JPH04161071A

JPH04161071A - 電源回路装置

Info

Publication number: JPH04161071A
Application number: JP2286412A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Matsuura; 松浦　邦晶
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 1992-06-04
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: JP2929697B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、例えばＩＣカード、ＩＤデータ記憶ユニッ
ト等に使用される電源回路装置、特に電磁誘導を利用し
、非接触で電力供給を受ける電源回路装置に関する。

（ロ）従来の技術従来の、電磁誘導を利用し、非接触で電力供給を受ける
電源回路装置には、第７図及び第８図に示すものがある
。第７図の電源回路装置は、交流電源１から励磁コイル
（送信コイル）Ｌ＋に流れる電流によって生じる磁束φ
が受信コイルＬ２に鎖交し、磁束φの変化で電磁誘導に
よって受信コイルＬ２に交流電圧が発生する。この交流
電圧がダイオードＤで半波整流され、コンデンサＣで平
滑されて、負荷２に供給される。第８図の電源回路装置
は、第７図のものが半波整流であるに対し、ダイオード
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４からなる全波整流回路を使用し
ている。他は、第７図と同様である。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記した従来の電源回路装置は、受信コイルの自己イン
ダクタンスのために、常に電圧降下が発生する構造とな
っているため、受信コイルの開放電圧のピーク値以上の
電圧が得られない。負荷電流の増加にともない、出力電
圧が低下し、安定度が悪い、伝送効率が悪い、という問
題がある。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであっ
て、受信コイルの開放電圧のピーク値以上の出力電圧が
得られ、しかも安定化された出力電圧が得られ、また、
伝送効率の良い電源回路装置を従供することを目的とし
ている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この発明の電
源回路装置は、励磁コイルによって発生する磁束φに鎖
交し、起電力を発生する受信コイルと、この受信コイル
の両端に接続され、オンされると、受信コイルを短絡し
、受信コイルに環流する電流を発生させることによって
前記起電力により発生する電気エネルギーを前記受信コ
イルに蓄えさせる第１のスイッチング手段と、前記受信
コイルに蓄えられた電気エネルギーを負荷へ供給するだ
めの第２のスイッチング手段と、前記磁束φの位相を検
出して前記第１及び第２のスイッチング手段のオン／オ
フタイミングを制御するスイッチング制御手段とから構
成されている。

この電源回路装置では、受信コイルに鎖交する磁束φの
位相検出により、スイッチング制御手段の制御の下に、
先ず第１のスイッチング手段が所定時間オンされる。こ
のオンにより受信コイルが短絡され、この間発生する電
気エネルギーを受信コイルの自己インダクタンスに蓄え
る。次にスイッチング制御手段は、第１のスイッチング
手段をオフにし、第２のスイッチング手段をオンにする
。

これにより受信コイルは開放され、蓄えられていた電気
エネルギーを受信コイルの誘導起電力に重畳した形で負
荷に電力が供給される。

（ホ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示す電源回路装置の回
路図である。同図において、交流電源ｌには、励磁コイ
ル（送信コイル）Ｌ＋が接続されている。交流電源１よ
りの電圧■、が加えられることにより、励磁コイルＬ、
に電流ＩＩが流れ、この電流１１によって磁束φが発生
する。この磁束φが受信コイルＬ２に鎖交するようにな
っており、また、この受信コイルＬ２に並列にスイッチ
ング素子ＳＷＩが接続されており、受信コイルＬ２の一
端と負荷２の一端間にスイッチング素子Ｓ　Ｗ　ｚが接
続されている。スイッチング素子ＳＷ２の出力側と、受
信コイルＬ２の他方端間に、平滑コンデンサＣ及び負荷
２が並列に接続されている。また、受信コイルＬ２の出
力電圧の位相を検出する位相検出回路３が設けられ、こ
の出力に応答してスイッチング制御部４が、スイッチン
グ素子Ｓ　Ｗ　＋、Ｓ　Ｗ　ｚのオン／オフを制御する
ようになっている。

この実施例電源装置において、交流電源工より、第２図
に示す交流電圧■１が励磁コイルし、に加えられると、
電流■１が流れ、応じて磁束φが発生し、受信コイルＬ
２に、この磁束φが鎮交し、電磁誘導により、起電力が
発生する。位相検出回路３では、交流電圧の零クロス点
を検出し、スイッチング制御部４が、零クロスの検出出
力に応答して、スイッチング素子ＳＷ、をオンする。こ
のスイッチング素子ＳＷｌがオンしている間、受信コイ
ルＬ２が短絡され、環電流Ｉ２が流れる。

この環電流Ｉ２が流れることにより、受信コイルＬ２の
自己インダクタンスにより、電気エネルギーが蓄えられ
る。スイッチング制御部４は、所定時間経過後に、スイ
ッチング素子ＳＷ、をオフしてスイッチングＳＷｚをオ
ンする。これにより、受信コイルＬ２は開放され、自己
インダクタンスに蓄えられていたエネルギーと、電磁誘
導によって発注した起電力が重畳してスイッチング素子
ＳＷ２を経てコンデンサＣで平滑され、負荷２に供給さ
れる。スイッチング素子ｓｗ、　、ｓｗ、のオン／オフ
を繰り返すことにより、単に受信コイルＬ２を開放した
時のピーク値より数倍の電圧を負荷に与えることができ
る。

第３図は、この発明の他の実施例を示す電源回路装置の
回路図である。この実施例電源回路装置は、第１図に示
した実施例装置の出力電圧■。を電圧検出回路５で検出
し、スイッチング制御部４に加えている点で相違し、そ
の他の回路部は同様である。

この実施例電源回路装置では、電圧検出回路５で出力電
圧■。を検出し、■。が大きい場合には、スイッチング
制御部４は、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のオン／
オフのデユーティ比を変えて、出力電圧■。が小さくな
るように制御し、逆に出力電圧■。が小さい場合には、
逆のデユーティとなるようにスイッチング制御部４が制
御し、出力電圧Ｖ０が一定となるように制御している。

第４図は、さらに他の実施例を示す電源回路装置の回路
図である。この実施例電源回路装置は、出力電圧■。を
電圧検出回路５で検出する点で第３図のものと同じであ
るが、スイッチング制御部４に戻すのではなく、帰還コ
イルＬ、、Ｌ、を介して周波数／振幅制御回路６により
、交流電源１０周波数あるいは振幅を制御して、やはり
出力電圧が一定となるように制御している。これにより
出力電圧■。（または出力電流■。）を安定化すること
ができる。

電圧検出回路５から周波数／振幅制御回路６に出力電圧
をフィードハックするのに、コイルＬ３、Ｌ４による電
磁結合に代えて、第５図に示す回路を用い、発光ダイオ
ードＬにより、ホトトランジスタＰＴを介して交流電源
１を制御するようにしてもよい。

第６図は、第３図の実施例電源回路装置の具体的な回路
構成を示し、スイッチング素子ＳＷ、としてダイオード
ｄ、と、電界効果トランジスタＱが直列に接続され、電
界効果トランジスタＱのゲートにスイッチング制御部を
構成する可変デユーティ発振器４ａが接続され、可変デ
ユーティ発振器４ａからのパルス幅変調（ＰＷＭ）され
た信号により、電界効果トランジスタＱがオン／オフす
るようにしている。位相検出回路３としては、受信コイ
ルし２の一端と、アース点をコンパレータ３ａに入力し
、両人力が一致した時に、可変デユーティ発振器４ａに
零クロス点検出信号を入力するようにしており、また、
電圧検出回路５としては、コンパレータ５ａと基準電圧
発生源５ｂを備え、出力電圧■。が基準電圧に等しくな
るように可変デユーティ発振器４ａに偏差電圧を入力す
るようにしている。

（へ）発明の効果この発明によれば、受信コイルの両端に接続され、オン
されると、受信コイルを短絡し、受信コイルに環流する
電流を発生させることによって前記起電力により発生す
る電気エネルギーを前記受信コイルに蓄えさせる第１の
スイッチング手段と、前記受信コイルに蓄えられた電気
エネルギーを負荷へ供給するための第２のスイッチング
手段と、磁束φの位相を検出して前記第１及び第２のス
イッチング手段のオン／オフタイミングを制御するスイ
ッチング制御手段とを備えているので、受信コイルの開
放電圧のピーク値以上の昇圧された出力電圧が得られる
、スイッチング素子のオン／オフタイミングをパルス幅
変調（ＰＷＭ）制御することにより安定化された出力電
圧を得ることができる。伝送効率が向上する等の利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す電源回路装置を示
す回路図、第２同は、同電源回路装置の動作を説明する
ための波形図、第３図は、この発明の他の実施例を示す
電源回路装置の回路図、第４図は、この発明のさらに他
の実施例を示す電源回路装置の回路図、第５図は、前記
第４図の実施例電源回路装置の帰還用電磁コイルに代え
て接続する光学的帰還回路の回路図、第６図は、第３図
の実施例電源回路装置をさらに具体的に示した回路図、
第７図及び第８図は、従来の電源回路装置を示す回路図
である。１：交流電源、　　２：負荷、３：位相検出回路、４ニスイツチング制御部、５：電圧
検出回路、Ｌ２　：受信コイル、ＳＷ、：第１のスイッ
チング素子、ＳＷ２　＝第２のスイッチング素子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）励磁コイルによって発生する磁束φに鎖交し、起
電力を発生する受信コイルと、この受信コイルの両端に接続され、オンされると、受信
コイルを短絡し、受信コイルに環流する電流を発生させ
ることによって前記起電力により発生する電気エネルギ
ーを前記受信コイルに蓄えさせる第１のスイッチング手
段と、前記受信コイルに蓄えられた電気エネルギーを負荷へ供
給するための第２のスイッチング手段と、前記磁束φの
位相を検出して前記第１及び第２のスイッチング手段の
オン／オフタイミングを制御するスイッチング制御手段
と、を備えたことを特徴とする電源回路装置。