(57)【要約】      （修正有）【課題】非接触電力システムの軽負荷時の低効率、周波数変動を改善する。【解決手段】非接触受電装置は同調可能回路４および電源回路を含む誘導結合電力伝送受電装置である。同調可能回路は、第１キャパシタンスと直列の受電コイル３、および受電コイルと並列に接続された第１可変インピーダンスを含む。可変インピーダンスは、第１半導体デバイスと直列の第２キャパシタンス、第１半導体デバイスと並列のインダクタンス、第１半導体デバイスと並列の第２キャパシタンス、または第１半導体デバイスと並列の、キャパシタンスおよびインダクタとすることができる。１つ以上の補助可変インピーダンスも、提供することができる。電源回路は、電源回路によって生成された出力電圧に基づいて、制御信号を第１可変インピーダンスに供給する電力制御回路６を含む。【選択図】図１
2018074906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．同調可能回路と、ｂ．電源回路と、を備え、
前記同調可能回路は、
ａ１．受電コイルを含む並列接続構造と、
ａ２．前記受電コイルを同調させる第１可変インピーダンスと、を有し、
前記第１可変インピーダンスは、
ａ２−１．少なくとも１つのインピーダンス素子と、
ａ２−２．少なくとも１つのインピーダンス素子の実効インピーダンスを制御して前記第１可変インピーダンスのインピーダンスを変化させる１つ以上の半導体デバイスと、を有し、
前記インピーダンス素子は第２キャパシタンスを構成し、
前記第２キャパシタンスは、前記１つ以上の半導体デバイスのうちの第１半導体デバイスに直列に接続され、
前記１つ以上の半導体デバイスのうちの第１半導体デバイスは、線形モードで動作し、
前記並列接続構造に直列の第１キャパシタンスを備え、前記同調可能回路は、前記１つ以上の半導体デバイスがオフのときに離調され、
ｂ．前記電源回路は、前記１つ以上の半導体デバイスの動作を制御することによって、前記電源回路の出力へ供給される電力を調節する、
誘導結合電力伝送受電装置。
【請求項２】
前記第２キャパシタンスは、前記第１キャパシタンスよりも小さい、請求項１に記載の誘導結合電力伝送受電装置。
【請求項３】
前記第１可変インピーダンスは、前記第１半導体デバイスと並列のインダクタンスを含む、請求項１に記載の誘導結合電力伝送受電装置。
【請求項４】
１つ以上の補助可変インピーダンスを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の誘導結合電力伝送受電装置。
【請求項５】
前記複数の補助可変インピーダンスは、種々の値のキャパシタンスを含む、請求項４に記載の誘導結合電力伝送受電装置。
【請求項６】
前記複数の補助可変インピーダンスは、ｎが補助可変インピーダンスの数の場合、１／２nという徐々に小さくなる大きさのキャパシタンスを含む、請求項４に記載の誘導結合電力伝送受電装置。
【請求項７】
前記電源回路は、倍電圧回路を含む、請求項１に記載の誘導結合電力伝送受電装置。
【請求項８】
前記電源回路によって生成された出力電圧に基づいて、制御信号を前記第１可変インピーダンスに供給する電力制御回路を含み、
前記電力制御回路は、ループ補償回路を含む、請求項１に記載の誘導結合電力伝送受電装置。
【請求項９】
始動時に前記受電コイルから前記電源回路の前記出力へ直接エネルギを供給するバイパスダイオードを含む、請求項１に記載の誘導結合電力伝送受電装置。
【請求項１０】
電子デバイスとともに用いるシステムであって、
ａ．送電コイルを励磁して交番磁界を発生させる駆動回路を含む送電装置と、
ｂ．請求項１〜９のいずれか一項に記載の受電装置であって、エネルギ蓄積デバイスを介してまたは直接に電子デバイスへ接続された受電装置と、
を含むシステム。
【請求項１１】
ａ．同調可能回路と、ｂ．電源回路と、を備え、
前記同調可能回路は、
ａ１．受電コイルを含む並列接続構造と、
ａ２．前記受電コイルを同調させる第１可変インピーダンスと、を有し、
前記第１可変インピーダンスは、
ａ２−１．少なくとも１つのインピーダンス素子と、
ａ２−２．少なくとも１つのインピーダンス素子の実効インピーダンスを制御して前記第１可変インピーダンスのインピーダンスを変化させる１つ以上の半導体デバイスと、を有し、
前記インピーダンス素子は第２キャパシタンスを構成し、
前記第２キャパシタンスは、前記１つ以上の半導体デバイスのうちの第１半導体デバイスに直列に接続され、
前記１つ以上の半導体デバイスのうちの第１半導体デバイスは、線形モードで動作し、
前記並列接続構造に直列の第１キャパシタンスを備え、前記並列接続構造に並列に、または、前記第１キャパシタンスに並列に接続されるキャパシタを備えず、
ｂ．前記電源回路は、前記１つ以上の半導体デバイスの動作を制御することによって、前記電源回路の出力へ供給される電力を調節する、
誘導結合電力伝送受電装置。
【請求項１２】
ａ．同調可能回路と、ｂ．電源回路と、を備え、
前記同調可能回路は、
ａ１．受電コイルを含む並列接続構造と、
ａ２．前記受電コイルを同調させる第１可変インピーダンスと、を有し、
前記第１可変インピーダンスは、
ａ２−１．少なくとも１つのインピーダンス素子と、
ａ２−２．少なくとも１つのインピーダンス素子の実効インピーダンスを制御して前記第１可変インピーダンスのインピーダンスを変化させる１つ以上の半導体デバイスと、を有し、
前記インピーダンス素子は第２キャパシタンスを構成し、
前記第２キャパシタンスは、前記１つ以上の半導体デバイスのうちの第１半導体デバイスに直列に接続され、
前記１つ以上の半導体デバイスのうちの第１半導体デバイスは、線形モードで動作し、
前記並列接続構造に直列の第１キャパシタンスを備え、前記１つ以上の半導体デバイスに並列に接続されるキャパシタを備えず、
ｂ．前記電源回路は、前記１つ以上の半導体デバイスの動作を制御することによって、前記電源回路の出力へ供給される電力を調節する、
誘導結合電力伝送受電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場誘導結合電力伝送（ＩＣＰＴ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）システムの技術分野内にある。さらに詳しくは、本発明は、可変同調インピーダンスを含む受電装置に関するが、これに限るわけではない。
【背景技術】
【０００２】
非接触電力システムは、一般的に、交番磁界を発生させる送電装置および発生した磁界に結合された１つ以上の受電装置から成り、局所的な電源を提供する。これらの非接触受電装置は、近接した範囲内にあるが、送電装置から電気的に絶縁される。非接触受電装置は、送電装置が発生させた交番磁界によって電圧が誘導される受電コイルを含み、電力を電気負荷に供給する。受電コイルは、このシステムの電力伝送容量を増加させるようにリアクタンス成分を調整することによって、同調させることができる。
【０００３】
非接触受電装置に関する問題の１つは、軽負荷であるとき、例えば受電装置が電力を供給したモータが、制御システムからの指令待ちのアイドリング状態にあるときに、効率が低いことである。この問題は、受電コイルと負荷との間の電力コントローラを経由して、電力潮流制御を実施することによって、克服することができる。
【０００４】
電力コントローラの一実装形態においては、必要に応じて受電コイルを負荷から分離するために、受電回路の一部に短絡スイッチを用いる。この手法は、Ａｕｃｋｌａｎｄ  ＵｎｉＳｅｒｖｉｃｅｓ  Ｌｉｍｉｔｅｄへ譲渡された米国特許第５，２９３，３０８号明細書に記載されており、「短絡制御」と呼ばれる。この手法は、受電コイルから負荷への電力潮流制御問題に対処するが、短絡スイッチは、特に軽負荷時に大きな導通損失を引き起こすことがある。なぜなら、受電コイルが無負荷または軽負荷状態の下でほぼ常に短絡しているからである。この手法もまた、かさばるうえに高価な直流インダクタを必要とし、かなりの電磁妨害を発生させる。
【０００５】
非接触電力システムに関する別の問題は、負荷状態および他の回路パラメータの変化に起因する周波数変動である。これにより、受電コイルの誘導電圧の振幅および短絡電流は変化して、このシステムの電力伝送容量が影響を受けることがある。この影響は、固定的または受動的に同調する非接触受電装置において、特に問題となる。
【０００６】
米国特許出願公開第２００７／１０９７０８Ａ１号明細書および米国特許第７，３８２，６３６Ｂ２号明細書に記載された１つの手法は、受電装置の実効キャパシタンスまたは実効インダクタンスを変化させることによって、受電コイルを動的に同調または離調させることである。これにより、非接触受電装置は、パラメータの変化によって引き起こされた周波数ドリフトを補償することが可能となる。実効キャパシタンスまたは実効インダクタンスは、キャパシタまたはインダクタと直列の２つの半導体スイッチを用いることによって変化する。受電コイル電流の振幅および位相を検知する手段は、可変キャパシタまたは可変抵抗のソフトスイッチングを可能にするために必要となる。動的同調を実施することによって、周波数ドリフトが補償されるだけでなく、受電コイル共振周波数を微調整することができるので、受動的に同調したシステムのＱ値（通常はＱ＜６）よりもはるかに高いＱ値（Ｑ＞１０）を実現することができる。Ｑ値が高くなると、このシステムの電力伝送容量は増加する。しかしながら、この手法を取ると、受電コイルセンサおよび複雑な制御回路構造が必要となる。
【０００７】
非接触電力ピックアップ回路構造を小型化するために、高周波数で特に処理が困難となる受電コイルセンサを除去することは有益である。この実装法では、スイッチング処理中にインダクタ電流がオフにスイッチングされる、もしくは充電済みのキャパシタが短絡することがあるので、過度に高い電流または電圧が引き起こされる。結果として生じるスイッチング過渡応答は、ＥＭＩおよびスイッチの信頼性欠如の原因となり、過度の電力損失のためにこのシステムの電力効率を低減する。最悪の場合には、この過渡応答はシステム障害を引き起こすことがある。
本出願人の先願である国際公開第２０１０／００５３２４号パンフレットにおいて、線形モードで動作する半導体デバイスを用いて同調を達成する、主電流路内にある可変リアクタンスを含む受電装置が開示されている。この装置が必要とする制御回路は比較的簡単なものだが、半導体デバイスが主電流路内にあるために損失を被る。この装置は、かさばった直流インダクタも必要とし、または出力電力容量の低下を招くことがある。さらに半導体デバイス全体にかかるピーク電圧は、比較的高い可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，２９３，３０８号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／１０９７０８Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許第７，３８２，６３６Ｂ２号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１０／００５３２４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、従来のシステムが被る１つ以上の欠点を改善する、または少なくとも有用な代替策を一般の人々にもたらすように改良された受電装置トポロジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態によれば、
ａ．同調可能回路と、ｂ．電源回路と、を備え、
前記同調可能回路は、
ａ１．受電コイルを含む並列接続構造と、
ａ２．前記受電コイルを同調させる第１可変インピーダンスと、を有し、
前記第１可変インピーダンスは、
ａ２−１．少なくとも１つのインピーダンス素子と、
ａ２−２．少なくとも１つのインピーダンス素子の実効インピーダンスを制御して前記第１可変インピーダンスのインピーダンスを変化させる１つ以上の半導体デバイスと、を有し、
前記インピーダンス素子は第２キャパシタンスを構成し、
前記第２キャパシタンスは、前記１つ以上の半導体デバイスのうちの第１半導体デバイスに直列に接続され、
前記１つ以上の半導体デバイスのうちの第１半導体デバイスは、線形モードで動作し、
前記並列接続構造に直列の第１キャパシタンスを備え、前記同調可能回路は、前記１つ以上の半導体デバイスがオフのときに離調され、
ｂ．前記電源回路は、前記１つ以上の半導体デバイスの動作を制御することによって、前記電源回路の出力へ供給される電力を調節する、
誘導結合電力伝送受電装置が提供される。
【００１１】
別の実施形態によれば、電子デバイスとともに用いるシステムであって、
ａ．送電コイルを励磁して交番磁界を発生させる駆動回路を含む送電装置と、
ｂ．上記のような受電装置であって、エネルギ蓄積デバイスを介してまたは直接に電子デバイスへ接続された受電装置と、
を含む、システムが提供される。
【００１２】
本明細書内に組み込まれて本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を図示しており、上述した本発明の概略の説明および以下の実施形態の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明するように機能する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ＩＣＰＴ受電装置のブロック図を示す。
【図２】半導体デバイスと直列のキャパシタ経由による同調を用いたＩＣＰＴ受電装置を示す。
【図３】半導体デバイスと並列のキャパシタ経由による同調を用いたＩＣＰＴ受電装置を示す。
【図４】半導体デバイスと直列のキャパシタおよび半導体デバイスと並列のインダクタ経由による同調を用いたＩＣＰＴ受電装置を示す。
【図５】半導体デバイスと並列に配列された、インダクタと直列のキャパシタ経由による同調を用いたＩＣＰＴ受電装置を示す。
【図６】各半導体デバイスとそれぞれ直列の複数のキャパシタ経由による同調を用いたＩＣＰＴ受電装置を示す。
【図７】半導体デバイスと直列に配列されたインダクタ経由による同調を用いたＩＣＰＴ受電装置を示す。
【図８】半導体デバイスと直列に配列されたインダクタであって、両方ともキャパシタンスと並列状態にある、インダクタ経由による同調を用いたＩＣＰＴ受電装置を示す。
【図９】図２に示されたトポロジに基づくＩＣＰＴ受電装置の一実装法の詳細な回路図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照すると、誘導結合電力伝送システムのブロック図が示される。送電装置１は、送電コイル２を駆動して交番磁界を発生させる。受電装置は、受電コイル３を含む同調可能回路４、ならびに整流器５および電力制御回路６を含む電源回路を含む。受電コイル３は送電コイル２と誘導的に結合され、電源回路は負荷７への電力潮流を調節する。
【００１５】
図２は、第１実施形態に従う可変インピーダンスを用いる受電装置を示す。本実施形態において同調可能回路の主要素子は、直列共振回路を形成する受電コイル８およびキャパシタ９である。同調可能回路は、ダイオード１０および１１によって形成されたハーフブリッジ整流器を経由して電力制御回路１２へ出力を供給し、電力制御回路１２は負荷１３へ電力を供給する。本実施形態において同調可能回路は、ＭＯＳＦＥＴ１５の形をした半導体デバイスと直列のキャパシタ１４によって同調する。ＭＯＳＦＥＴ１５は、電力制御回路１２によって駆動されて、負荷１３の両端間に所望の出力電圧を供給する。本実施形態においてＭＯＳＦＥＴ１５は、線形モードで駆動され、キャパシタ１４と連動して連続的な可変インピーダンスを提供して、同調可能回路を同調させる。キャパシタ１４は、典型的にはキャパシタ９よりもはるかに小さい。ＭＯＳＦＥＴ１５の電力消費は、所与の用途の制御範囲のために犠牲にされてもよい。
【００１６】
図２に用いられたトポロジは、以下の相当数の利点をもたらす。
・キャパシタ１４およびＭＯＳＦＥＴ１５によって形成された可変同調インピーダンスは主電流路内になく、それゆえにＭＯＳＦＥＴ１５に負荷をかけることがなく、結果的に損失は低減される。
・キャパシタ９ならびにダイオード１０および１１は、倍電圧部として機能して、ＭＯＳＦＥＴ１５の定格電圧をより低くすることが可能となる。
・ＭＯＳＦＥＴ１５の駆動は、ＭＯＳＦＥＴ１５および電力制御回路が共通の基盤を共有することができるように、単純化される。
・可変インピーダンス（１４および１５）は、比較的低いインピーダンス分枝（すなわち、９、１０、１１、１２および１３）と並列であり、それゆえに可変インピーダンスの両端間電圧は、定常状態で出力電圧を越えることができない。
・負荷１３は、直列同調回路を電圧源とみなし、それゆえに負荷変動の原因となるための制御努力は最小限しか必要としない（負荷が回路を電流源（並列同調）回路とみなす場合には当てはまらない）。
【００１７】
図３は、半導体デバイスと並列のキャパシタの形をした可変インピーダンスを用いる受電装置を示す。図２のように受電装置は、直列共振回路を形成する受電コイル１６およびキャパシタ１７を含む。同調可能回路は、ダイオード１８および１９によって形成されたハーフブリッジ整流器を経由して電力制御回路２０へ出力を供給し、電力制御回路２０は負荷２１へ電力を供給する。本実施形態において同調可能回路は、ＭＯＳＦＥＴ２３の形をした半導体デバイスと直列のキャパシタ２２によって同調する。ＭＯＳＦＥＴ２３は、電力制御回路２０によって駆動されて、負荷２１の両端間に所望の出力電圧を供給する。本実施形態においてＭＯＳＦＥＴ２３は、線形モードで駆動され、キャパシタ２２と並列に連続的な可変インピーダンスを提供して、キャパシタ２２の両端間に可変抵抗を実効的にもたらすことによって同調可能回路を同調させる。このトポロジは、電圧出力範囲全体を制御することを可能にするが、より高定格のＭＯＳＦＥＴを必要とする。キャパシタ２２は、基本的な抵抗同調を提供するために除去することもできる。
【００１８】
このように図２の回路に対してＭＯＳＦＥＴ１５をオンすると、受電コイル８と並列の同調キャパシタンスが増加し、一方で図３の回路においてＭＯＳＦＥＴ２３をオンすると、同調キャパシタンス２２の効果が低減され、同時に抵抗が付加される。最良のトポロジは、個々の用途に依存することになる。
【００１９】
図４は、図２に示された実施形態の変形例であって、ＭＯＳＦＥＴと並列にインダクタンスが付加された変形例である一実施形態を示す。図２のように受電装置は、直列共振回路を形成する受電コイル２４およびキャパシタ２５を含む。同調可能回路の出力は、ダイオード２６および２７によって形成されたハーフブリッジ整流器を経て電力制御回路２８へ接続され、電力制御回路２８は負荷２９へ電力を供給する。本実施形態において同調可能回路は、キャパシタ３０と直列に対を成している、インダクタンス３２と並列のＭＯＳＦＥＴ３１の形をした半導体デバイスによって同調する。ＭＯＳＦＥＴ３１は、電力制御回路２８によって駆動されて、負荷２９の両端間に所望の出力電圧を供給する。本実施形態においてＭＯＳＦＥＴ３１をオンすると、キャパシタンス３０の効果が実効的に増加し、インダクタンス３２の効果が実効的に低減される。
【００２０】
図５は、インダクタと直列のキャパシタの形をした可変インピーダンスであって、インダクタおよびキャパシタがともに半導体デバイスと並列状態にある、可変インピーダンスを用いる受電装置を示す。図２のように受電装置は、直列共振回路を形成する受電コイル３３およびキャパシタ３４を含む。同調可能回路は、ダイオード３５および３６によって形成されたハーフブリッジ整流器を経由して電力制御回路３７へ出力を供給し、電力制御回路３７は負荷３８へ電力を供給する。本実施形態において同調可能回路は、ＭＯＳＦＥＴ４１の形をした半導体デバイスと並列状態にある、インダクタンス３９と直列のキャパシタ４０によって同調する。ＭＯＳＦＥＴ４１は、電力制御回路３７によって駆動されて、負荷３８の両端間に所望の出力電圧を供給する。この配列は、容量性部品および誘導性部品から成る変形形態によって同調を可能にする。このトポロジは、電圧出力範囲全体を制御することを可能にするが、より高定格のＭＯＳＦＥＴを必要とする。
【００２１】
図６は、複数の可変インピーダンスを用いる受電装置を示す。図２のように受電装置は、直列共振回路を形成する受電コイル４２およびキャパシタ４３を含む。同調可能回路は、ダイオード４４および４５によって形成されたハーフブリッジ整流器を経由して電力制御回路４６へ出力を供給し、電力制御回路４６は負荷４７へ電力を供給する。本実施形態において同調可能回路は、複数の可変インピーダンス４８、４９および５０によって同調する。可変インピーダンス４８は、キャパシタ５１およびＭＯＳＦＥＴ５２を含む、図２に示された可変インピーダンスの形をとる。同様に可変インピーダンス４９および５０は、キャパシタ５３および５５ならびにＭＯＳＦＥＴ５４および５６から成る。
【００２２】
好ましい実施形態によればＭＯＳＦＥＴ５２は、電力制御回路４６によって駆動されて線形モードで動作することができ、一方でＭＯＳＦＥＴ５６および５４はスイッチングモードで駆動することができる。スイッチング式のインピーダンス４９および５０は２つだけ示されるが、所望の任意の数を使用できることを、以降の説明から理解されたい。好ましい実施形態において、ｎ個のインピーダンスであってそれぞれ１／２nの値を有するスイッチング式可変インピーダンスが用いられる。このようにキャパシタンスの段階的な値は、スイッチング式可変インピーダンス４９〜５０によって粗同調用にスイッチングすることができ、一方で微同調は、ＭＯＳＦＥＴ５２を線形モードで動作させることによって達成することができる。ＭＯＳＦＥＴ５４および５６をスイッチングモードで動作させると、半導体デバイスからの損失が結果的に減少する。
【００２３】
図７は、半導体デバイスと直列のインダクタの形をした可変インピーダンスを用いる受電装置を示す。図２のように受電装置は、直列共振回路を形成する受電コイル７９およびキャパシタ８０を含む。同調可能回路は、ダイオード８１および８２によって形成されたハーフブリッジ整流器を経由して電力制御回路８３へ出力を供給し、電力制御回路８３は負荷８４へ電力を供給する。本実施形態において同調可能回路は、ＭＯＳＦＥＴ８５の形をした半導体デバイスと直列のインダクタンス８６によって同調する。ＭＯＳＦＥＴ８５は、電力制御回路８３によって駆動されて、負荷８４の両端間に所望の出力電圧を供給する。
【００２４】
図８は、半導体デバイスと直列のインダクタの形をした可変インピーダンスであって、並列のキャパシタンスを有する可変インピーダンスを用いる受電装置を示す。図２のように受電装置は、直列共振回路を形成する受電コイル８７およびキャパシタ８８を含む。同調可能回路は、ダイオード８９および９０によって形成されたハーフブリッジ整流器を経由して電力制御回路９１へ出力を供給し、電力制御回路９１は負荷９２へ電力を供給する。本実施形態において同調可能回路は、キャパシタンス９５と並列状態にある、ＭＯＳＦＥＴ９４の形をした半導体デバイスと直列のインダクタンス９３によって同調する。ＭＯＳＦＥＴ９４は、電力制御回路９１によって駆動されて、負荷９２の両端間に所望の出力電圧を供給する。
【００２５】
上述した実施形態において抵抗素子は、必要に応じて制御直線性のために可変インピーダンスに付加することができる。小さい値の抵抗が半導体デバイスと直列に付加され、Ｖｇｓが増加するにつれて半導体デバイスのオンへのスイッチングが急激でないようにすることができる。可変インピーダンスのＭＯＳＦＥＴは、スイッチングモードで動作して、上述した利益を得ることもできるが、より複雑な検知回路および駆動回路が必要となる。可変インピーダンスのリアクタンス成分は、ダイオードで差し換えることもできるが、ダイオードは、簡単であるものの、制御範囲に対する損失を犠牲にすることになる。
【００２６】
図９は、図２に示されたトポロジの可能性のある回路を具現化した詳細な回路図である。受電コイル５７およびキャパシタ５８は、直列共振回路を形成する。同調可能回路は、ダイオード５９および６０によって形成されたハーフブリッジ整流器を経由して電力制御回路６１へ出力を供給し、電力制御回路６１は負荷６２へ電力を供給する。同調可能回路は、キャパシタンス７４と直列のＭＯＳＦＥＴ７５によって形成された可変インピーダンスによって同調する。電力制御回路６１は、出力平滑キャパシタ６３およびツェナダイオード６４ならびにフィードバック制御回路を含む。オペアンプ６８は、抵抗７６およびキャパシタ７７によって形成された低域通過フィルタを経由してＭＯＳＦＥＴ７５へ駆動信号を供給する。抵抗７９は、Ｖｇｓの増加とともに生じるスイッチングの急激さを低減し、ダイオード８０は保護を提供する。オペアンプ６８の非反転端子は、電圧レギュレータなどの基準電圧源６６から抵抗６７を経由して基準電圧を受ける。可変抵抗６５は、出力電圧の所望の割合をオペアンプ６８の反転端子へ供給する分圧器として機能する。可変抵抗６５は、負荷６２の両端間に所望の出力電圧を生成するように設定することができる。キャパシタンス６９、７１および７２ならびに抵抗７０および７３は、ループ補償を提供する。このように電力制御回路６１は、ＭＯＳＦＥＴ７５へ電圧駆動信号を供給し、ＭＯＳＦＥＴ７５を線形モードで動作させて同調可能回路を同調させる。広範囲な電力制御回路を用いることができること、および本実施形態は非限定的な例として与えられることを理解されたい。
【００２７】
図９に示された回路は、始動時に受電コイル５７からの過渡的電力を電力コントローラ回路６１の出力へ直接供給するダイオード７８の形をした付加機能を示す。これにより、離調スイッチ上に存在している過渡的電圧が制限され、所要の出力電圧をより急速に確立することが可能となる。
【００２８】
使用される部品の典型的な値は、以下に与えられる。
部品                                値
受電コイル５７                      ２７μΗ
キャパシタ７４                      ６．８ｎＦ
ＭＯＳＦＥＴ７５                    ＩＲＦ５３０
抵抗７９                            ３．３Ω
ダイオード８０                      ＢＺＸ８４Ｃ１２Ｌ
キャパシタ５８                      ５６ｎＦ
抵抗７６                            ２２ｋΩ
キャパシタ７７                      ６．８ｎＦ
ダイオード５９、６０および７８      Ｂ５４０Ｃ
キャパシタ７１                      １ｎＦ
キャパシタ７２                      ３．３ｎＦ
抵抗７３                            １０ｋΩ
抵抗７０                            １００Ω
キャパシタ６９                      ６．８ｎＦ
抵抗６７                            １０ｋΩ
ポテンショメータ６５                ４４ｋΩ
ＴＶＳダイオード６４                ＳＭＡＪ３３Ａ
キャパシタ６３                      ２．２μＦ
オペアンプ６８                      ＬＴ１０７７
基準電圧源６８                      ＴＬ４３１ＩＬＰＲＰＧ
（８Ｖ基準電圧用関連部品を含む）
本受電装置は、電力潮流制御を実施し、本システムの電力伝送容量がデバイスの電力要件に基づいて調整される通りに、低負荷において効率的なやり方で動作する。同調インピーダンスが主電流路内にないために、同調半導体デバイスと関連した損失は、先行技術のトポロジと比較して低減することができる。
【００２９】
本発明の実施形態により、先行技術の受電装置のかさばるうえに高価な直流インダクタを取り除くことが可能となり、高いＱを達成することができ（スイッチングモードが用いられる場合）、一方で本システムおよび関連した制御回路構造をソフトスイッチングするためのかさばったピック・アップ・コイル式センサの増設を回路が必要としないので、回路の部品数、フォームファクタおよび設計の複雑さをより低減することができる（直流インダクタが含まれるならば、シャントレギュレータのスイッチ両端間に存在しているピーク電圧は、ハーフブリッジ整流器が用いられる場合の出力電圧よりもπ倍高いことになる）。
【００３０】
このように受電装置は、電力密度、効率および範囲性能指標をより良好にし、損失およびＥＭＩを低減する。負荷分枝と並列に離調回路分枝を配置すると、離調スイッチがさらされる電圧が最小化され、離調スイッチ用に、より低電圧、より高性能およびより安価なデバイスを用いることが可能となる。
【００３１】
全負荷電流の一部だけを可変インピーダンスの半導体デバイスの中に向けることによって、低Ｒｄｓ（オン時）への要求が緩和される。始動時の過電圧問題は、コントローラがオフのときに回路を十分に離調するように構成することによって、対処することができる。
【００３２】
本発明は本発明の実施形態の説明によって例証されており、実施形態も詳細に説明されているが、一方で添付の請求項の範囲をこのような詳細に限るまたはこのような詳細に限定するようには決して意図されていない。当業者には、新たな利点および修正形態が容易に現れるであろう。したがって、本発明は、より広い態様において、具体的な詳細、代表的な装置および方法、ならびに示され説明された説明に役立つ例に限定されない。それに応じて、発明に関する全体の概念の趣旨または範囲から逸脱せずに、このような詳細からの逸脱を行うことができる。
【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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