TW200835112A - Non-contact transmission device - Google Patents

Description

200835112 ‘ 九、發明說明： a 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關-種利用透過線圈的電磁轉合 裝^料信號中之至少-方傳送至被傳送裝置之無接^送 【先前技術】 作為對電器内建的充電電池進行充電的 = 斤謂的無接點電力傳送方式，其係利用線圈的電磁 口（亦私為感應輕合）而自充電器傳送電力。此外1 此種方式的充電器，已知有在確認過電哭 ，； 是否存在於充電器上、是否有被適當地配置=二負载） 者等條件後再開始進行電力傳送之構心 為正規 專利文獻1:曰本特開2_销〇32號公報 專利文獻2 :曰本特開2006-60909號公報 專利文獻3:日本專利第购奶號說明書 — 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） ::器在未有電器配置的待機期間 至商用電源的狀態的情形。此 士 子運接 充電器持續在消耗電力。對障下’在待機期間中仍有 充電器連接至商用電源在進行充電時才將 有在每次要開始充電時，必^月^抑制消耗電力。然而， 而造成不便的情形。還有，=；：連接至商用電源的動作 情形，但在利用線圈的電^：^明了進行電力傳送時的 %磁耦合來發送資料信號時亦會遇 319745 5 200835112 到相同的情形。 嘩 ·' F + 明的目的係提供—種利用透過線圈之電磁轉八文 將電力與資料信號中之至 m电磁耦合來 點傳送裝置，係能夠抑制待機•力运至被：送裝置之無接 要連接至商用電源的不便之二’亚且成夠湾除每次都 (解決課觸手段）之無接點傳送裝置。 本發明的無接點傳送裝置，係利用 將電力舆資料信號中之至少-方傳送至被 無接點傳送裝置，具備：驅動器，係驅動前述缘圈1之 時脈« H ’ _ Μ統時脈，·監視用時脈振H = ==比前述系統時脈低的監視用時脈，·以及控㈣路輪 係利用料系統時脈及前述監視用時脈而動作，且輪‘ ^動器用的控制信號及前述系統時脈振盪器用“制： 號；前述控制電路係在開始前述電力與前述資料信號中^ 士少-方的傳送之前的待機中，根據前述監視用時脈輸出 刖述系統時脈振盡器用控制信號而使前述系統時脈振盡器 同步於前述系統時脈振盪器用控制信號而間歇性地輪出^ 述系統時脈，且在前述系統時脈的輪出期間中，藉由前述 驅動器用控制信號驅動前述線圈而進行杲 :1刖处 、、， 4 ύ 置百If述被 傳送裝置之檢測。此外，前述系統時脈的輸出期間較宜設 定為前述檢測的所需時間。 (發明的效果） 依據上述構成，傳送裝置於待機中係間歇性地動作而 進行被傳送裝置的檢測。因此，在保持連接至商用電源的 319745 6 200835112 二夠抑制待機電力’亦能消除每次皆要連接 ..用此外’由於間歇動作的時序控制係利 監視用時脈，1系統時脈本身於Η :動作時係限定性地利用’此點亦能輪待機電:二 【實施方式】 例之=圖態的傳送裝 一 、、衣置100為將龟力與資料信號中之至少 方傳达至被傳送裝置200盞 =為，"圖置—例在= 的狀傳达褒置100與被傳送裝置200為電磁輕合 ，狀ι下错由電磁感應而進行的無接點傳送方式。 此處係例示被傳送裝置200例 = 1⑽係該各種電哭的充恭哭3士的卜主# 而傳迗裝置 並非以此等為^ 嶋’但兩[請、· 傳送裝置100係構成為包含：線圈102、電 ，動器剛、控制電路108、系統時脈振盪器110、:視用 盪器112、記憶體114、重置電路Η6、電容器118、 ”阻益120、及齊納二極體（Zener以〇如）122。 人線圈102係藉由與被傳送裝置2〇〇的線圈2〇2電磁 :而可實現透過線圈1G2、2G2的電力等的傳送者，例如能 从平面狀空芯線圈來構成，但並非以此為限。線圈⑽ 的:端係連接至驅動器106，該線圈1〇2的另一端係經由 電各态104連接至驅動器1〇6。藉由線圈及電容器 319745 7 200835112 _ 1〇4,將自驅動器106供給至線圈102的電壓予以交流化及 > 升壓。 •驅動器106為供給電壓至線圈1 〇2之電路，換言之， 即驅動該線圈102之電路。於第2圖顯示驅動器1〇6的構 成的一例。還有，為了進行說明，於第2圖亦圖示有線圈 102及電容器1〇4。在此例中，驅動器1〇6係構成為包含： CMOS(Complemeiitary Metal Oxide Semiconductor;互補金 氧半導體）電路132、CMOS電路134、及反相器136。

泰 COMS電路132係構成為於電源電壓V與接地電位之 間串聯 P 通道 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor field Effect Transistor ;金屬氡化物半導體場效電晶體）l32p與 N 通道 MOSFET 132n，MOSFET 132ρ、132η 的汲極（彼此 連接著）係連接至線圈102的上述一端。於MOSFET 132ρ、 132η的閘隹係共同地輸入有自控制電路108輸出的驅動器 控制信號SD。還有，電源電壓V係例如藉由未圖示的AC 鲁轉接器（AODC轉換器）將商用交流電源直流化而產生，該 AC轉接器可為設於傳送裝置1〇〇内者，亦可為外接在傳 送裝置100者。 CMOS電路134係構成為於電源電壓V與接地電位之 間串聯P通道MOSFET 134p與N通道MOSFET 134η， MOSFET 134ρ、134η的沒極（彼此連接著）係經由電容器 104連接至線圈102的上述另一端。驅動器控制信號SD 係經由反相器136而共同地輸入至MOSFET 134p、134n 的閘極。 8 319745 200835112 : 藉由此構成，當驅動器控制信號SD為H(High)位準 牯’ MOSFET 132η、134P會變為導通狀態。相反地，當驅 ’動器控制信號SD為l(l〇w)位準時，M0SFET 132p、134n 會變為導通狀態。當要自傳送裝置100傳送電力至被傳送 裝置200時，例如藉由在驅動器控制信號SD交替反覆Η 位準與L位準而施加交流電壓至線圈1〇2。當要自傳送裝 置100傳送各種資料信號至被傳送裝置2〇〇時，例如藉由 f驅動器控制信#uSD中調變Η位準與L位準的脈波^度 或週期而施加相應於傳送資料的電壓至線圈〗〇 2。 控制電路108係構成為自系統時脈振盪器n〇供 脈(亦稱為主時脈)CK〇,並自監視用時脈振盡器°112 U有監視用時脈lfq，並含有利用該些時脈⑽、咖 ==電：。控制電路⑽係例如產生驅動器控制 輸出至驅動器⑽。待後詳細說明控制電路 糸^脈振簠H n。係例如構成為含有晶體振盈器 a ”連接至該振盧器、11〇a的振簠電路⑽。還有， 亦可取代晶體振盪器而使用陶£振盪 係使晶體振盡器版穩定地動作，並且將晶二^ 換為例如矩形脈波而作為系統時 10係5又置為能夠供給系統時脈cK〇至 如後述’系統時脈CK0的供給係構成為能夠：8。 電路⑽的時脈供給控制錢S60來控制。曰由來自控制 319745 9 200835112 . i視用時脈振盧器、1〇2係產生頻率比系統時脈cK〇低 :哭:250kHz的時脈LF〇並予以輪出。監視用時脈振藍 :命係例如構成為含有由電阻器與電容器組成的队振 5路ma、與連接至該RC缝電路Ii2a的振堡電路 ⑽。振盡電路112b係使队振盈電路112a穩定地動作， 亚且將該電路112a的輸出轉換為例如矩形脈波並作為監 ，用《LF0予以輸出。監視用時脈振|器112係設置為 能夠供給監視用時脈LF0至控制電路1〇8。 ”、、 圮叔體114係設置為能夠由控制電路工⑽進行存取， 例如構成為依據來自控制電路⑽的讀取命令RD，將所 儲存的預定資訊D發送至控制電路1〇8。記憶體ii4係例 二M:k R〇M(Mask Read 〇nly Mem〇ry ;遮罩唯讀記憶 4 EEPR〇M(Electrically Erasable and Programmable _ 〇nly Mem〇ry ;電子可抹除可程式化唯讀記憶體）來構 成。作為儲存於記憶體114内的資訊d的一例，可舉 _如驅動器控制信號SD白々H位準與L位準的頻率，換言 即線圈102的驅動頻率。 " 重置電路116係進行整體控制電路1〇8的重置之♦ 路’控制電路108係藉由自重置電路116接收重置信號^ 而再起動。重置電路116係經由電容器118而接地。 關於電阻器120，其一端係連接線圈1〇2的上述另一 端，另-端係連接至控制電路1〇8，同時也經由齊納二極 體122而接地。藉此，線圈1〇2的上述另一端㈣廢（或命 流）會經由電阻器12〇而作為電M vc輪入至控制電^ 319745 10 200835112 :’ 108。還有，藉由電阻器12〇及齊納二極體u 電路108免於過大的輪入 仟邊技制 榀測傳迗裝置100與被傳送裝 ^ 的狀態。 、衣置200疋否配置成電磁耦合 被傳送農置200係構成為含有：例如以平面狀 圈等所構成的線圈202、整产| ^攻 與負載遍。其中，負載:千二電路2〇4、控制電路膝 _ Τ貞載208係例如充電電池。整戶巫法 电路204為將自線圈1Q2傳送至 == ，化之電路，例如構成為含有:連接； =極體橋式電路、與並聯於該二極體橋式電路的= 輸出。此處，為了說====電路的 中的各種控制的電路總稱為控制電路2:6。控： 係例如構成為能夠控制對_加的電m ^ 6 =電壓而能夠經由線圈2。2，將資料信號傳送 =l〇G°傳达至傳送裝置刚的資料信號例 = 賦予給被傳送裝置200的ID資料等。 幻舉有 於第3圖顯示控制電路1〇8的構成的 〜、 了况明’於第3 ®亦圖示有系統時脈振 ^ ’為 時脈振盛器n2。此外，於第4圖顯示說明視用 的動作的一例的時序圖。 、、衣置100 在第3圖的例中，控制電路⑽係構成為含 、 器152、驅動器控制信號產生電路154、 有.为頻 計時器_er)158、與時脈供給控制電路i6 1 器156、 延有，該些 319745 11 200835112 要素 152、154、1 α , -· 6、15δ、16〇能夠以邏輯電路構成，且 ^夠將“^路108構成為邏輯IC(Integrated❿叫零 分頻盗152係被供給有系統時脈cK〇 CKO分頻而產生例 #糸柄脈 如數百kHz的時脈CKi。例如， =頻值的資訊D儲存於記憶體114(參照fl圖)： =訊D且利用於時脈CK1的產生。此處，時脈 動抑拴制L旎產生電路丨54及負载檢測器ι兄。 作，Γ”信號產生電路154係利用時脈⑻而動 上I區動器控制信號SD。例如，可將關於驅動哭斤制 ^虎SD的資訊D儲存於記憶體ιΐ4，此情形下,成 為驅動器控制信號產生電路154在傳送裝χι〇〇起動時^ 取传該資訊D且利用於控制信號SD的產生。此處 負載檢測器156係檢測傳送裝i 100與被傳送壯署 200是否透過線圈1〇2、2〇2 、衣 等，且產线賴綠S56崎仏―狀態 上述檢測係例如能夠藉由刹爾 猎㈣許讀形來進行：時脈 2的相位與電愿VC的相位的關係在被傳送裝置綱適 ::軸合於傳送裝置100的狀態(正規的負载 =以外的狀態下係不同。例如，當比較電屋vc的相位 與喊⑵的相位時，在正規的負载狀態下會相同来 有被傳送裝置200電磁耦合的狀態(無負载狀態。下會延 329745 12 200835112 :遲口此負載檢測™ 156能夠藉由比較時脈CK1與帝壓 • VC的相位來檢測是否處於正規的負餘態。此外二求 檢測亦能夠例如藉由利用電壓vc的振幅來進行。例如^ 在正規的負载狀態下係透過線圈102、202而產生 =咖係比在無負载狀態下大，因此，能夠藉由】 能、準電壓的振幅比較來檢測是否處於正規的負載狀 心。此處’例如在非被傳送裝置200的導電物接近 =Γ=(二負Γ狀態)下’由_ VC的相位及振幅 負載狀二乂、負載的狀恶不同’因此’亦能夠檢測異物 負載狀恶。此外，亦可構成為利用賦予給被傳送裝置 的ID資料來判斷正規的負載狀態。 第3圖係例示負載檢測器156由用以進行上述的相位 156a 幅才双測态156b所構成時的情形。主 器15“據兩個檢測二；6a = ^ 測結果信號挪，因Γ㈣==的檢Γ果產生檢 照第"_斷為處於 s戰Η位準“測結果信號 果信號_變為L:=:規負載狀態時，檢測結 號祝係輸出至時脈 才脈仏、、、口控制電路160。還有，亦能夠僅 =相位檢測器l56a與振幅檢測器15外其中一方來構成負 載檢測器156。此外，例如亦可將檢測器所利 1的比較用基準值所相關的資訊D健存於記憶體114，此 十月形下’可構成為負载檢測器156在傳送裝1 ι〇〇起動時 319745 13 200835112 等取得該資訊D且利用於檢測動作。 . 計時器158係被供給有監視用時脈LF0 ,且利用談日士 •脈L F 〇產生計時器信號L F i。此處係例示（參照第4圖^ 時益信號LF1為間歇性變化（遷移）為H位準，且該η立； 持續預定時間寬度之波形的情形，在計時器信號^^準 Η位準的週期係例如250ms(亳秒），Η位準的脈波寬度係例 如128㈣微秒）。例如亦可將有關上述週期或脈波寬 貧訊D儲存於記憶體114，此情形下，可構成為計時器^ 在傳送裝置100起動時等取得該資訊〇且利用於計時即 號LF!的產生。此處，計時器信號Ιρι係輸出 二: 控制電路160。 供^ 時脈供給控制電路160係被供給有檢測結果信號s兄 及計時器信號LF1 ’且根據該些信號挪及㈤產生U時脈 2給控制信號-S60。時脈供給控制信號S6〇係 果^與計時器信號㈤中至少-方變為Η位準的 除此之外的情形之信號，此處，係例示（參照第4圖）， = S56、LF1的至少一方為Η位準時，信號S60變為H位 =波形的情形。當信號S56、LF卜S6〇為上述例示的波 ㈣，時脈供給控制電路16〇係例如能夠由以信 LF= 乍為輸入信號的⑽電路（邏輯「或」電路）來構成，該 OR包路的輸出信號便成為時脈供給控制信號⑽。該信號 S6〇係輸出至系統時脈振靈器11〇及驅動器控制信號声生 電路154。 上 才脈（、給控制k號S60係相當於系統時脈振盪器Π〇 319745 14 200835112 :動1.“§號產生電4 154的致能(enable)信號，此處 π*在b脈供給控制信號⑽為η位準的期間中，系統 .^振盛器11◦及驅動器控制信號產生電路154動作時的 f月形。 S60 ^脈振I S UQ係構成為藉由時脈供給控制信號 例如^ °控制系、统時脈CK〇的輸出。如此的輪出控制係 他咖的電源供給路徑上設置 於今卩1 m i放卜兀，且糟由將時脈供給控制信號S60用 牛的導通關斷_·卿)而能夠進行控制。此 ΜΓ^ θ體振盪器UGa與振盪器電路UGb之間設置 FET等開關元件， 、θ ^ 路徑上設置上述„元件。—振f的輸出 “：上結果，56為L位準時(參照 時，傳p '亦即，當非處於正規的負載狀態 麻署!。 成為待機狀態。在此待機期間中，傳送 = 1。。係間歇進行被傳送裝置20。的檢測。在第二 二信間中，時脈，給控制電路160係同步於計 位準，且系統時脈振蓋器110係同步於往节:為H 而間歇性地輪出系統時脈⑽m位/的遷移 的期間中’凝動器控制信號產生電路154係輪出：二二 制信號SD至驅叙哭^ r亍勒出駆動裔控 外，在… 供給電屢至線圈⑽。此 行動作：以I脈Γ°的供給期間中，負載檢測器156係進 述的負載檢測。負载檢測係例如1秒間 319745 15 200835112 : 進行4次’此情形下的計時器信號LF1的Η位準的周期係 例如250ms。 « 此處’為了進行上述的相位檢測及振幅檢測，必須取 知電壓VC的變化（波形變化）。由於電壓vc的變化係受到 線圈102及電容器1〇4造成的延遲的影響，因此在系統時 脈CK〇的輸出期間（在此處為計時器信號LF1的Η位準的 脈波=度）係設定為負載檢測所需要的時間，例如128 # s。 、、田藉由間歇性的負載檢測檢測到正規的負載狀態時， 傳达裝£ 100會開始電力等的傳送（參照第4圖中的時間t 之後）。具體而言，檢測結果信號S56會變為h位準，時 給控制電路信號S6Q會不管計時器信號Μ 續 =。:據此’自，统咖^ 且驅動态控制信號產生電路154等持續地動 作，-而進行電力等的傳送。 铸、地動 能下：f士述間歇動作’即使在保持連接至商用電源的狀 悲下亦能角抑制待機期間中的消耗電力。“ Γ 持連接至商用電源的使用方式， — 卜，糟由為保 至商用電源的不便。 ；’、σ濟除了每次皆要連接 關於待機電力的抑制，例/ COMS邏輯構成控制電 .3V電壓系統的 CK0之例令，控制電路 1使用32槪的系統時脈 驅動時約為200mW，相的待，中的消耗電力在非間歇 抑制至l〇mW以下。、玫古；此，藉由間歇驅動，能夠將之 圈1〇2的大小而異驅動器106的消耗電力係依線 換…係依傳送電力而異。 319745 16 200835112 ，有穩=度為★送效率的提升’系統時脈為具 .，電感值調整分頻好。此係例如藉由依照線圈的 故。此外，藉由尸而此夠微调線圈的驅動頻率之 檢測、來自被傳率的系統時脈’能夠提升負载 产。另一方而 ⑽之接收、該iD的辨識等的精 與:系統時脈的頻=電:等半導體裝置嶋^ 傳逆壯詈的成 因此，糸統時脈的頻率愈高， 、、衣置的扁耗電力愈增加。因此，高效率的傳 =精升等係與消耗電力的削減成取检(tra— =消耗電力’在電力等_中，驅動器=: :::二晴高’而在待機中，係與負荷 寻成取捨關係。 死开 達到季在“&形態的傳送裝置100中，即使是在 作來抑制消耗電力^/ 夠精由上述間歇動 又」目 的增加。因此，能夠既抑制消耗電力， ^現而效率的傳送、負載檢測精度的提升等。 兩力2 般而5 ’振盧頻率愈高，振盡器本身的消耗 2 _恩大。相對於此，在實施形態的傳送裝置100中， 統時脈⑽本身於間歇動作時係限定性地利用，因 常=間歇驅動系統時脈振盡器110本身，相較於使之怪 作的ΓΓ情形，能角減少消耗電力。此外，由於間歇動 =序控制所利用的監視用時脈LF0的頻率係比系統時 K0低，因此即使使監視料脈振盪H 112恒常地動 319745 17 200835112 ，·作，消耗電力仍比使系統時脈振盪器1 10恆常地動作的情 ♦ 形低。 " 此外，由於監視用時脈LF0不需要同步於系統時脈 CK0，因此系統整體的整合性所帶來的限制較少。因此， 監視用時脈振盪器112與計時器158的振盪精度等動作精 度I比系統時脈振盪器110及分頻器152低，而能夠簡易 地貫現上述間歇動作。此外，相較於將系統時脈ck〇分頻 而產生彳§號LF1之構成，電路規模能夠較小。 _此處，上述說明及第4圖所示之波形並非為上述的例 不所限疋者。例如，亦可將傳送裝置1〇〇構成為使用將Η 位準、L位準與上述者倒換之波形或矩形波以外的波形。 ::卜’例如亦可將傳送裝置1〇〇構成為監視用時脈⑽及 _ 860的脈波覓度不同。此外，在第4圖中係例 =了:時器信號LF!同步於監視用時脈lfq的上升而上升 ，但亦可構成為計時器信號LF1同步於監視用時 ' 纟下降而上升，其他的波形亦可如此動作。 此:’在上述中係例示了記憶體114為外接時的情 | ’但亦可構成為將各種資訊D儲存控 【圖式簡單說明】 ^ 弟1圖係顯示用以說明本發明的實施形 的—例之方塊圖。 吁、衣直 弟2圖係絲員示用以說明 的驅動器的一例之電路圖。^貝㈣―送裝置 第3圖係顯示用以說明本發明的實施形態的傳送裝置 319745 18 835112 :的控：電路的-例之方塊圖。 、動二= 說明本發明的實施形態的傳送裝置 主要元件符號說明 100 傳送裝置 104、118 電容器 1〇6 108 控制電路 n〇 晶體振盪器 110b 102 ' 202 線圈 驅動器 110a 112 系統時脈振盪器 振盪器電路 監視用時脈振盪器 112a Rc振盈電路 112b 振盪電路 114 記憶體 116 重置電路 120 電阻器 122 齊納二極體 132、 134 CMOS 電路 132η、 134η N通道Μ 132p 、134p P 通道 MOSFET 136 反相器 152 分頻器 154 驅動器控制信號產生電路 156 負載檢測器 156a 相位檢測器 156b 振幅檢測器 158 計時器 160 時脈供給控制電路 200 被傳送裝置 204 整流平流電路 206 控制電路 208 負载 CKO 系統時脈 CK1 時脈 D 資訊 LFO 監視用時脈 LF1 計時器信號 SD 驅動器用信號 319745 19 200835112 ^ S56 檢測結果信號 S60

RD 讀取命令 RE ' VC 電壓 時脈供給控制信號 重置信號

20 319745

Claims (1)

1. 200835112 •十、申請專利範圍： / 1. 一種無接點傳送裝置，係利用透過線圈的電磁耦合而將 ^ 電力與資料信號中之至少一方傳送至被傳送裝置之無 接點傳送裝置，具備： 驅動器，係驅動前述線圈； 系統時脈振盪器，係輸出系統時脈； 監視用時脈振盪器，係輸出頻率比前述系統時脈低 的監視用時脈；以及 Φ 控制電路，係利用前述系統時脈及前述監視用時脈 而動作，且輸出前述驅動器用的控制信號及前述系統時 脈振盪器用的控制信號； 前述控制電路係在開始前述電力與前述資料信號 中之至少一方的傳送之前的待機中，根據前述監視用時 脈輸/出前述系統時脈振盪器用控制信號而使前述系統 時脈振盪器同步於前述系統時脈振盪器用控制信號而 間歇性地輸出前述系統時脈，且在前述系統時脈的輸出 ® 期間中，藉由前述驅動器用控制信號驅動前述線圈而進 行是否配置有前述被傳送裝置之檢測。 2·如申請專利範圍第1項之無接點傳送裝置，其中，前述 系統時脈的輸出期間係設定為前述檢測的所需時間。 21 319745