JP2018078754A - ワイヤレス送電装置およびその制御方法、送電制御回路 - Google Patents
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Abstract
Description
これにより、マイコンやCPUなどのプロセッサに内蔵のA/Dコンバータを使用せずに済むため、プロセッサを停止した状態で、送信コイルの選択が可能となる。また、A/Dコンバータに代えて、簡易的な量子化回路を実装することにより、回路面積の増加を抑制できる。
これにより、マイコンやCPUなどのプロセッサに内蔵のA/Dコンバータを使用せずに済むため、プロセッサを停止した状態で、送信コイルの選択が可能となる。また、A/Dコンバータに代えて、簡易的な量子化回路を実装することにより、回路面積の増加を抑制できる。
・受電装置RXを検出する。
・受電装置RXとの通信を制御する。
・受電装置RXを検出すると、給電開始に先立ち、複数の送信コイル202の中から最適なひとつを選択する。
・選択された送信コイルを用いて、受電装置RXに給電(パワートランスファ)する。パワートランスファに際しては、受電装置RXの要求に応じて、送信電力をフィードバック制御する。
・異物検出(FOD:Foreign Object Detection)
VTH=VDD×(N−i)/N
となる。
図7は、送信制御IC600を備える送電装置200のブロック図である。送電装置200は、送信アンテナ201、インバータ204、送信制御IC600およびマイコン210を備える。送電装置200は、Qi規格およびPMA規格の両方に対応している。
図8は、複数の送信コイルの選択のフローチャートである。送電装置200は、複数の送信コイル202A〜202Cのひとつ202Aを選択し(S111)、Qi規格のデジタルピングを打ち(S112)、送信コイル202Aの電気的状態を測定し(S113)、Qi規格に固有の信号(SSパケット)の受信の有無が判定される(S114)。すべての送信コイルが選択されていなければ(S115のN)、次の送信コイル(202B,202C…)が選択される(S116)。
実施の形態では、Qi規格とPMA規格に対応するワイヤレス送電装置について説明したが、本発明はそれに限定されず、Qi規格、PMA規格と類似する方式に使用されるワイヤレス送電装置や、将来策定されるであろう規格に対応するワイヤレス送電装置にも適用しうる。
図9は、第2変形例に係る量子化回路250Aの回路図である。量子化回路250Aは、分圧回路270およびコンパレータ272を含む。分圧回路270は、ピーク検出電圧VPEAKを可変の分圧比で分圧する。コンパレータ272は、分圧されたピーク検出電圧VPEAK’を、所定のしきい値(基準電圧)VTHと比較する。コントローラ206は、分圧回路270の分圧比を時分割で変化させながら、各分圧比におけるコンパレータ272の出力DET_LVLを取得する。複数の分圧比に対応する複数の信号DET_LVLのセットが、図2の検出値SDETに対応する。そして、コンパレータ254の出力DET_LVLの変化点にもとづいて、ピークホールド回路680の出力電圧VPEAKの階調が判定される。
最適な送信コイルを選択し、受電装置RXに電力信号S2を送信中に、受電装置RXと送信アンテナ201の距離が急激に変化すると、送信コイル202と受信コイルの結合度が急激に変化する。送信電力のフィードバック制御の応答速度よりも速く、結合度が急峻に増大すると、受電装置RXの内部電圧が跳ね上がり、信頼性に悪影響を及ぼす影響がある。そこで、給電中(パワートランスファフェーズ)においても、送電装置200の信号レベル検出回路230によって、コイル端電圧VN1を監視し、結合度が急激に高まった場合には、送信電力を低下させるなどの保護措置をとることができる。
Claims (19)
- ワイヤレス受電装置に電力信号を供給可能なワイヤレス送電装置であって、
直列共振キャパシタおよび切りかえ可能な複数の送信コイルを含む送信アンテナと、
出力側が前記送信アンテナと接続されるインバータと、
前記インバータを制御するコントローラと、
前記直列共振キャパシタと前記複数の送信コイルの接続ノードの電圧に応じた検出値を生成する信号レベル検出回路と、
を備え、
前記コントローラは、(i)前記複数の送信コイルを順に選択しながら、前記インバータを駆動し、前記信号レベル検出回路からの前記検出値を取得し、(ii)送信コイルごとに得られた前記検出値の比較結果にもとづいて、給電に使用するひとつの送信コイルを決定することを特徴とするワイヤレス送電装置。 - 前記信号レベル検出回路は、
前記接続ノードの電圧に応じた信号を受けるピークホールド回路と、
前記ピークホールド回路の出力電圧を量子化し、前記検出値を生成する量子化回路と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス送電装置。 - 前記量子化回路は、
基準電圧を分圧してしきい値電圧を生成する分圧回路であって、その分圧比が前記コントローラによって制御可能である分圧回路と、
前記ピークホールド回路の出力電圧を前記しきい値電圧と比較するコンパレータと、
を含み、
前記検出値は、分圧比ごとに得られた前記コンパレータの出力のセットに応じていることを特徴とする請求項2に記載のワイヤレス送電装置。 - 前記量子化回路は、
前記ピークホールド回路の出力電圧を分圧する分圧回路であって、その分圧比が前記コントローラによって制御可能である分圧回路と、
前記分圧回路の出力電圧を所定のしきい値電圧と比較するコンパレータと、
を含み、
前記検出値は、分圧比ごとに得られた前記コンパレータの出力のセットに応じていることを特徴とする請求項2に記載のワイヤレス送電装置。 - 前記ピークホールド回路は、
キャパシタと、
前記キャパシタの電圧をしきい値とし、前記ピークホールド回路の入力電圧が前記しきい値を超えると前記キャパシタを充電する充電回路と、
を含むことを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。 - 前記充電回路は、
前記キャパシタの電圧を受けるバッファ回路と、
前記バッファ回路の出力電圧を前記入力電圧と比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力に応じてオン状態となり、前記キャパシタに電流を供給する電流源と、
を含むことを特徴とする請求項5に記載のワイヤレス送電装置。 - 前記ワイヤレス受電装置は、PMA規格に対応していることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
- 前記コントローラは、送信コイルの選択に際して、前記インバータを制御し、Qi規格にもとづくデジタルピングを打つことを特徴とする請求項7に記載のワイヤレス送電装置。
- ワイヤレス受電装置に電力信号を供給可能なワイヤレス送電装置を制御する送電制御回路であって、
前記ワイヤレス送電装置は、
直列共振キャパシタおよび切りかえ可能な複数の送信コイルを含む送信アンテナと、
出力側が前記送信アンテナと接続されるインバータと、
を備え、
前記送電制御回路は、
前記インバータを駆動するドライバと、
前記ドライバを制御するとともに、前記複数の送信コイルの選択を制御するロジック回路と、
前記複数の送信コイルの共通接続ノードの電圧に応じた検出電圧を受ける電圧検出ピンと、
前記検出電圧を多階調の検出値に変換し、前記ロジック回路に出力する信号レベル検出回路と、
外付けされるマイコンと前記ロジック回路のインタフェース回路と、
を備え、
前記ロジック回路は、(i)前記複数の送信コイルを順に選択しながら、前記ドライバを動作させ、信号レベル検出回路からの検出値を取得し、(ii)前記送信コイルごとに得られた前記検出値の比較結果にもとづいて、給電に使用するひとつの送信コイルを決定することを特徴とする送電制御回路。 - 前記信号レベル検出回路は、
前記検出値を受けるピークホールド回路と、
前記ピークホールド回路の出力電圧を量子化し、前記検出値を生成する量子化回路と、
を含むことを特徴とする請求項9に記載の送電制御回路。 - 前記量子化回路は、
基準電圧を分圧してしきい値電圧を生成する分圧回路であって、その分圧比が前記ロジック回路によって制御可能である分圧回路と、
前記ピークホールド回路の出力電圧を前記しきい値電圧と比較するコンパレータと、
を含み、
前記検出値は、分圧比ごとに得られた前記コンパレータの出力のセットに応じていることを特徴とする請求項10に記載の送電制御回路。 - 前記量子化回路は、
前記ピークホールド回路の出力電圧を分圧する分圧回路であって、その分圧比が前記ロジック回路によって制御可能である分圧回路と、
前記分圧回路の出力電圧を所定のしきい値電圧と比較するコンパレータと、
を含み、
前記検出値は、分圧比ごとに得られた前記コンパレータの出力のセットに応じていることを特徴とする請求項10に記載の送電制御回路。 - 前記ピークホールド回路は、
キャパシタと、
前記キャパシタの電圧をしきい値とし、前記ピークホールド回路の入力電圧が前記しきい値を超えると前記キャパシタを充電する充電回路と、
を含むことを特徴とする請求項10から12のいずれかに記載の送電制御回路。 - 前記充電回路は、
前記キャパシタの電圧を受けるバッファ回路と、
前記バッファ回路の出力電圧を前記入力電圧と比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力に応じてオン状態となり、前記キャパシタに電流を供給する電流源と、
を含むことを特徴とする請求項13に記載の送電制御回路。 - 前記ワイヤレス受電装置は、PMA規格に対応していることを特徴とする請求項9から14のいずれかに記載の送電制御回路。
- 前記ロジック回路は、前記送信コイルの選択に際し、前記インバータを制御してQi規格にもとづくアナログピンを打つことを特徴とする請求項15に記載の送電制御回路。
- 請求項9から16のいずれかに記載の送電制御回路を備えることを特徴とするワイヤレス送電装置。
- ワイヤレス受電装置に電力信号を供給可能なワイヤレス送電装置の制御方法であって、
前記ワイヤレス送電装置は、
切りかえ可能な複数の送信コイルを含む送信アンテナと、
出力側が前記送信アンテナと接続されるインバータと、
を備え、
前記制御方法は、
前記複数の送信コイルを順に選択しながら前記インバータを駆動するステップと、
各送信コイルが選択された状態において、前記送信コイルに生ずる電圧を測定するステップと、
前記複数の送信コイルそれぞれについて測定された前記電圧の比較結果にもとづいて、給電に使用するひとつの送信コイルを決定するステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。 - 前記制御方法は、
各送信コイルが選択された状態において、前記送信コイルに生ずる電圧をピークホールドするステップと、
前記ピークホールドされた電圧を量子化するステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項18に記載の制御方法。
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