JP6366048B2 - 交流電圧検出回路並びにそれを備えた給電装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の交流電圧が印加されていることを検出する機能を備えた交流電圧検出回路並びにそれを備えた給電装置に関する。

所定の周波数で変化する交流電圧が印加されていることを検出する交流電圧検出回路が、例えば、特許文献１に開示されている。

このような交流電圧検出機能は、例えば、非接触でバッテリーの充電を行う用途に適用されており、ワイヤレス給電市場の拡大とともに、その必要性が増している。

しかしながら、前記従来例に開示された交流電圧検出回路では、入力される交流電圧は、理想的な正弦波形のみを想定している。すなわち、グラウンド（ＧＮＤ）を基準として設定した基準電圧と入力される交流電圧とを比較することによって、所定の交流電圧が入力されていることを検出していた。そのため、入力される交流電圧にオフセットが発生した場合には、交流電圧の未検出や誤検出を引き起こす可能性があった。

すなわち、前記従来例では、交流電圧が入力されていることを検出した後、その交流電圧波形のゼロクロス点で所定のパルス幅を有するパルス信号を発生させて、このようにして発生させたパルス信号を用いて、電源投入，電源遮断，信号処理，周波数の検出，タイミング制御等のアプリケーションを動作させているが、入力される交流電圧にオフセットが発生した場合には、こうしたアプリケーションを確実に実行することができないという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、入力された交流電圧に直流電圧が重畳した場合であっても、交流電圧の未検出や誤検出を招くことのない交流電圧検出回路を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の交流電圧検出回路は、交流電圧波形に直流電圧が重畳することによってオフセットが発生している場合であっても、交流電圧を確実に検出することができるものである。

本発明に係る交流電圧検出回路は、振幅および周波数が可変で、直流成分を有している交流電圧源の出力電圧から、前記出力電圧を中間電圧に分圧した分圧中間電圧と前記出力電圧を所定の比率に分圧した分圧交流電圧とを生成する交流分圧回路と、前記分圧交流電圧が、前記分圧中間電圧を基準に設定された第１基準電圧を超えるか否かを検出して、当該検出結果を示す第１検出信号を出力する比較回路と、前記第１検出信号が、所定の周波数を持つか否かを検出して、当該検出結果を示す第２検出信号を出力する周波数検出回路と、を備えたことを特徴とする。

このように構成された本発明に係る交流電圧検出回路によれば、交流電圧源の出力電圧が入力される交流分圧回路において、交流電圧源の出力電圧から、出力電圧を中間電圧に分圧した分圧中間電圧と、出力電圧を所定の比率に分圧した分圧交流電圧とを生成して、比較回路が、交流電圧源に重畳された直流源の大きさを考慮した分圧中間電圧を基準にして設定された第１基準電圧と、分圧交流電圧と、を比較して、分圧交流電圧が第１基準電圧を超えているか否かを表す第１検出信号を出力して、周波数検出回路が、第１検出信号が所定の周波数を持つ交流電圧波形を表すか否かを示す第２検出信号を出力するため、入力される交流電圧源に、直流源によるオフセットが発生した場合であっても、交流電圧を確実に検出することができる。

本発明に係る交流電圧検出回路によると、入力された交流電圧に直流電圧が重畳されてオフセットが発生している場合であっても、誤検出や未検出をすることなく、交流電圧を確実に検出することができる。

は、従来の交流電圧検出回路の動作について説明する図である。 は、従来の交流電圧検出回路に、直流電圧が重畳された交流電圧波形を印加したときの問題点について説明する図である。 は、本発明の実施例１に係る交流電圧検出回路の概略構成を示すブロック図である。 は、本発明の実施例１に係る交流電圧検出回路の交流分圧回路の具体的な回路構成を示す図である。 は、本発明の実施例１に係る交流電圧検出回路の比較回路の具体的な回路構成を示す図である。 は、本発明の実施例１における交流電圧検出回路の動作について説明する図である。 は、本発明の実施例２に係る交流電圧検出回路の概略構成を示すブロック図である。 は、本発明の実施例２に係る交流電圧検出回路の比較回路の具体的な回路構成を示す図である。 は、本発明の実施例３に係る給電装置の概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る交流電圧検出回路並びにそれを備えた給電装置の実施例について、図面を用いて説明する。

本発明の一実施形態である実施例１について説明する前に、交流電圧源にオフセットが発生した場合の例について、具体的に図１を用いて説明する。前記従来例において、交流電圧検出回路に入力される交流電圧波形を全波整流回路に入力すると、交流電圧源の両端の電圧である高電位側電圧波形ＶＲおよび低電位側電圧波形ＶＳは、それぞれ、図１に示すようになる。従来例にあっては、グラウンド（ＧＮＤ）を基準として所定の基準電圧Ｖrefを設定して、ＶＲ＞Ｖref、またはＶＳ＞Ｖrefであるときに、所定の交流電圧が印加されているものと判断していた。そして、ＶＲ＞Ｖrefとなる時刻、およびＶＳ＞Ｖrefとなる時刻において、所定のパルス幅τを有するゼロクロス検出信号である電圧Ｖoutを出力していた。

これに対して、印加される交流電圧源に直流成分Ｖｄが重畳した場合は、図２に示すような高電位側電圧波形ＶＲおよび低電位側電圧波形ＶＳが得られる。この場合、グラウンド（ＧＮＤ）を基準とする基準電圧Ｖrefを設定して交流電圧の検出を行うと、時間によらず、常にＶＲ＞Ｖref，ＶＳ＞Ｖrefとなるため、高電位側電圧波形ＶＲの最初にゼロクロス検出信号である電圧Ｖoutが出力されるのみである。したがって、図１に示したように、ゼロクロス点に相当する全ての時刻の検出を行うことができない。したがって、交流電圧の検出を行うことができなかった。

次に、図３〜図５を用いて、本発明の第１の実施形態である交流電圧検出回路の構成について説明する。

（交流電圧検出回路の全体構成の説明）
本発明の交流電圧検出回路１０は、図３に示すように、交流電圧源２０と、交流分圧回路３０と、比較回路４０と、周波数検出回路５０と、からなる。

前記交流電圧源２０は、交流電圧に直流電圧が重畳された電圧源であり、互いに直列に接続された、交流源２２と直流源２４とからなる。なお、交流源２２はその振幅および周波数が可変である。また、直流源２４はその電圧が可変である。

前記交流分圧回路３０は、交流電圧源２０から入力された入力電圧Ｖacを１対１に分圧して分圧中間電圧Ｖcenを生成する。また、入力電圧Ｖacを所定の比率に分圧して分圧交流電圧Ｖampを生成する。なお、図３において、交流源２２の紙面上側の電圧を上側端子電圧Ｖac1（＝Ｖac）とし、直流源２４のマイナス端子側の電圧を下側端子電圧Ｖac2とする。ここで、分圧交流電圧Ｖampを生成する際の所定の比率は、１：１以外の任意の比率とすることができる。なお、交流分圧回路３０の具体的な内部構成については後述する。

前記比較回路４０は、直流電源Ｖdcによって駆動される。そして、分圧中間電圧Ｖcenに基づいて設定される第１基準電圧Ｖref1と、分圧交流電圧Ｖampと、の大小関係の比較を行う。比較結果は第１検出信号Ｖcm1として出力される。

前記周波数検出回路５０は、比較回路４０から出力された第１検出信号Ｖcm1に基づいて交流電圧の検出を行う。交流電圧の検出結果は第２検出信号Ｖcm2として出力される。

（交流電圧検出回路の作用の説明）
次に、交流電圧検出回路１０の具体的な作用について説明する。まず、交流分圧回路３０の具体的な内部構成について図４を用いて説明する。

図４は、交流分圧回路３０の具体的な内部構成を示す図であり、上側端子電圧Ｖac1と下側端子電圧Ｖac2の間に３つの抵抗Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃が直列に設置されている。そして、抵抗Ｒ₁と抵抗Ｒ₂の接続点Ｐ₁から分圧交流電圧Ｖampが取り出される。また、抵抗Ｒ₂と抵抗Ｒ₃の接続点Ｐ₂から分圧中間電圧Ｖcenが取り出される。

図４の例では、Ｒ₁＝１ＭΩ，Ｒ₂＝１ＭΩ，Ｒ₃＝２ＭΩに設定されている。そのため、分圧中間電圧Ｖcenとして、上側端子電圧Ｖac1と下側端子電圧Ｖac2の間を１：１に分圧した電圧が取り出される。また、分圧交流電圧Ｖampとして、上側端子電圧Ｖac1と下側端子電圧Ｖac2の間を１：３に分圧した電圧が取り出される。

次に、比較回路４０の作用について図５を用いて説明する。図５は、比較回路４０の具体的な内部構成を示す図である。

比較回路４０には、図５に示すように、５個のＭＯＳ型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，Ｔ₄，Ｔ₅が接続されている。そして、各ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子側に、直流電源Ｖdcが接続されている。また、グラウンド（ＧＮＤ）側には電流源Ｉが接続されている。なお、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₄）とＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₅）によってカレントミラー回路が形成されている。

図５において、分圧交流電圧Ｖampは、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₁）のゲート端子に入力される。また、所定の電圧値である第１バイアス電圧Ｖbias1は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₂）のゲート端子に入力されて、第１基準電圧Ｖref1（＝Ｖcen＋Ｖbias1）を設定している。

そして、分圧交流電圧Ｖampと第１基準電圧Ｖref1の大きさが比較されて、Ｖamp＞Ｖref1のとき、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₃）とＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₅）の接続点から、比較結果を示す正の第１検出信号Ｖcm1が出力される。一方、Ｖamp≦Ｖref1のときは、第１検出信号Ｖcm1として０が出力される。

なお、ここで、第１基準電圧Ｖref1は、分圧中間電圧Ｖcenに所定の電圧値である第１バイアス電圧Ｖbias1を加算した電圧に設定されているものとする。

すなわち、分圧交流電圧Ｖampと、第１基準電圧Ｖref1（＝Ｖcen＋Ｖbias1）とが比較されて、その差分信号が、第１検出信号Ｖcm1として出力されることになる。

そして、第１基準電圧Ｖref1は、分圧中間電圧Ｖcenの変化、例えば、入力電圧Ｖacのドリフトによって生じる分圧中間電圧Ｖcenの変動に応じて随時変化する。そして、時間とともに変動する入力電圧Ｖacに追随した第１基準電圧Ｖref1が設定されて、分圧交流電圧Ｖampと第１基準電圧Ｖref1の大きさが随時比較される。

ここで、第１バイアス電圧Ｖbias1の設定方法について説明する。例えば、図４の交流
分圧回路３０において、抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3の比率が１：１：２であったとする。このと
き、分圧中間電圧Ｖcenとして、上側端子電圧Ｖac1の１／２の振幅を持った交流電圧波形が得られる。したがって、４Ｖ以上の振幅の交流電圧波形を検出したい場合には、第１バイアス電圧Ｖbias1を２Ｖ（実際は比較回路４０で電圧比較を行うため２Ｖよりやや低い
電圧）に設定すればよい。このとき、第１検出信号Ｖcm1として、上側端子電圧Ｖac1の周波数と等しい周波数を有するパルス信号が得られる。

なお、図５に示す比較回路４０の回路例はあくまでも１例であって、この回路構成に限定されるものではなく、同じ機能を有する別の回路構成によって実現してもよい。

（周波数検出回路の作用の説明）
次に、周波数検出回路５０の具体的な作用について説明する。

周波数検出回路５０の具体的な例として、例えばフィルタ回路を用いることができる。すなわち、ハイパスフィルタ，ローパスフィルタ、もしくはバンドパスフィルタのいずれかによって構成されて、第１検出信号Ｖcm1の中から、所定の交流電圧が入力されていると考えられる区間を表す第２検出信号Ｖcm2を生成して出力する。なお、このフィルタ回路は、受動素子のみで構成してもよいし、オペアンプやトランジスタ等の能動素子を用いて構成してもよい。

フィルタ回路は、入力電圧Ｖacが所定の第１基準電圧Ｖref1よりも高い区間であることを示す第１検出信号Ｖcm1の中から、所定の交流電圧が入力されていると考えられる区間を検出する。具体的には、第１検出信号Ｖcm1の周期性を検出して、周期性があると思われる区間を表す第２検出信号Ｖcm2を生成して出力する。例えば、ハイパスフィルタ，ローパスフィルタ、もしくはバンドパスフィルタによって第１検出信号Ｖcm1の周波数分析を行って、第１検出信号Ｖcm1が、所望の交流電圧波形の周波数に対応する周波数成分を有しているか否かを確認する。

なお、フィルタ回路を構成するハイパスフィルタ，ローパスフィルタのフィルタ定数を変更することによって、検出する交流電圧波形の周波数を変更することができる。また、バンドパスフィルタのフィルタ幅を変更することによって、検出する交流電圧波形の周波数に幅を持たせることができる。

なお、第２検出信号Ｖcm2は、検出状態を表すようにハイレベルの出力を維持するため、キャパシタ等の素子を含む回路を介して出力してもよい。

また、周波数検出回路５０は、フィルタ回路の他に、カウンタ回路を使用して実現してもよい。すなわち、第１検出信号Ｖcm1のパルスの数をカウントして、所定回数カウントされたときに、第２検出信号Ｖcm2を出力するようにしてもよい。

（交流電圧検出回路の具体的な動作例の説明）
次に、図６のタイムチャートを用いて、本実施例１における交流電圧検出回路１０の具体的な動作例について説明する。

今、交流電圧検出回路１０に、図６に示す入力電圧Ｖacが入力されたとする。入力電圧Ｖacは、交流電圧に直流電圧が重畳したものであり、一定の直流成分Ｖｄが重畳しているとする。

このとき、交流分圧回路３０において、図６に示す分圧中間電圧Ｖcenと、分圧交流電圧Ｖampと、第１基準電圧Ｖref1と、がそれぞれ生成される。各々の電圧の生成方法は、先に説明した通りである。

そして、比較回路４０において、分圧交流電圧Ｖampと第１基準電圧Ｖref1の大小関係が比較されて、図６に示す第１検出信号Ｖcm1が生成される。第１検出信号Ｖcm1は、先に説明したように、Ｖamp＞Ｖref1であるときにＶcm1＞０となる信号である。

第１検出信号Ｖcm1は、周波数検出回路５０によって周波数分析されて、第２検出信号Ｖcm2が生成される。ここで、第２検出信号Ｖcm2は、図６に示すように、第１検出信号Ｖcm1が所定の周波数を有している区間に亘ってＶcm2＞０となる信号である。

このように、本発明の交流電圧検出回路１０によると、交流電圧に直流電圧が重畳している場合であっても、所定の交流電圧が入力されていることを確実に検出することができる。

なお、本実施例１にあっては、直流源２４がなく、交流源２２のみからなる入力電圧Ｖacが入力された場合であっても、交流電圧検出回路１０は上記と同様に動作する。

次に、図７を用いて、本発明の第２の実施形態である交流電圧検出回路の構成について説明する。

図７の交流電圧検出回路１５は、実施例１で説明した交流電圧検出回路１０の機能に加えて、グラウンド（ＧＮＤ）の電位に基づいて生成された第２基準電圧Ｖref2と、分圧中間電圧Ｖcenと、の大小関係を比較する機能を有する。

この機能は、具体的には、交流電圧検出回路１５に入力される電圧波形が所定の交流電圧であることと、その電圧波形に含まれる直流成分の大きさと、を確実に検出するものである。

以下、図７と図８を用いて、交流電圧検出回路１５の構成と作用について説明する。

本発明の交流電圧検出回路１５は、図７に示すように、互いに直列に接続された交流源２２と直流源２４とからなる交流電圧源２０と、交流分圧回路３５と、比較回路４５と、周波数検出回路５５と、からなる。

前記交流分圧回路３５は、交流電圧源２０からの入力電圧Ｖac（図７で交流源２２の紙面上側の電圧を上側端子電圧Ｖac1（＝Ｖac）とし、直流源２４のマイナス端子側電圧を下側端子電圧Ｖac2とする）を１対１に分圧して分圧中間電圧Ｖcenを生成する。また、入力電圧Ｖacを所定の比率に分圧して分圧交流電圧Ｖampを生成する。ここで、分圧交流電圧Ｖampを生成する際の所定の比率は、１：１以外の任意の比率とすることができる。なお、交流分圧回路３５の具体的な内部構成は、実施例１で説明した、交流分圧回路３０（図４参照）の構成と同様である。

前記比較回路４５は、直流電源Ｖdcによって駆動される。そして、実施例１で説明したのと同様に、分圧中間電圧Ｖcenに基づいて設定される第１基準電圧Ｖref1と、分圧交流電圧Ｖampと、の大小関係の比較を行う。

そして、比較回路４５は、さらに、グラウンド（ＧＮＤ）の電位に基づいて設定される第２基準電圧Ｖref2と、分圧中間電圧Ｖcenと、の大小関係の比較を行う。

次に、比較回路４５は、第１基準電圧Ｖref1と分圧交流電圧Ｖampとの比較結果と、第２基準電圧Ｖref2と分圧中間電圧Ｖcenとの比較結果と、に基づいて第３検出信号Ｖcm3を生成する。生成された第３検出信号Ｖcm3は、比較回路４５から出力される。このようにして生成された第３検出信号Ｖcm3は、入力電圧Ｖacの中で、分圧交流電圧Ｖampが第１基準電圧Ｖref1よりも高く、なおかつ、分圧中間電圧Ｖcenが第２基準電圧Ｖref2よりも高い区間を表す。そして、この区間は、入力電圧Ｖacが所定の交流電圧を有して、なおかつ、所定値を超える直流成分を含んでいる区間を表している。

ここで、比較回路４５の具体的な内部構成について図８を用いて説明する。

比較回路４５には、図８に示すように、８個のＭＯＳ型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｔ₁₀〜Ｔ₁₇が接続されている。そして、各ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子側に、直流電源Ｖdcが接続されている。また、グラウンド（ＧＮＤ）側には電流源Ｉが接続されている。なお、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₁₃）とＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₁₄）、およびＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₁₃）とＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₁₅）によって、それぞれ、カレントミラー回路が形成されている。

図８において、分圧交流電圧Ｖampは、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₁₁）のゲート端子に入力される。また、所定の電圧値である第１バイアス電圧Ｖbias1は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₁₂）のゲート端子に入力されて、第１基準電圧Ｖref1（＝Ｖcen＋Ｖbias1）を設定している。

そして、分圧交流電圧Ｖampと第１基準電圧Ｖref1の大きさが比較される。

さらに、分圧中間電圧Ｖcenは、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１６）とＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１０）のそれぞれのゲート端子に入力される。また、所定の電圧値である第２バイアス電圧Ｖbias2は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１７）のゲート端子に入力されて、第２基準電圧Ｖref2（＝Ｖbias2）を設定している。

そして、分圧中間電圧Ｖcenと第２基準電圧Ｖref2の大きさが比較される。

各々の電圧値を比較した結果、Ｖamp＞Ｖref1、なおかつ、Ｖcen＞Ｖref2のとき、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₁₅）とＭＯＳＦＥＴ（Ｔ₁₆）の接続点から、比較結果を示す第３検出信号Ｖcm3が出力される。

ここで、第１基準電圧Ｖref1は、実施例１で説明したのと同様に、分圧中間電圧Ｖcenに所定の電圧値である第１バイアス電圧Ｖbias1を加算した電圧に設定されているものとする。すなわち、第１基準電圧Ｖref1は、分圧中間電圧Ｖcenの変化、例えば、入力電圧Ｖacのドリフトによって生じる分圧中間電圧Ｖcenの変動に応じて随時変化する。そして、時間とともに変動する入力電圧Ｖacに追随した第１基準電圧Ｖref1が設定されて、分圧交流電圧Ｖampと第１基準電圧Ｖref1の大きさが随時比較される。

また、第２基準電圧Ｖref2は、所定の第２バイアス電圧をＶbias2としたときに、Ｖref2＝Ｖbias2となるように設定されている。

このようにして得られる第３検出信号Ｖcm3によって、入力される交流電圧から取り出すことができる直流電圧の大きさを見積もることができる。したがって、例えば、交流電圧検出回路１５の出力を用いて充電池の充電を行う場合、交流電圧検出回路１５から取り出せる直流電圧の大きさが充電池の電圧に満たないときには、充電回路を非起動とすることによって、不要なシステム起動を回避することができる。そして、無駄な電力消費を抑制することができる。

なお、図８に示す比較回路４５の回路例はあくまでも１例であって、この回路構成に限定されるものではなく、同じ機能を有する別の回路構成によって実現してもよい。

前記周波数検出回路５５は、比較回路４５から出力された第３検出信号Ｖcm3に基づいて交流電圧の検出を行う。そして、交流電圧の検出結果は第４検出信号Ｖcm4として出力される。

具体的には、周波数検出回路５５は、実施例１で説明した周波数検出回路５０と同様の作用を果たす。すなわち、第３検出信号Ｖcm3は、周波数検出回路５５によって周波数分析されて、第３検出信号Ｖcm3が所定の周波数を有している区間に亘ってＶcm4＞０となる第４検出信号Ｖcm4を出力する。そして、Ｖcm4＞０となっている区間は、所定値以上の直流電圧が重畳された交流電圧が入力されていると判断される。

次に、図９を用いて、本発明の第３の実施形態である交流電圧検出回路を備えた給電装置について説明する。

給電装置１００は、図９に示すように、非接触コイル１０５を有する電力伝送ユニット１０７と、同期整流型の全波整流回路１１０と、全波整流回路１１０の出力信号を平滑化する平滑用コンデンサＣｏと、を備える。また、給電装置１００は、さらに、同期整流スイッチ制御用の制御回路１３０と、交流電圧検出回路１０（１５）と、充電回路用のレギュレータ１４０と、蓄電池１６０への充電回路１５０と、を備えている。

なお、交流電圧検出回路としては、実施例１で説明した交流電圧検出回路１０、または、実施例２で説明した交流電圧検出回路１５のいずれを用いてもよい。そして、交流電圧検出回路１０を使用したときには、交流電圧検出回路１０は第２検出信号Ｖcm2を出力する。また、交流電圧検出回路１５を使用したときには、交流電圧検出回路１５は第４検出信号Ｖcm4を出力する。

前記電力伝送ユニット１０７のうち、電力送信側は、互いに直列に接続された交流源２２と直流源２４とからなる交流電圧源２０と、コンデンサＣｐとコイルＬｐとからなる電力送信側直列ＬＣ共振回路１０８ｐと、からなる。また、電力受信側は、コンデンサＣｓとコイルＬｓとからなる電力受信側直列ＬＣ共振回路１０８ｓからなる。なお、コイルＬｐとコイルＬｓとは、非接触コイル１０５を形成している。

前記全波整流回路１１０は、ダイオードブリッジで構成されて、起動時にはダイオードで整流を行い、制御回路１３０からの指示を受けたときには、同期整流に切り替わるように制御される。

前記制御回路１３０は、交流電圧検出回路１０（１５）から出力される第２検出信号Ｖcm2（第４検出信号Ｖcm4）をトリガとして、ダイオード整流と、スイッチによる同期整流と、を切り替える。なお、整流方法の切り替えタイミングは、第２検出信号Ｖcm2（第４検出信号Ｖcm4）を検出した後でありさえすれば、別途調整する構成としても構わない。

前記交流電圧検出回路１０（１５）は、実施例１（実施例２）に示した形態を使用するため、詳細な説明は省略する。なお、交流電圧検出回路１０（１５）の直流電源Ｖdcは、全波整流回路１１０の出力を使用する構成としているが、図９に図示しない外部電源を使用する構成としてもよい。

充電回路用のレギュレータ１４０は、第２検出信号Ｖcm2（第４検出信号Ｖcm4）をトリガとして起動し、全波整流回路１１０の出力電圧である直流電源Ｖdcを用いて、充電回路用電源電圧Ｖregを生成する。

充電回路１５０は、蓄電池１６０の充電制御に必要な定電流制御（ＣＣ制御）および定電圧制御（ＣＶ制御）を行う。そして、充電電圧Ｖchgにて蓄電池１６０の充電を行う。なお、充電開始のタイミングは、充電回路用電源電圧Ｖregの出力後でありさえすれば、別途調整する構成としても構わない。

なお、本実施例３にあっては、直流源２４がなく、交流源２２のみからなる交流電圧源２０が接続された場合であっても、給電装置１００は上記と同様に動作する。

以上説明したように、本発明の実施例１に係る交流電圧検出回路１０によると、交流電圧源２０の出力電圧（交流電圧）が交流分圧回路３０に入力される。そして、交流分圧回路３０において、入力電圧Ｖacを中間電圧に分圧した分圧中間電圧Ｖcenと、入力電圧Ｖacを所定の比率に分圧した分圧交流電圧Ｖampと、が生成される。さらに、比較回路４０が、分圧中間電圧Ｖcenを基準にして設定された第１基準電圧Ｖref1と、分圧交流電圧Ｖampと、を比較して、分圧交流電圧Ｖampが第１基準電圧Ｖref1よりも大きいか否かを表す第１検出信号Ｖcm1を出力する。そして、周波数検出回路５０が、第１検出信号Ｖcm1が所定の周波数を有しているか否かを示す第２検出信号Ｖcm2を出力する。したがって、入力電圧Ｖacの中に直流源２４による変動が発生した場合であっても、交流電圧を確実に検出することができる。

また、本発明の実施例１に係る交流電圧検出回路１０は、第１基準電圧Ｖref1を、分圧中間電圧Ｖcenに対して所定の電圧値である第１バイアス電圧Ｖbias1を加算したものとした。したがって、入力電圧Ｖacの中に直流源２４による変動が発生した場合であっても、簡単な回路構成によって、直流源２４の影響を考慮して交流電圧を確実に検出することができる。

また、本発明の実施例２に係る交流電圧検出回路１５は、比較回路４５が、分圧中間電圧Ｖcenがグラウンド（ＧＮＤ）を基準に設定された第２基準電圧Ｖref2を超えるか否かを検出する。そして、分圧交流電圧Ｖampが第１基準電圧Ｖref1を超えて、なおかつ、分圧中間電圧Ｖcenが第２基準電圧Ｖref2を超えることを示す第３検出信号Ｖcm3を出力する。さらに、周波数検出回路５５が、第３検出信号Ｖcm3が、所定の周波数を持つ交流電圧波形を表して、なおかつ、所定値を超える直流成分を有しているか否かを検出して、当該検出結果を示す第４検出信号Ｖcm4を出力する。したがって、入力電圧Ｖacの中に含まれる交流電圧を検出するとともに、入力電圧Ｖacの中に含まれる直流電圧の大きさを確実に検出することができる。

また、本発明の実施例３に係る、交流電圧検出回路１０（１５）を備えた給電装置１００は、交流源２２からなる交流電圧源２０（交流電圧）を直流電圧に変換する全波整流回路１１０を有する。給電装置１００は、さらに、全波整流回路１１０によって変換された直流電圧が給電される充電回路１５０と、充電回路１５０によって充電される蓄電池１６０と、交流電圧検出回路１０（１５）と、を備える。そのため、交流電圧検出回路１０（１５）において交流電圧を検出するとともに、同期整流スイッチの誤動作を防止して直流成分を検出することによって、蓄電池１６０を充電するために十分な直流電圧を得ることができる。したがって、レギュレータ１４０を介して蓄電池１６０に蓄えられた電流が全波整流回路１１０に逆流することがない。そのため、交流電圧源２０が接続されたときに、非接触コイル１０５を介して、上側端子電圧Ｖac1と下側端子電圧Ｖac2に蓄電池１６０の電圧が交互に印加されて、交流電圧検出回路１０（１５）が交流電圧の検出を継続することがない。したがって、全波整流回路１１０の同期整流スイッチが、蓄電池１６０を電源としたインバータとして誤動作して蓄電池１６０が放電することがない。すなわち、消費電力を低減した給電装置１００を実現することができる。特に、交流電圧検出回路１５を用いたときには、交流電圧検出回路１５から取り出される直流電圧の大きさが蓄電池１６０の電圧に満たないときに、給電装置１００を非起動とすることができる。したがって、不要なシステム起動を回避することによって、無駄な電力消費を抑えることができる。

以上、本発明の実施例を、図面を用いて説明したが、この実施例は本発明の例示にしか過ぎないものである。そのため、本発明はこの実施例の構成にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。

１０ 交流電圧検出回路
２０ 交流電圧源
２２ 交流源
２４ 直流源
３０ 交流分圧回路
４０ 比較回路
５０ 周波数検出回路
Ｖac 入力電圧
Ｖac1 上側端子電圧
Ｖac2 下側端子電圧
Ｖcen 分圧中間電圧
Ｖamp 分圧交流電圧
Ｖdc 直流電源
Ｖbias1 第１バイアス電圧
Ｖcm1 第１検出信号
Ｖcm2 第２検出信号

特許第４６９３７２９号

Claims (3)

1. 振幅および周波数が可変で、直流成分を有している交流電圧源の出力電圧から、前記出力電圧を中間電圧に分圧した分圧中間電圧と前記出力電圧を所定の比率に分圧した分圧交流電圧とを生成する交流分圧回路と、
   前記分圧交流電圧が、前記分圧中間電圧を基準に設定された第１基準電圧を超えるか否かを検出して、当該検出結果を示す第１検出信号を出力する比較回路と、
   前記第１検出信号が、所定の周波数を持つか否かを検出して、当該検出結果を示す第２検出信号を出力する周波数検出回路と、を備えたことを特徴とする交流電圧検出回路。
2. 前記比較回路は、さらに、前記分圧中間電圧が、グラウンドを基準に設定された第２基準電圧を超えるか否かを検出して、前記分圧交流電圧が前記第１基準電圧を超えて、なおかつ、前記分圧中間電圧が前記第２基準電圧を超えることを示す第３検出信号を出力するものであり、
   前記周波数検出回路は、さらに、前記第３検出信号が、所定の周波数を持ち、なおかつ、所定値を超える直流成分を有しているか否かを検出して、当該検出結果を示す第４検出信号を出力するものであること、を特徴とする請求項１に記載の交流電圧検出回路。
3. 外部から入力された直流電圧が重畳された交流電圧を直流電圧に変換する全波整流回路と、
   前記全波整流回路で変換された直流電圧が給電される充電回路と、
   前記充電回路によって充電される蓄電池と、
   請求項１又は請求項２に記載の交流電圧検出回路と、を備えることを特徴とする給電装置。