特許 6284315 非接触給電システム、受信機器、およびアナログ回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6284315

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】非接触給電システム、受信機器、およびアナログ回路

(51)【国際特許分類】

   H04B 5/02 20060101AFI20180215BHJP

【ＦＩ】

   H04B5/02

【請求項の数】18

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-168016(P2013-168016)

(22)【出願日】2013年8月13日

(65)【公開番号】特開2015-37229(P2015-37229A)

(43)【公開日】2015年2月23日

【審査請求日】2016年7月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100133514

【弁理士】

【氏名又は名称】寺山 啓進

(74)【代理人】

【識別番号】100122910

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 広之

(72)【発明者】

【氏名】野口 貴志

(72)【発明者】

【氏名】岩▲崎▼ 竜也

【審査官】 金子 秀彦

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０４６１０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０４−２６５０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７４９５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

非接触給電方式で送信機器から受信機器に電力を給電する非接触給電システムであって、
前記送信機器は、
送信コイルと、
前記送信コイルに電磁界の電力信号を発生させるドライバと、
前記送信コイルを介してＦＳＫ信号を送信するＦＳＫ変調部と
を備え、
前記受信機器は、
受信コイルと、
前記受信コイルを介して受信されるＦＳＫ信号を復調するＦＳＫ復調部と、
前記ＦＳＫ復調部により復調されたＦＳＫ信号が入力されるコントローラと
を備え、
前記ＦＳＫ復調部がアナログ回路で構成され、
前記ＦＳＫ復調部は、
前記受信コイルを介して受信される第１レベル信号と第２レベル信号とからなる前記ＦＳＫ信号が入力され、前記第１レベル信号に基づく第１矩形波信号と前記第２レベル信号に基づく第２矩形波信号とからなる矩形波信号を生成する矩形波生成回路と、
前記矩形波信号の周波数の変化を電圧に変換し、前記第１矩形波信号に基づく第１Ｆ／Ｖ変換信号と前記第２矩形波信号に基づく第２Ｆ／Ｖ変換信号とからなるＦ／Ｖ変換信号として出力するＦ／Ｖ変換回路と、
前記Ｆ／Ｖ変換信号の周波数の変化分を通過させ、ＢＰＦ処理信号として出力するＢＰＦと、
前記ＢＰＦ処理信号の振幅を増幅して増幅信号として出力する増幅回路と、
前記増幅回路からの前記増幅信号に基づいて、前記周波数の変化の有無を“０”または“１”の信号であるＦＳＫ出力信号として出力する出力判定回路と
を備え、
前記増幅回路は、前記第２Ｆ／Ｖ変換信号が前記第１Ｆ／Ｖ変換信号に切り替わる第１期間において第１増幅波形からなる前記増幅信号を出力し、前記第１Ｆ／Ｖ変換信号が前記第２Ｆ／Ｖ変換信号に切り替わる第２期間において第２増幅波形からなる前記増幅信号を出力し、
前記出力判定回路は、前記第１増幅波形の終端のエッジから次の第２増幅波形の終端のエッジまでを第３期間とし、前記第２増幅波形の終端のエッジから次の第１増幅波形の終端のエッジまでを第４期間として、前記第３期間の前記ＦＳＫ出力信号と前記第４期間の前記ＦＳＫ出力信号のうちの一方を前記“０”の信号として出力し、他方を前記“１”の信号として出力することを特徴とする非接触給電システム。

【請求項2】

前記ＦＳＫ信号を復調する処理は、前記送信機器と前記受信機器との間の認証・設定フェーズの後であり且つ前記送信機器から前記受信機器への送電フェーズの前である前記第３期間に行われることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。

【請求項3】

前記第３期間は、前記第１期間の終了時点から前記第２期間の終了時点までの期間であることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触給電システム。

【請求項4】

前記第４期間は、前記第２期間の終了時点から次の第２期間の終了時点までの期間であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の非接触給電システム。

【請求項5】

入力される基本周波数によって前記Ｆ／Ｖ変換回路のゲインを調整するゲイン調整回路を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の非接触給電システム。

【請求項6】

前記入力される整流波形は、ｓｉｎ波であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の非接触給電システム。

【請求項7】

前記受信機器は、非接触給電ＩＣ、携帯電話、タブレット端末、スマートホン、オーディオプレイヤ、ゲーム機器のいずれかに搭載されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の非接触給電システム。

【請求項8】

非接触給電方式で送信機器から電力を給電される受信機器であって、
受信コイルと、
前記受信コイルを介して受信されるＦＳＫ信号を復調するＦＳＫ復調部と、
前記ＦＳＫ復調部により復調されたＦＳＫ信号が入力されるコントローラと
を備え、
前記ＦＳＫ復調部がアナログ回路で構成され、
前記ＦＳＫ復調部は、
前記受信コイルを介して受信される第１レベル信号と第２レベル信号とからなる前記ＦＳＫ信号が入力され、前記第１レベル信号に基づく第１矩形波信号と前記第２レベル信号に基づく第２矩形波信号とからなる矩形波信号を生成する矩形波生成回路と、
前記矩形波信号の周波数の変化を電圧に変換し、前記第１矩形波信号に基づく第１Ｆ／Ｖ変換信号と前記第２矩形波信号に基づく第２Ｆ／Ｖ変換信号とからなるＦ／Ｖ変換信号として出力するＦ／Ｖ変換回路と、
前記Ｆ／Ｖ変換信号の周波数の変化分を通過させ、ＢＰＦ処理信号として出力するＢＰＦと、
前記ＢＰＦ処理信号の振幅を増幅して増幅信号として出力する増幅回路と、
前記増幅回路からの前記増幅信号に基づいて、前記周波数の変化の有無を“０”または“１”の信号であるＦＳＫ出力信号として出力する出力判定回路と
を備え、
前記増幅回路は、前記第２Ｆ／Ｖ変換信号が前記第１Ｆ／Ｖ変換信号に切り替わる第１期間において第１増幅波形からなる前記増幅信号を出力し、前記第１Ｆ／Ｖ変換信号が前記第２Ｆ／Ｖ変換信号に切り替わる第２期間において第２増幅波形からなる前記増幅信号を出力し、
前記出力判定回路は、前記第１増幅波形の終端のエッジから次の第２増幅波形の終端のエッジまでを第３期間とし、前記第２増幅波形の終端のエッジから次の第１増幅波形の終端のエッジまでを第４期間として、前記第３期間の前記ＦＳＫ出力信号と前記第４期間の前記ＦＳＫ出力信号のうちの一方を前記“０”の信号として出力し、他方を前記“１”の信号として出力することを特徴とする受信機器。

【請求項9】

前記ＦＳＫ信号を復調する処理は、前記送信機器と前記受信機器との間の認証・設定フェーズの後であり且つ前記送信機器から前記受信機器への送電フェーズの前である前記第３期間に行われることを特徴とする請求項８に記載の受信機器。

【請求項10】

前記第３期間は、前記第１期間の終了時点から前記第２期間の終了時点までの期間であることを特徴とする請求項８または９に記載の受信機器。

【請求項11】

前記第４期間は、前記第２期間の終了時点から次の第２期間の終了時点までの期間であることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の受信機器。

【請求項12】

入力される基本周波数によって前記Ｆ／Ｖ変換回路のゲインを調整するゲイン調整回路を備えることを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の受信機器。

【請求項13】

前記入力される整流波形は、ｓｉｎ波であることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の受信機器。

【請求項14】

非接触給電ＩＣ、携帯電話、タブレット端末、スマートホン、オーディオプレイヤ、ゲーム機器のいずれかに搭載されることを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載の受信機器。

【請求項15】

非接触給電方式で送信機器から電力を給電される受信機器において用いられ、前記送信機器から受信コイルを介して受信される第１レベル信号と第２レベル信号とからなるＦＳＫ信号を復調するアナログ回路であって、
前記第１レベル信号に基づく第１矩形波信号と前記第２レベル信号に基づく第２矩形波信号とからなる矩形波信号を生成する矩形波生成回路と、
前記矩形波信号の周波数の変化を電圧に変換し、前記第１矩形波信号に基づく第１Ｆ／Ｖ変換信号と前記第２矩形波信号に基づく第２Ｆ／Ｖ変換信号とからなるＦ／Ｖ変換信号として出力するＦ／Ｖ変換回路と、
前記Ｆ／Ｖ変換信号の周波数の変化分を通過させ、ＢＰＦ処理信号として出力するＢＰＦと、
前記ＢＰＦ処理信号の振幅を増幅して増幅信号として出力する増幅回路と、
前記増幅回路からの前記増幅信号に基づいて、前記周波数の変化の有無を“０”または“１”の信号であるＦＳＫ出力信号として出力する出力判定回路と
を備え、
前記増幅回路は、前記第２Ｆ／Ｖ変換信号が前記第１Ｆ／Ｖ変換信号に切り替わる第１期間において第１増幅波形からなる前記増幅信号を出力し、前記第１Ｆ／Ｖ変換信号が前記第２Ｆ／Ｖ変換信号に切り替わる第２期間において第２増幅波形からなる前記増幅信号を出力し、
前記出力判定回路は、前記第１増幅波形の終端のエッジから次の第２増幅波形の終端のエッジまでを第３期間とし、前記第２増幅波形の終端のエッジから次の第１増幅波形の終端のエッジまでを第４期間として、前記第３期間の前記ＦＳＫ出力信号と前記第４期間の前記ＦＳＫ出力信号のうちの一方を前記“０”の信号として出力し、他方を前記“１”の信号として出力することを特徴とするアナログ回路。

【請求項16】

前記ＦＳＫ信号を復調する処理は、前記送信機器と前記受信機器との間の認証・設定フェーズの後であり且つ前記送信機器から前記受信機器への送電フェーズの前である前記第３期間に行われることを特徴とする請求項１５に記載のアナログ回路。

【請求項17】

前記第４期間は、前記第２期間の終了時点から次の第２期間の終了時点までの期間であることを特徴とする請求項１５または１６に記載のアナログ回路。

【請求項18】

入力される基本周波数によって前記Ｆ／Ｖ変換回路のゲインを調整するゲイン調整回路を備えることを特徴とする請求項１５から１７のいずれか１項に記載のアナログ回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非接触給電システム、受信機器、およびアナログ回路に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、携帯電話やタブレット等の電子機器に電力を供給する非接触給電方式（ワイヤレス給電方式、無接点電力伝送方式ともいう。）が普及し始めている。異なるメーカーの製品間の相互利用を促進するためにＷＰＣ（Wireless Power Consortium）が組織され、ＷＰＣにより国際標準規格であるＱｉ（チー）規格が策定された。

【0003】

このような非接触給電システムは、送信機器（ＴＸ）と受信機器（ＲＸ）とを備える（例えば、特許文献１、２参照）。送信機器（ＴＸ）と受信機器（ＲＸ）との間は、整流波形を介して通信を行う。送信機器（ＴＸ）から受信機器（ＲＸ）への通信は、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）信号で行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−３８８５４号公報

【特許文献2】特開２０１２−８０７７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

非接触給電ＩＣで用いられるＦＳＫ信号は、１１０ｋＨｚ〜２０５ｋＨｚの基本周波数に対して、数μｓｅｃの変化を“０”または“１”の信号に変換する必要がある。そこで、数μｓｅｃの変化を認識するために、高周波のサンプリングクロックやスイッチドキャパシタ方式等が採用されるが、このような従来技術によると、クロック制御が複雑化するのはもちろん、消費電力や回路規模が増加する課題があった。

【0006】

本発明の目的は、ＦＳＫ通信を低消費電力・省スペースで実現することができる非接触給電システム、受信機器、およびアナログ回路を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様によれば、非接触給電方式で送信機器から受信機器に電力を給電する非接触給電システムであって、前記送信機器は、送信コイルと、前記送信コイルに電磁界の電力信号を発生させるドライバと、前記送信コイルを介してＦＳＫ信号を送信するＦＳＫ変調部とを備え、前記受信機器は、受信コイルと、前記受信コイルを介して受信されるＦＳＫ信号を復調するＦＳＫ復調部と、前記ＦＳＫ復調部により復調されたＦＳＫ信号が入力されるコントローラとを備え、前記ＦＳＫ復調部がアナログ回路で構成され、前記ＦＳＫ復調部は、前記受信コイルを介して受信される第１レベル信号と第２レベル信号とからなる前記ＦＳＫ信号が入力され、前記第１レベル信号に基づく第１矩形波信号と前記第２レベル信号に基づく第２矩形波信号とからなる矩形波信号を生成する矩形波生成回路と、前記矩形波信号の周波数の変化を電圧に変換し、前記第１矩形波信号に基づく第１Ｆ／Ｖ変換信号と前記第２矩形波信号に基づく第２Ｆ／Ｖ変換信号とからなるＦ／Ｖ変換信号として出力するＦ／Ｖ変換回路と、前記Ｆ／Ｖ変換信号の周波数の変化分を通過させ、ＢＰＦ処理信号として出力するＢＰＦと、前記ＢＰＦ処理信号の振幅を増幅して増幅信号として出力する増幅回路と、前記増幅回路からの前記増幅信号に基づいて、前記周波数の変化の有無を“０”または“１”の信号であるＦＳＫ出力信号として出力する出力判定回路とを備え、前記増幅回路は、前記第２Ｆ／Ｖ変換信号が前記第１Ｆ／Ｖ変換信号に切り替わる第１期間において第１増幅波形からなる前記増幅信号を出力し、前記第１Ｆ／Ｖ変換信号が前記第２Ｆ／Ｖ変換信号に切り替わる第２期間において第２増幅波形からなる前記増幅信号を出力し、前記出力判定回路は、前記第１増幅波形の終端のエッジから次の第２増幅波形の終端のエッジまでを第３期間とし、前記第２増幅波形の終端のエッジから次の第１増幅波形の終端のエッジまでを第４期間として、前記第３期間の前記ＦＳＫ出力信号と前記第４期間の前記ＦＳＫ出力信号のうちの一方を前記“０”の信号として出力し、他方を前記“１”の信号として出力する非接触給電システムが提供される。

【0008】

本発明の他の態様によれば、非接触給電方式で送信機器から電力を給電される受信機器であって、受信コイルと、前記受信コイルを介して受信されるＦＳＫ信号を復調するＦＳＫ復調部と、前記ＦＳＫ復調部により復調されたＦＳＫ信号が入力されるコントローラとを備え、前記ＦＳＫ復調部がアナログ回路で構成され、前記ＦＳＫ復調部は、前記受信コイルを介して受信される第１レベル信号と第２レベル信号とからなる前記ＦＳＫ信号が入力され、前記第１レベル信号に基づく第１矩形波信号と前記第２レベル信号に基づく第２矩形波信号とからなる矩形波信号を生成する矩形波生成回路と、前記矩形波信号の周波数の変化を電圧に変換し、前記第１矩形波信号に基づく第１Ｆ／Ｖ変換信号と前記第２矩形波信号に基づく第２Ｆ／Ｖ変換信号とからなるＦ／Ｖ変換信号として出力するＦ／Ｖ変換回路と、前記Ｆ／Ｖ変換信号の周波数の変化分を通過させ、ＢＰＦ処理信号として出力するＢＰＦと、前記ＢＰＦ処理信号の振幅を増幅して増幅信号として出力する増幅回路と、前記増幅回路からの前記増幅信号に基づいて、前記周波数の変化の有無を“０”または“１”の信号であるＦＳＫ出力信号として出力する出力判定回路とを備え、前記増幅回路は、前記第２Ｆ／Ｖ変換信号が前記第１Ｆ／Ｖ変換信号に切り替わる第１期間において第１増幅波形からなる前記増幅信号を出力し、前記第１Ｆ／Ｖ変換信号が前記第２Ｆ／Ｖ変換信号に切り替わる第２期間において第２増幅波形からなる前記増幅信号を出力し、前記出力判定回路は、前記第１増幅波形の終端のエッジから次の第２増幅波形の終端のエッジまでを第３期間とし、前記第２増幅波形の終端のエッジから次の第１増幅波形の終端のエッジまでを第４期間として、前記第３期間の前記ＦＳＫ出力信号と前記第４期間の前記ＦＳＫ出力信号のうちの一方を前記“０”の信号として出力し、他方を前記“１”の信号として出力する受信機器が提供される。

【0009】

本発明の他の態様によれば、非接触給電方式で送信機器から電力を給電される受信機器において用いられ、前記送信機器から受信コイルを介して受信される第１レベル信号と第２レベル信号とからなるＦＳＫ信号を復調するアナログ回路であって、前記第１レベル信号に基づく第１矩形波信号と前記第２レベル信号に基づく第２矩形波信号とからなる矩形波信号を生成する矩形波生成回路と、前記矩形波信号の周波数の変化を電圧に変換し、前記第１矩形波信号に基づく第１Ｆ／Ｖ変換信号と前記第２矩形波信号に基づく第２Ｆ／Ｖ変換信号とからなるＦ／Ｖ変換信号として出力するＦ／Ｖ変換回路と、前記Ｆ／Ｖ変換信号の周波数の変化分を通過させ、ＢＰＦ処理信号として出力するＢＰＦと、前記ＢＰＦ処理信号の振幅を増幅して増幅信号として出力する増幅回路と、前記増幅回路からの前記増幅信号に基づいて、前記周波数の変化の有無を“０”または“１”の信号であるＦＳＫ出力信号として出力する出力判定回路とを備え、前記増幅回路は、前記第２Ｆ／Ｖ変換信号が前記第１Ｆ／Ｖ変換信号に切り替わる第１期間において第１増幅波形からなる前記増幅信号を出力し、前記第１Ｆ／Ｖ変換信号が前記第２Ｆ／Ｖ変換信号に切り替わる第２期間において第２増幅波形からなる前記増幅信号を出力し、前記出力判定回路は、前記第１増幅波形の終端のエッジから次の第２増幅波形の終端のエッジまでを第３期間とし、前記第２増幅波形の終端のエッジから次の第１増幅波形の終端のエッジまでを第４期間として、前記第３期間の前記ＦＳＫ出力信号と前記第４期間の前記ＦＳＫ出力信号のうちの一方を前記“０”の信号として出力し、他方を前記“１”の信号として出力するアナログ回路が提供される。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ＦＳＫ通信を低消費電力・省スペースで実現することができる非接触給電システム、受信機器、およびアナログ回路を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】基本技術に係る非接触給電システムの模式的ブロック構成図。

【図2】基本技術に係る非接触給電システムの送信機器（ＴＸ）の動作シーケンス図。

【図3】比較例に係る受信機器（ＲＸ）が備えるＦＳＫ復調部の模式的ブロック構成図。

【図4】実施の形態に係る非接触給電システムの模式的ブロック構成図。

【図5】実施の形態に係る非接触給電システムの送信機器（ＴＸ）の動作シーケンス図。

【図6】実施の形態に係る受信機器（ＲＸ）が備えるＦＳＫ復調部（アナログ回路）の模式的ブロック構成図。

【図7】実施の形態に係る受信機器（ＲＸ）が備えるＦＳＫ復調部（アナログ回路）の内部波形例であって、（ａ）元のＦＳＫ信号Ｓｆ、（ｂ）矩形波Ｓｆ１、（ｃ）Ｆ／Ｖ変換波形Ｓｆ２、（ｄ）ＢＰＦ後波形Ｓｆ３、（ｅ）増幅波形Ｓｆ４、（ｆ）ＦＳＫ出力波形Ｓｆ５。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

【0013】

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0014】

（基本技術：非接触給電システム）
基本技術に係る非接触給電システム１００の模式的ブロック構成は、図１に示すように表される。図１に示すように、非接触給電システム１００は、Ｑｉ規格に準拠したシステムであり、送信機器（ＴＸ）２００と、受信機器（ＲＸ）３００とを備える。

【0015】

送信機器（ＴＸ）２００は、送信コイル（１次コイル）２０２と、ドライバ２０４と、コントローラ２０６と、復調器２０８とを備える。ドライバ２０４には、Ｈブリッジ回路（フルブリッジ回路）またはハーフブリッジ回路が含まれる。ドライバ２０４は、送信コイル２０２に駆動信号Ｓ１（具体的にはパルス信号）を印加し、送信コイル２０２に流れる駆動電流により、送信コイル２０２に電磁界の電力信号Ｓ２を発生させる。コントローラ２０６は、送信機器（ＴＸ）２００全体を統括的に制御するものであり、具体的には、ドライバ２０４のスイッチング周波数、またはスイッチングのデューティ比を制御することにより、送信電力を変化させる。

【0016】

Ｑｉ規格では、送信機器（ＴＸ）２００と受信機器（ＲＸ）３００との間で通信プロトコルが定められており、受信機器（ＲＸ）３００から送信機器（ＴＸ）２００に対して制御信号Ｓ３による情報の伝達が可能となっている。この制御信号Ｓ３は、後方散乱変調（Backscatter modulation）を利用して、ＡＭ（Amplitude Modulation）変調された形で、受信コイル（２次コイル）３０２から送信コイル２０２に送信される。この制御信号Ｓ３には、例えば、受信機器（ＲＸ）３００に対する電力供給量を指示する電力制御データや、受信機器（ＲＸ）３００の固有の情報を示すデータ等が含まれる。復調器２０８は、送信コイル２０２の電流または電圧に含まれる制御信号Ｓ３を復調する。コントローラ２０６は、復調された制御信号Ｓ３に含まれる電力制御データに基づいてドライバ２０４を制御する。

【0017】

受信機器（ＲＸ）３００は、受信コイル３０２と、整流回路３０４と、コンデンサ３０６と、変調器３０８と、負荷回路３１０と、コントローラ３１２と、電源回路３１４とを備える。受信コイル３０２は、送信コイル２０２からの電力信号Ｓ２を受信するとともに、制御信号Ｓ３を送信コイル２０２に対して送信する。整流回路３０４およびコンデンサ３０６は、電力信号Ｓ２に応じて受信コイル３０２に誘起される電流Ｓ４を整流・平滑化し、直流電圧に変換する。電源回路３１４は、送信機器（ＴＸ）２００から供給された電力を利用して図示しない２次電池を充電し、または直流電圧Ｖｄｃを昇圧あるいは降圧し、コントローラ３１２やその他の負荷回路３１０に供給する。コントローラ３１２は、受信機器（ＲＸ）３００が受けている電力供給量をモニタし、それに応じて、電力供給量を指示する電力制御データを生成する。変調器３０８は、電力制御データを含む制御信号Ｓ３を変調し、受信コイル３０２のコイル電流を変調することにより、送信コイル２０２のコイル電流およびコイル電圧を変調する。

【0018】

（基本技術：動作シーケンス）
基本技術に係る非接触給電システム１００の送信機器（ＴＸ）２００の動作シーケンスは、図２に示すように表される。図２に示すように、送信機器（ＴＸ）２００の状態は、選択フェーズ（Selection Phase）φ１と、送電（Power Transfer）フェーズφ２と、認証・設定フェーズ（Identification & Configuration Phase）φ３とに大別される。

【0019】

はじめに、送電フェーズφ２について説明する。送信機器（ＴＸ）２００から受信機器（ＲＸ）３００への送電が開始されると（Ｓ１００）、現在の送電状態を示す制御信号Ｓ３が受信機器（ＲＸ）３００から送信機器（ＴＸ）２００にフィードバックされる（Ｓ１０２）。これにより、送信機器（ＴＸ）２００は、制御信号Ｓ３に基づいて送電量を調節する（Ｓ１０４）。送電中は、制御信号Ｓ３のフィードバックと送電量の調整が繰り返される（Ｓ１０２→Ｓ１０４→Ｓ１０２→…）。充電完了を示す制御信号Ｓ３が受信機器（ＲＸ）３００から送信機器（ＴＸ）２００に送信されるか（Ｓ１０６）、または、送信機器（ＴＸ）２００の給電範囲から受信機器（ＲＸ）３００が取り外されたことにより通信のタイムアウトエラーが発生すると（Ｓ１１０）、そのことを送信機器（ＴＸ）２００が検知して送電を停止し（Ｓ１０８）、選択フェーズφ１に移行する。

【0020】

次に、選択フェーズφ１について説明する。送信機器（ＴＸ）２００は、所定の時間間隔（Object detection interval、例えば５００ｍｓｅｃ）毎に電力信号Ｓ２を送信し、受信機器（ＲＸ）３００の有無を確認する（Ｓ２００）。これをアナログピンフェーズ（Analog Ping Phase）と称する。受信機器（ＲＸ）３００が検出されると（Ｓ２０２）、認証・設定フェーズφ３に移行する。

【0021】

最後に、認証・設定フェーズφ３について説明する。送信機器（ＴＸ）２００は、デジタルピンフェーズ（Digital Ping Phase）を実行し（Ｓ２０４）、受信機器（ＲＸ）３００の個体情報を受信する（Ｓ２０６）。続いて、送電条件に関する情報が受信機器（ＲＸ）３００から送信機器（ＴＸ）２００に送信され（Ｓ２０８）、送電フェーズφ２に移行する。

【0022】

（比較例）
比較例に係る受信機器（ＲＸ）３００が備えるＦＳＫ復調部３４０の模式的ブロック構成は、図３に示すように表される。この受信機器（ＲＸ）３００は、図３に示すように、矩形波生成回路３４１と、サンプリング回路３４２と、ＯＳＣ３４３とを備え、送信機器（ＴＸ）２００との間でＦＳＫ通信を行う。

【0023】

既に説明した通り、非接触給電ＩＣで用いられるＦＳＫ信号は、１１０ｋＨｚ〜２０５ｋＨｚの基本周波数に対して、数μｓｅｃの変化を“０”または“１”の信号に変換する必要がある。そこで、数μｓｅｃの変化を認識するために、高周波のサンプリングクロックやスイッチドキャパシタ方式等が採用される。しかしながら、サンプリング回路３４２は、例えば、１００ｋＨｚを数ＭＨｚでサンプリングするため、回路規模が大きい。また、ＯＳＣ３４３はＭＨｚ単位のものであるが、このような高周波のクロックを受信機器（ＲＸ）３００側で使用するのはＦＳＫ復調部３４０だけである。

【0024】

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を基本技術または比較例と異なる点を中心に説明する。

【0025】

本実施の形態でも、図４に示すように、送信機器（ＴＸ）２００と受信機器（ＲＸ）３００との間でＦＳＫ通信を行う非接触給電システム１００を前提としている。送信機器（ＴＸ）２００側のＦＳＫ変調部２４０は、ＦＳＫ信号Ｓｆの元になるＦＳＫ元信号Ｓｆ０をＦＳＫの方式で変調し、送信コイル２０２を介してＦＳＫ信号Ｓｆを送信する。受信機器（ＲＸ）３００側のＦＳＫ復調部３３０は、受信コイル３０２の電流または電圧に含まれるＦＳＫ信号Ｓｆを復調してコントローラ３１２に入力する。本実施の形態では、このような非接触給電システム１００においてＦＳＫ通信を低消費電力・省スペースで実現するため、以下の構成を採用している。

【0026】

（非接触給電システム）
実施の形態に係る非接触給電システム１００は、非接触給電方式で送信機器（ＴＸ）２００から受信機器（ＲＸ）３００に電力を給電する非接触給電システム１００であって、送信機器（ＴＸ）２００は、送信コイル２０２と、送信コイル２０２に電磁界の電力信号を発生させるドライバ２０４と、送信コイル２０２を介してＦＳＫ信号Ｓｆを送信するＦＳＫ変調部２４０とを備え、受信機器（ＲＸ）３００は、受信コイル３０２と、受信コイル３０２を介して受信されるＦＳＫ信号Ｓｆを復調するＦＳＫ復調部３３０と、ＦＳＫ復調部３３０により復調されたＦＳＫ信号Ｓｆ（Ｓｆ５）が入力されるコントローラ３１２とを備え、ＦＳＫ復調部３３０がアナログ回路で構成される。以下、このアナログ回路の符号として、ＦＳＫ復調部３３０と同じ符号３３０を用いる場合がある。

【0027】

具体的には、アナログ回路３３０は、入力される周波数の変化を電圧に変換するＦ／Ｖ変換回路３３２と、入力される周波数の変化分を出力するＢＰＦ（Band Pass Filter）３３３と、入力される周波数の変化の有無を“０”または“１”の信号で出力する出力判定回路３３５とを備えても良い。このように、入力されたＦＳＫ信号ＳｆをＦ／Ｖ変換し、ＢＰＦを通過させ、出力バッファを介して出力すれば、高周波のサンプリングクロックを用いずに数μｓｅｃの変化を認識することが可能である。

【0028】

また、Ｆ／Ｖ変換回路３３２の前段に、入力される整流波形を矩形波にする矩形波生成回路３３１を備えても良い。これにより、入力される整流波形（ｓｉｎ波）が後段で処理しやすくなる。

【0029】

また、出力判定回路３３５の前段に、入力される周波数の変化分を増幅する増幅回路３３４を備えても良い。これにより、入力される周波数の変化分が増幅されるため、ＦＳＫ復調の精度を向上させることができる。

【0030】

また、入力される基本周波数によってＦ／Ｖ変換回路３３２のゲインを調整するゲイン調整回路３３６を備えても良い。これにより、入力される基本周波数の全範囲に対してＦ／Ｖ変換回路３３２が動作可能となる。

【0031】

また、ＦＳＫ通信は、送信機器（ＴＸ）２００と受信機器（ＲＸ）３００との間の認証・設定フェーズφ３の後、送信機器（ＴＸ）２００から受信機器（ＲＸ）３００への送電フェーズφ２の前に行われても良い。

【0032】

また、受信機器（ＲＸ）３００は、非接触給電ＩＣ、携帯電話、タブレット端末、スマートホン、オーディオプレイヤ、ゲーム機器のいずれかに搭載されても良い。

【0033】

なお、受信機器（ＲＸ）３００が備えるＡＭ変調器３０８ａの機能は、基本技術に係る変調器３０８と同様である。すなわち、ＡＭ変調器３０８ａは、受信コイル３０２のコイル電流を変調することにより、送信コイル２０２のコイル電流およびコイル電圧を変調する。

【0034】

また、送信機器（ＴＸ）２００が備えるＡＭ復調器２０８ａの機能も、基本技術に係る復調器２０８と同様である。すなわち、ＡＭ復調器２０８ａは、送信コイル２０２の電流または電圧に含まれるＡＭ変調された信号を復調してコントローラ２０６に渡す。

【0035】

（動作シーケンス）
実施の形態に係る非接触給電システム１００の送信機器（ＴＸ）２００の動作シーケンスは、図５に示すように表される。例えば、図５に示すように、ＦＳＫ通信は、送信機器（ＴＸ）２００と受信機器（ＲＸ）３００との間の認証・設定フェーズφ３の後、送信機器（ＴＸ）２００から受信機器（ＲＸ）３００への送電フェーズφ２の前に行われても良い。

【0036】

すなわち、送電条件に関する情報が受信機器（ＲＸ）３００から送信機器（ＴＸ）２００に送信されると（Ｓ２０８）、ＦＳＫ通信フェーズφ４に移行する（Ｓ２１０）。その後、ＦＳＫ通信が終了すると、送電フェーズφ２に移行して、送信機器（ＴＸ）２００から受信機器（ＲＸ）３００への送電が開始される（Ｓ１００）。その他の動作については基本技術と同様である。

【0037】

（ＦＳＫ復調部：アナログ回路）
実施の形態に係る受信機器（ＲＸ）３００が備えるＦＳＫ復調部３３０の模式的ブロック構成は、図６に示すように表される。図６に示すように、ＦＳＫ復調部３３０はアナログ回路で構成され、矩形波生成回路３３１と、Ｆ／Ｖ変換回路３３２と、ＢＰＦ３３３と、増幅回路３３４と、出力判定回路３３５と、ゲイン調整回路３３６とを備える。このようなアナログ回路３３０はＩＣとして実現され、受信機器（ＲＸ）３００に搭載される。

【0038】

矩形波生成回路３３１は、入力される整流波形（ｓｉｎ波）を後段で処理しやすいように矩形波Ｓｆ１にして出力する。Ｆ／Ｖ変換回路３３２は、入力される矩形波Ｓｆ１の周波数の変化を電圧に変換し、Ｆ／Ｖ変換波形Ｓｆ２として出力する。ＢＰＦ３３３は、入力されるＦ／Ｖ変換波形Ｓｆ２の周波数の変化分を通過させ、ＢＰＦ後波形Ｓｆ３として出力する。増幅回路３３４は、入力されるＢＰＦ後波形Ｓｆ３が微少振幅（例えば数十ｍＶ程度）であるため、入力されるＢＰＦ後波形Ｓｆ３の周波数の変化分を例えば１００ｍＶ程度に増幅して増幅波形Ｓｆ４を出力する。出力判定回路３３５は、入力される増幅波形Ｓｆ４の周波数の変化の有無を“０”または“１”の信号であるＦＳＫ出力波形Ｓｆ５として出力する。ゲイン調整回路３３６は、入力される基本周波数の全範囲に対応できるように、入力される基本周波数によってＦ／Ｖ変換回路３３２のゲインを自動調整する。

【0039】

（波形例）
実施の形態に係る受信機器（ＲＸ）３００が備えるＦＳＫ復調部３３０の内部波形例は、図７に示すように表される。図７（ａ）は、ＦＳＫ信号Ｓｆの元になるＦＳＫ元信号Ｓｆ０である。このＦＳＫ元信号Ｓｆ０は、送信機器（ＴＸ）２００側のコントローラ２０６から出力される信号である。図７（ｂ）は、矩形波生成回路３３１から出力される矩形波Ｓｆ１である。図７（ｃ）は、Ｆ／Ｖ変換回路３３２から出力されるＦ／Ｖ変換波形Ｓｆ２である。図７（ｄ）は、ＢＰＦ３３３から出力されるＢＰＦ後波形Ｓｆ３である。図７（ｅ）は、増幅回路３３４から出力される増幅波形Ｓｆ４である。図７（ｆ）は、出力判定回路３３５から出力されるＦＳＫ出力波形Ｓｆ５である。

【0040】

図７（ａ）に示すように、ＦＳＫ元信号Ｓｆ０は、期間Ｔ１においてハイレベル、期間Ｔ２においてローレベルであるとする。また、図７（ｂ）に示すように、期間Ｔ１におけるＦＳＫ信号Ｓｆ（矩形波Ｓｆ１）の周波数Ｆ１は例えば１８０ｋＨｚであり、期間Ｔ２におけるＦＳＫ信号Ｓｆの周波数Ｆ２は例えば１７５ｋＨｚである。この場合、図７（ｃ）（ｄ）に示すように、周波数Ｆ１と周波数（基本周波数）Ｆ２が切り替わる期間Ｔ３と期間Ｔ４において周波数の変化分が検出された後、図７（ｅ）に示すように、検出された周波数の変化分が増幅される。その結果、図７（ｆ）に示すように、期間Ｔ５（期間Ｔ３の終了時点から期間Ｔ４の終了時点まで）はＦＳＫ出力波形Ｓｆ５として “１”の信号が出力され、また、期間Ｔ６（期間Ｔ４の終了時点から次の期間Ｔ３の終了時点まで）はＦＳＫ出力波形Ｓｆ５として “０”の信号が出力される。このようなハイレベルとローレベルの信号はコントローラ３１２に入力され、コントローラ３１２によって処理される。

【0041】

以上のように、本実施の形態によれば、ＦＳＫ復調部３３０がアナログ回路で構成されるため、高周波のサンプリングクロックが不要である。これにより、回路規模の大きいサンプリング回路３４２やＭＨｚ単位のＯＳＣ３４３が不要となるため、低消費電力化や省スペース化、更には設計の容易化を図ることが可能となる。また、ＦＳＫ復調部３３０をアナログ回路で構成すると、非接触給電においてＦＳＫ通信する場合でも、ＦＳＫ復調部３３０以外は既存の回路を用いることができるという効果もある。

【0042】

以上説明したように、本発明によれば、ＦＳＫ通信を低消費電力・省スペースで実現することができる非接触給電システム、受信機器、およびアナログ回路を提供することが可能である。

【0043】

[その他の実施の形態]
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

【0044】

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明に係る非接触給電システムは、非接触給電方式で電力を供給する様々なシステムに利用することができる。また、本発明に係る受信機器は、非接触給電ＩＣ、携帯電話、タブレット端末、スマートホン、オーディオプレイヤ、ゲーム機器等の電子機器に利用することができる。また、本発明に係るアナログ回路は、ＦＳＫ信号を復調するためのＦＳＫ復調ＩＣ等に利用することができる。

【符号の説明】

【0046】

１００…非接触給電システム
２００…送信機器（ＴＸ）
２０２…送信コイル
２０４…ドライバ
２４０…ＦＳＫ変調部
３００…受信機器（ＲＸ）
３０２…受信コイル
３１２…コントローラ
３０４…整流回路
３３０…ＦＳＫ復調部（アナログ回路）
３３１…矩形波生成回路
３３２…Ｆ／Ｖ変換回路
３３３…ＢＰＦ
３３４…増幅回路
３３５…出力判定回路
３３６…ゲイン調整回路
φ１…選択フェーズ
φ２…送電フェーズ
φ３…認証・設定フェーズ
φ４…ＦＳＫ通信フェーズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】