JP4525790B2 - Power transmission device, electronic device and waveform monitor circuit - Google Patents
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Description
本発明は、送電装置、電子機器及び波形モニタ回路に関する。 The present invention relates to a power transmission device, an electronic device, and a waveform monitor circuit.
近年、電磁誘導を利用し、金属部分の接点がなくても電力伝送を可能にする無接点電力伝送(非接触電力伝送)が脚光を浴びている。この無接点電力伝送の適用例として、携帯電話機や家庭用機器(例えば電話機の子機)の充電などが提案されている。 In recent years, contactless power transmission (non-contact power transmission) that uses electromagnetic induction and enables power transmission even without a contact of a metal part has been in the spotlight. As an application example of this non-contact power transmission, charging of a mobile phone or a household device (for example, a handset of a phone) has been proposed.
無接点電力伝送の従来技術として特許文献1がある。この特許文献1では、受電装置(2次側)から送電装置(1次側)へのデータ送信を、いわゆる負荷変調により実現している。そして送電装置は、1次コイルの誘起電圧をコンパレータ等により検出することで、異物の挿入やデータ送信に伴う受電側(2次側)の負荷状態の変化を検出する。
しかしながら、この特許文献1の従来技術では、抵抗による電圧分割により、送電制御装置に入力される誘起電圧信号を生成していた。従って、この電圧分割により、波形が縮小されてしまい、負荷状態の検出精度を今ひとつ向上できないという課題があった。
However, in the prior art of this
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、無接点電力伝送システムに好適な波形モニタ回路を有する送電装置、電子機器等を提供することにある。 The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and an object thereof is to provide a power transmission device, an electronic device, and the like having a waveform monitor circuit suitable for a non-contact power transmission system. It is in.
本発明は、1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの送電装置であって、前記1次コイルのコイル端信号に基づいて、波形モニタ用の誘起電圧信号を生成して出力する波形モニタ回路と、前記1次コイルを駆動する送電ドライバを制御すると共に、波形モニタ用の前記誘起電圧信号を受け、前記誘起電圧信号の波形変化を検出して受電側の負荷状態を検出する送電制御装置とを含み、前記波形モニタ回路は、前記1次コイルのコイル端信号が生成されるコイル端ノードと、波形モニタ用の第1の誘起電圧信号が生成される第1のモニタノードとの間に設けられる電流制限抵抗である第1の抵抗を有し、前記第1の誘起電圧信号を高電位電源電圧にクランプするリミッタ動作を行うと共に、前記第1の誘起電圧信号に対する半波整流を行うリミッタ機能付きの第1の整流回路を含む送電装置に関係する。 The present invention is a power transmission device of a non-contact power transmission system that electromagnetically couples a primary coil and a secondary coil to transmit power to a power receiving device and supplies power to a load of the power receiving device. Based on the coil end signal of the primary coil, a waveform monitor circuit that generates and outputs an induced voltage signal for waveform monitoring, and a power transmission driver that drives the primary coil, and a waveform monitoring circuit A power transmission control device that receives the induced voltage signal and detects a change in the waveform of the induced voltage signal to detect a load state on the power receiving side, and the waveform monitor circuit generates a coil end signal of the primary coil A first resistor which is a current limiting resistor provided between a coil end node and a first monitor node where a first induced voltage signal for waveform monitoring is generated, and the first induced voltage High power signal It performs a limiter operation that clamps the power supply voltage, related to the power transmitting device including a first rectifier circuit having a limiter function of performing half-wave rectification for the first induced voltage signal.
本発明によれば、波形モニタ回路は、1次コイルのコイル端信号に基づいて波形モニタ用の誘起電圧信号を生成して、送電制御装置に出力する。そして波形モニタ回路の第1の整流回路に設けられる電流制御抵抗により、コイル端ノードからの過大な電流が送電制御装置に流れ込む事態を防止できる。また波形モニタ回路が含む第1の整流回路が、誘起電圧信号を高電位電源電圧にクランプすることで、最大定格電圧以上の電圧が送電制御装置に印加されてしまう事態を防止できる。また第1の整流回路が半波整流を行うことで、負の電圧が送電制御装置に印加されてしまう事態を防止できる。 According to the present invention, the waveform monitoring circuit generates an induced voltage signal for waveform monitoring based on the coil end signal of the primary coil, and outputs it to the power transmission control device. The current control resistor provided in the first rectifier circuit of the waveform monitor circuit can prevent a situation in which an excessive current from the coil end node flows into the power transmission control device. The first rectifier circuit included in the waveform monitor circuit clamps the induced voltage signal to the high-potential power supply voltage, thereby preventing a situation where a voltage higher than the maximum rated voltage is applied to the power transmission control device. The first rectifier circuit performs half-wave rectification, so that a situation where a negative voltage is applied to the power transmission control device can be prevented.
また本発明では、前記第1の整流回路は、前記第1のモニタノードと高電位電源ノードとの間に設けられ、前記第1のモニタノードから前記高電位電源ノードへと向かう方向を順方向とする第1のダイオードと、前記第1のモニタノードと低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記第1のモニタノードへと向かう方向を順方向とする第2のダイオードを含んでもよい。 In the present invention, the first rectifier circuit is provided between the first monitor node and the high-potential power node, and the direction from the first monitor node to the high-potential power node is a forward direction. And a second diode having a forward direction from the low potential power supply node to the first monitor node. The second diode is provided between the first monitor node and the low potential power supply node. A diode may be included.
このような第1のダイオードを設けることで、第1の整流回路のリミット動作を実現でき、このような第2のダイオードを設けることで、第1の整流回路の半波整流を実現できる。 By providing such a first diode, the limit operation of the first rectifier circuit can be realized, and by providing such a second diode, half-wave rectification of the first rectifier circuit can be realized.
また本発明では、前記第1の整流回路は、前記第1のモニタノードと低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記第1のモニタノードへと向かう方向を順方向とするツェナーダイオードを含んでもよい。 In the present invention, the first rectifier circuit is provided between the first monitor node and a low-potential power node, and a direction from the low-potential power node to the first monitor node is a forward direction. A Zener diode may be included.
このようにすれば、第1のダイオードを設けなくても、リミット動作を実現できるようになる。 In this way, the limit operation can be realized without providing the first diode.
また本発明では、前記第1の整流回路は、前記第1のモニタノードと高電位電源ノードとの間に設けられ、前記第1のモニタノードから前記高電位電源ノードへと向かう方向を順方向とする第1のダイオードと、前記第1のモニタノードと低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記第1のモニタノードへと向かう方向を順方向とする第2のダイオードと、前記第1の抵抗と前記第2のダイオードとの間の低電位側抵抗端ノードと、前記コイル端ノードとの間に設けられる第1のキャパシタと、を含むこととしてもよい。 In the present invention, the first rectifier circuit is provided between the first monitor node and the high-potential power node, and the direction from the first monitor node to the high-potential power node is a forward direction. And a second diode having a forward direction from the low potential power supply node to the first monitor node. The second diode is provided between the first monitor node and the low potential power supply node. A diode, a low-potential-side resistance end node between the first resistor and the second diode, and a first capacitor provided between the coil end node may be included.
このようにすれば、第1のキャパシタによる容量カップリングによって、コイル端信号のDCオフセット成分を除去することができ、コイル端信号についてのオフセットフリーを実現できる。 In this way, the DC offset component of the coil end signal can be removed by capacitive coupling by the first capacitor, and offset free for the coil end signal can be realized.
また本発明では、前記送電制御装置は、前記1次コイルの誘起電圧信号の波形変化を検出する波形検出回路を含み、前記波形検出回路は、前記1次コイルの前記第1の誘起電圧信号の波形変化を検出する第1の波形検出回路と、前記1次コイルの第2の誘起電圧信号の波形変化を検出する第2の波形検出回路を含み、前記波形モニタ回路は、前記第1のモニタノードを介して、前記第1の波形検出回路に対して波形モニタ用の前記第1の誘起電圧信号を出力する前記第1の整流回路と、第2のモニタノードを介して、前記第2の波形検出回路に対して波形モニタ用の前記第2の誘起電圧信号を出力する第2の整流回路を含んでもよい。 In the present invention, the power transmission control device includes a waveform detection circuit that detects a waveform change of the induced voltage signal of the primary coil, and the waveform detection circuit includes the first induced voltage signal of the primary coil. A first waveform detection circuit for detecting a waveform change; and a second waveform detection circuit for detecting a waveform change of a second induced voltage signal of the primary coil, wherein the waveform monitor circuit includes the first monitor The first rectifier circuit that outputs the first induced voltage signal for waveform monitoring to the first waveform detection circuit via the node, and the second monitor node via the second monitor node A second rectifier circuit that outputs the second induced voltage signal for waveform monitoring to the waveform detection circuit may be included.
このようにすれば、第1、第2の波形検出回路に好適な第1、第2の誘起電圧信号を第1、第2の整流回路により生成できるようになる。 In this way, the first and second induced voltage signals suitable for the first and second waveform detection circuits can be generated by the first and second rectifier circuits.
また本発明では、前記第2の整流回路は、前記コイル端ノードと前記第2のモニタノードとの間に設けられる第2の抵抗と、前記第2のモニタノードと低電位電源ノードとの間に設けられる第3の抵抗と、前記第2のモニタノードと前記低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記第2のモニタノードへと向かう方向を順方向とする第3のダイオードを含んでもよい。 According to the present invention, the second rectifier circuit includes a second resistor provided between the coil end node and the second monitor node, and between the second monitor node and the low potential power supply node. A third resistor provided between the second monitor node and the low-potential power supply node, and a direction from the low-potential power supply node to the second monitor node is a forward direction. 3 diodes may be included.
このようにすれば、コイル端信号を波形縮小した第2の誘起電圧信号を、送電制御装置に対して出力できるようになる。 In this way, the second induced voltage signal obtained by reducing the waveform of the coil end signal can be output to the power transmission control device.
また本発明では、前記送電制御装置は、前記1次コイルの駆動周波数を規定する駆動クロックを生成して出力する駆動クロック生成回路と、前記駆動クロックに基づいてドライバ制御信号を生成し、前記1次コイルを駆動する送電ドライバに対して出力するドライバ制御回路と、前記波形検出回路での検出結果に基づいて、受電側の負荷状態を検出する制御回路とを含み、前記波形検出回路の前記第1の波形検出回路は、前記第1の誘起電圧信号が低電位電源側から変化して第1のしきい値電圧を上回るタイミングを第1のタイミングとした場合に、前記駆動クロックの第1のエッジタイミングと前記第1のタイミングとの間の期間である第1のパルス幅期間を計測して、第1のパルス幅情報を検出する第1のパルス幅検出回路を含み、前記制御回路は、前記第1のパルス幅情報に基づいて、受電側の負荷状態を検出してもよい。 In the present invention, the power transmission control device generates a drive clock that generates and outputs a drive clock that defines a drive frequency of the primary coil, generates a driver control signal based on the drive clock, and A driver control circuit that outputs to a power transmission driver that drives the next coil; and a control circuit that detects a load state on the power receiving side based on a detection result of the waveform detection circuit; When the first induced voltage signal changes from the low potential power supply side and exceeds the first threshold voltage as the first timing, the first waveform detection circuit 1 A first pulse width detection circuit that detects a first pulse width information by measuring a first pulse width period that is a period between an edge timing and the first timing; Control circuit, based on the first pulse width information, may be detected load state of the power receiving side.
本発明によれば、駆動クロックの第1のエッジタイミング(例えば立ち下がりエッジ又は立ち上がりエッジのタイミング)と第1のタイミングとの間の期間である第1のパルス幅期間が計測されて、第1のパルス幅情報として検出される。そして、検出された第1のパルス幅情報に基づいて、受電側の負荷状態が検出される。このようにすれば、電圧、電流を個別に検出し、その位相差で判定する手法を採用しなくても、受電側の負荷変動を安定して検出できる。従って、簡素な構成で2次側の負荷変動を適正に検出できる。また本発明では、第1のタイミングは、第1の誘起電圧信号が低電位電源側から変化して第1のしきい値電圧を上回るタイミングとなっているため、電源電圧等の外乱に強い、バラツキの少ないパルス幅検出を実現できる。 According to the present invention, the first pulse width period, which is the period between the first edge timing (for example, falling edge or rising edge timing) of the drive clock and the first timing, is measured, and the first Is detected as pulse width information. Based on the detected first pulse width information, the load state on the power receiving side is detected. In this way, it is possible to stably detect the load fluctuation on the power receiving side without adopting a method in which the voltage and current are individually detected and determined based on the phase difference. Therefore, it is possible to properly detect the load fluctuation on the secondary side with a simple configuration. Further, in the present invention, the first timing is a timing at which the first induced voltage signal changes from the low potential power supply side and exceeds the first threshold voltage, so that it is resistant to disturbances such as the power supply voltage. Pulse width detection with little variation can be realized.
また本発明では、前記第1の波形検出回路は、前記第1の誘起電圧信号を波形整形して、第1の波形整形信号を出力する第1の波形整形回路を含み、前記第1のパルス幅検出回路は、前記第1の波形整形信号と前記駆動クロックに基づいて、前記第1のパルス幅期間を計測してもよい。 In the present invention, the first waveform detection circuit includes a first waveform shaping circuit that shapes the first induced voltage signal and outputs a first waveform shaping signal, the first pulse The width detection circuit may measure the first pulse width period based on the first waveform shaping signal and the drive clock.
このようにすれば、第1の波形整形回路により波形整形された信号と駆動クロックを用いて、第1のパルス幅期間をデジタル処理により計測することが可能になる。 In this way, it is possible to measure the first pulse width period by digital processing using the signal waveform-shaped by the first waveform shaping circuit and the drive clock.
また本発明では、前記第1のパルス幅検出回路は、前記第1のパルス幅期間においてカウント値のインクリメント又はデクリメントを行い、得られたカウント値に基づいて前記第1のパルス幅期間の長さを計測する第1のカウンタを含んでもよい。 In the present invention, the first pulse width detection circuit increments or decrements a count value in the first pulse width period, and the length of the first pulse width period is based on the obtained count value. A first counter that counts may be included.
このようにすれば、第1のパルス幅期間を、第1のカウンタを用いてデジタル処理により正確に計測できるようになる。 In this way, the first pulse width period can be accurately measured by digital processing using the first counter.
また本発明では、前記制御回路は、前記第1のパルス幅情報に基づいて、通常送電開始前の異物検出である1次異物検出を行ってもよい。 In the present invention, the control circuit may perform primary foreign object detection, which is foreign object detection before the start of normal power transmission, based on the first pulse width information.
このようにすれば、通常送電開始前の例えば無負荷状態において1次異物検出を実現できる。 In this way, primary foreign object detection can be realized, for example, in a no-load state before the start of normal power transmission.
また本発明では、前記第2の波形検出回路は、前記1次コイルの第2の誘起電圧信号が高電位電源側から変化して第2のしきい値電圧を下回るタイミングを第2のタイミングとした場合に、前記駆動クロックの第2のエッジタイミングと前記第2のタイミングとの間の期間である第2のパルス幅期間を計測して、第2のパルス幅情報を検出する第2のパルス幅検出回路を含み、前記制御回路は、前記第2のパルス幅情報に基づいて、通常送電開始後の異物検出である2次異物検出を行ってもよい。 Also, in the present invention, the second waveform detection circuit determines that a timing at which the second induced voltage signal of the primary coil changes from the high potential power supply side and falls below the second threshold voltage is a second timing. In this case, a second pulse for detecting second pulse width information by measuring a second pulse width period that is a period between the second edge timing of the drive clock and the second timing. A width detection circuit may be included, and the control circuit may perform secondary foreign object detection, which is foreign object detection after the start of normal power transmission, based on the second pulse width information.
このようにすれば、通常送電開始前と通常送電開始後とで、異なる基準で異物を検出できるようになり、異物検出の精度、安定性を向上できる。 In this way, foreign objects can be detected with different standards before the start of normal power transmission and after the start of normal power transmission, and the accuracy and stability of foreign object detection can be improved.
また本発明では、前記第2の波形検出回路は、前記第2の誘起電圧信号を波形整形して、第2の波形整形信号を出力する第2の波形整形回路を含み、前記第2のパルス幅検出回路は、前記第2の波形整形信号と前記駆動クロックに基づいて、前記第2のパルス幅期間を計測してもよい。 In the present invention, the second waveform detection circuit includes a second waveform shaping circuit that shapes the second induced voltage signal and outputs a second waveform shaping signal, the second pulse The width detection circuit may measure the second pulse width period based on the second waveform shaping signal and the drive clock.
このようにすれば、第2の波形整形回路により波形整形された信号と駆動クロックに基を用いて、第2のパルス幅期間をデジタル処理により計測することが可能になる。 In this way, it is possible to measure the second pulse width period by digital processing using the signal waveform-shaped by the second waveform shaping circuit and the drive clock.
また本発明では、前記第2のパルス幅検出回路は、前記第2のパルス幅期間においてカウント値のインクリメント又はデクリメントを行い、得られたカウント値に基づいて前記第2のパルス幅期間の長さを計測する第2のカウンタを含んでもよい。 In the present invention, the second pulse width detection circuit increments or decrements a count value in the second pulse width period, and the length of the second pulse width period is based on the obtained count value. A second counter may be included for measuring.
このようにすれば、第2のパルス幅期間を、第2のカウンタを用いてデジタル的に正確に計測できるようになる。 In this way, the second pulse width period can be accurately measured digitally using the second counter.
また本発明では、前記第1の波形検出回路は、前記第1の誘起電圧信号を波形整形して、第1の波形整形信号を前記第1のパルス幅検出回路に出力する第1の波形整形回路を含み、前記第2の波形整形回路は、前記第1の誘起電圧信号とは異なる前記第2の誘起電圧信号を波形整形して、前記第2の波形整形信号を前記第2のパルス幅検出回路に出力してもよい。 In the present invention, the first waveform detection circuit performs waveform shaping on the first induced voltage signal and outputs the first waveform shaping signal to the first pulse width detection circuit. A second waveform shaping circuit that shapes the second induced voltage signal different from the first induced voltage signal and converts the second waveform shaped signal to the second pulse width. You may output to a detection circuit.
このようにすれば、第1の波形整形回路及び第1のパルス幅検出回路を用いた第1方式と、第2の波形整形回路及び第2のパルス幅検出回路を用いた第2方式とで、信号状態が異なる第1、第2の誘起電圧信号を用いてパルス幅検出を実現できるようになり、パルス幅検出の精度、安定性を向上できる。 In this manner, the first method using the first waveform shaping circuit and the first pulse width detection circuit and the second method using the second waveform shaping circuit and the second pulse width detection circuit. The pulse width detection can be realized by using the first and second induced voltage signals having different signal states, and the accuracy and stability of the pulse width detection can be improved.
また本発明では、前記送電制御装置は、前記1次コイルの誘起電圧信号の波形変化を検出する波形検出回路を含み、前記波形検出回路は、前記1次コイルの前記第1の誘起電圧信号の波形変化を検出する第1の波形検出回路と、前記1次コイルの第2の誘起電圧信号の波形変化を検出する第2の波形検出回路を含み、前記波形モニタ回路は、前記第1のモニタノードを介して、前記第1の波形検出回路に対して波形モニタ用の前記第1の誘起電圧信号を出力する前記第1の整流回路と、第2のモニタノードを介して、前記第2の波形検出回路に対して波形モニタ用の前記第2の誘起電圧信号を出力する第2の整流回路を含み、前記第1の整流回路は、前記第1のモニタノードと高電位電源ノードとの間に設けられ、前記第1のモニタノードから前記高電位電源ノードへと向かう方向を順方向とする第1のダイオードと、前記第1のモニタノードと低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記第1のモニタノードへと向かう方向を順方向とする第2のダイオードと、前記第2の抵抗と前記第2のダイオードとの間の低電位側抵抗端ノードと、前記コイル端ノードとの間に設けられる第1のキャパシタと、を含み、前記第2の整流回路は、前記第2のモニタノードと高電位電源ノードとの間に設けられ、前記第2のモニタノードから前記高電位電源ノードへと向かう方向を順方向とする第3のダイオードと、前記第2のモニタノードと低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記第2のモニタノードへと向かう方向を順方向とする第4のダイオードと、前記第3のダイオードと前記第2のモニタノードとの間に設けられる第2の抵抗と、前記第2のモニタノードと前記低電位側電源ノードとの間に設けられる第3の抵抗と、前記第3のダイオードと前記第2の抵抗との間の高電位側抵抗端ノードと、前記コイル端ノードとの間に設けられる第2のキャパシタと、を含むこととしてもよい。 In the present invention, the power transmission control device includes a waveform detection circuit that detects a waveform change of the induced voltage signal of the primary coil, and the waveform detection circuit includes the first induced voltage signal of the primary coil. A first waveform detection circuit for detecting a waveform change; and a second waveform detection circuit for detecting a waveform change of a second induced voltage signal of the primary coil, wherein the waveform monitor circuit includes the first monitor The first rectifier circuit that outputs the first induced voltage signal for waveform monitoring to the first waveform detection circuit via the node, and the second monitor node via the second monitor node A second rectifier circuit that outputs the second induced voltage signal for waveform monitoring to a waveform detection circuit; and the first rectifier circuit is provided between the first monitor node and a high-potential power supply node. And the first monitor node A first diode having a forward direction toward the high-potential power supply node as a forward direction; provided between the first monitor node and the low-potential power supply node; and from the low-potential power supply node to the first monitor node A first diode provided between the second diode whose forward direction is the direction toward, a low-potential-side resistance end node between the second resistor and the second diode, and the coil end node. The second rectifier circuit is provided between the second monitor node and the high potential power supply node, and has a direction from the second monitor node toward the high potential power supply node. A third diode that is forward-oriented, and provided between the second monitor node and the low-potential power node, and a forward direction from the low-potential power node to the second monitor node. Four An ion, a second resistor provided between the third diode and the second monitor node, and a third resistor provided between the second monitor node and the low-potential power supply node. And a high-potential side resistance end node between the third diode and the second resistor, and a second capacitor provided between the coil end node.
このように、第1、第2のキャパシタを設ければ、コイル端信号のDCオフセットを除去することができ、コイル端信号についてのオフセットフリーを実現できる。 As described above, if the first and second capacitors are provided, the DC offset of the coil end signal can be removed, and the offset free for the coil end signal can be realized.
また本発明では、前記送電制御装置は、前記1次コイルの駆動周波数を規定する駆動クロックを生成して出力する駆動クロック生成回路と、前記駆動クロックに基づいてドライバ制御信号を生成し、前記1次コイルを駆動する送電ドライバに対して出力するドライバ制御回路と、前記波形検出回路での検出結果に基づいて、受電側の負荷状態を検出する制御回路とを含み、前記波形検出回路の前記第1の波形検出回路は、前記第1の誘起電圧信号が低電位電源側から変化して第1のしきい値電圧を上回るタイミングを第1のタイミングとした場合に、前記駆動クロックの第1のエッジタイミングと前記第1のタイミングとの間の期間である第1のパルス幅期間を計測して、第1のパルス幅情報を検出する第1のパルス幅検出回路を含むこととしてもよい。
In the present invention, the power transmission control device generates a drive clock that generates and outputs a drive clock that defines a drive frequency of the primary coil, generates a driver control signal based on the drive clock, and A driver control circuit that outputs to a power transmission driver that drives the next coil; and a control circuit that detects a load state on the power receiving side based on a detection result of the waveform detection circuit; When the first induced voltage signal changes from the low potential power supply side and exceeds the first threshold voltage as the first timing, the first
このようにすれば、電圧、電流を個別に検出し、その位相差で判定する手法を採用しなくても、受電側の負荷変動を安定して検出できる。従って、簡素な構成で2次側の負荷変動を適正に検出できる。また本発明では、第1のタイミングは、第1の誘起電圧信号が低電位電源側から変化して第1のしきい値電圧を上回るタイミングとなっているため、電源電圧等の外乱に強い、バラツキの少ないパルス幅検出を実現できる。 In this way, it is possible to stably detect the load fluctuation on the power receiving side without adopting a method in which the voltage and current are individually detected and determined based on the phase difference. Therefore, it is possible to properly detect the load fluctuation on the secondary side with a simple configuration. Further, in the present invention, the first timing is a timing at which the first induced voltage signal changes from the low potential power supply side and exceeds the first threshold voltage, so that it is resistant to disturbances such as the power supply voltage. Pulse width detection with little variation can be realized.
また本発明では、前記第2の波形検出回路は、前記1次コイルの第2の誘起電圧信号が高電位電源側から変化して第2のしきい値電圧を下回るタイミングを第2のタイミングとした場合に、前記駆動クロックの第2のエッジタイミングと前記第2のタイミングとの間の期間である第2のパルス幅期間を計測して、第2のパルス幅情報を検出する第2のパルス幅検出回路を含むこととしてもよい。 Also, in the present invention, the second waveform detection circuit determines that a timing at which the second induced voltage signal of the primary coil changes from the high potential power supply side and falls below the second threshold voltage is a second timing. In this case, a second pulse for detecting second pulse width information by measuring a second pulse width period that is a period between the second edge timing of the drive clock and the second timing. A width detection circuit may be included.
このようにすれば、コイル端信号を波形縮小し、波形縮小後の第2の誘起電圧信号の電圧レベルと第2のしきい値電圧とを比較して、第2のパルス幅情報を得ることが可能になる。 By doing this, the waveform of the coil end signal is reduced, and the second pulse width information is obtained by comparing the voltage level of the second induced voltage signal after the waveform reduction with the second threshold voltage. Is possible.
また本発明は、上記のいずれかに記載の送電装置を含む電子機器に関係する。 Moreover, this invention relates to the electronic device containing the power transmission apparatus in any one of said.
また本発明は、1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの送電装置のための波形モニタ回路であって、前記1次コイルのコイル端信号が生成されるコイル端ノードと、波形モニタ用の第1の誘起電圧信号が生成される第1のモニタノードとの間に設けられる電流制限抵抗である第1の抵抗を有し、前記第1の誘起電圧信号を高電位電源電圧にクランプするリミッタ動作を行うと共に前記第1の誘起電圧信号に対する半波整流を行い、前記第1の誘起電圧信号を前記送電装置の送電制御装置に対して出力するリミッタ機能付きの第1の整流回路と、前記コイル端ノードと、波形モニタ用の第2の誘起電圧信号が生成される第2のモニタノードとの間に設けられる電流制限抵抗である第2の抵抗と、前記第2のモニタノードと低電位電源ノードとの間に設けられる第3の抵抗と、前記第2のモニタノードと前記低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記第2のモニタノードへと向かう方向を順方向とする第3のダイオードとを有し、前記第2の誘起電圧信号を前記送電制御装置に対して出力する第2の整流回路とを含む波形モニタ回路に関係する。 The present invention also relates to a power transmission device of a contactless power transmission system that electromagnetically couples a primary coil and a secondary coil to transmit power to a power receiving device and supplies power to a load of the power receiving device. A waveform monitor circuit for providing a coil end signal for generating a coil end signal of the primary coil and a first monitor node for generating a first induced voltage signal for waveform monitoring A first resistor that is a current limiting resistor that performs a limiter operation that clamps the first induced voltage signal to a high-potential power supply voltage and performs a half-wave rectification on the first induced voltage signal, A first rectifier circuit with a limiter function that outputs one induced voltage signal to the power transmission control device of the power transmission device, the coil end node, and a second induced voltage signal for waveform monitoring is generated. 2 monitors A second resistor that is a current limiting resistor provided between the second monitor node and the low potential power supply node, the second monitor node, A third diode which is provided between the low potential power supply node and has a forward direction from the low potential power supply node to the second monitor node. The second induced voltage signal is The present invention relates to a waveform monitor circuit including a second rectifier circuit that outputs to a power transmission control device.
以下、本発明の好適な実施の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本発明の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本発明の解決手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not necessarily.
1.電子機器
図1(A)に本実施形態の無接点電力伝送手法が適用される電子機器の例を示す。電子機器の1つである充電器500(クレードル)は送電装置10を有する。また電子機器の1つである携帯電話機510は受電装置40を有する。また携帯電話機510は、LCDなどの表示部512、ボタン等で構成される操作部514、マイク516(音入力部)、スピーカ518(音出力部)、アンテナ520を有する。
1. Electronic Device FIG. 1A shows an example of an electronic device to which the contactless power transmission method of this embodiment is applied. A charger 500 (cradle) which is one of electronic devices has a
充電器500にはACアダプタ502を介して電力が供給され、この電力が、無接点電力伝送により送電装置10から受電装置40に送電される。これにより、携帯電話機510のバッテリを充電したり、携帯電話機510内のデバイスを動作させることができる。
Electric power is supplied to the
なお本実施形態が適用される電子機器は携帯電話機510に限定されない。例えば腕時計、コードレス電話器、シェーバー、電動歯ブラシ、リストコンピュータ、ハンディターミナル、携帯情報端末、電動自転車、或いはICカードなどの種々の電子機器に適用できる。
Note that the electronic apparatus to which this embodiment is applied is not limited to the
図1(B)に模式的に示すように、送電装置10から受電装置40への電力伝送は、送電装置10側に設けられた1次コイルL1(送電コイル)と、受電装置40側に設けられた2次コイルL2(受電コイル)を電磁的に結合させて電力伝送トランスを形成することで実現される。これにより非接触での電力伝送が可能になる。
As schematically shown in FIG. 1B, power transmission from the
2.送電装置、受電装置
図2に本実施形態の送電装置10、送電制御装置20、受電装置40、受電制御装置50の構成例を示す。図1(A)の充電器500などの送電側の電子機器は、図2の送電装置10を含む。また携帯電話機510などの受電側の電子機器は、受電装置40と負荷90(本負荷)を含むことができる。そして図2の構成により、例えば平面コイルである1次コイルL1と2次コイルL2を電磁的に結合させて送電装置10から受電装置40に対して電力を伝送し、受電装置40の電圧出力ノードNB7から負荷90に対して電力(電圧VOUT)を供給する無接点電力伝送(非接触電力伝送)システムが実現される。
2. FIG. 2 shows a configuration example of the
送電装置10(送電モジュール、1次モジュール)は、1次コイルL1、送電部12、波形モニタ回路14、表示部16、送電制御装置20を含むことができる。なお送電装置10や送電制御装置20は図2の構成に限定されず、その構成要素の一部(例えば表示部、波形モニタ回路)を省略したり、他の構成要素を追加したり、接続関係を変更するなどの種々の変形実施が可能である。
The power transmission device 10 (power transmission module, primary module) can include a primary coil L1, a
送電部12は、電力伝送時には所定周波数の交流電圧を生成し、データ転送時にはデータに応じて周波数が異なる交流電圧を生成して、1次コイルL1に供給する。具体的には図3(A)に示すように、例えばデータ「1」を受電装置40に対して送信する場合には、周波数f1の交流電圧を生成し、データ「0」を送信する場合には、周波数f2の交流電圧を生成する。この送電部12は、1次コイルL1の一端を駆動する第1の送電ドライバと、1次コイルL1の他端を駆動する第2の送電ドライバと、1次コイルL1と共に共振回路を構成する少なくとも1つのコンデンサを含むことができる。
The
そして送電部12が含む第1、第2の送電ドライバの各々は、例えばパワーMOSトランジスタにより構成されるインバータ回路(バッファ回路)であり、送電制御装置20のドライバ制御回路26により制御される。
Each of the first and second power transmission drivers included in the
1次コイルL1(送電側コイル)は、2次コイルL2(受電側コイル)と電磁結合して電力伝送用トランスを形成する。例えば電力伝送が必要なときには、図1(A)、図1(B)に示すように、充電器500の上に携帯電話機510を置き、1次コイルL1の磁束が2次コイルL2を通るような状態にする。一方、電力伝送が不要なときには、充電器500と携帯電話機510を物理的に離して、1次コイルL1の磁束が2次コイルL2を通らないような状態にする。
The primary coil L1 (power transmission side coil) is electromagnetically coupled to the secondary coil L2 (power reception side coil) to form a power transmission transformer. For example, when power transmission is necessary, as shown in FIGS. 1A and 1B, a
波形モニタ回路14(整流回路、波形整形回路)は、1次コイルL1のコイル端信号CSGに基づいて、波形モニタ用の誘起電圧信号PHINを生成する。例えば1次コイルL1の誘起電圧信号であるコイル端信号CSGは、送電制御装置20のICの最大定格電圧を超えてしまったり、負の電圧になったりする。波形モニタ回路14は、このようなコイル端信号CSGを受け、送電制御装置20の波形検出回路30により波形検出が可能な信号である波形モニタ用の誘起電圧信号PHINを生成して、送電制御装置20の例えば波形モニタ用端子に出力する。この波形モニタ回路14の詳細については後述する。
The waveform monitor circuit 14 (rectifier circuit, waveform shaping circuit) generates an induced voltage signal PHIN for waveform monitoring based on the coil end signal CSG of the primary coil L1. For example, the coil end signal CSG which is an induced voltage signal of the primary coil L1 exceeds the maximum rated voltage of the IC of the power
表示部16は、無接点電力伝送システムの各種状態(電力伝送中、ID認証等)を、色や画像などを用いて表示するものであり、例えばLEDやLCDなどにより実現される。
The
送電制御装置20は、送電装置10の各種制御を行う装置であり、集積回路装置(IC)などにより実現できる。この送電制御装置20は、制御回路22(送電側)、発振回路24、駆動クロック生成回路25、ドライバ制御回路26、波形検出回路30を含むことができる。なお、これらの構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの変形実施も可能である。
The power
送電側の制御回路22(制御部)は送電装置10や送電制御装置20の制御を行うものであり、例えばゲートアレイやマイクロコンピュータなどにより実現できる。具体的には制御回路22は、電力伝送、負荷状態検出(データ検出、異物検出、取り去り検出等)、周波数変調などに必要な各種のシーケンス制御や判定処理を行う。
The control circuit 22 (control unit) on the power transmission side controls the
発振回路24は例えば水晶発振回路により構成され、1次側のクロックを生成する。駆動クロック生成回路25は、駆動周波数を規定する駆動クロックを生成する。そして、ドライバ制御回路26は、この駆動クロックや制御回路22からの周波数設定信号などに基づいて、所望の周波数の制御信号を生成し、送電部12の第1、第2の送電ドライバに出力して、第1、第2の送電ドライバを制御する。
The
波形検出回路30は、1次コイルL1の誘起電圧信号PHINの波形変化を検出する。例えば受電側(2次側)の負荷状態(負荷電流)が変化すると、誘起電圧信号PHINの波形が変化する。波形検出回路30は、このような波形の変化を検出して、検出結果(検出結果情報)を制御回路22に出力する。
The
具体的には波形検出回路30は、例えば誘起電圧信号PHINを波形整形し、波形整形信号を生成する。例えば信号PHINが所与のしきい値電圧を超えた場合に、アクティブ(例えばHレベル)になる方形波(矩形波)の波形整形信号(パルス信号)を生成する。そして波形検出回路30は、波形整形信号と駆動クロックに基づいて、波形整形信号のパルス幅情報(パルス幅期間)を検出する。具体的には、波形整形信号と、駆動クロック生成回路25からの駆動クロックを受け、波形整形信号のパルス幅情報を検出することで、誘起電圧信号PHINのパルス幅情報を検出する。
Specifically, the
制御回路22は、波形検出回路30での検出結果に基づいて、受電側(受電装置40側)の負荷状態(負荷変動、負荷の高低)を検出する。具体的には、波形検出回路30(パルス幅検出回路)で検出されたパルス幅情報に基づいて、受電側の負荷状態を検出し、例えばデータ(負荷)検出、異物(金属)検出、取り去り(着脱)検出などを行う。すなわち、誘起電圧信号のパルス幅情報であるパルス幅期間は、受電側の負荷状態の変化に応じて変化する。制御回路22は、このパルス幅期間(パルス幅期間の計測により得られたカウント値)に基づいて受電側の負荷変動を検知する。これにより、図3(B)のように受電装置40の負荷変調部46が負荷変調によりデータを送信した場合に、この送信データを検出することが可能になる。
Based on the detection result of the
受電装置40(受電モジュール、2次モジュール)は、2次コイルL2、受電部42、負荷変調部46、給電制御部48、受電制御装置50を含むことができる。なお、受電装置40や受電制御装置50は図2の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したり、接続関係を変更するなどの種々の変形実施が可能である。
The power reception device 40 (power reception module, secondary module) can include a secondary coil L2, a
受電部42は、2次コイルL2の交流の誘起電圧を直流電圧に変換する。この変換は、受電部42が有する整流回路43により行われる。この整流回路43は、ダイオードDB1〜DB4を含む。ダイオードDB1は、2次コイルL2の一端のノードNB1と直流電圧VDCの生成ノードNB3との間に設けられ、DB2は、ノードNB3と2次コイルL2の他端のノードNB2との間に設けられ、DB3は、ノードNB2とVSSのノードNB4との間に設けられ、DB4は、ノードNB4とNB1との間に設けられる。
The
受電部42の抵抗RB1、RB2は、ノードNB1とNB4との間に設けられる。そして、ノードNB1、NB4間の電圧を抵抗RB1、RB2により分圧することで得られた信号CCMPIが、受電制御装置50の周波数検出回路60に入力される。
The resistors RB1 and RB2 of the
受電部42のコンデンサCB1及び抵抗RB4、RB5は、直流電圧VDCのノードNB3とVSSのノードNB4との間に設けられる。そしてノードNB3、NB4間の電圧を抵抗RB4、RB5により分圧することで得られた信号ADINが、受電制御装置50の位置検出回路56に入力される。
The capacitor CB1 and the resistors RB4 and RB5 of the
負荷変調部46は負荷変調処理を行う。具体的には受電装置40から送電装置10に所望のデータを送信する場合に、送信データに応じて負荷変調部46(2次側)での負荷を可変に変化させて、図3(B)に示すように1次コイルL1の誘起電圧の信号波形を変化させる。このために負荷変調部46は、ノードNB3、NB4の間に直列に設けられた抵抗RB3、トランジスタTB3(N型のCMOSトランジスタ)を含む。このトランジスタTB3は受電制御装置50の制御回路52からの信号P3Qによりオン・オフ制御される。そしてトランジスタTB3をオン・オフ制御して負荷変調を行う際には、給電制御部48のトランジスタTB2はオフにされ、負荷90が受電装置40に電気的に接続されない状態になる。
The
例えば、図3(B)のように、データ「0」を送信するために2次側を低負荷(インピーダンス大)にする場合には、信号P3QがLレベルになってトランジスタTB3がオフになる。これにより負荷変調部46の負荷は、ほぼ無限大(無負荷)になる。一方、データ「1」を送信するために、2次側を高負荷(インピーダンス小)にする場合には、信号P3QがHレベルになってトランジスタTB3がオンになる。これにより負荷変調部46の負荷は、抵抗RB3(高負荷)になる。
For example, as shown in FIG. 3B, when the secondary side is set to a low load (high impedance) in order to transmit data “0”, the signal P3Q becomes L level and the transistor TB3 is turned off. . As a result, the load of the
給電制御部48は、負荷90への電力の給電を制御する。レギュレータ49は、整流回路43での変換で得られた直流電圧VDCの電圧レベルを調整して、電源電圧VD5(例えば5V)を生成する。受電制御装置50は、例えば、この電源電圧VD5が供給されて動作する。
The power
トランジスタTB2(P型のCMOSトランジスタ)は、受電制御装置50の制御回路52からの信号P1Qにより制御される。具体的には、トランジスタTB2は、ID認証が完了(確立)して通常の電力伝送を行う場合にはオンになり、負荷変調の場合等にはオフになる。
The transistor TB2 (P-type CMOS transistor) is controlled by a signal P1Q from the
受電制御装置50は、受電装置40の各種制御を行う装置であり、集積回路装置(IC)などにより実現できる。この受電制御装置50は、2次コイルL2の誘起電圧から生成される電源電圧VD5により動作することができる。また、受電制御装置50は、制御回路52(受電側)、位置検出回路56、発振回路58、周波数検出回路60、満充電検出回路62を含むことができる。
The power
制御回路52(制御部)は、受電装置40や受電制御装置50の制御を行うものであり、例えばゲートアレイやマイクロコンピュータなどにより実現できる。具体的には、制御回路52は、ID認証、位置検出、周波数検出、負荷変調、或いは満充電検出などに必要な各種のシーケンス制御や判定処理を行う。
The control circuit 52 (control unit) controls the
位置検出回路56は、2次コイルL2の誘起電圧の波形に相当する信号ADINの波形を監視して、1次コイルL1と2次コイルL2の位置関係が適正であるかを判断する。具体的には、信号ADINをコンパレータで2値に変換又はA/D変換でレベル判定して、位置関係が適正であるか否かを判断する。
The
発振回路58は、例えばCR発振回路により構成され、2次側のクロックを生成する。周波数検出回路60は、信号CCMPIの周波数(f1、f2)を検出して、図3(A)に示すように、送電装置10からの送信データが「1」なのか「0」なのかを判断する。
The
満充電検出回路62(充電検出回路)は、負荷90のバッテリ94(2次電池)が、満充電状態(充電状態)になったか否かを検出する回路である。
The full charge detection circuit 62 (charge detection circuit) is a circuit that detects whether or not the battery 94 (secondary battery) of the
負荷90は、バッテリ94の充電制御等を行う充電制御装置92を含むことができる。この充電制御装置92(充電制御IC)は集積回路装置などにより実現できる。なお、スマートバッテリのように、バッテリ94自体に充電制御装置92の機能を持たせてもよい。
The
次に、送電側と受電側の動作の概要について図4のフローチャートを用いて説明する。送電側は、電源投入されてパワーオンすると(ステップS1)、位置検出用の一時的な電力伝送を行う(ステップS2)。この電力伝送により、受電側の電源電圧が立ち上がり、受電制御装置50のリセットが解除される(ステップS11)。すると受電側は、信号P1QをHレベルに設定する(ステップS12)。これによりトランジスタTB2がオフになり、負荷90との間の電気的な接続が遮断される。
Next, an outline of the operation on the power transmission side and the power reception side will be described using the flowchart of FIG. When the power transmission side is powered on and powered on (step S1), the power transmission side performs temporary power transmission for position detection (step S2). By this power transmission, the power supply voltage on the power receiving side rises and the reset of the power
次に、受電側は、位置検出回路56を用いて、1次コイルL1と2次コイルL2の位置関係が適正か否かを判断する(ステップS13)。そして位置関係が適正である場合には、受電側はIDの認証処理を開始し、認証フレームを送電側に送信する(ステップS14)。具体的には、図3(B)で説明した負荷変調により認証フレームのデータを送信する。
Next, the power receiving side uses the
送電側は、認証フレームを受信すると、IDが一致するか否かなどの判断処理を行う(ステップS3)。そして、ID認証を許諾する場合には、許諾フレームを受電側に送信する(ステップS4)。具体的には、図3(A)で説明した周波数変調によりデータを送信する。 When the power transmission side receives the authentication frame, the power transmission side performs determination processing such as whether or not the IDs match (step S3). When the ID authentication is permitted, a permission frame is transmitted to the power receiving side (step S4). Specifically, data is transmitted by the frequency modulation described with reference to FIG.
受電側は、許諾フレームを受信し、その内容がOKである場合には、無接点電力伝送を開始するためのスタートフレームを送電側に送信する(ステップS15、S16)。一方、送電側は、スタートフレームを受信し、その内容がOKである場合には、通常の電力伝送を開始する(ステップS5、S6)。そして、受電側は、信号P1QをLレベルに設定する(ステップS17)。これによりトランジスタTB2が共にオンになるため、負荷90に対する電力伝送が可能になり、負荷への電力供給(VOUTの出力)が開始する(ステップS18)。
The power receiving side receives the permission frame and, if the content is OK, transmits a start frame for starting contactless power transmission to the power transmitting side (steps S15 and S16). On the other hand, the power transmission side receives the start frame and starts normal power transmission when the content is OK (steps S5 and S6). Then, the power receiving side sets the signal P1Q to the L level (step S17). As a result, both transistors TB2 are turned on, so that power transmission to the
3.波形モニタ回路
3.1.第1の構成例
図5に本実施形態の波形モニタ回路14の第1の構成例を示す。図5において、送電制御装置20は、1次コイルL1を駆動する送電部12の送電ドライバ(第1、第2の送電ドライバ)を制御する。また送電制御装置20は、波形モニタ用の誘起電圧信号PHIN1を、波形モニタ端子を介して波形モニタ回路14から受ける。そして送電制御装置20が含む波形検出回路30が、誘起電圧信号PHIN1の波形変化を検出し、これにより受電側(2次側)の負荷状態を検出する。
3. Waveform monitor circuit 3.1. First Configuration Example FIG. 5 shows a first configuration example of the
波形モニタ回路14は、1次コイルL1のコイル端信号CSGに基づいて、波形モニタ用の誘起電圧信号PHIN1を生成して、送電制御装置20に出力する。具体的には、波形モニタ回路14は、リミッタ機能付きの第1の整流回路17を含む。この整流回路17は、1次コイルL1のコイル端信号CSGが生成されるコイル端ノードNA2と、波形モニタ用の誘起電圧信号PHIN1が生成される第1のモニタノードNA11との間に設けられる電流制限抵抗となる第1の抵抗RA1を有する。そして、整流回路17は、誘起電圧信号PHIN1をVDDの電圧(高電位電源電圧)にクランプするリミッタ動作を行うと共に、誘起電圧信号PHIN1に対する半波整流を行う。
The
このような電流制限抵抗RA1を設けることで、コイル端ノードNA2からの過大な電流が送電制御装置20のIC端子に流れ込む事態が防止される。また、整流回路17が誘起電圧信号PHIN1をVDDの電圧にクランプすることで、最大定格電圧以上の電圧が送電制御装置20のIC端子に印加されてしまう事態が防止される。また、整流回路17が半波整流を行うことで、負の電圧が送電制御装置20のIC端子に印加されてしまう事態が防止される。
By providing such a current limiting resistor RA1, it is possible to prevent an excessive current from the coil end node NA2 from flowing into the IC terminal of the power
具体的には、整流回路17は、モニタノードNA11とVDD(広義には高電位電源)ノードとの間に設けられ、モニタノードNA11からVDDノードへと向かう方向を順方向とする第1のダイオードDA1を含む。また、モニタノードNA11とGND(広義には低電位電源)ノードとの間に設けられ、GNDノードからモニタノードNA11へと向かう方向を順方向とする第2のダイオードDA2を含む。ダイオードDA1によりVDDへのリミット動作が実現され、ダイオードDA2により半波整流が実現される。
Specifically, the
3.2.第2の構成例
図6に波形モニタ回路14の第2の構成例を示す。第2の構成例では、図5のダイオードDA1を設ける代わりに、整流回路17にツェナーダイオードDZ1を設けている。すなわち、モニタノードNA11とGND(低電位電源)ノードとの間に設けられ、GNDノードからモニタノードNA11へと向かう方向を順方向とするツェナーダイオードを設けている。
3.2. Second Configuration Example FIG. 6 shows a second configuration example of the
3.3.第3の構成例
図7に波形モニタ回路14の第3の構成例を示す。第3の構成例では、第1の構成例と同様に、波形モニタ回路14は、リミッタ機能付きの第1の整流回路17を含み、誘起電圧信号PHIN1をVDDの電圧(高電位電源電圧)にクランプするリミッタ動作を行うと共に誘起電圧信号PHIN1に対する半波整流を行う。すなわち、当該整流回路17は、誘起電圧信号PHIN1をVDDの電圧にクランプすることで、最大定格電圧以上の電圧が送電制御装置20のIC端子に印加されてしまう事態が防止される。また、当該整流回路17が半波整流を行うことで、負の電圧が送電制御装置20のIC端子に印加されてしまう事態が防止される。
3.3. Third Configuration Example FIG. 7 shows a third configuration example of the
具体的には、整流回路17は、第1のダイオードDA1と第2のダイオードDA2を含む。第1のダイオードDA1は、モニタノードNA11とVDDノード(広義には高電位電源ノード)との間に設けられ、モニタノードNA11からVDDノードへと向かう方向を順方向とする。一方、第2のダイオードDA2は、モニタノードNA11とGNDノード(広義には低電位電源ノード)との間に設けられ、GNDノードからモニタノードNA11へと向かう方向を順方向とする。第1のダイオードDA1によりVDDへのリミット動作が実現され、第2のダイオードDA2により半波整流が実現される。
Specifically, the
また、当該整流回路17は、コイル端ノードNA2からの過大な電流が送電制御装置20のIC端子に流れ込む事態を防止するために、コイル端ノードNA2と、第1のモニタノードNA11との間に電流制限抵抗である第1の抵抗RA1が設けられる。第3の構成例では、第1の抵抗RA1は、第1の構成例と異なり、第1のダイオードDA1と第2のダイオードDA2との間に配置される。
Further, the
そして、第3の構成例では、整流回路17の入力段側に、第1のキャパシタCA1が設けられることを特徴とする。具体的には、第1のキャパシタCA1は、コイル端ノードNA2と、第1の抵抗RA1と第2のダイオードDA2との間の低電位側抵抗端ノードNA12との間に設けられる。
The third configuration example is characterized in that the first capacitor CA1 is provided on the input stage side of the
コイル端信号CSGは、その中心電圧が0Vにならず、DCオフセットを有する場合がある。そして、このDCオフセットが変動すると、誘起電圧信号PHIN1を波形整形することで得られるパルス信号のパルス幅等にバラツキが生じ、負荷状態の検出精度が低下する。そこで、このようなDCオフセットをキャンセルするために、第3の構成例では、整流回路17の入力段側に第1のキャパシタCA1を設けた。この第1のキャパシタCA1の容量カップリングにより、コイル端信号のAC成分のみを抽出することで、コイル端信号のDCオフセットが変動した場合にも、その悪影響が、負荷状態の検出精度に及ぶのを防止できる。また、コイル端信号の電圧レベルを、所望のしきい値電圧で検出し易い検出感度が高い電圧レベルにレベルシフトすることも可能になる。従って、整流回路17から出力される誘起電圧信号PHIN1を波形整形することで得られるパルス信号のパルス幅等の検出精度が向上し、高感度、高ダイナミックレンジで負荷状態の検出等を実現できる。
The coil end signal CSG may not have a center voltage of 0 V but may have a DC offset. When this DC offset varies, the pulse width of the pulse signal obtained by shaping the induced voltage signal PHIN1 varies, and the load state detection accuracy decreases. Therefore, in order to cancel such a DC offset, in the third configuration example, the first capacitor CA1 is provided on the input stage side of the
3.4.第4の構成例
図8に波形モニタ回路14の第4の構成例を示す。図8では、波形モニタ回路14が、第1の整流回路17の他に、第2の整流回路18を含む。また波形検出回路30は第1、第2の波形検出回路31、34を含む。第1の波形検出回路31は、1次コイルL1の第1の誘起電圧信号PHIN1の波形変化を検出する。第2の波形検出回路34は、1次コイルL1の第2の誘起電圧信号PHIN2の波形変化を検出する。
3.4. Fourth Configuration Example FIG. 8 shows a fourth configuration example of the
第2の整流回路18は、第2のモニタノードNA21を介して、第2の波形検出回路34に対して波形モニタ用の第2の誘起電圧信号PHIN2を出力する。具体的には整流回路18は、コイル端ノードNA2とモニタノードNA21との間に設けられた電流制限抵抗である第2の抵抗RA2と、モニタノードNA21とGND(低電位電源)ノードとの間に設けられた第3の抵抗RA3を含む。またモニタノードNA21とGNDノードとの間に設けられた第3のダイオードDA3を含む。そして抵抗RA2、RA3により、コイル端信号CSGの電圧が分割されて、誘起電圧信号PHIN2として第2の波形検出回路34に入力されるようになる。またダイオードDA3により、コイル端信号CSGの半波整流が行われて、負の電圧が第2の波形検出回路34に印加されないようになる。
The
図9に、整流回路17に入力されるコイル端信号CSGと、整流回路17が第1の波形検出回路31に出力する誘起電圧信号PHIN1と、パルス幅検出に使用されるパルス信号PLS1の波形例を示す。
FIG. 9 shows a waveform example of a coil end signal CSG input to the
図9のE1に示すように、第1の波形検出回路31は、誘起電圧信号PHIN1(コイル端信号CSG)の立ち上がり部分での位相変化に相当するパルス幅期間XTPW1を検出する。すなわち誘起電圧信号PHIN1が0Vから変化してE2に示すようにしきい値電圧VT1を上回るタイミングと駆動クロックDRCKのエッジタイミング(図9では立ち上がりエッジタイミングになっているが、立ち下がりエッジタイミングであってもよい)との間の期間であるパルス幅期間XTPW1を計測する。従って、この場合には、0V付近を検出できればよいため、波形縮小は不要であり、図8の整流回路18のような、抵抗RA2、RA3による電圧分割は行わなくても済む。このため、信号PHIN1の波形がつぶれることがなく、抵抗分割ノードと寄生容量による信号劣化もない。よって、第1の波形検出回路31は、綺麗な波形の信号PHIN1を用いて波形検出を行うことができるため、検出精度を向上できる。
As indicated by E1 in FIG. 9, the first
ここで、このように抵抗を用いた電圧分割による波形縮小を行わないと、信号PHIN1が送電制御装置20の最大定格電圧を超えてしまうおそれがある。この点、整流回路17にはダイオードDA1が設けられており、このダイオードDA1が、E3に示すように信号PHIN1をVDDの電圧にクランプするリミット動作を行うため、信号PHIN1が最大定格電圧を超えてしまう事態を防止できる。また整流回路17には、ダイオードDA2が設けられており、このダイオードDA2が、E4に示すように半波整流を行うため、負の電圧が送電制御装置20のIC端子に印加されてしまう事態も防止できる。
Here, the signal PHIN1 may exceed the maximum rated voltage of the power
図10に、整流回路18に入力されるコイル端信号CSGと、整流回路18が第2の波形検出回路34に出力する誘起電圧信号PHIN2と、パルス幅検出に使用されるパルス信号PLS2の波形例を示す。
FIG. 10 shows a waveform example of a coil end signal CSG input to the
図10のG1に示すように、第2の波形検出回路34は、誘起電圧信号PHIN2(コイル端信号CSG)の立ち下がり部分での位相変化に相当するパルス幅期間XTPW2を検出する。すなわち誘起電圧信号PHIN2がVDD側の電圧から変化して、G2に示すように、しきい値電圧VT2を下回るタイミングと駆動クロックDRCKのエッジタイミング(図10では立ち下がりエッジタイミングになっているが、立ち上がりエッジタイミングでもよい)との間の期間であるパルス幅期間XTPW2を計測する。従って、VDDを超えた電圧になってしまうコイル端信号CSGを波形縮小する必要があり、このために整流回路18では、抵抗RA2、RA3を用いた電圧分割を行っている。具体的には、コイル端信号CSGを電圧分割して、波形を縮小することで、しきい値電圧VT2として例えばN型トランジスタのしきい値電圧を使用できるようにしている。なお整流回路18には、ダイオードDA3が設けられており、このダイオードDA3が、G3に示すように半波整流を行うため、負の電圧が送電制御装置20のIC端子に印加されてしまう事態も防止できる。
As indicated by G1 in FIG. 10, the second
例えば図8の第1の波形検出回路31に入力される誘起電圧信号PHIN1を、整流回路17ではなく、整流回路18により生成すると、電圧分割による波形縮小が行われてしまう。このため、しきい値電圧VT1付近での波形がつぶれてしまい、検出精度が劣化するおそれがある。
For example, if the induced voltage signal PHIN1 input to the first
この点、図8では、誘起電圧信号PHIN1を、電圧分割を行わない整流回路17により生成しているため、このような事態を防止できる。
In this regard, in FIG. 8, such a situation can be prevented because the induced voltage signal PHIN1 is generated by the
また、図9のE3に示すよう、整流回路17のダイオードDA1によるリミット動作が行われる場合に、図8BのモニタノードNA11とコイル端ノードNA2との間に電流制限抵抗RA1が設けられていないと、整流回路17でのVDD電圧へのリミット動作が、整流回路18に対して悪影響を及ぼす。すなわち、電流制限抵抗RA1がないと、整流回路17によるリミット動作により、コイル端ノードNA2の電圧がVDDの電圧にクランプされてしまい、送電ドライバ及び整流回路18の動作に悪影響を与える。
Further, as shown by E3 in FIG. 9, when the limit operation by the diode DA1 of the
この点、図8では、コイル端ノードNA2とモニタノードNA11の間に電流制限抵抗RA1が設けられているため、図9のE3に示すVDDの電圧へのリミット動作が行われた場合に、そのリミット動作が整流回路18に対して悪影響を及ぼすのを防止できる。
In this regard, in FIG. 8, since the current limiting resistor RA1 is provided between the coil end node NA2 and the monitor node NA11, when the limit operation to the voltage VDD shown in E3 of FIG. It is possible to prevent the limit operation from adversely affecting the
以上のように図8では、第1、第2の波形検出回路31、34用の誘起電圧信号PHIN1、PHIN2を生成する回路として、整流回路17、18のように異なる構成の回路を用いている。このように整流回路17、18を使い分けることで、ダイナミックレンジと感度が補完し合い、精度の良い波形検出(パルス幅検出)を実現できる。
As described above, in FIG. 8, circuits having different configurations such as the
3.5.第5の構成例
図11に波形モニタ回路14の第5の構成例を示す。図11では、波形モニタ回路14が、第1の整流回路17の他に、第2の整流回路181、および第3の整流回路191を含む。また、波形検出回路30は、第1、第2、第3の波形検出回路31、34、37を含む。第1の波形検出回路31は、1次コイルL1の第1の誘起電圧信号PHIN1の波形変化を検出する。第2の波形検出回路34は、1次コイルL1の第2の誘起電圧信号PHIN2の波形変化を検出する。第3の波形検出回路37は、1次コイルL1の第3の誘起電圧信号PHIN3の波形変化を検出する。
3.5. Fifth Configuration Example FIG. 11 shows a fifth configuration example of the
第1の整流回路17は、第1のモニタノードNA11を介して、第1の波形検出回路31に対して波形モニタ用の第1の誘起電圧信号PHIN1を出力し、その構成は、図7の波形モニタ回路14の第3の構成例に含まれる整流回路と同様である。すなわち、第1の整流回路17は、モニタノードNA11とVDDノードとの間に設けられる第1のダイオードDA1と、モニタノードNA11とGNDノードとの間に設けられる第2のダイオードDA2を含む。そして、第1のダイオードDA1によりVDDへのリミット動作が実現され、第2のダイオードDA2により半波整流が実現される。
The
また、コイル端ノードNA2からの過大な電流が送電制御装置20のIC端子に流れ込む事態を防止するために、コイル端ノードNA2と、第1のモニタノードNA11との間に電流制限抵抗である第1の抵抗RA1が設けられ、具体的には、第1のダイオードDA1と第2のダイオードDA2との間に配置される。さらに、第1の整流回路17の入力段側に、具体的には、コイル端ノードNA2と、第1の抵抗RA1と第2のダイオードDA2との間に有する低電位側抵抗端ノードNA12との間に第1のキャパシタCA1が設けられる。
Further, in order to prevent an excessive current from the coil end node NA2 from flowing into the IC terminal of the power
第2の整流回路181は、第2のモニタノードNA21を介して、第2の波形検出回路34に対して波形モニタ用の第2の誘起電圧信号PHIN2を出力する。第2の整流回路181は、第2のモニタノードNA21とGNDノードとの間に設けられる第3のダイオードDA3Bと、第2のモニタノードNA21とVDDノードとの間に設けられる第4のダイオードDA4Bと、を含む。そして、第2の整流回路181では、第4のダイオードDA4BによりVDDへのリミット動作が実現され、第3のダイオードDA3Bにより半波整流が実現される。
The
また、コイル端ノードNA2からの過大な電流が送電制御装置20のIC端子に流れ込む事態を防止するために、コイル端ノードNA2と、第2のモニタノードNA21との間に電流制限抵抗である第2の抵抗RA2Bが設けられ、第2のモニタノードNA21とGNDノードとの間には、第3の抵抗RA3Bが設けられている。さらに、第2の整流回路181の入力段側に、具体的には、コイル端ノードNA2と、第2の抵抗RA2Bと第4のダイオードDA4Bとの間の高電位側抵抗端ノードNA22との間に、第2のキャパシタCA2が設けられる。
Further, in order to prevent an excessive current from the coil end node NA2 from flowing into the IC terminal of the power
第3の整流回路191は、第3のモニタノードNA31を介して、第3の波形検出回路37に対して波形モニタ用の第3の誘起電圧信号PHIN3を出力する。具体的には、整流回路191は、コイル端ノードNA2と第3のモニタノードNA31との間に設けられた第4の抵抗RA2Cと、モニタノードNA31とGNDノードとの間に設けられた第5の抵抗RA3Cを含む。また、モニタノードNA31とGNDノードとの間に設けられた第5のダイオードDA3Cを含む。そして、抵抗RA2C、RA3Cにより、コイル端信号CSGの電圧が分割されて、誘起電圧信号PHIN3として第3の波形検出回路37に入力されるようになる。またダイオードDA3Cにより、コイル端信号CSGの半波整流が行われて、負の電圧が第3の波形検出回路37に印加されないようになる。
The
図12に、第1、第2の整流回路17、181に入力されるコイル端信号CSGと、第1の整流回路17が第1の波形検出回路31に出力する誘起電圧信号PHIN1と、パルス幅検出に使用されるパルス信号PLS1と、第2の整流回路181が第2の波形検出回路34に出力する誘起電圧信号PHIN2と、パルス幅検出に使用されるパルス信号PLS2の波形例を示す。
FIG. 12 shows the coil end signal CSG input to the first and
図12のJ1に示すように、第1の波形検出回路31は、誘起電圧信号PHIN1(コイル端信号CSG)の立ち上がり部分での位相変化に相当するパルス幅期間XTPW1を検出する。すなわち、誘起電圧信号PHIN1が0Vから変化してJ2に示すように、しきい値電圧VT1を上回るタイミングと駆動クロックDRCKのエッジタイミング(図12では、立ち上がりエッジタイミングになっているが、立ち下がりエッジタイミングであってもよい)との間の期間であるパルス幅期間XTPW1を計測する。従って、この場合には、0V付近を検出できればよいため、波形縮小は不要であり、図11の整流回路181のような、抵抗RA2B、RA3Bによる電圧分割は行わなくても済む。このため、信号PHIN1の波形がつぶれることがなく、抵抗分割ノードと寄生容量による信号劣化もない。よって、第1の波形検出回路31は、綺麗な波形の信号PHIN1を用いて波形検出を行うことができるため、検出精度を向上できる。
As shown in J1 of FIG. 12, the first
ここで、このように抵抗を用いた電圧分割による波形縮小を行わないと、信号PHIN1が送電制御装置20の最大定格電圧を超えてしまうおそれがある。この点、整流回路17にはダイオードDA1が設けられており、このダイオードDA1が、J3に示すように信号PHIN1をVDDの電圧にクランプするリミット動作を行うため、信号PHIN1が最大定格電圧を超えてしまう事態を防止できる。また、整流回路17には、ダイオードDA2が設けられており、このダイオードDA2が、J4に示すように半波整流を行うため、負の電圧が送電制御装置20のIC端子に印加されてしまう事態も防止できる。
Here, the signal PHIN1 may exceed the maximum rated voltage of the power
一方、第2の波形検出回路34は、K1に示すように、誘起電圧信号PHIN2(コイル端信号CSG)の立ち下がり部分での位相変化に相当するパルス幅期間XTPW2を検出する。すなわち、誘起電圧信号PHIN2がVDD側の電圧から変化してK2に示すように、しきい値電圧VT2を下回るタイミングと駆動クロックDRCKのエッジタイミング(図12では立ち下がりエッジタイミングになっているが、立ち上がりエッジタイミングでもよい)との間の期間であるパルス幅期間XTPW2を計測する。従って、VDDを超えた電圧になってしまうコイル端信号CSGを波形縮小する必要があり、このために整流回路181では、抵抗RA2B、RA3Bを用いた電圧分割を行っている。具体的には、コイル端信号CSGを電圧分割して、波形を縮小することで、しきい値電圧VT2として例えばN型トランジスタのしきい値電圧を使用できるようにしている。なお、整流回路181には、ダイオードDA3Bが設けられており、このダイオードDA3Bが、K3に示すように半波整流を行うため、負の電圧が送電制御装置20のIC端子に印加されてしまう事態も防止できる。
On the other hand, the second
例えば、図11の第1の波形検出回路31に入力される誘起電圧信号PHIN1を、整流回路17ではなく、整流回路181により生成すると、電圧分割による波形縮小が行われてしまう。このため、しきい値電圧VT1付近での波形がつぶれてしまい、検出精度が劣化するおそれがある。
For example, if the induced voltage signal PHIN1 input to the first
この点、図11では、誘起電圧信号PHIN1を、電圧分割を行わない整流回路17により生成しているため、このような事態を防止できる。
In this regard, in FIG. 11, since the induced voltage signal PHIN1 is generated by the
以上のように、図11では、第1、第2の波形検出回路31、34用の誘起電圧信号PHIN1、PHIN2を生成する回路として、整流回路17、181のように異なる構成の回路を用いている。このように整流回路17、181を使い分けることで、ダイナミックレンジと感度が補完し合い、精度の良い波形検出(パルス幅検出)を実現できる。
As described above, in FIG. 11, circuits having different configurations such as the
また、第5の構成例では、第1、第2の整流回路17、181の入力段側に第1、第2のキャパシタCA1、CA2を設けることによって、キャパシタCA1、CA2の容量カップリングにより、コイル端信号CSGのDCオフセットをキャンセルできる。従って、DCオフセットの変動が、負荷状態の検出精度に悪影響を及ぼすのを防止できる。これにより、高感度、高ダイナミックレンジでの負荷状態の検出等が可能となる。
Further, in the fifth configuration example, by providing the first and second capacitors CA1 and CA2 on the input stage side of the first and
4.送電装置の第1の構成例
図13に、送電装置10の第1の構成例を示す。図13は、図5の波形モニタ回路14の第1の構成例に対応するものである。
4). First Configuration Example of Power Transmission Device FIG. 13 shows a first configuration example of the
図13において1次コイルL1のインダクタンスや共振回路を構成するコンデンサの容量値がばらついたり、電源電圧が変動したり、1次コイルL1、2次コイルL2の距離や位置関係が変動すると、誘起電圧信号PHIN1のピーク電圧(振幅)も変動する。従って、信号PHIN1のピーク電圧を検出する手法だけでは、負荷変動の正確な検出を実現できないおそれがある。そこで図13では、誘起電圧信号PHIN1のパルス幅情報の検出を行うことで、負荷変動を検出している。 In FIG. 13, when the inductance of the primary coil L1 or the capacitance value of the capacitor constituting the resonance circuit varies, the power supply voltage varies, or the distance and positional relationship between the primary coil L1 and the secondary coil L2 vary, the induced voltage The peak voltage (amplitude) of the signal PHIN1 also varies. Therefore, there is a possibility that accurate detection of the load fluctuation cannot be realized only by the method of detecting the peak voltage of the signal PHIN1. Therefore, in FIG. 13, the load fluctuation is detected by detecting the pulse width information of the induced voltage signal PHIN1.
図13において駆動クロック生成回路25は、1次コイルL1の駆動周波数を規定する駆動クロックDRCKを生成する。具体的には発振回路24で生成された基準クロックCLKを分周して駆動クロックDRCKを生成する。1次コイルL1には、この駆動クロックDRCKの駆動周波数の交流電圧が供給されることになる。
In FIG. 13, the drive
ドライバ制御回路26は、駆動クロックDRCKに基づいてドライバ制御信号を生成し、1次コイルL1を駆動する送電部12の送電ドライバ(第1、第2の送電ドライバ)に出力する。この場合、送電ドライバを構成するインバータ回路に貫通電流が流れないように、インバータ回路のP型トランジスタのゲートに入力される信号とN型トランジスタのゲートに入力される信号が、互いにノンオーバラップの信号になるようにドライバ制御信号を生成する。
The
波形検出回路30は、1次コイルL1の第1の誘起電圧信号PHIN1の波形変化を検出する第1の波形検出回路31を含む。そして第1の波形検出回路31は、第1の波形整形回路32と第1のパルス幅検出回路33を含む。波形整形回路32(パルス信号生成回路)は、1次コイルL1の誘起電圧信号PHIN1を波形整形し、波形整形信号WFQ1を出力する。具体的には例えば信号PHIN1が所与のしきい値電圧を超えた場合にアクティブ(例えばHレベル)になる方形波(矩形波)の波形整形信号WFQ1(パルス信号)を出力する。
The
パルス幅検出回路33は、1次コイルL1の誘起電圧信号PHIN1のパルス幅情報を検出する。具体的には、波形整形回路32からの波形整形信号WFQ1と、駆動クロック生成回路25からの駆動クロックDRCK(ドライバ制御信号)を受け、波形整形信号WFQ1のパルス幅情報を検出することで、誘起電圧信号PHIN1のパルス幅情報を検出する。
The pulse
例えば誘起電圧信号PHIN1がGND側(低電位電源側)から変化して第1のしきい値電圧VT1を上回るタイミングを第1のタイミングとしたとする。この場合にパルス幅検出回路33は、駆動クロックDRCKの第1のエッジタイミング(例えば立ち下がりタイミング)と第1のタイミングとの間の期間である第1のパルス幅期間を計測して、第1のパルス幅情報を検出する。例えば駆動クロックDRCKの電圧変化により誘起された電圧信号PHIN1が、所与のしきい値電圧VT1以下になる第1のパルス幅期間を計測する。そして駆動クロックDRCKのパルス幅に対する波形整形信号WFQ1(誘起電圧信号)のパルス幅の大きさを計測する。この場合の第1のパルス幅期間の計測は例えば基準クロックCLKを用いて行う。そしてパルス幅検出回路33での計測結果のデータPWQ1は、例えば図示されないラッチ回路にラッチされる。具体的にはパルス幅検出回路33は、基準クロックCLKによりカウント値のインクリメント(又はデクリメント)を行うカウンタを用いて、第1のパルス幅期間を計測し、その計測結果のデータPWQ1がラッチ回路にラッチされる。
For example, it is assumed that the timing when the induced voltage signal PHIN1 changes from the GND side (low potential power supply side) and exceeds the first threshold voltage VT1 is the first timing. In this case, the pulse
そして制御回路22は、パルス幅検出回路33で検出されたパルス幅情報に基づいて、受電側(2次側)の負荷状態(負荷変動、負荷の高低)を検出する。具体的には制御回路22は、パルス幅検出回路33で検出されたパルス幅情報に基づいて、異物検出(1次異物検出)を行う。或いは、受電装置40が負荷変調により送信したデータの検出を行ってもよい。
Based on the pulse width information detected by the pulse
図14(A)〜図14(C)に駆動クロックDRCK、コイル端信号CSG、誘起電圧信号PHIN1、パルス信号PLS1の信号波形の測定結果を示す。図14(A)、図14(B)、図14(C)は、各々、低負荷(例えば2次側の負荷電流=0mA)、中負荷(負荷電流=70mA)、高負荷(負荷電流=150mA)の場合の信号波形(電圧波形)である。またパルス幅検出に使用されるパルス信号PLS1は、誘起電圧信号PHIN1が第1のしきい値電圧VT1を上回る第1のタイミングTM1でHレベルになり、駆動クロックDRCKの立ち上がりエッジタイミングTRでLレベルになる信号である。なお、パルス幅期間を計測するためのしきい値電圧VT1(例えばN型トランジスタのしきい値電圧)としては、負荷状態の検出精度が最適になる電圧を適宜選択設定すればよい。 14A to 14C show measurement results of signal waveforms of the drive clock DRCK, the coil end signal CSG, the induced voltage signal PHIN1, and the pulse signal PLS1. 14 (A), 14 (B), and 14 (C) respectively show a low load (for example, secondary side load current = 0 mA), a medium load (load current = 70 mA), and a high load (load current = 150 mA) is a signal waveform (voltage waveform). The pulse signal PLS1 used for pulse width detection becomes H level at the first timing TM1 when the induced voltage signal PHIN1 exceeds the first threshold voltage VT1, and L level at the rising edge timing TR of the drive clock DRCK. Is a signal. Note that as the threshold voltage VT1 for measuring the pulse width period (for example, the threshold voltage of the N-type transistor), a voltage that optimizes the load state detection accuracy may be appropriately selected and set.
図14(A)〜図14(C)に示すように、パルス信号PLS1のパルス幅期間XTPW1は、受電側の負荷が高くなるほど(負荷電流が大きくなるほど)、長くなる。従って、このパルス幅期間XTPW1を計測することで、受電側の負荷状態(負荷の高低)を検出できる。例えば、1次コイルL1上(L1とL2の間)に、金属等の異物が挿入されると、異物に対して1次側の電力が供給されてしまい、受電側の負荷状態が過負荷状態になる。このような場合にも、パルス幅期間XTPW1の長さを計測することで、この過負荷状態を検出することができ、いわゆる異物検出(1次異物検出)を実現できる。またパルス幅期間XTPW1を計測することで、受電装置40の負荷変調部46の負荷の高低を判断し、受電側からの送信データが「0」なのか「1」なのかを検出することも可能になる。
As shown in FIGS. 14A to 14C, the pulse width period XTPW1 of the pulse signal PLS1 becomes longer as the load on the power receiving side becomes higher (as the load current becomes larger). Therefore, by measuring the pulse width period XTPW1, it is possible to detect the load state (load level) on the power receiving side. For example, if a foreign object such as metal is inserted on the primary coil L1 (between L1 and L2), the primary power is supplied to the foreign object, and the load state on the power receiving side is an overload state. become. Even in such a case, this overload state can be detected by measuring the length of the pulse width period XTPW1, and so-called foreign matter detection (primary foreign matter detection) can be realized. In addition, by measuring the pulse width period XTPW1, it is possible to determine whether the load of the
なお図14(A)〜図14(C)では、タイミングTM1から駆動クロックDRCKの立ち上がりエッジタイミングTRまでの期間をパルス幅期間XTPW1と規定している。すなわちこの場合には第1の波形検出回路31は、パルス信号PLS1のパルス幅期間XTPW1を第1のパルス幅情報として検出することになる。しかしながら、後述の図17に示すように駆動クロックDRCKの立ち下がりエッジタイミングTFからタイミングTM1までの期間をパルス幅期間TPW1と規定して、第1の波形検出回路31がパルス幅期間TPW1を第1のパルス幅情報として検出することが望ましい。このようにすれば、受電側の負荷が低いときに、ノイズ信号がパルス信号と見なされてパルス幅期間が計測されてしまう事態を防止できる。そしてこの場合には、受電側の負荷が高くなるほど、パルス幅期間TPW1は短くなる。従って、パルス幅期間TPW1(パルス幅カウント数)が所与の期間(所与のカウント数)よりも短くなった場合に、1次コイルL1上に異物が挿入されたと判断でき、異物検出を実現できる。
In FIGS. 14A to 14C, a period from the timing TM1 to the rising edge timing TR of the drive clock DRCK is defined as a pulse width period XTPW1. That is, in this case, the first
図15(A)に無負荷時における1次側の等価回路を示し、図15(B)に有負荷時における等価回路を示す。図15(A)に示すように無負荷時においては、キャパシタンスCと、1次側の漏れインダクタンスLl1及び結合インダクタンスMにより直列共振回路が形成される。従って、図15(C)のB1に示すように、無負荷時のコイル共振特性はQ値が高いシャープな特性になる。一方、有負荷の場合には2次側の漏れインダクタンスLl2及び2次側の負荷のレジスタンスRLが加わる。従って図15(C)に示すように、有負荷の場合の共振周波数fr2、fr3は、無負荷の場合の共振周波数fr1に比べて大きくなる。またレジスタンスRLの影響により、有負荷時の共振特性はQ値が低い緩やかな特性になる。更に低負荷(RL大)から高負荷(RL小)になるにつれて、共振周波数が高くなり、共振周波数がコイルの駆動周波数(DRCKの周波数)に近づく。 FIG. 15A shows an equivalent circuit on the primary side when there is no load, and FIG. 15B shows an equivalent circuit when there is a load. As shown in FIG. 15A, when there is no load, a series resonance circuit is formed by the capacitance C, the primary side leakage inductance Ll1 and the coupling inductance M. Accordingly, as indicated by B1 in FIG. 15C, the coil resonance characteristic at no load becomes a sharp characteristic having a high Q value. On the other hand, in the case of a load, a secondary side leakage inductance Ll2 and a secondary side load resistance RL are added. Therefore, as shown in FIG. 15C, the resonance frequencies fr2 and fr3 in the case of load are larger than the resonance frequency fr1 in the case of no load. Further, due to the influence of the resistance RL, the resonance characteristic under load is a gentle characteristic with a low Q value. Further, as the load becomes low (large RL) and high load (RL small), the resonance frequency increases and the resonance frequency approaches the coil drive frequency (DRCK frequency).
このように共振周波数が駆動周波数に近づくと、共振波形である正弦波の部分が徐々に見えてくる。すなわち、図14(A)のような低負荷時の電圧波形では、駆動波形である方形波の方が、共振波形である正弦波よりも支配的になっている。これに対して図14(C)のような高負荷時の電圧波形では、共振波形である正弦波の方が、駆動波形である方形波よりも支配的になる。この結果、高負荷になるほどパルス幅期間XTPW1は長くなる(TPW1は短くなる)。従って、パルス幅期間XTPW1(TPW1)を計測することで、簡素な構成で受電側の負荷の変動(高低)を判断できる。 As the resonance frequency approaches the drive frequency in this way, the portion of the sine wave that is the resonance waveform gradually appears. That is, in the voltage waveform at the time of low load as shown in FIG. 14A, the square wave that is the driving waveform is more dominant than the sine wave that is the resonance waveform. On the other hand, in the voltage waveform at the time of high load as shown in FIG. 14C, the sine wave that is the resonance waveform is more dominant than the square wave that is the drive waveform. As a result, as the load becomes higher, the pulse width period XTPW1 becomes longer (TPW1 becomes shorter). Therefore, by measuring the pulse width period XTPW1 (TPW1), it is possible to determine the load fluctuation (high or low) on the power receiving side with a simple configuration.
例えば、金属異物の挿入等による受電側の負荷変動を、コイル端信号のピーク電圧の変化だけを検知して判別する手法が考えられる。しかしながら、この手法によると、負荷変動のみならず、1次コイルL1と2次コイルL2の距離や位置関係によってもピーク電圧が変化してしまう。従って、負荷変動検知のバラツキが大きくなってしまうという問題がある。 For example, a method is conceivable in which load variation on the power receiving side due to insertion of a metal foreign object or the like is detected by detecting only a change in peak voltage of a coil end signal. However, according to this method, the peak voltage changes depending not only on the load fluctuation but also on the distance and the positional relationship between the primary coil L1 and the secondary coil L2. Therefore, there is a problem that variation in load variation detection becomes large.
これに対して本実施形態のパルス幅検出手法では、ピーク電圧ではなく、受電側の負荷状態により変化するパルス幅期間をデジタル処理により計測することで、負荷変動を検知している。従って、バラツキの少ない負荷変動検知を実現できるという優位点がある。 On the other hand, in the pulse width detection method of the present embodiment, the load fluctuation is detected by measuring, by digital processing, the pulse width period that changes depending on the load state on the power receiving side instead of the peak voltage. Therefore, there is an advantage that load variation detection with little variation can be realized.
また、受電側の負荷変動を、負荷による位相特性で判断する手法も考えられる。ここで負荷による位相特性とは、電圧・電流位相差のことを指すが、この手法では、回路構成が複雑になり、高コスト化を招くという問題がある。 In addition, a method for determining the load fluctuation on the power receiving side based on the phase characteristics due to the load is also conceivable. Here, the phase characteristic due to the load indicates a voltage / current phase difference. However, this method has a problem that the circuit configuration is complicated and the cost is increased.
これに対して本実施形態のパルス幅検出手法では、電圧波形を利用し、簡単な波形整形回路と計数回路(カウンタ)でデジタルデータとして処理できるため、回路構成を簡素化できるという利点がある。また、ピーク電圧を検知して負荷変動を検出する振幅検出手法との組み合わせの実現も容易であるという利点がある。 On the other hand, the pulse width detection method of the present embodiment has an advantage that the circuit configuration can be simplified because a voltage waveform can be used and processed as digital data by a simple waveform shaping circuit and a counting circuit (counter). Further, there is an advantage that it is easy to realize a combination with an amplitude detection method for detecting a load fluctuation by detecting a peak voltage.
更に本実施形態のパルス幅検出手法では、図14(A)〜図14(C)に示すように、誘起電圧信号PHIN1が0V(GND側)から変化してしきい値電圧VT1を上回るタイミングTM1により規定されるパルス幅期間XTPW1を計測している。従って、しきい値電圧VT1を0Vの近くに設定することで、電源電圧変動やコイルの距離・位置関係の変動による悪影響を少なくでき、更にバラツキが少ない負荷変動検知を実現できる。 Furthermore, in the pulse width detection method of this embodiment, as shown in FIGS. 14A to 14C, the timing TM1 when the induced voltage signal PHIN1 changes from 0 V (GND side) and exceeds the threshold voltage VT1. The pulse width period XTPW1 defined by is measured. Therefore, by setting the threshold voltage VT1 close to 0V, adverse effects due to power supply voltage fluctuations and coil distance / position relation fluctuations can be reduced, and load fluctuation detection with less variation can be realized.
図16に本実施形態の送電装置10の第1の構成例の具体例を示す。
FIG. 16 shows a specific example of the first configuration example of the
波形整形回路32は、VDD(高電位電源)とGND(低電位電源)の間に直列に接続された抵抗RC1及びN型のトランジスタTC1と、インバータ回路INVC1を含む。トランジスタTC1のゲートには、波形モニタ回路14からの誘起電圧信号PHIN1が入力される。そして信号PHIN1がトランジスタTC1のしきい値電圧よりも高くなると、TC1がオンになりノードNC1の電圧がLレベルになるため、波形整形信号WFQ1はHレベルになる。一方、信号PHIN1がしきい値電圧よりも低くなると、波形整形信号WFQ1はLレベルになる。
The
パルス幅検出回路33は第1のカウンタ122を含む。このカウンタ122は、パルス幅期間においてカウント値のインクリメント(又はデクリメント)を行い、得られたカウント値に基づいてパルス幅期間(第1のパルス幅期間)の長さを計測する。この場合、カウンタ122は例えば基準クロックCLKに基づいてカウント値のカウント処理を行う。
The pulse
更に具体的には、パルス幅検出回路33は第1のイネーブル信号生成回路120を含む。このイネーブル信号生成回路120は、第1の波形整形信号WFQ1と駆動クロックDRCKを受け、第1のパルス幅期間においてアクティブになる第1のイネーブル信号ENQ1を生成する。そしてカウンタ122は、イネーブル信号ENQ1がアクティブ(例えばHレベル)である場合に、カウント値のインクリメント(又はデクリメント)を行う。
More specifically, the pulse
このイネーブル信号生成回路120は、そのクロック端子(反転クロック端子)に駆動クロックDRCK(DRCKと等価な信号を含む)が入力され、そのデータ端子にVDD(高電位電源)の電圧が入力され、そのリセット端子(非反転リセット端子)に波形整形信号WFQ1(WFQ1と等価な信号を含む)が入力されるフリップフロップ回路FFC1により構成できる。このフリップフロップ回路FFC1によれば、波形整形信号WFQ1がLレベルになった後に、駆動クロックDRCKがLレベルになると、その出力信号であるイネーブル信号ENQ1がHレベル(アクティブ)になる。その後、波形整形信号WFQ1がHレベルになると、フリップフロップ回路FFC1はリセットされて、その出力信号であるイネーブル信号ENQ1がLレベル(非アクティブ)になる。従って、カウンタ122は、イネーブル信号ENQ1がHレベル(アクティブ)になる期間を基準クロックCLKでカウントすることで、パルス幅期間を計測できる。
In the enable
なおイネーブル信号生成回路120を、そのクロック端子に駆動クロックDRCKが入力され、そのデータ端子にGND(低電位電源)が接続され、そのセット端子に波形整形信号WFQ1が入力されるフリップフロップ回路により構成してもよい。この場合には、フリップフロップ回路の出力信号の反転信号を、イネーブル信号ENQ1としてカウンタ122に入力すればよい。
The enable
カウント値保持回路124は、カウンタ122からのカウント値CNT1(パルス幅情報)を保持する。そして保持されたカウント値のデータLTQ1は出力回路126に出力される。
The count
出力回路126(フィルタ回路、ノイズ除去回路)はカウント値保持回路124に保持されたカウント値のデータLTQ1を受けて、データPWQ1(第1のパルス幅情報)を出力する。この出力回路126は、例えばカウント値保持回路124に今回保持されたカウント値と前回に保持されたカウント値を比較し、大きい方のカウント値を出力する比較回路130を含むことができる。これにより出力回路126からは、最大値のカウント値が保持されて出力されるようになる。このようにすれば、雑音等によるパルス幅期間の変動を抑えることが可能になり、安定したパルス幅検出を実現できる。また振幅検出手法との組み合わせも容易化できる。
The output circuit 126 (filter circuit, noise removal circuit) receives the count value data LTQ1 held in the count
図17に、図16の回路の動作を説明するための信号波形例を示す。図17のD1のタイミングで波形整形信号WFQ1がLレベルになると、フリップフロップ回路FFC1のリセットが解除される。そして駆動クロックDRCKの立ち下がりエッジタイミングTFでVDDの電圧がフリップフロップ回路FFC1に取り込まれ、これによりイネーブル信号ENQ1がLレベルからHレベルに変化する。この結果、カウンタ122がカウント処理を開始し、基準クロックCLKを用いてパルス幅期間TPW1を計測する。
FIG. 17 shows an example of a signal waveform for explaining the operation of the circuit of FIG. When the waveform shaping signal WFQ1 becomes L level at the timing of D1 in FIG. 17, the reset of the flip-flop circuit FFC1 is released. Then, at the falling edge timing TF of the drive clock DRCK, the VDD voltage is taken into the flip-flop circuit FFC1, and the enable signal ENQ1 changes from L level to H level. As a result, the
次に第1のタイミングTM1で波形整形信号WFQ1がHレベルになると、フリップフロップ回路FFC1がリセットされて、イネーブル信号ENQ1がHレベルからLレベルに変化する。これによりカウンタ122のカウント処理が終了する。そして、このカウント処理により得られたカウント値が、パルス幅期間TPW1を表す計測結果になる。
Next, when the waveform shaping signal WFQ1 becomes H level at the first timing TM1, the flip-flop circuit FFC1 is reset and the enable signal ENQ1 changes from H level to L level. Thereby, the count process of the
なお図17に示すように、パルス幅期間TPW1とXTPW1を足したものが、駆動クロックDRCKの半周期期間になる。そして図14(A)〜図14(C)のパルス幅期間XTPW1は、受電側の負荷が高くなるほど長くなる。従って、図17のパルス幅期間TPW1については、受電側の負荷が高くなるほど短くなる。図14(A)〜図14(C)のパルス幅期間XTPW1では、受電側の負荷が低い場合に、ノイズ信号とパルス信号の区別が難しくなるという問題があるが、図17のパルス幅期間TPW1では、このような問題を防止できる。 As shown in FIG. 17, the sum of the pulse width periods TPW1 and XTPW1 is a half cycle period of the drive clock DRCK. The pulse width period XTPW1 in FIGS. 14A to 14C becomes longer as the load on the power receiving side becomes higher. Therefore, the pulse width period TPW1 of FIG. 17 becomes shorter as the power receiving side load increases. In the pulse width period XTPW1 in FIGS. 14A to 14C, there is a problem that it is difficult to distinguish between the noise signal and the pulse signal when the load on the power receiving side is low, but the pulse width period TPW1 in FIG. Then, such a problem can be prevented.
本実施形態のパルス幅検出手法の第1方式では、図17のD3に示すように、コイル端信号CSGが0Vから変化して低電位側のしきい値電圧VTLを超えるタイミングTM1に基づいて、パルス幅期間TPW1を規定している。すなわちパルス幅期間TPW1は、駆動クロックCLKの立ち下がりエッジタイミングTFとタイミングTM1の間の期間であり、受電側の負荷変動によりタイミングTM1が変化することで、パルス幅期間TPW1が変化する。そして、タイミングTM1を決めるしきい値電圧VTLは低い電圧であるため、電源電圧等が変動した場合にも、タイミングTM1のバラツキは少ない。またコイルL1とL2の距離や位置関係が変動した場合にも、タイミングTM1のバラツキは少ない。従って、本実施形態の第1方式によれば、電源電圧等の変動の悪影響が小さいパルス幅検出方式を実現できる。 In the first method of the pulse width detection method of this embodiment, as shown in D3 of FIG. 17, based on the timing TM1 when the coil end signal CSG changes from 0 V and exceeds the threshold voltage VTL on the low potential side, A pulse width period TPW1 is defined. That is, the pulse width period TPW1 is a period between the falling edge timing TF of the drive clock CLK and the timing TM1, and the pulse width period TPW1 is changed by changing the timing TM1 due to load fluctuation on the power receiving side. Since the threshold voltage VTL for determining the timing TM1 is a low voltage, there is little variation in the timing TM1 even when the power supply voltage or the like fluctuates. Even when the distance and the positional relationship between the coils L1 and L2 vary, there is little variation in the timing TM1. Therefore, according to the first method of the present embodiment, it is possible to realize a pulse width detection method in which the adverse effects of fluctuations in the power supply voltage and the like are small.
なお図16の整流回路17では、後述する図22に示す本実施形態の第2方式用の整流回路18とは異なり、コイル端信号CSGを電圧分割することなく、誘起電圧信号PHIN1として波形整形回路32に入力している。従って、図17のしきい値電圧VTLは、図16の波形整形回路32のN型トランジスタTC1のしきい値電圧とほぼ等しくなり、図14(A)〜図14(C)のしきい値電圧VT1とほぼ等しくなる。
In the
なお波形整形回路32の構成は図16の構成に限定されず、例えばコンパレータ等により構成してもよい。またイネーブル信号生成回路120の構成も図16の構成に限定されず、例えばNOR回路やNAND回路などの論理回路により構成してもよい。また出力回路126の構成も図16の構成に限定されず、例えば数のカウント値(例えば今回のカウント値と前回のカウント値)の平均値(移動平均)を求める平均化回路により構成してもよい。
Note that the configuration of the
5.送電装置の第2の構成例
図18に、送電装置10の第2の構成例を示す。図18は、図8の波形モニタ回路14の第4の構成例に対応するものである。なお、図18に示す送電装置の波形モニタ回路14を図11に示す第5の構成例に対応するように、送電装置10を構成しても良い。
5). Second Configuration Example of Power Transmission Device FIG. 18 illustrates a second configuration example of the
図18では、波形検出回路30が、図13、図16で説明した第1の波形検出回路31の他に、1次コイルL1の第2の誘起電圧信号PHIN2の波形変化を検出する第2の波形検出回路34を含む。ここで、第1の波形検出回路31は、図14(A)〜図14(C)等で説明した第1方式のパルス幅検出を行う。一方、第2の波形検出回路34は、後述の図19(A)〜図19(C)で説明する第2方式のパルス幅検出を行う。
In FIG. 18, the
第2の波形検出回路34は、第2の波形整形回路35と第2のパルス幅検出回路36を含む。波形整形回路35は、1次コイルL1の誘起電圧信号PHIN2を波形整形し、波形整形信号WFQ2を出力する。具体的には例えば信号PHIN2が所与のしきい値電圧を超えた場合にアクティブ(例えばHレベル)になる方形波(矩形波)の波形整形信号WFQ2を出力する。
The second
パルス幅検出回路36は、1次コイルL1の誘起電圧信号PHIN2のパルス幅情報を検出する。具体的には、波形整形回路35からの波形整形信号WFQ2と、駆動クロック生成回路25からの駆動クロックDRCKを受け、波形整形信号WFQ2のパルス幅情報を検出することで、誘起電圧信号PHIN2のパルス幅情報を検出する。
The pulse
例えば、誘起電圧信号PHIN2が高電位電源(VDD)側から変化して第2のしきい値電圧VT2を下回るタイミングを第2のタイミングとしたとする。この場合にパルス幅検出回路36は、駆動クロックDRCKの第2のエッジタイミング(例えば立ち上がりエッジタイミング)と第2のタイミングとの間の期間である第2のパルス幅期間を計測して、第2のパルス幅情報を検出する。例えば駆動クロックDRCKの電圧変化により誘起された電圧信号PHIN2が、所与のしきい値電圧VT2以上になる第2のパルス幅期間を計測する。そして駆動クロックDRCKのパルス幅に対する波形整形信号WFQ2(誘起電圧信号)のパルス幅の大きさを計測する。この場合のパルス幅期間の計測は例えば基準クロックCLKを用いて行う。そしてパルス幅検出回路36での計測結果のデータPWQ2は、例えば図示されないラッチ回路にラッチされる。具体的にはパルス幅検出回路36は、基準クロックCLKによりカウント値のインクリメント(又はデクリメント)を行うカウンタを用いて、パルス幅期間を計測し、その計測結果のデータPWQ2がラッチ回路にラッチされる。
For example, the timing when the induced voltage signal PHIN2 changes from the high potential power supply (VDD) side and falls below the second threshold voltage VT2 is set as the second timing. In this case, the pulse
そして制御回路22は、パルス幅検出回路36で検出されたパルス幅情報に基づいて、異物検出(2次異物検出)を行う。或いは、受電装置40が負荷変調により送信したデータの検出を行う。
Then, the
図19(A)〜図19(C)に駆動クロックDRCK、コイル端信号CSG、誘起電圧信号PHIN2、パルス信号PLS2の信号波形の測定結果を示す。図19(A)、図19(B)、図19(C)は、各々、低負荷、中負荷、高負荷の場合の信号波形である。またパルス幅検出に使用されるパルス信号PLS2は、誘起電圧信号PHIN2が第2のしきい値電圧VT2を下回る第2のタイミングTM2でHレベルになり、駆動クロックDRCKの立ち下がりエッジタイミングTFでLレベルになる信号である。なお、パルス幅期間を計測するためのしきい値電圧VT2(例えばN型トランジスタのしきい値電圧)としては、負荷状態の検出精度が最適になる電圧を適宜選択設定すればよい。 19A to 19C show measurement results of signal waveforms of the drive clock DRCK, the coil end signal CSG, the induced voltage signal PHIN2, and the pulse signal PLS2. FIG. 19A, FIG. 19B, and FIG. 19C are signal waveforms in the case of low load, medium load, and high load, respectively. The pulse signal PLS2 used for pulse width detection becomes H level at the second timing TM2 when the induced voltage signal PHIN2 falls below the second threshold voltage VT2, and becomes L at the falling edge timing TF of the drive clock DRCK. It is a signal that becomes a level. Note that as the threshold voltage VT2 (for example, the threshold voltage of an N-type transistor) for measuring the pulse width period, a voltage that optimizes the load state detection accuracy may be appropriately selected and set.
図19(A)〜図19(C)に示すように、パルス信号PLS2のパルス幅期間XTPW2は、受電側の負荷が高くなるほど、長くなる。従って、このパルス幅期間XTPW2を計測することで、受電側の負荷状態を検出できる。具体的には、異物を検出したり(2次異物検出)、受電側からの送信データ(セーブフレーム)が「0」なのか「1」なのかを検出できる。 As shown in FIGS. 19A to 19C, the pulse width period XTPW2 of the pulse signal PLS2 becomes longer as the load on the power receiving side becomes higher. Therefore, the load state on the power receiving side can be detected by measuring the pulse width period XTPW2. Specifically, it is possible to detect a foreign object (secondary foreign object detection) or whether transmission data (save frame) from the power receiving side is “0” or “1”.
なお、図19(A)〜図19(C)では、タイミングTM2から駆動クロックDRCKの立ち下がりエッジタイミングTFまでの期間をパルス幅期間XTPW2と規定している。すなわちこの場合には第2の波形検出回路34はパルス信号PLS2のパルス幅期間XTPW2を第2のパルス幅情報として検出する。しかしながら、後述の図23に示すようにDRCKの立ち上がりエッジタイミングTRからタイミングTM2までの期間をパルス幅期間TPW2と規定して、第2の波形検出回路34がパルス幅期間TPW2を第2のパルス幅情報として検出することが望ましい。このようにすれば、受電側の負荷が低いときに、ノイズ信号がパルス信号と見なされてパルス幅期間が計測されてしまう事態を防止できる。そしてこの場合には、受電側の負荷が高くなるほど、パルス幅期間TPW2は短くなる。
In FIGS. 19A to 19C, a period from the timing TM2 to the falling edge timing TF of the drive clock DRCK is defined as a pulse width period XTPW2. That is, in this case, the second
図19(A)〜図19(C)の第2方式(立ち下がり検出方式)は、図14(A)〜図14(C)の第1方式(立ち上がり検出方式)に比べて、少ない負荷変動でもパルス幅(カウント値)が大きく変化し、感度が高いという優位点がある。一方、図14(A)〜図14(C)の第1方式は、図19(A)〜図19(C)の第2方式に比べて、電源電圧変動や、コイルL1とL2の距離や位置関係の変動に対して、パルス幅の検出バラツキが少ないという優位点がある。 The second method (falling detection method) in FIGS. 19A to 19C has less load fluctuation than the first method (rising detection method) in FIGS. 14A to 14C. However, there is an advantage that the pulse width (count value) changes greatly and the sensitivity is high. On the other hand, the first method in FIGS. 14A to 14C is different from the second method in FIGS. 19A to 19C in that the power supply voltage fluctuation, the distance between the coils L1 and L2, and so on. There is an advantage that the variation in the detection of the pulse width is small with respect to the fluctuation of the positional relationship.
例えば図20(A)は、第1方式での電源電圧変動に対するパルス幅の検出バラツキを示す図であり、図20(B)は、第2方式での電源電圧変動に対するパルス幅の検出バラツキを示す図である。 For example, FIG. 20A is a diagram showing detection variation in pulse width with respect to power supply voltage fluctuation in the first method, and FIG. 20B shows detection variation in pulse width with respect to power supply voltage fluctuation in the second method. FIG.
図20(A)に示すように、第1方式では、電源電圧が高くなったり、低くなっても、負荷電流−パルス幅の特性曲線はそれほど変動しない。一方、図20(B)に示すように、第2方式では、電源電圧が高くなったり、低くなると、負荷電流−パルス幅の特性曲線も変動し、電源電圧変動に対するパルス幅の検出バラツキが大きい。 As shown in FIG. 20A, in the first method, the load current-pulse width characteristic curve does not vary so much even if the power supply voltage increases or decreases. On the other hand, as shown in FIG. 20B, in the second method, when the power supply voltage becomes higher or lower, the load current-pulse width characteristic curve also fluctuates, and the detection variation of the pulse width with respect to the power supply voltage fluctuation is large. .
そこで図18の第2の構成例では、通常送電開始前の異物検出である1次異物検出では、第1の波形検出回路31が第1方式で波形検出を行い、それにより得られた第1のパルス幅情報(PWQ1)を用いる。一方、通常送電開始後の異物検出である2次異物検出では、第2の波形検出回路34が第2方式で波形検出を行い、それにより得られた第2のパルス幅情報(PWQ2)を用いる。また受電側から送信されてくるデータ(満充電検出等を知らせるデータ)も、例えば第2のパルス幅情報を用いて検出する。
Therefore, in the second configuration example of FIG. 18, in the primary foreign object detection that is the foreign object detection before the start of normal power transmission, the first
図21に、これらの1次異物検出、2次異物検出について説明するためのフローチャートを示す。 FIG. 21 shows a flowchart for explaining these primary foreign object detection and secondary foreign object detection.
まず1次側(送電装置側)が起動し(ステップS21)、起動した1次側が、2次側を起動するための電力(位置検出用の電力)を送電し(ステップS22)、通信待機状態に移行する(ステップS23)。すると、2次側(受電装置側)が起動し(ステップS31)、1次側に対して図3(B)で説明した負荷変調により認証フレーム(同期ID)を送信する(ステップS32)。 First, the primary side (power transmission device side) is activated (step S21), and the activated primary side transmits power for activating the secondary side (position detection power) (step S22), and is in a communication standby state. (Step S23). Then, the secondary side (power receiving apparatus side) is activated (step S31), and an authentication frame (synchronization ID) is transmitted to the primary side by the load modulation described with reference to FIG. 3B (step S32).
1次側は、認証フレームを受信すると、ID認証を行う(ステップS24)。そして、駆動周波数(DRCKの周波数)を、通常送電用周波数F1とは異なる周波数である異物検出用周波数F2に設定する。具体的には、通常送電用周波数F1とコイル共振周波数F0の間の周波数である異物検出用周波数F2に設定する。 When the primary side receives the authentication frame, it performs ID authentication (step S24). Then, the drive frequency (DRCK frequency) is set to the foreign object detection frequency F2, which is a frequency different from the normal power transmission frequency F1. Specifically, the foreign object detection frequency F2 which is a frequency between the normal power transmission frequency F1 and the coil resonance frequency F0 is set.
そして1次側は、このように異物検出用周波数F2に駆動周波数が設定された状態で、1次異物検出を行う(ステップS26)。具体的には図14(A)〜図14(C)で説明した第1方式により、第1の波形検出回路31が波形検出を行うことで、1次異物検出を行う。
Then, the primary side performs primary foreign object detection in a state where the drive frequency is set to the foreign object detection frequency F2 in this way (step S26). Specifically, primary foreign matter detection is performed by the first
次に1次側は、駆動周波数を通常送電用周波数F1に設定して、通常送電を開始し(ステップS27)、これにより2次側が電力を受電する(ステップS33)。 Next, the primary side sets the drive frequency to the normal power transmission frequency F1 and starts normal power transmission (step S27), whereby the secondary side receives power (step S33).
このように通常送電が開始した後、2次側は2次異物検出を行う(ステップS28)。具体的には図19(A)〜図19(C)で説明した第2方式により、第2の波形検出回路34が波形検出を行うことで、2次異物検出を行う。この場合、2次異物検出は、通常送電が開始した後に定期的に行うことが望ましい。
After the normal power transmission starts in this way, the secondary side performs secondary foreign object detection (step S28). Specifically, secondary foreign matter detection is performed by the second
そして2次側は、負荷の満充電が検知されると、通常送電終了の通知を行い(ステップS34)、これにより1次側が通常送電を終了する(ステップS29)。 When the secondary side detects the full charge of the load, it notifies the end of normal power transmission (step S34), and thereby the primary side ends normal power transmission (step S29).
図21では、通常送電開始前の例えば無負荷状態のときに、1次異物検出を行う。そしてこの1次異物検出は、図20(A)に示すように電源電圧変動等に対してバラツキが少ない第1方式で行う。従って、電源電圧変動等があった場合にも、安定した異物検出が可能になると共に、この1次異物検出において取得されたパルス幅のカウント数をリファレンス値として設定できるようになる。そして、この無負荷状態でのリファレンス値に基づいて、通常送電後の2次異物検出を行ったり、受電側から送信されたデータの「0」、「1」を検出できるようになり、効率的な負荷変動検出が可能になる。 In FIG. 21, primary foreign matter detection is performed, for example, in a no-load state before the start of normal power transmission. The primary foreign matter detection is performed by the first method with little variation with respect to power supply voltage fluctuation or the like as shown in FIG. Accordingly, even when there is a power supply voltage fluctuation or the like, stable foreign object detection is possible, and the pulse width count obtained in the primary foreign object detection can be set as a reference value. Based on the reference value in the no-load state, secondary foreign matter detection after normal power transmission can be performed, and “0” and “1” of data transmitted from the power receiving side can be detected. Load variation can be detected.
図22に本実施形態の送電装置10の第2の構成例の具体例を示す。図22において、第2の波形検出回路34の波形整形回路35は、第1の波形検出回路31の波形整形回路32と同様の構成になる。また第2の波形検出回路34のイネーブル信号生成回路140では、そのフリップフロップ回路FFC2の非反転のクロック端子に駆動クロックDRCKが入力され、反転のリセット端子に、波形整形信号WFQ2が入力される。その他の第2の波形検出回路34のカウンタ142、カウント値保持回路144、出力回路146の構成は、第1の波形検出回路31のカウンタ122、カウント値保持回路124、出力回路126の構成と同様である。
FIG. 22 shows a specific example of the second configuration example of the
図23に、図22の回路の動作を説明するための信号波形例を示す。図23のD2のタイミングで波形整形信号WFQ2がHレベルになると、フリップフロップ回路FFC2のリセットが解除される。そして駆動クロックDRCKの立ち上がりエッジタイミングTRでVDDの電圧がフリップフロップ回路FFC2に取り込まれ、これによりイネーブル信号ENQ2がLレベルからHレベルに変化する。この結果、カウンタ142がカウント処理を開始し、基準クロックCLKを用いてパルス幅期間TPW2を計測する。
FIG. 23 shows a signal waveform example for explaining the operation of the circuit of FIG. When the waveform shaping signal WFQ2 becomes H level at the timing D2 in FIG. 23, the reset of the flip-flop circuit FFC2 is released. Then, at the rising edge timing TR of the drive clock DRCK, the VDD voltage is taken into the flip-flop circuit FFC2, and the enable signal ENQ2 changes from L level to H level. As a result, the
次に、第2のタイミングTM2で波形整形信号WFQ2がLレベルになると、フリップフロップ回路FFC2がリセットされて、イネーブル信号ENQ2がHレベルからLレベルに変化する。これによりカウンタ142のカウント処理が終了する。そして、このカウント処理により得られたカウント値が、パルス幅期間TPW2を表す計測結果になる。
Next, when the waveform shaping signal WFQ2 becomes L level at the second timing TM2, the flip-flop circuit FFC2 is reset, and the enable signal ENQ2 changes from H level to L level. Thereby, the count process of the
なお図23に示すように、パルス幅期間TPW2とXTPW2を足したものが、駆動クロックDRCKの半周期期間になる。そして図19(A)〜図19(C)のパルス幅期間XTPW2は、受電側の負荷が高くなるほど長くなる。従って、図23のパルス幅期間TPW2については、受電側の負荷が高くなるほど短くなる。図19(A)〜図19(C)のパルス幅期間XTPW2では、受電側の負荷が低い場合に、ノイズ信号とパルス信号の区別が難しくなるという問題があるが、図23のパルス幅期間TPW2では、このような問題を防止できる。 As shown in FIG. 23, the sum of the pulse width periods TPW2 and XTPW2 is a half cycle period of the drive clock DRCK. The pulse width period XTPW2 in FIGS. 19A to 19C becomes longer as the load on the power receiving side becomes higher. Therefore, the pulse width period TPW2 in FIG. 23 becomes shorter as the power receiving side load increases. In the pulse width period XTPW2 in FIGS. 19A to 19C, there is a problem that it is difficult to distinguish between the noise signal and the pulse signal when the load on the power receiving side is low, but the pulse width period TPW2 in FIG. Then, such a problem can be prevented.
図23のD3に示すように、第1方式では低電位側のしきい値電圧VTLを用いてタイミングTM1を判定し、D4に示すように、第2方式では高電位側のしきい値電圧VTHを用いてタイミングTM2を判定している。 As shown at D3 in FIG. 23, the timing TM1 is determined using the threshold voltage VTL on the low potential side in the first method, and the threshold voltage VTH on the high potential side in the second method as shown in D4. Is used to determine the timing TM2.
そして図23のD3のように低電位側のしきい値電圧VTLを用いてタイミングTM1を判定する第1の方式において、図22のような第2方式用の整流回路18を用いると、抵抗RA2、RA3による電圧分割により、波形がつぶれてしまい、検出精度が劣化するおそれがある。
In the first method for determining the timing TM1 using the threshold voltage VTL on the low potential side as indicated by D3 in FIG. 23, if the
この点、図22に示す第1方式用の整流回路17では、抵抗を用いた電圧分割を行うことなく、コイル端信号CSGをクランプ及び半波整流することで得られた信号PHIN1を、第1の波形モニタ回路31に入力できる。従って、抵抗を用いた電圧分割が行われない綺麗な波形の信号PHIN1に基づいて、パルス幅を検出できるようになるため、検出精度を向上できる。またダイオードDA1、DA2を設けることで、信号PHIN1が最大定格電圧を超えてしまったり、負の電圧が第1の波形検出回路31に入力されてしまう事態を防止できる。
In this regard, in the
一方、第2方式用の整流回路18では、抵抗RA2、RA3により電圧分割された信号PHIN2が、波形整形回路35のN型トランジスタTC2に入力される。そしてこのように電圧分割を行うことで、信号PHIN2が最大定格電圧を超えてしまう事態を防止できると共に、図23のD4に示すようにしきい値電圧VTHを高電位側に設定できる。すなわち信号PHIN1、PHIN2は、各々、同じしきい値電圧のN型トランジスタTC1、TC2のゲートに入力される。しかしながら、信号PHIN2は、抵抗RA2、RA3により電圧分割された信号であるため、コイル端信号CSGで見た場合には、D3に示すしきい値電圧VTLに比べて、D4に示すしきい値電圧VTHは高い電圧になる。そして、このようにしきい値電圧VTHが高い電圧に設定されると、負荷変動に対するパルス幅の変化が大きくなり、感度の良い負荷変動検出を実現できる。従って、通常送電開始後の2次異物検出や、2次側から送信されたデータの「1」、「0」の判定を適正に実現できるようになる。
On the other hand, in the
なお図22では、第1方式、第2方式のパルス幅検出用の第1、第2の整流回路17、18を設けているが、これらに加えて、ピーク検出用(電圧検出用)の第3の整流回路を設けてもよい。そして、第1、第2の波形検出回路に加えて、ピーク検出用の第3の整流回路からの第3の誘起電圧信号が入力される第3の波形検出回路を設けてもよい。この場合に、第3の波形検出回路は、第3の誘起電圧信号のピークの変化を検出することで、受電側の負荷変動を検出する。このような第3の波形検出回路は、例えばピークホールド動作を行う振幅検出回路や、振幅検出回路によりピークホールドされた信号のA/D変換を行うA/D変換回路などを含むことができる。このような振幅検出用の第3の整流回路及び第3の波形検出回路を設けて、ピーク検出とパルス幅検出を組み合わせることで、よりインテリジェントな波形検出を実現できる。
In FIG. 22, the first and
図24に、図11の第5の構成例の波形検出回路30に含まれる第3の波形検出回路37の詳細な構成例を示す。
FIG. 24 shows a detailed configuration example of the third
図24に示すように、第3の波形検出回路37は、振幅検出回路331、A/D変換回路332、およびラッチ回路333を含む。振幅検出回路331は、オペアンプOPA1、OPA2と、保持コンデンサCA3と、リセット用のN型のトランジスタTA1を含む。オペアンプOPA1は、その非反転入力端子に信号PHIN3が入力され、その反転入力端子にオペアンプOPA2の出力ノードNA5が接続される。保持コンデンサCA3、リセット用トランジスタTA1は、オペアンプOPA1の出力ノードであるピーク電圧の保持ノードNA4と、GND(低電位側電源)との間に設けられる。オペアンプOPA2は、その非反転入力端子に保持ノードNA4が接続され、その反転入力端子にOPA2の出力ノードNA5が接続され、ボルテージフォロワ接続のオペアンプを構成している。なおオペアンプOPA2の後段に、ボルテージフォロワ接続のオペアンプを更に設けてもよい。
As illustrated in FIG. 24, the third
図24のオペアンプOPA1、OPA2、保持コンデンサCA3、リセット用トランジスタTA1によりピークホールド回路(ピーク検出回路)が構成される。即ち、波形モニタ回路14の第3の整流回路191からの検出信号PHIN3のピーク電圧が保持ノードNA4にホールドされ、このホールドされたピーク電圧の信号が、ボルテージフォロワ接続のオペアンプOPA2によりインピーダンス変換されてノードNA5に出力される。
The peak hold circuit (peak detection circuit) is configured by the operational amplifiers OPA1 and OPA2, the holding capacitor CA3, and the reset transistor TA1 in FIG. That is, the peak voltage of the detection signal PHIN3 from the
リセット用トランジスタTA1は、リセット期間においてゲートがオンになり、保持ノードNA4の電荷をGND側に放電する。即ちオペアンプOPA1は、保持コンデンサCA3に電荷を蓄積するだけであり、GND側に電荷を放電できないタイプのオペアンプになっている。このため、信号PHIN3のピーク電圧の上昇には追従できるが、ピーク電圧の下降には追従できない。またオペアンプOPA1の出力部に設けられる電荷蓄積用のP型のトランジスタにはリーク電流が存在するため、このP型トランジスタがオフである場合にも、長時間が経過すると、保持ノードNA4の電圧が上昇してしまう。このため、保持ノードNA4の電圧を定期的にリセットする必要もある。以上の理由により、図24では、保持ノードNA4にリセット用のトランジスタTA1が設けられている。 In the reset transistor TA1, the gate is turned on during the reset period, and the charge of the holding node NA4 is discharged to the GND side. That is, the operational amplifier OPA1 is a type of operational amplifier that only accumulates charges in the holding capacitor CA3 and cannot discharge charges to the GND side. For this reason, it can follow the rise of the peak voltage of the signal PHIN3, but cannot follow the fall of the peak voltage. In addition, since a leakage current is present in the charge storage P-type transistor provided at the output section of the operational amplifier OPA1, the voltage at the holding node NA4 is increased after a long time even when the P-type transistor is off. It will rise. For this reason, it is necessary to periodically reset the voltage of the holding node NA4. For the above reason, in FIG. 24, the reset transistor TA1 is provided in the holding node NA4.
例えば、本実施形態では、受電側は、送電側の交流電圧からクロックを検出(抽出)して、このクロックに同期して負荷変調を行っている。従って、受電側の負荷変調は、送電側のクロックに同期して行われるため、送電側は受電側の負荷変調のタイミングを一意的に知ることができる。そこで制御回路22は、受電側の負荷変調の負荷の切り替えタイミングを特定し、特定された切り替えタイミングを含むリセット期間において、保持ノードNA4の電荷をGND側に放電するリセット制御を行う。このようにすれば、ピーク電圧の下降に追従できないタイプのオペアンプOPA1を採用した場合にも、適正なピークホールド動作を実現できる。また、ピーク電圧が仮規定電圧SIGH0を超えるのを待つ待機モード時に、定期的に保持ノードNA4の電圧をリセットすることで、オペアンプOPA1のP型トランジスタの漏れ電流による保持電圧の上昇を防止できる。
For example, in this embodiment, the power receiving side detects (extracts) a clock from the AC voltage on the power transmission side, and performs load modulation in synchronization with this clock. Accordingly, the load modulation on the power receiving side is performed in synchronization with the clock on the power transmission side, so that the power transmission side can uniquely know the timing of load modulation on the power receiving side. Therefore, the
図25に振幅検出回路331の動作を説明するための信号波形例を示す。図25に示すように、信号PHIN3は、半波整流回路である第3の整流回路191により半波整流された信号になっている。オペアンプOPA1の出力信号OPQは、信号PHIN3のパルス発生期間において、その電圧が上昇し、パルス非発生期間において、その電圧が保持コンデンサCA3に保持されて維持される。そして、オペアンプOPA2の出力信号PHQは、信号PHINのピークに滑らかに追従する。
FIG. 25 shows an example of a signal waveform for explaining the operation of the
A/D変換回路332は、サンプルホールド回路334、コンパレータCPA1、逐次比較レジスタ336、D/A変換回路335を含む。サンプルホールド回路334は、信号PHQをサンプリングして、ホールドする。コンパレータCPA1は、D/A変換回路335からのD/A変換後のアナログ信号DAQとサンプルホールド回路334からのサンプルホールド信号SHQを比較する。逐次比較レジスタ336(逐次比較制御回路)は、コンパレータCPA1の出力信号CQ1のデータを格納する。D/A変換回路335は、逐次比較レジスタ336からの例えば8ビットのデジタルデータSAQをD/A変換して、アナログ信号DAQを出力する。
The A /
この逐次比較型のA/D変換回路332では、コンパレータCPA1が、MSB(最上位ビット)だけを「1」とした場合のD/A変換後の信号DAQと、入力信号SHQ(PHQ)を比較する。そして信号SHQの電圧の方が大きければMSBを「1」のままにして、小さければMSBを「0」にする。そして、A/D変換回路332は、以降の下位ビットについても同様にして逐次に比較処理を行う。そして、最終的に得られたデジタルデータADQをラッチ回路333に出力する。なお、A/D変換回路332は、図24の構成に限定されず、例えば異なった回路構成の逐次比較型A/D変換回路であってもよいし、追従比較型、並列比較型、二重積分型などのA/D変換回路であってもよい。
In this successive approximation A /
図24のような構成の第3の波形検出回路37を用いることで、例えば、図1(A)の携帯電話機510が充電器500から取り去られたことなどを検出する取り去り検出(着脱検出)を実現できる。即ち、このような取り去りが行われると、図3(B)から明らかなように、コイル端信号CSGの振幅が変化する。図24では、このコイル端信号CSGの振幅(ピーク電圧)を振幅検出回路331で検出し、検出され振幅を、A/D変換回路332でデジタル値に変換する。そして、制御回路22は、得られた振幅(ピーク電圧)に対応するデジタル値と、しきい値電圧に対応するデジタル値とを比較することで、図3(B)に示すようなコイル端信号CSGの振幅変化を検出して、携帯電話機510が充電器500から取り去られたことを検出する。
By using the third
一方、図11の第1の波形検出回路31は、第1の方式(立ち上がり検出方式)の波形検出により、図21のステップS26の通常送電開始前の1次異物検出を行う。
On the other hand, the first
また図11の第2の波形検出回路34は、第2の方式(立ち下がり検出方式)の波形掲出により、図21のステップS28の通常送電開始後の2次異物検出を行ったり、受電側から送信されてくるデータの検出を行う。
Also, the second
このように図11では、第1の波形検出回路31が1次物検出を行い、第2の波形検出回路34が2次異物検出やデータ検出を行い、第3の波形検出回路37が取り去り検出を行う。このようにそれぞれの波形検出回路を使い分けることで、よりインテリジェントな波形検出を実現できる。
Thus, in FIG. 11, the first
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、本発明の新規事項およ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発明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、より広義または同義な異なる用語(低電位電源、高電位電源、電子機器等)と共に記載された用語(GND、VDD、携帯電話機・充電器等)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、本発明の範囲に含まれる。また送電制御装置、送電装置、受電制御装置、受電装置の構成・動作や、パルス幅検出手法も、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。 Although the present embodiment has been described in detail as described above, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, in the specification or the drawings, terms (GND, VDD, mobile phone / charger, etc.) described together with different terms (low-potential power supply, high-potential power supply, electronic device, etc.) in a broader sense or the same meaning at least once The different terms can be used anywhere in the specification or drawings. All combinations of the present embodiment and the modified examples are also included in the scope of the present invention. Further, the configuration and operation of the power transmission control device, the power transmission device, the power reception control device, the power reception device, and the pulse width detection method are not limited to those described in the present embodiment, and various modifications can be made.
L1 1次コイル、L2 2次コイル、
10 送電装置、12 送電部、14 波形モニタ回路、16 表示部、
17、18、19 整流回路、20 送電制御装置、22 制御回路(送電側)、
24 発振回路、25 駆動クロック生成回路、26 ドライバ制御回路、
30 波形検出回路、31 第1の波形検出回路、32 第1の波形整形回路、
33 第1のパルス幅検出回路、34 第2の波形検出回路、
35 第2の波形整形回路、36 第2のパルス幅検出回路、
37 第3の波形検出回路、40 受電装置、42 受電部、
43 整流回路、46 負荷変調部、48 給電制御部、50 受電制御装置、
52 制御回路(受電側)、56 位置検出回路、58 発振回路、
60 周波数検出回路、62 満充電検出回路、90 負荷、92 充電制御装置、
94 バッテリ、
120 イネーブル信号生成回路、122 カウンタ、124 カウント値保持回路、
126 出力回路、130 比較回路
140 イネーブル信号生成回路、142 カウンタ、144 カウント値保持回路、
146 出力回路、150 比較回路
L1 primary coil, L2 secondary coil,
DESCRIPTION OF
17, 18, 19 Rectifier circuit, 20 power transmission control device, 22 control circuit (power transmission side),
24 oscillation circuit, 25 drive clock generation circuit, 26 driver control circuit,
30 waveform detection circuit, 31 first waveform detection circuit, 32 first waveform shaping circuit,
33 first pulse width detection circuit, 34 second waveform detection circuit,
35 second waveform shaping circuit, 36 second pulse width detection circuit,
37 third waveform detection circuit, 40 power receiving device, 42 power receiving unit,
43 rectifier circuit, 46 load modulation unit, 48 power supply control unit, 50 power reception control device,
52 control circuit (power receiving side), 56 position detection circuit, 58 oscillation circuit,
60 frequency detection circuit, 62 full charge detection circuit, 90 load, 92 charge control device,
94 battery,
120 enable signal generation circuit, 122 counter, 124 count value holding circuit,
126 output circuit, 130
146 Output circuit, 150 comparison circuit
Claims (15)
前記1次コイルのコイル端信号に基づいて、誘起電圧信号を生成して出力する波形モニタ回路と、
前記1次コイルを駆動する送電ドライバを制御すると共に、前記誘起電圧信号の波形変化を検出して受電側の負荷状態を検出する送電制御装置とを含み、
前記波形モニタ回路は、整流回路を含み、
前記整流回路は、
前記コイル端信号が生成されるコイル端ノードと、前記誘起電圧信号が生成されるモニタノードとの間に設けられる電流制限抵抗である第1の抵抗と、
前記モニタノードと高電位電源ノードとの間に設けられ、前記モニタノードから前記高電位電源ノードへと向かう方向を順方向とする第1のダイオードと、
前記モニタノードと低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記モニタノードへと向かう方向を順方向とする第2のダイオードと、
前記第1の抵抗と前記第2のダイオードとの間の低電位側抵抗端ノードと、前記コイル端ノードとの間に設けられるキャパシタと、
を含むことを特徴とする送電装置。 A power transmission device of a non-contact power transmission system that electromagnetically couples a primary coil and a secondary coil to transmit power to a power receiving device and supplies power to a load of the power receiving device,
Based on the coil end signal of the primary coil, and a waveform monitor circuit for generating and outputting a EMF signal,
Controls the power transmitting driver that drives the primary coil, and a power transmission control device for detecting a load state before Symbol power receiving side by detecting a change in waveform of the induced voltage signal,
The waveform monitor circuit includes a rectifier circuit,
The rectifier circuit is
A coil-end node where the coils end signal is generated, a first resistor is a current limiting resistor provided between the motor Nitanodo that the induced voltage signal is generated,
A first diode provided between the monitor node and the high potential power supply node and having a forward direction from the monitor node to the high potential power supply node;
A second diode provided between the monitor node and the low potential power supply node and having a forward direction from the low potential power supply node to the monitor node;
A capacitor provided between a low-potential-side resistance end node between the first resistor and the second diode, and the coil end node;
A power transmission device comprising:
前記1次コイルのコイル端信号に基づいて、誘起電圧信号を生成して出力する波形モニタ回路と、
前記1次コイルを駆動する送電ドライバを制御すると共に、前記誘起電圧信号の波形変化を検出して受電側の負荷状態を検出する送電制御装置とを含み、
前記波形モニタ回路は、
第1のモニタノードを介して第1の誘起電圧信号を出力する第1の整流回路と、
第2のモニタノードを介して第2の誘起電圧信号を出力する第2の整流回路を含み、
前記送電制御装置は、
前記第1の整流回路から出力される前記第1の誘起電圧信号から第1のパルス幅情報を検出する第1のパルス幅検出回路を有する第1の波形検出回路と、
前記第2の整流回路から出力される前記第2の誘起電圧信号から第2のパルス幅情報を検出する第2のパルス幅検出回路を有する第2の波形検出回路と、
前記1次コイルの駆動周波数を規定する駆動クロックを生成して出力する駆動クロック生成回路と、
前記駆動クロックに基づいてドライバ制御信号を生成し、前記1次コイルを駆動する送電ドライバに対して出力するドライバ制御回路と、
前記第1、第2の波形検出回路での検出結果に基づいて、受電側の負荷状態を検出する制御回路とを含み、
前記制御回路は、
前記第1のパルス幅情報に基づいて、通常送電開始前の異物検出である1次異物検出を行い、
前記第2のパルス幅情報に基づいて、通常送電開始後の異物検出である2次異物検出を行うことを特徴とする送電装置。 A power transmission device of a non-contact power transmission system that electromagnetically couples a primary coil and a secondary coil to transmit power to a power receiving device and supplies power to a load of the power receiving device,
Based on the coil end signal of the primary coil, and a waveform monitor circuit for generating and outputting a EMF signal,
Controls the power transmitting driver that drives the primary coil, and a power transmission control device for detecting a load state before Symbol power receiving side by detecting a change in waveform of the induced voltage signal,
The waveform monitor circuit includes:
A first rectifier circuit that outputs a first induced voltage signal via a first monitor node;
Including a second rectifier circuit that outputs a second induced voltage signal via a second monitor node;
The power transmission control device includes:
A first waveform detection circuit having a first pulse width detection circuit for detecting first pulse width information from the first induced voltage signal output from the first rectifier circuit;
A second waveform detection circuit having a second pulse width detection circuit for detecting second pulse width information from the second induced voltage signal output from the second rectifier circuit;
A drive clock generation circuit that generates and outputs a drive clock that defines the drive frequency of the primary coil;
A driver control circuit that generates a driver control signal based on the drive clock and outputs the driver control signal to a power transmission driver that drives the primary coil;
A control circuit for detecting a load state on the power receiving side based on detection results in the first and second waveform detection circuits,
The control circuit includes:
Based on the first pulse width information, primary foreign object detection that is foreign object detection before the start of normal power transmission is performed,
A power transmission apparatus that performs secondary foreign object detection, which is foreign object detection after the start of normal power transmission, based on the second pulse width information .
前記第1の整流回路は、
前記1次コイルのコイル端信号が生成されるコイル端ノードと前記第1のモニタノードとの間に設けられる電流制限抵抗である第1の抵抗と、
前記第1のモニタノードと高電位電源ノードとの間に設けられ、前記第1のモニタノードから前記高電位電源ノードへと向かう方向を順方向とする第1のダイオードと、
前記第1のモニタノードと低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記第1のモニタノードへと向かう方向を順方向とする第2のダイオードを含むことを特徴とする送電装置。 In claim 2 ,
The first rectifier circuit includes:
A first resistor which is a current limiting resistor provided between a coil end node where a coil end signal of the primary coil is generated and the first monitor node;
A first diode provided between the first monitor node and the high-potential power supply node and having a forward direction from the first monitor node to the high-potential power supply node;
A second diode provided between the first monitor node and the low-potential power supply node and having a forward direction from the low-potential power supply node toward the first monitor node; Power transmission device.
前記第1の整流回路は、
前記1次コイルのコイル端信号が生成されるコイル端ノードと前記第1のモニタノードとの間に設けられる電流制限抵抗である第1の抵抗と、
前記第1のモニタノードと低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記第1のモニタノードへと向かう方向を順方向とするツェナーダイオードを含むことを特徴とする送電装置。 In claim 2 ,
The first rectifier circuit includes:
A first resistor which is a current limiting resistor provided between a coil end node where a coil end signal of the primary coil is generated and the first monitor node;
A power transmission apparatus comprising a Zener diode provided between the first monitor node and a low potential power supply node and having a forward direction from the low potential power supply node to the first monitor node. .
前記第1の整流回路は、
前記1次コイルのコイル端信号が生成されるコイル端ノードと前記第1のモニタノードとの間に設けられる電流制限抵抗である第1の抵抗と、
前記第1のモニタノードと高電位電源ノードとの間に設けられ、前記第1のモニタノードから前記高電位電源ノードへと向かう方向を順方向とする第1のダイオードと、
前記第1のモニタノードと低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記第1のモニタノードへと向かう方向を順方向とする第2のダイオードと、
前記第1の抵抗と前記第2のダイオードとの間の低電位側抵抗端ノードと、前記コイル端ノードとの間に設けられるキャパシタと、
を含むことを特徴とする送電装置。 In claim 2 ,
The first rectifier circuit includes:
A first resistor which is a current limiting resistor provided between a coil end node where a coil end signal of the primary coil is generated and the first monitor node;
A first diode provided between the first monitor node and the high-potential power supply node and having a forward direction from the first monitor node to the high-potential power supply node;
A second diode provided between the first monitor node and the low potential power supply node and having a forward direction from the low potential power supply node to the first monitor node;
A capacitor provided between a low-potential-side resistance end node between the first resistor and the second diode, and the coil end node;
A power transmission device comprising:
前記第2の整流回路は、
前記コイル端ノードと前記第2のモニタノードとの間に設けられる第2の抵抗と、
前記第2のモニタノードと低電位電源ノードとの間に設けられる第3の抵抗と、
前記第2のモニタノードと前記低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記第2のモニタノードへと向かう方向を順方向とする第3のダイオードを含むことを特徴とする送電装置。 In any of claims 2 to 5 ,
The second rectifier circuit includes:
A second resistor provided between the coil end node and the second monitor node;
A third resistor provided between the second monitor node and the low potential power supply node;
And a third diode provided between the second monitor node and the low potential power supply node and having a forward direction from the low potential power supply node to the second monitor node. Power transmission equipment.
前記第1のパルス幅検出回路は、
前記第1の誘起電圧信号が低電位電源側から変化して第1のしきい値電圧を上回るタイミングを第1のタイミングとした場合に、前記駆動クロックの第1のエッジタイミングと前記第1のタイミングとの間の期間である第1のパルス幅期間を計測して、前記第1のパルス幅情報を検出することを特徴とする送電装置。 In any one of Claims 2 thru | or 6 .
The first pulse width detection circuit includes:
When the first induced voltage signal changes from the low potential power supply side and exceeds the first threshold voltage as the first timing, the first edge timing of the drive clock and the first power transmitting apparatus characterized that you are is by a first pulse width period and measurement period, to detect the first pulse width information between timing.
前記第1の波形検出回路は、
前記第1の誘起電圧信号を波形整形して、第1の波形整形信号を出力する第1の波形整形回路を含み、
前記第1のパルス幅検出回路は、
前記第1の波形整形信号と前記駆動クロックに基づいて、前記第1のパルス幅期間を計測することを特徴とする送電装置。 In claim 7,
The first waveform detection circuit includes:
Including a first waveform shaping circuit that shapes the first induced voltage signal and outputs a first waveform shaping signal;
The first pulse width detection circuit includes:
A power transmission apparatus that measures the first pulse width period based on the first waveform shaping signal and the drive clock.
前記第1のパルス幅検出回路は、
前記第1のパルス幅期間においてカウント値のインクリメント又はデクリメントを行い、得られたカウント値に基づいて前記第1のパルス幅期間の長さを計測する第1のカウンタを含むことを特徴とする送電装置。 In claim 8,
The first pulse width detection circuit includes:
And a first counter that increments or decrements a count value in the first pulse width period and measures a length of the first pulse width period based on the obtained count value. apparatus.
前記第2のパルス幅検出回路は、
前記第2の誘起電圧信号が高電位電源側から変化して第2のしきい値電圧を下回るタイミングを第2のタイミングとした場合に、前記駆動クロックの第2のエッジタイミングと前記第2のタイミングとの間の期間である第2のパルス幅期間を計測して、前記第2のパルス幅情報を検出することを特徴とする送電装置。 In any one of Claims 7 thru | or 9 ,
The second pulse width detection circuit includes:
When the second induced voltage signal changes from the high-potential power supply side and falls below the second threshold voltage as the second timing, the second edge timing of the drive clock and the second power transmitting apparatus characterized that you are is by the second pulse width period and measurement period, to detect the second pulse width information between timing.
前記第2の波形検出回路は、
前記第2の誘起電圧信号を波形整形して、第2の波形整形信号を出力する第2の波形整形回路を含み、
前記第2のパルス幅検出回路は、
前記第2の波形整形信号と前記駆動クロックに基づいて、前記第2のパルス幅期間を計測することを特徴とする送電装置。 In claim 10 ,
The second waveform detection circuit includes:
A second waveform shaping circuit for shaping the second induced voltage signal and outputting a second waveform shaping signal;
The second pulse width detection circuit includes:
A power transmission device that measures the second pulse width period based on the second waveform shaping signal and the drive clock.
前記第2のパルス幅検出回路は、
前記第2のパルス幅期間においてカウント値のインクリメント又はデクリメントを行い、得られたカウント値に基づいて前記第2のパルス幅期間の長さを計測する第2のカウンタを含むことを特徴とする送電装置。 In claim 11 ,
The second pulse width detection circuit includes:
And a second counter for incrementing or decrementing a count value in the second pulse width period and measuring a length of the second pulse width period based on the obtained count value. apparatus.
前記波形モニタ回路は、第1の整流回路を含み、
前記第1の整流回路は、
前記1次コイルのコイル端信号が生成されるコイル端ノードと、第1の誘起電圧信号が生成される第1のモニタノードとの間に設けられる電流制限抵抗である第1の抵抗と、
前記第1のモニタノードと高電位電源ノードとの間に設けられ、前記第1のモニタノードから前記高電位電源ノードへと向かう方向を順方向とする第1のダイオードと、
前記第1のモニタノードと低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記第1のモニタノードへと向かう方向を順方向とする第2のダイオードと、
前記第1の抵抗と前記第2のダイオードとの間の低電位側抵抗端ノードと、前記コイル端ノードとの間に設けられるキャパシタと、
を含むことを特徴とする波形モニタ回路。 Waveform monitoring circuit for a power transmission device of a contactless power transmission system that electromagnetically couples a primary coil and a secondary coil to transmit power to a power receiving device and supplies power to a load of the power receiving device Because
The waveform monitor circuit includes a first rectifier circuit,
The first rectifier circuit includes:
A coil end node coil end signal of the primary coil is generated, a first resistor is a current limiting resistor that is provided between the first monitoring node first induced voltage signal is generated,
A first diode provided between the first monitor node and the high-potential power supply node and having a forward direction from the first monitor node to the high-potential power supply node;
A second diode provided between the first monitor node and the low potential power supply node and having a forward direction from the low potential power supply node to the first monitor node;
A capacitor provided between a low-potential-side resistance end node between the first resistor and the second diode, and the coil end node ;
A waveform monitor circuit comprising:
前記波形モニタ回路は、第2の整流回路を含み、
前記第2の整流回路は、
前記コイル端ノードと、第2の誘起電圧信号が生成される第2のモニタノードとの間に設けられる電流制限抵抗である第2の抵抗と、
前記第2のモニタノードと前記低電位電源ノードとの間に設けられる第3の抵抗と、
前記第2のモニタノードと前記低電位電源ノードとの間に設けられ、前記低電位電源ノードから前記第2のモニタノードへと向かう方向を順方向とする第3のダイオードと、
を含むことを特徴とする波形モニタ回路。 In claim 14,
The waveform monitor circuit includes a second rectifier circuit,
The second rectifier circuit includes:
A second resistor which is a current limiting resistor provided between the coil end node and a second monitor node where a second induced voltage signal is generated;
A third resistor provided between the second monitor node and the low potential power supply node;
A third diode provided between the second monitor node and the low potential power supply node and having a forward direction from the low potential power supply node to the second monitor node ;
A waveform monitor circuit comprising:
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