(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体内の電流の流れを感知するように動作可能な電流センサであって、
導体と、
前記導体に隣接して配置された感知要素であって、前記導体内の電流の流れによって生成された第１の磁場に結合し、前記導体内の電流の流れを表す信号を生成するように構成された感知要素とを含み、
スタックを画定するために前記感知要素および前記導体を挟む第１の材料、および前記スタックを挟む第２の材料を含むシールドをさらに含み、
前記第２の材料は、前記シールドが前記電流センサの外部の第３の磁場に応答して、前記第３の磁場に対向する第２の磁場を生成するよう構成されるように、導電性の材料を含み、
前記第１の材料は、前記シールドが、前記導体内の電流の流れによって生成された前記第１の磁場に対向する磁場の生成を防ぐようさらに構成されるように、磁気シールドを提供し、
前記導体は、ワイヤレス給電のための外部磁場を生成するように構成された送信コイルの一部を構成し、または前記送信コイルを駆動するように構成され、前記外部磁場は前記第３の磁場を構成することを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記シールドは、前記第１の磁場の経路を閉じるようにさらに構成される、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記シールドの前記第１の材料は、フェライト材である、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記感知要素に隣接して配置された容量性シールドをさらに含み、前記容量性シールドは、前記導体内の電流の流れによって生成された電場が前記感知要素に容量結合されるのを防ぐのに有効である、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記容量性シールドは、前記感知要素と前記導体との両方に隣接して配置されるように構成された導電リードを含み、前記導電リードは、自由な第１の端と、接地電位への接続のために構成された第２の端とを含む、請求項４に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記感知要素は、基板上で前記導体に隣接して配置された導電性のコイルを含み、前記基板は、多層プリント回路基板の層である、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記感知要素は、第１の平面上に配置された第１の導電性のコイルと、前記第１の平面から離隔された少なくとも第２の平面上に配置された少なくとも第２の導電性のコイルとを含む、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記第１の導電性のコイルと前記導体との両方に隣接して配置されるように構成された第１の容量性シールドと、前記第２の導電性のコイルと前記導体との両方に隣接して配置されるように構成された少なくとも第２の容量性シールドとをさらに含む請求項７に記載の電流センサ。
【請求項９】
前記第１の導電性のコイルは、前記第２の導電性のコイルに直列に接続される、請求項７に記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記第１の導電性のコイルは、多層プリント回路基板の第１の層上に形成されたトレースであり、前記第２の導電性のコイルは、前記多層プリント回路基板の第２の層上に形成されたトレースである、請求項７に記載の電流センサ。
【請求項１１】
前記感知要素は、前記導体に隣接して配置された第１の導電性のコイルと、前記第１の導電性のコイルに対向して配置され且つ前記導体に隣接して配置された第２の導電性のコイルとを含む、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項１２】
前記第１の導電性のコイルおよび前記第２の導電性のコイルは実質的に同一平面にあるか、又は前記第１の導電性のコイルは前記第２の導電性のコイルとは別々の平面上にある、請求項１１に記載の電流センサ。
【請求項１３】
前記感知要素に接続され、前記感知要素によって生成される信号に基づいて出力電圧を生成するように構成された増幅回路をさらに含む請求項１に記載の電流センサ。
【請求項１４】
導体内の電流の流れを感知する方法であって、
前記導体内を流れる前記電流によって生成された第１の磁場に前記導体に隣接する感知エリアにおいて磁気結合することによって、前記導体内を流れる電流を表す出力電圧を生成するステップと、
前記第１の磁場に磁気結合することによって生成された前記出力電圧が外部磁場からの影響を実質的に受けなくなるように、前記外部磁場に対向する第２の磁場を生成することを含む前記外部磁場から前記感知エリアをシールドするステップと、
スタックを画定するために前記感知エリアおよび前記導体を挟むフェライト材に前記第１の磁場を結合することによって、前記導体内の電流の流れによって生成された前記第１の磁場に対向する磁場の生成を防ぐステップとを含み、
前記外部磁場から前記感知エリアをシールドするステップが、前記感知エリアを少なくとも部分的に囲み且つ前記スタックを挟む導電性の材料に前記外部磁場を結合することを含み、
前記導体は、ワイヤレス給電のための外部磁場を生成するように構成された送信コイルの一部を構成し、または前記送信コイルを駆動するように構成されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１５年２月１０日に出願した米国出願第１４／６１８３４３号の優先権を主張するものであり、その内容は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般に、電流センサに関する。より詳細には、本開示は、磁気誘導を使用する電流センサに関するデバイス、システム、および方法を対象とする。
【背景技術】
【０００３】
正確な電流測定は、電子システムにおいて重要である可能性がある。たとえば、ワイヤレス給電システムにおいて、電力送信ユニット（ＰＴＵ：  ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｕｎｉｔ）のアンテナコイル内に注入される電流の正確な測定は、環境への電磁（ＥＭ）放射の正しいレベルを維持するのに使用され得る。いくつかの解決策は、２つの直列キャパシタにわたる電圧低下を測定することに基づくものとすることができ、１つのキャパシタは、アンテナのコイルリードの各々に接続される。直接に電圧を測定することは、両方のコイルリードが高電圧であるので、差動電圧バッファ回路および増幅器回路の設計に関する技術的課題をもたらす可能性がある。さらに、測定プロセスは、複雑になり、直列キャパシタの背後のアンテナコイルにわたる電圧の測定と、次いで、低域フィルタ内に供給する電圧の高速スイッチングと一緒に、直列キャパシタの後の電圧を測定することとを必要とする可能性がある。この手法は、いくつかの不利益を有する、すなわち、回路網が、実施のために高コストの構成要素を必要とする場合があり、測定を行うプロセスが、アンテナ内に注入され得るスイッチング雑音に起因するかなりの量の電磁干渉（ＥＭＩ）を生じる可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、導体内の電流の流れを感知するように動作可能な電流センサについて説明する。様々な実施形態において、この電流センサは、導体内の電流の流れによって生成された第１の磁場に結合し、導体内の電流の流れを表す信号を作るように構成された感知要素を含む。この電流センサは、スタックを画定するために感知要素を挟む第１の材料およびスタックを挟む第２の材料を含むシールドをさらに含む。シールドは、電流センサの外部の第３の磁場に応答して、第３の磁場に対向する第２の磁場を生成するように構成される。シールドは、導体内の電流の流れによって生成された第１の磁場に対向する磁場の作成を防ぐようにさらに構成される。
【０００５】
いくつかの実施形態において、シールドは、第１の磁場の経路を閉じるようにさらに構成される。
【０００６】
いくつかの実施形態において、第１の材料は、フェライト材とすることができ、第２の材料は、導電性の材料とすることができる。
【０００７】
いくつかの実施形態において、電流センサは、導体と感知要素との間の電場の容量結合を回避するために、感知要素に隣接して配置された容量性シールドを含むことができる。いくつかの実施形態において、容量性シールドは、自由な第１の端と、接地電位への接続のために構成された第２の端とを有する導電リードを含み、これによって、電場のための接地への経路を提供することができる。
【０００８】
いくつかの実施形態において、感知要素は、基板上に配置されたコイルを含むことができる。いくつかの実施形態において、基板は、多層プリント回路基板（ＰＣＢ）の層とすることができる。
【０００９】
いくつかの実施形態において、感知要素は、第１の平面上に配置された第１のコイルと、第１の平面から離隔された少なくとも第２の平面上に配置された第２のコイルとを含むことができる。いくつかの実施形態において、第１の容量性シールドは、第１のコイルと導体とに隣接して配置され得、第２の容量性シールドは、第２のコイルと導体とに隣接して配置され得る。いくつかの実施形態において、第１のコイルは、第２のコイルに直列に接続され得る。いくつかの実施形態において、第１のコイルは、多層ＰＣＢの層上に形成されたトレースとすることができ、第２のコイルは、多層ＰＣＢの別の層上に形成されたトレースとすることができる。
【００１０】
いくつかの実施形態において、感知要素は、導体に隣接して配置された第１のコイルと、第１の導電性のコイルに対して対向する関係で配置され、導体に隣接して配置された第２の導電性のコイルとを含むことができる。いくつかの実施形態において、第１のコイルおよび第２のコイルは、実質的に同一平面にあるものとすることができる。
【００１１】
いくつかの実施形態において、電流センサは、感知要素によって作られた信号に基づいて出力電圧を生成するために感知要素に接続された増幅回路を含むことができる。
【００１２】
いくつかの実施形態において、導体は、ワイヤレス給電のための外部磁場を生成するように構成された送信コイルの一部を構成し、または送信コイルを駆動するように構成され、外部磁場は、第３の磁場を構成する。
【００１３】
本開示は、電流の流れを感知するための方法について説明する。いくつかの実施形態において、この方法は、導体内を流れる電流によって生成された第１の磁場に感知エリアにおいて磁気結合することによって、導体内を流れる電流を表す出力電圧を生成するステップを含む。この方法は、第１の磁場に磁気結合することによって生成された出力電圧が外部磁場からの影響を実質的に受けなくなるように、外部磁場に対向する第２の磁場を生成することを含む外部磁場から感知エリアをシールドするステップをさらに含む。この方法は、導体内の電流の流れによって生成された第１の磁場に対向する磁場の作成を防ぐステップをさらに含む。
【００１４】
いくつかの実施形態において、第１の磁場に対向する磁場の作成を防ぐステップは、感知エリアを少なくとも部分的に囲むフェライト材に第１の磁場を結合するステップを含む。
【００１５】
いくつかの実施形態において、この方法は、生成された出力電圧が導体内を流れる電流によって生成された電場からの影響を実質的に受けなくなるようにするために、電場から感知エリアをシールドするステップをさらに含むことができる。
【００１６】
いくつかの実施形態において、第１の磁場に磁気結合することは、導体に隣接して導電性の材料のコイルを配置することを含むことができる。いくつかの実施形態において、この方法は、導体と導電性の材料のコイルとに隣接して導電リードを配置することと、導電リードを接地電位に接続することとによって、導体内を流れる電流によって生成された電場から感知エリアをシールドするステップをさらに含むことができる。
【００１７】
いくつかの実施形態において、第１の磁場に磁気結合することは、導体に隣接して第１のコイルを、および導体に隣接して第２のコイルを配置結合することを含むことができる。いくつかの実施形態において、第１のコイルは、第２のコイルと同一平面にあるものとすることができる。いくつかの実施形態において、第１のコイルは、第２のコイルとは別々の平面上にあるものとすることができる。
【００１８】
本開示は、導体に近接する感知エリアにおいて、導体内の電流の流れによって生成された第１の磁場に磁気結合するための第１の手段を有する電流センサについて説明する。いくつかの実施形態において、電流センサは、第１の手段の出力が、外部磁場からの影響を実質的に受けなくなるようにするために、外部磁場から感知エリアをシールドするために外部磁場に対向する第２の磁場を生成するための第２の手段を含むことができる。いくつかの実施形態において、電流センサは、第１の手段の出力が、第２の手段の効果からの影響を実質的に受けなくなるようにするために、第２の手段から感知エリアをシールドするための第３の手段を含むことができる。
【００１９】
いくつかの実施形態において、第２の手段は、感知エリアを少なくとも部分的に囲む導電性の材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、第３の手段は、感知エリアを少なくとも部分的に囲み、導電性の材料内に配置されるフェライト材を含むことができる。
【００２０】
いくつかの実施形態において、電流センサは、第１の手段の出力が電場からの影響から実質的に自由になるようにするために、導体内の電流によって生成される電場をシールドするための第４の手段を含むことができる。いくつかの実施形態において、第４の手段は、第１の手段および導体に隣接して配置されるように構成された導電リードを含むことができる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、第１の手段は、基板上に配置された導電性の材料のループとすることができる。いくつかの実施形態において、ループは、複数の巻きを有することができる。
【００２２】
いくつかの実施形態において、本開示は、受信器デバイスに充電電力をワイヤレスに送信するための装置について説明する。この装置は、交流によって駆動されることに応答して、受信器デバイスに充電電力をワイヤレスに送信するための第１の磁場を生成するように構成された送信コイルを含む。この装置は、導体を介して送信コイルに電気的に結合されたドライバ回路であって、導体を介して交流を用いて送信コイルを駆動するように構成される、ドライバ回路をさらに含む。この装置は、導体内の電流の流れを感知するように構成された電流センサをさらに含む。電流センサは、導体内の電流の流れを示す信号を作るために、導体内の交流によって生成された第２の磁場に結合するように構成された感知コイルを含む。電流センサは、スタックを画定するために感知コイルを挟む強磁性物質を含み、スタックを挟む電気的に導通する材料を含む、シールドをさらに含む。
【００２３】
以下の詳細な説明および添付図面は、本開示の性質および利点のより良い理解を提供する。
【００２４】
以下の議論および特に図面に関して、示される詳細が、例示的な議論のための例を表し、本開示の原理および概念的態様の説明を提供するために提示されることが強調される。この点に関して、本開示の基本的な理解のために必要であるものを超える実施態様の詳細を示すための試みはなされていない。以下の議論は、図面に関連して、本開示による実施形態がどのようにして実践され得るのかを当業者に明白にする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】例示的実施形態による、ワイヤレス給電システムを示す機能ブロック図である。
【図２】例示的実施形態による、ワイヤレス給電システムを示す機能ブロック図である。
【図３】例示的実施形態による、送信アンテナまたは受信アンテナを含む図２の送信回路網または受信回路網の一部を示す概略図である。
【図４Ａ】本開示による電流センサを実施する例示的構成を表す図である。
【図４Ｂ】本開示による電流センサを実施する例示的構成を表す図である。
【図５】本開示の態様による電流センサの例示的実施形態を示す図である。
【図６】本開示の態様による電流センサの例示的実施形態を示す図である。
【図６Ａ】エンドツーエンド接続された容量性シールドの例を示す図である。
【図７】本開示による磁気シールドの例示的実施形態を示す図である。
【図７Ａ】本開示による磁気シールドを示す側面図である。
【図７Ｂ】本開示による磁気シールドを示す側面図である。
【図８】図７の磁気シールドの一態様を説明する図である。
【図９】本開示の態様による電流センサの例示的実施形態を示す図である。
【図９Ａ】本開示の態様による電流センサの例示的実施形態を示す図である。
【図１０Ａ】本開示による電流センサの例示的構成を示す図である。
【図１０Ｂ】本開示による電流センサの例示的構成を示す図である。
【図１０Ｃ】本開示による電流センサの例示的構成を示す図である。
【図１０Ｄ】本開示による電流センサの例示的構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下の説明において、説明のために、本開示の完全な理解を提供するために多数の例および特定の詳細が示される。しかしながら、特許請求の範囲に示されている本開示には、単独で、または以下で説明される他の特徴と組み合せて、これらの例における特徴のうちのいくつかまたはすべてを含めてもよいこと、また、本明細書において説明する特徴および概念の変更形態および均等物をさらに含めてもよいことが当業者には明らかであろう。
【００２７】
図１は、例示的実施形態による、ワイヤレス給電システム１００の機能ブロック図である。入力電力１０２が、エネルギー転送を実行するためのワイヤレス場（たとえば、磁場または電磁場）１０５を生成するために電源（この図には図示せず）から送信器１０４に供給され得る。受信器１０８は、ワイヤレス場１０５に結合し、出力電力１１０に結合されたデバイス（この図には図示せず）による貯蔵または消費のための出力電力１１０を生成することができる。送信器１０４および受信器１０８は、距離１１２だけ分離され得る。
【００２８】
１つの例示的実施形態において、送信器１０４および受信器１０８は、相互共振関係に従って構成され得る。受信器１０８の共振周波数および送信器１０４の共振周波数が実質的に同一であるか非常に近い時に、送信器１０４と受信器１０８との間の伝送損失は、最小限である。したがって、ワイヤレス給電は、より長い距離にわたって実現され得る。したがって、共振誘導結合技法は、様々な距離にわたり、様々な誘導コイル構成を用いて、改善された効率および給電を可能にすることができる。
【００２９】
受信器１０８は、受信器が送信器１０４によって作られたワイヤレス場１０５内に配置される時に、電力を受信することができる。ワイヤレス場１０５は、送信器１０４によって出力されたエネルギーが受信器１０８によって取り込まれ得る領域に対応する。ワイヤレス場１０５は、下でさらに説明されるように、送信器１０４の「近接場」に対応することができる。送信器１０４は、受信器１０８にエネルギーを送信するための送信アンテナまたは送信コイル１１４を含むことができる。受信器１０８は、送信器１０４から送信されたエネルギーを受信しまたは取り込むための受信アンテナまたは受信コイル１１８を含むことができる。近接場は、送信コイル１１４から離れて電力を最小限に放射する送信コイル１１４内の電流および電荷から生じる強い反応場がある領域に対応することができる。近接場は、送信コイル１１４から約１波長（またはその分数）以内の領域に対応することができる。
【００３０】
上で説明されたように、効率的なエネルギー転送は、電磁波内のエネルギーのほとんどを遠距離場に伝搬させるのではなく、ワイヤレス場１０５内のエネルギーの大きい部分を受信コイル１１８に結合することによって発生することができる。ワイヤレス場１０５内に位置決めされた時に、「結合モード」が、送信コイル１１４と受信コイル１１８との間で発生することができる。
【００３１】
図１内で、送信器１０４は、送信コイル１１４の共振周波数に対応する周波数を有する時間変動する磁場（または電磁場）を出力することができる。受信器１０８がワイヤレス場１０５内にある時に、時間変動する磁場（または電磁場）は、受信コイル１１８内に電流を誘導することができる。上で説明されたように、受信コイル１１８が送信コイル１１４の周波数において共振するように構成される場合に、エネルギーは効率的に伝達され得る。受信コイル１１８内に誘導されたＡＣ信号は、負荷を充電しまたは負荷に電力を供給するために供給され得るＤＣ信号を生成するために上述のように整流されてもよい。
【００３２】
図２は、別の例示的実施形態による、ワイヤレス給電システム２００の機能ブロック図である。システム２００は、送信器２０４および受信器２０８を含むことができる。送信器２０４（本明細書では、給電ユニット、ＰＴＵとも呼ばれる）は、送信回路網２０６を含むことができ、送信回路網２０６は、発振器２２２と、ドライバ回路２２４と、フィルタおよび整合回路２２６とを含むことができる。発振器２２２は、周波数制御信号２２３に応答して調節することのできる所望の周波数において信号を生成するように構成され得る。発振器２２２は、ドライバ回路２２４に発振器信号を供給することができる。ドライバ回路２２４は、たとえば入力電圧信号（ＶＤ）  ２２５に基づいて送信アンテナ２１４の共振周波数において、送信アンテナ２１４を駆動するように構成され得る。ドライバ回路２２４は、発振器２２２から方形波を受信し、正弦波を出力するように構成されたスイッチング増幅器とすることができる。
【００３３】
フィルタおよび整合回路２２６は、高調波および他の望まれない周波数をフィルタによって除去し、送信器２０４のインピーダンスを送信アンテナ２１４に整合させることができる。送信アンテナ２１４を駆動することの結果として、送信アンテナ２１４は、バッテリ２３６を充電しまたは他の形で負荷に電力を供給するために十分なレベルにおいて電力をワイヤレスに出力するためにワイヤレス場２０５を生成することができる。
【００３４】
受信器２０８  （本明細書では受電ユニット、ＰＲＵとも呼ばれる）は、受信回路網２１０を含むことができ、受信回路２１０は、整合回路２３２および整流回路２３４を含むことができる。整合回路２３２は、受信回路網２１０のインピーダンスを受信アンテナ２１８に整合させることができる。整流回路２３４は、図２内に示されているように、バッテリ２３６を充電するために交流（ＡＣ）電力入力から直流（ＤＣ）電力出力を生成することができる。受信器２０８および送信器２０４は、別々の通信チャネル２１９（たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、セルラーなど）上でさらに通信することができる。受信器２０８および送信器２０４は、その代わりに、ワイヤレス場２０５の特性を使用する帯域内シグナリングを介して通信することができる。
【００３５】
受信器２０８は、送信器２０４によって送信され、受信器２０８によって受信された電力の量がバッテリ２３６を充電するのに適当であるかどうかを判定するように構成され得る。送電器２０４は、エネルギー転送を行うための直接場結合係数（ｋ）を有する、大部分は非放射の場を生成するように構成され得る。受信器２０８は、ワイヤレス場２０５に直接結合することができ、受信回路網２１０の出力に結合されたバッテリ（または、負荷）２３６による蓄積または消費のための出力電力を生成することができる。
【００３６】
上で議論されたように、送信器２０４および受信器２０８は、ある距離だけ分離され得、送信器と受信器との間の伝送損失を最小化するために、相互共振関係に従って構成され得る。
【００３７】
図３は、例示的実施形態による、図２の送信回路網２０６または受信回路網２１０の一部の概略図である。図３内に示されているように、送信回路網または受信回路網３５０は、アンテナ３５２を含むことができる。アンテナ３５２は、「ループ」アンテナ３５２とも呼ばれ、または「ループ」アンテナ３５２としても構成され得る。アンテナ３５２は、本明細書では、「磁気」アンテナまたは誘導コイルまたは共振器とも呼ばれ、あるいは「磁気」アンテナまたは誘導コイルまたは共振器としても構成され得る。「アンテナ」という用語は、一般に、別の「アンテナ」への結合のためのエネルギーをワイヤレスに出力しまたは受信することのできる構成要素を指す。アンテナは、電力をワイヤレスに出力しまたは受信するように構成されたタイプのコイルと呼ばれる場合もある。本明細書で使用される時に、アンテナ３５２は、電力をワイヤレスに出力しかつ／または受信するように構成されたタイプの「給電構成要素」の例である。アンテナ３５２は、空心またはフェライトコアなどの物理的なコア（この図には図示せず）を含むことができる。
【００３８】
上で述べたように、送信器１０４  （図２内で参照される時には送信器２０４）と受信器１０８  （図２内で参照される時には受信器２０８）との間のエネルギーの効率的な転送は、送信器１０４と受信器１０８との間の整合されたまたはほぼ整合された共振中に発生する可能性がある。しかしながら、送信器１０４と受信器１０８との間の共振が整合されない時であっても、効率が影響を受ける可能性はあるが、エネルギーは転送され得る。たとえば、共振が整合されない時には、効率はより低くなり得る。エネルギーの転送は、送信コイル１１４から自由空間へエネルギーを伝搬させるのではなく、送信コイル１１４  （図２内で参照される時には送信アンテナ２１４）のワイヤレス場１０５  （図２内で参照される時にはワイヤレス場２０５）から、ワイヤレス場１０５の付近に存在する受信コイル１１８  （図２内で参照される時には受信コイル２１８）へエネルギーを結合することによって発生する。
【００３９】
ループアンテナまたは磁気アンテナの共振周波数は、インダクタンスおよびキャパシタンスに基づく。インダクタンスは、単に、アンテナ３５２によって作られるインダクタンスとすることができるが、キャパシタンス（たとえば、キャパシタ）は、所望の共振周波数において共振構造を作成するために追加され得る。非限定的な例として、共振回路を作成するために、キャパシタ３５４およびキャパシタ３５６が送信回路網または受信回路網３５０に追加され得る。したがって、より大きい直径のアンテナに関して、共振を維持するのに必要なキャパシタンスのサイズは、ループの直径またはインダクタンスが増加する時に減少する可能性がある。
【００４０】
さらに、アンテナの直径が増加するにつれて、近接場の効率的なエネルギー転送面積が増大する可能性がある。他の構成要素を使用して形成された他の共振回路も、可能である。別の非限定的な例として、キャパシタ（図示せず）が、回路網３５０の２つの端子の間に並列に配置され得る。送信アンテナに関して、アンテナ３５２の共振周波数に実質的に対応する周波数を有する信号３５８が、アンテナ３５２に入力され得る。受信アンテナに関して、アンテナ３５２の共振周波数に実質的に対応する周波数を有する信号３５８が、アンテナ３５２から出力され得る。
【００４１】
議論は、ここで、図１の送信器１０４または図２の送信器２０４内で使用され得る、本開示による電流センサの説明に移る。図４Ａは、電流搬送導体４２を介して負荷４４に接続された電力増幅器４０を含む回路網を示す。本開示による電流センサ４０２は、電流搬送導体４２内の電流の流れを感知し、導体内の電流の流れを表す信号を作るように構成され得る。単に使用法事例を示すための例として、電流センサ４０２は、図２内に示されたワイヤレス給電システム２００内に組み込まれ得る。この例において、電力増幅器４０は、送信器２０４内のドライバ回路２２４に対応することができ、負荷４４は、送信コイル２１４に対応することができる。電流センサ４０２は、磁場を介して受信器（たとえば、ＰＲＵ）に結合されている電力の量の変動の結果として、ワイヤレス給電中の送信コイル２１４内の負荷変化を検出することができる。たとえば、電力結合の変動は、ＰＲＵが引き出す電力の量、ＰＴＵとのワイヤレス給電にかかわるＰＲＵの個数などから生じる可能性がある。電流搬送導体４２は、ドライバ回路２２４から送信コイル２１４に電流を供給する接続（たとえば、ワイヤ）に対応することができる。もちろん、本開示による電流センサが、他の回路構成内での使用のためにたやすく適合され得ることを了解されたい。
【００４２】
電流センサ４０２は、電流搬送導体４２に接続の点を提供するために接続４０４および４０６を含むことができる。電流センサ４０２は、導体４２内の電流の流れに応答して信号を出力する出力４０８を含むことができる。
【００４３】
出力４０８は、たとえば電流搬送導体４２内の電流の流れを表す信号を作るために、適切な増幅器４８に接続され得る。いくつかの実施態様において、増幅器４８の出力は、電流搬送導体４２内の電流の流れを表す電流信号とすることができる。図４Ａ内に示されたものなど、他の実施形態において、増幅器４８の出力は、電流搬送導体４２内の電流の流れを表す出力電圧Ｖｏｕｔとすることができる。いくつかの実施形態において、増幅器４８の出力は、電力増幅器４０の電流出力の流れを制御するためのフィードバック信号として使用され得る。他の実施形態において、増幅器４８の出力は、システムの動作条件を監視するのに使用され得る。たとえば、図２内に示されたワイヤレス給電システム２００の文脈において、いくつかの実施形態において、電流センサ４０２は、過負荷条件を検出するのに使用され得る。他の実施形態において、電流センサ４０２は、ＰＴＵの充電表面上のＰＲＵの配置などを検出するのに使用され得る。
【００４４】
図４Ａ内の電力増幅器４０は、シングルエンド出力の例を表す。図４Ｂを参照すると、電力増幅器４０ａは、２つの電流搬送導体４２ａおよび４２ｂ上で電力を提供する、差動出力を有することができる。したがって、本開示のいくつかの実施形態による電流センサ４１２は、複数の電流搬送導体（たとえば、４２ａ、４２ｂ）に対する電流感知を提供するように構成され得る。いくつかの実施形態において、たとえば、電流センサ４１２は、電流搬送導体４２ａおよび４２ｂに接続の点を提供するために接続４０４ａ、４０４ｂ、４０６ａ、および４０６ｂを含むことができる。
【００４５】
議論は、ここで、図４Ａ内に示された電流センサ４０２の例示的実施形態の説明に移る。図５は、文脈のために含まれる図４Ａ内に示されたいくつかの回路要素と一緒に、本開示による電流センサ４０２の詳細を示す。いくつかの実施形態において、たとえば、電流センサ４０２は、たとえば基板５３２によって画定される平面上に配置された、感知要素５０２および主（ターゲット）導体５０４を含むことができる。感知要素５０２は、主導体５０４に隣接して配置され得る。いくつかの実施形態において、感知要素５０２は、導電性材料のコイル５１２（またはループ）を含むことができる。主導体５０４は、たとえば接続点５０４ａ、５０４ｂにおいて形成された導電パッドによって、接続点５０４ａ、５０４ｂにおいて電流搬送導体４２に接続され得る。
【００４６】
いくつかの実施形態において、基板５３２は、より大きい回路のためのプリント回路基板（ＰＣＢ）のエリアとすることができる。他の実施形態において、基板５３２は、独立した自己完結型のＰＣＢとすることができる。コイル５１２は、基板５３２上に形成されたトレースまたは複数のトレースセグメントとすることができる。主導体５０４は、同様に、基板５３２上に形成されたトレースとすることができる。トレースを形成するのに使用される導電性材料は、銅または任意の適切な導電性の材料とすることができる。トレースは、複数の既知の技法のいずれかを使用して基板５３２上に形成され得る。
【００４７】
図５は、基板５３２の第１の表面上に形成されたコイル５１２を示す。いくつかの実施形態において、コイル５１２は、１つまたは複数の巻きを有する螺旋とすることができる。コイル５１２の外側の端５１２ｂは、基板５３２の導電パッドＢにおいて終端することができる。コイル５１２の外側の端５１２ａは、基板５３２を通って形成されたビア５１４および５１８と、ビア５１４をビア５１８に接続する、基板５３２の第２の表面上に形成されたトレース５１６とを含むリターンパスによって基板５３２の導電パッドＡにおいて終端することができる。トレースは、ビア５１８をパッドＡに接続することができる。
【００４８】
本開示によれば、電流センサ４０２は、センサ要素５０２と主導体５０４の両方に隣接して配置された容量性シールド５２２をさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、容量性シールド５２２は、基板５３２上に形成された導電トレース（リード）を含むことができる。容量性シールド５２２の一端５２２ａは、「自由」または他の形で接続されないものとすることができる。容量性シールド５２２の別の端５２２ｂは、トレース５２４を介して導電パッドＣに接続することができる。いくつかの実施形態において、パッドＣは、接地電位に接続され得る。他の実施形態において、パッドＢおよびパッドＣは、共通の電圧基準に接続され得る。
【００４９】
動作中に、電流が、電流搬送導体４２を通って流れる時に、電流は、主導体５０４を通って流れる。電流が主導体５０４を通って流れる際に、たとえば電流が交流（ＡＣ）などの時間変動する電流である時には、磁場が、主導体の回りに生じる可能性がある。主導体５０４の付近にあるセンサ要素５０２は、主導体によって生成された磁場に磁気結合することができる。センサ要素５０２と主導体５０４との間のエリアは、感知エリアと呼ばれる場合がある。主導体５０４によって生成された磁場への磁気結合から生じる電圧が、センサ要素５０２内で誘導され得る。誘導された電圧は、主導体５０４内を流れる電流を表す出力電圧Ｖｏｕｔを生成するために、増幅器４８によって増幅され得る。
【００５０】
主導体５０４内を流れる電流によって生成された電場は、センサ要素５０２に容量結合する可能性がある。センサ要素５０２に結合され得るエネルギーは、生成された出力電圧Ｖｏｕｔの誤差を引き起こす可能性がある。しかしながら、容量性シールド５２２が、電場を接地電位に容量結合し、したがって、出力電圧Ｖｏｕｔが電場によって影響されることを防ぐことができる。
【００５１】
図６は、本開示のいくつかの実施形態による電流センサ６００の例を表す。いくつかの実施形態において、電流センサ６００は、感知要素６０２および主（ターゲット）導体６０４を含むことができる。感知要素６０２は、主導体６０４に隣接して配置され得る。いくつかの実施形態において、感知要素６０２は、第１の平面（たとえば、基板６３２−１によって画定される）上に配置された導電材料の第１のコイル（またはループ）６１２−１と、第２の平面（たとえば、基板６３２−２によって画定される）上に配置された導電材料の第２のコイル６１２−２とを含むことができる。主導体６０４は、基板６３２−１上に配置され得る。主導体６０４は、たとえば接続点において形成される導電パッドによって、接続点６０４ａ、６０４ｂにおいて電流搬送導体（たとえば、図４内の４２）に接続することができる。
【００５２】
いくつかの実施形態において、基板６３２−１、６３２−２は、多層ＰＣＢ内の層とすることができる。コイル６１２−１、６１２−２は、ＰＣＢのそれぞれの層上に形成されたトレースとすることができる。主導体６０４は、同様に、層の１つの上に形成されたトレースとすることができ、たとえば、図６は、基板６３２−１上に形成された主導体を示す。トレースを形成するのに使用される導電性材料は、銅または任意の適切な材料とすることができる。トレースは、複数の既知の技法のいずれかを使用して基板６３２−１、６３２−２上に形成され得る。
【００５３】
いくつかの実施形態において、コイル６１２−１、６１２−２は、たとえば図６内に示されているように、直列に接続され得る。コイル６１２−１の外側の端６１２−１ｂは、基板６３２−１上の導電パッドＢにおいて終端することができる。ビア６１４ｂは、基板６３２−２上のコイル６１２−２の内側の端６１２−２ａへの基板６３２−１上のコイル６１２−１の内側の端６１２−１ａの接続を提供することができる。ビア６１４ｃは、基板６３２−１上の導電パッドＡへの基板６３２−２上のコイル６１２−２の外側の端６１２−２ｂの接続を提供することができる。
【００５４】
本開示によれば、電流センサ６００は、感知要素６０２のコイル６１２−１と主導体６０４との両方に隣接して配置された第１の容量性シールド６２２−１および感知要素６０２のコイル６１２−２と主導体６０４との両方に隣接して配置された第２の容量性シールド６２２−２をさらに含むことができる。第２の容量性シールドおよび主導体が、多層ＰＣＢの異なる層内にある場合であっても、第２の容量性シールド６２２−２は、それでも主導体６０４に隣接すると考えられ得る。いくつかの実施形態において、第１の容量性シールド６２２−１は、基板６３２−１上に形成された導電トレース（リード）を含むことができ、同様に、第２の容量性シールド６２２−２は、基板６３２−２上に形成された導電トレース（リード）を含むことができる。
【００５５】
本開示によれば、容量性シールド６２２−１、６２２−２は、各容量性シールドが自由端および接地された端を有するようにするために一緒に接続され得、その結果、容量性シールドは、閉ループを形成しなくなる。図６は、たとえば、いくつかの実施形態による接続構成を示す。容量性シールド６２２−１の一端６２２−１ａは、「自由」または他の形で接続されないものとすることができる。容量性シールド６２２−１の別の端６２２−１ｂは、たとえばトレース６２４を介して導電パッドＣに接続することができる。同様に、容量性シールド６２２−２の一端６２２−２ａは、「自由」または他の形で接続されないものとすることができる。容量性シールド６２２−２の別の端６２２−２ｂは、導電パッドＣに接続することができ、たとえば、ビア６１４ａが、端６２２−２ｂを端６２２−１ａに接続することができる。いくつかの実施形態において、パッドＣは、接地電位に接続され得る。他の実施形態において、パッドＢおよびパッドＣは、共通の電圧基準に接続され得る。
【００５６】
図６Ａは、他の実施形態による接続構成を示す。図６Ａ内に示された構成において、容量性シールド６２２−１、６２２−２は、連続するトレースを形成するために、エンドツーエンドの形において接続され得る。たとえば、容量性シールド６２２−２の一端６２２−２ｂは、自由端とすることができる。容量性シールド６２２−２の他端６２２−２ａは、たとえばビア６１４ａを使用して、容量性シールド６２２−１の一端６２２−１ａに接続することができる。容量性シールド６２２−１の他端６２２−１ｂは、たとえばトレース６２４を使用して、パッドＣに接続することができる。当業者は、本開示によるさらなる他の接続構成が可能である可能性があることを了解する。
【００５７】
当業者は、いくつかの実施形態において、センサ要素６０２が、多層ＰＣＢのそれぞれの追加の層上に設けられた追加のコイルを含むことができることを了解する。いくつかの実施形態において、多層ＰＣＢの各層は、コイルを設けられ得る。たとえば、下で説明される図７Ｂは、各層内にコイルを含むセンサ要素７４３’を支持する２層ＰＣＢ  ７３２’を示す。他の実施形態において、基板は、各層内に１つのコイルの、Ｎ個のコイルを含むセンサ要素を支持するＮ層ＰＣＢとすることができる。各追加のコイルに付随するものは、同一層上のコイルに隣接し（たとえば、コイルと同一平面）、主導体６０４にも隣接して配置される容量性シールド（トレースリード）とすることができる。
【００５８】
本開示によれば、本開示による電流センサは、下で議論されるように、外部磁場の影響から電流センサをシールドするために、磁気シールディングをさらに含むことができる。たとえば、図７を参照すると、電流センサ６００  （図６）は、磁気シールド７００をさらに含むことができる。磁気シールド７００は、感知要素６０２を挟み、したがって第１の材料の層７０２ａ、７０２ｂと感知要素６０２の第１および第２のコイル６１２−１、６１２−２とを含むスタック７１２を画定する第１の材料の層７０２ａ、７０２ｂを含むことができる。いくつかの実施形態において、第１の材料の層７０２ａ、７０２ｂは、フェライト材または他の強磁性物質とすることができる。
【００５９】
さらに、本開示によれば、磁気シールド７００は、スタック７１２を挟む第２の材料の層７０４ａ、７０４ｂを含むことができる。いくつかの実施形態において、第２の材料の層７０４ａ、７０４ｂは、導電性の材料とすることができる。特定の実施形態において、導電性の材料は、銅テープとすることができる。
【００６０】
図７Ａおよび図７Ｂは、いくつかの実施形態による磁気シールド７００の概略側面図を示す。図７Ａは、本開示による電流センサ（たとえば、６００、図６）を構成する構成要素（たとえば、図６内のコイル６１２−１、容量性シールド６２２−１など）のための様々なトレース７３４をその上に形成された基板７３２の一部を示す。磁気シールド７００は、スタック７１２を形成するために基板７３２およびトレース７３４を挟む第１の材料７０２を含む。いくつかの実施形態において、第１の材料７０２は、フェライト材とすることができる。磁気シールド７００は、スタック７１２を挟む第２の材料７０４をさらに含む。いくつかの実施形態において、第２の材料７０４は、たとえば銅テープなど、導電性の材料とすることができる。
【００６１】
図７Ｂは、他の実施形態による磁気シールド７００を示す。単一層基板（たとえば、７３２）ではなく、基板７３２’は、多層ＰＣＢ、この場合においては２層ＰＣＢの例を表す。トレース７３４’は、本開示のいくつかの実施形態による電流センサを構成する構成要素（たとえば、コイルおよび容量性シールド）のために基板７３２’の層内に形成されたトレースを表す。
【００６２】
磁気シールド７００の効果が、これから議論される。まず、たとえば図５内に示された電流センサ４０２など、磁気シールドなしの電流センサの構成を検討されたい。電流センサ４０２が、ワイヤレス給電システム内の送信コイルを駆動するように構成された導体内の電流を感知するように構成されると仮定する。動作中に、送信コイルは、電力を受信器に結合するための外部磁場を生成するために駆動され得る。この外部磁場は、センサ要素５０２に結合することができる。外部磁場への結合の結果として感知要素５０２内に誘導され得る電圧は、出力信号Ｖｏｕｔにおける誤差を導入する可能性がある。この誤差は、主導体５０４内を流れる電流が一定である時に外部磁場が変化する（たとえば、受信器側における変化する負荷条件に起因して）場合に、著しくなる可能性があり、言い換えると、外部磁場の変動は、主導体５０４内の電流の流れが一定である場合であっても、出力信号Ｖｏｕｔにおける変動を生じる可能性がある。電流センサ４０２が、生成される場を調整するためまたは生成される場内の異物を検出するためのフィードバックを提供するのに使用されるので、生成される場が感知される電流に干渉しないことを保証することが有益である可能性がある。
【００６３】
次に、図８を参照して、図７内に示された磁気シールド７００を検討されたい。磁気シールド７００の効果は、図８内に示された概略表現に関連して説明され得る。この図は、磁気シールド７００の第２の材料の導電性の層７０４ａを見下ろした図である。外部磁場は、第２の材料の導電性の層７０４ａに結合することができる。渦電流が、外部磁場の影響の下で第２の材料の導電性の層７０４ａ内に誘導され得る。第２の材料の導電性の層７０４ａ内に誘導された渦電流は、外部磁場に対向する磁場を生成することができ、したがって、外部磁場に対する打ち消す影響を有することができる。同様の効果が、第２の材料の導電性の層７０４ｂに関して発生する。したがって、第２の材料の導電性の層７０４ａ、７０４ｂは、感知要素（たとえば、６０２）をシールドすることができ、その結果、出力電圧Ｖｏｕｔは、外部磁場からの影響を実質的に受けなくなることができる。
【００６４】
第２の材料の導電性の層７０４ａ、７０４ｂは、主導体（たとえば、６０４、図６）内を流れる電流によって生成される磁場にも作用することができる。第２の材料の導電性の層７０４ａ、７０４ｂは、主導体内を流れる電流によって生成される磁場（望ましくない影響になり得る）に対向する磁場を生成することができる。したがって、本開示によれば、第１の材料の層７０２ａ、７０２ｂは、フェライト材とすることができる。フェライト層７０２ａ、７０２ｂは、主導体（たとえば、６０４、図６）内を流れる電流によって生成される磁場の経路を閉じるように働くことができ、その結果、磁気シールド７００、具体的には第２の材料の層７０４ａ、７０４ｂは、上で説明したように、対向する磁場に反応しなくなると同時に外部磁場をシールドするようになる。したがって、出力電圧Ｖｏｕｔは、外部磁場から感知エリアをシールドする行為からの影響を実質的に受けないものとすることができる。
【００６５】
図９は、本開示のいくつかの実施形態による電流センサ９００を示す。いくつかの実施形態において、電流センサ９００は、たとえば基板９３２によって画定される平面上に配置された感知要素９０２および主導体９０４を含むことができる。感知要素９０２は、導電性材料の第１のコイル９１２−１および導電性材料の第２のコイル９１２−２を含むことができる。いくつかの実施形態において、第１および第２のコイル９１２−１、９１２−２は、基板９３２上で実質的に同一平面とされ、お互いに対向する関係にあるものとされ得る。第１および第２のコイル９１２−１、９１２−２は、直列に接続され得る。たとえば、ビアが、第１および第２のコイル９１２−１、９１２−２を直列に接続するために基板９３２の対向する表面上のトレースをルーティングするのに使用され得る。
【００６６】
本開示によれば、電流センサ９００は、第１のコイル９１２−１と主導体９０４との両方に隣接して配置された第１の容量性シールド９２２−１および第２のコイル９１２−２と主導体９０４との両方に隣接して配置された第２の容量性シールド９２２−２をさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、第１および第２の容量性シールド９２２−１、９２２−２は、基板９３２上に形成された導電トレース（リード）を含むことができる。それぞれの第１および第２の容量性シールド９２２−１、９２２−２の一端は、「自由」または他の形で接続されないものとすることができる。それぞれの第１および第２の容量性シールド９２２−１、９２２−２の別の端は、共通の点（たとえば、接地）に接続され得る。図９内には示されていないが、電流センサ９００は、たとえば図７Ａ内に示されたものなどの磁気シールドをさらに含むことができる。
【００６７】
図９Ａは、本開示のいくつかの実施形態による電流センサ９００’を示す。電流センサ９００’は、２つの主導体９０４ａ、９０４ｂ内を流れる電流を感知するのに使用され得る。たとえば、電流センサ９００’は、差動増幅器の導電リード内の電流の流れを感知するのに使用され得、たとえば図４Ｂ内に示された構成を参照されたい。感知要素９０２は、主導体９０４ａ、９０４ｂに隣接するように構成された第１、第２、および第３のコイル９１２−１、９１２−２、および９１２−３を含むことができる。電流センサ９００’は、主導体９０４ａから発する可能性がある電場からコイル９１２−１、９１２−２をシールドするように構成された容量性シールド９２２−１、９２２−２を含むことができる。電流センサ９００’は、主導体９０４ｂから発する可能性がある電場からコイル９１２−２、９１２−３をシールドするように構成された容量性シールド９２２−３、９２２−４をさらに含むことができる。図９Ａ内には示されていないが、電流センサ９００’は、たとえば図７Ａ内に示されたものなどの磁気シールドをさらに含むことができる。
【００６８】
本開示によれば、単一導体電流センサ（たとえば、図５内の４０２）が、差動電力増幅器とともに使用され得る。差動電力増幅器は、たとえば、送信コイルを駆動するためにワイヤレス電力送信回路網内で一体化され得る。図１０Ａおよび図１０Ｂは、差動電力増幅器構成の例示的実施形態を概略的に示す。図１０Ａは、たとえば、負荷１００４、１００６に接続された差動電力増幅器１００２を示す。電流センサ１０００ａ、１０００ｂは、それぞれの導体内の電流の流れを感知するために、導体１０４２ａ、１０４２ｂに沿って配置され得る。電流センサ１０００ａ、１０００ｂは、増幅器（たとえば、４８、図４Ｂ）に接続され得る単一の出力（たとえば、４０８、図４Ｂ）を作るために一緒に直列に接続され得る。図５を参照すると、たとえば、電流センサ１０００ａのパッドＢは、電流センサ１０００ｂのパッドＡに接続され得る。電流センサ１０００ａのパッドＡおよび電流センサ１０００ｂのパッドＢは、増幅器（たとえば、４８）への入力とすることができる。
【００６９】
図１０Ｂは、電流センサ１０００ａ、１０００ｂによって感知される導体１０４２ａ、１０４２ｂがそれぞれの負荷１００４、１００６からの接地経路に沿って配置され得る構成を示す。電流センサ１０００ａ、１０００ｂは、直列に接続され得る。図１０Ｂ内に示された構成は、導体１０４２ａ、１０４２ｂ内の線間電圧が接地電位に近いので、いくつかの応用例において有利である可能性がある。
【００７０】
図１０Ｃは、差動増幅器１００２の導体１０４２ａ、１０４２ｂ内の電流の流れを感知するための、たとえば図９Ａ内に示されたものなどの二重導体単一電流センサ１０００ｃの構成を示す。図１０Ｃ内に示された構成は、接地経路に沿った導体１０４２ａ、１０４２ｂを示す。しかしながら、他の実施形態において、電流センサ１０００ｃによって感知される導体１０４２ａ、１０４２ｂは、差動電力増幅器１００２の出力にあるものとすることができる。
【００７１】
さらなる他の実施形態において、３つ以上の電流センサが使用され得る。たとえば、図１０Ｂ内に示された２つの単一導体電流センサ１０００ａ、１０００ｂの構成は、直列の形において図１０Ｃ内に示された二重導体電流センサ１０００ｃに結合され得る。図１０Ｄは、そのような構成の例を示す。
【００７２】
本開示によれば、電流センサは、導体に近接する感知エリアにおいて、導体内の電流の流れによって生成された第１の磁場に磁気結合するための第１の手段であって、電流の流れを表す出力を有する、第１の手段を含むことができる。図５内に示されたセンサ要素５０２は、いくつかの実施形態による第１の手段の例示的な例を表す。図６内に示されたセンサ要素６０２は、いくつかの実施形態による第１の手段の例示的な例を表す。
【００７３】
本開示によれば、電流センサは、第１の手段の出力が、外部磁場からの影響を実質的に受けなくなるようにするために、外部磁場から感知エリアをシールドするために外部磁場に対向する第２の磁場を生成するための第２の手段をさらに含むことができる。図７、図７Ａ、および図７Ｂ内に示された磁気シールド７００は、いくつかの実施形態による第２の手段の例示的な例を表す。その上、導電性の第２の材料の層７０４ａ、７０４ｂは、いくつかの実施形態による第２の手段の例示的な例を表す。
【００７４】
本開示によれば、電流センサは、第１の手段の出力が、第２の手段の効果からの影響を実質的に受けなくなるようにするために、第２の手段から感知エリアをシールドするための第３の手段をさらに含むことができる。図７、図７Ａ、および図７Ｂ内に示された磁気シールド７００は、いくつかの実施形態による第３の手段の例示的な例を表す。その上、第１の材料の層７０２ａ、７０２ｂは、いくつかの実施形態による第３の手段の例示的な例を表す。
【００７５】
本開示によれば、電流センサは、第１の手段の出力が電場からの影響を実質的に受けなくなるようにするために、導体内の電流の流れによって生成された電場をシールドするための第４の手段をさらに含むことができる。図５内に示された容量性シールド５２２は、いくつかの実施形態による第４の手段の例示的な例を表す。図６内に示された容量性シールド６２２は、いくつかの実施形態による第４の手段の例示的な例を表す。
【００７６】
電流センサは、たとえば電力制御のためのフィードバックを提供するために、ワイヤレス電力回路網内で使用され得る。電流センサは、失われた電力の判定に特に有用である可能性がある。たとえば、電流センサは、受信器が何を受信しているのかに基づいて失われた電力の量を判定するために、またはパッド上の電力を消費する物体の存在を検出するために、送信される電力の量を検出するのに使用され得る。
【００７７】
本開示による電流センサは、実施が簡単である。センサ要素（たとえば、５０２、図５）は、ＰＣＢ上の他のトレースに沿って設計され得る。いくつかの実施形態において、センサ要素は、少量のＰＣＢ面積と、対応する少量のフェライトおよび銅テープとを必要とするのみである可能性がある。たとえば、いくつかの実施形態において、本開示による電流センサは、１ｃｍ２未満のＰＣＢ面積を消費するのみである可能性があるが、サイズは、関連せず、他の実施形態においてはより大きいまたはより小さい可能性がある。本開示による電流センサは、大量生産プロセスにほどよく適合する。
【００７８】
本開示による電流センサは、感知されている電流の流れと直接には相互作用しない。したがって、電流センサは、電流を供する電力増幅器内のアンバランスをもたらさない。さらに、本開示による電流センサは、電力増幅器の出力から分離された出力電圧を提供することができる。
【００７９】
本開示による電流センサは、スイッチング回路網がないので、ＥＭＩを放出しない。
【００８０】
本開示による電流センサは、電流とは９０°位相はずれである電圧波形を作成し、したがって、電流の流れの使うのに便利な位相角測定値を提供することができる。さらに、この波形のゼロクロッシングは、位相角の正確な測定を提供するために、電力増幅器出力のゼロクロッシングと比較され得る。この位相角は、負荷電力測定値とインピーダンス測定値との両方に使用され得る。
【００８１】
上の説明は、特定の実施形態の諸態様がどのように実施され得るのかの例と一緒に、本開示の様々な実施形態を示す。上の例は、それらの実施形態しかないと見なされるべきではなく、以下の特許請求の範囲によって規定される特定の実施形態の融通性および利点を示すために提示されている。上の開示および以下の特許請求の範囲に基づいて、特許請求の範囲によって規定される本開示の範囲から逸脱することなく、他の構成、実施形態、実施態様、および均等物が採用されてよい。
【符号の説明】
【００８２】
４０  電力増幅器
４０ａ  電力増幅器
４２  電流搬送導体
４２ａ  電流搬送導体
４２ｂ  電流搬送導体
４４  負荷
４８  増幅器
１００  ワイヤレス給電システム
１０２  入力電力
１０４  送信器
１０５  ワイヤレス場
１０８  受信器
１１０  出力電力
１１２  距離
１１４  送信アンテナまたは送信コイル
１１８  受信アンテナまたは受信コイル
２００  ワイヤレス給電システム
２０４  送信器
２０５  ワイヤレス場
２０６  送信回路網
２０８  受信器
２１０  受信回路網
２１４  送信アンテナ
２１８  受信アンテナ
２１９  通信チャネル
２２２  発振器
２２３  周波数制御信号
２２４  ドライバ回路
２２５  入力電圧信号（ＶＤ）
２２６  フィルタおよび整合回路
２３２  整合回路
２３４  整流回路
２３６  バッテリ
３５０  送信回路網または受信回路網
３５２  アンテナ
３５４  キャパシタ
３５６  キャパシタ
３５８  信号
４０２  電流センサ
４０４  接続
４０４ａ  接続
４０４ｂ  接続
４０６  接続
４０６ａ  接続
４６０ｂ  接続
４０８  出力
４１２  電流センサ
５０２  感知要素
５０４  主（ターゲット）導体
５０４ａ  接続点
５０４ｂ  接続点
５１２  コイル
５１２ｂ  外側の端
５１４  ビア
５１６  トレース
５１８  ビア
５２２  容量性シールド
５２２ａ  一端
５２２ｂ  別の端
５２４  トレース
５３２  基板
６００  電流センサ
６０２  感知要素
６０４  主（ターゲット）導体
６０４ａ  接続点
６０４ｂ  接続点
６１２−１  導電材料の第１のコイル（またはループ）
６１２−１ａ  内側の端
６１２−１ｂ  外側の端
６１２−２  導電材料の第２のコイル
６１２−２ａ  内側の端
６１２−２ｂ  外側の端
６１４ａ  ビア
６１４ｂ  ビア
６１４ｃ  ビア
６２２−１  第１の容量性シールド
６２２−１ａ  一端
６２２−１ｂ  別の端
６２２−２  第２の容量性シールド
６２２−２ａ  一端
６２２−２ｂ  別の端
６２４  トレース
６３２−１  基板
６３２−２  基板
７００  磁気シールド
７０２ａ  第１の材料の層
７０２ｂ  第１の材料の層
７０４ａ  第２の材料の層
７０４ｂ  第２の材料の層
７１２  スタック
７３２  基板
７３２’  基板
７３４  トレース
７３４’  トレース
９００  電流センサ
９００’  電流センサ
９０２  感知要素
９０４  主導体
９０４ａ  主導体
９０４ｂ  主導体
９１２−１  導電性材料の第１のコイル
９１２−２  導電性材料の第２のコイル
９１２−３  第３のコイル
９２２−１  第１の容量性シールド
９２２−２  第２の容量性シールド
９２２−３  第３の容量性シールド
９２２−４  第４の容量性シールド
９３２  基板
１０００ａ  電流センサ
１０００ｂ  電流センサ
１０００ｃ  二重導体単一電流センサ
１００２  差動電力増幅器
１００４  負荷
１００６  負荷
１０４２ａ  導体
１０４２ｂ  導体
Ａ  導電パッド
Ｂ  導電パッド
Ｃ  導電パッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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