(57)【要約】【課題】帰還コイルを必要とせずにワイヤレスに給電を行う。【解決手段】電子部品３０は、受電コイル２１に給電する給電コイル１１、及び給電コイル１１と共振する共振コンデンサ１２を有する共振回路１０に直列に接続されている駆動トランジスタ３１と、駆動トランジスタ３１を制御する駆動制御部４０とを備え、駆動制御部４０は、駆動トランジスタ３１の両端間の電位差が所定の閾値範囲内になった場合に、予め定められた第１の期間、駆動トランジスタ３１を導通状態にした後に、駆動トランジスタ３１を非導通状態にする制御信号を生成するＯＮ信号生成部５０を備える。【選択図】図１
2014131439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電コイルに給電する給電コイル、及び前記給電コイルと共振する共振コンデンサを有する共振回路に直列に接続されているスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を制御する駆動制御部と
を備え、
前記駆動制御部は、
前記スイッチング素子の両端間の電位差が所定の閾値範囲内になった場合に、予め定められた第１の期間、前記スイッチング素子を導通状態にした後に、前記スイッチング素子を非導通状態にする制御信号を生成する第１の信号生成部を備える
ことを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記駆動制御部は、前記スイッチング素子の両端間の電位差が前記所定の閾値範囲内から外れた場合に、予め定められた第２の期間の経過後に、前記スイッチング素子を導通状態にする制御信号を生成する第２の信号生成部を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記第２の期間は、前記スイッチング素子の両端間の電位差が、前記共振回路によって前記所定の閾値範囲外に変化してから再び前記所定の閾値範囲内に戻るまでの第３の期間より長く定められている
ことを特徴とする請求項２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記第２の期間は、前記受電コイルに接続される負荷変動に応じた前記第３の期間の変動分を考慮して定められている
ことを特徴とする請求項３に記載の電子部品。
【請求項５】
前記第２の期間は、前記給電コイルと前記受電コイルとの結合によるインダクタンスの変動に応じた前記第３の期間の変動分を考慮して定められている
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電子部品。
【請求項６】
前記第１の期間及び前記第２の期間は、前記共振回路の共振周波数に基づいて定められている
ことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の電子部品。
【請求項７】
前記第１の信号生成部及び前記第２の信号生成部は、それぞれ抵抗及びコンデンサを備え、
前記第１の信号生成部及び前記第２の信号生成部は、それぞれが備える前記抵抗及び前記コンデンサによる時定数に基づいて前記第１の期間及び前記第２の期間を生成する
ことを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の電子部品。
【請求項８】
前記駆動制御部は、
前記スイッチング素子が非導通状態になる第４の期間が、予め定められた所定の閾値期間以下であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部によって、前記第４の期間が前記所定の閾値期間以下であると判定された場合に、予め定められた第５の期間、前記スイッチング素子を非導通状態にする制御信号を生成する第３の信号生成部と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電子部品。
【請求項９】
請求項１に記載の電子部品と、
前記給電コイル及び前記共振コンデンサを有する前記共振回路と
を備えることを特徴とする給電装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の給電装置と、
前記給電コイルに対向して配置される前記受電コイルを備える受電装置と
を備えることを特徴とする給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品、給電装置、及び給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、給電コイルと受電コイルとの電磁誘導、或いは電磁結合により、例えば、携帯電話端末やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの装置が備える電池を充電するために、電力をワイヤレスに供給する給電システムが知られている。このような給電システムにおいて、給電側の給電装置は、給電コイルと、発振回路と、帰還コイルを備えている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の給電システムでは、給電コイルの駆動電圧に応じて帰還コイルに逆相の電圧が励起され、発振回路は、帰還コイルにより駆動されるトランジスタの増幅段によって構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１５２０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の給電システムでは、給電装置は、発振を行うために給電コイルと帰還コイルとの２つのコイルが必要となる。このことにより、特許文献１に記載の給電システムでは、例えば、安定して発振するように給電コイルと帰還コイルとのコイル間の接合度合を調整するなどを行う必要があり、コスト増大の要因となっていた。そのため、帰還コイルをなくして、給電コイルのみで発振を行うことができる給電装置が求められている。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、帰還コイルを必要とせずにワイヤレスに給電を行うことができる電子部品、給電装置、及び給電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、受電コイルに給電する給電コイル、及び前記給電コイルと共振する共振コンデンサを有する共振回路に直列に接続されているスイッチング素子と、前記スイッチング素子を制御する駆動制御部とを備え、前記駆動制御部は、前記スイッチング素子の両端間の電位差が所定の閾値範囲内になった場合に、予め定められた第１の期間、前記スイッチング素子を導通状態にした後に、前記スイッチング素子を非導通状態にする制御信号を生成する第１の信号生成部を備えることを特徴とする電子部品である。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上記の電子部品において、前記駆動制御部は、前記スイッチング素子の両端間の電位差が前記所定の閾値範囲内から外れた場合に、予め定められた第２の期間の経過後に、前記スイッチング素子を導通状態にする制御信号を生成する第２の信号生成部を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上記の電子部品において、前記第２の期間は、前記スイッチング素子の両端間の電位差が、前記共振回路によって前記所定の閾値範囲外に変化してから再び前記所定の閾値範囲内に戻るまでの第３の期間より長く定められていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の電子部品において、前記第２の期間は、前記受電コイルに接続される負荷変動に応じた前記第３の期間の変動分を考慮して定められていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の電子部品において、前記第２の期間は、前記給電コイルと前記受電コイルとの結合によるインダクタンスの変動に応じた前記第３の期間の変動分を考慮して定められていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上記の電子部品において、前記第１の期間及び前記第２の期間は、前記共振回路の共振周波数に基づいて定められていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様は、上記の電子部品において、前記第１の信号生成部及び前記第２の信号生成部は、それぞれ抵抗及びコンデンサを備え、前記第１の信号生成部及び前記第２の信号生成部は、それぞれが備える前記抵抗及び前記コンデンサによる時定数に基づいて前記第１の期間及び前記第２の期間を生成することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様は、上記の電子部品において、前記駆動制御部は、前記スイッチング素子が非導通状態になる第４の期間が、予め定められた所定の閾値期間以下であるか否かを判定する判定部と、前記判定部によって、前記第４の期間が前記所定の閾値期間以下であると判定された場合に、予め定められた第５の期間、前記スイッチング素子を非導通状態にする制御信号を生成する第３の信号生成部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一態様は、上記の電子部品と、前記給電コイル及び前記共振コンデンサを有する前記共振回路とを備えることを特徴とする給電装置である。
【００１５】
また、本発明の一態様は、上記の給電装置と、前記給電コイルに対向して配置される前記受電コイルを備える受電装置とを備えることを特徴とする給電システムである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、帰還コイルを必要とせずにワイヤレスに給電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態による給電システムの一例を示す概略ブロック図である。
【図２】第１の実施形態における給電装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図３】第２の実施形態による給電システムの一例を示す概略ブロック図である。
【図４】第２の実施形態における給電装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】第２の実施形態における給電装置の動作の別の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】第３の実施形態による給電システムの一例を示す概略ブロック図である。
【図７】第３の実施形態における給電装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】第４の実施形態による給電システムの一例を示す概略ブロック図である。
【図９】第４の実施形態における給電装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図１０】第４の実施形態における給電装置の動作の別の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態による給電システムについて図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る第１の実施形態による給電システム１００の一例を示す概略ブロック図である。
この図において、給電システム１００は、給電装置１と、受電装置２とを備えている。
給電システム１００は、給電装置１から受電装置２にワイヤレス（非接触）により電力を供給するシステムであり、例えば、受電装置２が備える電池２４を充電するための電力を給電装置１から受電装置２に供給する。受電装置２は、例えば、携帯電話端末やＰＤＡなどの電子機器であり、給電装置１は、例えば、受電装置２に対応する充電器である。
【００１９】
給電装置１は、給電コイル１１、共振コンデンサ１２、及び電子部品３０を備えている。
給電コイル１１は、第１端子が電源ＶＣＣに接続され、第２端子がノードＮ１に接続されている。給電コイル１１は、例えば、電磁誘導、又は電磁結合により、受電装置２が備える受電コイル２１に電力を供給するコイルである。給電コイル１１は、電池２４の充電をする際に、受電コイル２１と対向して配置され、電磁誘導により受電コイル２１に給電する。
【００２０】
共振コンデンサ１２は、給電コイル１１と並列に接続されており、給電コイル１１と共振するコンデンサである。ここで、給電コイル１１と共振コンデンサ１２とは、共振回路１０を構成している。共振回路１０は、給電コイル１１のインダクタンス値と共振コンデンサ１２の容量値とにより定まる所定の共振周波数（例えば、１００ｋＨｚ（キロヘルツ））により共振する。
【００２１】
電子部品３０は、例えば、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路)などの部品である。なお、電子部品３０は、ＩＣなどの複数の部品を備えるモジュールなどであってもよい。電子部品３０は、駆動トランジスタ３１と、駆動制御部４０とを備えている。
【００２２】
駆動トランジスタ３１（スイッチング素子）は、例えば、ＦＥＴトランジスタ（電界効果トランジスタ）であり、共振回路１０に直列に接続されている。本実施形態では、一例として、駆動トランジスタ３１が、Ｎ型チャネルＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴである場合について説明する。なお、以下の説明において、ＭＯＳＦＥＴをＭＯＳトランジスタといい、Ｎ型チャネルＭＯＳトランジスタをＮＭＯＳトランジスタという場合がある。
具体的に、駆動トランジスタ３１は、ソース端子が電源ＧＮＤに接続され、ゲート端子が駆動制御部４０の出力信号線（ノードＮ５）に接続され、ドレイン端子がノードＮ１に接続されている。駆動トランジスタ３１は、駆動制御部４０の制御によりオン状態（導通状態）とオフ状態（非導通状態）とを周期的に繰り返す。すなわち、駆動トランジスタ３１のスイッチング動作によって、共振回路１０に電力の供給と開放とが繰り返えされる。これにより、給電コイル１１に周期的な信号が発生し、給電コイル１１から電磁誘導により受電コイル２１に給電する。
【００２３】
駆動制御部４０は、例えば、駆動トランジスタ３１のオン状態／オフ状態を周期的に制御する。駆動制御部４０は、抵抗４１、抵抗４２、及びＯＮ信号生成部５０を備えている。
抵抗４１、及び抵抗４２は、給電コイル１１の第２端子であるノードＮ１と、電源ＧＮＤとの間に直列に接続される。すなわち、抵抗４１は、ノードＮ１とノードＮ２との間に接続され、抵抗４２は、ノードＮ２と電源ＧＮＤとの間に接続されている。抵抗４１、及び抵抗４２は、ノードＮ１の電圧を、後段に接続される回路素子の耐圧の範囲に低下させる抵抗分圧として機能する。抵抗４１、及び抵抗４２の抵抗値は、後段に接続される回路素子の耐圧に応じて定められている。
【００２４】
ＯＮ信号生成部５０（第１の信号生成部）は、インバータ５１、ダイオード５２、抵抗５３、コンデンサ５４、オープンコレクタ出力インバータ５５、抵抗５６、及び制御トランジスタ５７を備えている。
インバータ５１は、例えば、入力信号の論理反転した信号を出力する反転出力回路であり、入力端子がノードＮ２に接続され、出力端子がノードＮ３に接続されている。
【００２５】
ダイオード５２は、インバータ５１とオープンコレクタ出力インバータ５５との間に、抵抗５３と並列に接続されており、アノード端子がノードＮ４に接続され、カソード端子がノードＮ３に接続されている。ダイオード５２は、インバータ５１の入力の論理状態がＨ状態（ハイ状態）になることによりその出力がＬ状態（ロウ状態）になった場合に、ノードＮ４に蓄積された電荷（コンデンサ５４に充電された電荷）を放電し、ノードＮ４をただちにＬ状態にする。
【００２６】
抵抗５３は、ダイオード５２と並列にノードＮ３とノードＮ４との間に接続される。また、コンデンサ５４は、ノードＮ４と電源ＧＮＤとの間に接続される。この抵抗５３及びコンデンサ５４は、ＲＣ回路を構成しており、抵抗５３及びコンデンサ５４の時定数により、後述するターンオン期間（ｔｏｎ期間）を定めている。
【００２７】
オープンコレクタ出力インバータ５５は、入力信号を反転したオープンコレクタ出力をする反転出力回路であり、入力端子がノードＮ４に接続され、出力端子がノードＮ５に接続されている。オープンコレクタ出力インバータ５５は、例えば、入力端子（ノードＮ４）がＨ状態である場合に、出力端子（ノードＮ５）に出力信号（信号Ｑ１）として、Ｌ状態を出力する。また、オープンコレクタ出力インバータ５５は、例えば、入力端子（ノードＮ４）がＬ状態である場合に、出力端子（ノードＮ５）に出力信号（信号Ｑ１）として、オープン状態（ハイインピーダンス状態）を出力する。
【００２８】
抵抗５６は、電源ＶＣＣとノードＮ５との間に接続され、ノードＮ５に接続されているオープンコレクタ出力インバータ５５の出力端子、及び制御トランジスタ５７のドレイン端子がオープン状態である場合に、ノードＮ５をＨ状態に保持するプルアップ抵抗として機能する。
【００２９】
制御トランジスタ５７は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタであり、ソース端子（Ｓ）が電源ＧＮＤに接続され、ドレイン端子（Ｄ）がノードＮ５に接続されている。また、制御トランジスタ５７は、ゲート端子（Ｇ）がノードＮ２に接続されている。
制御トランジスタ５７は、例えば、給電コイル１１端（ノードＮ１）の電圧を抵抗４１、及び抵抗４２により分圧したノードＮ２の電圧が、制御トランジスタ５７の閾値電圧以上である場合に、オン状態になり、ドレイン端子にＬ状態を出力する。また、制御トランジスタ５７は、ノードＮ２の電圧が制御トランジスタ５７の閾値電圧未満である場合に、オフ状態になり、ドレイン端子にオープン状態を出力する。
【００３０】
ＯＮ信号生成部５０は、給電コイル１１端（ノードＮ１）の電圧の立ち下がりを検出することにより、制御トランジスタ５７がオフ状態になるとともに、オープンコレクタ出力インバータ５５が、ｔｏｎ期間（第１の期間）、オープン状態を出力する。そして、オープンコレクタ出力インバータ５５は、ＲＣ回路によりコンデンサ５４が充電されてノードＮ４がＨ状態になった場合（ｔｏｎ期間の経過後に相当）に、Ｌ状態を出力する。これにより、ＯＮ信号生成部５０は、給電コイル１１端（ノードＮ１）の電圧の立ち下がりからｔｏｎ期間（第１の期間）、駆動トランジスタ３１のゲート端子にＨ状態を出力する。
このように、ＯＮ信号生成部５０は、駆動トランジスタ３１の両端間の電位差（ノードＮ１の電圧）が所定の閾値範囲内（例えば、制御トランジスタ５７の閾値電圧未満の範囲）になった場合に、予め定められたｔｏｎ期間、駆動トランジスタ３１をオン状態にした後に、駆動トランジスタ３１をオフ状態にする制御信号を生成する。
【００３１】
受電装置２は、受電装置２は、受電コイル２１、共振コンデンサ２２、ダイオード２３、及び電池２４を備えている。
受電コイル２１は、例えば、電磁誘導、又は電磁結合により、給電装置１が備える給電コイル１１から電力を供給されるコイルである。受電コイル２１は、電池２４の充電をする際に、給電コイル１１と対向して配置され、電磁誘導により給電コイル１１から給電する。
【００３２】
共振コンデンサ２２は、受電コイル２１と並列に接続されており、受電コイル２１と共振するコンデンサである。ここで、受電コイル２１と共振コンデンサ２２とは、共振回路を構成しており、受電コイル２１のインダクタンス値と共振コンデンサ２２の容量値とにより定まる所定の共振周波数（例えば、１００ｋＨｚ）により共振する。なお、本実施形態では、受電装置２の共振周波数と給電装置１の共振周波数とは等しく、例えば、１００ｋＨｚである。
【００３３】
ダイオード２３は、例えば、整流用のダイオードであり、受電コイル２１両端に発生する交流電力（交流電圧）を直流電力（直流電圧）に変換し、電池２４に充電のための電力を供給する。
電池２４は、例えば、蓄電池や二次電池であり、ダイオード２３によって整流された直流電圧によって充電される。
【００３４】
次に、本実施形態における給電システム１００の動作について説明する。
まず、給電システム１００が備える給電装置１の動作について、図２を参照して説明する。
図２は、本実施形態における給電装置１の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【００３５】
この図において、波形Ｗ１〜Ｗ５は、上から順に、（ａ）給電コイル１１の端電圧（ノードＮ１の電圧）、（ｂ）駆動トランジスタ３１のゲート電圧、（ｃ）ＯＮ信号生成部５０の信号Ｑ１、（ｄ）制御トランジスタ５７の状態、及び（ｅ）制御トランジスタ５７のドレイン電圧の波形をそれぞれ示している。なお、各波形の縦軸は、（ａ）が電圧を示し、（ｄ）が導通（ＯＮ）／非導通（ＯＦＦ）の状態を示し、（ｂ）、（ｃ）、及び（ｅ）が論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。また、電圧Ｖｔｈは、ＯＮ信号生成部５０を動作させるための閾値電圧である。
なお、この図において、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間、及び時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの期間は、ｔｏｎ期間に対応する。また、時刻Ｔ３から時刻Ｔ５までの期間は、ターンオフ期間（ｔｏｆｆ期間）に対応する。ｔｏｎ期間及びｔｏｆｆ期間は、例えば、共振周波数である１００ｋＨｚの周期１０μｓ（マイクロ秒）の間にｔｏｎ期間とｔｏｆｆ期間との合計期間が収まるように定められている。すなわち、ｔｏｎ期間及びｔｏｆｆ期間は、共振回路１０の共振周波数に基づいて定められている。
【００３６】
まず、時刻Ｔ１において、給電コイル１１の端電圧が、閾値電圧Ｖｔｈ未満に低下すると、ＯＮ信号生成部５０は、信号Ｑ１にオープン状態（Ｏｐｅｎ状態）を出力する。すなわち、給電コイル１１の端電圧が、閾値電圧Ｖｔｈ未満に低下した場合に、インバータ５１がＨ状態を出力し、抵抗５３を介してコンデンサ５４に充電が開始される。これにより、ノードＮ４の電圧が上昇を開始するが、時刻Ｔ１において、ノードＮ４はまだＬ状態である。そのため、オープンコレクタ出力インバータ５５は、出力信号Ｑ１にオープン状態を出力する（波形Ｗ３参照）。なお、本明細書において、給電コイル１１の端電圧とは、ノードＮ１の電圧のことを示す。
また、一方で、給電コイル１１の端電圧が、閾値電圧Ｖｔｈ未満に低下すると、波形Ｗ４に示すように、制御トランジスタ５７がオフ状態になり、その結果、波形Ｗ５に示すように、制御トランジスタ５７のドレイン電圧（ドレイン端子（Ｄ）の電圧）がオープン状態になる。これにより、ノードＮ５には抵抗５６を介して電源ＶＣＣが供給され、波形Ｗ２に示すように、駆動トランジスタ３１のゲート電圧がＨ状態になるので、駆動トランジスタ３１は、オン状態になる。
【００３７】
次に、コンデンサ５４の充電が進み、時刻Ｔ２において、ノードＮ４がＨ状態になると、オープンコレクタ出力インバータ５５は、出力信号Ｑ１にＬ状態を出力する（波形Ｗ３参照）。
【００３８】
その結果、時刻Ｔ３において、ノードＮ５がＨ状態からＬ状態に遷移し、駆動トランジスタ３１がオフ状態になる。これにより、共振回路１０の給電コイル１１に蓄えられた電力が開放され、共振回路１０は、給電コイル１１の端電圧を上昇させる。
【００３９】
このように、ＯＮ信号生成部５０は、給電コイル１１の端電圧が低下して、閾値電圧Ｖｔｈ未満になった場合に、ｔｏｎ期間（第１の期間）、駆動トランジスタ３１のゲート電圧にＨ状態を出力する。これにより、駆動トランジスタ３１がオン状態になり、ｔｏｎ期間、給電コイル１１の端電圧が０Ｖに維持される。そして、ｔｏｎ期間を経過すると、ＯＮ信号生成部５０は、駆動トランジスタ３１のゲート電圧にＬ状態を出力するため、駆動トランジスタ３１がオン状態になる。その結果、給電コイル１１と共振コンデンサ１２との共振回路１０によって、給電コイル１１の第２端子（ノードＮ１）には、周期的な弧を描いた高電圧が発生する。
【００４０】
次に、時刻Ｔ４において、給電コイル１１の端電圧が、閾値電圧Ｖｔｈ以上になると、ＯＮ信号生成部５０は、信号Ｑ１に、再びオープン状態（Ｏｐｅｎ状態）を出力する。すなわち、給電コイル１１の端電圧が、閾値電圧Ｖｔｈ以上に上昇した場合に、インバータ５１がＬ状態を出力し、ダイオード５２を介してコンデンサ５４に充電された電荷を放電する。これにより、ノードＮ４の電圧が再びＬ状態になるため、オープンコレクタ出力インバータ５５は、出力信号Ｑ１にオープン状態を出力する（波形Ｗ３参照）。
また、一方で、給電コイル１１の端電圧が、閾値電圧Ｖｔｈ以上に上昇すると、波形Ｗ４に示すように、制御トランジスタ５７がオン状態になり、その結果、波形Ｗ５に示すように、制御トランジスタ５７は、ドレイン電圧としてＬ状態を出力し、駆動トランジスタ３１のゲート電圧がＬ状態になるので、駆動トランジスタ３１は、オフ状態が維持される。
【００４１】
次に、時刻Ｔ５において、給電コイル１１の端電圧が、閾値電圧Ｖｔｈ未満に低下すると、上述した時刻Ｔ１と同様に、ＯＮ信号生成部５０が信号Ｑ１にオープン状態を出力し、制御トランジスタ５７がオフ状態になる。その結果、駆動トランジスタ３１のゲート電圧がＨ状態になるので、駆動トランジスタ３１は、再びオン状態になる。
ここで、時刻Ｔ３から時刻Ｔ５までのｔｏｆｆ期間は、給電コイル１１の端電圧が共振回路１０によって所定の閾値範囲外（０Ｖ〜閾値電圧Ｖｔｈの範囲外）に変化してから再び所定の閾値範囲内に戻るまでの期間である。
【００４２】
次の時刻Ｔ６における給電装置１の動作は、上述した時刻Ｔ３における給電装置１の動作と同様である。
すなわち、駆動制御部４０が給電コイル１１の端電圧の立ち下がりに同期して、駆動トランジスタ３１をスイッチングすることにより、波形Ｗ１に示すような発振が継続される。
【００４３】
このように、給電装置１は、給電コイル１１に波形Ｗ１に示すような電圧波形を発生させることにより、受電装置２の受電コイル２１に非接触により交流電力を供給する。
受電装置２では、給電装置１の給電コイル１１から受電コイル２１に供給された交流電力をダイオード２３が直流電力に整流（変換）して電池２４に供給する、その結果、電池２４が充電される。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態における電子部品３０は、共振回路１０に直列に接続されている駆動トランジスタ３１と、駆動トランジスタ３１を制御する駆動制御部４０とを備えている。なお、共振回路１０は、受電コイル２１に給電する給電コイル１１、及び給電コイル１１と共振する共振コンデンサ１２を有する。そして、駆動制御部４０は、ＯＮ信号生成部５０を備えている。ＯＮ信号生成部５０は、駆動トランジスタ３１の両端間の電位差（例えば、ノードＮ１の電圧）が所定の閾値範囲内（例えば、０Ｖ〜閾値電圧Ｖｔｈの範囲内）になった場合に、予め定められたｔｏｎ期間（第１の期間）、駆動トランジスタ３１をオン状態（導通状態）にした後に、駆動トランジスタ３１をオフ状態（非導通状態）にする制御信号を生成する。
【００４５】
これにより、本実施形態における電子部品３０は、給電装置１の給電コイル１１に、波形Ｗ１に示すような発振を行うことが可能になる。そのため、本実施形態における電子部品３０は、帰還コイルを必要とせずにワイヤレスに給電を行うことができる。また、帰還コイルをなくして、給電コイル１１のみで発振を行うことが可能になるため、本実施形態における電子部品３０は、給電装置１の構成を簡略化することができ、省スペース化（コンパクト化）、及び軽量化することができる。また、本実施形態における電子部品３０は、安定して発振するように給電コイル１１と帰還コイルとのコイル間の接合度合を調整するなどを行う必要がない。よって、本実施形態における電子部品３０は、給電装置１の製造にかかるコストを低減することができる。
【００４６】
また、ＯＮ信号生成部５０は、給電コイル１１の端電圧（ノードＮ１の電圧）が、０Ｖ付近において、駆動トランジスタ３１のスイッチングを行う。すなわち、駆動トランジスタ３１の両端間（ソース端子−ドレイン端子間）の電位差が０Ｖ付近である場合に駆動トランジスタ３１のスイッチングを行う。これにより、スイッチングした際に駆動トランジスタ３１の両端間（ソース端子−ドレイン端子間）の電位変化が小さいため、本実施形態における電子部品３０は、給電コイル１１及び駆動トランジスタ３１の発熱を低減することができる。
【００４７】
また、本実施形態における給電装置１は、電子部品３０と、給電コイル１１及び共振コンデンサ１１を有する共振回路１０とを備えている。また、本実施形態における給電システム１００は、給電装置１と、給電コイル１１に対向して配置される受電コイル２１を備える受電装置２とを備えている。
これにより、本実施形態における給電装置１、及び給電システム１００は、上述した電子部品３０と同様に、帰還コイルを必要とせずにワイヤレスに給電を行うことができる。そして、本実施形態における給電装置１、及び給電システム１００は、給電装置１の製造にかかるコストを低減することができる。
【００４８】
次に、本発明に係る第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第２の実施形態］
図３は、本発明に係る第２の実施形態による給電システム１００ａの一例を示す概略ブロック図である。なお、この図において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図３において、給電システム１００ａは、給電装置１ａと、受電装置２とを備えている。
給電システム１００ａは、給電装置１ａから受電装置２にワイヤレス（非接触）により電力を供給するシステムであり、例えば、受電装置２が備える電池２４を充電するための電力を給電装置１ａから受電装置２に供給する。
【００４９】
給電装置１ａは、給電コイル１１、共振コンデンサ１２、及び電子部品３０ａを備え、電子部品３０ａは、駆動トランジスタ３１と、駆動制御部４０ａとを備えている。また、駆動制御部４０ａは、抵抗４１、抵抗４２、ＯＮ信号生成部５０、及びＯＦＦ信号生成部６０を備えている。
なお、本実施形態では、ＯＦＦ信号生成部６０を備える点が、第１の実施形態と異なり、以下、ＯＦＦ信号生成部６０の構成について説明する。
【００５０】
ＯＦＦ信号生成部６０（第２の信号生成部）は、駆動トランジスタ３１の両端間の電位差（ノードＮ１の電圧）が所定の閾値範囲内（例えば、０Ｖ〜閾値電圧Ｖｔｈの範囲内）から外れた場合に、予め定められたｔｏｆｆＭＡＸ期間（第２の期間）の経過後に、駆動トランジスタ３１をオン状態にする制御信号を生成する。
ここで、ｔｏｆｆＭＡＸ期間は、上述したｔｏｆｆ時間の上限値を示し、例えば、駆動トランジスタ３１の端電圧（ノードＮ１の電圧）が、共振回路１０によって０Ｖから上昇して再び０Ｖに戻るまでのｔｏｆｆ期間（第３の期間）より長く定められている。すなわち、ｔｏｆｆＭＡＸ期間は、駆動トランジスタ３１の両端間の電位差が、共振回路１０によって所定の閾値範囲（例えば、０Ｖ〜閾値電圧Ｖｔｈの範囲）外に変化してから再び所定の閾値範囲内に戻るまでの期間より長く定められている。
【００５１】
なお、ｔｏｆｆ期間は、受電装置２の負荷変動（受電コイル２１に接続される負荷変動）や給電コイル１１と受電コイル２１との結合によるインダクタンスの変動に応じて、変動する。ｔｏｆｆＭＡＸ期間は、受電装置２の負荷変動、又は給電コイル１１と受電コイル２１との結合によるインダクタンスの変動に応じたｔｏｆｆ期間の変動分を考慮して、ｔｏｆｆ期間より長く定められている。
例えば、ｔｏｆｆＭＡＸ期間は、下記の式（１）により算出される。
【００５２】
ｔｏｆｆＭＡＸ期間＝標準のｔｏｆｆ期間＋ΔＴＬ＋ΔＴｋ＋α  ・・・（１）
【００５３】
ここで、標準のｔｏｆｆ期間は、共振回路１０の共振周波数に基づいて算出される。また、変動分ΔＴＬは、受電装置２の負荷変動分を示し、変動分ΔＴｋは、インダクタンスの変動分を示す。変数αは、所定のマージン分を示す。
【００５４】
また、ＯＦＦ信号生成部６０は、バッファ６１、ダイオード６２、抵抗６３、コンデンサ６４、及びオープンコレクタ出力バッファ６５を備えている。
バッファ６１は、例えば、入力信号と等しい論理信号を出力する出力回路であり、入力端子がノードＮ２に接続され、出力端子がノードＮ６に接続されている。
【００５５】
ダイオード６２は、バッファ６１とオープンコレクタ出力バッファ６５との間に、抵抗６３と並列に接続されており、アノード端子がノードＮ７に接続され、カソード端子がノードＮ６に接続されている。ダイオード６２は、バッファ６１の出力がＬ状態（になった場合に、ノードＮ７に蓄積された電荷（コンデンサ６４に充電された電荷）を放電し、ノードＮ７をただちにＬ状態にする。
【００５６】
抵抗６３は、ダイオード６２と並列にノードＮ６とノードＮ７との間に接続される。また、コンデンサ６４は、ノードＮ７と電源ＧＮＤとの間に接続される。この抵抗６３及びコンデンサ６４は、ＲＣ回路を構成しており、抵抗６３及びコンデンサ６４の時定数により、ｔｏｆｆＭＡＸ期間を定めている。
【００５７】
オープンコレクタ出力バッファ６５は、入力信号をオープンコレクタ出力する出力回路であり、入力端子がノードＮ７に接続され、出力端子が制御トランジスタ５７のソース端子（Ｓ）に接続されている。オープンコレクタ出力バッファ６５は、例えば、入力端子（ノードＮ７）がＨ状態である場合に、出力端子に出力信号（信号Ｑ２）として、オープン状態（ハイインピーダンス状態）を出力する。また、オープンコレクタ出力バッファ６５は、例えば、入力端子（ノードＮ７）がＬ状態である場合に、出力端子に出力信号（信号Ｑ２）として、Ｌ状態を出力する。
【００５８】
次に、本実施形態における給電システム１００ａの動作について説明する。
まず、給電システム１００ａが備える給電装置１ａの動作について、図４及び図５を参照して説明する。
図４は、本実施形態における給電装置１ａの動作の一例を示すタイミングチャートである。なお、図４に示すタイミングチャートは、受電装置２において急激な負荷変動が発生しない場合における給電装置１ａの動作の一例を示している。
【００５９】
この図において、波形Ｗ１１〜Ｗ１６は、上から順に、（ａ）給電コイル１１の端電圧（ノードＮ１の電圧）、（ｂ）駆動トランジスタ３１のゲート電圧、（ｃ）ＯＮ信号生成部５０の信号Ｑ１、（ｄ）ＯＦＦ信号生成部６０の出力Ｑ２、（ｅ）制御トランジスタ５７の状態、及び（ｆ）制御トランジスタ５７のドレイン電圧の波形をそれぞれ示している。なお、各波形の縦軸は、（ａ）が電圧を示し、（ｅ）が導通（ＯＮ）／非導通（ＯＦＦ）の状態を示し、（ｂ）〜（ｄ）、及び（ｆ）が論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。また、電圧Ｖｔｈは、ＯＮ信号生成部５０及びＯＦＦ信号生成部６０を動作させるための閾値電圧である。
なお、この図において、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１３までの期間、及び時刻Ｔ１５から時刻Ｔ１６までの期間は、ｔｏｎ期間に対応する。また、時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１５までの期間は、ｔｏｆｆ期間に対応する。
【００６０】
この図において、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１６は、図２における時刻Ｔ１から時刻Ｔ６に対応する。また、波形Ｗ１１〜Ｗ１３、波形Ｗ１５、及び波形Ｗ１６は、図２における波形Ｗ１〜Ｗ１５に対応し、第１の実施形態と同様の動作であるため、ここでは説明を省略する。なお、本実施形態では、ＯＦＦ信号生成部６０による動作が追加されるが、受電装置２において急激な負荷変動が発生しない場合の動作であるため、ｔｏｆｆ期間がｔｏｆｆＭＡＸ期間に達する前にｔｏｎ期間に移行する。そのため、ＯＦＦ信号生成部６０は、出力Ｑ２をＬ状態に維持して、Ｈ状態を出力することがない。したがって、給電装置１ａは、受電装置２において急激な負荷変動が発生しない場合に、第１の実施形態と同様の操作を行う。
【００６１】
図４に示す場合では、ＯＦＦ信号生成部６０は、時刻Ｔ１４の給電コイル１１の端電圧（波形Ｗ１１）の立ち上がりにより、バッファ６１がＨ状態を出力し、抵抗６３を介してコンデンサ６４に充電を開始する。これにより、ノードＮ７の電圧が徐々に上昇する。次に、時刻Ｔ１５における給電コイル１１の端電圧の立ち下がりにより、バッファ６１が再びＬ状態を出力し、ダイオード６２を介してコンデンサ６４を放電してノードＮ７を０Ｖの状態に戻す。このように、この場合には、ｔｏｆｆＭＡＸ期間以上の間、給電コイル１１の端電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上の状態を維持しないため、ＯＦＦ信号生成部６０は、出力Ｑ２をＬ状態に維持する。
一方で、給電コイル１１の端電圧が閾値電圧Ｖｔｈを越える期間、制御トランジスタ５７は、オン状態を維持する。そのため、駆動トランジスタ３１のゲート電圧が、ｔｏｆｆ期間（例えば、時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１５までの期間）、Ｌ状態が維持される。
【００６２】
図５は、本実施形態における給電装置１ａの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。なお、図５に示すタイミングチャートは、受電装置２において急激な負荷変動が発生した場合における給電装置１ａの動作の一例を示している。
【００６３】
この図において、波形Ｗ２１〜Ｗ２６は、上から順に、（ａ）給電コイル１１の端電圧（ノードＮ１の電圧）、（ｂ）駆動トランジスタ３１のゲート電圧、（ｃ）ＯＮ信号生成部５０の信号Ｑ１、（ｄ）ＯＦＦ信号生成部６０の出力Ｑ２、（ｅ）制御トランジスタ５７の状態、及び（ｆ）制御トランジスタ５７のドレイン電圧の波形をそれぞれ示している。また、波形Ｗ２０は、比較のために、ＯＦＦ信号生成部６０を備えない場合の給電コイル１１の端電圧（ノードＮ１の電圧）の波形を示している。
【００６４】
なお、各波形の縦軸は、（ａ）が電圧を示し、（ｅ）が導通（ＯＮ）／非導通（ＯＦＦ）の状態を示し、（ｂ）〜（ｄ）、及び（ｆ）が論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。また、電圧Ｖｔｈは、ＯＮ信号生成部５０及びＯＦＦ信号生成部６０を動作させるための閾値電圧である。
また、この図において、時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２３までの期間、及び時刻Ｔ２６から時刻Ｔ２８までの期間は、ｔｏｎ期間に対応する。また、時刻Ｔ２８から時刻Ｔ２９までの期間は、ｔｏｆｆ期間に対応する。
【００６５】
図５に示すように、まず、時刻Ｔ２１において、給電コイル１１の端電圧が、閾値電圧Ｖｔｈ未満に低下すると、ＯＮ信号生成部５０は、信号Ｑ１にオープン状態を出力する。すなわち、給電コイル１１の端電圧が、閾値電圧Ｖｔｈ未満に低下した場合に、インバータ５１がＨ状態を出力し、抵抗５３を介してコンデンサ５４に充電が開始される。これにより、ノードＮ４の電圧が上昇を開始するが、時刻Ｔ２１において、ノードＮ４はまだＬ状態である。そのため、オープンコレクタ出力インバータ５５は、出力信号Ｑ１にオープン状態を出力する（波形Ｗ２３参照）。
また、一方で、給電コイル１１の端電圧が、閾値電圧Ｖｔｈ未満に低下すると、波形Ｗ２５に示すように、制御トランジスタ５７がオフ状態になり、その結果、波形Ｗ２６に示すように、制御トランジスタ５７のドレイン電圧（ドレイン端子（Ｄ）の電圧）がオープン状態になる。これにより、ノードＮ５には抵抗５６を介して電源ＶＣＣが供給され、波形Ｗ２２に示すように、駆動トランジスタ３１のゲート電圧がＨ状態になるので、駆動トランジスタ３１は、オン状態になる。
【００６６】
次に、コンデンサ５４の充電が進み、時刻Ｔ２２において、ノードＮ４がＨ状態になると、オープンコレクタ出力インバータ５５は、出力信号Ｑ１にＬ状態を出力する（波形Ｗ２３参照）。
【００６７】
その結果、時刻Ｔ２３において、ノードＮ５がＨ状態からＬ状態に遷移し、駆動トランジスタ３１がオフ状態になる。これにより、共振回路１０の給電コイル１１に蓄えられた電力が開放され、共振回路１０は、給電コイル１１の端電圧を上昇させる。すなわち、給電コイル１１と共振コンデンサ１２との共振回路１０によって、給電コイル１１の第２端子（ノードＮ１）には、周期的な弧を描いた高電圧が発生する。
【００６８】
次に、給電コイル１１の端電圧が閾値電圧Ｖｔｈを越える時刻Ｔ２４において、制御トランジスタ５７がオフ状態からオン状態に遷移する。また、ＯＦＦ信号生成部６０のバッファ６１がＨ状態を出力し、抵抗６３を介してコンデンサ６４に充電を開始する。
【００６９】
ここで、受電装置２において急激な負荷変動が発生しない通常の場合であれば、給電コイル１１の第２端子（ノードＮ１）には、弧を描くように再び０V付近に降下するが、受電装置２において急激な負荷変動が発生した場合には、給電コイル１１の端電圧は、波形Ｗ２０に示すような電圧波形となる。これは、受電装置２において急激な負荷変動が発生したため、給電コイル１１の磁気エネルギーの消費が変動するためであり、その結果、給電コイル１１の端電圧は、０Ｖまで降下できずに、電源ＶＣＣの電圧Ｖｃｃに近づくことになる。
【００７０】
しかしながら、本実施形態における給電装置１ａは、ＯＦＦ信号生成部６０を備えているため、ｔｏｆｆＭＡＸ期間経過した時刻Ｔ２５において、ＯＦＦ信号生成部６０のノードＮ７の電圧が、コンデンサ６４の充電によりＨ状態になり、その結果、オープンコレクタ出力バッファ６５は、出力Ｑ２にオープン状態を出力する。すなわち、ＯＦＦ信号生成部６０は、出力Ｑ２にオープン状態を出力する。ここで、ＯＮ信号生成部５０の信号Ｑ１もオープン状態であるため、ノードＮ５は、抵抗５６を介して電源ＶＣＣから供給される電圧によりＨ状態になる。
これにより、駆動トランジスタ３１のゲート電圧がＨ状態になるので、時刻Ｔ２６において、駆動トランジスタ３１は、オン状態になる。
【００７１】
そして、給電コイル１１の端電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満に低下するため、時刻Ｔ２７において、ＯＮ信号生成部５０は、再びｔｏｎ期間を開始する。すなわち、ＯＮ信号生成部５０は、時刻Ｔ２７から時刻Ｔ２８の間、駆動トランジスタ３１をオン状態にする制御信号を駆動トランジスタ３１のゲート端子に出力する。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態における駆動制御部４０ａは、駆動トランジスタ３１の両端間の電位差が所定の閾値範囲内から外れた場合に、予め定められたｔｏｆｆＭＡＸ期間（第２の期間）の経過後に、駆動トランジスタ３１をオン状態にする制御信号を生成するＯＦＦ信号生成部６０を備える。
これにより、本実施形態における電子部品３０ａは、第１の実施形態と同様の効果を奏するとともに、例えば、受電装置２において急激な負荷変動が発生した場合においても、安定して発振を行うことができる。
【００７３】
また、本実施形態では、ｔｏｆｆＭＡＸ期間は、駆動トランジスタ３１の両端間の電位差が、共振回路１０によって所定の閾値範囲外（例えば、０Ｖ〜閾値電圧Ｖｔｈの範囲外）に変化してから再び所定の閾値範囲内に戻るまでのｔｏｆｆ期間より長く定められている。
これにより、本実施形態における電子部品３０ａは、受電装置２において急激な負荷変動などが発生しない通常の動作において、給電コイル１１の端電圧が０Ｖ付近になる前に、ＯＦＦ信号生成部６０が動作することを防止することができる。本実施形態における電子部品３０ａは、通常の動作において、給電コイル１１の端電圧が０Ｖ付近である場合に駆動トランジスタ３１のスイッチングを行うことができるので、効率良く受電装置２に給電することができるとともに、給電コイル１１及び駆動トランジスタ３１の発熱を低減することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、ｔｏｆｆＭＡＸ期間は、受電コイル２１に接続される負荷変動に応じたｔｏｆｆ期間の変動分を考慮して定められている。
これにより、本実施形態における電子部品３０ａは、受電装置２の負荷が変動した場合であっても、効率良く受電装置２に給電することができるとともに、給電コイル１１及び駆動トランジスタ３１の発熱を低減することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、ｔｏｆｆＭＡＸ期間は、給電コイル１１と受電コイル２１との結合によるインダクタンスの変動に応じたｔｏｆｆ期間の変動分を考慮して定められている。
これにより、本実施形態における電子部品３０ａは、給電コイル１１と受電コイル２１との位置関係が変動した場合であっても、効率良く受電装置２に給電することができるとともに、給電コイル１１及び駆動トランジスタ３１の発熱を低減することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、ｔｏｎ期間及びｔｏｆｆＭＡＸ期間は、共振回路１０の共振周波数に基づいて定められている。本実施形態における電子部品３０ａは、共振回路１０の共振周波数に基づいて、適切にｔｏｎ期間及びｔｏｆｆＭＡＸ期間を設定することにより、発振の周波数を共振周波数に近づけることができる。そのため、本実施形態における電子部品３０ａは、簡易な手段により給電装置１ａから受電装置２への給電効率を向上させることができる。
【００７７】
また、本実施形態では、ＯＮ信号生成部５０及びＯＦＦ信号生成部６０は、それぞれ抵抗（５３、６３）及びコンデンサ（５４、６４）を備えている。ＯＮ信号生成部５０及びＯＦＦ信号生成部６０は、それぞれが備える抵抗（５３、６３）及びコンデンサ（５４、６４）による時定数に基づいてｔｏｎ期間及びｔｏｆｆＭＡＸ期間を生成する。
これにより、本実施形態における電子部品３０ａは、簡易な構成により安定して発振を行うことができる。
【００７８】
また、本実施形態における給電装置１ａ、及び給電システム１００ａは、電子部品３０ａと同様に、例えば、受電装置２において急激な負荷変動が発生した場合においても、安定して発振を行うことができる。
【００７９】
次に、本発明に係る第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第３の実施形態］
図６は、本発明に係る第３の実施形態による給電システム１００ｂの一例を示す概略ブロック図である。なお、この図において、図１及び図３と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図６において、給電システム１００ｂは、給電装置１ｂと、受電装置２とを備えている。
給電システム１００ｂは、給電装置１ｂから受電装置２にワイヤレス（非接触）により電力を供給するシステムであり、例えば、受電装置２が備える電池２４を充電するための電力を給電装置１ｂから受電装置２に供給する。
【００８０】
給電装置１ｂは、給電コイル１１、共振コンデンサ１２、及び電子部品３０ｂを備え、電子部品３０ｂは、駆動トランジスタ３１と、駆動制御部４０ｂとを備えている。また、駆動制御部４０ｂは、抵抗４１、抵抗４２、ＡＮＤ回路４３、ＯＮ信号生成部５０、ＯＦＦ信号生成部６０、及び発熱防止部７０を備えている。
なお、本実施形態では、発熱防止部７０とＡＮＤ回路４３とを備える点が、第２の実施形態と異なり、以下、発熱防止部７０及びＡＮＤ回路４３の構成について説明する。
【００８１】
発熱防止部７０は、ｔｏｆｆ期間（ここでは、第４の期間に相当する）が予め定められたｔｏｆｆＭＩＮ期間以下である場合に、予め定められた発振停止期間（第５の期間）、駆動トランジスタ３１をオフ状態にする。発熱防止部７０は、ＯＦＦ期間判定部７１と長周期タイマー部７２とを備えている。
【００８２】
ＯＦＦ期間判定部７１（判定部）は、給電コイル１１の端電圧が０Ｖから上昇し、再び０Ｖに戻るまでの期間が、予め定められた所定の閾値期間（例えば、ｔｏｆｆＭＩＮ期間）以下であるか否かを判定する。すなわち、ＯＦＦ期間判定部７１は、給電コイル１１の端電圧が０Ｖから上昇し、再び０Ｖに戻るまでの期間（第４の期間）を検出し、検出したこの期間が、例えば、ｔｏｆｆＭＩＮ期間以下であるか否かを判定する。なお、給電コイル１１の端電圧が０Ｖから上昇し、再び０Ｖに戻るまでの期間は、駆動トランジスタ３１がオフ状態にされるｔｏｆｆ期間に対応する。ＯＦＦ期間判定部７１は、判定の結果、ｔｏｆｆ期間がｔｏｆｆＭＩＮ期間以下である場合に、出力信号として、例えば、Ｌ状態を出力する。また、ＯＦＦ期間判定部７１は、判定の結果、ｔｏｆｆ期間がｔｏｆｆＭＩＮ期間より長い場合に、出力信号として、例えば、Ｈ状態を出力する。
【００８３】
長周期タイマー部７２（第３の信号生成部）は、ＯＦＦ期間判定部７１によって、ｔｏｆｆ期間がｔｏｆｆＭＩＮ期間以下であると判定された場合に、予め定められた発振停止期間、駆動トランジスタ３１をオフ状態にする制御信号を生成する。長周期タイマー部７２は、出力Ｑ３として、発振停止期間、Ｌ状態となる制御信号を出力する。なお、長周期タイマー部７２は、例えば、上述したＯＮ信号生成部５０及びＯＦＦ信号生成部６０と同様に、抵抗（不図示）及びコンデンサ（不図示）を備えている。この抵抗及びコンデンサは、ＲＣ回路を構成しており、抵抗及びコンデンサの時定数により、発振停止期間を定めている。
【００８４】
ＡＮＤ回路４３は、２つの入力信号をＡＮＤ論理演算（論理積演算）する演算回路である。ＡＮＤ回路４３は、第１の入力端子がノードＮ５に接続され、第２の入力端子が長周期タイマー部７２の出力Ｑ３の信号線が接続されている。また、ＡＮＤ回路４３は、出力端子が、駆動トランジスタ３１のゲート端子と接続されている。ＡＮＤ回路４３は、上述の発振停止期間に、出力Ｑ３がＬ状態になるため、駆動トランジスタ３１のゲート端子にＬ状態を出力する。結果、駆動トランジスタ３１は、ｔｏｆｆ期間を予め定められた発振停止期間分延長するようにオフ状態になる。
【００８５】
次に、本実施形態における給電システム１００ｂの動作について説明する。
まず、給電システム１００ｂが備える給電装置１ｂの動作について、図７を参照して説明する。
図７は、本実施形態における給電装置１ｂの動作の一例を示すタイミングチャートである。なお、受電装置２において急激な負荷変動が発生した場合における給電装置１ｂの動作は、図５に示す第２の実施形態と同様であるのでここでは説明を省略する。
【００８６】
図７において、波形Ｗ３１〜Ｗ３７は、上から順に、（ａ）給電コイル１１の端電圧（ノードＮ１の電圧）、（ｂ）駆動トランジスタ３１のゲート電圧、（ｃ）ＯＮ信号生成部５０の信号Ｑ１、（ｄ）ＯＦＦ信号生成部６０の出力Ｑ２、（ｅ）制御トランジスタ５７の状態、（ｆ）制御トランジスタ５７のドレイン電圧、及び（ｇ）長周期タイマー部７２の出力Ｑ３の波形をそれぞれ示している。なお、各波形の縦軸は、（ａ）が電圧を示し、（ｅ）が導通（ＯＮ）／非導通（ＯＦＦ）の状態を示し、（ｂ）〜（ｄ）、（ｆ）、及び（ｇ）が論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。また、電圧Ｖｔｈは、ＯＮ信号生成部５０及びＯＦＦ信号生成部６０を動作させるための閾値電圧である。
【００８７】
なお、この図において、時刻Ｔ３１から時刻Ｔ３３までの期間、時刻Ｔ３３から時刻Ｔ３４までの期間、及び時刻Ｔ３８から時刻Ｔ３９までの期間は、ｔｏｎ期間に対応する。また、時刻Ｔ３２から時刻Ｔ３４までの期間、時刻Ｔ３７以降の期間は、ｔｏｆｆ期間に対応する。
【００８８】
まず、時刻Ｔ３１において、ＯＮ信号生成部５０は、駆動トランジスタ３１のゲート電圧をＨ状態にし、時刻Ｔ３２に駆動トランジスタ３１のゲート電圧をＬ状態にする。すなわち、時刻Ｔ３１から時刻Ｔ３２までの期間（ｔｏｎ期間）において、ＯＮ信号生成部５０が、波形Ｗ３２に示すように、駆動トランジスタ３１のゲート電圧をＨ状態にした後、Ｌ状態にする。これにより、駆動トランジスタ３１が、時刻Ｔ３１から時刻Ｔ３２までの期間、オン状態になった後、オフ状態になる。
【００８９】
次に、時刻Ｔ３３において、波形Ｗ３３に示すように、給電コイル１１の端電圧の立ち下がりにより、再びＯＮ信号生成部５０が動作して、駆動トランジスタ３１のゲート電圧をＨ状態にし、駆動トランジスタ３１が、オン状態になる。そして、ＯＮ信号生成部５０は、時刻Ｔ３１から時刻Ｔ３２までの期間と同様に、時刻Ｔ３３から時刻Ｔ３４までの期間、駆動トランジスタ３１をオン状態にした後、オフ状態にする。
【００９０】
ここで、例えば、給電システム１００ｂの使用者が、誤って、給電コイル１１の上にコインなどの金属異物を置いた場合に、金属異物に渦電流が発生し発熱する場合がある。このような場合には、時刻Ｔ３４から時刻Ｔ３５までの期間のように、給電コイル１１の端電圧が短時間に立ち下がる。
【００９１】
本実施形態では、時刻Ｔ３５において、発熱防止部７０のＯＦＦ期間判定部７１は、駆動トランジスタ３１がオフ状態になるｔｏｆｆ期間が、例えば、ｔｏｆｆＭＩＮ期間以下であるか否かを判定する。ここでは、ＯＦＦ期間判定部７１は、判定の結果、ｔｏｆｆ期間がｔｏｆｆＭＩＮ期間以下であるので、出力信号として、例えば、Ｈ状態を出力する。そして、発熱防止部７０の長周期タイマー部７２は、ＯＦＦ期間判定部７１が出力した出力信号（Ｈ状態）に基づいて、発振停止期間、出力Ｑ３をＬ状態にする。これにより、ＡＮＤ回路４３が駆動トランジスタ３１のゲート端子にＬ状態を出力し、発振を停止させる。
【００９２】
次に、時刻Ｔ３７において給電コイル１１の端電圧の立ち上がりからｔｏｆｆＭＡＸ期間以上になり、ＯＦＦ信号生成部６０が、出力Ｑ２にＨ状態を出力するが、長周期タイマー部７２がＬ状態を出力しているため、駆動トランジスタ３１のゲート電圧は、Ｌ状態が維持される。結果、駆動トランジスタ３１は、ｔｏｆｆ期間を予め定められた発振停止期間分延長するようにオフ状態になる。なお、発振が停止している間に、給電コイル１１の端電圧は、電源ＶＣＣの電圧Ｖｃｃに収束する。
【００９３】
そして、時刻Ｔ３８において、長周期タイマー部７２は、発振停止期間に達して、出力Ｑ３をＨ状態にする。これにより、ＡＮＤ回路４３が駆動トランジスタ３１のゲート端子にＨ状態を出力し、発振（ｔｏｆ期間）が再開させる。すなわち、ＯＦＦ信号生成部６０が、出力Ｑ２にＨ状態を出力しているため、ＡＮＤ回路４３が駆動トランジスタ３１のゲート端子にＨ状態を出力し、時刻Ｔ３８から時刻Ｔ３９までのｔｏｎ期間が開始される。
【００９４】
このように、本実施形態における給電装置１ｂは、給電コイル１１の上にコインなどの金属異物が置かれた場合に、発熱防止部７０が所定の期間（発振停止期間）、発振を停止して、間欠発振を行う。
【００９５】
以上説明したように、本実施形態における電子部品３０ｂは、駆動制御部４０ｂを備え、駆動制御部４０ｂは、ＯＦＦ期間判定部７１と、長周期タイマー部７２とを備えている。ＯＦＦ期間判定部７１は、ＯＮ信号生成部５０によって駆動トランジスタ３１がオフ状態になるｔｏｆｆ期間（第４の期間）が、予め定められた所定の閾値期間（ｔｏｆｆＭＩＮ期間）以下であるか否かを判定する。長周期タイマー部７２は、ＯＦＦ期間判定部７１によって、ｔｏｆｆ期間がｔｏｆｆＭＩＮ期間以下であると判定された場合に、予め定められた発振停止期間（第５の期間）、駆動トランジスタ３１をオフ状態にする制御信号を生成する。
これにより、本実施形態における電子部品３０ｂは、例えば、給電コイル１１の上にコインなどの金属異物が置かれた場合に、間欠発振を行うので、発熱を低減することができる。また、本実施形態における電子部品３０ｂは、予め定められた発振停止期間、発振を停止するだけで、発振停止期間後に発振を再開させるため、金属異物が取り除かれた際に、ただちに受電装置２に給電を行うことができる。
【００９６】
また、本実施形態における給電装置１ｂ、及び給電システム１００ｂは、電子部品３０ｂと同様に、例えば、給電コイル１１の上にコインなどの金属異物が置かれた場合に、間欠発振を行うので、発熱を低減することができる。
【００９７】
次に、本発明に係る第４の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第４の実施形態］
図８は、本発明に係る第４の実施形態による給電システム１００ｃの一例を示す概略ブロック図である。なお、この図において、図６と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図８において、給電システム１００ｃは、給電装置１ｃと、受電装置２とを備えている。給電システム１００ｃは、給電装置１ｃから受電装置２にワイヤレス（非接触）により電力を供給するシステムであり、例えば、受電装置２が備える電池２４を充電するための電力を給電装置１ｃから受電装置２に供給する。
【００９８】
給電装置１ｃは、給電コイル１１、共振コンデンサ１２、及び電子部品３０ｃを備え、電子部品３０ｃは、駆動トランジスタ３１と、駆動制御部４０ｃとを備えている。また、駆動制御部４０ｃは、ＡＮＤ回路４３、バッファ４４、ＯＮ信号生成部５０ａ、ＯＦＦ信号生成部６０ａ、及び発熱防止部７０ａを備えている。
なお、本実施形態では、ＯＮ信号生成部５０ａ、及びＯＦＦ信号生成部６０ａがオープンコレクタ出力の代わりＨ状態又はＬ状態の論理状態の出力を用いている点と、第１の実施形態において抵抗４１及び抵抗４２によるレベルシフタ機能をＯＮ信号生成部５０ａ、ＯＦＦ信号生成部６０ａ、及び発熱防止部７０ａに含めた点とが、第３の実施形態と異なる。以下、第２の実施形態と異なる構成について説明する。
【００９９】
ＯＮ信号生成部５０ａは、インバータ５１ａ、ダイオード５２、抵抗５３、コンデンサ５４、インバータ５５ａ、及び選択スイッチ部５８を備え、インバータ５１ａ、インバータ５５ａ及び選択スイッチ部５８が異なる点を除いて第３の実施形態のＯＮ信号生成部５０と同様である。
【０１００】
インバータ５１ａは、内部に抵抗分圧によるレベルシフタ機能を備え、入力信号の論理反転した信号を出力する反転出力回路であり、入力端子がノードＮ２に接続され、出力端子がノードＮ３に接続されている。
インバータ５５ａは、入力信号の論理反転した信号を出力する反転出力回路であり、入力端子がノードＮ４に接続され、出力端子が選択スイッチ部５８のＡ端子に接続されている。
【０１０１】
選択スイッチ部５８は、例えば、Ａ端子の入力とＢ端子の入力とを制御信号に基づいて選択して出力するセレクタ回路である。選択スイッチ部５８は、給電コイル１１の端電圧（ノードＮ１の電圧）を、レベルシフタ機能を備えたバッファ４４を介して制御信号して入力され、Ａ端子の入力又はＢ端子の入力をＡＮＤ回路４３に出力する。選択スイッチ部５８は、バッファ４４の出力がＨ状態である場合に、Ｂ端子の入力信号（信号Ｑ２）を選択して出力する。また、選択スイッチ部５８は、バッファ４４の出力がＬ状態である場合に、Ａ端子の入力信号（信号Ｑ１）を選択して出力する。
【０１０２】
ＯＦＦ信号生成部６０ａは、バッファ６１ａ、ダイオード６２、抵抗６３、コンデンサ６４、及びバッファ６５ａを備え、バッファ６１ａ、及びバッファ６１ａが異なる点を除いて第３の実施形態のＯＦＦ信号生成部６０と同様である。
【０１０３】
バッファ６１ａは、内部に抵抗分圧によるレベルシフタ機能を備え、入力信号と等しい論理信号を出力する出力回路であり、入力端子がノードＮ２に接続され、出力端子がノードＮ６に接続されている。
バッファ６５ａは、入力信号と等しい論理信号を出力する出力回路であり、入力端子がノードＮ７に接続され、出力端子が選択スイッチ部５８のＢ端子に接続されている。
【０１０４】
発熱防止部７０ａは、バッファ７３と、ＯＦＦ期間判定部７１と、長周期タイマー部７２とを備え、バッファ７３を備える点を除いて第３の実施形態の発熱防止部７０と同様である。ここで、バッファ７３は、レベルシフタ機能を備えたバッファ回路である。
【０１０５】
次に、本実施形態における給電システム１００ｃの動作について説明する。
まず、給電システム１００ｃが備える給電装置１ｃの動作について、図９及び図１０を参照して説明する。
【０１０６】
図９は、本実施形態における給電装置１ｃの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。なお、図９に示すタイミングチャートは、受電装置２において急激な負荷変動が発生した場合における給電装置１ｃの動作の一例を示している。
【０１０７】
この図において、波形Ｗ４１〜Ｗ４５は、上から順に、（ａ）給電コイル１１の端電圧（ノードＮ１の電圧）、（ｂ）駆動トランジスタ３１のゲート電圧、（ｃ）ＯＮ信号生成部５０ａの信号Ｑ１、（ｄ）ＯＦＦ信号生成部６０ａの出力Ｑ２、及び（ｅ）選択スイッチ部５８の状態の波形をそれぞれ示している。また、波形Ｗ４０は、比較のために、ＯＦＦ信号生成部６０ａを備えない場合の給電コイル１１の端電圧（ノードＮ１の電圧）の波形を示している。
【０１０８】
なお、各波形の縦軸は、（ａ）が電圧を示し、（ｅ）がＡ端子側（Ｑ１）／Ｂ端子側（Ｑ２）の状態を示し、（ｂ）〜（ｄ）が論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。また、電圧Ｖｔｈは、ＯＮ信号生成部５０ａ及びＯＦＦ信号生成部６０ａを動作させるための閾値電圧である。
【０１０９】
図９に示す給電装置１ｃの動作は、制御トランジスタ５７の状態が選択スイッチ部５８の状態に置き換わっている点を除いて、図５に示す給電装置１ａの動作と同様であるので、ここでは説明を省略する。ここで、時刻Ｔ４１〜Ｔ４９は、図５における時刻Ｔ２１〜Ｔ２９に対応する。
【０１１０】
図１０は、本実施形態における給電装置１ｃの動作の別の一例を示すタイミングチャートである。ここで、図１０に示すタイミングチャートは、図７と同様に、給電システム１００ｃの使用者が、誤って、給電コイル１１の上にコインなどの金属異物を置いた場合における給電装置１ｃの動作の一例を示している。
【０１１１】
図１０において、波形Ｗ５１〜Ｗ５６は、上から順に、（ａ）給電コイル１１の端電圧（ノードＮ１の電圧）、（ｂ）駆動トランジスタ３１のゲート電圧、（ｃ）ＯＮ信号生成部５０ａの信号Ｑ１、（ｄ）ＯＦＦ信号生成部６０ａの出力Ｑ２、（ｅ）選択スイッチ部５８の状態、及び（ｆ）長周期タイマー部７２の出力Ｑ３の波形をそれぞれ示している。なお、各波形の縦軸は、（ａ）が電圧を示し、（ｅ）がＡ端子側（Ｑ１）／Ｂ端子側（Ｑ２）の状態を示し、（ｂ）〜（ｄ）、及び（ｆ）が論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。また、電圧Ｖｔｈは、ＯＮ信号生成部５０ａ及びＯＦＦ信号生成部６０ａを動作させるための閾値電圧である。
【０１１２】
なお、この図において、時刻Ｔ５１から時刻Ｔ５３までの期間、時刻Ｔ５３から時刻Ｔ５４までの期間、及び時刻Ｔ５８から時刻Ｔ５９までの期間は、ｔｏｎ期間に対応する。また、時刻Ｔ５２から時刻Ｔ５４までの期間、時刻Ｔ５７以降の期間は、ｔｏｆｆ期間に対応する。
【０１１３】
図１０に示す給電装置１ｃの動作は、制御トランジスタ５７の状態が選択スイッチ部５８の状態に置き換わっている点を除いて、図７に示す給電装置１ｂの動作と同様であるので、ここでは説明を省略する。ここで、時刻Ｔ５１〜Ｔ５９は、図７における時刻Ｔ３１〜Ｔ３９に対応する。
【０１１４】
以上説明したように、本実施形態における電子部品３０ｃ、給電装置１ｃ、及び給電システム１００ｃは、選択スイッチ部５８を備え、第３の実施形態におけるオープンコレクタ出力による接続の代わりに通常の論理出力による接続により、駆動トランジスタ３１の制御を行っている。これにより、本実施形態における電子部品３０ｃ、給電装置１ｃ、及び給電システム１００ｃは、第３の実施形態と同様の動作を行うことが可能であるので、第３の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１１５】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、駆動トランジスタ３１は、ＮＭＯＳトランジスタを用いる場合を説明したが、ＰＭＯＳトランジスタ（Ｐ型チャネルＭＯＳトランジスタ）を用いてもよい。この場合、ＰＭＯＳトランジスタは、共振回路１０の電源ＶＣＣ側に直列に接続し、駆動制御部４０（４０ａ〜４０ｃ）は、論理反転させた制御をするように構成される。
【０１１６】
また、上記の第４の実施形態において、第３の実施形態に対してオープンコレクタ出力による接続の代わりに通常の論理出力による接続を用いる場合について説明したが、第１及び第２の実施形態に対して同様に適用してもよい。
また、上記の第１〜第３の実施形態において、オープンコレクタ出力による接続の代わりにオープンドレイン出力による接続を用いてもよい。
【０１１７】
また、上記の各実施形態において、給電コイル１１の端電圧を入力する各構成に、レベルシフタ機能を用いる場合について説明したが、回路素子の耐圧が給電コイル１１の端電圧よりも高い場合には、レベルシフタ機能を備えない構成であってもよい。
【０１１８】
また、上記の各実施形態において、ＯＮ信号生成部５０（５０ａ）、ＯＦＦ信号生成部６０（６０ａ）、及び発熱防止部７０（７０ａ）は、抵抗及びコンデンサの時定数を用いて、各制御のタイミング信号（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３）を生成する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ＯＮ信号生成部５０（５０ａ）、ＯＦＦ信号生成部６０（６０ａ）、及び発熱防止部７０（７０ａ）は、所定のクロック信号を用いたタイマー回路を用いて、各制御のタイミング信号（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３）を生成してもよい。
【０１１９】
また、上記の第１〜第３の実施形態において、ＯＮ信号生成部５０に制御トランジスタ５７を含める形態を説明したが、ＯＮ信号生成部５０に制御トランジスタ５７を含めない形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、電子部品３０（３０ａ〜３０ｃ）に駆動トランジスタ３１を含めない形態を説明したが、電子部品３０（３０ａ〜３０ｃ）に駆動トランジスタ３１を含めてもよい。
【０１２０】
また、上記の各実施形態において、給電システム１００（１００ａ〜１００ｃ）は、一例として、受電装置２の電池２４を充電するための電力を供給する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、給電システム１００（１００ａ〜１００ｃ）は、受電装置２又は受電装置２に接続される装置を動作させるための電力を供給してもよい。
【０１２１】
また、電子部品３０（３０ａ〜３０ｃ）又は電子部品３０（３０ａ〜３０ｃ）が備える各構成は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。また、電子部品３０（３０ａ〜３０ｃ）又は電子部品３０（３０ａ〜３０ｃ）が備える各構成は、メモリ及びＣＰＵにより構成され、電子部品３０（３０ａ〜３０ｃ）又は電子部品３０（３０ａ〜３０ｃ）が備える各構成を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１２２】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  給電装置
２  受電装置
１０  共振回路
１１  給電コイル
１２，２２  共振コンデンサ
２１  受電コイル
２３，５２，６２  ダイオード
２４  電池
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ  電子部品
３１  駆動トランジスタ
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ  駆動制御部
４１，４２，５３，５６，６３  抵抗
４３  ＡＮＤ回路
５０，５０ａ  ＯＮ信号生成部
５１，５１ａ  インバータ
５４，６４  コンデンサ
５５  オープンコレクタ出力インバータ
５５ａ  インバータ
５７  制御トランジスタ
５８  選択スイッチ部
６０，６０ａ  ＯＦＦ信号生成部
４４，６１，６１ａ  バッファ
６５  オープンコレクタ出力バッファ
６５ａ  バッファ
７０，７０ａ  発熱防止部
７１  ＯＦＦ期間判定部
７２  長周期タイマー部
７３  バッファ
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ  給電システム
【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】
2014131439.tif 000009
【図８】
2014131439.tif 000010
【図９】
2014131439.tif 000011
【図１０】
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