JP7187135B2 - 無線受電装置、無線給電装置、無線電力伝送システム、及び無線受電装置の過大磁界保護方法 - Google Patents

無線受電装置、無線給電装置、無線電力伝送システム、及び無線受電装置の過大磁界保護方法 Download PDF

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Description

本発明は、非接触で電力を供給する無線給電装置、非接触で電力の供給を受ける無線受電装置、これら無線給電装置及び無線受電装置を含む無線電力伝送システム、並びに無線受電装置の過大磁界保護方法に関する。
近年、時計等のウェアラブル機器やＩＣ（Integrated Circuit）カード等への電力供給を、交流磁界を利用することによって無線で行うようにした無線電力伝送システムが製品化されている。無線電力伝送システムは、交流磁界を発生する送電用のコイルを介して電力の無線伝送を行う送電装置と、交流磁界を電力に変換する受電用のコイルを介して電力の供給を受ける受電装置と、を有する。
また、このような無線電力伝送システムとして、送電用及び受電用のコイルを介して送電装置及び受電装置間でデータ通信を行うことにより、電力伝送に関する各種の設定を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
当該無線電力伝送システムでは、電力伝送を行うための交流磁界の周波数として、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数を採用している。
ところで、このような交流磁界によって給電を行う送電装置と、給電を受ける受電装置を含むＩＣカードとの間に異物が存在すると、送電装置側では、異物に拘わらずに所望の電力を受電側に伝送する為に磁界の強度を上げる。この際、送電装置が発した強磁界により、当該強磁界を受けたＩＣカードが必要以上に発熱し、破壊する虞があった。
そこで、送電装置側で送電コイルに流れる電流を検出し、その検出した電流値が所定の閾値を上回る場合には送電を停止するようにした非接触電力伝送装置が提案された（例えば特許文献２参照）。
特開２０１６－１１１７９２号公報 特開２０１６－９２９２１号公報
しかしながら、上記した非接触電力伝送装置では、送電コイルに流れる電流を検出するために電源ライン及び送電回路間に直列に電流センサを設けているので、当該電流センサ自体で電力損失が生じる。
そこで、本発明は、低電力損失にて過大磁界保護を行うことが可能な無線受電装置、無線給電装置、無線電力伝送システム、及び無線受電装置の過大磁界保護方法を提供することを目的とする。
本発明に係る無線受電装置は、交流磁界により無線で、電力の供給を受ける給電モード及びデータ通信を行う通信モードを時分割で行う無線受電装置であって、前記交流磁界をその磁界振幅に対応した電圧値を有する受給電圧に変換する変換部と、前記受給電圧を受けて電圧値が一定の安定化電圧を生成し、前記安定化電圧に対応した出力電圧を出力ラインを介して出力する受電回路と、前記安定化電圧を電源電圧として受けて前記データ通信を行う通信回路と、を有し、前記受電回路は、前記通信モード時には前記受給電圧の上限を第１の電圧値に設定することで前記受給電圧が前記第１の電圧値を超える場合に前記受給電圧の電圧値を前記第１の電圧値に固定し、前記給電モード時には前記受給電圧の上限を前記第１の電圧値よりも高い第２の電圧値に設定することで前記受給電圧が前記第２の電圧値を超える場合に前記受給電圧の電圧値を前記第２の電圧値に固定する保護回路を含む。
本発明に係る無線給電装置は、交流磁界により無線で給電を行う無線給電装置であって、送電コイルと、前記送電コイルの一端に第１の駆動電流を送出する動作と、前記送電コイルの一端から第２の駆動電流を引き抜く動作とを交互に行う第１の駆動部と、前記送電コイルの他端に前記第２の駆動電流を送出する動作と、前記送電コイルの他端から前記第１の駆動電流を引き抜く動作とを交互に行う第２の駆動部と、前記第１の駆動部から送出された前記第１の駆動電流、及び前記第２の駆動部から送出された前記第２の駆動電流各々の電流量を検出して第１の電流検出信号を生成すると共に、前記第１の駆動部が引き抜いた前記第２の駆動電流の電流量を検出して第２の電流検出信号を生成する電流検出部と、前記第１の電流検出信号及び前記第２の電流検出信号に基づき動作状態が異常であるか否かを判定する制御部と、を有する。
本発明に係る無線電力伝送システムは、無線給電装置及び無線受電装置を含み、交流磁界により無線で、給電を行う給電モード及びデータ通信を行う通信モードを時分割で行う無線電力伝送システムであって、前記無線給電装置は、送電コイルと、前記送電コイルの一端に第１の駆動電流を送出する動作、及び前記送電コイルの一端から第２の駆動電流を引き抜く動作を交互に行う第１の駆動部と、前記送電コイルの他端に前記第２の駆動電流を送出する動作、及び前記送電コイルの他端から前記第１の駆動電流を引き抜く動作を交互に行う第２の駆動部と、前記第１の駆動部から送出された前記第１の駆動電流、及び前記第２の駆動部から送出された前記第２の駆動電流各々の電流量を検出して第１の電流検出信号を生成すると共に、前記第１の駆動部が引き抜いた前記第２の駆動電流の電流量を検出して第２の電流検出信号を生成する電流検出部と、前記第１の電流検出信号及び前記第２の電流検出信号に基づき動作状態が異常であるか否かを判定する制御部と、を有し、前記無線受電装置は、前記交流磁界をその磁界振幅に対応した電圧値を有する受給電圧に変換する変換部と、前記受給電圧に基づき電圧値が一定の安定化電圧を生成する受電回路と、前記安定化電圧を電源電圧として受けて前記データ通信を行う通信回路と、を有し、前記受電回路は、前記通信モード時には前記受給電圧の上限を第１の電圧値に制限し、前記給電モード時には前記受給電圧の上限を前記第１の電圧値よりも高い第２の電圧値に制限する保護回路を含む。
本発明に係る無線受電装置の過大磁界保護方法は、交流磁界によって無線で、電力の供給を受ける給電モード及びデータ通信を行う通信モードを時分割で行いつつ、前記交流磁界の振幅に対応した電圧値を有する受給電圧を得る無線受電装置の過大磁界保護方法であって、前記通信モード時には前記受給電圧の上限を第１の電圧値に設定することで前記受給電圧が前記第１の電圧値を超える場合に前記受給電圧の電圧値を前記第１の電圧値に固定し、前記給電モード時には前記受給電圧の上限を前記第１の電圧値よりも高い第２の電圧値に設定することで前記受給電圧が前記第２の電圧値を超える場合に前記受給電圧の電圧値を前記第２の電圧値に固定する。
本発明では、無線給電装置から発せられた交流磁界を受け、その交流磁界の磁界振幅に対応した電圧値を有する受給電圧を取得するにあたり、無線給電装置側との間でデータ通信を行う通信モード時には受給電圧の上限を第１の電圧値に制限する。一方、電力の供給を受ける給電モード時には受給電圧の上限を第１の電圧値よりも高い第２の電圧値に制限するようにしている。
これにより、通信モードでは、交流磁界の強度に拘わらず、給電用の電圧よりも低い電圧で通信動作が為されるので、通信動作での電力消費量を抑えることが可能となる。また、給電モードでは、通信モードでの上限電圧よりも高い電圧値で受給電圧の上限を制限するので、保護動作に伴って流れる電流量が抑制される。
よって、本発明によれば、電力伝送（給電モード）とデータ伝送（通信モード）とが行われる無線受電装置において、低電力損失にて過大磁界保護を行うことが可能となる。
無線電力伝送システム３００の概略構成を示すブロック図である。 通信モード及び給電モード各々での交流磁界の磁界振幅を表す図である。 送電回路１０に含まれる交流駆動電流生成部１０Ａの構成を示す回路図である。 受電回路２３の内部構成を示すブロック図である。 過大磁界保護回路２３１の一例を示す回路図である。 過大磁界保護回路２３１の電圧電流特性を示す図である。 過大磁界保護回路２３１の他の一例を示す回路図である。 安定化回路２３３（２３４）の構成を示す回路図である。 遮断回路２３５の一例を示す回路図である。 遮断回路２３５の他の一例を示す回路図である。 ＡＳＫ復調部２４０１の復調動作を説明するための図である。 負荷変調部２４０２の構成を示す回路図である。 無線給電装置１００及び無線受電装置２００間で実施されるデータ通信及び給電動作を表すフロー図である。 通信モード及び給電モード各々での受給電圧の電圧値を表す図である。 給電状態監視処理を表すフローチャートである。 受電状態監視処理を表すフローチャートである。 動作状態検出処理を表すフローチャートである。 給電モード時に受電回路２３の動作状態を無線給電装置１００に通知する際の受給電圧の電圧値の切り替え動作を表す図である。 給電モード時に受電回路２３の動作状態を無線給電装置１００に通知する際の磁界振幅の変動動作を表す図である。 通信モード及び給電モード各々での強制放電信号ＤＯＮの状態と出力電圧ＶＧの電圧値との対応関係を表すタイムチャートである。 無線受電装置２００の他の構成を示す回路図である。 制御部２４、安定化回路２３３及び２３４を含む半導体チップＣＨＰが搭載されているＬＳＩ（large-scale integrated circuit）パッケージＰＫＧでの配線形態の一例を示す図である。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明に係る無線給電装置１００及び無線受電装置２００、並びに無線受電装置２００から電源電圧としての出力電圧の供給を受ける負荷装置２５０を含む無線電力伝送システム３００の概略構成を示すブロック図である。
無線電力伝送システム３００では、交流磁界によって無線給電装置１００から無線受電装置２００に給電を行う給電モードと、交流磁界によって無線給電装置１００及び無線受電装置２００間でデータ通信を行う通信モードと、を時分割にて行う。
以下に、無線給電装置１００及び無線受電装置２００各々の内部構成について説明する。
［無線給電装置１００］
図１に示すように、無線給電装置１００は、送電回路１０、共振キャパシタ１１、送電コイル１２、及び制御部１３を含む。尚、送電回路１０は、例えば単一の半導体ＩＣ（Integrated Circuit）チップ、或いは複数の半導体ＩＣチップに分割して形成されている。
送電回路１０は、給電モード時に、磁界共鳴方式による無線給電を担う交流駆動電流を生成し、これを駆動ラインＬ１及びＬ２を介して共振キャパシタ１１及び送電コイル１２に供給する。
制御部１３は、無線受電装置２００との間でデータ通信を行う通信回路を含む。この通信回路は、通信モード時に、例えばＮＦＣ（Near Field Communication）フォーラムに準拠したデータ通信を行う交流駆動電流を生成する。
例えば、通信回路は、１３．５６ＭＨｚの周波数信号に、送信する制御データに基づくＡＳＫ（amplitude-shift keying）変調を施すことにより交流駆動電流を生成する。通信回路は、生成した交流駆動電流を、駆動ラインＬ１及びＬ２を介して共振キャパシタ１１及び送電コイル１２に供給する。
送電コイル１２は、送電回路１０又は制御部１３が生成した交流駆動電流に対応した交流磁界を発生する。尚、交流駆動電流は、互いに並列に接続されている共振キャパシタ１１及び送電コイル１２からなる共振回路の自己発振周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）と略等しい周波数を有する。
また、送電コイル１２は、無線受電装置２００から発せられた交流磁界を受け、この交流磁界の磁界振幅の大きさに対応した受信信号（制御データを表す）をラインＬ１及びＬ２を介して制御部１３に含まれる通信回路に供給する。
通信回路は、受信信号に対して復調処理を施すことにより制御データを復元する。制御部１３は、当該制御データ、或いは送電回路１０内で検出された電流又は電圧に応じて、送電回路１０の動作を制御する。
図２は、上記した交流磁界の磁界振幅を表す図である。図２に示すように、通信モード時における交流磁界の振幅Ｍ１は、給電モード時における交流磁界の振幅Ｍ２よりも小さい。
図３は、送電回路１０に含まれる交流駆動電流生成部１０Ａの構成を示す回路図である。
図３に示すように、交流駆動電流生成部１０Ａは、発振部１０１、インバータ１０２、駆動部１０３及び１０４、電流検出回路１０５、及び電圧検出回路１０６を含む。
発振部１０１は、共振回路（１１、１２）の自己発振周波数、例えば１３．５６ＭＨｚの発振信号ｆｃを生成し、これをインバータ１０２及び駆動部１０３に供給する。また、発振部１０１は、制御部１３から供給された制御信号に応じて、発振信号ｆｃの生成動作の停止、或いは発振信号ｆｃのデューティ比の調整等を行う。
インバータ１０２は、発振信号ｆｃの位相を反転させた反転発振信号ｆｃＢを駆動部１０４に供給する。
駆動部１０３は、並列接続されたｐチャネルＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）型のトランジスタＰ１～Ｐ３、並列接続されたｎチャネルＭＯＳ型のトランジスタＮ１～Ｎ３、及び電流検出用の抵抗Ｒ１ａ及びＲ１ｂを含む。
トランジスタＰ１～Ｐ３及びＮ１～Ｎ３各々のドレインは駆動ラインＬ１に接続されており、夫々のゲートには発振信号ｆｃが供給されている。トランジスタＰ１及びＰ２各々のソースには電源ラインＶＬを介して電源電位ＶＤＤが印加されており、トランジスタＰ３のソースには電源ラインＶＬ及び抵抗Ｒ１ａを介して電源電位ＶＤＤが印加されている。トランジスタＮ１及びＮ２各々のソースには接地ラインＧＬを介して接地電位が印加されており、トランジスタＮ３のソースには接地ラインＧＬ及び抵抗Ｒ１ｂを介して接地電位が印加されている。
駆動部１０４は、並列接続されたｐチャネルＭＯＳ型のトランジスタＰ４～Ｐ６、並列接続されたｎチャネルＭＯＳ型のトランジスタＮ４～Ｎ６、電流検出用の抵抗Ｒ２を含む。
トランジスタＰ４～Ｐ６及びＮ４～Ｎ６各々のドレインは駆動ラインＬ２に接続されており、夫々のゲートには反転発振信号ｆｃＢが供給されている。トランジスタＰ４及びＰ５各々のソースには電源ラインＶＬを介して電源電位ＶＤＤが印加されており、トランジスタＰ６のソースには電源ラインＶＬ及び抵抗Ｒ２を介して電源電位ＶＤＤが印加されている。トランジスタＮ４～Ｎ６各々のソースには接地ラインＧＬを介して接地電位が印加されている。
上記した構成により、発振信号ｆｃが所定値よりも低レベルにある間は、駆動部１０３のトランジスタＰ１～Ｐ３が全てオン状態になると共に、駆動部１０４のトランジスタＮ４～Ｎ６が全てオン状態になる。これにより、駆動部１０３のトランジスタＰ１～Ｐ３の各々から電流が送出され、各電流を合成した合成電流が駆動電流ＰＧとして、図３の太線矢印にて示すように、駆動ラインＬ１を介して送電コイル１２に流れ込む。この際、駆動部１０４のトランジスタＮ４～Ｎ６が、送電コイル１２に流れ込んだ駆動電流ＰＧを駆動ラインＬ２を介して引き抜く。
一方、発振信号ｆｃが所定値よりも高レベルにある間は、駆動部１０３のトランジスタＮ１～Ｎ３が全てオン状態になると共に、駆動部１０４のトランジスタＰ４～Ｐ６が全てオン状態になる。これにより、駆動部１０４のトランジスタＰ４～Ｐ６の各々から電流が送出され、各電流を合成した合成電流が駆動電流ＮＧとして、図３の太線矢印にて示すように駆動ラインＬ２を介して送電コイル１２に流れ込む。この際、駆動部１０３のトランジスタＮ１～Ｎ３が、送電コイル１２に流れ込んだ駆動電流ＮＧを駆動ラインＬ１を介して引き抜く。
電流検出回路１０５は、駆動部１０３に含まれる抵抗Ｒ１ａ及びＲ１ｂと、ダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ２と、キャパシタＣ１ａ及びＣ１ｂと、を有する。ダイオードＤ１ａのアノードは、ノードｎ１ａを介してトランジスタＰ３のソース及び抵抗Ｒ１ａの一端に接続されている。ダイオードＤ２のアノードは、ノードｎ２を介してトランジスタＰ６のソース及び抵抗Ｒ２の一端に接続されている。
ダイオードＤ１ａ及びＤ２各々のカソードにはキャパシタＣ１ａの一端が接続されている。キャパシタＣ１ａの他端には電源電位ＶＤＤが印加されている。ダイオードＤ１ｂのアノードは、ノードｎ１ｂを介してトランジスタＮ３のソース及び抵抗Ｒ１ｂの一端に接続されている。ダイオードＤ１ｂのカソードは、キャパシタＣ１ｂの一端に接続されている。キャパシタＣ１ｂの他端には接地電位が印加されている。
上記した電流検出回路１０５の構成によれば、ダイオードＤ１ａのカソードとダイオードＤ２のカソードとの接続点には、駆動電流ＰＧの電流量に対応した直流の電圧、及び駆動電流ＮＧの電流量に対応した直流の電圧が交互に現れる。
そこで、電流検出回路１０５は、ダイオードＤ１ａ及びＤ２各々のカソード同士の接続点の電圧を、駆動部１０３が送出した駆動電流ＰＧ、及び駆動部１０４が送出した駆動電流ＮＧの各々の電流量を表す電流検出信号ＧＣ１ａとして制御部１３に供給する。
また、ダイオードＤ１ｂのカソードには、駆動部１０３によって駆動ラインＬ１から引き抜かれる駆動電流ＮＧの電流量に対応した直流の電圧が生じる。そこで、電流検出回路１０５は、ダイオードＤ１ｂのカソードの電圧を、駆動部１０３が駆動ラインＬ１から引き抜いた駆動電流ＮＧの電流量を表す電流検出信号ＧＣ１ｂとして制御部１３に供給する。
電圧検出回路１０６は、ダイオードＤ３及びＤ４、キャパシタＣ２及び抵抗Ｒ３を有する。ダイオードＤ３のアノードは駆動ラインＬ１に接続されており、ダイオードＤ４のアノードは駆動ラインＬ２に接続されている。ダイオードＤ３及びＤ４各々のカソードは、キャパシタＣ２の一端及び抵抗Ｒ３の一端に接続されている。キャパシタＣ２及び抵抗Ｒ３各々の他端には接地電位が印加されている。
上記した構成により、電圧検出回路１０６は、駆動ラインＬ１及びＬ２間に生じる交流の駆動電圧を直流化及び平滑化した電圧を、交流駆動電圧の振幅を表す電圧検出信号ＧＶ０として生成し、これを制御部１３に供給する。
制御部１３は、電圧検出信号ＧＶ０、電流検出信号ＧＣ１ａ及びＧＣ１ｂに基づき、送電コイル１２及び無線受電装置２００各々の動作状態、或いは周囲の状態等を判断し、給電動作に異常が生じているか否かを判定する。
例えば、送電コイル１２は、駆動部１０３及び１０４によって差動駆動されるので、駆動部１０３及び１０４が正常に動作していれば、駆動電流ＰＧと駆動電流ＮＧとが等しくなる。それに伴い、電流検出信号ＧＣ１ａの値と電流検出信号ＧＣ１ｂの値とが比例することになる。
ところが、駆動部１０３及び１０４に異常が生じると、電流検出信号ＧＣ１ａの値と電流検出信号ＧＣ１ｂの値との比例関係が満たされなくなる。例えば、送電コイル１２の両端子のうちの一方の端子が接地電位に短絡すると、電流検出信号ＧＣ１ａ及びＧＣ１ｂの値は共に増大するが、両者の比例関係が保たれなくなる。
そこで、制御部１３は、電流検出信号ＧＣ１ａ及びＧＣ１ｂ各々の値の時間経過に伴う変化率の差分が所定の閾値を超えた場合に、両者（ＧＣ１ａ、ＧＣ１ｂ）が比例関係に無いと判定し、異常が生じていると判断する。
また、送電コイル１２はリアクタンス成分を有するため、無線受電装置２００の状態や、受電コイルとの結合状態、又は周囲の異物（導電体、磁性体）の存在等により、容量性の状態、或いは誘導性の状態となる。これにより、電流検出信号ＧＣ１ａ又はＧＣ１ｂの波形に対して、電圧検出信号ＧＶ０の波形は必ずしも比例関係にはならない。
そこで、予め、無線給電装置１００が正常な給電動作を行っているときの電流検出信号ＧＣ１ａ（又はＧＣ１ｂ）の値と、電圧検出信号ＧＶ０の値とを測定しておき、夫々の測定結果を正常値として制御部１３に記憶しておく。制御部１３は、図２に示す給電モード時において、電流検出信号ＧＣ１ａ（又はＧＣ１ｂ）、及び電圧検出信号ＧＶ０各々の値を監視する。そして、制御部１３は、電流検出信号ＧＣ１ａ（又はＧＣ１ｂ）の値、及び電圧検出信号ＧＶ０の値のうちの少なくとも一方が上記した正常値に対して所定の閾値を超えて変動した場合に異常が生じていると判断する。
制御部１３は、このような異常が生じていると判断した場合、例えば電源遮断を促す電源遮断信号を送電回路１０に供給する。この電源遮断信号に応じて、送電回路１０に含まれる交流駆動電流生成部１０Ａの発振部１０１は、発振信号ｆｃの生成を停止する。これにより、無線受電装置２００に対する給電動作が停止する。
［無線受電装置２００］
次に、図１に示す無線受電装置２００の構成について説明する。無線受電装置２００は、受電コイル２０、共振キャパシタ２１、整流回路２２、受電回路２３、及び制御部２４を含む。
受電コイル２０及び共振キャパシタ２１は、無線給電装置１００の送電コイル１２が発生する交流磁界に磁気結合し、当該交流磁界に対応した電圧値を有する交流電圧をラインＬ３及びＬ４に印加する。
整流回路２２は、例えば図１に示すように４つの整流用のダイオードが接続されたダイオードブリッジ及び平滑用のキャパシタを含む。整流回路２２は、駆動ラインＬ３及びＬ４の交流電圧を全波整流し、且つ平滑化した直流の電圧を受給電圧ＪＶとしてラインＬ５及びＬ６を介して受電回路２３に供給する。尚、ラインＬ６には、接地電位（例えばゼロボルト）が印加されている。
受電回路２３は、受給電圧ＪＶの電圧値を一定化した出力電圧ＶＧを生成し、これを外部端子Ｔｐ及びＴｇに接続されている負荷装置２５０に供給する。尚、負荷装置２５０とは、例えば二次電池を充電する充電回路、或いはＩＣカード等の各種電子機器である。また、受電回路２３は、受給電圧ＪＶの電圧値を一定化した電圧を、制御部２４を動作させる電源電圧として制御部２４に供給する。
また、受電回路２３は、自身の内部に流れる電流、内部電圧、温度、並びに、無線給電装置１００が生成した交流磁界に基づくクロック信号の振幅、を夫々検出し、その結果を制御部２４に通知する。更に、受電回路２３は、制御部２４から供給された各種の制御信号に対応した動作設定を行う。
制御部２４は、ラインＬ３及びＬ４と電気的に接続されている。制御部２４は、通信モード時において、ラインＬ３、Ｌ４、共振キャパシタ２０及び受電コイル２０を介して無線給電装置１００とのデータ通信を行う通信回路を含む。制御部２４は、受電回路２３から供給された信号、又は上記した無線給電装置１００とのデータ通信によって取得した制御データに応じて、受電回路２３の動作を制御する各種の制御信号を受電回路２３に供給する。
図４は、受電回路２３の内部構成を示すブロック図である。図４に示すように、受電回路２３は、ラインＬ５及びＬ６に接続されている過大磁界保護回路２３１、磁界判定部２３２、安定化回路２３３、２３４、遮断回路２３５、及び出力放電回路２３６を含む。更に、受電回路２３は、電圧検出部２４１、２４２、クロック振幅検出部２４３、及び温度センサ２４４を含む。
過大磁界保護回路２３１は、受電コイル２０が所定強度以上の交流磁界、つまり過大磁界を受け、それに伴いラインＬ５上の受給電圧ＪＶが上限電圧を超えた場合に、当該受給電圧ＪＶをその上限電圧に固定する。これにより、過大磁界保護回路２３１は、受電コイル２０が受けた過大磁界から、後段の回路、つまり安定化回路２３３及び２３４を保護する。
尚、過大磁界保護回路２３１は、この上限電圧の電圧値を、制御部２４から供給された制限電圧指定信号ＶＳによって変更する。
更に、過大磁界保護回路２３１は、上記した過大磁界を受けた場合に、その過大磁界に伴って流れる電流の電流量を検出し、検出した電流量を表す電流検出信号ＣＤ０を磁界判定部２３２に供給する。
図５は、過大磁界保護回路２３１の一例を示す回路図である。図５に示すように、過大磁界保護回路２３１は、抵抗Ｒ４～Ｒ７、セレクタＳＥ１、オペアンプＯＰ１、スイッチ素子ＳＷ１、ｎチャネルＭＯＳ型のトランジスタＭＮ１及びＭＮ２、ｐチャネルＭＯＳ型のトランジスタＭＰ１及びＭＰ２を含む。
ラインＬ５及びＬ６間には、直列に接続された抵抗Ｒ４～Ｒ６が分圧回路として形成されている。当該分圧回路は、ラインＬ５及びＬ６間の電圧、つまり受給電圧ＪＶを分圧することにより、分圧電圧ｖａと、当該分圧電圧ｖａよりも小さい電圧値を有する分圧電圧ｖｂとを生成する。
セレクタＳＥ１は、制御部２４から供給された制限電圧指定信号ＶＳに基づき、上記した分圧電圧ｖａ及びｖｂのうちの一方を選択する。尚、制限電圧指定信号ＶＳは、ラインＬ５の受給電圧ＪＶに対する上限電圧を指定する信号である。例えば、制限電圧指定信号ＶＳは、図６に示す電圧値Ｖ１（例えば３ボルト）、及び当該電圧値Ｖ１よりも高い電圧値Ｖ２（例えば５ボルト）のうちの一方を上限電圧として指定する信号である。ここで、制限電圧指定信号ＶＳが上限電圧として電圧値Ｖ１を表す場合には、セレクタＳＥ１は、分圧電圧ｖａを選択する。また、制限電圧指定信号ＶＳが上限電圧として電圧値Ｖ２を表す場合には、セレクタＳＥ１は、分圧電圧ｖｂを選択する。
セレクタＳＥ１は、選択した方の電圧（ｖａ又はｖｂ）を検出電圧ＶＣとしてオペアンプＯＰ１の非反転入力端に供給する。
オペアンプＯＰ１の反転入力端には所定の基準電圧ＶＲが印加されている。オペアンプＯＰ１は、検出電圧ＶＣ（ｖａ又はｖｂ）が基準電圧ＶＲよりも高い場合には論理レベル１、この検出電圧ＶＣが基準電圧ＶＲ以下である場合には論理レベル０に対応した電圧値を有する短絡信号ＳＴを生成する。オペアンプＯＰ１は、短絡信号ＳＴを、スイッチ素子ＳＷ１、トランジスタＭＮ１及びＭＮ２各々のゲートに供給する。
例えば、抵抗Ｒ４を１００キロオーム、抵抗Ｒ５を２０キロオーム、抵抗Ｒ６を３０キロオームとした場合、分圧電圧ｖａは受給電圧ＪＶの１／３の電圧値となり、分圧電圧ｖｂは受給電圧ＪＶの１／５の電圧値となる。ここで、基準電圧ＶＲを例えば１ボルトとした場合、オペアンプＯＰ１は、ＪＶ／３又はＪＶ／５を表す検出電圧ＶＣと、１ボルトの基準電圧ＶＲとの電圧値を比較することになる。
尚、オペアンプＯＰ１は、制御部２４から供給された磁界保護制御信号ＭＣＮが磁界保護動作の停止を表す場合には、短絡信号ＳＴの生成動作を停止する。また、オペアンプＯＰ１は、この磁界保護制御信号ＭＣＮが磁界保護動作の実行を表す場合には、上記したように短絡信号ＳＴの生成を行う。
スイッチ素子ＳＷ１は、磁界保護制御信号ＭＣＮが磁界保護動作の実行を表す場合にはオフ状態となる。また、スイッチ素子ＳＷ１は、磁界保護制御信号ＭＣＮが磁界保護動作の停止を表す場合にはオン状態となり、トランジスタＭＮ１及びＭＮ２各々のゲートの電圧を強制的に論理レベル０に対応した接地電位に設定する。
トランジスタＭＮ１のソースはラインＬ６に接続されており、そのドレインはラインＬ５に接続されている。トランジスタＭＮ１は、短絡信号ＳＴが論理レベル０を表す場合にはオフ状態となる。また、トランジスタＭＮ１は、短絡信号ＳＴが論理レベル１を表す場合にはオン状態となり、ラインＬ５からラインＬ６に向けて電流を流す。これにより、受給電圧ＪＶの上限が、制限電圧指定信号ＶＳにて指定された上限電圧としての電圧値Ｖ１又は電圧値Ｖ２に制限される。
例えば、制限電圧指定信号ＶＳが上限電圧として電圧値Ｖ１を表す場合に、受給電圧ＪＶが電圧値Ｖ１よりも低いときには、トランジスタＭＮ１はオフ状態となるので、ラインＬ５及びＬ６間には、図６の実線にて示すように電流は流れない。よって、この際、過大磁界保護回路２３１は、整流回路２２で得られた受給電圧ＪＶをそのままラインＬ５を介して次段の安定化回路２３３及び２３４に供給する。
しかしながら、受給電圧ＪＶの電圧値が電圧値Ｖ１を超えると、トランジスタＭＮ１がオン状態となり、ラインＬ５及びＬ６間には、図６の実線にて示すように電流が流れる。これにより、整流回路２２で得られた受給電圧ＪＶが電圧値Ｖ１より高電圧な状態にあると、トランジスタＭＮ１の動作により、受給電圧ＪＶの電圧値は電圧値Ｖ１に維持される。よって、当該電圧値Ｖ１を有する受給電圧ＪＶが次段の安定化回路２３３及び２３４に供給される。
また、例えば、制限電圧指定信号ＶＳが上限電圧として電圧値Ｖ２を表す場合に、受給電圧ＪＶの電圧値が電圧値Ｖ２よりも低いときには、トランジスタＭＮ１はオフ状態にある。従って、ラインＬ５及びＬ６間には、図６の破線にて示すように微量な電流しか流れないので、過大磁界保護回路２３１は、整流回路２２で得られた受給電圧ＪＶをそのままラインＬ５を介して次段の安定化回路２３３及び２３４に供給する。
ところが、受給電圧ＪＶの電圧値が電圧値Ｖ２を超えると、トランジスタＭＮ１がオン状態となり、ラインＬ５及びＬ６間には、図６の破線にて示すように電流が流れる。これにより、整流回路２２で得られた受給電圧ＪＶが上限の電圧値Ｖ２より高電圧な状態にある場合には、トランジスタＭＮ１の動作により、受給電圧ＪＶの電圧が上限の電圧値Ｖ２に維持される。よって、当該上限の電圧値Ｖ２を有する受給電圧ＪＶが次段の安定化回路２３３及び２３４に供給される。
このように、過大磁界保護回路２３１は、制御部２４から供給された制限電圧指定信号ＶＳによって、ラインＬ５上の受給電圧ＪＶの上限電圧を電圧値Ｖ１又はＶ２に制限する。これにより、過大磁界保護回路２３１は、受電コイル２０が受けた過大磁界から、後段の回路（２３３、２３４）及び負荷装置２５０を保護する。
また、過大磁界保護回路２３１には、受電コイル２０が過大磁界を受けた際にラインＬ５及びＬ６間に流れる電流を検出するために、図５に示すトランジスタＭＮ２、ＭＰ１及びＭＰ２、抵抗Ｒ７を含む電流検出部が設けられている。
図５において、トランジスタＭＮ２のソースはラインＬ６に接続されており、そのドレインは、カレントミラー回路としてのトランジスタＭＰ１及びＭＰ２各々のゲートに接続されている。尚、トランジスタＭＰ１は自身のゲート及びドレイン同士が接続されている。また、トランジスタＭＰ２のドレインは抵抗Ｒ７の一端に接続されている。抵抗Ｒ７の他端はラインＬ６に接続されている。
かかる電流検出部では、トランジスタＭＮ２がＭＮ１と連動して、短絡信号ＳＴが論理レベル０を表す場合にオフ状態となり、短絡信号ＳＴが論理レベル１を表す場合にはオン状態となる。当該トランジスタＭＮ２がオン状態となると、トランジスタＭＰ１及びトランジスタＭＮ２を介してラインＬ５からラインＬ６に向けて電流が流れる。この際、トランジスタＭＮ２に流れる電流に対応した電流量の電流が、トランジスタＭＰ２及び抵抗Ｒ７を介して、ラインＬ５からラインＬ６に向けて流れる。
つまり、トランジスタＭＮ２は、受電コイル２０が過大磁界を受けた場合にオン状態となる。この際、トランジスタＭＮ２は、トランジスタＭＮ１を介してラインＬ５及びＬ６間に流れ、いわゆる過大磁界電流に対応した電流を、カレントミラー回路（ＭＰ１、ＭＰ２）に供給する。これにより、カレントミラー回路は、上記した過大磁界電流に対応した電流を抵抗Ｒ７の一端に送出する。よって、抵抗の一端には、過大磁界電流に対応した電圧が生じる。そこで、過大磁界保護回路２３１では、抵抗Ｒ７の一端の電圧を、上記した過大磁界電流の電流量を表す電流検出信号ＣＤ０とし、これを磁界判定部２３２に供給する。
尚、過大磁界保護回路２３１としては、図５に示す構成に代えて図７に示す回路構成を採用しても良い。図７に示す構成では、オペアンプＯＰ１を省き、セレクタＳＥ１から出力された検出電圧ＶＣを直接、トランジスタＭＮ１及びＭＮ２各々のゲートに供給するようにした点を除く他の構成は図５に示すものと同一である。
すなわち、図７に示す構成では、検出電圧ＶＣの電圧値がトランジスタの閾値よりも高い場合にトランジスタＭＮ１及びＭＮ２がオン状態となり、図５に示す構成と同様な磁界保護動作を行う。
磁界判定部２３２は、上記した電流検出信号ＣＤ０にて表される電流量が所定電流（例えば５ミリアンペア）未満である場合には、交流磁界が所定強度より小さい弱磁界であると判定し、その判定結果を表す磁界判定信号ＭＳを生成する。また、磁界判定部２３２は、この電流検出信号ＣＤ０にて表される電流量が所定電流以上である場合には、交流磁界が所定強度以上の強磁界であると判定し、その判定結果を表す磁界判定信号ＭＳを生成する。磁界判定部２３２は、磁界判定信号ＭＳを制御部２４に供給する。
安定化回路２３３は、ラインＬ５を介して受けた受給電圧ＪＶに基づき、所定の一定の電圧値を有する安定化電圧Ｖｇを生成する。安定化回路２３３は、当該安定化電圧ＶｇをラインＬ０を介して遮断回路２３５に供給する。更に、安定化回路２３３は、ラインＬ０に流れる電流を出力電流として検出し、当該出力電流の電流量を表す電流検出信号ＣＤ１を制御部２４に供給する。
安定化回路２３４は、ラインＬ５を介して受けた受給電圧ＪＶに基づき、安定化電圧Ｖｇと同一の一定電圧値を有する安定化電圧Ｖｔを生成する。安定化回路２３４は、当該安定化電圧Ｖｔを制御部２４を動作させる電源電圧として、電圧検出部２４２及び制御部２４に供給する。
尚、安定化回路２３３及び２３４は、同一の回路構成を有する。
図８は、安定化回路２３３の回路構成の一例を示す回路図である。図８に示すように、安定化回路２３３は、ｐチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱＰ０、ＱＰ１、抵抗Ｒ１０～Ｒ１２、負帰還制御部ＦＢＣ及び出力電流検出部ＩＤＥを含む。
トランジスタＱＰ０のソースはラインＬ５に接続されており、そのドレインはラインＬ０に接続されている。トランジスタＱＰ０のゲートには、負帰還制御部ＦＢＣで生成された帰還電圧ＦＶが印加されている。
ラインＬ０には、抵抗Ｒ１０及びＲ１１を含む分圧回路が接続されている。分圧回路（Ｒ１０、Ｒ１１）は、ラインＬ０の電圧、つまり安定化電圧Ｖｇ（Ｖｔ）を分圧した分圧電圧を、安定化電圧Ｖｇ（Ｖｔ）の電圧値を表す電圧検出信号ＧＶａとして負帰還制御部ＦＢＣに供給する。
トランジスタＱＰ１のソースはラインＬ５に接続されており、そのドレインは抵抗Ｒ１２の一端に接続されている。抵抗Ｒ１２の他端には接地電位が印加されている。トランジスタＱＰ１のゲートには、上記した帰還電圧ＦＶが印加されている。ここで、トランジスタＱＰ１のドレインの電圧が、ラインＬ５に流れる電流の電流量を表す電流検出信号ＣＤａとして負帰還制御部ＦＢＣに供給される。
負帰還制御部ＦＢＣは、電流検出信号ＣＤａ及び電圧検出信号ＧＶａのうちで大なる方の値と、所定の基準値との差分を求める。負帰還制御部ＦＢＣは、当該差分を表す電圧を上記した帰還電圧ＦＶとして、トランジスタＱＰ０及びＱＰ１各々のゲート、並びに出力電流検出部ＩＤＥに供給する。
出力電流検出部ＩＤＥは、ｐチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱＰ２及びＱＰ３、抵抗Ｒ１３及びＲ１４、オペアンプＯＰ２を含む。
抵抗Ｒ１３の一端はラインＬ５に接続されており、その他端はトランジスタＱＰ２のソースに接続されている。トランジスタＱＰ２のドレインはラインＬ０に接続されており、そのゲートには上記した帰還電圧ＦＶが印加されている。オペアンプＯＰ２の非反転入力端には抵抗Ｒ１３の一端が接続されており、その反転入力端には抵抗Ｒ１３の他端が接続されている。オペアンプＯＰ２の出力端はトランジスタＱＰ３のゲートに接続されている。トランジスタＱＰ３のソースはラインＬ５に接続されており、そのドレインは抵抗Ｒ１４の一端に接続されている。抵抗Ｒ１４の他端には接地電位が印加されている。尚、トランジスタＱＰ３のサイズ（チャネル幅）は、トランジスタＱＰ０のサイズよりも小、例えばトランジスタＱＰ０のチャネル幅の１／４００である。
かかる構成により、トランジスタＱＰ０は、ラインＬ５を介して供給された受給電圧ＪＶを、帰還電圧ＦＶに基づき所定の基準値と一致させるように調整する。トランジスタＱＰ０は、この調整が施された電圧を安定化電圧Ｖｇとして、ラインインＬ０に印加すると共に、負荷装置２５０を動作させる出力電流をラインＬ０に送出する。
この際、当該出力電流に対応した電流、すなわち、出力電流の１／４００の電流量の電流が抵抗Ｒ１３に流れる。ここで、オペアンプＯＰ２が抵抗Ｒ１３の両端の電圧差に対応した電圧をトランジスタＱＰ３のゲートに印加する。これにより、トランジスタＱＰ３のドレイン端と抵抗Ｒ１４の一端との接続点には、出力電流の１／４００の電流量に対応した電圧が生じる。
そこで、出力電流検出部ＩＤＥは、トランジスタＱＰ３のドレイン端と抵抗Ｒ１４の一端との接続点に生じた電圧を、出力電流の１／４００の電流量を表す電流検出信号ＣＤ１として制御部２４に供給する。
このように、出力電流検出部ＩＤＥでは、トランジスタＱＰ０と並列に電流検出用の抵抗Ｒ１３を設け、当該抵抗Ｒ１３の両端の電圧に基づき出力電流を検出している。この際、トランジスタＱＰ２により、抵抗Ｒ１３に流れる電流は、トランジスタＱＰ０に流れる出力電流の１／４００となる。よって、トランジスタＱＰ０に直列に電流検出用の抵抗を設けて出力電流の検出を行う場合に比して、電力損失を抑えることが可能となる。
図４に示す遮断回路２３５は、制御部２４から供給された出力遮断制御信号ＯＣＮに応じて、ラインＬ０及び出力ラインＬＸ間を電気的に接続する、或いはラインＬ０及び出力ラインＬＸ間の接続を遮断する。
つまり、遮断回路２３５は、出力遮断制御信号ＯＣＮが「接続」を表す場合には、ラインＬ０を介して受けた安定化電圧Ｖｇを出力電圧ＶＧとして、出力ラインＬＸを介して外部端子Ｔｐに印加する。この際、遮断回路２３５は、安定化回路２３３からラインＬ０を介して供給された出力電流を、出力ラインＬＸ、退部端子Ｔｐを介して負荷装置２５０に送出する。
更に、遮断回路２３５は、ラインＬ０から出力ラインＬＸに流れ込む出力電流の電流量を検出し、検出した電流量を表す電流検出信号ＣＤ２を制御部２４に供給する。
一方、出力遮断制御信号ＯＣＮが「遮断」を表す場合には、ラインＬ０及び出力ラインＬＸ間の接続を遮断、つまり安定化電圧Ｖｇの出力ラインＬＸへの供給を遮断する。
図９は、遮断回路２３５の回路構成の一例を示す回路図である。図９に示すように、遮断回路２３５は、ｐチャネルＭＯＳ型のトランジスタＭＳＷ、ＱＰ１１及びＱＰ１２、抵抗Ｒ１５及びＲ１６、オペアンプＯＰ３を含む。
トランジスタＭＳＷのドレインはラインＬ０に接続されており、そのソースは出力ラインＬＸに接続されている。トランジスタＭＳＷのゲートには、出力遮断制御信号ＯＣＮが供給されている。更に、トランジスタＭＳＷのゲート及びソース間には抵抗Ｒ１５が接続されている。尚、出力遮断制御信号ＯＣＮは、「遮断」を表す場合には論理レベル１、「接続」を表す場合には論理レベル０に対応した電圧値を有する。
トランジスタＭＳＷは、出力遮断制御信号ＯＣＮに応じて、ラインＬ０及び出力ラインＬＸ間の接続及び遮断を行う遮断スイッチとして機能する。
また、遮断回路２３５には、出力ラインＬＸに流れる出力電流の電流量を検出するために、トランジスタＱＰ１１及びＱＰ１２、オペアンプＯＰ３、及び抵抗Ｒ１６を含む電流検出部が設けられている。
トランジスタＱＰ１１のドレインはラインＬ０に接続されており、そのソースはトランジスタＱＰ１２のソース及びオペアンプＯＰ３の反転入力端に接続されている。トランジスタＱＰ１１のゲートには接地電位が固定印加されている。オペアンプＯＰ３の非反転入力端は出力ラインＬＸに接続されている。尚、トランジスタＱＰ１１のサイズ（チャネル幅）は、トランジスタＭＳＷのサイズよりも小、例えばトランジスタＭＳＷのチャネル幅の１／４００である。トランジスタＱＰ１２のゲートはオペアンプＯＰ３の出力端に接続されており、ドレインは抵抗Ｒ１６の一端に接続されている。抵抗Ｒ１６の他端には接地電位が印加されている。
上記した構成によれば、オペアンプＯＰ３及びトランジスタＱＰ１２により、トランジスタＱＰ１１のドレイン及びソース間に、トランジスタＭＳＷのドレイン及びソース間と等しい電圧が印加される。この際、トランジスタＭＳＷ及びＱＰ１１は共にオン状態で、且つドレイン及びソース間電圧が等しいので、トランジスタＱＰ１１には、トランジスタＭＳＷが送出する出力電流の１／４００の電流が流れる。このトランジスタＱＰ１１に流れる電流がトランジスタＱＰ１２を介して抵抗Ｒ１６に送出されると、抵抗Ｒ１６の一端には、上記した出力電流の電流量に対応した電圧が生じる。
そこで、図９に示す構成を有する遮断回路２３５では、トランジスタＱＰ１２のドレインと抵抗Ｒ１６の一端との接続点の電圧を、出力電流の１／４００の電流量を表す電流検出信号ＣＤ２として制御部２４に供給する。
図１０は、遮断回路２３５の回路構成の他の一例を示す回路図である。尚、図１０に示す構成では、オペアンプＯＰ３に代えてｐチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱＰ２１～２３及び電流源ＩＧを採用した点を除く他の構成は図９に示すものと同一である。
図１０に示す構成では、トランジスタＱＰ１１及びＱＰ１２間にトランジスタＱＰ２１を設けている。すなわち、トランジスタＱＰ２１のドレインがトランジスタＱＰ１２のソースに接続されており、トランジスタＱＰ２１のソースがトランジスタＱＰ１１のソースに接続されている。トランジスタＱＰ２２のソースが出力ラインＬＸに接続されており、そのドレインが、トランジスタＱＰ２１及びＱＰ２２各々のゲート、並びにトランジスタＱＰ２３のソースに接続されている。トランジスタＱＰ２３のドレインは、トランジスタＱＰ１２及びＱＰ２３各々のゲート、並びに電流源ＩＧに接続されている。
このように、遮断回路２３５では、図９又は図１０に示すように、遮断スイッチ（ＭＳＷ）における電圧降下を利用して出力電流の電流量を検出しているため、電流検出に費やされる電力消費量を抑えることができる。よって、電力効率を低下させることなく、受電回路２３内において、負荷装置２５０を駆動する出力電流の電流量を検出することが可能となる。
図４に示す出力放電回路２３６は、バイパスキャパシタＣ５、及びｎチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱｎを含む。バイパスキャパシタＣ５は、その一端が出力ラインＬＸに接続されており、他端に接地電位が印加されている。バイパスキャパシタＣ５は、出力ラインＬＸに印加された出力電圧ＶＧの電圧変動を抑える。
トランジスタＱｎのドレインは出力ラインＬＸに接続されており、そのソースには接地電位が印加されている。トランジスタＱｎのゲートには、制御部２４で生成された強制放電信号ＤＯＮが供給されている。強制放電信号ＤＯＮは、バイパスキャパシタＣ５を強制的に放電させる場合にだけ論理レベル１、その他の場合には論理レベル０に対応した電圧値を有する。
すなわち、トランジスタＱｎは、制御部２４から、放電を促す論理レベル１の強制放電信号ＤＯＮが供給された場合にオン状態となって、バイパスキャパシタＣ５を強制的に放電させる。これにより、トランジスタＱｎは、出力ラインＬＸの電圧値を接地電位まで低下させる。よって、トランジスタＱｎのサイズ（チャネル幅、チャネル長）は、自身がオン状態にある際にバイパスキャパシタＣ５を放電させるのに必要となる電流を流せる程度の大きさとなる。
例えば、出力電圧ＶＧが５ボルト、バイパスキャパシタＣ５の静電容量が１０マイクロファラッドである場合に、オン抵抗が１キロオームとなるようにトランジスタＱｎのサイズを設定すると、
放電時の時定数：１キロオーム×１０マイクロファラッド＝１０ミリ秒
初期電流：５ボルト／１キロオーム＝５ミリアンペア
となる。
尚、受電回路２３には、上記した構成（２３１～２３６）の他に、自身の内部の状態を検出する構成として、図４に示すように、電圧検出部２４１及び２４２、クロック振幅検出部２４３、及び温度センサ２４４が含まれている。
電圧検出部２４１は、ラインＬ５の電圧、つまり受給電圧ＪＶの電圧値を検出し、検出した電圧値を表す電圧検出信号ＤＶ１を制御部２４に供給する。電圧検出部２４２は、安定化回路２３４で生成された安定化電圧Ｖｔの電圧値を検出し、検出した電圧値を表す電圧検出信号ＤＶ２を制御部２４に供給する。
クロック振幅検出部２４３は、受電コイル２０の両端に接続されているラインＬ３及びＬ４の交流電圧から、データ通信に用いるクロック信号を抽出し、当該クロック信号の振幅を検出する。クロック振幅検出部２４３は、このクロック信号の振幅値を表すクロック振幅検出信号ＣＡＤを制御部２４に供給する。
温度センサ２４４は、受電回路２３内部の温度を測定し、測定した温度を表す温度検出信号ＴＥを制御部２４に供給する。
図４に示すように、制御部２４は、通信回路の受信部としてのＡＳＫ（amplitude-shift keying）復調部２４０１、及び送信部としての負荷変調部２４０２を含む。
ＡＳＫ復調部２４０１は、通信モード時において受電コイル２０、ラインＬ３及びＬ４を介して受けた受信信号に対して、以下のようなＡＳＫ復調処理を施すことにより、無線給電装置１００から無線送信されたクロック信号及び制御データを復元する。
つまり、ＡＳＫ復調部２４０１は、ＡＳＫ復調処理として、図１１に示す受信信号ＲＳに対して、その信号レベルの立ち上がり時には閾値ＴＨ１、立ち下がり時には閾値ＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２）を用いたヒステリシス付き２値判定を行う。
例えば、ＡＳＫ復調部２４０１は、受信信号ＲＳの信号レベルの立ち上がり区間では、その信号レベルが閾値ＴＨ１より低い場合には論理レベル０、閾値ＴＨ１以上の場合には論理レベル１を有する制御データを得る。また、ＡＳＫ復調部２４０１は、受信信号ＲＳの信号レベルの立ち下がり区間では、その信号レベルが閾値ＴＨ２より低い場合には論理レベル０、閾値ＴＨ２以上の場合には論理レベル１を有する制御データ又はクロック信号を得る。
尚、上記したようなＡＳＫ復調処理を実施するにあたり、ＡＳＫ復調部２４０１は、磁界判定部２３２から供給された磁界判定信号ＭＳに応じて、図１１に示す閾値ＴＨ１と閾値ＴＨ２との差である判定閾値幅ＨＲを変更する。
例えば、ＡＳＫ復調部２４０１は、磁界判定信号ＭＳが５ミリアンペア未満の弱磁界を表す場合には比較的小さな判定閾値幅ＨＲ（例えば５０ミリボルト）を設定する。一方、磁界判定信号ＭＳが５ミリアンペア以上の強磁界を表す場合には、ＡＳＫ復調部２４０１は、比較的大きな判定閾値幅ＨＲ（例えば１００ミリボルト）を設定する。
尚、上記した一例では、無線受電装置２００が弱磁界を受けている場合には強磁界を受けている場合に比べて、ＡＳＫ復調部２４０１での判定閾値幅ＨＲを小さくしている。しかしながら、無線受電装置２００が受けている磁界が弱いほど、判定閾値幅ＨＲを大きくするようにしても良い。
このように、ＡＳＫ復調部２４０１では、データ通信時に無線受電装置２００が受けた磁界の大きさに応じて、ヒステリシス付き２値判定の判定閾値幅ＨＲを変更できるようにしている。これにより、無線受電装置２００では、受信した磁界の強度に拘わらず、受信信号ＲＳから精度良く制御データを復元することが可能となる。
負荷変調部２４０２は、無線給電装置１００側に送信する制御データに基づき、ラインＬ３及びＬ４に接続した負荷（例えば抵抗）を駆動する。
図１２は、負荷変調部２４０２の構成の一例を示す回路図である。図１２に示すように、負荷変調部２４０２は、スイッチ素子ＳＷ１１及びＳＷ１２と、負荷抵抗ＶＲ１及びＶＲ２と、を含む。
負荷抵抗ＶＲ１の一端にはラインＬ３が接続されており、その他端にはスイッチ素子ＳＷ１の一端が接続されている。スイッチ素子ＳＷ１の他端には接地電位が印加されている。負荷抵抗ＶＲ２の一端にはラインＬ４が接続されており、その他端にはスイッチ素子ＳＷ２の一端が接続されている。スイッチ素子ＳＷ２の他端には接地電位が印加されている。
スイッチ素子ＳＷ１１は、無線給電装置１００側に送信する制御データＴＸＤが例えば論理レベル１を表す場合にオン状態、論理レベル０を表す場合にオフ状態となる。スイッチ素子ＳＷ１２は、制御データＴＸＤが論理レベル０を表す場合にオン状態、論理レベル１を表す場合にオフ状態となる。これにより、スイッチ素子ＳＷ１１及びＳＷ１２が相補的にオン状態及びオフ状態となり、制御データＴＸＤにて表される２値（論理レベル０、１）のデータ系列に対応した交流駆動電流がラインＬ３及びＬ４を介して受電コイル２０に流れる。この際、受電コイル２０が発する交流磁界により、無線給電装置１００側に制御データＴＸＤが無線送信される。
ここで、負荷抵抗ＶＲ１及びＶＲ２は、磁界判定信号ＭＳに応じて抵抗値の変更が可能な可変抵抗である。すなわち、負荷抵抗ＶＲ１及びＶＲ２は、磁界判定信号ＭＳによって表される磁界が弱い場合には強い場合に比べて自身の抵抗値を高くする。例えば、磁界判定信号ＭＳが弱磁界を表す場合には負荷抵抗ＶＲ１及びＶＲ２の抵抗値は数キロオームに設定され、強磁界を表す場合には負荷抵抗ＶＲ１及びＶＲ２の抵抗値は数十オームに設定される。
尚、上記した一例では、無線受電装置２００が弱磁界を受けている場合には強磁界を受けている場合に比べて、負荷変調部２４０での負荷を軽く、つまり負荷抵抗（ＶＲ１、ＶＲ２）の抵抗値を高くしている。しかしながら、無線受電装置２００が受けている磁界が弱いほど、負荷変調部２４０での負荷を重く、つまり負荷抵抗（ＶＲ１、ＶＲ２）の抵抗値を低くしても良い。
このように、負荷変調部２４０２では、データ通信時に無線受電装置２００が受けた磁界の大きさに応じて、負荷抵抗（ＶＲ１、ＶＲ２）の抵抗値を変更可能にしている。これにより、無線受電装置２００では、データ通信時における磁界の強度に拘わらず、制御データを確実に無線給電装置１００側に無線送信することが可能となる。
すなわち、通信回路（２４０１、２４０２）は、過大磁界保護回路２３１の電流検出部で検出された電流量（ＣＤ０）が所定電流値未満となる弱磁界を受けた場合と、所定電流値以上となる強磁界を受けた場合とで異なる通信特性にてデータ通信を行う。
以下に、無線給電装置１００及び無線受電装置２００による給電モード及び通信モードでの動作、及び制御部２４による受電回路２３に対する制御動作について説明する。
図１３は、無線給電装置１００及び無線受電装置２００間で実施されるデータ通信及び給電動作を表すフロー図である。
図１３に示すように、通信モードでは、先ず、無線給電装置１００が、図２に示すような磁界振幅Ｍ１を有する通信用の交流磁界を生成する（ステップＳ１）。これにより、無線給電装置１００は、無線受電装置２００の制御部２４を動作させる電力及びクロック信号を無線受電装置２００に無線送信する。
この際、無線受電装置２００の受電コイル２０が図２に示す磁界振幅Ｍ１を有する通信用の交流磁界を受けることにより、図１４に示すような電圧値Ｖ１の受給電圧ＪＶが受電回路２３に供給される。更に、無線受電装置２００の制御部２４は、上記した通信用の交流磁界に対応した受信信号をラインＬ３及びＬ４を介して受け、当該受信信号からクロック信号を抽出する（ステップＳ２）。
次に、制御部２４は、上限電圧として電圧値Ｖ１を示す制限電圧指定信号ＶＳを受電回路２３に供給する（ステップＳ３）。これにより、受電回路２３の過大磁界保護回路２３１は、受給電圧ＪＶの上限を電圧値Ｖ１（例えば３ボルト）に制限する保護動作状態に設定される。
次に、制御部２４は、図４に示すラインＬ０及び出力ラインＬＸ間の接続を遮断することを示す出力遮断制御信号ＯＣＮを受電回路２３に供給する（ステップＳ４）。これにより、受電回路２３の遮断回路２３５は、ラインＬ０及び出力ラインＬＸ間の接続を遮断するので、安定化回路２３３で生成された安定化電圧Ｖｇは出力ラインＬＸには印加されない。
次に、無線給電装置１００及び無線受電装置２００が夫々の相手先の仕様及び状態に対応した設定を行う際に必要となる制御データを取得するために、無線給電装置１００及び無線受電装置２００間においてデータ通信が行われる（ステップＳ５）。かかるデータ通信によって無線給電装置１００及び無線受電装置２００の各々が取得した制御データにより、無線給電装置１００及び無線受電装置２００は、夫々の相手先の仕様又は状態に対応した給電動作を実施し得る状態に設定される。
そして、ステップＳ５によるデータ通信が終了すると、無線給電装置１００は、データ通信の終了を表す制御データを送電コイル１２を介して無線受電装置２００に送信する（ステップＳ６）。
尚、上記したステップＳ１～Ｓ６により、無線給電装置１００及び無線受電装置２００は通信モードの状態となる。
ここで、無線受電装置２００の制御部２４が、無線給電装置１００からデータ通信の終了を表す制御データを受けると、上限電圧として電圧値Ｖ２（例えば５ボルト）を示す制限電圧指定信号ＶＳを受電回路２３に供給する（ステップＳ７）。これにより、受電回路２３の過大磁界保護回路２３１は、ラインＬ５上の受給電圧ＪＶの上限を電圧値Ｖ２に制限する保護動作状態に設定される。
次に、制御部２４は、図４に示すラインＬ０及び出力ラインＬＸ間の接続を促す出力遮断制御信号ＯＣＮを受電回路２３に供給する（ステップＳ８）。これにより、受電回路２３の遮断回路２３５は、ラインＬ０及び出力ラインＬＸ間を電気的に接続する。
その後、無線給電装置１００は、図２に示すような磁界振幅Ｍ２を有する給電用の交流磁界により、電圧値Ｖ２を有する電圧を無線受電装置２００に給電する（ステップＳ９）。これにより、無線受電装置２００では、図１４に示すような電圧値Ｖ２を有する受給電圧ＪＶが受電回路２３に供給される。よって、受電回路２３は、当該受給電圧ＪＶの電圧値を一定化した出力電圧ＶＧを、外部端子Ｔｐ及びＴｇに接続されている負荷装置２５０に供給する。
ステップＳ９の実行後、無線給電装置１００は給電状態監視処理（ステップＳ１０）を実行し、無線受電装置２００は受電状態監視処理（ステップＳ１１）を実行する。
図１５は、当該給電状態監視処理を示すフローチャートである。図１５において、無線給電装置１００の制御部１３は、前述した電流検出信号ＧＣ１ａ、ＧＣ１ｂ、及び電圧検出信号ＧＶ０各々の値が、夫々に割り当てられている定常範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
尚、ステップＳ１０１によれば、無線給電装置１００の送電コイル１２と、無線受電装置２００の受電コイル２０との間、或いは両者の近傍に異物が存在するか否かを検知することができる。つまり、このような異物が存在する場合、無線給電装置１００は強い交流磁界を発生するように動作するので、電流検出信号ＧＣ１ａ、ＧＣ１ｂ、及び電圧検出信号ＧＶ０のうちの少なくとも１つの値が定常範囲を超えることになる。
ステップＳ１０１において電流検出信号ＧＣ１ａ、ＧＣ１ｂ、及び電圧検出信号ＧＶ０各々の値が全て定常範囲内にあると判定された場合、制御部１３は、ステップＳ９での給電開始時点からの給電継続時間が所定時間以上継続しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
ステップＳ１０２において給電継続時間が所定時間未満であると判定された場合、制御部１３は、上記ステップＳ１０１の実行に戻り、前述した動作を再び実行する。
また、ステップＳ１０２において給電継続時間が所定時間以上であると判定された場合、制御部１３は、この給電状態監視処理を終了する。また、制御部１３は、上記ステップＳ１０１において電流検出信号ＧＣ１ａ、ＧＣ１ｂ、及び電圧検出信号ＧＶ０のうちの少なくとも１つの値が定常範囲外にあると判定した場合にも、この給電状態監視処理を終了する。
図１６は、上記したステップＳ１１において無線受電装置２００の制御部２４が実行する受電状態監視処理を示すフローチャートである。図１６において、無線受電装置２００の制御部２４は、例えば上記した電圧検出信号ＤＶ１にて表されるラインＬ５上の受給電圧ＪＶの電圧値に基づき、無線給電装置１００からの給電が継続中であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。
ステップＳ２０１において給電継続中であると判定された場合、制御部２４は、受電回路２３の動作状態を検出する動作状態検出処理を実行する（ステップＳ２０２）。
図１７は、動作状態検出処理の一例を示すフローチャートである。図１７において、制御部２４は、電圧検出信号ＤＶ１にて表される電圧値が所定の電圧下限値Ｖｔｈよりも低いか否かを判定する（ステップＳ２１）。すなわち、ステップＳ２１により、制御部２４は、交流磁界の強度が極めて小さいか否かを判定する。
ステップＳ２１において電圧検出信号ＤＶ１にて表される電圧値が所定の電圧下限値Ｖｔｈよりも低いと判定された場合、制御部２４は、過大磁界保護回路２３１で検出された電流検出信号ＣＤ０にて表される電流量が所定の電流閾値Ｃｔｈより大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。すなわち、ステップＳ２２により、制御部２４は、交流磁界の強度が極めて高いか否かを判定する。
ステップＳ２２において電流検出信号ＣＤ０にて表される電流量が電流閾値Ｃｔｈより大きいと判定された場合、制御部２４は、交流磁界が過大となる異常が発生していると判断し、無線給電装置１００への通知が必要であることを表す通知フラグを生成する（ステップＳ２３）。
一方、ステップＳ２１において電圧検出信号ＤＶ１にて表される電圧値が電圧下限値Ｖｔｈ以上であると判定された場合、制御部２４は、交流磁界の強度に不足が無いと判断し、無線給電装置１００への通知が不要であることを表す通知フラグを生成する（ステップＳ２４）。
尚、負荷装置２５０が例えば蓄電池である場合には、制御部２４は、電流検出信号ＣＤ１又はＣＤ２によって表される電流量に基づき、当該蓄電池に対して充電が完了したか否かを判定する。この際、制御部２４は、充電が完了したと判定した場合には通知が必要であることを表す通知フラグを生成し、充電が完了していないと判定した場合には通知が不要であることを表す通知フラグを生成する。
ステップＳ２３又はＳ２４の実行後、制御部２４は、図１７に示す動作状態検出処理を抜け、上記した通知フラグに基づき無線給電装置１００への通知を実行するか否かを判定する（ステップＳ２０３）。
ステップＳ２０３において、通知を行わないと判定した場合、制御部２４は、上記ステップＳ２０１の実行に戻って前述した動作を再び実行する。
一方、当該ステップＳ２０３において通知を実行すると判定した場合、制御部２４は、制限電圧指定信号ＶＳを、電圧値Ｖ２を表す状態からＶ１を表す状態に切り換え、引き続き電圧値Ｖ２を表す状態に遷移させる（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４により、過大磁界保護回路２３１は、ラインＬ５上の受給電圧ＪＶの上限を電圧値Ｖ２から電圧値Ｖ１に切り換え、引き続き電圧値Ｖ２に切り替える上限電圧切替処理を行う。
これにより、受電回路２３で動作異常が生じた場合、或いは負荷装置２５０への充電が完了した場合、ラインＬ５上の受給電圧ＪＶには、図１８に示すように電圧値Ｖ１及びＶ２の状態が交互に繰り返される電圧変動区間ＶＦＰが現れる。よって、それに伴い、送電コイル１２及び受電コイル２０間の交流磁界にも図１９に示すように、磁界振幅Ｍ１及びＭ２の状態が交互に繰り返される磁界振幅変動区間ＭＦＰが現れる。
従って、無線給電装置１００の制御部１３は、磁界振幅変動区間ＭＦＰでの磁界振幅の変動に伴う電流検出信号ＧＣ１ａ（ＧＣ２ａ）、又は電圧検出信号ＧＶ０の値の変化により、無線受電装置２００の動作状態（異常発生、充電完了等）を知ることができる。
上記ステップＳ２０４の終了後、或いは上記ステップＳ２０１において給電継続中ではないと判定された場合、無線受電装置２００の制御部２４は、図１６に示す受電状態監視処理を終了する。
ここで、上記したステップＳ７～Ｓ１１により、無線給電装置１００が無線受電装置２００に対して給電を行う給電モードの状態となる。この給電モードの実行後、無線給電装置１００及び無線受電装置２００は、再び上記した通信モード及び給電モードの動作を実行する。
以下に、上記した通信モード及び給電モードにおける無線受電装置２００の過大磁界保護回路２３１の動作について説明する。
過大磁界保護回路２３１は、制御部２４から供給された制限電圧指定信号ＶＳに基づき、整流回路２２で整流された受給電圧ＪＶの上限電圧を、図１４に示すように給電モードと通信モードとで切り替えている。
すなわち、過大磁界保護回路２３１は、通信モードでは電圧値Ｖ１を上限電圧とすることにより、電圧値Ｖ１を有する電圧を安定化回路２３３及び２３４に供給する。一方、給電モードでは、過大磁界保護回路２３１は、電圧値Ｖ１よりも高い電圧値Ｖ２を上限電圧とすることにより、電圧値Ｖ２を有する電圧を安定化回路２３３及び２３４に供給する。この際、安定化回路２３４は、電圧値Ｖ２を有する電圧に基づき安定化電圧Ｖｔを生成し、これを通信回路（２４０１、２４０２）を動作させる電源電圧としてこの通信回路に供給する。
尚、上記実施例では、制限電圧指定信号ＶＳに従って過大磁界保護回路２３１の上限電圧を電圧値Ｖ１及びＶ２の２段階で切り替えているが、電圧値が異なる３種類以上の電圧値により、上限電圧を切り替えるようにしても良い。
よって、過大磁界保護回路２３１の動作によれば、通信モードでは、交流磁界の強度に拘わらず、給電用の電圧よりも低い電圧で通信動作が為されるので、通信時の電力消費量を抑えることが可能となる。また、給電モードでは、通信モードでの上限電圧よりも高い電圧値で受給電圧ＪＶの上限を制限するので、保護動作に伴いラインＬ５及びＬ６間に流れる電流量が抑制される。
従って、過大磁界保護回路２３１によれば、給電（給電モード）及びデータ通信（通信モード）が行われるシステムにおいて、低電力損失にて過大磁界に対する保護を行うことが可能となるのである。
要するに、本発明では、以下の変換部、受電回路、通信回路を有し、交流磁界によって給電及びデータ通信が行われる無線受電装置に、過大磁界保護回路２３１を設けることにより、過大磁界保護を低電力損失にて実現するのである。
すなわち、変換部（２０～２１）は、交流磁界をその振幅に対応した電圧値を有する受給電圧（ＪＶ）に変換する。受電回路（２３）は、受給電圧（ＪＶ）に基づき電圧値が一定の安定化電圧（Ｖｔ、Ｖｇ）を生成し、この安定化電圧に対応した出力電圧（ＶＧ）を出力ライン（ＬＸ）を介して出力する。通信回路（２４０１、２４０２）は、この安定化電圧を電源電圧として受けてデータ通信を行う。そして、過大磁界保護回路（２３１）は、通信モード時には受給電圧（ＪＶ）の上限を第１の電圧値（Ｖ１）に制限し、給電モード時には受給電圧の上限を第１の電圧値よりも高い第２の電圧値（Ｖ２）に制限する。
更に、過大磁界保護回路２３１では、給電モード時において保護動作のトリガとなる上限電圧を電圧値Ｖ２から電圧値Ｖ１に切り替えることにより、受電回路２３の動作状態（異常有り又は充電完了）を無線給電装置１００に通知している。
つまり、過大磁界保護回路２３１は、給電モード時に上限電圧を電圧値Ｖ２から他の電圧値に切り替えることによって交流磁界の磁界振幅を変動させ、この磁界振幅の変動により受電回路２３の動作状態を通知するのである。
この際、上限電圧の電圧値を切り替える回数、或いは切り替える周期によって動作状態の内容を表す。図１８及び図１９に示す一例では、上限電圧を２回、電圧値Ｖ２から電圧値Ｖ１に切り替えることによって、受電回路２３の動作状態として「動作異常」を通知している。
このように、給電モード時において、交流磁界により無線給電装置１００から無線受電装置２００に給電を行いつつ、当該交流磁界を利用して無線受電装置２００の状態情報（異常有り、充電完了等）を無線給電装置１００側に通知することが可能となる。
また、無線受電装置２００の制御部２４は、給電モード及び通信モードに拘わらず、磁界判定信号ＭＳが強磁界を表す場合、つまり交流磁界が所定強度より大きい場合には、過大磁界保護回路２３１の上限電圧の電圧値を低下する。或いは、制御部２４は、給電モード及び通信モードに拘わらず、温度検出信号ＴＥが所定電圧より高温を表す場合には、過大磁界保護回路２３１の上限電圧の電圧値を現時点よりも低下する。
これにより、過大磁界発生時に過大磁界保護回路２３１内に流れ込む電流量が増加しその分だけ安定化回路２３３及び２３４に送出される電流量が低下する。よって、過大磁界から安定化回路２３３及び２３４を保護しつつも、安定化回路２３３及び２３４での電力消費量を抑えることが可能となる。
また、過大磁界保護回路２３１は、受電回路２３の起動直後は、受給電圧ＪＶに対して上限電圧の制限を行う保護動作を停止し、受電回路２３の動作が安定した時点で保護動作を開始する。
すなわち、制御部２４は、電圧検出信号ＤＶ２で表される安定化電圧Ｖｔの電圧値が、通信回路（２４０１、２４０２）を動作させるのに必要となる下限電圧値より低い場合には、保護動作の停止を促す磁界保護制御信号ＭＣＮを過大磁界保護回路２３１に供給する。その後、制御部２４は、電圧検出信号ＤＶ１及びＤＶ２の各々で表される電圧値が共に増加状態にあり、且つクロック振幅検出信号ＣＡＤがクロック信号の存在を表す場合に、保護動作の実行を促す磁界保護制御信号ＭＣＮを過大磁界保護回路２３１に供給する。
尚、制御部２４は、受電回路２３の起動直後から、整流回路２２に含まれる平滑キャパシタの時定数に対応した時間が経過した時点で、保護動作の実行を促す磁界保護制御信号ＭＣＮを過大磁界保護回路２３１に供給しても良い。
これにより、弱い磁界で起動した場合に、過大磁界保護回路２３１で保護動作が実施される可能性が低くなり、それに伴い無効な電力の消費が抑えられるので、弱磁界から迅速な起動を実現することが可能となる。一方、起動時に過大な磁界が印加された場合には、ラインＬ５上の受給電圧ＪＶの電圧値が増加するが、整流回路２２に含まれる平滑キャパシタにより電圧値の増加速度が抑えられる。よって、その後、受電回路２３が安定してから、過大磁界保護回路２３１による保護動作を開始することにより、弱磁界から強磁界までの広い範囲で過大磁界保護回路２３１による保護動作を実施することが可能となる。
また、制御部２４は、受電回路２３の起動時において、電圧検出信号ＤＶ１及びＤＶ２の各々で表される電圧値、及びクロック振幅検出信号ＣＡＤにて表されるクロックの振幅値が、夫々に規定されている下限値よりも低いか否かを判定する。この際、電圧検出信号ＤＶ１及びＤＶ２の各々で表される電圧値、及びクロック振幅検出信号ＣＡＤにて表される振幅値のうちのいずれか１つが、下限値より低い場合には、通信回路（２４０１、２４０２）は、受電コイル２０との電気的接続を遮断する。
例えば、電圧検出信号ＤＶ２にて示される安定化電圧Ｖｔの電圧値が、通信回路を動作させる為に必要となる下限電圧値より低い場合には、当該通信回路は、受電コイル２０との電気的接続を遮断する。
その後、受電回路２３の動作が安定したら、通信回路（２４０１、２４０２）は、受電コイル２０との電気的接続を行う。
これにより、弱い交流磁界で受電回路２３を起動した場合においても、通信回路（２４０１、２４０２）への電力漏れを抑制しつつ、迅速な起動が為されるようになる。
次に、図４に示す遮断回路２３５の動作について説明する。
遮断回路２３５は、給電モード時において負荷装置２５０に出力電圧ＶＧを供給する場合には、ラインＬ０を出力ラインＬＸに電気的に接続する。一方、遮断回路２３５は、給電モード時において負荷装置２５０に出力電圧ＶＧを供給しない場合、或いは通信モード時にはラインＬ０及び出力ラインＬＸ間の接続を遮断する。
すなわち、制御部２４は、例えば図１３に示すステップＳ１～Ｓ６の実行時（通信モード）にはラインＬ０及び出力ラインＬＸ間の接続遮断を促す出力遮断制御信号ＯＣＮを遮断回路２３５に供給する。また、制御部２４は、図１３に示すステップＳ７～Ｓ１１の実行時（給電モード）において、負荷装置２５０に出力電圧ＶＧを供給する場合に、ラインＬ０及び出力ラインＬＸ間の接続を促す出力遮断制御信号ＯＣＮを遮断回路２３５に供給する。
次に、図４に示す出力放電回路２３６の動作について説明する。
出力放電回路２３６は、通信モードの間だけ、出力ラインＬＸを接地することにより、出力ラインＬＸを放電させる。つまり、制御部２４は、図２０に示すように、通信モードの間は放電を促す論理レベル１の強制放電信号ＤＯＮを出力放電回路２３６に供給し、給電モードの間は論理レベル０の強制放電信号ＤＯＮを出力放電回路２３６に供給する。
これにより、給電モード時には出力放電回路２３６のトランジスタＱｎがオフ状態となり、安定化回路２３３で生成された安定化電圧Ｖｇが出力電圧ＶＧとして負荷装置２５０に印加される。
一方、通信モード時には出力放電回路２３６のトランジスタＱｎがオン状態となり、出力ラインＬＸに接地電位が印加される。よって、出力ラインＬＸが放電し、図２０に示すように、出力電圧ＶＧの電圧値が、接地電位（ゼロボルト）まで低下する。
よって、負荷装置２５０は、出力電圧ＶＧの電圧値が接地電位である場合に、無線受電装置２００がデータ通信中であると判断することが可能となる。
尚、図１に示される無線受電装置２００では、無線給電装置１００とのデータ通信を行う通信モード時、或いは電力の供給を受ける給電モード時のいずれの場合でも、受電コイル２０を介して整流回路２２に電流が流れる。この際、給電モード時での電力伝送の高効率化を優先するために、整流回路２２で用いる整流素子としては、例えばショットキバリアダイオードなどの順方向電圧が低いものが用いられる。
従って、通信モード時において無線受電装置２００のラインＬ３及びＬ４を介して受けた受信信号の振幅が大きい場合には、整流回路２２の整流素子がオン状態となり、その振幅のピーク値を抑えてしまう。よって、この際、ＡＳＫ変調方式を採用してデータ通信を行うと、無線受電装置２００のラインＬ３及びＬ４を介して受けた受信信号の振幅が小さくなる場合があり、ＡＳＫ復調部２４０１での復調精度が低下する虞がある。
図２１は、かかる点に鑑みて為された、無線受電装置２００の他の構成を示す回路図である。尚、図２１に示す構成では、キャパシタＣｓ１、Ｃｓ２及び抵抗Ｒ１７を新たに追加した点を除く他の構成は図１に示されるものと同一である。
図２１に示す構成では、キャパシタＣｓ１の一端がラインＬ３に接続されており、他端がキャパシタＣｓ２の一端に接続されている。キャパシタＣｓ２の他端は整流回路２２に接続されている。当該キャパシタＣｓ２と並列に抵抗Ｒ１７が接続されている。また、図２１に示す構成では、キャパシタＣｓ１とキャパシタＣｓ２との接続点ＲＦ０に接続されているラインＬ３ａを、制御部２４に含まれるＡＳＫ復調部２４０１及び負荷変調部２４０２に接続している。
すなわち、図２１に示す構成では、直列に接続されたキャパシタＣｓ１及びＣｓ２をラインＬ３及び整流回路２２に挿入する。そして、キャパシタＣｓ１及びＣｓ２の接続点ＲＦ０をラインＬ３ａを介してＡＳＫ復調部２４０１及び負荷変調部２４０２に接続している。尚、キャパシタＣｓ１及びＣｓ２各々の静電容量、抵抗Ｒ１７の抵抗値は、交流磁界の周波数を１３．５６ＭＨｚ、受電コイル２０のインダクタンスを１．１マイクロヘンリ、共振キャパシタ２１の静電容量を１２０ピコファラッドとした場合、例えば、
Ｃｓ１：６８ピコファラッド
Ｃｓ２：１５０ピコファラッド
Ｒ１７：１００キロオーム
となる。
よって、図２１に示すキャパシタＣｓ１及びＣｓ２によれば、整流回路２２の整流素子がオン状態になることで生じる振幅低下がラインＬ３ａに反映されることはない。これにより、通信モード時には、受電コイル２０、ラインＬ３、Ｌ３ａ及びＬ４を介して受信した受信信号の振幅低下が抑えられる。更に、抵抗Ｒ１７により、接続点ＲＦ０には直流の電位が印加される。
従って、ＡＳＫ復調部２４０１には、ラインＬ３ａ及びＬ４を介してＡＳＫ復調に必要となる振幅を有する受信信号が供給されるので、精度の高いＡＳＫ復調を行うことが可能となる。この際、抵抗Ｒ１７は、接続点ＲＦ０に直流の電位を与えるものの、高抵抗（例えば１００キロオーム）である為、給電モード時において電力損失は生じない。
尚、接続点ＲＦ０に直流の電位を与える方法としては、抵抗Ｒ１７に代えてプルアップ抵抗を介して接続点ＲＦ０に直流の電位を印加しても良い。
また、図４に示す一例では、安定化回路２３３で生成された安定化電圧Ｖｇを、遮断回路２３５、出力放電回路２３６及び外部端子Ｔｐを介して出力電圧ＶＧとして外部出力しているが、安定化電圧Ｖｇを直接、外部端子Ｔｐを介して外部出力しても良い。この際、制御部２４、安定化回路２３３及び２３４を１つの半導体チップに形成しても良い。
図２２は、制御部２４、安定化回路２３３及び２３４を含む半導体チップＣＨＰが搭載されているＬＳＩ（large-scale integrated circuit）パッケージＰＫＧでの配線形態の一例を示す図である。
半導体チップＣＨＰ内において、図８に示す安定化回路２３３のトランジスタＱＰ０、ＱＰ１及びＱＰ３各々のソース、抵抗Ｒ１３の一端、及びオペアンプＯＰ２の反転入力端は、配線Ｌａを介してボンディングパッドＰＤ１に接続されている。また、半導体チップＣＨＰ内において、図８に示す安定化回路２３４のトランジスタＱＰ０、ＱＰ１及びＱＰ３各々のソース、抵抗Ｒ１３の一端、及びオペアンプＯＰ２の反転入力端は、配線Ｌｂを介してボンディングパッドＰＤ２に接続されている。
つまり、半導体チップＣＨＰ内では、図２２に示すように、安定化回路２３３が受給電圧ＪＶを受ける為の配線Ｌａ及びボンディングパッドＰＤ１と、安定化回路２３４が受給電圧ＪＶを受ける為の配線Ｌｂ及びボンディングパッドＰＤ２とが電気的に分離している。
また、安定化回路２３３のラインＬ０は、ボンディングパッドＰＤ３に接続されている。
更に、半導体チップＣＨＰ内において、制御部２４に含まれるＡＳＫ復調回路２４０１はボンディングパッドＰＤ３及びＰＤ４に接続されており、負荷変調回路２４０２も当該ボンディングパッドＰＤ３及びＰＤ４に接続されている。
ＬＳＩパッケージＰＫＧ内では、ボンディングパッドＰＤ１と外部端子ＴＭ１とが配線Ｗ１によって接続されており、ボンディングパッドＰＤ２と外部端子ＴＭ１とが配線Ｗ２によって接続されている。また、ボンディングパッドＰＤ３と外部端子Ｔｐとが配線Ｗ３によって接続されている。更に、ボンディングパッドＰＤ４と外部端子ＴＭ２とが配線Ｗ４によって接続されており、ボンディングパッドＰＤ５と外部端子ＴＭ３とが配線Ｗ５によって接続されている。尚、配線Ｗ１～Ｗ５はボンディングワイヤ、或いはＬＳＩパッケージＰＫＧとしてＣＳＰ（Chip Size Package)を採用した場合には、再配線層を利用した配線からなる。
ＬＳＩパッケージＰＫＧの外部端子ＴＭ１はラインＬ５に接続され、外部端子ＴＭ２はラインＬ３に接続され、外部端子ＴＭ３はラインＬ４に接続されている。
ここで、無線受電装置２００では、前述したように通信モード及び給電モードのいずれの動作時においても受電コイル２０を介して整流回路２２に電流が流れる。よって、給電モード時、或いは通信モード及び給電モード間の切換時においてラインＬ５を含む電流経路に大きな電流変動が生じ、電圧降下量が変動する。
そこで、ＬＳＩパッケージＰＫＧ及び半導体チップＣＨＰ内では、ラインＬ５からの受給電圧ＪＶを安定化回路２３３及び２３４の各々に供給する配線経路を、第１の経路（Ｗ１、ＰＤ１、Ｌａ）と、第２の経路（Ｗ２、ＰＤ２、Ｌｂ）とに分離している。
これにより、電流変動に伴う電圧降下量が抑えられるので、例えば通信回路（２４０１、２４０２）を動作させる電源電圧としての安定化電圧Ｖｔの変動量が抑えられる。よって、通信モード時において安定した通信動作を行うことが可能となる。
１０ 送電回路
１２ 送電コイル
１３、２４ 制御部
２０ 受電コイル
２３ 受電回路
２３１ 過大磁界保護回路
２３３、２３４ 安定化回路
２３５ 遮断回路
２３６ 出力放電回路
３００ 無線電力伝送システム

Claims (16)

  1. 交流磁界により無線で、電力の供給を受ける給電モード及びデータ通信を行う通信モードを時分割で行う無線受電装置であって、
    前記交流磁界をその磁界振幅に対応した電圧値を有する受給電圧に変換する変換部と、
    前記受給電圧を受けて電圧値が一定の安定化電圧を生成し、前記安定化電圧に対応した出力電圧を出力ラインを介して出力する受電回路と、
    前記安定化電圧を電源電圧として受けて前記データ通信を行う通信回路と、を有し、
    前記受電回路は、
    前記通信モード時には前記受給電圧の上限を第１の電圧値に設定することで前記受給電圧が前記第１の電圧値を超える場合に前記受給電圧の電圧値を前記第１の電圧値に固定し、前記給電モード時には前記受給電圧の上限を前記第１の電圧値よりも高い第２の電圧値に設定することで前記受給電圧が前記第２の電圧値を超える場合に前記受給電圧の電圧値を前記第２の電圧値に固定する保護回路を含むことを特徴とする無線受電装置。
  2. 前記受電回路の動作状態が異常であるか否かを検出する動作状態検出処理部を含み、
    前記保護回路は、前記給電モード時に前記受給電圧の上限を前記第２の電圧値から他の電圧値に切り替えることによって前記交流磁界の磁界振幅を変動させ、前記磁界振幅の変動により前記動作状態を示す情報の通知を行うことを特徴とする請求項１に記載の無線受電装置。
  3. 前記保護回路は、前記交流磁界が所定磁界強度以上である場合には、前記上限の電圧値を低下させることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線受電装置。
  4. 前記安定化電圧の電圧値を検出する電圧検出部を含み、
    前記保護回路は、前記電圧検出部にて検出された電圧値が所定の下限値より低い場合には前記受給電圧の上限を制限する動作を停止することを特徴とする請求項１～３のいずれか１に記載の無線受電装置。
  5. 前記受電回路は、前記受給電圧を第１及び第２のラインを介して受け、
    前記保護回路は、前記第１及び第２のライン間に流れる電流の電流量を検出する電流検出部を含み、
    前記通信回路は、前記電流検出部にて検出された前記電流量が所定電流値未満である場合と、前記電流量が前記所定電流値以上である場合とで異なる通信特性にて前記データ通信を行うことを特徴とする請求項１～４のいずれか１に記載の無線受電装置。
  6. 前記受電回路は、
    前記受給電圧に基づき前記安定化電圧を生成して第３のラインに印加する第１のトランジスタと、
    第１の抵抗を介して前記第１のトランジスタと並列に接続されている第２のトランジスタと、
    前記第１の抵抗の両端の電位差に基づき前記第３のラインに送出される電流を検出する第１の電流検出回路と、を含む安定化回路を有することを特徴とする請求項５に記載の無線受電装置。
  7. 前記受電回路は、
    出力遮断制御信号に応じて前記出力電圧の前記出力ラインへの供給を遮断する遮断回路と、を含み、
    前記遮断回路は、
    前記出力電圧をドレインで受けると共に前記出力遮断制御信号をゲートで受け、ソースが前記出力ラインに接続されている第１のＭＯＳトランジスタと、
    前記第１のＭＯＳトランジスタのドレイン及びソース間の電位差に対応した電流を流す第２のＭＯＳトランジスタと、
    前記第２のＭＯＳトランジスタに流れる電流の電流量を、前記出力ラインに流れる出力電流の電流量として検出する第２の電流検出回路と、を含むことを特徴とする請求項１～６のいずれか１に記載の無線受電装置。
  8. 前記変換部は、
    前記交流磁界を受ける受電コイルと、
    前記受電コイルの一端に直列に接続されている第１及び第２のキャパシタと、
    前記第１及び第２のキャパシタを介して受けた前記受電コイルの一端の電圧を、直流化して前記受給電圧を得る整流回路と、を含み、
    前記通信回路は、前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタとの接続点に接続されており、前記接続点、前記第１のキャパシタ、及び前記受電コイルを介して前記データ通信を行うことを特徴とする請求項１～７のいずれか１に記載の無線受電装置。
  9. 前記接続点に直流の電位を印加するプルアップ抵抗を含むことを特徴とする請求項８に記載の無線受電装置。
  10. 前記変換部は、前記交流磁界を受ける受電コイルを含み、
    前記通信回路は、前記受電コイルに接続されており、当該受電コイルを介して前記データ通信を行い、前記安定化電圧の電圧値が所定の下限値より低い場合には前記受電コイルとの接続を遮断することを特徴とする請求項１～９のいずれか１に記載の無線受電装置。
  11. 前記受電回路は、
    前記給電モード時にはオフ状態となる一方、前記通信モード時にはオン状態となって前記出力ラインに接地電位を印加するスイッチ素子と、を含む出力放電回路を有することを特徴とする請求項１～１０のいずれか１に記載の無線受電装置。
  12. 前記受電回路は、前記受給電圧を受ける第１の外部端子及び前記出力電圧を外部出力する第２の外部端子を備えたＬＳＩパッケージに含まれる半導体チップに形成されており、
    前記ＬＳＩパッケージには、
    前記半導体チップに形成されている第１のボンディングパッドと前記第１の外部端子とを接続する第１の配線と、
    前記半導体チップに形成されている第２のボンディングパッドと前記第１の外部端子とを接続する第２の配線と、
    前記半導体チップに形成されている第３のボンディングパッドと前記第２の外部端子とを接続する第３の配線と、が形成されており、
    前記半導体チップには、
    前記通信回路と、
    前記第１のボンディングパッドを介して受けた前記受給電圧の電圧値を一定化した第１の安定化電圧を生成し、前記第１の安定化電圧を前記出力電圧として前記第３のボンディングパッドに印加する第１の安定化回路と、
    前記第２のボンディングパッドを介して受けた前記受給電圧の電圧値を一定化した第２の安定化電圧を生成し、前記第２の安定化電圧を電源電圧として前記通信回路に供給する第２の安定化回路と、が形成されていることを特徴とする請求項１～１１のいずれか１に記載の無線受電装置。
  13. 交流磁界により無線で給電を行う無線給電装置であって、
    送電コイルと、
    前記送電コイルの一端に第１の駆動電流を送出する動作と、前記送電コイルの一端から第２の駆動電流を引き抜く動作とを交互に行う第１の駆動部と、
    前記送電コイルの他端に前記第２の駆動電流を送出する動作と、前記送電コイルの他端から前記第１の駆動電流を引き抜く動作とを交互に行う第２の駆動部と、
    前記第１の駆動部から送出された前記第１の駆動電流、及び前記第２の駆動部から送出された前記第２の駆動電流各々の電流量を検出して第１の電流検出信号を生成すると共に、前記第１の駆動部が引き抜いた前記第２の駆動電流の電流量を検出して第２の電流検出信号を生成する電流検出部と、
    前記第１の電流検出信号及び前記第２の電流検出信号に基づき動作状態が異常であるか否かを判定する制御部と、を有することを特徴とする無線給電装置。
  14. 前記送電コイルの両端の電圧を検出して電圧検出信号を生成する電圧検出部を含み、
    前記制御部は、前記電圧検出信号、前記第１の電流検出信号及び前記第２の電流検出信号に基づき動作状態を判定することを特徴とする請求項１３に記載の無線給電装置。
  15. 無線給電装置及び無線受電装置を含み、交流磁界により無線で、給電を行う給電モード及びデータ通信を行う通信モードを時分割で行う無線電力伝送システムであって、
    前記無線給電装置は、
    送電コイルと、
    前記送電コイルの一端に第１の駆動電流を送出する動作、及び前記送電コイルの一端から第２の駆動電流を引き抜く動作を交互に行う第１の駆動部と、
    前記送電コイルの他端に前記第２の駆動電流を送出する動作、及び前記送電コイルの他端から前記第１の駆動電流を引き抜く動作を交互に行う第２の駆動部と、
    前記第１の駆動部から送出された前記第１の駆動電流、及び前記第２の駆動部から送出された前記第２の駆動電流各々の電流量を検出して第１の電流検出信号を生成すると共に、前記第１の駆動部が引き抜いた前記第２の駆動電流の電流量を検出して第２の電流検出信号を生成する電流検出部と、
    前記第１の電流検出信号及び前記第２の電流検出信号に基づき動作状態が異常であるか否かを判定する制御部と、を有し、
    前記無線受電装置は、
    前記交流磁界をその磁界振幅に対応した電圧値を有する受給電圧に変換する変換部と、
    前記受給電圧に基づき電圧値が一定の安定化電圧を生成する受電回路と、
    前記安定化電圧を電源電圧として受けて前記データ通信を行う通信回路と、を有し、
    前記受電回路は、
    前記通信モード時には前記受給電圧の上限を第１の電圧値に制限し、前記給電モード時には前記受給電圧の上限を前記第１の電圧値よりも高い第２の電圧値に制限する保護回路を含むことを特徴とする無線電力伝送システム。
  16. 交流磁界によって無線で、電力の供給を受ける給電モード及びデータ通信を行う通信モードを時分割で行いつつ、前記交流磁界の振幅に対応した電圧値を有する受給電圧を得る無線受電装置の過大磁界保護方法であって、
    前記通信モード時には前記受給電圧の上限を第１の電圧値に設定することで前記受給電圧が前記第１の電圧値を超える場合に前記受給電圧の電圧値を前記第１の電圧値に固定し、前記給電モード時には前記受給電圧の上限を前記第１の電圧値よりも高い第２の電圧値に設定することで前記受給電圧が前記第２の電圧値を超える場合に前記受給電圧の電圧値を前記第２の電圧値に固定することを特徴とする無線受電装置の過大磁界保護方法。
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