JP2004096853A - Noncontact power unit - Google Patents

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Ryoichi Tsuchimoto
土本 僚一
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Aichi Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noncontact power unit which possesses a protective function of blocking overvoltage, for surely deterring overvoltage from occurring by the counter electromotive force, when an inductive load is connected to the secondary side. <P>SOLUTION: In the noncontact power unit 1, which supplies power in noncontact by electromagnetic inductive action from a primary unit to a secondary unit, the primary unit is equipped with a first rectifying and smoothing circuit 2 which rectifies and smoothes the output voltage of a commercial power source and a drive circuit 3, which chopper-controls the output voltage of the first rectifying and smoothing circuit 2 and applies a harmonic AC to the primary winding of a coupling transformer 4, with the secondary unit possesses a second rectifying and smoothing circuit 5, which rectifies and smoothes an induced current flowing to the secondary winding of the coupling transformer 4 prior to output; an inverter circuit, which is connected in series to the output side of the second rectifying and smoothing circuit 5; an operation circuit 7 which outputs AC voltage from the inverter circuit 6; and a resistor R3 which consumes a regenerative current, flowing to the inverter circuit 6, in the vicinity of zero cross of the output voltage of the inverter circuit 6. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、2次側に誘導性負荷を接続した場合の逆起電力によって過電圧が発生することを確実に阻止できる過電圧保護機能を具備した非接触電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、結合トランスの1次側を含む1次側ユニットと、前記結合トランスの2次側を含む2次側ユニットとを分離可能に構成し、前記結合トランスの2次側出力にインバータを接続して構成される、所謂、非接触電源装置はよく知られている。前記非接触電源装置は、前記1次側ユニットに接続した給電コードを屋内コンセント等の固定電源に差し込み、前記2次側ユニットは、例えば、窓ガラスや扉等の介在物を挟んで前記1次側ユニットと対向配置することにより屋外に配置する。
【0003】
そして、前記1次側ユニットから2次側ユニットへ電磁誘導作用を利用して非接触・無接点で電力を供給し、屋外に配置した2次側ユニットに接続されるモータや電飾等の負荷を駆動するのである。すなわち、係る非接触電源装置によれば、窓ガラスや扉などを開けることなく屋内と屋外を閉ざした状態で、屋内に配設された商用電源を屋外で簡単・確実に利用することができるのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、前記非接触電源装置は、前記2次側ユニットに接続される負荷が誘導性負荷である場合、前記インバータの交流出力のゼロクロス近傍で逆起電力が発生し、インバータの直流入力に回生電流が流れ、この結果、直流電圧が異常に上昇して回路の故障を誘発する問題があった。
【0005】
そこで、本発明は上述した問題を解決するために、インバータの交流出力のゼロクロス近傍で前記回生電流を消費させる抵抗体を具備し、過電圧の発生を確実に防止する非接触電源装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項1記載の非接触電源装置は、1次側巻線を収容する1次側ユニットと2次側巻線を収容する2次側ユニットを分離可能となし、両ユニットの接近によって前記1次側巻線と2次側巻線から結合トランスを形成し、当該結合トランスの電磁結合によって前記1次側ユニットから2次側ユニットへ非接触・無接点で電力を供給する非接触電源装置であって、前記1次側ユニットは、商用電源の出力電圧を整流・平滑する第1の整流平滑回路と、前記第1の整流・平滑回路の出力電圧をチョッパ制御して高周波の交番電流を前記結合トランスの1次側巻線に印加する駆動回路を備え、前記2次側ユニットは、前記2次側巻線に流れる誘起電圧を整流・平滑して出力する第2の整流平滑回路と、前記第2の整流平滑回路の出力側に直列接続された2個のスイッチング素子を2組並列に接続して構成したインバータ回路と、前記2組のスイッチング素子を交互にオン又はオフさせて、前記インバータ回路から交流電圧を出力する動作回路および、前記インバータ回路の出力電圧のゼロクロス近傍で前記インバータ回路に流れる回生電流を消費する抵抗体を備えて構成した。
【0007】
請求項1記載の非接触電源装置によれば、2次側ユニットの出力に誘導性負荷を接続したときにインバータ回路の直流入力に流れる回生電流を、前記インバータ回路の交流出力のゼロクロス近傍で消費することができるので、当該インバータ回路の直流入力電圧が異常に上昇することを完全に阻止できる。
【0008】
請求項2記載の非接触電源装置は、1次側巻線を収容する1次側ユニットと2次側巻線を収容する2次側ユニットを分離可能となし、両ユニットの接近によって前記1次側巻線と2次側巻線から結合トランスを形成し、当該結合トランスの電磁結合によって前記1次側ユニットから2次側ユニットへ非接触・無接点で電力を供給する非接触電源装置であって、前記1次側ユニットは、商用電源の出力電圧を整流・平滑する第1の整流平滑回路と、前記第1の整流・平滑回路の出力電圧をチョッパ制御して高周波の交番電流を前記結合トランスの1次側巻線に印加する駆動回路を備え、前記2次側ユニットは、前記2次側巻線に流れる誘起電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の出力電圧から高周波成分を除去するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力電圧が零ボルトとなるタイミングでゼロクロス信号を出力するゼロクロス検出回路、および、前記ローパスフィルタの出力側に直列接続された2個のスイッチング素子を2組並列に接続して構成したインバータ回路と、前記ゼロクロス信号に応じて、前記インバータ回路を構成する2組のスイッチング素子を交互にオン又はオフさせて、前記インバータ回路から商用電源と等しい周波数の交番電圧を出力する動作回路と、前記インバータ回路の出力電圧のゼロクロス近傍で前記インバータ回路に流れる回生電流を消費する抵抗体を備えて構成した。
【0009】
請求項2記載の非接触電源装置によれば、2次側ユニットの出力に誘導性負荷を接続した場合にインバータ回路の直流入力に流れる回生電流を確実に消費して、過電圧の発生を完全に防止できるとともに、前記インバータ回路は、1次側ユニットに接続した商用電源と周波数および波形の等しい交流電圧を出力することができ、商用電源によって駆動する一般的な各種家電製品に対して利用することが可能となる。
【0010】
請求項3記載の非接触電源装置は、請求項1,2記載の非接触電源装置において、前記2次側ユニットは、結合トランスの1次側電流の周波数と2次側の共振周波数とが等しくなるように2次側巻線の巻数とコンデンサ容量を調整した共振回路を具備し、前記駆動回路は、前記1次側ユニットの発振周波数を2次側ユニットの共振周波数から逸脱させる第1のスイッチ手段を具備して構成した。
【0011】
請求項3記載の非接触電源装置によれば、1次側ユニットの発振周波数を第1のスイッチ手段の操作により可変することができるので、例えば、1次側ユニットと2次側ユニット間の距離が狭く、2次側ユニットに過大な電圧が供給される危険がある場合は、前記第1のスイッチ手段を操作して、前記1次側ユニットの発振周波数を2次側ユニットの共振周波数から外して、前記2次側に適正な電圧が供給されるように適宜調節することが可能となる。
【0012】
請求項4記載の非接触電源装置は、請求項1ないし3記載の非接触電源装置において、前記動作回路は、前記ゼロクロス検出回路からゼロクロス信号が所定時間内に2以上出力されたとき、2回目以降のゼロクロス信号を前記動作回路において確実に吸収するダブルパルス防止回路を具備して構成した。
【0013】
請求項4記載の非接触電源装置によれば、ゼロクロス検出回路から所定時間内に2以上のゼロクロス信号が出力された場合であっても、ダブルパルス防止回路によって2回目以降のゼロクロス信号の動作回路への入力が阻止されるので、電圧波形の乱れやノイズ等の影響によって、通常1回のゼロクロス信号の出力であるものが2回以上出力された場合であっても、インバータ回路のスイッチング素子のオン又はオフタイミングを正常に維持することができ、交番電圧の安定的な出力を保つことができる。
【0014】
請求項5記載の非接触電源装置は、請求項1ないし4記載の非接触電源装置において、前記1次側ユニットは、当該1次側ユニットの駆動/停止を切り替える第2のスイッチ手段を具備し、前記2次側ユニットは、前記1次側ユニットと対向して当接したとき、前記第2のスイッチ手段を投入することなく収容する収容溝を穿設して構成した。
【0015】
請求項5記載の非接触電源装置によれば、1次側ユニットと2次側ユニットが介在物を介さずに直接当接している場合には、前記第2のスイッチは投入されることなく2次側ユニットに穿設した収容溝内に完全に収容されるので、1次側ユニットと2次側ユニットが直接当接しても、1次側ユニットが駆動して2次側ユニットに過電圧が発生するといった問題の発生を確実に解消することができる。
【0016】
請求項6記載の非接触電源装置は、請求項1ないし4記載の非接触電源装置において、前記2次側ユニットは、永久磁石を具備し、前記1次側ユニットは、前記2次側ユニットに具備した永久磁石の磁気感知の有無によってオン/オフ動作して、前記1次側ユニットの駆動/停止を切り替える第3のスイッチ手段を具備して構成した。
【0017】
請求項6記載の非接触電源装置によれば、1次側ユニットに取り付けた第3のスイッチ手段によって2次側ユニットに取り付けた永久磁石の磁気を感知したときのみ1次側ユニットを駆動するように構成したので、1次側ユニットと2次側ユニットを対向配置しない限り、1次側ユニットを商用電源に接続しただけでは、前記1次側ユニットが駆動することはなく、無駄に電力が消費されることを確実に阻止することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図1は本発明の非接触電源装置1を示す回路図であり、前記非接触電源装置1は、第1の整流平滑回路2,駆動回路3,結合トランス4,第2の整流平滑回路5とインバータ回路6および動作回路7から概略構成されている。
【0019】
前記第1の整流平滑回路2は、図示しない商用電源から電源コンセント11を介して供給される交流電圧を直流に整流平滑して出力する回路であり、ダイオードブリッジDB1と平滑コンデンサC1を具備して構成されている。
【0020】
そして、第1の整流平滑回路2のプラス端子は、後述する結合トランス4の主トランスTR1を構成する1次側巻線41c(図2参照)に設けたセンタタップ41eに接続されており、また、前記1次側巻線41cの両端は、駆動回路3のN−MOSスイッチングディバイスQ1,Q2のドレイン端子にそれぞれ接続されている。
【0021】
前記駆動回路3は、結合トランス4の主トランスTR1を構成する1次側巻線41cに交番電流を流すための回路であり、第1の整流平滑回路2のマイナス端子にソース端子を接続したスイッチングディバイスQ1,Q2と、該スイッチングディバイスQ1,Q2のゲート端子にスイッチングディバイスQ1,Q2の駆動電流を制限するための抵抗R4,R5を介してそれぞれ出力端子Out1,Out2を接続した駆動IC33と、前記駆動IC33の入力端子Cinに一端を接続したタイミング生成用のコンデンサC2,駆動IC33の入力端子Rinに直列接続したタイミング生成用の抵抗R1,R2、および、前記タイミング生成用の抵抗R2に並列接続した補正用スイッチ32から構成されている。
【0022】
そして、前記駆動IC33の入力端子Cinに一端を接続したタイミング生成用のコンデンサC2の他端と、駆動IC33の入力端子Rinに直列接続したタイミング生成用の抵抗R1,R2の他端は、ともに第1の整流平滑回路2のマイナス端子に接続されている。
【0023】
前記駆動IC33は、2つの出力端子Outl,Out2に接続されたスイッチングディバイスQ1,Q2を交互にオンオフさせるための素子であり、例えばテキサス・インスツルメンツ社製のスイッチング・レギュレータ・コントローラTL494が使用される。
【0024】
前記スイッチングディバイスQ1,Q2のオン・オフ周期は、駆動IC33の入力端子Cinに接続されるコンデンサC2の容量と入力端子Rinに接続される抵抗R1,R2の抵抗値とによって定まる駆動IC33の発振周波数によって決定される。
【0025】
したがって、補正用スイッチ32が投入された場合は、入力端子Rinに接続される抵抗値が変化するため、スイッチングディバイスQ1,Q2のオン・オフ周期(駆動IC33の発振周波数)は当然変化する。
【0026】
前記補正用スイッチ32は、結合トランス4の1次側と2次側の間隔が過度に狭い場合、すなわち、1次側と2次側間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物50(図3参照)の厚さが薄い場合に、結合トランス4の2次側の出力電圧が異常に高くなることを防ぐために用いられるスイッチであり、該スイッチは、操作が解除された後も、そのオンまたはオフの操作状態を保持するスイッチにて構成されている。
【0027】
なお、前記補正用スイッチ32は、結合トランス4の1次側と2次側間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物50の厚さに応じて、駆動IC33の発振周波数を変更するスイッチであるので、前述したようにオンまたはオフの2通りに切り替わるスイッチに代えて、抵抗値を0Ω〜数キロΩの間で変更可能な可変抵抗によって構成しても良い。
【0028】
補正用スイッチ32を可変抵抗により構成すれば、前記1次側と2次側間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物50の厚さに応じて、駆動IC33の発振周波数を適宜調整し、結合トランス4の1次側から2次側への電力供給を最適化することが可能となる。
【0029】
前記結合トランス4は、1次側巻線41c(図2参照)にセンタタップ41e(図1参照)を備えた主トランスTR1と、該主トランスTR1の2次側巻線42c(図2参照)に並列に接続された共振用コンデンサC3から構成されている。
【0030】
前記共振用コンデンサC3は、2次側巻線42cと共に共振回路を形成するものであり、結合トランス4の1次側電流の周波数と2次側の共振周波数とが等しくなるように、その容量が調整されている。すなわち、駆動回路3の補正用スイッチ32のオフ状態における駆動IC33の発振周波数と2次側の共振周波数とが等しくなるように、共振用コンデンサC3の容量が調整されている。そして、前記共振回路の共振作用により結合トランス4の2次側インピーダンスを下げて電流を流れ易くし、2次側へ十分な電力を供給するのである。
【0031】
また、前記第2の整流平滑回路5は、結合トランス4から出力された交流電圧を直流に整流平滑して出力する回路であり、ダイオードブリッジDB2と平滑コンデンサC4から構成されている。
【0032】
前記インバータ回路6は、第2の整流平滑回路5の出力に直列に接続された2個のスイッチング素子を2組(Q3〜Q6)並列に接続してなるブリッジ回路6aから構成されており、第2の整流平滑回路5の出力のプラス端子とマイナス端子間に接続された抵抗R3とスイッチング素子Q7からなる回生電流吸収回路6bを具備している。なお、前記スイッチング素子Q3ないしQ6のドレイン−ソース間には、MOSFETに存在する寄生ダイオードD1〜D4が逆並列に接続されている。
【0033】
前記動作回路7は、矩形波発振器OSC1の出力をD型フリップフロップIC1のクロック端子Gに接続し、D型フリップフロップIC1のデータ端子Dには図示しない直流電源のプラス端子が接続されている。D型フリップフロップIC1のQ出力端子は分周器IC2のクロック端子Gに接続されるとともに、抵抗R7を介してスイッチング素子Q7のゲートに接続されている。
【0034】
スイッチング素子Q7のゲート−ソース間には抵抗R8が接続されており、D型フリップフロップIC1のQ出力端子は抵抗R6とコンデンサC5の直列回路を介して図示しない直流電源のグランド端子に接続されている。抵抗R6とコンデンサC5の接続点はD型フリップフロップIC1のリセット端子Rに接続され、D型フリップフロップIC1のQバー出力端子は、アンドゲートIC3,IC4のそれぞれの一方の入力端子に接続されている。また、前記D型フリップフロップIC1のセット端子Sは図示しない直流電源のグランド端子に接続されている。
【0035】
また、分周器IC2のセット端子S,リセット端子Rはともに図示しない直流電源のグランド端子に接続されており、分周器IC2のデータ端子Dは分周器IC2のQバー出力端子に接続されている。分周器IC2のQ出力端子はアンドゲートIC3の他の一方の入力端子に接続されており、分周器IC2のQバー出力端子はアンドゲートIC4の他の一方の入力端子に接続されている。
【0036】
アンドゲートIC3の出力端子はスイッチング素子Q4,Q5のゲート端子にそれぞれのドライバDr4,Dr5を介して接続されており、アンドゲートIC4の出力端子はスイッチング素子Q3、Q6のゲート端子にそれぞれのドライバDr3,Dr6を介して接続されている。
【0037】
図2は、以上のように構成した非接触電源装置1における結合トランス4の構造を示す側断面図であり、前記結合トランス4は、側断面形状を例えば、C字形に形成した1次側鉄心41b,2次側鉄心42bと、該1次側鉄心41b,2次側鉄心42bにそれぞれ巻回される1次側巻線41c,2次側巻線42cを具備して構成されている。
【0038】
前記1次側巻線41cを巻回した1次側鉄心41bと、2次側巻線42cを巻回した2次側鉄心42bは、それぞれ筐形状に形成した例えば、プラスティック等の樹脂材からなるケーシング41a,42a内に個別に収容された状態で、前記1次側鉄心41bと2次側鉄心42bの上下一対の端面を互いに交差することのないように対向配置している。
【0039】
また、前記ケーシング41a,42aには、導電率の高い非磁性体金属からなるカバー体41f,42fが、それぞれ他方のケーシング42a,41aと対向する側を開放して取り付けられている。
【0040】
また、前記1次側鉄心41bおよび2次側鉄心42bは、継鉄部41d,42dの長さを十分長くすることによって、当該1次側鉄心41bに巻回される1次側巻線41cから2次側鉄心42bに巻回される2次側巻線42cに電磁誘導によって効率的に電力が供給されるようにしている。
【0041】
つまり、前記継鉄部41d,42dの長さLは、1次側ユニット41と2次側ユニット42間のギャップ長Gの2倍以上にすることが好ましく、1次側ユニット41と2次側ユニット42間に介在する窓ガラスや壁等の厚みを想定して、前記継鉄部41d,42dの長さを予め設定しておけばよい。
【0042】
なお、前記1次側鉄心41bおよび2次側鉄心42bの形状はC字形に特定するものではなく例えば、E字形に形成しても良い。この場合、1次側鉄心41bと2次側鉄心42bは、それぞれ上中下3段に具備する端面を互いに交差させることなく対向配置するものとする。
【0043】
このように構成した1次側ユニット41と2次側ユニット42間で電磁誘導により電力を供給する場合は、図3に示すように、両ユニット41,42を窓ガラスや壁等の介在物50を挟んで対向配置させ、電源コンセント11を介して1次側ユニット41に電力を供給することにより、該1次側ユニット41は図2に示す1次側鉄心41dから2次側ユニット42の2次側鉄心42dに介在物50を介して磁束を鎖交させて、2次側巻線42cに電圧を発生させることにより、2次側ユニット42に接続した電気機器等の負荷60を良好に駆動するのである。
【0044】
なお、前記1次側鉄心41dから2次側鉄心42dに磁束が鎖交する際、前記1次側鉄心41dに誘起された磁束は、図2に示す1次側ユニット41に具備したカバー体41fからケーシング41aを通過して外部へ漏出しようとするが、前記カバー体41fは導電率の高い非磁性体金属によって形成されているので、磁束がカバー体41fを通過するとき、前記カバー体41fには漏れ磁束を妨げる向きに渦電流が発生する。
【0045】
この渦電流の発生により、カバー体41fには漏れ磁束と逆向きの磁束が誘起されるため、カバー体41fを通過して外部に漏出する磁束は確実に減少し、この結果、1次側鉄心41bに誘起した磁束を効率よく2次側鉄心42bに鎖交させることができ、以て、1次側ユニット41から2次側ユニット42へ良好に電力を供給することができる。
【0046】
また、前記1次側鉄心41dおよび2次側鉄心42dは、その脚間距離Lを1次側ユニット41と2次側ユニット42間のギャップ長Gの2倍以上となるように形成されているので、1次側鉄心41dに誘起された磁束は、1次側鉄心41dの脚間を跨ぐことなく確実に2次側鉄心42dに鎖交して、2次側ユニット42に良好に電力を供給することができる。
【0047】
次に、前記非接触電源装置1を構成する各種回路(図1参照)の動作について説明する。まず、図3に示す電源コンセント11を商用電源(交流電源)に接続すると、前記商用電源から供給される交流電圧は、第1の整流平滑回路2のダイオードブリッジDB1と平滑コンデンサC1によって整流・平滑されて直流電圧として出力される。
【0048】
同時に、駆動回路3の駆動IC33にも図示しない直流電源から駆動電圧が供給され、タイミング生成用のコンデンサC2と抵抗R1,R2の直列抵抗によって定まる駆動IC33の発振周波数(周期)で出力端子Outl,Out2から抵抗R4,R5を介してスイッチングディバイスQ1,Q2が交互にオン・オフ駆動される。
【0049】
スイッチングディバイスQ1,Q2が交互にオン・オフ駆動されることにより、結合トランス4の主トランスTR1の1次側巻線41cには、コンデンサC2と抵抗R1,R2とによって定まる周波数の交番電流が流れる。
【0050】
そして、結合トランス4の主トランスTR1の1次側巻線41cに交番電流が流れると、これにより2次側巻線42cに磁束が鎖交して、主トランスTR1の2次側巻線42cに電圧が発生する。このとき、共振用コンデンサC3は、予め結合トランス4の1次側巻線41cに流れる電流の周波数と2次側の共振周波数とが等しくなるように容量調整されているので、前記共振用コンデンサC3と2次側巻線42cからなる共振回路の共振作用により、結合トランス4の1次側から2次側への電力供給は最適化される。
【0051】
前記結合トランス4の共振用コンデンサC3の両端から供給される電圧は、第2の整流平滑回路5のダイオードブリッジDB2とコンデンサC4とによって、再び直流電圧に変換された後、コンデンサC4の両端から出力される。そして、このコンデンサC4から出力される直流のプラス電圧は、インバータ回路6に出力されるとともに、図示しない直流電源に供給されインバータ回路6の制御電源(図示せず)が作られる。
【0052】
そして、第2整流平滑回路5の出力によって制御電源(図示せず)が作られると、インバータ回路6は動作を開始する。以下インバータ回路6の動作を図4の波形図を基に説明する。
【0053】
前記制御電源から駆動用の電力が与えられると、図1に示す矩形波発振器OSC1は所定の周波数で発振を開始し矩形波状のパルスを出力する(図4(a))。前記矩形波発振器OSC1の出力はD型フリップフロップIC1のクロック端子Gに入力され、また、D型フリップフロップIC1のデータ端子Dは図示しない直流電源のプラス端子に接続されているので、D型フリップフロップIC1のQ出力端子からは、ハイレベルの信号が出力される(図4(b))。
【0054】
そして、その出力は抵抗R6とコンデンサC4の直列回路に加えられるので、前記抵抗R6とコンデンサC5の接続点の電圧は抵抗R6とコンデンサC4で定まる時定数で除々に上昇する( 図4(d)) 。すなわち、D型フリップフロップIC1のQ出力端子の出力は、抵抗R6とコンデンサC5によって積分されるのである。
【0055】
そして、前記抵抗R6とコンデンサC5の接続点の電圧がD型フリップフロップIC1のリセット端子Rのスレッショルド電圧に到達すると、D型フリップフロップIC1はリセットされて、Q出力端子の出力はロウレベルとなる。これにより、D型フリップフロップIC1のQ出力端子からは抵抗R6とコンデンサC5で定まる時定数のパルスが出力されるのである。
【0056】
一方、D型フリップフロップIC1のQ出力端子から出力されるパルスは、分周器IC2のクロック端子Gに入力され、また、分周器IC2の出力はそのデータ端子Dのレベルによって定まる出力をQ出力端子とQバー出力端子から出力する。ここで、分周器IC2のQバー出力端子は分周器IC2のデータ端子Dに接続されているので、分周器IC2にD型フリップフロップIC1のQ出力端子からパルス信号が入力されるたびに、分周器IC2のQ出力端子とQバー出力端子の出力はハイレベルとロウレベルを反転するのである(図4(e),(f))。
【0057】
分周器IC2のQ出力端子とQバー出力端子は、それぞれアンドゲートIC3,IC4の一方の入力端子に接続され、前記アンドゲートIC3,IC4の他方の入力端子は一括してD型フリップフロップIC1のQバー出力端子に接続されているので、アンドゲートIC3,IC4の出力は分周器IC2のQ出力端子とQバー出力端子の出力からD型フリップフロップIC1のQバー出力端子の出力分だけ差し引いた時間のみハイレベルとなるのである(図4(g),(h))。
【0058】
そして、アンドゲートIC3,IC4の出力はそれぞれのドライバDr3〜Dr6に出力され、当該ドライバドライバDr3〜Dr6によってスイッチング素子Q4,Q5あるいはQ3,Q6は駆動される。これにより、スイッチング素子Q3〜Q6はD型フリップフロップIC1のQバー出力端子がロウレベルの期間は全てオフとなり、D型フリップフロップIC1のQバー出力端子がハイレベルとなるたびにオン・オフを繰り返すのである。
【0059】
一方、D型フリップフロップIC1はQ出力端子に接続した抵抗R7を介してスイッチング素子Q7を駆動することにより、インバータ回路6のスイッチング素子Q3〜Q6が全てオフとなった時のみスイッチング素子Q7をオンする。
【0060】
以下に、前記抵抗R3とスイッチング素子Q7の働きを図5を用いて説明する。なお、説明を容易にする為、図5に示す記号は図1のものを用い、動作回路7の記載は省略している。
【0061】
インバータ回路6の出力に例えば、コンデンサモータや隈とりモータ等の誘導性負荷L1が接続され、スイッチング素子Q3,Q6がオンし、スイッチング素子Q4,Q5がオフしている状態を例として説明する。このとき、スイッチング素子Q3,Q6がオンしているため誘導性負荷L1には図5(a)に示すように左から右方向に向かって電流が流れる。
【0062】
この誘導性負荷L1に流れる電流は、所定時間が経過した後、全てのスイッチング素子Q3〜Q6がオフした場合でも、前記誘導性負荷L1に蓄積された電磁エネルギーの存在によって依然として流れつづけようとする。
【0063】
したがって、誘導性負荷L1の電流は、誘導性負荷L1→スイッチング素子Q5の寄生ダイオードD3→第2の整流平滑回路5のコンデンサC4→スイッチング素子Q4の寄生ダイオードD2→誘導性負荷L1の経路で、誘導性負荷L1に蓄積された電磁エネルギーが放出するまで流れつづける。その結果、前記コンデンサC4に電荷が蓄積されて、コンデンサC4の両端電圧が上昇するのである(図5(b))。
【0064】
ここで、前記スイッチング素子Q3〜Q6が全てオフになった瞬間にスイッチング素子Q7をオンすることによって、誘導性負荷L1の電流は誘導性負荷L1→スイッチング素子Q5の寄生ダイオードD3→抵抗R3→スイッチング素子Q7→スイッチング素子Q4の寄生ダイオードD2→誘導性負荷L1の経路で流れ、誘導性負荷L1に蓄積された電磁エネルギーは抵抗R3によって確実に消費されるので、第2の整流平滑回路5の出力電圧が異常に上昇することを完全に防止できるのである。
【0065】
次に、図3に示す1次側ユニット41と2次側ユニット42の間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物50の厚みが薄い場合の操作を説明する。1次側鉄心41bと2次側鉄心42bとの間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物50の厚みが薄い場合、結合トランス4の1次側巻線41cと2次側巻線42cとの結合係数が上昇するため、2次側巻線42cの出力電圧が異常に上昇する。この場合、前記出力電圧の上昇に起因する出火等の事故を防止するために、駆動回路3の補正用スイッチ32をオンして、2次側巻線42cの出力電圧が過度に上昇することを確実に抑制しなければならない。
【0066】
動作としては、図1に示す補正用スイッチ32をオンすることにより、抵抗R2が短絡され、駆動IC33の発振周波数が高くなる。その結果、主トランスTR1に流れる交番電流の周波数も高くなる。主トランスTR1の2次側巻線42cは共振用コンデンサC3と共に、予め駆動IC33の発振周波数と共振するように設定されているので、補正用スイッチ32のオンにより、駆動IC33の発振周波数が変化すると、主トランスTR1の2次側巻線42cと共振用コンデンサC3とによって定まる共振周波数を外れて、主トランスTR1の2次側巻線42cに発生する電圧が過度に上昇することはなくなるのである。
【0067】
なお、ここで使用される補正用スイッチ32は、窓ガラスや壁などの介在物50の厚みに応じてオン・オフされるスイッチであるので、スイッチの操作が解除された後も、そのオンまたはオフの操作状態を保持できるスイッチが用いられる。
【0068】
図6は本発明の他の実施例における非接触電源装置400の回路図を示しており、図6において、図1に示す非接触電源装置1と異なるところは、前記非接触電源装置1は矩形波発振器OSC1の1/2の周波数の矩形波の交流電圧を出力する電源装置であったのに対し、非接触電源装置400は、商用電源と等しい周波数の交流電圧を出力することのできる電源装置である。以下に、図6に示す非接触電源装置400の構成について説明する。なお、前記非接触電源装置400において、図1に示す非接触電源装置1と同一部品には同一符号を付して説明を省略する。
【0069】
図6に示すように、前記非接触電源装置400は、図1に示す第1の整流平滑回路2から平滑コンデンサC1を外して整流回路2aを形成するとともに、第2の整流平滑回路5をダイオードブリッジDB2からなる第2の整流回路5aとコンデンサC4からなるローパスフィルタ401に分割し、また、矩形波発振器OSC1に代えてゼロクロス検出回路402を具備して動作回路7aを構成した。
【0070】
前記ローパスフィルタ401は、ダイオードブリッジDB2の出力波の高周波成分を除去するために具備したものであり、ダイオードブリッジDB2の出力にコンデンサC4を並列接続して構成されている。前記ローパスフィルタ401は、ダイオードブリッジDB2によって整流された出力電圧(図7(e))から高周波成分を除去して、同図(f)に示す商用電源の交流電圧を全波整流した状態の波形とする。
【0071】
そして、ローパスフィルタ401の出力電圧がヒステリシスバッファIC5のスレッショルド電圧となるタイミング(ゼロクロスする直前のタイミング)で、その出力電圧を交互に出力端子404,405から出力することにより、電源コンセント11から供給される商用電源と周波数および波形の等しい交流電圧の出力を可能にしている。
【0072】
前記ゼロクロス検出回路402は、ローパスフィルタ401の出力電圧がヒステリシスバッファIC5のスレッショルド電圧になるタイミング(ゼロクロスする直前のタイミング)を検出するために具備されており、抵抗R41,R42と定電圧ダイオードZDから構成されている。
【0073】
具体的には、抵抗R41の一端にローパスフィルタ401のプラス側の出力が接続され、前記抵抗R41の他端には抵抗R42の一端と定電圧ダイオードZD61のカソードが接続されている。前記抵抗R42の他端は、定電圧ダイオードZD61のアノードとともにローパスフィルタ401のマイナス側の出力が接続されている。
【0074】
そして、このように構成したゼロクロス検出回路402は、ローパスフィルタ401の出力電圧がヒステリシスバッファIC5のスレッショルド電圧になるタイミング(ゼロクロスする直前のタイミング)でゼロクロス信号としてハイパルスを出力する(図7(g))。
【0075】
前記ヒステリシスバッファIC5の出力はD型フリップフロップIC1のクロック端子Gに入力され、D型フリップフロップIC1のデータ端子Dは、図示しない直流電源のプラス端子に接続されている。したがって、D型フリップフロップIC1のQ出力端子の出力はハイレベルとなり、その出力は抵抗R6とコンデンサC5の直列回路に加えられて、前記抵抗R6とコンデンサC5の接続点の電圧を、該抵抗R6とコンデンサC5で定まる時定数で徐々に上昇させる。
【0076】
すなわち、D型フリップフロップIC1のQ出力端子の出力は、抵抗R6とコンデンサC5によって積分されるのである。そして、抵抗R6とコンデンサC5の接続点の電圧がD型フリップフロップIC1のリセット端子Rのスレッショルド電圧に到達すると、D型フリップフロップIC1はリセットされてQ出力端子の出力をロウレベルとする。
【0077】
これにより、D型フリップフロップIC1のQ出力端子からは抵抗R6とコンデンサC5で定まる時定数のパルスが出力されることになり、前記D型フリップフロップIC1は一定幅のハイパルスを出力する単安定マルチバイブレータとして機能するのである。
【0078】
一方、D型フリップフロップIC1のQ出力端子から出力されるパルス信号は、分周器IC2のクロック端子Gに入力されて、該分周器IC2は、データ端子Dに入力される信号レベルによって定まる出力がQ出力端子およびQバー出力端子から出力される。
【0079】
ここで、分周器IC2のQバー出力端子は、分周器IC2のデータ端子Dに接続されているので、分周器IC2にD型フリップフロップIC1のQ出力端子の出力に現れるパルスが入力されるたびに、分周器IC2のQ出力端子とQバー出力端子の出力信号はハイレベルとロウレベルの間で反転するのである(図7(i),(j))。
【0080】
ここで、電圧波形の乱れやノイズなどの影響により、1回のゼロクロス検出につき、前記ゼロクロス検出回路402からゼロクロス信号が2回以上出力される場合がある(ダブルパルスという)。このとき、前記D型フリップフロップIC1(単安定マルチバイブレータ)を介すことなく、ゼロクロス検出回路402と分周器IC2を直接接続してしまうと、前述したダブルパルスによりインバータ回路6が余分に切り換えられてしまい、安定した正弦波が得られないという問題が発生する。
【0081】
そこで、本実施例では、ゼロクロス検出回路402と分周器IC2の間に、D型フリップフロップIC1(単安定マルチバイブレータ)を具備して、ゼロクロス信号のダブルパルスが発生した場合でも、このダブルパルスをD型フリップフロップIC1(単安定マルチバイブレータ)にて確実に吸収して、前記ダブルパルスが分周器IC2に入力されることを完全に阻止している。
【0082】
これにより、D型フリップフロップIC1(単安定マルチバイブレータ)がハイパルス出力している間にゼロクロス信号が入力(ダブルパルス)されても、前記D型フリップフロップIC1(単安定マルチバイブレータ)は新たにハイパルスを出力することなく、インバータ回路6を適正に切換え制御することができる。
【0083】
一方、前記分周器IC2のQ出力端子とQバー出力端子は、それぞれアンドゲートIC3,IC4の一方の入力端子に接続され、前記アンドゲートIC3,IC4の他方の入力端子には、一括してD型フリップフロップIC1のQバー出力端子が接続されている。
【0084】
この結果、アンドゲートIC3,IC4の出力は、分周器IC2のQ出力端子およびQバー出力端子の出力からD型フリップフロップIC1のQバー出力端子の出力分だけ差し引いた時間のみハイレベルとなる。
【0085】
そして、前記アンドゲートIC3,IC4の出力は、ドライバDr3〜Dr6を介してスイッチング素子Q4,Q5あるいはQ3,Q6を駆動するのである。すなわち、スイッチング素子Q3〜Q6はD型フリップフロップIC1のQバー出力端子の出力がロウレベルの期間は全てオフとなり、D型フリップフロップIC1のQバー出力端子の出力がハイレベルとなるたびにオン・オフを繰り返すのである。
【0086】
一方、D型フリップフロップIC1のQ出力端子は、抵抗R7を介してスイッチング素子Q7に接続されているので、インバータ回路6のスイッチング素子Q3〜Q6が全てオフとなったときのみスイッチング素子Q7はオンする。
【0087】
そして、インバータ回路6にモータ等の誘導性負荷L1が接続され、スイッチング素子Q3,Q6がオンし、スイッチング素子Q4,Q5がオフした状態では、前記誘導性負荷L1には図5(a)に示すように、スイッチング素子Q3,Q6がオンしていることにより、左から右方向へ向って電流が流れる。
【0088】
その後、所定時間が経過して全てのスイッチング素子Q3〜Q6がオフしても、誘導性負荷L1には電磁エネルギーが蓄積しているため、前記誘導性負荷L1の電流は流れ続け、図5(b)に示すように、誘導性負荷L1→スイッチング素子Q5の寄生ダイオードD3→コンデンサC4→スイッチング素子Q4の寄生ダイオードD2→誘導性負荷L1の経路で、前記誘導性負荷L1に蓄積された電磁エネルギーが放出されるまで流れ続ける。
【0089】
その結果、第2の整流回路5aのコンデンサC4に電荷が蓄積されて、コンデンサC4の両端電圧が上昇する。ここで、前記スイッチング素子Q3〜Q6が全てオフとなった瞬間にスイッチング素子Q7がオンすると、誘導性負荷L1に流れる電流は、同図(c)に示すように、誘導性負荷L1→スイッチング素子Q5の寄生ダイオードD3→抵抗R3→スイッチング素子Q7→スイッチング素子Q4の寄生ダイオードD2→誘導性負荷L1の経路で流れる。これにより、前記誘導性負荷L1に蓄積された電磁エネルギーは抵抗R3で確実に消費されるので、第2の整流回路5aの出力電圧が異常に上昇することを完全に防止することができる。
【0090】
次に、前記非接触電源装置400の動作を図7を参照して説明する。図7は非接触電源装置400の各構成回路の出力電圧を個別に示す波形図であり、商用電源の交流電圧は、図6に示す電源コンセント11を介してダイオードブリッジDB1からなる第1の整流回路2aによって図7(a)に示すように整流される。
【0091】
同時に、駆動回路3にも図示しない直流電源から電源が供給され、タイミング生成用のコンデンサC2と抵抗R1,R2の直列抵抗によって定まる周期で、駆動IC33の出力端子Out1,Out2から信号を発振し、抵抗R4,R5を介してスイッチングディバイスQ1,Q2を交互に駆動(チョッパ制御)する(図7(b),(c))。
【0092】
前記スイッチングディバイスQ1,Q2が交互に駆動されると、結合トランス4の主トランスTR1の1次側巻線41cには、コンデンサC2と抵抗R1,R2によって定まる周波数の交番電流が流れ、結合トランス4から図7(d)に示す交番電圧が出力される。このとき、前記ダイオードブリッジDB1の出力電圧は、図7(a)に示すように平滑されていないので、結合トランス4の交番電圧(出力電圧)の包路線は商用電源の電圧波形に追従したものとなる。
【0093】
前記結合トランス4から出力される交番電圧は、第2の整流回路5aを構成するダイオードブリッジDB2によって図7(e)に示すように整流され、ローパスフィルタ401により図7(f)に示すように高周波成分が除去されて、商用電源の交流電圧を全波整流した波形波とされる。
【0094】
一方、ゼロクロス検出回路402は、図7(f)に示す波形波がヒステリシスバッファIC5のスレッショルド電圧になるタイミングを検出し、そのタイミングで、図7(g)に示すように、ゼロクロス信号としてハイパルスを出力する。
【0095】
そして、D型フリップフロップIC1(単安定マルチバイブレータ)はこのゼロクロス信号の立ち上がりのタイミングでQ出力端子から図7(h)に示す一定幅のハイパルスを次段の分周器IC2に出力し、このハイパルスの立ち上がりのタイミングで、分周器IC2のQ出力端子およびQバー出力端子の出力がそれぞれ図7(i),(j)に示すように反転される。
【0096】
この出力の反転によって、スイッチング素子Q3〜Q6はそれぞれオンまたはオフされて、非接触電源装置400の出力端子404,405から商用電源と周波数および波形の等しい交流電圧Vyを出力する(図7(k))。
【0097】
また、前記交流電源のゼロクロス近傍においては、スイッチング素子Q7がオンすることによって、抵抗R3に回生電流を流すことによりこれを確実に消費して、第2の整流回路5aの出力が異常に上昇することを完全に阻止できることは前述したとおりである。
【0098】
このように、図6に示す非接触電源装置400によれば、交流電源のゼロクロス近傍で発生する回生電流を抵抗R3により確実に消費して過電圧が発生することを防止できるとともに、商用電源と周波数および波形の等しい交流電圧Vyを出力することができるので、出力端子404,405をコンセントとして使用すれば、屋内と屋外を隔絶した状態で、商用周波数の交流電源によって駆動する各種の電気機器を屋外で利用することができる。
【0099】
図8,9は、前記非接触電源装置1,400に新たな機能を付加して構成した非接触電源装置10を示す図であり、前記非接触電源装置1,400が有する欠点を解消できるものである。
【0100】
つまり、図1,6に示す構成の非接触電源装置1,400によれば、 1次側ユニット41の電源コンセント11を商用電源に接続した時点で、2次側ユニット42の取付けの有無に拘わらず、駆動回路3が自動的に作動して、結合トランス4の1次側巻線41cに励磁電流が待機電流として流れ、常に一定の電力を消費してしまうという欠点があった。
【0101】
これに対し、図8,9に示す非接触電源装置10では、1次側ユニット41に対向して2次側ユニット42が取付けられない限り、1次側ユニット41で電力が消費されることはない。
【0102】
すなわち、図8(a)に示す非接触電源装置10は、1次側ユニット41の2次側ユニット42との対向面に押しボタンスイッチ(第2のスイッチ手段)が配設されており、また、2次側ユニット42の1次側ユニット41との対向面であって、両ユニット41,42を対向配置させた場合に1次側ユニット41の押しボタンスイッチ65と対向する位置に、押しボタンスイッチ65より十分に大きな凹部66が形成されている。
【0103】
そして、前記押しボタンスイッチ65は、該スイッチ65が押下されている間のみオン状態を維持し、その押下が解除された場合にオフとなるスイッチで構成されるものとし、図8(b)に示すように、電源コンセント11と第1整流平滑回路2との間に配設されている。また、凹部66は、押しボタンスイッチ65を、そのオフ状態を維持したまま内部に収容可能な大きさに形成されている。
【0104】
この非接触電源装置10によれば、電源コンセント11が商用電源に差し込まれた状態で、押しボタンスイッチ65が押下されている場合に限り、商用電源から交流電圧が前記ダイオードブリッジDB1および駆動回路3へ供給される。
【0105】
換言すれば、押しボタンスイッチ65が非押下の状態では、電源コンセント11が商用電源に差し込まれていても、商用電源からの交流電圧はダイオードブリッジDB1および駆動回路3へ供給されないので、1次側ユニット41が駆動することはなく、無駄に電力が消費されることはない。
【0106】
したがって、図9(a)に示すように、非接触電源装置10の1次側ユニット41と2次側ユニット42とが、窓ガラスや壁などの介在物50を介して正常に取り付けられている場合には、介在物50により押しボタンスイッチ65がオンされ、前記ダイオードブリッジDB1および駆動回路3へ交流電圧が供給されて、1次側ユニット41が作動する。
【0107】
一方、図9(b)に示すように、1次側ユニット41が介在物50から取り外された状態では、押しボタンスイッチ65は投入されないので、ダイオードブリッジDB1および駆動回路3へ交流電圧は供給されず、1次側ユニット41で電力は消費されない。
【0108】
また、図9(c)に示すように、1次側ユニット41と2次側ユニット42が介在物50を介すことなく、直接対向配置された場合には、押しボタンスイッチ65は凹部66内に収容されて投入されることはないので、この場合も前記ダイオードブリッジDB1および駆動回路3へ交流電圧は供給されず、1次側ユニット41で電力消費は行われない。
【0109】
通常、図9(c)に示すような状態で1次側ユニット41が作動すると、両ユニット41,42の間隔は極めて狭いので、2次側ユニット42に異常に高い電圧が誘起され出火等の事故を招く危険がある。然るに、前記非接触電源装置10では、このような状況において1次側ユニット41の作動が禁止される(1次側ユニット41は作動しない)ので、2次側ユニット42に異常に高い電圧が誘起されることはなく、出火等の発生を完全に阻止することができる。
【0110】
図10は前記非接触電源装置10同様、電源コンセント11を商用電源に指し込んだだけでは、1次側ユニット41と2次側ユニット42が対向していない限り、1次側ユニット41が作動することのない構成の非接触電源装置100を示す斜視図である。
【0111】
前記非接触電源装置100は、1次側ユニット41の2次側ユニット42との対向面側内部にリードスイッチ71(第3のスイッチ手段)が配設され、また、2次側ユニット42の1次側ユニット41との対向面であって、両ユニット41,42を対向配置させた場合に1次側ユニット41のリードスイッチ71と対向する位置に、そのリードスイッチ71をオンさせるに十分な磁力を有する永久磁石72が配設されている。
【0112】
前記リードスイッチ71は、常時オフの状態にあり、永久磁石72が接近した場合にその磁力によってオンするスイッチである。一旦オンされたリードスイッチ71は、永久磁石72と離隔されることによりオフされる。
【0113】
このリードスイッチ71は、前記非接触電源装置10の押しボタンスイッチ65と電気的に(回路上)同位置に配設すればよく(図8(b)参照)、電源コンセント11が商用電源に差し込まれた状態で、リードスイッチ71がオンされている場合に限り、商用電源の交流電圧がダイオードブリッジDB1および駆動回路3へ供給される。
【0114】
したがって、前記リードスイッチ71がオフの状態では、電源コンセント11が商用電源に差し込まれていても、商用電源からの交流電圧はダイオードブリッジDB1および駆動回路3へ供給されず、1次側ユニット41において電力消費されることはない。
【0115】
このように図10に示す非接触電源装置100は、1次側ユニット41と2次側ユニット42が対向配置された場合にのみ、1次側ユニット41に電力が供給されるため、1次側ユニット41と2次側ユニット42とが、窓ガラスや壁などの介在物50を介して正常に取り付けられている場合には、永久磁石72の磁力によりリードスイッチ71がオンされ、ダイオードブリッジDB1および駆動回路3へ交流電圧が供給されて、1次側ユニット41を良好に作動することができる。
【0116】
一方、2次側ユニット42が取り外された場合には、リードスイッチ71に永久磁石72の磁力が働かないので、リードスイッチ71はオンされない。したがって、このような場合には、前記ダイオードブリッジDB1および駆動回路3へ交流電圧は供給されず、1次側ユニット41で無駄に電力が消費されることはない。
【0117】
なお、図8(a)に示す押しボタンスイッチ65および凹部66と、当該リードスイッチ71および永久磁石72を、一の非接触電源装置に共に搭載して構成しても良い。図11(a)は、前記両スイッチ65,71を直列に接続して共に搭載した非接触電源装置200の電源コンセント11及びダイオードブリッジDB1部分を抽出して示す回路図である。
【0118】
この非接触電源装置200は、図11(b)に示すように、1次側ユニット41と2次側ユニット42が介在物50を介して対向配置している場合にのみ、1次側ユニット41がオンされ、図11(c)に示すように、1次側ユニット41のみが介在物50に当接し、2次側ユニット42が取り外されている場合や、図11(d)に示すように、1次側ユニット41と2次側ユニット42とが介在物50を介すことなく直接相対している場合は、1次側ユニット41はオフする。
【0119】
つまり、1次側ユニット41のみが取付けられている場合や、1次側ユニット41と2次側ユニット42が揃っていても、両ユニット41,42が直接対向配置されている場合には、前記1次側ユニット41はオンされず、1次側ユニット41で無駄に電力が消費されることと、2次側ユニット42に異常に高い電圧が発生することを確実に防止することができる。
【0120】
【発明の効果】
請求項1記載の非接触電源装置によれば、交流出力に誘導性負荷が接続された場合に発生する回生電流を前記交流出力のゼロクロス近傍で確実に消費させることができるので、直流出力の電圧が異常に上昇する事を防ぐことができるという効果がある。
【0121】
請求項2記載の非接触電源装置によれば、交流電源のゼロクロス近傍で発生する回生電流を確実に消費して過電圧が発生することを防止できるとともに、商用電源と周波数および波形の等しい交流電圧を出力することができるので、商用周波数の交流電源によって駆動する各種電気機器の電源として利用可能である。
【0122】
請求項3記載の非接触電源装置によれば、請求項1,2記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、2次側に共振回路を備えることによって、2次側巻線のインビーダンスを低下させて、2次側巻線に電流を流れ易くして、1次側ユニットから2次側ユニットヘの電力供給を最適化することができるとともに、1次側ユニットと2次側ユニット間の介在物の厚みに応じてスイッチ手段を操作することにより、1次側ユニットの発振周波数を2次側ユニットの共振周波数から逸脱させて、2次側ユニットに過電圧が発生することを確実に阻止することができ、利便である。
【0123】
請求項4記載の非接触電源装置によれば、請求項1ないし3記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、電圧波形やノイズ等の影響により、1回のゼロクロスの検出につき、ゼロクロス検出回路からゼロクロス信号が2回以上出力された場合であっても、インバータ回路のスイッチング素子のオン・オフタイミングを常に正常に保って、交番電流を安定して供給することができ、効果的である。
【0124】
請求項5記載の非接触電源装置によれば、請求項1ないし4記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、1次側ユニットと2次側ユニットが介在物を介さずに直接対向配置されている場合は、1次側ユニットの駆動を確実に阻止して、2次側ユニットの出力が異常に上昇することを完全に防止することができ、利便である。
【0125】
請求項6記載の非接触電源装置によれば、請求項1ないし4記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、1次側ユニットと2次側ユニットが対向配置されていない限り、1次側ユニットを商用電源に接続しただけでは、前記1次側ユニットが駆動することはなく、前記1次側ユニットで無駄に電力が消費されることを確実に阻止することができ、便利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例にかかる非接触電源装置の回路図である。
【図2】前記非接触電源装置を構成する結合トランスの側断面図である。
【図3】前記非接触電源装置の使用状態図である。
【図4】前記非接触電源装置を構成する各回路の波形図である。
【図5】前記非接触電源装置を構成するスイッチング素子と抵抗による効果を説明するための回路図である。
【図6】本発明の第2実施例にかかる非接触電源装置の回路図である。
【図7】第2実施例の非接触電源装置において、交流電圧を出力するために具備した回路を構成する各部分の出力電圧波形を示す波形図である。
【図8】(a)は、前記非接触電源装置の外観の一例を示す斜視図であり、(b)は、前記非接触電源装置の電源コンセント及びダイオードブリッジ部分を抽出して示す回路図である。
【図9】[図8]に示す非接触電源装置の使用状態図である。
【図10】前記非接触電源装置の外観の一例を示す斜視図である。
【図11】(a)は、[図10]に示す非接触電源装置の電源コンセント及びダイオードブリッジ部分を抽出して示す回路図であり、(b)ないし(d)は、前記非接触電源装置の使用状態図である。
【符号の説明】
1,10,100,200,400 非接触電電源装置
2 第1の整流平滑回路
2a 第1の整流回路
3 駆動回路
4 結合トランス
5 第2の整流平滑回路
5a 第2の整流回路
6 インバータ回路
7,7a 動作回路
11 電源コンセント
32 補正用スイッチ
33 駆動IC
41 1次側ユニット
65 押しボタンスイッチ(第2のスイッチ手段)
71 リードスイッチ(第3のスイッチ手段)
72 永久磁石
DB1,DB2 ダイオードブリッジ
C1,C4 平滑コンデンサ
C2 タイミング生成用のコンデンサ
C3 共振用コンデンサ
R1〜R6,R41,R42 抵抗
Q1,Q2 スイッチングディバイス
Q3〜Q6 スイッチング素子
OSC1 矩形波発振器
IC1 D型フリップフロップ(単安定マルチバイブレータ)
IC2 分周器
IC3,IC4 アンドゲート
IC5 ヒステリシスバッファ
TR1 主トランス
L1 誘導性負荷
ZD61 定電圧ダイオード
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention particularly relates to a contactless power supply device having an overvoltage protection function capable of reliably preventing an overvoltage from being generated by a back electromotive force when an inductive load is connected to the secondary side.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a primary side unit including a primary side of a coupling transformer and a secondary side unit including a secondary side of the coupling transformer are configured to be separable, and an inverter is connected to a secondary side output of the coupling transformer. A so-called non-contact power supply device is well known. The non-contact power supply device inserts a power supply cord connected to the primary unit into a fixed power supply such as an indoor outlet, and the secondary unit connects the primary unit with an intervening object such as a window glass or a door. It is placed outdoors by being placed facing the side unit.
[0003]
Then, electric power is supplied from the primary unit to the secondary unit in a non-contact and non-contact manner using an electromagnetic induction action, and a load such as a motor or an electric decoration connected to the secondary unit disposed outdoors. Is driven. That is, according to such a non-contact power supply device, a commercial power supply installed indoors can be easily and reliably used outdoors in a state where indoors and outdoors are closed without opening a window glass or a door. is there.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the load connected to the secondary unit is an inductive load, a back electromotive force is generated near the zero crossing of the AC output of the inverter, and the regenerative current is supplied to the DC input of the inverter. As a result, there has been a problem that the DC voltage rises abnormally and causes a circuit failure.
[0005]
Therefore, in order to solve the above-described problem, the present invention has an object to provide a non-contact power supply device that includes a resistor that consumes the regenerative current in the vicinity of a zero cross of an AC output of an inverter and that reliably prevents an overvoltage from occurring. And
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, a non-contact power supply device according to claim 1 is configured such that a primary unit accommodating a primary winding and a secondary unit accommodating a secondary winding can be separated. A coupling transformer is formed from the primary winding and the secondary winding by approaching the unit, and power is supplied from the primary unit to the secondary unit in a non-contact and non-contact manner by electromagnetic coupling of the coupling transformer. A primary rectifying / smoothing circuit for rectifying and smoothing an output voltage of a commercial power supply, and a chopper control of an output voltage of the first rectifying / smoothing circuit. A driving circuit for applying a high-frequency alternating current to a primary winding of the coupling transformer, wherein the secondary unit rectifies and smoothes an induced voltage flowing in the secondary winding and outputs the rectified and smoothed voltage. A rectifying / smoothing circuit and the second rectifying / smoothing circuit; And an inverter circuit configured by connecting two sets of two switching elements connected in series to the output side of the inverter in parallel, and alternately turning on or off the two sets of switching elements to output an AC voltage from the inverter circuit. And a resistor that consumes a regenerative current flowing through the inverter circuit near the zero crossing of the output voltage of the inverter circuit.
[0007]
According to the first aspect of the present invention, the regenerative current flowing through the DC input of the inverter circuit when an inductive load is connected to the output of the secondary unit is consumed near the zero cross of the AC output of the inverter circuit. Therefore, abnormal increase of the DC input voltage of the inverter circuit can be completely prevented.
[0008]
3. The non-contact power supply device according to claim 2, wherein the primary unit accommodating the primary winding and the secondary unit accommodating the secondary winding are separable, and the primary unit is brought close by both units. A non-contact power supply device that forms a coupling transformer from a side winding and a secondary winding and supplies electric power from the primary unit to the secondary unit in a non-contact and non-contact manner by electromagnetic coupling of the coupling transformer. The primary unit includes a first rectifying / smoothing circuit for rectifying / smoothing an output voltage of a commercial power supply, and a chopper control of an output voltage of the first rectifying / smoothing circuit to couple the high-frequency alternating current to the coupling. A driving circuit for applying a voltage to the primary winding of the transformer; the secondary unit rectifying an induced voltage flowing through the secondary winding; and removing a high-frequency component from an output voltage of the rectifying circuit. Low pass filter and before A zero-cross detection circuit that outputs a zero-cross signal at a timing when the output voltage of the low-pass filter becomes zero volts, and an inverter configured by connecting two sets of two switching elements connected in series to the output side of the low-pass filter in parallel An operation circuit that alternately turns on or off two sets of switching elements constituting the inverter circuit in response to the zero-cross signal, and outputs an alternating voltage having the same frequency as a commercial power supply from the inverter circuit; A resistor is provided which consumes a regenerative current flowing through the inverter circuit near the zero crossing of the output voltage of the inverter circuit.
[0009]
According to the non-contact power supply device of the second aspect, when an inductive load is connected to the output of the secondary unit, the regenerative current flowing to the DC input of the inverter circuit is reliably consumed, and the occurrence of overvoltage is completely prevented. The inverter circuit can output an AC voltage having the same frequency and waveform as the commercial power supply connected to the primary unit and can be used for various general home appliances driven by the commercial power supply. Becomes possible.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the non-contact power source apparatus according to the first or second aspect, the secondary unit has a primary-side current frequency of a coupling transformer equal to a secondary-side resonance frequency. A resonance circuit that adjusts the number of turns of the secondary winding and the capacitance of the capacitor so that the oscillation frequency of the primary unit deviates from the resonance frequency of the secondary unit. A means was provided.
[0011]
According to the third aspect of the present invention, since the oscillation frequency of the primary unit can be changed by operating the first switch, for example, the distance between the primary unit and the secondary unit When there is a danger that an excessive voltage is supplied to the secondary unit, the first switch means is operated to deviate the oscillation frequency of the primary unit from the resonance frequency of the secondary unit. Thus, it is possible to appropriately adjust such that an appropriate voltage is supplied to the secondary side.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the non-contact power supply device according to any one of the first to third aspects, the operation circuit is configured such that when the zero-cross signal is output two or more within a predetermined time from the zero-cross detection circuit, the operation circuit performs the second operation. A double pulse prevention circuit for reliably absorbing the subsequent zero-cross signal in the operation circuit is provided.
[0013]
According to the fourth aspect of the present invention, even if two or more zero-cross signals are output from the zero-cross detection circuit within a predetermined time, the double-pulse prevention circuit operates the second and subsequent zero-cross signals. The input to the switching element of the inverter circuit is prevented even if the output of the zero-cross signal is output twice or more due to the influence of disturbance of the voltage waveform, noise, or the like. ON or OFF timing can be maintained normally, and a stable output of the alternating voltage can be maintained.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the non-contact power supply device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the primary unit includes a second switch for switching between driving and stopping the primary unit. The secondary unit is provided with a receiving groove for receiving the second switch when the secondary unit is in contact with the primary unit without being turned on.
[0015]
According to the non-contact power supply device of claim 5, when the primary unit and the secondary unit are in direct contact with each other without any intervening object, the second switch is not turned on and the second unit is not turned on. Even if the primary unit and the secondary unit are in direct contact with each other, the primary unit is driven and an overvoltage occurs in the secondary unit because the secondary unit is completely accommodated in the accommodation groove formed in the secondary unit. This can reliably eliminate the occurrence of such a problem that the user does
[0016]
The non-contact power supply device according to claim 6 is the non-contact power supply device according to claim 1, wherein the secondary unit includes a permanent magnet, and the primary unit is connected to the secondary unit. A third switch is provided for switching on / off of the primary unit by performing on / off operation depending on presence / absence of magnetic sensing of the provided permanent magnet.
[0017]
According to the non-contact power supply device of the sixth aspect, the primary unit is driven only when the magnetism of the permanent magnet attached to the secondary unit is detected by the third switch means attached to the primary unit. As long as the primary unit and the secondary unit are not arranged facing each other, the primary unit is not driven simply by connecting the primary unit to the commercial power supply, and power is wasted unnecessarily. Can be reliably prevented from being performed.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a non-contact power supply device 1 of the present invention. The non-contact power supply device 1 includes a first rectifying / smoothing circuit 2, a driving circuit 3, a coupling transformer 4, and a second rectifying / smoothing circuit 5. It is roughly composed of an inverter circuit 6 and an operation circuit 7.
[0019]
The first rectifying / smoothing circuit 2 is a circuit that rectifies and smoothes an AC voltage supplied from a commercial power supply (not shown) via a power outlet 11 to DC and outputs the DC voltage. The first rectifying / smoothing circuit 2 includes a diode bridge DB1 and a smoothing capacitor C1. It is configured.
[0020]
The plus terminal of the first rectifying / smoothing circuit 2 is connected to a center tap 41e provided on a primary winding 41c (see FIG. 2) constituting a main transformer TR1 of the coupling transformer 4 described later. Both ends of the primary winding 41c are connected to the drain terminals of the N-MOS switching devices Q1 and Q2 of the drive circuit 3, respectively.
[0021]
The drive circuit 3 is a circuit for supplying an alternating current to the primary winding 41c constituting the main transformer TR1 of the coupling transformer 4, and has a source terminal connected to the minus terminal of the first rectifying and smoothing circuit 2. A drive IC 33 in which output terminals Out1 and Out2 are respectively connected to devices Q1 and Q2 and gate terminals of the switching devices Q1 and Q2 via resistors R4 and R5 for limiting a drive current of the switching devices Q1 and Q2; One end is connected to the input terminal Cin of the driving IC 33, the timing generating capacitor C2, the timing generating resistors R1, R2 connected in series to the input terminal Rin of the driving IC 33, and the timing generating resistor R2 are connected in parallel. It comprises a correction switch 32.
[0022]
The other end of the timing generation capacitor C2 having one end connected to the input terminal Cin of the drive IC 33 and the other end of the timing generation resistors R1 and R2 connected in series to the input terminal Rin of the drive IC 33 are both connected to the other end. 1 is connected to the negative terminal of the rectifying / smoothing circuit 2.
[0023]
The drive IC 33 is an element for alternately turning on and off the switching devices Q1 and Q2 connected to the two output terminals Outl and Out2. For example, a switching regulator controller TL494 manufactured by Texas Instruments is used.
[0024]
The ON / OFF cycle of the switching devices Q1 and Q2 is determined by the capacitance of the capacitor C2 connected to the input terminal Cin of the drive IC 33 and the resistance value of the resistors R1 and R2 connected to the input terminal Rin. Is determined by
[0025]
Therefore, when the correction switch 32 is turned on, the resistance value connected to the input terminal Rin changes, so that the on / off cycle of the switching devices Q1 and Q2 (the oscillation frequency of the driving IC 33) naturally changes.
[0026]
The correction switch 32 is provided when an interval between the primary side and the secondary side of the coupling transformer 4 is excessively narrow, that is, an interposition 50 such as a window glass or a wall sandwiched between the primary side and the secondary side (see FIG. 3) is a switch used to prevent the output voltage on the secondary side of the coupling transformer 4 from becoming abnormally high when the thickness is small, and the switch remains on even after the operation is released. Alternatively, it is configured by a switch that holds an OFF operation state.
[0027]
The correction switch 32 is a switch that changes the oscillation frequency of the drive IC 33 in accordance with the thickness of an interposition 50 such as a window glass or a wall sandwiched between the primary side and the secondary side of the coupling transformer 4. Therefore, instead of a switch that switches between ON and OFF as described above, a variable resistor whose resistance value can be changed from 0Ω to several kiloΩ may be used.
[0028]
If the correction switch 32 is constituted by a variable resistor, the oscillation frequency of the drive IC 33 is appropriately adjusted according to the thickness of the interposition 50 such as a window glass or a wall sandwiched between the primary side and the secondary side, The power supply from the primary side to the secondary side of the coupling transformer 4 can be optimized.
[0029]
The coupling transformer 4 includes a main transformer TR1 having a primary winding 41c (see FIG. 2) and a center tap 41e (see FIG. 1), and a secondary winding 42c of the main transformer TR1 (see FIG. 2). , And a resonance capacitor C3 connected in parallel.
[0030]
The resonance capacitor C3 forms a resonance circuit together with the secondary winding 42c, and has a capacitance so that the frequency of the primary current of the coupling transformer 4 becomes equal to the resonance frequency of the secondary side. Has been adjusted. That is, the capacitance of the resonance capacitor C3 is adjusted so that the oscillation frequency of the drive IC 33 and the secondary resonance frequency when the correction switch 32 of the drive circuit 3 is off are equal. Then, by the resonance action of the resonance circuit, the secondary side impedance of the coupling transformer 4 is lowered to make the current easier to flow, and sufficient power is supplied to the secondary side.
[0031]
The second rectifying / smoothing circuit 5 is a circuit that rectifies and smoothes the AC voltage output from the coupling transformer 4 to DC and outputs the DC voltage, and includes a diode bridge DB2 and a smoothing capacitor C4.
[0032]
The inverter circuit 6 includes a bridge circuit 6a formed by connecting two sets (Q3 to Q6) of two switching elements connected in series to the output of the second rectifying / smoothing circuit 5 in parallel. The rectifying / smoothing circuit 5 includes a regenerative current absorbing circuit 6b including a resistor R3 and a switching element Q7 connected between the plus terminal and the minus terminal of the output of the rectifying / smoothing circuit 5. Incidentally, parasitic diodes D1 to D4 existing in the MOSFET are connected in anti-parallel between the drain and source of the switching elements Q3 to Q6.
[0033]
The operation circuit 7 connects the output of the square wave oscillator OSC1 to the clock terminal G of the D-type flip-flop IC1, and the data terminal D of the D-type flip-flop IC1 is connected to the plus terminal of a DC power supply (not shown). The Q output terminal of the D-type flip-flop IC1 is connected to the clock terminal G of the frequency divider IC2 and to the gate of the switching element Q7 via the resistor R7.
[0034]
A resistor R8 is connected between the gate and the source of the switching element Q7, and a Q output terminal of the D-type flip-flop IC1 is connected to a ground terminal of a DC power supply (not shown) via a series circuit of a resistor R6 and a capacitor C5. I have. The connection point between the resistor R6 and the capacitor C5 is connected to the reset terminal R of the D-type flip-flop IC1, and the Q-bar output terminal of the D-type flip-flop IC1 is connected to one input terminal of each of the AND gates IC3 and IC4. I have. The set terminal S of the D-type flip-flop IC1 is connected to a ground terminal of a DC power supply (not shown).
[0035]
The set terminal S and the reset terminal R of the frequency divider IC2 are both connected to the ground terminal of a DC power supply (not shown), and the data terminal D of the frequency divider IC2 is connected to the Q bar output terminal of the frequency divider IC2. ing. The Q output terminal of the frequency divider IC2 is connected to the other input terminal of the AND gate IC3, and the Q bar output terminal of the frequency divider IC2 is connected to the other input terminal of the AND gate IC4. .
[0036]
The output terminal of the AND gate IC3 is connected to the gate terminals of the switching elements Q4 and Q5 via respective drivers Dr4 and Dr5, and the output terminal of the AND gate IC4 is connected to the gate terminals of the switching elements Q3 and Q6. , Dr6.
[0037]
FIG. 2 is a side sectional view showing the structure of the coupling transformer 4 in the non-contact power supply device 1 configured as described above. The coupling transformer 4 has a primary iron core having a C-shaped side sectional shape, for example. 41b, a secondary core 42b, and a primary winding 41c and a secondary winding 42c wound around the primary core 41b and the secondary core 42b, respectively.
[0038]
The primary iron core 41b around which the primary winding 41c is wound and the secondary iron core 42b around which the secondary winding 42c is wound are each formed of a resin material such as plastic formed in a housing shape. In a state of being individually accommodated in the casings 41a and 42a, a pair of upper and lower end surfaces of the primary iron core 41b and the secondary iron core 42b are arranged to face each other so as not to cross each other.
[0039]
Further, cover bodies 41f, 42f made of non-magnetic metal having high conductivity are attached to the casings 41a, 42a, respectively, with the sides facing the other casings 42a, 41a open.
[0040]
Further, the primary iron core 41b and the secondary iron core 42b are formed from the primary winding 41c wound around the primary iron core 41b by sufficiently increasing the lengths of the yoke portions 41d and 42d. Power is efficiently supplied to the secondary winding 42c wound around the secondary iron core 42b by electromagnetic induction.
[0041]
That is, it is preferable that the length L of the yoke portions 41d and 42d be at least twice as long as the gap length G between the primary unit 41 and the secondary unit 42. The length of the yoke portions 41d and 42d may be set in advance, assuming the thickness of a window glass, a wall or the like interposed between the units 42.
[0042]
The shapes of the primary iron core 41b and the secondary iron core 42b are not limited to the C-shape but may be, for example, E-shapes. In this case, the primary-side iron core 41b and the secondary-side iron core 42b are opposed to each other without intersecting the end faces provided in the upper, middle, and lower three stages.
[0043]
When power is supplied by electromagnetic induction between the primary unit 41 and the secondary unit 42 configured as described above, as shown in FIG. Are arranged opposite to each other, and power is supplied to the primary unit 41 via the power outlet 11 so that the primary unit 41 is moved from the primary iron core 41d shown in FIG. The magnetic flux is linked to the secondary iron core 42d via the inclusion 50 to generate a voltage in the secondary winding 42c, so that the load 60 such as an electric device connected to the secondary unit 42 can be driven favorably. You do it.
[0044]
When magnetic flux links from the primary iron core 41d to the secondary iron core 42d, the magnetic flux induced in the primary iron core 41d is applied to the cover 41f provided in the primary unit 41 shown in FIG. From the outside through the casing 41a, but because the cover body 41f is formed of a non-conductive metal having high conductivity, when the magnetic flux passes through the cover body 41f, the cover body 41f Generates an eddy current in a direction that impedes the leakage magnetic flux.
[0045]
Due to the generation of the eddy current, a magnetic flux in the opposite direction to the leakage magnetic flux is induced in the cover 41f, so that the magnetic flux leaking outside through the cover 41f is surely reduced. As a result, the primary iron core The magnetic flux induced in 41b can be efficiently linked to the secondary core 42b, so that electric power can be satisfactorily supplied from the primary unit 41 to the secondary unit 42.
[0046]
The primary-side iron core 41d and the secondary-side iron core 42d are formed such that the distance L between the legs is at least twice the gap length G between the primary-side unit 41 and the secondary-side unit 42. Therefore, the magnetic flux induced in the primary-side core 41d reliably links to the secondary-side core 42d without straddling the legs of the primary-side core 41d, and satisfactorily supplies power to the secondary-side unit 42. can do.
[0047]
Next, the operation of various circuits (see FIG. 1) constituting the non-contact power supply device 1 will be described. First, when the power outlet 11 shown in FIG. 3 is connected to a commercial power supply (AC power supply), the AC voltage supplied from the commercial power supply is rectified and smoothed by the diode bridge DB1 of the first rectifying and smoothing circuit 2 and the smoothing capacitor C1. And output as a DC voltage.
[0048]
At the same time, a drive voltage is also supplied from a DC power supply (not shown) to the drive IC 33 of the drive circuit 3, and the output terminals Outl, Outl, at the oscillation frequency (period) of the drive IC 33 determined by the timing generation capacitor C2 and the series resistance of the resistors R1, R2. The switching devices Q1 and Q2 are alternately turned on and off from Out2 via the resistors R4 and R5.
[0049]
Since the switching devices Q1 and Q2 are alternately turned on and off, an alternating current having a frequency determined by the capacitor C2 and the resistors R1 and R2 flows through the primary winding 41c of the main transformer TR1 of the coupling transformer 4. .
[0050]
Then, when an alternating current flows through the primary winding 41c of the main transformer TR1 of the coupling transformer 4, the magnetic flux interlinks with the secondary winding 42c, thereby causing the secondary winding 42c of the main transformer TR1 to flow. Voltage is generated. At this time, the capacitance of the resonance capacitor C3 is adjusted in advance so that the frequency of the current flowing through the primary winding 41c of the coupling transformer 4 and the secondary resonance frequency are equal. The power supply from the primary side to the secondary side of the coupling transformer 4 is optimized by the resonance action of the resonance circuit composed of the secondary winding 42c.
[0051]
The voltage supplied from both ends of the resonance capacitor C3 of the coupling transformer 4 is converted again to a DC voltage by the diode bridge DB2 of the second rectifying / smoothing circuit 5 and the capacitor C4, and then output from both ends of the capacitor C4. Is done. The DC positive voltage output from the capacitor C4 is output to the inverter circuit 6 and supplied to a DC power supply (not shown) to generate a control power supply (not shown) for the inverter circuit 6.
[0052]
When a control power supply (not shown) is generated by the output of the second rectifying / smoothing circuit 5, the inverter circuit 6 starts operating. Hereinafter, the operation of the inverter circuit 6 will be described with reference to the waveform diagram of FIG.
[0053]
When power for driving is supplied from the control power supply, the rectangular wave oscillator OSC1 shown in FIG. 1 starts oscillating at a predetermined frequency and outputs a rectangular pulse (FIG. 4A). The output of the square-wave oscillator OSC1 is input to the clock terminal G of the D-type flip-flop IC1, and the data terminal D of the D-type flip-flop IC1 is connected to the plus terminal of a DC power supply (not shown). A high-level signal is output from the Q output terminal of the IC 1 (FIG. 4B).
[0054]
Then, the output is applied to the series circuit of the resistor R6 and the capacitor C4, so that the voltage at the connection point between the resistor R6 and the capacitor C5 gradually increases with a time constant determined by the resistor R6 and the capacitor C4 (FIG. 4 (d)). ). That is, the output of the Q output terminal of the D-type flip-flop IC1 is integrated by the resistor R6 and the capacitor C5.
[0055]
When the voltage at the connection point of the resistor R6 and the capacitor C5 reaches the threshold voltage of the reset terminal R of the D-type flip-flop IC1, the D-type flip-flop IC1 is reset, and the output of the Q output terminal becomes low level. As a result, a pulse having a time constant determined by the resistor R6 and the capacitor C5 is output from the Q output terminal of the D-type flip-flop IC1.
[0056]
On the other hand, the pulse output from the Q output terminal of the D-type flip-flop IC1 is input to the clock terminal G of the frequency divider IC2, and the output of the frequency divider IC2 is the output determined by the level of the data terminal D. Output from the output terminal and Q bar output terminal. Here, since the Q bar output terminal of the frequency divider IC2 is connected to the data terminal D of the frequency divider IC2, every time a pulse signal is input to the frequency divider IC2 from the Q output terminal of the D-type flip-flop IC1. In addition, the outputs of the Q output terminal and the Q bar output terminal of the frequency divider IC2 invert the high level and the low level (FIGS. 4E and 4F).
[0057]
The Q output terminal and the Q bar output terminal of the frequency divider IC2 are connected to one input terminals of AND gates IC3 and IC4, respectively, and the other input terminals of the AND gates IC3 and IC4 are collectively connected to a D-type flip-flop IC1. And the outputs of the AND gates IC3 and IC4 are equal to the output of the Q-bar output terminal of the D-type flip-flop IC1 from the outputs of the Q-output terminal and the Q-bar output terminal of the frequency divider IC2. The high level is obtained only during the subtracted time (FIGS. 4 (g) and 4 (h)).
[0058]
The outputs of the AND gates IC3 and IC4 are output to the respective drivers Dr3 to Dr6, and the switching elements Q4, Q5 or Q3, Q6 are driven by the driver drivers Dr3 to Dr6. As a result, the switching elements Q3 to Q6 are all turned off while the Q bar output terminal of the D-type flip-flop IC1 is at a low level, and are repeatedly turned on / off each time the Q bar output terminal of the D-type flip-flop IC1 is at a high level. It is.
[0059]
On the other hand, the D-type flip-flop IC1 turns on the switching element Q7 only when all the switching elements Q3 to Q6 of the inverter circuit 6 are turned off by driving the switching element Q7 via the resistor R7 connected to the Q output terminal. I do.
[0060]
Hereinafter, the operation of the resistor R3 and the switching element Q7 will be described with reference to FIG. For ease of explanation, the symbols shown in FIG. 5 are the same as those in FIG. 1, and the description of the operation circuit 7 is omitted.
[0061]
An example in which the output of the inverter circuit 6 is connected to an inductive load L1 such as a capacitor motor or a shaded motor, the switching elements Q3 and Q6 are on, and the switching elements Q4 and Q5 are off will be described as an example. At this time, since the switching elements Q3 and Q6 are on, a current flows through the inductive load L1 from left to right as shown in FIG.
[0062]
Even if all the switching elements Q3 to Q6 are turned off after a lapse of a predetermined time, the current flowing through the inductive load L1 continues to flow due to the presence of the electromagnetic energy stored in the inductive load L1. .
[0063]
Therefore, the current of the inductive load L1 flows through the path of the inductive load L1 → the parasitic diode D3 of the switching element Q5 → the capacitor C4 of the second rectifying / smoothing circuit 5 → the parasitic diode D2 of the switching element Q4 → the inductive load L1. The flow continues until the electromagnetic energy stored in the inductive load L1 is released. As a result, charge is accumulated in the capacitor C4, and the voltage across the capacitor C4 increases (FIG. 5B).
[0064]
Here, by turning on the switching element Q7 at the moment when the switching elements Q3 to Q6 are all turned off, the current of the inductive load L1 is changed to the inductive load L1 → the parasitic diode D3 of the switching element Q5 → the resistor R3 → the switching. The current flows through the path of element Q7 → parasitic diode D2 of switching element Q4 → inductive load L1, and the electromagnetic energy stored in inductive load L1 is surely consumed by resistor R3. It is possible to completely prevent the voltage from rising abnormally.
[0065]
Next, an operation in the case where the thickness of the inclusion 50 such as a window glass or a wall sandwiched between the primary unit 41 and the secondary unit 42 shown in FIG. 3 will be described. When the thickness of the interposition 50 such as a window glass or a wall sandwiched between the primary iron core 41b and the secondary iron core 42b is small, the primary winding 41c and the secondary winding 42c of the coupling transformer 4 are connected to each other. Increases, the output voltage of the secondary winding 42c abnormally increases. In this case, in order to prevent an accident such as a fire caused by the increase in the output voltage, the correction switch 32 of the drive circuit 3 is turned on to prevent the output voltage of the secondary winding 42c from excessively increasing. It must be surely suppressed.
[0066]
In operation, when the correction switch 32 shown in FIG. 1 is turned on, the resistor R2 is short-circuited, and the oscillation frequency of the driving IC 33 increases. As a result, the frequency of the alternating current flowing through main transformer TR1 also increases. The secondary winding 42c of the main transformer TR1 is set in advance to resonate with the oscillation frequency of the drive IC 33 together with the resonance capacitor C3. Therefore, when the correction switch 32 is turned on, the oscillation frequency of the drive IC 33 changes. Thus, the voltage generated in the secondary winding 42c of the main transformer TR1 does not excessively rise outside the resonance frequency determined by the secondary winding 42c of the main transformer TR1 and the resonance capacitor C3.
[0067]
Note that the correction switch 32 used here is a switch that is turned on and off according to the thickness of the inclusion 50 such as a window glass or a wall. A switch capable of holding an OFF operation state is used.
[0068]
FIG. 6 is a circuit diagram of a non-contact power supply device 400 according to another embodiment of the present invention. In FIG. 6, the difference from the non-contact power supply device 1 shown in FIG. Although the power supply device outputs a rectangular wave AC voltage having a half frequency of the wave oscillator OSC1, the non-contact power supply device 400 can output an AC voltage having the same frequency as the commercial power supply. It is. Hereinafter, the configuration of the contactless power supply device 400 shown in FIG. 6 will be described. In the contactless power supply device 400, the same components as those of the contactless power supply device 1 shown in FIG.
[0069]
As shown in FIG. 6, the non-contact power supply device 400 forms a rectifier circuit 2a by removing the smoothing capacitor C1 from the first rectifier smoother circuit 2 shown in FIG. The operation circuit 7a is divided into a second rectifier circuit 5a composed of a bridge DB2 and a low-pass filter 401 composed of a capacitor C4, and has a zero-cross detection circuit 402 in place of the rectangular wave oscillator OSC1.
[0070]
The low-pass filter 401 is provided for removing a high-frequency component of an output wave of the diode bridge DB2, and is configured by connecting a capacitor C4 in parallel to an output of the diode bridge DB2. The low-pass filter 401 removes a high-frequency component from the output voltage (FIG. 7E) rectified by the diode bridge DB2, and a full-wave rectified waveform of the AC voltage of the commercial power supply shown in FIG. And
[0071]
Then, at the timing when the output voltage of the low-pass filter 401 becomes the threshold voltage of the hysteresis buffer IC5 (timing immediately before zero-crossing), the output voltage is alternately output from the output terminals 404 and 405, so that the output voltage is supplied from the power outlet 11. It is possible to output an AC voltage having the same frequency and waveform as a commercial power supply.
[0072]
The zero-cross detection circuit 402 is provided to detect the timing at which the output voltage of the low-pass filter 401 becomes the threshold voltage of the hysteresis buffer IC5 (timing immediately before zero-crossing), and detects the timing from the resistors R41 and R42 and the constant voltage diode ZD. It is configured.
[0073]
Specifically, one end of the resistor R41 is connected to the positive output of the low-pass filter 401, and the other end of the resistor R41 is connected to one end of the resistor R42 and the cathode of the constant voltage diode ZD61. The other end of the resistor R42 is connected to the negative output of the low-pass filter 401 together with the anode of the constant voltage diode ZD61.
[0074]
Then, the zero-crossing detection circuit 402 configured as described above outputs a high-pulse as a zero-crossing signal at the timing when the output voltage of the low-pass filter 401 becomes the threshold voltage of the hysteresis buffer IC5 (timing immediately before zero-crossing) (FIG. 7 (g)). ).
[0075]
The output of the hysteresis buffer IC5 is input to the clock terminal G of the D-type flip-flop IC1, and the data terminal D of the D-type flip-flop IC1 is connected to a positive terminal of a DC power supply (not shown). Accordingly, the output of the Q output terminal of the D-type flip-flop IC1 becomes high level, and the output is applied to a series circuit of the resistor R6 and the capacitor C5, and the voltage at the connection point between the resistor R6 and the capacitor C5 is changed by the resistor R6 And a time constant determined by the capacitor C5.
[0076]
That is, the output of the Q output terminal of the D-type flip-flop IC1 is integrated by the resistor R6 and the capacitor C5. Then, when the voltage at the connection point between the resistor R6 and the capacitor C5 reaches the threshold voltage of the reset terminal R of the D-type flip-flop IC1, the D-type flip-flop IC1 is reset to set the output of the Q output terminal to low level.
[0077]
As a result, a pulse having a time constant determined by the resistor R6 and the capacitor C5 is output from the Q output terminal of the D-type flip-flop IC1, and the D-type flip-flop IC1 outputs a high pulse having a constant width. It functions as a vibrator.
[0078]
On the other hand, the pulse signal output from the Q output terminal of the D-type flip-flop IC1 is input to the clock terminal G of the frequency divider IC2, and the frequency divider IC2 is determined by the signal level input to the data terminal D. The output is output from the Q output terminal and the Q bar output terminal.
[0079]
Here, since the Q bar output terminal of the frequency divider IC2 is connected to the data terminal D of the frequency divider IC2, a pulse appearing at the output of the Q output terminal of the D-type flip-flop IC1 is input to the frequency divider IC2. Every time, the output signals of the Q output terminal and the Q bar output terminal of the frequency divider IC2 are inverted between the high level and the low level (FIGS. 7 (i), (j)).
[0080]
Here, there is a case where the zero-cross signal is output from the zero-cross detection circuit 402 two or more times for one zero-cross detection due to the influence of disturbance of the voltage waveform or noise. At this time, if the zero-cross detection circuit 402 and the frequency divider IC2 are directly connected without passing through the D-type flip-flop IC1 (monostable multivibrator), the inverter circuit 6 is additionally switched by the double pulse described above. This causes a problem that a stable sine wave cannot be obtained.
[0081]
Therefore, in this embodiment, a D-type flip-flop IC1 (monostable multivibrator) is provided between the zero-cross detection circuit 402 and the frequency divider IC2 so that even if a double-pulse of a zero-cross signal is generated, the double-pulse Is reliably absorbed by the D-type flip-flop IC1 (monostable multivibrator) to completely prevent the double pulse from being input to the frequency divider IC2.
[0082]
Thus, even if a zero-cross signal is input (double pulse) while the D-type flip-flop IC1 (monostable multivibrator) outputs a high pulse, the D-type flip-flop IC1 (monostable multivibrator) newly outputs a high pulse. , The switching of the inverter circuit 6 can be controlled appropriately.
[0083]
On the other hand, the Q output terminal and the Q bar output terminal of the frequency divider IC2 are connected to one input terminal of the AND gates IC3 and IC4, respectively, and the other input terminals of the AND gates IC3 and IC4 are collectively connected to the other input terminals. The Q bar output terminal of the D-type flip-flop IC1 is connected.
[0084]
As a result, the outputs of the AND gates IC3 and IC4 are at a high level only during the time obtained by subtracting the output of the Q output terminal of the D-type flip-flop IC1 from the output of the Q output terminal and the Q output terminal of the frequency divider IC2. .
[0085]
The outputs of the AND gates IC3 and IC4 drive the switching elements Q4 and Q5 or Q3 and Q6 via the drivers Dr3 to Dr6. That is, the switching elements Q3 to Q6 are all turned off while the output of the Q bar output terminal of the D-type flip-flop IC1 is at the low level, and are turned on each time the output of the Q bar output terminal of the D-type flip-flop IC1 is at the high level. It repeats turning off.
[0086]
On the other hand, since the Q output terminal of the D-type flip-flop IC1 is connected to the switching element Q7 via the resistor R7, the switching element Q7 is turned on only when all the switching elements Q3 to Q6 of the inverter circuit 6 are turned off. I do.
[0087]
When the inductive load L1 such as a motor is connected to the inverter circuit 6 and the switching elements Q3 and Q6 are turned on and the switching elements Q4 and Q5 are turned off, the inductive load L1 is connected to the inductive load L1 as shown in FIG. As shown, when the switching elements Q3 and Q6 are on, a current flows from left to right.
[0088]
After that, even if all the switching elements Q3 to Q6 are turned off after a lapse of a predetermined time, since the electromagnetic energy is accumulated in the inductive load L1, the current of the inductive load L1 continues to flow, and FIG. As shown in b), the electromagnetic energy accumulated in the inductive load L1 on the path of the inductive load L1 → the parasitic diode D3 of the switching element Q5 → the capacitor C4 → the parasitic diode D2 of the switching element Q4 → the inductive load L1. Continue to flow until is released.
[0089]
As a result, charge is accumulated in the capacitor C4 of the second rectifier circuit 5a, and the voltage across the capacitor C4 increases. Here, when the switching element Q7 is turned on at the moment when all of the switching elements Q3 to Q6 are turned off, the current flowing through the inductive load L1 is changed from the inductive load L1 to the switching element as shown in FIG. The current flows through the path of the parasitic diode D3 of Q5 → the resistor R3 → the switching element Q7 → the parasitic diode D2 of the switching element Q4 → the inductive load L1. As a result, the electromagnetic energy stored in the inductive load L1 is reliably consumed by the resistor R3, and it is possible to completely prevent the output voltage of the second rectifier circuit 5a from abnormally increasing.
[0090]
Next, the operation of the contactless power supply device 400 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a waveform diagram individually showing the output voltage of each component circuit of the non-contact power supply device 400. The AC voltage of the commercial power supply is supplied to the first rectifier formed by the diode bridge DB1 via the power outlet 11 shown in FIG. Rectification is performed by the circuit 2a as shown in FIG.
[0091]
At the same time, power is supplied to the drive circuit 3 from a DC power supply (not shown), and signals are oscillated from the output terminals Out1 and Out2 of the drive IC 33 at a period determined by a capacitor C2 for timing generation and a series resistance of the resistors R1 and R2. The switching devices Q1 and Q2 are alternately driven (chopper control) via the resistors R4 and R5 (FIGS. 7B and 7C).
[0092]
When the switching devices Q1 and Q2 are alternately driven, an alternating current having a frequency determined by the capacitor C2 and the resistors R1 and R2 flows through the primary winding 41c of the main transformer TR1 of the coupling transformer 4, and the coupling transformer 4 Output the alternating voltage shown in FIG. At this time, since the output voltage of the diode bridge DB1 is not smoothed as shown in FIG. 7A, the envelope of the alternating voltage (output voltage) of the coupling transformer 4 follows the voltage waveform of the commercial power supply. It becomes.
[0093]
The alternating voltage output from the coupling transformer 4 is rectified by the diode bridge DB2 forming the second rectifier circuit 5a as shown in FIG. 7 (e), and is rectified by the low-pass filter 401 as shown in FIG. 7 (f). A high-frequency component is removed, and a waveform wave obtained by full-wave rectifying the AC voltage of the commercial power supply is obtained.
[0094]
On the other hand, the zero-cross detection circuit 402 detects the timing at which the waveform wave shown in FIG. 7 (f) becomes the threshold voltage of the hysteresis buffer IC5, and at that timing, as shown in FIG. 7 (g), outputs a high pulse as a zero-cross signal. Output.
[0095]
Then, the D-type flip-flop IC1 (monostable multivibrator) outputs a high pulse having a constant width shown in FIG. 7 (h) from the Q output terminal to the next-stage frequency divider IC2 at the rising timing of the zero-cross signal. At the rising timing of the high pulse, the outputs of the Q output terminal and the Q bar output terminal of the frequency divider IC2 are inverted as shown in FIGS. 7 (i) and 7 (j), respectively.
[0096]
By this inversion of the output, switching elements Q3 to Q6 are turned on or off, respectively, and output AC voltage Vy having the same frequency and waveform as the commercial power supply from output terminals 404 and 405 of contactless power supply device 400 (FIG. 7 (k )).
[0097]
Further, in the vicinity of the zero crossing of the AC power source, the switching element Q7 is turned on, so that the regenerative current flows through the resistor R3, thereby reliably consuming the regenerative current, and the output of the second rectifier circuit 5a abnormally rises. This can be completely prevented as described above.
[0098]
As described above, according to the non-contact power supply device 400 shown in FIG. 6, the regenerative current generated in the vicinity of the zero cross of the AC power supply can be reliably consumed by the resistor R3 to prevent the occurrence of overvoltage, and the commercial power supply and the frequency can be prevented. And output the same AC voltage Vy having the same waveform. If the output terminals 404 and 405 are used as outlets, various electric devices driven by a commercial frequency AC power supply can be used outdoors while isolating the indoors and the outdoors. Can be used at
[0099]
FIGS. 8 and 9 are diagrams showing a non-contact power supply device 10 configured by adding a new function to the non-contact power supply devices 1 and 400, which can eliminate the disadvantages of the non-contact power supply devices 1 and 400. It is.
[0100]
In other words, according to the non-contact power supply device 1400 having the configuration shown in FIGS. 1 and 6, when the power outlet 11 of the primary unit 41 is connected to the commercial power source, regardless of whether the secondary unit 42 is attached or not. However, the drive circuit 3 operates automatically, and the exciting current flows as a standby current to the primary side winding 41c of the coupling transformer 4, so that a constant power is always consumed.
[0101]
On the other hand, in the non-contact power supply device 10 shown in FIGS. 8 and 9, power is not consumed in the primary unit 41 unless the secondary unit 42 is attached to face the primary unit 41. Absent.
[0102]
That is, in the non-contact power supply device 10 shown in FIG. 8A, a push button switch (second switch means) is provided on a surface of the primary unit 41 facing the secondary unit 42, and A push button is provided on a surface of the secondary unit 42 facing the primary unit 41 and at a position facing the push button switch 65 of the primary unit 41 when the two units 41 and 42 are arranged to face each other. A recess 66 sufficiently larger than the switch 65 is formed.
[0103]
The push button switch 65 is a switch that maintains an ON state only while the switch 65 is pressed, and turns off when the switch is released. As shown, it is disposed between the power outlet 11 and the first rectifying / smoothing circuit 2. Further, the recess 66 is formed in a size that can accommodate the push button switch 65 therein while maintaining its off state.
[0104]
According to the non-contact power supply device 10, the AC voltage is supplied from the commercial power supply to the diode bridge DB1 and the drive circuit 3 only when the push button switch 65 is pressed while the power outlet 11 is connected to the commercial power supply. Supplied to
[0105]
In other words, when the push button switch 65 is not pressed, the AC voltage from the commercial power supply is not supplied to the diode bridge DB1 and the drive circuit 3 even if the power outlet 11 is plugged into the commercial power supply. The unit 41 is not driven and power is not wasted.
[0106]
Therefore, as shown in FIG. 9A, the primary unit 41 and the secondary unit 42 of the non-contact power supply device 10 are normally attached via the interposition 50 such as a window glass or a wall. In this case, the push button switch 65 is turned on by the inclusion 50, an AC voltage is supplied to the diode bridge DB1 and the drive circuit 3, and the primary unit 41 operates.
[0107]
On the other hand, as shown in FIG. 9B, when the primary unit 41 is detached from the inclusion 50, the push button switch 65 is not turned on, so that an AC voltage is supplied to the diode bridge DB1 and the drive circuit 3. No power is consumed by the primary unit 41.
[0108]
Also, as shown in FIG. 9C, when the primary unit 41 and the secondary unit 42 are directly opposed to each other without any intervening object 50, the push button switch 65 In this case, no AC voltage is supplied to the diode bridge DB1 and the drive circuit 3 and the primary unit 41 does not consume power.
[0109]
Normally, when the primary unit 41 is operated in a state as shown in FIG. 9C, an extremely high voltage is induced in the secondary unit 42 because the interval between the two units 41 and 42 is extremely narrow, and a fire such as a fire may occur. Risk of accident. However, in the contactless power supply device 10, the operation of the primary unit 41 is prohibited in such a situation (the primary unit 41 does not operate), so that an abnormally high voltage is induced in the secondary unit 42. The occurrence of fire or the like can be completely prevented.
[0110]
FIG. 10 shows that the primary unit 41 operates as long as the primary unit 41 and the secondary unit 42 do not face each other just by pointing the power outlet 11 to the commercial power supply, similarly to the non-contact power supply device 10. FIG. 2 is a perspective view showing a non-contact power supply device 100 having a configuration that does not cause a problem.
[0111]
In the non-contact power supply device 100, a reed switch 71 (third switch means) is disposed inside a surface of the primary unit 41 facing the secondary unit 42. A magnetic force sufficient to turn on the reed switch 71 at a position opposing the reed switch 71 of the primary unit 41 when the two units 41 and 42 are arranged opposite to each other on the surface facing the secondary unit 41. Are provided.
[0112]
The reed switch 71 is always off and is turned on by the magnetic force when the permanent magnet 72 approaches. The reed switch 71 once turned on is turned off by being separated from the permanent magnet 72.
[0113]
The reed switch 71 may be disposed at the same position (on the circuit) as the push button switch 65 of the non-contact power supply device 10 (see FIG. 8B), and the power outlet 11 is inserted into a commercial power supply. In this state, the AC voltage of the commercial power supply is supplied to the diode bridge DB1 and the drive circuit 3 only when the reed switch 71 is turned on.
[0114]
Therefore, when the reed switch 71 is off, the AC voltage from the commercial power supply is not supplied to the diode bridge DB1 and the drive circuit 3 even if the power outlet 11 is plugged into the commercial power supply. No power is consumed.
[0115]
As described above, in the non-contact power supply device 100 shown in FIG. 10, power is supplied to the primary unit 41 only when the primary unit 41 and the secondary unit 42 are opposed to each other. When the unit 41 and the secondary unit 42 are normally mounted via the interposition 50 such as a window glass or a wall, the reed switch 71 is turned on by the magnetic force of the permanent magnet 72, and the diode bridge DB1 and the An AC voltage is supplied to the drive circuit 3 so that the primary unit 41 can operate satisfactorily.
[0116]
On the other hand, when the secondary unit 42 is removed, the magnetic force of the permanent magnet 72 does not act on the reed switch 71, so that the reed switch 71 is not turned on. Therefore, in such a case, no AC voltage is supplied to the diode bridge DB1 and the drive circuit 3, and the primary unit 41 does not wastefully consume power.
[0117]
Note that the push button switch 65 and the recess 66 shown in FIG. 8A, the reed switch 71 and the permanent magnet 72 may be mounted together on one non-contact power supply device. FIG. 11A is a circuit diagram extracting and showing a power outlet 11 and a diode bridge DB1 portion of a non-contact power supply device 200 in which both switches 65 and 71 are connected in series and mounted together.
[0118]
This non-contact power supply device 200 has the primary unit 41 only when the primary unit 41 and the secondary unit 42 are opposed to each other with the inclusion 50 interposed therebetween, as shown in FIG. Is turned on, as shown in FIG. 11C, when only the primary unit 41 abuts on the inclusion 50 and the secondary unit 42 is removed, or as shown in FIG. 11D. When the primary unit 41 and the secondary unit 42 are directly opposed to each other without the interposition of the inclusion 50, the primary unit 41 is turned off.
[0119]
In other words, when only the primary unit 41 is attached, or when both the primary unit 41 and the secondary unit 42 are aligned and the two units 41 and 42 are directly opposed to each other, The primary unit 41 is not turned on, so that wasteful power consumption in the primary unit 41 and generation of an abnormally high voltage in the secondary unit 42 can be reliably prevented.
[0120]
【The invention's effect】
According to the non-contact power supply device of the first aspect, the regenerative current generated when an inductive load is connected to the AC output can be surely consumed in the vicinity of the zero cross of the AC output. Can be prevented from rising abnormally.
[0121]
According to the non-contact power supply device of the second aspect, it is possible to reliably consume the regenerative current generated in the vicinity of the zero cross of the AC power supply and to prevent the occurrence of overvoltage, and to reduce the AC voltage having the same frequency and waveform as the commercial power supply. Since the power can be output, it can be used as a power supply for various electric devices driven by an AC power supply having a commercial frequency.
[0122]
According to the non-contact power supply device of the third aspect, in addition to the effects of the non-contact power supply device of the first and second aspects, by providing the resonance circuit on the secondary side, the impedance of the secondary winding is increased. , The current can easily flow through the secondary winding, the power supply from the primary unit to the secondary unit can be optimized, and the power supply between the primary unit and the secondary unit can be reduced. By operating the switch means in accordance with the thickness of the inclusion, the oscillation frequency of the primary unit deviates from the resonance frequency of the secondary unit, thereby reliably preventing an overvoltage from being generated in the secondary unit. Can be convenient.
[0123]
According to the non-contact power supply device of the fourth aspect, in addition to the effects of the non-contact power supply device of the first to third aspects, a zero-cross detection circuit is provided for one zero-cross detection due to the influence of a voltage waveform, noise, or the like. Therefore, even when the zero-cross signal is output twice or more, the on / off timing of the switching element of the inverter circuit can be always kept normal, and the alternating current can be stably supplied, which is effective.
[0124]
According to the non-contact power supply device of the fifth aspect, in addition to the effect of the non-contact power supply device of the first to fourth aspects, the primary unit and the secondary unit are directly opposed to each other without any intervening object. In this case, the driving of the primary unit is reliably prevented, and the output of the secondary unit can be completely prevented from abnormally increasing, which is convenient.
[0125]
According to the non-contact power supply device of the sixth aspect, in addition to the effects of the non-contact power supply device of the first to fourth aspects, as long as the primary unit and the secondary unit are not arranged to face each other, the primary side Simply connecting the unit to a commercial power supply does not drive the primary unit, and it is possible to reliably prevent unnecessary power consumption in the primary unit, which is convenient.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a non-contact power supply device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view of a coupling transformer included in the non-contact power supply device.
FIG. 3 is a diagram illustrating a use state of the non-contact power supply device.
FIG. 4 is a waveform diagram of each circuit constituting the non-contact power supply device.
FIG. 5 is a circuit diagram for explaining an effect of a switching element and a resistor constituting the contactless power supply device.
FIG. 6 is a circuit diagram of a non-contact power supply device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a waveform diagram showing output voltage waveforms of respective parts constituting a circuit provided for outputting an AC voltage in the contactless power supply device of the second embodiment.
FIG. 8A is a perspective view showing an example of the external appearance of the non-contact power supply device, and FIG. 8B is a circuit diagram extracting and showing a power outlet and a diode bridge portion of the non-contact power supply device. is there.
FIG. 9 is a use state diagram of the non-contact power supply device shown in FIG. 8;
FIG. 10 is a perspective view showing an example of an appearance of the non-contact power supply device.
11 (a) is a circuit diagram extracting and showing a power outlet and a diode bridge portion of the non-contact power supply device shown in [FIG. 10], and (b) to (d) are the non-contact power supply devices; FIG.
[Explanation of symbols]
1,10,100,200,400 Non-contact power supply
2 First rectifying and smoothing circuit
2a First rectifier circuit
3 Drive circuit
4 coupling transformer
5. Second rectifying and smoothing circuit
5a Second rectifier circuit
6. Inverter circuit
7,7a operation circuit
11 Power outlet
32 Correction switch
33 Drive IC
41 Primary unit
65 push button switch (second switch means)
71 Reed switch (third switch means)
72 permanent magnet
DB1, DB2 diode bridge
C1, C4 smoothing capacitor
C2 Timing generation capacitor
C3 resonance capacitor
R1 to R6, R41, R42 Resistance
Q1, Q2 switching device
Q3 ~ Q6 Switching element
OSC1 Square wave oscillator
IC1 D-type flip-flop (monostable multivibrator)
IC2 frequency divider
IC3, IC4 AND gate
IC5 hysteresis buffer
TR1 main transformer
L1 Inductive load
ZD61 constant voltage diode

Claims (6)

1次側巻線を収容する1次側ユニットと2次側巻線を収容する2次側ユニットを分離可能となし、両ユニットの接近によって前記1次側巻線と2次側巻線から結合トランスを形成し、当該結合トランスの電磁結合によって前記1次側ユニットから2次側ユニットへ非接触・無接点で電力を供給する非接触電源装置において、前記1次側ユニットは、商用電源の出力電圧を整流・平滑する第1の整流平滑回路と、前記第1の整流平滑回路の出力電圧をチョッパ制御して高周波の交番電流を前記結合トランスの1次巻線に印加する駆動回路を備え、前記2次側ユニットは、前記2次側巻線に流れる誘起電圧を整流・平滑して出力する第2の整流平滑回路と、前記第2の整流平滑回路の出力側に直列接続された2個のスイッチング素子を2組並列に接続して構成したインバータ回路と、前記2組のスイッチング素子を交互にオン又はオフさせて、前記インバータ回路から交流電圧を出力する動作回路、および、前記インバータ回路の出力電圧のゼロクロス近傍で前記インバータ回路に流れる回生電流を消費する抵抗体を備えて構成したことを特徴とする非接触電源装置。The primary unit accommodating the primary winding and the secondary unit accommodating the secondary winding are separable, and are coupled from the primary winding and the secondary winding by approaching both units. In a non-contact power supply device that forms a transformer and supplies electric power from the primary unit to the secondary unit in a non-contact and non-contact manner by electromagnetic coupling of the coupling transformer, the primary unit includes an output of a commercial power supply. A first rectifying / smoothing circuit for rectifying and smoothing a voltage, and a drive circuit for applying a high-frequency alternating current to a primary winding of the coupling transformer by chopper-controlling an output voltage of the first rectifying / smoothing circuit, The secondary unit includes a second rectifying / smoothing circuit that rectifies and smoothes an induced voltage flowing through the secondary winding and outputs the rectified / smoothed circuit, and two units connected in series to an output side of the second rectifying / smoothing circuit. Switching elements in parallel An inverter circuit configured in succession, an operation circuit for alternately turning on or off the two sets of switching elements to output an AC voltage from the inverter circuit, and the inverter circuit near a zero crossing of an output voltage of the inverter circuit. A non-contact power supply device comprising a resistor that consumes a regenerative current flowing through a circuit. 1次側巻線を収容する1次側ユニットと2次側巻線を収容する2次側ユニットを分離可能となし、両ユニットの接近によって前記1次側巻線と2次側巻線から結合トランスを形成し、当該結合トランスの電磁結合によって前記1次側ユニットから2次側ユニットへ非接触・無接点で電力を供給する非接触電源装置において、前記1次側ユニットは、商用電源の出力電圧を整流する第1の整流回路と、前記第1の整流回路の出力電圧をチョッパ制御して高周波の交番電流を前記結合トランスの1次側巻線に印加する駆動回路を備え、前記2次側ユニットは、前記2次側巻線に流れる誘起電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の出力電圧から高周波成分を除去するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力電圧が零ボルトとなるタイミングでゼロクロス信号を出力するゼロクロス検出回路、および、前記ローパスフィルタの出力側に直列接続された2個のスイッチング素子を2組並列に接続して構成したインバータ回路と、前記ゼロクロス信号に応じて、前記インバータ回路を構成する2組のスイッチング素子を交互にオン又はオフさせて、前記インバータ回路から商用電源と等しい周波数の交番電圧を出力する動作回路と、前記インバータ回路の出力電圧のゼロクロス近傍で前記インバータ回路に流れる回生電流を消費する抵抗体を備えて構成したことを特徴とする非接触電源装置。The primary unit accommodating the primary winding and the secondary unit accommodating the secondary winding are separable, and are coupled from the primary winding and the secondary winding by approaching both units. In a non-contact power supply device that forms a transformer and supplies electric power from the primary unit to the secondary unit in a non-contact and non-contact manner by electromagnetic coupling of the coupling transformer, the primary unit includes an output of a commercial power supply. A first rectifier circuit for rectifying a voltage; and a drive circuit for chopper-controlling an output voltage of the first rectifier circuit to apply a high-frequency alternating current to a primary winding of the coupling transformer. The side unit includes a rectifier circuit that rectifies an induced voltage flowing through the secondary winding, a low-pass filter that removes high-frequency components from an output voltage of the rectifier circuit, and a tie that reduces the output voltage of the low-pass filter to zero volts. A zero-crossing detection circuit that outputs a zero-crossing signal by switching, an inverter circuit configured by connecting two sets of two switching elements connected in series on the output side of the low-pass filter in parallel, and according to the zero-crossing signal, An operation circuit that alternately turns on or off two sets of switching elements that constitute the inverter circuit, and outputs an alternating voltage having the same frequency as the commercial power supply from the inverter circuit; and an operation circuit near the zero crossing of the output voltage of the inverter circuit. A non-contact power supply device comprising a resistor that consumes a regenerative current flowing through an inverter circuit. 前記2次側ユニットは、結合トランスの1次側電流の周波数と2次側の共振周波数とが等しくなるように2次側巻線の巻数とコンデンサ容量を調整した共振回路を具備し、前記駆動回路は、前記1次側ユニットの発振周波数を2次側ユニットの共振周波数から逸脱させる第1のスイッチ手段を具備して構成したことを特徴とする請求項1,2記載の非接触電源装置。The secondary unit includes a resonance circuit in which the number of turns of a secondary winding and a capacitor capacity are adjusted so that the frequency of the primary current of the coupling transformer and the resonance frequency of the secondary become equal. 3. The non-contact power supply device according to claim 1, wherein the circuit includes first switching means for causing the oscillation frequency of the primary unit to deviate from the resonance frequency of the secondary unit. 前記動作回路は、前記ゼロクロス検出回路からゼロクロス信号が所定時間内に2以上出力されたとき、2回目以降のゼロクロス信号を前記動作回路において吸収するダブルパルス防止回路を具備して構成したことを特徴とする請求項1ないし3記載の非接触電源装置。The operation circuit includes a double pulse prevention circuit that absorbs the second and subsequent zero-cross signals in the operation circuit when two or more zero-cross signals are output from the zero-cross detection circuit within a predetermined time. 4. The non-contact power supply according to claim 1, wherein: 前記1次側ユニットは、当該1次側ユニットの駆動/停止を切り替える第2のスイッチ手段を具備し、前記2次側ユニットは、前記1次側ユニットと対向して当接したとき、前記第2のスイッチ手段を投入することなく収容可能な収容溝を穿設して構成したことを特徴とする請求項1ないし4記載の非接触電源装置。The primary unit includes second switch means for switching between driving and stopping the primary unit. When the secondary unit is opposed to the primary unit and is in contact with the primary unit, the secondary unit is connected to the primary unit. 5. A non-contact power supply device according to claim 1, wherein a housing groove capable of housing without turning on said second switch means is formed. 前記2次側ユニットに永久磁石を具備し、前記1次側ユニットは、前記2次側ユニットに具備した永久磁石の磁気感知の有無によってオン/オフ動作し、前記1次側ユニットの駆動/停止を切り替える第3のスイッチ手段を具備して構成したことを特徴とする請求項1ないし4記載の非接触給電装置。The secondary unit is provided with a permanent magnet, and the primary unit is turned on / off according to the presence / absence of magnetic sensing of the permanent magnet provided in the secondary unit, and drives / stops the primary unit. 5. The wireless power feeding device according to claim 1, further comprising a third switch for switching the power supply.
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