CN107852033B - 输电装置以及无线供电系统 - Google Patents

输电装置以及无线供电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107852033B
CN107852033B CN201680040612.0A CN201680040612A CN107852033B CN 107852033 B CN107852033 B CN 107852033B CN 201680040612 A CN201680040612 A CN 201680040612A CN 107852033 B CN107852033 B CN 107852033B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
power transmission
circuit
resonance
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680040612.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107852033A (zh
Inventor
细谷达也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN107852033A publication Critical patent/CN107852033A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107852033B publication Critical patent/CN107852033B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/7404—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device
    • H01L29/742—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device the device being a field effect transistor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

输电装置具备：输电线圈(L12)；输电谐振电容器(Cr)，与输电线圈(L12)一起构成输电谐振机构；以及输电电路，与输电谐振机构电连接，对输电谐振机构断续地提供直流输入电压，使输电线圈(L12)产生交流电压。该输电电路具备控制电路部(111)和电力电路部(112)，电力电路部(112)由被封入到具有多个端子的小型封装件的集成电路构成，集成电路与输电谐振机构直接电连接，控制电路部(111)包括振荡元件而以给定频率进行振荡并向电力电路部(112)输出驱动信号，电力电路部(112)输入驱动信号，并通过集成电路具备的晶体管向输电谐振机构断续地提供直流电压。

Description

输电装置以及无线供电系统
技术领域
本发明涉及由具备输电线圈的输电装置和具备受电线圈的受电装置构成并以无线方式从输电装置向受电装置传送电力的无线供电装置。
背景技术
近年来，以无线供电的实用化为目的，正活跃地开展降低系统整体的电力损耗的研究开发。特别是，在形成电磁场共振场并通过电磁场共振耦合进行无线供电的系统中，能够简化电力供电的过程而降低电力损耗(参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5321758号公报
发明内容
发明要解决的课题
在图30示出以往的无线供电装置的结构例。该无线供电装置由输电装置Txp和受电装置Rxp构成。输电装置Txp具备：输电线圈L12；与输电线圈L12一起构成输电谐振机构的输电谐振电容器Cr；以及与输电谐振机构12电连接，对输电谐振机构12断续地提供直流输入电压，使输电线圈L12产生交流电压的输电电路11。受电装置Rxp具备：受电线圈L21；与受电线圈L21一起构成受电谐振机构21的受电谐振电容器Crs；以及与受电谐振机构21电连接，对负载供给电力的受电电路22。
在这样的无线供电装置中，如图30所示，以往的输电电路11具备由两个电力半导体元件Q1、Q2构成的电力模块103、对电力半导体元件Q1、Q2进行驱动的驱动模块102、以及向驱动模块102提供控制信号的控制模块101。控制模块101具备产生给定频率的信号的振荡电路1和向驱动模块102提供控制信号的控制电路2。
对于这样的以往的无线供电装置，本申请的发明人发现了如下的课题。
(1)输电电路11的电路结构是大规模的，输电装置难以小型化。
(2)一般来说，控制模块101、驱动模块102、电力模块103的电源电压不同，因此必须制作备置多个电源电压。因此，输电装置大型化。
(3)需要与电力模块103的布局相应的布线，由于该布线等，电磁噪声的辐射大。
(4)电磁噪声特性会根据电力模块103的布局而变化。因此，需要按输电电路11的每个设计实施电磁噪声的对策，设计复杂。
(5)电力模块103使用单独的电力半导体元件Q1、Q2来构成，因此安装空间大，输电电路11难以小型化。
(6)一般来说，单独的电力半导体元件Q1、Q2在封装件之中单独地封入有散热板，因此安装空间大，输电电路11难以小型化。此外，在独立地配置了电力半导体元件Q1、Q2时，电力半导体元件Q1与Q2之间的热阻大。因此，若要使电力半导体元件Q1、Q2的发热均衡化地进行散热，则用于此的构造变得复杂，输电电路11的小型化变得困难。
因此，本发明的目的在于，提供一种容易小型化且电磁噪声特性优异的输电装置以及具备该输电装置的无线供电系统。
用于解决课题的技术方案
(1)本发明的输电装置是无线供电系统中的输电装置，所述无线供电系统具备所述输电装置和受电装置，并从所述输电装置向所述受电装置供给电力，
所述输电装置具备：输电线圈；输电谐振电容器，与所述输电线圈一起构成输电谐振机构；以及输电电路，与所述输电谐振机构电连接，对所述输电谐振机构断续地提供直流输入电压，使所述输电线圈产生交流电压；
所述受电装置具备：受电线圈；受电谐振电容器，与所述受电线圈一起构成受电谐振机构；以及受电电路，与所述受电谐振机构电连接，对负载供给电力，
所述输电装置的特征在于，
所述输电电路具备分别由电子电路构成的控制电路部和电力电路部，
所述电力电路部由被封入到具有多个端子的封装件的集成电路构成，
所述集成电路与所述输电谐振机构直接电连接，
所述控制电路部向所述电力电路部输出驱动信号，
所述电力电路部通过输入的所述驱动信号使在所述集成电路的内部具备的晶体管驱动，向所述输电谐振机构断续地提供所述直流输入电压。
通过上述结构，起到如下的作用效果。
(a)输电电路的电力电路部由集成电路构成，从而可谋求输电装置的小型轻量化。由此，能够实现简便的无线供电系统。
(b)通过将电力电路部集成化，从而能够提高安装密度，在高频的高速动作中也能够抑制电磁噪声的产生。
(c)通过将电力电路部的电子电路封入到小型封装件，从而可简化散热构造。
(d)通过将多个电力半导体元件封入到小型封装件，从而无需将电力半导体元件的散热板单独地封入到封装件之中，可简化散热构造，能够将输电电路小型化。
(2)优选地，在上述(1)中，所述控制电路部以及所述电力电路部中的至少一部分由被封入到具有多个端子的单个小型封装件的具备多个逻辑门电路的CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor：互补金属氧化物半导体)标准逻辑IC或TTL(Transistor Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑)标准逻辑IC构成。由此，通过使用市场流通量多的标准逻辑IC构成输电装置，从而能够构成压倒性地廉价的输电装置。此外，能够实现至今没有过的程度的压倒性小型且简单的无线供电。
(3)优选地，在上述(2)中，所述CMOS标准逻辑IC或所述TTL标准逻辑IC是4个2输入“与非”门。由此，能够使用单个标准逻辑IC构成输电装置。此外，能够构成压倒性地廉价且简单的输电装置。
(4)优选地，在上述(3)中，所述控制电路部包括由所述4个“与非”门中的一个“与非”门和振荡元件构成的振荡电路，所述电力电路部包括所述4个“与非”门中的剩余的“与非”门。由此，能够使用标准逻辑IC构成控制电路部和电力电路部这两者，能够有效地利用标准逻辑IC内的电路。
(5)优选地，在上述(4)中，在所述控制电路部中，所述剩余的“与非”门中的一个(未并联连接的)“与非”门与所述振荡电路的输出部连接。由此，用上述一个“与非”门(驱动电路部)对波形进行整形，使电力电路部的开关动作的定时一致，从而能够处理更大的电力。此外，能够抑制由于电力电路部的开关动作的定时偏移而产生的电力损耗的集中。
(6)优选地，在上述(4)或(5)中，所述剩余的“与非”门中的多个“与非”门并联连接。由此，电力电路部的电流容量增大，能够处理更大的电力。
(7)优选地，在上述(2)中，所述CMOS标准逻辑IC或所述TTL标准逻辑IC是6个“非”门。由此，能够使用单个标准逻辑IC构成输电装置。此外，能够构成压倒性廉价且简单的输电装置。
(8)优选地，在上述(7)中，所述控制电路部包括由所述6个“非”门中的一个“非”门和振荡元件构成的振荡电路，所述电力电路部包括所述6个“非”门中的剩余的“非”门。由此，能够使用标准逻辑IC构成控制电路部和电力电路部这两者，能够有效地利用标准逻辑IC内的电路。
(9)优选地，在上述(8)中，在所述控制电路部中，所述剩余的“非”门中的一个(未并联连接)“非”门与所述振荡电路的输出部连接。由此，用上述一个“与非”门(驱动电路部)对波形进行整形，使电力电路部的开关动作的定时一致，从而能够处理更大的电力。此外，能够抑制由于电力电路部的开关动作的定时偏移而产生的电力损耗的集中。
(10)优选地，在上述(8)或(9)中，所述剩余的“非”门中的多个“非”门并联连接。由此，电力电路部的电流容量增大，能够处理更大的电力。
(11)优选地，在上述(1)中，所述电力电路部由被封入到封装件的FET驱动驱动器IC构成。像这样，通过将FET驱动驱动器IC用作电力电路部，从而能够以简洁的电路构成输电装置。此外，与使用标准逻辑IC的情况相比较，能够对更大的电力进行供电。
(12)优选地，在上述(2)至(11)中的任一项中，所述电力电路部的输出部(输出级)由桥接在电源与接地之间的两个晶体管构成。由此，源极电流以及吸收电流相对于输电谐振机构的对称性提高，以高效率流过谐振电流。
(13)优选地，在上述(1)至(12)中的任一项中，振子是在封装件封入了压电振子(包括晶体振子)的元件。由此，可谋求控制电路部的小型轻量化。
(14)优选地，在上述(4)至(6)中的任一项或(8)至(10)中的任一项中，所述振荡电路的振荡频率是ISM频段的频率、即6.78MHz、13.56MHz或27.12MHz中的任一个。由此，能够避免与无线通信的电波干扰，此外，能够提高电磁兼容性。进而，因为处于开关频率越高开关损耗等电力损耗越增加的倾向，所以在ISM频段之中，利用作为低的频率的6.78MHz或13.56MHz、27.12MHz，意味着能够兼顾无线供电装置中的电力损耗降低和电磁兼容性这两者。
(15)优选地，在上述(1)至(14)中的任一项中，在所述电力电路部的最终级具备滤波器电路，所述滤波器电路使开关频率的电流通过，并抑制高次谐波的电流。由此，可抑制高次谐波分量，即使在高频的高速动作中也能够抑制电磁噪声的产生。
(16)优选地，在(1)至(15)中的任一项中，在所述电力电路部中的开关动作中，具备互补地动作的晶体管均成为非导通的死区时间，生成相对于电压的延迟电流。由此，在死区时间中使电流换流，实现零电压开关动作，从而降低晶体管中的电力损耗。
(17)优选地，在上述(1)至(16)中的任一项中，所述电力电路部以及所述控制电路部以具有相同的电压值的电源电压进行动作。由此，通过将使输电电路动作的电源电压设为单个电压源，从而无需具备多个电压源，能够实现小型轻量的输电装置。
(18)本发明的无线供电系统的特征在于，具备：
上述(1)至(17)中的任一项记载的输电装置；以及
受电装置，
所述输电谐振机构和所述受电谐振机构各自具有的电场能量以及磁场能量相互作用而形成电磁场共振场，
在所述输电线圈与所述受电线圈之间通过磁场耦合、电场耦合构成电磁场共振耦合，
从位于相互分离的位置的所述输电装置向所述受电装置供给电力。
通过上述结构，能够实现具备小型化的输电装置的简便的无线供电系统。此外，能够实现具备电磁噪声特性优异的输电装置的无线供电系统。
(19)优选地，在上述(18)中，具备中继装置，该中继装置具有包括中继线圈和中继谐振电容器而构成的中继谐振机构，
所述输电谐振机构、所述受电谐振机构以及所述中继谐振机构各自具有的电场能量以及磁场能量相互作用而形成电磁场共振场，
在所述输电线圈、所述受电线圈以及所述中继线圈之间通过磁场耦合以及电场耦合构成电磁场共振耦合。
根据上述结构，通过中继装置，电磁场共振场被扩大，能够扩大想要实现无线供电的空间区域。
(20)在上述(19)中，所述中继线圈的数量可以是多个。由此，能够任意地扩大电磁场共振场，能够任意地设计想要实现无线供电的空间区域。
(21)优选地，在上述(19)、(20)中，所述输电谐振机构、所述受电谐振机构以及所述中继谐振机构各自具有的单独的独立谐振频率中的至少两个相同。这样，通过使独立谐振频率一致，从而在谐振特性成为单峰性的状况下，相对于由距离的变化等造成的耦合系数的变化，能够抑制共振频率的变化，能够实施稳定的无线供电。
发明效果
根据本发明，可得到容易小型化且电磁噪声特性优异的输电装置以及具备该输电装置的无线供电系统。
附图说明
图1是第一实施方式涉及的无线供电系统301的框图。
图2是本实施方式的无线供电系统301的电路图。
图3是对图2所示的输电电路的结构进行分解图示的图。
图4(A)是“与非”门的电路符号。图4(B)是利用TTL的电路图，图4(C)是利用CMOS的电路图。
图5是电力电路部112的各部分的状态、电压波形以及流过输电线圈的电流的波形图。
图6A是第二实施方式涉及的输电装置的电路图。
图6B是示出图6A所示的电路的IC等部件的连接关系的图。
图7是构成了第二实施方式涉及的输电电路的电路基板的俯视图。
图8A是第三实施方式涉及的输电装置的电路图。
图8B是示出图8A所示的电路的IC等部件的连接关系的图。
图9是构成了第三实施方式涉及的输电电路的电路基板的俯视图。
图10是第四实施方式涉及的无线供电系统304的电路图。
图11是对图10所示的输电电路的结构进行分解图示的图。
图12(A)是“非”门的电路符号。图12(B)是利用TTL的电路图，图12(C)是利用CMOS的电路图。
图13是第五实施方式涉及的无线供电系统的电路图。
图14是第五实施方式涉及的另一个无线供电系统的电路图。
图15是第五实施方式涉及的又一个无线供电系统的电路图。
图16是第六实施方式涉及的输电装置的电路图。
图17是示出FET驱动器IC(ICd)的内部电路与端子的连接关系的图。
图18是示出FET驱动器IC(ICd)的电路的结构的电路图。
图19是构成了第六实施方式涉及的输电电路的电路基板的俯视图。
图20是第七实施方式涉及的输电装置的电路图。
图21是示出图20内的FET驱动器IC(ICe)的电路的结构的电路图。
图22是第八实施方式涉及的无线供电系统的部分电路图。
图23是图22中的各部分的电压电流波形图。
图24是对第九实施方式涉及的无线供电系统的输电线圈L12、受电线圈L21以及中继线圈L31示出它们的形状和位置关系的立体图。
图25是表示输电线圈L12、受电线圈L21以及中继线圈L31的磁场强度的例子的等高图(contour diagram)。
图26是具备多个受电装置的无线供电系统的立体图(照片)。
图27是对第十实施方式涉及的无线供电系统的、输电线圈L12、受电线圈L21以及中继线圈L31、L32示出它们的形状和位置关系的立体图。
图28是表示输电线圈L12、受电线圈L21以及中继线圈L31、L32的磁场强度的例子的等高图。
图29是具备一个输电线圈和15个中继线圈的无线供电系统的磁场强度的等高图。
图30是示出以往的无线供电装置的结构例的图。
具体实施方式
以后，参照图并举出几个具体的例子示出用于实施本发明的多个方式。在各图中，对同一地方标注同一附图标记。考虑到要点的说明或理解的容易性，方便起见，将实施方式分开示出，但是能够进行在不同的实施方式中示出的结构的部分置换或组合。在第二实施方式以后，省略对与第一实施方式共同的事项的记述，仅对不同点进行说明。特别是，对于基于同样的结构的同样的作用效果，将不再在每个实施方式逐次提及。
《第一实施方式》
图1是第一实施方式涉及的无线供电系统301的框图。该无线供电系统由输电装置Txp和受电装置Rxp构成。输电装置Txp具备：输电线圈L12；与输电线圈L12一起构成输电谐振机构12的输电谐振电容器Cr；以及与输电谐振机构12电连接，对输电谐振机构12断续地提供直流输入电压，使输电线圈L12产生交流电压的输电电路11。受电装置Rxp具备：受电线圈L21；与受电线圈L21一起构成受电谐振机构21的受电谐振电容器Crs；以及与受电谐振机构21电连接，对负载供给电力的受电电路22。
输电谐振机构12和受电谐振机构21各自具有的电场能量以及磁场能量相互作用而形成电磁场共振场。在图1中，将该电磁场共振场表示为共振部20。
在输电装置Txp连接输入电源10，在受电装置Rxp连接负载30，从输电装置Txp向受电装置Rxp供给电力。
输电电路11具备将输入电源电压变换为交变电压的控制电路部111和对该交变电压进行电力变换的电力电路部112。在受电电路22具备整流平滑电路221。
图2是本实施方式的无线供电系统301的电路图。图3是对图2所示的输电电路的结构进行分解图示的图。
电力电路部112由被封入到具有多个端子的小型封装件的集成电路的一部分构成，该集成电路与由输电线圈L12和输电谐振电容器Cr构成的输电谐振机构直接电连接。控制电路部111包括振荡元件(晶体振子)X1而以给定频率进行振荡，并向电力电路部112输出驱动信号。
电力电路部112输入驱动信号，并通过在集成电路的内部具备的晶体管向上述输电谐振机构断续地提供直流电压。
控制电路部111以及电力电路部112由被封入到具有多个端子的单个小型封装件的具备多个门电路的CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)标准逻辑IC或TTL(Transistor Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑)标准逻辑IC构成。在本实施方式中，是在一个封装件包括4个2输入“与非”门的标准逻辑IC。
控制电路部111具备：包括4个“与非”门中的一个“与非”门(NAND1)和振荡器XO的振荡电路；和由一个“与非”门(NAND2)构成的驱动电路。该“与非”门(NAND2)输入振荡电路的输出信号，并向电力电路部112输出驱动信号。
电力电路部112由4个“与非”门中的剩余的“与非”门(NAND3、NAND4)构成。两个“与非”门(NAND3、NAND4)并联连接。即，“与非”门(NAND3、NAND4)的输入、输出、电源、接地的各端子分别并联连接。
图4(A)是上述“与非”门的电路符号。图4(B)是利用TTL的电路图，图4(C)是利用CMOS的电路图。在本实施方式中，“与非”门是由晶体管Q11、Q12、Q13、Q14构成的、将输入A与输入B的否定逻辑积C输出的逻辑门电路。
在图4(B)所示的由双极晶体管构成的TTL中，始终在电路流过电流，相对于此，在CMOS中，只是在逻辑反转时流过用于使MOSFET的栅极饱和(或从饱和状态的栅极去掉电荷)的电流，因此能够实现消耗电力少的逻辑电路。CMOS是将p沟道MOS-FETQ13、Q14和n沟道MOS-FETQ11、Q12连接为互补形式的构造。在该电路中，电源电压Vdd是相对于接地电位为3V～15V左右的电压。
在图2、图3中，振荡器XO是包括振荡元件(晶体振子)X1和电容器CL1、CL2的一个部件。由“与非”门NAND1和反馈电阻R2构成反转放大电路，由该反转放大电路、振荡元件X1、电容器CL1、CL2、C11、C12以及电阻R12构成科耳皮兹型的振荡电路。该振荡电路的振荡频率由振荡元件X1的谐振频率与反谐振频率之间的感性电抗和电容器CL1、CL2、C11、C12的电容来确定。实质上，振荡元件X1的谐振频率与振荡频率大致相等。
本实施方式的振荡电路的振荡频率是ISM频段的频率、即6.78MHz、13.56MHz或27.12MHz中的任一个。所谓ISM频段，是指ISM(ISM：Industry-Science-Medical)频段、工业科学医疗用频段，是由国际电气通信联合(ITU)为了将电波专门作为高频能量源而利用于无线通信以外的工业、科学、医疗而分配的频带。在ISM频带中运用的无线通信业务必须允许由于它们(工业科学医疗)的使用而可能产生的有害的干扰，因此ISM频段原来的利用是在无线通信以外利用电波。
在供给电力的无线供电系统中，通过对作为动作频率的开关频率使用ISM频段，从而能够避免与无线通信的电波干扰，此外，能够提高电磁兼容性。进而，因为处于开关频率越高开关损耗等电力损耗越增加的倾向，所以在ISM频段之中，利用低的频率的6.78MHz或13.56MHz、27.12MHz意味着能够兼顾无线供电装置中的电力损耗降低和电磁兼容性这两者。
在图3中，电压v1的波形是将振幅设为Vcc的正弦波状的波形。电压v2的波形是相同频率、相同振幅的方形波(或梯形波)。“与非”门NAND2对电压v2的波形进行整形，并输出振幅为Vcc的方形波(或梯形波)。“与非”门NAND3、NAND4通过输入方形波(或梯形波)电压v3，从而输出电压v4。由此，对输电谐振机构断续地提供电压v4。
由输电线圈L12和输电谐振电容器Cr构成的输电谐振机构12(参照图1)的谐振频率、以及由受电线圈L21和受电谐振电容器Crs构成的受电谐振机构21的谐振频率与上述振荡频率实质上相等。像这样，通过对输电谐振机构断续地提供直流输入电压，从而在输电线圈L12与受电线圈L21之间产生电磁场共振。
在此，示出电力电路部112的动作。图5是电力电路部112的各部分的状态、电压波形以及流过输电线圈的电流的波形图。在电力电路部112的输入电压V3为低电平时，图4(B)、图4(C)所示的晶体管Q11、Q12截止，Q13、Q14导通。在电力电路部112的输入电压V3为高电平时，晶体管Q11、Q12导通，Q13、Q14截止。
各状态下的能量变换动作如下。
(1)状态1
在电力电路部112的“与非”门NAND3、NAND4各自的晶体管Q11、Q12截止且Q13、Q14导通时，在输电线圈L12流过谐振电流ir，输电谐振电容器Cr被充电。
在受电侧，二极管D3或D4导通，在受电线圈L21流过谐振电流irs。在二极管D3导通时，受电谐振电容器Crs放电，在受电线圈L21感应的电压与受电谐振电容器Crs的两端电压相加而对负载Ro供给电力。在二极管D4导通时，受电谐振电容器Crs被充电。在负载Ro，被施加电容器Co的电压而被供给电力。
(2)状态2
在晶体管Q11、Q12导通且Q13、Q14截止时，在输电线圈L12流过谐振电流ir，输电谐振电容器Cr被放电。
在受电侧，二极管D3或D4导通，在受电线圈L21流过谐振电流irs。在二极管D3导通时，受电谐振电容器Crs放电，在受电线圈L21感应的电压与受电谐振电容器Crs的两端电压相加而对负载Ro供给电力。在二极管D4导通时，受电谐振电容器Crs被充电。在负载Ro，被施加电容器Co的电压而被供给电力。
以后，周期性地反复状态1、状态2。在周期性的稳定动作中，电流ir、irs的波形由于共振现象而成为大致正弦波。
根据本实施方式，达到如下的效果。
(a)通过用集成电路构成输电电路11的主要部分，从而能够谋求输电装置的小型、轻量化、无线供电系统的小型轻量化。
(b)能够通过简洁的输电装置的结构形成简便的无线供电系统。
(c)通过将电力电路部112集成化，从而能够提高安装密度，即使在高频的高速动作中也能够抑制电磁噪声的产生。
(d)通过将电力电路部112的电子电路封入到小型封装件，从而能够简化散热构造。
《第二实施方式》
在第二实施方式中，示出构成在一个微小的电路基板的输电电路。
图6A是第二实施方式涉及的输电装置的电路图，图6B是示出图6A所示的电路的IC等部件的连接关系的图。图7是构成了该输电电路的电路基板的俯视图。在连接器CN1例如连接电压为5V的输入电源。在连接器CN2连接输电线圈L12。在电源线与接地之间连接有由表示来自输入电源的电压供给的LED以及电阻R1构成的电路。此外，在电源线与接地之间连接有平滑用电容器C11以及高频滤波器用电容器C12。进而，在电源线与接地之间连接有标准逻辑IC(IC4)。该IC4具备4个“与非”门(NAND1、NAND2、NAND3、NAND4)。在一个“与非”门NAND1的输入输出间连接有电阻R2、R3以及振荡器XO。在图6B中，标注在IC4的周围的编号是内置了4个“与非”门的标准逻辑IC的端子编号。在“与非”门NAND3、NAND4的输出与连接器CN2之间串联连接有电容器C21、C22、C23的并联电路。该电容器C21、C22、C23的并联电路作为输电谐振电容器而发挥作用。
在图7中，基板上的各部件的附图标记与图6B所示的各部件的附图标记对应。像在该图7表示的那样，根据本实施方式，所需的部件件数少，能够在一个微小的电路基板构成输电电路。
《第三实施方式》
在第三实施方式中，示出电力电路部的结构与第二实施方式不同的例子。
图8A是第三实施方式涉及的输电装置的电路图，图8B是示出图8A所示的电路的IC等部件的连接关系的图。图9是构成了第三实施方式涉及的输电电路的电路基板的俯视图。在连接器CN1例如连接电压为5V的输入电源。在连接器CN2连接输电线圈L12。
振荡电路OSC是包括振荡器XO以及缓冲放大器AMP的一个部件。在电源线与振荡电路OSC的电源端子之间连接有由LED以及电阻R1构成的电路。在振荡电路OSC的电源端子与接地间连接有平滑用电容器C2。
在电源线与接地之间连接有平滑用电容器C11以及高频滤波器用电容器C12。此外，在电源线与接地之间连接有标准逻辑IC(IC4)。该IC4具备4个“与非”门(NAND1、NAND2、NAND3、NAND4)，分别并联连接。振荡电路OSC的输出经由电阻R3输入到4个“与非”门的并联电路。在图8B中，标注在IC4的周围的编号是内置了4个“与非”门的标准逻辑IC的端子编号。在4个“与非”门的并联电路的输出与连接器CN2之间串联连接有电容器C21、C22、C23的并联电路。该电容器C21、C22、C23的并联电路作为输电谐振电容器而发挥作用。
若振荡电路OSC为振荡状态，则LED通过振荡电路OSC的消耗电流而点亮。由此，能够通过LED的状态确认振荡状态的有无。
在图9中，基板上的各部件的附图标记与图8B所示的各部件的附图标记对应。像在该图9表示的那样，根据本实施方式，所需的部件件数少，能够在一个微小的电路基板构成输电电路。
根据本实施方式，通过4个2输入“与非”门的并联连接电路来构成电力电路部，从而输出电流(吸收电流以及源极电流)增大，供电电力增大。
《第四实施方式》
在第四实施方式中，示出使用了内置6个“非”门的标准逻辑IC的输电电路等。
图10是第四实施方式涉及的无线供电系统304的电路图。图11是对图10所示的输电电路的结构进行了分解图示的图。
电力电路部112由被封入到具有多个端子的小型封装件的集成电路的一部分构成，该集成电路与由输电线圈L12和输电谐振电容器Cr构成的输电谐振机构直接电连接。控制电路部111包括振荡元件(晶体振子)X1而以给定频率振荡，并向电力电路部112输出驱动信号。
控制电路部111以及电力电路部112由被封入到具有多个端子的单个小型封装件的、具备多个门电路的CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)标准逻辑IC或TTL(Transistor Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑)标准逻辑IC构成。在本实施方式中，是在一个封装件包括6个“非”门的标准逻辑IC。
控制电路部111具备：包括6个“非”门中的一个“非”门(NOT1)和振荡器XO的振荡电路；和由一个“非”门(NOT2)构成的驱动电路。该“非”门(NOT2)输入振荡电路的输出信号，并向电力电路部112输出驱动信号。
电力电路部112由6个“非”门中的剩余的“非”门(NOT3、NOT4、NOT5、NOT6)构成。4个“非”门(NOT3、NOT4、NOT5、NOT6)并联连接。即，“非”门(NOT3、NOT4、NOT5、NOT6)的输入、输出、电源、接地的各端子分别并联连接。
图12(A)是上述“非”门的电路符号。图12(B)是利用了TTL的电路图，图12(C)是利用了CMOS的电路图。在本实施方式中，“非”门是由晶体管Q15、Q16构成的、将输入A的否定B输出的逻辑门电路。使用了CMOS的最基本的电路为图12(C)所示的“非”门。
在图10、图11中，振荡器XO是包括振荡元件(晶体振子)X1和电容器CL1、CL2的一个部件。由“非”门NOT1和反馈电阻R2构成反转放大电路，由该反转放大电路、振荡元件X1以及电容器CL1、CL2、C11构成科耳皮兹型的振荡电路。该振荡电路的振荡频率由振荡元件X1的谐振频率与反谐振频率之间的感性电抗和电容器CL1、CL2、C11的电容来确定。实质上，振荡元件X1的谐振频率与振荡频率大致相等。
图11的各电压v1、v2、v3的波形与第一实施方式中图3所示的输电电路的情况相同。
根据本实施方式，电力电路部的输出部(输出级)由桥接在电源与接地之间的两个晶体管构成，因此源极电流以及吸收电流相对于输电谐振机构的对称性提高，以高效率流过谐振电流。即，电力传送效率提高。
《第五实施方式》
在第五实施方式中，示出具备滤波器的输电电路的例子。图13、图14、图15是第五实施方式涉及的无线供电系统的电路图。任一个无线供电系统均在电力电路部的最终级具备使开关频率的电流通过并抑制高次谐波的电流的滤波器电路。即，在由输电谐振电容器Cr以及输电线圈L12构成的谐振机构与输电装置的电力电路部112之间设置有滤波器。其它结构与在第四实施方式中图10所示的无线供电系统的结构相同。
在图13所示的例子中，设置有C-L-C的π型的低通滤波器F1。在图14所示的例子中，设置有L-C的L型的低通滤波器F2。在图15所示的例子中，设置有由并联连接的电容器和串联连接的电感器构成的线型的低通滤波器F3。
上述低通滤波器F1、F2、F3的截止频率设定在振荡电路的振荡频率与其高次谐波频率之间。由此，可抑制高次谐波分量，即使在高频的高速动作中也能够抑制电磁噪声的产生。
《第六实施方式》
在第六实施方式中，示出由被封入到小型封装件的FET驱动驱动器IC构成了电力电路部的例子。
图16是第六实施方式涉及的输电装置的电路图。图17是示出FET驱动器IC(ICd)的内部电路与端子的连接关系的图。图18是示出FET驱动器IC(ICd)的电路的结构的电路图。图19是构成了第六实施方式涉及的输电电路的电路基板的俯视图。
在第三实施方式中图8所示的输电电路中，由标准逻辑IC(IC4)构成了电力电路部，相对于此，在本实施方式中，由FET驱动器IC(ICd)构成电力电路部。其它结构与在第三实施方式中示出的结构相同。
如图17所示，FET驱动器IC(ICd)包括逻辑电路LC以及放大电路A1、A2。FET驱动器IC(ICd)的端子VS+是正电源电压输入端子，端子VS-是负电源电压输入端子，端子GND是接地端子。端子VH是高电平电压输入端子，端子VL是低电平电压输入端子。端子IN是方形波信号输入端子，端子OE是输出使能信号输入端子。端子OUT是FET驱动信号输出端子。其中，在该实施方式中，如图16所示，在端子OUT连接输电谐振机构。
具体地，FET驱动器IC(ICd)如图18所示那样构成。逻辑电路LC在端子OE为高电平且端子IN为高电平时输出高电平，在除此以外的状态下将输出设为低电平。
如果晶体管Q20的输入成为高电平，则晶体管Q21成为截止状态，Q22成为导通状态。因此，晶体管Q23导通，Q24截止。在该状态下，以端子VH→晶体管Q23→端子OUT的路径流过源极电流。如果晶体管Q20的输入成为低电平，则晶体管Q21成为导通状态，Q22成为截止状态。因此，晶体管Q23截止，Q24导通。在该状态下，以端子OUT→晶体管Q24→端子VL的路径流过吸收电流(sink current)。
另外，在图16中，振荡电路OSC的动作电压与FET驱动器IC(ICd)的电源电压(输入电压)能够设为不同的电压值。例如，通过增大FET驱动器IC(ICd)的电源电压(输入电压)，从而能够增大输电电力。
在图19中，基板上的各部件的附图标记与图16所示的各部件的附图标记对应。像在该图19表示的那样，根据本实施方式，所需的部件件数少，能够在一个微小的电路基板构成输电电路。
《第七实施方式》
在第七实施方式中，示出由被封入到小型封装件的FET驱动驱动器IC构成了进行E级开关的电力电路部的例子。
图20是第七实施方式涉及的输电装置的电路图。图21是示出FET驱动器IC(ICe)的电路的结构的电路图。
在第六实施方式中，构成了利用D级开关电路的输电电路，相对于此，在本实施方式中，构成了使用单个FET的E级开关电路。
在图20中，振荡电路OSC是包括振荡器XO以及缓冲放大器AMP的一个部件。在电源线与振荡电路OSC的电源端子之间连接有由LED以及电阻R1构成的电路。在振荡电路OSC的电源端子与接地之间连接有平滑用电容器C2。
在电源线与接地之间连接有平滑用电容器C11以及高频滤波器用电容器C12。在电源线与接地之间连接有电感器Le以及电容器Ce的串联电路。
振荡电路OSC的输出经由电阻R3与FET驱动器IC(ICe)的输入端子IN连接。FET驱动器IC(ICe)的输出端子OUT连接于电感器Le与电容器Ce的连接点。此外，在FET驱动器IC(ICe)的输出端子OUT与连接器CN2之间串联连接有电容器C21、C22、C23的并联电路。该电容器C21、C22、C23的并联电路作为输电谐振电容器而发挥作用。由电容器Ce与电容器C21、C22、C23的并联电路和输电线圈L12构成输电谐振机构。
具体地，FET驱动器IC(ICe)如图21所示那样构成。在端子OUT与端子GND之间连接有MOS-FETQ25。端子IN的电压作为MOS-FETQ25栅极信号被施加。
在图21所示的例子中，在MOS-FETQ25的漏极-栅极间连接有动态箝位电路113。此外，在MOS-FETQ25的栅极信号线与接地之间设置有各种保护电路、控制电路114、115、116。
图20所示的电感器Le实质上作为用于流过直流电流的电感器而工作，由电容器Ce与电容器C21、C22、C23的并联电路和输电线圈L12构成输电谐振机构，开关动作中的平均的实质的谐振频率与振荡电路OSC的振荡频率相等。因此，通过MOS-FETQ25的导通截止，在输电线圈12流过谐振电流，从端子OUT输出半波正弦波状的谐振电压。
像这样，也能够由E级开关电路构成输电电路。
《第八实施方式》
在第八实施方式中，示出与输电谐振机构直接连接的电路由高压侧MOS-FET和低压侧MOS-FET构成的例子及其动作。
图22是第八实施方式涉及的无线供电系统的部分电路图。在图22中，与由输电线圈L12以及输电谐振电容器Cr构成的输电谐振机构连接的电路的最终级由高压侧的MOS-FETQ2和低压侧的MOS-FETQ1构成。该电路是FET驱动器IC的最终级。此外，在图22所示的例子中，受电装置Rxp的整流平滑电路221具备由MOS-FETQ3、Q4构成的同步整流电路。在MOS-FETQ1具备寄生二极管Dds1、寄生电容Cds1，在MOS-FETQ2具备寄生二极管Dds2、寄生电容Cds2。此外，在MOS-FETQ3具备寄生二极管Dds3、寄生电容Cds3，在MOS-FETQ4具备寄生二极管Dds4、寄生电容Cds4。
上述最终级的电路例如相当于FET驱动器IC的最终级。
图23是图22中的各部分的电压电流波形图。输电电路的动作状态能够按每个等效电路划分为导通期间、截止期间、两个换流期间这4个状态。将FET Q1、Q2的栅极-源极间电压设为电压vgs1、vgs2，将漏极-源极间电压设为电压vds1、vds2。包含了电磁场耦合的多谐振电路的共振频率fr设计为比6.78MHz略低，电抗设为充分小的感性。FET Q1、Q2夹着两个FET均截止的短的死区时间而交替地进行导通、截止动作。在两个FET截止的死区时间td，使用谐振电流ir的延迟电流对两个FET的寄生电容Cds1、Cds2进行充放电而进行换流。ZVS动作在换流期间tc之后在寄生二极管导通期间ta中将FET接通而实现。像这样，通过流过相对于电压的延迟电流，从而能够提高开关速度，能够缩短开关时间。
以下示出一个开关周期中的各状态下的能量变换动作。
(1)状态1时刻t1～t2
在输电侧，FET Q1导通。FET Q1的两端的等效的二极管Dds1导通，在该期间，通过接通FET Q1，从而进行ZVS动作。在输电线圈L12流过谐振电流ir，电容器Cr被充电。
在受电侧，二极管D3或D4导通，在受电线圈L21流过谐振电流irs。在二极管D3导通时，电容器Crs放电，在受电线圈L21感应的电压与电容器Crs的两端电压相加而对负载Ro供给电力。在二极管D4导通时，电容器Crs被充电。在负载Ro，被施加电容器Co的电压而被供给电力。若FET Q1关断，则成为状态2。
(2)状态2时刻t2～t3
通过流过输电线圈L12的谐振电流ir，FET Q1的寄生电容Cds1被充电，FET Q2的寄生电容Cds2被放电。若电压vds1成为电压Vi且电压vds2成为0V，则成为状态3。
(3)状态3时刻t3～t4
在输电侧，FET Q2导通。FET Q2的两端的等效的二极管Dds2导通，在该期间，通过接通FET Q2，从而进行ZVS动作。在输电线圈L12流过谐振电流ir，电容器Cr被放电。
在受电侧，二极管D3或D4导通，在受电线圈L21流过谐振电流irs。在二极管D3导通时，电容器Crs放电，在受电线圈L21感应的电压与电容器Crs的两端电压相加而对负载Ro供给电力。在二极管D4导通时，电容器Crs被充电。在负载Ro，被施加电容器Co的电压而被供给电力。若关断FET Q2，则成为状态4。
(4)状态4时刻t4～t1
通过流过输电线圈L12的谐振电流ir，FET Q1的寄生电容Cds1被放电，FET Q2的寄生电容Cds2被充电。若电压vds1成为0V且电压vds2成为电压Vi，则再次成为状态1。以后，周期性地重复状态1～4。
在受电电路中，二极管D3或D4导通，在正方向流过电流而进行整流。在周期性的稳定动作中，电流ir、irs的波形由于共振现象而成为大致正弦波。
《第九实施方式》
在第九实施方式中，示出具备中继装置的无线供电系统的例子。
图24是对第九实施方式涉及的无线供电系统的、输电线圈L12、受电线圈L21以及中继线圈L31示出它们的形状和位置关系的立体图。在本实施方式中，输电线圈L12是直径为500mm的1匝的圆形环状线圈。在该输电线圈L12连接有输电谐振电容器Cr以及输电电路11。由这些输电线圈L12、输电谐振电容器Cr以及输电电路11构成输电装置。输电电路11以及受电电路22的结构像在第一实施方式等中示出的那样。
中继线圈L31是直径为500mm的1匝的圆形环状线圈。在该中继线圈L31连接有中继谐振电容器Crr。由这些中继线圈L31以及中继谐振电容器Crr构成中继装置RRxp。
受电线圈L21是正方形状或长方形状的环线圈。在该受电线圈L21连接有受电谐振电容器Crs以及受电电路22。由这些受电线圈L21、受电谐振电容器Crs以及受电电路22构成受电装置。该受电装置配置在中继线圈L31的内侧。
由中继线圈L31和中继谐振电容器Crr构成中继谐振机构。该中继谐振机构单独的谐振频率与由输电线圈L12和输电谐振电容器Cr构成的输电谐振机构单独的谐振频率实质上相等。此外，与由受电线圈L21和受电谐振电容器Crs构成的受电谐振机构单独的谐振频率实质上也相等。
输电谐振机构、受电谐振机构以及中继谐振机构各自具有的电场能量以及磁场能量相互作用而形成电磁场共振场。由此，在输电线圈L12、受电线圈L21以及中继线圈L31之间通过磁场耦合以及电场耦合构成电磁场共振耦合。
图25是表示输电线圈L12、受电线圈L21以及中继线圈L31的磁场强度的例子的等高图。
在图24中，用磁通φ1表示输电线圈L12与中继线圈L31的磁场耦合。此外，用磁通φ2表示中继线圈L31与受电线圈L21的磁场耦合。进而，用磁通φ1表示输电线圈L12与受电线圈L21的磁场耦合。
根据本实施方式，通过中继装置，电磁场共振场被扩大，能够扩大想要实现无线供电的空间区域。
图26是具备单个输电装置和多个受电装置的无线供电系统的立体图(照片)。在该例子中，在输电线圈L12的内侧配置有3个受电装置。此外，在中继线圈L31的内侧配置有一个受电装置。由输电线圈L12、输电谐振电容器Cr以及输电电路11构成输电装置。由受电线圈L21A、受电谐振电容器CrsA以及受电电路22A构成第一受电装置。同样地，由受电线圈L21B、受电谐振电容器CrsB以及受电电路22B构成第二受电装置，由受电线圈L21C、受电谐振电容器CrsC以及受电电路22C构成第三受电装置，由受电线圈L21D、受电谐振电容器CrsD以及受电电路22D构成第四受电装置。这些受电装置的负载为LED。
如图26所示，通过中继装置RRxp，电磁场共振场被扩大，能够扩大想要实现无线供电的空间区域，因此能够对更多的受电装置同时进行供电。
《第十实施方式》
在第十实施方式中，示出具备多个中继装置的无线供电系统的例子。
图27是对第十实施方式涉及的无线供电系统的输电线圈L12、受电线圈L21以及中继线圈L31、L32示出它们的形状和位置关系的立体图。
中继线圈L31、L32分别是圆形环状线圈。由中继线圈L31和与其连接的中继谐振电容器Crr1构成第一中继装置RRxp1，由中继线圈L32和与其连接的中继谐振电容器Crr2构成第二中继装置RRxp2。这些中继装置RRxp1、RRxp2的结构如第九实施方式中图24所示。
受电线圈L21是正方形状或长方形状的环线圈。在该受电线圈L21连接有受电谐振电容器Crs以及受电电路22。由这些受电线圈L21、受电谐振电容器Crs以及受电电路22构成受电装置。该受电装置配置在中继线圈L32的内侧。
图28是表示输电线圈L12、受电线圈L21以及中继线圈L31、L32的磁场强度的例子的等高图。
在像这样具备多个中继装置的情况下，输电谐振机构、受电谐振机构以及多个中继谐振机构各自具有的电场能量以及磁场能量相互作用而形成电磁场共振场。由此，在输电线圈L12、受电线圈L21以及中继线圈L31、L32之间通过磁场耦合以及电场耦合构成电磁场共振耦合。
虽然在图27、图28的例子中具备了两个中继装置，但是也可以具备3个以上的中继装置。图29是具备一个输电线圈和15个中继线圈的无线供电系统的磁场强度的等高图。在该例子中，4行4列合计16个圆形环状线圈中的一个(在图29中左边靠里的线圈)为输电线圈，剩下15个为中继线圈。受电线圈L21配置在最远离输电线圈的位置的中继线圈(在图29中右边跟前的线圈)的内侧。
根据本实施方式，通过多个中继装置，电磁场共振场被进一步扩大，能够进一步扩大想要实现无线供电的空间区域。
最后，上述的实施方式的说明在所有的方面都是例示，而不是限制性的。对本领域技术人员而言，能够适当地进行变形以及变更。例如，能够进行在不同的实施方式中示出的结构的部分置换或组合。本发明的范围不是由上述的实施方式示出，而是由权利要求书示出。进而，关于本发明的范围，意图包括与权利要求书等同的意思以及范围内的所有的变更。
附图标记说明
A1、A2：放大电路；
AMP：缓冲放大器；
C11：平滑用电容器；
C12：高频滤波器用电容器；
C2：平滑用电容器；
Cds1、Cds2、Cds3、Cds4：寄生电容；
CN1、CN2：连接器；
Cr：输电谐振电容器；
Crs：受电谐振电容器；
Crr：中继谐振电容器；
Dds1、Dds2、Dds3、Dds4：寄生二极管；
F1、F2、F3：低通滤波器；
IC4：标准逻辑IC；
1Cd：FET驱动器IC；
L12：输电线圈；
L21、L21A、L21B、L21C、L21D：受电线圈；
L31、L32：中继线圈；
LC：逻辑电路；
NAND1、NAND2、NAND3、NAND4：“与非”门；
NOT1、NOT2、NOT3、NOT4、NOT5、NOT6：“非”门；
OSC：振荡电路；
R2：反馈电阻；
Ro：负载；
Rxp：受电装置；
Txp：输电装置；
X1：振荡元件(晶体振子)；
XO：振荡器；
2：控制电路；
10：输入电源；
11：输电电路；
12：输电谐振机构；
20：共振部；
21：受电谐振机构；
22、22A、22B、22C、22D：受电电路；
30：负载；
101：控制模块；
102：驱动模块；
103：电力模块；
111：控制电路部；
112：电力电路部；
221：整流平滑电路；
301、304：无线供电系统。

Claims (22)

1.一种输电装置，是无线供电系统中的输电装置，所述无线供电系统具备所述输电装置和受电装置，并从所述输电装置向所述受电装置供给电力，
所述输电装置具备：
输电线圈；
输电谐振电容器，与所述输电线圈一起构成输电谐振机构；以及
输电电路，与所述输电谐振机构电连接，对所述输电谐振机构断续地提供直流输入电压，使所述输电线圈产生交流电压，
所述受电装置具备：
受电线圈；
受电谐振电容器，与所述受电线圈一起构成受电谐振机构；以及
受电电路，与所述受电谐振机构电连接，对负载供给电力，
所述输电装置的特征在于，
所述输电电路具备分别由电子电路构成且以接地电位作为公共电位的控制电路部以及电力电路部，
所述电力电路部由被封入到具有多个端子的封装件的集成电路构成，
所述集成电路与所述输电谐振机构直接电连接，
所述控制电路部向所述电力电路部输出驱动信号，
所述电力电路部通过输入的所述驱动信号使在被封入封装件的所述集成电路的内部具备的晶体管驱动，向所述输电谐振机构断续地提供所述直流输入电压。
2.根据权利要求1所述的输电装置，其特征在于，
所述控制电路部以及所述电力电路部中的至少一部分由被封入到具有多个端子的单个封装件的、具备多个逻辑门电路的CMOS标准逻辑IC或TTL标准逻辑IC构成。
3.根据权利要求2所述的输电装置，其特征在于，
所述CMOS标准逻辑IC或所述TTL标准逻辑IC是4个2输入“与非”门。
4.根据权利要求3所述的输电装置，其特征在于，
所述控制电路部包括由所述4个“与非”门中的一个“与非”门和振荡元件构成的振荡电路，所述电力电路部包括所述4个“与非”门中的剩余的“与非”门。
5.根据权利要求4所述的输电装置，其特征在于，
在所述控制电路部中，所述剩余的“与非”门中的一个“与非”门与所述振荡电路的输出部连接。
6.根据权利要求4所述的输电装置，其特征在于，
所述剩余的“与非”门中的多个“与非”门并联连接。
7.根据权利要求2所述的输电装置，其特征在于，
所述CMOS标准逻辑IC或所述TTL标准逻辑IC是6个“非”门。
8.根据权利要求7所述的输电装置，其特征在于，
所述控制电路部包括由所述6个“非”门中的一个“非”门和振荡元件构成的振荡电路，所述电力电路部包括所述6个“非”门中的剩余的“非”门。
9.根据权利要求8所述的输电装置，其特征在于，
在所述控制电路部中，所述剩余的“非”门中的个“非”门与所述振荡电路的输出部连接。
10.根据权利要求8或9所述的输电装置，其特征在于，
所述剩余的“非”门中的多个“非”门并联连接。
11.根据权利要求1所述的输电装置，其特征在于，
所述电力电路部由被封入到封装件的FET驱动驱动器IC构成。
12.根据权利要求11所述的输电装置，其特征在于，
所述电力电路部的输出部由桥接在电源与接地之间的两个晶体管构成。
13.根据权利要求4至6、8、9中的任一项所述的输电装置，其特征在于，
所述振荡元件是在封装件封入了压电振子的元件。
14.根据权利要求4至6、8、9中的任一项所述的输电装置，其特征在于，
所述振荡电路的振荡频率是ISM频段的频率、即6.78MHz、13.56MHz或27.12MHz中的任一个。
15.根据权利要求1至9中的任一项所述的输电装置，其特征在于，
在所述电力电路部的最终级具备滤波器电路，所述滤波器电路使开关频率的电流通过，并抑制高次谐波的电流。
16.根据权利要求1至9中的任一项所述的输电装置，其特征在于，
在所述电力电路部的开关动作中，具备互补地动作的晶体管均成为非导通的死区时间，生成相对于电压的延迟电流。
17.根据权利要求1至9中的任一项所述的输电装置，其特征在于，
所述电力电路部以及所述控制电路部以具有相同的电压值的电源电压进行动作。
18.根据权利要求1至9中的任一项所述的输电装置，其特征在于，
所述输电线圈的一端与所述接地电位连接。
19.一种无线供电系统，其特征在于，具备：
权利要求1至18中的任一项所述的输电装置；以及
受电装置，
所述输电谐振机构和所述受电谐振机构各自具有的电场能量以及磁场能量相互作用而形成电磁场共振场，
在所述输电线圈与所述受电线圈之间通过磁场耦合、电场耦合构成电磁场共振耦合，
从位于相互分离的位置的所述输电装置向所述受电装置供给电力。
20.根据权利要求19所述的无线供电系统，其特征在于，
具备中继装置，该中继装置具有包括中继线圈和中继谐振电容器而构成的中继谐振机构，
所述输电谐振机构、所述受电谐振机构以及所述中继谐振机构各自具有的电场能量以及磁场能量相互作用而形成电磁场共振场，
在所述输电线圈、所述受电线圈以及所述中继线圈之间，通过磁场耦合以及电场耦合构成电磁场共振耦合。
21.根据权利要求20所述的无线供电系统，其特征在于，
所述中继线圈的数量为多个。
22.根据权利要求20或21所述的无线供电系统，其特征在于，
所述输电谐振机构、所述受电谐振机构以及所述中继谐振机构各自具有的单独的独立谐振频率中的至少两个相同。
CN201680040612.0A 2015-07-10 2016-06-29 输电装置以及无线供电系统 Active CN107852033B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-138925 2015-07-10
JP2015138925 2015-07-10
PCT/JP2016/069218 WO2017010285A1 (ja) 2015-07-10 2016-06-29 送電装置およびワイヤレス給電システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107852033A CN107852033A (zh) 2018-03-27
CN107852033B true CN107852033B (zh) 2022-01-28

Family

ID=57756940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680040612.0A Active CN107852033B (zh) 2015-07-10 2016-06-29 输电装置以及无线供电系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10897155B2 (zh)
JP (1) JP6414642B2 (zh)
CN (1) CN107852033B (zh)
WO (1) WO2017010285A1 (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10327544A (ja) * 1997-05-23 1998-12-08 Tokai Rika Co Ltd 電力送信回路
CN101312304A (zh) * 2007-05-25 2008-11-26 精工爱普生株式会社 送电装置以及电子设备
JP2012075304A (ja) * 2010-08-30 2012-04-12 Univ Of Tokyo 無線電力伝送装置
CN101558543B (zh) * 2006-11-30 2012-07-25 明日香电子株式会社 无接点传送装置
CN104539063A (zh) * 2014-08-15 2015-04-22 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种微型植入电刺激无线射频供电装置
CN104718682A (zh) * 2012-10-11 2015-06-17 株式会社村田制作所 无线供电装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5973363A (en) * 1993-07-12 1999-10-26 Peregrine Semiconductor Corp. CMOS circuitry with shortened P-channel length on ultrathin silicon on insulator
SG54559A1 (en) * 1996-09-13 1998-11-16 Hitachi Ltd Power transmission system ic card and information communication system using ic card
JP2002272020A (ja) * 2001-03-09 2002-09-20 Sony Corp 非接触電力伝送装置及び非接触充電装置
JP2009022122A (ja) * 2007-07-13 2009-01-29 Toko Inc 非接触電力伝送装置
US8729734B2 (en) * 2007-11-16 2014-05-20 Qualcomm Incorporated Wireless power bridge
US8531153B2 (en) * 2008-07-09 2013-09-10 Access Business Group International Llc Wireless charging system
JP4849142B2 (ja) * 2009-02-27 2012-01-11 ソニー株式会社 電力供給装置および電力伝送システム
EP2670023A4 (en) * 2011-01-26 2016-11-02 Murata Manufacturing Co ENERGY TRANSMISSION SYSTEM
WO2012101905A1 (ja) 2011-01-26 2012-08-02 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
US9768643B2 (en) * 2012-11-02 2017-09-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Wireless power transmission system capable of continuing power transmission while suppressing heatup of foreign objects
CN105284056B (zh) * 2013-06-14 2017-09-05 瑞萨电子株式会社 通信控制装置和安装基板
US10135303B2 (en) * 2014-05-19 2018-11-20 Apple Inc. Operating a wireless power transfer system at multiple frequencies
JP6205308B2 (ja) * 2014-05-29 2017-09-27 日東電工株式会社 無線電力伝送装置
CN104701998B (zh) * 2015-03-27 2020-08-18 南京矽力微电子技术有限公司 谐振型非接触供电装置、电能接收端和控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10327544A (ja) * 1997-05-23 1998-12-08 Tokai Rika Co Ltd 電力送信回路
CN101558543B (zh) * 2006-11-30 2012-07-25 明日香电子株式会社 无接点传送装置
CN101312304A (zh) * 2007-05-25 2008-11-26 精工爱普生株式会社 送电装置以及电子设备
JP2012075304A (ja) * 2010-08-30 2012-04-12 Univ Of Tokyo 無線電力伝送装置
CN104718682A (zh) * 2012-10-11 2015-06-17 株式会社村田制作所 无线供电装置
CN104539063A (zh) * 2014-08-15 2015-04-22 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种微型植入电刺激无线射频供电装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10897155B2 (en) 2021-01-19
US20180131236A1 (en) 2018-05-10
JP6414642B2 (ja) 2018-10-31
WO2017010285A1 (ja) 2017-01-19
CN107852033A (zh) 2018-03-27
JPWO2017010285A1 (ja) 2018-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5866506B2 (ja) ゲート駆動回路
US8134421B2 (en) Voltage control oscillator and quadrature modulator
US5469098A (en) Isolated gate drive
JP2018102119A (ja) 絶縁型ｄｃ／ｄｃコンバータ
WO2016080045A1 (ja) ワイヤレス給電システム
KR102087283B1 (ko) 고효율 전압 모드 클래스 d 토폴로지
KR20050088209A (ko) Ａｃ 전력 공급 로직 회로
JP5748861B2 (ja) ワイヤレス受電装置、ワイヤレス給電装置およびワイヤレス給電システム
CN104756391A (zh) 自激振荡谐振电力转换器
KR20140037894A (ko) 무선 수전 장치, 무선 급전 장치 및 무선 급전 시스템, 자동 튜닝 보조 회로
JP2008104295A (ja) 非接触電源装置
JP6452813B2 (ja) インダクタ用ドライバ回路
KR20070006693A (ko) 로직 게이트 및 부분 정류 스테이지를 갖는 전기 회로
US20160254702A1 (en) Resonant type high frequency power supply device
JP2016158240A (ja) 駆動装置
CN116114158A (zh) 具有低辐射排放的隔离dc-dc功率转换器
US9564875B2 (en) Circuit device, electronic apparatus, and moving object
CN107852033B (zh) 输电装置以及无线供电系统
CN111371296A (zh) 用于隔离电源的驱动电路、隔离电源电路及隔离电源
JP4555969B2 (ja) インダクティブリンク
US5422765A (en) Inverter device attenuating in-phase harmonic components of an oscillating output signal
JP6545104B2 (ja) 共振型電力伝送装置
CN107134910B (zh) 开关驱动单元、dc/dc转换装置及其控制方法
KR20150055971A (ko) 전력 생성 장치, 무선전력 송신장치 및 무선전력 전송 시스템
US9882509B2 (en) Resonant type high frequency power supply device and switching circuit for resonant type high frequency power supply device

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant