JP6711679B2 - Synchronous rectification circuit of wireless power receiving device, control circuit thereof, control method, wireless power receiving device and power receiving control circuit, electronic device - Google Patents

Synchronous rectification circuit of wireless power receiving device, control circuit thereof, control method, wireless power receiving device and power receiving control circuit, electronic device Download PDF

Info

Publication number
JP6711679B2
JP6711679B2 JP2016082074A JP2016082074A JP6711679B2 JP 6711679 B2 JP6711679 B2 JP 6711679B2 JP 2016082074 A JP2016082074 A JP 2016082074A JP 2016082074 A JP2016082074 A JP 2016082074A JP 6711679 B2 JP6711679 B2 JP 6711679B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
circuit
bridge circuit
full bridge
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016082074A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017192261A (en
Inventor
井上 直樹
直樹 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2016082074A priority Critical patent/JP6711679B2/en
Publication of JP2017192261A publication Critical patent/JP2017192261A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6711679B2 publication Critical patent/JP6711679B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、ワイヤレス受電装置の同期整流回路に関する。 The present invention relates to a synchronous rectification circuit for a wireless power receiving device.

図1は、ワイヤレス給電システム900のブロック図である。ワイヤレス給電システム900は、ワイヤレス送電装置902と、ワイヤレス受電装置910を備える。ワイヤレス送電装置902は、送信コイル904から電力信号S1を送信する。ワイヤレス受電装置910は、受信コイル912に電力信号S1を受ける。フルブリッジ回路914は、受信コイル912に流れる電流IACを整流する。コントローラ918は、フルブリッジ回路914を、電流IACの波形と同期してスイッチング制御する。 FIG. 1 is a block diagram of a wireless power supply system 900. The wireless power feeding system 900 includes a wireless power transmitting device 902 and a wireless power receiving device 910. The wireless power transmission device 902 transmits the power signal S1 from the transmission coil 904. The wireless power receiving device 910 receives the power signal S1 at the receiving coil 912. The full bridge circuit 914 rectifies the current I AC flowing through the receiving coil 912. The controller 918 performs switching control of the full bridge circuit 914 in synchronization with the waveform of the current I AC .

フルブリッジ回路914により整流された電流は、平滑キャパシタ916により平滑化される。平滑キャパシタ916に生ずる電圧VRECTは、レギュレータ(たとえばLDO)920によって定電圧化される。フルブリッジ回路914、コントローラ918、レギュレータ920等は、受電制御IC(Integrated Circuit)930に集積化されている。 The current rectified by the full bridge circuit 914 is smoothed by the smoothing capacitor 916. The voltage V RECT generated in the smoothing capacitor 916 is made into a constant voltage by the regulator (for example, LDO) 920. The full bridge circuit 914, the controller 918, the regulator 920, etc. are integrated in a power reception control IC (Integrated Circuit) 930.

送電装置902と受電装置910は通信可能であり、整流電圧VRECTを目標値(DP:Desired Point)に保つようなフィードバックループが形成される。ところが、フィードバックの応答速度を超えるような速度で、送信コイル904と受信コイル912の結合度が変化したり、あるいはレギュレータ920の負荷が急激に変動すると、整流電圧VRECTが跳ね上がる。整流電圧VRECTが過電圧となると、フルブリッジ回路914やレギュレータ920を構成するトランジスタの耐圧を超えるおそれがある。 The power transmitting device 902 and the power receiving device 910 can communicate with each other, and a feedback loop is formed to keep the rectified voltage V RECT at a target value (DP: Desired Point). However, if the coupling degree between the transmitting coil 904 and the receiving coil 912 changes or the load of the regulator 920 suddenly changes at a speed exceeding the feedback response speed, the rectified voltage V RECT jumps up. When the rectified voltage V RECT becomes an overvoltage, there is a possibility that the withstand voltage of the transistors forming the full bridge circuit 914 and the regulator 920 may be exceeded.

整流電圧VRECTの過電圧を検出するために、コンパレータ932が設けられている。また、VRECT>VOVPとなり過電圧状態が検出されると、スイッチSW91,SW92がターンオンする。これにより受信アンテナ934に、キャパシタC91,C92が並列に接続されることなり、受信アンテナ934の共振周波数が変化し、受信電力が低下する。その結果、整流電圧VRECTの上昇が抑制され、過電圧保護がかかる。 A comparator 932 is provided to detect an overvoltage of the rectified voltage V RECT . When V RECT >V OVP and the overvoltage condition is detected, the switches SW91 and SW92 are turned on. As a result, the capacitors C91 and C92 are connected in parallel to the reception antenna 934, the resonance frequency of the reception antenna 934 changes, and the reception power decreases. As a result, the rise of the rectified voltage V RECT is suppressed and overvoltage protection is applied.

米国特許第8,278,889号明細書US Pat. No. 8,278,889

図1の過電圧保護では、共振周波数を変化させるために、外付けのキャパシタC91,C92が必要となり、コストアップ、実装面積の増加の要因となる。特にワイヤレス受電装置では、キャパシタC91,C92のほかにも、共振周波数を設定するためのキャパシタC93,C94、変調用のキャパシタ(不図示)などが外付けされるため、キャパシタの個数を減らすことができれば有意義である。 The overvoltage protection of FIG. 1 requires external capacitors C91 and C92 in order to change the resonance frequency, which causes an increase in cost and an increase in mounting area. Particularly, in the wireless power receiving device, in addition to the capacitors C91 and C92, capacitors C93 and C94 for setting the resonance frequency, a modulation capacitor (not shown), and the like are externally attached, so that the number of capacitors can be reduced. It makes sense if possible.

また、この過電圧保護では、受信アンテナ934の共振周波数を変化させるため、保護がかかるまでに遅延が生じ、整流電圧VRECTが低下するまでに時間を要する場合がある。 Further, in this overvoltage protection, since the resonance frequency of the receiving antenna 934 is changed, a delay may occur before the protection is applied, and it may take time until the rectified voltage V RECT decreases.

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、従来と異なる過電圧保護機能を備える同期整流回路の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and one of the exemplary objects of an aspect thereof is to provide a synchronous rectification circuit having an overvoltage protection function different from the conventional one.

本発明のある態様は、フルブリッジ回路とともに同期整流回路を構成する制御回路に関する。制御回路は、フルブリッジ回路が接続される第1交流入力および第2交流入力の電圧の少なくともひとつをしきい値電圧と比較し、比較結果を示す少なくともひとつの検出信号を生成するゼロカレント検出回路と、少なくともひとつの検出信号に応じて、フルブリッジ回路を構成する4個のトランジスタのオン、オフを指示する4個の制御信号を生成する制御ロジックと、フルブリッジ回路の整流ラインの電圧が過電圧しきい値電圧を超えると過電圧検出信号をアサートする過電圧検出コンパレータと、過電圧検出信号のアサートに応答して4個のトランジスタの少なくともひとつのスイッチングタイミングを、制御信号の指示するタイミングと異ならしめるタイミング制御部と、を備える。 An aspect of the present invention relates to a control circuit that constitutes a synchronous rectification circuit together with a full bridge circuit. The control circuit compares at least one of the voltages of the first AC input and the second AC input to which the full bridge circuit is connected with a threshold voltage, and generates at least one detection signal indicating the comparison result. And a control logic for generating four control signals for instructing on/off of four transistors forming the full bridge circuit according to at least one detection signal, and a voltage of a rectification line of the full bridge circuit is an overvoltage. An overvoltage detection comparator that asserts an overvoltage detection signal when the threshold voltage is exceeded, and a timing control that changes at least one switching timing of four transistors in response to the assertion of the overvoltage detection signal from the timing instructed by the control signal. And a section.

この態様によると、過電圧状態において、スイッチングタイミングを制御信号が示す最適点からずらすことにより、電圧波形に対する電流波形の位相をずらし、力率を制御することにより、整流回路を過電圧状態から保護でき、また過電圧状態を抑制できる。 According to this aspect, in the overvoltage state, by shifting the switching timing from the optimum point indicated by the control signal, the phase of the current waveform with respect to the voltage waveform is shifted, and by controlling the power factor, the rectifier circuit can be protected from the overvoltage state. Moreover, an overvoltage state can be suppressed.

タイミング制御部は、過電圧検出信号のアサートに応答して、少なくともローサイド側の2個のトランジスタのスイッチングタイミングを変化させてもよい。タイミング制御部は、過電圧検出信号のアサートに応答して、4個のトランジスタのスイッチングタイミングを変化させてもよい。 The timing control unit may change the switching timing of at least the two transistors on the low side in response to the assertion of the overvoltage detection signal. The timing control unit may change the switching timing of the four transistors in response to the assertion of the overvoltage detection signal.

タイミング制御部は、過電圧検出信号のアサートに応答して、4個の制御信号の少なくともひとつを遅延させる遅延回路を含んでもよい。 The timing controller may include a delay circuit that delays at least one of the four control signals in response to the assertion of the overvoltage detection signal.

遅延回路の遅延量は、レジスタの設定値に応じていてもよい。外部から遅延量を調節できるようにすることで、システムに最適な過電圧保護を実現できる。 The delay amount of the delay circuit may depend on the set value of the register. By allowing the amount of delay to be adjusted externally, optimal overvoltage protection for the system can be achieved.

過電圧検出信号がアサートされたときの遅延量は、整流ラインの電圧の傾きに応じていてもよい。電圧の傾きが大きいほど遅延量を大きくすることで、適応的な過電圧保護が実現できる。 The amount of delay when the overvoltage detection signal is asserted may depend on the slope of the voltage of the rectification line. By increasing the delay amount as the voltage gradient increases, adaptive overvoltage protection can be realized.

過電圧検出信号がアサートされたときの遅延量は、整流ラインの電圧レベルに応じていてもよい。電圧レベルの高いほど遅延量を大きくすることで、適応的な過電圧保護が実現できる。 The amount of delay when the overvoltage detection signal is asserted may depend on the voltage level of the rectification line. By increasing the delay amount as the voltage level increases, adaptive overvoltage protection can be realized.

制御回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。 The control circuit may be integrated on one semiconductor substrate. "Integrated integration" includes the case where all the components of the circuit are formed on the semiconductor substrate and the case where the main components of the circuit are integrated, and some of them are used for adjusting the circuit constants. A resistor or a capacitor may be provided outside the semiconductor substrate.

本発明の別の態様は、同期整流回路に関する。同期整流回路は、フルブリッジ回路と、フルブリッジ回路を制御する上述のいずれかの制御回路と、を備えてもよい。 Another aspect of the present invention relates to a synchronous rectification circuit. The synchronous rectification circuit may include a full-bridge circuit and any one of the control circuits described above that controls the full-bridge circuit.

同期整流回路は、ワイヤレス受電装置に使用され、受信コイルの電流を整流してもよい。 The synchronous rectification circuit may be used in a wireless power receiving device to rectify the current of the receiving coil.

本発明の別の態様は、ワイヤレス受電装置に使用される受電制御回路に関する。受電制御回路は、受信コイルと接続されるフルブリッジ回路を制御する上述のいずれかの制御回路と、フルブリッジ回路により生成される整流電圧を安定化するレギュレータと、ワイヤレス送電装置に送信すべきデータを生成するコントローラと、データを変調し受信コイルに重畳する変調器と、を備えてもよい。 Another aspect of the present invention relates to a power reception control circuit used in a wireless power receiving device. The power reception control circuit is one of the control circuits described above that controls the full-bridge circuit connected to the receiving coil, a regulator that stabilizes the rectified voltage generated by the full-bridge circuit, and data to be transmitted to the wireless power transmission device. And a modulator that modulates the data and superimposes it on the receiving coil.

本発明の別の態様は、ワイヤレス受電装置に関する。ワイヤレス受電装置は、受信コイルと、受信コイルと接続されるフルブリッジ回路と、フルブリッジ回路と接続される平滑キャパシタと、フルブリッジ回路を制御する制御回路と、平滑キャパシタに生ずる整流電圧を安定化するレギュレータと、を備えてもよい。 Another aspect of the present invention relates to a wireless power receiving device. The wireless power receiving device stabilizes the rectification voltage generated in the receiving coil, the full bridge circuit connected to the receiving coil, the smoothing capacitor connected to the full bridge circuit, the control circuit controlling the full bridge circuit, and the smoothing capacitor. And a regulator that operates.

本発明の別の態様は電子機器に関する。電子機器は、ワイヤレス受電装置を備える。 Another aspect of the present invention relates to an electronic device. The electronic device includes a wireless power receiving device.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above constituent elements, and those in which the constituent elements and expressions of the present invention are mutually replaced among methods, devices, systems, etc. are also effective as an aspect of the present invention.

本発明のある態様によれば、同期整流回路を過電圧状態から保護できる。 According to one aspect of the present invention, the synchronous rectification circuit can be protected from an overvoltage condition.

ワイヤレス給電システムのブロック図である。It is a block diagram of a wireless power feeding system. 実施の形態に係る制御回路を備える同期整流回路の回路図である。3 is a circuit diagram of a synchronous rectification circuit including the control circuit according to the embodiment. FIG. 図2の同期整流回路の正常時の動作波形図である。FIG. 3 is an operation waveform diagram of the synchronous rectification circuit of FIG. 2 when normal. 過電圧状態における動作波形図である。It is an operation waveform diagram in an overvoltage state. 図2の同期整流回路を備えるワイヤレス受電装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a wireless power receiving device including the synchronous rectification circuit of FIG. 2. ワイヤレス受電装置を備える電子機器を示す図である。It is a figure which shows the electronic device provided with a wireless power receiving apparatus.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent constituent elements, members, and processes shown in each drawing are denoted by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted as appropriate. Further, the embodiments are merely examples and do not limit the invention, and all the features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、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。 In the present specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the members A and B are electrically connected to each other in addition to the case where the members A and B are physically directly connected. It also includes the case of being indirectly connected via another member that does not substantially affect the general connection state or does not impair the function and effect exerted by their connection.

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。 Similarly, "the state in which the member C is provided between the member A and the member B" means that the members A and C or the members B and C are directly connected and their electrical It also includes the case of being indirectly connected via another member that does not substantially affect the general connection state or does not impair the function and effect exerted by their connection.

図2は、実施の形態に係る制御回路200を備える同期整流回路100の回路図である。同期整流回路100は、フルブリッジ回路102および制御回路200を備える。制御回路200は、フルブリッジ回路102とともにひとつの半導体基板に集積化されたIC(Integrated Circuit)である。なお大電力のアプリケーションでは、フルブリッジ回路102を構成するパワートランジスタを、ディスクリート素子で構成してもよい。 FIG. 2 is a circuit diagram of the synchronous rectification circuit 100 including the control circuit 200 according to the embodiment. The synchronous rectification circuit 100 includes a full bridge circuit 102 and a control circuit 200. The control circuit 200 is an IC (Integrated Circuit) integrated with a full bridge circuit 102 on one semiconductor substrate. In a high power application, the power transistor forming the full bridge circuit 102 may be a discrete element.

同期整流回路100は、AC1端子(第1交流入力)、AC2端子(第2交流入力)、RECT端子、GND端子を有する。AC1端子、AC2端子には、交流信号を発生する電源やコイル、アンテナが接続される。RECT端子には、平滑キャパシタ104が接続され、GND端子は接地される。フルブリッジ回路102は、整流ライン106およびRECT端子と接続され、接地ライン108を介してGND端子と接続される。 The synchronous rectification circuit 100 has an AC1 terminal (first AC input), an AC2 terminal (second AC input), a RECT terminal, and a GND terminal. A power supply, a coil, and an antenna that generate an AC signal are connected to the AC1 terminal and the AC2 terminal. The smoothing capacitor 104 is connected to the RECT terminal, and the GND terminal is grounded. The full bridge circuit 102 is connected to the rectification line 106 and the RECT terminal, and connected to the GND terminal via the ground line 108.

フルブリッジ回路102は、Hブリッジ形式で接続される第1トランジスタM1〜第4トランジスタM4を備える。本実施の形態において第1トランジスタM1〜第4トランジスタM4はMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であるが、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やバイポーラトランジスタ、GaN(窒化ガリウム)FETなどを用いてもよい。またハイサイド側の第1トランジスタM1、第2トランジスタM2は、Pチャンネル(あるいはPNP型)を用いてもよい。 The full bridge circuit 102 includes a first transistor M1 to a fourth transistor M4 connected in an H bridge form. In the present embodiment, the first transistor M1 to the fourth transistor M4 are MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), but IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), bipolar transistors, GaN (gallium nitride) FETs, etc. may be used. Good. Further, P-channel (or PNP type) may be used for the first transistor M1 and the second transistor M2 on the high side.

また第1トランジスタM1〜第4トランジスタM4それぞれと並列に、還流(フライホイル)ダイオードが設けられるが、図示していない。還流ダイオードは、MOSFETのボディダイオードであってもよいし、ディスクリート素子であってもよい。 A flywheel diode is provided in parallel with each of the first transistor M1 to the fourth transistor M4, but not shown. The free wheel diode may be a body diode of a MOSFET or a discrete element.

制御回路200は、通常状態においていわゆるゼロカレントスイッチングを行い、以下の状態φ1〜φ4を繰り返す。
・第1状態φ1
第1トランジスタM1=OFF
第2トランジスタM2=ON
第3トランジスタM3=ON
第4トランジスタM4=OFF
・第2状態φ2
第1トランジスタM1=OFF
第2トランジスタM2=OFF
第3トランジスタM3=OFF
第4トランジスタM4=OFF
・第3状態φ3
第1トランジスタM1=ON
第2トランジスタM2=OFF
第3トランジスタM3=OFF
第4トランジスタM4=ON
・第4状態φ4
第1トランジスタM1=OFF
第2トランジスタM2=OFF
第3トランジスタM3=OFF
第4トランジスタM4=OFF
The control circuit 200 performs so-called zero current switching in the normal state, and repeats the following states φ1 to φ4.
・First state φ1
First transistor M1=OFF
Second transistor M2=ON
Third transistor M3=ON
Fourth transistor M4=OFF
・Second state φ2
First transistor M1=OFF
Second transistor M2=OFF
Third transistor M3=OFF
Fourth transistor M4=OFF
・Third state φ3
First transistor M1=ON
Second transistor M2=OFF
Third transistor M3=OFF
Fourth transistor M4=ON
・Fourth state φ4
First transistor M1=OFF
Second transistor M2=OFF
Third transistor M3=OFF
Fourth transistor M4=OFF

制御回路200は、ゼロカレントスイッチングのために、ゼロカレント検出回路202、制御ロジック204、ドライバ208を備える。 The control circuit 200 includes a zero current detection circuit 202, control logic 204, and a driver 208 for zero current switching.

ゼロカレント検出回路202は、AC1端子およびAC2端子の電圧VAC1,VAC2の少なくともひとつをしきい値電圧と比較し、比較結果を示す少なくともひとつの検出信号ZC_DET1,ZC_DET2を生成する。ZC_DET1信号は、電流IAC1のゼロクロスタイミングごとにレベルが遷移する。ZC_DET2信号は、電流IAC2のゼロクロスタイミングごとにレベルが遷移する。なおZC_DET1信号およびZC_DET2信号が示すゼロクロスタイミングは、回路の遅延時間を考慮して、厳密な電流ゼロクロス点を示すのではなく、それよりも時間的に前の時刻を示すものであってもよい。 The zero current detection circuit 202 compares at least one of the voltages V AC1 and V AC2 at the AC1 terminal and the AC2 terminal with a threshold voltage, and generates at least one detection signal ZC_DET1 and ZC_DET2 indicating the comparison result. The ZC_DET1 signal changes its level at each zero-cross timing of the current I AC1 . The ZC_DET2 signal changes its level at each zero-cross timing of the current I AC2 . Note that the zero-cross timing indicated by the ZC_DET1 signal and the ZC_DET2 signal may not indicate a strict current zero-cross point in consideration of the delay time of the circuit, but may indicate a time earlier in time than that.

制御ロジック204は、ZC_DET1信号およびZC_DET2信号にもとづいて、フルブリッジ回路102を構成する4個のトランジスタM1〜M4のオン、オフを指示する4個の制御信号SG1〜SG4を生成する。 The control logic 204 generates four control signals SG1 to SG4 instructing on and off of the four transistors M1 to M4 forming the full bridge circuit 102 based on the ZC_DET1 signal and the ZC_DET2 signal.

ゼロカレント検出回路202および制御ロジック204の構成は特に限定されず、公知技術を用いればよい。 The configurations of the zero current detection circuit 202 and the control logic 204 are not particularly limited, and a known technique may be used.

本実施の形態では、ゼロカレント検出回路202は、第1コンパレータZC_COMP1および第2コンパレータZC_COMP2を含む。第1コンパレータZC_COMP1は、AC1端子の電圧VAC1をしきい値電圧VZC1と比較し、ZC_DET1信号を生成する。第2コンパレータZC_COMP2は、AC2端子の電圧VAC2をしきい値電圧VZC2と比較し、ZC_DET2信号を生成する。 In the present embodiment, the zero current detection circuit 202 includes a first comparator ZC_COMP1 and a second comparator ZC_COMP2. First comparator ZC_COMP1 the voltage V AC1 in AC1 terminal is compared with the threshold value voltage V ZC1, it generates a ZC_DET1 signal. The second comparator ZC_COMP2 compares the voltage V AC2 at the AC2 terminal with the threshold voltage V ZC2 and generates the ZC_DET2 signal.

しきい値電圧VZC1およびVZC2は、ゼロ近傍に設定され、通常はゼロよりわずかに低い電圧レンジ(−数mV〜−数十mV)に設定される。しきい値電圧VZC1,VZC2が低いほど、ゼロカレントの検出が時間的に早められ、高いほど、ゼロカレントの検出が時間的に遅くなる。したがってしきい値電圧VZC1,VZC2は、コンパレータの応答速度や信号の伝搬遅延等を考慮して定められる。 Threshold voltage V ZC1 and V ZC2 is set to near zero, typically slightly lower voltage range than zero - is set to (number mV~- tens mV). As the threshold value voltage V ZC1, V ZC2 low, zero current detection is earlier in time, higher, zero current detection is delayed temporally. Therefore the threshold voltage V ZC1, V ZC2 is determined in consideration of the propagation delay, etc. of the response speed and signal of the comparator.

ZC_DET1信号は、VAC1>VZCのときに第1レベル(本実施の形態ではハイレベル)、低いとき第2レベル(ローレベル)となる。第1コンパレータZC_COMP1はヒステリシスコンパレータであり、VAC1<VZC1であるときには、しきい値電圧VZC1は高い値に設定され、VAC1>VZC1であるときには、しきい値電圧VZC1は低い値(便宜的にVZC3と記す)に設定される。 The ZC_DET1 signal becomes the first level (high level in the present embodiment) when V AC1 >V ZC and the second level (low level) when it is low. First comparator ZC_COMP1 is hysteresis comparator, V AC1 <when a V ZC1, the threshold voltage V ZC1 is set to a high value, V AC1> when a V ZC1, the threshold voltage V ZC1 is low (For convenience, referred to as V ZC3 ) is set.

ZC_DET2信号は、VAC2>VZC2のとき第1レベル(ハイレベル)、VAC2<VZC2のとき第2レベル(ローレベル)となる。第2コンパレータZC_COMP2もヒステリシスコンパレータで構成され、VAC2<VZC2であるときには、しきい値電圧VZC2は高い値に設定され、VAC2>VZC2であるときには、しきい値電圧VZC2は低い値(便宜的にVZC4と記す)に設定される。 The ZC_DET2 signal becomes the first level (high level) when V AC2 >V ZC2 and the second level (low level) when V AC2 <V ZC2 . The second comparator ZC_COMP2 is also composed of a hysteresis comparator, and the threshold voltage V ZC2 is set to a high value when V AC2 <V ZC2 , and the threshold voltage V ZC2 is low when V AC2 >V ZC2. It is set to a value (referred to as V ZC4 for convenience).

ゼロカレント検出回路202は、第1コンパレータZC_COMP1、第2コンパレータZC_COMP2のノイズを除去するためのマスク回路を含んでもよい。 The zero current detection circuit 202 may include a mask circuit for removing noise of the first comparator ZC_COMP1 and the second comparator ZC_COMP2.

制御ロジック204は、
(1)ZC_DET1信号が第1レベル(ハイレベル)となると、フルブリッジ回路102を第1状態φ1から第2状態φ2に遷移させ、
(2)ZC_DET2信号が第2レベル(ローレベル)となると、フルブリッジ回路102を第2状態φ2から第3状態φ3に遷移させ、
(3)ZC_DET2信号が第1レベル(ハイレベル)となると、フルブリッジ回路102を、第3状態φ3から第4状態φ4に遷移させ、
(4)ZC_DET1信号が第2レベル(ローレベル)となると、フルブリッジ回路102を第4状態φ4から第1状態φ1に遷移させる。
The control logic 204 is
(1) When the ZC_DET1 signal becomes the first level (high level), the full bridge circuit 102 is transited from the first state φ1 to the second state φ2,
(2) When the ZC_DET2 signal becomes the second level (low level), the full bridge circuit 102 is transited from the second state φ2 to the third state φ3,
(3) When the ZC_DET2 signal becomes the first level (high level), the full bridge circuit 102 is transited from the third state φ3 to the fourth state φ4,
(4) When the ZC_DET1 signal becomes the second level (low level), the full bridge circuit 102 is transited from the fourth state φ4 to the first state φ1.

制御ロジック204はステートマシンであってもよい。制御ロジック204は、第1トランジスタM1〜第4トランジスタM4それぞれのオン、オフを指示する制御信号SG1〜SG4を生成する。ドライバ208は、ゲート信号SG1〜SG4に応じて第1トランジスタM1〜第4トランジスタM4のオン、オフを切りかえる。なおハイサイドトランジスタM1,M2がNチャンネルである場合、ドライバ208はブートストラップ回路を用いて構成されるが、ここではブートストラップ用のキャパシタ等は省略している。 The control logic 204 may be a state machine. The control logic 204 generates control signals SG1 to SG4 for instructing on and off of the first transistor M1 to the fourth transistor M4, respectively. The driver 208 switches ON/OFF of the first transistor M1 to the fourth transistor M4 according to the gate signals SG1 to SG4. When the high-side transistors M1 and M2 are N-channel, the driver 208 is configured by using a bootstrap circuit, but the bootstrap capacitor and the like are omitted here.

以上の構成より、正常状態においてフルブリッジ回路102がゼロカレントスイッチングされ、高効率動作が実現される。続いて、過電圧保護について説明する。 With the above configuration, the full bridge circuit 102 is zero-current switched in a normal state, and high-efficiency operation is realized. Next, overvoltage protection will be described.

制御回路200は、過電圧保護のために、タイミング制御部206および過電圧検出コンパレータ(OVPコンパレータ)210を備える。 The control circuit 200 includes a timing control unit 206 and an overvoltage detection comparator (OVP comparator) 210 for overvoltage protection.

OVPコンパレータ210は、フルブリッジ回路102の整流ライン106の電圧VRECTが過電圧しきい値電圧VOVPを超えると過電圧検出信号(OVP信号)SOVPをアサート(たとえばハイレベル)する。 The OVP comparator 210 asserts an overvoltage detection signal (OVP signal) S OVP (for example, high level) when the voltage V RECT of the rectification line 106 of the full bridge circuit 102 exceeds the overvoltage threshold voltage V OVP .

タイミング制御部206は、たとえば制御ロジック204とドライバ208の間に挿入され、あるいは制御ロジック204に内蔵され、あるいはドライバ208に組み込まれる。 The timing control unit 206 is inserted, for example, between the control logic 204 and the driver 208, incorporated in the control logic 204, or incorporated in the driver 208.

タイミング制御部206は、OVP信号SOVPのアサートに応答して4個のトランジスタM1〜M4の少なくともひとつのスイッチングタイミングを、制御信号SG1〜SG4の指示するタイミングと異ならしめる。本実施の形態では、4個の制御信号SG1〜SG4すべてのタイミングを、制御信号SG1〜SG4が示すゼロカレントスイッチングのための最適タイミングからシフトさせる。 The timing control unit 206 makes the switching timing of at least one of the four transistors M1 to M4 different from the timing instructed by the control signals SG1 to SG4 in response to the assertion of the OVP signal S OVP . In the present embodiment, the timing of all four control signals SG1 to SG4 is shifted from the optimum timing for zero current switching indicated by the control signals SG1 to SG4.

タイミング制御部206は、たとえば複数の遅延回路212を含む。各遅延回路212は、OVP信号SOVPに応じてイネーブル、ディセーブルが切りかえ可能であり、イネーブル状態において対応する制御信号SGに、遅延τOVPを与え、ディセーブル状態において制御信号SGをスルーする。遅延量τOVPは、数ns〜数十ns程度とすることができる。 The timing control unit 206 includes, for example, a plurality of delay circuits 212. Each delay circuit 212 can be switched between enable and disable in accordance with the OVP signal S OVP , gives a delay τ OVP to the corresponding control signal SG in the enabled state, and passes the control signal SG through in the disabled state. The delay amount τ OVP can be about several ns to several tens of ns.

遅延回路212の遅延量は、レジスタに格納される設定値に応じて調節可能とすることが好ましい。レジスタには、外部のマイコン等から、遅延量の設定値を書き込み可能となっている。 The delay amount of the delay circuit 212 is preferably adjustable according to the set value stored in the register. An external microcomputer or the like can write the set value of the delay amount in the register.

以上が同期整流回路100の構成である。続いてその動作を説明する。図3は、図2の同期整流回路100の正常時の動作波形図である。M1〜M4は、ゲート信号を示す。 The above is the configuration of the synchronous rectification circuit 100. Next, the operation will be described. FIG. 3 is an operation waveform diagram of the synchronous rectification circuit 100 of FIG. 2 in a normal state. M1 to M4 represent gate signals.

時刻t0より前は第1状態φ1である。時刻t0に、AC1端子の第1電圧VAC1が第1しきい値電圧VZC1を超えると、ZC_DET1信号が第1レベル(ハイレベル)となり、制御回路200は、第2状態φ2への遷移を指示する。なお理解を容易とするために、ZC_DET1信号は、VAC1=VZC1となると同時にレベル遷移するものとして示すが、実際にはコンパレータの応答遅れによって、ZC_DET1信号の遷移は、時刻t0より遅れる。ZC_DET2信号についても同様である。その後、制御遅延τ1の経過後の時刻t1に、第2トランジスタM2、第3トランジスタM3のゲート信号SG2,SC3がローレベルとなり、ターンオフする。制御遅延τ1は、ゼロカレント検出回路(コンパレータ)202の検出遅延、制御ロジック204の演算遅延、ドライバ208の伝搬遅延などを含む。この制御遅延τ1(τ2〜τ4)は、上述の過電圧状態において追加される遅延時間τOVPは含まない。 Before the time t0, the state is the first state φ1. At time t0, when the first voltage V AC1 in AC1 terminal exceeds a first threshold voltage V ZC1, ZC_DET1 signal is the first level (high level), the control circuit 200, the transition to the second state φ2 Give instructions. Note that for ease of understanding, ZC_DET1 signal is shown as being at the same time the level transitions when the V AC1 = V ZC1, actually the response delay of the comparator transitions ZC_DET1 signal is delayed from time t0. The same applies to the ZC_DET2 signal. After that, at time t1 after the lapse of the control delay τ1, the gate signals SG2 and SC3 of the second transistor M2 and the third transistor M3 become low level, and they are turned off. The control delay τ1 includes a detection delay of the zero current detection circuit (comparator) 202, a calculation delay of the control logic 204, a propagation delay of the driver 208, and the like. This control delay τ1 (τ2 to τ4) does not include the delay time τ OVP added in the above-mentioned overvoltage state.

時刻t2に、AC2端子の第2電圧VAC2がしきい値電圧VZC4を下回ると、ZC_DET2信号が第2レベル(ローレベル)となり、制御回路200は、第3状態φ3への遷移を指示する。その後、制御遅延τ2の経過後の時刻t3に第4トランジスタM4がオンし、遅れた時刻t4に第1トランジスタM1がオンする。 At time t2, when the second voltage V AC2 at the AC2 terminal falls below the threshold voltage V ZC4 , the ZC_DET2 signal becomes the second level (low level), and the control circuit 200 instructs the transition to the third state φ3. .. Thereafter, the fourth transistor M4 is turned on at time t3 after the control delay τ2 has elapsed, and the first transistor M1 is turned on at time t4 which is delayed.

時刻t5に、AC2端子の第2電圧VAC2が第2しきい値電圧VZC2を超えると、ZC_DET2信号が第1レベル(ハイレベル)となり、制御回路200は、第4状態φ4への遷移を指示する。その後、制御遅延τ3の経過後の時刻t6に、第1トランジスタM1、第4トランジスタM4のゲート信号SG1,SG4がローレベルとなり、第1トランジスタM1、第4トランジスタM4がターンオフする。 At time t5, when the second voltage V AC2 of the AC2 terminal exceeds the second threshold voltage V ZC2 , the ZC_DET2 signal becomes the first level (high level), and the control circuit 200 makes a transition to the fourth state φ4. Give instructions. After that, at time t6 after the elapse of the control delay τ3, the gate signals SG1 and SG4 of the first transistor M1 and the fourth transistor M4 become low level, and the first transistor M1 and the fourth transistor M4 are turned off.

時刻t7に、AC1端子の第1電圧VAC1がしきい値電圧VZC3を下回ると、ZC_DET1信号が第2レベル(ローレベル)となり、制御回路200は、第1状態φ1への遷移を指示する。その後、制御遅延τ4の経過後の時刻t8に第3トランジスタM3がオンし、遅れた時刻t9に第2トランジスタM2がオンする。 At time t7, when the first voltage V AC1 of the AC1 terminal falls below the threshold voltage V ZC3 , the ZC_DET1 signal becomes the second level (low level), and the control circuit 200 instructs the transition to the first state φ1. .. After that, the third transistor M3 is turned on at time t8 after the control delay τ4 has elapsed, and the second transistor M2 is turned on at time t9 after the delay.

フルブリッジ回路102の状態(実際のトランジスタの状態)φ1’〜φ4’はそれぞれ、制御回路200の対応する状態φ1〜φ4よりも遅延して遷移する。制御回路200の第1しきい値電圧VZC1〜第4しきい値電圧VZC4は、遅延したフルブリッジ回路102の状態φ1’〜φ4’が、実際の電流IAC1、IAC2のゼロクロス点と一致するように定められる。 The states (actual transistor states) φ1′ to φ4′ of the full-bridge circuit 102 transit with a delay from the corresponding states φ1 to φ4 of the control circuit 200. The first threshold voltage V ZC1 ~ fourth threshold voltage V ZC4 of the control circuit 200, delayed state of the full bridge circuit 102 φ1'~φ4 'has a zero-cross point of the actual current I AC1, I AC2 Determined to match.

第1状態φ1から第2状態φ2への遷移に着目する。
第1状態φ1における第1電圧VAC1は、IAC1×RON3で与えられる。RON3は、第3トランジスタM3のオン抵抗である。しきい値電圧VZC1は、VAC1がVZC1と交差してから遅延時間τ1の経過後に、実際の電流ゼロカレント(IAC1=0)が発生するように定めればよい。
Attention is paid to the transition from the first state φ1 to the second state φ2.
The first voltage V AC1 in the first state φ1 is given by I AC1 ×R ON3 . R ON3 is the on-resistance of the third transistor M3. The threshold voltage V ZC1 may be set so that an actual current zero current (I AC1 =0) is generated after a delay time τ1 has passed after V AC1 crosses V ZC1 .

電流IAC1の傾きをα(A/s)とすれば、第1電圧VAC1の傾きは、α×RON3(V/s)となる。したがって、式(1)を満たすようにしきい値電圧VZC1を定めることで、理想的なゼロカレントスイッチングが実現できる。
ZC1=α×RON3×τ1 …(1)
If the slope of the current I AC1 is α(A/s), the slope of the first voltage V AC1 is α×R ON3 (V/s). Therefore, by setting the threshold voltage V ZC1 so as to satisfy the expression (1), ideal zero current switching can be realized.
V ZC1 =α×R ON3 ×τ1 (1)

続いて、過電圧状態の動作を説明する。図4は、過電圧状態における動作波形図である。一点鎖線は、図3のゼロカレントスイッチングにおける波形を参考のために示したものである。第1トランジスタM1〜第4トランジスタM4のゲート信号は、図3の波形図に比べて、遅延時間τOVPだけ遅れている。この遅延時間τOVPにより、電圧がクロスしている状態で電流が反転することとなり、無効電力区間が発生する。この区間では、送電装置からみて、同期整流回路100よりも後段の負荷がハイインピーダンスに見えるため、負荷に電力が供給されなくなる。これにより、平滑キャパシタ104および整流ライン106に供給される電流が減少し、過電圧状態を抑制することができる。 Next, the operation in the overvoltage state will be described. FIG. 4 is an operation waveform diagram in the overvoltage state. The alternate long and short dash line shows the waveform in the zero current switching of FIG. 3 for reference. The gate signals of the first transistor M1 to the fourth transistor M4 are delayed by the delay time τ OVP as compared with the waveform diagram of FIG. Due to this delay time τ OVP , the current is inverted while the voltage is crossing, and a reactive power section is generated. In this section, the load in the latter stage of the synchronous rectification circuit 100 looks high impedance as seen from the power transmitting device, and thus power is not supplied to the load. As a result, the current supplied to the smoothing capacitor 104 and the rectification line 106 decreases, and the overvoltage state can be suppressed.

以上が同期整流回路100の動作である。この同期整流回路100によれば、過電圧状態を抑制できる。 The above is the operation of the synchronous rectification circuit 100. According to this synchronous rectification circuit 100, an overvoltage state can be suppressed.

図1のようなキャパシタC91,C92を必要としないため、コストを削減でき、ICのピン数を減らすことができ、回路の実装面積を小さくできる。 Since the capacitors C91 and C92 shown in FIG. 1 are not required, the cost can be reduced, the number of IC pins can be reduced, and the circuit mounting area can be reduced.

またキャパシタC91,C92による共振周波数のシフトでは、電力信号S1の数サイクルをかけて緩やかに過電圧保護が有効となる。これに対して本実施の形態によれば、OVPコンパレータ210およびタイミング制御部206によって、サイクルバイサイクルで、無効電力区間を発生させることができるため、高速な過電圧保護が実現できる。 Further, when the resonance frequency is shifted by the capacitors C91 and C92, the overvoltage protection is gradually enabled over several cycles of the power signal S1. On the other hand, according to the present embodiment, the OVP comparator 210 and the timing control unit 206 can generate the reactive power section on a cycle-by-cycle basis, so that high-speed overvoltage protection can be realized.

また整流電圧VRECTの上昇を従来よりも抑制できるため、回路に要求される耐圧を下げることができる場合もある。 Further, since the rise of the rectified voltage V RECT can be suppressed more than ever, the breakdown voltage required for the circuit can be lowered in some cases.

(用途)
続いて同期整流回路100の好ましい用途を説明する。図5は、図2の同期整流回路100を備えるワイヤレス受電装置300のブロック図である。ワイヤレス受電装置300は、受信コイルLRX、共振キャパシタCs,Cd、平滑キャパシタCRECT(104)および受電制御IC400を備える。同期整流回路100は、受電制御IC400に集積化されている。受電制御IC400は、同期整流回路100に加えて、レギュレータ310、コントローラ312、変調器314を備える。同期整流回路100は、受信コイル302に流れる電流を整流する。
(Use)
Next, a preferred application of the synchronous rectification circuit 100 will be described. FIG. 5 is a block diagram of a wireless power receiving apparatus 300 including the synchronous rectification circuit 100 of FIG. The wireless power receiving device 300 includes a receiving coil L RX , resonance capacitors Cs and Cd, a smoothing capacitor C RECT (104), and a power reception control IC 400. The synchronous rectification circuit 100 is integrated in the power reception control IC 400. The power reception control IC 400 includes a regulator 310, a controller 312, and a modulator 314 in addition to the synchronous rectification circuit 100. The synchronous rectifying circuit 100 rectifies the current flowing through the receiving coil 302.

レギュレータ310は、フルブリッジ回路102および平滑キャパシタ104により生成される整流電圧VRECTを安定化し、出力(OUT)ピンから外部へと出力する。 The regulator 310 stabilizes the rectified voltage V RECT generated by the full bridge circuit 102 and the smoothing capacitor 104, and outputs the rectified voltage V RECT from the output (OUT) pin to the outside.

コントローラ312は、受電制御IC400全体を統括的に制御するとともに、ワイヤレス送電装置902に送信すべきデータを生成する。このデータには、整流電圧VRECTとその目標値DPの誤差を示すコントロールエラーパケットや、ワイヤレス受電装置300が受信した電力を示すパケットなどを含んでもよい。変調器314はコントローラ312からのデータ(パケット)を変調し、COMM1,COMM2端子を介して受信コイル302に重畳する。 The controller 312 controls the entire power reception control IC 400 as a whole, and also generates data to be transmitted to the wireless power transmission device 902. This data may include a control error packet indicating the error between the rectified voltage V RECT and the target value DP thereof, a packet indicating the power received by the wireless power receiving apparatus 300, and the like. The modulator 314 modulates the data (packet) from the controller 312 and superimposes it on the reception coil 302 via the COMM1 and COMM2 terminals.

ワイヤレス受電装置300は、電磁誘導方式、磁気共鳴方式のいずれに採用してもよい。前者としては、WPC(Wireless power consortium)が策定するQi規格や、Air-Fuel Alliance規格が例示される。Air-Fuel Alliance規格が採用する磁気共鳴方式では、電磁誘導方式の150k〜200kHzよりも高い周波数帯域(たとえば6.78MHz)が用いられる。したがって過電圧保護に関しても、より高速な応答性が求められるため、実施の形態に係る同期整流回路100のメリットをより享受できる可能性がある。あるいは、電気シェーバや電動歯ブラシ、コードレスホン、ゲーム機器のコントローラ、電動工具などに使用される非接触電力伝送(無接点電力伝送、ワイヤレス給電ともいう)に用いることもできる。 The wireless power receiving device 300 may be adopted in either an electromagnetic induction system or a magnetic resonance system. Examples of the former include the Qi standard established by WPC (Wireless power consortium) and the Air-Fuel Alliance standard. The magnetic resonance method adopted by the Air-Fuel Alliance standard uses a frequency band (for example, 6.78 MHz) higher than the electromagnetic induction method of 150 kHz to 200 kHz. Therefore, with respect to overvoltage protection as well, higher-speed responsiveness is required, and there is a possibility that the advantages of the synchronous rectification circuit 100 according to the embodiment can be further enjoyed. Alternatively, it can be used for non-contact power transmission (also referred to as non-contact power transmission or wireless power supply) used for electric shavers, electric toothbrushes, cordless phones, game machine controllers, electric tools, and the like.

ワイヤレス受電装置300は電子機器500に搭載される。図6は、ワイヤレス受電装置300を備える電子機器500を示す図である。電子機器500は、携帯電話端末やタブレット端末、ノートPC、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ポータブルオーディオ機器、ポータブルゲーム機器などであってもよい。 The wireless power receiving device 300 is mounted on the electronic device 500. FIG. 6 is a diagram showing an electronic device 500 including the wireless power receiving apparatus 300. The electronic device 500 may be a mobile phone terminal, a tablet terminal, a notebook PC, a digital camera, a digital video camera, a portable audio device, a portable game device, or the like.

電子機器500の筐体502には、受信コイルLRXや受電制御IC400に加えて、充電回路504や二次電池506が収容される。充電回路504は、受電制御IC400の出力電圧VOUTを受け、二次電池506を充電する。なお、これらの部品のレイアウトは特に限定されない。 The housing 502 of the electronic device 500 accommodates a charging circuit 504 and a secondary battery 506 in addition to the reception coil L RX and the power reception control IC 400. The charging circuit 504 receives the output voltage V OUT of the power reception control IC 400 and charges the secondary battery 506. The layout of these components is not particularly limited.

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described above based on the embodiment. It is understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, that various modifications can be made to the combinations of their respective constituent elements and respective processing processes, and that such modifications are also within the scope of the present invention. By the way. Hereinafter, such modified examples will be described.

(第1変形例)
実施の形態では過電圧状態において、第1トランジスタM1〜第4トランジスタM4のすべてのゲート信号を遅延させたが、本発明はそれに限定されない。たとえばタイミング制御部206は、ローサイド側の2個のトランジスタM3,M4のゲート信号を遅延させてもよい。さらに言えば、過電圧状態において、理想的なゼロカレントスイッチングから遠ざければよいため、少なくともひとつのゲート信号を遅延させてもよい。
(First modification)
In the embodiment, all gate signals of the first transistor M1 to the fourth transistor M4 are delayed in the overvoltage state, but the present invention is not limited to this. For example, the timing control unit 206 may delay the gate signals of the two low-side transistors M3 and M4. Furthermore, at least one gate signal may be delayed because it is sufficient to move away from the ideal zero current switching in the overvoltage state.

あるいは、タイミング制御部206は、過電圧状態において、各トランジスタのスイッチングタイミングを、ゼロカレントスイッチングの理想タイミングよりも、早めてもよい。 Alternatively, the timing control unit 206 may advance the switching timing of each transistor in the overvoltage state compared to the ideal timing of zero current switching.

(第2変形例)
過電圧検出信号SOVPがアサートされたときの、スイッチングのタイミングの変化量、たとえば遅延量τOVPは、整流ライン106の電圧VRECTの傾きに応じていてもよい。電圧VRECTの傾きが大きいほど遅延量τOVPを大きくすることで、適応的な過電圧保護が実現できる。電圧VRECTの傾きは、ハイパスフィルタ(微分回路)を利用して検出してもよいし、A/Dコンバータで取り込んだデジタル値から計算してもよい。
(Second modified example)
The change amount of the switching timing when the overvoltage detection signal S OVP is asserted, for example, the delay amount τ OVP may be according to the slope of the voltage V RECT of the rectification line 106. The larger the slope of the voltage V RECT, the larger the delay amount τ OVP , so that adaptive overvoltage protection can be realized. The slope of the voltage V RECT may be detected by using a high-pass filter (differential circuit) or may be calculated from a digital value captured by the A/D converter.

(第3変形例)
過電圧検出信号SOVPがアサートされたときのスイッチングのタイミングの変化量、たとえば遅延量τOVPは、整流ライン106の電圧レベルVRECTに応じていてもよい。整流電圧VRECTが高いほど遅延量τOVPを大きくすることで、適応的な過電圧保護が実現できる。整流電圧VRECTの電圧レベルは、A/Dコンバータで取り込んでもよいし、しきい値が異なる複数のOVPコンパレータを併用して検出してもよい。
(Third modification)
The change amount of the switching timing when the overvoltage detection signal S OVP is asserted, for example, the delay amount τ OVP may be according to the voltage level V RECT of the rectification line 106. By increasing the delay amount τ OVP as the rectified voltage V RECT is higher, adaptive overvoltage protection can be realized. The voltage level of the rectified voltage V RECT may be captured by an A/D converter, or may be detected by using a plurality of OVP comparators having different thresholds together.

(第4変形例)
実施の形態では、フルブリッジ回路102が制御回路200と同一のICに集積化される場合を説明したが、大電力のアプリケーションでは、フルブリッジ回路102のトランジスタM1〜M4としてディスクリート素子を用いてもよい。
(Fourth modification)
In the embodiment, the case where the full bridge circuit 102 is integrated in the same IC as the control circuit 200 has been described, but in high power applications, discrete elements may be used as the transistors M1 to M4 of the full bridge circuit 102. Good.

(第5変形例)
実施の形態では、しきい値電圧VZC1〜VZC4をゼロ近傍としたが、整流電圧VRECT側に設定してもよい。
(Fifth Modification)
In the embodiment, the threshold voltage V ZC1 ~V ZC4 was near zero, may be set to the rectified voltage V RECT side.

(第6変形例)
実施の形態に係る同期整流回路100は、電力信号の周波数が、商用交流よりも高いワイヤレス給電の整流回路として好適に使用できる。なお同期整流回路100の用途はこれには限定されず、AC/DCコンバータなどさまざまな用途に利用しうる。
(Sixth Modification)
The synchronous rectification circuit 100 according to the embodiment can be suitably used as a wireless power supply rectification circuit in which the frequency of the power signal is higher than that of commercial AC. Note that the application of the synchronous rectification circuit 100 is not limited to this, and can be used for various applications such as an AC/DC converter.

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments merely show the principle and application of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many modifications and changes in arrangement are possible without departing from the concept of the present invention.

100…同期整流回路、102…フルブリッジ回路、104…平滑キャパシタ、106…整流ライン、108…接地ライン、200…制御回路、202…ゼロカレント検出回路、204…制御ロジック、206…タイミング制御部、208…ドライバ、210…OVPコンパレータ、300…ワイヤレス受電装置、LRX…受信コイル、Cs,Cd…共振キャパシタ、310…レギュレータ、312…コントローラ、314…変調器、400…受電制御IC、500…電子機器、502…筐体、504…充電回路、506…二次電池、M1…第1トランジスタ、M2…第2トランジスタ、M3…第3トランジスタ、M4…第4トランジスタ。 100... Synchronous rectification circuit, 102... Full bridge circuit, 104... Smoothing capacitor, 106... Rectification line, 108... Ground line, 200... Control circuit, 202... Zero current detection circuit, 204... Control logic, 206... Timing control section, 208... Driver, 210... OVP comparator, 300... Wireless power receiving device, L RX ... Receiving coil, Cs, Cd... Resonant capacitor, 310... Regulator, 312... Controller, 314... Modulator, 400... Power receiving control IC, 500... Electronic Equipment, 502... Casing, 504... Charging circuit, 506... Secondary battery, M1... First transistor, M2... Second transistor, M3... Third transistor, M4... Fourth transistor.

Claims (13)

ワイヤレス受電装置に使用され、フルブリッジ回路とともに同期整流回路を構成する制御回路であって、
前記ワイヤレス受電装置は、前記フルブリッジ回路が生成する整流電圧と目標値の誤差を示す情報をワイヤレス送電装置に送信可能であり、前記ワイヤレス送電装置は、前記情報にもとづいて送信電力を調節するように構成されており、
前記フルブリッジ回路は、
受信アンテナと接続される第1交流入力および第2交流入力と、
前記第1交流入力と接続される上側の第1トランジスタと、
前記第2交流入力と接続される上側の第2トランジスタと、
前記第1交流入力と接続される下側の第3トランジスタと、
前記第2交流入力と接続される下側の第4トランジスタと、
を含み、
前記制御回路は、
前記フルブリッジ回路が接続される第1交流入力および第2交流入力の電圧の少なくともひとつをしきい値電圧と比較し、比較結果を示す少なくともひとつの検出信号を生成するゼロカレント検出回路と、
前記少なくともひとつの検出信号に応じて、前記フルブリッジ回路を構成する前記第1トランジスタから前記第4トランジスタのオン、オフを指示する4個の制御信号を生成する制御ロジックと、
前記フルブリッジ回路の整流ラインの電圧が過電圧しきい値電圧を超えると過電圧検出信号をアサートする過電圧検出コンパレータと、
前記過電圧検出信号のアサートに応答して前記4個のトランジスタの少なくともひとつのスイッチングタイミングを、前記制御信号の指示するタイミングと異ならしめるタイミング制御部と、
備え、
前記制御ロジックは、通常状態において、前記少なくともひとつの検出信号と同期して、
(i)前記第1トランジスタがオフ、前記第2トランジスタがオン、前記第3トランジスタがオン、前記第4トランジスタがオフである第1状態、
(ii)前記第1トランジスタから前記第4トランジスタがオフである第2状態、
(iii)前記第1トランジスタがオン、前記第2トランジスタがオフ、前記第3トランジスタがオフ、前記第4トランジスタがオンである第3状態、
(iv)前記第1トランジスタがオフ、前記第2トランジスタがオフ、前記第3トランジスタがオフ、前記第4トランジスタがオフである第4状態、を繰り返すゼロカレントスイッチングを行うことを特徴とする制御回路。
A control circuit that is used in a wireless power receiving device and forms a synchronous rectification circuit together with a full bridge circuit,
The wireless power receiving apparatus can transmit information indicating an error between a rectified voltage generated by the full bridge circuit and a target value to the wireless power transmitting apparatus, and the wireless power transmitting apparatus adjusts transmission power based on the information. Consists of
The full bridge circuit is
A first AC input and a second AC input connected to the receiving antenna;
An upper first transistor connected to the first AC input;
An upper second transistor connected to the second AC input;
A lower third transistor connected to the first AC input;
A lower fourth transistor connected to the second AC input;
Including,
The control circuit is
A zero-current detection circuit that compares at least one of the voltages of the first AC input and the second AC input to which the full bridge circuit is connected with a threshold voltage, and generates at least one detection signal indicating the comparison result;
A control logic for generating four control signals for instructing on/off of the fourth transistor from the first transistor forming the full-bridge circuit according to the at least one detection signal;
An overvoltage detection comparator that asserts an overvoltage detection signal when the voltage of the rectification line of the full bridge circuit exceeds an overvoltage threshold voltage,
A timing control unit that makes the switching timing of at least one of the four transistors different from the timing instructed by the control signal in response to the assertion of the overvoltage detection signal;
Equipped with
The control logic, in a normal state, in synchronization with the at least one detection signal,
(I) a first state in which the first transistor is off, the second transistor is on, the third transistor is on, and the fourth transistor is off,
(Ii) a second state in which the first transistor to the fourth transistor are off,
(Iii) a third state in which the first transistor is on, the second transistor is off, the third transistor is off, and the fourth transistor is on,
(Iv) A zero-current switching circuit that repeats the fourth state in which the first transistor is off, the second transistor is off, the third transistor is off, and the fourth transistor is off. ..
前記タイミング制御部は、前記過電圧検出信号のアサートに応答して、少なくとも前記第3トランジスタおよび前記第4トランジスタのスイッチングタイミングを変化させることを特徴とする請求項1に記載の制御回路。 The control circuit according to claim 1, wherein the timing control unit changes at least the switching timing of the third transistor and the fourth transistor in response to the assertion of the overvoltage detection signal. 前記タイミング制御部は、前記過電圧検出信号のアサートに応答して、前記第1トランジスタから前記第4トランジスタのスイッチングタイミングを変化させることを特徴とする請求項1に記載の制御回路。 The control circuit according to claim 1, wherein the timing control unit changes a switching timing of the first transistor to the fourth transistor in response to assertion of the overvoltage detection signal. 前記タイミング制御部は、前記過電圧検出信号のアサートに応答して、前記4個の制御信号の少なくともひとつを遅延させる遅延回路を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の制御回路。 4. The control according to claim 1, wherein the timing control unit includes a delay circuit that delays at least one of the four control signals in response to assertion of the overvoltage detection signal. circuit. 前記遅延回路の遅延量は、レジスタの設定値に応じていることを特徴とする請求項4に記載の制御回路。 The control circuit according to claim 4, wherein the delay amount of the delay circuit depends on a set value of a register. 前記過電圧検出信号がアサートされたときの遅延量は、前記整流ラインの電圧の傾きに応じていることを特徴とする請求項4に記載の制御回路。 The control circuit according to claim 4, wherein a delay amount when the overvoltage detection signal is asserted is in accordance with a slope of a voltage of the rectification line. 前記過電圧検出信号がアサートされたときの遅延量は、前記整流ラインの電圧レベルに応じていることを特徴とする請求項4に記載の制御回路。 5. The control circuit according to claim 4, wherein the delay amount when the overvoltage detection signal is asserted depends on the voltage level of the rectification line. ひとつの半導体基板に集積化されることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の制御回路。 The control circuit according to any one of claims 1 to 7, wherein the control circuit is integrated on one semiconductor substrate. フルブリッジ回路と、
前記フルブリッジ回路を制御する請求項1から8のいずれかに記載の制御回路と、
を備え、受信コイルの電流を整流することを特徴とする同期整流回路。
Full bridge circuit,
The control circuit according to claim 1, which controls the full-bridge circuit,
And a rectifying circuit for rectifying a current of a receiving coil.
ワイヤレス受電装置に使用される受電制御回路であって、
受信コイルと接続されるフルブリッジ回路を制御する請求項1から8のいずれかに記載の制御回路と、
前記フルブリッジ回路により生成される整流電圧を安定化するレギュレータと、
ワイヤレス送電装置に送信すべきデータを生成するコントローラと、
前記データを変調し、前記受信コイルに重畳する変調器と、
を備えることを特徴とする受電制御回路。
A power receiving control circuit used in a wireless power receiving device,
The control circuit according to claim 1, which controls a full bridge circuit connected to the receiving coil,
A regulator that stabilizes the rectified voltage generated by the full bridge circuit,
A controller for generating data to be transmitted to the wireless power transmission device,
A modulator that modulates the data and superimposes it on the receiving coil;
A power reception control circuit comprising:
受信コイルと、
前記受信コイルと接続されるフルブリッジ回路と、
前記フルブリッジ回路と接続される平滑キャパシタと、
前記フルブリッジ回路を制御する請求項1から8のいずれかに記載の制御回路と、
前記平滑キャパシタに生ずる整流電圧を安定化するレギュレータと、
を備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。
A receiving coil,
A full bridge circuit connected to the receiving coil,
A smoothing capacitor connected to the full bridge circuit,
The control circuit according to claim 1, which controls the full-bridge circuit,
A regulator for stabilizing the rectified voltage generated in the smoothing capacitor,
A wireless power receiving device comprising:
請求項11に記載のワイヤレス受電装置を備えることを特徴とする電子機器。 An electronic device comprising the wireless power receiving device according to claim 11. ワイヤレス受電装置の受信コイルに流れる電流を整流するフルブリッジ回路の制御方法であって、
前記フルブリッジ回路の第1交流入力および第2交流入力の電圧にもとづき、前記フルブリッジ回路をソフトスイッチングさせることができるタイミングで遷移する4個の制御信号を生成するステップと、
前記4個の制御信号にもとづいて前記フルブリッジ回路を駆動するステップと、
前記フルブリッジ回路の出力である整流電圧が過電圧しきい値電圧を超えると、前記4個の制御信号の少なくともひとつを遅延させて、前記フルブリッジ回路を非ソフトスイッチング動作させるステップと、
を備え、
前記フルブリッジ回路は、
前記第1交流入力と接続される上側の第1トランジスタと、
前記第2交流入力と接続される上側の第2トランジスタと、
前記第1交流入力と接続される下側の第3トランジスタと、
前記第2交流入力と接続される下側の第4トランジスタと、
を含み、
前記フルブリッジ回路は、通常状態において、
(i)前記第1トランジスタがオフ、前記第2トランジスタがオン、前記第3トランジスタがオン、前記第4トランジスタがオフである第1状態、
(ii)前記第1トランジスタから前記第4トランジスタがオフである第2状態、
(iii)前記第1トランジスタがオン、前記第2トランジスタがオフ、前記第3トランジスタがオフ、前記第4トランジスタがオンである第3状態、
(iv)前記第1トランジスタがオフ、前記第2トランジスタがオフ、前記第3トランジスタがオフ、前記第4トランジスタがオフである第4状態、を繰り返すことを特徴とする制御方法。
A method for controlling a full bridge circuit for rectifying a current flowing through a receiving coil of a wireless power receiving device,
Generating four control signals that transit at a timing at which the full bridge circuit can be soft-switched based on the voltages of the first AC input and the second AC input of the full bridge circuit;
Driving the full bridge circuit based on the four control signals;
When the rectified voltage, which is the output of the full bridge circuit, exceeds an overvoltage threshold voltage, delaying at least one of the four control signals to cause the full bridge circuit to perform a non-soft switching operation,
Equipped with
The full bridge circuit is
An upper first transistor connected to the first AC input;
An upper second transistor connected to the second AC input;
A lower third transistor connected to the first AC input;
A lower fourth transistor connected to the second AC input;
Including,
The full bridge circuit, in a normal state,
(I) a first state in which the first transistor is off, the second transistor is on, the third transistor is on, and the fourth transistor is off,
(Ii) a second state in which the first transistor to the fourth transistor are off,
(Iii) a third state in which the first transistor is on, the second transistor is off, the third transistor is off, and the fourth transistor is on,
(Iv) A control method comprising repeating the fourth state in which the first transistor is off, the second transistor is off, the third transistor is off, and the fourth transistor is off .
JP2016082074A 2016-04-15 2016-04-15 Synchronous rectification circuit of wireless power receiving device, control circuit thereof, control method, wireless power receiving device and power receiving control circuit, electronic device Active JP6711679B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016082074A JP6711679B2 (en) 2016-04-15 2016-04-15 Synchronous rectification circuit of wireless power receiving device, control circuit thereof, control method, wireless power receiving device and power receiving control circuit, electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016082074A JP6711679B2 (en) 2016-04-15 2016-04-15 Synchronous rectification circuit of wireless power receiving device, control circuit thereof, control method, wireless power receiving device and power receiving control circuit, electronic device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017192261A JP2017192261A (en) 2017-10-19
JP6711679B2 true JP6711679B2 (en) 2020-06-17

Family

ID=60086088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016082074A Active JP6711679B2 (en) 2016-04-15 2016-04-15 Synchronous rectification circuit of wireless power receiving device, control circuit thereof, control method, wireless power receiving device and power receiving control circuit, electronic device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6711679B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102279464B1 (en) * 2018-06-27 2021-07-21 칩원 테크놀로지(베이징) 컴퍼니 리미티드 LED drive controller, LED drive circuit and LED light emitting device
JP7256677B2 (en) * 2019-04-18 2023-04-12 ローム株式会社 Control circuits for wireless power receivers, electronic devices

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU692794B2 (en) * 1993-08-30 1998-06-18 Baylor College Of Medicine Senescent cell-derived inhibitors of DNA synthesis
JP3491797B2 (en) * 1995-12-05 2004-01-26 株式会社デンソー Power generator for vehicles
JP2004032980A (en) * 1998-05-18 2004-01-29 Seiko Epson Corp Overcharge-preventing method, circuit for charging, and electronic equipment and time-piece
JP2000152633A (en) * 1998-11-16 2000-05-30 Omron Corp Power unit
JP2004248342A (en) * 2003-02-10 2004-09-02 Sanyo Electric Co Ltd System interconnection power generation system, control method, control program and recording medium
JP2006174636A (en) * 2004-12-17 2006-06-29 Fuji Electric Systems Co Ltd Auxiliary power unit
JP5549474B2 (en) * 2010-08-20 2014-07-16 富士通セミコンダクター株式会社 Integrated circuit
JP5783843B2 (en) * 2010-11-19 2015-09-24 ローム株式会社 Switching rectifier circuit and battery charger using the same
US9998180B2 (en) * 2013-03-13 2018-06-12 Integrated Device Technology, Inc. Apparatuses and related methods for modulating power of a wireless power receiver
JP6446194B2 (en) * 2014-07-17 2018-12-26 ローム株式会社 Wireless power receiving apparatus, receiver circuit thereof, and method for controlling wireless power receiving apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017192261A (en) 2017-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10734817B2 (en) Method for wireless power transfer using a power converter with a bypass mode
US10243408B2 (en) Wireless power receiver
JP6554317B2 (en) Synchronous rectifier circuit, control circuit therefor, wireless power receiver and electronic device
US10218283B2 (en) Insulated synchronous rectification DC/DC converter
US10511222B2 (en) Wireless power transmitter having low noise and high efficiency, and related methods
US9589721B2 (en) Wireless power transmitter and wireless power receiver
CN110022068B (en) Synchronous rectification gate driver with active clamper
JPWO2017145602A1 (en) Wireless power transmission apparatus, control method therefor, power transmission control circuit, charger
TWI565182B (en) Wireless power receiving and supplying apparatus, and wireless power supplying system
US20150015087A1 (en) Wireless power transmitting apparatus and wireless power supply system
JP2004208382A (en) Switching power supply device
JP2018524966A (en) Device, system and method for regulating output power using synchronous rectifier control
JP2017212858A (en) Wireless power reception device and control method thereof, power reception control circuit, and electronic apparatus
US9871413B2 (en) Wireless power receiving apparatus
JP6632308B2 (en) Wireless power transmission device, control circuit and control method thereof, and charger
WO2014125392A1 (en) Dynamic resonant matching circuit for wireless power receivers
US20200052527A1 (en) Power transmitter and method for wirelessly transferring power
US20230216342A1 (en) Pwm control of analog front end
JP6711679B2 (en) Synchronous rectification circuit of wireless power receiving device, control circuit thereof, control method, wireless power receiving device and power receiving control circuit, electronic device
US10840742B2 (en) Wireless power receiver synchronization detection circuit
TW202107809A (en) Switching power converters, and the primary-side controllers and methods of controlling same
US20150097439A1 (en) Apparatus and Methods of N-Type Load Switch Using Bootstrap Gate Drive for Wireless Power Receiver
JP2021019449A (en) Control ic of wireless power reception device, electronic apparatus, and modulation method in wireless power reception device
KR20070020422A (en) Switch mode power supply with output voltage equalizer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200107

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200306

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200519

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200528

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6711679

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250