專利名稱：非接觸電力傳輸電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以非接觸方式向載置于載置部的受電裝置傳輸電力的非接觸電力傳
輸電路。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，已知有以非接觸方式向載置于載置部的受電裝置傳輸電力、從而對(duì)受電裝置進(jìn)行充電的非接觸電力傳輸電路。該非接觸電力傳輸電路具有包含向受電裝置傳輸電力的電力傳輸用線圈以及與該電力傳輸用線圈諧振的諧振線圈的諧振電路；使該諧振電路諧振的開(kāi)關(guān)元件；以及驅(qū)動(dòng)該開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路(例如專利文獻(xiàn)l(日本專利公報(bào)特許第3416863號(hào))、專利文獻(xiàn)2(日本專利公報(bào)特許第3363341號(hào)))。 在上述的非接觸電力傳輸電路中，存在以下問(wèn)題受電裝置未載置于載置部的情況與受電裝置載置于載置部的情況相比，電力傳輸用線圈的感應(yīng)系數(shù)(inductance)變小，因此流入電力傳輸線圈的電流增大，結(jié)果待機(jī)功耗增大。 但是，專利文獻(xiàn)1以使諧振電路穩(wěn)定振蕩為目的，此外，專利文獻(xiàn)2以電路的小型化為目的，這些專利文獻(xiàn)都沒(méi)有以降低待機(jī)功耗為目的。 對(duì)此，在專利文獻(xiàn)3(日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2008-236916號(hào))中公開(kāi)了一種非接觸電力傳輸裝置，該非接觸電力傳輸裝置具有包含初級(jí)線圈的送電裝置和包含次級(jí)線圈的受電裝置，在供電裝置開(kāi)始向初級(jí)線圈供電之后，檢測(cè)初級(jí)線圈的自感系數(shù)的變化，當(dāng)該變化的檢測(cè)值為指定值以下時(shí)，停止供電裝置的供電，當(dāng)檢測(cè)值為指定值以上時(shí)，繼續(xù)供電裝置的供電。 此外，在專利文獻(xiàn)4(日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2000-166129號(hào))中，公開(kāi)了以下技術(shù)檢測(cè)從商用電源經(jīng)整流電路輸入至電磁變壓器的輸入電流，當(dāng)該輸入電流為設(shè)定值以下時(shí)，通過(guò)控制單元使開(kāi)關(guān)單元間歇地動(dòng)作，從而抑制非充電時(shí)的充電器側(cè)的電力消耗，由此可降低待機(jī)功耗。 然而，在專利文獻(xiàn)3中，雖然由初級(jí)線圈和電容(capacitor)構(gòu)成了串聯(lián)諧振電路，但是該串聯(lián)諧振電路不是通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的接通和斷開(kāi)動(dòng)作而諧振，因此與本發(fā)明申請(qǐng)的振蕩原理完全不同。 此外，在專利文獻(xiàn)4中，雖然初級(jí)側(cè)供電用線圈上連接有開(kāi)關(guān)元件，但是該開(kāi)關(guān)元件沒(méi)有使初級(jí)側(cè)供電用線圈振蕩，因此與本發(fā)明申請(qǐng)的振蕩原理完全不同。此外，在專利文獻(xiàn)4中，雖然通過(guò)檢測(cè)從商用電源經(jīng)整流電路輸入至電磁變壓器的輸入電流，來(lái)進(jìn)行充電和非充電檢測(cè)，但是由于輸入電流受到商用電源的影響而不穩(wěn)定，所以存在無(wú)法高精度地進(jìn)行充電和非充電檢測(cè)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠降低待機(jī)功耗的非接觸電力傳輸電路。 本發(fā)明所涉及的非接觸電力傳輸電路，以非接觸方式向載置于載置部的受電裝置傳輸電力，包括諧振電路，包含向所述受電裝置傳輸電力的電力傳輸用線圈以及與所述電力傳輸用線圈諧振的諧振電容；開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)反復(fù)接通和斷開(kāi)使所述諧振電路諧振；以及驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)所述電力傳輸用線圈的電壓檢測(cè)所述受電裝置是否被載置于所述載置部，當(dāng)檢測(cè)出所述受電裝置沒(méi)有被載置時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述開(kāi)關(guān)元件使所述開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通的期間比所述受電裝置被載置的情況下所述開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通的期間短。 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，電力傳輸用線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的接通和斷開(kāi)而與諧振電容諧振，并以非接觸方式向受電裝置傳輸電力。驅(qū)動(dòng)電路基于電力傳輸用線圈的電壓，檢測(cè)受電裝置是否被載置。并且，在檢測(cè)出受電裝置沒(méi)有被載置的情況下，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件，使開(kāi)關(guān)元件的處于導(dǎo)通的期間比受電裝置被載置的情況下開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通的期間短。
因此，流向電力傳輸用線圈的電流減少，來(lái)自電源側(cè)的輸入電流降低，從而能夠降低受電裝置沒(méi)有被載置時(shí)的電力消耗、即待機(jī)功耗。此外，由于根據(jù)電力傳輸用線圈的電壓檢測(cè)受電裝置是否被載置，所以即使不設(shè)置其他繞組，也能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行該檢測(cè)。另外，在受電裝置被載置的情況和受電裝置沒(méi)有被載置的情況下，電力傳輸用線圈的電壓明顯不同，因此能夠高精度地檢測(cè)受電裝置是否被載置。


圖1表示適用本發(fā)明的實(shí)施例1的非接觸電力傳輸電路的充電系統(tǒng)的電路圖。
圖2(A)表示在載置部上載置有受電裝置時(shí)的電力傳輸用線圈和諧振電容的連接點(diǎn)的電壓的波形圖，(B)表示在載置部上未載置受電裝置時(shí)的電力傳輸用線圈和諧振電容的連接點(diǎn)的電壓的波形圖。 圖3(A)表示在載置部上載置有受電裝置時(shí)的電力傳輸用線圈和諧振電容的連接點(diǎn)的電壓的波形圖，(B)表示在載置部上未載置受電裝置時(shí)的電力傳輸用線圈和諧振電容的連接點(diǎn)的電壓的波形圖。 圖4表示適用本發(fā)明的實(shí)施例2的非接觸電力傳輸電路的充電系統(tǒng)的電路圖。
圖5(A)表示在受電裝置被載置的情況下從微機(jī)部輸出的P麗信號(hào)，(B)表示在受電裝置沒(méi)有被載置的情況下從微機(jī)部輸出的P麗信號(hào)。 圖6表示適用本發(fā)明的實(shí)施例3的非接觸電力傳輸電路的充電系統(tǒng)的電路圖。
圖7表示適用本發(fā)明的實(shí)施例4的非接觸電力傳輸電路的充電系統(tǒng)的電路圖。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例1) 圖1表示適用本發(fā)明的實(shí)施例1的非接觸電力傳輸電路的充電系統(tǒng)的電路圖。該充電系統(tǒng)具有非接觸電力傳輸電路1和受電裝置2。非接觸電力傳輸電路1是在筐體上設(shè)置用于載置受電裝置2的載置部(圖略)，并且以非接觸方式向載置于該載置部的受電裝置2傳輸電力，從而對(duì)受電裝置2進(jìn)行充電的充電電路。作為受電裝置2，采用例如電動(dòng)牙刷、手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)剃須刀、電動(dòng)工具等能夠充電的電氣設(shè)備。 非接觸電力傳輸電路1具有諧振電路11、開(kāi)關(guān)元件FET、驅(qū)動(dòng)電路12、偏壓電路(biascircuit)13、電容Cl以及電源部14。 諧振電路11包括向受電裝置2傳輸電力的電力傳輸用線圈Tl以及與電力傳輸
4用線圈T1諧振的諧振電容C4。電力傳輸用線圈T1與諧振電容C4并聯(lián)連接。當(dāng)受電裝置 2載置于載置部時(shí)，電力傳輸用線圈Tl與受電線圈T2磁耦合，并經(jīng)由受電線圈T2向受電裝 置2傳輸電力。 在此，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件FET斷開(kāi)時(shí)，電力傳輸用線圈Tl開(kāi)始與諧振電容C4的諧振，并 向與該電力傳輸用線圈Tl磁耦合的反饋線圈T3傳送相位相差180度的諧振電壓，從而讓 開(kāi)關(guān)元件FET再次接通。 此外，諧振電路11經(jīng)由并聯(lián)連接的二極管D2和電阻R5而與開(kāi)關(guān)元件FET連接。 二極管D2的正極(anode)與諧振電容C4和電力傳輸用線圈Tl連接，負(fù)極(cathode)與開(kāi) 關(guān)元件FET的漏極(drain)連接。 開(kāi)關(guān)元件FET通過(guò)反復(fù)接通和斷開(kāi)而使諧振電路11諧振。作為開(kāi)關(guān)元件FET，例 如采用n溝道場(chǎng)效應(yīng)型晶體管。開(kāi)關(guān)元件FET的作為控制端子的柵極(gate)經(jīng)由電阻R3 與反饋線圈T3連接。 此外，開(kāi)關(guān)元件FET的漏極經(jīng)由電阻R5與電力傳輸用線圈Tl連接，并且經(jīng)由二極 管D2與諧振電容C4連接。另夕卜，開(kāi)關(guān)元件FET的源極(source)經(jīng)由電阻R7而接地。另 外，作為開(kāi)關(guān)元件FET，例如也可以采用p溝道場(chǎng)效應(yīng)型晶體管。 驅(qū)動(dòng)電路12根據(jù)電力傳輸用線圈Tl的電壓，檢測(cè)受電裝置2是否載置于載置部， 當(dāng)檢測(cè)出受電裝置2沒(méi)有被載置時(shí)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件FET使開(kāi)關(guān)元件FET處于導(dǎo)通的期間比 受電裝置2被載置的情況下開(kāi)關(guān)元件FET處于導(dǎo)通的期間短。 在此，驅(qū)動(dòng)電路12具有自激振蕩電路121和間歇驅(qū)動(dòng)電路122。自激振蕩電路121 根據(jù)電力傳輸用線圈T1的電壓，反復(fù)接通和斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件FET，讓諧振電路ll自激振蕩。 間歇驅(qū)動(dòng)電路122 (intermittent driving circuit)，當(dāng)檢測(cè)出受電裝置2沒(méi)有被載置時(shí)， 間歇驅(qū)動(dòng)自激振蕩電路121。 自激振蕩電路121具有晶體管TR2、電容C5、電阻R6和R7、反饋線圈T3以及電阻 R3。 晶體管TR2例如由npn雙極晶體管(bipolar transistor)構(gòu)成，其發(fā)射極 (emitter)接地，集電極(collector)與開(kāi)關(guān)元件FET的柵極連接。此外，晶體管TR2的基 極(base)與發(fā)射極之間并聯(lián)連接有電容C5，基極經(jīng)由電阻R6與電阻R7連接。另外，作為 晶體管TR2，并不限定于npn雙極晶體管，也可以采用pnp雙極晶體管，還可以采用場(chǎng)效應(yīng)型 晶體管。 電容C5通過(guò)開(kāi)關(guān)元件FET的漏極電流Id而被充電，當(dāng)充電電壓超過(guò)晶體管TR2 的閾值電壓(threshold voltage)(例如為0.6V)時(shí)，導(dǎo)通晶體管TR2。由此，開(kāi)關(guān)元件FET 的柵極電壓降至接地電平(ground level)，從而晶體管TR2讓開(kāi)關(guān)元件FET斷開(kāi)。
另一方面，當(dāng)晶體管TR2導(dǎo)通時(shí)，電容C5向電阻R6、R7放電，當(dāng)充電電壓低于晶體 管TR2的閾值電壓時(shí)，讓晶體管TR2截止。S卩，電容C5按照由電容C5和電阻R6、R7決定的 時(shí)間常數(shù)，使晶體管TR2導(dǎo)通或截止。 反饋線圈T3與電力傳輸用線圈Tl以極性相反的方式磁耦合，將從電力傳輸用線 圈Tl傳輸?shù)闹C振電壓經(jīng)由電阻R3輸出至開(kāi)關(guān)元件FET的柵極，從而讓開(kāi)關(guān)元件FET接通。
偏壓電路13具有電阻R1和電容C2，根據(jù)從電容C1輸出的電壓來(lái)生成開(kāi)關(guān)元件 FET的偏壓電壓，并經(jīng)由反饋線圈T3和電阻R3輸出至開(kāi)關(guān)元件FET的柵極。
5
電源部14例如由電源電路構(gòu)成，例如將100V的商用電壓轉(zhuǎn)換成5V的直流電壓。 電容C1例如由電解電容構(gòu)成，將從電源部14輸出的電壓平滑化。 間歇驅(qū)動(dòng)電路122具有與開(kāi)關(guān)元件FET的柵極連接，用于讓開(kāi)關(guān)元件FET斷開(kāi)的 晶體管TR1 (第一晶體管)；對(duì)諧振電路11的電壓進(jìn)行分壓，并將其輸出至晶體管TR1的作 為控制端子的基極的電阻R2和R4(分壓電阻)；連接在諧振電路11與電阻R2之間的二極 管Dl ;以及與晶體管TR1的基極連接，通過(guò)由電阻R2和R4分壓后的電壓Vb被充電的電容 C3(第一電容)。 晶體管TRl例如由npn雙極晶體管構(gòu)成。并且，晶體管TR1的基極經(jīng)由電阻R2和 二極管D1與電力傳輸用線圈Tl連接。另外，通過(guò)二極管D1，防止電流從間歇驅(qū)動(dòng)電路122 流入諧振電路11，防止由諧振電路11產(chǎn)生的諧振變得不穩(wěn)定。 此外，晶體管TR1的基極與發(fā)射極之間連接有電阻R4，并且發(fā)射極接地。另外，作 為晶體管TRl，并不限定于npn雙極晶體管，也可以采用pnp雙極晶體管，還可以采用場(chǎng)效應(yīng) 型晶體管。 電容C3連接在晶體管TR1的基極和發(fā)射極之間，并通過(guò)電壓Vb而被充電，當(dāng)充電 電壓超過(guò)晶體管TR1的閾值電壓(例如為0.6V)時(shí)，讓晶體管TR1導(dǎo)通。由此，開(kāi)關(guān)元件 FET斷開(kāi)，漏極電流Id無(wú)法被供給到電容C5，從而自激振蕩電路121停止自激振蕩。
另一方面，當(dāng)晶體管TR1導(dǎo)通，讓開(kāi)關(guān)元件FET斷開(kāi)時(shí)，電容C3向電阻R4釋放電 荷，當(dāng)充電電壓低于晶體管TR1的閾值電壓時(shí)，讓晶體管TR1截止。 S卩，晶體管TR1按照由電阻R4和電容C3確定的時(shí)間常數(shù)而反復(fù)導(dǎo)通和截止。另 外，該時(shí)間常數(shù)比使晶體管TR2導(dǎo)通和截止的電容C5以及電阻R6、 R7的時(shí)間常數(shù)要大得 多。 圖2(A)和圖3(A)表示在載置部上載置有受電裝置2時(shí)的電壓Vd的波形圖，圖 2 (B)和圖3 (B)表示在載置部上沒(méi)有載置受電裝置2時(shí)的電壓Vd的波形圖。在圖2 (A) 、 (B) 中，縱軸表示電壓，橫軸表示時(shí)間。另外，圖2(A)、 (B)對(duì)圖3(A)、 (B)的波形進(jìn)行了放大表 示。SP，圖2(A)、(B)的波形是將圖3(A)、(B)的兩個(gè)周期的波形放大而表示的波形。此外， 在圖3 (A) 、 (B)中，上側(cè)所示的波形表示電壓Vd，下側(cè)所示的波形表示晶體管TR2的基極與 發(fā)射極之間的電壓Vc。 如圖2(B)所示，可知與圖2(A)所示的受電裝置2被載置的情況相比，受電裝置2 沒(méi)有被載置于載置部時(shí)的電力傳輸用線圈Tl的電壓的振幅要大，電壓Vd的振幅要大。這 是因?yàn)槭茈娧b置2沒(méi)有被載置于載置部的情況與受電裝置2被載置的情況相比，電力傳輸 用線圈T1的自感系數(shù)(self-inductance)要小。 因此，受電裝置2沒(méi)有被載置于載置部的情況下，電壓Vb也增大，電壓Vb能超過(guò) 晶體管TR1的閾值電壓，從而晶體管TR1能夠按照由電阻R4和電容C3確定的時(shí)間常數(shù)反 復(fù)導(dǎo)通和截止。其結(jié)果，在間歇驅(qū)動(dòng)電路122讓開(kāi)關(guān)元件FET導(dǎo)通的期間內(nèi)，如圖3(B)的 期間TM1所示，自激振蕩電路121能夠讓諧振電路11自激振蕩，但是在間歇驅(qū)動(dòng)電路122 讓開(kāi)關(guān)元件FET截止的期間內(nèi)，如圖3(B)的期間TM2所示，自激振蕩電路121不能讓諧振 電路ll自激振蕩。 另一方面，由于在受電裝置2被載置于載置部的情況與受電裝置2沒(méi)有被載置的 情況相比電壓Vb要低，所以電壓Vb無(wú)法超過(guò)晶體管TR1的閾值電壓，從而晶體管TR1無(wú)法讓開(kāi)關(guān)元件FET斷開(kāi)。由此，如圖3(A)所示，自激振蕩電路121能夠在不受間歇驅(qū)動(dòng)電路122影響下，使諧振電路11自激振蕩。 另外，構(gòu)成間歇驅(qū)動(dòng)電路122的各電路元件的電路常數(shù)被設(shè)定為如下所述的值在載置部上載置有受電裝置2的情況下，電壓Vb不會(huì)超過(guò)晶體管TR1的閾值電壓，而在載置部上沒(méi)有載置受電裝置2的情況下，電壓Vb能夠超過(guò)晶體管TR1的閾值電壓。
返回圖1 ，受電裝置2具有受電線圈T2、 二極管D3、電容C6和C7以及二次電池BA。受電線圈T2與電力傳輸用線圈Tl磁耦合，接受從電力傳輸用線圈Tl傳輸?shù)碾娏?。電容C6是為了接受更多的電力(power)而設(shè)置的整合用電容。電容C7將在受電線圈T2產(chǎn)生的電壓平滑化。二極管D3在受電線圈T2產(chǎn)生的電流進(jìn)行整流。由此，直流電壓被施加于二次電池BA，從而二次電池BA通過(guò)該直流電壓被充電。作為二次電池BA，可以采用例如鋰離子二次電池、鎳氫二次電池或者鉛蓄電池等各種二次電池。 接下來(lái)，對(duì)圖1所示的非接觸電力傳輸電路1的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)利用電源部14開(kāi)始輸入直流電壓時(shí)，該直流電壓經(jīng)由電阻Rl 、反饋線圈T3以及電阻R3對(duì)開(kāi)關(guān)元件FET的柵電容(gate c即acitance)進(jìn)行充電，從而讓開(kāi)關(guān)元件FET接通。 當(dāng)開(kāi)關(guān)元件FET導(dǎo)通時(shí)，電流沿諧振電容C4- 二極管D2-開(kāi)關(guān)元件FET-電阻R7流動(dòng)，并沿電力傳輸用線圈Tl- 二極管D2-開(kāi)關(guān)元件FET-電阻R7流動(dòng)，進(jìn)而有漏極電流Id流動(dòng)。 當(dāng)有漏極電流Id流過(guò)時(shí)，電阻R7的電壓上升，電容C5經(jīng)由電阻R6而被充電，晶體管TR2導(dǎo)通。 當(dāng)晶體管TR2導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)元件FET斷開(kāi)，流入電力傳輸用線圈T1的電流流向諧振電容C4，從而在諧振電路11開(kāi)始諧振。 當(dāng)在諧振電路11開(kāi)始諧振時(shí)，電壓Vd在如圖2 (A) 、 (B)的時(shí)刻TA1所示地向上描繪凸曲線發(fā)生變化之后，如時(shí)刻TA2所示地向下描繪凸曲線發(fā)生變化。在此，由于在反饋線圈T3上被施加相位與電壓Vd相差180度的電壓，所以在從時(shí)刻TA1到時(shí)刻TA2的期間內(nèi)，開(kāi)關(guān)元件FET維持截止?fàn)顟B(tài)。此外，當(dāng)在諧振電路11開(kāi)始諧振時(shí)，由于基于漏極電流Id的充電被停止，所以電容C5開(kāi)始向電阻R6 、 R7放電。 然后，在從時(shí)刻TA2到時(shí)刻TA3的期間內(nèi)，在反饋線圈T3上產(chǎn)生正電壓，由此，開(kāi)關(guān)元件FET再次導(dǎo)通。如上所述，通過(guò)使開(kāi)關(guān)元件FET反復(fù)導(dǎo)通和截止，自激振蕩電路121讓諧振電路11諧振，并向受電裝置2傳輸電力。 受電裝置2沒(méi)有被載置于載置部的情況與受電裝置2被載置的情況相比，如圖2(B)所示，電壓Vd的振幅增大，因此間歇驅(qū)動(dòng)電路122可讓晶體管TR1導(dǎo)通，從而讓開(kāi)關(guān)元件FET斷開(kāi)。 當(dāng)開(kāi)關(guān)元件FET斷開(kāi)后，諧振電路11的諧振不久便停止，從而如圖3(B)的期間TM2所示，自激振蕩電路121不能讓諧振電路11諧振。 此外，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件FET斷開(kāi)時(shí)，電容C3開(kāi)始向電阻R4放電，不久便讓晶體管TR1截止，從而開(kāi)關(guān)元件FET再次接通，自激振蕩電路121如圖3(B)的期間TM1所示地再次讓諧振電路ll諧振。因此，能夠通過(guò)電容C3和電阻R4的時(shí)間常數(shù)來(lái)確定圖3(B)所示的期間TM2，并且能夠在期間TM2內(nèi)讓諧振電路11的諧振停止。 這樣，根據(jù)本實(shí)施例所述的非接觸電力傳輸電路1，電力傳輸用線圈Tl通過(guò)開(kāi)關(guān)元件FET的接通和斷開(kāi)而與諧振電容C4諧振，并以非接觸方式向受電裝置2傳輸電力。此處，在受電裝置2沒(méi)有被載置的情況下，間歇驅(qū)動(dòng)電路122間歇驅(qū)動(dòng)自激振蕩電路121。因此，在自激振蕩電路121未進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的期間內(nèi)，開(kāi)關(guān)元件FET被截止，由此，流向電力傳輸用線圈T1的電流減少，來(lái)自電源部14的輸入電流減少，從而能夠降低待機(jī)功耗。
此外，由于根據(jù)電力傳輸用線圈Tl的電壓檢測(cè)受電裝置2是否被載置，所以即使不設(shè)置其他繞組，也能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行該檢測(cè)。另外，在受電裝置2被載置的情況和受電裝置2沒(méi)有被載置的情況下，電力傳輸用線圈Tl的電壓明顯不同，因此能夠高精度地檢測(cè)受電裝置2是否被載置。
(實(shí)施例2) 圖4表示適用本發(fā)明的實(shí)施例2的非接觸電力傳輸電路的充電系統(tǒng)的電路圖。本實(shí)施例的非接觸電力傳輸電路以使諧振電路11他激振蕩為特征。另外，在本實(shí)施例中，對(duì)于與實(shí)施例1相同的部分省略說(shuō)明。 如圖4所示，驅(qū)動(dòng)電路12具有微機(jī)部100、二極管D1、電阻R2和R4、以及電容C3。
微機(jī)部100具有CPU、 ROM、 RAM以及專用的硬件電路等，通過(guò)執(zhí)行存儲(chǔ)于ROM中的控制程序，將P麗信號(hào)從P麗輸出端口 P3輸出至開(kāi)關(guān)元件FET的柵極，從而使開(kāi)關(guān)元件FET接通和斷開(kāi)。另外，從電源部14輸出的電壓即5V的驅(qū)動(dòng)電壓VCC被輸入至VCC端口 P2。
在此，微機(jī)部100的AD輸入端口 Pl和接地端口 P4之間連接有電容C3，微機(jī)部100對(duì)輸入AD輸入端口 Pl的電壓Vb進(jìn)行AD (模擬數(shù)字)轉(zhuǎn)換，當(dāng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換后的電壓Vb的值大于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值時(shí)，檢測(cè)在載置部上沒(méi)有載置受電裝置2。然后，在檢測(cè)出受電裝置2沒(méi)有被載置的情況下，微機(jī)部IOO使P麗信號(hào)的占空比(duty ratio)小于受電裝置2被載置的情況下的占空比，從而縮短開(kāi)關(guān)元件FET處于導(dǎo)通的期間。在此，作為規(guī)定值，可采用在受電裝置2被載置的情況下可預(yù)測(cè)的輸入到AD輸入端口 Pl的電壓Vb。
另一方面，當(dāng)電壓Vb為規(guī)定值以下時(shí)，微機(jī)部100檢測(cè)受電裝置2是否載置于載置部，并使P麗信號(hào)的占空比大于受電裝置2沒(méi)有被載置時(shí)的占空比。
圖5 (A)表示在受電裝置2被載置的情況下從微機(jī)部100輸出的P麗信號(hào)，(B)表示在受電裝置2沒(méi)有被載置的情況下從微機(jī)部100輸出的P麗信號(hào)。如圖5(A)、(B)所示，可知在受電裝置2沒(méi)有被載置的情況下，微機(jī)部100輸出占空比小于受電裝置2被載置的情況下的占空比的P麗信號(hào)。 在此，作為受電裝置2被載置時(shí)的P麗信號(hào)的占空比，可以采用在對(duì)受電裝置2進(jìn)行充電時(shí)能夠獲得理想的電力的預(yù)定值。此外，作為受電裝置2沒(méi)有被載置時(shí)的P麗信號(hào)的占空比，可以采用能夠檢測(cè)出受電裝置2是否載置的值，并且能夠盡可能地增大開(kāi)關(guān)元件FET的截止期間的預(yù)定值。 電阻R2和R4與實(shí)施例1 一樣是對(duì)電壓Vd進(jìn)行分壓的分壓電阻，并將分壓后的電壓Vb輸入至AD輸入端口 Pl 。在P麗輸出端口 P3與開(kāi)關(guān)元件FET的柵極之間連接有電阻R8。 接下來(lái)，對(duì)圖4所示的非接觸電力傳輸電路1的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在受電裝置2沒(méi)有被載置于載置部的情況下，由于電壓Vb大于規(guī)定值，所以微機(jī)部100檢測(cè)出受電裝置2沒(méi)有被載置，并輸出圖5(B)所示的占空比低的P麗信號(hào)。根據(jù)該P(yáng)麗信號(hào)，開(kāi)關(guān)元件FET導(dǎo)通或截止，諧振電路11在開(kāi)關(guān)元件FET的導(dǎo)通期間內(nèi)蓄積能量，在開(kāi)關(guān)元件FET的截止期間內(nèi)，利用積蓄的能量進(jìn)行諧振，從而將電力傳輸給受電裝置2。由此，與受電裝置2被載置 于載置部的情況相比，受電裝置2沒(méi)有被載置于載置部的情況下的開(kāi)關(guān)元件FET的導(dǎo)通時(shí) 間較短，從而能夠降低待機(jī)功耗。 另一方面，當(dāng)受電裝置2被載置于載置部時(shí)，由于電壓Vb在規(guī)定值以下，所以微機(jī) 部100檢測(cè)出受電裝置2載置于載置部，并輸出圖5(A)所示的占空比高的P麗信號(hào)。由此， 受電裝置2載置于載置部的情況與沒(méi)有載置于載置部的情況相比，開(kāi)關(guān)元件FET的導(dǎo)通時(shí) 間較長(zhǎng)，能夠向受電裝置2傳輸足以使受電裝置2充電的電力。 另外，在上述說(shuō)明中，在受電裝置2沒(méi)有載置于載置部的情況下，將P麗信號(hào)的占 空比降低從而實(shí)現(xiàn)了待機(jī)功耗的降低，但是也可以在受電裝置2沒(méi)有載置于載置部的情況 下停止P麗信號(hào)的輸出。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)待機(jī)功耗的進(jìn)一步降低。 但是，當(dāng)完全停止P麗信號(hào)的輸出時(shí)，諧振電路11無(wú)法諧振，從而微機(jī)部100不能 檢測(cè)出受電裝置2是否被載置。 因此，微機(jī)部100也可以通過(guò)間歇地輸出P麗信號(hào)來(lái)檢測(cè)受電裝置2是否被載置。 在此，微機(jī)部100只要例如以每1秒鐘輸出P麗信號(hào)0. 2秒的方式間歇地輸出P麗信號(hào)即 可。 這樣，根據(jù)本實(shí)施例所述的非接觸電力傳輸電路l，在受電裝置2沒(méi)有被載置的情 況下，降低了 P麗信號(hào)的占空比，因此能夠降低待機(jī)功耗。
(實(shí)施例3) 實(shí)施例3所述的非接觸電力傳輸電路1以在實(shí)施例1的非接觸電力傳輸電路1中 還設(shè)置有穩(wěn)壓二極管為特征。圖6表示適用本發(fā)明的實(shí)施例3所述的非接觸電力傳輸電路 1的充電系統(tǒng)的電路圖。另外，在本實(shí)施例中，對(duì)于與實(shí)施例1、2相同的內(nèi)容省略說(shuō)明。
如圖6所示，在電阻R2和二極管Dl之間設(shè)置有穩(wěn)壓二極管Zl。該穩(wěn)壓二極管Zl 例如由齊納二極管(zener diode)構(gòu)成，其正極(anode)與電阻R2連接，負(fù)極(cathode) 與二極管D1連接。 穩(wěn)壓二極管Zl，當(dāng)負(fù)極相對(duì)于正極的電壓大于指定值時(shí)，電流從諧振電路11流向 電阻R4，當(dāng)負(fù)極相對(duì)于正極的電壓小于指定值時(shí)，電流不流過(guò)。由此，在穩(wěn)壓二極管Z1中， 當(dāng)負(fù)極相對(duì)于正極的電壓大于指定值的情況下，能夠使間歇驅(qū)動(dòng)電路122進(jìn)行動(dòng)作，從而 能夠降低有關(guān)是否載置有受電裝置2的誤檢測(cè)。另外，作為指定值，最好從非接觸電力傳輸 電路1所使用的電壓的大小中采用能夠防止誤檢測(cè)的值，例如可以采用6. 2V左右的值。
(實(shí)施例4) 圖7表示適用本發(fā)明的實(shí)施例4的非接觸電力傳輸電路1的充電系統(tǒng)的電路圖。 另外，在本實(shí)施例中，對(duì)于與實(shí)施例1至3相同的內(nèi)容省略說(shuō)明。實(shí)施例4的非接觸電力傳 輸電路1以共用實(shí)施例1所述的非接觸電力傳輸電路1中的自激振蕩電路121和間歇驅(qū)動(dòng) 電路122為特征。 具體而言，晶體管TR2兼作為圖1所示的晶體管TR1，電容C5兼作為電容C3，并省 略電阻R4。 如圖7所示，驅(qū)動(dòng)電路12具有二極管Dl、電阻R2和R3、反饋線圈T3、晶體管TR2 以及電容C5。 二極管Dl的正極與諧振電路11連接，負(fù)極經(jīng)由電阻R2與晶體管TR2的基極 連接。
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由此，受電裝置2沒(méi)有被載置的情況與受電裝置2被載置的情況相比，電壓Vd增 高從而電壓Vc增高，偏壓電壓施加于晶體管TR2的基極。因此，在受電裝置2沒(méi)有被載置 的情況下，晶體管TR2能夠縮短開(kāi)關(guān)元件FET從導(dǎo)通到斷開(kāi)為止的時(shí)間。由此，在受電裝置 2沒(méi)有被載置的情況下，能夠縮短開(kāi)關(guān)元件FET的導(dǎo)通時(shí)間，從而能夠使待機(jī)功耗降低。
具體而言，確定電阻R2、R6、R7和電容C5等構(gòu)成非接觸電力傳輸電路1的各電路 元件的電路常數(shù)，以使電壓Vc在受電裝置2被載置的情況下例如為0. 2V，并且在受電裝置 2沒(méi)有被載置的情況下例如為0. 4V。 此外，也可將構(gòu)成非接觸電力傳輸電路1的各電路元件的電路常數(shù)設(shè)定成使電壓 Vc在受電裝置2沒(méi)有被載置的情況下在晶體管TR2的閾值電壓(例如為0. 6V)以上。由 此，能夠使諧振電路11間歇振蕩，從而降低待機(jī)功耗。 如上，根據(jù)本實(shí)施例所述的非接觸電力傳輸電路1，由于共用晶體管TR1和晶體管 TR2，并且共用電容C3和電容C5，所以能夠減少部件個(gè)數(shù)從而實(shí)現(xiàn)低成本化和電路規(guī)模的 縮小化，同時(shí)能夠使待機(jī)功耗降低。 將上述非接觸電力傳輸電路的技術(shù)特征歸納為如下內(nèi)容。 (1)本發(fā)明所涉及的非接觸電力傳輸電路，以非接觸方式向載置于載置部的受電 裝置傳輸電力的非接觸電力傳輸電路，具有包含向所述受電裝置傳輸電力的電力傳輸用 線圈以及與所述電力傳輸用線圈諧振的諧振電容的諧振電路；通過(guò)反復(fù)接通和斷開(kāi)使所述 諧振電路諧振的開(kāi)關(guān)元件；以及根據(jù)所述電力傳輸用線圈的電壓，檢測(cè)所述受電裝置是否 被載置于所述載置部，當(dāng)檢測(cè)出所述受電裝置沒(méi)有被載置時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述開(kāi)關(guān)元件使所述開(kāi) 關(guān)元件處于導(dǎo)通的期間比所述受電裝置被載置的情況下所述開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通的期間短 的驅(qū)動(dòng)電路。 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，電力傳輸用線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的接通和斷開(kāi)而與諧振電容諧振，并 以非接觸方式向受電裝置傳輸電力。驅(qū)動(dòng)電路基于電力傳輸用線圈的電壓，檢測(cè)受電裝置 是否被載置。并且，在檢測(cè)出受電裝置沒(méi)有被載置的情況下，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件使開(kāi)關(guān) 元件處于導(dǎo)通的期間比受電裝置被載置的情況下開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通的期間短。
因此，流向電力傳輸用線圈的電流減少，來(lái)自電源側(cè)的輸入電流降低，從而能夠降 低沒(méi)有載置受電裝置時(shí)的電力消耗、即待機(jī)功耗。此外，由于根據(jù)電力傳輸用線圈的電壓檢 測(cè)受電裝置是否被載置，所以即使不設(shè)置其他繞組，也能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行該 檢測(cè)。另外，在受電裝置被載置的情況和受電裝置沒(méi)有被載置的情況下，電力傳輸用線圈的 電壓明顯不同，因此能夠高精度地檢測(cè)是否載置有受電裝置。 (2)較為理想的是，所述驅(qū)動(dòng)電路具有根據(jù)所述電力傳輸用線圈的電壓反復(fù)接 通和斷開(kāi)所述開(kāi)關(guān)元件，讓所述諧振電路自激振蕩的自激振蕩電路；以及在檢測(cè)出所述受 電裝置沒(méi)有被載置的情況下，間歇驅(qū)動(dòng)所述自激振蕩電路的間歇驅(qū)動(dòng)電路。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在檢測(cè)出受電裝置沒(méi)有被載置的情況下，自激振蕩電路被間歇驅(qū)動(dòng)。 因此，在自激振蕩電路未被驅(qū)動(dòng)的期間內(nèi)，開(kāi)關(guān)元件被斷開(kāi)，由此能夠降低待機(jī)功耗。
(3)較為理想的是，所述驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)向所述開(kāi)關(guān)元件輸出P麗信號(hào)他激振蕩所 述諧振電路，在檢測(cè)出所述受電裝置沒(méi)有被載置的情況下，降低所述P麗信號(hào)的占空比使 其低于所述受電裝置被載置的情況下所述P麗信號(hào)的占空比。 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在受電裝置沒(méi)有被載置的情況下，由于降低了 P麗信號(hào)的占空比，所以能夠降低待機(jī)功耗。 (4)較為理想的是，所述間歇驅(qū)動(dòng)電路具有與所述開(kāi)關(guān)元件的控制端子連接，用于使所述開(kāi)關(guān)元件斷開(kāi)的第一晶體管；對(duì)所述諧振電路的電壓進(jìn)行分壓，并將被分壓的電壓輸出至所述第一晶體管的控制端子的分壓電阻；連接于所述諧振電路與所述分壓電阻之間的二極管；以及與所述第一晶體管的控制端子連接，并通過(guò)由所述分壓電阻分壓后的電壓被充電的第一電容。 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于間歇驅(qū)動(dòng)電路由第一晶體管、分壓電阻、二極管以及第一電容等簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成，所以幾乎不會(huì)增大電路規(guī)模，并且能夠降低待機(jī)功耗。
(5)較為理想的是，所述間歇驅(qū)動(dòng)電路具有連接于二極管與所述分壓電阻之間的
穩(wěn)壓二極管。 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于在電力傳輸用線圈的電壓較低時(shí)，穩(wěn)壓二極管不讓電流流過(guò)第
一晶體管，所以能夠在受電裝置被載置的情況下防止間歇驅(qū)動(dòng)電路運(yùn)轉(zhuǎn)。
(6)較為理想的是，所述自激振蕩電路具有使所述開(kāi)關(guān)元件斷開(kāi)的第二晶體管和
與所述第二晶體管的控制端子連接的第二電容，其中，所述第二晶體管兼作為所述第一晶
體管，所述第二電容兼作為所述第一電容。 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于第一和第二晶體管、以及第一和第二電容共用，所以能夠減少部件個(gè)數(shù)從而降低成本和縮小電路規(guī)模，并且能夠使待機(jī)功耗降低。
權(quán)利要求
一種非接觸電力傳輸電路，以非接觸方式向載置于載置部的受電裝置傳輸電力，其特征在于包括諧振電路，包含向所述受電裝置傳輸電力的電力傳輸用線圈以及與所述電力傳輸用線圈諧振的諧振電容；開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)反復(fù)接通和斷開(kāi)使所述諧振電路諧振；以及驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)所述電力傳輸用線圈的電壓檢測(cè)所述受電裝置是否被載置于所述載置部，當(dāng)檢測(cè)出所述受電裝置沒(méi)有被載置時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述開(kāi)關(guān)元件使所述開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通的期間比所述受電裝置被載置的情況下所述開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通的期間短。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸電力傳輸電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路包括 自激振蕩電路，根據(jù)所述電力傳輸用線圈的電壓反復(fù)接通和斷開(kāi)所述開(kāi)關(guān)元件，讓所述諧振電路自激振蕩；以及間歇驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)檢測(cè)出所述受電裝置沒(méi)有被載置時(shí)，間歇驅(qū)動(dòng)所述自激振蕩電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸電力傳輸電路，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)向所述開(kāi)關(guān)元件輸出P麗信號(hào)他激振蕩所述諧振電路，當(dāng)檢測(cè)出 所述受電裝置沒(méi)有被載置時(shí)，降低所述P麗信號(hào)的占空比使其低于所述受電裝置被載置的 情況下所述P麗信號(hào)的占空比。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸電力傳輸電路，其特征在于，所述間歇驅(qū)動(dòng)電路包括 第一晶體管，與所述開(kāi)關(guān)元件的控制端子連接，用于使所述開(kāi)關(guān)元件斷開(kāi)；分壓電阻，對(duì)所述電力傳輸用線圈的電壓進(jìn)行分壓，并將被分壓的電壓輸出至所述第 一晶體管的控制端子；二極管，連接于所述諧振電路與所述分壓電阻之間；以及第一電容，與所述第一晶體管的控制端子連接，并通過(guò)由所述分壓電阻分壓后的電壓 被充電。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的非接觸電力傳輸電路，其特征在于所述間歇驅(qū)動(dòng)電路還包括連接于所述二極管與所述分壓電阻之間的穩(wěn)壓二極管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的非接觸電力傳輸電路，其特征在于，所述自激振蕩電路包括 第二晶體管，用于使所述開(kāi)關(guān)元件斷開(kāi)；以及 第二電容，與所述第二晶體管的控制端子連接，其中，所述第二晶體管兼作為所述第 一 晶體管， 所述第二電容兼作為所述第一電容。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非接觸電力傳輸電路，在檢測(cè)出受電裝置沒(méi)有被載置的情況下，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述開(kāi)關(guān)元件使所述開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通的期間比所述受電裝置被載置的情況下所述開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通的期間短。由此，可減少受電裝置沒(méi)有被載置的情況下的待機(jī)功耗。
文檔編號(hào)H02J17/00GK101777801SQ20091021733
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者加田恭平, 北村浩康 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社