JP5552752B2 - 受電装置、電子機器および無接点電力伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、受電装置、電子機器および無接点電力伝送システム等に関する。

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。１次コイルと２次コイルを用いた無接点電力伝送装置は、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２００６−６０９０９号公報

無接点電力伝送システムの受電装置においては、給電対象の負荷への電力供給ラインと、受電装置の動作を制御する受電制御装置（例えばＩＣ）に対する電力供給ラインとは共通である。例えば、２次コイルの両端ノードから得られる交流電圧を、整流部によって整流して得られる直流電圧が、例えばレギュレーター（過電圧保護回路としての機能をもつ）を介して負荷に供給される。一方、例えば、レギュレーターの出力電圧は、電源電圧として、受電制御装置（例えばＩＣ）に供給される。

給電対象の負荷への電力供給ラインと、受電制御装置（例えばＩＣ）の電力供給ラインとが共通であると、回路設計に際しては、常に、給電対象の負荷および受電制御装置の双方を考慮する必要があり、各々を分離して、個別に最適な回路設計をすることが困難である。

例えば、受電装置の負荷状態に応じて給電ノードの電圧が変化するため、受電制御装置（例えばＩＣ）の電源電圧を安定化させるためにレギュレーターが必ず必要であり、かつ、そのレギュレーターの出力電圧のレベルは、負荷および受電装置の双方の特性を考慮して決定する必要ある。これらの点は、回路設計上の制約となる。

例えば、給電対象の負荷に供給すべき電圧レベルよりも、受電制御装置（例えばＩＣ）の電源電圧の方が大きい場合には、受電制御装置（例えばＩＣ）の電源電圧を確保するために、昇圧型のレギュレーターを用いて（あるいは、レギュレーターとは別の昇圧回路を用いて）整流電圧を昇圧する必要が生じる。この昇圧動作は、受電制御装置（例えばＩＣ）の電源電圧レベルの調整のためにだけ必要であり、負荷に対する給電には必要ないものであり、回路設計上、不便である。

上述した回路上の制約を軽減するために、給電対象の負荷の電源を、受電制御装置(例えばＩＣ)の電源としても利用する（電源の共用）も考えられるが、受電制御装置(例えばＩＣ)の電源電圧レベルが、負荷の電源電圧の仕様に依存することになる。また、負荷への給電を制御する受電制御装置(例えばＩＣ)が、被制御対象である負荷の電源に依存すると、受電制御装置(例えばＩＣ)は、電源自体の制御ができないという矛盾が生じ、この問題に対処するためには、電力制御用のスイッチを新たに設ける等の工夫が必要となり、このことによって回路の大型化やコスト上昇を招く。

本発明のいくつかの態様によれば、例えば、給電対象の負荷への電力供給ラインと、受電制御装置（ＩＣ）に対する電力供給ラインとを分離して、回路設計を容易化することができる。

（１）本発明の受電装置の一態様は、第１の２次コイルによって受電した電力を、給電対象の負荷に供給する負荷電力供給部と、第２の２次コイルによって受電した電力が供給されて動作し、前記負荷電力供給部を制御する受電制御装置と、含む。

本態様では、２次コイルを第１の２次コイルと第２の２次コイルとに分離する。第１の２次コイルは、給電対象の負荷への電力供給用コイルであり、第２の２次コイルは、受電制御装置（例えばＩＣ）への電力供給用コイルである。したがって、給電対象の負荷への電力供給ラインと、受電制御装置（例えばＩＣ）に対する電力供給ラインとを分離することができる。つまり、受電制御装置（例えばＩＣ）の電源電圧に対する、給電対象の負荷の影響を極小化することができる。よって、給電対象の負荷に電力を供給する負荷電力供給部と、受電制御装置（例えばＩＣ）に電力を供給する受電制御装置用の回路部とを分離して、各々独立に回路設計が可能となり、回路設計が容易化され、また、各部毎の回路の最適化も行い易くなる。

例えば、給電対象の負荷の電力定格が変更されたときには、第１の２次コイルにおけるコイル条件の変更（例えば、巻線数を増減する、１次コイルとの距離を変更する）により対応でき、第２の２次コイルについての変更は不要である。一方、第２の２次コイルに関する受電条件を、受電制御装置の電源電圧に適合させて最適化しておけば、常に、最適な電源電圧を、受電制御装置に供給することができる。第２の２次コイルから得られる電圧の電圧変動を許容範囲に収めることができるのであれば、受電制御装置の電源電圧のためのレギュレーターは不要となる。

また、受電制御装置は、例えば、１チップのＩＣで構成することができ、消費電力も少ない場合がある。したがって、整流部を構成するダイオード等の整流素子の耐圧もそれほど必要ない場合があり、よって、この場合には、整流部を１チップのＩＣに集積化することも可能である。この場合、回路規模の増大の影響を最小化することができる。

（２）本発明の受電装置の他の態様は、前記第１の２次コイルの一端ノードおよび他端ノードに接続され、前記第１の２次コイルの誘起電圧を整流する第１整流部と、前記第１整流部の出力ノードに接続される第１平滑コンデンサーと、前記第１の２次コイルの一端ノードまたは他端ノードに接続され、前記受電制御装置によって動作が制御される、前記受電装置の負荷を変調するための負荷変調部と、を有する。

本態様では、負荷変調部を第１の２次コイルの両端ノードのいずれか一方に接続する。第１整流部の後段には第１平滑コンデンサーが設けられている。負荷変調部が第１整流部の出力ノードに接続されたとすると、負荷変調素子および第１の２次コイルのインピーダンス（１次コイルとの間の結合度にも依存する）と第１の平滑コンデンサーとによって決まる時定数によって、負荷変調された送信信号の波形が鈍る。そこで、本態様では、第１の２次コイルの一端ノードまたは他端ノードのいずれかに負荷変調部を接続する。この場合、負荷変調部と第１の平滑コンデンサーとの間には、第１整流部を構成する非線形素子（ダイオードやＭＯＳトランジスター等）が存在し、したがって、負荷変調部は、非線形素子によって第１平滑コンデンサーから分離されることになる。よって。第１平滑コンデンサーによる時定数の影響を受けづらくなり、負荷変調後の信号の波形の鈍りが少なくなり、１次側における負荷変調信号の検出が容易となる。

（３）本発明の受電装置の他の態様は、前記第２の２次コイルの一端ノードおよび他端ノードに接続され、前記第２の２次コイルの誘起電圧を整流する第２整流部と、前記第２整流部の出力ノードに接続される第２平滑コンデンサーと、前記第２の２次コイルの一端ノードまたは他端ノードに接続され、前記受電制御装置によって動作が制御される、前記受電装置の負荷を変調するための負荷変調部と、を有する。

本態様では、負荷変調部を第２の２次コイルの両端ノードのいずれか一方に接続する。上述のとおり、負荷変調部は、非線形素子によって第２平滑コンデンサーから分離されることになる。よって。第２平滑コンデンサーによる時定数の影響を受けづらくなり、負荷変調後の信号の波形の鈍りが少なくなり、１次側における負荷変調信号の検出が容易となる。

また、本態様では、第２の２次コイルから得られる電圧レベルが、給電対象の負荷にほとんど影響されないことから、常に、負荷変調素子（例えば抵抗）のインピーダンス値を、給電対象の負荷の大小に応じて変化させる必要がなくなり、この点で、回路設計が容易化される。

（４）本発明の受電装置の他の態様は、前記負荷変調部は、負荷変調素子としての抵抗と、スイッチング素子と、を含み、前記スイッチング素子のスイッチングは、前記受電装置から、前記第２の２次コイルおよび１次コイルを経由して送電装置に送信されるデータに基づいて生成される負荷変調信号によって制御される。

本態様では、負荷変調部の構成と動作を明らかとした。すなわち、負荷変調部は、負荷変調素子（抵抗やコンデンサー）と、スイッチング素子とを含み、スイッチング素子のオン／オフは、１次側への送信データに応じて生成される負荷変調信号によって制御される。

（５）本発明の受電装置の他の態様では、前記第１整流部または前記第２整流部は、複数の同期整流素子を含み、全波整流を行う同期整流部である。

本態様では、第１および第２の整流部の少なくとも一方において、全波整流を行う同期整流部を使用する点を明確化した。同期整流素子は低損失の能動素子であり、同期整流素子のオン／オフを適切なタイミングで制御することによって、整流部における損失の低減を図ることができる。

（６）本発明の受電装置の他の態様では、前記第２整流部は、複数の同期整流素子を含み、全波整流を行う同期整流部であり、前記第２整流部における前記複数の同期整流素子のうちの少なくとも１つの同期整流素子は、前記同期整流部のタイミング制御信号と、前記受電装置から、前記第２の２次コイルおよび１次コイルを経由して送電装置に送信されるデータに基づいて生成される負荷変調信号とに基づいて制御される。

本態様では、上記（３）の態様をさらに発展させ、負荷変調素子をなくし、かつ同期整流素子自体を負荷変調用のスイッチング素子として使用する。例えば、一つの同期整流素子がオフ状態であるときに（つまり、同期整流用のタイミング信号が非アクティブレベルのときに）、負荷変調信号をアクティブレベルにすると、第２の２次コイルの両端の電圧波形が急激に変化し、その電圧変化が1次側に伝達される。１次側は、例えば、１次コイルのコイル端電圧における、しきい値を越える電圧変化を検出して、“１”または“０”のデータを検出することが可能である。例えば、１次コイルと第２の２次コイルとの結合度（Ｋ２）を、１次コイルと第１の２次コイルとの結合度（Ｋ１）に比べて十分に小さく設定しておけば、第２の２次コイルに接続される整流部の整流動作の途中において負荷変調をして瞬時的な電圧変動が生じたとしても、１次側で検出される電圧変化は、許容範囲内に十分に収まり、よって、１次側では、適正なデータ受信が可能である。

また、負荷変調期間を短く設定すれば、整流部の整流波形の乱れを最小限に抑えることができ、第２平滑コンデンサーによってその電圧変動を吸収できれば、受電制御装置用の電源電圧の微小な変動は特に問題とならない。また、その電源電圧変動を完全に抑制したいような場合には、必要ならば第２の２次コイルと受電制御装置との間に、受電制御装置の電源電圧調整用のレギュレーターを設けることができる。

また、例えば、第２の２次コイルと１次コイルとの結合度が、第１の２次コイルと１次コイルとの結合度よりも小さければ（好ましくは十分に小さければ）、第２の２次コイルから１次側に送信される負荷変調信号による影響は、給電対象の負荷への電力供給動作にはほとんど影響を及ぼさない。

本態様によれば、負荷変調素子が不要であり、負荷変調のためだけのスイッチング素子も不要であり、回路構成が簡素化され、回路の省スペース化に有利である。

（７）本発明の受電装置の他の態様では、前記タイミング制御信号が非アクティブレベルのときに、前記負荷変調信号がアクティブレベルとなる。

上述のとおり、一つの同期整流素子がオフ状態であるときに（つまり、同期整流用のタイミング信号が非アクティブレベルのときに）、負荷変調信号をアクティブレベルにすると、第２の２次コイルの両端の電圧波形が急激に変化し、その電圧変化が1次側に伝達される。１次側は、例えば、１次コイルのコイル端電圧における、しきい値を越える電圧変化を検出して、“１”または“０”のデータを検出することが可能である。

（８）本発明の受電装置の他の態様では、前記第２整流部は、前記第２整流部の出力ノードから出力される高電位電源電圧と低電位電源電圧との間に直列に接続された、高電位電源電圧側の第１整流素子および低電位電源電圧側の第２整流素子と、高電位電源電圧側の第３整流素子および低電位電源電圧側の第４整流素子と、を含むブリッジ回路であり、少なくとも前記第２整流素子および前記第４整流素子は同期整流素子で構成され、前記第２整流素子または前記第４整流素子のオン／オフが、前記タイミング制御信号と前記負荷変調信号とによって制御される。

本態様では、同期整流部が、４つの整流素子（第１整流素子〜第４整流素子）によって構成され、少なくとも、ローサイドの２つの整流素子の各々が同期整流素子であり、そして、いずれかの同期整流素子が、負荷変調用のスイッチング素子を兼ねる点を明らかとした。

（９）本発明の受電装置の他の態様では、前記負荷電力供給部は、通常送電期間において、前記第１の２次コイルによって受電した電力を給電対象の負荷に供給し、かつ、前記受電装置は、前記通常送電期間において負荷変調を実行する場合には、前記給電対象の負荷への給電を停止することなく前記負荷変調を実行する。

本態様によれば、受電装置から送電装置への通信に関して、常時通信を実現することができる。「常時通信」とは、「通常送電期間（給電対象の負荷に供給する電力を連続的に送電する期間）において、給電対象の負荷への電力の供給を止めることなく負荷変調によるデータ通信を行うこと」であり、これによって、通常送電期間において、自由かつ連続的に（つまり、時期を選ばず、かつ中断することなく常時）データを２次側から１次側に送信することができる（つまり、通常送電期間中に常に負荷変調を行うという意味ではなく、給電対象の負荷への給電を止める必要がないことから、負荷変調動作に関して、給電対象の負荷に関係する制限が生じず、時間を選ばずに自由な期間において連続的な通信が可能であるという意味であり、もちろん必要ならば、通常送電期間の全期間にわたって常時、負荷変調処理を実行することも可能である）。「常時通信」は、例えば、「給電対象の負荷への連続給電を止めることのないデータ通信」と言い換えることができる。

特に、負荷変調部と平滑コンデンサーとの間に整流部を構成する非線形素子（ダイオードやトランジスター）を介在させる構成を採用すれば、負荷変調部は平滑コンデンサーの影響をほとんど受けず、変調後の信号の波形鈍りが少ないことなら、負荷への給電を止めることなく、実用に耐える通信品質をもつデータ通信が可能である。つまり、通常送電期間において、自由かつ連続的に（つまり、時期を選ばず、かつ中断することなく常時）データを２次側から１次側に送信することができる。

（１０）本発明の受電装置の他の態様では、１次コイルと前記第１の２次コイルとの結合度をＫ１とし、前記１次コイルと前記第２の２次コイルとの結合度をＫ２とした場合に、Ｋ１＞Ｋ２である。

これによって、受電制御装置（例えばＩＣ）の電源電圧に対する、給電対象の負荷の影響を、確実に極小化することができる。よって、給電対象の負荷に電力を供給する負荷電力供給部と、受電制御装置（例えばＩＣ）に電力を供給する受電制御装置用の電源回路部とを分離して、各々独立に回路設計が可能となり、回路設計が容易化され、また、各部毎の回路の最適化も行い易くなる。

（１１）本発明の受電装置の他の態様では、前記第１の２次コイルの巻線数をｎ１とし、前記第２の２次コイルの巻線数をｎ２とした場合、ｎ１＞ｎ２に設定される。

本態様では、Ｋ１＞Ｋ２を実現するために、コイルの巻線数（巻数）を、ｎ１＞ｎ２の関係に設定する。

（１２）本発明の受電装置の他の態様では、１次コイルと前記第１の２次コイルとの距離をｄ１とし、前記１次コイルと前記第２の２次コイルとの距離をｄ２とした場合に、ｄ１＜ｄ２に設定される。

本態様では、Ｋ１＞Ｋ２を実現するために、１次コイルと第１および第２の２次コイルとの間の距離を、ｄ１＜ｄ２の関係に設定する。

（１３）本発明の受電装置の他の態様では、前記２次コイルは、前記第１の２次コイルおよび第２の２次コイルのいずれか一方のコイルパターンと、前記一方の配線パターンに接続される第１の引き出し配線パターンと、前記第１の引き出し配線パターンに接続される少なくとも一つの第１のパッドと、前記第１の２次コイルおよび第２の２次コイルのいずれか他方に接続される第２の引き出し配線パターンと、前記第２の引き出し配線パターンに接続される少なくとも一つの第２のパッドと、が形成された配線基板と、前記配線基板に配置され、前記第２の引き出し配線パターンに接続される、前記第１の２次コイルおよび第２の２次コイルのいずれか他方と、を有する。

本態様によれば、２次コイルの組み立てやハンドリングを容易化することができ、また、２次コイルが配線基板（例えば、フレキシブルプリント配線基板）によって保護されることから、２次コイルの安全性や信頼性も向上する。

すなわち、本態様の２次コイルユニットにおいては、配線基板には、第１の２次コイルおよび第２の２次コイルのいずれか一方のコイルのパターン、引き出し配線パターンならびにパッドが設けられている。したがって、その配線基板に、他方のコイルを載置して、例えばパッドと半田付け等するだけで２次コイルが完成する。パッドが設けられていることから、整流部を含む回路との接続も容易である。また、２次コイル（引き出し線を含む）が配線基板に収まっているため、ハンドリングが容易であり、また、２次コイルの本体は、配線基板の外周部から少し離れた内部領域に配置されることから、２次コイルが、外部の物品等と接触する機会が少なくなる。また、配線基板の最上層に、パッド部を除いて最終保護膜を設ければ、２次コイルの安全性や信頼性はさらに向上する。

また、従来の２次コイルも、２次コイルの中心から外周部に延在する引き出し線を設ける必要があり、この引き出し線は所定の厚みがあり、この引き出し線は、２次コイル本体の上に設けられるため、２次コイルの厚みは、２次コイル本体の厚みに、その引き出し線の厚み分を加算した厚みとなっていた。本態様では、その引き出し線の厚みが、配線基板の厚みに代わるだけである。例えば、絶縁性のプラスチックフィルム材をベースフィルムとしたフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）を用いると、ベースフィルムの厚みは、例えば１０μｍ〜５０μｍ程度とかなり薄くすることができる。よって、配線基板による２次コイルの厚みの増大の影響を最小に抑えることができる。

また、例えば、配線基板の表面の配線パターン等と裏面の配線パターン等とを、貫通ビア等によって接続する技術を用いれば、複数の導電パターンを、ショートさせることなく配設することが可能である。

また、例えば、多層配線基板（絶縁体に埋め込まれたコイルを重ね合わせる場合を含む）を用いることによって、１次コイルと第１の２次コイルの距離と、１次コイルと第２の２次コイルの距離とを独立に制御することも容易にできる（より上層のコイルほど、１次コイルとの距離が近くなり、絶縁層の厚み等を適宜調整することによって、１次コイルとの距離を微調整することもできる）。

また、コイル配置についても、第１の１次コイルと、第２の２次コイルとが（電磁的に）干渉しても問題ない（これに対して、スイッチングレギュレータ等で補助巻線による通信を行う場合には、電力伝送用コイルと直交するなど、双方の信号が干渉しないように、通信用コイルを配置する必要がある）。よって、平面コイルを使用する場合には、第１の１次コイルと第２の２次コイルとを同心円状に配置するだけでよく、コイル配置は極めて簡単であり、スペース増大の問題もほとんど問題とならない程度に抑えることができる。

（１４）本発明の受電装置の他の態様では、前記配線基板における前記第１の２次コイルおよび第２の２次コイルのいずれか一方のコイルパターンは、前記第２の２次コイルのコイルパターンである。

本態様によれば、第２の２次コイルパターン（つまり、受電制御装置用のコイル）を、配線基板上に予め設けることができる。負荷の定格が変更された場合には、第１の２次コイル（負荷給電用のコイル）の巻線数や１次コイルとの距離を変化させて対応するだけでよい。よって、本態様の２次コイルユニットを用いれば、異なる定格の負荷に対応した受電装置を製造する場合にも、容易に対応することができる。

（１５）本発明の受電装置の他の態様は、前記第１の２次コイルおよび前記第２の２次コイルを含む２次コイルを、さらに有する。

本態様では、第１の２次コイルおよび第２の２次コイルは、受電装置（受電モジュール）の構成要素の一つである。

（１６）本発明の電子機器の一態様は、上記いずれかに記載の受電装置を含む。

本発明の受電装置は、例えば、負荷への給電と受電制御装置の電源電圧とを最適化でき、無駄がなく小型であり、また、常時通信にも対応可能である、といった優れた特性を有する。よって、その受電装置を備える電子機器も同様の効果を享受する。

（１７）本発明の無接点電力伝送システムの一態様は、送電装置と、上記いずれかの受電装置と、を含む。

本態様によれば、高性能で小型であり、常時通信にも対応可能な、無接点電力伝送システムを実現することができる。

本発明の受電装置の構成の一例を示す図 対比例としての従来の受電装置の構成例を示す図 本発明の受電装置の他の構成を示す図 図４（Ａ），図４（Ｂ）は、２次コイルユニットの構成例を説明するための図 図５（Ａ）〜図５（Ｄ）は、２次コイルユニットの組み立てについて説明するための図 無接点電力伝送システムの構成（受電装置にて同期整流を採用した構成）の一例を示す図 無接点電力伝送システムの構成（受電装置にて同期整流を採用した構成）の他の例を示す図 負荷変調素子をなくした受電装置の回路構成の一例を示す図 図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、図８の受電装置における同期整流部の、同期整流動作および負荷変調動作を説明するための図 図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、同期整流部の入力電圧波形または出力電圧波形を示す図 無接点電力伝送システムの動作の一例（携帯端末に備わる給電対象の負荷を、クレードルからの送電によって充電する例）を示す図

次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。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すべてが、本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（第１の実施形態）

図１は、本発明の受電装置の構成の一例を示す図である。図２は、対比例としての従来の受電装置の構成例を示す図である。図２において、受電装置４１は、１次コイルＬ１，２次コイルＬ２を経由して伝送される電力を給電対象の負荷９０に供給する。

図２において、給電対象の負荷９０に電力を供給する負荷電力供給部４２は、第１の整流部４３と、第１の平滑コンデンサーＣＢ１と、レギュレーターＲＥＧと、電圧安定化用コンデンサーＣＸ１およびＣＸ２と、給電制御スイッチＰＳＷと、を有している。また、負荷変調部４６が、第１の整流部４３の出力ノードＮＡ３０に接続されている。負荷変調部４６は、負荷変調素子としての抵抗ＲＢ２と、スイッチング素子（ＮＭＯＳトランジスター）Ｍ５と、を有する。スイッチング素子Ｍ５および給電制御スイッチＰＳＷのオン／オフは、受電制御装置５０によって制御される。

図２においては、負荷９０への電力（電圧）供給ラインＬＰ１は、受電制御装置５０への電力（電源電圧）供給ラインでもある。

これに対して、図１では、２次コイルＬ２は、第１の２次コイルＬ２１と第２の２次コイルＬ２２とに分離されている。第１の２次コイルＬ２１は、給電対象の負荷９０への電力供給用コイルであり、第２の２次コイルＬ２２は、受電制御装置（例えばＩＣ）への電力供給用コイルである。なお、参照符号２００は磁性体からなるコアを示している。

図１の場合、給電対象の負荷９０への電力供給ラインＬＰ１と、受電制御装置５０（例えばＩＣで構成される）に対する電力供給ラインＬＰ２とを分離することができる。これに伴って、図１では、第２の２次コイルＬ２２に対応して、第２の整流部５３と、第２の平滑コンデンサーＣＢ２とが設けられている。この構成によって、受電制御装置５０の電源電圧に対する、給電対象の負荷９０の影響を極小化することができる。

よって、給電対象の負荷９０に電力を供給する負荷電力供給部４２と、受電制御装置５０に電力を供給する受電制御装置用の回路部５７とを分離して、各々独立に回路設計が可能となり、回路設計が容易化され、また、各部毎の回路の最適化も行い易くなる。

例えば、負荷９０の電力定格が変更されたときには、第１の２次コイルＬ２１におけるコイル条件の変更（例えば、巻線数を増減する、１次コイルとの距離を変更する）により対応でき、第２の２次コイルＬ２２についての変更は不要である。

一方、第２の２次コイルＬ２２に関する受電条件を、受電制御装置５０の電源電圧に適合させて最適化しておけば、常に、最適な電源電圧を、受電制御装置に与えることができる。第２の２次コイルＬ２２から得られる電圧の電圧変動を許容範囲に収めることができるのであれば、受電制御装置５０の電源電圧のためのレギュレーターは不要となる。

また、受電制御装置５０は、１チップのＩＣで構成することができ、消費電力も少ない。したがって、第２の整流部５３を構成するダイオード等の整流素子の耐圧もそれほど必要ない場合があり、よって、この場合には、第２の整流部を含む回路部５７を、１チップのＩＣに集積化することも可能となる。この場合、回路規模の増大の影響を最小化することができる。

また、図１では、１次コイルＬ１と第１の２次コイルＬ２１との結合度をＫ１とし、１次コイルとＬ１第２の２次コイルＬ２２との結合度をＫ２とした場合に、Ｋ１＞Ｋ２に設定されるのが好ましい。これによって、受電制御装置（例えばＩＣ）の電源電圧に対する、給電対象の負荷の影響を、確実に極小化することができる。

また、図１では、負荷変調部４６を第１の２次コイルＬ２１の一端ノードＮＡ２０に接続している（ＮＡ１０に接続してもよい）。第１の整流部４３の後段には第１平滑コンデンサーＣＢ１が設けられている。負荷変調部４６が第１の整流部４３の出力ノードに接続されたとすると、負荷変調素子および第１の２次コイルＬ２１のインピーダンス（１次コイルとの間の結合度にも依存する）と第１の平滑コンデンサーＣＢ１とによって決まる時定数によって、負荷変調された送信信号の波形が鈍る。そこで、図１では、第１の２次コイルＬ２１の一端ノードＮＡ２０に負荷変調部４６を接続する。この場合、負荷変調部４６と第１の平滑コンデンサーＣＢ１との間には、第１の整流部４３を構成する非線形素子（ダイオード）が存在し、したがって、負荷変調部４６は、非線形素子によって第１の平滑コンデンサーＣＢ１から分離されることになる。よって。第１の平滑コンデンサーＣＢ１による時定数の影響を受けづらくなり、負荷変調後の信号の波形の鈍りが少なくなり、１次側における負荷変調信号の検出が容易となる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の受電装置の他の構成を示す図である。図３では、負荷変調部４６が、第２の整流部５３の一端ノードＮＡ２に接続されている（他端ノードであるＮＡ１に接続されてもよい）。

上述のとおり、負荷変調部４６は、非線形素子によって第２の平滑コンデンサーＣＢ２から分離されることになる。よって。第２の平滑コンデンサーＣＢ２による時定数の影響を受けづらくなり、負荷変調後の信号の波形の鈍りが少なくなり、１次側における負荷変調信号の検出が容易となる。

また、図３では、第２の２次コイルＬ２２から得られる電圧レベルが、給電対象の負荷９０にほとんど影響されないことから、常に、負荷変調素子である抵抗ＲＢ３の抵抗値（インピーダンス値）を、給電対象の負荷９０の大小に応じて変化させる必要がなくなり、この点で、回路設計が容易化される。

（第３の実施形態）
図４（Ａ），図４（Ｂ）は、２次コイルユニットの構成例を説明するための図である。図４（Ａ）に示される２次コイルユニットを用いると、２次コイル（Ｌ２１およびＬ２２）の組み立てやハンドリングを容易化することができ、また、２次コイルが配線基板（例えば、フレキシブルプリント配線基板）によって保護されることから、２次コイルの安全性や信頼性も向上する。

以下、具体的に説明する。なお、以下の説明において、第１の２次コイルＬ２１と第２の２次コイルＬ２２とを入れ替えることも可能である。

すなわち、図４（Ａ）に示される２次コイルユニット（Ｌ２１，Ｌ２２を含む）においては、配線基板（ここではフレキシブルプリント基板ＦＰＣとする）には、第２の２次コイルＬ２２のコイルパターン（Ｌ２２）と、裏面の引き出し配線パターンＰＩＮ１（Ｌ２２用）およびＰＩＮ２（Ｌ２１用）と、パッドＹ１〜Ｙ４と、貫通ビアＶＩＡ１，ＶＩＡ２が設けられている。パッドＹ１およびＹ２は、第２の２次コイルＬ２２用の外部接続用パッドであり、パッドＹ３およびＹ４は、第１の２次コイルＬ２１用の外部接続用パッドである。

また、配線基板は、例えば、絶縁性のプラスチックフィルム材をベースフィルム２１０としたフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）であり、このＦＰＣは、層間絶縁層２２０を有する多層配線基板でもある。第２の２次コイルＬ２２は、第１の２次コイルＬ２１よりも下層に配置される。また、配線基板ＦＰＣの裏面には、例えば、両面テープによって磁性体２００が接着固定される。

したがって、配線基板ＦＰＣに、第１の２次コイルＬ２を載置して、例えばパッドと半田付け等するだけで２次コイルＬ２が完成する。パッドＹ１〜Ｙ４が設けられていることから、整流部を含む回路との接続も容易である。また、２次コイル（引き出し線を含む）が配線基板ＦＰＣに収まっているため、ハンドリングが容易であり、また、２次コイルの本体は、配線基板の外周部から少し離れた内部領域に配置されることから、２次コイルが、外部の物品等と接触する機会が少なくなる。また、配線基板ＦＰＣの最上層に、パッド部を除いて最終保護膜（不図示）を設ければ、２次コイルの安全性や信頼性はさらに向上する。

また、従来の２次コイルも、２次コイルの中心から外周部に延在する引き出し線を設ける必要があり、この引き出し線は所定の厚みがあり、この引き出し線は、２次コイル本体の上に設けられるため、２次コイルの厚みは、２次コイル本体の厚みに、その引き出し線の厚み分を加算した厚みとなっていた。図４（Ａ）の場合、その引き出し線の厚みが、配線基板ＦＰＣのベースフィルム２１０（厳密にいえば、さらに絶縁層２２０）の厚みに代わるだけである。

例えば、絶縁性のプラスチックフィルム材をベースフィルムとしたフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）を用いると、ベースフィルム２１０の厚みは、例えば１０μ〜５０μ程度とかなり薄くすることができる。よって、配線基板ＦＰＣによる２次コイルの厚みの増大の影響を最小に抑えることができる。

また、例えば、配線基板ＦＰＣの表面の配線パターン（Ｌ２１等）と裏面の配線パターン（引き出し線ＰＩＮ１，ＰＩＮ２等）とを、貫通ビアＶＩＡ１，ＶＩＡ２等によって接続する技術を用いれば、複数の導電パターンを、ショートさせることなく、効率的に配設することが可能である。

また、上述のとおり、多層配線基板（絶縁体に埋め込まれたコイルを重ね合わせる場合を含む）を用いることによって、１次コイルＬ１と第１の２次コイルＬ２１の距離と、１次コイルＬ１と第２の２次コイルＬ２２の距離とを独立に制御することも容易にできる。つまり、より上層のコイルほど、１次コイルとの距離が近くなり、例えば、絶縁層２２０の厚み等を適宜調整することによって、１次コイルとの距離を微調整することもできる。

また、コイル配置についても、第１の１次コイルＬ２１と、第２の２次コイルＬ２２とが（電磁的に）干渉しても問題ない（これに対して、スイッチングレギュレータ等で補助巻線による通信を行う場合には、例えば、電力伝送用コイルと直交するなど、双方の信号が干渉しないように、通信用コイルを配置する必要がある）。よって、図４（Ａ）のように、平面コイルを使用する場合には、第１の１次コイルＬ２１と第２の２次コイルＬ２２とを同心円状に配置するだけでよく、コイル配置は極めて簡単であり、スペース増大の問題もほとんど問題とならない程度に抑えることができる。

図４（Ｂ）に示すように、Ｋ１＞Ｋ２を実現するために、第１および第２の２次コイルＬ２１，Ｌ２２の各々の巻線数を異ならせることができる。つまり、第１の２次コイルＬ２１の巻線数をｎ１とし、第２の２次コイルＬ２２の巻線数をｎ２とした場合、ｎ１＞ｎ２に設定することができる。

同様に、図４（Ｂ）に示すように、Ｋ１＞Ｋ２を実現するために、第１および第２の２次コイルＬ２１，Ｌ２２の各々の、１次コイルＬ１との距離を異ならせることができる。つまり、第１の２次コイルＬ２１と１次コイルＬ１との距離をｄ１とし、第２の２次コイルＬ２２と１次コイルＬ１との距離をｄ２とした場合に、ｄ１＜ｄ２に設定することができる。図４（Ａ）の断面図から明らかなように、第１の２次コイルＬ２１は、絶縁層２２０の上側に設けられ、第２の２次コイルＬ２２は、絶縁層２２の下側に設けられることから、１次コイルＬ１が設置された場合にはｄ１＜ｄ２の関係が実現される。例えば、絶縁層２２の厚みを調整することによって、ｄ１とｄ２との差を調整することができる。

図５（Ａ）〜図５（Ｄ）は、２次コイルユニットの組み立てについて説明するための図である。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）の各々は、第１の２次コイルＬ２１（引き出し線３２０を含む）と、磁性体２００と、配線基板ＦＰＣの各々の平面図を示す。図５（Ｄ）に示すように、配線基板ＦＰＣ上に、第１の２次コイルＬ２１を載置して、コイルの中心部や引き出し線３１０の各々を、貫通ビアＶＩＡ１およびパッドＹ４の各々に、半田付け等によって接続するだけで、２次コイルユニットが完成する。２次コイルユニットの組み立ては簡単である。また、２次コイルユニットのハンドリングも容易化される。

（第４の実施形態）
図６は、無接点電力伝送システムの構成（受電装置において同期整流を採用した構成）の一例を示す図である。図６の受電装置では、第１の整流部および第２の整流部の各々において同期整流が実行される。

図６に示すように、送電装置１１は、送電側制御回路２２を内蔵する送電制御装置２０と、ドライバー制御回路２６と、送電部（送電ドライバー）１２と、波形モニター回路１４と、１次コイルＬ１と、１次コイルＬ１に直列に接続される共振コンデンサーＣ１と、を有する。送電制御装置２０は、送電装置の動作を統括的に制御する。送電制御装置２０に含まれる送電側制御回路２２は、各種の判断処理を実行し、その結果に基づき、ドライバー制御回路２６の動作を制御し、また、受電装置から送られてくるデータの判定処理を実行する。送電部（送電ドライバー）１２は、１次コイルの駆動クロック（以下、駆動クロックという）ＤＲＣＫに基づいて、１次コイルＬ１を交流駆動する。送電装置から受電装置への通信は、周波数変調（駆動クロックの周波数をｆ１とｆ２の間で切り換えること）によって行われる。

一方、図６の受電装置４１は、図３における第１の整流部４３を、同期整流部（第１の同期整流部）４５に置き換え、図３における第２の整流部５３を、同期整流部（第２の同期整流部）１００に置き換えた構成が採用される。同期整流方式の場合、整流素子として、ダイオードの代わりに、低損失の能動素子（例えばパワーＭＯＳＦＥＴ）を使用し、受電制御装置５０に含まれるタイミング制御回路５１が、各能動素子（同期整流素子）のオン／オフを適切なタイミングで切り換える。

まず、第１の同期整流部４５について説明する。第１の同期整流部４５では、同期整流素子として、４つのパワーＭＯＳトランジスター（ＮＭＯＳトランジスター）Ｍ１０〜Ｍ４０が使用されている。また、４つのパワーＭＯＳトランジスターＭ１０〜Ｍ４０の各々のソース・ドレイン間には、寄生ダイオード（ボディダイオード）ＤＰ１０〜ＤＰ４０の各々が接続されている。第１の同期整流部４５における同期整流素子Ｍ１０〜Ｍ４０の各々のオン／オフは、タイミング制御回路５１から出力されるオン／オフ制御信号（タイミング制御信号）ＴＧ１０〜ＴＧ４０の各々によって個別に制御される。

図６のタイミング制御回路５１は、第１の同期整流部４５に設けられている電流方向検出抵抗ＲＣ１の両端の電圧Ｖｓｐ１およびＶｓｎ１に基づいて、同期整流素子Ｍ１０〜Ｍ４０の各々のオン／オフのタイミングを制御する。同期整流素子Ｍ１０およびＭ４０と、同期整流素子Ｍ２０およびＭ３０とは相補的にオンする。すなわち、同期整流素子Ｍ１０およびＭ４０がオン状態のときは、同期整流素子Ｍ２０およびＭ３０はオフ状態を維持し、逆に、同期整流素子Ｍ２０およびＭ３０がオン状態のときは、同期整流素子Ｍ１０およびＭ４０がオフ状態を維持する。

タイミング制御回路５１は、例えば、電流方向検出抵抗ＲＣ１を流れる電流の向きの逆転が検出されたタイミング（すなわち、第１の平滑コンデンサーＣＢ１に蓄積されている電荷の逆流が検出されたタイミング）で、例えば、同期整流素子Ｍ１０およびＭ４０をオン状態からオフ状態に切り換え、これと同期して、同期整流素子Ｍ２０およびＭ３０をオフ状態からオン状態に切り換える。第１の平滑コンデンサーＣＢ１の近くに設けられている電流方向検出抵抗ＲＣ１によって、実際の逆流を検出して、迅速に整流ブリッジの切り換え動作を実行するため、効率の高い同期整流が可能である。

同期整流方式を採用し、同期整流素子のスイッチングを適切なタイミングで制御することによって、整流部における損失を低減することができる。受電装置４１における負荷電力供給部４２は、負荷９０に必要な電力を効率的に供給しなければならないため、負荷電力供給部４２に同期整流部４５を設けることは有効であり、特に、負荷９０に比較的大きな電力を供給する場合において有効である。

なお、本明細書では、同期整流方式を実現するために使用される能動素子を、「同期整流素子」という。低損失であり、かつ、制御信号を制御ノードに入力することによってオン／オフを制御することが可能な能動素子であれば、その種類は問わない。ＭＯＳトランジスターは、省電力性に優れ、耐圧も高いため、同期整流素子として適している。全波同期整流部の構成としては、例えば、整流ブリッジを構成する４つの素子をすべて同期整流素子とすることができ、また、例えば、ハイサイドスイッチとしてダイオードを用い、ローサイドスイッチのみを同期整流素子とすることができる。また、第１の平滑コンデンサーＣＢ１の両端のノードＮＡ３０とＮＡ４０との間には、２つの分圧抵抗ＲＢ４０およびＲＢ５０が直列に接続されており、分圧抵抗ＲＢ４０およびＲＢ５０の共通接続点から得られる電圧（つまり、同期整流部４５の出力モニター電圧）が、タイミング制御回路５１に供給される。

次に、第２の同期整流部１００について説明する。第２の同期整流部１００では、同期整流素子として、４つのパワーＭＯＳトランジスター（ＮＭＯＳトランジスター）Ｍ１〜Ｍ４が使用される。また、４つのパワーＭＯＳトランジスターＭ１〜Ｍ４の各々のソース・ドレイン間には、寄生ダイオード（ボディダイオード）ＤＰ１〜ＤＰ４の各々が接続されている。また、第２の同期整流部１００における同期整流素子Ｍ１〜Ｍ４の各々のオン／オフは、タイミング制御回路５１から出力されるオン／オフ制御信号（タイミング制御信号）ＴＧ１〜ＴＧ４の各々によって個別に制御される。タイミング制御回路５１は、同期整流部１００に設けられている電流方向検出抵抗ＲＣ２の両端の電圧Ｖｓｐ２およびＶｓｎ２に基づいて、同期整流素子Ｍ１〜Ｍ４の各々のオン／オフのタイミングを制御する。同期整流素子Ｍ１およびＭ４と、同期整流素子Ｍ２およびＭ３とは相補的にオンする。すなわち、同期整流素子Ｍ１およびＭ４がオン状態のときは、同期整流素子Ｍ２およびＭ３はオフ状態を維持し、逆に、同期整流素子Ｍ２およびＭ３がオン状態のときは、同期整流素子Ｍ１およびＭ４がオフ状態を維持する。

タイミング制御回路５１は、例えば、電流方向検出抵抗ＲＣ２を流れる電流の向きの逆転が検出されたタイミング（すなわち、第２の平滑コンデンサーＣＢ２に蓄積されている電荷の逆流が検出されたタイミング）で、例えば、同期整流素子Ｍ１およびＭ４をオン状態からオフ状態に切り換え、これと同期して、同期整流素子Ｍ２およびＭ３をオフ状態からオン状態に切り換える。第２の平滑コンデンサーＣＢ２の近くに設けられている電流方向検出抵抗ＲＣ２によって、実際の逆流を検出して、迅速に整流ブリッジの切り換え動作を実行するため、効率の高い同期整流が可能である。全波同期整流部の構成としては、例えば、整流ブリッジを構成する４つの素子をすべて同期整流素子とすることができ、また、例えば、ハイサイドスイッチとしてダイオードを用い、ローサイドスイッチのみを同期整流素子とすることができる。また、第２の平滑コンデンサーＣＢ２の両端のノードＮＡ３とＮＡ４との間には、２つの分圧抵抗ＲＢ４およびＲＢ５が直列に接続されており、分圧抵抗ＲＢ４およびＲＢ５の共通接続点から得られる電圧（つまり、同期整流部１００の出力モニター電圧）が、タイミング制御回路５１に供給される。また、同期整流部１００の整流出力電圧は、電源電圧ＶＤＤとして受電制御装置５０に供給される。

受電装置４１から送電装置１１への通信は、上述のとおり、負荷変調（受電装置の負荷を強制的に変化させること）によって実行される。第２の２次コイルＬ２２の両端のノードＮＡ１およびＮＡ２間には、２つの分圧抵抗ＲＢ１およびＲＢ２が直列に接続されている。分圧抵抗ＲＢ１，ＲＢ２は、第２の２次コイルＬ２２の両端電圧を抵抗分圧する。分圧抵抗ＲＢ１，ＲＢ２の共通接続点からは、駆動クロックＤＲＣＫの周波数と同じ周波数をもつ正弦波が得られ、その正弦波は、受電制御装置５０に設けられているタイミング制御回路５１に供給される。タイミング制御回路５１は、ＤＲＣＫ再生部（不図示）によって、正弦波を波形整形して駆動クロックＤＲＣＫを再生する。そして、タイミング制御回路５１は、その再生された駆動クロックに基づいて、同期整流部１００の動作および負荷変調部４６の動作を制御する。また、タイミング制御回路５１は、制御信号ＲＧ１０によって、レギュレーター（ＲＥＧ）４８の動作を制御する。

また、図６では、負荷変調部４６におけるスイッチング素子Ｍ５として、同期整流素子としてのＮＭＯＳトランジスターＭ１〜Ｍ４と同じ製造方法で製造された、逆回復特性等が揃ったＮＭＯＳトランジスターＭ５を用いている。これによって、負荷変調が同期整流動作に与える影響を小さくすることができる。

また、図６の無接点電力伝送システムでは、受電装置４１から送電装置１１への通信に関して、常時通信を実現することができる。「常時通信」とは、「通常送電期間（給電対象の負荷に供給する電力を連続的に送電する期間）において、給電対象の負荷への電力の供給を止めることなく負荷変調によるデータ通信を行うこと」であり、これによって、通常送電期間において、自由かつ連続的に（つまり、時期を選ばず、かつ中断することなく常時）データを２次側から１次側に送信することができる（つまり、通常送電期間中に常に負荷変調を行うという意味ではなく、給電対象の負荷への給電を止める必要がないことから、負荷変調動作に関して、給電対象の負荷に関係する制限が生じず、時間を選ばずに自由な期間において連続的な通信が可能であるという意味であり、もちろん必要ならば、通常送電期間の全期間にわたって常時、負荷変調処理を実行することも可能である）。「常時通信」は、例えば、「給電対象の負荷への連続給電を止めることのないデータ通信」と言い換えることができる。

図６の受電装置４１では、上述のとおり、負荷変調部４６は、整流部を構成するダイオードやトランジスターといった非線形素子（電流が入力電圧に比例しない素子，一般的には出力が入力の１次関数とならない素子）によって分離されていることから、負荷変調部４６は、第２の平滑コンデンサーＣＢ２の影響をほとんど受けず、変調後の信号の波形鈍りが少ないことなら、負荷への給電を止めることなく、実用に耐える通信品質をもつデータ通信が可能である。つまり、通常送電期間において、自由かつ連続的に（つまり、時期を選ばず、かつ中断することなく常時）データを２次側から１次側に送信することができる。また、図６の受電装置４１では、第２の同期整流部１００においても同期整流方式が採用されており、同期整流素子としてＭＯＳトランジスターＭ１〜Ｍ４が採用されており、ＭＯＳトランジスターの耐圧は高いことから、図６の受電装置４１では、整流部の素子耐圧が不足する事態が生じにくいという利点がある。

（第５の実施形態）
図７は、無接点電力伝送システムの構成（受電装置において同期整流を採用した構成）の他の例を示す図である。図７では、図６における第２の同期整流部１００が、ダイオード整流部１０１（４つのダイオードＤＢ１〜ＤＢ４を有する）に置き換えられている。その他の構成は、図６に示される回路構成と同じである。第２の整流部（つまり、ダイオード整流部１０１）は、受電制御装置５０の電源電圧を出力できればよく、また、負荷９０への給電に関与する第１の整流部（つまり、第１の同期整流部４５）に比べて、素子耐圧が問題とならない場合もあると考えられる。このような場合には、第２の整流部において同期整流方式を採用しないで、ダイオード整流方式を採用することによって、タイミング制御回路５１の負担が軽減され、回路の専有面積の削減効果を得ることもできる。上述のとおり、ダイオード整流部１０１をＩＣチップに含めることができれば、回路の占有面積のさらなる削減が可能である。例えば、整流出力電圧が小さい場合には、同期整流方式を用いると、例えば、ＭＯＳトランジスターのスイッチングロスが顕在化する場合があり、このような場合には、本実施形態の回路構成を用いることが好ましい。

（第６の実施形態）
本実施形態では、第４の実施形態における受電装置（第１の同期整流部４５および第２の同期整流部１００を有し、かつ、第２の２次コイルＬ２２に接続した負荷変調部４６によって負荷変調を行う回路構成）をさらに発展させ、図６における負荷変調素子ＲＢ３をなくし、かつ第２の同期整流部１００を構成する同期整流素子（Ｍ１〜Ｍ４）の少なくとも一つを負荷変調用のスイッチング素子としても使用する。

図８は、負荷変調素子をなくした受電装置の回路構成の一例を示す図である。図８に示される第２の同期整流部１００における、同期整流素子Ｍ２の駆動信号ＴＧＸを得るために、２入力のオア回路ＯＲが設けられている。このオア回路ＯＲには、タイミング制御回路５１から、タイミング制御信号ＴＧ２と、負荷変調信号ＭＯとが入力される。

例えば、一つの同期整流素子（図８の場合、同期整流素子Ｍ２）がオフ状態であるときに（つまり、同期整流用のタイミング信号ＴＧ２が非アクティブレベル（Ｌ）のときに）、負荷変調信号(負荷変調指示信号)ＭＯをアクティブレベル（Ｈ）にすると、同期整流素子が瞬時的にオンして、第２の２次コイルＬ２２の両端の電圧波形が急激に変化し、その電圧変化が1次側に伝達される。１次側は、例えば、１次コイルＬ１のコイル端電圧における、しきい値Ｖｔｈを越える電圧変化を検出して、“１”または“０”のデータを検出することが可能である。例えば、１次コイルＬ１と第２の２次コイルＬ２２との結合度Ｋ２を、１次コイルＬ１と第１の２次コイルＬ２１との結合度Ｋ１に比べて十分に小さく設定しておけば、第２の２次コイルＬ２２に接続される同期整流部（第２の同期整流部）１００の整流動作の途中において負荷変調をして瞬時的な電圧変動が生じたとしても、１次側の送電制御装置２０で検出される電圧変化は、許容範囲内に十分に収まり、よって、１次側では、適正なデータ受信が可能である。

図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、図８の受電装置における同期整流部の、同期整流動作および負荷変調動作を説明するための図である。図９（Ａ），図９（Ｂ）は、第２の２次コイルＬ２２における両端電圧の正極性期間、負極性期間における電流の流れを示している。図９（Ｂ）の状態の途中で、負荷変調信号ＭＯをアクティブレベルにして同期整流素子（兼負荷変調素子）Ｍ２をオンさせると、同期整流素子（兼負荷変調素子）Ｍ２のソース・ドレインが共にＶＳＳ電位（ＶＳＳ：低電位電源電圧であり、接地電位等である）となる。したがって、図９（Ｃ）に示すように、電流の流れが変化し、第２の２次コイルＬ２２のコイル端電位は急激に変化する。

図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、同期整流部の入力電圧波形または出力電圧波形を示す図である。図１０（Ａ）のような交流電圧ＶＮＡ１とＶＮＡ２とが入力されると、通常の全波整流によって、図１０（Ｂ）のような出力電圧ＶＮＡ３が得られる。このとき、図９（Ｃ）に示すような負荷変調が実行されると、第２の２次コイルＬ２２のコイル端電圧ＶＮＡ１は、例えば図１０（Ｃ）のようになり、電圧波形は瞬時的には大きく変化する。

ここで、負荷変調期間Ｔｍｏｄ（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）を短く設定すれば、整流部の整流波形の乱れを最小限に抑えることができ、第２の平滑コンデンサーＣＢ２によってその電圧変動を吸収できれば、受電制御装置用の電源電圧の微小な変動は、特に問題とならない。また、その電源電圧変動を完全に抑制したいような場合には、必要ならば第２の２次コイルＬ２２と受電制御装置５０との間に、受電制御装置の電源電圧調整用のレギュレーターを設ければよい。

また、上述のとおり、第２の２次コイルＬ２２と１次コイルＬ１との結合度Ｋ２が、第１の２次コイルＬ２１と１次コイルＬ１との結合度よりも小さければ（好ましくは十分に小さければ）、第２の２次コイルＬ２２から１次側に送信される負荷変調信号による影響は、給電対象の負荷９０への電力供給動作にはほとんど影響を及ぼさない。

本実施形態によれば、負荷変調素子が不要であり、負荷変調のためだけのスイッチング素子も不要であり、回路構成が簡素化され、回路の省スペース化に有利である。

（第７の実施形態）
本実施形態では、無接点電力伝送システムおよび電子機器の構成と動作の一例について説明する。

図１１は、無接点電力伝送システムの動作の一例（携帯端末に備わる給電対象の負荷を、クレードルからの送電によって充電する例）を示す図である。

図示されるように、待機状態においては、送電側機器（クレードル）５００に内蔵される送電制御装置は、受電側機器（携帯電話機）５１０の着地（セッティング）を、例えば、０．３秒に１回、検出し（ステップＳ１）、これによって、受電側機器の着地（セッティング）が検出される（ステップＳ２）。

次に、送電装置１１と受電装置４１との間で、種々の情報の交換（ネゴシエーション）が実行される（ステップＳ３）。ＩＤ認証によって、受電装置が適切な送電対象であることが確認された後に、通常送電（充電）が開始される。通常送電が開始されると、受電側機器（携帯電話機）５１０に設けられているＬＥＤが点灯する。

通常送電中において、満充電が検出されると、満充電通知が受電装置から送電装置に送信され、これを受信した送電装置は、通常送電を停止する(ステップＳ４)。通常送電が停止されると、受電側機器（携帯電話機）５１０に設けられているＬＥＤが消灯する。そして、満充電検出後の待機フェーズに移行する（ステップＳ５）。

満充電検出後の待機状態では、例えば、５秒に１回の取り去り検出が実行され、また、１０分に１回、再充電の要否の確認が実行される。満充電後に受電側機器（携帯電話機）５１０が取り去られると、初期の待機フェーズに戻る（ステップＳ６）。また、満充電後に再充電が必要と判定されると、ステップＳ３に復帰する(ステップＳ７)。また、ステップ３の状態において、受電側機器（携帯電話機）５１０の取り去りが検出された場合には、初期の待機状態に復帰する（ステップＳ８）。

本発明の受電装置は、例えば、負荷への給電と受電制御装置の電源電圧とを最適化でき、無駄がなく小型であり、また、常時通信にも対応可能である、といった優れた特性を有する。よって、その受電装置を備える電子機器も同様の効果を享受する。また、上述のとおり、高性能で小型であり、常時通信にも対応可能な、無接点電力伝送システムが実現される。

なお、本発明の実施形態について詳述したが、本発明の新規事項および効果から逸脱しない範囲で、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。したがって、このような変形例は、すべて本発明に含まれるものとする。

例えば、同期整流素子としては、種々のスイッチング素子を使用することができる。また、例えば、負荷変調部の構成は、上述の実施例に限定されるものではなく、種々の回路構成を採用することができる。本発明は、整流回路として半波整流回路を用いる場合にも適用可能である。本発明の実施形態にかかる受電装置は、例えば、小型であり、無駄な電力消費が少なく、常時通信にも対応できるという効果を奏するため、種々の電子機器に搭載することができる。

本発明は、例えば、受電装置、電子機器（携帯端末等）および無接点電力伝送システム（例えば携帯端末の無接点充電システム）等として有用である。

Ｌ１ １次コイル、Ｌ２１ 第１の２次コイル、Ｌ２２ 第２の２次コイル、
４２ 負荷電力供給部、４３ 第１の整流部、４５ 第１の同期整流部、
５３ 第２の整流部、４６ 負荷変調部、５０ 受電制御装置、
９０ 給電対象の負荷、ＲＢ３ 負荷変調素子としての抵抗、
１００ 第２の同期整流部、Ｍ５ 負荷変調用のスイッチング素子、
ＣＢ１ 第１の平滑コンデンサー、ＣＢ２ 第２の平滑コンデンサー

Claims (16)

1. 無接点電力伝送システムの受電装置であって、
   第１の２次コイルの一端ノードおよび他端ノードに接続され前記第１の２次コイルの誘起電圧を整流する第１整流部を有し、前記第１の２次コイルによって受電した電力を、給電対象の負荷に供給する負荷電力供給部と、
   第２の２次コイルの一端ノードおよび他端ノードに接続され前記第２の２次コイルの誘起電圧を整流する第２整流部と、
   前記第２整流部により生成された電源電圧が供給されて動作し、前記負荷電力供給部を制御する受電制御装置と、
   を含み、
   前記第１整流部は、複数の同期整流素子を含み、全波整流を行う同期整流部であり、
   前記受電制御装置は、
   前記第２整流部からの前記電源電圧に基づき動作して、前記第１整流部の前記複数の同期整流素子のオン／オフを制御することを特徴とする受電装置。
2. 請求項１記載の受電装置であって、
   前記第１整流部の出力ノードに接続される第１平滑コンデンサーと、
   前記第１の２次コイルの一端ノードまたは他端ノードに接続され、前記受電装置の負荷を変調するための負荷変調部と、
   を有し、
   前記受電制御装置は、
   前記第２整流部からの前記電源電圧に基づき動作して、前記負荷変調部の動作を制御することを特徴とする受電装置。
3. 請求項１記載の受電装置であって、
   前記第２整流部の出力ノードに接続される第２平滑コンデンサーと、
   前記第２の２次コイルの一端ノードまたは他端ノードに接続され、前記受電装置の負荷を変調するための負荷変調部と、
   を有し、
   前記受電制御装置は、
   前記第２整流部からの前記電源電圧に基づき動作して、前記負荷変調部の動作を制御することを特徴とする受電装置。
4. 請求項２または請求項３記載の受電装置であって、
   前記負荷変調部は、負荷変調素子としての抵抗と、スイッチング素子と、を含み、前記スイッチング素子のスイッチングは、前記受電装置から、前記第２の２次コイルおよび１次コイルを経由して送電装置に送信されるデータに基づいて生成される負荷変調信号によって制御されることを特徴とする受電装置。
5. 請求項１記載の受電装置であって、
   前記第２整流部は、複数の同期整流素子を含み、全波整流を行う同期整流部であり、
   前記第２整流部における前記複数の同期整流素子のうちの少なくとも１つの同期整流素子が、負荷変調用のスイッチング素子として使用され、前記少なくとも１つの同期整流素子は、前記同期整流部のタイミング制御信号と、前記受電装置から、前記第２の２次コイルおよび１次コイルを経由して送電装置に送信されるデータに基づいて生成される負荷変調信号とに基づいて制御されることを特徴とする受電装置。
6. 請求項５記載の受電装置であって、
   前記タイミング制御信号が非アクティブレベルのときに、前記負荷変調信号がアクティブレベルとなることを特徴とする受電装置。
7. 請求項５または請求項６記載の受電装置であって、
   前記第２整流部は、前記第２整流部の出力ノードから出力される高電位電源電圧と低電位電源電圧との間に直列に接続された、高電位電源電圧側の第１整流素子および低電位電源電圧側の第２整流素子と、高電位電源電圧側の第３整流素子および低電位電源電圧側の第４整流素子と、を含むブリッジ回路であり、
   少なくとも前記第２整流素子および前記第４整流素子は同期整流素子で構成され、
   前記第２整流素子または前記第４整流素子のオン／オフが、前記タイミング制御信号と前記負荷変調信号とによって制御されることを特徴とする受電装置。
8. 請求項２〜請求項７のいずれかに記載の受電装置であって、
   前記負荷電力供給部は、通常送電期間において、前記第１の２次コイルによって受電した電力を給電対象の負荷に供給し、
   かつ、前記受電装置は、前記通常送電期間において負荷変調を実行する場合には、前記給電対象の負荷への給電を停止することなく前記負荷変調を実行する、ことを特徴とする受電装置。
9. 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の受電装置であって、
   １次コイルと前記第１の２次コイルとの結合度をＫ１とし、前記１次コイルと前記第２の２次コイルとの結合度をＫ２とした場合に、Ｋ１＞Ｋ２であることを特徴とする受電装置。
10. 請求項９記載の受電装置であって、
    前記第１の２次コイルの巻線数をｎ１とし、前記第２の２次コイルの巻線数をｎ２とした場合、ｎ１＞ｎ２に設定されることを特徴とする受電装置。
11. 請求項９記載の受電装置であって、
    １次コイルと前記第１の２次コイルとの距離をｄ１とし、前記１次コイルと前記第２の２次コイルとの距離をｄ２とした場合に、ｄ１＜ｄ２に設定されることを特徴とする受電装置。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の受電装置であって、
    前記２次コイルは、
    前記第１の２次コイルおよび第２の２次コイルのいずれか一方のコイルパターンと、前記一方の配線パターンに接続される第１の引き出し配線パターンと、前記第１の引き出し配線パターンに接続される少なくとも一つの第１のパッドと、前記第１の２次コイルおよび第２の２次コイルのいずれか他方に接続される第２の引き出し配線パターンと、前記第２の引き出し配線パターンに接続される少なくとも一つの第２のパッドと、が形成された配線基板と、
    前記配線基板に配置され、前記第２の引き出し配線パターンに接続される、前記第１の２次コイルおよび第２の２次コイルのいずれか他方と、
    を有することを特徴とする受電装置。
13. 請求項１２記載の受電装置であって、
    前記配線基板における前記第１の２次コイルおよび第２の２次コイルのいずれか一方のコイルパターンは、前記第２の２次コイルのコイルパターンであることを特徴とする受電装置。
14. 請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の受電装置であって、
    前記第１の２次コイルおよび前記第２の２次コイルを含む２次コイルを、さらに
    有することを特徴とする受電装置。
15. 請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の受電装置を含むことを特徴とする電子機器。
16. 送電装置と、請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の受電装置と、を含むことを特徴
    とする無接点電力伝送システム。

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