JP6737636B2 - ワイヤレス受電装置およびその制御方法、受電制御回路、電子機器 - Google Patents
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Description
・第1状態φ1
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=OFF
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・第4状態φ4
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第3トランジスタM3=OFF
第4トランジスタM4=OFF
第2状態φ2、第4状態φ4は、整流回路304はダイオード整流回路として機能する。
送電装置200は、送信周波数、スイッチングのデューティ比などを変化させることにより送信電力を調節する。ここでQi規格のミッドパワー(Mid Power)では、送信側にフルブリッジインバータが設けられ、送信電力制御のために、周波数制御およびデューティ制御に加えて、位相制御が採用される。
図5は、第1の実施の形態に係る受電装置300の回路図である。受電装置300は、図1の受電装置300rに加えてさらに波形安定器380を備える。受信アンテナ301は、受信コイル302、直列共振キャパシタCs、並列共振キャパシタCdを含む。整流回路304は、受信アンテナ301に流れる交流電流IACを整流する。整流回路304は、第1交流入力(AC1)端子および第2交流入力(AC2)端子を介して受信アンテナ301と接続されており、ダイオードブリッジ回路あるいは同期整流回路である。平滑キャパシタ306は、整流回路304の出力を平滑化する。復調器320は、FSK信号S5が重畳された電力信号S2を復調する。
・目標値DPと整流電圧VRECTの誤差に応じたコントロールエラー(CE)パケットを生成し、CEパケットを含む変調信号S22を変調器308に出力する。
・出力電流IOUTにもとづいて、波形安定器380のイネーブル、ディセーブルを指示する制御信号S21を生成する。
・出力電流IOUTにもとづいて、整流回路304の動作モード(半同期整流モード、全同期整流モード)を指示する制御信号S23を生成する。
・出力電流IOUTおよび整流電圧VRECTにもとづいて、受信電力を演算する。
なおメインコントローラ312の機能はこれらに限定されない。
受電装置300の用途を説明する。図9は、受電装置300を備える電子機器500の斜視図である。電子機器500は、携帯電話端末、ラップトップコンピュータ、スマートホン、タブレット端末、ポータブルオーディオプレイヤ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどであり、バッテリ駆動型のデバイスである。電子機器500は、受電装置300に加えて、2次電池502、充電回路504を備える。充電回路504は、受電装置300が生成する出力電圧VOUTを受け、2次電池502を充電する。
図10は、第1変形例に係る波形安定器380および変調器308の回路図である。図8に示すように、波形安定器380と変調器308は、いずれも並列共振周波数をシフトさせるという点およびその回路構成が共通している。そこで波形安定器38と変調器308は、回路素子の一部を共有して構成される。この変形例では、変調器308のキャパシタC3,C4およびスイッチSW3,SW4が、波形安定器380のキャパシタC1,C2およびスイッチSW1,SW2としても機能する。この変形例によれば、回路面積の増加を抑制できる。
実施の形態は、出力電流IOUTにもとづいて、波形安定器380のオン、オフを制御したが、受電装置300の出力電力、言い換えれば受電装置300の受信電力にもとづいて、波形安定器380のオン、オフを制御してもよい。
実施の形態では、Qi規格に対応するワイヤレス送電装置について説明したが、本発明はそれに限定されず、Qi規格と類似するシステムに使用される受電装置300や、将来策定されるであろう規格に対応する受電装置300にも適用しうる。
実施の形態で説明した各信号のハイレベル、ローレベルの割り当ては例示に過ぎず、当業者によれば、容易に変更することができる。
Claims (20)
- ワイヤレス送電装置からの電力信号を受けるワイヤレス受電装置であって、
前記電力信号を受ける受信コイルを含む受信アンテナと、
前記受信アンテナに流れる交流電流を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を平滑化する平滑キャパシタと、
前記ワイヤレス受電装置が所定の条件を満たすときにイネーブル状態となり、前記受信アンテナの並列共振周波数をシフトさせる波形安定器と、
を備え、
前記整流回路は、
前記受信アンテナと接続される第1交流入力端子、第2交流入力端子を有するHブリッジ回路と、
前記Hブリッジ回路を制御する同期整流コントローラと、
を含み、
前記同期整流コントローラは、前記ワイヤレス受電装置の出力電流が所定のしきい値より小さいとき、前記Hブリッジ回路を半同期整流モードで制御し、前記出力電流が所定のしきい値より大きいとき、Hブリッジ回路を全同期整流モードで制御し、
前記波形安定器は、前記Hブリッジ回路が全同期整流モードで動作するときに、イネーブル状態となることを特徴とするワイヤレス受電装置。 - 前記波形安定器は、前記ワイヤレス受電装置の出力電流が所定のしきい値を超えたときにイネーブル状態とな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。
- 前記波形安定器は、前記ワイヤレス受電装置の出力電流が所定の範囲に含まれるときにイネーブル状態とな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。
- 前記波形安定器は、前記ワイヤレス受電装置の負荷電力もしくは受信電力が所定の範囲に含まれるときにイネーブル状態とな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。
- 前記波形安定器は、
前記受信アンテナの一端と接地の間に直列に設けられる第1キャパシタおよび第1スイッチと、
前記受信アンテナの他端と接地の間に直列に設けられる第2キャパシタおよび第2スイッチと、
前記イネーブル状態において、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチをオンするドライバと、
を含む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。 - 前記第1スイッチおよび前記第2スイッチの低電位側の端子は共通ノードに接続され、
前記波形安定器は、前記共通ノードと接地の間に設けられた抵抗をさらに含むことを特徴とする請求項5に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記波形安定器は、
前記受信アンテナの一端と接地の間に、前記第1キャパシタ、前記第1スイッチと直列に設けられる第1抵抗と、
前記受信アンテナの他端と接地の間に、前記第2キャパシタ、前記第2スイッチと直列に設けられる第2抵抗と、
を含むことを特徴とする請求項5に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記受信アンテナと接続され、AM変調信号に応じて前記受信アンテナの並列共振周波数を変化させるAM変調器をさらに備え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ワイヤレス受電装置。
- 前記波形安定器は、前記AM変調器と少なくとも一部が共通に構成されることを特徴とする請求項8に記載のワイヤレス受電装置。
- ワイヤレス送電装置からの電力信号を受けるワイヤレス受電装置であって、
前記電力信号を受ける受信コイルを含む受信アンテナと、
前記受信アンテナに流れる交流電流を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を平滑化する平滑キャパシタと、
前記ワイヤレス受電装置が所定の条件を満たすときにイネーブル状態となり、前記受信アンテナの並列共振周波数をシフトさせる波形安定器と、
前記受信アンテナと接続され、AM変調信号に応じて前記受信アンテナの並列共振周波数を変化させるAM変調器と、
を備え、
前記波形安定器は、前記AM変調器と少なくとも一部が共通に構成されることを特徴とするワイヤレス受電装置。 - 前記波形安定器は、前記AM変調器の動作区間は、ディセーブル状態となることを特徴とする請求項8から10のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
- ワイヤレス送電装置からの電力信号を受けるワイヤレス受電装置であって、
前記電力信号を受ける受信コイルを含む受信アンテナと、
前記受信アンテナに流れる交流電流を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を平滑化する平滑キャパシタと、
前記ワイヤレス受電装置が所定の条件を満たすときにイネーブル状態となり、前記受信アンテナの並列共振周波数をシフトさせる波形安定器と、
前記受信アンテナと接続され、AM変調信号に応じて前記受信アンテナの並列共振周波数を変化させるAM変調器と、
を備え、
前記波形安定器は、前記AM変調器の動作区間は、ディセーブル状態となることを特徴とするワイヤレス受電装置。 - 前記波形安定器は、前記ワイヤレス送電装置による位置検出が完了する前は、イネーブル不可とされることを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
- ワイヤレス送電装置からの電力信号を受けるワイヤレス受電装置であって、
前記電力信号を受ける受信コイルを含む受信アンテナと、
前記受信アンテナに流れる交流電流を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を平滑化する平滑キャパシタと、
前記ワイヤレス受電装置が所定の条件を満たすときにイネーブル状態となり、前記受信アンテナの並列共振周波数をシフトさせる波形安定器と、
を備え、
前記波形安定器は、前記ワイヤレス送電装置による位置検出が完了する前は、イネーブル不可とされることを特徴とするワイヤレス受電装置。 - ワイヤレス送電装置からの電力信号を受けるワイヤレス受電装置であって、
前記電力信号を受ける受信コイルを含む受信アンテナと、
前記受信アンテナと接続される第1交流入力端子および第2交流入力端子を有し、前記受信アンテナに流れる交流電流を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を平滑化する平滑キャパシタと、
制御信号のアサートに応答してイネーブル状態となり、前記第1交流入力端子および前記第2交流入力端子に生ずる電圧の波形乱れが抑制されるように、前記受信アンテナの並列共振周波数をシフトさせる波形安定器と、
前記ワイヤレス受電装置の出力電流を検出する電流センサと、
前記電流センサの出力を受け、前記出力電流が所定のしきい値を超えたときに、前記制御信号をアサートするメインコントローラと、
を備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。 - 前記受信アンテナと接続され、AM変調信号に応じて前記受信アンテナの並列共振周波数を変化させるAM変調器をさらに備え、
前記メインコントローラは、前記整流回路の出力電圧とその目標値との誤差に応じたコントロールエラーパケットを生成し、前記コントロールエラーパケットを含む前記AM変調信号を前記AM変調器に供給することを特徴とする請求項15に記載のワイヤレス受電装置。 - Qi規格に対応することを特徴とする請求項1から16のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
- 請求項1から17のいずれか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。
- 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、
ワイヤレス送電装置からの電力信号を受ける受信アンテナと接続される第1交流入力端子および第2交流入力端子と、
前記第1交流入力端子および前記第2交流入力端子と接続され、前記受信アンテナに流れる交流電流を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を平滑化する平滑キャパシタが接続される整流端子と、
制御信号のアサートに応答してイネーブル状態となり、前記第1交流入力端子および前記第2交流入力端子に生ずる電圧の波形乱れが抑制されるように、前記受信アンテナの並列共振周波数をシフトさせる波形安定器と、
前記ワイヤレス受電装置の出力電流を検出する電流センサと、
前記電流センサの出力を受け、前記出力電流が所定のしきい値を超えたときに、前記制御信号をアサートするメインコントローラと、
を備えることを特徴とする受電制御回路。 - ワイヤレス送電装置からの電力信号を受信するワイヤレス受電装置の制御方法であって、
受信コイルを含む受信アンテナによって前記電力信号を受信するステップと、
整流回路によって、前記受信アンテナに流れる交流電流を整流するステップと、
前記整流回路の出力を平滑化するステップと、
前記整流回路の出力電流を検出するステップと、
前記出力電流が所定のしきい値を超えたときに、制御信号をアサートするステップと、
前記制御信号のアサートに応答して、前記整流回路と前記受信アンテナの接続ノードに生ずる電圧の波形乱れが抑制されるように、前記受信アンテナの並列共振周波数をシフトさせるステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。
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