JP4779991B2 - 送電制御装置、送電装置、電子機器及び無接点電力伝送システム - Google Patents
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Description
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。
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、少なくとも図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、少なくとも受電装置40と負荷90(本負荷)を含む。そして図2の構成により、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。
図5に本実施形態の送電制御装置20の具体的な構成例を示す。図5において振幅検出回路28(ピークホールド回路)は、1次コイルL1の誘起電圧信号PHINのピーク電圧を保持ノードNA4に保持することで、振幅情報であるピーク電圧を検出する。この場合に、振幅検出回路28のオペアンプOPA1は、保持ノードNA4への充電はできるが、保持ノードNA4からの放電ができない。このため制御回路22は、リセット期間において、保持ノードNA4の電荷を放電するリセット制御を行う。
図7に第1のオペアンプOPA1の構成例を示す。このオペアンプOPA1は差動部140(差動段)と出力部142(出力段)を含む。差動部140は、その非反転入力端子(第1の入力端子)に入力される信号PHINとその反転入力端子(第2の入力端子)に入力される信号PHQの差動増幅を行って、信号DFQを出力する。出力部142はこの信号DFQを受けて信号OPQを出力する。
図11に本実施形態の送電制御装置20の第1の変形例を示す。図11の第1の変形例は、図5のコンパレータ部31に代えてA/D変換回路29が設けられている。
図15において、ピーク電圧の信号PHQが仮規定電圧SIGH0(或いは基準しきい値電圧SIGHV)を超えるのを待つ待機期間において、図14のオペアンプOPA1側から保持ノードNA4に対してリーク電流が流れる場合がある。具体的には、SIGH0の待機期間において図7のP型のトランジスタTC2がオフであっても、このトランジスタTC2のリーク電流によって、保持ノードNA4が充電されてしまうおそれがある。
図17に本実施形態の第2の変形例を示す。図11の第1の変形例と異なる点は、電圧検出回路14の構成と、スイッチ回路SW1、SW2が追加された点である。
OPA1 第1のオペアンプ、OPA2 第2のオペアンプ、CA1 保持コンデンサ、
TA1 リセット用のN型トランジスタ、NA4 保持ノード、
10 送電装置、12 送電部、14 電圧検出回路、16 表示部、
20 送電制御装置、22 制御回路(送電側)、24 発振回路、
26 ドライバ制御回路、28 振幅検出回路、29 A/D変換回路、
30 ラッチ回路、31 コンパレータ部、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)、54 出力保証回路、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、100 しきい値テーブル、102 カウンタ、
110 サンプルホールド回路、112 逐次比較レジスタ、114 D/A変換回路、
Claims (14)
- 1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて送電装置から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前記送電装置に設けられる送電制御装置であって、
前記1次コイルの誘起電圧信号の振幅情報を検出する振幅検出回路と、
前記送電装置を制御する制御回路を含み、
前記振幅検出回路は、
前記1次コイルの誘起電圧信号のピーク電圧を保持ノードに保持することで、前記振幅情報であるピーク電圧を検出し、
前記制御回路は、
前記受電装置が負荷変調を行う場合に、前記負荷変調で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、前記保持ノードの電荷を低電位側電源に放電するリセット制御を行うことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1において、
前記制御回路は、
ピーク電圧が所与の電圧を超えたタイミングから所与の期間経過したタイミングを、前記負荷変調での負荷の切り替えタイミングとして特定し、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、前記保持ノードの電荷を放電するリセット制御を行うことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1又は2において、
前記振幅検出回路は、
前記1次コイルの誘起電圧信号が、その第1の入力端子に入力され、その出力端子が前記保持ノードに接続される第1のオペアンプと、
前記保持ノードと低電位側電源との間に設けられる保持コンデンサと、
前記保持ノードと低電位側電源との間に設けられ、前記リセット期間においてオンになるリセット用のN型トランジスタと、
その第1の入力端子に前記保持ノードが接続され、その出力端子がその第2の入力端子に接続される第2のオペアンプを含むことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項3において、
前記第1のオペアンプは、差動部と出力部を含み、
前記出力部は、
そのソースに高電位側電源が供給され、そのゲート及びドレインが前記差動部の出力ノードに接続される第1のP型トランジスタと、
そのソースに高電位側電源が供給され、そのゲートが前記差動部の出力ノードに接続され、そのドレインが前記保持ノードに接続される第2のP型トランジスタを含み、
前記第2のP型トランジスタは、
半波整流された前記誘起電圧信号のパルス発生期間においてオンになって、前記保持ノードの前記保持コンデンサを充電し、前記誘起電圧信号のパルス非発生期間においてオフになることを特徴とする送電制御装置。 - 請求項4において、
前記差動部は、
そのゲートに前記誘起電圧信号が入力される第1のN型トランジスタと、
前記差動部の出力ノードと前記第1のN型トランジスタとの間に設けられた第2のN型トランジスタを含み、
前記第1のオペアンプは、
前記第2のN型トランジスタのゲートのバイアス設定を行うバイアス設定回路を含み、
前記バイアス設定回路は、
前記パルス発生期間では、前記第2のN型トランジスタのゲート電圧を上昇させてオンにするバイアス設定を行うことで、前記差動部の出力ノードの電圧を下降させて前記第1及び第2のP型トランジスタをオンにし、
前記パルス非発生期間では、前記第2のN型トランジスタのゲート電圧を下降させてオフにするバイアス設定を行うことで、前記差動部の出力ノードの電圧を上昇させて前記第1及び第2のP型トランジスタをオフにすることを特徴とする送電制御装置。 - 請求項3乃至5のいずれかにおいて、
前記第2のオペアンプは、
前記リセット期間において前記保持ノードが低電位側電源の電圧に設定された場合にも動作するレール・ツー・レール型のオペアンプであることを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
検出されたピーク電圧のA/D変換を行うA/D変換回路を含み、
前記A/D変換回路は、
前記リセット期間から所与の期間経過した変換タイミングで、ピーク電圧のA/D変換を行って、基準しきい値電圧のデジタルデータを求め、
前記制御回路は、
前記基準しきい値電圧のデジタルデータを用いて、前記受電装置が負荷変調により送信したデータの検出、着脱検出、及び異物検出の少なくとも1つを行うことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項7において、
前記制御回路は、
ピーク電圧が仮規定電圧を超えたタイミングから、カウンタを用いてカウント処理を開始し、前記カウンタのカウント値に基づき設定された前記変換タイミングで前記A/D変換を行うように、前記A/D変換回路を制御することを特徴とする送電制御装置。 - 請求項8において、
前記仮規定電圧は、前記受電装置が有する負荷変調部の負荷が無負荷である場合の検出電圧と有負荷である場合の検出電圧との間の電圧であることを特徴とする送電制御装置。 - 請求項7乃至9のいずれかにおいて、
前記制御回路は、
前記基準しきい値電圧に対してデータ検出用、異物検出用又は着脱検出用のパラメータ電圧を減算又は加算することで得られたデータ検出用、異物検出用又は着脱検出用のしきい値電圧に基づいて、データ検出、異物検出、及び着脱検出の少なくとも1つを行うことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1乃至10のいずれかにおいて、
前記制御回路は、
前記誘起電圧信号のピーク電圧が所与の電圧を超えるのを待つ待機期間において、所与のタイミング毎に周期的に、前記保持ノードの電荷を放電するリセット制御を行うことを特徴とする送電制御装置。 - 請求項1乃至11のいずれかに記載の送電制御装置と、
交流電圧を生成して前記1次コイルに供給する送電部とを含むことを特徴とする送電装置。 - 請求項12に記載の送電装置を含むことを特徴とする電子機器。
- 送電装置と受電装置を含み、1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて前記送電装置から前記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であって、
前記受電装置は、
前記2次コイルの誘起電圧を直流電圧に変換する受電部と、
前記受電装置から前記送電装置にデータを送信する場合に、送信データに応じて負荷を可変に変化させる負荷変調部を含み、
前記送電装置は、
前記1次コイルの誘起電圧信号の振幅情報を検出する振幅検出回路と、
前記送電装置を制御する制御回路を含み、
前記振幅検出回路は、
前記1次コイルの誘起電圧信号のピーク電圧を保持ノードに保持することで、前記振幅情報であるピーク電圧を検出し、
前記制御回路は、
前記受電装置が負荷変調によりデータを送信する場合に、前記負荷変調で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、前記保持ノードの電荷を低電位側電源に放電するリセット制御を行うことを特徴とする無接点電力伝送システム。
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