效果的其它部件间接连接的情况。
(第1实施方式)
图2是具有第1实施方式的受电装置300的电子设备500的功能框图。受电装置300接收来自供电装置200的功率信号S2，并将该能量储存在平滑电容器306中，提供给负载502。负载502包括电源电路504、可充电电池506、各种处理器508。
受电装置300包括接收线圈302、平滑电容器306、调制器308、及控制电路400。图2的受电装置300被使用于图1的遵循Qi标准的供电系统100。
接收线圈302接收来自发送线圈202的功率信号S2，并向发送线圈202发送控制信号S3。整流电路304及平滑电容器306对接收线圈302根据功率信号S2感应起的电流S4进行整流和平滑化，转换成直流电压VRECT。
电源电路504包括利用从供电装置200供给的功率对可充电电池506充电的充电电路、和/或使直流电压VRECT升压或降压后提供给处理器508的DC/DC转换器。
控制电路400包括接收功率运算部402、参数取得部404、修正部406、控制数据生成部408、负载电流测定部410、电压测定部412、电源电流测定部414，被一体集成在一个半导体基板上。
接收功率运算部402基于预定的算式计算无线受电装置300的消耗功率PD。
参数取得部404从控制电路400的外部取得第1参数α、第2参数β。
修正部406按照以下的修正式对接收功率运算部402所计算出的消耗功率PD进行修正，由此计算无线受电装置300的接收功率PRP。
PRP＝α×PD+β
控制数据生成部408基于修正部406计算出的接收功率PRP生成表示受电装置300的接收功率的控制数据DRP。该控制数据被介由调制器308及接收线圈302传送给供电装置200。供电装置200基于控制数据DRP检测异物。
接收功率运算部403计算从平滑电容器306提供给负载502的功率。控制数据生成部408基于接收功率运算部403计算出的接收功率生成功率控制数据DPC。功率控制数据DPC被介由调制器308、接收线圈302传送到供电装置200。供电装置200基于功率控制数据DPC控制发送功率。
接下来详细说明接收功率运算部402进行的消耗功率的计算。
负载电流测定部410、电压测定部412、电源电流测定部414测定计算消耗功率PD所需要的电压或者电流量。
负载电流测定部410测定流过无线受电装置300的电流ILOAD。负载电流ILOAD也可以是从平滑电容器306流向负载502的电流。
接收功率运算部402也可以基于至少以负载电流ILOAD为自变量的预定的函数fD(ILOAD)计算消耗功率PD。
控制电路400的电源端子VDD被供给直流电压VRECT。电压测定部412测定平滑电容器306所产生的直流电压VRECT。
电源电流测定部414测定流过控制电路400的电源端子VDD的电源电流IDD。
接收功率运算部402按照以下函数fD(ILOAD)计算消耗功率PD。
RD＝fD(ILOAD)＝VRECT×ILOAD+RON×ILOAD2+VDD×IDD
右边第1项VRECT×ILOAD是负载502的消耗功率。
右边第2项RON×ILOAD2是功率损耗。RON是预定的常数，具有阻抗的量纲。
右边第3项VDD×IDD是控制电路400的消耗功率。在本实施方式中，控制电路400的电源端子VDD被供给直流电压VRECT，即控制电路400以整流电压VRECT为电源进行工作。此时，VDD＝VRECT。
接下来说明针对参数取得部404进行的参数α、β的设定。
图3是表示参数取得部404的构成例的电路图。
参数取得部404被构成得能外装多个电阻Rα、Rβ。参数取得部404被构成为能根据所连接的多个电阻Rα、Rβ各自的电阻值取得第1参数α、第2参数β。
参数取得部404具有电压转换部420、A/D转换器422。电压转换部420将多个电阻Rα、Rβ的电阻值转换成多个电压Vα、Vβ。A/D转换器422将多个电压Vα、Vβ转换成多个数字值Dα、Dβ。可以采用在A/D转换器422的前级设置选择器426，由单一的A/D转换器422时分割地将多个电压Vα、Vβ转换成数字值Dα、Dβ的构成。数字值Dα、Dβ被作为第1参数α、第2参数β存储在寄存器424中。
电压转换部420包含多个设定端子P1～P2及电流源428。多个电阻Rα、Rβ以形成电阻串的方式串联连接在设定端子P1与外部的接地端子之间。多个设定端子P1、P2与多个电阻Rα、Rβ的端子(电阻串的抽头)连接。电流源428与设定端子P1连接，对电阻串Rα、Rβ供给预定的恒电流Ic。
A/D转换器422也可以将各个设定端子的电压、或者至少一个设定端子间的电位差转换成数字值。
在电阻Rα的两端间产生电压降Vα＝Rα×Ic，在电阻Rβ的两端间产生电压降Vβ＝Rβ×Ic。A/D转换器422将设定端子P1、P2的电位差、即电压降Vα，和设定端子P2的电位、即电压降Vβ分别转换成数字值。
以上是受电装置300的构成。
接下来说明受电装置300的工作。图4的(a)、(b)是表示受电装置300中的接收功率PRP的图。横轴表示负载电流ILOAD，纵轴表示接收功率PRP。需要说明的是，上述函数fD所得出的接收功率PRP是包含非线性的项的，但在此为了便于理解和简化说明，用直线表示了接收功率PRP。
若使第2参数β变化，则如图4的(a)所示那样，能在截距方向上修正基于预定的函数fD(ILOAD)计算出的接收功率PRP。另外，若使第1参数α变化，则能如图4的(b)所示那样使预定的函数fD(ILOAD)的倾斜度变化。
在控制电路400的设计阶段，与控制电路400一并使用的接收线圈的形状、构造是不确定的，并且要安装受电装置300的电子设备的壳体的形状、材料等也是不确定的。因此，预定的算式是被没有考虑接收线圈和壳体地确定的。但是，如上所述接收线圈和壳体会对受电装置300的接收功率产生影响。
根据本实施方式的控制电路400，为在将受电装置300安装于电子设备的状态下能得到正确的接收功率而将参数α、β最优化，由此能够高精度地检测无线受电装置300的接收功率PRP。并且，通过将经修正处理得到的接收功率PRP发送给供电装置200，并与供电装置200的发送功率PTP进行比较，能提高异物检测的精度。
另外，在本实施方式中，用外装的电阻对参数取得部404指示参数α、β。由此，电子设备的设计者能通过改变电阻Rα、Rβ的电阻值简单地改变参数α、β。
以上基于第1实施方式说明了本发明的一个方案。本领域技术人员应理解该实施方式只是例示，其各构成要素和各处理工序的组合可以有各种各样的变形例，并且这样的变形例也包含在本发明的范围内。以下说明这样的变形例。
(第1变形例)
参数取得部404的构成不限定于图3所示。
图5、图6是表示参数取得部404的另一构成例的电路图。图6的参数取得部404a是针对电阻Rα、Rβ分别而设的。在设定端子P1与接地端子之间连接电阻Rα，在设定端子P2与接地端子之间连接电阻Rβ。
参数取得部404a具有多个电流转换部430及多个电压转换部440。
多个电流转换部430和多个电压转换部440是对应于多个设定端子P1、P2分别而设的。电流转换部430生成与对应的设定端子P1所连接的电阻Rα的电阻值成反比的电流Iα。电压转换部440将对应的电流转换部430生成的电流Iα转换成与之成正比的电压Vα。
例如电流转换部430包含晶体管M1、运算放大器OA1。晶体管M1及电阻Rα流过电流Iα＝VREF/Rα。另外，电压转换部440包含电流镜电路M2、M3及电阻R1，将电流Iα转换成电压Vα＝K×R1×Iα。K是电流镜电路的镜像比。关于设定端子P2也是同样。电压Vα、Vβ被提供给未图示的A/D转换器，被转换成数字值α、β。
通过该构成，也能从控制电路400的外部根据电阻值设定参数α、β。
图6的参数取得部404b可以包含从外部的处理器301接收含有第1参数α、第2参数β的串行数据的接口电路450、和存储第1参数α、第2参数β的寄存器452。
或者，参数取得部404也可以包含非易失性存储器，在电子设备的设计阶段将参数写入非易失性存储器中。
(第2变形例)
在实施方式中，是按照以下函数计算接收功率PPR的，但本发明并不限定于此。
PD＝fD(ILOAD)＝VRECT×ILOAD+RON×ILOAD2+VDD×IDD
在可以忽略控制电路400的消耗功率的情况下，也可以省略VDD×IDD的项。或者，在可以忽略热损耗的情况下，也可以省略RON×ILOAD2的项。
或者，接收功率运算部402也可以规定以负载电流ILOAD以外的值为自变量的函数。
(第3变形例)
在实施方式中，说明了遵循Qi标准的无线供电装置，但本发明不限于此，也能适用于与Qi标准类似的系统中所使用的受电装置300、以及遵循将来可能制定的标准的受电装置300。
(第4变形例)
也可以在集成控制电路400的IC中还集成调制器308或电源电路504的一部分。
(第2实施方式)
第2实施方式的受电装置300、控制电路400的基本构成与图2所示的第1实施方式是同样的。以下仅说明不同点。
负载电流测定部410检测预定的路径中流过的电流I。接收功率运算部402基于以电流I为自变量的预定的函数fD(I)计算无线受电装置300的消耗功率PD。
电流I的范围被划分成N个(N是2以上的整数)区间。参数取得部404从外部取得针对划分出的各区间分别指定的参数(以下也称第1参数)α1～αN。
修正部406在电流I被包含于第i个区间时，用第1参数αi修正接收功率运算部402所计算出的消耗功率PD，由此计算无线受电装置300的接收功率PRP。
第j个参数αj被用于修正接收功率PRPj相对于第j个区间中的电流I的倾斜度。
更具体来说，在将第i个区间与第i+1个区间的阈值记作Ii时，修正部406按照
PRP1＝α1×fD(I)
PRP2＝α2×fD(I-I1)+α1×fD(I1)
PRP3＝α3×fD(I-I2)+α2×fD(I2-I1)+α1×fD(I1)
…
来计算第j个区间的修正后的消耗功率PRPi。
将其标准化后，得到以下的算式。
PRPj＝αj×fD(I-Ij-1)+PRPj-1(Ij-1)
但IRP0＝0、I0＝0。
参数取得部404被构成为除多个参数α1～αN外还能从外部取得参数(也称第2参数)β。
修正部48使接收功率PRP加上参数β。
控制数据生成部408基于修正部406计算出的接收功率PRP生成表示受电装置300的接收功率的控制数据DRP。该控制数据被介由调制器308及接收线圈302传送给供电装置200。供电装置200基于控制数据DRP检测异物。
接收功率运算部403计算从平滑电容器306提供给负载502的功率。控制数据生成部408基于接收功率运算部403计算出的接收功率生成功率控制数据DPC。功率控制数据DPC被介由调制器308、接收线圈302传送给供电装置200。供电装置200基于功率控制数据DPC控制发送功率。
接下来详细说明接收功率运算部402进行的消耗功率的计算。
负载电流测定部410、电压测定部412、电源电流测定部414测定计算消耗功率PD所需的电压或者电流量。
负载电流测定部410测定流过无线受电装置300的预定路径的电流ILOAD。负载电流ILOAD可以是从平滑电容器306流向负载502的电流。
控制电路400的电源端子VDD被供给直流电压VRECT。电压测定部412测定平滑电容器306所产生的直流电压VRECT。
电源电流测定部414测定流过控制电路400的电源端子VDD的电源电流IDD。
接收功率运算部402按照以下函数fD(ILOAD)计算消耗功率PD。
PD＝fD(ILOAD)＝VRECT×ILOAD+RON×ILOAD2+VDD×IDD
右边第1项VRECT×ILOAD是负载502的消耗功率。
右边第2项RON×ILOAD2是功率损耗。RON是预定的常数，具有阻抗的量纲。
右边第3项VDD×IDD是控制电路400的消耗功率。在本实施方式中，控制电路400的电源端子VDD被供给直流电压VRECT，即控制电路400以整流电压VRECT为电源进行工作。此时，VDD＝VRECT。
接下来说明对参数取得部404进行的参数α、β的设定。图6中表示了参数取得部404b的构成例。图6的参数取得部404b包括接口电路450、寄存器452。接口电路450从外部的处理器301接收含有第1参数α1～αN、第2参数β的串行数据。寄存器452存储第1参数α1～αN、第2参数β。
或者，参数取得部404也可以包含非易失性存储器，在电子设备的设计阶段将参数写入非易失性存储器中。
以上是受电装置300的构成。接下来说明受电装置300的工作。图7的(a)、(b)是表示受电装置300中的接收功率PRP的图。横轴表示负载电流ILOAD，纵轴表示接收功率PRP。上述函数fD所得出的接收功率PRP是包含非线性的项的，但在此为便于理解、简化说明，以直线来表示接收功率PRP。
在本实施方式中，电流ILOAD被划分为3个区间，接收功率PRP能根据3个参数α1～α3进行修正。
图7的(a)、(b)所示的接收功率PRPj满足以下算式。
PRPj＝αj×fD(I-Ij-1)+PRPj-1(Ij-1)+β
但IRP0＝0、I0＝0。
在想要使接收功率PRP相对于电流ILOAD的倾斜度比函数fD(ILOAD)小时，只要如图7的(a)的第1区间0＜ILOAD＜I1所示那样使α1＜1即可。
另外，在想要使接收功率PRP相对于电流ILOAD的倾斜度比函数fD(ILOAD)大时，只要如图7的(a)的第3区间I2＜ILOAD所示那样使α3＞1即可。
另外，在想要使接收功率PRP相对于电流ILOAD的倾斜度与函数fD(ILOAD)相同时，只要如图7的(a)的第2区间I1＜ILOAD＜I2所示那样使α2＝1即可。
另外，若如图7的(b)所示那样使第2参数β变化，则能在截距方向上修正基于预定的函数fD(ILOAD)及参数α1～αN计算出的接收功率PRP。
在控制电路400的设计阶段，与控制电路400一起使用的接收线圈的形状、构造是不确定的，并且要安装受电装置300的电子设备的壳体的形状、材料等也是不确定的。因此，预定的函数fD(ILOAD)是被没有考虑接收线圈和壳体地确定的。但是，如前所述接收线圈和壳体会对受电装置300的接收功率产生影响。
本发明人研究后发现，接收线圈的形状、构造、布局、或者电子设备的壳体的形状及材料等对接收功率产生影响的影响度是根据接收功率的大小、即电流ILOAD的大小而不同的。
因此，通过将电流ILOAD划分成多个区间，并为在使受电装置300安装于电子设备的状态下得到正确的接收功率而将各区间的参数α1～αN最优化，从而能高精度地检测无线受电装置300的接收功率PRP。并且，通过将经修正处理而得到的接收功率PRP发送给供电装置200，并与供电装置200的发送功率PTP进行比较，能提高异物检测的精度。
另外，通过兼用第2参数β，能以更高的精度检测接收功率PRP。
以上基于第2实施方式说明了本发明的一个方案。本领域技术人员应理解该实施方式只是例示，其各构成要素和各处理工序的组合可以有各种各样的变形例，并且这样的变形例也包含在本发明的范围内。以下说明这样的变形例。
(第5变形例)
在实施方式中，说明了能从外部设定参数α1～αN、β的情况，但本发明不限于此。例如也可以使得除参数α1～αN外还能设定电流区间的分界I1、I2、…IN-1。即，参数取得部404被构成为除参数α1～αN、β外还能从外部取得指示阈值I1～IN-1的数据。
根据该变形例，能基于接收线圈的形状、构造、布局、以及要安装无线受电装置的电子设备的壳体的形状、材料等设定多个区间各自的范围，故能更高精度地计算接收功率。
(第6变形例)
在实施方式中，是使设定截距的参数β在所有区间中都相同、能针对各区间分别设定用于设定倾斜度的参数α1～αN的，但本发明不限于此。例如也可以使得能按区间分别设定参数β。另外，通过使用了参数的修正而计算出的接收功率PRP也可以在区间的分界处不连续。
(第7变形例)
在本实施方式中，是利用串行接口对参数取得部404指示参数α、β的，但本发明不限于此。例如也可以用外装的电阻进行参数α、β的指示。图8是表示参数取得部404的另一构成例的电路图。
图8的参数取得部404被构成为能外装多个电阻Rα1～RαN、Rβ。在图8中，N＝3。参数取得部404被构成为能根据所连接的多个电阻各自的电阻值取得第1参数α1～αN、第2参数β。
参数取得部404具有电压转换部420、A/D转换器422。电压转换部420将多个电阻Rα1～RαN、Rβ的电阻值转换成多个电压Vα1～VαN、Vβ。A/D转换器422将多个电压Vα1～VαN、Vβ转换成多个数字值Dα1～DαN、Dβ。也可以采用在A/D转换器422的前级设置选择器426、由单一的A/D转换器422时分割地将多个电压Vα1～VαN、Vβ转换成数字值Dα1～DαN、Dβ的构成。数字值Dα1～DαN、Dβ被作为第1参数α1～αN、第2参数β存储在寄存器424中。
电压转换部420包含多个设定端子P1～P4、电流源428。多个电阻Rα1～RαN、Rβ被以形成电阻串的方式串联连接在设定端子P1与外部的接地端子之间。多个设定端子P1～P4与多个电阻Rα1～RαN、Rβ的端子(电阻串的抽头)连接。电流源428与设定端子P1连接，向电阻串Rα1～RαN、Rβ提供预定的恒电流Ic。
A/D转换器422也可以将各设定端子的电压、或者至少一个设定端子间的电位差转换成数字值。
根据该构成，能通过改变控制电路400所外装的电阻Rα1～RαN、Rβ的电阻值任意地设定参数的值。
也可以针对电阻Rα1～RαN、Rβ分别设置图5的参数取得部404a。在设定端子P1与接地端子之间连接电阻Rα，在设定端子P2与接地端子之间连接电阻Rβ。
参数取得部404a具有多个电流转换部430及多个电压转换部440。
多个电流转换部430及多个电压转换部440是对应于多个设定端子P1、P2分别而设的。电流转换部430生成与对应的设定端子P1上所连接的电阻Rα的电阻值成反比的电流Iα。电压转换部440将对应的电流转换部430生成的电流Iα转换成与之成正比的电压Vα。
例如电流转换部430包含晶体管M1、运算放大器OA1。晶体管M1及电阻Rα流过电流Iα＝VREF/Rα。另外，电压转换部440包括电流镜电路M2、M3及电阻R1，将电流Iα转换成电压Vα＝K×R1×Iα。K是电流镜电路的镜像比。关于设定端子P2也是同样。电压Vα、Vβ被提供给未图示的A/D转换器，被转换成数字值α、β。
通过该构成也能从外部根据电阻值设定参数α、β。
(第8变形例)
在实施方式中，是按照以下函数计算接收功率PPR的，但本发明不限于此。
PD＝fD(ILOAD)＝VRECT×ILOAD+RON×ILOAD2+VDD×IDD
在可以忽略控制电路400的消耗功率的情况下，也可以省略VDD×IDD的项。或者，在可以忽略热损耗的情况下，也可以省略RON×ILOAD2的项。
或者，接收功率运算部402也可以规定为以负载电流ILOAD以外的值为自变量的函数。
(第9变形例)
在实施方式中，说明了遵循Qi标准的无线供电装置，但本发明不限于此，也能适用于与Qi标准类似的系统中所使用的受电装置300、以及遵循将来可能制定的标准的受电装置300。
(第10变形例)
也可以在集成控制电路400的IC中再集成调制器308或电源电路504的一部分。
(第11变形例)
在第2实施方式及其变形例中说明的控制电路400还可以如下这样表达。
图7的(a)、(b)所示的接收功率PRPj满足以下算式。
PRPj＝αj×fD(I-Ij-1)+PRPj-1(Ij-1)+β
但IRP0＝0、I0＝0。
控制电路400包括：电流检测部(410)，检测流过预定路径的电流I；参数取得部(404)，电流I的范围被划分成N个(N为2以上的整数)区间，从外部取得针对划分出的各区间分别指定的参数α1～αN；接收功率运算部(402、406)，以电流I为自变量、针对用参数αj～αN定义的各区间分别基于固有的函数计算第j个区间内的无线受电装置的接收功率PPRj。
最后说明电子设备的具体例。图9是表示具有受电装置300的电子设备500的图。图9的电子设备500是智能手机、平板PC或便携式型游戏机、便携式音频播放器，在壳体501的内部内置电源电路504、可充电电池506、处理器508、显示器装置510及上述的受电装置300。处理器508可以包含无线(RF)部、基带处理器、应用处理器、音频处理器等。
以上基于实施方式用具体的语句说明了本发明，但实施方式只是表示本发明的原理、应用，在不脱离权利要求书规定的本发明思想的范围内，实施方式可以有多种变形例或配置的变更。
〔附图标记说明〕
100…供电系统、200，TX…供电装置、201…发送天线、202…发送线圈、203…共振电容器、204…驱动器、206…控制器、208…解调器、300，RX…受电装置、302…接收线圈、304…整流电路、306…平滑电容器、308…调制器、400…控制电路、402，403…接收功率运算部、404…参数取得部、406…修正部、408…控制数据生成部、410…负载电流测定部、412…电压测定部、414…电源电流测定部、S1…驱动信号、420…电压转换部、422…A/D转换器、424…寄存器、426…选择器、428…电流源、430…电流转换部、440…电压转换部、450…接口电路、452…寄存器、500…电子设备、501…壳体、502…负载、504…电源电路、506…可充电电池、508…处理器、P1，P2…设定端子。
〔工业可利用性〕
本发明涉及无线供电技术。

Claims (34)

1.一种无线受电装置的控制电路，其特征在于，包括：
接收功率运算部，基于预定的算式计算所述无线受电装置的消耗功率PD，
参数取得部，从外部取得第1参数α、第2参数β，以及
修正部，按照修正式PRP＝α×PD+β计算所述无线受电装置的接收功率PRP。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，
所述参数取得部被构成为能外装多个电阻，并被构成为能根据所连接的多个电阻各自的电阻值来取得所述第1参数α、所述第2参数β。
3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，
所述参数取得部包括：
将所述多个电阻的电阻值转换成多个电压的电压转换部，和
将所述多个电压转换成多个数字值的A/D转换器，
并且取入所述多个数字值作为所述第1参数α、所述第2参数β。
4.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，
所述多个电阻被以形成电阻串的方式串联连接；
所述电压转换部包括：
与所述多个电阻的端子连接的多个设定端子，和
为所述电阻串供给恒电流的电流源；
所述A/D转换器将所述多个设定端子的电压和/或所述多个设定端子间的电位差转换成数字值。
5.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，
所述参数取得部包括：
连接所述多个电阻的多个设定端子，
与所述多个电阻对应设置的、分别生成与对应的电阻的电阻值成反比的电流的多个电流转换部，以及
与所述多个电流转换部对应设置的、分别将对应的电流转换部所生成的电流转换成电压的电压转换部。
6.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，
所述参数取得部包括：
从外部的处理器接收含有所述第1参数α、所述第2参数β的串行数据的接口电路，和
存储所述第1参数α、所述第2参数β的寄存器。
7.如权利要求1至6的任一项所述的控制电路，其特征在于，
所述接收功率运算部包括测定流过所述无线受电装置的负载的电流ILOAD的负载电流测定部，并基于预定的函数fD(ILOAD)计算所述消耗功率PD。
8.如权利要求7所述的控制电路，其特征在于，
所述无线受电装置除所述控制电路外还包括：
接收线圈，
对流过所述接收线圈的电流进行整流的整流电路，以及
与所述整流电路的输出连接、产生整流电压VRECT的平滑电容器；
所述函数fD(ILOAD)包含(VRECT×ILOAD)的项。
9.如权利要求8所述的控制电路，其特征在于，
所述函数fD(ILOAD)还包括以RON为预定常数的RON×ILOAD2的项。
10.如权利要求8或9所述的控制电路，其特征在于，
所述控制电路包括：
测定所述控制电路的工作电流IDD的电源电流测定部，和
测定所述控制电路所被供给的电源电压VDD的电压测定部；
所述函数fD(ILOAD)还包括(VDD×IDD)的项。
11.如权利要求10所述的控制电路，其特征在于，
所述控制电路以所述整流电压VRECT为所述电源电压VDD进行工作。
12.如权利要求1至11的任一项所述的控制电路，其特征在于，
遵循Qi标准。
13.如权利要求1至12的任一项所述的控制电路，其特征在于，
被集成在一个半导体基板上。
14.一种无线受电装置，其特征在于，包括：
接收线圈，
对所述接收线圈流过的电流进行整流的整流电路，
与所述整流电路的输出连接、产生整流电压VRECT的平滑电容器，以及
权利要求1至13的任一项所述的控制电路。
15.一种电子设备，其特征在于，包括：
接收线圈，
对所述接收线圈流过的电流进行整流的整流电路，
与所述整流电路的输出连接、产生整流电压VRECT的平滑电容器，以及
权利要求1至13的任一项所述的控制电路。
16.一种在无线受电装置中计算接收功率的方法，其特征在于，包括：
计算所述无线受电装置的消耗功率PD的步骤，
从外部取得第1参数α、第2参数β的步骤，
基于PRP＝α×PD+β计算所述接收功率的步骤。
17.一种无线受电装置的控制电路，其特征在于，包括：
电流检测部，检测预定路径流过的电流I，
接收功率运算部，基于以所述电流I为自变量的预定的函数fD(I)计算所述无线受电装置的消耗功率PD，
参数取得部，所述电流I的范围被划分成N个区间，所述参数取得部从外部取得针对划分出的各区间分别指定的参数α1～αN，其中N为2以上的整数，以及
修正部，当所述电流I被包含在第i个区间内时，利用参数αi修正所述接收功率运算部计算出的所述消耗功率PD，由此计算所述无线受电装置的接收功率PRP，其中1≤i≤N。
18.如权利要求17所述的控制电路，其特征在于，
第j个参数αj被用于修正接收功率PRPj相对于第j个区间内的电流I的倾斜度，其中1≤j≤N。
19.如权利要求18所述的控制电路，其特征在于，
将第i个区间和第i+1个区间的阈值记为Ii时，
所述修正部按照
PRP1＝α1×fD(I)
PRP2＝α2×fD(I-I1)+α1×fD(I1)
PRP3＝α3×fD(I-I2)+α2×fD(I2-I1)+α1×fD(I1)
……
计算第j个区间中的接收功率PRPi。
20.如权利要求17至19的任一项所述的控制电路，其特征在于，
所述参数取得部被构成为除所述参数α1～αN外还能从外部取得参数β；
所述修正部使所述接收功率PRP加上参数β。
21.如权利要求17至20的任一项所述的控制电路，其特征在于，
在将第i个区间和第i+1个区间的阈值记为Ii时，
所述参数取得部被构成为还能从外部取得指定阈值I1～IN-1的参数。
22.如权利要求17至21的任一项所述的控制电路，其特征在于，
所述参数取得部包括：
从外部的处理器接收含有来自外部的参数的串行数据的接口电路，和
存储接收到的参数的寄存器。
23.如权利要求17至21的任一项所述的控制电路，其特征在于，
所述参数取得部被构成为能外装多个电阻，并被构成为能根据所连接的多个电阻各自的电阻值来取得所述参数α1～αN。
24.如权利要求17至23的任一项所述的控制电路，其特征在于，
所述电流检测部被构成为测定流过所述无线受电装置的负载的电流ILOAD；
所述函数fD(I)将电流ILOAD定义为自变量。
25.如权利要求24所述的控制电路，其特征在于，
所述无线受电装置除所述控制电路外还包括：
接收线圈，
对流过所述接收线圈的电流进行整流的整流电路，以及
与所述整流电路的输出连接、产生整流电压VRECT的平滑电容器；
所述函数fD(ILOAD)包含(VRECT×ILOAD)的项。
26.如权利要求25所述的控制电路，其特征在于，
所述函数fD(ILOAD)还包含以RON为预定常数的RON×ILOAD2的项。
27.如权利要求25或26所述的控制电路，其特征在于，
所述控制电路包括：
测定所述控制电路的工作电流IDD的电源电流测定部，和
测定所述控制电路所被供给的电源电压VDD的电压测定部；
所述函数fD(ILOAD)还包含(VDD×IDD)的项。
28.如权利要求27所述的控制电路，其特征在于，
所述控制电路以所述整流电压VRECT为所述电源电压VDD进行工作。
29.如权利要求17至28的任一项所述的控制电路，其特征在于，
遵循Qi标准。
30.如权利要求17至29的任一项所述的控制电路，其特征在于，
被一体集成在一个半导体基板上。
31.一种无线受电装置，其特征在于，包括：
接收线圈，
对流过所述接收线圈的电流进行整流的整流电路，
与所述整流电路的输出连接、产生整流电压VRECT的平滑电容器，以及
权利要求17至30的任一项所述的控制电路。
32.一种电子设备，其特征在于，包括：
接收线圈，
对流过所述接收线圈的电流进行整流的整流电路，
与所述整流电路的输出连接、产生整流电压VRECT的平滑电容器，以及
权利要求17至31的任一项所述的控制电路。
33.一种在无线受电装置中计算接收功率的方法，其特征在于，包括：
基于以预定路径流过的电流I为自变量的预定的函数fD(I)计算所述无线受电装置的消耗功率PD的步骤，
所述电流I的范围被划分成N个区间，从外部取得针对划分出的各区间分别指定的参数α1～αN的步骤，其中N是2以上的整数，
当所述电流I被包含于第i个区间时，利用参数αi修正使用所述函数fD(I)计算出的所述消耗功率PD，由此计算所述无线受电装置的接收功率。
34.一种无线受电装置的控制电路，其特征在于，包括：
电流检测部，检测预定路径流过的电流I，
参数取得部，所述电流I的范围被划分成N个区间，所述参数取得部从外部取得针对所划分出的各区间分别指定的参数α1～αN，其中N为2以上的整数，以及
接收功率运算部，以所述电流I为自变量，针对用参数α1～αN定义的各区间，分别基于固有的函数计算第i个区间内的所述无线受电装置的接收功率PD。
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