無線電力輸送單元、電子裝置和控制無線電力輸送單元的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有無線通信和無線電力輸送的兩個功能的無線電力輸送單元、利用上述單元的電子裝置、以及控制無線電力輸送單元的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，利用電磁感應(yīng)原理，已經(jīng)開發(fā)出依照預(yù)定的通信標準并執(zhí)行與外部裝置的無線通信的便攜式終端、以及依照多個頻帶的通信標準并執(zhí)行無線通信的便攜式無線電。
[0003]例如，作為利用電磁感應(yīng)執(zhí)行磁場通信的便攜式終端，已經(jīng)知道其中通過根據(jù)載波的強度切換線圈的匝數(shù)來提高通信質(zhì)量(見日本特開專利申請N0.2011-097307)的一個便攜式終端。此外，作為依照多個頻帶的通信標準并執(zhí)行無線通信的便攜式無線電，已經(jīng)知道其中在利用不同的頻帶操作便攜式無線電的情況下，通過將并聯(lián)諧振電路連接到阻抗匹配電路來提高將要使用的頻帶的通信質(zhì)量的便攜式無線電(見日本專利N0.3747010)。
[0004]但是，在根據(jù)日本特開專利申請N0.2011-097307的便攜式終端中，需要提供用于切換在天線元件部分中的線圈的匝數(shù)的開關(guān)。在該配置中，開關(guān)連接的數(shù)量隨著在天線元件部分中的線圈的匝數(shù)增加而增加。因此，天線元件部分的串聯(lián)電阻相應(yīng)地增加。因為除了天線元件部分的電感值增加以外，開關(guān)的串聯(lián)電阻也增加，可能難以設(shè)置最優(yōu)的阻抗匹配電路常數(shù)。此外，電力從接收天線被供應(yīng)到通信控制部分，并且硅整流二極管天線電路和與接收天線連接的阻抗匹配電路并聯(lián)連接。在該配置中，由于電力供應(yīng)到通信控制部分以及硅整流二極管天線電路的影響，可能難以最優(yōu)化阻抗匹配電路，并且可能不利地影響數(shù)據(jù)通信質(zhì)量。
[0005]根據(jù)日本專利N0.3747010的便攜式無線電，需要接收用于指定接收頻率的信息，并且同樣地，需要在利用多個頻帶的情況下準備用于各個頻帶的阻抗匹配電路。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種無線電力輸送單元包括，接收天線；控制電路，具有依照預(yù)定的通信標準的無線通信功能；阻抗匹配電路，連接在接收天線和控制電路之間，并且執(zhí)行接收天線和控制電路之間的阻抗匹配；轉(zhuǎn)換電路，將交流電力轉(zhuǎn)換為直流電電壓；諧振電路，連接在接收天線和轉(zhuǎn)換電路之間，諧振電路在諧振條件下接收由接收天線接收的電磁能量，并且輸出交流電力；以及開關(guān)電路，基于來自控制電路的控制信號，選擇性地將接收天線與阻抗匹配電路或諧振電路連接?？刂齐娐房刂崎_關(guān)電路以使得開關(guān)電路在執(zhí)行無線通信的時候?qū)⒔邮仗炀€與阻抗匹配電路連接，并且在執(zhí)行無線電力輸送的時候?qū)⒔邮仗炀€與諧振電路連接。
[0007]當結(jié)合附圖閱讀下述詳細的說明時，本發(fā)明的其它目標、特征以及優(yōu)勢會變得更加明晰。
【附圖說明】
[0008]圖1是示出根據(jù)第一實施例的包括無線電力輸送單元的電子裝置的配置的框圖；
[0009]圖2是示出圖1中所示的開關(guān)電路的配置的電路示意圖；
[0010]圖3是示出根據(jù)第二實施例的包括無線電力輸送單元的電子裝置的配置的框圖；
[0011]圖4是示出圖3中所示的開關(guān)電路的配置的電路示意圖；以及
[0012]圖5是示出圖3中所示的接收天線的配置的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面，將利用附圖描述本發(fā)明的實施例。應(yīng)注意的是對于各個實施例，相同的參考標號被給予到相同或相應(yīng)的部分/部件。
[0014]第一實施例
[0015]圖1是示出根據(jù)第一實施例的包括具有無線通信控制功能的無線電力輸送單元10的電子裝置的配置的框圖。如圖1所示，無線電力輸送單元10包括接收天線1、開關(guān)電路2、阻抗匹配電路3、作為控制電路的一個示例的中央處理單元(CPU) 4、電池5、諧振電路6、整流電路7和直流電轉(zhuǎn)換電路8。
[0016]電池5向CPU 4供應(yīng)預(yù)定的直流電電壓，并且例如還向電子裝置的電子裝置電路9供應(yīng)預(yù)定的直流電電壓作為電壓VOUT，所述電子裝置諸如便攜式電話或便攜式無線電。
[0017]此外，提供預(yù)定的通信接口 15，用于連接CPU 4和電子裝置電路9，為了執(zhí)行數(shù)據(jù)通信和用于其間的(一個或多個)控制信號的通信的目的。
[0018]為了執(zhí)行與具有和無線電力輸送單元10相同或相似配置的其它無線電力輸送單元的諸如近場通信(NFC)的短距離無線通信的目的，CPU 4具有依照預(yù)定的通信標準的短距離無線通信功能。CPU 4經(jīng)由阻抗匹配電路3和開關(guān)電路2與接收天線I連接。阻抗匹配電路3執(zhí)行在CPU 4和接收天線I之間的阻抗匹配。
[0019]此外，為了從依照諸如“Qi” (注冊商標)的無線電力輸送系統(tǒng)執(zhí)行無線電力輸送的電力供應(yīng)單元接收無線電力輸送，接收天線I經(jīng)由開關(guān)電路2和諧振電路6與整流電路7連接。準備諧振電路6用于在諧振條件下以低損耗接收該接收天線I接收的電磁能量。
[0020]整流電路7整流接收的交流電力并且向直流電轉(zhuǎn)換部分8輸出整流的電力。直流電轉(zhuǎn)換部分8將由整流電路7整流的電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定的電壓VOUT并且向電池5和電子裝置電路9供應(yīng)電壓VOUT。
[0021]圖2是不出圖1中所不的開關(guān)電路2的配置的電路不意圖。利用圖1和2，將描述具有無線通信控制功能的無線電力輸送單元10的操作。
[0022]在依照短距離無線通信執(zhí)行數(shù)據(jù)通信的時候，CPU 4向開關(guān)電路2輸出用于數(shù)據(jù)通信控制的調(diào)換(change-over)信號(在下文中被稱為SEL信號)，所述開關(guān)電路2響應(yīng)該SEL信號并且分別將接收天線I的輸出端VP和VM連接到阻抗匹配電路3的輸入端DP和DM。此時，在開關(guān)電路2中，開關(guān)SWl和SW2被接通，并且開關(guān)SW3和SW4被關(guān)斷。
[0023]CPU 4依照諸如NFC的短距離無線通信系統(tǒng)產(chǎn)生無線信號，并且經(jīng)由阻抗匹配電路3和開關(guān)電路2將無線信號從接收天線I發(fā)送到其它無線電力輸送單元。此外，CPU 4經(jīng)由開關(guān)電路2和阻抗匹配電路3利用接收天線I從其它無線電力輸送單元接收依照短距離無線通信系統(tǒng)的無線信號。
[0024]另一方面，在不執(zhí)行數(shù)據(jù)通信的時候，CPU向開關(guān)電路2輸出用于無線電力輸送控制的另一個SEL信號，所述開關(guān)電路2響應(yīng)于該另一個SEL信號并且分別將接收天線I的輸出端VP和VM連接到諧振電路6的輸入端PP和PM。此時，在開關(guān)電路2中，開關(guān)SWl和SW2被關(guān)斷，并且開關(guān)SW3和SW4被接通。
[0025]接收天線I從依照諸如“Qi”(注冊商標)的無線電力輸送系統(tǒng)執(zhí)行無線電力輸送的電力供應(yīng)單元接收無線電力輸送，并且經(jīng)由諧振電路6向整流電路7輸出接收的電力。諧振電路6以低損耗(以最大電力傳輸?shù)姆绞?接收該接收天線I接收了的電磁能量，并輸出交流電力。整流電路7整流接收的交流電力并向直流電轉(zhuǎn)換電路8輸出整流的電力。直流電轉(zhuǎn)換電路8將整流的電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定的直流電電壓VOUT，并向電池5和電子裝置電路9供應(yīng)電壓VOUT。
[0026]應(yīng)注意的是，例如，CPU 4通過通信接口 15從電子裝置電路9接收控制信號，所述控制信號給出指定是執(zhí)行數(shù)據(jù)通信控制還是無線電力輸送控制的指令。然后，響應(yīng)于該控制信號，CPU 4確定是將接收天線11與阻抗匹配電路3還是諧振電路6連接，并向開關(guān)電路2輸出相應(yīng)的SEL信號。
[0027]在上述第一實施例中，在執(zhí)行數(shù)據(jù)通信的時候，作為一般的方式，阻抗匹配電路3的(一個或多個)電路參數(shù)例如在依照諸如NFC的短距離無線通信的數(shù)據(jù)通信的載波頻率處，以最大化質(zhì)量因子(Q)的方式被設(shè)置，以便獲得良好的通信靈敏度。
[0028]另一方面，在執(zhí)行無線電力輸送控制的時候，諧振電路6的(一個或多個)參數(shù)鑒于整流電路7和/或直流電轉(zhuǎn)換電路8的操作被設(shè)置為(一個或多個)預(yù)定的值，其中整流電路7和/或直流電轉(zhuǎn)換電路8例如依照諸如Qi (注冊商標)的無線電力輸送系統(tǒng)執(zhí)行無線電力輸送。
[0029]如上所述，根據(jù)第一實施例，開關(guān)電路2被提供在接收天線I的輸出端處，并且因此，使得在執(zhí)行數(shù)據(jù)通信的時候的接收天線I的連接和在執(zhí)行無線電力輸送(即，不執(zhí)行數(shù)據(jù)通信)的時候的接收天線I的連接相互不相同。因此，能夠防止在執(zhí)行數(shù)據(jù)通信的時候的電路配置和在執(zhí)行無線電力輸送(即，不執(zhí)行數(shù)據(jù)通信)的時候的電路配置相互影響。因此，可以在執(zhí)行數(shù)據(jù)通信和執(zhí)行無線電力輸送(即，不執(zhí)行數(shù)據(jù)通信)的兩個時刻的每個時最優(yōu)化阻抗匹配。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)具有無線電力輸送功能而不劣化無線通信質(zhì)量的無線電力輸送單元10。
[0030]第二實施例
[0031]圖3是示出根據(jù)第二實施例的包含無線電力輸送單元1A的電子裝置的配置的框圖。圖4是示出圖3中所示的開關(guān)電路2A的配置的電路示意圖。圖5是示出圖3中所示的接收天線11的配置的電路示意圖。根據(jù)第二實施例的無線電力輸送單元1A在下列點中不同于上述根據(jù)第一實施例的無線電力輸送單元10。
[0032](I)替代接收天線1，提供具有多個匝的線圈的接收天線11，并且在輸出端VP和VMX之間具有X-1個中間接頭VM1、VM2、...、VM(X-1)。
[0033]如圖3、4和5所示，X-1個中間接頭VM1、VM2、...、VM(X-1)被提供用于多匝線圈的各個匝數(shù)，其中匝數(shù)已經(jīng)被預(yù)先設(shè)置。在接收天線11中的將被用于例如NFC的短距離無線通信的多匝線圈的匝數(shù)被設(shè)置為根據(jù)多個短距離無線通信系統(tǒng)的各個通信頻率頻道的每一個而變化。
[0034](2)替代開關(guān)電路2，提供用于選擇性地將接收天線11與阻抗匹配電路3或諧振