(57)【要約】  遠隔装置に誘導的に給電する電源装置は、任意の動作周波数で動作するインバータおよび一次コイルを有する。位相比較器は、上記電源装置によって供給される電圧または電流の位相を比較する。上記位相比較器によって検出された位相関係が、許容できないとき、インバータを停止することができる。一定の時間周期の後で、インバータは、再び動作することができ、位相関係が、再び評価される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔装置に給電するための回路であって、
所定動作周波数で動作するインバータと、
タンク回路と、
前記遠隔装置に電力を伝達するためのインダクターと、
前記タンク回路に供給する電圧の位相を、前記インダクターに供給する電圧の位相と比較するための位相比較器と、
前記インダクターに供給する電圧の位相と前記タンク回路に供給する電圧の位相とが、所定量まで不一致になったとき、前記インバータを停止させる停止手段と、を備える回路。
【請求項２】
前記インダクターは、第１のスイッチをさらに備える請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記インダクターは、前記第１のスイッチに結合する駆動部をさらに備える請求項２に記載の回路。
【請求項４】
前記インダクターは、前記動作周波数で前記スイッチを動作させる発振器をさらに備える請求項３に記載の回路。
【請求項５】
前記動作中の位相に関する前記遠隔装置からの位相情報を、受信するための受信器をさらに備える請求項４に記載の回路。
【請求項６】
前記情報は、識別コードおよびプロセッサである請求項５に記載の回路。
【請求項７】
第２のスイッチを有する請求項６に記載の回路。
【請求項８】
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとが、直列で配置される前記請求項７に記載の回路。
【請求項９】
前記停止手段がプロセッサにある請求項８に記載の回路。
【請求項１０】
前記停止手段がアナログ回路である請求項８に記載の回路。
【請求項１１】
前記停止手段がデジタル回路である請求項８に記載の回路。
【請求項１２】
第１の周波数で、インバータを動作させること、
前記インバータの第１の動作位相を決定すること、および
前記第１の動作位相が許容できないときに、インバータを停止させることを備える、回路を動作させる方法。
【請求項１３】
前記インダクターは、発振器を備え、前記インバータを停止させるステップは、発振器を停止させることを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の動作位相を好ましい動作位相と比較することを、さらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記インバータを停止させたときに、一定の時間周期で待機すること、
第２の周波数で、前記インバータを動作させること、
前記インバータの第２の動作位相を決定すること、および
前記第２の動作位相が許容できないときに、前記インバータを停止させることをさらに備える請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の周波数が、前記第２の周波数と同一である請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の周波数が、前記第２の周波数と異なる請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
断続的に励起される装置に対して誘導的に給電することは、非常に都合の良いことである。一次側は、いくつかの都合の良い場所に置かれる。適切な二次側を伴う装置は、一次側の近くに置かれるとき、当該装置に電気コードまたは電気ケーブルを接続する必要もなく励起されることになる。しかしながら、断続的に励起される装置の電力消費の急激な変化は、誘導的電源装置にとっても解決の難しい問題となっている。
【背景技術】
【０００２】
料理用に使用される特定の装置は、電源装置から断続的に給電されるようにデザインされている。例えば、電気フライパン（skillet）は、料理材料の表面を要求される温度で加熱するために、かなりの電力を使用する。要求される温度に達したとき、電気フライパンは、電力の使用を中止する。料理材料の表面が冷えてきたとき、電気フライパンは、料理材料の表面を加熱するために、再びかなりの電力を使用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
誘導的電源装置は、遠隔装置が電力を引き込むための磁界を確定させる。遠隔装置によって電力消費を瞬時に中断することは、自動的に磁界を消滅できないことになる。それどころか、既に確立している磁界が、遠隔装置がもはや電力を引き込むことがない後でも、存在し続ける可能性がある。誘導的電源装置は、磁界に電力を給電し続けることができるので、電源装置の内部で必要以上の電流をもたらすことになる。装置内でチェックをしないままでいると、電源装置内のこれらの大きな電流が、電源装置内の電子部品、たとえばトランジスター、および他の半導体デバイスを最終的に損傷させ、電源装置を使用できない状態にする可能性がある。
【０００４】
従って、負荷に給電するための改良された誘導性回路が、非常に望まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１は、遠隔装置８に給電するための誘導性電源装置６を示す。インバータ１０は、タンク回路２０に交流電流を供給するために、従来と同様に、発信器１２、駆動回路１４、およびトランジスター１６、１８を備えている。タンク回路２０は、第１のコンデンサ２２と第１のインダクター２４とを備える直列の共振回路である。上記回路用の電源装置は、ＡＣ−ＤＣ変換器またはバッテリーのような、何らかのＤＣ電源装置にすることができる。
【０００６】
発信器１２、駆動回路１４、およびタンク回路２０は、従来の装置品でも使用することができる。適切な装置および回路の更なる説明は、米国特許番号6,825,620号の「誘導的に結合した安定器回路」、米国特許出願連続番号10/689,499号の「適用型誘導性電源装置」、および米国特許出願連続番号10/689,148号の「通信機能付き適用型誘導性電源装置」と称する明細書の各々の中に見いだすことが可能である。上記の特許および出願の内容は、参照することにより本明細書の中に援用されている。
【０００７】
遠隔装置８は、第２のインダクター２８、第２のコンデンサ３０、負荷３２、装置用トランシーバ４４、および装置用メモリ４６を備える。周知のごとく、第２のインダクター２８および第２のコンデンサ３０は、遠隔装置３２に電力を供給する。空隙３４は、第１のインダクター２４と第２のインダクター２８とを分離させる。好ましいことに、第１のインダクター２４と第２のインダクター２８とは、コアが無いインダクターである。
【０００８】
位相比較器３６への第１の入力は、タンク回路２０に供給される電圧である。位相比較器３６への第２の入力は、第１のインダクター２４に供給される電圧である。タンク回路２０に供給される電圧と第１のインダクター２４に供給される電圧とが一致しているとき、位相比較器３６は、マイクロプロセッサ３８に、論理“０”を提供する。２つの上記電圧が不一致のとき、位相比較器３６は、マイクロプロセッサ３８に、論理“１”を提供する。
【０００９】
動作中において遠隔装置８が電力を引き込むとき、タンク回路２０および第１のインダクター２４に供給される電圧は一致する。しかしながら、遠隔装置８がもはや電力を引き込めないとき、タンク回路２０および第１のインダクター２４に供給される電圧は、一致しなくなる。２つの上記電圧が不一致になるとき、位相比較器３６は、論理“１”の出力を提供する。
【００１０】
遠隔装置８への供給電圧の位相の小さな変動を、遠隔装置８がもはや電力を引き込まない状況から識別するために、電圧の位相が、約９０度まで外れたときだけ、位相比較器３６は、論理“１”出力を提供する。周知の如く、位相比較器３６は、異なる位相条件において、論理“１”出力を提供できるように調整することができる。例えば、位相比較器３６は、電圧が４５度まで位相が外れたときに、論理“１”出力を提供するようにもできる。
【００１１】
マイクロプロセッサ３８は、発振器１２の動作を制御する。位相比較器の出力が“０”のとき、マイクロプロセッサ３８は、発振器１２の動作を可能にする。
【００１２】
しかしながら、位相比較器で検出された電圧の位相が、所定の値から外れたとき、マイクロプロセッサ３８は、インバータ１０の動作を停止し、こうして即座に、タンク回路２０を通過する電力をさらに停止する。代替案として、マイクロプロセッサ３８は、適切なアナログ回路またはデジタル回路に置き換えることができ、置き換え後の回路も位相比較器３６の出力に基づいて発振器１２の動作を停止させることができる。
【００１３】
位相比較器３６は、継続または中止（go/no-go）の単純な位相比較器にすることができる。位相比較器は、排他的論理和、ローパスフィルター、および電圧比較器から構成される。ローパスフィルターは、０°および９０°の間で、線形な位相情報を提供する。
【００１４】
代替案として、位相比較器３６は、２つの電圧間の位相差を表すスカラ量を提供できるようにデジタル化することができる。この場合、メモリ４０は、許容できる位相関係を示す値と、許容できない位相関係を示す値とを含むことになる。マイクロプロセッサ３８は、位相比較器３６の出力を読取り、読取り値とメモリ４０内の値とを比較し、そして必要に応じて発振器１２の動作を停止させることになる。
【００１５】
位相検出用にマイクロプロセッサ３８を使用することに起因して生じる時間遅れは、いくつかの応用で、不利になることがある。タンク回路２０のＱが高いとき、上記遅れは、トランジスター１６、１８に損傷を与えることになる。しかしながら、タンク回路２０のＱが充分に低いとき、マイクロプロセッサ３８を、いくつかの応用において使用することができる。
【００１６】
また、電源装置６は、選択された遠隔装置用トランシーバ４４からの情報を受信する電源装置用トランシーバ４２と共に供給することができる。遠隔装置用トランシーバ４４は、遠隔装置８に電力が伝達されている間、位相比較器３６によって検出される、予期されるまたは許容される位相関係について、マイクロプロセッサ３８に情報を提供することになる。こうして、マイクロプロセッサ３８は、メモリ４０内に上記提供情報を格納することができ、遠隔装置８が電力を受給しているか否かを判断するのに使用する。このとき、マイクロプロセッサ３８は、位相比較器３６からの出力をメモリ８からの情報と比較する。必要があれば、マイクロプロセッサ３８は発信器１２の動作を停止することができる。例えば、遠隔装置８が、位相比較器３６によって測定される位相関係は、正常動作における位相不一致を４５度しか許容しないことを要求しているときに、位相比較器３６によって測定される電圧の位相不一致が５０度のとき、マイクロプロセッサ３８は、発信器１２の動作を停止することができる。
【００１７】
遠隔装置用トランシーバ４４は、ＲＦＩＤタグ、無線ＬＡＮ送信器、またはブルートゥース用送信器のようないくつかの装置のどれかを採用することができる。遠隔装置は、遠隔装置用メモリ４６を提供されることができ、このメモリは、位相情報を含むことになる。代替案として、メモリ４０が、複数の装置のために予期される位相関係を格納することもできる。遠隔装置用トランシーバ４４は、遠隔装置８に識別コードを送信することができ、このときマイクロプロセッサ３８は、メモリ４０から対応する位相情報を調査することができる。そして、マイクロプロセッサ３８は、位相比較器３６の出力をメモリ４０から取り出した位相情報と比較することができる。メモリ４０から取り出した位相情報が、位相比較器３６の出力と一致しないとき、マイクロプロセッサ３８は、発信器１２の動作を停止することができる。
【００１８】
マイクロプロセッサ３８が上記のように発信器１２の動作を停止させたあと、マイクロプロセッサ３８は、所定の時間周期の経過後に発信器１２の動作を再起動させることができる。位相比較器３６の出力が、許容可能な位相関係を示しているとき、すなわち遠隔装置３２が再び電力を受給できる状態を示しているとき、マイクロプロセッサ３８は、発信器１２を動作させることを継続する。しかしながら、位相比較器３６の出力が、上記のように許容できない位相関係を示しているとき、マイクロプロセッサは、発信器１２の動作を再び停止させたあと、発信器１２の再起動させる前の第２の所定の時間周期の間、自身を停止させる。
【００１９】
図２は、図１に示した回路を動作させるための方法を示す。発信器１２は、最初に所定周波数で動作する（ステップ１００）。位相比較器が読まれる（ステップ１０２）。５ｍｓ毎の読取りが、許容可能であることを証明する。
【００２０】
読み込んだ位相を評価し、当該位相が許容可能であるか否かを決定する（ステップ１０４）。
【００２１】
読み込んだ位相が許容できないとき、発信器は停止される（ステップ１０６）。発信器は、第１の所定の時間周期の間、停止状態のままになる（ステップ１０８）。発信器が停止する時間の長さは、個々の応用に依存する。誘導性電源装置６が、フライパンのような調理用器具に使用されるとき、１分の周期は、許容可能である。
【００２２】
こうして、発信器が励起される（ステップ１１０）。発信器１２への通電が、遠隔装置８が再び電力を引き込んでいるか否かを決定するために調査される。発信器は、初期の周波数、または異なる“調査”用周波数で動作することができる。いくつかの応用において、回路の動作周波数と異なる調査用周波数を有することは、有利なことである。一実施例において、“調査”用周波数は、遠隔装置８において予期される動作周波数または共振周波数とは外れた所定の周波数である。例えば、遠隔装置８が、４０ＫＨｚおよび５０ＫＨｚの周波数またはこの間の周波数で動作することが予期されているとき、調査用周波数は、７５ＫＨｚから８０ＫＨｚの範囲で設定することができる。調査用周波数を選択するとき、負荷時または無負荷時の共振周波数の両方を避けるだけでなく、高調波の共振周波数を避けることにも注意しなければいけない。
【００２３】
位相が、再び読み込まれ評価される（１１２、１１４）。評価された位相が、許容できるとき、回路は通常通りに動作する。評価された位相が、許容できないとき、発信器は停止される（１０６）。そして、この時点から監視が継続される。
【００２４】
上記で説明した誘導性電源装置は、断続的に電気エネルギーを比較的多量に使用する装置に電力を供給するのに理想的である。この誘導性電源装置は、負荷要求の変化を早急に検出することができ、電源装置の損傷を避けるために自動的にかつ一時的に中断することができる。
【００２５】
上記説明は、好ましい実施例である。種々の代替および変更が、添付クレームで規定される本発明の精神および一層広い態様から逸脱することなく創作することができ、それらの種々の代替および変更は、均等論を含む特許法の原則に従えば、添付クレーム内に取り込まれるべき内容である。単数形でクレーム要素に言及すること、例えば“a”、“an”、“the”、または“said”の冠詞を使用することは、クレーム要素を単数に限定して解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】断続的負荷に給電するための誘導性電源装置を示す図である。
【図２】断続的負荷に電力を誘導的に給電する回路の動作処理を示す図である。
【図１】
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【図２】
2009512414.tif 000004