(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス受電装置に電力信号を送信するワイヤレス送電装置であって、
第１電圧より低い第２電圧を生成するサブ電源回路と、
直列に接続された共振キャパシタおよび送信コイルを含む送信アンテナと、
前記送信アンテナに駆動電圧を印加するブリッジ回路を含むドライバと、
前記ドライバを制御する送電制御回路と、
前記第１電圧と前記第２電圧の一方を選択し、前記ドライバの上側電源端子に供給するハイサイドスイッチと、
を備え、
前記送電制御回路は、前記ハイサイドスイッチが前記第２電圧を選択した状態において、前記送信アンテナの電気的状態を監視し、
前記送電制御回路は、前記ハイサイドスイッチが前記第２電圧を選択した状態において、前記ドライバのスイッチング周波数をスイープさせ、そのときの前記送信アンテナの電気的状態にもとづき、前記送信アンテナの共振周波数の異常を判定することを特徴とするワイヤレス送電装置。
【請求項２】
前記ブリッジ回路に流れる電流の経路上に設けられたセンス抵抗を含む電流センサと、
前記ブリッジ回路のスイッチング停止状態において、前記センス抵抗に所定のバイアス信号を与えるバイアス回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス送電装置。
【請求項３】
ワイヤレス受電装置に電力信号を送信するワイヤレス送電装置であって、
第１電圧より低い第２電圧を生成するサブ電源回路と、
直列に接続された共振キャパシタおよび送信コイルを含む送信アンテナと、
前記送信アンテナに駆動電圧を印加するブリッジ回路を含むドライバと、
前記ドライバを制御する送電制御回路と、
前記第１電圧と前記第２電圧の一方を選択し、前記ドライバの上側電源端子に供給するハイサイドスイッチと、
前記ブリッジ回路に流れる電流の経路上に設けられたセンス抵抗を含む電流センサと、
前記ブリッジ回路のスイッチング停止状態において、前記センス抵抗に所定のバイアス信号を与えるバイアス回路と、
を備えることを特徴とするワイヤレス送電装置。
【請求項４】
前記バイアス回路は定電流源を含むことを特徴とする請求項２または３に記載のワイヤレス送電装置。
【請求項５】
前記サブ電源回路は、前記送電制御回路と同一の集積回路に集積化されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
【請求項６】
Ｑｉ規格とＰＭＡ規格の少なくとも一方に準拠したことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のワイヤレス送電装置を備えることを特徴とする充電器。
【請求項８】
ワイヤレス送電装置を制御する送電制御回路であって、
前記ワイヤレス送電装置は、
直列に接続された共振キャパシタおよび送信コイルを含む送信アンテナと、
前記送信アンテナに駆動電圧を印加するブリッジ回路を含むドライバと、
第１電圧および前記第１電圧より低い第２電圧を受ける２つの入力端子と、前記ドライバの上側電源端子と接続される出力端子とを有するハイサイドスイッチと、
前記ブリッジ回路に流れる電流の経路上に設けられたセンス抵抗を含む電流センサと、
を備え、
前記送電制御回路は、
前記送信アンテナが受信した制御信号を復調する復調器と、
前記制御信号にもとづいて前記ドライバを制御する電力コントローラおよびプリドライバと、
前記第２電圧を生成するサブ電源回路と、
ハイサイドスイッチを制御するスイッチドライバと、
給電開始前の自己診断シーケンスにおいて、前記ハイサイドスイッチが前記第２電圧を選択し、かつ前記ドライバがスイッチングする試運転を行い、前記ワイヤレス送電装置の異常を検出するロジック部と、
を備えることを特徴とする送電制御回路。
【請求項９】
前記ロジック部は、前記試運転の間の前記送信アンテナの電気的状態にもとづいて、前記ドライバおよび前記送信アンテナの異常を検出することを特徴とする請求項８に記載の送電制御回路。
【請求項１０】
前記ロジック部は、前記試運転の間に、前記ドライバのスイッチング周波数をスイープさせ、そのときの前記送信アンテナの電気的状態にもとづいて、前記送信アンテナの共振周波数の異常を検出することを特徴とする請求項８または９に記載の送電制御回路。
【請求項１１】
オン、オフが切りかえ可能であり、オン状態において前記センス抵抗に所定のバイアス信号を与えるバイアス回路をさらに備え、
前記ロジック部は、前記ドライバを停止した状態で前記バイアス回路をオンし、そのときの前記センス抵抗の電気的状態にもとづいて、前記センス抵抗の異常を検出することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の送電制御回路。
【請求項１２】
前記バイアス回路は定電流源を含むことを特徴とする請求項１１に記載の送電制御回路。
【請求項１３】
ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の送電制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス給電技術に関し、特にワイヤレス送電装置の異常検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器への給電方式として、ワイヤレス給電が普及の兆しを見せている。ワイヤレス給電には、電磁誘導（MI：Magnetic Induction）方式と磁気共鳴（MR：Magnetic Resonance）方式の２つの方式が存在するが、ＭＩ方式では、現在、（１）ＷＰＣ（Wireless Power Consortium）が策定した規格「Qi」と、（２）ＰＭＡ（Power Matters Alliance）が策定した規格（以下、ＰＭＡ）が主流となっている。
【０００３】
ＭＩ方式のワイヤレス給電は、送信コイルと受信コイル間の電磁誘導を利用したものである。給電システムは、送信コイルを有する送電装置と、受信コイルを有する受電装置で構成される。
【０００４】
図１は、Ｑｉ規格に準拠したワイヤレス給電システム１０の構成を示す図である。給電システム１０は、送電装置２０（ＴＸ、Power Transmitter）と受電装置３０（ＲＸ、Power Receiver）と、を備える。受電装置３０は、携帯電話端末、スマートホン、オーディオプレイヤ、ゲーム機器、タブレット端末などの電子機器に搭載される。
【０００５】
送電装置２０は、送信コイル（１次コイル）２２、ドライバ２４、送電コントローラ２６、復調器２８を備える。ドライバ２４は、Ｈブリッジ回路（フルブリッジ回路）あるいはハーフブリッジ回路を含み、送信コイル２２に駆動信号Ｓ１、具体的にはパルス信号を印加し、送信コイル２２に流れる駆動電流により、送信コイル２２に電磁界の電力信号Ｓ２を発生させる。送電コントローラ２６は、送電装置２０全体を統括的に制御するものであり、具体的には、ドライバ２４のスイッチング周波数、スイッチングのデューティ比、位相などを制御することにより、送信電力を変化させる。
【０００６】
受電装置３０は、受信コイル（２次コイル）３２、整流回路３４、平滑コンデンサ３６、変調器３８、負荷４０、受電コントローラ４２、電源回路４４を備える。受信コイル３２は、送信コイル２２からの電力信号Ｓ２を受信する。整流回路３４および平滑コンデンサ３６は、電力信号Ｓ２に応じて受信コイル３２に誘起される電流Ｓ４を整流・平滑化し、直流電圧に変換する。
【０００７】
電源回路４４は、送電装置２０から供給された電力を利用して図示しない二次電池を充電し、あるいは直流電圧ＶＲＥＣＴを昇圧あるいは降圧し、受電コントローラ４２やその他の負荷４０に供給する。
【０００８】
Ｑｉ規格では、送電装置２０と受電装置３０の間で通信プロトコルが定められており、受電装置３０から送電装置２０に対して、制御信号Ｓ３による情報の伝達が可能となっている。この制御信号Ｓ３は、後方散乱変調（Backscatter modulation）を利用して、ＡＭ（Amplitude Modulation）変調された形で、受信コイル３２（２次コイル）から送信コイル２２に送信される。この制御信号Ｓ３には、たとえば、受電装置３０に対する電力供給量を制御する電力制御データ（パケットともいう）や、受電装置３０の固有の情報を示すデータなどが含まれる。
【０００９】
電力制御について説明する。受電装置３０の受電コントローラ４２は、送電装置２０からの電力供給量（送信電力）を制御する電力制御データを生成する。たとえば受電コントローラ４２は、平滑コンデンサ３６の電圧ＶＲＥＣＴがその目標値（ＤＰ：Desired Point）に近づくように電力制御パケットを生成する。変調器３８は、電力制御パケットにもとづいて、受信コイル３２の電流（あるいは電圧）を変調する。これにより受信コイル３２が送信アンテナとなり、制御信号Ｓ３が送信される。
【００１０】
送電装置２０において、送信コイル２２には、制御信号Ｓ３に応じた電流成分が流れる。復調器２８は、送信コイル２２の電流あるいは電圧に含まれる制御信号Ｓ３を復調する。送電コントローラ２６は、復調された制御信号Ｓ３に含まれる電力制御データが指示する送信電力が得られるように、ドライバ２４を制御する。
【００１１】
このようにしてＱｉ規格に準拠した給電システム１０では、受電装置側が要求する電力と一致するように送信電力がフィードバック制御される。
【００１２】
図２は、送電装置２０の構成例を示す回路図である。電流センサ２０６は、ドライバ２４に流れる電流ＩＩＮを検出し、電流量を示す電流検出（ＩＳＥＮＳＥ）信号を生成する。電流センサ２０６は、センス抵抗ＲＳ、センスアンプ２０７を含む。センス抵抗ＲＳは、ドライバ２４の電流の経路上に挿入され、その両端間には、ドライバ２４の入力電流ＩＩＮに比例する電圧降下ＶＳが発生する。センスアンプ２０７は、センス抵抗ＲＳの電圧降下ＶＳを増幅し、ＩＳＥＮＳＥ信号を生成する。ＩＳＥＮＳＥ信号は、送電コントローラ２６に入力され、さまざまな処理に使用される。
【００１３】
たとえばＩＳＥＮＳＥ信号は、過電流保護に利用される。送電コントローラ２６は、ＩＳＥＮＳＥ信号が所定のしきい値を超えると、過電流状態と判定し、所定の保護処理を実行する。またＩＳＥＮＳＥ信号は、パワーロスメソッドによるＦＯＤ（Foreign Object Detection）に利用される。
【００１４】
送電コントローラ２６には、ＩＳＥＮＳＥ信号とともに入力電圧ＶＩＮが入力される。ＩＳＥＮＳＥ信号および入力電圧ＶＩＮは、送電コントローラ２６のＡ／Ｄコンバータによってデジタル値に変換される。送電コントローラ２６は、入力電流ＩＩＮと入力電圧ＶＩＮの積を演算し、送信電力ＰＴＸを取得する。あるいは、Ｑ値の測定、およびＱ値にもとづく異物検出にＩＳＥＮＳＥ信号を利用することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１３−３８８５４号公報
【特許文献２】特許第５０７１５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図２の送電装置２０は、送電コントローラ２６に加えて、ドライバ２４、ハイサイドスイッチＳＷ１、センス抵抗ＲＳ、送信コイル２２などさまざまな回路部品で構成される。送電装置２０から安全に送電するためには、すべての部品が正しく実装され、正しく機能しなければならない。特に、ハイサイドスイッチＳＷ１から、センス抵抗ＲＳ、ドライバ２４、送信コイル２２、共振キャパシタ２３、ドライバ２４を経て接地に至る経路（パワーラインと称する）の部品に異常が生じた状態で、送電を開始すると、異常発熱や、回路部品の信頼性の低下の要因となりうる。
【００１７】
特に最近では、中電力向けＱｉ規格（Power Class 0 Extended Power Profile）の策定が進められ、送信電力が増加する傾向にあり、安全機能の重要性はますます高まっている。
【００１８】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、安全性、信頼性を高めた送電装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のある態様は、ワイヤレス受電装置に電力信号を送信するワイヤレス送電装置に関する。ワイヤレス送電装置は、第１電圧より低い第２電圧を生成するサブ電源回路と、直列に接続された共振キャパシタおよび送信コイルを含む送信アンテナと、送信アンテナに駆動電圧を印加するブリッジ回路を含むドライバと、ドライバを制御する送電制御回路と、第１電圧と第２電圧の一方を選択し、ドライバの上側電源端子に供給するハイサイドスイッチと、を備える。
【００２０】
この態様によると、正規の第１電圧よりも低い第２電圧を選択した状態で、ドライバをスイッチング動作させる試運転が可能となる。そして試運転中に、さまざまな異常検出を行うことで、安全性、信頼性を高めることができる。さらに仮に回路に異常が存在する場合においても、試運転中の動作電圧は低いため、発熱や過電流を抑制でき、さらに安全性、信頼性を高めることができる。
【００２１】
送電制御回路は、ハイサイドスイッチが第２電圧を選択した状態において、送信アンテナの電気的状態を監視してもよい。これにより、ドライバや送信アンテナの異常を安全に判定できる。
【００２２】
送電制御回路は、ハイサイドスイッチが第２電圧を選択した状態において、ドライバのスイッチング周波数をスイープさせ、そのときの送信アンテナの電気的状態にもとづき、送信アンテナの共振周波数の異常を判定してもよい。これにより送信アンテナの異常を安全に判定できる。
【００２３】
ある態様のワイヤレス送電装置は、ブリッジ回路に流れる電流の経路上に設けられたセンス抵抗を含む電流センサと、オンオフが切りかえ可能であり、オン状態においてセンス抵抗に所定のバイアス信号を与えるバイアス回路と、をさらに備えてもよい。これによりセンス抵抗の異常を検出できる。
【００２４】
バイアス回路は定電流源を含んでもよい。この場合、センス抵抗の電圧降下にもとづいて、センス抵抗の異常を検出でき、あるいは抵抗値を測定できる。
【００２５】
サブ電源回路は、送電制御回路と同一の集積回路に集積化されてもよい。サブ電源回路は、リニアレギュレータであってもよい。
【００２６】
ワイヤレス送電装置は、Ｑｉ規格とＰＭＡ規格の少なくとも一方に準拠してもよい。
【００２７】
本発明の別の態様は、充電器に関する。充電器は、上述のいずれかのワイヤレス送電装置を備えてもよい。
【００２８】
本発明の別の態様は、ワイヤレス送電装置を制御する送電制御回路に関する。ワイヤレス送電装置は、直列に接続された共振キャパシタおよび送信コイルを含む送信アンテナと、送信アンテナに駆動電圧を印加するブリッジ回路を含むドライバと、第１電圧および第１電圧より低い第２電圧を受ける２つの入力端子と、ドライバの上側電源端子と接続される出力端子とを有するハイサイドスイッチと、ブリッジ回路に流れる電流の経路上に設けられたセンス抵抗を含む電流センサと、を備える。送電制御回路は、送信アンテナが受信した制御信号を復調する復調器と、制御信号にもとづいてドライバを制御する電力コントローラおよびプリドライバと、第２電圧を生成するサブ電源回路と、ハイサイドスイッチを制御するスイッチドライバと、給電開始前の自己診断シーケンスにおいて、ハイサイドスイッチが第２電圧を選択し、かつドライバがスイッチングする試運転を行い、ワイヤレス送電装置の異常を検出するロジック部と、を備える。
【００２９】
この態様によると、正規の第１電圧よりも低い第２電圧で動作する試運転中に、さまざまな異常検出を行う自己診断シーケンスを実行することで、仮に回路に異常が存在する場合においても、発熱や過電流を抑制でき、安全性を高めることができる。
【００３０】
ロジック部は、試運転の間の送信アンテナの電気的状態にもとづいて、ドライバおよび送信アンテナの異常を検出してもよい。
【００３１】
ロジック部は、試運転の間に、ドライバのスイッチング周波数をスイープさせ、そのときの送信アンテナの電気的状態にもとづいて、送信アンテナの共振周波数の異常を検出してもよい。
【００３２】
ある態様の送電制御回路は、オン、オフが切りかえ可能であり、オン状態においてセンス抵抗に所定のバイアス信号を与えるバイアス回路をさらに備えてもよい。ロジック部は、ドライバを停止した状態でバイアス回路をオンし、そのときのセンス抵抗の電気的状態にもとづいて、センス抵抗の異常を検出してもよい。バイアス回路は定電流源を含んでもよい。
【００３３】
送電制御回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
回路を１つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。
【００３４】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のある態様によれば、異常の自己診断機能を備える送電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】Ｑｉ規格に準拠したワイヤレス給電システムの構成を示す図である。
【図２】送電装置の構成例を示す回路図である。
【図３】実施の形態に係るワイヤレス送電装置を備える給電システムのブロック図である。
【図４】図３の送電装置による自己診断のシーケンスを示すフローチャートである。
【図５】図３の送電装置の具体的な構成例を示す図である。
【図６】送電装置を備える充電器の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００３８】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００３９】
図３は、実施の形態に係るワイヤレス送電装置２００を備える給電システム１００のブロック図である。給電システム１００は、送電装置２００および受電装置３００を備える。受電装置３００は、携帯電話端末、スマートホン、オーディオプレイヤ、ゲーム機器、タブレット端末などの電子機器に搭載される。送電装置２００は、Ｑｉ規格とＰＭＡ規格の少なくとも一方に準拠する。本実施の形態では、Ｑｉ規格にもとづいて構成および動作を説明する。
【００４０】
送電装置２００は、たとえば充電台を有する充電器に搭載される。送電装置２００は、送信アンテナ２０１、ドライバ２０４、電流センサ２０６、ハイサイドスイッチＳＷ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０ならびに送電制御回路（以下、ＴＸコントローラ）６００を備える。
【００４１】
送電装置２００は、入力端子ＰＩＮに直流入力電圧（第１電圧という）ＶＩＮを受ける。第１電圧ＶＩＮは、電力送信時において使用される正規の電圧であり、規格によって５Ｖ、１２Ｖ、２０Ｖとさまざまである。第１電圧ＶＩＮは、ハイサイドスイッチＳＷ２のＡ端子に入力される。
【００４２】
送信アンテナ２０１は、直列に接続された送信コイル２０２および共振コンデンサ２０３を含む。ドライバ２０４は、Ｈブリッジ回路（フルブリッジ回路）あるいはハーフブリッジ回路を含み、送信コイル２０２に駆動信号Ｓ１、具体的にはパルス信号を印加し、送信コイル２０２に流れる駆動電流により、送信コイル２０２に電磁界の電力信号Ｓ２を発生させる。本実施の形態では、フルブリッジ回路が使用される。受電装置３００への送電時においては、ブリッジ回路２０５の上側電源端子Ｐ１には第１電圧ＶＩＮが供給され、下側電源端子Ｐ２は接地される。上側電源端子Ｐ１には平滑キャパシタＣＳが接続されてもよい。
【００４３】
ＴＸコントローラ６００は、送電装置２００全体を統括的に制御する回路ブロックであり、ひとつの半導体基板に一体集積化されたＩＣであってもよいし、複数のＩＣやチップ部品の組み合わせで構成してもよい。
【００４４】
具体的にはＴＸコントローラ６００は、ブリッジ回路２０５のスイッチング周波数ｆＳＷ、スイッチングのデューティ比、動作モード（ハーフブリッジモード／フルブリッジモード）、あるいはフルブリッジモードにおけるレグ間の位相差を制御することにより、送信電力を変化させる。
【００４５】
Ｑｉ規格では、送電装置２００と受電装置３００の間で通信プロトコルが定められており、受電装置から送電装置２００に対して、制御信号Ｓ３による情報の伝達が可能となっている。この制御信号Ｓ３は、後方散乱変調（Backscatter modulation）を利用して、ＡＭ（Amplitude Modulation）変調された形で、受信コイル３０２（２次コイル）から送信コイル２０２に送信される。この制御信号Ｓ３には、たとえば、受電装置３００に対する電力供給量を制御する電力制御データ（パケットともいう）、受電装置３００の固有の情報を示すデータなどが含まれる。また制御信号Ｓ３には、送信アンテナ２０１のＱ値の適正範囲を規定するしきい値が含まれてもよい。
【００４６】
ＴＸコントローラ６００は、復調端子（ＤＥＭＯＤ）にコイル電流あるいはコイル電圧に応じた信号を受け、送信コイル２０２の電流あるいは電圧に含まれる制御信号Ｓ３を復調する。ＴＸコントローラ６００は、復調された制御信号Ｓ３に含まれる電力制御データにもとづいて、ドライバ２０４を制御する。
【００４７】
電流センサ２０６は、異物検出や過電流保護ために設けられる。電流センサ２０６は、ドライバ２４に流れる電流ＩＩＮを検出し、電流量を示す電流検出（ＩＳＥＮＳＥ）信号を生成する。電流センサ２０６は、センス抵抗ＲＳおよびセンスアンプ２０７を含んでもよい。ＩＳＥＮＳＥ信号は、ＴＸコントローラ６００のＩＳＥＮＳＥ端子に入力される。ＴＸコントローラ６００は、ＩＳＥＮＳＥ信号にもとづいて、異物検出を行い、あるいは過電流保護を行う。
【００４８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０は、第１電圧ＶＩＮを受け、それを降圧し、ＴＸコントローラ６００の電源電圧ＶＣＣを生成する。
【００４９】
実施の形態に係る送電装置２００は、送電の開始前に、それ自身が正常であるか否かを診断する機能（以下、自己診断機能と称する）を備える。以下、送電装置２００の自己診断機能について説明する。
【００５０】
自己診断機能に関連して、送電装置２００は、サブ電源回路６０２を備える。サブ電源回路６０２はＴＸコントローラ６００に内蔵されてもよいし、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０のように外付けの電源回路であってもよい。サブ電源回路６０２は、第１電圧ＶＩＮにもとづいて、第１電圧ＶＩＮより低い直流の第２電圧ＶＬＯＷを生成する。第２電圧ＶＬＯＷは、５Ｖより低いことが好ましく、たとえば２〜３Ｖ、具体的には２．５Ｖであってもよい。あるいは後述する試運転中の安全性をさらに高めるために、第２電圧ＶＬＯＷを１Ｖ以下としてもよく、０．１〜０．４Ｖ程度としてもよい。
【００５１】
たとえば、サブ電源回路６０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０が生成した電源電圧ＶＣＣを受け、所定レベルに安定化された第２電圧ＶＬＯＷを生成するＬＤＯ（Low Drop Output）、すなわちリニアレギュレータであってもよい。あるいはサブ電源回路６０２は、入力電圧ＶＩＮを降圧し、第２電圧ＶＬＯＷを生成する降圧ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
【００５２】
第２電圧ＶＬＯＷは、ハイサイドスイッチＳＷ２のＢ端子に入力される。ハイサイドスイッチＳＷ２は、Ａ端子またはＢ端子のいずれか側にオンし、第１電圧ＶＩＮと第２電圧ＶＬＯＷの一方を選択し、ドライバ２０４の上側電源端子Ｐ１に供給する。ハイサイドスイッチＳＷ２は、Ａ端子、Ｂ端子のいずれとも導通しないオフ状態も選択可能である。ハイサイドスイッチＳＷ２は、セレクタと把握することも可能である。ハイサイドスイッチＳＷ２は、ＴＸコントローラ６００のＳＷＤＲＶ（スイッチ駆動）端子と接続され、駆動信号Ｓ１１に応じて状態が切りかえられる。
【００５３】
またＴＸコントローラ６００のＶＳ１（第１電圧検出）端子には、センス抵抗ＲＳの高電位側の電圧が、ＶＳ２（第２電圧検出）端子には、センス抵抗ＲＳの低電位側の電圧が入力される。さらにＴＸコントローラ６００のＶＳ３（第３電圧検出）端子には、送信コイル２０２の一端の電圧が入力される。またＴＸコントローラ６００のバイアス（ＩＢＩＡＳ）端子は、センス抵抗ＲＳの低電位側のラインと接続される。ＴＸコントローラ６００のバイアス回路６０４は、オン、オフが切りかえ可能であり、オン状態においてセンス抵抗ＲＳに既知のバイアス信号を供給可能となっている。たとえばバイアス回路６０４は定電流源６０６を含み、センス抵抗ＲＳに既知の電流量のバイアス電流ＩＢＩＡＳを流す。
【００５４】
以上が送電装置２００の構成である。続いてその動作を説明する。
図４は、図３の送電装置２００による自己診断のシーケンスを示すフローチャートである。入力電圧ＶＩＮが供給されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０が電源電圧ＶＣＣを生成し、ＴＸコントローラ６００が起動する。ＴＸコントローラ６００は、受電装置３００に対する給電開始前（すなわちＡｎａｌｏｇピンフェーズに移行する前）において、図４の自己診断シーケンスを実行する。
【００５５】
はじめにＴＸコントローラ６００は、プリ異常判定Ｓ１００を行う。プリ異常判定Ｓ１００では、ハイサイドスイッチＳＷ２をＡ端子側にオンし、続いてオフする。ＴＸコントローラ６００は、ＶＳ１端子、ＶＳ２端子それぞれの電位、それらの電位差をモニタすることにより、電源供給が正常であるか、ハイサイドスイッチＳＷ２やセンス抵抗ＲＳが取り付けられているかを確認する（Ｓ１００）。
【００５６】
続いてＴＸコントローラ６００は、センス抵抗ＲＳの異常を判定する（Ｓ１０２）。具体的にはＴＸコントローラ６００は、ハイサイドスイッチＳＷ２をＡ端子側にオンし、バイアス回路６０４をオンし、既知のバイアス電流ＩＢＩＡＳをセンス抵抗ＲＳに印加する。このときセンス抵抗ＲＳには、ＩＢＩＡＳ×ＲＳの電圧降下が発生する。ＴＸコントローラ６００は、ＶＳ１端子、ＶＳ２端子の電圧、および／またはＩＳＥＮＳＥ端子の電圧にもとづいて、センス抵抗ＲＳが正常であるか異常であるかを検出する。
【００５７】
続いてサブ電源回路６０２によって第１電圧ＶＩＮより低い第２電圧ＶＬＯＷを生成し、ハイサイドスイッチＳＷ２をＢ端子側にオンする（Ｓ１０４）。この状態で、送電装置２００を試運転することにより（Ｓ１０６）、万が一、入力端子ＰＩＮからハイサイドスイッチＳＷ２、センス抵抗ＲＳ、ドライバ２０４、送信アンテナ２０１、ドライバ２０４を経て接地に至るパワーラインにショート故障やその他の異常が発生していたとしても、パワーラインに大きな第１電圧ＶＩＮが印加される場合に比べて、過電流や発熱を抑制できる。
【００５８】
たとえばＴＸコントローラ６００は、送電装置２００を低い第２電圧ＶＬＯＷで試運転させた状態で、送信アンテナ２０１の電気的状態を監視することにより、ドライバ２０４、送信コイル２０２、共振コンデンサ２０３の異常を検出してもよい（Ｓ１０８）。たとえばＴＸコントローラ６００は、送信アンテナ２０１の電気的状態として、コイル電圧やコイル電流を監視してもよく、具体的にはＶＳ３端子の電圧を監視してもよいし、あるいはＩＳＥＮＳＥ信号を監視してもよい。ＶＳ３端子によってコイル電圧を監視することができ、ＩＳＥＮＳＥ信号にもとづいてコイル電流を監視することができる。
【００５９】
またコイル電流を正確に検出するために、さらに電流センサを備えてもよい。たとえば電流センサは、ブリッジ回路２０５を構成するトランジスタに流れる電流を検出してもよい。トランジスタに流れる電流を検出する手法は、公知技術を用いればよい。あるいは、サブ電源回路６０２が電流センサを含む場合、その電流検出値を、コイル電流として利用してもよい。
【００６０】
またＴＸコントローラ６００は、送電装置２００を低い第２電圧ＶＬＯＷで試運転させた状態で、ドライバ２０４のスイッチング周波数をスイープさせながら、コイル電圧およびコイル電流の少なくとも一方を監視することにより、送信アンテナ２０１の共振周波数を測定してもよい（Ｓ１１０）。この共振周波数の測定結果は、送信アンテナ２０１の異常判定に使用したり、Ｑ値を利用した異物検出に用いることができる。
【００６１】
図４の自己診断シーケンスの結果、送電装置２００が正常と判定されると、アナログピング（Analog Ping）フェーズに移行し、その後、受電装置３００への給電を開始する。なお、いずれかの診断において異常が検出された場合には、ハイサイドスイッチＳＷ２をオフとし、直ちに送電装置２００の動作を停止させてもよい。また、異常が発生していること、および／または異常の要因を、外部のプロセッサや機器に通知してもよい。
【００６２】
なお、図４の自己診断シーケンスの実行順序は図４のそれには限定されず、いくつかのステップを入れ換えてもよく、またいくつかのステップを省略してもよい。さらにステップＳ１００やステップＳ１０２を、ステップＳ１０４とＳ１０６の間で実行してもよい。これによりさらに安全性を高めることができる。
【００６３】
以上が送電装置２００の動作である。本発明は、図３のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例を説明する。
【００６４】
図５は、図３の送電装置２００の具体的な構成例を示す図である。
【００６５】
復調器６１４は、送信コイル２０２の電流あるいは電圧に含まれる制御信号Ｓ３を復調する。電力コントローラ６１０は、復調器６１４が受信した電力制御データＳ２１にもとづいて、ドライバ２０４のスイッチング周波数、デューティ比、動作モード（ハーフブリッジ／フルブリッジ）、フルブリッジモードにおけるレッグ間の位相差を指示する制御指令Ｓ８を生成する。プリドライバ６１２は、制御指令Ｓ８にしたがってブリッジ回路２０５を駆動する。
【００６６】
異物検出あるいは過電流保護に関連して、ＯＣＰ（過電流保護）回路６２０、ＦＯＤ（異物検出）回路６２２が設けられる。ＯＣＰ回路６２０は、ＩＳＥＮＳＥ信号を所定のしきい値と比較し、過電流状態を検出する。過電流が検出されると、ハイサイドスイッチＳＷ２がオフ状態に切りかえられ、またドライバ２０４の動作を停止する。
【００６７】
ＦＯＤ回路６２２はＩＳＥＮＳＥ信号にもとづいて、送信電力を計算する。そして、復調器６１４が受信した制御信号Ｓ３に含まれる受信電力Ｓ２２との比較により、パワーロスメソッドによって異物の有無を判定する。
【００６８】
上述の自己診断機能に関連するブロックを説明する。自己診断機能に関連して、送電装置２００は、ロジック部６３０、サブ電源回路６０２、スイッチドライバ６３２、第１電圧監視回路６３４、第２電圧監視回路６３６、バイアス回路６０４を備える。
【００６９】
ロジック部６３０は、自己診断シーケンスにおいて、その他の回路ブロックを制御するシーケンサである。またロジック部６３０は、第１電圧監視回路６３４や第２電圧監視回路６３６の監視結果にもとづいて、パワーライン上の各回路素子の異常の有無を判定する判定器である。さらにロジック部６３０は、通常の給電に関連するシーケンス制御も担っており、復調器６１４が受信した制御信号Ｓ２３にもとづいて、ピング（Ping）フェーズや認証・設定（Identification&configuration）フェーズ、送電（Power Transfer）フェーズの各種制御を実行する。
【００７０】
スイッチドライバ６３２は、ロジック部６３０からの選択信号Ｓ１２にもとづいて、ハイサイドスイッチＳＷ２の状態を切りかえる。
【００７１】
第１電圧監視回路６３４は、センス抵抗ＲＳの各端子の電圧およびそれらの電位差を監視する。第２電圧監視回路６３６は、送信コイル２０２の電圧を監視する。第１電圧監視回路６３４および第２電圧監視回路６３６は、Ａ／Ｄコンバータを含んでもよい。
【００７２】
続いて送電装置２００の用途を説明する。図６は、送電装置２００を備える充電器４００の回路図である。充電器４００は、受電装置３００を備える電子機器を充電する。充電器４００は、筐体４０２、充電台４０４、回路基板４０６、を備える。充電器４００は、車載充電器であってもよい。給電対象の電子機器は、充電台４０４上に載置される。ドライバ２０４やＴＸコントローラ６００その他の回路部品は、回路基板４０６上に実装される。送信アンテナ２０１は、充電台４０４の直下にレイアウトされる。充電器４００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ４１０により直流電圧を受けてもよいし、ＡＣ／ＤＣコンバータを内蔵してもよい。あるいは充電器４００は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの給電線を備えるバスを介して、外部からＤＣ電力の供給を受けてもよい。
【００７３】
実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例を説明する。
【００７４】
（第１変形例）
バイアス回路６０４は、定電流源６０６に代えて、既知の抵抗値を有する抵抗素子と、抵抗素子と直列に接続されるスイッチを含んでもよい。
【００７５】
（第２変形例）
実施の形態では、Ｈブリッジ回路のドライバ２０４について説明したが、ハーフブリッジ回路にも適用可能である。
【００７６】
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００７７】
１００…給電システム、２００…送電装置、２０１…送信アンテナ、２０２…送信コイル、２０３…共振コンデンサ、２０４…ドライバ、２０５…ブリッジ回路、２０６…電流センサ、ＲＳ…センス抵抗、２０７…センスアンプ、２１０…ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＳＷ２…ハイサイドスイッチ、６００…ＴＸコントローラ、６０２…サブ電源回路、６０４…バイアス回路、６０６…定電流源、６１０…電力コントローラ、６１２…プリドライバ、６１４…復調器、６２０…ＯＣＰ回路、６２２…ＦＯＤ回路、６３０…ロジック部、６３２…スイッチドライバ、６３４…第１電圧監視回路、６３６…第２電圧監視回路、３００…受電装置、３０２…受信コイル、６００…ＴＸコントローラ、６１０…電力コントローラ、６１２…プリドライバ、４００…充電器、４０２…筐体、４０４…充電台、４０６…回路基板。
【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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