JP2020167841A - ワイヤレス受電装置のコントロールｉｃ、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】通信不良を抑制しつつ、出力電圧ＶＯＵＴの変動を抑制した受電用のコントロールＩＣを提供する。【解決手段】整流回路４２０は、受信アンテナ３０１に流れる電流を整流し、整流端子ＲＣＴから出力する。電源回路４３０は、整流端子ＲＣＴに生ずる整流電圧ＶＲＣＴを受け、所定レベルに安定化される出力電圧ＶＯＵＴを生成する。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、交流端子ＡＣ１，ＡＣ２とキャパシタＣ１，Ｃ２を介して接続される。駆動回路４５０＿１，４５０＿２は、送信パケットに応じた変調信号ＭＯＤにもとづいてスイッチＳＷ１，ＳＷ２をスイッチングする。駆動回路４５０＿１，４５０＿２は複数のモードが切り替え可能である。複数のモードで、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン期間における状態が異なる。【選択図】図４

Description

本発明は、ワイヤレス給電技術に関する。

近年、電子機器への給電方式として、ワイヤレス給電が普及しはじめている。ワイヤレス給電には、電磁誘導（MI：Magnetic Induction）方式と磁気共鳴（MR：Magnetic Resonance）方式の２つの方式が存在するが、ＭＩ方式では、現在、ＷＰＣ（Wireless Power Consortium）が策定した電磁誘導方式の規格「Qi」が主流となっている。

図１は、Ｑｉ規格に準拠したワイヤレス給電システム１００Ｒの構成を示す図である。給電システム１００Ｒは、送電装置２００Ｒ（ＴＸ、Power Transmitter）と受電装置３００Ｒ（ＲＸ、Power Receiver）を備える。受電装置３００Ｒは、携帯電話端末、スマートフォン、オーディオプレイヤ、ゲーム機器、タブレット端末などの電子機器に搭載される。

送電装置２００Ｒは、送信コイル（１次コイル）２０２、ドライバ２０４、コントローラ２０６、復調器２０８を備える。ドライバ２０４は、Ｈブリッジ回路（フルブリッジ回路）あるいはハーフブリッジ回路を含み、送信コイル２０２に駆動信号Ｓ１、具体的には交流の駆動信号を印加し、送信コイル２０２に流れる駆動電流により、送信コイル２０２に電磁界の電力信号Ｓ２を発生させる。コントローラ２０６は、送電装置２００Ｒ全体を統括的に制御するものであり、具体的には、ドライバ２０４のスイッチング周波数、あるいはスイッチングのデューティ比、位相などを制御することにより、送信電力を変化させる。

受電装置３００Ｒは、受信アンテナ３０１、整流回路３０４、平滑コンデンサ３０６、電源回路３０８、変調器３１０、コントローラ３１２、を備える。受信アンテナ３０１は、直列に接続された受信コイル３０２および共振キャパシタ３０３を含み、送信コイル２０２からの電力信号Ｓ２を受信するとともに、制御信号Ｓ３を送信コイル２０２に対して送信する。整流回路３０４および平滑コンデンサ３０６は、電力信号Ｓ２に応じて受信コイル３０２に誘起される電流Ｉ_ＲＸを整流・平滑化し、直流電圧Ｖ_ＲＣＴに変換する。

電源回路３０８はたとえばリニアレギュレータ（ＬＤＯ：Low Drop Outputともいう）を含み、直流電圧Ｖ_ＲＣＴを受け、所定の電圧レベルに安定化された出力電圧Ｖ_ＯＵＴを生成する。出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、負荷５０２に供給する。たとえば負荷５０２はバッテリおよびそれを充電する充電回路を含む。

Ｑｉ規格（あるいはＰＭＡ規格）では、送電装置２００Ｒと受電装置３００Ｒの間で通信プロトコルが定められており、受電装置３００Ｒから送電装置２００Ｒに対して、制御信号Ｓ３による情報の伝達が可能となっている。この制御信号Ｓ３は、後方散乱変調（Backscatter modulation）を利用して、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）により受信コイル３０２（２次コイル）から送信コイル２０２に送信される。

この制御信号Ｓ３には、たとえば、受電装置３００Ｒに対する電力供給量を指示する電力制御データ（パケットともいう）、受電装置３００Ｒの固有の情報を示すデータなどが含まれる。復調器２０８は、送信コイル２０２の電流あるいは電圧に含まれる制御信号Ｓ３を復調する。コントローラ２０６は、復調された制御信号Ｓ３に含まれる電力制御データにもとづいて、ドライバ２０４を制御する。

図２は、変調器３１０の周辺の示す回路図である。変調器３１０は、キャパシタのペアＣ_１１，Ｃ_１２と、トランジスタＭ_１１，Ｍ_１２のペアを含む。キャパシタＣ_１１の一端は、受信アンテナ３０１の一端Ｅ１と接続され、キャパシタＣ_１１の他端は、トランジスタＭ_１１のドレインと接続される。同様に、キャパシタＣ_１２の一端は、受信アンテナ３０１の他端Ｅ２と接続され、キャパシタＣ_１２の他端は、トランジスタＭ_１２のドレインと接続される。変調信号に応じて、トランジスタＭ_１１，Ｍ_１２をスイッチングすることにより、受信アンテナ３０１の共振周波数を変化させることができ、制御信号Ｓ３を送信することができる。

特開２０１３−０３８８５４号公報 特開２０１４−１０７９７１号公報

本発明者は、図２の変調器３１０について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。

図３（ａ）、（ｂ）は、変調器３１０の動作を説明する図である。通信不良を抑制するために、ＡＭ変調の変調度を大きく設計する必要がある。変調度が大きいと、整流回路３０４の出力端子（ＲＣＴ）の電圧Ｖ_ＲＣＴに、トランジスタＭ１１，Ｍ１２のスイッチングに起因するリップルが発生する。

図３（ａ）に示すように、電源回路３０８の入力電圧（すなわちＲＣＴ端子の電圧Ｖ_ＲＣＴ）と、出力電圧Ｖ_ＯＵＴの差が大きい場合、ＲＣＴ端子の電圧Ｖ_ＲＣＴの変動（リップル）は、電源回路３０８によって除去することができる。

ところが、図３（ｂ）に示すように、ＲＣＴ端子の電圧Ｖ_ＲＣＴと出力電圧Ｖ_ＯＵＴの差が小さくなると、ＲＣＴ端子の電圧Ｖ_ＲＣＴの変動が、出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動（ロードリップルとも言う）となって現れる。出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動は、後段の負荷５０２に悪影響を及ぼす影響がある。なお、この問題を当業者の一般的な認識と捉えてはならず、本発明者らが独自に認識したものである。

この問題を解決するために、ＡＭ変調の変調度を小さくすると、ＲＣＴ端子のリップル、ひいてはロードリップルは抑制されるが、通信不良を引き起こす可能性がある。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、通信不良を抑制しつつ、出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動を抑制した受電用のコントロールＩＣの提供にある。

本発明のある態様は、ワイヤレス受電装置のコントロール回路に関する。コントロール回路は、受信アンテナが接続される第１交流端子および第２交流端子と、整流端子と、受信アンテナに流れる電流を整流し、整流端子から出力する整流回路と、整流端子に生ずる整流電圧を受け、所定レベルに安定化される出力電圧を生成する電源回路と、第１交流端子と第１キャパシタを介して接続される第１スイッチと、第２交流端子と第２キャパシタを介して接続される第２スイッチと、送信パケットに応じた変調信号にもとづいて第１スイッチおよび第２スイッチをスイッチングする第１駆動回路および第２駆動回路と、を備える。第１駆動回路および第２駆動回路は、複数のモードが切り替え可能であり、複数のモードで、第１スイッチと第２スイッチのオン期間における状態が異なる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、通信不良を抑制しつつ、出力電圧Ｖ_ＯＵＴの変動を抑制できる。

Ｑｉ規格に準拠したワイヤレス給電システムの構成を示す図である。 変調器の周辺の示す回路図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、変調器の動作を説明する図である。 実施の形態に係るコントロールＩＣを備える受電装置のブロック図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、コントロールＩＣの動作を説明する図である。 実施例１に係る第１駆動回路と第２駆動回路の回路図である。 図６の第２ドライバの構成例を示す回路図である。 実施例２に係る駆動回路のひとつの実装を示す回路図である。 実施例２に係る駆動回路の別の実装を示す回路図である。 実施例３に係る第１スイッチおよび第１駆動回路の回路図である。 実施例４に係る第１スイッチＳＷおよび第１駆動回路の回路図である。 実施の形態に係る受電装置を備える電子機器を示す図である。

（実施の形態の概要）
本明細書に開示される一実施の形態は、ワイヤレス受電装置（単に受電装置という）のコントロール回路に関する。コントロール回路は、受信アンテナが接続される第１交流端子および第２交流端子と、整流端子と、受信アンテナに流れる電流を整流し、整流端子から出力する整流回路と、整流端子に生ずる整流電圧を受け、所定レベルに安定化される出力電圧を生成する電源回路と、第１交流端子と第１キャパシタを介して接続される第１スイッチと、第２交流端子と第２キャパシタを介して接続される第２スイッチと、送信パケットに応じた変調信号にもとづいて第１スイッチおよび第２スイッチをスイッチングする第１駆動回路および第２駆動回路と、を備える。第１駆動回路および第２駆動回路は、複数のモードが切り替え可能であり、複数のモードで、第１スイッチと第２スイッチのオン期間における状態が異なる。

第１スイッチ、第２スイッチのオン期間における状態を切り替えることにより、状況に応じて、整流端子のリップルを許容するモードと、整流端子のリップルを抑制し、ひいては出力電圧のリップルを抑制するモードと、を選択することができる。

第１スイッチ、第２スイッチはそれぞれ、出力トランジスタを含んでもよい。第１駆動回路および第２駆動回路はそれぞれ、（i）第１モードにおいて出力トランジスタをフルオンさせ、（ii）第２モードにおいて出力トランジスタを定電流素子として機能させるように構成されてもよい。
出力トランジスタが定電流素子として機能する第２モードを選択することで、第１スイッチと第２スイッチのオン抵抗を大きくでき、整流端子のリップルを抑制できる。

第１駆動回路および第２駆動回路はそれぞれ、第１モードにおいてアクティブとなり、出力トランジスタのゲートに、ハイレベル電圧とローレベル電圧を選択的に印加する第１ドライバと、第２モードにおいてアクティブとなり、出力トランジスタに定電流が流れるように、出力トランジスタのバイアス状態を制御する第２ドライバと、を含んでもよい。

第２ドライバは、出力トランジスタを出力とするカレントミラー回路を構成するように接続されるバイアストランジスタと、バイアストランジスタに定電流を供給する電流源と、を含んでもよい。定電流をスイッチングすることで、変調をかけることができる。

電流源は可変電流源であってもよい。これにより第２モードにおけるリップルの抑制量と変調度を調整できる。

第１スイッチ、第２スイッチはそれぞれ、出力トランジスタを含んでもよい。第１駆動回路および第２駆動回路はそれぞれ、（i）第１モードにおいて出力トランジスタのゲートに相対的に高い第１電圧を印加し、（ii）第２モードにおいて出力トランジスタのゲートに相対的に低い第２電圧を印加するように構成されてもよい。

第１スイッチ、第２スイッチはそれぞれ、出力トランジスタを含んでもよい。出力トランジスタのサイズ（Ｗ／Ｌ、Ｗはゲート幅、Ｌはゲート長）が可変に構成され、モードに応じてサイズが設定されてもよい。サイズを変化させることにより、トランジスタのオン抵抗を変化させることができる。

駆動回路のモードは、整流電圧と出力電圧の差分にもとづいて選択されてもよい。整流電圧と出力電圧の差分がしきい値より小さい場合には、整流電圧のリップルが小さくなるモードを選択することで、出力電圧のリップルを抑制できる。整流電圧と出力電圧の差分がしきい値より大きい場合には、整流電圧のリップルは電源回路によって除去されるため、変調度が大きい、したがって通信品質が高いモードを選択することができる。

（実施の形態）
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図４は、実施の形態に係るコントロールＩＣ４００を備える受電装置３００のブロック図である。

受電装置３００は、主として、受信アンテナ３０１と、コントロールＩＣ４００と、その他周辺の回路部品を備える。コントロールＩＣ４００は、受電装置３００の主要部品を１パッケージに収容したものである。

受信アンテナ３０１は、直列に接続された受信コイル３０２および共振キャパシタ３０３を含む。受信アンテナ３０１は、コントロールＩＣ４００の交流端子ＡＣ１，ＡＣ２の間に接続される。

コントロールＩＣ４００は、コントローラ４１０、整流回路４２０、電源回路４３０、電流検出回路４３２、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２および第１駆動回路４５０＿１、第２駆動回路４５０＿２を備える。第１駆動回路４５０＿１、第２駆動回路４５０＿２は同様に構成され、以下、それぞれを単に駆動回路４５０と総称する。また第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２を単にスイッチＳＷと称する。

コントローラ４１０は、受電装置３００を統合的に制御する。コントローラ４１０は、プロセッサコアとソフトウェアプログラムの組み合わせで実装してもよいし、ハードウェアで実装してもよい。コントローラ４１０の機能はさまざまであるが、たとえばワイヤレス送電装置に送信すべきパケットＰＫＴを生成し、このパケットＰＫＴにもとづくＡＭ変調信号をコイル電流（コイル電圧）に重畳する。これにより送信コイルの電流（あるいは電圧）が偏移し、送電装置２００にパケットＰＫＴが送信される。

またコントローラ４１０は、コントロールＩＣ４００の各部の電気的状態を監視し、受信電力Ｐ_ＲＸを計算したり、電源回路４３０の目標電圧を制御する機能を有する。たとえばコントローラ４１０と付随してＡ／Ｄコンバータ４１２が設けられる。Ａ／Ｄコンバータ４１２は、整流電圧Ｖ_ＲＣＴ、電源回路４３０に流れる電流Ｉ_ＯＵＴなどをデジタル信号に変換し、コントローラ４１０に供給する。

整流回路４２０は、ＡＣ１端子とＡＣ２端子に接続され、受信アンテナ３０１に流れる電流Ｉ_{ＣＯＩＬ（ＲＸ）}を整流し、ＲＣＴ端子に全波整流して出力する。ＲＣＴ端子には、平滑コンデンサ３０６が接続される。ＲＣＴ端子に生ずる電圧を、整流電圧Ｖ_ＲＣＴという。整流回路４２０は、複数のトランジスタで構成されるブリッジ回路４２２と、ブリッジ回路４２２の複数のトランジスタを駆動する同期整流コントローラ４２４を含む同期整流回路であってもよい。同期整流コントローラ４２４は、ＡＣ１端子とＡＣ２端子の電圧Ｖ_ＡＣ１，Ｖ_ＡＣ２にもとづいて、ブリッジ回路４２２の複数のトランジスタを制御する。あるいは整流回路４２０はダイオードブリッジ回路であってもよい。

電源回路４３０は、リニアレギュレータ（ＬＤＯ：Low Drop Outputともいう）であり、整流電圧Ｖ_ＲＣＴを受け、所定の目標レベルに安定化された出力電圧Ｖ_ＯＵＴを生成する。出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、ＯＵＴ端子から負荷５０２に出力される。負荷５０２は典型的にはバッテリ５０６とその充電回路５０４を含みうる。

電源回路４３０と付随して、電流検出回路４３２が設けられる。電流検出回路４３２は、電源回路に流れる電流Ｉ_ＯＵＴを検出し、その電流量を示す電流検出信号Ｖｃｓを生成する。上述のＡ／Ｄコンバータ４１２は、この電流検出信号Ｖｃｓをデジタル値に変換する。

コントロールＩＣ４００のＣＯＭ１端子とＡＣ１端子の間には、キャパシタＣ_１１が接続され、ＣＯＭ２端子とＡＣ２端子の間には、キャパシタＣ_１２が接続される。第１スイッチＳＷ１は、ＣＯＭ１端子とキャパシタＣ_１１を介してＡＣ１端子と接続され、第２スイッチＳＷ２は、ＣＯＭ２端子とキャパシタＣ_１２を介してＡＣ２端子と接続される。

コントロールＩＣ４００の変調処理部４１４は、送電装置２００に送信すべきパケットＰＫＴを生成し、パケットＰＫＴに応じたＡＭ変調信号ＭＯＤを生成する。駆動回路４５０＿１，４５０＿２は、ＡＭ変調信号ＭＯＤにもとづいて第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２をスイッチングする。

駆動回路４５０＿１，４５０＿２は、複数のモードを切り替え可能に構成される。複数のモードは、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２のオン期間における状態が異なっている。

第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２のオン期間における状態は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のインピーダンス（あるいはコンダクタンス）として把握することができる。あるいは第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２のオン期間における状態とは、スイッチＳＷ１（ＳＷ２）の一端ＣＯＭ１（ＣＯＭ２）の電圧の変化速度として把握することができる。あるいは第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２のオン期間における状態とは、スイッチＳＷ１（ＳＷ２）に流れる電流の変化速度として把握することができる。

駆動回路４５０＿１，４５０＿２は、少なくとも第１モードと第２モードが切り替え可能である。第１モードにおいて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が相対的に強くオンし、第２モードにおいて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が相対的に弱くオンする、言い換えれば第１モードにおけるスイッチＳＷ１，ＳＷ２のインピーダンスは、第２モードにおけるインピーダンスよりも低い。

コントローラ４１０のモードセレクタ４１６は、複数のモードのうちひとつを指示するモード選択信号ＭＯＤＥを生成する。たとえばモードセレクタ４１６は、整流電圧Ｖ_ＲＣＴにリップルが生じたとしても、電源回路４３０によって除去できる状況や、出力電圧Ｖ_ＯＵＴにリップルが生じたとしても負荷５０２の動作に支障がない状況において、第１モードを選択することができる。反対に、整流電圧Ｖ_ＲＣＴにリップルが生じると、出力電圧Ｖ_ＯＵＴに伝搬するような状況において第２モードを選択することができる。

たとえばコントローラ４１０は、整流電圧Ｖ_ＲＣＴと出力電圧Ｖ_ＯＵＴの差分にもとづいて選択することができる。より詳しくは、整流電圧Ｖ_ＲＣＴと出力電圧Ｖ_ＯＵＴの差分が所定のしきい値より大きい状況では第１モードを、差分がしきい値より小さい状況では第２モードを選択してもよい。

以上がコントロールＩＣ４００の構成である。続いてその動作を説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、コントロールＩＣ４００の動作を説明する図である。図５（ａ）は第１モードの動作を、図５（ｂ）は第２モードの動作を示す。

図５（ａ）を参照する。第１モードは、図３（ａ）と同様と把握でき、変調信号ＭＯＤに応じて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がフルオンする。これにより、変調度が高くなる代わりに、整流電圧Ｖ_ＲＣＴにはリップルが重畳される。ただし、出力電圧Ｖ_ＯＵＴと整流電圧Ｖ_ＲＣＴの電位差が大きければ、このリップルは電源回路４３０によって除去される。

図５（ｂ）を参照する。第２モードでは、変調信号ＭＯＤに応じて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が弱くオンする。これにより、変調度が低くなる代わりに、整流電圧Ｖ_ＲＣＴに重畳されるリップルが抑制される。したがって、出力電圧Ｖ_ＯＵＴと整流電圧Ｖ_ＲＣＴの電位差が小さい場合であっても、出力電圧Ｖ_ＯＵＴに重畳されるリップルを抑制できる。

以上がコントロールＩＣ４００の動作である。このコントロールＩＣ４００によれば、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２のオン期間における状態を切り替えることにより、状況に応じて、整流端子ＲＣＴの電圧リップルを許容するモードと、整流端子ＲＣＴのリップルを抑制し、ひいては出力電圧Ｖ_ＯＵＴのリップルを抑制するモードと、を選択することができる。

本発明は、図４のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、方法に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。

（実施例１）
図６は、実施例１に係る第１駆動回路４５０＿１と第２駆動回路４５０＿２の回路図である。それらは同様に構成されるから、第１駆動回路４５０＿１に着目してその構成を説明する。スイッチＳＷ１は、出力トランジスタＭ１を含む。第１駆動回路４５０＿１は、少なくとも第１モードと第２モードが切り替え可能である。第１駆動回路４５０＿１は、第１モードにおいて、出力トランジスタＭ１をフルオンさせ、第２モードにおいて、出力トランジスタＭ１を定電流素子として動作させる。

第１駆動回路４５０＿１は、第１ドライバ４５２および第２ドライバ４５４を含む。
第１ドライバ４５２は第１モードにおいてアクティブとなり、出力トランジスタＭ１のゲートに、変調信号ＭＯＤに応じてハイレベル電圧Ｖ_Ｈとローレベル電圧Ｖ_Ｌを選択的に印加する。

第２ドライバ４５４は第２モードにおいてアクティブとなり、出力トランジスタＭ１に変調信号ＭＯＤに応じた間欠的な定電流が流れるように、出力トランジスタＭ１のバイアス状態を制御する。

図７は、図６の第２ドライバ４５４の構成例を示す回路図である。第２ドライバ４５４は、バイアストランジスタＭ２および電流源４５６を含む。バイアストランジスタＭ２は、出力トランジスタＭ１を出力とするカレントミラー回路を構成するように接続される。電流源４５６は、バイアストランジスタＭ２に定電流Ｉｃを供給する。

電流源４５６は可変電流源で構成してもよい。この場合、第２モードにおけるスイッチＳＷ１のオンの程度を調節することができ、したがってリップル量と変調度のトレードオフを調節できる。

（実施例２）
実施例２においても、第１スイッチＳＷ１は、出力トランジスタＭ１を含む。第１駆動回路４５０＿１は、第１モードにおいて出力トランジスタＭ１のゲートに相対的に高い第１電圧Ｖ_ＤＲＶ１（たとえば電源電圧Ｖ_ＤＤ）を印加し、第２モードにおいて出力トランジスタＭ１のゲートに相対的に低い第２電圧Ｖ_ＤＲＶ２を印加するように構成される。

図８は、実施例２に係る駆動回路４５０＿１のひとつの実装を示す回路図である。この実装では、駆動回路４５０＿１は、第１モードにおいてアクティブとなる第１ドライバ４６０と、第２モードにおいてアクティブとなる第２ドライバ４６２を含む。第１ドライバ４６０および第２ドライバ４６２は、バッファあるいはインバータを含み、それらの電源端子には、異なる電圧Ｖ_ＤＲＶ１，Ｖ_ＤＲＶ２（Ｖ_ＤＲＶ１＞Ｖ_ＤＲＶ２）が供給される。

図９は、実施例２に係る駆動回路４５０＿１の別の実装を示す回路図である。この実装では、駆動回路４５０＿１は、ひとつのドライバ４６４と、可変電圧源４６６を含む。可変電圧源４６６は、可変の電圧Ｖ_ＤＲＶを生成し、ドライバ４６４の電源端子４６５に供給する。電圧Ｖ_ＤＲＶは、第１モードにおいて相対的に高い電圧レベルＶ_ＤＲＶ１を有し、第２モードにおいて相対的に低い電圧レベルＶ_ＤＲＶ２を有する。

（実施例３）
図１０は、実施例３に係る第１スイッチＳＷ１および第１駆動回路４５０＿１の回路図である。実施例３において出力トランジスタＭ１のサイズは可変に構成される。そしてモードに応じて、出力トランジスタＭ１のサイズが設定される。出力トランジスタＭ１は並列に接続される複数のトランジスタＭ１ａ，Ｍ１ｂを含む。第１駆動回路４５０＿１は、モードに応じて、ターンオンすべきトランジスタＭ１ａ，Ｍ１ｂを切り替える。

（実施例４）
図１１は、実施例４に係る第１スイッチＳＷ１および第１駆動回路４５０＿１の回路図である。第１スイッチＳＷ１は、出力トランジスタＭ１と直列に接続される可変抵抗Ｒ１を含む。可変抵抗Ｒ１の抵抗値は、モードに応じて選択される。具体的には第１モードにおいて、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を小さく（たとえば実質的にゼロ）とし、第２モードでは、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくする。第１駆動回路４５０＿１は、変調信号ＭＯＤに応じて出力トランジスタＭ１を駆動するバッファ（あるいはインバータ）４６８を含む。

（用途）
最後に、実施の形態に係るワイヤレス受電装置３００を用いた電子機器の例を説明する。図１２は、実施の形態に係る受電装置３００を備える電子機器５００を示す図である。図１２の電子機器５００は、スマートフォン、タブレットコンピュータや携帯型ゲーム機、携帯型オーディオプレイヤであり、筐体５０１には、受信コイル３０２、整流回路３０４、平滑コンデンサ３０６、電源回路３０８等を含む受電装置３００が内蔵される。図１２には、負荷５０２として、充電回路５０４、バッテリ５０６、その他の電子回路５０８が示される。電子回路５０８は、無線（ＲＦ）部、ベースバンドプロセッサ、アプリケーションプロセッサ、オーディオプロセッサ等を含んでもよい。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

モードの選択方法は、限定されない。たとえば負荷５０２からの要求にもとづいて、モードを選択してもよい。

出力電圧Ｖ_ＯＵＴのリップル幅を監視し、リップル幅が許容値を超えたときに、第２モードを選択するようにしてもよい。

あるいは通信品質を監視し、監視結果にもとづいてモードを選択してもよい。たとえばデフォルトで整流電圧Ｖ_ＲＣＴのリップルが小さくなる第２モードを選択するようにしておき、通信品質の低下が検出された場合に、第１モードを選択し、変調度を高めるようにしてもよい。

図７において、第１ドライバ４５２を省略し、第２ドライバ４５４を常に動作させるようにし、変調度を高めたい場合には、電流源４５６の電流量を増大させ、反対に、リップルを抑制したい場合には、電流源４５６の電流量を減少させてもよい。

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１００ 給電システム
２００ 送電装置
２０２ 送信コイル
２０４ ドライバ
２０６ コントローラ
２０８ 復調器
３００ 受電装置
３０１ 受信アンテナ
３０２ 受信コイル
３０３ 共振キャパシタ
３０４ 整流回路
３０６ 平滑コンデンサ
３０８ 電源回路
４００ コントロールＩＣ
４１０ コントローラ
４１２ Ａ／Ｄコンバータ
４１４ パケット生成部
４１６ モードセレクタ
４２０ 整流回路
４３０ 電源回路
４３２ 電流検出回路
４５０ 駆動回路
４５０＿１ 第１駆動回路
４５０＿２ 第２駆動回路
４５２ 第１ドライバ
４５４ 第２ドライバ
４５６ 電流源
ＳＷ１ 第１スイッチ
ＳＷ２ 第２スイッチ
Ｍ１ 出力トランジスタ
Ｍ２ バイアストランジスタ
５００ 電子機器
５０１ 筐体
５０２ 負荷

Claims (13)

1. ワイヤレス受電装置のコントロール回路であって、
   受信アンテナが接続される第１交流端子および第２交流端子と、
   整流端子と、
   前記受信アンテナに流れる電流を整流し、前記整流端子から出力する整流回路と、
   前記整流端子に生ずる整流電圧を受け、所定レベルに安定化される出力電圧を生成する電源回路と、
   前記第１交流端子と第１キャパシタを介して接続される第１スイッチと、
   前記第２交流端子と第２キャパシタを介して接続される第２スイッチと、
   送信パケットに応じた変調信号にもとづいて前記第１スイッチおよび前記第２スイッチをスイッチングする第１駆動回路および第２駆動回路と、
   を備え、
   前記第１駆動回路および前記第２駆動回路は複数のモードが切り替え可能であり、
   前記複数のモードで、前記第１スイッチと前記第２スイッチのオン期間における状態が異なることを特徴とするコントロール回路。
2. 前記第１スイッチ、前記第２スイッチはそれぞれ、出力トランジスタを含み、
   前記第１駆動回路および前記第２駆動回路はそれぞれ、（i）第１モードにおいて前記出力トランジスタをフルオンさせ、（ii）第２モードにおいて前記出力トランジスタを定電流素子として動作させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のコントロール回路。
3. 前記第１駆動回路および前記第２駆動回路はそれぞれ、
   前記第１モードにおいてアクティブとなり、前記出力トランジスタのゲートに、ハイレベル電圧とローレベル電圧を選択的に印加する第１ドライバと、
   前記第２モードにおいてアクティブとなり、前記出力トランジスタに定電流が流れるように、前記出力トランジスタのバイアス状態を制御する第２ドライバと、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載のコントロール回路。
4. 前記第２ドライバは、
   前記出力トランジスタを出力とするカレントミラー回路を構成するように接続されるバイアストランジスタと、
   前記バイアストランジスタに定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３に記載のコントロール回路。
5. 前記電流源は可変電流源であることを特徴とする請求項４に記載のコントロール回路。
6. 前記第１スイッチ、前記第２スイッチはそれぞれ、出力トランジスタを含み、
   前記第１駆動回路および前記第２駆動回路はそれぞれ、（i）第１モードにおいて前記出力トランジスタのゲートに相対的に高い第１電圧を印加し、（ii）第２モードにおいて前記出力トランジスタのゲートに相対的に低い第２電圧を印加するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のコントロール回路。
7. 前記第１スイッチ、前記第２スイッチはそれぞれ、出力トランジスタを含み、
   前記出力トランジスタのサイズが可変に構成され、モードに応じてサイズが設定されることを特徴とする請求項１に記載のコントロール回路。
8. 前記駆動回路のモードは、前記整流電圧と前記出力電圧の差分にもとづいて選択されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のコントロール回路。
9. ワイヤレス受電装置のコントロール回路であって、
   受信アンテナが接続される第１交流端子および第２交流端子と、
   整流端子と、
   前記受信アンテナに流れる電流を整流し、前記整流端子から出力する整流回路と、
   前記整流端子に生ずる整流電圧を受け、所定レベルに安定化される出力電圧を生成する電源回路と、
   前記第１交流端子と第１キャパシタを介して接続される第１スイッチと、
   前記第２交流端子と第２キャパシタを介して接続される第２スイッチと、
   送信パケットに応じた変調信号にもとづいて前記第１スイッチおよび前記第２スイッチをスイッチングする第１駆動回路および第２駆動回路と、
   を備え、
   前記第１スイッチ、前記第２スイッチはそれぞれ、出力トランジスタを含み、
   前記第１駆動回路および前記第２駆動回路はそれぞれ、前記出力トランジスタを定電流素子として動作させるように構成されることを特徴とするコントロール回路。
10. 前記第１駆動回路および前記第２駆動回路はそれぞれ、前記出力トランジスタに定電流が流れるように、前記出力トランジスタのバイアス状態を制御するドライバを含むことを特徴とする請求項９に記載のコントロール回路。
11. 前記ドライバは、
    前記出力トランジスタを出力とするカレントミラー回路を構成するように接続されるバイアストランジスタと、
    前記バイアストランジスタに定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１０に記載のコントロール回路。
12. ひとつのパッケージに収容されることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のコントロール回路。
13. 受信アンテナと、
    請求項１から１２のいずれかに記載のコントロール回路と、
    を備えることを特徴とする電子機器。

Images