(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電回路の受電コイルに対して磁気結合する送電コイルと、直流電源から入力する直流電力を高周波電力に変換して前記送電コイルへ供給する高周波電力回路と、を有する高周波電源装置であって、
前記高周波電力回路の、回路動作に応じた電圧を検出して検出電圧を出力する検出回路と、
前記高周波電力回路の回路動作を制御する制御回路と、
前記制御回路から出力される指令値であって、前記高周波電力回路の回路動作を停止させる停止信号を出力する複数の出力先のそれぞれの応答速度に応じた異なる指令値をそれぞれＤ／Ａ変換して指令電圧を出力する複数のＤ／Ａ変換器と、
前記複数のＤ／Ａ変換器から入力される前記指令電圧に応じた出力先にそれぞれ接続され、前記指令電圧と前記検出電圧とを比較して、前記高周波電力回路へ当該高周波電力回路の回路動作を停止させる停止信号を出力する、アナログ電子回路で構成された、複数の比較器と、を備え、
前記制御回路は、前記指令値の設定によって前記高周波電力回路を保護できる値に当該指令値を定められるように構成された、ことを特徴とする高周波電源装置。
【請求項２】
前記制御回路は、外部装置から情報が入力されるプロセッサを備え、
前記制御回路は、前記情報に基づいて、前記指令値を定める、請求項１に記載の高周波電源装置。
【請求項３】
前記高周波電力回路は、前記直流電源に接続されたスイッチ素子と、当該スイッチ素子を駆動するドライバ回路と、を有し、
前記制御回路は、前記ドライバ回路にスイッチング制御信号を与え、前記スイッチ素子の制御端子、前記ドライバ回路または前記制御回路のいずれかに前記停止信号を与え、
前記停止信号の入力の開始時刻から、前記高周波電力回路の電力変換回路動作が停止する停止時刻までの遅延時間は、短い順に、前記スイッチ素子の制御端子への入力、前記ドライバ回路への入力、前記制御回路への入力、の関係にある、
請求項１または２に記載の高周波電源装置。
【請求項４】
前記検出回路は、前記高周波電力回路の各部の回路動作に応じた電圧を検出して前記検出電圧をそれぞれ出力する複数の検出回路であり、
前記複数の比較器からそれぞれ出力される前記停止信号を入力し、それら停止信号の論理和信号を前記スイッチ素子、前記ドライバ回路または前記制御回路のうちいずれかに与える論理和回路を備える、
請求項３に記載の高周波電源装置。
【請求項５】
前記高周波電力回路の回路動作に応じた電圧は、前記直流電源からの入力電圧、前記直流電源からの入力電流の大きさに対応する電圧、前記送電コイルに生じる共振電圧の大きさに対応する電圧、前記スイッチ素子の温度に対応する電圧、前記スイッチ素子に流れる電流の大きさに対応する電圧のうち複数の電圧である、
請求項４に記載の高周波電源装置。
【請求項６】
前記検出回路、前記Ｄ／Ａ変換器、および前記比較器の組は、前記高周波電力回路の保護回路動作のために要求される応答速度に応じて複数組設けられている、請求項４または５に記載の高周波電源装置。
【請求項７】
前記制御回路は、前記指令値を、前記高周波電力回路の動作環境の温度に応じて修正する指令値修正手段を備える、請求項１から６のいずれかに記載の高周波電源装置。
【請求項８】
前記制御回路は、前記高周波電力回路の動作環境の温度、前記高周波電力回路の動作時間、および前記検出電圧に関するデータ集合を基に解析し、そのデータ集合から有用な規則または判断基準を抽出し、当該規則または判断基準によって前記指令値を修正する、機械学習による修正手段を備える、請求項１から７のいずれかに記載の高周波電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電コイルと受電コイルとを磁界結合させて、送電コイルから受電コイルへ電力供給を行う高周波電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波電源装置を構成する電源回路には、各種安定制御および各種異常状態での保護動作を行うために、各部の電圧、電流、温度などを検出する回路を備え、それらの検出値に応じて所定の定常動作の制御や保護動作の制御を行う制御回路を備えている。【０００３】
例えば特許文献１には、二次電池の充電電圧が所定のリミット電圧に達した場合に、二次電池の充電を停止するためのリミット制御信号を出力するリミッタ制御回路を備えた電源装置において、入力されたリミット電圧に相当する電圧設定データに基づいて電源電圧から基準電圧を生成する基準電圧生成部と、二次電池の電圧を検出して検出電圧として出力する電圧検出部と、基準電圧と検出電圧とを比較し、リミット制御信号を出力する電圧比較部とを備えた電源装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５１４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、電源装置の仕様や使用される動作環境の変化により、電源装置に備えられた電源回路を実質的に保護すべき限界値は変化する。例えば、電源装置が高温環境において使用される場合は、電源回路を保護するために、常温環境で使用される場合と比較して、出力電力に対するディレーティングにより、定格値より小さな出力電力で使用されることが必要となる。このように高温環境で使用する場合、電源回路を保護すべき出力電力の限界値、これを決定する閾値は常温環境に比べて小さく設定される。特許文献１に示されるように、単に、リミット電圧に相当する電圧設定データを設定しておくだけは、電源装置の仕様や動作環境の変化に対して、電源装置の安全な制限値が変化することに適切に対応できない。その結果、電源装置の信頼性を低下させてしまうという問題が生じる。【０００６】
また、信頼性の高い電源装置においては、電源装置の使用環境や経年変化を含む使用状態に応じて、保護機能の動作、および特性を状況に応じて変更することが求められる。【０００７】
そこで、本発明の目的は、用途や利用環境、そして部品特性の経年変化を含めた使用状態の変化に応じて、適切な定常動作の制御や保護動作の制御が行える信頼性の高い高周波電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の高周波電源装置は、
受電回路の受電コイルに対して磁気結合する送電コイルと、直流電源から入力する直流電力を高周波電力に変換して前記送電コイルへ供給する高周波電力回路と、を有する高周波電源装置であって、
前記高周波電力回路の、回路動作に応じた電圧を検出して検出電圧を出力する検出回路と、
前記高周波電力回路の回路動作を制御する制御回路と、
前記制御回路から出力される指令値をＤ／Ａ変換して指令電圧を出力するＤ／Ａ変換器と、
アナログ電子回路で構成され、前記指令電圧と前記検出電圧とを比較して、前記高周波電力回路へ当該高周波電力回路の回路動作を停止させる停止信号を出力する比較器と、を備え、
前記制御回路は、前記指令値の設定によって前記高周波電力回路を保護できる値に当該指令値を定められるように構成された、ことを特徴とする。【０００９】
上記構成により、制御回路が高周波電力回路の動作状態に応じて、指令値を、高周波電力回路を保護する値に定めるだけで、高周波電力回路を保護できる。例えば、高周波電力回路の動作環境に応じて、高周波電力回路を保護できる値に指令値を定めることができる。【００１０】
（２）前記制御回路は、外部装置から情報が入力されるプロセッサを備え、前記制御回路は、前記情報に基づいて、前記指令値を定めるように構成してもよい。【００１１】
上記構成により、外部から与えられる情報にも基づいて指令値を定めることで、この高周波電源装置を備えるシステム全体の信頼性を高めることができる。【００１２】
（３）前記高周波電力回路は、前記直流電源に接続されたスイッチ素子と、当該スイッチ素子を駆動するドライバ回路と、を有し、
前記制御回路は、前記ドライバ回路にスイッチング制御信号を与え、前記スイッチ素子の制御端子、前記ドライバ回路または前記制御回路のいずれかに前記停止信号を与え、
前記停止信号の入力の開始時刻から、前記高周波電力回路の電力変換回路動作が停止するまでの停止時刻までの遅延時間は、前記スイッチ素子の制御端子への入力、前記ドライバ回路への入力、前記制御回路への入力、の順に短くなるように構成されることが好ましい。【００１３】
つまり、ここで、スイッチ素子の制御端子への停止信号の入力から電力変換回路動作が実際に停止するまでの遅延時間をＴｇ、ドライバ回路への停止信号の入力から電力変換回路動作が実際に停止するまでの遅延時間をＴｄ、制御回路への停止信号の入力から電力変換回路動作が実際に停止するまでの遅延時間をＴｃで表すと、Ｔｇ＜Ｔｄ＜Ｔｃの関係にある。【００１４】
上記構成により、電力変換回路動作の停止の緊急性に応じて、スイッチ素子の制御端子への停止信号の入力、前記ドライバ回路への停止信号の入力、前記制御回路への停止信号の入力のいずれかを選定することで、最適な応答性で電力変換回路動作を停止させることができる。【００１５】
（４）前記検出回路は、前記高周波電力回路の各部の回路動作に応じた電圧を検出して前記検出電圧をそれぞれ出力する複数の検出回路であり、
前記Ｄ／Ａ変換器は、前記制御回路から出力される前記指令値をＤ／Ａ変換して前記指令電圧をそれぞれ出力する複数のＤ／Ａ変換器であり、
前記比較器は、前記指令電圧と前記検出電圧とを比較して前記停止信号をそれぞれ出力する複数の比較器であり、
前記停止信号は、前記スイッチ素子、前記ドライバ回路または前記制御回路のうち複数箇所にそれぞれ与えられる、構成であることが好ましい。【００１６】
上記構成により、異常状態の種別等に応じて、複数種の保護制御がなされる。【００１７】
（５）前記検出回路は、前記高周波電力回路の各部の回路動作に応じた電圧を検出して前記検出電圧をそれぞれ出力する複数の検出回路であり、
前記Ｄ／Ａ変換器は、前記制御回路から出力される前記指令値をＤ／Ａ変換して前記指令電圧をそれぞれ出力する複数のＤ／Ａ変換器であり、
前記比較器は、前記指令電圧と前記検出電圧とを比較して前記停止信号をそれぞれ出力する複数の比較器であり、
前記複数の比較器からそれぞれ出力される前記停止信号は、前記スイッチ素子、前記ドライバ回路または前記制御回路のうちいずれかに共通に論理和回路を構成するように与えられる構成であることが好ましい。【００１８】
上記構成により、停止させる対象が同じであっても、異常状態の種別等に適した応答性で保護制御がなされる。【００１９】
（６）前記高周波電力回路の回路動作に応じた電圧は、前記直流電源からの入力電圧、前記直流電源からの入力電流の大きさに対応する電圧、前記送電コイルに生じる共振電圧の大きさに対応する電圧、前記スイッチ素子の温度に対応する電圧、前記スイッチ素子に流れる電流の大きさに対応する電圧のうち複数の電圧である、ことが好ましい。【００２０】
上記構成により、直流電源からの入力電圧の異常、直流電源からの入力電流の異常、送電コイルに生じる共振電圧の異常、スイッチ素子の温度の異常、スイッチ素子に流れる電流の異常のうち複数の異常状態に適した保護制御が成される。【００２１】
（７）前記検出回路、前記Ｄ／Ａ変換器、および前記比較器の組は、前記高周波電力回路の保護回路動作のために要求される応答速度に応じて複数組設けられていることが好ましい。【００２２】
上記構成により、高周波電力回路の保護動作に要求される応答速度に応じて、それらに適したＤ／Ａ変換器および比較器が用いられることで、必要な応答性を確保しつつ低コスト化が図れる。【００２３】
（８）前記制御回路は、前記指令値を、前記高周波電力回路の動作環境の温度に応じて修正する指令値修正手段を備えることを特徴とする。【００２４】
上記構成により、高周波電力回路を保護する指令値を、動作環境の温度に応じて最適化できる。【００２５】
（９）前記制御回路は、前記高周波電力回路の動作環境の温度、前記高周波電力回路の動作時間、および前記検出電圧に関するデータ集合を基に解析し、そのデータ集合から有用な規則または判断基準を抽出し、当該規則または判断基準によって前記指令値を修正する、機械学習による修正手段を備えることを特徴とする。【００２６】
上記構成により、高周波電力回路を使用し続けることで、変化する動作環境温度、動作時間、および検出電圧に基づいて、最適な指令値を定めるアルゴリズムが修正される。このことにより、高周波電力回路の保護のために最適な指令値が自動的に定められる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、用途や利用環境、そして部品特性の経年変化を含めた使用状態の変化に応じて、保護機能の動作、および特性を状況に応じて変更することができ、適切な定常動作の制御や保護動作の制御が行える信頼性の高い高周波電源装置が得られる。また、用途や利用環境に適合させることで、高効率で高性能な高周波電源装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は第１の実施形態に係る高周波電源装置１０１の回路図である。
【図２】図２は第２の実施形態に係る高周波電源装置１０２の回路図である。
【図３】図３は第３の実施形態に係る高周波電源装置の電力変換回路の回路図である。
【図４】図４は第３の実施形態に係る高周波電源装置のアナログ制御回路およびデジタル制御回路の回路図である。
【図５】図５は第３の実施形態に係る高周波電源装置の送電コイルに流れる共振電流の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
【００３０】
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係る高周波電源装置１０１の回路図である。この高周波電源装置１０１は、受電装置の受電コイルＬｓに対して磁気結合する送電コイルＬｐと、直流電源１から入力する直流電力を高周波電力に変換して送電コイルＬｐへ供給する高周波電力回路と、を有する。この例では、直流電源１に接続されたスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２と、共振キャパシタＣｒと、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２を駆動するドライバ回路（不図示）と、を有する。
【００３１】
また、高周波電源装置１０１は、送電コイルＬｐと共振キャパシタＣｒとによる共振回路の共振電圧を検出し、その検出電圧を発生する検出回路４と、上記高周波電力回路を制御する制御回路２と、この制御回路２から出力される指令値をＤ／Ａ変換して指令電圧を出力するＤ／Ａ変換器３を備える。
【００３２】
更に、高周波電源装置１０１は、Ｄ／Ａ変換器３から出力される指令電圧と検出電圧とを比較して、スイッチ素子Ｑ１へ停止信号を出力する比較器５を備える。
【００３３】
制御回路２は、外部から閾値を入力して、内部メモリに書き込み、その閾値をそのまま、または閾値を基に数ビットの指令値を生成し、この指令値をＤ／Ａ変換器３へ出力する。
【００３４】
比較器５はアナログ回路で構成され、上記指令値と上記検出電圧とを電圧比較する。検出電圧の方が高ければ、スイッチ素子Ｑ１を遮断状態にする。つまり、送電コイルＬｐと共振キャパシタＣｒとによる共振回路の共振電圧が異常に高くなれば、スイッチング動作を強制停止することで、高周波電源装置１０１を保護する。
【００３５】
本実施形態によれば、高周波電源装置の用途や利用環境に応じた適切な閾値を外部から制御回路２に入力することで、電力の流れを管理し、安全性を確保できる。また、これとともに、閾値をプログラマブルに変えることができ、高周波電源装置の利用環境や経年変化に応じて安全性や利便性を向上することができる。更に、閾値をフィードバックさせて、機械学習により設定することで、高周波電源装置１０１の利用環境が変わった場合や経年変化があっても、安全性を確保しつつ、負荷から要求される電力を供給することができる。
【００３６】
《第２の実施形態》
第２の実施形態では、複数の検出回路、複数のＤ／Ａ変換器、および複数の比較器を備え、複数箇所に停止信号が与えられる高周波電源装置１０２の例について示す。
【００３７】
図２は第２の実施形態に係る高周波電源装置１０２の回路図である。この高周波電源装置１０２は、受電装置の受電コイルＬｓに対して磁気結合する送電コイルＬｐと、直流電源１から入力する直流電力を高周波電力に変換して送電コイルＬｐへ供給する高周波電力回路と、を有する。この例では、直流電源１に接続されたスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２と、共振キャパシタＣｒと、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２を駆動するドライバ回路（不図示）と、を有する。
【００３８】
また、高周波電源装置１０２は、各種の検出回路４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄと、Ｄ／Ａ変換器３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄおよび比較器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを備える。Ｄ／Ａ変換器３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと比較器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄとはそれぞれ組を成している。
【００３９】
上記検出回路４Ａは、図１に示した検出回路４と同じであり、送電コイルＬｐと共振キャパシタＣｒとによる共振回路の共振電圧を検出する。検出回路４Ｂは、直流電源１の電圧を検出する。検出回路４Ｃは直流電源１からの入力電流を検出する。検出回路４Ｄはスイッチ素子Ｑ１に流れる電流を検出する。
【００４０】
制御回路２は、Ｄ／Ａ変換器３Ａに対して、上記共振電圧に基づく保護を行うための指令値を与える。また、制御回路２は、Ｄ／Ａ変換器３Ｂに対して、直流電源の電圧に基づく保護を行うための指令値を与える。また、制御回路２はＤ／Ａ変換器３Ｃに対して、上記入力電流に基づく保護を行うための指令値を与える。また、制御回路２はＤ／Ａ変換器３Ｄに対して、スイッチ素子Ｑ１の電流に基づく保護を行うための指令値を与える。
【００４１】
比較器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、Ｄ／Ａ変換器３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄそれぞれから出力される指令電圧と上記それぞれの検出電圧とを電圧比較し、検出電圧のほうが高ければ、スイッチ素子Ｑ１を遮断状態にする。つまり、上記共振電圧、直流電源電圧、入力電流、スイッチ素子電流のいずれかが異常状態になれば、スイッチング動作を停止して高周波電源装置１０２を保護する。
【００４２】
上記Ｄ／Ａ変換器３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄおよび比較器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、高周波電力回路の保護動作に要求される応答速度に応じて、それらに適したものである。この構成により、必要な応答性を確保しつつ低コスト化が図れる。
【００４３】
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、複数の停止信号で異常制御を行うように構成された高周波電源装置の例を示す。
【００４４】
図３、図４は第３の実施形態に係る高周波電源装置の回路図である。この高周波電源装置は、電力変換回路１０、アナログ制御回路２０およびデジタル制御回路３０で構成される。図３に示すアナログ制御回路２０の端子Ｐ１〜Ｐ７は電力変換回路１０の端子Ｐ１〜Ｐ７にそれぞれ接続されている。
【００４５】
図４に示す電力変換回路１０において、送電装置には、直流電源１、入力電流検出抵抗Ｒｉ、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２、送電コイルＬｐ、共振キャパシタＣｒ、サーミスタＲｔ１が設けられている。受電装置には、受電コイルＬｓ、ダイオードブリッジＤＢ、共振キャパシタＣｒｓ、平滑キャパシタＣｏ、負荷Ｒｏが設けられている。送電コイルＬｐと受電コイルＬｓは距離ｄｘだけ離れている。
【００４６】
図３に示すアナログ制御回路２０は、バッファＢＵ１，ＢＵ２、差動増幅器ＤＡ、比較器５Ａ１，５Ａ２，５Ｃ１，５Ｃ２，５Ｄ，５Ｅ、検出回路４Ｂ、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５、ドライバ回路６、レギュレータ回路７を備えている。また、デジタル制御回路３０は、マイコン８、Ｄ／Ａ変換器３を備えている。レギュレータ回路７は直流電源電圧VDDを所定電圧に降圧して、各比較器の電源電圧として、または基準電圧生成用電圧として、各部へ供給する。図３中の“３Ｖ３”は３．３Ｖ電源ラインを表している。上記マイコン８は、本発明に係る「プロセッサ」の一例である。
【００４７】
上記アナログ制御回路２０およびマイコン８は本発明に係る「高周波電力回路を制御する制御回路」に相当する。
【００４８】
差動増幅器ＤＡは電力変換回路１０の電流検出抵抗Ｒｉの両端電圧を増幅する。バッファＢＵ２は差動増幅器ＤＡの出力電圧をバッファリングしてマイコン８の第１のアナログ入力端子に入力する。比較器５Ｃ１は差動増幅器ＤＡの出力電圧と目標電圧ＴＶ１と比較し、比較器５Ｃ２は差動増幅器ＤＡの出力電圧と目標電圧ＴＶ２と比較する。
【００４９】
比較器５Ｃ１の出力信号はマイコン８の第１のＩ／Ｏポートに入力される。また、この出力信号はダイオードＯＲ回路（論理和回路）ＯＲ１の第１の入力部に入力される。比較器５Ｃ２の出力信号はマイコン８の第２のＩ／Ｏポートに入力される。
【００５０】
バッファＢＵ１は、端子Ｐ７の電圧（電力変換回路１０の共振電圧）の整流電圧をバッファリングしてマイコン８の第２のアナログ入力端子に入力する。比較器５Ａ１は上記整流電圧と目標電圧ＴＶ２と比較し、比較器５Ａ２は上記整流電圧と目標電圧ＴＶ４と比較する。
【００５１】
比較器５Ａ１の出力信号はマイコン８の第３のＩ／Ｏポートに入力される。また、この出力信号はダイオードＯＲ回路（論理和回路）ＯＲ１の第２の入力部に入力される。比較器５Ａ２の出力信号はマイコン８の第４のＩ／Ｏポートに入力される。
【００５２】
検出回路４Ｂは、端子Ｐ４の電圧（直流電源１の電圧）を分圧することで、入力電源電圧検出信号V_INVOLを生成する。この入力電源電圧検出信号V_INVOLはマイコン８の第３のアナログ入力端子に入力される。
【００５３】
アナログ制御回路２０内の抵抗Ｒ３と電力変換回路１０内のサーミスタＲｔ１との分圧回路により、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の温度検出信号V_TEMPが生成され、比較器５Ｅはこの温度検出信号V_TEMPと基準電圧とを比較する。この比較器５Ｅの出力信号はダイオードＯＲ回路（論理和回路）ＯＲ１の第３の入力部に入力される。また、この温度検出信号V_TEMPはマイコン８の第４のアナログ入力端子に入力される。
【００５４】
アナログ制御回路２０内の抵抗Ｒ２とサーミスタＲｔ２との分圧回路により、環境温度検出信号V_ETEMPが生成される。マイコン８はこの環境温度検出信号V_ETEMPと基準値とを比較する。この環境温度検出信号V_ETEMPはマイコン８の第５のアナログ入力端子に入力される。
【００５５】
ダイオードＯＲ回路（論理和回路）ＯＲ１の出力はスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５のベースに接続されている。ドライバ回路６はマイコン８から出力される信号に基づいて、電力変換回路１０のスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２を駆動する。スイッチ素子Ｑ４，Ｑ５は、オンすることで、ドライバ回路６の入力信号をグランドにシャントする。
【００５６】
比較器５Ｄは端子Ｐ６の電圧（スイッチ素子Ｑ１に流れる電流の検出電圧）と基準電圧とを比較し、その結果によってスイッチ素子Ｑ３を制御する。スイッチ素子Ｑ３は端子Ｐ１を介して、電力変換回路１０のスイッチ素子Ｑ１のゲートに接続されている。
【００５７】
マイコン８は、バッファＢＵ２の出力信号V_INCURの値の変化（ビットパターン）を復調して、受電装置から送信された複数ビットのデータを読み取る。また、マイコン８は、バッファＢＵ１の出力信号V_VCの値の変化（ビットパターン）を復調して、受電装置から送信された複数ビットのデータを読み取る。
【００５８】
また、マイコン８は環境温度に応じたV_ETEMPの値を読み取り、環境温度に応じて、Ｄ／Ａ変換器３へ出力する指令値を修正する。マイコン８のこの動作を行う部分の構成が、本発明に係る「指令値修正手段」に相当する。例えば、高周波電源装置の温度ディレーティング特性に応じて、環境温度によって規定される最大負荷を超えないように、指令値を補正する。
【００５９】
また、マイコン８は、プログラマブルなフィードバック制御により、電力調整（電力制御）を行う。その入力情報の一つは、デジタル制御回路３０が備える通信ポートを介して外部装置と通信により得る情報（外部通信情報）であり、この外部通信情報に基づいて出力電力を調整する。他の入力情報は、受電装置が負荷変調により送信した通信信号を復調することで得られる情報（内部通信情報）である。この内部通信情報に基づいて、出力電力を調整する。
【００６０】
また、マイコン８は、外部通信情報に基づいて、Ｄ／Ａ変換器３へ出力する指令値を定める。または、外部通信情報と各種検出電圧とに基づいて上記指令値を定める。
【００６１】
更に、マイコン８は、高周波電力回路の動作を継続させるとともに、環境温度、高周波電力回路の動作時間、および検出電圧に関するデータを収集することによってデータ集合を生成する。そして、このデータ集合を解析して、そのデータ集合から有用な規則または判断基準を抽出する。更に、抽出した規則または判断基準を基にして上記指令値を修正する。このことによって、言い換えると、指令値を定めるアルゴリズムが機械学習により修正されることとなる。
【００６２】
本実施形態の電力変換回路は、次のような保護制御がなされる。
【００６３】
［過入力電流保護］
軽い（第１段階の）過入力電流状態となって入力電流が規定値を超え、そのことをマイコン８がバッファＢＵ２の出力電圧に基づいて検知すると、ドライバ回路６へ出力するスイッチング制御信号を停止するか、デューティを変更する。このことで過入力電流状態を解消する。
【００６４】
中程度（第２段階）の過入力電流状態なれば、比較器５Ｃ２の出力電圧が“Ｈ”レベルとなる。マイコン８はそのことを検知して、ドライバ回路６へ出力するスイッチング制御信号を停止する。このことで過入力電流状態を解消する。この第２段階の過入力電流状態が解消されれば、マイコン８はそのことを検知して、ドライバ回路６へのスイッチング制御信号の出力を再開する、つまり、保護状態から自動復帰する。
【００６５】
大きな（第３段階）の過入力電流状態なれば、比較器５Ｃ１の出力電圧が“Ｈ”レベルとなって、ダイオードＯＲ回路（論理和回路）ＯＲ１を介してスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５がオンする。このことにより、電力変換回路１０のスイッチング動作が急速に停止する。また、マイコン８は比較器５Ｃ１の出力信号に基づき、第３段階の過入力電流状態であることを検知し、ドライバ回路６へ出力するスイッチング制御信号を停止する。なお論理和回路は、少なくとも１つの停止信号が機能したときに高周波電力回路の回路動作を停止させるように構成されている。
【００６６】
［過共振電圧保護］
送電コイルＬｐに異常な金属物が載置されたような場合や受電装置が異常である場合、それらに応じて共振電圧は変化する。
【００６７】
軽い（第１段階の）過共振電圧状態となれば、そのことをマイコン８がバッファＢＵ１の出力電圧に基づいて検知し、ドライバ回路６へ出力するスイッチング制御信号を停止するか、デューティを変更する。このことで過共振電圧状態を解消する。
【００６８】
中程度（第２段階）の過共振電圧状態となれば、比較器５Ａ２の出力電圧が“Ｈ”レベルとなる。マイコン８はそのことを検知して、ドライバ回路６へ出力するスイッチング制御信号を停止する。このことで過共振電圧状態を解消する。この第２段階の過共振電圧状態が解消されれば、マイコン８はそのことを検知して、ドライバ回路６へのスイッチング制御信号の出力を再開する、つまり、保護状態から自動復帰する。
【００６９】
大きな（第３段階）の過共振電圧状態となれば、比較器５Ａ１の出力電圧が“Ｈ”レベルとなって、ダイオードＯＲ回路（論理和回路）ＯＲ１を介してスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５がオンする。このことにより、電力変換回路１０のスイッチング動作が急速に停止する。また、マイコン８は比較器５Ａ１の出力信号に基づき、第３段階の過共振電圧状態であることを検知し、ドライバ回路６へ出力するスイッチング制御信号を停止する。
【００７０】
［過入力電圧保護］
直流電源１の電圧が過入力電圧となったとき、マイコン８は入力電源電圧検出信号V_INVOLに基づき、そのことを検知し、ドライバ回路６へ出力するスイッチング制御信号を停止（発振停止）する。このことで過入力電圧での動作を回避する。
【００７１】
［過熱保護］
スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の温度が規定値を超えると、比較器５Ｅの出力が“Ｈ”レベルになって、ダイオードＯＲ回路（論理和回路）ＯＲ１を介してスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５がオンする。このことにより、電力変換回路１０のスイッチング動作が急速に停止する。
【００７２】
また、マイコン８は温度検出信号V_TEMPに基づき、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が過熱状態であることを検知すれば、ドライバ回路６へ出力するスイッチング制御信号を停止（発振停止）する。更に、マイコン８は温度検出信号V_TEMPに基づき、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が過熱状態でなくなったことを検知すれば、ドライバ回路６へのスイッチング制御信号の出力を再開する、つまり、保護状態から自動復帰する。
【００７３】
［スイッチ素子電流保護］
スイッチ素子Ｑ１に流れる電流が規定値を超えると、比較器５Ｄの出力が“Ｈ”レベルになり、スイッチ素子Ｑ３がオンする。これにより、スイッチ素子Ｑ１は強制オフされる。
【００７４】
ここで、比較器５Ｄの出力による、スイッチ素子Ｑ１のゲートへの停止信号の入力から電力変換回路動作が実際に停止するまでの遅延時間をＴｇ、ドライバ回路６への停止信号の入力から電力変換回路動作が実際に停止するまでの遅延時間をＴｄ、マイコン８への停止信号の入力から電力変換回路動作が実際に停止するまでの遅延時間をＴｃで表すと、Ｔｇ＜Ｔｄ＜Ｔｃの関係にある。
【００７５】
なお、比較器５Ｄの基準電圧を、Ｄ／Ａ変換器３を介してマイコン８から目標値として与えてもよい。このことにより、スイッチ素子電流に関する保護の閾値をプログラマブルにできる。同様に、比較器５Ｅの基準電圧を、Ｄ／Ａ変換器３を介してマイコン８から目標値として与えてもよい。このことにより、過熱保護の閾値をプログラマブルにできる。
【００７６】
本実施形態によれば、次のような効果を奏する。
【００７７】
［環境温度対応］
上記環境温度に応じた指令値の修正により、動作環境の温度に応じて高周波電源装置の保護を最適化できる。
【００７８】
［ファームウェアによる制御］
本実施形態によれば、アナログ制御回路または電力変換回路における各種閾値をプログラマブルに設定できる。または製品ばらつき等による特性差を閾値の設定で抑制できる。つまり、ファームウェアによる制御が実現できる。具体的には次のようなタイミングで設定できる。
【００７９】
（１）起動時に、各目標値（Ｄ／Ａ変換により目標電圧となる値）をプログラムの実行により初期設定する。
【００８０】
（２）定常動作時に、各目標値をプログラムの実行によりリアルタイムに調整設定する。
【００８１】
（３）停止時に、各目標値をプログラムの実行により調整設定する。
【００８２】
このように、目標値をプログラマブルに変えることができ、そのことで、装置の利用環境や経年変化に応じて安全性、利便性を向上することができる。また、フィードバックにより目標値を変更することで、つまり機械学習により目標値を設定することで、利用環境が変わった場合や経年変化があっても安全性を確保しながら、負荷から要求される電力を供給することができる。
【００８３】
［外部情報に基づく指令値の設定］
本実施形態によれば、外部から与えられる情報に基づいて、または外部通信情報と各種検出電圧とに基づいてＤ／Ａ変換器３へ出力する指令値が定められるので、この高周波電源装置と、この高周波電源装置を利用する外部装置とで構成されるシステム全体の信頼性を高めることができる。
【００８４】
［アルゴリズム機械学習］
高周波電力回路の動作を継続させるとともに、指令値を定めるアルゴリズムが機械学習により修正されるので、動作環境に応じた最適な保護制御がなされる。
【００８５】
次に、前述の各種保護制御を行う場合の遅延時間について図５を参照して説明する。図５は、送電コイルＬｐに流れる共振電流ｉｒの波形図である。図５において時間Ｔｓはスイッチング周期である。タイミングｔｏでスイッチ素子Ｑ１に流れる電流が異常状態となって、比較器５Ｄの出力が“Ｈ”になることでスイッチ素子Ｑ１が遮断される場合、タイミングｔｏから遅延時間Ｔｇだけ遅れて（殆ど瞬時に）スイッチ素子Ｑ１が遮断される。また、比較器５Ａ１，５Ｃ１，５Ｅのいずれかの出力が“Ｈ”レベルになることでドライバ回路６の入力が０Ｖとなる場合、電力変換回路動作が実際に停止するまでは、遅延時間Ｔｄ（数サイクル）だけ遅れる。また、マイコン８の出力によってドライバ回路６の入力を０Ｖにする場合、電力変換回路動作が実際に停止するまでは、遅延時間をＴｃ（例えば数ｍｓ）だけ遅れる。
【００８６】
図５中に示す停止タイミングｔｇ，ｔｄはマイコン８の制御とは独立しているので、例えばゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）とはならない。これに対し、タイミングｔｃはマイコン８の制御によって定まるので、ＺＶＳが可能である。
【００８７】
このように、本実施形態によれば、電力変換回路動作の停止の緊急性に応じて、スイッチ素子の制御端子への停止信号の入力、前記ドライバ回路への停止信号の入力、前記制御回路への停止信号の入力のいずれかを選定することで、最適な応答性で電力変換回路動作を停止させることができる。
【００８８】
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
ＢＵ１，ＢＵ２…バッファ
Ｃｏ…平滑キャパシタ
Ｃｒ…共振キャパシタ
Ｃｒｓ…共振キャパシタ
ＤＡ…差動増幅器
ＤＢ…ダイオードブリッジ
Ｌｐ…送電コイル
Ｌｓ…受電コイル
ＯＲ１…ダイオードＯＲ回路（論理和回路）
Ｐ１〜Ｐ７…端子
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５…スイッチ素子
Ｒ３…抵抗
Ｒｉ…入力電流検出抵抗
Ｒｏ…負荷
Ｒｔ１，Ｒｔ２…サーミスタ
ＴＶ１〜ＴＶ４…目標電圧
VDD…直流電源電圧
１…直流電源
２…制御回路
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ…Ｄ／Ａ変換器
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ…検出回路
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ…比較器
５Ａ１，５Ａ２，５Ｃ１，５Ｃ２…比較器
６…ドライバ回路
７…レギュレータ回路
８…マイコン
１０…電力変換回路
２０…アナログ制御回路
３０…デジタル制御回路
１０１，１０２…高周波電源装置
【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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