JPH08275402A - 電磁誘導コイル駆動回路 - Google Patents

電磁誘導コイル駆動回路

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JPH08275402A
JPH08275402A JP7071000A JP7100095A JPH08275402A JP H08275402 A JPH08275402 A JP H08275402A JP 7071000 A JP7071000 A JP 7071000A JP 7100095 A JP7100095 A JP 7100095A JP H08275402 A JPH08275402 A JP H08275402A
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JP
Japan
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electromagnetic induction
induction coil
switching element
circuit
drive circuit
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Withdrawn
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JP7071000A
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English (en)
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Minoru Takahashi
高橋実
Takashi Urano
浦野高志
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TDK Corp
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TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】非接触でコードレス電話機、携帯用機器等に組
み込まれた2次電池を充電するために用いられる電磁誘
導コイルの駆動回路、及び該駆動回路を用いてなる充電
装置においてコイル上に、金属等が置かれても安全に動
作する充電装置を提供する。 【構成】送電部側の電磁誘導コイルを駆動する半導体ス
イッチング素子がOFFするときの電圧の尖頭値を検出
し、基準電圧と比較することにより、半導体スイッチン
グ素子を駆動する発振回路の発振周波数を変化させ、半
導体スイッチング素子のON時間を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コードレス電話機、携
帯用機器等の電源として利用される2次電池(充電式電
池)を、電磁誘導で電力を伝送することにより非接触
(電気接続を伴わない)で充電するための電磁誘導コイ
ルの駆動回路、及び該駆動回路を用いてなる充電装置で
あって、コードレス電話機、携帯用機器等に組み込まれ
ている充電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電動歯ブラシ等で利用されていた
非接触型充電器は、スイッチングレギュレータ用の回路
を応用し、RCC回路(リンギング・チョーク・コンバ
ータ回路)やロイヤー発振回路で電磁誘導コイルを駆動
し、送電部側の電磁誘導コイルから受電部側の受電コイ
ルへ電磁誘導によって電力伝送を行っていた。そして、
商用交流電源の直接入力(AC100Vの場合、整流後
のDC114Vをそのまま使用)の場合において、高周
波での自励発振回路における安定動作が難しいので、前
記発振回路の発振周波数が30〜100kHzになるよ
うに、発振コイルとして用いられる電磁誘導コイルのイ
ンダクタンスを設定をしていた。
【0003】しかし、例えば、コードレス電話機等のよ
うに1バンド12.5kHzで多チャンネルの通話帯が
あるような機器に非接触型の充電器を組み込み、30〜
100kHzの発振周波数で非接触の充電を行うような
ときには、その通話信号に対して、発振周波数の高調波
が雑音として妨害を与えるという問題が発生する。
【0004】以上のような高調波雑音の影響を避けるた
めには、発振周波数を上げる必要があるが、従来より高
周波発振回路として用いられてきたハートレー型、コル
ピッツ型発振回路は信号レベルでの応用が殆どであるた
め、原理的に安定したスイッチング動作ができないた
め、能動部品の損失が大きくなり、充電装置への応用を
考慮した場合には、効率の良い充電を期待することがで
きない。
【0005】また、入力電圧の変動によって送電部側の
電磁誘導コイルから伝送されるエネルギーが大きくなる
と受電側の装置に内蔵された定電流回路の発熱が大きく
なり、この場合には、受電対象機器に損傷が生じる原因
となる可能性がある。特に、電話機に応用する場合にこ
の発熱は、著しく商品価値を下げることになる。
【0006】このような問題を解決するため、特願平6
ー329271が提案されている。
【0007】この提案においては、送電部側に、自励式
コルピッツ発振回路を構成して、高周波での発振を安定
して行うことを可能としており、この発振回路を駆動回
路として用いて送電部側の電磁誘導コイルを励磁するこ
とができる。そして、受電部側の電磁誘導コイルを励磁
することにより、受電部側の受電コイルである前記電磁
誘導コイルに対して、非接触で電力伝送することができ
る。このやり方では、高周波での発振が安定しているた
めに、その通話信号に対して発振周波数の高調波が雑音
として妨害を与えるという弊害がなくなる。
【0008】また、その送電部側には入力電力調整回路
を組み込んであるために入力電圧の変動等による異常事
態が生じた場合でも入力電力がそれに応じて制限され、
例えば発熱による機器の損傷を抑さえることが可能にな
った。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばコー
ドレス電話機の使用時のように受電部側の受電コイルが
送電部側の電磁誘導コイル上に置かれない場合に、誤っ
て硬貨等の金属が送電部側の電磁誘導コイル上に置かれ
たとすると、硬貨等の金属の内部に渦電流が発生して発
熱し、送電部に生じる異常発熱のために機器が損傷を受
けることがあり得る。
【0010】しかしながら、従来の一般的なRCC回路
(リンギング・チョーク・コンバータ回路)、ロイヤー
発振回路、特願平6ー329271に提案されている発
振回路等では入力電力を十分に制限することができない
ため、機器等が受ける可能性のある損傷を防止すること
は困難である。
【0011】そこで、本発明の目的は、送電部側の電磁
誘導コイル上に硬貨等の金属が置かれた場合でも安全に
動作し、かつ入力変動等によって入力電力の変化があっ
た場合でも安全に動作する、電磁誘導コイルの駆動回路
を提供することにある。
【0012】また、「電磁誘導で電力を伝送することに
より2次電池(充電式電池)を、非接触(電気接続を伴
わない)で充電するための充電装置」としてコードレス
電話機、携帯用機器等に組み込んだ場合でも、その通話
信号に対して発振周波数の高調波が雑音として妨害する
弊害がないという、この種の充電装置を提供することを
第2の目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する為
に本発明は、半導体スイッチング素子に送電部側の磁束
発生用電磁誘導コイルを接続し、該半導体スイッチング
素子の他端には波形成形回路を通じて発振回路を接続し
て半導体スイッチング素子にスイッチング動作を行わせ
るとともに、電磁誘導コイルと共振回路を構成するよ
う、コンデンサを等価的に電磁誘導コイルと並列接続し
てなる電磁誘導コイル駆動回路において、半導体スイッ
チング素子がOFFするときのスイッチング素子に発生
する電圧の尖頭値を検出し、発振によって発生したエネ
ルギーの一部を整流、平滑することによって得られた基
準電圧と比較することにより、半導体スイッチング素子
を駆動する発振回路の発振周波数を変化させ、半導体ス
イッチング素子のON時間を制御する構成としている。
【0014】更に本発明は、半導体スイッチング素子の
スイッチング動作において、スイッチング素子を駆動す
るパルスのON時間をスイッチング素子のON時間より
短くする構成となっている。
【0015】更に本発明は、半導体スイッチング素子が
OFFするときの電圧の尖頭値を、受動素子を用いて検
出する。
【0016】
【作用】本発明の電磁誘導コイルの駆動回路および該駆
動回路を用いた充電装置において、送電部側では、外部
発振機によって電界効果トランジスタ(以下FETと呼
称する)等の半導体スイッチング素子をスイッチング動
作させる。そして、該FETに磁束発生用の電磁誘導コ
イルを直列に接続して、商用交流電源からの電力を該電
磁誘導コイルにより磁束に変換して受電部側へ送るよう
にする。ここでは、特に半導体スイッチング素子として
FETを用いた場合について説明を進めることにする。
【0017】なお、FETのドレイン、ソース間にはコ
ンデンサが接続されており電磁誘導コイルと共に共振回
路を構成しているため、発振波形が正弦波に近い形に成
形されて、スプリアス雑音を小さくすることができる。
そのため、充電装置としてコードレス電話機、携帯用機
器等に組み込んだ場合でも、通話信号の中で発振周波数
の高調波が雑音として妨害するという弊害がない。
【0018】以上のように構成された共振型の電磁誘導
コイル駆動回路では、FETのOFF時間が、電磁誘導
コイルのインダクタンスとFETのドレイン、ソース間
に接続されたコンデンサの容量によって構成される共振
回路の共振波形によって決定される。
【0019】送電部側の電磁誘導コイル上に硬貨等の金
属が置かれた場合でも安全に動作し、かつ入力変動等に
よって入力電力の変化があった場合でも安全に動作する
ためには、入力電力を抑さえるために、FETのON時
間を小さくして、この入力電力を小さくする必要があ
る。FETのON時間を小さくするためには、FETの
動作周波数を上げること、または電磁誘導コイルのイン
ダクタンスとFETのドレイン、ソース間に接続された
コンデンサの容量によって構成される共振回路の共振周
波数を上げることが必要である。
【0020】ところで、前記の共振周波数を上げるため
には、電圧可変コンデンサを用いることが必要であり、
共振電流も大きいため制御は困難である。
【0021】そこで、前記の異常状態になった場合に、
FETのドレイン、ソース間のOFF時における電圧が
上昇することに着目し、この部分の電圧と、発振によっ
て発生したエネルギーの一部を整流、平滑することによ
って得られた基準電圧を比較して、FETのドレイン、
ソース間電圧が上昇した場合にFET駆動用発振回路の
周波数を上昇させ、FETのON時間を小さくするよう
に制御して入力電力を抑さえる。
【0022】しかし、既に述べたように、FETのOF
F時間は一定であるために、単純に周波数を上げただけ
では、ドレイン、ソース間電圧が残っている間にドレイ
ン電流が流れてしまい、FETの損失が大きくなって発
熱を生じる等の問題が起きる。また、FETの駆動波形
が歪むことによる高調波ノイズの発生にもつながる。
【0023】そこでこのような問題を解決する為、発振
回路での出力を微分回路に通し、必要に応じて波形成形
等を行って、FETを駆動するパルスのON時間をスイ
ッチング素子のON時間より短くなるように制御するこ
とが必要となる。
【0024】
【実施例】次に、本発明に係る電磁誘導コイルの駆動回
路及び該駆動回路を用いた充電装置の実施例を図面にし
たがって説明する。
【0025】図1は、電磁誘導コイルの駆動回路及び該
駆動回路を用いた充電装置の全体構成を示す回路図であ
る。この図1において、充電装置は送電部1とこれによ
り電磁誘導による電力伝送を受ける受電部2とからなっ
ている。
【0026】図1に示すとおり、電磁誘導コイルT1に
はスイッチング動作して該電磁誘導コイルを駆動するF
ETQ2が接続されており、FETQ2のドレイン、ソ
ース間には、電磁誘導コイルT1と共振回路を構成する
コンデンサC1,C2が接続されて、電磁誘導コイルT
1に直接接続された商用交流電源からの電力を対応する
磁束に変換して受電部2側に送るようにされている。
【0027】一方、FETQ2のドレイン、ソース間に
接続された抵抗R7,R8によりFETQ2のドレイ
ン、ソース間電圧が取出され、ダイオードD2,コンデ
ンサC3,抵抗R9からなる整流部によって整流されて
からオペアンプIC2のプラス端子に加わるようにされ
る。オペアンプIC2のマイナス端子側には基準電圧が
入力されており、その差動増幅出力は、バリキャップダ
イオードD5、コンデンサC5、シュミットインバータ
IC3、抵抗R15によって構成される「電圧を感知し
て周波数を可変する発振回路3(以下VCOという)」
に入力される。このために、FETQ2のドレイン、ソ
ース間電圧の変動に応じて、周波数が変化することとな
る。更にその出力を抵抗R16、ダイオードD1、コン
デンサC6によって構成された積分回路を通しバッファ
IC1にて波形成形することで微分効果をもたせ、FE
TQ2のOFF時間より発振回路で決定されるOFF時
間が長くなるように制御している。
【0028】したがって、送電部1側の電磁誘導コイル
T1上に硬貨等の金属が置かれた場合は、FETQ2の
ドレイン、ソース間電圧が上昇するために、このFET
Q2のON時間が抑さえられて、入力電力が小さくな
る。このために、硬貨等の金属に供給される電力も減少
して、当該硬貨等の金属が発熱することはなく発煙、発
火等の危険な状態になることはない。また、入力変動等
によって入力電力の変化があった場合でも同様に、FE
TQ2のドレイン、ソース間電圧が上昇するために入力
電力の増大が抑さえられ、安全に動作する。
【0029】また、受電部2側は、特願平6ー3292
71でも説明されているものと同様に、電磁誘導コイル
T1によって送電された電力を受電コイルT2によって
受電し、この受電コイルT2の両端に発生した電圧を、
受電コイルT2のインダクタンスとコンデンサC8によ
って作られる共振回路により、共振回路によって得られ
るQの倍数だけ大きくした電圧を、ダイオードD7、コ
ンデンサC9からなる整流回路で整流し、その後定電流
回路を通して2次電池BATを充電する構成にされてい
る。
【0030】これまでは、半導体スイッチング素子とし
てFETを用いた場合を例として説明したが、これに限
らずバイポーラ型トランジスタを用いることもできる。
また、本実施例において、VCO3にバリキャップダイ
オードとシュミットインバータからなる回路を用いた
が、図2に示すようにNANDゲートを用いてシュミッ
ト回路を構成してもよい。このように、VCOが構成で
きれば、どのような回路を用いても本発明にかかる電磁
誘導コイル駆動回路の動作は安定して動作する。さら
に、VCOを含めた帰還回路の利得が十分であれば、オ
ペアンプIC2を除いて、本発明にかかる電磁誘導コイ
ル駆動回路を構成することも可能であることは明らかで
ある。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる電
磁誘導コイルの駆動回路及び該駆動回路を用いた充電装
置は、送電部側の電磁誘導コイル上に硬貨等の金属が置
かれた場合でも安全に動作して発火、発煙等の危険を生
じることがなく、入力変動等によって入力電力に変化が
あった場合でも安全に動作することができる。。
【0032】また、「電磁誘導で電力を伝送することに
より2次電池(充電式電池)を、非接触(電気接続を伴
わない)で充電するための充電装置」としてコードレス
電話機、携帯用機器等に組み込んだ場合でも、通話信号
の中に発振周波数の高調波が雑音として混入し妨害する
という弊害がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例にかかる電磁誘導コイルの駆動
回路及び該駆動回路を用いた充電装置の全体構成を示す
回路図。
【図2】VCOの構成例
【符号の説明】
1. 本発明に係る非接触型電力伝送装置の実施例
における送電部 2. 本発明に係る非接触型電力伝送装置の実施例
における受電部 3. VCO部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送電部側から受電部側に非接触状態で電力
    を伝送するための非接触型電力伝送装置の電磁誘導コイ
    ル駆動回路において、半導体スイッチング素子に送電部
    側の磁束発生用電磁誘導コイルを接続し、該半導体スイ
    ッチング素子の他端には波形成形回路を通じて発振回路
    を接続することにより半導体スイッチング素子にスイッ
    チング動作を行わせるとともに、電磁誘導コイルと共振
    回路を構成するようコンデンサを接続してなる電磁誘導
    コイル駆動回路であって、半導体スイッチング素子がO
    FFするときの電圧の尖頭値を検出し、半導体スイッチ
    ング素子を駆動する発振回路の発振周波数を変化させ、
    半導体スイッチング素子のON時間を制御することを特
    徴とする電磁誘導コイル駆動回路。
  2. 【請求項2】半導体スイッチング素子のスイッチング動
    作において、スイッチング素子を駆動するパルスのON
    時間をスイッチング素子のON時間より短くすることを
    特徴とする請求項1記載の電磁誘導コイル駆動回路。
  3. 【請求項3】半導体スイッチング素子がOFFするとき
    の電圧の尖頭値を、受動素子を用いて検出することを特
    徴とする請求項1記載の電磁誘導コイル駆動回路。
JP7071000A 1995-03-29 1995-03-29 電磁誘導コイル駆動回路 Withdrawn JPH08275402A (ja)

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JP7071000A Withdrawn JPH08275402A (ja) 1995-03-29 1995-03-29 電磁誘導コイル駆動回路

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JP (1) JPH08275402A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001512634A (ja) * 1997-01-16 2001-08-21 シュレフリング.ウンド.アパラテボー.ゲゼルシャフト.ミット.ベシュレンクテル.ハフツング 電気エネルギーまたは電気信号の非接触伝送のシステム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001512634A (ja) * 1997-01-16 2001-08-21 シュレフリング.ウンド.アパラテボー.ゲゼルシャフト.ミット.ベシュレンクテル.ハフツング 電気エネルギーまたは電気信号の非接触伝送のシステム

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Effective date: 20020604