JP6902846B2 - ワイヤレス受電装置、電子機器、fskが施された電力信号の復調方法 - 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
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
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。
復調器のコンパレータと整流回路のコンパレータを共有することで、回路面積を削減できる。
2つの交流入力端子の電圧に応じた2つの検出信号を利用して周波数検出用クロックを生成することで、リンギングの影響による検出信号の変化が周波数検出用クロックに伝わるのを防止できる。この態様によると、交流入力端子にリンギングが発生する状況においても、正しくFSK復調が可能となり、ビットエラーレートの悪化を抑制できる。
復調器のコンパレータと整流回路のコンパレータを共有することで、回路面積を削減できる。
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。
図5は、第1の実施の形態に係る復調器350を備える受電装置300の回路図である。受電装置300の基本構成は、図1を参照して説明した通りである。
ここで、第2検出信号S12のポジティブエッジの直後の期間TAにおいて、電圧VAC2が大きくリンギングしたとする。この場合、第2検出信号S12のレベルが変化するが、この期間TAにおいてクロック生成回路352は第2検出信号S12のポジエッジに不感であり、また第2検出信号S12のネガティブエッジに対しては常に不感であるため、周波数検出用クロックCLK_OUTは変化しない。
(第1変形例)
第1変形例において、クロック生成回路352は、第2検出信号S12のネガティブエッジおよびそれに続く第1検出信号S11のネガティブエッジに応じて、周波数検出用クロックCLK_OUTを生成する。図9は、第1変形例に係る復調器350の動作波形図である。
図11は、第2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に加えてさらにリンギング抑制器380を備える。あるいは第2の実施の形態は、第1の実施の形態と組み合わせることも可能であり、この場合、受電装置300は、図5の復調器を備える受電装置に加えてリンギング抑制器380を備えることになる。
fTX≦fd’<fd
Qi規格においては送信周波数fTXは110kHz〜205kHzの間で可変である。一例としてfdを1MHz程度とし、fd’を100〜700kHzの範囲に設定してもよい。つまりFSK信号の受信中、リンギング抑制器380は並列共振周波数を低い方にシフトする。
FSK信号S5の受信期間中、受信期間信号S21がアサートされ、受信アンテナ301の並列共振周波数fdがシフトし、電力信号S2の周波数と近くなる。これにより、受信コイル302の逆起電力に起因するリンギングが抑制され、復調器320がFSK信号を正しく受信することが可能となる。
上述のさまざまな実施の形態に係る受電装置300の用途を説明する。図15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、スマートホン、タブレットPC、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、2次電池102および受電装置300を備える。同期整流回路304、復調器320、変調器308、コントローラ312、充電回路314は、ひとつあるいは複数の半導体チップに集積化されてもよい。
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、
FSK(Frequency Shift Keying)が施された前記電力信号を復調する復調器と、
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、
前記復調器は、
前記第1交流入力端子の電圧を、第1しきい値電圧と比較し、第1検出信号を生成する第1コンパレータと、
前記第2交流入力端子の電圧を、第2しきい値電圧と比較し、第2検出信号を生成する第2コンパレータと、
前記第1検出信号の一方のエッジに応じて第1レベルから第2レベルに遷移し、前記第2検出信号の一方のエッジに応じて前記第2レベルから前記第1レベルに遷移する周波数検出用クロックを生成するクロック生成回路と、
前記周波数検出用クロックの周波数を検出する周波数検出回路と、
を含む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送信され、FSK(Frequency Shift Keying)が施された電力信号の復調方法であって、
受信コイルを含む受信アンテナが、前記電力信号を受信するステップと、
前記受信アンテナに接続されるHブリッジ回路が、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Hブリッジ回路と前記受信アンテナの一方の接続点である第1交流入力端子の電圧を、第1しきい値電圧と比較し、第1検出信号を生成するステップと、
前記Hブリッジ回路と前記受信アンテナの他方の接続点である第2交流入力端子の電圧を、第2しきい値電圧と比較し、第2検出信号を生成するステップと、
前記第1検出信号の一方のエッジに応じて第1レベルから第2レベルに遷移し、前記第2検出信号の一方のエッジに応じて前記第2レベルから前記第1レベルに遷移する周波数検出用クロックを生成するステップと、
前記周波数検出用クロックの周波数を検出するステップと、
を備えることを特徴とする復調方法。 - 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、
FSK(Frequency Shift Keying)が施された前記電力信号を復調する復調器と、
FSK信号の受信中に、前記受信アンテナの並列共振周波数をシフトするリンギング抑制器と、
を備え、
前記FSK信号の受信中のシフト後の並列共振周波数をfd’、前記FSK信号の非受信中における並列共振周波数をfd、送信周波数をf TX とするとき、
f TX ≦fd’<fd
の関係を満たすことを特徴とするワイヤレス受電装置。 - 前記リンギング抑制器は、
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、
前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを制御する制御回路と、
を含むことを特徴とする請求項3に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記リンギング抑制器は、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチの接続ノードと、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4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、
前記リンギング抑制器は、前記AM変調器に作用することを特徴とする請求項3に記載のワイヤレス受電装置。 - 前記AM変調器は、
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、
を含み、
前記リンギング抑制器は、前記AM変調信号と、前記FSK信号の受信期間を示す受信期間信号とを論理演算する論理ゲートを含み、前記論理ゲートの出力信号にもとづいて、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを制御することを特徴とする請求項6に記載のワイヤレス受電装置。 - 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、
前記復調器は、
前記第1交流入力端子の電圧を、第1しきい値電圧と比較し、第1検出信号を生成する第1コンパレータと、
前記第2交流入力端子の電圧を、第2しきい値電圧と比較し、第2検出信号を生成する第2コンパレータと、
前記第1検出信号の一方のエッジに応じて第1レベルから第2レベルに遷移し、前記第2検出信号の一方のエッジに応じて前記第2レベルから前記第1レベルに遷移する周波数検出用クロックを生成するクロック生成回路と、
前記周波数検出用クロックの周波数を検出する周波数検出回路と、
を含むことを特徴とする請求項3から7のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。 - 前記クロック生成回路は、前記第2検出信号のポジティブエッジおよびそれに続く前記第1検出信号のネガティブエッジに応じて前記周波数検出用クロックを生成することを特徴とする請求項1または8に記載のワイヤレス受電装置。
- 前記クロック生成回路は、
前記第1検出信号を反転するインバータと、
前記第2検出信号および前記インバータにより反転された前記第1検出信号に応じて、前記周波数検出用クロックを生成するロジック回路と、
を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。 - 前記クロック生成回路は、前記反転された前記第1検出信号および前記第2検出信号を、内部クロックを用いてリタイミングすることを特徴とする請求項10に記載のワイヤレス受電装置。
- 前記クロック生成回路は、
前記第1検出信号が前記内部クロックのM周期(Mは2以上の整数)にわたり同じレベルをとったときに、その遷移を有効とする第1チャタリング除去回路と、
前記第2検出信号が前記内部クロックのN周期(Nは2以上の整数)にわたり同じレベルをとったときに、その遷移を有効とする第2チャタリング除去回路と、
をさらに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。 - 前記クロック生成回路は、
反転された前記第1検出信号の経路上に設けられた第1ワンショット回路と、
前記第2検出信号の経路上に設けられた第2ワンショット回路と、
をさらに含むことを特徴とする請求項9から12のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。 - 前記周波数検出回路は、前記内部クロックを用いて前記周波数検出用クロックの周波数を測定することを特徴とする請求項11または12に記載のワイヤレス受電装置。
- 前記クロック生成回路は、前記第2検出信号のネガティブエッジおよびそれに続く前記第1検出信号のネガティブエッジに応じて前記周波数検出用クロックを生成す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。
- 前記同期整流コントローラは、前記第1検出信号および前記第2検出信号にもとづいて、前記ブリッジ回路を制御することを特徴とする請求項8から15のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
- Qi規格に準拠することを特徴とする請求項1、3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、3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。
- ワイヤレス送電装置から送信され、FSK(Frequency Shift Keying)が施された電力信号の復調方法であって、
受信コイルを含む受信アンテナが、前記電力信号を受信するステップと、
前記受信アンテナに接続されるHブリッジ回路が、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、
FSK(Frequency Shift Keying)が施された前記電力信号を復調するステップと、
FSK信号の受信中に、前記受信アンテナの並列共振周波数を変化させるステップと、
を備え、
前記FSK信号の受信中のシフト後の並列共振周波数をfd’、前記FSK信号の非受信中における並列共振周波数をfd、送信周波数をf TX とするとき、
f TX ≦fd’<fd
の関係を満たすことを特徴とする復調方法。 - 前記Hブリッジ回路と前記受信アンテナの一方の接続点である第1交流入力端子の電圧を、第1しきい値電圧と比較し、第1検出信号を生成するステップと、
前記Hブリッジ回路と前記受信アンテナの他方の接続点である第2交流入力端子の電圧を、第2しきい値電圧と比較し、第2検出信号を生成するステップと、
前記第1検出信号の一方のエッジに応じて第1レベルから第2レベルに遷移し、前記第2検出信号の一方のエッジに応じて前記第2レベルから前記第1レベルに遷移する周波数検出用クロックを生成するステップと、
前記周波数検出用クロックの周波数を検出するステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項19に記載の復調方法。
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