JP2011004479A - Wireless power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源供給技術に係り、特に、ワイヤレス電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply technology, and more particularly to a wireless power supply apparatus.
携帯電話、MP3、マウス等の移動式小効率の電子製品は、一般には電池供給が必要であり、電池エネルギーが不足している時は通常、有線式の充電器によって充電するが、有線式の充電器は互換性の面で劣る等の問題を抱えている。 Mobile low-efficiency electronic products such as mobile phones, MP3s, and mice generally require battery supply. When battery energy is insufficient, they are usually charged with a wired charger. The charger has problems such as poor compatibility.
前述問題を解決する為に、例えば特許文献1の携帯用無線充電装置において開示される通り、無線充電装置は、充電器、携帯用充電部品を備える。また、前記充電器には、電源電圧規格電気的接続モジュール、変圧器モジュール、及び交流コイルモジュールを備える。前記電源電圧規格電気的接続モジュールは、変圧器モジュールを経て、交流コイルモジュールと接続する。前記携帯用装置上の充電部品は、インダクタンスコイルモジュール、整流モジュール、フィルターモジュールを備え、前記のインダクタンスコイルモジュールは、直列の整流モジュール、フィルターモジュールの順に通過し、携帯用装置の電池に接続する。前述構造の携帯用装置を採用する無線充電装置は、磁気誘導コイルを使って手の上に乗せられる形状の無線充電機能を実現した。また、特許文献2においても類似技術が開示されている。
In order to solve the above-described problem, for example, as disclosed in the portable wireless charging device of
しかし、前述の無線充電装置は、磁気誘導コイルを使って無線充電機能を実現するのであるが、磁気誘導コイルが発信する電磁波周波が低く、衰微も早く、近距離での充電しかできず使用上に不便がある。 However, the above-mentioned wireless charging device uses a magnetic induction coil to realize a wireless charging function, but the electromagnetic induction coil emits a low electromagnetic wave frequency, it is rapidly decaying, and can only be charged at a short distance. Is inconvenient.
本発明の目的は、公知技術に存在する欠点に対し、電気供給距離を拡大するワイヤレス電源装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wireless power supply apparatus that expands an electric supply distance with respect to drawbacks existing in the known art.
前述目的を実現する為に、本発明の提供するワイヤレス電源装置は、信号発信ユニット及び信号受信ユニットを備える。信号発信ユニットは、電源供給ユニット、電圧制御発信回路、信号増幅ユニット、及び発信アンテナ部を備える。前記電源供給ユニットは、電圧制御発信回路11及び信号増幅ユニットに対し電気エネルギーを提供する。前記電圧制御発信回路は、RF信号生成に用いられ、信号増幅ユニットは前記RF信号を増幅する為に使う。発信アンテナ部は、前記RF信号を発信する為に使う。信号受信ユニットは、受信アンテナ及び整流回路を備え、受信アンテナは前記発信アンテナ部の発信するRF信号を受信し電流を生じさせる。整流回路はアンテナが生じさせる電流に対して整流を行なった後、負荷を提供する。
In order to achieve the above object, a wireless power supply apparatus provided by the present invention includes a signal transmission unit and a signal reception unit. The signal transmission unit includes a power supply unit, a voltage control transmission circuit, a signal amplification unit, and a transmission antenna unit. The power supply unit provides electrical energy to the voltage
本発明のワイヤレス電源装置は、信号発信ユニットがRF信号を発信すると、信号受信ユニットがRF信号を受信し、負荷供給となる。RF信号の伝送によりワイヤレスでの電気供給を実現し、衰微抵抗能力が強く伝送距離が遠い為、使用に便利であるという特徴を有する。 In the wireless power supply device of the present invention, when the signal transmitting unit transmits an RF signal, the signal receiving unit receives the RF signal and supplies a load. Wireless power supply is realized by RF signal transmission, and it has a feature that it is convenient to use because it has a strong resistance to decay and a long transmission distance.
図1に示す通り、本発明のワイヤレス電源装置100はマウス電気供給を例とし、信号発信ユニット1及び信号受信ユニット2を備える。信号発信ユニット1は、電源供給ユニット10、電圧制御発信回路11、一段増幅器12、二段増幅器13、アイソレータ14、及び発信アンテナ部15を備える。前記一段増幅器12及び二段増幅器13は、信号増幅ユニットを形成する。
As shown in FIG. 1, the wireless
電源供給ユニット10は外部電源の圧力を下げた後は、前記電圧制御発信回路11、一段増幅器12及び二段増幅器13に対し電気エネルギーを提供する。本発明実施例において、電源供給ユニットは6ボルトの電圧を提供可能である。
The
図2に示す通り、前記電圧制御発信回路11は、直列の第一電気抵抗R1及び第二電気抵抗R2と電圧制御発信回路VCOを備える。前記第一電気抵抗R1は可変電気抵抗である。前記電圧制御発信回路VCOは、第一ピンTUNE、第二ピンVCC、第三ピンGND及び第四ピンRFoutを備える。第一ピンTUNEは電気的に電気抵抗R1と第二電気抵抗R2の間に接続し、第二ピンVCCと第二電気抵抗R2を接続し、第三ピンGNDと電気抵抗R1を接続し、並びに、電気的に負極入力接続端Vin-に接続し、負極入力接続端Vin-を接地する。第二電気抵抗R2及び第二ピンVCCの間に正極入力接続端Vin+を接続し、正極入力接続端Vin+と電源供給ユニット10を接続し、第四ピンRFoutは一段増幅器12の一端に接続する。電圧制御発信回路VCOはRF信号を生成する為のもので、第一電気抵抗R1の大きさを調節することにより、出力周波数の大きさを調節可能である。本実施例において、電圧制御発信回路は2.4GHzの周波数信号を出力する。
As shown in FIG. 2, the voltage
続いて、図1及び図2に示す通り、前記一段増幅器12の別の一端と二段増幅器13は接続する。一段増幅器12は電圧制御発信回路VCO出力のRF信号を増幅する為のものである。本実施例において、一段増幅器12は信号増幅器であり、本実施例において2.4GHzに対するRF信号のゲインは17.5dB、二段増幅器13は更に、一段増幅器12出力のRF信号を継続して増幅する。本実施例において二段増幅器13はパワー増幅器であり、ゲインは14dBで、出力パワーは1ワットである。前記アイソレータ14の一端は二段増幅器13と接続し、もう一端は電気的に発信アンテナ部15に接続し、アイソレータ14はパワー増幅器保護し信号を反射してパワー増幅器を損傷させるのを防ぐ役割を果たす。
Subsequently, as shown in FIGS. 1 and 2, another end of the one-
図1及び図3に示す通り、発信アンテナ部15は、位相アレイを形成し、且つ供給点Kの片形状の複数アンテナ(151、152、153、154)に接続する。それらのアンテナは長方形を成す輻射部(1511、1521、1531、1541)及び、前記供給点Kに連結する接続部(1512、1522、1532、1542)を備え、供給点Kとアイソレータ14は電気的に接続する。アンテナの接続部間の長さ及び輻射部間の長さはほぼ同じである。本実施例において、それらアンテナの輻射部の長さはほぼ、周波数が2.4GHzの電磁波波長の半分である。発信アンテナ部15はゲインが高く半電力ビーム幅が広い。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
図1に示す通り、前記信号受信ユニット2は、受信アンテナ21、受信アンテナ21と電気的に接続する整流回路22、整流回路22と電気的に接続するキャパシタ23を備える。前記受信アンテナ21は双極アンテナもしくはマイクロストリップアンテナとする。本実施例において、受信アンテナ21は供給部及び接地部を設置した双極アンテナとし、双極アンテナが水平方向において全方向性である故、マウス水平移動時の信号受信が良好である。
As shown in FIG. 1, the
図1及び図4に示す通り、前記整流回路22は整流電圧倍増回路であり、それは、第一ダイオードD1、第一キャパシタC1、第二キャパシタC2、第二ダイオードD2の順に接続する。第一ダイオードD1と第二ダイオードD2間には第一入力接続端P1を、第一キャパシタC1と第二キャパシタC2間には第二入力接続端P2を接続する。第一入力接続端P1と第二入力接続端P2はそれぞれ前記受信アンテナ21の供給部及び接地部に電気的に接続し、第一ダイオードD1と第一キャパシタC1間には正極出力接続端Vout+を接続し、第二ダイオードD2と第二キャパシタC2間には負極出力接続端Vout-を接続する。正極出力接続端Vout+と負極出力接続端Vout-はそれぞれ、マウス内部の電気エネルギーを必要とする関連回路に電気的に接続する。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
前記第一ダイオードD1及び第二ダイオードD2はどちらも、ショットキーダイオードであり、よって、整流回路の切替効率を向上させることができる。整流回路22は全波整流であり、倍電圧の効果を有する。前記キャパシタ23は正極出力接続端Vout+と負極出力接続端Vout-の間に接続する。本実施例においては、キャパシタ23は大容量キャパシタ23であり、大電量を蓄えられる。最後はマウスが十分な電気エネルギーを提供する。
Both the first diode D1 and the second diode D2 are Schottky diodes, and thus the switching efficiency of the rectifier circuit can be improved. The
前述した通り、本発明のワイヤレス電源装置100は信号発信ユニット1がRF信号を発信し、信号受信ユニット2がRF信号を受信して電力供給負荷となる。RF信号の伝送によりワイヤレス電力供給が実現し、抗衰微能力を強化し伝送距離を遠くし、使用を便利にする。
As described above, in the wireless
100 ワイヤレス電源装置
1 信号発信ユニット
10 電源供給ユニット
11 電圧制御発信回路
12 一段増幅器
13 二段増幅器
14 アイソレータ
15 発信アンテナ部
151、152、153、154 片形状アンテナ
1511、1521、1531、1541 輻射部
1512、1522、1532、1542 接続部
2 信号受信ユニット
21 受信アンテナ
22 整流回路
23 キャパシタ
VCO 電圧制御発信回路
TUNE 第一ピン
VCC 第二ピン
GND 第三ピン
RFout 第四ピン
R1 第一電気抵抗
R2 第二電気抵抗
Vin+ 正極入力接続端
Vin- 負極入力接続端
P1 第一入力接続端
P2 第二入力接続端
C1 第一キャパシタ
C2 第二キャパシタ
D1 第一ダイオード
D2 第二ダイオード
Vout+ 正極出力接続端
Vout- 負極出力接続端
DESCRIPTION OF
Claims (9)
信号発信ユニットは、電源供給ユニット、電圧制御発信回路、信号増幅ユニット、及び発信アンテナ部を備え、
前記電源供給ユニットは、電圧制御発信回路及び信号増幅ユニットに対し電気エネルギーを提供し、電圧制御発信回路は、RF信号生成に用いられ、信号増幅ユニットは前記RF信号を増幅する為に使い、発信アンテナ部は、前記RF信号を発信する為のものであり、
信号受信ユニットは、受信アンテナ及び整流回路を備え、受信アンテナは前記発信アンテナ部の発信するRF信号を受信し電流を生じさせ、整流回路はアンテナが生じさせる電流に対して整流を行なった後、負荷供給することを特徴とするワイヤレス電源装置。 In wireless power supply,
The signal transmission unit includes a power supply unit, a voltage control transmission circuit, a signal amplification unit, and a transmission antenna unit.
The power supply unit provides electrical energy to the voltage control transmission circuit and the signal amplification unit, the voltage control transmission circuit is used for RF signal generation, and the signal amplification unit is used to amplify the RF signal and transmit The antenna part is for transmitting the RF signal,
The signal receiving unit includes a receiving antenna and a rectifying circuit, the receiving antenna receives an RF signal transmitted from the transmitting antenna unit and generates a current, and the rectifying circuit performs rectification on the current generated by the antenna, A wireless power supply characterized by supplying a load.
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