CN204497855U - 受电装置以及送电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种受电装置以及送电装置。该受电装置中，对主动电极(E3)以及被动电极(E4)施加从送电装置(10)传输的200kHz的高频电压。一次降压变压器(24)具有在200kHz的近旁谐振的特性，使对主动电极(E3)以及被动电极(E4)施加的高频电压降压。二次降压变压器(26)使通过一次降压变压器(24)而被降压的高频电压进一步降压。整流平滑电路(28)对基于通过二次降压变压器(26)而被降压的高频电压的电流进行整流平滑。将整流平滑电路(28)的输出经由输出端子Vout提供给负载(22)。根据本实用新型，能得到高的受电效率。另外，由于从送电装置传输的交流电压通过第1降压单元以及第2降压单元被阶段性地降压。由此能缓和各降压手段的规格，能谋求各降压手段的低高度化。
Description
技术领域
本实用新型涉及受电装置，特别涉及具有将受电的交流电压降压的功能的受电装置。
本实用新型还涉及送电装置，特别涉及具有将送电的交流电压升压的功能的送电装置。
背景技术
现有的电场耦合方式的无线电力传输***在专利文献1中被公开。在该***中，设置在送电装置的高频电压生成电路生成例如100kHz～数10MHz的高频电压。生成的高频电压在由升压变压器以及电感器形成的升压电路被升压。送电装置的被动电极以及主动电极与设置在受电装置的被动电极以及主动电极电场耦合，升压的高频电压经由这些电极传输到受电装置。在受电装置设置由降压变压器以及电感器形成的降压电路。通过电场耦合传输的高频电压，在由该降压电路降后经过整流平滑电路提供给二次电池。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2012-29548号公报
实用新型的概要
实用新型要解决的课题
但是，若严格规定升压变压器以及降压变压器的规格(具体地，耐电压、电感值、Q值)，则这些变压器的低高度化甚至***模块的小型化变得困难。结果，难以将***内置到小型化要求严格的便携电话机、智能手机这样的移动设备中。另外，特别在使用绕组的变压器中，若要在谐振中也利用升压变压器以及降压变压器，则难以选得出获得满足全部需要的规 格(耐电压、Q值、尺寸、成本等)的变压器的情况。
实用新型内容
为此，本实用新型的主要目的在于提供受电效率卓越且能小型化的受电装置。
本实用新型的其它目的在于提供送电效率卓越且能小型化的送电装置。
用于解决课题的手段
遵循本实用新型的受电装置(20：实施例中相当的参考标号，以下相同)具备：受电电极(E3、E4)，其被施加从送电装置(10)传输的既定频率的交流电压；第1降压单元，其具有在既定频率的近旁谐振的特性，使对受电电极施加的交流电压降压(24、30、32)；第2降压单元，其使由第1降压单元降压的交流电压降压(26、30、40)；整流平滑单元(28)，其对基于由第2降压单元降压的交流电压的电流进行整流平滑；以及提供单元，其将整流平滑单元的输出(Vout)提供给负载(22)。
优选地，送电装置具备被施加交流电压的送电电极(E1、E2)，受电电极相当于与送电电极电场耦合的电极。
优选地，第1降压单元包含第1压电变压器(30)。
优选地，第1降压单元包含相互串联连接的多个电感器(L3、L4)、以及与多个电感器的一部分并联连接的电容器(C2)。
优选地，第2降压单元包含第2压电变压器(40)。
遵循本实用新型的送电装置(10)具备：生成单元(12)，其生成既定频率的交流电压；第1升压单元(14)，其使从生成单元生成的交流电压升压；第2升压单元(16)，其具有在既定频率的近旁谐振的特性，使由第1升压单元升压的交流电压升压；和送电电极(E1、E2)，其被施加由第2升压单元升压的交流电压。
实用新型的效果
根据本实用新型，从送电装置传输的交流电压表示既定频率，由于将对受电电极施加的交流电压降压的第1降压单元具有在既定频率的近旁谐振的特性，因体能得到高的受电效率。另外，由于从送电装置传输的交流 电压通过第1降压单元以及第2降压单元被阶段性地降压。由此能缓和各降压手段的规格，能谋求各降压手段的低高度化。
具体地，由于第1降压单元的输出电压可以较高，因此能抑制第1降压单元的输出电流，由此能谋求第1降压单元的低高度化。另外，由于第2降压单元中不需要要求高的耐压性能，因此由此能谋求第2降压单元的低高度化。各降压手段的低高度化的结果，实现了受电装置的小型化。
根据本实用新型，从交流电源生成的交流电压表示既定频率，由于输出对送电电极施加的交流电压的第2升压单元具有在既定频率的近旁谐振的特性，因此能得到高的送电效率。另外，从交流电源生成的交流电压通过第1升压单元以及第2升压单元被阶段性地升压。由此能缓和各升压单元的规格，能谋求各升压单元的低高度化。
具体地，在第1升压单元不需要要求高的耐压性能，由此能谋求第1升压单元的低高度化。另外，由于第2升压单元的输入电压较高，因此能抑制第2升压单元的输入电流，由此能谋求第2升压单元的低高度化。各升压单元的低高度化的结果，实现了受电装置的小型化。
本实用新型的上述的目的、其它目的、特征以及优点从参考附图进行的以下的实施例的详细说明会变得更加清晰。
附图说明
图1是表示电力传输***的构成的一例的框图。
图2是表示电力传输***的构成的其它一例的框图。
图3是表示电力传输***的构成再其它一例的框图。
图4是表示电力传输***的构成再另一例的框图。
图5是表示电力传输***的构成的其它一例的框图。
具体实施方式
参考图1，本实施例的电力传输***具备送电装置10以及受电装置20。送电装置10由高频电压生成电路12以及升压变压器14、和电场耦合用的主动电极E1以及被动电极E2形成。另外，受电装置20由电场耦合用d主动电极E3以及被动电极E4、一次降压变压器24、二次降压变压 器26以及整流平滑电路28形成。
在送电装置10中，高频电压生成电路12生成200kHz的高频电压(交流电压)。高频电压生成电路12的一方输出端以及另一方输出端分别与形成升压变压器14的一次线圈L1的一端以及另一端连接。形成升压变压器14的二次线圈L2具有大于一次线圈L1的卷绕数的卷绕数。二次线圈L2的一端与主动电极E1连接，二次线圈L2的另一端与被动电极E2连接。
在受电装置20中，一次降压变压器24具有一端与主动电极E3连接的线圈L3。线圈L3的另一端与线圈L4的一端连接，线圈L4的另一端与被动电极E4连接。电容器C2与线圈L4并联连接，和线圈L3以及L4一起形成谐振电路。
在此，将线圈L3的卷绕数以及绕线直径分别调整为“500”以及“0.1mm”，将线圈L4的卷绕数以及绕线直径分别调整为“50”以及“0.2mm”。进一步地，将线圈L3的尺寸调整为15mm×6mm×5mm(高度为5mm)，将线圈L4的尺寸调整为10mm×10mm×5mm(高度为5mm)。另外，调整电容器C2的电容，使得所述谐振电路的谐振频率表示200kHz的近旁的频率。
二次降压变压器26由一次线圈L5以及二次线圈L6形成。一次线圈L5以及二次线圈L6都由基板上的图案形成。将一次线圈L5的卷绕数以及图案宽度分别调整为“25”以及“0.5mm”，将二次线圈L6的卷绕数以及图案宽度分别调整为“5”以及“1.0mm”。进而，将二次降压变压器26的尺寸调整为20mm×20mm×5mm(高度为5mm)。
一次线圈L5的一端与线圈L4的一端连接，一次线圈L5的另一端与线圈L4的另一端连接。二次线圈L6的一端与形成整流平滑电路28的二极管D1的阳极以及二极管D3的阴极连接。另外，二次线圈L6的另一端与形成整流平滑电路28的二极管D2的阳极以及二极管D4的阴极连接。
在整流平滑电路28中，二极管D1以及D2的阴极与电容器C1的一端连接，二极管D3以及D4的阳极与电容器C1的另一端连接。与电容器C1并联地设置二次电池等的负载22。
因此，从高频电压生成电路12生成的高频电压在被升压变压器14升压后施加给主动电极E1以及被动电极E2。通过电场耦合，在受电装置20 的主动电极E3以及被动电极E4激发通过基于如此施加的高频电压的高频电压。
激发的高频电压通过一次降压变压器24以及二次降压变压器26被阶段性地降压。降压的高频电压通过二极管D1～D4被全波整流，整流的电压通过电容器C1被平滑。经由输出端子Vout对负载22提供基于如此生成的直流电压的电流。
如从以上的说明获知的那样从送电装置10传输的高频电压表示200kHz的频率，一次降压变压器24由于具有在200kHz的近旁谐振的特性，因此能得到高的受电效率。另外，从送电装置10传输的高频电压通过一次降压变压器24以及二次降压变压器26被阶段性地降压。由此能缓和一次降压变压器24以及二次降压变压器26各自的规格(耐电压、电感值、Q值)，能实现一次降压变压器24以及二次降压变压器26的低高度化。
具体地，由于一次降压变压器24的输出电压可以与用单一的变压器降压的情况相比更高，因此能抑制一次降压变压器24的输出电流，由此能谋求一次降压变压器24的低高度化。另外，由于在二次降压变压器26不需要要求高的耐压性能，进而不需要是谐振型，因此能实现二次降压变压器26的低高度化。如此使一次降压变压器24以及二次降压变压器26低高度化的结果，实现了受电装置20的小型化。另外，由于不需要二次降压变压器是谐振型，因此能使用耦合强、漏电感小的变压器，能在不大幅变更谐振电路部的条件的情况下，容易地配合负载规格来选择最适于***的降压变压器。
参考图2，由于其它实施例的电力传输***除了用单板压电变压器30置换受电装置20的一次降压变压器24这一点以外，其余都与图1所示的电力传输***相同，因此尽量省略针对重复的部分的说明。
单板压电变压器30在二次侧具有单一的电极E5，在一次侧具有2个电极E6以及E7。在本实施例中，由于为了降压而使用单板压电变压器30，因此二次侧的电极E5与主动电极E3连接，一次侧的电极E6以及E7与形成二次降压变压器26的一次线圈L5的一端以及另一端连接。电极E7还与被动电极E4连接。
另外，将单板压电变压器30的谐振频率设定在200kHz的近旁。进而，将单板压电变压器30的尺寸调整为10mm×25mm×3mm(高度为3mm)。另外，将高度容许到3mm程度的单板压电变压器30，能传输10W程度的电力。
在单板压电变压器30中，由于难以将降压比确保得较大，因此单板压电变压器30停留在将从送电装置10传输的高频电压降压到1/2～1/5程度的水平。但是，通过设置单板压电变压器30能使二次降压变压器26的耐电压较低，能实现二次降压变压器26的低高度化。单板压电变压器30的尺寸由于如上述那样，因此与图1实施例同样地实现了受电装置20的小型化。
参考图3，由于再其它实施例的电力传输***，除了将图2所示的单板压电变压器30用具有与其等价的元件的降压电路32这一点以外，其余都与图2所示的电力传输***相同，因此针对重复的部分尽量省略说明。
降压电路32具有电容器C3，该电容器C3具有与主动电极E3连接的一端以及与被动电极E4连接的另一端。电容器C3的一端与电容器C4的一端连接，电容器C4的另一端经由线圈L7与电容器C5的一端连接。电容器C5的另一端与电容器C3的另一端连接。形成二次降压变压器26的一次线圈L5与电容器C5并联连接。
通过调整电容器C3～C5的电容以及线圈L7的电感来将降压电路32的谐振频率调整到200kHz的近旁。另外，从送电电路10传输的高频电压通过线圈L7而被降压。在本实施例中，也与图1实施例同样，实现了受电装置20的小型化。
参考图4，由于再另一其它实施例的电力传输***除了将受电装置20的二次降压变压器26用上述的单板压电变压器40置换这一点以外，其余都与图1所示的电力传输***相同，因此尽量省略针对重复的部分的说明。
单板压电变压器40在二次侧具有单一的电极E5，在一次侧具有2个电极E6以及E7。由于在本实施例中也为了降压而使用单板压电变压器40，因此二次侧的电极E5与电容器C2的一端连接，一次侧的电极E6与二极管D1的阳极以及二极管D3的阴极连接，一次侧的电极E7与二极管D2的阳极以及二极管D4的阴极连接。
另外，在本实施例中，不需要将单板压电变压器40的谐振频率设定在200kHz的近旁。另外，在一次侧的电极E6以及E7间追加用于在单板压电变压器40与整流平滑电路28间取得阻抗匹配的电感器L8。
在本实施例中，与上述相同，能实现一次降压变压器24以及单板压电变压器40的低高度化，实现受电装置20的小型化。
参考图5，其它实施例的电力传输***除了在在送电装置10追加二次升压变压器16、从受电装置20省去一次降压变压器24这一点以外，其余都与图1所示的电力传输***相同，因此尽量省略针对重复的部分的说明。
在送电电路10中，二次升压变压器16具有电容器C6。电容器C6的一端以及另一端分别与形成一次升压变压器14的二次线圈L2的一端以及另一端连接。线圈L9的一端以及另一端分别与电容器C6的一端以及另一端连接。线圈L10的一端与线圈L9的一端连接，线圈L10的另一端与主动电极E1连接。被动电极E2与线圈L9的另一端连接。
电容器C6与线圈L9以及L10一起形成谐振电路。另外，调整电容器C6的电容，使得谐振频率表示200kHz的近旁的频率。
另一方面，在受电电路20中，形成降压变压器26的一次线圈L5的一端以及另一端与主动电极E3以及被动电极E4连接。
在该实施例中，从高频电压生成电路12输出的高频电压也表示200kHz的频率，由于二次升压变压器16具有在200kHz的近旁谐振的特性，因此能得到高的送电效率。另外，高频电压通过一次升压变压器14以及二次升压变压器16而被阶段性地升压。由此能缓和一次升压变压器14以及二次升压变压器16的规格，能谋求一次升压变压器14以及二次升压变压器16的低高度化。
具体地，由于在一次升压变压器14不需要要求高的耐压性能，进而也不需要是谐振型，因此能谋求一次升压变压器14的低高度化。另外，由于二次升压变压器16的输入电压较高，因此能抑制二次升压变压器16的输入电流，由此能谋求二次升压变压器16的低高度化。一次升压变压器14以及二次升压变压器16的低高度化的结果，实现了送电装置10的小型化。另外，由于不需要一次升压变压器是谐振型，因此能使用耦合强、漏电感小的变压器，能在不大幅变更谐振电路部的条件的情况下，容易地 配合电源的规格选择最适于***的升压变压器。
另外，在这些实施例中，仅将送电装置10以及受电装置20的任意一方的变压器设为二级构成，但也可以将送电装置10以及受电装置20两方的变压器设为二级构成。
标号的说明
10 送电装置
14 升压变压器
16 二次升压变压器
20 受电装置
24、32 一次降压变压器
26 二次降压变压器
28 整流平滑电路
30 单板压电变压器。
Claims (8)
1.一种受电装置，具备：
受电电极，其被施加从送电装置通过电场耦合而传输的既定频率的交流电压；
第1降压单元，其具有在所述既定频率的近旁谐振的特性，使对所述受电电极施加的交流电压降压；
第2降压单元，其使由所述第1降压单元降压的交流电压降压；
整流平滑单元，其对基于由所述第2降压单元降压的交流电压的电流进行整流平滑；和
负载，其被提供所述整流平滑单元的输出。
2.根据权利要求1所述的受电装置，其中，
所述送电装置具备：被施加所述交流电压的送电电极，
所述受电电极相当于与所述送电电极电场耦合的电极。
3.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中，
所述第1降压单元包含第1压电变压器。
4.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中，
所述第1降压单元包含：相互串联连接的多个电感器、以及与所述多个电感器的一部分并联连接的电容器。
5.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中，
所述第2降压单元包含第2压电变压器。
6.根据权利要求3所述的受电装置，其中，
所述第2降压单元包含第2压电变压器。
7.根据权利要求4所述的受电装置，其中，
所述第2降压单元包含第2压电变压器。
8.一种送电装置，具备：
生成单元，其生成既定频率的交流电压；
第1升压单元，其使从所述生成单元生成的交流电压升压；
第2升压单元，其具有在所述既定频率的近旁谐振的特性，使由所述第1升压单元升压的交流电压升压；和
送电电极，其被施加由所述第2升压单元升压的交流电压。
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