(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線電力送受信システムにおいて、
電力を共鳴波に変換して送信する電力送信装置と、
前記共鳴波を受信して直流電力を生成する電力受信装置とを含み、
前記電力受信装置は、
前記電力送信装置から送信された共鳴波を受信して交流電力を生成する受信共振器と、
前記交流電力を直流電力に変換し、前記電力受信装置の特性インピーダンスを調整する並列共振型整流回路と、
前記並列共振型整流回路の第１及び第２出力ノードの間に接続され、前記直流電力を消費する負荷部を含み、
前記並列共振型整流回路は、
前記第１及び第２出力ノードの間で直列に接続されかつ前記負荷部に並列に接続される第１及び第２ダイオードと、
前記第１及び第２出力ノードの間で直列に接続されかつ前記負荷部に並列に接続される第１及び第２容量性素子部とを有し、
前記第１及び第２容量性素子部のキャパシタンスは、前記第１及び第２ダイオードの少なくとも寄生インダクタンスに起因するインピーダンスを除去できるように設定される、無線電力送受信システム。
【請求項２】
前記第１ダイオードのアノードが前記受信共振器の一端に接続され、前記第１ダイオードのカソードが前記第１出力ノードに接続され、
前記第２ダイオードのカソードが前記受信共振器の一端に接続され、前記第２ダイオードのアノードが前記第２出力ノードに接続され、
前記第１容量性素子部の一端が前記受信共振器の他端に接続され、前記第１容量性素子部の他端が前記第１出力ノードに接続され、
前記第２容量性素子部の一端が前記受信共振器の他端に接続され、前記第２容量性素子部の他端が前記第２出力ノードに接続される、請求項１に記載の無線電力送受信システム。
【請求項３】
前記電力受信装置は、前記第１出力ノード及び前記第２出力ノードに並列接続された平滑回路を更に含む、請求項１又は２に記載の無線電力送受信システム。
【請求項４】
前記電力受信装置は、前記負荷部の負荷の大きさに応じて前記電力受信装置の特性インピーダンスが調整されるように、前記第１容量性素子部及び前記第２容量性素子部のキャパシタンスを調整する調整部を更に含む、請求項１〜３のうち何れか１項に記載の無線電力送受信システム。
【請求項５】
前記第１及び第２容量性素子部の各々は、キャパシタ、可変キャパシタ及び「直列接続された可変キャパシタとスイッチ素子」のうち少なくとも一つが複数個並列接続された回路を含む、請求項１〜４のうち何れか１項に記載の無線電力送受信システム。
【請求項６】
前記電力送信装置は、
電力を供給する電源部と、
供給される電力を共鳴波に変換して前記電力受信装置に送信する送信共振器と、
を含む、請求項１〜５のうち何れか１項に記載の無線電力送受信システム。
【請求項７】
電力受信装置において、
外部から送信された共鳴波を受信して交流電力を生成する受信共振器と、
前記交流電力を直流電力に変換し、当該電力受信装置の特性インピーダンスを調整する並列共振型整流回路と、
前記並列共振型整流回路の第１及び第２出力ノードの間に接続され、前記直流電力を消費する負荷部とを含み、
前記並列共振型整流回路は、
前記第１及び第２出力ノードの間で直列に接続されかつ前記負荷部に並列に接続される第１及び第２ダイオードと、
前記第１及び第２出力ノードの間で直列に接続されかつ前記負荷部に並列に接続される第１及び第２容量性素子部とを有し、
前記第１及び第２容量性素子部のキャパシタンスは、前記第１及び第２ダイオードの少なくとも寄生インダクタンスに起因するインピーダンスを除去できるように設定される、電力受信装置。
【請求項８】
前記並列共振型整流回路は、
前記第１ダイオードのアノードが前記受信共振器の一端に接続され、前記第１ダイオードのカソードが前記第１出力ノードに接続され、
前記第２ダイオードのカソードが前記受信共振器の一端に接続され、前記第２ダイオードのアノードが前記第２出力ノードに接続され、
前記第１容量性素子部の一端が前記受信共振器の他端に接続され、前記第１容量性素子部の他端が前記第１出力ノードに接続され、
前記第２容量性素子部の一端が前記受信共振器の他端に接続され、前記第２容量性素子部の他端が前記第２出力ノードに接続される、請求項７に記載の電力受信装置。
【請求項９】
前記第１出力ノード及び前記第２出力ノードに並列接続された平滑回路を更に含む請求項７又は８に記載の電力受信装置。
【請求項１０】
前記負荷部の負荷の大きさに応じて前記電力受信装置の特性インピーダンスが調整されるように、前記第１容量性素子部及び前記第２容量性素子部のキャパシタンスを調整する調整部を更に含む、請求項７〜９のうち何れか１項に記載の電力受信装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２容量性素子部の各々は、キャパシタ、可変キャパシタ及び「直列接続された可変キャパシタとスイッチ素子」のうち少なくとも一つが複数個並列接続された回路を含む、請求項７〜１０のうち何れか１項に記載の電力受信装置。
【請求項１２】
前記電力受信装置は、ディスプレイ装置と無線通信を行なうリモコン又は３Ｄメガネである、請求項７〜１１のうち何れか１項に記載の電力受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力受信装置及び無線電力送受信システムに関し、更に詳細には、高周波で動作する整流回路内の寄生インダクタによるインピーダンスを容量性素子を用いて調節することにより、電力伝達の効率を高めることのできる電力受信装置及び無線電力送受信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＩＴ技術の発展とともに、多様な携帯用電子機器が発売されており、このように多様な携帯用電子機器の発売により、ユーザが持ち歩く携帯用電子機器の数量も急増している。
【０００３】
ところが、このような携帯用電子機器は、内蔵された二次電池によって動作するということから、容易に携帯用電子機器を充電できる方法が工夫されている。特に、最近では、電線を使用せずに電磁気共鳴方式を用いて電力が供給できる無線電力伝送技術（ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）に対する研究が盛んに進められている。
【０００４】
このような研究により、最近では電磁気共鳴方式に適用される共振器の効率を８０％以上に設計できるようになったものの、回路部分の効率が低く無線電力送受信システム全体の効率は低かった。
【０００５】
具体的に、従来の無線電力伝送方式では、電波整流回路（Ｆｕｌｌ  Ｗａｖｅ  Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）を用いて無線伝送された電力を整流しているが、電磁気共鳴方式を用いるためには、数ＭＨｚで回路が動作されなければならないということから、従来の一般的な整流回路では伝送効率をもちにくいという問題があった。
【０００６】
より詳しくは、従来の整流回路はダイオードを用いて整流を行なうが、ダイオードの場合高周波駆動時の寄生成分、即ち、寄生インダクタによってインピーダンスが大きくなり、これにより、高周波交流入力電圧を正常に整流できなくなってしまう。特に、整流できなかった交流成分は損失として生じるため、無線電力送受信システムの全体的な効率も落ちてしまうという問題がある。
【０００７】
なお、整流回路の出力端に接続される負荷が最大負荷から最小負荷に変化する場合、寄生成分と負荷とによって特性インピーダンスが変化し、整流する電圧の大きさも変化するようになるという問題がある。特に、共振型方式の場合、負荷が小さくなると整流する電圧が大きくなるということから、整流回路後端にＤＣ／ＤＣコンバータが接続される場合、ＤＣ／ＤＣコンバータの負担が大きくなり更に効率が低下するという問題もあった。
【０００８】
従って、無線電力送受信システムの効率を改善するための整流回路が求められ、負荷が変動するとしても整流する出力電圧の大きさが一定に出力できる整流回路が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】韓国特開第２００８−００５６８７号公報
【特許文献２】日本特開第１９９９−１３６９９４号公報
【特許文献３】米国特開第５、４７１、１１８号公報
【特許文献４】米国特開第６、０３７、７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高周波で動作する整流回路内の寄生インダクタによるインピーダンスを容量性素子を用いて調節することにより、電力伝達の効率を高めることのできる電力受信装置及び無線電力送受信システムを提供することにある。
【００１１】
なお、本発明の別の目的は、負荷の大きさが変動するとしても、整流回路の出力電圧を一定に維持できる電力受信装置及び無線電力送受信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】
【００１２】
以上のような目的を達成するための本発明の一実施形態に係る無線電力送受信システムは、電源を共鳴波に変換して送信する電力送信装置と、前記送信された共鳴波を受信し、前記共鳴波の周波数にインピーダンスマッチング（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｍａｔｃｈｉｎｇ）された並列共振型整流回路を用いて、前記共鳴波を直流電源に変換する電力受信装置とを含む。
【００１３】
この場合、前記電力受信装置は、前記送信された共鳴波を受信する受信共振器と、前記受信された共鳴波を直流電源に変換し、前記共鳴波の周波数にインピーダンスマッチングされた並列共振型整流回路とを含んでよい。
【００１４】
この場合、前記並列共振型整流回路は、アノード（ａｎｏｄｅ）が前記受信共振器の一端に接続され、カソード（ｃａｔｈｏｄｅ）が第１出力ノードに接続される第１ダイオードと、カソードが前記受信共振器の一端に接続され、アノードが第２出力ノードに接続される第２ダイオードと、一端が前記受信共振器の他端に接続され、他端が前記第１出力ノードに接続される第１容量性素子部と、一端が前記受信共振器の他端に接続され、他端が前記第２出力ノードに接続される第２容量性素子部とを含んでよい。
【００１５】
この場合、前記電力受信装置は、前記第１出力ノード及び前記第２出力ノードに並列接続された平滑回路を更に含んでよい。
【００１６】
この場合、前記電力受信装置は、前記第１出力ノード及び前記第２出力ノードに並列接続された負荷の大きさに応じて前記電力受信装置の特性インピーダンスが調整されるように、前記第１容量性素子部及び前記第２容量性素子部のキャパシタンスを調整する調整部を更に含んでよい。
【００１７】
一方、前記容量性素子部は、キャパシタ、可変キャパシタ及び「直列接続された可変キャパシタとスイッチ素子」が複数個並列接続された回路のうち少なくともいずれか一つであってよい。
【００１８】
一方、前記電力送信装置は、電源を供給する電源部と、前記供給された電源を共鳴波に変換して前記電力受信装置に送信する送信共振器とを含んでよい。
【００１９】
一方、本実施形態に係る電力受信装置は、外部から送信された共鳴波を受信する受信共振器と、前記受信された共鳴波を直流電源に変換し、前記共鳴波の周波数にインピーダンスマッチングされた並列共振型整流回路と、前記整流した直流電源を消費する負荷部とを含む。
【００２０】
この場合、前記並列共振型整流回路は、アノード（ａｎｏｄｅ）が前記受信共振器の一端に接続され、カソード（ｃａｔｈｏｄｅ）が第１出力ノードに接続される第１ダイオードと、カソードが前記受信共振器の一端に接続され、アノードが第２出力ノードに接続される第２ダイオードと、一端が前記受信共振器の他端に接続され、他端が前記第１出力ノードに接続される第１容量性素子部と、一端が前記受信共振器の他端に接続され、他端が前記第２出力ノードに接続される第２容量性素子部とを含んでよい。
【００２１】
この場合、本電力受信装置は、前記第１出力ノード及び前記第２出力ノードに並列接続された平滑回路を更に含んでよい。
【００２２】
この場合、本電力受信装置は、前記負荷部の負荷の大きさに応じて前記電力受信装置の特性インピーダンスが調整されるように、前記第１容量性素子部及び前記第２容量性素子部のキャパシタンスを調整する調整部を更に含んでよい。
【００２３】
一方、前記容量性素子部は、キャパシタ、可変キャパシタ及び「直列接続された可変キャパシタとスイッチ素子」が複数個並列接続された回路のうち少なくともいずれか一つであってよい。
【００２４】
一方、前記電力受信装置は、ディスプレイ装置と無線通信を行なうリモコン及び３Ｄメガネのうち少なくともいずれか一つであってよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線電力送受信システムを示す図である。
【図２】図１の電力送信装置の具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】図１の電力受信装置の具体的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る無線電力送受信システムの回路図である。
【図５】高周波動作時ダイオードの等価回路である。
【図６】交流電源の半周期の間のダイオードの等価回路を反映した電力受信装置の回路図である。
【図７】図６に示される回路図の等価回路である。
【図８】本実施形態に係る電力受信装置の電圧利得曲線である。
【図９】本実施形態に係る電力受信装置の周波数による整流された電圧を示す図である。
【図１０】本発明の別の実施形態に係る電力受信装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係る無線電力送受信システムを示すブロック図である。
【００２７】
図１に示すように、無線電力送受信システム１０００は、電力送信装置１００及び電力受信装置２００を含む。図１に示されるように、電力送信装置１００はＴＶ、デジタルフォトフレームなどのようなディスプレイ装置でもよく、電力受信装置２００は３Ｄメガネ２００−１、リモコン２００−２などのようなディスプレイ装置と無線通信を行なう装置でよい。
【００２８】
電力送信装置１００は、電源を共鳴波に変換して送信することができる。電力送信装置１００の具体的な構成及び動作については、図２を参考に後述する。
【００２９】
電力受信装置２００は、電力送信装置１００から近距離に位置すると、電力送信装置１００から生成された共鳴波を用いて無線で電力を供給されることができる。電力受信装置２００の具体的な構成及び動作については、図３を参考に後述する。
【００３０】
図１を説明するうえで、電力受信装置２００が電力送信装置１００から近距離に位置して動作するものとして説明したが、電力受信装置２００は二次電池を備えて電力送信装置１００から近距離に位置する場合、供給された共鳴波を用いて二次電池を充電し、遠距離で二次電池に充電された電源を用いて動作する形態でも実現できる。なお、電力送信装置１００が電力受信装置２００と無線通信を行なうことができる装置として説明したが、電力送信装置１００は電力受信装置２００に電源のみを供給するクレイドルで実現されることもできる。
【００３１】
図２は、図１の電力送信装置１００の具体的な構成を示したブロック図である。図２に示すように、電力送信装置１００は、電源部１１０と、送信共振器１２０と、検知部１３０及び制御部１４０で構成されてよい。
【００３２】
電源部１１０は、後述の制御部１４０の制御により電力送信装置１００の各構成に電源を提供する。具体的に、電源部１１０は電力送信装置１００の外部から供給される電源を入力されて電力送信装置１００内の各構成に必要な電圧に入力された電源を変換し、変換された電源を各構成に供給することができる。
【００３３】
送信共振器１２０は、供給された電源を共鳴波に変換して電力受信装置２００に送信する。ここで、共鳴波とは特定の共振周波数をもつ電磁気波のことを意味し、１ＭＨｚないし１０ＭＨｚの共振周波数をもつことができる。
【００３４】
具体的に、送信共振器１２０は、インダクタＬとキャパシタＣからなる特定の共振周波数をもつ共振回路である。送信共振器１２０は電源部１１０から供給された電源を通じてアクティベーション（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）され、送信共振器１２０は電力受信装置２００内の受信共振器２１０が共振を起こせるように、特定の共振周波数をもつ共鳴波を生成することができる。受信共振器２１０は送信共振器１２０によって生成された共鳴波を通じて無線で電力を供給されることができるようになる。
【００３５】
検知部１３０は、予め設定された範囲内に電力受信装置２００が存在するか否かを検知する。具体的に、検知部１３０はＲＦ通信、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）のような無線通信方式又はウェブカメラなどのような検知センサーを通じて、予め設定された範囲内に電力受信装置２００が存在するか否かを検知することができる。
【００３６】
制御部１４０は、電力送信装置１００内の各構成を制御することができる。具体的に、制御部１４０は、電力受信装置２００が電力送信装置１００の予め設定された範囲内に位置すると検知されると、特定の共振周波数をもつ共鳴波が生成されるように、電源部１１０及び送信共振器１２０を制御することができる。
【００３７】
一方、実現時に制御部１４０は、電力受信装置２００から電力伝送の要請が受信された場合にのみ、共鳴波が生成するようにすることができる。具体的に、制御部１４０は予め設定された範囲内に電力受信装置２００が位置しているとしても、電力受信装置２００から電力伝送の要請が検知部１３０を介して受信した場合にのみ、共鳴波が生成されるように電源部１１０及び送信共振器１２０を制御することができる。
【００３８】
図３は、図１の電力受信装置２００の具体的な構成を示したブロック図である。
【００３９】
図３に示すように、電力受信装置２００は、受信共振器２１０と、並列共振型整流回路２２０、平滑回路２３０、負荷部２４０及び調整部２５０で構成されてよい。
【００４０】
受信共振器２１０は、外部から送信された共鳴波を受信する。具体的に、受信共振器２１０は電力送信装置１００から生成された共鳴波を受信して交流電源を生成することができる。
【００４１】
並列共振型整流回路２２０は、受信共振器２１０から生成された交流電源を直流電源に整流することができる。詳しくは、並列共振型整流回路２２０は２つのダイオード２２１、２２２と２つの容量性素子部２２３、２２４をＨ−ブリッジ形に配置して実現できる。これに対する具体的な回路構成は図４を参考に後述する。
【００４２】
一方、並列共振型整流回路２２０内の容量性素子部２２３、２２４は、電力受信装置２００内の特性インピーダンスを調整することができる。具体的に、容量性素子部２２３、２２４は高周波動作時、ダイオード２２１、２２２の寄生インダクタンスによって発生するインピーダンスを除去できるように容量性をもつ。この時、容量性素子部２２３、２２４は電力受信装置２００内のインピーダンスがインピーダンスマッチングされることのできるキャパシタンス値をもつことができる。一方、容量性素子部２２３、２２４はキャパシタ、可変キャパシタ、「並列接続された可変キャパシタとスイッチ素子」が複数個直列接続された回路、「直列接続された可変キャパシタとスイッチ素子」が複数個並列接続された回路などで実現できる。
【００４３】
平滑回路２３０は、並列共振型整流回路２２０で整流した電源を平滑することができる。具体的に、平滑回路２３０は並列共振型整流回路２２０の出力端に並列接続され、並列共振型整流回路２２０の出力電源に対する平滑を行なうことができる。
【００４４】
負荷部２４０は、整流した直流電源を消費する。具体的に、負荷部２４０は並列共振型整流回路２２０及び平滑回路２３０を介して直流に変換された電源を入力され、電力受信装置２００の機能を果たす。実現時に、負荷部２４０は二次電池を含んでよく、整流した直流電源を用いて二次電池を充電することができる。
【００４５】
調整部２５０は、並列共振型整流回路２２０の出力端の電圧の大きさが一定に維持されるようにすることができる。具体的に、調整部２５０は負荷部２４０の負荷の大きさを測定し、測定された負荷の大きさに応じて、容量性素子部２２３、２２４のキャパシタンスを調整して並列共振型整流回路２２０の出力端電圧が一定に維持されるようにすることができる。調整部２５０の具体的な動作については、図１０を参考に後述する。
【００４６】
図４は、本発明の一実施形態に係る無線電力送受信システムの回路図である。
【００４７】
図４に示すように、電力送信装置１００は、電源部１１０と送信共振器１２０とを含み、電力を無線で送信するために共鳴波が生成できる。電力送信装置１００の具体的な動作については、図２を参考に説明したため、繰り返し説明は省略する。
【００４８】
図４に示される電力受信装置２００は、受信共振器２１０、並列共振型整流回路２２０、平滑回路２３０及び負荷部２４０で構成される。
【００４９】
受信共振器２１０は、送信共振器１２０から生成される共鳴波を受信し、受信された共鳴波に対応して交流電源を生成する。
【００５０】
平滑回路２３０は、第１出力ノード及び第２出力ノードの両端に並列接続された容量性素子で実現され、並列共振型整流回路２２０の整流した電源を平滑することができる。
【００５１】
並列共振型整流回路２２０は、受信された共鳴波によって生成された交流電源を受信共振器２１０から受信し、受信された交流電源を直流電源に整流する。具体的に、並列共振型整流回路２２０は２つのダイオード２２１、２２２及び２つの容量性素子部２２３、２２４で構成される。
【００５２】
第１ダイオード２２１は、アノード（ａｎｏｄｅ）が受信共振器２１０の一端に接続され、カソード（ｃａｔｈｏｄｅ）が第１出力ノードに接続される。ここで、第１出力ノードは第１ダイオード２２１のカソード、第１容量性素子部２２３の一端が合流するノードに整流した電源を出力するノードである。
【００５３】
第２ダイオード２２２は、カソードが受信共振器２１０の一端に接続され、アノードが第２出力ノードに接続される。ここで、第２出力ノードは第２ダイオード２２２のアノード、第２容量性素子部２２４のアノードが合流するノードに整流した電源を出力するノードである。
【００５４】
第１容量性素子部２２３は、一端が受信共振器２１０の他端に接続され、他端が第１出力ノードに接続される。具体的に、第１容量性素子部２２３はキャパシタで実現できる。実現時には、図１０に示されるように、「直列接続されたキャパシタ及びスイッチ素子」が複数個接続された回路で実現することもできる。
【００５５】
第２容量性素子部２２４は、一端が受信共振器２１０の他端に接続され、他端が第２出力ノードに接続される。具体的に、第２容量性素子部２２４はキャパシタで実現できる。
【００５６】
一方、ダイオードは両端の電圧値に応じて短絡するか開放する回路素子として、理想的には、両端の電圧が予め設定された値以上である場合は電力消費無しに電流を伝達し、両端の電圧が予め設定された値以下である場合は短絡することが望ましい。
【００５７】
しかしながら、実際ダイオードは寄生インダクタ、寄生キャパシタ、寄生抵抗を有し、このような寄生成分を反映したダイオードは図５に示されるようにモデル化することができる。
【００５８】
具体的に、モデル化されたダイオードは、寄生インダクタ１１、寄生抵抗１２、寄生キャパシタ１３、理想的なダイオード１４で構成される。通常、寄生成分そのものの値は極めて小さいため、回路が低周波数で動作時にはこのような寄生成分を考慮しなくても問題は生じない。しかし、インダクタ及びキャパシタは動作周波数に応じてインピーダンス値が変化するようになるということから、高周波数動作時には無視できないほどのインピーダンス値をもつことになる。特に、上述のように、電力受信装置２００内の整流回路は、数ＭＨｚ周波数をもつ交流電源を整流しなければならないことから、ダイオード内に含まれる寄生インダクタによるインピーダンスは除去されなければならない。
【００５９】
従って、本実施形態では、ダイオード内の寄生インダクタンスによるインピーダンスを除去するために、容量性をもつ容量性素子部２２３、２２４を用いて電力受信装置２００の特性インピーダンスを調整することができる。
【００６０】
容量性素子部２２３、２２４を用いて電力受信装置２００の特性インピーダンスを調整する具体的な動作については、図６ないし図９を参考に後述する。
【００６１】
図６は、交流電源の半周期の間のダイオードの等価回路を反映した電力受信装置の回路図である。具体的に、受信共振器２１０から生成された交流電源が０度ないし１８０度位相をもつ場合、第１ダイオード２２１に対するモデル化したダイオードは寄生インダクタのみが回路に影響を及ぼし（理想的なダイオード１４が短絡）、第２ダイオード２２２に対するモデル化したダイオードは寄生インダクタと寄生キャパシタが回路に影響を及ぼす（理想的なダイオード１４が開放）。一方、抵抗は周波数に応じてその大きさが変化しないことから、説明の便宜上、寄生抵抗は図５では示していない。
【００６２】
図６に示される各種インダクタ及びキャパシタをまとめると、図７に示されるように等価回路で表示することができる。
【００６３】
図７に示される等価回路を用いて受信共振器２１０から生成された電圧値対比出力端の出力電圧値を求めると、次のような数式１が得られる。
【００６４】
【数１】
0005863261.tif 000002
ここで、ωoは図６に示される等価回路の共振周波数であり、ωは共鳴波の共振周波数として、
【００６５】
【数２】
0005863261.tif 000003
であり、
【００６６】
【数３】
0005863261.tif 000004
であり、
【００６７】
【数４】
0005863261.tif 000005
である。
【００６８】
このような数式を用いて、電圧利得曲線を描くと図８のようになる。
【００６９】
図８は、本実施形態に係る電力受信装置の電圧利得曲線である。
【００７０】
図８を参考にすると、電力受信装置２００の共振周波数（ωo）と受信共振器２１０から生成された交流電圧の周波数（ω）が同様である場合、最大利得が得られることを確認できる。そして、負荷即ち、ロード抵抗と共振タンクの比（Ｑ−ｆａｃｔｏｒ）である特性インピーダンスの比に応じて、出力利得曲線は変化することが確認できる。そいて、数式１に関連して記載したように、共振タンクの比（Ｑ−ｆａｃｔｏｒ）及び電力受信装置２００の共振周波数（ωo）は容量性素子部２２３、２２４のキャパシタンスを用いて調整できることから、設計者はシステムの要求される条件に応じて容量性素子部２２３、２２４のキャパシタンスの大きさを調節して電力受信装置を実現することができる。具体的に、システムが負荷の大きさの変化に鈍い利得が要求される場合、図８の領域１又は領域２を用いることができる。領域１を用いる場合には受信された電圧の尖頭値より高い電圧を得ることができ、領域２を用いる場合には低い電圧を得ることができる。
【００７１】
図９は、本実施形態に係る電力受信装置の周波数変化による整流された電圧の大きさを示した図である。具体的に、図９は、図４に示される電力受信装置を以下の表１に記載したような値を用いて実験したデータである。
【００７２】
【表１】
0005863261.tif 000006
上述の値を用いる場合、受信共振器２１０から生成される交流電源の周波数が１ＭＨｚから１０ＭＨｚの範囲で、電力受信装置２００の共振周波数は概して１３ＭＨｚをもつようになる。即ち、図８に示された領域１を用いるようになる。具体的に、図９を参考にすると、交流電源の周波数が電力受信装置２００の共振周波数に近づくほど、高い出力値をもつようになることが確認できる。
【００７３】
図１０は、本発明の別の実施形態に係る電力受信装置の回路図である。
【００７４】
図４及び図１０を比較すると、容量性素子部が複数のキャパシタと複数のスイッチ素子で実現されることが確認できる。
【００７５】
具体的に、容量性素子部２２３、２２４を複数のキャパシタと複数のスイッチ素子で実現されることから、容量性素子部２２３、２２４は複数のスイッチ素子の接続状態に応じて異なるキャパシタンス値をもつことができるようになる。図１０には、「直列接続されたキャパシタとスイッチ素子」を４つ並列接続して容量性素子部を実現する実施形態について示したが、実現時には直列接続されたキャパシタとスイッチ素子回路を４つ以上又は４つ以下で実現することができ、「並列接続されたキャパシタとスイッチ素子」を直列接続して実現することもできる。
【００７６】
このように、容量性素子部２２３、２２４が多様なキャパシタンス値をもつように実現することで、調整部２５０は負荷状態に応じて、容量性素子部２２３、２２４のキャパシタンス値を調整し、並列共振型整流回路の出力電圧が一定に維持されるようにすることができる。具体的に、上述したように、容量性素子部２２３、２２４のキャパシタンス値が変更することにより特性インピーダンス値が変化することから、これを用いて調整部２５０は並列共振型整流回路２２０の出力電圧が一定に維持されるように調整することができる。
【００７７】
従って、本実施形態に係る電力受信装置２００は負荷が変更されたとしても、負荷変更に対応して特性インピーダンスを変更して出力電圧値を維持できるようになる。
【００７８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図１】
0005863261.tif 000007
【図２】
0005863261.tif 000008
【図３】
0005863261.tif 000009
【図４】
0005863261.tif 000010
【図５】
0005863261.tif 000011
【図６】
0005863261.tif 000012
【図７】
0005863261.tif 000013
【図８】
0005863261.tif 000014
【図９】
0005863261.tif 000015
【図１０】
0005863261.tif 000016