JP6465999B2 - ワイヤレス受電装置 - Google Patents
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Description
IDUMP=VRECT/RDUMP …(1)
ワイヤレス給電では、受電装置300Rにおいて受信電力PRXが計算される。この受信電力PRXは、異物検出(FOD:Foreign Object Detection)や、送信電力制御などに使用することができる。
PDUMP=VRECT 2/RDUMP …(2)
ここで抵抗RDUMPの抵抗値は、プロセスばらつきを有しており、また温度依存性を有する。したがって式(2)の計算において、抵抗RDUMPの設計値を用いた場合、式(2)で計算された電力PDUMPと、実際の電力には誤差が生ずる。
また電源回路として、フィードバック制御をともなうレギュレータを用いる場合には、軽負荷あるいは無負荷状態において、発振マージンが小さくなり、位相補償をはじめとするフィードバックループの設計が難しくなり、もしくは系の安定性が低下する。この点に関して、この態様によれば、第1ダンプ電流が電源回路の最小負荷となるため、フィードバックループの設計を簡易化でき、あるいは系の安定性を格段に高めることができる。
電源回路の出力電圧が低い状態では、そもそも十分な量の第1ダンプ電流をシンクできず、あるいは、出力電圧が低い状態で第1ダンプ電流をシンクすると、突入電流などの要因となり得る。そこで、電源回路の起動完了前は、電源回路の前段でダンプ電流をシンクすることで、電源回路の出力電圧が低い状態でも、必要とされる量のダンプ電流を流すことができ、回路動作を安定化できる。
ダンプ電流を、抵抗ではなく電流源によって生成することで、ダンプ回路を抵抗素子で構成する場合に比べて、ダンプ電流の精度を高めることができる。
これにより、単一のエラーアンプを用いて、第1、第2ダンプ電流の合計を、制御電圧に応じた量に安定化することができ、回路素子数を削減できる。
これにより、第1スイッチ、第2スイッチのオン、オフに応じて、第1ダンプ電流、第2ダンプ電流それぞれを個別にオン、オフさせることができる。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
電源回路308の出力電圧VOUTが低い状態では、そもそも十分な量の第1ダンプ電流IDUMP1をシンクできず、あるいは、出力電圧VOUTが低い状態で第1ダンプ電流IDUMP1をシンクすると、突入電流などの要因となり得る。そこで、電源回路の起動完了前は、電源回路の前段でダンプ電流IDUMP2をシンクすることで、電源回路308の出力電圧VOUTが低い状態でも、必要とされる量のダンプ電流を流すことができ、回路動作を安定化できる。
ダンプ回路322cは、第1トランジスタM1、第2トランジスタM2、フィードバック抵抗RS、エラーアンプ342、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、可変電圧源350を備える。
製造工程において、たとえば第1スイッチSW1およびSWA1がオンされる。リペア工程の前では、VREFは初期値VREF0である。このとき、VCNT=VREF0であり、ダンプ電流IDUMP1は、以下の式で与えられる。
IDUMP1=VREF0/RS
VOUT=VREF×(1+R21/R22)
最後に、実施の形態に係るワイヤレス受電装置300を用いた電子機器の例を説明する。図6は、実施の形態に係る受電装置300を備える電子機器500を示す図である。図6の電子機器500は、スマートホン、タブレットPCや携帯型ゲーム機、携帯型オーディオプレイヤであり、筐体501には、受信コイル302、整流回路304、平滑コンデンサ306、電源回路308等を含む受電装置300が内蔵される。図6には、負荷502として、充電回路504、二次電池506、その他の電子回路508が示される。電子回路508は、無線(RF)部、ベースバンドプロセッサ、アプリケーションプロセッサ、オーディオプロセッサ等を含んでもよい。
図7は、変形例に係るダンプ回路322bの回路図である。ダンプ回路322bは、第1ダンプ抵抗RDUMP1、第2ダンプ抵抗RDUMP2、電流設定部340を備える。第1ダンプ抵抗RDUMP1は、電源回路308の出力と接地の間に設けられ、第1ダンプ抵抗RDUMP1の抵抗値に反比例する第1ダンプ電流IDUMP2をシンクする。また第2ダンプ抵抗RDUMP2は、電源回路308の入力と接地の間に設けられ、その抵抗値に反比例する第2ダンプ電流IDUMP2をシンクする。第1ダンプ抵抗RDUMP1、第2ダンプ抵抗RDUMP2は、可変抵抗であり、電流設定部340は、電流IOUTに応じて抵抗値を制御する。ダンプ抵抗RDUMPを用いると、ダンプ電流IDUMPの精度は低下するが、上述のようにIDUMP1はIOUTの一部として正確に検出可能であり、またIDUMP2は、電源回路308の起動後にゼロとすることで測定する必要がなくなる。したがってのダンプ回路322bも有用である。
図8は、変形例に係る電流検出回路324aの回路図である。電流検出抵抗R41は、電源回路308の検出対象の電流IOUTの経路上に設けられる。センスアンプ366は、電流検出抵抗R41の電圧降下VR41を増幅し、電流検出信号S11を生成する。電源回路308は、リニアレギュレータであってもよいし、スイッチングレギュレータであってもよいし、二次電池の充電回路であってもよい。
あるいは電流検出抵抗R41に代えて、電源回路の出力トランジスタM21のオン抵抗を利用し、出力トランジスタM21のドレインソース間電圧VDSにもとづいて電流検出信号S11を生成してもよい。
Claims (17)
- 受信コイルと、
前記受信コイルの電流を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力と接続された平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサに生ずる整流電圧を安定化し、負荷に供給する電源回路と、
前記電源回路の出力から第1ダンプ電流をシンクするダンプ回路と、
前記電源回路に流れる電流を検出し、電流量を示す電流検出信号を生成する電流検出回路と、
を備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。 - 前記ダンプ回路は、前記第1ダンプ電流に加えて、前記電源回路の入力から第2ダンプ電流をシンク可能に構成されることを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス受電装置。
- 前記ダンプ回路は、前記電源回路の起動完了前に前記第2ダンプ電流をシンクし、前記電源回路の起動完了後に前記第1ダンプ電流をシンクすることを特徴とする請求項2に記載のワイヤレス受電装置。
- 少なくとも前記電流検出信号にもとづき受信電力を計算する電力測定部をさらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
- 前記電流検出信号にもとづいて、前記整流電圧の目標値を制御する目標電圧設定部と、
前記整流電圧が前記目標値に近づくように値が調節される電力制御データを生成する電力制御部と、
前記電力制御データを変調し、前記受信コイルを介してワイヤレス送電装置に送信する変調器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。 - 前記ダンプ回路は、前記電源回路の電流が小さいほど前記第1ダンプ電流を増加させることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
- 前記ダンプ回路は、前記電源回路の出力と接続され、前記第1ダンプ電流を生成する第1電流源を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
- 前記ダンプ回路は、前記電源回路の入力と接続され、前記第2ダンプ電流を生成する第2電流源を含むことを特徴とする請求項2または3に記載のワイヤレス受電装置。
- 前記ダンプ回路は、
その第1端子が前記電源回路の出力と接続される第1トランジスタと、
前記第1トランジスタの第2端子と接地の間に設けられたフィードバック抵抗と、
その第1端子が前記電源回路の入力と接続され、その第2端子が前記フィードバック抵抗と接続された第2トランジスタと、
前記フィードバック抵抗の電圧降下が制御電圧に近づくように、前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタそれぞれの制御端子の電圧を調節するエラーアンプと、
を含むことを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。 - 前記ダンプ回路は、
前記第1トランジスタの制御端子と前記エラーアンプの間に設けられた第1スイッチと、
前記第2トランジスタの制御端子と前記エラーアンプの間に設けられた第2スイッチと、
をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記ダンプ回路は、前記電流検出信号に応じた前記制御電圧を生成する可変電圧源をさらに含むことを特徴とする請求項9または10に記載のワイヤレス受電装置。
- 前記可変電圧源は、
定電圧を発生する定電圧源と、
前記定電圧源の出力と接地の間に直列に接続された複数の抵抗を含む分圧回路と、
前記分圧回路に設けられた複数のタップそれぞれと前記エラーアンプの入力端子の間に設けられた複数のスイッチと、
前記電流検出信号に応じて前記複数のスイッチを制御するデコーダと、
を含むことを特徴とする請求項11に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記定電圧源は、製造工程において前記定電圧を調節するためのリペア抵抗を含むことを特徴とする請求項12に記載のワイヤレス受電装置。
- 前記電流検出回路は、
前記電源回路の検出対象の電流の経路上に設けられた第3トランジスタおよび前記第3トランジスタと制御端子が共通に接続された第4トランジスタを含むカレントミラー回路と、
前記第4トランジスタに流れる電流を電圧に変換するI/V変換回路と、
を含むことを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。 - 前記電流検出回路は、
前記電源回路の検出対象の電流の経路上に設けられた電流検出抵抗と、
前記電流検出抵抗の電圧降下に応じた前記電流検出信号を生成するセンスアンプと、
を含むことを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。 - 前記ダンプ回路は、前記電源回路の出力と接地の間に設けられた第1ダンプ抵抗を含み、前記第1ダンプ抵抗の抵抗値に反比例する前記第1ダンプ電流をシンクすることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
- 前記ダンプ回路は、前記電源回路の入力と接地の間に設けられた第2ダンプ抵抗を含み、前記第2ダンプ抵抗の抵抗値に反比例する前記第2ダンプ電流をシンクすることを特徴とする請求項2または3に記載のワイヤレス受電装置。
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