(57)【要約】【課題】ＮＦＣ通信とワイヤレス給電等の給電動作が時分割で反復する場合にＮＦＣ通信期間中に充電タイマーのカウント値が初期値にリセットされ充電タイマーが誤動作すると言う問題する解消する。【解決手段】充電出力端子Ｔ３は、ＤＣ出力電圧を使用してバッテリ２６を充電する。電圧検出回路２１２４１はバッテリ電圧ＶＢＡＴの所定レベルへの到達を検出して制御信号を生成して、入力端子Ｔ１のＤＣ入力電圧のレベル検出によってＮＦＣ通信期間とワイヤレス給電期間とを弁別するレベル判定信号を生成する。充電タイマー２１２４２によるバッテリ２６の充電時間のカウント動作の実行中に、ＮＦＣ通信期間に電圧検出回路２１２４１は制御信号によって充電タイマー２１２４２を制御して、充電タイマー２１２４２はカウント動作のカウント値を保持する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路は、入力端子と、ＤＣ−ＤＣコンバータと、充電出力端子と、電圧検出回路と、充電タイマーとを具備して、
前記入力端子には、ＮＦＣ通信によるＲＦ信号とワイヤレス給電によるＲＦ信号とが反復して供給される受信信号の整流・平滑で生成されるＤＣ入力電圧が供給可能とされ、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記入力端子に供給される前記ＤＣ入力電圧から、所望の電圧レベルを有するＤＣ出力電圧を生成可能とされ、
前記充電出力端子は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータによって生成される前記ＤＣ出力電圧を使用して外部のバッテリを充電可能とされ、
前記電圧検出回路は、前記バッテリの充電によって前記充電出力端子のバッテリ電圧が所定の電圧レベルに到達することを検出可能とされ、前記バッテリ電圧と前記所定の電圧レベルとに応答して制御信号を生成可能とされ、
前記充電タイマーは、前記電圧検出回路から生成される前記制御信号による制御に基づいて前記バッテリの充電時間をカウント可能とされ、
前記電圧検出回路は、前記入力端子に供給される前記ＤＣ入力電圧のレベル検出によって前記ＮＦＣ通信の通信期間と前記ワイヤレス給電の給電期間とを弁別するレベル判定信号を生成可能とされ、
前記充電タイマーによる前記バッテリの前記充電時間のカウント動作の実行中に、前記ＮＦＣ通信の前記通信期間において前記電圧検出回路は前記制御信号によって前記充電タイマーを制御して、前記充電タイマーは前記カウント動作のカウント値を保持する
半導体集積回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記半導体集積回路は、給電出力端子を更に具備して、
前記給電出力端子は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータによって生成される前記ＤＣ出力電圧を外部の受電側システムに給電可能とされた
半導体集積回路。
【請求項３】
請求項２において、
前記半導体集積回路は、前記給電出力端子と前記充電出力端子との間の電気的導通を可能とするＰチャネルＭＯＳトランジスタを更に具備する
半導体集積回路。
【請求項４】
請求項３において、
前記所定の電圧レベルは、急速充電開始電圧と、当該急速充電開始電圧よりも高電圧である充電目標電圧とを含み、
前記バッテリの前記充電によって前記バッテリ電圧が前記急速充電開始電圧に到達する以前では、低レベルのトリクル充電電流によって前記バッテリが充電されるトリクル充電が実行され、
前記バッテリの前記トリクル充電の実行により前記バッテリ電圧が前記急速充電開始電圧に到達した以降は、前記トリクル充電電流よりも高レベルの急速充電流によって前記バッテリが充電される急速充充電が実行される
半導体集積回路。
【請求項５】
請求項４において、
前記トリクル充電の実行動作中に前記充電タイマーは、前記電圧検出回路から生成される前記制御信号による前記制御に基づいて前記バッテリのトリクル充電時間をカウント可能とされ、
前記充電タイマーによる前記バッテリの前記トリクル充電時間のカウント動作の実行中に、前記ＮＦＣ通信の前記通信期間において前記電圧検出回路は前記制御信号によって前記充電タイマーを制御して、前記充電タイマーは前記カウント動作のカウント値を保持する
半導体集積回路。
【請求項６】
請求項５において、
前記急速充電の実行動作中に前記充電タイマーは、前記電圧検出回路から生成される前記制御信号による前記制御に基づいて前記バッテリの急速充電時間をカウント可能とされ、
前記充電タイマーによる前記バッテリの前記急速充電時間のカウント動作の実行中に、前記ＮＦＣ通信の前記通信期間において前記電圧検出回路は前記制御信号によって前記充電タイマーを制御して、前記充電タイマーは前記カウント動作のカウント値を保持する
半導体集積回路。
【請求項７】
請求項６において、
前記充電タイマーは、充電ステートマシンとホールド信号生成ユニットと充電タイマーカウンタとトリクルタイマーリセット信号生成ユニットと急速タイマーリセット信号生成ユニットと急速充電フラグラッチとセレクタとを含み、
前記充電ステートマシンには、前記電圧検出回路から生成される前記制御信号と前記ＮＦＣ通信の前記通信期間と前記ワイヤレス給電の前記給電期間とを弁別する通信状態信号とが供給され、
前記制御信号と前記通信状態信号とに応答して、前記充電ステートマシンは初期ステートとトリクル充電ステートと急速充電ステートと充電エラーステートと充電完了ステートと充電タイマーホールドステートとのいずれかのステートに設定され、
前記初期ステートは、前記バッテリが充電される以前の状態であり、
前記トリクル充電ステートは、前記バッテリが前記トリクル充電によって充電される状態であり、
前記急速充電ステートは、前記バッテリが前記急速充電によって充電される状態であり、
前記充電エラーステートは、トリクル充電エラーまたは急速充電エラーを表示するものであり、
前記トリクル充電エラーは、前記トリクル充電に拘らず所定のトリクル充電期間中に前記バッテリの前記バッテリ電圧が前記急速充電開始電圧に到達しないものであり、
前記急速充電エラーは、前記急速充電にも拘らず所定の急速充電期間中に前記バッテリの前記バッテリ電圧が前記充電目標電圧に到達しないものであり、
前記充電完了ステートは、前記トリクル充電によって前記所定のトリクル充電期間中に前記バッテリ電圧が前記急速充電開始電圧に到達した後に前記急速充電によって前記所定の急速充電期間中に前記バッテリ電圧が前記充電目標電圧に到達したものであり、
前記充電タイマーホールドステートは、前記ＮＦＣ通信期間に前記充電タイマーの前記充電タイマーカウンタのカウント値を保持するものであり、
前記初期ステートと前記充電エラーステートと前記充電完了ステートと前記充電タイマーホールドステートとのいずれかに設定される前記充電ステートマシンの出力信号に応答して、前記ホールド信号生成ユニットはホールド信号を生成して前記充電タイマーカウンタのホールド端子に供給して、
前記トリクル充電による前記所定のトリクル充電期間中での前記バッテリ電圧の前記急速充電開始電圧への到達によって前記電圧検出回路から生成される前記制御信号に応答して前記充電ステートマシンは、前記トリクルタイマーリセット信号生成ユニットに第１信号生成指示を供給して、
前記充電ステートマシンから供給される前記第１信号生成指示に応答して、前記トリクルタイマーリセット信号生成ユニットはトリクルタイマーリセット信号を生成して前記セレクタの第１入力端子に供給して、
前記トリクル充電による前記所定のトリクル充電期間中での前記バッテリ電圧の前記急速充電開始電圧への到達による前記急速充電期間の開始により前記電圧検出回路から生成される前記制御信号に応答して前記充電ステートマシンは、急速充電フラグ信号を生成して、
前記急速充電フラグ信号は前記急速充電フラグラッチに格納されて、前記急速充電フラグラッチの出力端子は前記セレクタの選択制御端子に接続され、
前記急速充電による前記所定の急速充電期間中の前記バッテリ電圧の前記充電目標電圧への到達によって前記電圧検出回路から生成される前記制御信号に応答して前記充電ステートマシンは、前記急速タイマーリセット信号生成ユニットに第２信号生成指示を供給して、
前記充電ステートマシンから供給される前記第２信号生成指示に応答して、前記急速タイマーリセット信号生成ユニットは急速タイマーリセット信号を生成して前記セレクタの第２入力端子に供給して、
前記急速充電フラグラッチの前記出力端子から前記選択制御端子に供給される前記急速充電フラグ信号に応答して前記セレクタは、前記第２入力端子に供給される前記急速タイマーリセット信号を選択して前記充電タイマーカウンタのリセット端子に供給して、
前記充電タイマーカウンタのクロック端子に、所定の周波数を有するクロック信号が供給され、
前記ホールド信号が前記ホールド端子に供給されず前記セレクタから前記トリクルタイマーリセット信号または前記急速タイマーリセット信号が前記リセット端子に供給されない場合には、前記充電タイマーカウンタは前記クロック信号に応答して前記カウント動作の前記カウント値のカウントアップ動作を実行する
半導体集積回路。
【請求項８】
請求項７において、
前記充電タイマーは、ＯＲ回路を更に含み、
前記ＯＲ回路の第１入力端子に前記セレクタによって選択される前記急速タイマーリセット信号が供給され、前記ＯＲ回路の第２入力端子にパワーオンリセット信号が供給され、前記ＯＲ回路の出力端子は前記充電タイマーカウンタの前記リセット端子に接続された
半導体集積回路。
【請求項９】
請求項６において、
前記半導体集積回路は、前記入力端子と前記給電出力端子との間に接続された前記ＤＣ−ＤＣコンバータと並列に接続されたリニア・レギュレータを更に具備して、
前記リニア・レギュレータは、前記入力端子の前記ＤＣ入力電圧の供給に応答して即座動作するものであり、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記リニア・レギュレータよりも高い電力効率を有するスイッチングレギュレータとして動作する
半導体集積回路。
【請求項１０】
請求項９において、
前記入力端子には第１ショットキーダイオードを介して前記ＤＣ入力電圧と第２ショットキーダイオードを介してＡＣ電源接続インターフェースのＡＣ−ＤＣ変換電圧とが供給可能なように、前記入力端子が構成された
半導体集積回路。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記半導体集積回路は、他の入力端子とスイッチとを更に具備して、
前記他の入力端子にＵＳＢ接続インターフェースのＵＳＢ電源電圧が供給可能なように、前記他の入力端子が構成され、
前記スイッチの一端と他端とは、前記他の入力端子と前記給電出力端子とにそれぞれ接続された
半導体集積回路。
【請求項１２】
入力端子と、ＤＣ−ＤＣコンバータと、充電出力端子と、電圧検出回路と、充電タイマーとを具備する半導体集積回路の動作方法であって、
前記入力端子には、ＮＦＣ通信によるＲＦ信号とワイヤレス給電によるＲＦ信号とが反復して供給される受信信号の整流・平滑で生成されるＤＣ入力電圧が供給可能とされ、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記入力端子に供給される前記ＤＣ入力電圧から、所望の電圧レベルを有するＤＣ出力電圧を生成可能とされ、
前記充電出力端子は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータによって生成される前記ＤＣ出力電圧を使用して外部のバッテリを充電可能とされ、
前記電圧検出回路は、前記バッテリの充電によって前記充電出力端子のバッテリ電圧が所定の電圧レベルに到達することを検出可能とされ、前記バッテリ電圧と前記所定の電圧レベルとに応答して制御信号を生成可能とされ、
前記充電タイマーは、前記電圧検出回路から生成される前記制御信号による制御に基づいて前記バッテリの充電時間をカウント可能とされ、
前記電圧検出回路は、前記入力端子に供給される前記ＤＣ入力電圧のレベル検出によって前記ＮＦＣ通信の通信期間と前記ワイヤレス給電の給電期間とを弁別するレベル判定信号を生成可能とされ、
前記充電タイマーによる前記バッテリの前記充電時間のカウント動作の実行中に、前記ＮＦＣ通信の前記通信期間において前記電圧検出回路は前記制御信号によって前記充電タイマーを制御して、前記充電タイマーは前記カウント動作のカウント値を保持する
半導体集積回路の動作方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記半導体集積回路は、給電出力端子を更に具備して、
前記給電出力端子は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータによって生成される前記ＤＣ出力電圧を外部の受電側システムに給電可能とされた
半導体集積回路の動作方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記半導体集積回路は、前記給電出力端子と前記充電出力端子との間の電気的導通を可能とするＰチャネルＭＯＳトランジスタを更に具備する
半導体集積回路の動作方法。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記所定の電圧レベルは、急速充電開始電圧と、当該急速充電開始電圧よりも高電圧である充電目標電圧とを含み、
前記バッテリの前記充電によって前記バッテリ電圧が前記急速充電開始電圧に到達する以前では、低レベルのトリクル充電電流によって前記バッテリが充電されるトリクル充電が実行され、
前記バッテリの前記トリクル充電の実行により前記バッテリ電圧が前記急速充電開始電圧に到達した以降は、前記トリクル充電電流よりも高レベルの急速充電流によって前記バッテリが充電される急速充充電が実行される
半導体集積回路の動作方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記トリクル充電の実行動作中に前記充電タイマーは、前記電圧検出回路から生成される前記制御信号による前記制御に基づいて前記バッテリのトリクル充電時間をカウント可能とされ、
前記充電タイマーによる前記バッテリの前記トリクル充電時間のカウント動作の実行中に、前記ＮＦＣ通信の前記通信期間において前記電圧検出回路は前記制御信号によって前記充電タイマーを制御して、前記充電タイマーは前記カウント動作のカウント値を保持する
半導体集積回路の動作方法。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記急速充電の実行動作中に前記充電タイマーは、前記電圧検出回路から生成される前記制御信号による前記制御に基づいて前記バッテリの急速充電時間をカウント可能とされ、
前記充電タイマーによる前記バッテリの前記急速充電時間のカウント動作の実行中に、前記ＮＦＣ通信の前記通信期間において前記電圧検出回路は前記制御信号によって前記充電タイマーを制御して、前記充電タイマーは前記カウント動作のカウント値を保持する
半導体集積回路の動作方法。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記充電タイマーは、充電ステートマシンとホールド信号生成ユニットと充電タイマーカウンタとトリクルタイマーリセット信号生成ユニットと急速タイマーリセット信号生成ユニットと急速充電フラグラッチとセレクタとを含み、
前記充電ステートマシンには、前記電圧検出回路から生成される前記制御信号と前記ＮＦＣ通信の前記通信期間と前記ワイヤレス給電の前記給電期間とを弁別する通信状態信号とが供給され、
前記制御信号と前記通信状態信号とに応答して、前記充電ステートマシンは初期ステートとトリクル充電ステートと急速充電ステートと充電エラーステートと充電完了ステートと充電タイマーホールドステートとのいずれかのステートに設定され、
前記初期ステートは、前記バッテリが充電される以前の状態であり、
前記トリクル充電ステートは、前記バッテリが前記トリクル充電によって充電される状態であり、
前記急速充電ステートは、前記バッテリが前記急速充電によって充電される状態であり、
前記充電エラーステートは、トリクル充電エラーまたは急速充電エラーを表示するものであり、
前記トリクル充電エラーは、前記トリクル充電に拘らず所定のトリクル充電期間中に前記バッテリの前記バッテリ電圧が前記急速充電開始電圧に到達しないものであり、
前記急速充電エラーは、前記急速充電にも拘らず所定の急速充電期間中に前記バッテリの前記バッテリ電圧が前記充電目標電圧に到達しないものであり、
前記充電完了ステートは、前記トリクル充電によって前記所定のトリクル充電期間中に前記バッテリ電圧が前記急速充電開始電圧に到達した後に前記急速充電によって前記所定の急速充電期間中に前記バッテリ電圧が前記充電目標電圧に到達したものであり、
前記充電タイマーホールドステートは、前記ＮＦＣ通信期間に前記充電タイマーの前記充電タイマーカウンタのカウント値を保持するものであり、
前記初期ステートと前記充電エラーステートと前記充電完了ステートと前記充電タイマーホールドステートとのいずれかに設定される前記充電ステートマシンの出力信号に応答して、前記ホールド信号生成ユニットはホールド信号を生成して前記充電タイマーカウンタのホールド端子に供給して、
前記トリクル充電による前記所定のトリクル充電期間中での前記バッテリ電圧の前記急速充電開始電圧への到達によって前記電圧検出回路から生成される前記制御信号に応答して前記充電ステートマシンは、前記トリクルタイマーリセット信号生成ユニットに第１信号生成指示を供給して、
前記充電ステートマシンから供給される前記第１信号生成指示に応答して、前記トリクルタイマーリセット信号生成ユニットはトリクルタイマーリセット信号を生成して前記セレクタの第１入力端子に供給して、
前記トリクル充電による前記所定のトリクル充電期間中での前記バッテリ電圧の前記急速充電開始電圧への到達による前記急速充電期間の開始により前記電圧検出回路から生成される前記制御信号に応答して前記充電ステートマシンは、急速充電フラグ信号を生成して、
前記急速充電フラグ信号は前記急速充電フラグラッチに格納されて、前記急速充電フラグラッチの出力端子は前記セレクタの選択制御端子に接続され、
前記急速充電による前記所定の急速充電期間中の前記バッテリ電圧の前記充電目標電圧への到達によって前記電圧検出回路から生成される前記制御信号に応答して前記充電ステートマシンは、前記急速タイマーリセット信号生成ユニットに第２信号生成指示を供給して、
前記充電ステートマシンから供給される前記第２信号生成指示に応答して、前記急速タイマーリセット信号生成ユニットは急速タイマーリセット信号を生成して前記セレクタの第２入力端子に供給して、
前記急速充電フラグラッチの前記出力端子から前記選択制御端子に供給される前記急速充電フラグ信号に応答して前記セレクタは、前記第２入力端子に供給される前記急速タイマーリセット信号を選択して前記充電タイマーカウンタのリセット端子に供給して、
前記充電タイマーカウンタのクロック端子に、所定の周波数を有するクロック信号が供給され、
前記ホールド信号が前記ホールド端子に供給されず前記セレクタから前記トリクルタイマーリセット信号または前記急速タイマーリセット信号が前記リセット端子に供給されない場合には、前記充電タイマーカウンタは前記クロック信号に応答して前記カウント動作の前記カウント値のカウントアップ動作を実行する
半導体集積回路の動作方法。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記充電タイマーは、ＯＲ回路を更に含み、
前記ＯＲ回路の第１入力端子に前記セレクタによって選択される前記急速タイマーリセット信号が供給され、前記ＯＲ回路の第２入力端子にパワーオンリセット信号が供給され、前記ＯＲ回路の出力端子は前記充電タイマーカウンタの前記リセット端子に接続された
半導体集積回路の動作方法。
【請求項２０】
請求項１７において、
前記半導体集積回路は、前記入力端子と前記給電出力端子との間に接続された前記ＤＣ−ＤＣコンバータと並列に接続されたリニア・レギュレータを更に具備して、
前記リニア・レギュレータは、前記入力端子の前記ＤＣ入力電圧の供給に応答して即座動作するものであり、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記リニア・レギュレータよりも高い電力効率を有するスイッチングレギュレータとして動作する
半導体集積回路の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路およびその動作方法に関し、特にＮＦＣ通信とワイヤレス給電等の給電動作とが時分割で反復する場合にＮＦＣ通信期間中に充電タイマーのカウント値が初期値にリセットされ充電タイマーが誤動作すると言う問題を解消するのに有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＣカードに半導体集積回路とアンテナ・コイルとを搭載して、このＩＣカードの電源供給は、カードリーダー・カードライターと呼ばれる読み出し・書き込み装置からのＲＦ信号をアンテナ・コイルによる受信と整流回路による整流で行われるものである。このようにカード側に電源を持たないＩＣカードは自動改札システム、電子マネー、物流管理等で普及している。このようにこのＩＣカードはＲＦ給電される一方、ユニークな識別情報(ＩＤ情報)が内蔵不揮発性メモリに格納されているので、ＲＦＩＤカードと呼ばれる。また、自動改札システム、電子マネー等の分野で使用されるＩＣカードは、１３．５６ＭＨｚのＲＦ周波数を使用するＮＦＣ通信を使用するものである。尚、ＮＦＣは、Near Field Communicationの略称である。
【０００３】
一方、スマートフォン等の携帯機器に電源ケーブルを接続することなく、携帯機器を専用の充電テーブルに置くだけで携帯機器の充電が可能な「置くだけ充電」と呼ばれるワイヤレス給電システムが普及している。このワイヤレス給電システムは、スマートフォンと呼ばれる携帯電話の電池の消耗が大きいことに対応するものである。すなわち、スマートフォンは、インターネットとの親和性が高く、パーソナルコンピュータの機能をベースとした多機能携帯電話もしくは電話・メールにＰＤＡ機能が付加された多機能携帯電話であり、「スマフォ」、「スマホ」と略されることもある。ワイヤレス給電システムは業界団体のWireless Power Consortium (ＷＰＣ)によって策定されたＱｉ(チー)と呼ばれる国際標準規格に基づくもので、送信側機器と受信側機器の両者がそれぞれコイルを持つことで、電磁誘導方式により送信側機器から受信側機器への給電を可能とするものである。このワイヤレス給電システムの利点は、充電のために電源コネクターを抜き差しする必要が無く、特に携帯機器の電源コネクターのコネクターカバーを開け閉めする作業を省略することが可能となる。
【０００４】
一方、下記特許文献１の図２とそれに関係する開示には、ポート機器とモバイル機器との間でＮＦＣ通信を行うとともに、ポート機器からモバイル機器の二次電池(バッテリ)を充電するための非接触電力伝達を行うことが記載されている。モバイル機器はＮＦＣ通信用誘導コイルと充電用誘導コイルを有し、ＮＦＣ通信用誘導コイルはＮＦＣチップに接続され、充電用誘導コイルは充電用電力受信部とチャージコントローラと二次電池とに接続される。ポート機器はＮＦＣ通信用誘導コイルと充電用誘導コイルを有し、ＮＦＣ通信用誘導コイルはＮＦＣチップに接続され、充電用誘導コイルは充電用電力供給部に接続される。
【０００５】
また、下記特許文献１の図３とそれに関係する開示には、ポート機器とモバイル機器との間のＮＦＣ通信の動作タイミングとポート機器からモバイル機器の二次電池(バッテリ)を充電するための非接触電力伝達の動作タイミングとを時分割によって反復することが記載されている。時分割によってＮＦＣ通信の動作タイミングでは充電のための非接触電力伝達が非動作とされるので、非接触電力伝達からＮＦＣ通信へのノイズ等の信号品質の劣化を軽減することが可能となるものと推測される。
【０００６】
更に、下記特許文献１の図７とそれに関係する開示には、ポート機器とモバイル機器との間でＮＦＣ通信を行うとともにポート機器からモバイル機器の二次電池(バッテリ)の充電を行う他の非接触電力伝達方式が記載されている。モバイル機器はＮＦＣ通信用と充電用とに兼用される１個の誘導コイルを有し、この１個の誘導コイルは回路セレクタに接続され、回路セレクタはＮＦＣチップと充電用電力受信部とに接続される。回路セレクタはＮＦＣチップと充電用電力受信部の任意の一方を選択して、選択された一方は回路セレクタを介して１個の誘導コイルと接続される。また、ポート機器はＮＦＣ通信用と充電用とに兼用される１個の誘導コイルを有し、この１個の誘導コイルは回路セレクタに接続され、回路セレクタはＮＦＣチップと充電用電力供給部とに接続される。回路セレクタはＮＦＣチップと充電用電力供給部の任意の一方を選択して、選択された一方は回路セレクタを介して１個の誘導コイルと接続される。
【０００７】
更に下記特許文献２には、２種類以上の電源と選択的に接続されることによりバッテリを充電する電子機器において、電力供給を受けている電源との接続が解除されると速やかに他の電源と接続してバッテリの充電を開始するコントローラを使用することが記載されている。すなわち、コントローラによる制御は、ＡＣ電源からＡＣ接続部へ電流が供給されている間ではＡＣ電源によってバッテリを充電して、ＡＣ電源からＡＣ接続部へ電流が供給されず外部機器から外部機器接続部へ電流が供給されている間では外部機器の電源でバッテリを充電する。特にコントローラは、バッテリがＡＣ電源によって充電されている間に、外部機器接続部が外部機器に接続された場合に、外部機器と初期通信を行って外部機器を介してバッテリを充電するために必要な充電設定を行うものである。外部機器接続部は具体的にはＵＳＢ接続部であり、ＩＥＥＥ１３９４等の他の規格のインターフェースも採用可能であるとされている。電子機器がＡＣ電源と外部機器の両者と接続されている場合には、ＡＣ電源からの電流が外部機器からの電流よりも大きいので、コントローラはＡＣ電源によりバッテリを充電するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２５３６４９号  公報
【特許文献２】特開２０１１−１５５８３０号  公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者は本発明に先立って、スマートフォン等の携帯通信機器に搭載される二次電池(バッテリ)のためのワイヤレスすなわち非接触による充電方式の開発に従事した。
【００１０】
この開発において、本発明者は過去の携帯通信機器および過去の充電方式に関して、最初に検討を行った。
【００１１】
スマートフォン以前の携帯電話にも、ＮＦＣ通信を使用するＩＣカードを利用する自動改札システムや、電子マネー等の応用機能を実現するために、ＮＦＣ通信のためのアンテナ・コイルとＮＦＣチップとが搭載されていた。従って、スマートフォンの携帯電話にも、以前の携帯電話の方式を踏襲してＮＦＣ通信のためのアンテナ・コイルとＮＦＣチップとが搭載されている。しかし、以前のＮＦＣ通信の電力は、アンテナ・コイルとＮＦＣチップとを動作させる程度であり、携帯電話に搭載される二次電池(バッテリ)を充電可能な余力は無いものであった。
【００１２】
一方、業界団体ＷＰＣによって策定されたＱｉ規格は、ＮＦＣ通信の１３．５６ＭＨｚのＲＦ周波数より相当低い１００ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの周波数を使用するものである。従って、Ｑｉ規格によるワイヤレス給電システムに準拠する二次電池(バッテリ)の充電方式をスマートフォン等の携帯電話に搭載するためには、Ｑｉ規格の低い周波数を受信するアンテナを以前のＮＦＣ通信のためのアンテナ・コイルと別個に携帯電話に搭載しなければならない。その結果、スマートフォン等の携帯電話には２種類のアンテナを搭載しなければならず、搭載スペースの確保が困難となると言う問題が本発明に先立った本発明者による検討によって明らかとされた。この問題を解決するために、本発明に先立った本発明者による開発では、上記特許文献１の図７とそれに関係する開示に記載されたように、ＮＦＣ通信用と充電用とに兼用される１個の誘導コイルをモバイル機器で使用する方式を採用するものとした。
【００１３】
更に本発明に先立った本発明者による開発では、スマートフォン等の携帯電子機器の二次電池(バッテリ)の充電は、ＡＣ電源からのＡＣ電源電圧の整流・平滑で生成されるＡＣ−ＤＣ電源電圧とＵＳＢ接続からのＵＳＢ電源電圧と上述したワイヤレス給電システムのワイヤレス給電による電源電圧等の複数の電源電圧により可能なことが要求された。
【００１４】
また更に、複数の電源電圧によるこのバッテリの充電に際して、充電監視動作が要求された。すなわち、リチムイオン電池等の二次電池(バッテリ)では、充電回数の増大に反比例して最大充電容量が初期の値よりも低下するものであり、５００回程度の最大充電回数で最大充電容量が初期の値の５０％に低下するものである。更に、最大充電回数が５００回の充電回数を超過すると、最大充電容量の値が急激に低下するものである。従って、過使用状態となったバッテリを充電したとしても当初の充電電圧に到達せず、バッテリまたは充電器に過電流が流れ、火災の原因となる場合もある。このような問題を解消するために、充電タイマーを使用して所定の充電時間で目標の充電電圧に到達しない場合には、警告を出力することが要求された。
【００１５】
しかし、ＮＦＣ通信とワイヤレス給電等の給電動作とが時分割で反復する場合においては、上述のようにＮＦＣ通信の電力ではバッテリの充電が不可能であるので、ＮＦＣ通信期間中に充電タイマーのカウント値が初期値のゼロにリセットされ、充電タイマーが誤動作すると言う問題が本発明に先立った本発明者による検討によって明らかとされた。
【００１６】
《本発明に先立って本発明者によって検討された充電タイマー》
図８は、本発明に先立って本発明者によって検討された充電タイマー２１２４２の構成を示す図である。
【００１７】
図８に示すように本発明に先立って本発明者による検討された充電タイマー２１２４２は、充電ステートマシン２１２４２１とホールド信号生成ユニット２１２４２２とタイマリセット信号生成ユニット２１２４２３と充電タイマーカウンタ２１２４２４とによって構成されている。充電ステートマシン２１２４２１の第１入力端子と第２入力端子とには、ステート制御信号と通信状態信号とがそれぞれ供給される。ステート制御信号は、図示していない電圧検出回路からＮＦＣ通信とワイヤレス給電に兼用される１個の誘導コイルでのＲＦ信号の整流・平滑で生成されるＤＣ入力電圧と、図示していない降圧ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧と、２次電池のバッテリ電圧等からバッテリの充電状態に対応する充電ステートマシン２１２４２１のステートを制御するものである。更に、通信状態信号は、現在の通信状態が時分割で反復されるＮＦＣ通信期間とワイヤレス給電等の給電動作期間とのいずれかを示すものである。更に、通信状態信号が供給される充電ステートマシン２１２４２１の第２入力端子には、バッテリ充電器の動作開始時のパワーオンリセット信号も供給される。
【００１８】
上述したステート制御信号と通信状態信号とパワーオンリセット信号とに応答して、充電ステートマシン２１２４２１は初期ステートとトリクル充電ステートと急速充電ステートと充電エラーステートと充電完了ステートとのいずれかのステートに設定される。初期ステートは、例えば、“００１”の３ビットによって表示されて、バッテリの充電開始の以前の状態である。トリクル充電ステートは、例えば、“０１０”の３ビットによって表示されて、２次電池のバッテリ電圧が急速充電開始電圧に到達する以前に低レベルの充電電流により２次電池を充電して２次電池を長寿命とするものである。急速充電ステートは、例えば“０１１”の３ビットによって表示されて、２次電池のバッテリ電圧が急速充電開始電圧に到達した以降に高レベルの充電電流によって２次電池を充電して２次電池の充電時間を短縮するものである。更に充電エラーステートは、例えば“１０１”の３ビットによって表示され、トリクル充電エラーおよび急速充電エラーを表示するものである。トリクル充電エラーは、トリクル充電にも拘らず所定のトリクル充電期間中において２次電池のバッテリ電圧が急速充電開始電圧に到達せずに、充電タイマーカウンタ２１２４２４のタイマー出力信号としてのタイムアウト信号が生成されるものである。急速充電エラーは、急速充電にも拘らず所定の急速充電期間中において２次電池のバッテリ電圧が充電目標電圧に到達できずに、充電タイマーカウンタ２１２４２４のタイマー出力信号としてのタイムアウト信号が生成されるものである。充電完了ステートは、例えば“１００”の３ビットによって表示されて、トリクル充電によって所定のトリクル充電期間中にバッテリ電圧が急速充電開始電圧に到達した後に急速充電によって所定の急速充電期間中にバッテリ電圧が充電目標電圧に到達したものである。尚、図８では図示されてはいないが、トリクル充電もしくは急速充電に際して充電タイマーカウンタ２１２４２４から生成されるタイムアウト信号は、充電ステートマシン２１２４２１の他の入力端子に供給されるものである。
【００１９】
ホールド信号生成ユニット２１２４２２からハイレベル“１”のホールド信号ＨＯＬＤが供給されずに更にタイマリセット信号生成ユニット２１２４２３からハイレベル“１”のリセット信号が供給されない場合には、充電タイマーカウンタ２１２４２４はクロック信号ＣＬＫに応答してトリクル充電タイマーもしくは急速充電タイマーとしてカウントアップ動作を実行する。
【００２０】
充電ステートマシン２１２４２１から“００１”の３ビットで表示された初期ステートまたは“１００”の３ビットで表示された充電完了ステートまたは“１０１”の３ビットで表示された充電エラーステートを示す状態出力信号が生成されることに応答して、ホールド信号生成ユニット２１２４２２はハイレベル“１”のホールド信号ＨＯＬＤを生成する。従って、ホールド信号生成ユニット２１２４２２のハイレベル“１”のホールド信号ＨＯＬＤに応答して、充電タイマーカウンタ２１２４２４はその時点のカウントアップ値を保持する。
【００２１】
充電ステートマシン２１２４２１の第２入力端子にバッテリ充電器の動作開始のパワーオンリセット信号または現在の通信状態がＮＦＣ通信期間であることを示す通信状態信号が供給されることに応答して、充電ステートマシン２１２４２１はリセット信号生成コマンドを生成する。充電ステートマシン２１２４２１のリセット信号生成コマンドに応答して、タイマリセット信号生成ユニット２１２４２３はハイレベル“１”のリセット信号を生成する。従って、タイマリセット信号生成ユニット２１２４２３のハイレベル“１”のリセット信号に応答して、充電タイマーカウンタ２１２４２４は“００１”の３ビットによって表示された初期ステートにおける初期値のカウント値(ゼロ)にリセットされるものとなる。
【００２２】
尚、図８に示した本発明に先立って本発明者によって検討された充電タイマー２１２４２のベースモデルは、当初はＮＦＣ通信とワイヤレス給電等の給電動作との時分割動作は考慮されずに、ワイヤレス給電等の給電動作のみが考慮されたものであった。その後にＮＦＣ通信とワイヤレス給電等の給電動作の時分割動作が必要とされ、図８に示した本発明に先立って本発明者によって検討された充電タイマー２１２４２の第２入力端子に現在の通信状態がＮＦＣ通信期間であることを示すための通信状態信号が追加的に供給されたものである。
【００２３】
《本発明に先立って本発明者によって検討された充電監視動作》
図９は、図８に示した本発明に先立って本発明者によって検討された充電タイマー２１２４２を利用する２次電池のための充電監視動作を説明するフローチャートである。
【００２４】
図９の最初のステップＳ１００では、バッテリ充電器の動作開始時の誘導コイルのＲＦ信号の整流・平滑で生成されるＤＣ入力電圧の立ち上りに応答して、充電タイマー２１２４２のステートマシン２１２４２１は例えば“１１１”の３ビットにより表示されるパワーオンリセットステートに設定される。
【００２５】
すると、ステップＳ１０１では、充電タイマー２１２４２のステートマシン２１２４２１は、ステップＳ１００のパワーオンリセットステートから例えば“００１”の３ビットによって表示される初期ステート、すなわちバッテリの充電開始の以前の状態に自動的に遷移する。
【００２６】
すると、ステップＳ１０２では、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧ＶＤＤＯＵＴ２が２次電池のバッテリ電圧ＶＢＡＴよりも高レベルであるかが判定され、更にバッテリ充電器の使用者からの２次電池を充電せよとの充電指示が有るかが判定される。
【００２７】
ステップＳ１０２での上述した２つの判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１０２からステップＳ１０３の例えば“０１０”の３ビットによって表示されるトリクル充電ステートに遷移する。それに対し、ステップＳ１０２での上述した２つの判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１０３でのトリクル充電ステートが実行されずにステップＳ１０２の入力に復帰する。
【００２８】
ステップＳ１０３のトリクル充電ステートでは、２次電池のバッテリ電圧が例えば３ボルトの急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋに到達する以前に、２次電池を長寿命とするために低レベルの充電電流によって２次電池が充電される。また、ステップＳ１０３のトリクル充電ステートにおいて、２次電池のトリクル充電が実行される期間に図８に示した充電タイマー２１２４２の充電タイマーカウンタ２１２４２４は、トリクル充電タイマーとしてクロック信号ＣＬＫに応答してカウントアップ動作を実行する。
【００２９】
ステップＳ１０３のトリクル充電ステートにおいて２次電池のトリクル充電が実行されている間に、ステップＳ１０４の判定処理とステップＳ１０５の判定処理とステップＳ１０６の判定処理とステップＳ１０７の判定処理とが実行される。
【００３０】
ステップＳ１０４では、充電ステートマシン２１２４２１の第２入力端子に供給される通信状態信号から、現在の通信状態がＮＦＣ通信期間であるか否かが判定される。ステップＳ１０４の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１０４からステップＳ１０８の例えば“１１１”の３ビットによって表示されるトリクル充電タイマーリセットステートに遷移する。その結果、ステップＳ１０８のトリクル充電タイマーリセットステートにおいて、図８に示した充電タイマー２１２４２の充電タイマーカウンタ２１２４２４は初期値のカウント値(ゼロ)にリセットされる。それに対して、ステップＳ１０４の判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１０４の入力に復帰する。
【００３１】
ステップＳ１０８のトリクル充電タイマーリセットステートでは、図９の最初のステップＳ１００と同様に図８に示した充電タイマー２１２４２のステートマシン２１２４２１はリセットステートに設定される。従って、ステップＳ１０８のトリクル充電タイマーリセットステートの後に、ステップＳ１０１の初期ステートに遷移する。
【００３２】
ステップＳ１０５では、２次電池のバッテリ電圧ＶＢＡＴが例えば３ボルトの急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋに到達したか否かが判定される。ステップＳ１０５の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１０５からステップＳ１１０に遷移する。ステップＳ１１０のトリクル充電タイマーリセットステートでは、図９の最初のステップＳ１００と同様に図８に示した充電タイマー２１２４２のステートマシン２１２４２１はリセットステートに設定される。それに対して、ステップＳ１０５の判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１０５の入力に復帰する。
【００３３】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０２での判定結果と状況が変化して、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧ＶＤＤＯＵＴ２が２次電池のバッテリ電圧ＶＢＡＴよりも低レベルであるかが判定される。このステップＳ１０６の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１０６からステップＳ１１１の例えば“１１１”の３ビットによって表示されるトリクル充電タイマーリセットステートに遷移して、更にその後、ステップＳ１０１の初期ステートに遷移する。それに対して、ステップＳ１０６の判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１０６の入力に復帰する。
【００３４】
ステップＳ１０７では、ステップＳ１０３のトリクル充電ステートにおける２次電池のトリクル充電トリクル充電にも拘らず所定のトリクル充電期間中において２次電池のバッテリ電圧が急速充電開始電圧に到達せずにタイムアウト信号が生じているかが判定される。このステップＳ１０７での判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１０７からステップＳ１１２の例えば“１０１”の３ビットによって表示されるトリクル充電エラーを表示するための充電エラーステートに遷移して処理を終了する。このステップＳ１１２の充電エラーステートでは、バッテリ充電器の使用者にＬＥＤ表示等により充電エラーの警告が出力されるものである。
【００３５】
ステップＳ１１３の急速充電ステートでは、ステップＳ１０５でバッテリ電圧が急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋに到達した２次電池を高レベルの充電電流によって充電して２次電池の充電時間を短縮するものである。またステップＳ１１３の急速充電ステートにおいて、２次電池の急速充電が実行される期間に図８に示した充電タイマー２１２４２の充電タイマーカウンタ２１２４２４は、急速充電タイマーとしてクロック信号ＣＬＫに応答してカウントアップ動作を実行する。
【００３６】
ステップＳ１１３の急速充電ステートにおいて２次電池の急速充電が実行される間に、ステップＳ１１４の判定処理とステップＳ１１５の判定処理とステップＳ１１６の判定処理とステップＳ１１７の判定処理とが実行される。
【００３７】
ステップＳ１１４では、充電ステートマシン２１２４２１の第２入力端子に供給される通信状態信号から、現在の通信状態がＮＦＣ通信期間であるか否かが判定される。ステップＳ１１４の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１１４からステップＳ１１８の例えば“１１１”の３ビットによって表示される急速充電タイマーリセットステートに遷移する。それに対して、ステップＳ１１４の判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１１４の入力に復帰する。その結果、ステップＳ１１８の急速充電タイマーリセットステートにおいて、図８に示した充電タイマー２１２４２の充電タイマーカウンタ２１２４２４は初期値のカウント値(ゼロ)にリセットされる。
【００３８】
ステップＳ１１８の急速充電タイマーリセットステートにおいて、図９の最初のステップＳ１００と同様に図８に示した充電タイマー２１２４２のステートマシン２１２４２１はリセットステートに設定される。従って、ステップＳ１０８のトリクル充電タイマーリセットステートの後に、ステップＳ１０１の初期ステートに遷移する。
【００３９】
ステップＳ１１５では、２次電池のバッテリ電圧ＶＢＡＴが例えば４．２ボルトの充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔに到達したかが判定される。ステップＳ１１５の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１０５からステップＳ１１９の例えば“１１１”の３ビットにより表示される急速充電タイマーリセットステートに遷移する。その後に、ステップＳ１１９の急速充電タイマーリセットステートから、ステップＳ１２２の例えば“１００”の３ビットによって表示される充電完了ステート１２２に遷移する。ステップＳ１２２の充電完了ステート１２２では、バッテリ充電器の使用者にＬＥＤ表示等により充電完了の状態が出力されるものである。それに対してステップＳ１１５の判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１１５の入力に復帰する。
【００４０】
ステップＳ１１６では、ステップＳ１０５での判定結果と状況が変化して２次電池のバッテリ電圧ＶＢＡＴが例えば３ボルトの急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋより低レベルであるかが判定される。ステップＳ１１６の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１１６からステップＳ１２０の例えば“１１１”の３ビットによって表示される急速充電タイマーリセットステートに遷移して、更にその後に、ステップＳ１０３のトリクル充電ステートに復帰する。それに対してステップＳ１１６の判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１１６の入力に復帰する。
【００４１】
ステップＳ１１７では、ステップＳ１１３の急速充電ステートにおける２次電池の急速充電トリクル充電にも拘らず所定の急速充電期間中に２次電池のバッテリ電圧が充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔに到達できずにタイムアウト信号が生じているかが判定される。このステップＳ１１７の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１１７からステップＳ１２１の例えば“１０１”の３ビットによって表示される急速充電エラーを表示するための充電エラーステートに遷移して処理を終了する。このステップＳ１２１の充電エラーステートでも、バッテリ充電器の使用者にＬＥＤ表示等により充電エラーの警告が出力されるものである。
【００４２】
図１０は、図８に示した本発明に先立って本発明者により検討された充電タイマー２１２４２を利用する２次電池のための充電監視動作を説明するタイムチャートである。
【００４３】
図１０には、ＮＦＣ通信用と充電用とに兼用される１個の誘導コイルによって受信されるＲＦ信号の波形ＲＦｉｎが示されて、このＲＦ信号ＲＦｉｎの整流・平滑で生成されるＤＣ入力電圧の図示しない電圧検出回路のレベル検出によって生成される電圧検出信号ＶＤＥＴも示されている。
【００４４】
更に、図１０には、時分割で反復されるＮＦＣ通信期間とワイヤレス給電等の給電動作期間とを含む通信状態が示されている。電圧検出信号ＶＤＥＴが低レベルである期間はＮＦＣ通信期間と判定されるのに対して、電圧検出信号ＶＤＥＴが高レベルである期間はワイヤレス給電等の給電動作期間と判定される。その結果、図１０に示したように、電圧検出信号ＶＤＥＴが低レベルである第１期間Ｔ１と第３期間Ｔ３と第６期間Ｔ６と第８期間Ｔ８はＮＦＣ通信期間と判定され、電圧検出信号ＶＤＥＴが高レベルである第２期間Ｔ２と第４期間Ｔ４と第５期間Ｔ５と第７期間Ｔ７と第９期間Ｔ９はワイヤレス給電等の給電動作期間と判定される。
【００４５】
図１０には、２次電池の充電のための充電電流と充電電圧が示されており、充電電圧が急速充電開始電圧(Ｖｑｕｉｃｋ)に到達する以前ではトリクル充電が実行され、充電電圧が急速充電開始電圧(Ｖｑｕｉｃｋ)に到達した以降は急速充電が実行される。上述のようにＮＦＣ通信の電力は２次電池(バッテリ)を充電可能な余力は無いので、第１期間Ｔ１と第３期間Ｔ３と第６期間Ｔ６と第８期間Ｔ８のＮＦＣ通信期間では、充電電流はゼロアンペアとなって充電停止の状態となる。更に、第３期間Ｔ３と第６期間Ｔ６と第８期間Ｔ８のＮＦＣ通信期間でもトリクル充電タイマーもしくは急速充電タイマーがリセット状態に設定されるので、充電タイマーカウンタ２１２４２４はＮＦＣ通信期間では初期値のカウント値(ゼロ)にリセットされるものとなる。
【００４６】
以上説明したように、ＮＦＣ通信とワイヤレス給電等の給電動作とが時分割で反復する場合には、ＮＦＣ通信の電力ではバッテリの充電が不可能であるので、ＮＦＣ通信期間中に充電タイマーのカウント値が初期値のゼロにリセットされ、充電タイマーが誤動作すると言う問題が本発明に先立った本発明者による検討によって明らかとされたものである。
【００４７】
このような課題を解決するための手段等を以下に説明するが、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００４８】
本願において開示される代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００４９】
すなわち、代表的な実施の形態による半導体集積回路(２１２)は、入力端子(Ｔ１)と、ＤＣ−ＤＣコンバータ(２１２１)と、充電出力端子(Ｔ３)と、電圧検出回路(２１２４１)と、充電タイマー(２１２４２)とを具備する。
【００５０】
入力端子(Ｔ１)には、ＮＦＣ通信によるＲＦ信号とワイヤレス給電によるＲＦ信号とが反復して供給される受信信号の整流・平滑で生成されるＤＣ入力電圧(ＶＩＮ)が供給される。
【００５１】
ＤＣ−ＤＣコンバータ(２１２１)は、入力端子(Ｔ１)に供給されるＤＣ入力電圧(ＶＩＮ)から、所望の電圧レベルを有するＤＣ出力電圧(ＶＤＤＯＵＴ２)を生成する。
【００５２】
充電出力端子(Ｔ３)は、ＤＣ出力電圧(ＶＤＤＯＵＴ２)を使用して外部のバッテリ(２６)を充電する。
【００５３】
電圧検出回路(２１２４１)は、バッテリ(２６)の充電によって充電出力端子(Ｔ３)のバッテリ電圧(ＶＢＡＴ)が所定の電圧レベル(Ｖｑｕｉｃｋ、Ｖｔａｒｇｅｔ)に到達することを検出して、バッテリ電圧(ＶＢＡＴ)と所定の電圧レベル(Ｖｑｕｉｃｋ、Ｖｔａｒｇｅｔ)とに応答して制御信号を生成する。
【００５４】
充電タイマー(２１２４２)は、電圧検出回路(２１２４１)から生成される制御信号による制御に基づいてバッテリ(２６)の充電時間をカウント可能とされる。
【００５５】
電圧検出回路(２１２４１)は、入力端子(Ｔ１)に供給されるＤＣ入力電圧(ＶＩＮ)のレベル検出によってＮＦＣ通信の通信期間とワイヤレス給電の給電期間とを弁別するレベル判定信号(ＶＤＥＴ)を生成する。
【００５６】
充電タイマー(２１２４２)によるバッテリ(２６)の充電時間のカウント動作の実行中に、ＮＦＣ通信の通信期間において電圧検出回路(２１２４１)は制御信号によって充電タイマー(２１２４２)を制御して、充電タイマー(２１２４２)はカウント動作のカウント値を保持することを特徴とするものである(図４参照)。
【発明の効果】
【００５７】
本願において開示される実施の形態のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００５８】
すなわち、本半導体集積回路によれば、ＮＦＣ通信とワイヤレス給電等の給電動作とが時分割で反復する場合にＮＦＣ通信期間中に充電タイマーのカウント値が初期値にリセットされ充電タイマーが誤動作すると言う問題する解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は、実施の形態１によるバッテリ充電制御動作を実行する半導体集積回路２１２が搭載された多機能携帯電話のためのワイヤレス電力伝送システムの構成を示す図である
【図２】図２は、図１に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御のための半導体集積回路２１２の構成を示す図である。
【図３】図３は、図２に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御のための半導体集積回路２１２の外部端子の機能を示す図である。
【図４】図４は、図２に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御のための半導体集積回路２１２の受電側システム３への給電と２次電池２６の充電のための基本的な構成を示す図である。
【図５】図５は、図４に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御の半導体集積回路２１２の充電タイマー２１２４２の構成を示す図である。
【図６】図６は、図４と図５に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御の半導体集積回路２１２の充電タイマー２１２４２を利用する２次電池のための充電監視動作を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、図４と図５に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御の半導体集積回路２１２の充電タイマー２１２４２を利用する２次電池のための充電監視動作を説明するタイムチャートである。
【図８】図８は、本発明に先立って本発明者によって検討された充電タイマー２１２４２の構成を示す図である。
【図９】図９は、図８に示した本発明に先立って本発明者によって検討された充電タイマー２１２４２を利用する２次電池のための充電監視動作を説明するフローチャートである。
【図１０】図１０は、図８に示した本発明に先立って本発明者により検討された充電タイマー２１２４２を利用する２次電池のための充電監視動作を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
１．実施の形態の概要
まず、本願において開示される代表的な実施の形態についてその概要を説明する。代表的な実施の形態の概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号は、それが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
【００６１】
〔１〕代表的な実施の形態による半導体集積回路(２１２)は、入力端子(Ｔ１)と、ＤＣ−ＤＣコンバータ(２１２１)と、充電出力端子(Ｔ３)と、電圧検出回路(２１２４１)と、充電タイマー(２１２４２)とを具備する。
【００６２】
前記入力端子(Ｔ１)には、ＮＦＣ通信によるＲＦ信号とワイヤレス給電によるＲＦ信号とが反復して供給される受信信号の整流・平滑で生成されるＤＣ入力電圧(ＶＩＮ)が供給可能とされる。
【００６３】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ(２１２１)は、前記入力端子(Ｔ１)に供給される前記ＤＣ入力電圧(ＶＩＮ)から、所望の電圧レベルを有するＤＣ出力電圧(ＶＤＤＯＵＴ２)を生成可能とされる。
【００６４】
前記充電出力端子(Ｔ３)は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ(２１２１)によって生成される前記ＤＣ出力電圧(ＶＤＤＯＵＴ２)を使用して外部のバッテリ(２６)を充電可能とされる。
【００６５】
前記電圧検出回路(２１２４１)は、前記バッテリ(２６)の充電によって前記充電出力端子(Ｔ３)のバッテリ電圧(ＶＢＡＴ)が所定の電圧レベル(Ｖｑｕｉｃｋ、Ｖｔａｒｇｅｔ)に到達することを検出可能とされ、前記バッテリ電圧と前記所定の電圧レベルとに応答して制御信号を生成可能とされる。
【００６６】
前記充電タイマー(２１２４２)は、前記電圧検出回路(２１２４１)から生成される前記制御信号による制御に基づいて前記バッテリ(２６)の充電時間をカウント可能とされる。
【００６７】
前記電圧検出回路(２１２４１)は、前記入力端子(Ｔ１)に供給される前記ＤＣ入力電圧(ＶＩＮ)のレベル検出によって前記ＮＦＣ通信の通信期間と前記ワイヤレス給電の給電期間とを弁別するレベル判定信号(ＶＤＥＴ)を生成可能とされる。
【００６８】
前記充電タイマー(２１２４２)による前記バッテリ(２６)の前記充電時間のカウント動作の実行中に、前記ＮＦＣ通信の前記通信期間において前記電圧検出回路(２１２４１)は前記制御信号によって前記充電タイマー(２１２４２)を制御して、前記充電タイマーは前記カウント動作のカウント値を保持することを特徴とするものである(図４参照)。
【００６９】
前記実施の形態によれば、ＮＦＣ通信とワイヤレス給電等の給電動作とが時分割で反復する場合にＮＦＣ通信期間中に充電タイマーのカウント値が初期値にリセットされ充電タイマーが誤動作すると言う問題する解消することができる。
【００７０】
好適な実施の形態による半導体集積回路(２１２)は、給電出力端子(Ｔ４)を更に具備する。
【００７１】
前記給電出力端子(Ｔ４)は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ(２１２１)によって生成される前記ＤＣ出力電圧(ＶＤＤＯＵＴ２)を外部の受電側システム(３)に給電可能とされたことを特徴とするものである(図４参照)。
【００７２】
他の好適な実施の形態による半導体集積回路(２１２)は、前記給電出力端子(Ｔ４)と前記充電出力端子(Ｔ３)との間の電気的導通を可能とするＰチャネルＭＯＳトランジスタ(Ｍｐ３)を更に具備することを特徴とするものである(図４参照)。
【００７３】
更に他の好適な実施の形態では、前記所定の電圧レベルは、急速充電開始電圧(Ｖｑｕｉｃｋ)と、当該急速充電開始電圧よりも高電圧である充電目標電圧(Ｖｔａｒｇｅｔ)とを含む。
【００７４】
前記バッテリ(２６)の前記充電によって前記バッテリ電圧(ＶＢＡＴ)が前記急速充電開始電圧(Ｖｑｕｉｃｋ)に到達する以前では、低レベルのトリクル充電電流によって前記バッテリ(２６)が充電されるトリクル充電が実行される。
【００７５】
前記バッテリ(２６)の前記トリクル充電の実行により前記バッテリ電圧(ＶＢＡＴ)が前記急速充電開始電圧(Ｖｑｕｉｃｋ)に到達した以降は、前記トリクル充電電流よりも高レベルの急速充電流によって前記バッテリ(２６)が充電される急速充充電が実行されることを特徴とするものである(図４参照)。
【００７６】
更に他の好適な実施の形態では、前記トリクル充電の実行動作中に前記充電タイマー(２１２４２)は、前記電圧検出回路(２１２４１)から生成される前記制御信号による前記制御に基づいて前記バッテリ(２６)のトリクル充電時間をカウント可能とされる。
【００７７】
前記充電タイマー(２１２４２)による前記バッテリの前記トリクル充電時間のカウント動作の実行中に、前記ＮＦＣ通信の前記通信期間において前記電圧検出回路(２１２４１)は前記制御信号によって前記充電タイマーを制御して、前記充電タイマーは前記カウント動作のカウント値を保持することを特徴とする(図４参照)。
【００７８】
より好適な実施の形態では、前記急速充電の実行動作中に前記充電タイマー(２１２４２)は、前記電圧検出回路(２１２４１)から生成される前記制御信号による前記制御に基づいて前記バッテリ(２６)の急速充電時間をカウント可能とされる。
【００７９】
前記充電タイマー(２１２４２)による前記バッテリ(２６)の前記急速充電時間のカウント動作の実行中に、前記ＮＦＣ通信の前記通信期間において前記電圧検出回路(２１２４１)は前記制御信号によって前記充電タイマーを制御して、前記充電タイマーは前記カウント動作のカウント値を保持することを特徴とするものである(図４参照)。
【００８０】
他のより好適な実施の形態では、前記充電タイマーは、充電ステートマシン(２１２４２１)とホールド信号生成ユニット(２１２４２２)と充電タイマーカウンタ(２１２４２４)とトリクルタイマーリセット信号生成ユニット(２１２４２５)と急速タイマーリセット信号生成ユニット(２１２４２６)と急速充電フラグラッチ(２１２４２７)とセレクタ(２１２４２８)とを含む。
【００８１】
前記充電ステートマシン(２１２４２１)には、前記電圧検出回路(２１２４１)から生成される前記制御信号と前記ＮＦＣ通信の前記通信期間と前記ワイヤレス給電の前記給電期間とを弁別する通信状態信号とが供給される。
【００８２】
前記制御信号と前記通信状態信号とに応答して、前記充電ステートマシン(２１２４２１)は初期ステートとトリクル充電ステートと急速充電ステートと充電エラーステートと充電完了ステートと充電タイマーホールドステートとのいずれかのステートに設定される。
【００８３】
前記初期ステートは、前記バッテリ(２６)が充電される以前の状態である。
【００８４】
前記トリクル充電ステートは、前記バッテリ(２６)が前記トリクル充電によって充電される状態である。
【００８５】
前記急速充電ステートは、前記バッテリ(２６)が前記急速充電によって充電される状態である。
【００８６】
前記充電エラーステートは、トリクル充電エラーまたは急速充電エラーを表示するものである。
【００８７】
前記トリクル充電エラーは、前記トリクル充電に拘らず所定のトリクル充電期間中に前記バッテリ(２６)の前記バッテリ電圧(ＶＢＡＴ)が前記急速充電開始電圧(Ｖｑｕｉｃｋ)に到達しないものである。
【００８８】
前記急速充電エラーは、前記急速充電にも拘らず所定の急速充電期間中に前記バッテリ(２６)の前記バッテリ電圧(ＶＢＡＴ)が前記充電目標電圧(Ｖｔａｒｇｅｔ)に到達しないものである。
【００８９】
前記充電完了ステートは、前記トリクル充電によって前記所定のトリクル充電期間中に前記バッテリ電圧(ＶＢＡＴ)が前記急速充電開始電圧(Ｖｑｕｉｃｋ)に到達した後に前記急速充電によって前記所定の急速充電期間中に前記バッテリ電圧(ＶＢＡＴ)が前記充電目標電圧(Ｖｔａｒｇｅｔ)に到達したものである。
【００９０】
前記充電タイマーホールドステートは、前記ＮＦＣ通信期間に前記充電タイマー(２１２４２)の前記充電タイマーカウンタ(２１２４２４)のカウント値を保持するものである。
【００９１】
前記初期ステートと前記充電エラーステートと前記充電完了ステートと前記充電タイマーホールドステートとのいずれかに設定される前記充電ステートマシン(２１２４２１)の出力信号に応答して、前記ホールド信号生成ユニット(２１２４２２)はホールド信号を生成して前記充電タイマーカウンタ(２１２４２４)のホールド端子に供給する。
【００９２】
前記トリクル充電による前記所定のトリクル充電期間中での前記バッテリ電圧(ＶＢＡＴ)の前記急速充電開始電圧(Ｖｑｕｉｃｋ)への到達によって前記電圧検出回路(２１２４１)から生成される前記制御信号に応答して前記充電ステートマシン(２１２４２１)は、前記トリクルタイマーリセット信号生成ユニット(２１２４２５)に第１信号生成指示を供給する。
【００９３】
前記充電ステートマシン(２１２４２１)から供給される前記第１信号生成指示に応答して、前記トリクルタイマーリセット信号生成ユニット(２１２４２５)はトリクルタイマーリセット信号を生成して前記セレクタ(２１２４２８)の第１入力端子に供給する。
【００９４】
前記トリクル充電による前記所定のトリクル充電期間中での前記バッテリ電圧(ＶＢＡＴ)の前記急速充電開始電圧(Ｖｑｕｉｃｋ)への到達による前記急速充電期間の開始により前記電圧検出回路(２１２４１)から生成される前記制御信号に応答して前記充電ステートマシン(２１２４２１)は、急速充電フラグ信号を生成する。
【００９５】
前記急速充電フラグ信号は前記急速充電フラグラッチ(２１２４２７)に格納されて、前記急速充電フラグラッチ(２１２４２７)の出力端子は前記セレクタ(２１２４２８)の選択制御端子に接続される。
【００９６】
前記急速充電による前記所定の急速充電期間中の前記バッテリ電圧(ＶＢＡＴ)の前記充電目標電圧(Ｖｔａｒｇｅｔ)への到達によって前記電圧検出回路(２１２４１)から生成される前記制御信号に応答して前記充電ステートマシン(２１２４２１)は、前記急速タイマーリセット信号生成ユニット(２１２４２６)に第２信号生成指示を供給する。
【００９７】
前記充電ステートマシン(２１２４２１)から供給される前記第２信号生成指示に応答して、前記急速タイマーリセット信号生成ユニット(２１２４２６)は急速タイマーリセット信号を生成して前記セレクタ(２１２４２８)の第２入力端子に供給する。
【００９８】
前記急速充電フラグラッチ(２１２４２７)の前記出力端子から前記選択制御端子に供給される前記急速充電フラグ信号に応答して前記セレクタ(２１２４２８)は、前記第２入力端子に供給される前記急速タイマーリセット信号を選択して前記充電タイマーカウンタ(２１２４２４)のリセット端子に供給する。
【００９９】
前記充電タイマーカウンタ(２１２４２４)のクロック端子に、所定の周波数を有するクロック信号(ＣＬＫ)が供給される。
【０１００】
前記ホールド信号が前記ホールド端子に供給されず前記セレクタから前記トリクルタイマーリセット信号または前記急速タイマーリセット信号が前記リセット端子に供給されない場合には、前記充電タイマーカウンタは前記クロック信号に応答して前記カウント動作の前記カウント値のカウントアップ動作を実行することを特徴とするものである(図５参照)。
【０１０１】
更に他のより好適な実施の形態では、前記充電タイマー(２１２４２)は、ＯＲ回路(２１２４２９)を更に含む。
【０１０２】
前記ＯＲ回路(２１２４２９)の第１入力端子に前記セレクタ(２１２４２８)によって選択される前記急速タイマーリセット信号が供給され、前記ＯＲ回路(２１２４２９)の第２入力端子にパワーオンリセット信号が供給され、前記ＯＲ回路(２１２４２９)の出力端子は前記充電タイマーカウンタ(２１２４２４)の前記リセット端子に接続されたことを特徴とするものである(図５参照)。
【０１０３】
具体的な実施の形態では、前記半導体集積回路(２１２)は、前記入力端子(Ｔ１)と前記給電出力端子(Ｔ４)との間に接続された前記ＤＣ−ＤＣコンバータ(２１２１)と並列に接続されたリニア・レギュレータ(２１２２)を更に具備する。
【０１０４】
前記リニア・レギュレータ(２１２２)は、前記入力端子(Ｔ１)の前記ＤＣ入力電圧(ＶＩＮ)の供給に応答して即座動作するものである。
【０１０５】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ(２１２１)は、前記リニア・レギュレータ(２１２２)よりも高い電力効率を有するスイッチングレギュレータとして動作することを特徴とするものである(図２参照)。
【０１０６】
別のより好適な実施の形態では、前記入力端子(Ｔ１)には第１ショットキーダイオード(Ｄ１)を介して前記ＤＣ入力電圧(ＶＩＮ)と第２ショットキーダイオード(Ｄ２)を介してＡＣ電源接続インターフェース(２４)のＡＣ−ＤＣ変換電圧とが供給可能なように、前記入力端子(Ｔ１)が構成されたことを特徴とする(図２参照)。
【０１０７】
最も具体的な実施の形態では、前記半導体集積回路(２１２)は、他の入力端子(Ｔ２)とスイッチ(ＳＷ３)とを更に具備する。
【０１０８】
前記他の入力端子(Ｔ２)にＵＳＢ接続インターフェース(２３)のＵＳＢ電源電圧が供給可能なように、前記他の入力端子(Ｔ２)が構成される。
【０１０９】
前記スイッチ(ＳＷ３)の一端と他端とは、前記他の入力端子(Ｔ２)と前記給電出力端子(Ｔ４)とにそれぞれ接続されたことを特徴とするものである(図２参照)。
【０１１０】
〔２〕別の観点の代表的な実施の形態は、入力端子(Ｔ１)と、ＤＣ−ＤＣコンバータ(２１２１)と、充電出力端子(Ｔ３)と、電圧検出回路(２１２４１)と、充電タイマー(２１２４２)とを具備する半導体集積回路(２１２)の動作方法である。
【０１１１】
前記入力端子(Ｔ１)には、ＮＦＣ通信によるＲＦ信号とワイヤレス給電によるＲＦ信号とが反復して供給される受信信号の整流・平滑で生成されるＤＣ入力電圧(ＶＩＮ)が供給可能とされる。
【０１１２】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ(２１２１)は、前記入力端子(Ｔ１)に供給される前記ＤＣ入力電圧(ＶＩＮ)から、所望の電圧レベルを有するＤＣ出力電圧(ＶＤＤＯＵＴ２)を生成可能とされる。
【０１１３】
前記充電出力端子(Ｔ３)は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ(２１２１)によって生成される前記ＤＣ出力電圧(ＶＤＤＯＵＴ２)を使用して外部のバッテリ(２６)を充電可能とされる。
【０１１４】
前記電圧検出回路(２１２４１)は、前記バッテリ(２６)の充電によって前記充電出力端子(Ｔ３)のバッテリ電圧(ＶＢＡＴ)が所定の電圧レベル(Ｖｑｕｉｃｋ、Ｖｔａｒｇｅｔ)に到達することを検出可能とされ、前記バッテリ電圧と前記所定の電圧レベルとに応答して制御信号を生成可能とされる。
【０１１５】
前記充電タイマー(２１２４２)は、前記電圧検出回路(２１２４１)から生成される前記制御信号による制御に基づいて前記バッテリ(２６)の充電時間をカウント可能とされる。
【０１１６】
前記電圧検出回路(２１２４１)は、前記入力端子(Ｔ１)に供給される前記ＤＣ入力電圧(ＶＩＮ)のレベル検出によって前記ＮＦＣ通信の通信期間と前記ワイヤレス給電の給電期間とを弁別するレベル判定信号(ＶＤＥＴ)を生成可能とされる。
【０１１７】
前記充電タイマー(２１２４２)による前記バッテリ(２６)の前記充電時間のカウント動作の実行中に、前記レベル判定信号(ＶＤＥＴ)に応答して前記ＮＦＣ通信の前記通信期間において前記電圧検出回路(２１２４１)は前記制御信号によって前記充電タイマー(２１２４２)を制御して、前記充電タイマーは前記カウント動作のカウント値を保持することを特徴とする(図４参照)。
【０１１８】
前記実施の形態によれば、ＮＦＣ通信とワイヤレス給電等の給電動作とが時分割で反復する場合にＮＦＣ通信期間中に充電タイマーのカウント値が初期値にリセットされ充電タイマーが誤動作すると言う問題する解消することができる。
【０１１９】
２．実施の形態の詳細
次に、実施の形態について更に詳述する。尚、発明を実施するための最良の形態を説明するための全図において、前記の図と同一の機能を有する部品には同一の符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。
【０１２０】
［実施の形態１］
《多機能携帯電話のためのワイヤレス電力伝送システムの構成》
図１は、実施の形態１によるバッテリ充電制御動作を実行する半導体集積回路２１２が搭載された多機能携帯電話のためのワイヤレス電力伝送システムの構成を示す図である。
【０１２１】
図１に示した多機能携帯電話のためのワイヤレス電力伝送システムは、送電回路１と受電回路２と受電側システム３とによって構成されている。特に図１に示した多機能携帯電話のためのワイヤレス電力伝送システムでは、送電側アンテナコイル１３からのＲＦ信号が受信側アンテナコイル２５によって受信されることにより２次電池２６の充電と受電側システム３への電源供給とが実行される。
【０１２２】
《送信側の送電回路》
図１に示したように、ワイヤレス電力伝送システムの送信側の送電回路１にはＡＣアダプタ１０を介してＡＣ電源が供給される。送電回路１は、マイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)１１と送電制御回路１２とによって構成され、マイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)１１は認証処理機能１１１と暗号処理機能１１２とを有し、送電制御回路１２は整流回路１２１とＲＦドライバ１２２を含み、ＲＦドライバ１２２は送電側アンテナコイル１３と接続される。
【０１２３】
ＡＣアダプタ１０を介して供給されるＡＣ電源が整流回路１２１によって整流・平滑されることによって生成されるＤＣ電源電圧が、送電回路１のマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)１１とＲＦドライバ１２２等とに供給される。送電回路１のマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)１１の認証処理機能１１１と暗号処理機能１１２とは、受電回路２である多機能携帯電話のユーザーが正当な使用権利を有するユーザーか否か等を判断するための相互認証処理と通信データの改竄を防止するための暗号処理とをそれぞれ実行するものである。すなわち、送電回路１のマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)１１は、受電回路２に含まれるマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)２２の認証処理機能２２１と暗号処理機能２２２との間の通信プロトコルに関する暗号鍵の生成と保持と更新と削除等に関係する鍵管理動作を実行するものである。
【０１２４】
その結果、送電回路１のマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)１１によって受電回路２である多機能携帯電話のユーザーが正当な使用権利を有するユーザーであることが判定されると、ＲＦドライバ１２２は図示しないＲＦ発振器から生成されるＲＦ発振出力信号に応答して送電側アンテナコイル１３に供給されるＲＦ駆動信号を生成する。更に、送電回路１のマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)１１からの認証処理と暗号処理との通信データは、ＲＦドライバ１２２と送電側アンテナコイル１３と受電側アンテナコイル２５を介して受電回路２に供給される。
【０１２５】
《受信側の受電回路》
図１に示したように、ワイヤレス電力伝送システムの受信側の受電回路２は受電制御回路２１とマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)２２とによって構成され、マイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)２２は認証処理機能２２１と暗号処理機能２２２を有し、受電制御回路２１は整流回路２１１とバッテリ充電制御のための半導体集積回路２１２とを含むものである。
【０１２６】
図１に示したワイヤレス電力伝送システムでは、最初に送電回路１のマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)１１と受電回路２のマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)２２との間で上述した通信プロトコルに従った通信が、送電側アンテナコイル１３と受電側アンテナコイル２５とを介して実行される。この通信のために、受電回路２では、受電制御回路２１とマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)２２との間でシリアル通信と電源供給等が可能とされたものである。送電回路１のマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)１１によって受電回路２である多機能携帯電話のユーザーが正当な使用権利を有するユーザーであることが判定されると、ＲＦドライバ１２２から生成されるＲＦ駆動信号が受電回路２に送電側アンテナコイル１３と受電側アンテナコイル２５とを介して供給される。
【０１２７】
送電側アンテナコイル１３と受電側アンテナコイル２５とを介して供給されるＲＦ駆動信号が整流回路２１１によって整流・平滑されることにより生成されるＤＣ電源電圧が、半導体集積回路２１２に供給される。整流回路２１１から半導体集積回路２１２に供給されるＤＣ電源電圧は、２次電池２６の充電に使用されるとともに受電側システム３への電源供給にも使用される。
【０１２８】
ワイヤレス電力伝送システムの受信側が多機能携帯電話である場合には、受電側システム３はアプリケーションプロセッサやベースバンドプロセッサや液晶表示ドライバＩＣやＲＦ信号処理半導体集積回路(ＲＦＩＣ)やメインメモリやフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ等を含むものである。
【０１２９】
また、ワイヤレス電力伝送システムの受信側がタブレットＰＣのような携帯型パーソナルコンピュータである場合には、受電側システム３は中央処理ユニット(ＣＰＵ)とハードディスク置き換えの大規模記憶容量のフラッシュメモリストレージを更に含むものである。
【０１３０】
更にバッテリ充電制御とシステム電源供給のための半導体集積回路２１２には、整流回路２１１により生成されるＤＣ電源電圧以外にも、ＵＳＢ接続インターフェース２３からのＵＳＢ電源電圧とＡＣ電源接続インターフェース２４からのＡＣ電源電圧の整流・平滑により生成されるＡＣ−ＤＣ変換電源電圧とが供給可能とされる。従って、バッテリ充電制御とシステム電源供給とのための半導体集積回路２１２は、整流回路２１１のＤＣ電源電圧とＵＳＢ接続インターフェース２３のＵＳＢ電源電圧とＡＣ電源接続インターフェース２４のＡＣ−ＤＣ変換電源電圧の複数の電源電圧からバッテリ充電制御とシステム電源供給のための電源電圧を自動選択する機能を有するものである。尚、ＵＳＢは、Universal Serial Busの略である。
【０１３１】
更に図１に示したワイヤレス電力伝送システムにおいて、送電側の送電回路１と受信側の受電回路２は、２次電池２６の充電と受電側システム３への電源供給のためのワイヤレス電力伝送(ワイヤレス給電)を実行するとともに、ポート機器としての送電側の送電回路１とモバイル機器としての受信側の受電回路２との間のＮＦＣ通信も実行する。更にＮＦＣ通信とワイヤレス給電とを時分割で実行することによって、モバイル機器としての受信側の受電回路２の２次電池２６の充電を実行しながら、ポート機器としての送電側の送電回路１とモバイル機器としての受信側の受電回路２との間のＮＦＣ通信を実行することが可能となる。このＮＦＣ通信によって、ポート機器としての送電側の送電回路１に接続される有線または無線によるインターネット環境をモバイル機器としての受信側の受電回路２が利用することが可能となる。
【０１３２】
《バッテリ充電制御のための半導体集積回路の構成》
図２は、図１に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御のための半導体集積回路２１２の構成を示す図である。
【０１３３】
図２に示すように、バッテリ充電制御とシステム電源供給のための半導体集積回路２１２は、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２１２１とリニア・レギュレータ２１２２とＵＳＢ種別検出回路２１２３と入力電圧選択回路２１２４と外部インターフェース２１２５と内蔵レギュレータ２１２６とゲート駆動制御回路２１２７とを含んでいる。更に、バッテリ充電制御とシステム電源供給のための半導体集積回路２１２は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＭｐ３とスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４とを含んでいる。
【０１３４】
第１入力電圧１の供給端子Ｔ１には第１ショットキーダイオードＤ１を介して送電回路１のワイヤレス給電の電源電圧と第２ショットキーダイオードＤ２を介してＡＣ電源接続インターフェース２４のＡＣ−ＤＣ変換電源電圧とが供給され、第２入力電圧２の供給端子Ｔ２にはＵＳＢ接続インターフェース２３のＵＳＢ電源電圧が供給される。ショットキーダイオードＤ１、Ｄ２は、送電回路１のワイヤレス給電の電源電圧とＡＣ電源接続インターフェース２４のＡＣ−ＤＣ変換電源電圧との間で逆流防止素子として機能する一方、ＰＮ接合ダイオードと比較して低い順方向電圧で電源電圧を伝達する電圧伝達素子として機能する。尚、送電回路１のワイヤレス給電の電源電圧は５．５ボルトから２０ボルトの電圧であり、ＡＣ電源接続インターフェース２４のＡＣ−ＤＣ変換電源電圧は略７ボルトの電圧であり、ＵＳＢ接続インターフェース２３のＵＳＢ電源電圧は５ボルトの電圧である。
【０１３５】
降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２１２１には、外部端子ＤＤＯＵＴ１(Ｔ５)、ＤＤＯＵＴ２(Ｔ６)を介してインダクターＬ１と容量Ｃ１とが接続されている。従って、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２１２１はリニア・レギュレータ２１２２よりも電源投入時の起動が遅いが、リニア・レギュレータ２１２２よりも高い電力効率を有するスイッチングレギュレータとして動作する。一方、リニア・レギュレータ２１２２は、電源投入の直後に即座に動作するシリーズレギュレータとして動作するものである。
【０１３６】
すなわち、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２１２１とリニア・レギュレータ２１２２は、５．５ボルトから２０ボルトの送電回路１のワイヤレス給電の電源電圧もしくは略７ボルトのＡＣ電源接続インターフェース２４のＡＣ−ＤＣ変換電源電圧から３．５ボルトから５ボルトのシステム供給電圧を生成する。従って、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２１２１とリニア・レギュレータ２１２２からの５ボルトのシステム供給電圧は、スイッチＳＷ２、ＳＷ４と外部端子ＳＹＳ(Ｔ４)とを介して受電側システム３に供給される一方、５ボルトのＵＳＢ接続インターフェース２３のＵＳＢ電源電圧は、スイッチＳＷ３と外部端子ＳＹＳ(Ｔ４)とを介して受電側システム３に供給される。
【０１３７】
ＵＳＢ種別検出回路２１２３は、ＵＳＢ接続インターフェース２３の差動データ信号Ｄ＋、Ｄ−のビットレートもしくは第２入力電圧２の供給端子Ｔ２の給電能力からＵＳＢ接続インターフェース２３がＵＳＢ１．１またはＵＳＢ１．０とＵＳＢ２．０とＵＳＢ３．０とのいずれの種別であるかを検出する。
【０１３８】
入力電圧選択回路２１２４は起動時の動作モード選択のために第１入力電圧１の供給端子Ｔ１の電圧検出と第２入力電圧２の供給端子Ｔ２の供給端子の電圧検出とを実行して、更にスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４のオンオフ制御と降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２１２１、内蔵レギュレータ２１２６、ゲート駆動制御回路２１２７の制御とを実行する。更に入力電圧選択回路２１２４は、ＵＳＢ種別検出回路２１２３の制御を実行するとともに外部インターフェース２１２５を介してＵＳＢ種別検出回路２１２３によるＵＳＢ種別検出データをマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)２２と受電側システム３とに供給する機能を有するものである。
【０１３９】
従って、外部インターフェース２１２５は、受電側システム３およびマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)２２とクロックおよびシリアルデータの双方向通信を実行する。
【０１４０】
内蔵レギュレータ２１２６には、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２１２１またはリニア・レギュレータ２１２２を介して送電回路１のワイヤレス給電の電源電圧またはＡＣ電源接続インターフェース２４のＡＣ−ＤＣ変換電源電圧が供給されるか、もしくはＵＳＢ接続インターフェース２３のＵＳＢ電源電圧が供給される。その結果、内蔵レギュレータ２１２６から１．８ボルトの動作電圧ＶＤＤ１８と３．０ボルトの動作電圧ＶＤＤ３０とが生成され、マイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)２２に供給される。
【０１４１】
ＰチャネルＭＯＳトランジスタＭｐ３は入力電圧選択回路２１２４およびゲート駆動制御回路２１２７によってオン状態に駆動制御されることによって、外部端子ＳＹＳ(Ｔ４)の３．５ボルト〜５ボルトのシステム供給電圧を外部端子ＢＡＴ(Ｔ３)を介して２次電池２６に供給することで、２次電池２６の充電が実行される。例えば、２次電池２６は多機能携帯電話等に内蔵されるリチウムイオン電池であって、その充電電流は略０．５Ａ〜１．０Ａの比較的大きな電流となる。
【０１４２】
更にゲート駆動制御回路２１２７は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＭｐ３が外部端子ＳＹＳ(Ｔ４)と外部端子ＢＡＴ(Ｔ３)との間で双方向に導通するようにＰチャネルＭＯＳトランジスタＭｐ３のゲートを駆動する出力信号を生成する。従って、２次電池２６の充電が実行される期間では外部端子ＳＹＳ(Ｔ４)から外部端子ＢＡＴ(Ｔ３)へ２次電池２６の充電電流が流される一方、それと反対に２次電池２６の放電によるバッテリ動作期間では外部端子ＢＡＴ(Ｔ３)から外部端子ＳＹＳ(Ｔ４)へ２次電池２６の放電電流が流されるものである。また更にゲート駆動制御回路２１２７は、２次電池２６の充電動作と放電動作との間に充電電流と放電電流との電流制御を実行することよって過充電と過放電とを防止する機能を有するものである。
【０１４３】
《半導体集積回路の外部端子の機能》
図３は、図２に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御のための半導体集積回路２１２の外部端子の機能を示す図である。
【０１４４】
図３に示すように、第１入力電圧１の外部供給端子は、第１ショットキーダイオードＤ１または第２ショットキーダイオードＤ２を介して送電回路１のワイヤレス給電の電源電圧またはＡＣ電源接続インターフェース２４のＡＣ−ＤＣ変換電源電圧を供給する機能を有するものである。
【０１４５】
更に、第２入力電圧２の外部供給端子は、ＵＳＢ接続インターフェース２３のＵＳＢ電源電圧を供給する機能を有している。
【０１４６】
差動データ信号Ｄ＋の外部供給端子は、ＵＳＢ接続インターフェース２３の差動データの非反転入力信号Ｄ＋を供給する機能を有する。
【０１４７】
更に、差動データ信号Ｄ−の外部供給端子は、ＵＳＢ接続インターフェース２３の差動データの反転入力信号Ｄ−を供給する機能を有する。
【０１４８】
クロックの外部入出力端子は、外部インターフェース２１２５のクロックの双方向通信を実行する機能を有する。
【０１４９】
更にシリアルデータの外部入出力端子は、外部インターフェース２１２５のシリアルデータの双方向通信を実行する機能を有する。
【０１５０】
外部端子ＤＤＯＵＴ１は、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２１２１でのスイッチングレギュレータ動作によるスイッチング出力信号を出力する機能を有する。
【０１５１】
更に、外部端子ＤＤＯＵＴ２は、インダクターＬ１と容量Ｃ１とから構成されるローパスフィルタを通過した降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２１２１の出力電圧を出力する機能を有する。
【０１５２】
外部端子ＳＹＳは、受電側システム３へ電源電圧を出力する機能を有する。
【０１５３】
外部端子ＢＡＴは、２次電池２６を接続する機能を有する。
【０１５４】
外部端子ＶＤＤ１８は、１．８ボルトの動作電圧ＶＤＤ１８をマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)２２に出力する機能を有する。
【０１５５】
外部端子ＶＤＤ３０は、３．０ボルトの動作電圧ＶＤＤ３０をマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)２２に出力する機能を有する。
【０１５６】
《給電および充電の基本的な構成》
図４は、図２に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御のための半導体集積回路２１２の受電側システム３への給電と２次電池２６の充電のための基本的な構成を示す図である。
【０１５７】
図４に示すように、送電側アンテナコイル１３からのＲＦ信号が受信側アンテナコイル２５によって受信され、受電側アンテナコイル２５のＲＦ信号が整流回路２１１によって整流・平滑されることによって生成されるＤＣ電源電圧ＶＩＮが、ショットキーダイオードＤ１を介して半導体集積回路２１２の供給端子Ｔ１に供給される。供給端子Ｔ１には降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２１２１が接続され、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２１２１はＰＷＭ制御回路２１２１１とハイサイドスイッチとしてのＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１２１２とローサイドスイッチとしてのＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１２１３とを含んでいる。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１２１２のソースにはＤＣ電源電圧ＶＩＮが供給され、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１２１２のドレインとＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１２１３のドレインは外部端子ＤＤＯＵＴ１(Ｔ５)を介してインダクターＬ１の一端に接続され、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１２１３のソースは外部接地端子ＤＤＧＮＤを介して接地電位に接続される。
【０１５８】
ＰＷＭ制御回路２１２１１がＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１２１２のゲートとＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１２１３のゲートとをＰＷＭ駆動することによってインダクターＬ１の他端と容量Ｃ１の一端が接続された接続ノードに生成されるシステム供給電圧ＶＤＤＯＵＴ２は、外部端子ＤＤＯＵＴ２(Ｔ６)を介してＰＷＭ制御回路２１２１１に負帰還端子に供給される。負帰還端子のシステム供給電圧ＶＤＤＯＵＴ２が所定の電圧レベルとなるように、ＰＷＭ制御回路２１２１１はＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１２１２のオン期間とＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１２１３のオン期間との比をＰＷＭ制御する。
【０１５９】
降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２１２１から外部端子ＤＤＯＵＴ２(Ｔ６)に生成されるシステム供給電圧ＶＤＤＯＵＴ２は、スイッチＳＷ２のＰチャネルＭＯＳトランジスタＰａｔｈ＿ＳＷのソースに供給され、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰａｔｈ＿ＳＷのドレインは外部端子ＳＹＳ(Ｔ４)とＰチャネルＭＯＳトランジスタＭｐ３のドレインとゲート駆動制御回路２１２７とに接続される。
【０１６０】
外部端子ＢＡＴ(Ｔ３)を介して２次電池２６にバッテリ充電電流を供給するためのＰチャネルＭＯＳトランジスタＭｐ３のゲートはゲート駆動制御回路２１２７に接続され、ゲート駆動制御回路２１２７には外部端子Ｔ１１を介して抵抗ＲICHGの一端が接続され、抵抗ＲICHGの他端は接地電位に接続される。その結果、抵抗ＲICHGの抵抗値を調整することにより、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＭｐ３のソース・ドレイン経路に流れるバッテリ充電電流の最大値を調整することが可能となる。
【０１６１】
図４に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御の半導体集積回路２１２の入力電圧選択回路２１２４は、電圧検出回路２１２４１と充電タイマー２１２４２とを含んでいる。
【０１６２】
電圧検出回路２１２４１に、供給端子Ｔ１のＤＣ電源電圧ＶＩＮと外部端子ＤＤＯＵＴ２(Ｔ６)のシステム供給電圧ＶＤＤＯＵＴ２と外部端子ＢＡＴ(Ｔ３)の２次電池２６のバッテリ電圧ＶＢＡＴと例えば３ボルトの急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋと例えば４．２ボルトの充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔとが供給される。その結果、電圧検出回路２１２４１は、供給端子Ｔ１のＤＣ電源電圧ＶＩＮのレベル検出によってＮＦＣ通信期間とワイヤレス給電等の給電動作期間を判定するレベル検出信号ＶＤＥＴを生成する。すなわち、レベル電圧検出信号ＶＤＥＴが低レベルである期間はＮＦＣ通信期間と判定されて、電圧検出信号ＶＤＥＴが高レベルである期間はワイヤレス給電等の給電動作期間と判定される。
【０１６３】
更に、電圧検出回路２１２４１は、外部端子ＤＤＯＵＴ２(Ｔ６)のシステム供給電圧ＶＤＤＯＵＴ２と外部端子ＢＡＴ(Ｔ３)の２次電池２６のバッテリ電圧ＶＢＡＴと急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋと充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔとに応答して、充電タイマー２１２４２を制御するステート制御信号を生成する。
【０１６４】
《充電タイマー》
図５は、図４に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御の半導体集積回路２１２の充電タイマー２１２４２の構成を示す図である。
【０１６５】
図５に示す実施の形態１による充電タイマー２１２４２は、充電ステートマシン２１２４２１とホールド信号生成ユニット２１２４２２と充電タイマーカウンタ２１２４２４とトリクルタイマーリセット信号生成ユニット２１２４２５と急速タイマーリセット信号生成ユニット２１２４２６と急速充電フラグラッチ２１２４２７とセレクタ２１２４２８とＯＲ回路２１２４２９を含んでいる。
【０１６６】
図５の充電ステートマシン２１２４２１の第１入力端子には、図４に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御の半導体集積回路２１２の入力電圧選択回路２１２４の電圧検出回路２１２４１から生成されるステート制御信号が供給される。更に、図５の充電ステートマシン２１２４２１の第２入力端子には、図４に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御の半導体集積回路２１２の入力電圧選択回路２１２４の電圧検出回路２１２４１から生成される通信状態信号が供給される。また更に、図５の充電ステートマシン２１２４２１のリセット端子には、図４に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御の半導体集積回路２１２の入力電圧選択回路２１２４の電圧検出回路２１２４１からバッテリ充電器の動作開始時に生成されるパワーオンリセット信号も供給される。更に、このパワーオンリセット信号は、急速充電フラグラッチ２１２４２７とＯＲ回路２１２４２９とに供給される。また、図５では図示されてはいないが、このパワーオンリセット信号は、ホールド信号生成ユニット２１２４２２と充電タイマーカウンタ２１２４２４とトリクルタイマーリセット信号生成ユニット２１２４２５と急速タイマーリセット信号生成ユニット２１２４２６とにも供給される。
【０１６７】
上述したステート制御信号と通信状態信号とパワーオンリセット信号とに応答して、充電ステートマシン２１２４２１は初期ステートとトリクル充電ステートと急速充電ステートと充電エラーステートと充電完了ステートと充電タイマーホールドステートとのいずれかのステートに設定される。
【０１６８】
初期ステートは、例えば“００１”の３ビットによって表示されて、バッテリの充電開始の以前の状態である。トリクル充電ステートは、例えば、“０１０”の３ビットによって表示されて、２次電池のバッテリ電圧が急速充電開始電圧に到達する以前に低レベルの充電電流により２次電池を充電して２次電池を長寿命とするものである。急速充電ステートは、例えば、“０１１”の３ビットによって表示されて、２次電池のバッテリ電圧が急速充電開始電圧に到達した以降に高レベルの充電電流によって２次電池を充電して２次電池の充電時間を短縮するものである。充電エラーステートは、例えば、“１０１”の３ビットによって表示され、トリクル充電エラーおよび急速充電エラーを表示するものである。トリクル充電エラーは、トリクル充電にも拘らず所定のトリクル充電期間中において２次電池のバッテリ電圧が急速充電開始電圧に到達せずに、充電タイマーカウンタ２１２４２４のタイマー出力信号としてのタイムアウト信号が生成されるものである。急速充電エラーは、急速充電にも拘らず所定の急速充電期間中において２次電池のバッテリ電圧が充電目標電圧に到達できずに、充電タイマーカウンタ２１２４２４のタイマー出力信号としてのタイムアウト信号が生成されるものである。充電完了ステートは、例えば“１００”の３ビットによって表示され、トリクル充電によって所定のトリクル充電期間中にバッテリ電圧が急速充電開始電圧に到達した後に急速充電によって所定の急速充電期間中にバッテリ電圧が充電目標電圧に到達したものである。充電タイマーホールドステートは、実施の形態１によって特に追加されたステートであり、例えば“１１０”の３ビットによって表示され、ＮＦＣ通信期間に図５に示した実施の形態１による充電タイマー２１２４２の充電タイマーカウンタ２１２４２４のカウント値を保持するものである。尚、図５では図示されてはいないが、トリクル充電または急速充電に際して充電タイマーカウンタ２１２４２４から生成されるタイムアウト信号は、充電ステートマシン２１２４２１の他の入力端子に供給されるものである。
【０１６９】
充電タイマーカウンタ２１２４２４のクロック端子には、所定の周波数を有するクロック信号ＣＬＫが、供給される。ホールド信号生成ユニット２１２４２２からハイレベル“１”のホールド信号ＨＯＬＤが供給されずに更にＯＲ回路２１２４２９からハイレベル“１”のリセット信号が供給されない場合には、図５の充電タイマーカウンタ２１２４２４はクロック信号ＣＬＫに応答してトリクル充電タイマーもしくは急速充電タイマーとしてカウントアップ動作を実行する。
【０１７０】
充電ステートマシン２１２４２１から生成される“００１”の３ビットの初期ステートまたは“１００”の３ビットの充電完了ステートまたは“１０１”の３ビットの充電エラーステートまたは“１１０”の３ビットの充電タイマーホールドステートを示す状態出力信号に応答して、ホールド信号生成ユニット２１２４２２はハイレベル“１”のホールド信号ＨＯＬＤを生成する。従って、ホールド信号生成ユニット２１２４２２のハイレベル“１”のホールド信号ＨＯＬＤに応答して、充電タイマーカウンタ２１２４２４は、その時点のカウントアップ値を保持する。
【０１７１】
トリクル充電によって所定のトリクル充電期間中に２次電池２６のバッテリ電圧ＶＢＡＴが急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋに到達することに応答して、充電ステートマシン２１２４２１はトリクル充電リセット信号生成コマンドを生成する。トリクルタイマーリセット信号生成ユニット２１２４２５は充電ステートマシン２１２４２１からのトリクル充電リセット信号生成コマンドに応答して、ハイレベル“１”のリセット信号を生成してセレクタ２１２４２８の第１入力端子に供給する。
【０１７２】
またトリクル充電期間中においては、充電ステートマシン２１２４２１から急速充電フラグラッチ２１２４２７に現時点ではトリクル充電期間であり急速充電期間でないことを示すローレベル“０”のフラグ信号が供給される。従って、急速充電フラグラッチ２１２４２７の出力端子からはセレクタ２１２４２８の選択制御端子にローレベル“０”のフラグ信号が供給されるので、セレクタ２１２４２８は第１入力端子に供給されるトリクルタイマーリセット信号生成ユニット２１２４２５のハイレベル“１”のリセット信号をＯＲ回路２１２４２９を介して充電タイマーカウンタ２１２４２４のリセット端子に供給する。その結果、充電タイマーカウンタ２１２４２４は、トリクルタイマーとしてのカウント値が初期値(ゼロ)にリセットされるものとなる。
【０１７３】
トリクル充電期間によって２次電池２６のバッテリ電圧ＶＢＡＴが急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋに到達することにより急速充電期間が開始されるので、充電ステートマシン２１２４２１から急速充電フラグラッチ２１２４２７に現時点はトリクル充電期間ではなく急速充電期間であることを示すハイレベル“１”のフラグ信号が供給される。従って、急速充電フラグラッチ２１２４２７の出力端子からはセレクタ２１２４２８の選択制御端子にハイレベル“１”のフラグ信号が供給されるので、セレクタ２１２４２８は第２入力端子に供給される急速タイマーリセット信号生成ユニット２１２４２６の出力信号をＯＲ回路２１２４２９を介して充電タイマーカウンタ２１２４２４のリセット端子に供給する。
【０１７４】
急速充電によって所定の急速充電期間中に２次電池２６のバッテリ電圧ＶＢＡＴが充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔに到達することに応答して、充電ステートマシン２１２４２１は急速充電リセット信号生成コマンドを生成する。その結果、急速タイマーリセット信号生成ユニット２１２４２６は、充電ステートマシン２１２４２１からの急速充電リセット信号生成コマンドに応答して、ハイレベル“１”のリセット信号を生成してセレクタ２１２４２８の第２入力端子に供給する。
【０１７５】
従って、急速充電期間中においては、充電ステートマシン２１２４２１から急速充電フラグラッチ２１２４２７に現時点ではトリクル充電期間でなく急速充電期間であることを示すハイレベル“１”のフラグ信号が供給される。従って、急速充電フラグラッチ２１２４２７の出力端子からはセレクタ２１２４２８の選択制御端子にハイレベル“１”のフラグ信号が供給され、セレクタ２１２４２８は第２入力端子に供給される急速タイマーリセット信号生成ユニット２１２４２６のハイレベル“１”のリセット信号をＯＲ回路２１２４２９を介して充電タイマーカウンタ２１２４２４のリセット端子に供給する。その結果、充電タイマーカウンタ２１２４２４は、急速タイマーとしてのカウント値が初期値(ゼロ)にリセットされるものとなる。
【０１７６】
《実施の形態１による充電監視動作のフローチャート》
図６は、図４と図５に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御の半導体集積回路２１２の充電タイマー２１２４２を利用する２次電池のための充電監視動作を説明するフローチャートである。
【０１７７】
図６の最初のステップＳ１００では、バッテリ充電器の動作開始時の誘導コイルとしての受信側アンテナコイル２５のＲＦ信号の整流・平滑で生成されるＤＣ入力電圧の立ち上りに応答して、充電タイマー２１２４２のステートマシン２１２４２１は例えば“１１１”の３ビットにより表示されるパワーオンリセットステートに設定される。
【０１７８】
すると、ステップＳ１０１では、充電タイマー２１２４２のステートマシン２１２４２１は、ステップＳ１００のパワーオンリセットステートから例えば“００１”の３ビットによって表示される初期ステート、すなわちバッテリの充電開始の以前の状態に自動的に遷移する。
【０１７９】
すると、ステップＳ１０２では、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧ＶＤＤＯＵＴ２が２次電池のバッテリ電圧ＶＢＡＴよりも高レベルであるかが判定され、更にバッテリ充電器の使用者からの２次電池を充電せよとの充電指示が有るかが判定される。
【０１８０】
ステップＳ１０２での上述した２つの判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１０２からステップＳ１０３の例えば“０１０”の３ビットによって表示されるトリクル充電ステートに遷移する。それに対し、ステップＳ１０２での上述した２つの判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１０３でのトリクル充電ステートが実行されずにステップＳ１０２の入力に復帰する。
【０１８１】
ステップＳ１０３のトリクル充電ステートでは、２次電池のバッテリ電圧が例えば３ボルトの急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋに到達する以前に、２次電池を長寿命とするために低レベルの充電電流によって２次電池が充電される。また、ステップＳ１０３のトリクル充電ステートにおいて、２次電池のトリクル充電が実行される期間に図５に示した充電タイマー２１２４２の充電タイマーカウンタ２１２４２４は、トリクル充電タイマーとしてクロック信号ＣＬＫに応答してカウントアップ動作を実行する。
【０１８２】
ステップＳ１０３のトリクル充電ステートにおいて２次電池のトリクル充電が実行されている間に、ステップＳ１０４の判定処理とステップＳ１０５の判定処理とステップＳ１０６の判定処理とステップＳ１０７の判定処理とが実行される。
【０１８３】
ステップＳ１０４では、充電ステートマシン２１２４２１の第２入力端子に供給される通信状態信号から、現在の通信状態がＮＦＣ通信期間であるか否かが判定される。ステップＳ１０４の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１０４からステップＳ１２３の例えば“１１０”の３ビットによって表示される充電タイマーホールドステートに遷移する。その結果、ステップＳ１２３の充電タイマーホールドステートでは、図５に示した充電タイマー２１２４２の充電タイマーカウンタ２１２４２４のカウント値は、初期値のカウント値(ゼロ)にリセットされることなく、その時点の値に保持される。更に、ステップＳ１２３の充電タイマーホールドステートにおける充電タイマーカウンタ２１２４２４のカウント値の保持の処理が終了すると、ステップＳ１０１の初期ステートの出力に復帰するものである。それに対してステップＳ１０４の判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１０４の入力に復帰する。
【０１８４】
従って、図６に示した実施の形態１による２次電池の充電監視動作のフローチャートによれば、ステップＳ１０３のトリクル充電ステートによるトリクル充電動作中のＮＦＣ通信期間において充電タイマーのカウント値が初期値のゼロにリセットされて、充電タイマーが誤動作すると言う問題が解消されることが可能となる。
【０１８５】
ステップＳ１０５では、２次電池のバッテリ電圧ＶＢＡＴが例えば３ボルトの急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋに到達したか否かが判定される。ステップＳ１０５の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１０５からステップＳ１０９の判定処理に遷移する。それに対してステップＳ１０５の判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１０５の入力に復帰する。
【０１８６】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０２での判定結果と状況が変化して、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧ＶＤＤＯＵＴ２が２次電池のバッテリ電圧ＶＢＡＴよりも低レベルであるかが判定される。このステップＳ１０６の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１０６からステップＳ１１１の例えば“１１０”の３ビットによって表示される充電タイマーホールドステートに遷移して、更にその後にステップＳ１０１の初期ステートに遷移する。それに対して、ステップＳ１０６の判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１０６の入力に復帰する。
【０１８７】
ステップＳ１０７では、ステップＳ１０３のトリクル充電ステートにおける２次電池のトリクル充電トリクル充電にも拘らず所定のトリクル充電期間中において２次電池のバッテリ電圧が急速充電開始電圧に到達せずにタイムアウト信号が生じているかが判定される。このステップＳ１０７での判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１０７からステップＳ１１２の例えば“１０１”の３ビットによって表示されるトリクル充電エラーを表示するための充電エラーステートに遷移して処理を終了する。このステップＳ１１２の充電エラーステートでは、バッテリ充電器の使用者にＬＥＤ表示等により充電エラーの警告が出力されるものである。
【０１８８】
ステップＳ１０５から遷移するステップＳ１０９の判定処理では、ステップＳ１０５における２次電池のバッテリ電圧ＶＢＡＴの急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋへの到達が、１回目の到達であるかが判定される。このステップＳ１０９での判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１０９からステップＳ１１０の例えば“１１１”の３ビットによって表示されるトリクル充電タイマーリセットステートに遷移して、更にその後、ステップＳ１１３の急速充電ステートに遷移する。それに対して、ステップＳ１０９の判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１０９からステップＳ１１３での例えば“０１１”の３ビットによって表示される急速充電ステートに直接遷移する。すなわち、ステップＳ１０５における２次電池のバッテリ電圧ＶＢＡＴの急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋへの到達が２回目の到達以上である場合には、ステップＳ１１０でのトリクル充電タイマーリセットが省略され、電圧到達の都度に充電タイマーがリセットされなくなり正常に充電時間を管理することができるため、バッテリ充電器の安全性を向上することが可能となる。
【０１８９】
ステップＳ１１３の急速充電ステートでは、ステップＳ１０５でバッテリ電圧が急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋに到達した２次電池を高レベルの充電電流によって充電して２次電池の充電時間を短縮するものである。またステップＳ１１３の急速充電ステートにおいて、２次電池の急速充電が実行される期間に図５に示した充電タイマー２１２４２の充電タイマーカウンタ２１２４２４は、急速充電タイマーとしてクロック信号ＣＬＫに応答してカウントアップ動作を実行する。
【０１９０】
ステップＳ１１３の急速充電ステートにおいて２次電池の急速充電が実行される間に、ステップＳ１１４の判定処理とステップＳ１１５の判定処理とステップＳ１１６の判定処理とステップＳ１１７の判定処理とが実行される。
【０１９１】
ステップＳ１１４では、充電ステートマシン２１２４２１の第２入力端子に供給される通信状態信号から、現在の通信状態がＮＦＣ通信期間であるか否かが判定される。ステップＳ１１４の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１１４からステップＳ１２４の例えば“１１０”の３ビットによって表示される充電タイマーホールドステートに遷移する。その結果、ステップＳ１２４の充電タイマーホールドステートでは、図５に示した充電タイマー２１２４２の充電タイマーカウンタ２１２４２４のカウント値は、初期値のカウント値(ゼロ)にリセットされることなく、その時点の値に保持される。更に、ステップＳ１２４の充電タイマーホールドステートにおける充電タイマーカウンタ２１２４２４のカウント値の保持の処理が終了すると、ステップＳ１０１の初期ステートの出力に復帰するものである。それに対してステップＳ１１４の判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１１４の入力に復帰する。
【０１９２】
従って、図６に示した実施の形態１による２次電池の充電監視動作のフローチャートによれば、ステップＳ１１３の急速充電ステートによる急速充電動作中のＮＦＣ通信期間において充電タイマーのカウント値が初期値のゼロにリセットされ、充電タイマーが誤動作すると言う問題が解消されることが可能となる。
【０１９３】
ステップＳ１１５では、２次電池のバッテリ電圧ＶＢＡＴが例えば４．２ボルトの充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔに到達したかが判定される。ステップＳ１１５の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１０５からステップＳ１１９の例えば“１１１”の３ビットにより表示される急速充電タイマーリセットステートに遷移する。その後に、ステップＳ１１９の急速充電タイマーリセットステートから、ステップＳ１２２の例えば“１００”の３ビットによって表示される充電完了ステート１２２に遷移する。ステップＳ１２２の充電完了ステート１２２では、バッテリ充電器の使用者にＬＥＤ表示等により充電完了の状態が出力されるものである。それに対してステップＳ１１５の判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１１５の入力に復帰する。
【０１９４】
ステップＳ１１６では、ステップＳ１０５での判定結果と状況が変化して２次電池のバッテリ電圧ＶＢＡＴが例えば３ボルトの急速充電開始電圧Ｖｑｕｉｃｋより低レベルであるかが判定される。ステップＳ１１６の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１１６からステップＳ１２０の例えば“１１０”の３ビットによって表示される充電タイマーホールドステートに遷移して、更にその後にステップＳ１０３のトリクル充電ステートに復帰する。それに対してステップＳ１１６の判定結果が“ＮＯ”の場合には、ステップＳ１１６の入力に復帰する。
【０１９５】
ステップＳ１１７では、ステップＳ１１３の急速充電ステートにおける２次電池の急速充電トリクル充電にも拘らず所定の急速充電期間中に２次電池のバッテリ電圧が充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔに到達できずにタイムアウト信号が生じているかが判定される。このステップＳ１１７の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、ステップＳ１１７からステップＳ１２１の例えば“１０１”の３ビットによって表示される急速充電エラーを表示するための充電エラーステートに遷移して処理を終了する。このステップＳ１２１の充電エラーステートでも、バッテリ充電器の使用者にＬＥＤ表示等により充電エラーの警告が出力されるものである。
【０１９６】
《実施の形態１による充電監視動作のタイムチャート》
図７は、図４と図５に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御の半導体集積回路２１２の充電タイマー２１２４２を利用する２次電池のための充電監視動作を説明するタイムチャートである。
【０１９７】
図７には、ＮＦＣ通信用と充電用とに兼用される１個の誘導コイルとしての受信側アンテナコイル２５によって受信されるＲＦ信号の波形ＲＦｉｎが示され、このＲＦ信号ＲＦｉｎの整流・平滑で生成されるＤＣ入力電圧の図４の電圧検出回路２１２４２のレベル検出によって生成される電圧検出信号ＶＤＥＴも示されている。
【０１９８】
更に図７には、時分割で反復されるＮＦＣ通信期間とワイヤレス給電等の給電動作期間とを含む通信状態が示されている。電圧検出信号ＶＤＥＴが低レベルの期間はＮＦＣ通信期間と判定され、電圧検出信号ＶＤＥＴが高レベルの期間はワイヤレス給電等の給電動作期間と判定される。その結果、図７に示したように、電圧検出信号ＶＤＥＴが低レベルである第１期間Ｔ１と第３期間Ｔ３と第６期間Ｔ６と第８期間Ｔ８はＮＦＣ通信期間と判定され、電圧検出信号ＶＤＥＴが高レベルである第２期間Ｔ２と第４期間Ｔ４と第５期間Ｔ５と第７期間Ｔ７と第９期間Ｔ９はワイヤレス給電等の給電動作期間と判定される。
【０１９９】
図７には、２次電池の充電のための充電電流と充電電圧とが示されており、充電電圧が急速充電開始電圧(Ｖｑｕｉｃｋ)に到達する以前ではトリクル充電が実行され、充電電圧が急速充電開始電圧(Ｖｑｕｉｃｋ)に到達した以降は急速充電が実行される。上述のようにＮＦＣ通信の電力は２次電池(バッテリ)を充電可能な余力は無いので、第１期間Ｔ１と第３期間Ｔ３と第６期間Ｔ６と第８期間Ｔ８のＮＦＣ通信期間では、充電電流はゼロアンペアとなって充電停止の状態となる。特に、図４と図５とに示した実施の形態１によるバッテリ充電制御の半導体集積回路２１２によれば、２回目以降の第３期間Ｔ３と第６期間Ｔ６と第８期間Ｔ８のＮＦＣ通信期間でもトリクル充電タイマーまたは急速充電タイマーがホールド状態に設定される。その結果、図５に示した充電タイマー２１２４２の充電タイマーカウンタ２１２４２４のカウント値は、初期値のカウント値(ゼロ)にリセットされることなく、その時点の値に保持されるものである。
【０２００】
以上説明したように図１乃至図７に示した実施の形態１によるバッテリ充電制御の半導体集積回路２１２によれば、ＮＦＣ通信とワイヤレス給電等の給電動作とが時分割で反復する場合にＮＦＣ通信期間中に充電タイマーのカウント値が初期値にリセットされて充電タイマーが誤動作すると言う問題する解消することが可能となる。
【０２０１】
以上、本発明者によってなされた発明を種々の実施の形態に基づいて具体的に説明したが本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０２０２】
例えば、本半導体集積回路が搭載される電子機器は、多機能携帯電話やタブレットＰＣ等のような携帯型パーソナルコンピュータに限定されるものではなく、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラや携帯音楽プレイヤーや携帯ＤＶＤプレイヤー等に適用することが可能である。
【符号の説明】
【０２０３】
１…送電回路
２…受電回路
３…受電側システム
１０…ＡＣアダプタ
１１…マイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)
１１１…認証処理機能
１１２…暗号処理機能
１２…送電制御回路
１２１…整流回路
１２２…ＲＦドライバ
１３…送電側アンテナコイル
２１…受電制御回路
２１１…整流回路
２２…マイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)
２２１…認証処理機能
２２２…暗号処理機能
２３…ＵＳＢ接続インターフェース
２４…ＡＣ電源接続インターフェース
２５…受電側アンテナコイル
２６…２次電池
２１２…半導体集積回路
Ｔ１〜Ｔ１０…端子
Ｄ１、Ｄ２…ショットキーダイオード
２１２１…降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ
２１２２…リニア・レギュレータ
２１２３…ＵＳＢ種別検出回路
２１２４…入力電圧検出回路
２１２５…外部インターフェース
２１２６…内蔵レギュレータ
２１２７…ゲート駆動制御回路
Ｌ１…インダクター
Ｃ１…容量
２１２１１…ＰＷＭ制御回路
２１２１２…ハイサイドスイッチ
２１２１３…サイドスイッチ
２１２４１…電圧検出回路
２１２４２…充電タイマー
２１２４２１…充電ステートマシン
２１２４２２…ホールド信号生成ユニット
２１２４２３…タイマリセット信号生成ユニット
２１２４２４…充電タイマーカウンタ
２１２４２５…トリクルタイマーリセット信号生成ユニット
２１２４２６…急速タイマーリセット信号生成ユニット…
２１２４２７…急速充電フラグラッチ
２１２４２８…セレクタ
２１２４２９…ＯＲ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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