JP2024048839A - 回路装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】充電回路に入力される電源電圧を適切に制御可能な回路装置等を提供すること。【解決手段】回路装置１００は充電回路１１０とＡ／Ｄ変換回路１８０と制御回路１６０とリニアレギュレーター回路１３０とを含む。充電回路１１０は、電源電圧ＶＲＧに基づいてバッテリー１０に充電電流ＩＣＨＧを供給する。Ａ／Ｄ変換回路１８０は、バッテリー１０の電圧であるバッテリー電圧ＶＢＡＴをＡ／Ｄ変換してバッテリー電圧データＡＤＶＢを出力する。制御回路１６０は、バッテリー電圧データＡＤＶＢに基づいて、電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴとの差が所与の設定電圧となるように電源電圧ＶＲＧの電圧値を制御する電圧制御データＣＴＲＧを出力する。リニアレギュレーター回路１３０は、電圧制御データＣＴＲＧに基づいて、電源電圧ＶＲＧを充電回路１１０に供給する。【選択図】 図１

Description

本発明は、回路装置及び電子機器等に関する。

特許文献１には、太陽電池とＤＣ／ＤＣコンバーターと充電回路とバッテリーと電位差検出回路と誤差増幅器とデューティー制御回路とを含む太陽電池発電システムが開示されている。固定抵抗である充電回路は、ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力とバッテリーの間に設けられる。電位差検出回路は、ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力であるバス電圧とバッテリー電圧の差を検出し、誤差増幅器は、その差と基準電圧の誤差を増幅し、デューティー制御回路は、誤差増幅器の出力に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバーターのスイッチングのデューティーを変調する。

特開２００３－１３３５７１号公報

充電回路の入力電圧とバッテリー電圧の差は、充電回路における発熱、又はバッテリーの充電特性に影響するので、充電回路の入力電圧を適切に制御することが求められる。例えば上記の特許文献１において、ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力であるバス電圧が、充電回路の入力電圧であり、そのバス電圧を適切に制御することが求められる。

本開示の一態様は、電源電圧に基づいてバッテリーに充電電流を供給する充電回路と、前記バッテリーの電圧であるバッテリー電圧をＡ／Ｄ変換してバッテリー電圧データを出力するＡ／Ｄ変換回路と、前記バッテリー電圧データに基づいて、前記電源電圧と前記バッテリー電圧との差が所与の設定電圧となるように前記電源電圧の電圧値を制御する電圧制御データを出力する制御回路と、前記電圧制御データに基づいて、前記電源電圧を前記充電回路に供給するリニアレギュレーター回路と、を含む回路装置に関係する。

本開示の他の態様は、上記の回路装置と、前記バッテリーと、を含む電子機器に関係する。

回路装置と、その回路装置を含む電子機器の構成例。 第１実施形態における回路装置の信号波形例。 第１実施形態において電圧制御データを決定する第１処理のフローチャート例。 テーブルの例。 第１実施形態において電圧制御データを決定する第２処理のフローチャート例。 充電回路と逆流防止回路の詳細構成例。 充電電流制御データに対する充電電流の特性のシミュレーション結果例。 設定電圧の例。 リニアレギュレーター回路の詳細構成例。 電圧制御データに対する電源電圧の例。 第２実施形態における回路装置の信号波形例。 第２実施形態において電圧制御データを決定する処理のフローチャート例。 第３実施形態における回路装置の信号波形例。 第３実施形態において電圧制御データを決定する処理のフローチャート例。 無接点電力伝送システムの構成例。

以下、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが必須構成要件であるとは限らない。

１．第１実施形態
図１は、回路装置と、その回路装置を含む電子機器の構成例である。

電子機器２００は、回路装置１００とバッテリー１０を含む。バッテリー１０は、二次電池であり、例えばリチウムイオン二次電池、ニッケル水素蓄電池、又はニッケルカドミウム蓄電池等である。電子機器２００は、バッテリー１０を内蔵する又は取り付け可能な機器であればよく、バッテリー充電機能を備えた様々な電子機器であってよい。一例としては、電子機器２００は、スマートフォン、タブレット型端末、無線イヤフォン、無線補聴器、スマートウォッチ、デジタルカメラ、又はモバイルバッテリー等である。電子機器２００がスマートフォン等である場合には、電子機器２００は処理装置、記憶装置、無線通信装置、表示装置、又は操作入力装置等を含んでもよい。電子機器２００は、無接点電力伝送システムにおける受電側の機器であってもよいし、接点式の充電システムにおける受電側の機器であってもよい。

回路装置１００は、送電側の機器から送電された電力に基づいてバッテリー１０を充電する充電部１０２を含む。充電部１０２は、充電回路１１０とリニアレギュレーター回路１３０と制御回路１６０と記憶部１７０とＡ／Ｄ変換回路１８０と逆流防止回路１９０とを含む。回路装置１００は、例えば複数の回路素子が半導体基板に集積された集積回路装置である。

リニアレギュレーター回路１３０は、入力電圧ＶＣＣを電源電圧ＶＲＧにレギュレートする。リニアレギュレーター回路とは、抵抗又はトランジスター等の電圧降下を利用して電圧をレギュレートする回路のことである。電源電圧ＶＲＧの電圧値は、制御回路１６０からの電圧制御データＣＴＲＧにより設定される。入力電圧ＶＣＣは、送電側の機器から受電した電力に基づいて生成される、或いは、送電側の機器からの受電電圧そのものであってもよい。例えば、図１５で後述する無接点電力伝送システムにおいて、受電回路１０１が受電した交流電圧を整流し、それにより得られた直流電圧が入力電圧ＶＣＣとなる。

充電回路１１０は、電源電圧ＶＲＧに基づいて、バッテリー１０を充電するための充電電流ＩＣＨＧを生成する。充電電流ＩＣＨＧの電流値は、制御回路１６０からの充電電流制御データＱＤＡにより設定される。

逆流防止回路１９０は、制御回路１６０からの制御信号ＣＴＳに基づいてオン状態又はオフ状態に制御される。逆流防止回路１９０は、オン状態において、充電回路１１０からの充電電流ＩＣＨＧをバッテリー１０へ通過させる。これにより、バッテリー１０が充電電流ＩＣＨＧにより充電される。逆流防止回路１９０は、オフ状態、且つ充電回路１１０が充電電流ＩＣＨＧを出力していない状態において、バッテリー１０から充電回路１１０への逆流を防止する。

Ａ／Ｄ変換回路１８０は、バッテリー１０のバッテリー電圧ＶＢＡＴをＡ／Ｄ変換し、その結果であるバッテリー電圧データＡＤＶＢを出力する。Ａ／Ｄ変換回路１８０は、例えば所定間隔でバッテリー電圧ＶＢＡＴをＡ／Ｄ変換し、時系列のバッテリー電圧データＡＤＶＢを出力する。

制御回路１６０は、電源電圧ＶＲＧの電圧値を制御する電圧制御データＣＴＲＧ、充電電流ＩＣＨＧの電流値を制御する充電電流制御データＱＤＡ、及び逆流防止回路１９０をオン状態又はオフ状態に制御する制御信号ＣＴＳを出力する。制御回路１６０は、アンド回路、オア回路、インバーター又はラッチ回路等のロジック素子で構成されたロジック回路である。制御回路１６０は、ＤＳＰ等のプロセッサーであってもよい。プロセッサーは、制御回路１６０が行う処理が記述されたプログラムを実行することで、制御回路１６０の機能を実現してもよい。

制御回路１６０は、バッテリー電圧データＡＤＶＢに基づいて、電源電圧ＶＲＧがバッテリー電圧ＶＢＡＴに所与の設定電圧を加算した電圧となるように、電圧制御データＣＴＲＧを出力する。制御回路１６０は、所与の設定電圧を一定に保ってもよいし、可変に制御してもよい。例えば、制御回路１６０は、充電電流制御データＱＤＡに基づいて、充電電流ＩＣＨＧの電流値に応じて所与の設定電圧を変更してもよいし、或いは、ＣＣ充電とＣＶ充電とで所与の設定電圧を変更してもよい。ＣＣはConstant Currentの略であり、ＣＶはConstant Voltageの略である。

制御回路１６０は、バッテリー電圧ＶＢＡＴに応じて設定された充電電流制御データＱＤＡを出力する。例えば、制御回路１６０は、バッテリー電圧データＡＤＶＢに基づいて自ら充電形態と充電電流ＩＣＨＧの電流値とを判断して、充電電流制御データＱＤＡを出力する。充電形態は、ＣＣ充電又はＣＶ充電である。或いは、制御回路１６０は、不図示のインターフェース回路を介してバッテリー電圧データＡＤＶＢを外部の処理装置へ送信してもよい。外部の処理装置は、バッテリー電圧データＡＤＶＢに基づいて充電形態と充電電流ＩＣＨＧの電流値とを判断して、充電電流制御データＱＤＡをインターフェース回路へ送信してもよい。制御回路１６０は、受信された充電電流制御データＱＤＡを充電回路１１０へ出力してもよい。

記憶部１７０は、所与の設定電圧の設定値を記憶する。制御回路１６０は、記憶部１７０から所与の設定電圧の設定値を読み出し、その設定値に基づいて電圧制御データＣＴＲＧを出力する。充電電流等に応じて所与の設定電圧が変更される場合には、記憶部１７０は、複数の所与の設定電圧を記憶してもよい。また、制御回路１６０がテーブルにより電圧制御データＣＴＲＧを求める場合には、記憶部１７０は、そのテーブルのデータを記憶してもよい。但し、テーブルは回路として制御回路１６０に組み込まれてもよい。

記憶部１７０はメモリー又はレジスター等である。メモリーは、例えば不揮発性メモリー又はＲＡＭである。また、メモリーは、不揮発メモリー及びレジスターが複合して構成してもよいし、記憶できるものであればヒューズや回路装置１００の外部の回路等であってもよい。記憶部１７０が不揮発性メモリーであるとき、例えば回路装置１００又は電子機器２００の製造時において所与の設定電圧の設定値等が記憶部１７０に書き込まれる。記憶部１７０がＲＡＭ又はレジスターであるとき、例えば回路装置１００の外部の処理装置から不図示のインターフェース回路を介して所与の設定電圧の設定値等が記憶部１７０に書き込まれる。

図２は、第１実施形態における回路装置の信号波形例である。時間ｔａ０において、送電側の機器である充電台に電子機器２００が設置され、充電台から電子機器２００への送電が開始される。

Ａ／Ｄ変換回路１８０がバッテリー電圧ＶＢＡＴをＡ／Ｄ変換し、バッテリー電圧データＡＤＶＢを出力する。制御回路１６０は、記憶部１７０から読み出した所与の設定電圧ΔＶの設定値と、バッテリー電圧データＡＤＶＢとに基づいて、ＶＲＧ＝ＶＢＡＴ＋ΔＶとなるように電圧制御データＣＴＲＧを決定する。時間ｔａ１において、制御回路１６０は、電圧制御データＣＴＲＧをリニアレギュレーター回路１３０に出力し、リニアレギュレーター回路１３０は、電圧制御データＣＴＲＧにより設定された電圧値の電源電圧ＶＲＧを出力する。

時間ｔａ２において、充電回路１１０がＣＣ充電を開始する。ＣＣ充電において、充電回路１１０は、充電電流制御データＱＤＡにより設定された電流値ＩＣＣの充電電流ＩＣＨＧでバッテリー１０を充電する。

制御回路１６０又は外部の処理装置は、バッテリー電圧データＡＤＶＢに基づいて、バッテリー電圧ＶＢＡＴが所定の電圧ＶＣＶに達したか否かを判断し、バッテリー電圧ＶＢＡＴが所定電圧に達した場合にはＣＣ充電からＣＶ充電に切り替える。図２では、時間ｔａ３においてＣＣ充電からＣＶ充電に切り替えられる。

制御回路１６０又は外部の処理装置は、バッテリー電圧データＡＤＶＢに基づいて、バッテリー電圧ＶＢＡＴが一定の電圧ＶＣＶを維持するように充電電流制御データＱＤＡを制御する。これにより充電電流ＩＣＨＧの電流値が低下していく。制御回路１６０又は外部の処理装置は、充電電流制御データＱＤＡに基づいて、充電電流ＩＣＨＧの電流値が所定値以下になったとき充電を停止する。図２では、時間ｔａ４において充電が停止される。

以上の制御により、時間ｔａ１から時間ｔａ４までの期間ＰＡ１において、リニアレギュレーター回路１３０が出力する電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴとの差が、所与の設定電圧ΔＶに維持される。充電回路１１０及び逆流防止回路１９０における発熱は、（ＶＲＧ－ＶＢＡＴ）×ＩＣＨＧ＝ΔＶ×ＩＣＨＧで決まるので、電源電圧ＶＲＧが一定である場合に比べて本実施形態では発熱が抑えられる。また、デジタル制御により、充電電流ＩＣＨＧの電流値と所与の設定電圧ΔＶが独立に設定されるので、適切な充電制御が可能になる。

図３は、第１実施形態において電圧制御データを決定する第１処理のフローチャート例である。ステップＳ１において、制御回路１６０は、記憶部１７０から設定値を読み出して所与の設定電圧ΔＶを設定する。ここでのΔＶは、電圧値をＡ／Ｄ変換回路１８０の出力コードに換算したデジタル値である。

ステップＳ４において、制御回路１６０は、デジタル値ＤＶＲＧ＝ＡＤＶＢ＋ΔＶ－３０３４ｄを演算する。３０３４ｄの「ｄ」は、３０３４が１０進数であることを示す。３０３４ｄは、３．５ＶをＡ／Ｄ変換回路１８０の出力コードに換算した値であり、電源電圧ＶＲＧの下限に相当する。

ステップＳ５において、制御回路１６０は、デジタル値ＤＶＲＧをテーブルに入力し、デジタル値ＤＶＲＧに対応した電圧制御データＣＴＲＧを取得する。図４にテーブルの例を示す。このテーブルは記憶部１７０に記憶されていてもよいし、回路として制御回路１６０に組み込まれてもよい。図４には、リニアレギュレーター回路１３０が、０．１Ｖステップで３．５Ｖ～５．０Ｖを出力できる例を示す。テーブルは、デジタル値ＤＶＲＧを８７ｄステップで０ｄ～１５ｄの電圧制御データＣＴＲＧに対応付けている。８７ｄは、０．１ＶをＡ／Ｄ変換回路１８０の出力コードに換算した値である。図１０で後述するように、リニアレギュレーター回路１３０は、ＣＴＲＧ＝０ｄ、１ｄ、・・・、１４ｄ、１５ｄのとき電源電圧ＶＲＧ＝３．５Ｖ、３．６Ｖ、・・・、４．９Ｖ、５．０Ｖを出力する。

図５は、第１実施形態において電圧制御データを決定する第２処理のフローチャート例である。既に説明したステップと同様のステップには、同じ符号を付し、そのステップの説明を適宜に省略する。

ステップＳ６において、制御回路１６０は、ＣＴＲＧ＝ＤＶＲＧ／８７ｄを演算し、除算の余りを切り捨てることで電圧制御データＣＴＲＧを取得する。なお、制御回路１６０は、ステップＳ４とＳ６をＣＴＲＧ＝（ＡＤＶＢ＋ΔＶ－３０３４ｄ）／８７ｄの演算により１ステップで実行してもよい。

図６は、充電回路と逆流防止回路の詳細構成例である。まず逆流防止回路１９０の詳細構成例を説明する。

逆流防止回路１９０は、Ｐ型トランジスターＴＳ１とＮ型トランジスターＴＳ２と抵抗ＲＳとを含む。Ｐ型トランジスターＴＳ１のソースが充電ノードＮＢＡＴに接続され、ドレインが充電回路１１０の出力ノードＮＣＳＲに接続される。Ｎ型トランジスターＴＳ２のソースがグランドノードに接続され、ドレインがＰ型トランジスターＴＳ１のゲートに接続される。またＮ型トランジスターＴＳ２のゲートには制御回路１６０からの制御信号ＣＴＳが入力される。抵抗ＲＳの一端が充電ノードＮＢＡＴに接続され、他端がＰ型トランジスターＴＳ１のゲートに接続される。制御回路１６０がＮ型トランジスターＴＳ２をオフにすると、Ｐ型トランジスターＴＳ１がオフになる。Ｐ型トランジスターＴＳ１は、出力ノードＮＣＳＲから充電ノードＮＢＡＴへの方向を順方向とする寄生ダイオードを有するので、Ｐ型トランジスターＴＳ１がオフのときには、逆流防止回路１９０はバッテリー１０から充電回路１１０への逆流を防止する。バッテリー１０への充電が行われる際には、制御回路１６０がＮ型トランジスターＴＳ２をオンにする。これにより、Ｐ型トランジスターＴＳ１がオンになる。

次に充電回路１１０の詳細構成例を説明する。充電回路１１０は、図６に示す電流増幅回路１１２と電流源回路１１４とを含む。

電流源回路１１４は、演算増幅器ＯＰＢとＰ型トランジスターＴＢと抵抗ＲＣ１～ＲＣ１３とＮ型トランジスターＴＣ１～ＴＣ１３とを含む。ここでは充電電流制御データＱＤＡが１３ビットである例を示すが、充電電流制御データＱＤＡのビット数は２以上であればよい。

Ｐ型トランジスターＴＢのソースはノードＮＣＳＩに接続され、ドレインはノードＮＳに接続される。演算増幅器ＯＰＢの反転入力端子に基準電圧ＶＲＥＦ２が入力される。演算増幅器ＯＰＢの非反転入力端子はノードＮＳに接続され、出力ノードはＰ型トランジスターＴＢのゲートに接続される。抵抗ＲＣ１の一端はノードＮＳに接続され、他端はＮ型トランジスターＴＣ１のドレインに接続される。Ｎ型トランジスターＴＣ１のソースはグランドノードに接続される。同様に、抵抗ＲＣ２～ＲＣ１３の一端はノードＮＳに接続され、他端はＮ型トランジスターＴＣ２～ＴＣ１３のドレインに接続される。Ｎ型トランジスターＴＣ２～ＴＣ１３のソースはグランドノードに接続される。Ｎ型トランジスターＴＣ１のゲートには、充電電流制御データＱＤＡのビット信号ＱＤＡ［０］が入力される。同様に、Ｎ型トランジスターＴＣ２～ＴＣ１３のゲートには、充電電流制御データＱＤＡのビット信号ＱＤＡ［１］～ＱＤＡ［１２］が入力される。

演算増幅器ＯＰＢとＰ型トランジスターＴＢは、ノードＮＳの電圧をＶＳ＝ＶＲＥＦ２に制御する。抵抗ＲＣ１とＮ型トランジスターＴＣ１を電流源回路１１４の第１電流源と呼ぶ。充電電流制御データＱＤＡのビット信号ＱＤＡ［０］が１のときＮ型トランジスターＴＣ１がオンであり、第１電流源がＶＲＥＦ２／ＲＣ１の電流を流す。同様に、抵抗ＲＣ２～ＲＣ１３とＮ型トランジスターＴＣ２～ＴＣ１３を電流源回路１１４の第２～第１３電流源と呼ぶ。充電電流制御データＱＤＡのビット信号ＱＤＡ［１］～ＱＤＡ［１２］が１のときＮ型トランジスターＴＣ２～ＴＣ１３がオンであり、第２～第１３電流源がＶＲＥＦ２／ＲＣ２～ＶＲＥＦ２／ＲＣ１３の電流を流す。ｉを１以上１３以下の整数としたとき、抵抗ＲＣｉの抵抗値はＲＣＸ／２^{（ｉ－１）}である。ここでＲＣＸは任意の抵抗値である。即ち、第１～第１３電流源が流す電流はバイナリーに重み付けされている。Ｐ型トランジスターＴＢに流れる出力電流ＩＳは、充電電流制御データＱＤＡのビット信号ＱＤＡ［０］～ＱＤＡ［１２］のうち１であるビット信号に対応した電流源が流す電流の合計である。

電流増幅回路１１２は、演算増幅器ＯＰＡと電流制御トランジスターＴＡと抵抗ＲＣＳＩとセンス抵抗ＲＲＳＳとを含む。

電流制御トランジスターＴＡはＰ型トランジスターである。電流制御トランジスターＴＡのソースは、リニアレギュレーター回路１３０の出力ノードＮＲＧに接続され、ドレインはノードＮＣＳに接続される。抵抗ＲＣＳＩの一端がノードＮＣＳに接続され、他端がノードＮＣＳＩに接続される。センス抵抗ＲＲＳＳの一端がノードＮＣＳに接続され、他端が充電回路１１０の出力ノードＮＣＳＲに接続される。演算増幅器ＯＰＡの非反転入力端子はノードＮＣＳＩに接続され、反転入力端子は充電回路１１０の出力ノードＮＣＳＲに接続され、出力ノードは電流制御トランジスターＴＡのゲートに接続される。

電流増幅回路１１２は、ゲインＲＣＳＩ／ＲＲＳＳで出力電流ＩＳを増幅することで充電電流ＩＣＨＧを生成する。即ち、電流増幅回路１１２は、充電電流ＩＣＨＧ＝（ＲＣＳＩ／ＲＲＳＳ）×ＩＳを出力ノードＮＣＳＲに供給する。この充電電流ＩＣＨＧは、逆流防止回路１９０を介して充電ノードＮＢＡＴに供給され、バッテリー１０を充電する。

図７は、充電電流制御データに対する充電電流の特性のシミュレーション結果例である。図７には、ＱＤＡを大きくしたときのＩＣＨＧの上限がティピカルケースよりも低くなるワーストケースにおけるシミュレーション結果を示す。

図７に示すように、設定電圧ΔＶが低いほど、充電電流ＩＣＨＧの上限が低くなる。また、その上限よりも低い充電電流ＩＣＨＧの範囲において充電電流制御データＱＤＡに対して充電電流ＩＣＨＧが線形になっている。例えばΔＶ＝０．５Ｖのとき、充電電流ＩＣＨＧの上限は２４０ｍＡ程度であり、充電電流ＩＣＨＧが０ｍＡ～２００ｍＡ程度の範囲において充電電流制御データＱＤＡに対して充電電流ＩＣＨＧが線形になっている。

充電回路１１０と逆流防止回路１９０における発熱を最小限にする観点から、充電電流制御データＱＤＡに対して充電電流ＩＣＨＧが線形になる範囲で、設定電圧ΔＶが出来るだけ低いことが望ましい。例えばＩＣＨＧ≦２００ｍＡのとき、設定電圧がΔＶ≧０．５Ｖであれば充電電流制御データＱＤＡに対して充電電流ＩＣＨＧが線形である。この場合、ΔＶ≧０．５Ｖに設定されることが望ましい。

ここで、図６において電流制御トランジスターＴＡのドレイン－ソース間電圧をＶＤＳとし、逆流防止回路１９０の電圧降下を無視できるとした場合、ΔＶ＝ＶＲＧ－ＶＢＡＴ＝ＩＣＨＧ×ＲＲＳＳ＋ＶＤＳである。例えばＲＲＳＳ＝１Ω、ＩＣＨＧ＝２００ｍＡとしたとき、ΔＶ＝０．２Ｖ＋ＶＤＳ≧０．５Ｖである。ＶＤＳの最低値をＶＤＳｍｉｎとすると、ＶＤＳｍｉｎ＝０．３Ｖとなり、ΔＶ≧０．２Ｖ＋ＶＤＳｍｉｎと表すことができる。ＶＤＳｍｉｎは、充電電流制御データＱＤＡに対して充電電流ＩＣＨＧが線形になるために必要な最低のドレイン－ソース間電圧を意味している。即ち、設定電圧をΔＶ≧ＩＣＨＧ×ＲＲＳＳ＋ＶＤＳｍｉｎに設定しておくことで、充電電流制御データＱＤＡに対して充電電流ＩＣＨＧを線形にできる。また、ΔＶ≧ＩＣＨＧ×ＲＲＳＳ＋ＶＤＳｍｉｎを満たす範囲で出来るだけ設定電圧ΔＶを小さくしておくことで、充電回路１１０と逆流防止回路１９０における発熱を最小限にできる。

図８は、設定電圧の例である。図８のように設定電圧ΔＶを設定することで、図７において充電電流制御データＱＤＡに対して充電電流ＩＣＨＧが線形であり、且つ設定電圧ΔＶを出来るだけ低くする条件を満たすことができる。

第１実施形態においては設定電圧ΔＶが一定なので、例えば０ｍＡ≦ＩＣＨＧ＜２００ｍＡの範囲で充電が行われる場合には、充電電流ＩＣＨＧの電流値にかかわらず一定のΔＶ＝０．５Ｖに設定される。

或いは、第２実施形態で後述するように、充電電流ＩＣＨＧの電流値に応じて設定電圧ΔＶが変更されてもよい。例えば、充電電流がＩＣＨＧ＝２０ｍＡに設定されたとき、０ｍＡ≦ＩＣＨＧ＜３０ｍＡなので設定電圧がΔＶ＝０．１Ｖに設定され、充電電流が４０ｍＡに設定されたとき、３０ｍＡ≦ＩＣＨＧ＜６０ｍＡなので設定電圧がΔＶ＝０．２Ｖに設定されてもよい。

図９は、リニアレギュレーター回路の詳細構成例である。リニアレギュレーター回路１３０は、演算増幅器ＯＰＥとトランジスターＴＥと可変抵抗回路１３２と抵抗ＲＦとレベルシフター１３１とを含む。

演算増幅器ＯＰＥの非反転入力端子に基準電圧ＶＲＥＦが入力される。演算増幅器ＯＰＥの反転入力端子はノードＮＥ５に接続され、出力端子はトランジスターＴＥのゲートに接続される。トランジスターＴＥはＰ型トランジスターである。トランジスターＴＥのソースは入力電圧ＶＣＣの入力ノードＮＣＣに接続され、ドレインは電源電圧ＶＲＧの出力ノードＮＲＧに接続される。可変抵抗回路１３２の一端は、電源電圧ＶＲＧの出力ノードＮＲＧに接続され、他端はノードＮＥ５に接続される。抵抗ＲＦの一端はノードＮＥ５に接続され、他端はグランドノードＮＧＮに接続される。

可変抵抗回路１３２の抵抗値は、制御回路１６０からの電圧制御データＣＴＲＧに基づいて可変に設定される。１以上の整数であるｎを用いて具体的に説明すると、可変抵抗回路１３２は、第１～第ｎ＋１抵抗ＲＥ１～ＲＥｎ＋１、及び第１～第ｎトランジスターＴＥ１～ＴＥｎを含む。図４ではｎ＝４である。以下、ｎ＝４とするが、ｎは１以上の整数であればよい。

第４抵抗ＲＥ４の一端は電源電圧ＶＲＧの出力ノードＮＲＧに接続され、他端はノードＮＥ４に接続される。第３抵抗ＲＥ３の一端はノードＮＥ４に接続され、他端はノードＮＥ３に接続される。第２抵抗ＲＥ２の一端はノードＮＥ３に接続され、他端はノードＮＥ２に接続される。第１抵抗ＲＥ１の一端はノードＮＥ２に接続され、他端はノードＮＥ１に接続される。第５抵抗ＲＥ５の一端はノードＮＥ１に接続され、他端はノードＮＥ５に接続される。

第１～第４トランジスターＴＥ１～ＴＥ４はＰ型トランジスターである。第４トランジスターＴＥ４のソースは電源電圧ＶＲＧの出力ノードＮＲＧに接続され、ドレインはノードＮＥ４に接続される。第３トランジスターＴＥ３のソースはノードＮＥ４に接続され、ドレインはノードＮＥ３に接続される。第２トランジスターＴＥ２はノードＮＥ３に接続され、ドレインはノードＮＥ２に接続される。第１トランジスターＴＥ１のソースはノードＮＥ２に接続され、ドレインはノードＮＥ１に接続される。

レベルシフター１３１は、電圧制御データＣＴＲＧのビット信号ＣＴＲＧ［０］を、制御回路１６０の電源電圧の信号レベルから電源電圧ＶＲＧの信号レベルにレベルシフトし、信号ＣＥ［０］を第１トランジスターＴＥ１のゲートに出力する。同様に、レベルシフター１３１は、電圧制御データＣＴＲＧのビット信号ＣＴＲＧ［１］～ＣＴＲＧ［３］をレベルシフトし、信号ＣＥ［１］～ＣＥ［３］を第２～第４トランジスターＴＥ２～ＴＥ４のゲートに出力する。

信号ＣＥ［０］～ＣＥ［３］の論理レベルは、ビット信号ＣＴＲＧ［０］～ＣＴＲＧ［３］の論理レベルと同じであるとする。ＣＴＲＧ［０］＝０のとき第１トランジスターＴＥ１がオンであり、第１抵抗ＲＥ１の両端をショートする。ＣＴＲＧ［０］＝１のとき第１トランジスターＴＥ１がオフであり、第１抵抗ＲＥ１の両端をショートしない。同様に、ＣＴＲＧ［１］～ＣＴＲＧ［３］が０のとき、第２～第４トランジスターＴＥ２～ＴＥ４がオンであり、第２～第４抵抗ＲＥ２～ＲＥ４の両端をショートする。ＣＴＲＧ［１］～ＣＴＲＧ［３］が１のとき、第２～第４トランジスターＴＥ２～ＴＥ４がオフであり、第２～第４抵抗ＲＥ２～ＲＥ４の両端をショートしない。

以上より、電源電圧ＶＲＧは下式（１）になる。ｊは１以上ｎ以下の整数であり、ここではｎ＝４である。

図９に示すように、第ｊ抵抗ＲＥｊの抵抗値は２^{（ｊ－１）}×ｋ×Ｒに設定され、第５抵抗ＲＥ５の抵抗値は（ＶＡ－ＶＲＥＦ）×Ｒに設定され、抵抗ＲＦの抵抗値はＶＲＥＦ×Ｒに設定される。ｋは電源電圧ＶＲＧの電圧ステップである。ＶＡは電源電圧ＶＲＧの下限である。Ｒは０より大きい任意の実数である。これらの抵抗値を上式（１）に代入すると、電源電圧ＶＲＧは下式（２）になる。即ち、リニアレギュレーター回路１３０は、電圧ＶＡを下限とする電圧ステップｋの電源電圧ＶＲＧを出力する。下式（２）は、基準電圧ＶＲＥＦ及び任意の実数Ｒに依存しない式となっている。

図１０は、電圧制御データに対する電源電圧の例である。ここではｋ＝０．１Ｖ、ＶＡ＝３．５Ｖとする。この例では、リニアレギュレーター回路１３０は、ＣＴＲＧ［３：０］＝０ｄ、１ｄ、・・・、１４ｄ、１５ｄに対して、０．１Ｖステップで１６階調の電源電圧ＶＲＧ＝３．５Ｖ、３．６Ｖ、・・・、４．９Ｖ、５．０Ｖを出力する。

以上の実施形態において、回路装置１００は充電回路１１０とＡ／Ｄ変換回路１８０と制御回路１６０とリニアレギュレーター回路１３０とを含む。充電回路１１０は、電源電圧ＶＲＧに基づいてバッテリー１０に充電電流ＩＣＨＧを供給する。Ａ／Ｄ変換回路１８０は、バッテリー１０の電圧であるバッテリー電圧ＶＢＡＴをＡ／Ｄ変換してバッテリー電圧データＡＤＶＢを出力する。制御回路１６０は、バッテリー電圧データＡＤＶＢに基づいて、電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴとの差が所与の設定電圧ΔＶとなるように電源電圧ＶＲＧの電圧値を制御する電圧制御データＣＴＲＧを出力する。リニアレギュレーター回路１３０は、電圧制御データＣＴＲＧに基づいて、電源電圧ＶＲＧを充電回路１１０に供給する。

本実施形態によれば、バッテリー１０への充電が行われる期間において、リニアレギュレーター回路１３０が出力する電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴとの差が、所与の設定電圧ΔＶに維持される。リニアレギュレーター回路１３０の出力とバッテリー１０との間に設けられた回路における発熱は、（所与の設定電圧ΔＶ）×（充電電流ＩＣＨＧ）で決まるので、電源電圧ＶＲＧが一定である場合に比べて本実施形態では発熱が抑えられる。

また本実施形態では、制御回路１６０は、充電電流ＩＣＨＧを制御する充電電流制御データＱＤＡを出力する。充電回路１１０は、充電電流制御データＱＤＡに基づいて制御される充電電流ＩＣＨＧをバッテリー１０に供給する。

本実施形態によれば、デジタル制御により、充電電流ＩＣＨＧの電流値と所与の設定電圧ΔＶが独立に設定可能である。これにより充電状況に応じて適切な充電電流ＩＣＨＧの電流値と所与の設定電圧ΔＶを設定可能になる。例えば、第２実施形態で後述するように、充電電流ＩＣＨＧの電流値に応じて所与の設定電圧ΔＶを適切に制御可能になる。或いは、第３実施形態で後述するように、ＣＣ充電かＣＶ充電かに応じて充電電流ＩＣＨＧの電流値と所与の設定電圧ΔＶを適切に制御可能になる。

また本実施形態では、充電回路１１０は、電流制御トランジスターＴＡとセンス抵抗ＲＲＳＳとアンプ回路とを含む。電流制御トランジスターＴＡ及びセンス抵抗ＲＲＳＳは、電源電圧ＶＲＧの入力ノードＮＲＧと充電電流ＩＣＨＧの出力ノードＮＣＳＲとの間に直列に設けられる。アンプ回路は、センス抵抗ＲＲＳＳの電位差に基づいて電流制御トランジスターＴＡを制御する。なお、図６の構成例において、演算増幅器ＯＰＡ及び抵抗ＲＣＳＩがアンプ回路に対応する。

本実施形態によれば、電流制御トランジスターＴＡとセンス抵抗ＲＲＳＳに充電電流ＩＣＨＧが流れるので、電流制御トランジスターＴＡとセンス抵抗ＲＲＳＳが発熱する。このときの発熱量は、電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴの差と、充電電流ＩＣＨＧによって決まる。本実施形態によれば、電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴの差が所与の設定電圧ΔＶに維持されるので、電源電圧ＶＲＧが一定である場合に比べて発熱が低減する。

また本実施形態では、充電電流をＩＣＨＧとし、センス抵抗の抵抗値をＲＲＳＳとし、充電電流を流すための電流制御トランジスターＴＡの最低ドレイン－ソース電圧をＶＤＳｍｉｎとし、所与の設定電圧をΔＶとしたとき、ΔＶ≧ＩＣＨＧ×ＲＲＳＳ＋ＶＤＳｍｉｎである。なお、最低ドレイン－ソース電圧であるＶＤＳｍｉｎの意味は、図７で説明した通りである。

本実施形態によれば、所与の設定電圧がΔＶ≧ＩＣＨＧ×ＲＲＳＳ＋ＶＤＳｍｉｎに設定されていることで、充電電流制御データＱＤＡに対する充電電流ＩＣＨＧを線形に保ちつつ、電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴの差を所与の設定電圧ΔＶに維持できる。また、ΔＶ≧ＩＣＨＧ×ＲＲＳＳ＋ＶＤＳｍｉｎを満たす範囲で、所与の設定電圧ΔＶを出来るだけ小さい電圧に設定しておくことで、充電電流制御データＱＤＡに対する充電電流ＩＣＨＧを線形に保ちつつ発熱を最小限に抑えることが可能になる。

また本実施形態では、リニアレギュレーター回路１３０は、演算増幅器ＯＰＥとトランジスターＴＥと可変抵抗回路１３２と抵抗ＲＦとを含む。演算増幅器ＯＰＥの非反転入力端子には基準電圧ＶＲＥＦが入力される。トランジスターＴＥは、入力電圧ＶＣＣの入力ノードＮＣＣと電源電圧ＶＲＧの出力ノードＮＲＧとの間に設けられる。トランジスターＴＥのゲートには、演算増幅器ＯＰＥの出力電圧が入力される。可変抵抗回路１３２は、電源電圧ＶＲＧの出力ノードＮＲＧと、演算増幅器ＯＰＥの反転入力端子との間に設けられる。可変抵抗回路１３２の抵抗値は、電圧制御データＣＴＲＧに基づいて可変に設定される。抵抗ＲＦは、演算増幅器ＯＰＥの反転入力端子とグランドノードＮＧＮとの間に設けられる。

本実施形態によれば、可変抵抗回路１３２と抵抗ＲＦの抵抗比で決まるゲインで入力電圧ＶＣＣが電源電圧ＶＲＧにレギュレートされる。可変抵抗回路１３２の抵抗値が電圧制御データＣＴＲＧに基づいて可変に設定されることで、ゲインが可変に設定され、電源電圧ＶＲＧが可変に設定される。

また本実施形態では、可変抵抗回路１３２は、第１～第ｎ抵抗ＲＥ１～ＲＥｎと第１～第ｎトランジスターＴＥ１～ＴＥｎと第ｎ＋１抵抗ＲＥｎ＋１とを含む。ｎは１以上の整数である。第ｊトランジスターＴＥｊは、第ｊ抵抗ＲＥｊに並列に設けられ、電圧制御データＣＴＲＧによりオン又はオフに制御される。ｊは１以上ｎ以下の整数である。電圧制御データＣＴＲＧのＬＳＢに相当する電源電圧ＶＲＧのステップをｋとし、電源電圧ＶＲＧの下限をＶＡとし、Ｒを０より大きい任意の実数とする。このとき、第ｊ抵抗ＲＥｊの抵抗値は、ｋ×２^{（ｊ－１）}×Ｒである。第ｎ＋１抵抗ＲＥｎ＋１の抵抗値は、（ＶＡ－ＶＲＥＦ）×Ｒである。抵抗ＲＦの抵抗値は、ＶＲＥＦ×Ｒである。

本実施形態によれば、上式（２）で説明したように、電源電圧ＶＲＧは、基準電圧ＶＲＥＦ及び任意の実数Ｒに依存しない式によって表される。即ち、任意の基準電圧ＶＲＥＦと実数Ｒを用いて、下限電圧ＶＡでステップｋの電源電圧ＶＲＧを生成するリニアレギュレーター回路１３０を実現可能である。

２．第２実施形態
第２実施形態における回路装置１００と電子機器２００の構成例及び基本的な動作は、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。

図１１は、第２実施形態における回路装置の信号波形例である。時間ｔｂ０において、充電回路１１０が第１ＣＣ充電を開始する。第１ＣＣ充電において、充電回路１１０は、充電電流制御データＱＤＡにより設定された第１電流値ＩＣＣａの充電電流ＩＣＨＧでバッテリー１０を充電する。制御回路１６０は、第１ＣＣ充電において設定電圧をΔＶ＝ΔＶａに設定し、ＶＲＧ＝ＶＢＡＴ＋ΔＶａとなるように電圧制御データＣＴＲＧを決定する。

制御回路１６０又は外部の処理装置は、バッテリー電圧データＡＤＶＢに基づいて、バッテリー電圧ＶＢＡＴが、第２ＣＣ充電への切り替えを示す所定電圧に達したか否かを判定し、バッテリー電圧ＶＢＡＴが所定電圧に達したとき第２ＣＣ充電に切り替える。図１１では、時間ｔｂ１において第１ＣＣ充電から第２ＣＣ充電に切り替えられる。

充電回路１１０は、第２ＣＣ充電において、充電電流制御データＱＤＡにより設定された第２電流値ＩＣＣｂの充電電流ＩＣＨＧでバッテリー１０を充電する。ＩＣＣｂ＜ＩＣＣａであり、図１１の例では、ＩＣＣｂ＝ＩＣＣａ／４である。制御回路１６０は、第２ＣＣ充電において設定電圧をΔＶ＝ΔＶｂに設定し、ＶＲＧ＝ＶＢＡＴ＋ΔＶｂとなるように電圧制御データＣＴＲＧを決定する。ΔＶｂ＜ΔＶａである。設定電圧ΔＶａ、ΔＶｂは、例えば図７と図８で説明した手法によって予め決定されている。時間ｔｂ２においてバッテリー電圧ＶＢＡＴが電圧ＶＣＶに達すると第２ＣＣ充電からＣＶ充電に切り替わる。

ここでは設定電圧ΔＶが２段階に切り替えられる例を示しているが、設定電圧ΔＶが３段階以上に切り替え可能であってもよい。例えば、充電回路１１０は、第３ＣＣ充電において、第２電流値ＩＣＣｂより小さい第３電流値の充電電流ＩＣＨＧでバッテリー１０を充電してもよい。制御回路１６０は、第３ＣＣ充電において設定電圧をΔＶｂより低い電圧に設定してもよい。

制御回路１６０又は外部の処理装置は、バッテリー電圧データＡＤＶＢに基づいて、バッテリー電圧ＶＢＡＴが、ＣＶ充電への切り替えを示す電圧ＶＣＶに達したか否かを判断し、バッテリー電圧ＶＢＡＴが電圧ＣＶＣに達した場合には第２ＣＣ充電からＣＶ充電に切り替える。図１１では、時間ｔｂ２において第２ＣＣ充電からＣＶ充電に切り替えられる。

以上の制御により、第１電流値ＩＣＣａの充電電流ＩＣＨＧでバッテリー１０が充電される期間ＰＢ１において、電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴとの差が、設定電圧ΔＶａに維持される。また、第１電流値ＩＣＣａより小さい第２電流値ＩＣＣｂの充電電流ＩＣＨＧでバッテリー１０が充電される期間ＰＢ２において、電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴとの差が、ΔＶａより小さい設定電圧ΔＶｂに維持される。充電電流ＩＣＨＧの電流値が小さいほど、電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴとの差が小さくなるように制御されるので、図７で説明したように、充電電流制御データＱＤＡに対して充電電流ＩＣＨＧが線形になる範囲で出来るだけ設定電圧ΔＶを小さくできる。これにより、第１実施形態に比べて更に発熱を抑えられる。

図１２は、第２実施形態において電圧制御データを決定する処理のフローチャート例である。既に説明したステップと同様のステップには、同じ符号を付し、そのステップの説明を適宜に省略する。

ステップＳ１１において、制御回路１６０は、充電電流制御データＱＤＡに基づいて充電電流が閾値Ｉｔｈ以上であるか否かを判定する。制御回路１６０は、充電電流が閾値Ｉｔｈ以上である場合に設定電圧をΔＶ＝ΔＶａに設定し、充電電流が閾値Ｉｔｈより小さい場合に設定電圧をΔＶ＝ΔＶｂに設定する。図１１の例では、ＩＣＣａ＜Ｉｔｈ＜ＩＣＣｂである。以降のステップＳ４とＳ５は図３と同様である。但し、ステップＳ５に代えて図５のステップＳ６が実行されてもよい。

以上の実施形態において、制御回路１６０は、充電電流制御データＱＤＡに応じた電圧制御データＣＴＲＧを出力する。

本実施形態によれば、バッテリー電圧ＶＢＡＴの電圧値だけでなく充電電流ＩＣＨＧの電流値に応じて電源電圧ＶＲＧを制御できるようになる。例えば、充電電流ＩＣＨＧの電流値に応じて電源電圧ＶＲＧを増減できるようになる。これにより、充電電流ＩＣＨＧの電流値に応じた適切な電源電圧ＶＲＧをリニアレギュレーター回路１３０から充電電流ＩＣＨＧへ供給可能になる。

具体的には、制御回路１６０は、電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴとの差が、充電電流制御データＱＤＡに応じた所与の設定電圧ΔＶとなるように、電圧制御データＣＴＲＧを出力する。

本実施形態によれば、制御回路１６０が、充電電流制御データＱＤＡに応じて設定電圧ΔＶを変更できる。これにより、電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴの差を、充電電流ＩＣＨＧの電流値に応じた適切な電位差にできる。

より具体的には、制御回路１６０は、充電回路１１０が第１電流値ＩＣＣ１の充電電流ＩＣＨＧでバッテリー１０を充電するとき、所与の設定電圧ΔＶとして第１設定電圧を用いて電圧制御データＣＴＲＧを出力する。制御回路１６０は、充電回路１１０が第１電流値ＩＣＣ１より小さい第２電流値ＩＣＣ２の充電電流ＩＣＨＧでバッテリー１０を充電するとき、所与の設定電圧ΔＶとして第１設定電圧より低い第２設定電圧を用いて電圧制御データＣＴＲＧを出力する。図１１の例において、ΔＶａが第１設定電圧であり、ΔＶｂが第２設定電圧である。

本実施形態によれば、充電電流ＩＣＨＧの電流値が小さいほど設定電圧ΔＶを低くすることで、充電電流制御データＱＤＡに対する充電電流ＩＣＨＧを線形に保ちつつ、出来るだけ設定電圧ΔＶを小さくできる。これにより、設定電圧ΔＶが一定の場合に比べて更に発熱を低減できる。

３．第３実施形態
第３実施形態における回路装置１００と電子機器２００の構成例及び基本的な動作は、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。

図１３は、第３実施形態における回路装置の信号波形例である。制御回路１６０は、ＣＣ充電において設定電圧をΔＶ＝ΔＶｃに設定し、ＶＲＧ＝ＶＢＡＴ＋ΔＶｃとなるように電圧制御データＣＴＲＧを決定する。制御回路１６０は、ＣＶ充電において設定電圧をΔＶ＝ΔＶｄに設定し、ＶＲＧ＝ＶＢＡＴ＋ΔＶｄとなるように電圧制御データＣＴＲＧを決定する。ΔＶｄ＜ΔＶｃである。

以上の制御により、ＣＣ充電でバッテリー１０が充電される期間ＰＣ１において、電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴとの差が、設定電圧ΔＶｃに維持される。また、ＣＶ充電でバッテリー１０が充電される期間ＰＣ２において、電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴとの差が、ΔＶｃより小さい設定電圧ΔＶｄに維持される。ＣＶ充電における充電電流はＣＣ充電における充電電流より小さい。即ち、充電電流ＩＣＨＧの電流値が小さいほど、電源電圧ＶＲＧとバッテリー電圧ＶＢＡＴとの差が小さくなるように制御されるので、図７で説明したように、充電電流制御データＱＤＡに対して充電電流ＩＣＨＧが線形になる範囲で出来るだけ設定電圧ΔＶを小さくできる。これにより、第１実施形態に比べて更に発熱を抑えられる。

図１４は、第３実施形態において電圧制御データを決定する処理のフローチャート例である。既に説明したステップと同様のステップには、同じ符号を付し、そのステップの説明を適宜に省略する。

ステップＳ２１において、制御回路１６０は、充電形態がＣＣ充電であるかＣＶ充電であるかを判定する。制御回路１６０は、充電形態がＣＣ充電である場合に設定電圧をΔＶ＝ΔＶｃに設定し、充電形態がＣＶ充電である場合に設定電圧をΔＶ＝ΔＶｄに設定する。以降のステップＳ４とＳ５は図３と同様である。但し、ステップＳ５に代えて図５のステップＳ６が実行されてもよい。

以上の実施形態において、制御回路１６０は、充電回路１１０がＣＣ充電を行うときには、所与の設定電圧ΔＶとして第１設定電圧を用いて電圧制御データＣＴＲＧを出力する。制御回路１６０は、充電回路１１０がＣＶ充電を行うときには、所与の設定電圧ΔＶとして第１設定電圧より低い第２設定電圧を用いて電圧制御データＣＴＲＧを出力する。図１３の例において、ΔＶｃが第１設定電圧であり、ΔＶｄが第２設定電圧である。

本実施形態によれば、ＣＣ充電よりも充電電流が小さいＣＶ充電において、設定電圧ΔＶを小さくできる。充電電流ＩＣＨＧの電流値が小さいほど設定電圧ΔＶを低くすることで、充電電流制御データＱＤＡに対する充電電流ＩＣＨＧを線形に保ちつつ、出来るだけ設定電圧ΔＶを小さくできる。これにより、設定電圧ΔＶが一定の場合に比べて更に発熱を低減できる。

４．無接点電力伝送システム
本実施形態の電子機器２００を含む充電システムの一例として、無接点電力伝送を利用した充電システムの例を示す。

図１５は、無接点電力伝送システムの構成例である。無接点電力伝送システム５００は、送電側の電子機器４００と受電側の電子機器２００とを含む。送電側の電子機器４００は、例えば充電台である。充電台に受電側の電子機器２００が設置されることで、送電側の電子機器４００が受電側の電子機器２００への送電を行う。

送電側の電子機器４００は、送電回路４１０とコイルＬ１とを含む。受電側の電子機器２００は回路装置１００とコイルＬ２とを含む。送電回路４１０は交流信号によりコイルＬ１を駆動することで、コイルＬ１から受電側のコイルＬ２へ送電する。回路装置１００は受電回路１０１と充電部１０２とを含む。図１では、回路装置１００は充電部１０２で構成されていたが、図１５では、回路装置１００はこれに加えて受電回路１０１を備えている。なお、回路装置１００は受電回路１０１を含んでいなくてもよい。受電回路１０１は、コイルＬ２が受電した交流信号を整流することで直流の入力電圧ＶＣＣを生成する。充電部１０２は、入力電圧ＶＣＣに基づいてバッテリー１０を充電する。充電部１０２は、図１のリニアレギュレーター回路１３０、充電回路１１０、逆流防止回路１９０、制御回路１６０、Ａ／Ｄ変換回路１８０及び記憶部１７０に対応する。

以上に説明した本実施形態の回路装置は、充電回路とＡ／Ｄ変換回路と制御回路とリニアレギュレーター回路とを含む。充電回路は、電源電圧に基づいてバッテリーに充電電流を供給する。Ａ／Ｄ変換回路は、バッテリーの電圧であるバッテリー電圧をＡ／Ｄ変換してバッテリー電圧データを出力する。制御回路は、バッテリー電圧データに基づいて、電源電圧とバッテリー電圧との差が所与の設定電圧となるように電源電圧の電圧値を制御する電圧制御データを出力する。リニアレギュレーター回路は、電圧制御データに基づいて、電源電圧を充電回路に供給する。

本実施形態によれば、バッテリーへの充電が行われる期間において、リニアレギュレーター回路が出力する電源電圧とバッテリー電圧との差が、所与の設定電圧に維持される。リニアレギュレーター回路の出力とバッテリーとの間に設けられた回路における発熱は、（所与の設定電圧）×（充電電流）で決まるので、電源電圧が一定である場合に比べて本実施形態では発熱が抑えられる。

また本実施形態では、制御回路は、充電電流を制御する充電電流制御データを出力してもよい。充電回路は、充電電流制御データに基づいて制御される充電電流をバッテリーに供給してもよい。

本実施形態によれば、デジタル制御により、充電電流の電流値と所与の設定電圧が独立に設定可能である。これにより充電状況に応じて適切な充電電流の電流値と所与の設定電圧を設定可能になる。

また本実施形態では、制御回路は、充電電流制御データに応じた電圧制御データを出力してもよい。

本実施形態によれば、バッテリー電圧の電圧値だけでなく充電電流の電流値に応じて電源電圧を制御できるようになる。例えば、充電電流の電流値に応じて電源電圧を増減できるようになる。これにより、充電電流の電流値に応じた適切な電源電圧をリニアレギュレーター回路から充電電流へ供給可能になる。

また本実施形態では、制御回路は、電源電圧とバッテリー電圧との差が、充電電流制御データに応じた所与の設定電圧となるように、電圧制御データを出力してもよい。

本実施形態によれば、制御回路が、充電電流制御データに応じて設定電圧を変更できる。これにより、電源電圧とバッテリー電圧の差を、充電電流の電流値に応じた適切な電位差にできる。

また本実施形態では、制御回路は、充電回路が第１電流値の充電電流でバッテリーを充電するとき、所与の設定電圧として第１設定電圧を用いて電圧制御データを出力してもよい。制御回路は、充電回路が第１電流値より小さい第２電流値の充電電流でバッテリーを充電するとき、所与の設定電圧として第１設定電圧より低い第２設定電圧を用いて電圧制御データを出力してもよい。

本実施形態によれば、充電電流の電流値が小さいほど設定電圧を低くすることで、充電電流制御データに対する充電電流を線形に保ちつつ、出来るだけ設定電圧を小さくできる。これにより、設定電圧が一定の場合に比べて更に発熱を低減できる。

また本実施形態では、制御回路は、充電回路がＣＣ充電を行うときには、所与の設定電圧として第１設定電圧を用いて電圧制御データを出力してもよい。制御回路は、充電回路がＣＶ充電を行うときには、所与の設定電圧として第１設定電圧より低い第２設定電圧を用いて電圧制御データを出力してもよい。

本実施形態によれば、ＣＣ充電よりも充電電流が小さいＣＶ充電において、設定電圧を小さくできる。充電電流の電流値が小さいほど設定電圧を低くすることで、充電電流制御データに対する充電電流を線形に保ちつつ、出来るだけ設定電圧を小さくできる。これにより、設定電圧が一定の場合に比べて更に発熱を低減できる。

また本実施形態では、充電回路は、電源電圧の入力ノードと充電電流の出力ノードとの間に直列に設けられた電流制御トランジスター及びセンス抵抗と、センス抵抗の電位差に基づいて電流制御トランジスターを制御するアンプ回路と、を含んでもよい。

本実施形態によれば、電流制御トランジスターとセンス抵抗に充電電流が流れるので、電流制御トランジスターとセンス抵抗が発熱する。このときの発熱量は、電源電圧とバッテリー電圧の差と、充電電流によって決まる。本実施形態によれば、電源電圧とバッテリー電圧の差が所与の設定電圧に維持されるので、電源電圧が一定である場合に比べて発熱が低減する。

また本実施形態では、充電電流をＩＣＨＧとし、センス抵抗の抵抗値をＲＲＳＳとし、充電電流を流すための電流制御トランジスターの最低ドレイン－ソース電圧をＶＤＳｍｉｎとし、所与の設定電圧をΔＶとしたとき、ΔＶ≧ＩＣＨＧ×ＲＲＳＳ＋ＶＤＳｍｉｎであってもよい。

本実施形態によれば、所与の設定電圧がΔＶ≧ＩＣＨＧ×ＲＲＳＳ＋ＶＤＳｍｉｎに設定されていることで、充電電流制御データに対する充電電流を線形に保ちつつ、電源電圧とバッテリー電圧の差を所与の設定電圧に維持できる。また、ΔＶ≧ＩＣＨＧ×ＲＲＳＳ＋ＶＤＳｍｉｎを満たす範囲で、所与の設定電圧を出来るだけ小さい電圧に設定しておくことで、充電電流制御データに対する充電電流を線形に保ちつつ発熱を最小限に抑えることが可能になる。

また本実施形態では、制御回路は、所与の設定電圧の設定値と、バッテリー電圧データとに基づく演算処理により電圧制御データを求めてもよい。

本実施形態によれば、電圧制御データが、所与の設定電圧の設定値とバッテリー電圧データからデジタル処理によって演算される。これにより、バッテリー電圧データに基づいて、電源電圧とバッテリー電圧との差が所与の設定電圧となるように電源電圧の電圧値がデジタル制御される。

また本実施形態では、リニアレギュレーター回路は、演算増幅器とトランジスターと可変抵抗回路と抵抗とを含んでもよい。演算増幅器の非反転入力端子に基準電圧が入力されてもよい。トランジスターは、入力電圧の入力ノードと電源電圧の出力ノードとの間に設けられてもよい。トランジスターのゲートに演算増幅器の出力電圧が入力されてもよい。可変抵抗回路は、電源電圧の出力ノードと、演算増幅器の反転入力端子との間に設けられてもよい。可変抵抗回路の抵抗値は、電圧制御データに基づいて可変に設定されてもよい。抵抗は、演算増幅器の反転入力端子とグランドノードとの間に設けられてもよい。

本実施形態によれば、可変抵抗回路と抵抗の抵抗比で決まるゲインで入力電圧が電源電圧にレギュレートされる。可変抵抗回路の抵抗値が電圧制御データに基づいて可変に設定されることで、ゲインが可変に設定され、電源電圧が可変に設定される。

また本実施形態では、可変抵抗回路は、第１～第ｎ抵抗と第１～第ｎトランジスターと第ｎ＋１抵抗とを含んでもよい。ｎは１以上の整数である。第ｊトランジスターは、第１～第ｎ抵抗の第ｊ抵抗に並列に設けられ、電圧制御データによりオン又はオフに制御されてもよい。ｊは１以上ｎ以下の整数である。電圧制御データのＬＳＢに相当する電源電圧のステップをｋとし、電源電圧の下限をＶＡとし、Ｒを０より大きい任意の実数とする。このとき、第ｊ抵抗の抵抗値は、ｋ×２^{（ｊ－１）}×Ｒであってもよい。第ｎ＋１抵抗の抵抗値は、（ＶＡ－ＶＲＥＦ）×Ｒであってもよい。抵抗の抵抗値は、ＶＲＥＦ×Ｒであってもよい。

本実施形態によれば、電源電圧は、基準電圧ＶＲＥＦ及び任意の実数Ｒに依存しない式によって表される。即ち、任意の基準電圧ＶＲＥＦと実数Ｒを用いて、下限電圧ＶＡでステップｋの電源電圧を生成するリニアレギュレーター回路を実現可能である。

また本実施形態では、回路装置は、無接点電力伝送により送信された電力を受電する受電回路を含んでもよい。リニアレギュレーター回路には、受電回路に受電された電圧が入力電圧として入力されてもよい。

本実施形態によれば、無接点電力伝送システムにおける受電側の機器内において、リニアレギュレーター回路が出力する電源電圧の制御が完結している。これにより、リニアレギュレーター回路が出力する電源電圧の制御に関して送電側の制御が不要であり、無接点電力伝送システムの構成を複雑にすることなく、リニアレギュレーター回路の出力からバッテリーまでの充電経路における発熱を低減可能である。

また本実施形態の電子機器は、上記のいずれかの回路装置と、バッテリーと、を含む。

また本実施形態では、制御回路１６０は、所与の設定電圧ΔＶの設定値と、バッテリー電圧データＡＤＶＢとに基づく演算処理により電圧制御データＣＴＲＧを求める。

本実施形態によれば、所与の設定電圧ΔＶの設定値と、バッテリー電圧データＡＤＶＢとに基づいて、デジタル演算処理によって、電圧制御データＣＴＲＧが求められる。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本開示の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本開示の範囲に含まれる。またリニアレギュレーター回路、充電回路、制御回路、Ａ／Ｄ変換回路、回路装置、バッテリー、電子機器、及び無接点電力伝送システム等の構成及び動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１０…バッテリー、１００…回路装置、１０１…受電回路、１０２…充電部、１１０…充電回路、１１２…電流増幅回路、１１４…電流源回路、１３０…リニアレギュレーター回路、１３１…レベルシフター、１３２…可変抵抗回路、１６０…制御回路、１７０…記憶部、１８０…Ａ／Ｄ変換回路、１９０…逆流防止回路、２００…電子機器、４００…電子機器、４１０…送電回路、５００…無接点電力伝送システム、ＡＤＶＢ…バッテリー電圧データ、ＣＴＲＧ…電圧制御データ、ＩＣＨＧ…充電電流、ＱＤＡ…充電電流制御データ、ＲＲＳＳ…センス抵抗、ＴＡ…電流制御トランジスター、ＶＢＡＴ…バッテリー電圧、ＶＣＣ…入力電圧、ＶＲＧ…電源電圧、ΔＶ，ΔＶａ，ΔＶｂ，ΔＶｃ，ΔＶｄ…設定電圧

Claims (13)

1. 電源電圧に基づいてバッテリーに充電電流を供給する充電回路と、
   前記バッテリーの電圧であるバッテリー電圧をＡ／Ｄ変換してバッテリー電圧データを出力するＡ／Ｄ変換回路と、
   前記バッテリー電圧データに基づいて、前記電源電圧と前記バッテリー電圧との差が所与の設定電圧となるように前記電源電圧の電圧値を制御する電圧制御データを出力する制御回路と、
   前記電圧制御データに基づいて、前記電源電圧を前記充電回路に供給するリニアレギュレーター回路と、
   を含むことを特徴とする回路装置。
2. 請求項１に記載された回路装置において、
   前記制御回路は、
   前記充電電流を制御する充電電流制御データを出力し、
   前記充電回路は、
   前記充電電流制御データに基づいて制御される前記充電電流を前記バッテリーに供給することを特徴とする回路装置。
3. 請求項２に記載された回路装置において、
   前記制御回路は、
   前記充電電流制御データに応じた前記電圧制御データを出力することを特徴とする回路装置。
4. 請求項２に記載された回路装置において、
   前記制御回路は、
   前記電源電圧と前記バッテリー電圧との差が、前記充電電流制御データに応じた前記所与の設定電圧となるように、前記電圧制御データを出力することを特徴とする回路装置。
5. 請求項４に記載された回路装置において、
   前記制御回路は、
   前記充電回路が第１電流値の前記充電電流で前記バッテリーを充電するとき、前記所与の設定電圧として第１設定電圧を用いて前記電圧制御データを出力し、
   前記充電回路が前記第１電流値より小さい第２電流値の前記充電電流で前記バッテリーを充電するとき、前記所与の設定電圧として前記第１設定電圧より低い第２設定電圧を用いて前記電圧制御データを出力することを特徴とする回路装置。
6. 請求項１に記載された回路装置において、
   前記制御回路は、
   前記充電回路がＣＣ（Constant Current）充電を行うときには、前記所与の設定電圧として第１設定電圧を用いて前記電圧制御データを出力し、
   前記充電回路がＣＶ（Constant Voltage）充電を行うときには、前記所与の設定電圧として前記第１設定電圧より低い第２設定電圧を用いて前記電圧制御データを出力することを特徴とする回路装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載された回路装置において、
   前記充電回路は、
   前記電源電圧の入力ノードと前記充電電流の出力ノードとの間に直列に設けられた電流制御トランジスター及びセンス抵抗と、
   前記センス抵抗の電位差に基づいて前記電流制御トランジスターを制御するアンプ回路と、
   を含むことを特徴とする回路装置。
8. 請求項７に記載された回路装置において、
   前記充電電流をＩＣＨＧとし、前記センス抵抗の抵抗値をＲＲＳＳとし、前記充電電流を流すための前記電流制御トランジスターの最低ドレイン－ソース電圧をＶＤＳｍｉｎとし、前記所与の設定電圧をΔＶとしたとき、
   ΔＶ≧ＩＣＨＧ×ＲＲＳＳ＋ＶＤＳｍｉｎであることを特徴とする回路装置。
9. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載された回路装置において、
   前記制御回路は、
   前記所与の設定電圧の設定値と、前記バッテリー電圧データとに基づく演算処理により前記電圧制御データを求めることを特徴とする回路装置。
10. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載された回路装置において、
    前記リニアレギュレーター回路は、
    非反転入力端子に基準電圧が入力される演算増幅器と、
    入力電圧の入力ノードと前記電源電圧の出力ノードとの間に設けられ、ゲートに前記演算増幅器の出力電圧が入力されるトランジスターと、
    前記電源電圧の前記出力ノードと、前記演算増幅器の反転入力端子との間に設けられ、前記電圧制御データに基づいて抵抗値が可変に設定される可変抵抗回路と、
    前記演算増幅器の前記反転入力端子とグランドノードとの間に設けられる抵抗と、
    を含むことを特徴とする回路装置。
11. 請求項１０に記載された回路装置において、
    前記可変抵抗回路は、
    第１～第ｎ抵抗（ｎは１以上の整数）と、
    第ｊトランジスター（ｊは１以上ｎ以下の整数）が前記第１～第ｎ抵抗の第ｊ抵抗に並列に設けられ、前記電圧制御データによりオン又はオフに制御される第１～第ｎトランジスターと、
    第ｎ＋１抵抗と、
    を含み、
    前記電圧制御データのＬＳＢに相当する前記電源電圧のステップをｋとし、前記電源電圧の下限をＶＡとし、Ｒを０より大きい任意の実数としたとき、
    前記第ｊ抵抗の抵抗値は、ｋ×２^{（ｊ－１）}×Ｒであり、
    前記第ｎ＋１抵抗の抵抗値は、（ＶＡ－ＶＲＥＦ）×Ｒであり、
    前記抵抗の抵抗値は、ＶＲＥＦ×Ｒであることを特徴とする回路装置。
12. 請求項１０に記載された回路装置において、
    無接点電力伝送により送信された電力を受電する受電回路を含み、
    前記リニアレギュレーター回路には、前記受電回路に受電された電圧が前記入力電圧として入力されることを特徴とする回路装置。
13. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載された回路装置と、
    前記バッテリーと、
    を含むことを特徴とする電子機器。

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