專利名稱：無觸點(diǎn)受電電路及無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過與鄰近電磁場(chǎng)進(jìn)行耦合來接收無觸點(diǎn)供電的無觸點(diǎn)受電電路、以及包括該無觸點(diǎn)受電電路和對(duì)鄰近電磁場(chǎng)進(jìn)行激勵(lì)的無觸點(diǎn)輸電電路的無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在利用無觸點(diǎn)供電的RFID中，在無線標(biāo)簽側(cè)設(shè)置有無觸點(diǎn)受電電路。無觸點(diǎn)受電電路與讀寫器等的鄰近電磁場(chǎng)進(jìn)行耦合而接收功率，以使內(nèi)部電路進(jìn)行動(dòng)作。在這樣的 RFID中，為了進(jìn)行無線標(biāo)簽的認(rèn)證等，有時(shí)利用負(fù)載調(diào)制通信從無線標(biāo)簽發(fā)送信號(hào)到讀寫器(參照專利文獻(xiàn)1)。圖1是說明利用負(fù)載調(diào)制通信的現(xiàn)有無觸點(diǎn)受電電路的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)例的電路圖。接收部102包括線圈天線，與讀寫器的鄰近電磁場(chǎng)進(jìn)行耦合。整流部103包括二極管，對(duì)接收部102中激勵(lì)的電壓信號(hào)進(jìn)行整流。電壓調(diào)節(jié)器104將由整流部103整流后的電壓信號(hào)進(jìn)行整形、變壓為規(guī)定電壓。電源部105將電壓調(diào)節(jié)器104的輸出作為內(nèi)部電路的動(dòng)作電壓。數(shù)據(jù)接收部107對(duì)來自讀寫器的接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。時(shí)鐘生成部108基于來自讀寫器的接收信號(hào)，生成時(shí)鐘信號(hào)。信號(hào)處理部109生成給讀寫器的發(fā)送信號(hào)。負(fù)載調(diào)制部106根據(jù)信號(hào)處理部109生成的發(fā)送信號(hào)，對(duì)負(fù)載值進(jìn)行切換。通過切換該負(fù)載值， 鄰近電磁場(chǎng)的供電狀態(tài)發(fā)生變化，在讀寫器側(cè)線圈天線的電壓電平發(fā)生變動(dòng)。因而，在讀寫器中，基于該電壓電平的變化，能檢測(cè)出來自無線標(biāo)簽的發(fā)送信號(hào)。在該無線標(biāo)簽中，只要提供信號(hào)處理部進(jìn)行動(dòng)作所需的功率即可，從電壓調(diào)節(jié)器104到電源部105的供電量為毫瓦數(shù)量級(jí)。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開2007-288718號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在對(duì)筆記本電腦、移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行快速充電等而利用數(shù)瓦 數(shù)十瓦數(shù)量級(jí)的供電量的無觸點(diǎn)供電的情況下，若利用電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行變壓，則存在發(fā)熱量變大的問題。為了既抑制發(fā)熱量又進(jìn)行變壓，只要利用DCDC轉(zhuǎn)換器來替代電壓調(diào)節(jié)器即可。然而，對(duì)于DCDC轉(zhuǎn)換器，若所輸入的電壓信號(hào)的電平變動(dòng)較大，則難以進(jìn)行穩(wěn)定動(dòng)作。因此， 為了要在無觸點(diǎn)受電電路中利用DCDC轉(zhuǎn)換器，需要利用數(shù)十 數(shù)百微法數(shù)量級(jí)的較大電容值的電容器來將輸入到DCDC轉(zhuǎn)換器的電壓信號(hào)進(jìn)行濾波。然而，若采用設(shè)置有這樣電容值的電容器的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行負(fù)載調(diào)制通信，則每次進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時(shí)，電容器要進(jìn)行放電，使電壓信號(hào)導(dǎo)致波形鈍化，存在產(chǎn)生通信錯(cuò)誤增加和傳輸速率下降的問題。為了要抑制電壓信號(hào)的波形鈍化，雖然考慮減小負(fù)載調(diào)制部的電阻，降低時(shí)間常數(shù)，但在該情況下，流過負(fù)載調(diào)制用電阻的電流變大，功耗會(huì)變大。此外，雖然也考慮將負(fù)載調(diào)制用電阻并聯(lián)連接，降低時(shí)間常數(shù)，但在該情況下，這會(huì)成為大型化和成本上升的主要原因。
因而，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠既抑制通信錯(cuò)誤的增加和傳輸速率的下降、又實(shí)現(xiàn)小型和低發(fā)熱的無觸點(diǎn)受電電路及無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明的無觸點(diǎn)受電電路包括受電部、整流部、變壓部、以及負(fù)載調(diào)制部，變壓部包括DCDC轉(zhuǎn)換器、輸入濾波電容器、以及防逆流單元。受電部與無觸點(diǎn)輸電電路的鄰近電磁場(chǎng)進(jìn)行耦合。整流部對(duì)受電部的輸出電壓進(jìn)行整流。變壓部將整流部的輸出電壓進(jìn)行變壓，并輸出到受電負(fù)載。負(fù)載調(diào)制部在對(duì)無觸點(diǎn)輸電電路發(fā)送信號(hào)時(shí)，通過進(jìn)行負(fù)載調(diào)制來使整個(gè)電路的阻抗發(fā)生變化。DOTC轉(zhuǎn)換器將從整流部輸出且輸入到變壓部的輸入電壓進(jìn)行變壓。輸入濾波電容器將輸入電壓進(jìn)行濾波。防逆流單元防止在發(fā)送信號(hào)時(shí)來自輸入濾波電容器的電荷產(chǎn)生逆流。在利用負(fù)載調(diào)制通信來發(fā)送信號(hào)時(shí)，若假設(shè)沒有防逆流單元，則因輸入濾波電容器的放電而導(dǎo)致信號(hào)波形鈍化，防礙負(fù)載調(diào)制通信。然而，在該結(jié)構(gòu)中，通過在負(fù)載調(diào)制部與輸入濾波電容器之間設(shè)置防逆流單元，防止輸入濾波電容器的放電，抑制負(fù)載調(diào)制通信的波形鈍化。在負(fù)載調(diào)制通信之后，通過DCDC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行正常的功率傳輸，而不進(jìn)行負(fù)載調(diào)制或切斷電荷的逆流。也可以在負(fù)載調(diào)制部設(shè)置負(fù)載調(diào)制用電阻、負(fù)載調(diào)制用開關(guān)、以及信號(hào)處理部。負(fù)載調(diào)制用電阻的第一端連接在整流部一變壓部之間。負(fù)載調(diào)制用開關(guān)連接在負(fù)載調(diào)制用電阻的第二端與接地之間。信號(hào)處理部從整流部一變壓部之間獲取輸入動(dòng)作電壓，對(duì)負(fù)載調(diào)制用開關(guān)進(jìn)行切換。優(yōu)選包括設(shè)置在負(fù)載調(diào)制部一變壓部間的位置與接地之間的預(yù)濾波電容器。若假設(shè)沒有預(yù)濾波電容器而受電部等的寄生電容較小，則在負(fù)載調(diào)制通信時(shí)，信號(hào)波形中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生振蕩(ringing)。因而，通過將適當(dāng)設(shè)定電容值的預(yù)濾波電容器設(shè)置在防逆流單元的前一級(jí)，從而適當(dāng)調(diào)整從負(fù)載調(diào)制部觀察變壓部得到的阻抗，能抑制振蕩。優(yōu)選在變壓部一受電負(fù)載部間的位置與接地之間設(shè)置大容量電容器。由此，能抑制負(fù)載調(diào)制通信時(shí)DCDC轉(zhuǎn)換器的輸出電平的變動(dòng)。防逆流單元也可以是在負(fù)載調(diào)制時(shí)將整流部一變壓部之間的電連接切斷的防逆流用開關(guān)。以往，需要根據(jù)DCDC轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗來設(shè)計(jì)負(fù)載調(diào)制用電阻的值，存在對(duì) DCDC轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗不同的每一產(chǎn)品要花費(fèi)設(shè)計(jì)成本的問題，而在本結(jié)構(gòu)中，能設(shè)計(jì)負(fù)載調(diào)制用電阻的值而與DCDC轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗無關(guān)。防逆流單元也可以是防逆流用二極管。在該情況下，無需像防逆流用開關(guān)那樣進(jìn)行開/關(guān)控制，力圖簡(jiǎn)化控制。本發(fā)明的無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)優(yōu)選包括上述無觸點(diǎn)受電電路；以及利用因負(fù)載調(diào)制而變化的供電狀態(tài)產(chǎn)生鄰近電磁場(chǎng)、并根據(jù)供電狀態(tài)的變化來檢測(cè)接收信號(hào)的無觸點(diǎn)輸電電路。根據(jù)本發(fā)明，即使利用DCDC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行大功率的無觸點(diǎn)供電，也能抑制發(fā)熱。此外，通過利用輸入濾波電容器，來穩(wěn)定DCDC轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)，使DCDC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行穩(wěn)定動(dòng)作。在該情況下，通過在負(fù)載調(diào)制部與輸入濾波電容器之間設(shè)置防逆流單元，能抑制負(fù)載調(diào)制通信時(shí)的波形鈍化，從而抑制通信錯(cuò)誤的增加和傳輸速率的下降。因而，可以不用減小無觸點(diǎn)受電電路的負(fù)載調(diào)制用電阻或?qū)⑵洳⒙?lián)連接，能抑制功耗，防止大型化和成本上升。


圖1是現(xiàn)有例的無觸點(diǎn)受電電路的簡(jiǎn)要電路圖。圖2是包括本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的無觸點(diǎn)受電電路和無觸點(diǎn)輸電電路的無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)要電路圖。圖3是表示該無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)的動(dòng)作流程的一個(gè)示例的圖。圖4是表示該無觸點(diǎn)輸電電路的線圈天線中的電壓波形的波形圖。圖5是包括本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的無觸點(diǎn)受電電路和無觸點(diǎn)輸電電路的無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)要電路圖。圖6是包括本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的無觸點(diǎn)受電電路和無觸點(diǎn)輸電電路的無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)要電路圖。圖7是表示該無觸點(diǎn)輸電電路的線圈天線中的電壓波形的波形圖。圖8是包括本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的無觸點(diǎn)受電電路和無觸點(diǎn)輸電電路的無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)要電路圖。圖9是包括本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的無觸點(diǎn)受電電路和無觸點(diǎn)輸電電路的無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)要電路圖。
具體實(shí)施例方式《實(shí)施方式1》對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的無觸點(diǎn)受電電路進(jìn)行說明。圖2是表示無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)1的簡(jiǎn)要電路示例的圖。無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)1包括無觸點(diǎn)受電電路100和無觸點(diǎn)輸電電路200。無觸點(diǎn)輸電電路200包括線圈天線21、驅(qū)動(dòng)器電路22、以及一次信號(hào)處理部23。 驅(qū)動(dòng)器電路22對(duì)線圈天線21進(jìn)行供電。線圈天線21通過來自驅(qū)動(dòng)器電路22的供電來激勵(lì)鄰近電磁場(chǎng)。一次信號(hào)處理部23基于因鄰近電磁場(chǎng)的供電狀態(tài)的變化而引起的線圈天線21中的電壓電平的變動(dòng)，檢測(cè)來自無觸點(diǎn)受電電路100的發(fā)送信號(hào)。無觸點(diǎn)受電電路100包括線圈天線11、整流電路12、變壓電路13、以及負(fù)載調(diào)制電路14。線圈天線11是本發(fā)明的受電部，與一次側(cè)的線圈天線21的鄰近電磁場(chǎng)進(jìn)行耦合。 整流電路12是本發(fā)明的整流部，對(duì)從線圈天線11輸出的高頻信號(hào)進(jìn)行整流。變壓電路13 是本發(fā)明的變壓部，包括防逆流用開關(guān)SW1、輸入濾波電容器Cp以及DCDC轉(zhuǎn)換器15。防逆流用開關(guān)SW1是繼電器開關(guān)、FET開關(guān)，由從二次信號(hào)處理部16輸入的控制信號(hào)進(jìn)行開/關(guān)控制。防逆流用開關(guān)SW1設(shè)置在輸入濾波電容器C1與負(fù)載調(diào)制電路14的負(fù)載調(diào)制用電阻 R1的連接端A即可。在實(shí)施方式1中，防逆流用開關(guān)SW1設(shè)置在輸入濾波電容器C1的連接端B與負(fù)載調(diào)制電路14的負(fù)載調(diào)制用電阻R1的連接端A之間。輸入濾波電容器C1設(shè)置在防逆流用開關(guān)SW1-D⑶C轉(zhuǎn)換器15間的位置與接地之間，將DOTC轉(zhuǎn)換器15的輸入電壓進(jìn)行濾波。DCDC轉(zhuǎn)換器15將輸入電壓進(jìn)行變壓(升壓或降壓)，輸出到受電負(fù)載&。受電負(fù)載&是例如包含充電電池的電路，利用來自變壓電路13的輸出電壓對(duì)充電電池進(jìn)行充電， 將充電電池的電動(dòng)勢(shì)作為動(dòng)作電壓進(jìn)行動(dòng)作。負(fù)載調(diào)制電路14是本發(fā)明的負(fù)載調(diào)制部，包括負(fù)載調(diào)制用電阻R1、負(fù)載調(diào)制用開關(guān)Q1、及二次信號(hào)處理部16，在負(fù)載調(diào)制通信時(shí)使整個(gè)無觸點(diǎn)受電電路100的阻抗發(fā)生變化。負(fù)載調(diào)制用電阻R1的第一端與整流電路12-變壓電路13之間的連接點(diǎn)A連接。負(fù)載調(diào)制用開關(guān)A連接在負(fù)載調(diào)制用電阻R1的第二端與接地之間。二次信號(hào)處理部16從整流電路12-變壓電路13之間獲取輸入動(dòng)作電壓，進(jìn)行負(fù)載調(diào)制用開關(guān)％的切換。該無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)1 一面對(duì)負(fù)載調(diào)制通信模式和功率傳輸模式進(jìn)行切換，一面進(jìn)行動(dòng)作。無觸點(diǎn)輸電電路200在功率傳輸模式下進(jìn)行動(dòng)作時(shí)以固定的時(shí)間間隔將動(dòng)作切換到負(fù)載調(diào)制通信模式，比功率傳輸模式時(shí)要抑制提供給線圈天線21的電壓。另一方面，在無觸點(diǎn)受電電路100中，二次信號(hào)處理部16檢測(cè)出輸入動(dòng)作電壓，判定是負(fù)載調(diào)制通信模式下的電壓、還是功率傳輸模式下的電壓，根據(jù)模式進(jìn)行動(dòng)作。圖3是表示無觸點(diǎn)受電電路100的動(dòng)作流程的一個(gè)示例的圖。在無觸點(diǎn)受電電路100中，若二次信號(hào)處理部16的輸入動(dòng)作電壓的電壓電平低于規(guī)定值，則判定為負(fù)載調(diào)制通信模式，二次信號(hào)處理部16將防逆流用開關(guān)SW1斷開(Si)。因而，使負(fù)載調(diào)制電路14及整流電路12與輸入濾波電容器C1之間在電氣上分離，防止來自輸入濾波電容器C1的電荷產(chǎn)生逆流。接下來，二次信號(hào)處理部16生成二次側(cè)終端固有的識(shí)別代碼等，將該識(shí)別代碼作為發(fā)送代碼對(duì)負(fù)載調(diào)制用開關(guān)A進(jìn)行開/關(guān)控制，實(shí)施負(fù)載調(diào)制通信，并將識(shí)別代碼發(fā)送到無觸點(diǎn)輸電電路200側(cè)(S2)。通過負(fù)載調(diào)制用開關(guān)兌的開/關(guān)控制，作為整個(gè)無觸點(diǎn)受電電路100的阻抗發(fā)生變化，從線圈天線21到線圈天線11的供電狀態(tài)改變，無觸點(diǎn)輸電電路200的線圈天線21中的電壓電平根據(jù)來自無觸點(diǎn)受電電路100的發(fā)送信號(hào)而變化。因而，在無觸點(diǎn)輸電電路200的一次信號(hào)處理部23中，能檢測(cè)出來自無觸點(diǎn)受電電路100的發(fā)送信號(hào)。若該識(shí)別代碼在無觸點(diǎn)輸電電路200側(cè)被認(rèn)證，則無觸點(diǎn)輸電電路200開始功率傳輸模式下的動(dòng)作，提高對(duì)線圈天線21提供的電壓。由此，在無觸點(diǎn)受電電路100中，二次信號(hào)處理部16的輸入動(dòng)作電壓的電壓電平高于規(guī)定值，二次信號(hào)處理部16將防逆流用開關(guān)SW1及負(fù)載調(diào)制用開關(guān)％接通(S3)。由此，整流信號(hào)通過防逆流用開關(guān)SW1傳輸，由輸入濾波電容器C1進(jìn)行濾波。而且， DCDC轉(zhuǎn)換器15進(jìn)行變壓動(dòng)作，將規(guī)定的直流電壓提供給受電電荷&，進(jìn)行充電電池的充電等。(S4)。根據(jù)以上動(dòng)作流程，無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)1對(duì)負(fù)載調(diào)制通信模式和功率傳輸模式進(jìn)行切換而動(dòng)作。圖4是將實(shí)施方式1所涉及的功率傳輸系統(tǒng)中的線圈天線21的電壓電平的變動(dòng)與現(xiàn)有例相比較而進(jìn)行說明的圖。圖4㈧表示未設(shè)置防逆流用開關(guān)SW1的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中線圈天線21的電壓電平的變動(dòng)，圖4(B)表示設(shè)置有防逆流用開關(guān)SW1的本結(jié)構(gòu)例中線圈天線21的電壓電平的變動(dòng)。在此，示出如下示例以占空比0. 5來實(shí)施負(fù)載調(diào)制用開關(guān)％的開/關(guān)控制，使負(fù)載調(diào)制的數(shù)據(jù)速率為21ibps，負(fù)載調(diào)制用電阻禮為20 Ω，輸入濾波電容器C1為50 μ F。在圖4㈧所示的現(xiàn)有例中，由于未設(shè)置防逆流用開關(guān)SW1，因此，在電壓波形中產(chǎn)生波形鈍化，高電平的電壓值與低電平的電壓值之比即調(diào)制度成為約6.0%。另一方面，在圖4(B)所示的本結(jié)構(gòu)例中，由于設(shè)置有防逆流用開關(guān)SW1來將負(fù)載調(diào)制部一變壓部之間的電連接切斷，因此，負(fù)載調(diào)制用開關(guān)的開/關(guān)控制所帶來的調(diào)制度成為約27. 1%，能對(duì)波形鈍化進(jìn)行了相當(dāng)程度的抑制。這樣，若利用本實(shí)施方式的無觸點(diǎn)受電電路，則即使采用DCDC轉(zhuǎn)換器和大容量的輸入濾波電容器，也能抑制電壓波形的波形鈍化，因此，能抑制通信錯(cuò)誤和傳輸速率的下降。此外，在一般的無觸點(diǎn)受電電路中，在變更每單位時(shí)間的傳輸功率值時(shí)，需要變更 DCDC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。對(duì)于現(xiàn)有電路結(jié)構(gòu)的情況，若變更DCDC轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗，則每次都需要重新設(shè)計(jì)負(fù)載調(diào)制電路。然而，在本實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)中，由于利用防逆流開關(guān)來使得在負(fù)載調(diào)制電路側(cè)不再受到DCDC轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗的影響，因此，具有如下優(yōu)點(diǎn)即使在變更每單位時(shí)間的傳輸功率值時(shí)，也無需重新設(shè)計(jì)負(fù)載調(diào)制電路。《實(shí)施方式2》接下來，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的無觸點(diǎn)受電電路進(jìn)行說明。本實(shí)施方式2與實(shí)施方式1的不同點(diǎn)在于采用防逆流用二極管作為防逆流單元， 來替代防逆流用開關(guān)。下面，對(duì)與實(shí)施方式1相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注與實(shí)施方式1相同的標(biāo)號(hào)， 并省略其說明。圖5是表示包括無觸點(diǎn)受電電路300和無觸點(diǎn)輸電電路200的無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)要電路示例的圖。無觸點(diǎn)受電電路300包括線圈天線11、整流電路12、變壓電路33、以及負(fù)載調(diào)制電路14。變壓電路33是本發(fā)明的變壓部，包括防逆流用二極管D1、輸入濾波電容器Cp以及 D⑶C轉(zhuǎn)換器15。在該結(jié)構(gòu)中，通過防逆流用二極管D1的整流作用，即使在負(fù)載調(diào)制通信模式時(shí)，也能防止來自輸入濾波電容器C1的電荷產(chǎn)生逆流。在負(fù)載調(diào)制通信模式時(shí)，雖然因負(fù)載調(diào)制用開關(guān)％的開/關(guān)控制而導(dǎo)致電荷要從輸入濾波電容！C1產(chǎn)生逆流，但是，該逆流電荷被防逆流用二極管DJl擋，不會(huì)傳送到負(fù)載調(diào)制電路14。因而，利用負(fù)載調(diào)制用開關(guān)的開/關(guān)控制所導(dǎo)致的調(diào)制度變高，能對(duì)波形鈍化進(jìn)行相當(dāng)程度的抑制。根據(jù)本實(shí)施方式2，通過利用防逆流用二極管作為防逆流單元，能防止來自輸入濾波電容器C1的逆流電荷而不用二次信號(hào)處理部16進(jìn)行控制，力圖簡(jiǎn)化控制。另外，即使利用變阻器來替代二極管，也能得到相同的效果。另外，在本實(shí)施方式中，示出了在防逆流用二極管0工的前一級(jí)獲取二次信號(hào)處理部的動(dòng)作電壓的結(jié)構(gòu)例。然而，在利用防逆流用二極管D1的情況下，由于即使在負(fù)載調(diào)制通信模式時(shí)，功率也流入防逆流用二極管D1的后一級(jí)，因此，可從防逆流用二極管D1的后一級(jí)獲取二次信號(hào)處理部的動(dòng)作電壓。《實(shí)施方式3》接下來，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的無觸點(diǎn)受電電路進(jìn)行說明。本實(shí)施方式3與實(shí)施方式1的不同點(diǎn)在于在防逆流用開關(guān)SW1的前一級(jí)設(shè)置預(yù)濾波電容器C2。下面，對(duì)與實(shí)施方式1相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注與實(shí)施方式1相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。圖6是表示包括無觸點(diǎn)受電電路400和無觸點(diǎn)輸電電路200的無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)要電路示例的圖。無觸點(diǎn)受電電路400包括線圈天線11、整流電路12、變壓電路13、負(fù)載調(diào)制電路14、以及預(yù)濾波電容器C2。預(yù)濾波電容器C2設(shè)置在負(fù)載調(diào)制電路14-變壓電路13間的位置與接地之間。在該結(jié)構(gòu)中，在功率傳輸模式時(shí)，半波整流信號(hào)由預(yù)濾波電容器C2及輸入濾波電容器C1進(jìn)行濾波，并輸入到DCDC轉(zhuǎn)換器15。另一方面，在負(fù)載調(diào)制通信模式時(shí)，將防逆流用開關(guān)SW1斷開，預(yù)濾波電容器C2與輸入濾波電容器C1之間在電氣上分離。由此，可防止來自輸入濾波電容器C1的電荷產(chǎn)生逆流。另一方面，電荷從預(yù)濾波電容器C2產(chǎn)生逆流。因此，使得預(yù)濾波電容器C2的電容值足夠小于輸入濾波電容器C1的電容值，以抑制逆流的電荷量，不會(huì)引起波形鈍化。通過像這樣不僅設(shè)置輸入濾波電容器C1,還設(shè)置預(yù)濾波電容器C2,可對(duì)電壓波形進(jìn)行微調(diào)。圖7是將實(shí)施方式3所涉及的功率傳輸系統(tǒng)中的線圈天線21的電壓電平的變動(dòng)與實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)例相比較而進(jìn)行說明的圖。圖7(A)表示未設(shè)置預(yù)濾波電容器C2的比較例中線圈天線21的電壓電平的變動(dòng)， 圖7(B)表示設(shè)置有預(yù)濾波電容器C2的本結(jié)構(gòu)例中線圈天線21的電壓電平的變動(dòng)。在此， 示出如下示例以占空比0. 5來實(shí)施負(fù)載調(diào)制用開關(guān)％的開/關(guān)控制，使負(fù)載調(diào)制的數(shù)據(jù)速率為21ibps，負(fù)載調(diào)制用電阻R1為20 Ω。在圖7㈧所示的比較結(jié)構(gòu)例中，將輸入濾波電容器C1設(shè)置作為50 μ F，而未設(shè)置預(yù)濾波電容器C2。因此，因過渡響應(yīng)而導(dǎo)致在電壓波形的下降沿產(chǎn)生振蕩。另一方面，在圖 7 (B)所示的本結(jié)構(gòu)例中，將預(yù)濾波電容器C2設(shè)置作為0. 5 μ F，將輸入濾波電容器C1設(shè)置作為49. 5 μ F。因此，能消除電壓波形的下降沿的振蕩。另外，雖然在本實(shí)施方式中，將預(yù)濾波電容器C2和輸入濾波電容器C1這兩個(gè)電容器并聯(lián)設(shè)置，但是，即使要將更多數(shù)量的多個(gè)電容器并聯(lián)連接，也能適當(dāng)實(shí)施本發(fā)明?！秾?shí)施方式4》接下來，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的無觸點(diǎn)受電電路進(jìn)行說明。本實(shí)施方式4與實(shí)施方式1的不同點(diǎn)在于在DCDC轉(zhuǎn)換器的后一級(jí)設(shè)置大容量電容器。下面，對(duì)與實(shí)施方式1相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注與實(shí)施方式1相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。圖8是表示包括無觸點(diǎn)受電電路500和無觸點(diǎn)輸電電路200的無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)要電路示例的圖。無觸點(diǎn)受電電路500包括線圈天線11、整流電路12、變壓電路53、以及負(fù)載調(diào)制電路14。變壓電路53是本發(fā)明的變壓部，包括防逆流用開關(guān)SW1、輸入濾波電容器CpDCDC 轉(zhuǎn)換器15、以及大容量電容器C3。大容量電容器C3設(shè)置在DCDC轉(zhuǎn)換器15-受電負(fù)載&間的位置與接地之間。在負(fù)載調(diào)制通信模式時(shí)利用防逆流用開關(guān)SW1將負(fù)載調(diào)制電路14與DCDC轉(zhuǎn)換器 15之間斷路的情況下，在負(fù)載調(diào)制通信模式中停止對(duì)DCDC轉(zhuǎn)換器15供電。在此，為了即使在負(fù)載調(diào)制通信模式中，也確保對(duì)受電負(fù)載&的供電，采用電容量為數(shù)萬微法的雙電層電容器作為大容量電容器C3。由此，在功率傳輸模式時(shí)對(duì)大容量電容器C3進(jìn)行充電，從而即使在負(fù)載調(diào)制通信模式時(shí)停止對(duì)DCDC轉(zhuǎn)換器15的供電，也能確保從大容量電容器C3對(duì)受電負(fù)載&的供電。另外，雖然在本實(shí)施方式中，示出了采用防逆流用開關(guān)SW1作為防逆流單元的示例，但即使在采用防逆流用二極管D1的情況下，也適于設(shè)置大容量電容器C3。在該情況下， 由于負(fù)載調(diào)制通信模式中對(duì)DCDC轉(zhuǎn)換器15的供電變得不穩(wěn)定，因此，通過設(shè)置大容量電容器C3,能使負(fù)載調(diào)制通信模式中對(duì)受電負(fù)載&的供電變穩(wěn)定?！秾?shí)施方式5》接下來，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的無觸點(diǎn)受電電路進(jìn)行說明。本實(shí)施方式5與實(shí)施方式1的不同點(diǎn)在于在DCDC轉(zhuǎn)換器的后一級(jí)設(shè)置受電負(fù)載斷路用的開關(guān)。下面，對(duì)與實(shí)施方式1相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注與實(shí)施方式1相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。圖9是表示包括無觸點(diǎn)受電電路600和無觸點(diǎn)輸電電路200的無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)要電路示例的圖。無觸點(diǎn)受電電路600包括線圈天線11、整流電路12、變壓電路63、以及負(fù)載調(diào)制電路14。變壓電路63是本發(fā)明的變壓部，包括防逆流用開關(guān)SW1、輸入濾波電容器CpDCDC 轉(zhuǎn)換器15、以及受電負(fù)載斷路用開關(guān)％。利用受電負(fù)載斷路用開關(guān)Q2,能使受電負(fù)載&與無觸點(diǎn)受電電路600之間實(shí)現(xiàn)斷路，從而能抑制充電電池的電動(dòng)勢(shì)被無觸點(diǎn)受電電路600所消耗。在受電負(fù)載&中的充電電池不充電時(shí)，即在功率傳輸模式以外的模式時(shí)，通過將該受電負(fù)載斷路用開關(guān)( 斷開，能抑制二次側(cè)終端的功耗。雖然本發(fā)明能像以上各實(shí)施方式所示的那樣來實(shí)施，但除此之外，也可以將各實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合。例如，可以將實(shí)施方式3 5的特征結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)組合，也可以將實(shí)施方式3 5的特征結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)組合。本發(fā)明的范圍并不是由上述實(shí)施方式來表示，而是由權(quán)利要求的范圍來表示，在本發(fā)明的范圍內(nèi)應(yīng)包含與權(quán)利要求的范圍同等的意義及范圍內(nèi)的所有變更。標(biāo)號(hào)說明
1...無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)
11...線圈天線
12...整流電路
13...變壓電路
14...負(fù)載調(diào)制電路
15...DCDC轉(zhuǎn)換器
16...二次信號(hào)處理部
100...無觸點(diǎn)受電電路
200...無觸點(diǎn)輸電電路
C” ·輸入濾波電容器
Q1..負(fù)載調(diào)制用開關(guān)
R1..負(fù)載調(diào)制用電阻
RL..受電負(fù)載
Sff1..防逆流用開關(guān)
權(quán)利要求
1.一種無觸點(diǎn)受電電路，其特征在于，該無觸點(diǎn)受電電路包括與無觸點(diǎn)輸電電路的鄰近電磁場(chǎng)進(jìn)行耦合的受電部；對(duì)所述受電部的輸出電壓進(jìn)行整流的整流部；將所述整流部的輸出電壓進(jìn)行變壓、并輸出到受電負(fù)載的變壓部；以及在對(duì)所述無觸點(diǎn)輸電電路發(fā)送信號(hào)時(shí)、通過進(jìn)行負(fù)載調(diào)制來使整個(gè)電路的阻抗發(fā)生變化的負(fù)載調(diào)制部，所述變壓部包括D⑶C轉(zhuǎn)換器，該D⑶C轉(zhuǎn)換器將從所述整流部輸出且輸入到所述變壓部的輸入電壓進(jìn)行變壓；將所述輸入電壓進(jìn)行濾波的輸入濾波電容器；以及防逆流單元，該防逆流單元防止在所述發(fā)送信號(hào)時(shí)來自所述輸入濾波電容器的電荷產(chǎn)生逆流。
2.如權(quán)利要求1所述的無觸點(diǎn)受電電路，其特征在于，在所述負(fù)載調(diào)制部設(shè)置有第一端連接在所述整流部一變壓部之間的負(fù)載調(diào)制用電阻；連接在所述負(fù)載調(diào)制用電阻的第二端與接地之間的負(fù)載調(diào)制用開關(guān)；以及從所述整流部一變壓部之間獲取動(dòng)作電壓、對(duì)所述負(fù)載調(diào)制用開關(guān)進(jìn)行切換的信號(hào)處理部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的無觸點(diǎn)受電電路，其特征在于，設(shè)置有連接在所述負(fù)載調(diào)制部一變壓部間的位置與接地之間的預(yù)濾波電容器。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的無觸點(diǎn)受電電路，其特征在于，在所述變壓部一受電負(fù)載間的位置與接地之間設(shè)置有大容量電容器。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的無觸點(diǎn)受電電路，其特征在于，所述防逆流單元是在所述發(fā)送信號(hào)時(shí)、將所述整流部一變壓部之間的電連接切斷的防逆流用開關(guān)。
6.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的無觸點(diǎn)受電電路，其特征在于，所述防逆流單元是防止電荷從所述變壓部向所述整流部產(chǎn)生逆流的防逆流二極管。
7.一種無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的無觸點(diǎn)受電電路；以及激勵(lì)產(chǎn)生所述鄰近電磁場(chǎng)、并根據(jù)所述鄰近電磁場(chǎng)的變化來檢測(cè)所述無觸點(diǎn)受電電路的發(fā)送信號(hào)的無觸點(diǎn)輸電電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠既抑制通信錯(cuò)誤的增加和傳輸速率的下降、又實(shí)現(xiàn)小型和低發(fā)熱的無觸點(diǎn)受電電路及無觸點(diǎn)功率傳輸系統(tǒng)。無觸點(diǎn)受電電路(100)包括線圈天線(11)、整流電路(12)、變壓電路(13)、以及負(fù)載調(diào)制電路(14)，變壓電路(13)包括輸入濾波電容器(C1)、DCDC轉(zhuǎn)換器(15)、以及防逆流用開關(guān)(SW1)。線圈天線(11)與鄰近電磁場(chǎng)進(jìn)行耦合。整流電路(12)對(duì)線圈天線(11)的輸出電壓進(jìn)行整流。變壓電路(13)將整流電路(12)的輸出電壓進(jìn)行變壓。負(fù)載調(diào)制電路(14)在發(fā)送信號(hào)時(shí)進(jìn)行負(fù)載調(diào)制。輸入濾波電容器(C1)將輸入電壓進(jìn)行濾波。DCDC轉(zhuǎn)換器(15)將輸入濾波電容器(C1)的輸出電壓進(jìn)行變壓。防逆流用開關(guān)(SW1)防止在發(fā)送信號(hào)時(shí)來自輸入濾波電容器(C1)的電荷產(chǎn)生逆流。
文檔編號(hào)H02J17/00GK102165670SQ20098013858
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者佐野貴英, 筱田悟史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所