JPH04285436A - ターゲットコイルの駆動回路および方法 - Google Patents
ターゲットコイルの駆動回路および方法Info
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- JPH04285436A JPH04285436A JP3242611A JP24261191A JPH04285436A JP H04285436 A JPH04285436 A JP H04285436A JP 3242611 A JP3242611 A JP 3242611A JP 24261191 A JP24261191 A JP 24261191A JP H04285436 A JPH04285436 A JP H04285436A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/538—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a push-pull configuration
- H02M7/53803—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a push-pull configuration with automatic control of output voltage or current
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般に電気エネルギー転
送回路、一層詳細には同調周波数で供給された電圧によ
り誘導性要素を駆動するための回路に関する。
送回路、一層詳細には同調周波数で供給された電圧によ
り誘導性要素を駆動するための回路に関する。
【0002】
【従来の技術】充電装置がターゲット装置の電池を再充
電するために使用される時のように、1つの装置から他
の装置へ電力を誘導的に転送することがしばしば必要で
ある。各装置はコイルを含んでおり、また電力は充電装
置のなかのコイルからターゲット装置のなかのコイルへ
、また次いで電池へ誘導的に転送される。ターゲット装
置のコイルへのエネルギーの転送を最大にし、従って電
池が再充電される速さを最大にし、他方において熱のよ
うなエネルギー損失を最小にするべく、ターゲット装置
のなかのコイル回路は典型的に、コイルの無効インピ−
ダンスを打ち消すべくキャパシタを使用することにより
同調されている。ターゲット装置のコイルおよびキャパ
シタは、そのインピ−ダンスがLC回路の共振周波数に
おいて最小にされるLC回路を形成する。再充電により
発生される熱を最小にするべく容量性同調を使用するこ
とは、心臓ペースメーカまたは薬液ポンプのようにター
ゲット装置が身体内に植え込まれるときに特に重要であ
る。なぜならば、植え込まれた装置の温度の数°Fの上
昇でも健康な組織を破壊し得るからである。
電するために使用される時のように、1つの装置から他
の装置へ電力を誘導的に転送することがしばしば必要で
ある。各装置はコイルを含んでおり、また電力は充電装
置のなかのコイルからターゲット装置のなかのコイルへ
、また次いで電池へ誘導的に転送される。ターゲット装
置のコイルへのエネルギーの転送を最大にし、従って電
池が再充電される速さを最大にし、他方において熱のよ
うなエネルギー損失を最小にするべく、ターゲット装置
のなかのコイル回路は典型的に、コイルの無効インピ−
ダンスを打ち消すべくキャパシタを使用することにより
同調されている。ターゲット装置のコイルおよびキャパ
シタは、そのインピ−ダンスがLC回路の共振周波数に
おいて最小にされるLC回路を形成する。再充電により
発生される熱を最小にするべく容量性同調を使用するこ
とは、心臓ペースメーカまたは薬液ポンプのようにター
ゲット装置が身体内に植え込まれるときに特に重要であ
る。なぜならば、植え込まれた装置の温度の数°Fの上
昇でも健康な組織を破壊し得るからである。
【0003】ターゲットコイル回路の共振周波数はコイ
ルインダクタンス、キャパシタンスおよび種々の構成要
素の物理的オリエンテーションおよびそれらの他の導体
への近接度により決定される。コイルのインダクタンス
は大部分は使用されるコイルの寸法およびコイル巻数に
より決定されるが、コイルのインダクタンスは他の導体
と近接する位置にもたらされるにつれて減少する。心臓
ペースメーカのような植え込み装置は典型的に導体ケー
スのなかに入れられており、従ってそのコイルは、いっ
たんケースに入れられれば、近くに動かされる他の導体
にかかわりなく、比較的安定なインダクタンスを有する
。従って、植え込みコイル回路の共振周波数は、再充電
装置の外部送出コイルが近くにもたらされるときに、認
められるほど変化しない。
ルインダクタンス、キャパシタンスおよび種々の構成要
素の物理的オリエンテーションおよびそれらの他の導体
への近接度により決定される。コイルのインダクタンス
は大部分は使用されるコイルの寸法およびコイル巻数に
より決定されるが、コイルのインダクタンスは他の導体
と近接する位置にもたらされるにつれて減少する。心臓
ペースメーカのような植え込み装置は典型的に導体ケー
スのなかに入れられており、従ってそのコイルは、いっ
たんケースに入れられれば、近くに動かされる他の導体
にかかわりなく、比較的安定なインダクタンスを有する
。従って、植え込みコイル回路の共振周波数は、再充電
装置の外部送出コイルが近くにもたらされるときに、認
められるほど変化しない。
【0004】ターゲットコイル回路の共振周波数が固定
されている場合、最大の誘導性結合は再充電装置のコイ
ルを同一の周波数を有するように適合させることにより
達成される。すなわち、再充電装置のコイル回路はター
ゲット装置のコイル回路の共振周波数に等しい基本周波
数を有する磁場を発生すべきである。送出コイルのイン
ダクタンス、従ってまたその発生される磁場の周波数は
、それが再充電のためにターゲット装置のケースの近く
に動かされるにつれて、変化し得る。このことは送出コ
イルとターゲットコイルとの間の結合を変化させ、エネ
ルギー転送を減じ、また熱発生の増大を招く。
されている場合、最大の誘導性結合は再充電装置のコイ
ルを同一の周波数を有するように適合させることにより
達成される。すなわち、再充電装置のコイル回路はター
ゲット装置のコイル回路の共振周波数に等しい基本周波
数を有する磁場を発生すべきである。送出コイルのイン
ダクタンス、従ってまたその発生される磁場の周波数は
、それが再充電のためにターゲット装置のケースの近く
に動かされるにつれて、変化し得る。このことは送出コ
イルとターゲットコイルとの間の結合を変化させ、エネ
ルギー転送を減じ、また熱発生の増大を招く。
【0005】コイルのインダクタンスは時間の経過と共
にも変化し得る。たとい新しくても、製造許容差に起因
してコイルからコイルへインダクタンスに少しのばらつ
きが存在する。こうして、送出コイルとターゲットコイ
ルとの間の結合が最適ではないことを見い出すことは稀
ではない。このことはエネルギーを浪費し、再充電時間
を長くし、また加熱からの健康危険を招き得る。
にも変化し得る。たとい新しくても、製造許容差に起因
してコイルからコイルへインダクタンスに少しのばらつ
きが存在する。こうして、送出コイルとターゲットコイ
ルとの間の結合が最適ではないことを見い出すことは稀
ではない。このことはエネルギーを浪費し、再充電時間
を長くし、また加熱からの健康危険を招き得る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上の説明から、外部
の送出コイルから植え込まれたターゲットコイルへ電力
を誘導的に転送し、しかも両コイル間の共振結合を維持
するエネルギー転送システムに対するニーズが存在する
ことは明らかであろう。本発明はこのニーズを満足する
ものである。
の送出コイルから植え込まれたターゲットコイルへ電力
を誘導的に転送し、しかも両コイル間の共振結合を維持
するエネルギー転送システムに対するニーズが存在する
ことは明らかであろう。本発明はこのニーズを満足する
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、送出コイルの
インダクタンスの変動にもかかわらず、送出コイル回路
の共振周波数がターゲットコイル回路のそれよりも高い
かぎり、送出コイルおよび容量性要素を有する送出コイ
ル回路により発生される基本磁場周波数がターゲットコ
イルおよび容量性要素を含んでいる回路の共振周波数に
適合され得るエネルギー転送システムを提供する。この
ことは送出コイルからターゲットコイルへのエネルギー
の結合を増し、転送されるエネルギーの量を最大にし、
しかもターゲットコイル回路の共振周波数における2つ
のコイルの結合を維持し、熱としてのエネルギー損失の
量を最小にする。
インダクタンスの変動にもかかわらず、送出コイル回路
の共振周波数がターゲットコイル回路のそれよりも高い
かぎり、送出コイルおよび容量性要素を有する送出コイ
ル回路により発生される基本磁場周波数がターゲットコ
イルおよび容量性要素を含んでいる回路の共振周波数に
適合され得るエネルギー転送システムを提供する。この
ことは送出コイルからターゲットコイルへのエネルギー
の結合を増し、転送されるエネルギーの量を最大にし、
しかもターゲットコイル回路の共振周波数における2つ
のコイルの結合を維持し、熱としてのエネルギー損失の
量を最小にする。
【0008】エネルギー転送システムは、供給電圧源か
ら送出コイルおよび直列に接続されているキャパシタへ
エネルギーをサイクリックに転送しそれによりサイクリ
ックな電圧および電流を発生することにより共振結合を
維持する。サイクリックな駆動信号はLC回路を構成す
るコイルおよびキャパシタに対する電圧および電流サイ
クルを開始する。送出コイルおよびキャパシタは、ピー
クコイル電流の瞬間にサイクルが瞬間的に休止される以
前に、または定常状態に維持される以前に、それらの電
圧−電流サイクルの半分のみを通り抜けることを許され
る。この休止の間に、エネルギーが送出コイルのなかに
蓄積される。適切な待ち時間間隔の後に、コイル電流が
零に減じ、また次いで反対方向に流れるにつれてサイク
ルの第2の半分が完了される。駆動信号のサイクル時間
は、送出コイル電流周波数が少なくともターゲットコイ
ル回路の共振周波数の高さであるように選ばれた予め定
められた時間間隔である。送出コイル電流は予め定めら
れたサイクル時間のなかに含まれている待ち時間の間は
そのピーク値に保たれる。こうして、送出コイルは、タ
ーゲットコイル回路の共振周波数に等しく、また送出コ
イル回路の固有共振周波数よりも低い基本周波数を有す
るコイル電流、従ってまた磁場を発生するべく共振的に
駆動される。予め定められた駆動信号サイクル時間は送
出コイル回路の共振周波数に無関係であり、従ってまた
予め定められたサイクル時間は、送出コイル回路の共振
周波数の小さい変動にかかわりなく、ターゲットコイル
回路の共振周波数に等しい周波数を有する送出コイル磁
場を発生するべく選ばれ得る。
ら送出コイルおよび直列に接続されているキャパシタへ
エネルギーをサイクリックに転送しそれによりサイクリ
ックな電圧および電流を発生することにより共振結合を
維持する。サイクリックな駆動信号はLC回路を構成す
るコイルおよびキャパシタに対する電圧および電流サイ
クルを開始する。送出コイルおよびキャパシタは、ピー
クコイル電流の瞬間にサイクルが瞬間的に休止される以
前に、または定常状態に維持される以前に、それらの電
圧−電流サイクルの半分のみを通り抜けることを許され
る。この休止の間に、エネルギーが送出コイルのなかに
蓄積される。適切な待ち時間間隔の後に、コイル電流が
零に減じ、また次いで反対方向に流れるにつれてサイク
ルの第2の半分が完了される。駆動信号のサイクル時間
は、送出コイル電流周波数が少なくともターゲットコイ
ル回路の共振周波数の高さであるように選ばれた予め定
められた時間間隔である。送出コイル電流は予め定めら
れたサイクル時間のなかに含まれている待ち時間の間は
そのピーク値に保たれる。こうして、送出コイルは、タ
ーゲットコイル回路の共振周波数に等しく、また送出コ
イル回路の固有共振周波数よりも低い基本周波数を有す
るコイル電流、従ってまた磁場を発生するべく共振的に
駆動される。予め定められた駆動信号サイクル時間は送
出コイル回路の共振周波数に無関係であり、従ってまた
予め定められたサイクル時間は、送出コイル回路の共振
周波数の小さい変動にかかわりなく、ターゲットコイル
回路の共振周波数に等しい周波数を有する送出コイル磁
場を発生するべく選ばれ得る。
【0009】本発明の他の局面では、システムの動作周
波数が、ターゲットコイル回路の共振周波数の時間的な
変化にかかわりなく、コイルーキャパシタ回路の共振周
波数に適合するように調節される。たとえば、もし送出
システムの共振周波数が、それがターゲット装置の近く
にもたらされるにつれて、変化すると、システムは、共
振結合を維持するべく、発生される磁場の周波数をター
ゲット回路のそれに等しくなるように調節する。送出コ
イル回路のサイクリックな電圧および電流の停止または
休止に加えて、システムは、送出コイル電流が方向変化
につれて零電流を通過する時に、サイクル中に他の休止
を加える。送出コイルの電流が零電流に達する時、シス
テムは供給電圧源を送出コイル回路から切り離し、回路
を待ち時間間隔のなかに置き、またターゲット装置から
到来する反射された電圧を検査する。この待ち時間間隔
は窓を含んでおり、その間に、反射された電力により発
生される電圧がチェックされ得る。位相誤差は2つの回
路が最適に結合されていないことを指示する。サイクリ
ックな時間間隔は、窓周期が実質的に零である位相誤差
が検出されるまで調節され得る。
波数が、ターゲットコイル回路の共振周波数の時間的な
変化にかかわりなく、コイルーキャパシタ回路の共振周
波数に適合するように調節される。たとえば、もし送出
システムの共振周波数が、それがターゲット装置の近く
にもたらされるにつれて、変化すると、システムは、共
振結合を維持するべく、発生される磁場の周波数をター
ゲット回路のそれに等しくなるように調節する。送出コ
イル回路のサイクリックな電圧および電流の停止または
休止に加えて、システムは、送出コイル電流が方向変化
につれて零電流を通過する時に、サイクル中に他の休止
を加える。送出コイルの電流が零電流に達する時、シス
テムは供給電圧源を送出コイル回路から切り離し、回路
を待ち時間間隔のなかに置き、またターゲット装置から
到来する反射された電圧を検査する。この待ち時間間隔
は窓を含んでおり、その間に、反射された電力により発
生される電圧がチェックされ得る。位相誤差は2つの回
路が最適に結合されていないことを指示する。サイクリ
ックな時間間隔は、窓周期が実質的に零である位相誤差
が検出されるまで調節され得る。
【0010】システム電圧の差に応答する制御装置が設
けられている。窓は反射された電圧を検査するのに使用
されており、また制御装置は装置間の最適な共振結合を
達成するべく遅延時間を調節する。こうして、システム
は、送出コイル回路がターゲート装置の近くにもたらさ
れるにつれて、送出コイル回路の変化するインダクタン
スを補償し、またターゲート回路共振周波数の変化をも
補償する。
けられている。窓は反射された電圧を検査するのに使用
されており、また制御装置は装置間の最適な共振結合を
達成するべく遅延時間を調節する。こうして、システム
は、送出コイル回路がターゲート装置の近くにもたらさ
れるにつれて、送出コイル回路の変化するインダクタン
スを補償し、またターゲート回路共振周波数の変化をも
補償する。
【0011】本発明の他の特徴および利点は本発明の原
理を実施例により示す図面と結び付けての以下の詳細な
説明のなかで明らかになる。
理を実施例により示す図面と結び付けての以下の詳細な
説明のなかで明らかになる。
【0012】
【実施例】本発明による共振エネルギー転送システムが
図1に示されており、そのなかで送出コイル10がター
ゲート11へ電気エネルギーを転送するのに使用されて
いる。たとえば、受入コイルは再充電可能な電池を有す
る植え込まれた心臓ペースメーカの部分であり得る。回
路は2つのコイルの最大の誘導的結合を生じさせ、しか
も熱発生を最小にし、それにより再充電時間を減じ、ま
たペースメーカの温度上昇と結び付けられる健康危険を
減ずる。図1に示されている回路は、送出コイル10に
より発生される磁場の周波数がターゲットコイル11の
回路の共振周波数に等しいように作動する。
図1に示されており、そのなかで送出コイル10がター
ゲート11へ電気エネルギーを転送するのに使用されて
いる。たとえば、受入コイルは再充電可能な電池を有す
る植え込まれた心臓ペースメーカの部分であり得る。回
路は2つのコイルの最大の誘導的結合を生じさせ、しか
も熱発生を最小にし、それにより再充電時間を減じ、ま
たペースメーカの温度上昇と結び付けられる健康危険を
減ずる。図1に示されている回路は、送出コイル10に
より発生される磁場の周波数がターゲットコイル11の
回路の共振周波数に等しいように作動する。
【0013】送出コイル10は一端で第1のダイオード
14を介して接地電位のような参照電位に、また第2の
ダイオード18を介して供給電圧源16に接続されてい
る。この供給電圧源は+Vの大きさを有する電圧を発生
する。キャパシタ20の一方のリード線は送出コイルと
第1のダイオードとの間に接続されており、またこのキ
ャパシタの他方のリード線は参照電位に接続されている
。2つのトランジスタ、第1のトランジスタ22および
第2のトランジスタ24、は交互にコイルを供給電圧源
および参照電位に接続する。第1のトランジスタはnチ
ャネルまたはNMOS形式のトランジスタであり、また
第2のトランジスタはpチャネルまたはPMOS形式の
トランジスタである。しかし、他のトランジスタ形式も
使用され得る。各トランジスタのゲート端子は駆動電圧
源26からの電圧により駆動される。各トランジスタの
ドレイン端子は接合点28において送出コイル10に接
続されている。第1のトランジスタのソース端子は参照
電位に接続されており、他方において第2のトランジス
タのソース端子は供給電圧源に接続されている。駆動電
圧源16により発生される駆動信号は、ターゲットコイ
ルのサイクル時間に等しい予め定められたサイクル時間
を有する。すなわち、駆動信号の周波数はターゲットコ
イル回路の共振周波数に等しい。
14を介して接地電位のような参照電位に、また第2の
ダイオード18を介して供給電圧源16に接続されてい
る。この供給電圧源は+Vの大きさを有する電圧を発生
する。キャパシタ20の一方のリード線は送出コイルと
第1のダイオードとの間に接続されており、またこのキ
ャパシタの他方のリード線は参照電位に接続されている
。2つのトランジスタ、第1のトランジスタ22および
第2のトランジスタ24、は交互にコイルを供給電圧源
および参照電位に接続する。第1のトランジスタはnチ
ャネルまたはNMOS形式のトランジスタであり、また
第2のトランジスタはpチャネルまたはPMOS形式の
トランジスタである。しかし、他のトランジスタ形式も
使用され得る。各トランジスタのゲート端子は駆動電圧
源26からの電圧により駆動される。各トランジスタの
ドレイン端子は接合点28において送出コイル10に接
続されている。第1のトランジスタのソース端子は参照
電位に接続されており、他方において第2のトランジス
タのソース端子は供給電圧源に接続されている。駆動電
圧源16により発生される駆動信号は、ターゲットコイ
ルのサイクル時間に等しい予め定められたサイクル時間
を有する。すなわち、駆動信号の周波数はターゲットコ
イル回路の共振周波数に等しい。
【0014】図1の回路の動作は、駆動電圧VA、接合
点28の電圧VB、キャパシタ20の電圧VCおよび送
出コイル10を通る電流ILを示す図2のタイミイグダ
イアグラムを参照して最もよく理解される。最初に、時
点T1の直前に、駆動電圧VAは高く、従って第1のト
ランジスタ22は導通状態にあり、すなわちバイアス−
オンされており、他方において第1のトランジスタ22
は不導通状態にあり、すなわちバイアス−オフされてい
る。負の電流が時点T1以前には回路内を流れており、
またキャパシタはエネルギーを蓄積していない。こうし
て、時点T1以前のキャパシタ電圧VCは零である。時
点T1で駆動電圧VAは低下し、第2のトランジスタを
導通状態にし、すなわちそれをバイアス−オンする。
点28の電圧VB、キャパシタ20の電圧VCおよび送
出コイル10を通る電流ILを示す図2のタイミイグダ
イアグラムを参照して最もよく理解される。最初に、時
点T1の直前に、駆動電圧VAは高く、従って第1のト
ランジスタ22は導通状態にあり、すなわちバイアス−
オンされており、他方において第1のトランジスタ22
は不導通状態にあり、すなわちバイアス−オフされてい
る。負の電流が時点T1以前には回路内を流れており、
またキャパシタはエネルギーを蓄積していない。こうし
て、時点T1以前のキャパシタ電圧VCは零である。時
点T1で駆動電圧VAは低下し、第2のトランジスタを
導通状態にし、すなわちそれをバイアス−オンする。
【0015】いったん駆動電圧VAが低下すると、キャ
パシタ20の電圧VCは最初は零である。第2のトラン
ジスタ24が時点T1で導通しているので、送出コイル
10の反対側のリード線は供給電圧レベル+Vにある。 こうして、時点T1で電流の流れと反対方向の正の電圧
がコイルの両端にかけられている。従って、コイル電流
ILは反対の極性に変化し始め、負から正へ向かって変
化する。しかし、第1のダイオード14の電圧はダイオ
ードが導通している間は零にとどまり、従ってキャパシ
タ電圧VCは零にとどまる。いったんコイル電流ILが
零に達すると、それは逆転し、また正になる。キャパシ
タ電圧波形は供給電圧レベル+Vに向かってほぼ正弦曲
線で上昇し始める。なぜならば、送出コイルの第2のリ
ード線がそのレベルにあるからである。
パシタ20の電圧VCは最初は零である。第2のトラン
ジスタ24が時点T1で導通しているので、送出コイル
10の反対側のリード線は供給電圧レベル+Vにある。 こうして、時点T1で電流の流れと反対方向の正の電圧
がコイルの両端にかけられている。従って、コイル電流
ILは反対の極性に変化し始め、負から正へ向かって変
化する。しかし、第1のダイオード14の電圧はダイオ
ードが導通している間は零にとどまり、従ってキャパシ
タ電圧VCは零にとどまる。いったんコイル電流ILが
零に達すると、それは逆転し、また正になる。キャパシ
タ電圧波形は供給電圧レベル+Vに向かってほぼ正弦曲
線で上昇し始める。なぜならば、送出コイルの第2のリ
ード線がそのレベルにあるからである。
【0016】送出コイル電流ILが負の方向に流れてい
るかぎり、電流は第1のダイオード14を通って流れる
。コイル電流が時点T2で零に達する時、第1のダイオ
ードにより接地電位にクランプされたキャパシタ電圧V
Cは、第1のダイオードが開くので、自由である。すな
わち、第1のダイオードは反対(正)方向に電流を導通
し得ない。その時点T2で、正の電流がキャパシタ20
を充電し始める。キャパシタの両端の電圧VCが増大す
るにつれて、コイル10の両端の電圧は減少し、従って
コイル電流の増大の速さは減少する。いったんキャパシ
タ電圧VCが供給電圧+Vレベルに達すると、コイル電
流に対する増大の速さは零になる。すなわち、コイルは
それを通って流れる電流を有するが、その両端に零電圧
を有する。こうして、第2のトランジスタ24がバイア
ス−オンされるが、コイルを通る電流を増大させること
はない。この時点T3で第2のダイオード18が導通し
始める。従って、コイル電流ILは、トランジスタ22
および24が再び切換えられるまで、一定にとどまる。 キャパシタ電圧VCは、第2のダイオード18により供
給電圧+Vにクランプされているので、一定にとどまる
。
るかぎり、電流は第1のダイオード14を通って流れる
。コイル電流が時点T2で零に達する時、第1のダイオ
ードにより接地電位にクランプされたキャパシタ電圧V
Cは、第1のダイオードが開くので、自由である。すな
わち、第1のダイオードは反対(正)方向に電流を導通
し得ない。その時点T2で、正の電流がキャパシタ20
を充電し始める。キャパシタの両端の電圧VCが増大す
るにつれて、コイル10の両端の電圧は減少し、従って
コイル電流の増大の速さは減少する。いったんキャパシ
タ電圧VCが供給電圧+Vレベルに達すると、コイル電
流に対する増大の速さは零になる。すなわち、コイルは
それを通って流れる電流を有するが、その両端に零電圧
を有する。こうして、第2のトランジスタ24がバイア
ス−オンされるが、コイルを通る電流を増大させること
はない。この時点T3で第2のダイオード18が導通し
始める。従って、コイル電流ILは、トランジスタ22
および24が再び切換えられるまで、一定にとどまる。 キャパシタ電圧VCは、第2のダイオード18により供
給電圧+Vにクランプされているので、一定にとどまる
。
【0017】キャパシタ電圧VCが零にとどまる時間間
隔、T1からT2まで、は近似的にインダクタンスとキ
ャパシタンスとの積の平方根を2で割った値に等しい。 この間隔の間、インダクタ電流の変化は近似的に直線的
である。キャパシタ電圧VCが供給電圧レベル+Vに向
かって上昇する時間間隔、時点T2から時点T3まで、
は近似的にインダクタンスとキャパシタンスとの積の平
方根と定数PIとの積を2で割った値に等しい。この時
間間隔の間、キャパシタ電圧VCの波形は、図2中に示
されているように、ほぼ正弦形状を有する。
隔、T1からT2まで、は近似的にインダクタンスとキ
ャパシタンスとの積の平方根を2で割った値に等しい。 この間隔の間、インダクタ電流の変化は近似的に直線的
である。キャパシタ電圧VCが供給電圧レベル+Vに向
かって上昇する時間間隔、時点T2から時点T3まで、
は近似的にインダクタンスとキャパシタンスとの積の平
方根と定数PIとの積を2で割った値に等しい。この時
間間隔の間、キャパシタ電圧VCの波形は、図2中に示
されているように、ほぼ正弦形状を有する。
【0018】時点T4で、駆動電圧VAは再び高レベル
に移行し、第1のトランジスタ22を導通状態にし、ま
た第2のトランジスタ24を不導通状態にする。電圧供
給源16はいま第2のダイオードの導通状態で正方向に
流れている送出コイル10を通って流れる電流に抗して
働いている。第1のトランジスタ22は導通状態にある
ので、送出コイルを通る電流は供給電圧とは反対の極性
にあり、第1のトランジスタ22から送出コイル10を
通り、第2のダイオード18を通り、また供給電圧源1
6まで進む。すなわち、この時点で、コイルからのエネ
ルギーは供給電圧源のなかへ戻されている。送出コイル
電流は、供給電圧+Vがコイルの両端でこの時間の間に
変化しておらず、またキャパシタを充電していないので
、直線的に減少させている。むしろ、電圧は電流の流れ
に抗しており、また電流を減少している。この時間間隔
、時点T4からT5まで、は近似的に時点T1からT2
までの時間間隔に等しい。
に移行し、第1のトランジスタ22を導通状態にし、ま
た第2のトランジスタ24を不導通状態にする。電圧供
給源16はいま第2のダイオードの導通状態で正方向に
流れている送出コイル10を通って流れる電流に抗して
働いている。第1のトランジスタ22は導通状態にある
ので、送出コイルを通る電流は供給電圧とは反対の極性
にあり、第1のトランジスタ22から送出コイル10を
通り、第2のダイオード18を通り、また供給電圧源1
6まで進む。すなわち、この時点で、コイルからのエネ
ルギーは供給電圧源のなかへ戻されている。送出コイル
電流は、供給電圧+Vがコイルの両端でこの時間の間に
変化しておらず、またキャパシタを充電していないので
、直線的に減少させている。むしろ、電圧は電流の流れ
に抗しており、また電流を減少している。この時間間隔
、時点T4からT5まで、は近似的に時点T1からT2
までの時間間隔に等しい。
【0019】送出コイル10を通る電流が時点T5で零
に達する時、第2のダイオード18はターンオフし、従
ってキャパシタ20のなかのエネルギーは回路のなかへ
転送され得る。キャパシタはそのエネルギーをコイルの
なかへ転送する。なぜならば、第1のトランジスタ22
はまだ接地点12を通る電流を導通しており、従って時
点T5からT6までの波形の形状は時点T2からT3ま
での電圧周期の第1の半サイクルからの波形と同一の仕
方で正弦状であるからである。こうして、キャパシタ電
圧VCは時点T4で一定レベルで開始し、次いで時点T
5で、それが時点T6で零に達するまで、正弦状に下方
に湾曲し、その間に送出コイルを通る電流はその時点T
4での最大の正の値から時点T6での最大の負の値へ直
線的に変化する。コイル10を通る電流は時点T4から
T6へ一層負になる。なぜならば、コイルの右側は最初
にキャパシタ20からの供給電圧電荷を有し、また左側
は第1のトランジスタ22を通じて接地点12への短絡
を有するからである。コイル電流ILがそのピーク負値
に達する時、回路の条件は再び時点T1の直前のそれに
一致する。
に達する時、第2のダイオード18はターンオフし、従
ってキャパシタ20のなかのエネルギーは回路のなかへ
転送され得る。キャパシタはそのエネルギーをコイルの
なかへ転送する。なぜならば、第1のトランジスタ22
はまだ接地点12を通る電流を導通しており、従って時
点T5からT6までの波形の形状は時点T2からT3ま
での電圧周期の第1の半サイクルからの波形と同一の仕
方で正弦状であるからである。こうして、キャパシタ電
圧VCは時点T4で一定レベルで開始し、次いで時点T
5で、それが時点T6で零に達するまで、正弦状に下方
に湾曲し、その間に送出コイルを通る電流はその時点T
4での最大の正の値から時点T6での最大の負の値へ直
線的に変化する。コイル10を通る電流は時点T4から
T6へ一層負になる。なぜならば、コイルの右側は最初
にキャパシタ20からの供給電圧電荷を有し、また左側
は第1のトランジスタ22を通じて接地点12への短絡
を有するからである。コイル電流ILがそのピーク負値
に達する時、回路の条件は再び時点T1の直前のそれに
一致する。
【0020】図1に示されている回路では、送出コイル
10およびキャパシタ20は、少なくともターゲット回
路の共振周波数の高さの共振周波数を有するLC回路を
成すように選ばれている。駆動電圧VAの半サイクル時
間はターゲット11の回路の共振周波数に対するサイク
ル時間の半分に近似的に等しいように選ばれ得る。図2
中に見られるように、送出コイルのなかの電圧および電
流の半サイクル時間は回路の共振周波数に無関係である
。こうして、時点T1から時点T4までの時間間隔は、
回路の共振周波数がターゲット回路のそれよりも上であ
るかぎり、送出コイル10のインダクタンスの変化にか
かわりなく、ターゲットコイル11の共振周波数の半サ
イクル時間に適合するように、予め定められ得る。 こうして、送出コイル回路のなかのサイクリックな電圧
および電流はターゲットコイルと共振している。すなわ
ち、時点T3から時点T4までおよび時点T6から時点
T7までの待ち時間間隔は各々、2つのコイルの間の共
振結合を保証する待ち時間間隔である。
10およびキャパシタ20は、少なくともターゲット回
路の共振周波数の高さの共振周波数を有するLC回路を
成すように選ばれている。駆動電圧VAの半サイクル時
間はターゲット11の回路の共振周波数に対するサイク
ル時間の半分に近似的に等しいように選ばれ得る。図2
中に見られるように、送出コイルのなかの電圧および電
流の半サイクル時間は回路の共振周波数に無関係である
。こうして、時点T1から時点T4までの時間間隔は、
回路の共振周波数がターゲット回路のそれよりも上であ
るかぎり、送出コイル10のインダクタンスの変化にか
かわりなく、ターゲットコイル11の共振周波数の半サ
イクル時間に適合するように、予め定められ得る。 こうして、送出コイル回路のなかのサイクリックな電圧
および電流はターゲットコイルと共振している。すなわ
ち、時点T3から時点T4までおよび時点T6から時点
T7までの待ち時間間隔は各々、2つのコイルの間の共
振結合を保証する待ち時間間隔である。
【0021】図3に示されている本発明の他の実施例で
は、第2の待ち時間間隔が追加されている。図1および
図2に関する上記の第1の待ち時間間隔は、送出コイル
のインダクタンスの変化にかかわりなく、2つのコイル
の間の共振結合を保証する。なぜならば、駆動信号サイ
クル時間のなかに含まれている待ち時間間隔は変化に順
応することができ、他方においてサイクル時間は固定さ
れており、またエネルギーがコイルのなかに蓄積される
ことを許すからである。図3に示されている実施例もエ
ネルギーが蓄積される第1の待ち時間間隔を含んでおり
、また第2の待ち時間間隔を含んでいる。追加された第
2の待ち時間間隔はターゲットコイルにより送出コイル
のなかに誘導された非常に小さい反射された電圧が検査
される窓として使用されている。もし電圧波形が共振結
合が失われていることを指示すれば、第1の待ち時間間
隔が、波形が共振結合が達成されることを指示するまで
、調節され得る。
は、第2の待ち時間間隔が追加されている。図1および
図2に関する上記の第1の待ち時間間隔は、送出コイル
のインダクタンスの変化にかかわりなく、2つのコイル
の間の共振結合を保証する。なぜならば、駆動信号サイ
クル時間のなかに含まれている待ち時間間隔は変化に順
応することができ、他方においてサイクル時間は固定さ
れており、またエネルギーがコイルのなかに蓄積される
ことを許すからである。図3に示されている実施例もエ
ネルギーが蓄積される第1の待ち時間間隔を含んでおり
、また第2の待ち時間間隔を含んでいる。追加された第
2の待ち時間間隔はターゲットコイルにより送出コイル
のなかに誘導された非常に小さい反射された電圧が検査
される窓として使用されている。もし電圧波形が共振結
合が失われていることを指示すれば、第1の待ち時間間
隔が、波形が共振結合が達成されることを指示するまで
、調節され得る。
【0022】駆動回路29は図3に示されている。図3
では、図1の先の実施例のように、送出コイル10は交
互にそれぞれ第1のトランジスタ22または第2のトラ
ンジスタ24を介して接地電位のような参照電位12ま
たは供給電圧源16に接続される。送出コイルは検出抵
抗30を介して接地電位に接続されている。キャパシタ
31はコイル10に直列に接続されており、またこれら
は共振周波数を有しまたサイクリックな電圧および電流
の流れを発生するLC回路を成している。サイクリック
な電圧および電流は、電圧および電流サイクルが,抵抗
36およびキャパシタ38と直列に接続されているター
ゲットコイル34を有するターゲット装置32の共振周
波数に実質的に等しい周波数を有するように同調され得
る第1の待ち時間間隔すなわち遅延と結び付いて発生さ
れる。すなわち、図3の回路では遅延間隔が再び、駆動
回路29のサイクリックな電圧および電流の半サイクル
時間をターゲット装置32の共振周波数の半サイクル時
間に適合させるのに使用されている。追加された第2の
待ち時間間隔すなわち窓は、送出コイル10を第1およ
び第2のトランジスタから切り離し、またターゲットコ
イルからの非常に小さい反射された電圧が送出コイルの
電圧に比較されることを許すのに使用されている。反射
された電圧のなかの位相誤差は、2つのコイル10およ
び34が共振結合されていないことを指示する。前記の
ようにペースメーカ−ケースのような介入する導体に起
因して予期されるターゲット電圧波形中の位相シフトも
存在し得るので、位相誤差は位相差が存在する時に常に
必ず存在するわけではない。従って、システムの特別な
構成が,予期される位相差の大きさ、従ってまた位相誤
差の存在を決定する。
では、図1の先の実施例のように、送出コイル10は交
互にそれぞれ第1のトランジスタ22または第2のトラ
ンジスタ24を介して接地電位のような参照電位12ま
たは供給電圧源16に接続される。送出コイルは検出抵
抗30を介して接地電位に接続されている。キャパシタ
31はコイル10に直列に接続されており、またこれら
は共振周波数を有しまたサイクリックな電圧および電流
の流れを発生するLC回路を成している。サイクリック
な電圧および電流は、電圧および電流サイクルが,抵抗
36およびキャパシタ38と直列に接続されているター
ゲットコイル34を有するターゲット装置32の共振周
波数に実質的に等しい周波数を有するように同調され得
る第1の待ち時間間隔すなわち遅延と結び付いて発生さ
れる。すなわち、図3の回路では遅延間隔が再び、駆動
回路29のサイクリックな電圧および電流の半サイクル
時間をターゲット装置32の共振周波数の半サイクル時
間に適合させるのに使用されている。追加された第2の
待ち時間間隔すなわち窓は、送出コイル10を第1およ
び第2のトランジスタから切り離し、またターゲットコ
イルからの非常に小さい反射された電圧が送出コイルの
電圧に比較されることを許すのに使用されている。反射
された電圧のなかの位相誤差は、2つのコイル10およ
び34が共振結合されていないことを指示する。前記の
ようにペースメーカ−ケースのような介入する導体に起
因して予期されるターゲット電圧波形中の位相シフトも
存在し得るので、位相誤差は位相差が存在する時に常に
必ず存在するわけではない。従って、システムの特別な
構成が,予期される位相差の大きさ、従ってまた位相誤
差の存在を決定する。
【0023】2つのトランジスタ22および24が互い
に反対の極性のMOSFETであり、第1のトランジス
タはnチャネル−トランジスタであり、第2のトランジ
スタはpチャネル−トランジスタであることは有利であ
る。第1および第2のトランジスタのドレイン端子はそ
れぞれ第1および第2のダイオード40および42によ
りキャパシタ31に接続されている。これらのダイオー
ドは参照符号Bを付されている共通接合点43で接続さ
れている。第2のトランジスタ24のソース端子は電圧
供給源16に接続されている。第1のトランジスタ22
のソース端子は参照電位12すなわち接地電位に接続さ
れている。
に反対の極性のMOSFETであり、第1のトランジス
タはnチャネル−トランジスタであり、第2のトランジ
スタはpチャネル−トランジスタであることは有利であ
る。第1および第2のトランジスタのドレイン端子はそ
れぞれ第1および第2のダイオード40および42によ
りキャパシタ31に接続されている。これらのダイオー
ドは参照符号Bを付されている共通接合点43で接続さ
れている。第2のトランジスタ24のソース端子は電圧
供給源16に接続されている。第1のトランジスタ22
のソース端子は参照電位12すなわち接地電位に接続さ
れている。
【0024】制御装置44は送出コイル10と供給電圧
源16および参照電圧12との交互の接続を制御する。 この制御装置は種々の駆動信号を発生するための可変発
振器およびパルス発生器を含んでいる。制御装置は導線
46を介して第1のトランジスタ22に接続されており
、この導線を経て制御装置が駆動信号G1を送る。駆動
信号G1が高い時、第1のトランジスタは導通状態すな
わちバイアス−オンされた状態におかれており、それに
より接合点43を参照電位または負電圧に接続する。 制御装置はオアゲート48を通じて第2のトランジスタ
24のゲート端子に接続されている。このオアゲートの
一方のリード線は導線50を介して制御装置に接続され
ており、導線50を経て制御装置は所望の電圧限界が到
達されていることを指示するLIMIT信号を送る。オ
アゲートの第2のリード線は導線52を介して制御装置
に接続されており、導線52を経て制御装置は駆動信号
G2を送る。オアゲートは導線54を介して第2のトラ
ンジスタのゲート端子に接続されている。もしLIMI
T信号もしくはG2駆動信号が高いならば、第2のトラ
ンジスタは不導通状態すなわちバイアス−オフされた状
態におかれている。
源16および参照電圧12との交互の接続を制御する。 この制御装置は種々の駆動信号を発生するための可変発
振器およびパルス発生器を含んでいる。制御装置は導線
46を介して第1のトランジスタ22に接続されており
、この導線を経て制御装置が駆動信号G1を送る。駆動
信号G1が高い時、第1のトランジスタは導通状態すな
わちバイアス−オンされた状態におかれており、それに
より接合点43を参照電位または負電圧に接続する。 制御装置はオアゲート48を通じて第2のトランジスタ
24のゲート端子に接続されている。このオアゲートの
一方のリード線は導線50を介して制御装置に接続され
ており、導線50を経て制御装置は所望の電圧限界が到
達されていることを指示するLIMIT信号を送る。オ
アゲートの第2のリード線は導線52を介して制御装置
に接続されており、導線52を経て制御装置は駆動信号
G2を送る。オアゲートは導線54を介して第2のトラ
ンジスタのゲート端子に接続されている。もしLIMI
T信号もしくはG2駆動信号が高いならば、第2のトラ
ンジスタは不導通状態すなわちバイアス−オフされた状
態におかれている。
【0025】後で一層詳細に説明するように短絡機能を
行うため、2つの追加的なトランジスタが回路29のな
かに設けられている。制御装置44は導線58を介して
第3のトランジスタ56のゲート端子に接続されており
、導線58を経て制御装置は駆動信号G3を送る。第3
のトランジスタはそのドレイン端子で第3のダイオード
60を介して送出コイル10とキャパシタ31との間に
接続されている。制御装置は導線64を介して第4のト
ランジスタ62のゲート端子に接続されており、導線6
4を経て制御装置は駆動信号G4を送る。第4のトラン
ジスタはそのドレイン端子で第4のダイオード66を介
して送出コイル10とキャパシタ31との間に接続され
ている。第3のトランジスタは好ましくはnチャネル−
トランジスタであり、他方において第4のトランジスタ
は好ましくはpチャネル−トランジスタである。第3お
よび第4のトランジスタは後で一層詳細に説明するよう
に、電流がアイドルすることを許すべく、周期的に送出
コイルを接地点に短絡する。
行うため、2つの追加的なトランジスタが回路29のな
かに設けられている。制御装置44は導線58を介して
第3のトランジスタ56のゲート端子に接続されており
、導線58を経て制御装置は駆動信号G3を送る。第3
のトランジスタはそのドレイン端子で第3のダイオード
60を介して送出コイル10とキャパシタ31との間に
接続されている。制御装置は導線64を介して第4のト
ランジスタ62のゲート端子に接続されており、導線6
4を経て制御装置は駆動信号G4を送る。第4のトラン
ジスタはそのドレイン端子で第4のダイオード66を介
して送出コイル10とキャパシタ31との間に接続され
ている。第3のトランジスタは好ましくはnチャネル−
トランジスタであり、他方において第4のトランジスタ
は好ましくはpチャネル−トランジスタである。第3お
よび第4のトランジスタは後で一層詳細に説明するよう
に、電流がアイドルすることを許すべく、周期的に送出
コイルを接地点に短絡する。
【0026】第5のトランジスタ68が、回路29によ
り発生される最大出力電圧の制御のために設けられてい
る。第5のトランジスタのゲート端子は、導線52を介
して受信され、また導線71を介して結合キャパシタ7
0を通じて第5のトランジスタに接続されている制御装
置44からのG2駆動信号を含んでいる制御信号G5を
受ける。結合キャパシタはG2信号の電圧レベルをシフ
トし、それによりG5信号を生成する。すなわち、G2
信号は供給電圧+Vから参照電位零へ変化し、他方にお
いてG5信号は参照電位から負の供給電圧−Vへ変化す
る。第5のトランジスタは好ましくは第2のトランジス
タ24と同一の極性のトランジスタである。こうして、
駆動信号G2が高い時、第5のトランジスタは不導通状
態すなわちバイアス−オフされた状態におかれている。 第5のトランジスタのドレイン端子は第5のダイオード
72を介して共通接合点43に接続されている。また結
合キャパシタおよび第5のトランジスタのゲート端子は
導線74および第6のダイオード76を介して接地点1
2に接続されている。
り発生される最大出力電圧の制御のために設けられてい
る。第5のトランジスタのゲート端子は、導線52を介
して受信され、また導線71を介して結合キャパシタ7
0を通じて第5のトランジスタに接続されている制御装
置44からのG2駆動信号を含んでいる制御信号G5を
受ける。結合キャパシタはG2信号の電圧レベルをシフ
トし、それによりG5信号を生成する。すなわち、G2
信号は供給電圧+Vから参照電位零へ変化し、他方にお
いてG5信号は参照電位から負の供給電圧−Vへ変化す
る。第5のトランジスタは好ましくは第2のトランジス
タ24と同一の極性のトランジスタである。こうして、
駆動信号G2が高い時、第5のトランジスタは不導通状
態すなわちバイアス−オフされた状態におかれている。 第5のトランジスタのドレイン端子は第5のダイオード
72を介して共通接合点43に接続されている。また結
合キャパシタおよび第5のトランジスタのゲート端子は
導線74および第6のダイオード76を介して接地点1
2に接続されている。
【0027】制御装置44は零交叉検出器および位相検
出器から入力信号を受ける。第1の零交叉検出器78は
その出力を制御装置に与え、またその入力端で導線79
を介して送出コイル10と検出抵抗30との間に接続さ
れている。第2の零交叉検出器80はその出力を制御装
置に与え、またコイル10とキャパシタ31との間に接
続されている導線82からの第1の入力端と導線79か
らの第2の入力端とを設けられている。位相検出器84
はその出力を制御装置に与え、またその入力端で導線8
2によりコイルとキャパシタとの間に接続されている。 最後に、ピーク検出器86はその出力を制御装置に与え
、またコイルとキャパシタとの間の導線82を介して駆
動回路に接続されている。ピーク検出器は回路により発
生される電圧および電流の大きさを制限する。
出器から入力信号を受ける。第1の零交叉検出器78は
その出力を制御装置に与え、またその入力端で導線79
を介して送出コイル10と検出抵抗30との間に接続さ
れている。第2の零交叉検出器80はその出力を制御装
置に与え、またコイル10とキャパシタ31との間に接
続されている導線82からの第1の入力端と導線79か
らの第2の入力端とを設けられている。位相検出器84
はその出力を制御装置に与え、またその入力端で導線8
2によりコイルとキャパシタとの間に接続されている。 最後に、ピーク検出器86はその出力を制御装置に与え
、またコイルとキャパシタとの間の導線82を介して駆
動回路に接続されている。ピーク検出器は回路により発
生される電圧および電流の大きさを制限する。
【0028】駆動回路29の動作は図4のタイミングダ
イアグラムを参照して最もよく理解される。図4には第
1のトランジスタ22に対するサイクリックな駆動制御
信号G1、第2のトランジスタ24に対するサイクリッ
クな駆動信号G2、第3のトランジスタ56に対する駆
動信号G3、第4のトランジスタ62に対する駆動信号
G4、第5のトランジスタ68に対する駆動信号G5、
接合点43の電圧VB、送出コイル10の電流ILおよ
び電圧VLおよびオアゲート48に与えられる制限信号
が示されている。図5には、ターゲットコイル34によ
り駆動回路のなかに誘導される反射された電圧である電
圧VRおよびターゲットコイルの電圧VTおよび電流I
Tが示されている。
イアグラムを参照して最もよく理解される。図4には第
1のトランジスタ22に対するサイクリックな駆動制御
信号G1、第2のトランジスタ24に対するサイクリッ
クな駆動信号G2、第3のトランジスタ56に対する駆
動信号G3、第4のトランジスタ62に対する駆動信号
G4、第5のトランジスタ68に対する駆動信号G5、
接合点43の電圧VB、送出コイル10の電流ILおよ
び電圧VLおよびオアゲート48に与えられる制限信号
が示されている。図5には、ターゲットコイル34によ
り駆動回路のなかに誘導される反射された電圧である電
圧VRおよびターゲットコイルの電圧VTおよび電流I
Tが示されている。
【0029】図4のタイミングダイアグラムは、最初に
時点T1で、G1およびG2の双方が高く、従って第1
のトランジスタ22がバイアス−オンされており、また
第2のトランジスタ24がバイアス−オフされているこ
とを示している。こうして、接合点43は接地点に接続
されており、また接合電圧VBは零である。時点T1以
前の回路の動作に起因して、減少する負の電流が送出コ
イル10、キャパシタ31、第1のダイオード40、第
1のトランジスタ22を通って、接地点を通って、検出
抵抗30を通って、コイルへ戻るように流れている。従
って、コイルは増大する正の電圧VLを有する。時点T
2で、コイル電流ILは零に達しており、またコイル電
圧VLは最大値、+V、に達している。この時点で、窓
時間間隔が、後で説明するように、駆動信号の適切な動
作によりトリガされる。
時点T1で、G1およびG2の双方が高く、従って第1
のトランジスタ22がバイアス−オンされており、また
第2のトランジスタ24がバイアス−オフされているこ
とを示している。こうして、接合点43は接地点に接続
されており、また接合電圧VBは零である。時点T1以
前の回路の動作に起因して、減少する負の電流が送出コ
イル10、キャパシタ31、第1のダイオード40、第
1のトランジスタ22を通って、接地点を通って、検出
抵抗30を通って、コイルへ戻るように流れている。従
って、コイルは増大する正の電圧VLを有する。時点T
2で、コイル電流ILは零に達しており、またコイル電
圧VLは最大値、+V、に達している。この時点で、窓
時間間隔が、後で説明するように、駆動信号の適切な動
作によりトリガされる。
【0030】最初に、時点T1で、第1のトランジスタ
22を例外としてトランジスタのすべてはバイアス−オ
フされている。送出コイル電流ILが時点T2で零に達
する時、第1の零交叉検出器78がこの条件を検出し、
また制御装置44に適切な信号を与える。制御装置は、
それに応答して、駆動電圧G1を下げ、第1のトランジ
スタ22をバイアス−オフすることにより、窓時間間隔
を開始する。従って、時点T2で、トランジスタのすべ
てはバイアス−オフされている。トランジスタのすべて
がバイアス−オフされている状態で、トランジスタに最
も近い送出コイルの端子はトランジスタを開いたスイッ
チとして見ることになり、また“浮動”し、従ってター
ゲットコイル34のなかの変化する電流により送出コイ
ル10のなかに誘導される非常に小さい反射された電圧
VRが、コイル10とキャパシタ31との間に接続され
ている位相検出器84により、見られることを許す。制
御装置は、後でまた図5に結び付けて説明するように、
駆動回路29の動作を調節するのに反射された電圧を使
用する。
22を例外としてトランジスタのすべてはバイアス−オ
フされている。送出コイル電流ILが時点T2で零に達
する時、第1の零交叉検出器78がこの条件を検出し、
また制御装置44に適切な信号を与える。制御装置は、
それに応答して、駆動電圧G1を下げ、第1のトランジ
スタ22をバイアス−オフすることにより、窓時間間隔
を開始する。従って、時点T2で、トランジスタのすべ
てはバイアス−オフされている。トランジスタのすべて
がバイアス−オフされている状態で、トランジスタに最
も近い送出コイルの端子はトランジスタを開いたスイッ
チとして見ることになり、また“浮動”し、従ってター
ゲットコイル34のなかの変化する電流により送出コイ
ル10のなかに誘導される非常に小さい反射された電圧
VRが、コイル10とキャパシタ31との間に接続され
ている位相検出器84により、見られることを許す。制
御装置は、後でまた図5に結び付けて説明するように、
駆動回路29の動作を調節するのに反射された電圧を使
用する。
【0031】時点T3で、予め定められた時間間隔の後
に、制御装置44は、第2のトランジスタ24に対する
駆動電圧G2を下げ、第2のトランジスタをバイアス−
オンすることにより窓時間間隔を終了する。こうして、
接合点43は供給電圧源16に接続され、また送出コイ
ル10の電圧VLは+Vに跳躍する。時点T3で始まっ
て、キャパシタの両端の電圧が上昇するにつれて、コイ
ル電流ILは四半サイクルにわたり正弦状に上昇し、そ
れによりコイルの電圧VLを減ずる。時点T4で、コイ
ル電流ILはピークに達し、他方においてコイル両端の
電圧VLは零に達する。すなわち、供給電圧源16から
の電圧のすべてはキャパシタ31の両端にかかる。第2
の零交叉検出器80は、遅延時間間隔を開始するべく、
コイル両端の零電圧により時点T4でトリガされる。検
出器は、一層精密に零コイル電圧において反応するべく
、コイル電圧および抵抗30の両端の電圧の双方を与え
られている。抵抗の両端の電圧は非常に小さいが、当業
者は、零交叉検出器80にこの電圧を与えることが、抵
抗両端の電圧がコイル電圧から差し引かれることを許し
、それを全体から消去し、またそれにより零交叉検出器
が、コイル電圧自体が真に零と交叉する時に応答するこ
とを許すことを理解するであろう。
に、制御装置44は、第2のトランジスタ24に対する
駆動電圧G2を下げ、第2のトランジスタをバイアス−
オンすることにより窓時間間隔を終了する。こうして、
接合点43は供給電圧源16に接続され、また送出コイ
ル10の電圧VLは+Vに跳躍する。時点T3で始まっ
て、キャパシタの両端の電圧が上昇するにつれて、コイ
ル電流ILは四半サイクルにわたり正弦状に上昇し、そ
れによりコイルの電圧VLを減ずる。時点T4で、コイ
ル電流ILはピークに達し、他方においてコイル両端の
電圧VLは零に達する。すなわち、供給電圧源16から
の電圧のすべてはキャパシタ31の両端にかかる。第2
の零交叉検出器80は、遅延時間間隔を開始するべく、
コイル両端の零電圧により時点T4でトリガされる。検
出器は、一層精密に零コイル電圧において反応するべく
、コイル電圧および抵抗30の両端の電圧の双方を与え
られている。抵抗の両端の電圧は非常に小さいが、当業
者は、零交叉検出器80にこの電圧を与えることが、抵
抗両端の電圧がコイル電圧から差し引かれることを許し
、それを全体から消去し、またそれにより零交叉検出器
が、コイル電圧自体が真に零と交叉する時に応答するこ
とを許すことを理解するであろう。
【0032】時点T4で、制御装置44は第2の零交叉
検出器80からの信号を受け、また、送出コイル10の
なかの電流が循環し続けることを許すべく、駆動電圧G
4を下げ、第4のトランジスタ62をバイアス−オンし
、また第4のトランジスタおよび第4のダイオード66
を通じて送出コイルへの正方向の電流に対する低抵抗経
路を生ずることにより、遅延時間間隔を開始する。制御
装置は下記のように回路29の駆動周波数をターゲット
システム32の共振周波数に適合させるべく遅延時間間
隔を変更する。言及されるべきこととして、第3のトラ
ンジスタ56はこの遅延時間の間にバイアス−オフされ
ているものとして示されているけれども、電流はまだ第
4のトランジスタおよび第4のダイオードを通じてのみ
流れるので、第3のトランジスタおよび第4のトランジ
スタの双方が同時にバイアス−オンされ得よう。時点T
4からT5までのコイル電流のレベルは、回路中の種々
の損失が発生される電流を少し減ずることを示すべく、
少し減少するものとして示されている。これらの損失は
ダイオード損失、結合損失およびインダクタンス損失を
含んでいる。遅延時間間隔の間、第2のトランジスタ2
4はバイアス−オンされていたが、電流は流れていなか
った。なぜならば、キャパシタ31の右側は第4のトラ
ンジスタ62により零電圧に保たれたからである。
検出器80からの信号を受け、また、送出コイル10の
なかの電流が循環し続けることを許すべく、駆動電圧G
4を下げ、第4のトランジスタ62をバイアス−オンし
、また第4のトランジスタおよび第4のダイオード66
を通じて送出コイルへの正方向の電流に対する低抵抗経
路を生ずることにより、遅延時間間隔を開始する。制御
装置は下記のように回路29の駆動周波数をターゲット
システム32の共振周波数に適合させるべく遅延時間間
隔を変更する。言及されるべきこととして、第3のトラ
ンジスタ56はこの遅延時間の間にバイアス−オフされ
ているものとして示されているけれども、電流はまだ第
4のトランジスタおよび第4のダイオードを通じてのみ
流れるので、第3のトランジスタおよび第4のトランジ
スタの双方が同時にバイアス−オンされ得よう。時点T
4からT5までのコイル電流のレベルは、回路中の種々
の損失が発生される電流を少し減ずることを示すべく、
少し減少するものとして示されている。これらの損失は
ダイオード損失、結合損失およびインダクタンス損失を
含んでいる。遅延時間間隔の間、第2のトランジスタ2
4はバイアス−オンされていたが、電流は流れていなか
った。なぜならば、キャパシタ31の右側は第4のトラ
ンジスタ62により零電圧に保たれたからである。
【0033】時点T5で、制御装置44は第4のトラン
ジスタ82をバイアス−オフすることにより遅延を終了
する。コイルに対する電圧および電流の正弦状減少によ
り示されているように、送出コイル10のなかのエネル
ギーがキャパシタ31へ時点T5からT6まで転送され
るので、共振エネルギー転送は他の四半サイクルにわた
り継続される。従って、時点T6で接合点43の電圧は
供給電圧源のレベルの上に上昇し得る。送出コイル10
の電流ILが時点T6で零に低下し終わった時、検出抵
抗30の両端の電圧は零に移行し、それにより第1の零
交叉検出器78をトリガし、その結果として制御装置4
4は次の窓時間間隔を開始する。
ジスタ82をバイアス−オフすることにより遅延を終了
する。コイルに対する電圧および電流の正弦状減少によ
り示されているように、送出コイル10のなかのエネル
ギーがキャパシタ31へ時点T5からT6まで転送され
るので、共振エネルギー転送は他の四半サイクルにわた
り継続される。従って、時点T6で接合点43の電圧は
供給電圧源のレベルの上に上昇し得る。送出コイル10
の電流ILが時点T6で零に低下し終わった時、検出抵
抗30の両端の電圧は零に移行し、それにより第1の零
交叉検出器78をトリガし、その結果として制御装置4
4は次の窓時間間隔を開始する。
【0034】時点T6で開始する窓時間間隔の間、トラ
ンジスタのすべては再び制御装置によりバイアス−オフ
されている。キャパシタ31に最も近い送出コイル10
の端子は“浮動”し、また位相検出器84がターゲット
コイル34のなかの変化する電流により送出コイルのな
かに誘導された電圧を見ることを許す。位相検出器は制
御装置に、ターゲットコイルの動作周波数を適合させる
ように遅延時間間隔を調節し得る適切な信号を与える。
ンジスタのすべては再び制御装置によりバイアス−オフ
されている。キャパシタ31に最も近い送出コイル10
の端子は“浮動”し、また位相検出器84がターゲット
コイル34のなかの変化する電流により送出コイルのな
かに誘導された電圧を見ることを許す。位相検出器は制
御装置に、ターゲットコイルの動作周波数を適合させる
ように遅延時間間隔を調節し得る適切な信号を与える。
【0035】制御装置44が時点T7で窓時間間隔を終
了したい時、制御装置はG1駆動信号を上昇させ、それ
により第1のトランジスタ22をバイアス−オンする。 第1のトランジスタがバイアス−オンされている時、電
流は第1のトランジスタから接地点を通じて、検出抵抗
30、送出コイル10、キャパシタ31および第1のダ
イオード40を通じて流れ得る。従って、キャパシタは
そのなかに蓄積されていた、供給電圧+Vよりも大であ
ったエネルギーをレリーズし得る。従って、コイルの両
端の電圧V は、図4中に示されているように、−V
よりも大であり得る。回路はこうして動作し続けること
ができ、下記のように、回路のQ値により制限されて、
供給電圧の上に揺動する。キャパシタ電圧が零に達した
時、キャパシタからのエネルギーのすべては回路のなか
へレリーズされ終わっており、またコイル電圧VLは、
タイミングダイアグラム中に時点T8で示されているよ
うに、零である。
了したい時、制御装置はG1駆動信号を上昇させ、それ
により第1のトランジスタ22をバイアス−オンする。 第1のトランジスタがバイアス−オンされている時、電
流は第1のトランジスタから接地点を通じて、検出抵抗
30、送出コイル10、キャパシタ31および第1のダ
イオード40を通じて流れ得る。従って、キャパシタは
そのなかに蓄積されていた、供給電圧+Vよりも大であ
ったエネルギーをレリーズし得る。従って、コイルの両
端の電圧V は、図4中に示されているように、−V
よりも大であり得る。回路はこうして動作し続けること
ができ、下記のように、回路のQ値により制限されて、
供給電圧の上に揺動する。キャパシタ電圧が零に達した
時、キャパシタからのエネルギーのすべては回路のなか
へレリーズされ終わっており、またコイル電圧VLは、
タイミングダイアグラム中に時点T8で示されているよ
うに、零である。
【0036】時点T8で、電流は負の方向に流れており
、従って、先に使用された第4のトランジスタ62では
なく、第3のトランジスタ56が送出コイル10を短絡
するのに使用される。従って、制御装置44は、駆動信
号G3を上昇させ、第3のトランジスタ56をバイアス
−オンすることにより、他の遅延時間間隔をトリガする
。電流は、遅延が継続する間、コイル10から第3のダ
イオード60および第3のトランジスタ56を通ってコ
イルへ戻るように循環し続ける。時点T9で制御装置は
G3駆動信号を低下させ、第3のトランジスタをバイア
ス−オフし、またエネルギーはインダクタからキャパシ
タのなかへ反対の極性で戻る。すなわち、電流は漸減的
に負であり、正へ向かって移動する。電流が時点T10
で零に達する時、第1の零交叉検出器78はその条件を
検出し、また制御装置44に適切な信号を与える。制御
装置はそれに応答して、G1駆動信号を低下させ、第1
のトランジスタをバイアス−オフすることにより、窓間
隔を開始する。こうして、トランジスタのすべてをバイ
アス−オフすることにより窓時間間隔が達成され、他方
において送出コイル10を接地点12へ短絡することに
より遅延時間間隔が達成されることが見られ得る。
、従って、先に使用された第4のトランジスタ62では
なく、第3のトランジスタ56が送出コイル10を短絡
するのに使用される。従って、制御装置44は、駆動信
号G3を上昇させ、第3のトランジスタ56をバイアス
−オンすることにより、他の遅延時間間隔をトリガする
。電流は、遅延が継続する間、コイル10から第3のダ
イオード60および第3のトランジスタ56を通ってコ
イルへ戻るように循環し続ける。時点T9で制御装置は
G3駆動信号を低下させ、第3のトランジスタをバイア
ス−オフし、またエネルギーはインダクタからキャパシ
タのなかへ反対の極性で戻る。すなわち、電流は漸減的
に負であり、正へ向かって移動する。電流が時点T10
で零に達する時、第1の零交叉検出器78はその条件を
検出し、また制御装置44に適切な信号を与える。制御
装置はそれに応答して、G1駆動信号を低下させ、第1
のトランジスタをバイアス−オフすることにより、窓間
隔を開始する。こうして、トランジスタのすべてをバイ
アス−オフすることにより窓時間間隔が達成され、他方
において送出コイル10を接地点12へ短絡することに
より遅延時間間隔が達成されることが見られ得る。
【0037】図5には駆動電圧VLおよび反射された電
圧VRの波形がそれぞれ、送出コイル回路29の駆動周
波数がターゲットコイル回路32の共振周波数に適合し
ている場合には実線で、また駆動周波数が高過ぎる場合
には破線で示されている。送出コイルの両端の全電圧は
図5中に電圧VL+VRとして、または駆動電圧および
反射された電圧の和として示されている。すなわち、コ
イル電圧VLは駆動回路29により生ぜしめられた電圧
であり、また、もし受入回路32が誘導的に結合されな
かったならば見られるであろう電圧である。また反射さ
れた電圧VRはターゲットコイル回路32のなかの変化
する電流により送出コイルのなかに誘導される電圧であ
る。常に存在しているけれども、反射された電圧VRは
、トランジスタのすべてがバイアス−オフされていない
かぎり、容易に観察可能ではない。図4中に示されてい
るVL波形と異なり、図5のVL波形は零に対して対称
な電圧レベルの変動を有する理想化された形態で示され
ている。その目的は組み合わされたされたVL+VR波
形を見やすくすることである。
圧VRの波形がそれぞれ、送出コイル回路29の駆動周
波数がターゲットコイル回路32の共振周波数に適合し
ている場合には実線で、また駆動周波数が高過ぎる場合
には破線で示されている。送出コイルの両端の全電圧は
図5中に電圧VL+VRとして、または駆動電圧および
反射された電圧の和として示されている。すなわち、コ
イル電圧VLは駆動回路29により生ぜしめられた電圧
であり、また、もし受入回路32が誘導的に結合されな
かったならば見られるであろう電圧である。また反射さ
れた電圧VRはターゲットコイル回路32のなかの変化
する電流により送出コイルのなかに誘導される電圧であ
る。常に存在しているけれども、反射された電圧VRは
、トランジスタのすべてがバイアス−オフされていない
かぎり、容易に観察可能ではない。図4中に示されてい
るVL波形と異なり、図5のVL波形は零に対して対称
な電圧レベルの変動を有する理想化された形態で示され
ている。その目的は組み合わされたされたVL+VR波
形を見やすくすることである。
【0038】図3中に示されている回路は各サイクルで
エネルギーを転送し、送出コイル10とキャパシタ31
との間で転送されるエネルギーを、前記のように、接合
点43における電圧が供給電圧および接地電位を越えて
十分に揺動するまで、ビルドアップする。ピーク値は当
業者にQ値として知られている回路特性により制限され
る。接合点において究極的に到達されるピーク電圧は供
給電圧(+V)を定数PIで割った値を2Q倍した値す
なわち(2Q)(+V)/(PI)である。スイッチン
グ損失、ダイオード電圧低下およびターゲット回路から
の負荷が損失に加わるが、到達される究極的なピークは
なお非常に大きい数である。第5のトランジスタ68と
制御装置44により発生されるLIMIT信号とが到達
される振幅を制御し、送出コイル10およびキャパシタ
31を、供給電圧源16の代わりに接地点12に接続す
る。振幅を制限する制御方式は、本願と同一の発明者に
より同一日付で出願された“共振エネルギー転送を使用
する圧電ドライバ”という名称の特許出願明細書に記載
されているものと類似である。この特許出願明細書の内
容を参照によりここに組み入れたものとする。
エネルギーを転送し、送出コイル10とキャパシタ31
との間で転送されるエネルギーを、前記のように、接合
点43における電圧が供給電圧および接地電位を越えて
十分に揺動するまで、ビルドアップする。ピーク値は当
業者にQ値として知られている回路特性により制限され
る。接合点において究極的に到達されるピーク電圧は供
給電圧(+V)を定数PIで割った値を2Q倍した値す
なわち(2Q)(+V)/(PI)である。スイッチン
グ損失、ダイオード電圧低下およびターゲット回路から
の負荷が損失に加わるが、到達される究極的なピークは
なお非常に大きい数である。第5のトランジスタ68と
制御装置44により発生されるLIMIT信号とが到達
される振幅を制御し、送出コイル10およびキャパシタ
31を、供給電圧源16の代わりに接地点12に接続す
る。振幅を制限する制御方式は、本願と同一の発明者に
より同一日付で出願された“共振エネルギー転送を使用
する圧電ドライバ”という名称の特許出願明細書に記載
されているものと類似である。この特許出願明細書の内
容を参照によりここに組み入れたものとする。
【0039】第2のトランジスタ24、第5のトランジ
スタ68、制御装置44の相互作用および上記の損失は
、送出コイル10の電圧VLおよび制御装置44により
発生される駆動信号に対する図4のタイミングダイアグ
ラムに示されている。たとえば、時点T17で、コイル
電圧は上昇しており、またコイル電流ILが零に到達す
る時点T18でそのピークに到達する。しかし、時点T
18の直前に、コイル電圧VLは予め定められた最大値
よりも大きい値に到達し、またピーク検出器86から制
御装置44への出力をトリガする。しかし、最大コイル
電流または磁界強度のような他の適当なシグナリング−
メカニズムも使用され得る。
スタ68、制御装置44の相互作用および上記の損失は
、送出コイル10の電圧VLおよび制御装置44により
発生される駆動信号に対する図4のタイミングダイアグ
ラムに示されている。たとえば、時点T17で、コイル
電圧は上昇しており、またコイル電流ILが零に到達す
る時点T18でそのピークに到達する。しかし、時点T
18の直前に、コイル電圧VLは予め定められた最大値
よりも大きい値に到達し、またピーク検出器86から制
御装置44への出力をトリガする。しかし、最大コイル
電流または磁界強度のような他の適当なシグナリング−
メカニズムも使用され得る。
【0040】コイル電圧VLが、時点T18の直前に、
予め定められた最大値を越える時、制御装置は第2のト
ランジスタ24をバイアス−オフするべくLIMIT信
号を発生する。こうして、時点T19で、信号G2が第
2のトランジスタおよび第5のトランジスタ68をバイ
アス−オンするべく低下する時、LIMIT信号による
オアゲート48の動作が第2のトランジスタをバイアス
−オフし、他方において第5のトランジスタはバイアス
−オンされた状態にとどめられている。従って、電流は
キャパシタ31、送出コイル10、検出抵抗30を通っ
て、接地点を通って、第5のトランジスタ68および第
5のダイオード72を通って流れ続け得る。このことは
コイル電圧および電流が所望のピーク値よりも大きいレ
ベルへ増大することを阻止する。図4中のダイアグラム
は、コイル電圧がたとえば時点T25で所望の最大値以
下に減少する時、LIMIT信号が再び低下され、こう
して第2のトランジスタ24が上記の回路の通常の動作
によるように信号G2により再びバイアス−オンおよび
オフされることを許すことを示している。
予め定められた最大値を越える時、制御装置は第2のト
ランジスタ24をバイアス−オフするべくLIMIT信
号を発生する。こうして、時点T19で、信号G2が第
2のトランジスタおよび第5のトランジスタ68をバイ
アス−オンするべく低下する時、LIMIT信号による
オアゲート48の動作が第2のトランジスタをバイアス
−オフし、他方において第5のトランジスタはバイアス
−オンされた状態にとどめられている。従って、電流は
キャパシタ31、送出コイル10、検出抵抗30を通っ
て、接地点を通って、第5のトランジスタ68および第
5のダイオード72を通って流れ続け得る。このことは
コイル電圧および電流が所望のピーク値よりも大きいレ
ベルへ増大することを阻止する。図4中のダイアグラム
は、コイル電圧がたとえば時点T25で所望の最大値以
下に減少する時、LIMIT信号が再び低下され、こう
して第2のトランジスタ24が上記の回路の通常の動作
によるように信号G2により再びバイアス−オンおよび
オフされることを許すことを示している。
【0041】ターゲットコイルが金属製ペースメーカケ
ースのなかに置かれている場合のように、もしターゲッ
トコイル34が比較的大きな量の金属の近くにあれば、
金属は反射された電圧VRに、インダクタンス変化によ
り惹起されるシフトに加えて位相シフトを導入し、また
年月、身体方位などからミスチューニングを招く。当業
者は、このことが位相検出器84の設計時に考慮に入れ
られ得ることを気付くであろう。たとえば、極端に大き
い位相シフトの場合または位相シフトが不定の場合には
、駆動信号が狭い窓または遅延時間にわたってではなく
1つまたはそれ以上のサイクルにわたり停止され得る。 このことは適当に低いデューティサイクルで周期的に行
われことができ、また示されている位相検出器を周波数
検出器により置換することを許す。
ースのなかに置かれている場合のように、もしターゲッ
トコイル34が比較的大きな量の金属の近くにあれば、
金属は反射された電圧VRに、インダクタンス変化によ
り惹起されるシフトに加えて位相シフトを導入し、また
年月、身体方位などからミスチューニングを招く。当業
者は、このことが位相検出器84の設計時に考慮に入れ
られ得ることを気付くであろう。たとえば、極端に大き
い位相シフトの場合または位相シフトが不定の場合には
、駆動信号が狭い窓または遅延時間にわたってではなく
1つまたはそれ以上のサイクルにわたり停止され得る。 このことは適当に低いデューティサイクルで周期的に行
われことができ、また示されている位相検出器を周波数
検出器により置換することを許す。
【0042】本発明を好ましい実施例について説明して
きたが、種々の変更が当業者により行われ得ることは理
解されよう。たとえば、選択された特定の構成要素およ
びそれらの相互接続は、本発明の教示から外れることな
く、変更され得る。制御装置は、所望の最大負荷電圧の
生起に対応する任意の条件、たとえば最大電力出力また
は薬液ポンプ圧力に応答するように選択され得る。従っ
て、本発明はここに説明した特定の装置に限定されると
みなされるべきではなく、本発明は共振圧電ドライバ回
路に関して広い応用可能性を有するものと理解されるべ
きである。このような代替的構成は上記の説明から当業
者により達成され得る。
きたが、種々の変更が当業者により行われ得ることは理
解されよう。たとえば、選択された特定の構成要素およ
びそれらの相互接続は、本発明の教示から外れることな
く、変更され得る。制御装置は、所望の最大負荷電圧の
生起に対応する任意の条件、たとえば最大電力出力また
は薬液ポンプ圧力に応答するように選択され得る。従っ
て、本発明はここに説明した特定の装置に限定されると
みなされるべきではなく、本発明は共振圧電ドライバ回
路に関して広い応用可能性を有するものと理解されるべ
きである。このような代替的構成は上記の説明から当業
者により達成され得る。
【図1】本発明による駆動回路の概要図。
【図2】図1中に示されている駆動回路の種々の波形に
対するタイミングダイアグラム。
対するタイミングダイアグラム。
【図3】ピーク制御装置をも組み入れた、図1中に示さ
れている形式の駆動回路の概要図。
れている形式の駆動回路の概要図。
【図4】図3中に示されている駆動回路の種々の波形に
対するタイミングダイアグラム。
対するタイミングダイアグラム。
【図5】図3中に示されている駆動回路の種々の電流お
よび電圧波形に対するタイミングダイアグラム。
よび電圧波形に対するタイミングダイアグラム。
10 送出コイル
11 ターゲットコイル
12 参照電位(接地)
16 供給電圧源
26 駆動電圧源
29 駆動回路
30 検出抵抗
32 ターゲット装置
34 ターゲットコイル
44 制御装置
78、80 零交叉検出器
84 位相検出器
86 ピーク検出器
Claims (14)
- 【請求項1】 容量性要素に接続されそれにより共振
周波数を有するターゲットLC回路を形成するターゲッ
トコイルを誘導的に駆動するための駆動回路において、
供給電圧源と、第1の端子および第2の端子を有する送
出コイルであって、ターゲットLC回路の共振周波数よ
りも高い共振周波数を有し供給電圧により駆動されるL
C回路を形成するように、容量性要素に接続された送出
コイルと、供給電圧がサイクリック電圧および送出コイ
ルを通るサイクリック電流を発生するべく送出コイルを
駆動するように、供給電圧源を送出コイルに周期的に接
続するための制御手段であって、ターゲットLC回路の
共振サイクル時間の半分に近似的に等しい時間間隔の後
に供給電圧源を送出コイルから切り離し送出コイルを参
照電位に接続するための制御手段とを含んでおり、送出
コイルのなかに誘導されるサイクリック電圧が、ターゲ
ットコイルの共振周波数と実質的に同一の周波数である
ように、前記制御手段により制御されることを特徴とす
るターゲットコイルの駆動回路。 - 【請求項2】 制御手段が、ゲート端子、ソース端子
およびドレイン端子を有する第1のトランジスタと、ゲ
ート端子、ソース端子およびドレイン端子を有する第2
のトランジスタと、送出コイルの第1の端子を参照電位
に接続する第1のダイオードと、送出コイルの第1の端
子を供給電圧源に接続する第2のダイオードと、送出コ
イルの第1のリード線を参照電位に接続するキャパシタ
と、各トランジスタのゲート端子に接続されており、予
め定められた周波数を有するサイクリック駆動電圧を発
生するための駆動手段とを含んでおり、駆動電圧が第1
および第2のトランジスタを、第2のトランジスタが導
通していない時に第1のトランジスタが導通しており、
また第1のトランジスタが導通していない時に第2のト
ランジスタが導通しているように制御することを特徴と
する請求項1記載の駆動回路。 - 【請求項3】 制御手段が、ゲート、ソースおよびド
レインを有する第1のトランジスタと、ゲート、ソース
およびドレインを有する第2のトランジスタと、ゲート
、ソースおよびドレインを有する第3のトランジスタと
、ゲート、ソースおよびドレインを有する第4のトラン
ジスタと、第1のトランジスタのドレインを共通接合点
に接続する第1のダイオードと、第2のトランジスタの
ドレインを共通接合点に接続する第2のダイオードと、
共通接合点と送出コイルの第2の端子との間に接続され
ているキャパシタと、各トランジスタのゲート端子に接
続されており、予め定められた周波数を有するサイクリ
ック駆動電圧を発生するための駆動信号手段であって、
送出コイルが第2のトランジスタおよびキャパシタを通
じて供給電圧源に接続され、第1のトランジスタを通じ
て参照電位にキャパシタを通じて接続され、第3および
第4のトランジスタを通じて参照電位に直接に短絡され
るように、前記トランジスタを制御するための駆動信号
手段とを含んでいることを特徴とする請求項1記載の駆
動回路。 - 【請求項4】 前記制御手段がさらに、発生されたサ
イクリックコイル電圧が零に達する時を検出するため、
またそれに応答して遅延時間間隔を発生するための零交
叉検出器手段を含んでいることを特徴とする請求項3記
載の駆動回路。 - 【請求項5】 前記駆動信号手段が第3のトランジス
タもしくは第4のトランジスタまたは双方をバイアス−
オンすることにより遅延時間間隔を開始し、またこれら
のトランジスタをバイアス−オフすることにより遅延時
間間隔を終了することを特徴とする請求項4記載の駆動
回路。 - 【請求項6】 前記制御手段がさらに、ゲート、ソー
スおよびドレインを有し、そのゲートで前記駆動信号手
段に、またそのソースで参照電位に接続されている第5
のトランジスタと、第2のトランジスタをバイアス−オ
フするべく駆動回路のなかの予め定められた電圧レベル
に応答するためのピーク応答手段とを含んでいることを
特徴とする請求項3記載の駆動回路。 - 【請求項7】 誘導的エネルギー転送のためにターゲ
ットコイルLC回路に送出コイルを共振的に結合する方
法であって、ターゲットコイルLC回路の共振周波数よ
りも高い共振周波数を有する送出コイルLC回路を用意
する過程と、送出コイル回路に供給電圧源および参照電
位を交互に接続するためのスイッチング手段を用意する
過程と、ターゲットコイル回路の共振周波数のサイクル
時間の半分に実質的に等しい可変の時間間隔にわたり供
給電圧源を送出コイルに接続する過程と、ターゲットコ
イル回路のサイクル時間の半分に実質的に等しい可変の
時間間隔にわたり供給電圧源を送出コイルから切り離し
、また送出コイルを参照電位に接続する過程とを含んで
いることを特徴とするターゲットコイルの駆動方法。 - 【請求項8】 電力をターゲットコイルおよびキャパ
シタに誘導的に転送するべく供給電圧により送出コイル
を駆動するための方法であって、送出コイルおよびキャ
パシタの共振周波数がターゲットコイルおよびキャパシ
タの共振周波数よりも高いように送出コイルと直列にキ
ャパシタを用意する過程と、送出コイルおよびそのキャ
パシタを供給電圧と基準電位との間で交互に切換えるべ
くスイッチング手段を用意する過程と、ターゲットコイ
ルおよびそのキャパシタの共振周波数のサイクル時間の
半分に実質的に等しい時間間隔にわたり送出コイルおよ
びそのキャパシタに供給電圧を接続する過程と、ターゲ
ットコイルおよびそのキャパシタの共振周波数のサイク
ル時間の半分に実質的に等しい時間間隔にわたり送出コ
イルおよびそのキャパシタを供給電圧から参照電位へ切
換える過程とを含んでいることを特徴とするターゲット
コイルの駆動方法。 - 【請求項9】 スイッチング周波数を用意する過程が
、コイルの電流が零に達する時点を検出し、またこの情
報を制御手段に与える零交叉検出器手段を用意する過程
と、送出コイル電圧とターゲットコイル中の電流の変化
から送出コイル内に誘導される電圧との間の位相差を検
出するための位相検出器手段を用意する過程とを含んで
いることを特徴とする請求項8記載の方法。 - 【請求項10】 位相検出器手段を用意する過程が、
送出コイル電流が零である時に送出コイル電流をアイド
ルとするべく窓時間間隔を作るための手段を用意する過
程を含んでいることを特徴とする請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 共振周波数を有するターゲットコイ
ルLC回路を形成するべく容量性要素と接続されている
ターゲットコイルを誘導的に駆動するための駆動回路に
おいて、供給電圧源と、第1の端子および第2の端子を
有し、また供給電圧により駆動される送出コイルと、第
1の端子および第2の端子を有するキャパシタであって
、その第1の端子で送出コイルの第2の端子と接続され
ており、それによりターゲット回路の共振周波数よりも
高い共振周波数を有する送出コイルLC回路を形成する
キャパシタと、ゲート、ソースおよびドレインを有する
第1のトランジスタと、ゲート、ソースおよびドレイン
を有する第2のトランジスタと、ゲート、ソースおよび
ドレインを有する第3のトランジスタと、ゲート、ソー
スおよびドレインを有する第4のトランジスタと、第1
のトランジスタのドレインをキャパシタの第2の端子に
接続する第1のダイオードと、第2のトランジスタのド
レインをキャパシタの第2の端子に接続する第2のダイ
オードと、第3のトランジスタのドレインをキャパシタ
の第1の端子に接続する第3のダイオードと、第4のト
ランジスタのドレインをキャパシタの第1の端子に接続
する第4のダイオードと、各トランジスタのゲートに接
続され、送出コイルがキャパシタおよび第2のトランジ
スタを通じて供給電圧源に接続され、第1のトランジス
タを通じて参照電位にキャパシタを通じて接続されるよ
うにトランジスタを制御するため、第3もしくは第4の
トランジスタを通じて直接に送出コイルの第2の端子を
参照電位に接続するため、また送出コイルのなかに誘導
されるサイクリック電圧をターゲット回路の共振周波数
と実質的に同一の周波数であるように制御するためのサ
イクリック駆動電圧を発生するための駆動信号手段とを
含んでいることを特徴とする駆動回路。 - 【請求項12】 前記駆動信号手段が、送出コイル電
圧が零に達する時点を検出するため、またそれに応答し
て遅延時間間隔を開始するための零交叉検出器手段を含
んでいることを特徴とする請求項11記載の駆動回路。 - 【請求項13】 前記駆動信号手段が、第3もしくは
第4のトランジスタをバイアスーオンすることにより遅
延時間間隔を開始し、また該トランジスタをバイアス−
オフすることにより遅延時間間隔を終了することを特徴
とする請求項12記載の駆動回路。 - 【請求項14】 さらに、ゲート、ドレインおよびソ
ースを有し、そのゲートで前記駆動信号手段に、またそ
のソースで参照電位に接続されている第4のトランジス
タと、第5のトランジスタのドレインをキャパシタの第
2の端子に接続する第5のダイオードと、第2のトラン
ジスタをバイアスーオフするべく駆動回路のなかの予め
定められた電圧レベルに応答するためのピーク応答手段
とを含んでいることを特徴とする請求項11記載の駆動
回路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US575924 | 1990-08-31 | ||
US07/575,924 US5095224A (en) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | Interrupted resonance energy transfer system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04285436A true JPH04285436A (ja) | 1992-10-09 |
Family
ID=24302253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3242611A Pending JPH04285436A (ja) | 1990-08-31 | 1991-08-27 | ターゲットコイルの駆動回路および方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5095224A (ja) |
EP (1) | EP0473957B1 (ja) |
JP (1) | JPH04285436A (ja) |
AU (1) | AU634694B2 (ja) |
DE (1) | DE69108644T2 (ja) |
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