TWI586067B - 電子零件、受電裝置及供電系統 - Google Patents

電子零件、受電裝置及供電系統 Download PDF

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TWI586067B
TWI586067B TW102144638A TW102144638A TWI586067B TW I586067 B TWI586067 B TW I586067B TW 102144638 A TW102144638 A TW 102144638A TW 102144638 A TW102144638 A TW 102144638A TW I586067 B TWI586067 B TW I586067B
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岡崎則啓
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精工半導體有限公司
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type

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Description

電子零件、受電裝置及供電系統
本發明係關於電子零件、受電裝置及供電系統。
近年來，所知的有為了藉由供電線圈和受電線圈之電磁感應或電磁耦合，對例如行動電話終端或PDA(Personal Digital Assistant)等之電子機器所具備之電池進行充電，以無線供給電力的供電系統。在如此之供電系統中，受電側之受電裝置具有受電線圈及與受電線圈共振之共振電容器，於過電流流通時，為了限制用以對電池充電之電流，進行電性分離共振電容器之連接的控制(例如，參照專利文獻1及專利文獻2)。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平10-126968號公報
[專利文獻2]日本特開平8-103028號公報
但是，上述般之受電裝置中，例如於從藉由過放電等使得電壓下降之狀態進行電池之充電時，即使進行使共振電容器從共振電路電性分離之控制，由於受電線圈所供給之電壓也較電池之電壓高，有持續流動大的充電電流之情形。
如此一來，在上述般之供電系統中，有無法因應電池之狀態而適當地進行電池之充電的情形。
本發明係為了解決上述問題而創作出，其目的係提供可以因應電池之狀態而適當地進行電池之充電的電子零件、受電裝置及供電系統。
為了解決上述問題，本發明之一態樣為一種電子零件，具備：開關元件，其係被連接於具有從供電線圈被供電的受電線圈，及與上述受電線圈共振的共振電容器的共振電路的開關元件，其係和上述共振電容器一起與上述受電線圈並聯連接，並且與上述共振電容器串聯連接；電晶體，其係與藉由對上述受電線圈所接收到電力進行整流的直流電力而被充電的電池串聯連接；及充電控制部，其係用以控制流通於上述電晶體之電流，以使於上述 電池之輸出電壓為既定之臨界電壓以下之時，使上述開關元件成為非導通狀態，並且使流通於上述電池之充電電流與既定之電流值一致。
再者，本發明之一態樣係在上述電子零件中，上述充電控制部於上述電池之輸出電壓高於上述既定之臨界電壓時，旁通上述電晶體而對上述電池供給上述直流電力，並且上述充電電流為上述既定之臨界電流以上之時，使上述開關元件成為非導通狀態。
再者，本發明之一態樣係在上述電子零件中，上述充電控制部於上述電池之輸出電壓高於上述既定之臨界電壓時，藉由使上述電晶體成為導通狀態，停止控制流通上述電晶體之電流，並且於上述充電電流為上述既定之臨界電流以上之時，使上述開關元件成為非導通狀態。
再者，本發明之一態樣係在上述電子零件中，上述充電控制部具備：第1比較部，其係用以比較上述電池之輸出電壓和上述既定的臨界電壓，並輸出比較結果；和切換部，其係根據上述第1比較部所產生的比較結果，切換上述電池之輸出電壓高於上述既定之臨界電壓之時的第1充電模式，和上述電池之輸出電壓為上述既定之臨界電壓以下之時的第2充電模式。
再者，本發明之一態樣係在上述電子零件中，上述充電控制部具備：電壓轉換部，其係用以將上述充電電流轉換成電壓；第2比較部，其係用以比較藉由上 述電壓轉換部而被轉換之電壓，和與上述既定之臨界電流對應之第1臨界電壓，上述被轉換之電壓為上述第1臨界電壓以上之時，輸出使上述開關元件成為非導通狀態的控制訊號；及第3比較部，其係用以比較藉由上述電壓轉換部而被轉換之電壓，和與上述既定之電流值對應之第2臨界電壓，上述被轉換之電壓為上述第2臨界電壓以上之時，輸出使上述電晶體之電阻增加的控制訊號。
再者，本發明之一態樣係在上述電子零件中，上述既定之臨界電流係根據上述電池之放電特性而設定的標準充電電流值，上述既定之電流值為被設定成小於上述標準充電電流值的預充電充電電流值。
再者，本發明之一態樣為一種受電裝置，其特徵為具備：上述所記載的電子零件，具有上述受電線圈及上述共振電容器之上述共振電路；對上述受電線圈所接收到的電力進行整流而轉換成直流電力的整流部；及藉由以上述整流部被轉換之直流電力被充電的上述電池。
再者，本發明之一態樣為一種供電系統，其特徵為具備：上述所記載的受電裝置，和具備有被配置成與上述受電線圈相向之上述供電線圈的供電裝置。
若藉由本發明，可以因應電池之狀態而適當進行電池之充電。
1、1a‧‧‧受電裝置
2‧‧‧供電裝置
10、20‧‧‧共振電路
11‧‧‧受電線圈
12、22‧‧‧共振電容器
21‧‧‧供電線圈
13‧‧‧整流二極體
14‧‧‧平滑電容器
15‧‧‧電池
23‧‧‧驅動電晶體
24‧‧‧振盪電路
30、30a‧‧‧電子零件
31‧‧‧電晶體
32‧‧‧降壓電阻器控制電晶體
40、40a‧‧‧充電控制部
41、62、63、421、422、512、513‧‧‧電阻
42、44‧‧‧比較器
43、45、47‧‧‧基準電源
50、50a‧‧‧切換部
51、52‧‧‧開關部
52a‧‧‧AND電路
60‧‧‧電壓變換部
61、46‧‧‧操作放大器
100、100a‧‧‧供電系統
511‧‧‧電晶體
圖1為表示依據第1實施型態的供電系統之一例的概略方塊圖。
圖2為表示本實施型態中之充電模式之切換處理的流程圖。
圖3為表示本實施型態中之充電模式之切換和充電電壓及充電電流之關係之一例的圖示。
圖4為表示本實施型態中之受電裝置之動作之一例的時序圖。
圖5為表示本實施型態之充電電壓及充電電流之關係之一例的圖示。
圖6為表示依據第2實施型態的供電系統之一例的概略方塊圖。
以下，針對依據本發明之一實施型態的供電系統，參照圖面予以說明。
[第1實施型態]
圖1為表示依據本發明之第1實施型態的供電系統100之一例的概略方塊圖。
在該圖中，供電系統100具備供電裝置2和受電裝置1。
供電系統100為藉由無線(非接觸)從供電裝置2對受 電裝置1供給電力的系統，例如從供電裝置2對受電裝置1供給用以對受電裝置1所具備之電池15進行充電的電力。受電裝置1為例如行動電話終端或PDA等之電子機器，供電裝置2為例如與受電裝置1對應的充電器。
供電裝置2具備供電線圈21、共振電容器22、驅動電晶體23及振盪電路24。
供電線圈21係第1端子被連接於電源VCC，第2端子被連接於節點N21。供電線圈21係藉由例如電磁感應或電磁耦合，對受電裝置1所具備之受電線圈11供給電力的線圈。供電線圈21係於對電池15之充電之時，與受電線圈11相向而被配置，藉由電磁感應而對受電線圈11供電。
共振電容器22係與供電線圈21並聯連接，與供電線圈21共振之電容器。在此，供電線圈21和共振電容器22構成共振電路20。共振電路20係藉由供電線圈21之電感值與共振電容器22之電容值而決定之既定共振頻率(例如，100kHz(千赫))而共振。
驅動電晶體23為例如FET電晶體(場效電晶體)，與共振電路20串聯連接。在本實施型態中，就以一例而言，針對驅動電晶體23為N型通道MOS(Metal Oxide Semiconductor)FET之時予以說明。並且，在以下之說明中，有將MOSFET稱為MOS電晶體，將N型通道MOS電晶體稱為NMOS電晶體之情形。
驅動電晶體23係源極端子被接地，閘極端子被連接 於振盪電路24之輸出訊號線，汲極端子被連接於節點N21。驅動電晶體23係藉由振盪電路24之輸出，週期性地重複接通狀態(導通狀態)和斷開狀態(非導通狀態)。依此，在供電線圈21產生週期性之訊號，從供電線圈21藉由電磁感應供電至受電線圈11。
振盪電路24藉由既定之週期，輸出使驅動電晶體23成為接通狀態(導通狀態)和斷開狀態(非導通狀態)之控制訊號。
受電裝置1具備有受電線圈11、共振電容器12、整流二極體13、平滑電容器14、電池15及電子零件30。
受電線圈11係第1端子被連接於節點N1，第2端子被連接於電源GND。受電線圈11係藉由例如電磁感應或電磁耦合，對供電裝置2所具備之供電線圈21供給電力的線圈。受電線圈11於進行電池15之充電時，配置成與供電線圈21相向。
共振電容器12係與受電線圈11並聯連接，與受電線圈11共振之電容器。共振電容器12被連接於節點N1和節點N2之間。在此，受電線圈11和共振電容器12構成共振電路10。共振電路10係藉由受電線圈11之電感值與共振電容器12之電容值而決定之既定共振頻率(例如，100kHz)而共振。並且，在本實施型態中，受電裝置1之共振頻率和供電裝置2之共振頻率相等，例如為100kHz。
整流二極體13(整流部)係陽極端子被連接於受電線圈11之一端的節點N1，陰極端子被連接於平滑電容器14之一端的節點N3。整流二極體13係對受電線圈11所接收到之電力進行整流，而轉換成直流電力。即是，整流二極體13係將在受電線圈11產生之交流電力(交流電壓)轉換成直流電力(直流電壓)，並對電池15供給用以充電之電力。
平滑電容器14係將整流二極體13轉換之直流電力予以平滑化。
電池15為例如蓄電池或二次電池，藉由以整流二極體13被整流之直流電壓被充電。即是，電池15藉由對受電線圈11所接收到之電力進行整流之直流電力而被充電。
電子零件30為例如IC(Integrated Circuit：積體電路)等之零件。並且，電子零件30即使為具備IC等之複數零件的模組等亦可。電子零件30具備電晶體31和降壓電阻器控制電晶體32和充電控制部40。
電晶體31(開關元件)為被連接於共振電路10之開關元件，和共振電容器12一起與受電線圈11並聯連接，並且與共振電容器12串聯連接。電晶體31為例如NMOS電晶體，源極端子被連接於電源GND，汲極端子被連接於節點N2。再者，電晶體31係閘極端子被連接於從後述之充電控制部40引出的輸出訊號線。電晶體31係藉由充電控制部40，使成為接通狀態，依此共振電容器 12發揮功能，在共振電路10產生共振。再者，電晶體31係藉由充電控制部40，使成斷開狀態，依此共振電容器12被電性分離，使共振電路10之共振停止。
降壓電阻器控制電晶體32為透過後述之開關部51而與電池15串聯連接之電晶體。降壓電阻器控制電晶體32為例如MOS電晶體或雙極電晶體等。降壓電阻器控制電晶體32係根據從充電控制部40被供給之控制訊號，控制供給至電池15的充電電流。例如，降壓電阻器控制電晶體32於後述預充電充電模式之時，將充電電流限制在約1/10C~約1/20C左右之電流值。
在此，“C”係將電池15之標稱電容值之電容當作定電流放電，將在1小時放電完成之電流值設為1C的單位。在本實施型態中，電池15之標稱電容值例如200mAh(毫安時)，針對IC為200mA之時之一例予以說明。
充電控制部40係於電池15之輸出電壓(電池15之充電電池端電壓)為例如3.0V以下(既定之臨界電壓以下)之時，控制降壓電阻器控制電晶體32使成為預充電充電模式(第2充電模式)，流入至電池15之充電電流成為10mA(1/20C)。再者，充電控制部40於電池15之輸出電壓高於例如3.0V之時，控制電晶體31使成為定電流充電模式(第1充電模式)，流入至電池15之充電電流成為例如100mA(0.5C)。
即是，充電控制部40係電池15之輸出電壓為3.0V以下之時，控制流入降壓電阻器控制電晶體32之電流， 使電晶體31成為斷開狀態，並且流入至電池15之充電電流與10mA(1/20C)一致。
再者，充電控制部40係於電池15之輸出電壓高於3.0V之時，旁通降壓電阻器控制電晶體32而對電池15供給直流電力。在此時，充電控制部40又於充電電流為10mA電流以上之時，使電晶體31成為斷開狀態，於充電電流未滿10mA電流之時，使電晶體31成為接通狀態。
以下，針對充電控制部40之具體構成予以說明。
充電控制部40具備電阻41、比較器(42、44)、操作放大器46、基準電源(43、45、47)及切換部50。
電阻41被連接於與電池15之陰極端子(-(負)端子)連接的節點N5，和電源GND之間，與將充電電流轉換成電壓之電壓轉換部對應。電阻41係將電池15之充電電流之變化當作電壓之變化而輸出至節點N5。並且，電池15係與電阻41串聯連接，陽極端子(+(正)端子)被連接於與切換部50之開關部51之輸出端子連接的節點N4，陰極端子(-端子)被連接於節點N5。
比較器42(第1比較器)比較電池15之輸出電壓，和既定之臨界電壓(例如，3.0V)，將比較之比較結果輸出至切換部50。比較器42係+輸入端子被連接於節點N4，-輸入端子被連接於基準電源43。在此，節點N4之電壓對應於電池15之輸出電壓(充電電池端電壓)。再者，基準電源43為輸出例如3.0V之定電壓源。
具體而言，比較器42係電池15之輸出電壓為3.0V以下之時，對輸出端子輸出L狀態(低狀態)。再者，比較器42係電池15之輸出電壓高於3.0V之時，對輸出端子輸出H狀態(高狀態)。
切換部50係根據比較器42的比較結果，切換電池15之輸出電壓高於3.0V之時的定電流充電模式，和電池15之輸出電壓為3.0V以下之時的預充電充電模式。具體而言，切換部50係於例如比較器42之輸出為H狀態之時，切換至定電流充電模式。再者，切換部50係於例如比較器42之輸出為L狀態之時，切換至預充電充電模式。
再者，切換部50具備有開關部(51、52)。
開關部51係A端子被連接於節點N3，B端子被連接於降壓電阻器控制電晶體32之輸出端子，因應比較器42之輸出，A端子及B端子中之一方和節點N4成為導通狀態。開關部51係於比較器42之輸出為H狀態之時，連接A端子(節點N3)和節點N4，旁通降壓電阻器控制電晶體32，對電池15之陽極端子供給整流二極體13所整流的直流電力。再者，開關部51係於比較器42之輸出為L狀態之時，連接B端子和節點N4，透過降壓電阻器控制電晶體32，對電池15之陽極端子供給整流二極體13所整流的直流電力。
開關部52係A端子被連接於比較器44之輸出端子，B端子被連接於電源GND，因應比較器42之輸 出，使A端子及B端子中之一方和電晶體31之閘極端子成為導通狀態。開關部52係於比較器42之輸出為H狀態之時，連接A端子和電晶體31之閘極端子，而對電晶體31之閘極端子供給比較器44之輸出。此時，電晶體31係因應比較器44之輸出而成為斷開狀態和接通狀態中之任一狀態。
再者，開關部52係於比較器42之輸出為L狀態之時，連接B端子和電晶體31之閘極端子，而對電晶體31之閘極端子供給電源GND。此時，電晶體31因成為斷開狀態，故共振電容器12被電性分離而成為不發揮功能的狀態(無效狀態)。
並且，選擇開關部51及開關部52之A端子的狀態，對應於定電流充電模式，選擇開關部51及開關部52之B端子的狀態對應於預充電充電模式。
在此，定電流充電模式為旁通降壓電阻器控制電晶體32而對電池15充電之模式。再者，在定電流充電模式中，為了藉由100mA(0.5C)之定電流而進行充電，故因應比較器44之輸出而切換電晶體31之斷開狀態和接通狀態而對電池15充電。
再者，預充電充電模式係透過降壓電阻器控制電晶體32而對電池15充電，並且電晶體31成為斷開狀態而使共振電容器12成為無效狀態，進行充電的模式。並且，在預充電充電模式中，為了藉由10mA(1/20C)之電流進行充電，因應操作放大器46之輸出而增減降壓 電阻器控制電晶體32之兩端電阻而對電池15充電。
比較器44(第2比較部)係比較藉由電阻41被轉換之電壓，和基準電源45之輸出電壓，被轉換之電壓為基準電源45之輸出電壓以上之時，對開關部52輸出使電晶體31成為斷開狀態之控制訊號。比較器44係+輸入端子被連接於基準電源45，-輸入端子被連接於節點N5。在此，節點N5之電壓對應於電池15之充電電流。
再者，基準電源45係輸出與既定之臨界電流(例如，100mA)對應之第1臨界電壓的定電壓源。
具體而言，比較器44於藉由電阻41被轉換之電壓低於第1臨界電壓之時，對輸出端子輸出H狀態。 再者，比較器44於藉由電阻41被轉換之電壓為第1臨界電壓以上之時，對輸出端子輸出L狀態。
並且，基準電源45輸出的第1臨界電壓藉由下式(1)被算出。
第1臨界電壓=標準充電電流值×電阻41之電阻值…(1)
在此，標準充電電流值係根據電池15之放電特性(例如，標稱電容值)而設定，在本實施型態中，例如為100mA(0.5C)。
操作放大器46(第3比較部)係比較藉由電阻41被轉換之電壓，和基準電源47之輸出電壓，被轉換之電壓為基準電源47之輸出電壓以上之時，對降壓電阻器 控制電晶體32輸出使降壓電阻器控制電晶體32之兩端電阻值增大的控制訊號。即是，操作放大器46於被轉換之電壓為基準電源47之輸出電壓以上之時，對降壓電阻器控制電晶體32輸出使降壓電阻器控制電晶體32之電阻增加的控制訊號。操作放大器46係+輸入端子被連接於節點N5，-輸入端子被連接於基準電源47。
再者，基準電源47係輸出與既定之電流值(例如，10mA)對應之第2臨界電壓的定電壓源。
具體而言，操作放大器46係於藉由電阻41被轉換之電壓為第2臨界電壓以上之時，使輸出端子之電壓上升。再者，操作放大器46於藉由電阻41被轉換之電壓低於第2臨界電壓之時，對輸出端子輸出L狀態。
在此，降壓電阻器控制電晶體32係於操作放大器46之輸出端子電壓上升之時，增加降壓電阻器控制電晶體32之兩端電阻，於操作放大器46之輸出端子電壓下降時，減少降壓電阻器控制電晶體32之兩端電阻。依此，降壓電阻器控制電晶體32比起開關控制，可以進行更細的電流控制。
並且，基準電源47輸出的第2臨界電壓藉由下式(2)被算出。
第2臨界電壓=預充電充電電流值×電阻41之電阻值…(2)
在此，預充電充電電流值被設定成小於上述 標準充電電流值，在本實施型態中，例如為10mA(1/20C)。
接著，針對本實施型態中之供電系統100之動作予以說明。
首先，針對供電系統100所具備之受電裝置1之動作，參照圖面予以說明。
圖2為表示本實施型態中之充電模式之切換處理的流程圖。
在圖2中，首先受電裝置1係使電路電源成為ON狀態(電源接通狀態)(步驟S101)。例如，電力藉由無線(非接觸)從供電裝置2之供電線圈21被供給至受電裝置1之受電線圈11，電池15被供給著電力。
接著，受電裝置1判定電池15之輸出電壓(VBAT)是否為3.0V以下(步驟S102)。充電控制部40於電池15之輸出電壓(VBAT)為3.0以下之時，將充電模式切換成預充電充電模式(步驟S103)。再者，充電控制部40於電池15之輸出電壓(VBAT)高於3.0之時，將充電模式切換成定電流充電模式(步驟S104)。
具體而言，充電控制部40之比較器42於電池15之輸出電壓(VBAT)為3.0V以下之時，輸出L狀態，將切換部50(開關部51及開關部52)切換成B端子之狀態。依此，電池15藉由預充電充電模式而被充電。
再者，比較器42於電池15之輸出電壓(VBAT)高於3.0V之時，輸出H狀態，將切換部50(開關部51及開關 部52)切換成A端子之狀態。依此，電池15藉由定電流充電模式而被充電。
接著，返回步驟S102之處理，重複步驟S102~步驟S104之充電模式之切換處理。
圖3為表示本實施型態中之充電模式之切換和充電電壓及充電電流之關係之一例的圖示。
在該圖中，左側之縱軸表示電池15之輸出電壓(充電電池端電壓)，右側之縱軸表示充電電流。再者，橫軸表示時間(充電時間)。
並且，圖3所示之一例為充電前之初期狀態中之電池15之輸出電壓為3.0V以下之情形。再者，在該圖中，波形W1表示電池15之輸出電壓的變化，波形W2表示電池15之充電電流。
在時刻T0中，因電池15之初期電壓為3.0V以下，故充電控制部40之比較器42輸出L狀態而成為預充電充電模式。即是，切換部50之開關部52係切換至來自B端子之輸入，對電晶體31之閘極端子輸出L狀態。依此，因電晶體31成為斷開狀態，共振電容器12成為無效化，故在受電線圈11產生之電壓下降。
並且，開關部51被切換至來自B端子之輸入，透過降壓電阻器控制電晶體32而對電池15供給充電電壓。在此，操作放大器46係比較藉由電阻41被轉換之電壓，和基準電源47之輸出電壓，被轉換之電壓為基準電源47之輸出電壓以上之時，對降壓電阻器控制電晶體 32輸出使降壓電阻器控制電晶體32之兩端電阻值增加的控制訊號。依此，充電控制部40係在預充電充電模式中，控制成電池15之充電電流成為10mA。其結果，電池15如波形W2所示般，充電電流以小於標準充電電流值之值被充電，如波形W1所示般，輸出電壓緩緩上升。
接著，在時刻T1中，當電池15之輸出電壓大於3.0V時，比較器42輸出H狀態而從預充電充電模式成為定電流充電模式。即是，切換部50之開關部52係切換至來自A端子之輸入，對電晶體31之閘極端子供給比較器44之輸出。再者，開關部51被切換至來自A端子之輸入，旁通降壓電阻器控制電晶體32而對電池15供給充電電壓。
在此，比較器44於充電電流為100mA(標準充電電流值)以上之時，對電晶體31之閘極端子輸出L狀態，而使電晶體31成為斷開狀態。再者，比較器44於充電電流低於100mA之時，對電晶體31之閘極端子輸出H狀態，而使電晶體31成為接通狀態。依此，充電控制部40係在定電流充電模式中，限制在受電線圈11產生的電壓，使充電電流成為標準充電電流值。
再者，其結果，從時刻T1至時刻T2之期間，電池15如波形W2所示般，充電電流以標準充電電流值被充電，如波形W1所示般，輸出電壓藉由大於預充電充電模式的傾斜上升。
接著，參照第4圖，針對受電裝置1之動作 詳細說明。
圖4為表示本實施型態中之受電裝置1之動作之一例的時序圖。
自該圖中，波形W3~W9從上方依序分別表示(a)電池15之輸出電壓(節點N4之電壓)，(b)切換部50之狀態，(c)電晶體31之狀態，(d)受電線圈11之電壓，(e)整流二極體13之陰極電壓，(f)充電電流及(g)平均充電電流之波形。並且，各波形之縱軸表示(a)、(d)及(e)表示電壓，(b)表示A端子側/B端子側之狀態，(c)表示導通(ON)/非導通(OFF)之狀態，(f)及(g)表示電流。再者，橫軸表示時間。
從時刻T10至時刻T11中，因電池15之輸出電壓為3.0V以下，故充電控制部40之比較器42輸出L狀態而成為預充電充電模式。因此，切換部50如波形W4所示般，成為B端子側(B端子之輸入)，電晶體31之狀態成為斷開狀態。即是，共振電容器12被無效化。依此，如波形W6所示般，受電線圈11之電壓因共振電路10不發揮功能，故下降。其結果，整流二極體13之陰極電壓如波形W7所示般，比起共振電路10發揮功能之時下降。
在此，操作放大器46係比較藉由電阻41被轉換之電壓，和基準電源47之輸出電壓，被轉換之電壓為基準電源47之輸出電壓以上之時，使降壓電阻器控制電晶體32之兩端電阻增加，而限制在降低充電電流之方向。依此， 充電控制部40係在預充電充電模式中，控制成電池15之充電電流成為10mA。其結果，如波形W8及波形W9所示般，充電控制部40係在預充電充電模式中，使充電電流成為定電流，並且藉由小於標準充電電流之電流，進行電池15之充電。
再者，在時刻T11中，電池15之輸出電壓到達3.0V時，充電控制部40之比較器42輸出H狀態而成為定電流充電模式。因此，切換部50如波形W4所示般，成為A端子側(A端子之輸入)，在時刻T11之後，電晶體31之狀態成為接通狀態。即是，成為共振電容器12發揮功能之狀態。在此，比較器44於充電電流低於100mA之時，對電晶體31之閘極端子輸出H狀態，而使電晶體31成為接通狀態。再者，比較器44於充電電流為100mA(標準充電電流值)以上之時，對電晶體31之閘極端子輸出L狀態，而使電晶體31成為斷開狀態。依此，充電控制部40係在定電流充電模式中，限制在受電線圈11產生的電壓，使充電電流成為標準充電電流值。
再者，切換部50之開關部51係旁通降壓電阻器控制電晶體32，使上述降壓電阻器控制電晶體32之充電電流之限制功能無效化。
例如，因在時刻T11至時刻T12中，充電電流為100mA(標準充電電流值)以上，故比較器44係對電晶體31之閘極端子輸出L狀態，使電晶體31成為斷開狀態。再者，因在時刻T12至時刻T13中，充電電流小於 100mA(標準充電電流值)，故比較器44係對電晶體31之閘極端子輸出H狀態，使電晶體31成為接通狀態。
如此一來，充電控制部40如波形W5所示般，控制電晶體31使充電電流成為標準充電電流值。其結果，受電線圈11之電壓大於預充電充電模式。再者，如波形W8及波形W9所示般，充電控制部40係在定電流充電模式中，使充電電流成為定電流，並且藉由大於預充電充電模式之電流，進行電池15之充電。
如上述說明般，本實施型態中之電子零件30具備電晶體31和降壓電阻器控制電晶體32和充電控制部40。電晶體31為被連接於共振電路10之開關元件，和共振電容器12一起與受電線圈11並聯連接，並且與共振電容器12串聯連接。並且，共振電路10具有從供電線圈21被供電之受電線圈11，及與受電線圈11共振的共振電容器12。再者，降壓電阻器控制電晶體32係與藉由將受電線圈11所接收的電流予以整流的直流電力而被充電之電池15串聯連接，然後，充電控制部40係電池15之輸出電壓為既定之臨界電壓(例如，3.0V)以下之時，控制流入降壓電阻器控制電晶體32之電流，使電晶體31成為斷開狀態，並且流入至電池15之充電電流與既定之電流值(例如，10mA)一致。
依此，本實施型態中之電子零件30係於從由於例如過放電等使得電壓下降之狀態對電池15充電之時，可以確實降低流入電池15之充電電流。因此，本實施型態中 之電子零件30係因應電池15之狀態，可以適當地對電池15充電。
例如，圖5為表示本實施型態中之充電電壓(電池15之輸出電壓)和充電電流之關係之一例的圖示。
在該圖中，縱軸表示流入電池15之充電電流，橫軸表示電池105之輸出電壓(充電電池端電壓)。
在該圖中，波形W10表示藉由例如專利文獻1或專利文獻2等所記載之以往之供電系統，電性分離共振電容器12之時的電池15之輸出電壓和充電電流的關係。再者，波形W11表示適用本實施型態中之充電控制部40之時的電池15之輸出電壓和充電電流的關係。
如波形W10所示般，在以往之供電系統中，於電池15之輸出電壓從3.0V下降至1.0V左右之時，充電電流高過標準充電電流值(100mA)緩緩上升。並且，於電池15之輸出電壓下降至1.0V以下之時，充電電流如波形W10所示般，急劇上升。即是，在以往之供電系統中，即使進行從共振電路電性分離共振電容器之控制，也持續流通大的充電電流。如此一來，在專利文獻1或專利文獻2等所記載之以往的供電系統中，於從由於例如過放電等使得電池15之輸出電壓下降之狀態對電池15充電之時，無法適當地控制充電電流。
對此，本實施型態中之電子零件30如波形W11所示般，即使從由於例如過放電等使得電池15之輸出電壓係下降的狀態對電池15充電之時，亦可以適當地 控制充電電流。本實施型態中之電子零件30因即使於從藉由例如過放電等使得電池15之輸出電壓下降之狀態對電池15充電之時，亦可以適當地降低充電電流，故可以降低電池15或受電線圈11、整流二極體13及平滑電容器14之惡化。因此，本實施型態中之電子零件30可以提升電池15及各電路元件之壽命，並且可以提升可靠性。
再者，本實施型態中之電子零件30係如波形W11所示般，於電池15之輸出電壓為3.0V以下之時，因共振電容器12無效化，故在節點N1發生之電壓變低，降壓電阻器控制電晶體32之兩端電壓變低。並且，因藉由降壓電阻器控制電晶體32進行充電電流之限制，故降壓電阻器控制電晶體32僅發生些許的熱損失。因此，本實施型態中之電子零件30可以降低受電裝置1之發熱。依此，本實施型態中之電子零件30因可以刪除或降低用以降低受電裝置1之發熱的散熱片等之散熱零件，故可以高積體化。即是，本實施型態中之電子零件30可以簡化受電裝置1之構成，故可以省空間化(小型化)及輕量化。
再者，在本實施型態中，充電控制部40係於電池15之輸出電壓高於既定之臨界電壓(例如，3.0V)之時，旁通降壓電阻器控制電晶體32而對電池15供給直流電力。並且，充電控制部40係於充電電流為既定之臨界電流(例如，100mA)以上之時，使電晶體31成為斷開狀態。
依此，於電池15之輸出電壓高於既定之臨界電壓之 時，並且充電電流為既定之臨界電流以上之時，本實施型態中之電子零件30控制成使共振電容器12無效化而充電電流成為既定之臨界電流。依此，本實施型態中之電子零件30例如即使在電池15之輸出電壓高於既定之臨界電壓之時，亦可以適當地對電池15充電。
再者，在本實施型態中，充電控制部40具備比較器42和切換部50。比較器42係比較電池15之輸出電壓和既定之臨界電壓(例如，3.0V)，輸出比較結果。切換部50係根據藉由比較器42之比較結果，切換電池15之輸出電壓高於既定之臨界電壓時之定電流充電模式(第1充電模式)，和電池15之輸出電壓為既定之臨界電壓以下之時之預充電充電模式(第2充電模式)。
依此，本實施型態中之電子零件30可以藉由簡易之構成，適當地對電池15充電。
再者，在本實施型態中，充電控制部40具備將充電電流轉換成電壓之電阻41，和比較器44，和操作放大器46。比較器44係比較藉由電阻41而被轉換之電壓，和與既定之臨界電流(例如，100mA)對應之第1臨界電壓，於被轉換之電壓為第1臨界電壓以上之時，輸出使電晶體31成為斷開狀態的控制訊號。操作比較器46係比較藉由電阻41而被轉換之電壓，和與既定之電流值(例如，10mA)對應之第2臨界電壓，於被轉換之電壓為第2臨界電壓以上之時，輸出使降壓電阻器控制電晶體32之電阻增加的控制訊號。
依此，本實施型態中之電子零件30可以藉由簡易之構成，可適當地控制電池15之充電電流。
再者，在本實施型態中，既定之臨界電流為根據電池15之放電特性(例如，標稱電容值)而被設定之標準充電電流值，既定之電流值為被設定成小於標準充電電流值之預充電充電電流值。
依此，本實施型態中之電子零件30因可以適當地設定電池15之充電電流，故可以適當地對電池15充電。
再者，本實施型態中之受電裝置1具備有電子零件30、具有受電線圈11及共振電容器12的共振電路10、整流二極體13和電池15。整流二極體13係對受電線圈11所接收到之電力進行整流，而轉換成直流電力。電池15係藉由以整流二極體13所轉換之直流電力而被充電。再者，本實施型態中之供電系統100具備受電裝置1，和具備被配置成與受電線圈11相向之供電線圈21的供電裝置2。
依此，本實施型態中之受電裝置1及供電系統100可以達到與上述電子零件30相同之效果，可以適當地對電池15充電。
接著，針對本發明所涉及之第2實施型態，參照圖面予以說明。
[第2實施型態]
圖6為依據本發明之第2實施型態的供電系統100a 之一例的概略方塊圖。並且，在該圖中，針對圖1相同之構成賦予相同符號，省略其說明。
在圖6中，供電系統100a具備供電裝置2和受電裝置1a。
供電系統100a為藉由無線(非接觸)從供電裝置2對受電裝置1a供給電力的系統，例如從供電裝置2對受電裝置1a供給用以對受電裝置1a所具備之電池15進行充電的電力。
受電裝置1a具備受電線圈11、共振電容器12、整流二極體13、平滑電容器14、電池15及電子零件30a，電子零件30a具備有電晶體31、降壓電阻器控制電晶體32和充電控制部40a。再者，充電控制部40a具備電阻(421、422)、比較器(42、44)、操作放大器46、基準電源(43、45、47)、切換部50a及電壓轉換部60。
並且，在本實施型態中，充電控制部40a具備電阻(421、422)、切換部50a及電壓轉換部60之點，與第1實施型態不同，以下針對該不同的構成予以說明。
電阻(421、422)係被串聯連接於節點N4和電源GND之間，藉由電阻分壓，將電池15之輸出電壓轉換成比較器42用以進行比較的既定之電壓位準。並且，在本實施型態中，比較器42之+輸入端子連接電阻421和電阻422所連接的節點N6。再者，在本實施型態中，基準電源43係輸出與既定之臨界電壓(例如，3.0V)藉由電阻421和電阻422之電阻比而電阻分壓之時對應之電壓的定 電壓源。
在本實施型態中，因電池15之輸出電壓之檢測(比較)使用藉由電阻421和電阻422被電阻分壓之電壓，故可使用耐壓低之比較器42。
切換部50a具備電晶體511、電阻(512、513)及AND電路52a。並且，電晶體511及電阻(512、513)對應於第1實施型態中之開關部51，AND電路52a對應於第1實施型態中之開關部52。並且，電晶體511及電阻(512、513)係在第1實施型態中，具備當作降壓電阻器控制電晶體32發揮功能所需的功能。
再者，在本實施型態中，表示降壓電阻器控制電晶體32適用PNP型之雙極電晶體(以下，稱為PNP電晶體)作為一例之時。
電晶體511為例如NPN型之雙極電晶體(以下，稱為NPN電晶體)。電晶體511係集極端子被連接於節點N7，基極端子被連接於比較器42之輸出訊號線，射極端子被連接於電源GND。電晶體511係比較器42之輸出為H狀態之時(定電流充電模式)成為接通狀態，降壓電阻器控制電晶體32之控制端子(基極端子)供給L狀態。依此，降壓電阻器控制電晶體32成為接通狀態，電池15之充電電流成為與第1實施型態中之開關部51之A端子側(定電流充電模式)之控制相同的狀態。
再者，電晶體511係於比較器42之輸出為L狀態之時(預充電充電模式)成為斷開狀態，並使降壓電阻器控制 電晶體32之功能成為有效。
電阻512係第1端子被連接於節點N3，第2端子被連接於節點N7。並且，節點N7被連接於降壓電阻器控制電晶體32之基極端子。電阻512係於降壓電阻器控制電晶體32成為斷開狀態之時，對基極端子供給與射極端子同等的電壓。
電阻513係第1端子被連接於節點N7，第2端子被連接於操作放大器46之輸出訊號線。操作放大器46係在預充電充電模式中，透過電阻513而控制降壓電阻器控制電晶體32。
如此一來，電晶體511及電阻(512、513)係與第1實施型態中之開關部51同時發揮功能。
AND電路52a為對兩個輸入訊號進行AND邏輯運算(邏輯積運算)的運算電路。AND電路52a係第1輸入端子被連接於比較器42之輸出訊號線，第2輸入端子被連接於比較器44之輸出訊號線。再者，AND電路52a之輸出端子與驅動電晶體31之閘極端子連接。即是，AND電路52a係於比較器42之輸出為H狀態之時(定電流充電模式)，對電晶體31之閘極端子輸出比較器44之輸出。再者，於比較器42之輸出為L狀態之時(預充電充電模式)對電晶體31之閘極端子輸出L狀態。
如此一來，AND電路52a發揮與第1實施型態中之開關部52同樣發揮功能。
電壓轉換部60具備電阻41和操作放大器61 和電阻(62、63)，將充電電流轉換成電壓。
操作放大器61係+輸入端子被連接於節點N5，-輸入端子被連接於節點N8。再者，操作放大器61之輸出端子被連接於節點N9，並且被連接於操作放大器46之+輸入端子及比較器44之-輸入端子。
再者，電阻62被連接於節點N8和電源GND之間，電阻63被連接於節點N8和節點N9之間。
操作放大器61及電阻(62、63)構成放大電路。該放大電路係放大藉由電阻41而從充電電流被轉換之電壓，供給至比較器44及操作放大器46。如此一來，因可以降低電阻41之電阻值，故充電控制部40a可以提升充電電流之檢測精度。
如上述說明般，本實施型態中之電子零件30a、受電裝置1a及供電系統100a具備與第1實施型態相同之功能。因此，本實施型態中之電子零件30a、受電裝置1a及供電系統100a可達到與第1實施型態相同之效果。
並且，在本實施型態中，充電控制部40a係於電池15之輸出電壓高於既定之臨界電壓(例如，3.0V)之時，藉由使降壓電阻器控制電晶體32成為接通狀態之狀態，停止控制流入降壓電阻器控制電晶體32之電流，並且，於充電電流為既定之臨界電流(例如，100mA)以上之時，使電晶體31成為斷開狀態。
依此，於電池15之輸出電壓高於既定之臨界電壓之 時，並且充電電流為既定之臨界電流以上之時，本實施型態中之電子零件30a、受電裝置1a及供電系統100a控制成使共振電容器12無效化而充電電流成為既定之臨界電流。依此，本實施型態中之電子零件30a、受電裝置1a及供電系統100a例如即使在電池15之輸出電壓高於既定之臨界電壓之時，亦可以適當地對電池15充電。
並且，本發明並不限定於上述各實施型態，只要在不脫離本發明之主旨的範圍下可做變更。
例如，在上述各實施型態中，電子零件30(30a)說明了不含有共振電容器12、整流二極體13及平滑電容器14之型態，但是電子零件30(30a)即使為共振電容器12、整流二極體13及平滑電容器14的型態亦可。
再者，在上述各實施型態中，電子零件30(30a)雖然針對電晶體31使用NMOS電晶體當作開關元件之一例而予以說明，但是即使使用其他開關元件亦可。電子零件30(30a)即使例如電晶體31適用P型通道MOS電晶體(PMOS電晶體)或雙極電晶體亦可。
再者，在上述第2實施型態，電子零件30a係針對降壓電阻器控制電晶體32使用PNP電晶體之時予以說明，但是即使降壓電阻器控制電晶體32使用NPN電晶體或MOS電晶體等之其他電晶體亦可。
再者，在上述第2實施型態中，電子零件30a係針對電晶體511使用NPN電晶體之時予以說明，但是即使電晶體511適用PNP電晶體或MOS電晶體等之其他電晶體 亦可。
再者，在上述之各實施型態中，雖然說明電子零件30(30a)使用電阻41檢測出充電電流之型態，但即使使用其他手法來檢測充電電流亦可。
再者，電子零件30(30a)或電子零件30(30a)所具備之各構成即使為藉由專用之硬碟而被實現者亦可。再者，電子零件30(30a)或電子零件30(30a)所具備之各構成，即使為藉由記憶體及CPU所構成，藉由在記憶體載入用以實現電子零件30(30a)或電子零件30(30a)所具備之各構成的程式而實行，使實現其機能者亦可。
1‧‧‧受電裝置
2‧‧‧供電裝置
10、20‧‧‧共振電路
11‧‧‧受電線圈
12、22‧‧‧共振電容器
21‧‧‧供電線圈
13‧‧‧整流二極體
14‧‧‧平滑電容器
15‧‧‧電池
23‧‧‧驅動電晶體
24‧‧‧振盪電路
30‧‧‧電子零件
31‧‧‧電晶體
32‧‧‧降壓電阻器控制電晶體
40‧‧‧充電控制部
41‧‧‧電阻
42、44‧‧‧比較器
43、45、47‧‧‧基準電源
46‧‧‧操作放大器
50‧‧‧切換部
51、52‧‧‧開關部
100‧‧‧供電系統

Claims (8)

  1. 一種電子零件，其特徵為具備：開關元件，其係被連接於具有從供電線圈被供電的受電線圈，及與上述受電線圈共振的共振電容器的共振電路的開關元件，其係和上述共振電容器一起與上述受電線圈並聯連接，並且與上述共振電容器串聯連接；電晶體，其係與藉由對上述受電線圈所接收到電力進行整流的直流電力而被充電的電池串聯連接；及充電控制部，其係用以控制流通於上述電晶體之電流，以使於上述電池之輸出電壓為既定之臨界電壓以下之時，使上述開關元件成為非導通狀態，並且使流通於上述電池之充電電流與既定之電流值一致。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之電子零件，其中上述充電控制部係於上述電池之輸出電壓高於上述既定之臨界電壓時，旁通上述電晶體而對上述電池供給上述直流電力，並且上述充電電流為上述既定之臨界電流以上之時，使上述開關元件成為非導通狀態。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之電子零件，其中上述充電控制部係於上述電池之輸出電壓高於上述既定之臨界電壓時，藉由使上述電晶體成為導通狀態之狀態，停止控制流通於上述電晶體之電流，並且於上述充電電流為上述既定之臨界電流以上之時，使上述開關元件成為非導通狀態。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所記載之電子零件，其中上述充電控制部具備：第1比較部，其係用以比較上述電池之輸出電壓和上述既定的臨界電壓，並輸出比較結果；和切換部，其係根據上述第1比較部所產生的比較結果，切換上述電池之輸出電壓高於上述既定之臨界電壓之時的第1充電模式，和上述電池之輸出電壓為上述既定之臨界電壓以下之時的第2充電模式。
  5. 如申請專利範圍第2或3項所記載之電子零件，其中上述充電控制部具備：電壓轉換部，其係用以將上述充電電流轉換成電壓；第2比較部，其係用以比較藉由上述電壓轉換部而被轉換之電壓，和與上述既定之臨界電流對應之第1臨界電壓，上述被轉換之電壓為上述第1臨界電壓以上之時，輸出使上述開關元件成為非導通狀態的控制訊號；及第3比較部，其係用以比較藉由上述電壓轉換部而被轉換之電壓，和與上述既定之電流值對應之第2臨界電壓，上述被轉換之電壓為上述第2臨界電壓以上之時，輸出使上述電晶體之電阻增加的控制訊號。
  6. 如申請專利範圍第2或3項所記載之電子零件，其中上述既定之臨界電流係根據上述電池之放電特性而設 定的標準充電電流值，上述既定之電流值為被設定成小於上述標準充電電流值的預充電充電電流值。
  7. 一種受電裝置，其特徵為具備：如申請專利範圍第1項所記載之電子零件；具有上述受電線圈及上述共振電容器之上述共振電路；對上述受電線圈所接收到的電力進行整流而轉換成直流電力的整流部；及藉由以上述整流部被轉換之直流電力而被充電的上述電池。
  8. 一種供電系統，其特徵為具備：如申請專利範圍第7項所記載之受電裝置；和具備有被配置成與上述受電線圈相向之上述供電線圈的供電裝置。
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