(57)【要約】【課題】本発明は、複数の共振周波数で電源を無線伝送することができる電源供給装置に関する。【解決手段】本発明は、入力電源を第１の電源に変換する電源変換部と、上記第１の電源をスイッチングするスイッチング周波数を可変して複数の共振周波数のうち少なくとも一つの共振周波数でスイッチングされた第１の電源を無線伝送する無線電源供給部と、を含み、上記電源変換部からの上記第１の電源を安定化させて有線で伝送する有線電源供給部をさらに含む電源供給装置を提案する。【選択図】図２ａ
2015050932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電源を第１の電源に変換する電源変換部と、
前記第１の電源をスイッチングするスイッチング周波数を可変して複数の共振周波数のうち少なくとも一つの共振周波数でスイッチングされた第１の電源を無線伝送する無線電源供給部と、
を含む、電源供給装置。
【請求項２】
前記無線電源供給部によって無線伝送された電源のフィードバック情報によって前記スイッチング周波数を可変して前記複数の共振周波数のうち少なくとも一つの周波数を選択する制御部をさらに含む、請求項１に記載の電源供給装置。
【請求項３】
前記無線電源供給部は、
前記電源変換部からの前記第１の電源をスイッチングする少なくとも一つのスイッチを有するスイッチング部と、
前記スイッチング部のスイッチングによって共振してスイッチングされた電源を無線伝送する共振部と、
を含む、請求項１または２に記載の電源供給装置。
【請求項４】
前記スイッチング部は、第１のスイッチと第２のスイッチを備えたハーフブリッジスイッチを有する、請求項３に記載の電源供給装置。
【請求項５】
前記共振部は、
前記ハーフブリッジスイッチの第１のスイッチと第２のスイッチ間の連結点に連結された第１のキャパシタと、
前記第１のキャパシタと直列連結された第１の送電コイルと、
前記第１の送電コイルと並列連結された第２のキャパシタと、
を有する、請求項４に記載の電源供給装置。
【請求項６】
前記第１のキャパシタと前記第１の送電コイルは、前記ハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項５に記載の電源供給装置。
【請求項７】
前記第１の送電コイルと前記第２のキャパシタは、前記ハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項５に記載の電源供給装置。
【請求項８】
前記スイッチング部は
前記電源変換部の前記第１の電源がそれぞれ伝達される第１のハーフブリッジスイッチと第２のハーフブリッジスイッチを有し、
前記第１のハーフブリッジスイッチは互いに直列連結された第１のスイッチ及び第２のスイッチを有し、
前記第２のハーフブリッジスイッチは互いに直列連結された第３のスイッチ及び第４のスイッチを有する、請求項３に記載の電源供給装置。
【請求項９】
前記共振部は、
前記第１のハーフブリッジスイッチの第１のスイッチと第２のスイッチ間の連結点に連結された第１のキャパシタと、
一端が前記第１のキャパシタと直列連結され、他端が前記第２のハーフブリッジスイッチの第３のスイッチと第４のスイッチ間の連結点に連結される第１の送電コイルと、
前記第１の送電コイルと並列連結された第２のキャパシタと、
を有する、請求項８に記載の電源供給装置。
【請求項１０】
前記第１のキャパシタと前記第１の送電コイルは、前記第１のハーフブリッジ又は第２のハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項９に記載の電源供給装置。
【請求項１１】
前記第１の送電コイルと前記第２のキャパシタは、前記第１のハーフブリッジ又は第２のハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項９に記載の電源供給装置。
【請求項１２】
前記第１のハーフブリッジスイッチと第２のハーフブリッジスイッチは、一つのフルブリッジスイッチを形成する、請求項８に記載の電源供給装置。
【請求項１３】
前記共振部は、
前記第１のハーフブリッジスイッチの第１のスイッチと第２のスイッチ間の連結点に連結された第１のキャパシタと、
前記第２のハーフブリッジスイッチの第３のスイッチと第４のスイッチ間の連結点に連結される第２のキャパシタと、
前記第１のキャパシタ及び前記第２のキャパシタと直列連結された第１の送電コイルと、
を有する、請求項８に記載の電源供給装置。
【請求項１４】
前記第１のキャパシタと前記第１の送電コイルは、前記第１のハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項１３に記載の電源供給装置。
【請求項１５】
前記第１の送電コイルと前記第２のキャパシタは、前記第２のハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項１３に記載の電源供給装置。
【請求項１６】
前記共振部は、
前記第１のハーフブリッジスイッチの第１のスイッチと第２のスイッチ間の連結点に連結された第１のキャパシタと、前記第１のキャパシタに直列連結された第１の送電コイルを備える第１の共振ユニットと、
前記第２のハーフブリッジスイッチの第３のスイッチと第４のスイッチ間の連結点に連結される第２のキャパシタと、前記第２のキャパシタと直列連結された第２の送電コイルを備える第２の共振ユニットと、
を有する、請求項８に記載の電源供給装置。
【請求項１７】
前記第１のキャパシタと前記第１の送電コイルは、前記第１のハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項１６に記載の電源供給装置。
【請求項１８】
前記第２の送電コイルと前記第２のキャパシタは、前記第２のハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項１７に記載の電源供給装置。
【請求項１９】
前記共振部の少なくとも二つの共振周波数は、前記スイッチング部のスイッチング周波数に連動する、請求項３に記載の電源供給装置。
【請求項２０】
入力電源を第１の電源に変換する電源変換部と、
前記電源変換部からの前記第１の電源を安定化させて有線で伝送する有線電源供給部と、
前記第１の電源をスイッチングするスイッチング周波数を可変して第１の共振周波数と第２の共振周波数のうち少なくとも一つの共振周波数でスイッチングされた第１の電源を無線伝送する無線電源供給部と、
を含む、電源供給装置。
【請求項２１】
前記無線電源供給部によって無線伝送された電源のフィードバック情報によって前記スイッチング周波数を可変して前記第１の共振周波数と前記第２の共振周波数のうち少なくとも一つの共振周波数を選択する制御部をさらに含む、請求項２０に記載の電源供給装置。
【請求項２２】
前記無線電源供給部は、
前記電源変換部からの前記第１の電源をスイッチングする少なくとも一つのスイッチを有するスイッチング部と、
前記スイッチング部のスイッチングによって共振してスイッチングされた電源を無線伝送する共振部と、
を含む、請求項２０または２１に記載の電源供給装置。
【請求項２３】
前記スイッチング部は、第１のスイッチと第２のスイッチを備えたハーフブリッジスイッチを有する、請求項２２に記載の電源供給装置。
【請求項２４】
前記共振部は、
前記ハーフブリッジスイッチの第１のスイッチと第２のスイッチ間の連結点に連結された第１のキャパシタと、
前記第１のキャパシタと直列連結された第１の送電コイルと、
前記第１の送電コイルと並列連結された第２のキャパシタと、
を有する、請求項２３に記載の電源供給装置。
【請求項２５】
前記第１のキャパシタと前記第１の送電コイルは、前記ハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項２４に記載の電源供給装置。
【請求項２６】
前記第１の送電コイルと前記第２のキャパシタは、前記ハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項２４に記載の電源供給装置。
【請求項２７】
前記スイッチング部は
前記電源変換部の前記第１の電源がそれぞれ伝達される第１のハーフブリッジスイッチと第２のハーフブリッジスイッチを有し、
前記第１のハーフブリッジスイッチは直列連結された第１のスイッチ及び第２のスイッチを有し、
前記第２のハーフブリッジスイッチは直列連結された第３のスイッチ及び第４のスイッチを有する、請求項２２に記載の電源供給装置。
【請求項２８】
前記共振部は、
前記第１のハーフブリッジスイッチの第１のスイッチと第２のスイッチ間の連結点に連結された第１のキャパシタと、
一端が前記第１のキャパシタと直列連結され、他端が前記第２のハーフブリッジスイッチの第３のスイッチと第４のスイッチ間の連結点に連結される第１の送電コイルと、
前記第１の送電コイルと並列連結された第２のキャパシタと、
を有する、請求項２７に記載の電源供給装置。
【請求項２９】
前記第１のキャパシタと前記第１の送電コイルは、前記第１のハーフブリッジ又は第２のハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項２８に記載の電源供給装置。
【請求項３０】
前記第１の送電コイルと前記第２のキャパシタは、前記第１のハーフブリッジ又は第２のハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項２８に記載の電源供給装置。
【請求項３１】
前記第１のハーフブリッジスイッチと第２のハーフブリッジスイッチは、一つのフルブリッジスイッチを形成する、請求項２７から３０の何れか１項に記載の電源供給装置。
【請求項３２】
前記共振部は、
前記第１のハーフブリッジスイッチの第１のスイッチと第２のスイッチ間の連結点に連結された第１のキャパシタと、
前記第２のハーフブリッジスイッチの第３のスイッチと第４のスイッチ間の連結点に連結される第２のキャパシタと、
前記第１のキャパシタ及び前記第２のキャパシタと直列連結された第１の送電コイルと、
を有する、請求項２７に記載の電源供給装置。
【請求項３３】
前記第１のキャパシタと前記第１の送電コイルは、前記第１のハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項３２に記載の電源供給装置。
【請求項３４】
前記第１の送電コイルと前記第２のキャパシタは、前記第２のハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項３２に記載の電源供給装置。
【請求項３５】
前記共振部は、
前記第１のハーフブリッジスイッチの第１のスイッチと第２のスイッチ間の連結点に連結された第１のキャパシタと、前記第１のキャパシタに直列連結された第１の送電コイルを備える第１の共振ユニットと、
前記第２のハーフブリッジスイッチの第３のスイッチと第４のスイッチ間の連結点に連結される第２のキャパシタと、前記第２のキャパシタと直列連結された第２の送電コイルを備える第２の共振ユニットと、
を有する、請求項２７に記載の電源供給装置。
【請求項３６】
前記第１のキャパシタと前記第１の送電コイルは、前記第１のハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項３５に記載の電源供給装置。
【請求項３７】
前記第２の送電コイルと前記第２のキャパシタは、前記第２のハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によってＬＣ共振する、請求項３６に記載の電源供給装置。
【請求項３８】
前記共振部の第１の共振周波数と第２の共振周波数は、前記スイッチング部のスイッチング周波数に連動する、請求項２２から３７の何れか１項に記載の電源供給装置。
【請求項３９】
前記第１の共振周波数は、ＬＣ直列共振によって形成される、請求項２０から３８の何れか１項に記載の電源供給装置。
【請求項４０】
前記第２の共振周波数は、ＬＣ並列共振によって形成される、請求項２０から３９の何れか１項に記載の電源供給装置。
【請求項４１】
入力電源を第１の電源に変換する電源変換部と、
前記第１の電源をスイッチングするスイッチング周波数を可変して複数の共振周波数帯域のうち少なくとも一つの共振周波数帯域内の周波数でスイッチングされた第１の電源を無線伝送する無線電源供給部と、
を含む、電源供給装置。
【請求項４２】
前記無線電源供給部によって無線伝送された電源のフィードバック情報によって前記スイッチング周波数を可変して前記複数の共振周波数帯域のうち少なくとも一つの周波数帯域を選択する制御部をさらに含む、請求項４１に記載の電源供給装置。
【請求項４３】
前記電源変換部からの前記第１の電源を安定化させて有線で伝送する有線電源供給部をさらに含む、請求項４１または４２に記載の電源供給装置。
【請求項４４】
前記有線電源供給部からの電源を直流／直流変換して有線で伝送するＤＣ／ＤＣ電源変換部をさらに含む、請求項４３に記載の電源供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線又は有無線で電源を供給する電源供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気・電子装置とは、電気をエネルギー源として作動する装置をいう。
【０００３】
電気・電子装置を作動させるためには装置を稼働させるのに必要なエネルギー源である電源の供給が必要であり、上記電源は装置が自ら自己発電して調達しない限り外部から供給されなければならない。
【０００４】
したがって、上記電気・電子装置が外部から電源の供給を受けるためには、外部の電源供給設備から上記電気・電子装置に電源を伝達するための電源供給装置が必要である。
【０００５】
このような電源供給装置としては、通常、コネクター等で電子装置に直接連結されて電子装置に内蔵された充電池に電源を供給する有線方式の電源供給装置が主に用いられる。しかしながら、有線方式の電源供給装置には、電源供給のためのケーブルによる様々な制約がある。
【０００６】
よって、下記特許文献に記載の発明のように、磁気誘導効果又は磁気共振効果により非接触方式で電子装置に内蔵された充電池に電源を供給する発明が提案されている。
【０００７】
しかしながら、従来の電源供給装置は、有線方式、磁気誘導効果又は磁気共振効果のうち一つの磁気効果による無線方式で電源を供給するため、多様なデバイスに電源を供給するのが困難であり、特に、複数のデバイスに同時に電源を供給するのが困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国特許第２０１３−００５４８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した問題を解決するためのものであり、複数の共振周波数で電源を無線伝送することができる電源供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した本発明の課題を解決するために、本発明の一実施形態による電源供給装置は、入力電源を第１の電源に変換する電源変換部と、上記第１の電源をスイッチングするスイッチング周波数を可変して複数の共振周波数のうち少なくとも一つの共振周波数でスイッチングされた第１の電源を無線伝送する無線電源供給部と、を含み、上記電源変換部からの上記第１の電源を安定化させて有線で伝送する有線電源供給部をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、少なくとも二つの共振周波数で電源を無線伝送することができ、また、有線方式と無線方式が集積化されて多様なデバイスに別々に又は同時に電源を供給することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１ａ】本発明の電源供給装置の活用例を示す図である。
【図１ｂ】本発明の電源供給装置の活用例を示す図である。
【図１ｃ】本発明の電源供給装置の活用例を示す図である。
【図１ｄ】本発明の電源供給装置の活用例を示す図である。
【図１ｅ】本発明の電源供給装置の活用例を示す図である。
【図２ａ】本発明の電源供給装置の概略的な実施形態を示すブロック図である。
【図２ｂ】本発明の電源供給装置の概略的な実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による電源供給装置を概略的に示す回路図である。
【図４ａ】本発明の第１の実施形態による電源供給装置に採用された共振部の実施例を概略的に示す回路図である。
【図４ｂ】本発明の第１の実施形態による電源供給装置に採用された共振部の実施例を概略的に示す回路図である。
【図５】図３に示されている本発明の第１の実施形態による電源供給装置の動作を概略的に示す回路図である。
【図６】図３に示されている本発明の第１の実施形態による電源供給装置の動作を概略的に示す回路図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による電源供給装置を概略的に示す回路図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による電源供給装置を概略的に示す回路図である。
【図９ａ】図８に示されている本発明の第３の実施形態による電源供給装置に採用された共振部の実施例を概略的に示す回路図である。
【図９ｂ】図８に示されている本発明の第３の実施形態による電源供給装置に採用された共振部の実施例を概略的に示す回路図である。
【図９ｃ】図８に示されている本発明の第３の実施形態による電源供給装置に採用された共振部の実施例を概略的に示す回路図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態による電源供給装置を概略的に示す回路図である。
【図１１ａ】図１０に示されている本発明の第４の実施形態による電源供給装置に採用された共振部の実施例を概略的に示す回路図である。
【図１１ｂ】図１０に示されている本発明の第４の実施形態による電源供給装置に採用された共振部の実施例を概略的に示す回路図である。
【図１１ｃ】図１０に示されている本発明の第４の実施形態による電源供給装置に採用された共振部の実施例を概略的に示す回路図である。
【図１２】本発明の電源供給装置の共振周波数を示すグラフである。
【図１３】本発明の電源供給装置の動作フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００１４】
図１ａ〜図１ｅは、本発明の電源供給装置の活用例を示す図である。
【００１５】
図１ａ〜図１ｅを参照すると、本発明の電源供給装置１００は、有線で電源を供給する電源供給装置であり、有線でラップトップＰＣ  Ｂ、Ｃに電源を供給すると同時に無線で携帯電話Ａに電源を供給することができる。この場合、本発明の電源供給装置１００は、携帯電話Ａに無線で電源を供給することができる無線充電パッドであってもよい。
【００１６】
ラップトップＰＣ  Ｂ、Ｃが本体ＢとディスプレーＣに分離される場合、本体Ｂには有線で電源を供給しながらディスプレーＣには無線で電源を供給することができ、本体Ｂ及びディスプレーＣにそれぞれ無線で電源を供給することもできる。
【００１７】
また、携帯電話Ａに、有線方式と、磁気共振方式又は磁気誘導方式の無線方式で電源を供給することができるため、充電中に急速充電が可能であり、充電電源が足りない場合に電源を補充することができる。
【００１８】
さらに、複数の送電コイルが備えられた場合、磁気共振方式及び磁気誘導方式で電源を無線供給することができ、複数のコイルを全て用いて磁気共振方式又は磁気誘導方式で携帯電話Ａのみならず本体ＢとディスプレーＣにも電源を伝送することができる。
【００１９】
このための本発明の電源供給装置１００の構成を図面を参照して後述する。
【００２０】
図２ａ及び図２ｂは、本発明の電源供給装置の概略的な実施形態を示すブロック図である。
【００２１】
図２ａ及び図２ｂを参照すると、本発明の電源供給装置１００は、入力電源又は交流電源を第１の電源に変換する電源変換部１１０と、電源変換部１１０からの上記第１の電源をスイッチングして無線伝送する無線電源供給部１２０と、を含み、電源変換部１１０からの上記第１の電源を有線で伝達する有線電源供給部１３０をさらに含み、上記無線電源供給部１２０の無線伝送を制御する制御部１４０をさらに含むことができる。
【００２２】
また、有線電源供給部１３０に伝達される電源を直流／直流変換するＤＣ／ＤＣ電源変換部１５０をさらに含むことができる。
【００２３】
図３は、本発明の第１の実施形態による電源供給装置を概略的に示す回路図である。
【００２４】
図３を参照すると、本発明の一実施形態による電源供給装置１００は、電源変換部１１０と、無線電源供給部１２０と、を含み、有線電源供給部１３０をさらに含み、制御部１４０をさらに含むことができる。
【００２５】
電源変換部１１０は、入力部１１１と、電源スイッチング部１１２と、トランス１１３と、周辺回路１１４と、を含むことができる。
【００２６】
入力部１１１は入力された交流電源（ＡＣ）を整流するか又は電磁干渉を抑制し、整流された電源は少なくとも一つのスイッチを有する電源スイッチング部１１２によってスイッチングされ、トランス１１３は互いに絶縁され磁気結合された一次巻線及び二次巻線を備え、上記一次巻線はスイッチングされた電源の入力を受け、上記二次巻線は上記一次巻線との巻線比によって上記一次巻線に入力されたスイッチングされた電源を変圧して第１の電源を出力することができる。周辺回路１１４は、電源スイッチング部１１２の電源スイッチング時に電源安定化及びスナバ（ｓｎｕｂｂｅｒ）動作を行うことができる。
【００２７】
無線電源供給部１２０は、スイッチング部１２１と、共振部１２２と、を含むことができる。
【００２８】
スイッチング部１２１は、少なくとも一つのスイッチＱ１、Ｑ２を含むことができ、第１のスイッチＱ１及び第２のスイッチＱ２を有する一つのハーフブリッジ（ｈａｌｆ  ｂｒｉｄｇｅ）スイッチであればよい。
【００２９】
共振部１２２は、第１のキャパシタＣｒと、第２のキャパシタＣｐと、第１の送電コイルＬｒと、を含むことができる。
【００３０】
上記ハーフブリッジスイッチの第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２は、電源変換部１１０からの上記第１の電源を相補的なオン／オフスイッチングし、共振部１２２は、上記ハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数によって共振し、少なくとも二つの共振周波数のうち少なくとも一つの共振周波数で共振することができる。ここで、共振周波数は、上記ハーフブリッジスイッチのスイッチング周波数に連動することができる。
【００３１】
共振部１２２の第１のキャパシタＣｒの一端は第１のスイッチＱ１と第２のスイッチＱ２間の連結点に連結され、第１のキャパシタＣｒの他端は第１の送電コイルＬｒに連結されることができる。第１の送電コイルＬｒは第１のキャパシタＣｒの他端と接地間に連結され、第２のキャパシタＣｐは第１の送電コイルＬｒに並列連結されることができる。この際、第２のキャパシタＣｐは、実際の素子でない第１の送電コイルＬｒの寄生キャパシタンスを示すこともできる。
【００３２】
有線電源供給部１３０は、電源変換部１１０からの上記第１の電源を安定化させた後に外部に有線で供給することができる。
【００３３】
制御部１４０はユーザーの選択によってスイッチング部１２１のスイッチング周波数を可変することができ、これにより、共振部１２２の共振周波数が可変されることができる。制御部１４０は、無線電源供給部１２０の出力電流に関する情報のフィードバックを受けてスイッチング部１２１のスイッチング周波数を可変することができる。
【００３４】
図４ａ及び図４ｂは、本発明の第１の実施形態による電源供給装置に採用された共振部の実施例を概略的に示す回路図である。
【００３５】
図４ａを参照すると、本発明の第１の実施形態による電源供給装置１００に採用された共振部１２２は、第２のキャパシタＣｐが第１の送電コイルＬｒに並列連結され、第１のキャパシタＣｒが第２のキャパシタＣｐと第１の送電コイルＬｒの間に直列連結されて、第１のキャパシタＣｒの一端が第２のキャパシタＣｐの一端に連結され、第１のキャパシタＣｒの他端が第１の送電コイルＬｒの一端に連結されることができる。
【００３６】
図４ｂを参照すると、本発明の第１の実施形態による電源供給装置１００の無線電源供給部１２０は、図１２に示されているように複数の共振周波数のうち少なくとも一つの共振周波数で電源を無線伝送することができ、これにより、本発明の第１の実施形態による電源供給装置１００に採用された共振部１２２は、図３における共振部１２２の第１及び第２のキャパシタＣｒ、Ｃｐの連結関係に加えて、第３及び第４のキャパシタＣｒ１、Ｃｐ１を含む複数のキャパシタが第１の送電コイルＬｒとＬＣ共振して複数の共振周波数を形成することもできる。
【００３７】
図５及び図６は、図３に示されている本発明の第１の実施形態による電源供給装置の動作を概略的に示す回路図である。
【００３８】
図３と共に図５及び図６を参照すると、制御部１４０は、周波数の低い第１のスイッチング周波数と上記第１のスイッチング周波数より周波数の高い第２のスイッチング周波数でスイッチング部１２１のスイッチングを制御することができ、スイッチング部１２１が第１のスイッチング周波数で上記第１の電源をスイッチングする場合、図５に示されているように、第１のキャパシタＣｒと第１の送電コイルＬｒがＬＣ共振して第１の共振周波数で電源を無線伝送することができる。
【００３９】
この際の第１の共振周波数（ｆｒ１）は、次の数式１の通りである。
【００４０】
【数１】
2015050932.tif 000003
【００４１】
一方、スイッチング部１２１が上記第２のスイッチング周波数で上記第１の電源をスイッチングする場合、図６に示されているように、第２のキャパシタＣｐと第１の送電コイルＬｒが共振して第２の共振周波数で電源を無線伝送することができる。
【００４２】
この際の第２の共振周波数（ｆｒ２）は、次の数式２の通りである。
【００４３】
【数２】
2015050932.tif 000004
【００４４】
上述したように、共振部１２２は、第１の共振周波数と第２の共振周波数で電源を無線伝送し、図１２に示されているように一つの共振回路で少なくとも二つの共振周波数帯域を形成することができる。
【００４５】
例えば、第１の共振周波数（ｆｒ１）はＷＰＣ標準方式により１１０ＫＨｚ〜２０５ＫＨｚの周波数を有し、共振部１２２は磁気誘導方式により電源を無線伝送することができる。
【００４６】
これに対し、第２の共振周波数（ｆｒ２）はＡ４ＷＰ標準方式により６．７８ＭＨｚの周波数を有し、共振部１２２は磁気共振方式で電源を無線伝送することができる。
【００４７】
さらに、図４ｂに関する説明のように、複数の共振周波数（ｆｒ１、ｆｒ２、ｆｒｎ）を形成することもできる。
【００４８】
図７、図８及び図１０は、本発明の第２から第４の実施形態による電源供給装置を概略的に示す回路図である。
【００４９】
なお、図７、図８及び図１０において、電源変換部２１０、３１０、４１０及び有線電源供給部２３０、３３０、４４０は、図３における電源変換部１１０及び有線電源供給部１３０と構成及び動作が同じであるため、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
図７を参照すると、本発明の第２の実施形態による電源供給装置２００において、無線電源供給部２２０のスイッチング部２２１は第１及び第２のハーフブリッジスイッチ２２１ａ、２２１ｂを有し、第１及び第２のハーフブリッジスイッチ２２１ａ、２２１ｂはそれぞれ電源変換部２１０から上記第１の電源の供給を受けることができる。
【００５１】
第１のハーフブリッジスイッチ２２１ａは第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２を含み、第２のハーフブリッジスイッチ２２１ｂは第３及び第４のスイッチＱ３、Ｑ４を含むことができる。
【００５２】
共振部２２２は第１及び第２のキャパシタＣｒ、Ｃｐと第１の送電コイルＬｒを含み、第１のキャパシタＣｒの一端は第１のハーフブリッジスイッチ２２１ａの第１のスイッチＱ１と第２のスイッチＱ２間の連結点に連結され、第１のキャパシタＣｒの他端は第１の送電コイルＬｒに連結されることができる。第１の送電コイルＬｒは第１のキャパシタＣｒの他端と第２のハーフブリッジスイッチ２２１ｂの第３及び第４のスイッチＱ３、Ｑ４間の連結点に連結され、第２のキャパシタＣｐは第１の送電コイルＬｒと並列に連結されることができる。
【００５３】
第１及び第２のハーフブリッジスイッチ２２１ａ、２２１ｂは、一つのフルブリッジスイッチを形成することができる。上記第１及び第２のハーフブリッジスイッチ２２１ａ、２２１ｂが一つのフルブリッジスイッチを形成する場合は、制御部２４０のスイッチング制御動作が、第１及び第２のハーフブリッジスイッチ２２１ａ、２２１ｂがそれぞれ動作する場合と異なる。
【００５４】
制御部２４０は、第１から第４のスイッチＱ１〜Ｑ４のスイッチングを制御し、第１のハーフブリッジスイッチ２２１ａのスイッチング周波数によって共振部２２２の第１のキャパシタＣｒと第１の送電コイルＬｒがＬＣ共振して第１の共振周波数で電源を無線伝送し、第２のハーフブリッジスイッチ２２１ｂのスイッチング周波数によって共振部２２２の第２のキャパシタＣｐと第１の送電コイルＬｒがＬＣ共振して第２の共振周波数で電源を無線伝送することができる。
【００５５】
図８を参照すると、本発明の第３の実施形態による電源供給装置３００において、無線電源供給部３２０のスイッチング部３２１は第１及び第２のハーフブリッジスイッチ３２１ａ、３２１ｂを有し、第１及び第２のハーフブリッジスイッチ３２１ａ、３２１ｂはそれぞれ電源変換部３１０から上記第１の電源の供給を受けることができる。
【００５６】
第１のハーフブリッジスイッチ３２１ａは第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２を含み、第２のハーフブリッジスイッチ３２１ｂは第３及び第４のスイッチＱ３、Ｑ４を含むことができる。
【００５７】
共振部３２２は、第１及び第２のキャパシタＣｒ−ＷＰＣ、Ｃｒ−Ａ４ＷＰと第１の送電コイルＬｒを含み、第１のキャパシタＣｒ−ＷＰＣの一端は第１のハーフブリッジスイッチ３２１ａの第１のスイッチＱ１と第２のスイッチＱ２間の連結点に連結され、第１のキャパシタＣｒ−ＷＰＣの他端は第１の送電コイルＬｒに連結されることができる。第１の送電コイルＬｒは第１のキャパシタＣｒ−ＷＰＣの他端と接地間に連結され、第２のキャパシタＣｒ−Ａ４ＷＰの一端は第２のハーフブリッジスイッチ３２１ｂの第３及び第４のスイッチＱ３、Ｑ４間の連結点に連結され、第２のキャパシタＣｒ−Ａ４ＷＰの他端は第１のキャパシタＣｒ−ＷＰＣの他端と共に第１の送電コイルＬｒと直列に連結されることができる。
【００５８】
制御部３４０は、第１から第４のスイッチＱ１〜Ｑ４のスイッチングを制御し、第１のハーフブリッジスイッチ３２１ａのスイッチング周波数によって共振部３２２の第１のキャパシタＣｒ−ＷＰＣと第１の送電コイルＬｒがＬＣ共振して第１の共振周波数で電源を無線伝送し、第２のハーフブリッジスイッチ３２１ｂのスイッチング周波数によって共振部３２２の第２のキャパシタＣｒ−Ａ４ＷＰと第１の送電コイルＬｒがＬＣ共振して第２の共振周波数で電源を無線伝送することができる。
【００５９】
図９ａ〜図９ｃは、図８に示されている本発明の第３の実施形態による電源供給装置に採用された共振部の実施例を概略的に示す回路図である。
【００６０】
図９ａ〜図９ｃを参照すると、図８に示されている本発明の第３の実施形態による電源供給装置に採用された共振部３２２は、第２のキャパシタＣｒ−Ａ４ＷＰが第１の送電コイルＬｒに並列連結されるか（図９ａ）、第２のキャパシタＣｒ−Ａ４ＷＰが第１の送電コイルＬｒと第２のハーフブリッジスイッチ３２１ｂの第３及び第４のスイッチＱ３、Ｑ４間の連結点の間に連結され、第１のキャパシタＣｒ−ＷＰＣが第１の送電コイルＬｒに並列連結されるか（図９ｂ）、又は第１のキャパシタＣｒ−ＷＰＣ又は第２のキャパシタＣｒ−Ａ４ＷＰのうち一つのキャパシタのみが第１の送電コイルＬｒに並列連結されてＬＣ共振することができる。
【００６１】
図１０を参照すると、本発明の第４の実施形態による電源供給装置４００において、無線電源供給部４２０のスイッチング部４２１は第１及び第２のハーフブリッジスイッチ４２１ａ、４２１ｂを有し、第１及び第２のハーフブリッジスイッチ４２１ａ、４２１ｂはそれぞれ電源変換部４１０から上記第１の電源の供給を受けることができる。
【００６２】
第１のハーフブリッジスイッチ４２１ａは第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２を含み、第２のハーフブリッジスイッチ４２１ｂは第３及び第４のスイッチＱ３、Ｑ４を含むことができる。
【００６３】
共振部４２２は、第１及び第２の共振ユニット４２２ａ、４２２ｂを含み、第１の共振ユニット４２２ａは第１のキャパシタＣｒ−ＷＰＣ及び第１の送電コイルＬｒ−ＷＰＣを有し、第２の共振ユニット４２２ｂは第２のキャパシタＣｒ−Ａ４ＷＰ及び第２の送電コイルＬｒ−Ａ４ＷＰＣを含むことができる。
【００６４】
第１の共振ユニット４２２ａの第１のキャパシタＣｒ−ＷＰＣの一端は第１のハーフブリッジスイッチ４２１ａの第１のスイッチＱ１と第２のスイッチＱ２間の連結点に連結され、第１のキャパシタＣｒ−ＷＰＣの他端は第１の送電コイルＬｒ−ＷＰＣと直列に連結されることができる。第１の送電コイルＬｒ−ＷＰＣは、第１のキャパシタＣｒ−ＷＰＣの他端と接地間に連結されることができる。
【００６５】
第２の共振ユニット４２２ｂの第２のキャパシタＣｒ−Ａ４ＷＰの一端は第２のハーフブリッジスイッチ３２１ｂの第３及び第４のスイッチＱ３、Ｑ４間の連結点に連結され、第２のキャパシタＣｒ−Ａ４ＷＰの他端は第２の送電コイルＬｒ−Ａ４ＷＰと直列に連結されることができる。第２の送電コイルＬｒ−Ａ４ＷＰＣは、第２のキャパシタＣｒ−Ａ４ＷＰＣの他端と接地間に連結されることができる。
【００６６】
制御部４４０は、第１から第４のスイッチＱ１〜Ｑ４のスイッチングを制御し、第１のハーフブリッジスイッチ４２１ａのスイッチング周波数によって共振部４２２の第１の共振ユニット４２２ａの第１のキャパシタＣｒ−ＷＰＣと第１の送電コイルＬｒ−ＷＰＣがＬＣ共振して第１の共振周波数で電源を無線伝送し、第２のハーフブリッジスイッチ４２１ｂのスイッチング周波数によって共振部４２２の第２の共振ユニット４２２ｂの第２のキャパシタＣｒ−Ａ４ＷＰと第２の送電コイルＬｒ−Ａ４ＷＰがＬＣ共振して第２の共振周波数で電源を無線伝送することができる。
【００６７】
また、共振部４２２は、第１及び第２の共振周波数で同時に電源を無線伝送、即ち、磁気誘導方式と磁気共振方式でそれぞれ電源を無線伝送することができ、第１及び第２の共振周波数で磁気誘導方式だけで又は磁気共振方式だけで電源を無線伝送することもできる。
【００６８】
図１１ａ〜図１１ｃは、図１０に示されている本発明の第４の実施形態による電源供給装置に採用された共振部の実施例を概略的に示す回路図である。
【００６９】
図１１ａ〜図１１ｃを参照すると、図１０に示されている本発明の第４の実施形態による電源供給装置に採用された共振部４２０は、第１のキャパシタＣｒ−ＷＰＣと第１の送電コイルＬｒ−ＷＰＣが直列又は並列に連結されることができ、これと同様に、第２のキャパシタＣｒ−Ａ４ＷＰと第２の送電コイルＬｒ−Ａ４ＷＰが直列又は並列に連結されることができる。
【００７０】
一方、上述したように、図２ａ、図２ｂ及び図５〜図７における制御部１４０、２４０、３４０、４４０は、第１及び第２の共振周波数のうち少なくとも一つの共振周波数で電源を無線伝送するように共振部１２２、２２２、３２２、４２２を制御することができる。
【００７１】
図１３は、本発明の電源供給装置の動作フローチャートである。
【００７２】
図１３を参照すると、本発明の第１から第４の実施形態による電源供給装置１００、２００、３００、４００の制御部１４０、２４０、３４０、４４０は、まず、動作初期に第１の共振周波数、例えば、１１０ＫＨｚ〜２０５ＫＨｚの範囲内の一つの周波数値を有する共振周波数で電源の無線伝送を制御することができる。即ち、磁気誘導モードで電源を無線伝送することができる（Ｓ１０）。
【００７３】
図示されてはいないが、場合によって、第２の共振周波数、例えば、６．７８ＭＨｚの共振周波数で無線伝送を制御することもできる。即ち、磁気共振モードで電源を無線伝送することもできる。
【００７４】
その後、受信側の充電電流がフィードバック検出されたら（Ｓ２０）、受信側の充電電流と予め設定された基準値を比較する。その比較結果、電源供給装置とデバイス間の距離が遠くなって受信側の充電電流が上記基準値より低いか又はマルチ充電要請が入力された場合（Ｓ３０）は、第２の共振周波数、例えば、６．７８ＭＨｚの共振周波数帯域の周波数で電源の無線伝送を制御することができる。即ち、磁気共振モードで電源を無線伝送することができる（Ｓ４０）。逆に、受信側の充電電流が上記基準値以上であるか又はマルチ充電要請が入力されなかった場合（Ｓ３０）は、第１の共振周波数、例えば、１１０ＫＨｚ〜２０５ＫＨｚの共振周波数帯域の周波数で電源の無線伝送を制御することができる。即ち、磁気誘導モードで電源を無線伝送することができる（Ｓ５０）。
【００７５】
上述したように、本発明によれば、少なくとも二つの共振周波数を用いて電源を無線伝送することができ、また、有線方式と無線方式が集積化されて多様なデバイスに別々に又は同時に電源を供給することができるため、多様なデバイスに電源を供給又は充電させることができ、一つのデバイスに電源を急速充電させることもできる。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
【符号の説明】
【００７７】
１００、２００、３００、４００  電源供給装置
１１０、２１０、３１０、４１０  電源変換部
１１１、２１１、３１１、４１１  入力部
１１２、２１２、３１２、４１２  電源スイッチング部
１１３、２１３、３１３、４１３  トランス
１１４、２１４、３１４、４１４  周辺回路
１２０、２２０、３２０、４２０  無線電源供給部
１２１、２２１、３２１、４２１  スイッチング部
１２２、２２２、３２２、４２２  共振部
１３０、２３０、３３０、４３０  有線電源供給部
１４０、２４０、３４０、４４０  制御部
【図１ａ】
2015050932.tif 000005
【図１ｂ】
2015050932.tif 000006
【図１ｃ】
2015050932.tif 000007
【図１ｄ】
2015050932.tif 000008
【図１ｅ】
2015050932.tif 000009
【図２ａ】
2015050932.tif 000010
【図２ｂ】
2015050932.tif 000011
【図３】
2015050932.tif 000012
【図４ａ】
2015050932.tif 000013
【図４ｂ】
2015050932.tif 000014
【図５】
2015050932.tif 000015
【図６】
2015050932.tif 000016
【図７】
2015050932.tif 000017
【図８】
2015050932.tif 000018
【図９ａ】
2015050932.tif 000019
【図９ｂ】
2015050932.tif 000020
【図９ｃ】
2015050932.tif 000021
【図１０】
2015050932.tif 000022
【図１１ａ】
2015050932.tif 000023
【図１１ｂ】
2015050932.tif 000024
【図１１ｃ】
2015050932.tif 000025
【図１２】
2015050932.tif 000026
【図１３】
2015050932.tif 000027