JPH10327544A - 電力送信回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッファＩＣの電源電流のピークを低下させ
てバッファＩＣを効率良く利用する構成として、その使
用個数を少なくして電力を送信することができる電力送
信回路を提供する。 【解決手段】 発振回路４の出力端子を、バッファＩＣ
６のバッファ６ｅ〜６ｈ及びバッファＩＣ７のバッファ
７ｅ〜７ｈを介して共振回路１０の端子１０ｂに接続
し、発振回路４からの発振信号の逆相信号を出力するイ
ンバータゲート５ａの出力端子を、バッファＩＣ６のバ
ッファ６ａ〜６ｄ及びバッファＩＣ７のバッファ７ａ〜
７ｄを介して共振回路１０の端子１０ａに接続する。そ
して、共振回路１０と磁気結合したＩＣカードの送受信
回路を介して、磁気信号により制御回路に電力を送信す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯型の送受信装
置に対して非接触状態で電力を送信する電力送信回路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、斯様な電力送信回路が、例えば
自動車のキーレスエントリーシステムに使用される場合
の例を概略的に示すものである。携帯型の送受信装置た
るＩＣカード１を用いて、使用者が自動車のドア２の解
錠を行う場合には、ＩＣカード１をドア２のドアハンド
ル２ａに近接させる。すると、ＩＣカード１の送受信回
路１ａが自動車側に設けられている電力送信回路３と磁
気結合状態となって、電力送信回路３より非接触状態で
電力が送信されるようになっている。

【０００３】ＩＣカード１の制御回路１ｂは、その電力
を送受信回路１ａを介して受信することにより起動し、
内部のメモリに記憶されているＩＤコードを読出して自
動車側に返信する。すると、自動車側の制御回路は、Ｉ
Ｃカード１から返信されたＩＤコードを照合して照合結
果が一致すると、ドアロック用のアクチュエータ（何れ
も図示せず）を駆動することによってドア２を解錠させ
るようになっている。

【０００４】電力送信回路３は、発振回路４，インバー
タＩＣ５（図４参照）のインバータゲート５ａ，バッフ
ァＩＣ６及び７，並びにコイル８とコンデンサ９とを直
列に接続してなる共振回路１０によって構成されてい
る。発振回路４の出力端子は、バッファＩＣ６を介して
共振回路１０の一方の端子１０ａに接続されていると共
に、インバータゲート５ｂ及びバッファＩＣ７を介して
共振回路１０の他方の端子１０ｂに接続されている。

【０００５】そして、発振回路４が出力する発振信号の
正相信号と逆相信号とが共振回路１０の両端子１０ａ，
１０ｂに与えられることによって、共振回路１０は発振
信号の周波数に共振し、電力が磁気信号となりドア２を
介してＩＣカード１に送信されるようになっている。

【０００６】斯様な電力送信回路３の、より具体的な回
路構成を図４に示す。この図４において、水晶発振器１
１の両端子１１ａ，１１ｂは、夫々、コンデンサ１２，
１３を介してアースに接続されている。水晶発振器１１
の発振周波数は、例えば、４ＭＨｚ程度である。

【０００７】インバータＩＣ５は、６個のインバータゲ
ート５ａ乃至５ｆを内蔵しており、水晶発振器１１の端
子１１ａは、インバータゲート５ｃの入力端子に接続さ
れている。また、水晶発振器１１の端子１１ｂは、抵抗
１４を介してインバータゲート５ｃの出力端子及びイン
バータゲート５ｂの入力端子に接続されている。水晶発
振器１１の端子１１ａ，１１ｂ間には、抵抗１５が接続
されている。以上が、水晶発振器１１を用いる場合に標
準的に構成される発振回路４である。

【０００８】発振回路４の出力端子、即ち、インバータ
ゲート５ｂの出力端子は、インバータゲート５ａの入力
端子に接続されており、インバータゲート５ｂからデュ
−テイ比略５０％の矩形波として出力される発振信号の
逆相信号が、インバータゲート５ａから出力されるよう
になっている。尚、インバータＩＣ５の電源入力端子は
例えば５Ｖの電源ＶDDに接続されており、アース端子及
び未使用のインバータゲート５ｄ〜５ｆの入力端子はア
ースに接続されている。

【０００９】そして、発振回路４から出力される発振信
号（正相信号）と、インバータゲート５ａから出力され
る逆相信号とを、夫々バッファＩＣ６，７を介して共振
回路１０の両端子１０ａ，１０ｂに夫々与えるようにな
っている。この場合、バッファＩＣ６，７は、共振回路
１０における共振電流をより多く流すことによって、電
力送信回路３の送信電力をある程度高めるために用いら
れるものである。

【００１０】３ステートのバッファＩＣ６及び７は、夫
々例えば８個のバッファ６ａ〜６ｈ及び７ａ〜７ｈを有
している。また、夫々に、出力イネーブルコントロール
用のＮＡＮＤゲート６ｉ及び７ｉを有しているが、それ
らの入力端子はアースに接続されて、各バッファ６ａ〜
６ｈ及び７ａ〜７ｈは常に出力イネーブルの状態にあ
る。尚、バッファＩＣ６及び７の電源入力端子，アース
端子も、電源ＶDD，アースに夫々接続されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来、発振回路４から
出力される発振信号の正相信号及び逆相信号を、２つの
バッファＩＣ６及び７を介して共振回路１０に与える場
合には、一方のＩＣ、例えば、バッファＩＣ６を正相信
号用のバッファとし、他方のＩＣであるバッファＩＣ７
を逆相信号用のバッファとしていた。

【００１２】斯様な場合に対応させて、例えば、図４に
示すように、発振回路４の出力端子をバッファＩＣ６の
バッファ６ａ〜６ｈの入力端子に一括して接続すると共
に、それらのバッファ６ａ〜６ｈの出力端子を共振回路
１０の一方の端子１０ａに接続し、また、インバータゲ
ート５ａの出力端子をバッファＩＣ７のバッファ７ａ〜
７ｈの入力端子に一括して接続すると共に、それらのバ
ッファ７ａ〜７ｈの出力端子を共振回路１０の他方の端
子１０ｂに接続して実験を行った。

【００１３】図５は、図４に示す電力送信回路３を構成
した場合に、本発明の発明者が行った一実験例を示すも
のである。尚、バッファＩＣ６に流れる電源電流値を測
定するため、電源ＶDDとバッファＩＣ６の電源入力端子
との間に、電流計１６を挿入している。図５の横軸は時
間であり、縦軸は、電流計１６によって測定された電源
電流値である。

【００１４】図４に示す回路では、バッファＩＣ６には
正相信号，バッファＩＣ７には逆相信号が与えられてい
るため、例えば、バッファＩＣ６のバッファ６ａ〜６ｈ
の入力端子が全てハイレベルの時は、バッファＩＣ７の
バッファ７ａ〜７ｈの入力端子が全てロウレベルとな
る。

【００１５】この時、バッファＩＣ６の全てのバッファ
６ａ〜６ｈの出力端子が全てハイレベルとなって、その
出力端子からは一斉にソース電流が流出するので、電源
電流は、バッファＩＣ６の電源入力端子に接続されてい
る電源ＶDDから、バッファ６ａ〜６ｈ，共振回路１０及
びバッファ７ａ〜７ｈを介してバッファＩＣ７のアース
端子へと流れる。即ち、このときの電流計１６において
測定される共振回路１０への電源電流は、正側に大きな
ピークを生ずる。

【００１６】逆に、バッファＩＣ６のバッファ６ａ〜６
ｈの入力端子が全てロウレベルの時は、バッファＩＣ７
のバッファ７ａ〜７ｈの入力端子が全てハイレベルとな
り、バッファＩＣ６の全てのバッファ６ａ〜６ｈの出力
端子が全てロウレベルとなって、その出力端子には、バ
ッファＩＣ７が一斉に出力したソース電流が、共振回路
１０を逆方向に流れてシンク電流として流入する。

【００１７】この時、電流は、バッファＩＣ７の電源入
力端子に接続されている電源ＶDDから、バッファ７ａ〜
７ｈ，共振回路１０及びバッファ６ａ〜６ｈを介してバ
ッファＩＣ６のアース端子へと流れる。即ち、このとき
電流計１６において測定される電源電流は、共振回路１
０への通電停止によるコイル８の誘起電圧によって逆向
きに流れるため、負側に大きなピークを生ずる。

【００１８】また、バッファＩＣ７の電源入力端子と電
源ＶDDとの間にも電流計を挿入して、バッファＩＣ７の
電源電流の波形を観測したとすれば、図５に示す電流波
形の位相が１８０度ずれたものが観測されるはずであ
る。

【００１９】即ち、この場合、バッファＩＣ６及び７に
は、発振回路４の発振信号の周波数４ＭＨｚ（２５０ｎ
ｓ周期）で、正，負側に著しいピークを有する波形の電
流が流れることになり、そのピーク値は、正側で約１０
００ｍＡ，負側で約−７８０ｍＡにも達してしまう。従
って、斯様な回路構成では、一般的にはバッファＩＣ６
及び７の最大許容電流値を超えてしまうことが多く、実
験レベルでは使用できても、実用的には採用することが
難かしい。

【００２０】このため、実際には、例えば１つのバッフ
ァＩＣが８個のバッファを内蔵していれば、その半分の
４個のみを使用するようにして、全部で４個のバッファ
ＩＣを使用する構成を採用しており、各バッファＩＣが
内蔵する全てのバッファを有効に利用できず、回路面積
が大きくなってしまうという問題があった。

【００２１】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的は、バッファＩＣの電源電流のピークを低下さ
せてバッファＩＣを効率良く利用する構成として、その
使用個数を少なくして電力を送信することができる電力
送信回路を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の電力送信回路は、携帯型の送受信装
置に対して非接触状態で電力を送信するものにおいて、
発振回路と、この発振回路が出力する発振信号から逆相
信号を生成して出力する逆相信号出力回路と、複数個の
バッファを内蔵してなる複数個のバッファＩＣと、共振
回路とを備え、前記複数個のバッファＩＣが夫々内蔵す
る複数個のバッファの内、各一部のバッファを正相バッ
ファとし、その正相バッファの個数と同数のバッファを
逆相バッファとして、前記発振回路の出力端子を、前記
正相バッファを介して前記共振回路の一端に接続すると
共に、前記逆相信号出力回路の出力端子を、前記逆相バ
ッファを介して前記共振回路の他端に接続することを特
徴とする。

【００２３】斯様に構成すれば、１つのバッファＩＣの
中に正相バッファと逆相バッファとが混在するようにな
る。そして、携帯型の送受信装置に対して電力を送信す
る際に、正相バッファが出力端子をハイレベルにドライ
ブしてソース電流を流出させている時は、逆相バッファ
は出力端子をロウレベルにドライブしてシンク電流を流
入させているので、１つのバッファＩＣが内蔵している
全てのバッファから一斉にソース電流が流出したり、全
てのバッファに一斉にシンク電流が流入することがな
い。

【００２４】即ち、１つのバッファＩＣに対する電流の
入出力が平均化されるので、バッファＩＣの電源電流の
消費状態も平均化され、その電流波形が正，負に著しく
大きなピークを生ずることがない。従って、各バッファ
ＩＣが内蔵しているバッファをより多く有効に利用する
ことができて、必要なバッファＩＣの個数を削減するこ
とが可能となる。

【００２５】この場合、請求項２に記載したように、前
記正相バッファの個数と前記逆相バッファの個数とが、
各バッファＩＣにおいて夫々等しくなるように設定する
のが好適である。斯様に構成すれば、各バッファＩＣに
おいて、出力端子をハイレベルにドライブしているバッ
ファの個数と出力端子をロウレベルにドライブしている
バッファの個数とが等しくなるので、各バッファＩＣの
電源電流の消費状態がより一層平均化され、内蔵してい
るバッファを更に多く有効に利用することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、図１及び図２を参照して説明する。尚、図４と同一
部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部
分についてのみ説明する。電気的構成を示す図１におい
て、電力送信回路２１の各構成要素（回路素子）自体
は、図４に示す電力送信回路３のものと同一であるが、
電力送信回路２１においては、発振回路４，インバータ
ゲート（逆相信号出力回路）５ａ，バッファＩＣ６及び
７，共振回路１０間における接続状態が異なっている。

【００２７】即ち、インバータゲート５ａの出力端子
は、バッファＩＣ６が内蔵している４個のバッファ（以
下、逆相バッファと称す）６ａ〜６ｄ及びバッファＩＣ
７が内蔵している４個のバッファ（以下、逆相バッファ
と称す）７ａ〜７ｄの入力端子に接続されている。ま
た、発振回路４の出力端子であるインバータゲート５ｂ
の出力端子は、バッファＩＣ６が内蔵している４個のバ
ッファ（以下、正相バッファと称す）６ｅ〜６ｈ及びバ
ッファＩＣ７が内蔵している４個のバッファ（以下、正
相バッファと称す）７ｅ〜７ｈの入力端子に接続されて
いる。

【００２８】そして、逆相バッファ６ａ〜６ｄ及び７ａ
〜７ｄの出力端子は、共振回路１０の一方の端子１０ａ
に接続されており、正相バッファ６ｅ〜６ｈ及び７ｅ〜
７ｈの出力端子は、共振回路１０の他方の端子１０ｂに
接続されている。以上のように、各バッファＩＣ６及び
７において、正相バッファと逆相バッファとが夫々４個
ずつとなるように接続が行われている。

【００２９】尚、ＩＣカード１側から返信されたＩＤコ
ードの照合を行う図示しない自動車側の制御回路は、共
振回路１０に並列に接続されているか、或いは、電力送
信回路２１とは別個独立に設けられているものとする。

【００３０】次に、本実施例の作用について図２をも参
照して説明する。図２は、図１に示す電力送信回路２１
を構成した場合に、本発明の発明者が行った一実験例を
示すものであり、図５に対応するものである。この図２
において、バッファＩＣ６の電源電流波形のピーク値
は、最大値で約１７０ｍＡ，最小値で約８０ｍＡであ
る。図５の波形と比較すると、最大値で８０％以上，最
小値で９０％以上ピーク値を減少させており、顕著な効
果が現れている。

【００３１】これは、例えばバッファＩＣ６において、
正相バッファ６ｅ〜６ｈが出力端子をハイレベルにドラ
イブしてソース電流を流出させている時は、逆相バッフ
ァ６ａ〜６ｄは出力端子をロウレベルにドライブしてシ
ンク電流を流入させているので、図４に示した電力送信
回路３のように、全てのバッファ６ａ〜６ｈから一斉に
ソース電流が流出したり、全てのバッファ６ａ〜６ｈに
一斉にシンク電流が流入することがないからである。

【００３２】即ち、バッファＩＣ６及び７に対する電流
の入出力が平均化されることにより、バッファＩＣ６及
び７の電源電流の消費状態も平均化されて、その電流波
形が正，負に著しく大きなピークを生ずることがなくな
るのである。

【００３３】以上のように本実施例によれば、発振回路
４の出力端子を、バッファＩＣ６の正相バッファ６ｅ〜
６ｈ及びバッファＩＣ７の正相バッファ７ｅ〜７ｈを介
して共振回路１０の端子１０ｂに接続し、発振回路４か
らの発振信号の逆相信号を出力するインバータゲート５
ａの出力端子を、バッファＩＣ６の逆相バッファ６ａ〜
６ｄ及びバッファＩＣ７の逆相バッファ７ａ〜７ｄを介
して共振回路１０の１０ａに接続して、共振回路１０と
磁気結合したＩＣカード１の送受信回路１ｂを介して、
磁気信号により制御回路１ａに電力を送信するようにし
た。

【００３４】従って、各バッファＩＣ６及び７の電源電
流の消費状態を平均化させることができ、各バッファＩ
Ｃ６及び７が内蔵しているバッファをより多く有効に利
用することができる。そして、例えば、従来はバッファ
ＩＣが４個必要であったものが２個で構成できるように
なり、必要なバッファＩＣの個数を削減することが可能
となるので、電力送信回路２１を小形且つ低価格に構成
することができる。

【００３５】また、各バッファＩＣ６及び７において、
正相バッファの個数と逆相バッファの個数とが夫々４個
ずつとなるようにしたので、電源電流の消費状態をより
一層平均化させることができる。

【００３６】本発明は上記しかつ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、以下のような変形また
は拡張が可能である。各バッファＩＣ６及び７における
正相バッファの個数と逆相バッファの個数とは、必ずし
も等しく設定する必要はなく、例えば、バッファＩＣ６
においては、正相バッファを３個とし、逆相バッファを
５個として、バッファＩＣ７においては、正相バッファ
を５個とし、逆相バッファを３個としてもよい。斯様な
場合でも、電源電流の消費状態を平均化させる効果は生
じる。また、各バッファＩＣ６及び７が内蔵しているバ
ッファ６ａ〜６ｈ及び７ａ〜７ｈを全て使用する必要は
なく、必要な送信電力量に応じて、例えば、各バッファ
ＩＣ６及び７において、正相，逆相バッファの数が夫々
３個ずつとなるように使用しても良い。

【００３７】バッファＩＣの数は２個に限らず、必要な
送信電力量に応じて３個以上であっても良い。また、１
つのバッファＩＣが内蔵しているバッファの数は８個に
限らず、それより多くても、或いは少なくても良い。バ
ッファＩＣは３ステート出力のものでなくても良い。電
源電圧や水晶発振器１１の発振周波数などは一例であ
り、適宜変更して実施して良い。

【００３８】電流計１６は実験データを得るために挿入
されているものであり、実際に使用する回路には必要な
い。送受信回路２１からＩＣカード１に対して電力を送
信する場合は、磁気信号に限ることなく電波信号で送信
しても良い。自動車に使用されるＩＣカードに限ること
なく、各種証明書の発行機や、現金自動支払機などに使
用されるものなどでも良い。また、ＩＣカードのに限る
ことなく、非接触状態で電力が送信されて起動される携
帯型の送受信装置であれば適用が可能である。

【００３９】

【発明の効果】本発明は以上説明した通りであるので、
以下の効果を奏する。請求項１記載の電力送信回路によ
れば、１つのバッファＩＣの中に正相バッファと逆相バ
ッファとが混在するようになり、携帯型の送受信装置に
対して電力を送信する際に、１つのバッファＩＣが内蔵
している全てのバッファから一斉にソース電流が流出し
たり、全てのバッファに一斉にシンク電流が流入するこ
とがない。そして、１つのバッファＩＣに対する電流の
入出力が平均化されて、バッファＩＣの電源電流の消費
状態も平均化され、その電流波形が正，負に著しく大き
なピークを生ずることがなく、各バッファＩＣが内蔵し
ているバッファをより多く有効に利用することができ
て、必要なバッファＩＣの個数を削減することが可能と
なる。従って、全体を小形且つ低価格で構成することが
できる。

【００４０】請求項２記載の電力送信回路によれば、各
バッファＩＣにおいて、出力端子をハイレベルにドライ
ブしているバッファの個数と出力端子をロウレベルにド
ライブしているバッファの個数とが等しくなるので、各
バッファＩＣの電源電流の消費状態がより一層平均化さ
れ、内蔵しているバッファを更に多く有効に利用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電気的構成図

【図２】バッファＩＣの電源電流波形図

【図３】従来技術を示す電力送信回路の全体構成図

【図４】図１相当図

【図５】図２相当図

【符号の説明】

１はＩＣカード（送受信装置）、４は発振回路、５ａは
インバータゲート（逆相信号出力回路）、６及び７はバ
ッファＩＣ、６ａ〜６ｄはバッファ（逆相バッファ）、
６ｅ〜６ｈはバッファ（正相バッファ）、７ａ〜７ｄは
バッファ（逆相バッファ）、７ｅ〜７ｈはバッファ（正
相バッファ）、１０は共振回路、２１は電力送信回路を
示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 携帯型の送受信装置に対して非接触状態
   で電力を送信する電力送信回路において、 発振回路と、 この発振回路が出力する発振信号から逆相信号を生成し
   て出力する逆相信号出力回路と、 複数個のバッファを内蔵してなる複数個のバッファＩＣ
   と、 共振回路とを備え、 前記複数個のバッファＩＣが夫々内蔵する複数個のバッ
   ファの内、各一部のバッファを正相バッファとし、その
   正相バッファの個数と同数のバッファを逆相バッファと
   して、 前記発振回路の出力端子を、前記正相バッファを介して
   前記共振回路の一端に接続すると共に、前記逆相信号出
   力回路の出力端子を、前記逆相バッファを介して前記共
   振回路の他端に接続することを特徴とする電力送信回
   路。
2. 【請求項２】 前記正相バッファの個数と前記逆相バッ
   ファの個数とが、各バッファＩＣにおいて夫々等しくな
   るように設定されていることを特徴とする請求項１記載
   の電力送信回路。