(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯型の送受信装置に対して非接触状態で電力を送信する電力送信回路において、
発振回路と、
この発振回路が出力する発振信号から逆相信号を生成して出力する逆相信号出力回路と、
複数個のバッファを内蔵してなる複数個のバッファＩＣと、
共振回路とを備え、
前記複数個のバッファＩＣが夫々内蔵する複数個のバッファの内、各一部のバッファを正相バッファとし、その正相バッファの個数と同数のバッファを逆相バッファとして、
前記発振回路の出力端子を、前記正相バッファを介して前記共振回路の一端に接続すると共に、前記逆相信号出力回路の出力端子を、前記逆相バッファを介して前記共振回路の他端に接続することを特徴とする電力送信回路。
【請求項２】
前記正相バッファの個数と前記逆相バッファの個数とが、各バッファＩＣにおいて夫々等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の電力送信回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯型の送受信装置に対して非接触状態で電力を送信する電力送信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、斯様な電力送信回路が、例えば自動車のキーレスエントリーシステムに使用される場合の例を概略的に示すものである。携帯型の送受信装置たるＩＣカード１を用いて、使用者が自動車のドア２の解錠を行う場合には、ＩＣカード１をドア２のドアハンドル２ａに近接させる。すると、ＩＣカード１の送受信回路１ａが自動車側に設けられている電力送信回路３と磁気結合状態となって、電力送信回路３より非接触状態で電力が送信されるようになっている。
【０００３】
ＩＣカード１の制御回路１ｂは、その電力を送受信回路１ａを介して受信することにより起動し、内部のメモリに記憶されているＩＤコードを読出して自動車側に返信する。すると、自動車側の制御回路は、ＩＣカード１から返信されたＩＤコードを照合して照合結果が一致すると、ドアロック用のアクチュエータ（何れも図示せず）を駆動することによってドア２を解錠させるようになっている。
【０００４】
電力送信回路３は、発振回路４，インバータＩＣ５（図４参照）のインバータゲート５ａ，バッファＩＣ６及び７，並びにコイル８とコンデンサ９とを直列に接続してなる共振回路１０によって構成されている。発振回路４の出力端子は、バッファＩＣ６を介して共振回路１０の一方の端子１０ａに接続されていると共に、インバータゲート５ｂ及びバッファＩＣ７を介して共振回路１０の他方の端子１０ｂに接続されている。
【０００５】
そして、発振回路４が出力する発振信号の正相信号と逆相信号とが共振回路１０の両端子１０ａ，１０ｂに与えられることによって、共振回路１０は発振信号の周波数に共振し、電力が磁気信号となりドア２を介してＩＣカード１に送信されるようになっている。
【０００６】
斯様な電力送信回路３の、より具体的な回路構成を図４に示す。この図４において、水晶発振器１１の両端子１１ａ，１１ｂは、夫々、コンデンサ１２，１３を介してアースに接続されている。水晶発振器１１の発振周波数は、例えば、４ＭＨｚ程度である。
【０００７】
インバータＩＣ５は、６個のインバータゲート５ａ乃至５ｆを内蔵しており、水晶発振器１１の端子１１ａは、インバータゲート５ｃの入力端子に接続されている。また、水晶発振器１１の端子１１ｂは、抵抗１４を介してインバータゲート５ｃの出力端子及びインバータゲート５ｂの入力端子に接続されている。水晶発振器１１の端子１１ａ，１１ｂ間には、抵抗１５が接続されている。以上が、水晶発振器１１を用いる場合に標準的に構成される発振回路４である。
【０００８】
発振回路４の出力端子、即ち、インバータゲート５ｂの出力端子は、インバータゲート５ａの入力端子に接続されており、インバータゲート５ｂからデュ−テイ比略５０％の矩形波として出力される発振信号の逆相信号が、インバータゲート５ａから出力されるようになっている。尚、インバータＩＣ５の電源入力端子は例えば５Ｖの電源ＶDDに接続されており、アース端子及び未使用のインバータゲート５ｄ〜５ｆの入力端子はアースに接続されている。
【０００９】
そして、発振回路４から出力される発振信号（正相信号）と、インバータゲート５ａから出力される逆相信号とを、夫々バッファＩＣ６，７を介して共振回路１０の両端子１０ａ，１０ｂに夫々与えるようになっている。この場合、バッファＩＣ６，７は、共振回路１０における共振電流をより多く流すことによって、電力送信回路３の送信電力をある程度高めるために用いられるものである。
【００１０】
３ステートのバッファＩＣ６及び７は、夫々例えば８個のバッファ６ａ〜６ｈ及び７ａ〜７ｈを有している。また、夫々に、出力イネーブルコントロール用のＮＡＮＤゲート６ｉ及び７ｉを有しているが、それらの入力端子はアースに接続されて、各バッファ６ａ〜６ｈ及び７ａ〜７ｈは常に出力イネーブルの状態にある。尚、バッファＩＣ６及び７の電源入力端子，アース端子も、電源ＶDD，アースに夫々接続されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来、発振回路４から出力される発振信号の正相信号及び逆相信号を、２つのバッファＩＣ６及び７を介して共振回路１０に与える場合には、一方のＩＣ、例えば、バッファＩＣ６を正相信号用のバッファとし、他方のＩＣであるバッファＩＣ７を逆相信号用のバッファとしていた。
【００１２】
斯様な場合に対応させて、例えば、図４に示すように、発振回路４の出力端子をバッファＩＣ６のバッファ６ａ〜６ｈの入力端子に一括して接続すると共に、それらのバッファ６ａ〜６ｈの出力端子を共振回路１０の一方の端子１０ａに接続し、また、インバータゲート５ａの出力端子をバッファＩＣ７のバッファ７ａ〜７ｈの入力端子に一括して接続すると共に、それらのバッファ７ａ〜７ｈの出力端子を共振回路１０の他方の端子１０ｂに接続して実験を行った。
【００１３】
図５は、図４に示す電力送信回路３を構成した場合に、本発明の発明者が行った一実験例を示すものである。尚、バッファＩＣ６に流れる電源電流値を測定するため、電源ＶDDとバッファＩＣ６の電源入力端子との間に、電流計１６を挿入している。図５の横軸は時間であり、縦軸は、電流計１６によって測定された電源電流値である。
【００１４】
図４に示す回路では、バッファＩＣ６には正相信号，バッファＩＣ７には逆相信号が与えられているため、例えば、バッファＩＣ６のバッファ６ａ〜６ｈの入力端子が全てハイレベルの時は、バッファＩＣ７のバッファ７ａ〜７ｈの入力端子が全てロウレベルとなる。
【００１５】
この時、バッファＩＣ６の全てのバッファ６ａ〜６ｈの出力端子が全てハイレベルとなって、その出力端子からは一斉にソース電流が流出するので、電源電流は、バッファＩＣ６の電源入力端子に接続されている電源ＶDDから、バッファ６ａ〜６ｈ，共振回路１０及びバッファ７ａ〜７ｈを介してバッファＩＣ７のアース端子へと流れる。即ち、このときの電流計１６において測定される共振回路１０への電源電流は、正側に大きなピークを生ずる。
【００１６】
逆に、バッファＩＣ６のバッファ６ａ〜６ｈの入力端子が全てロウレベルの時は、バッファＩＣ７のバッファ７ａ〜７ｈの入力端子が全てハイレベルとなり、バッファＩＣ６の全てのバッファ６ａ〜６ｈの出力端子が全てロウレベルとなって、その出力端子には、バッファＩＣ７が一斉に出力したソース電流が、共振回路１０を逆方向に流れてシンク電流として流入する。
【００１７】
この時、電流は、バッファＩＣ７の電源入力端子に接続されている電源ＶDDから、バッファ７ａ〜７ｈ，共振回路１０及びバッファ６ａ〜６ｈを介してバッファＩＣ６のアース端子へと流れる。即ち、このとき電流計１６において測定される電源電流は、共振回路１０への通電停止によるコイル８の誘起電圧によって逆向きに流れるため、負側に大きなピークを生ずる。
【００１８】
また、バッファＩＣ７の電源入力端子と電源ＶDDとの間にも電流計を挿入して、バッファＩＣ７の電源電流の波形を観測したとすれば、図５に示す電流波形の位相が１８０度ずれたものが観測されるはずである。
【００１９】
即ち、この場合、バッファＩＣ６及び７には、発振回路４の発振信号の周波数４ＭＨｚ（２５０ｎｓ周期）で、正，負側に著しいピークを有する波形の電流が流れることになり、そのピーク値は、正側で約１０００ｍＡ，負側で約−７８０ｍＡにも達してしまう。従って、斯様な回路構成では、一般的にはバッファＩＣ６及び７の最大許容電流値を超えてしまうことが多く、実験レベルでは使用できても、実用的には採用することが難かしい。
【００２０】
このため、実際には、例えば１つのバッファＩＣが８個のバッファを内蔵していれば、その半分の４個のみを使用するようにして、全部で４個のバッファＩＣを使用する構成を採用しており、各バッファＩＣが内蔵する全てのバッファを有効に利用できず、回路面積が大きくなってしまうという問題があった。
【００２１】
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、バッファＩＣの電源電流のピークを低下させてバッファＩＣを効率良く利用する構成として、その使用個数を少なくして電力を送信することができる電力送信回路を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の電力送信回路は、携帯型の送受信装置に対して非接触状態で電力を送信するものにおいて、
発振回路と、
この発振回路が出力する発振信号から逆相信号を生成して出力する逆相信号出力回路と、
複数個のバッファを内蔵してなる複数個のバッファＩＣと、
共振回路とを備え、
前記複数個のバッファＩＣが夫々内蔵する複数個のバッファの内、各一部のバッファを正相バッファとし、その正相バッファの個数と同数のバッファを逆相バッファとして、
前記発振回路の出力端子を、前記正相バッファを介して前記共振回路の一端に接続すると共に、前記逆相信号出力回路の出力端子を、前記逆相バッファを介して前記共振回路の他端に接続することを特徴とする。
【００２３】
斯様に構成すれば、１つのバッファＩＣの中に正相バッファと逆相バッファとが混在するようになる。そして、携帯型の送受信装置に対して電力を送信する際に、正相バッファが出力端子をハイレベルにドライブしてソース電流を流出させている時は、逆相バッファは出力端子をロウレベルにドライブしてシンク電流を流入させているので、１つのバッファＩＣが内蔵している全てのバッファから一斉にソース電流が流出したり、全てのバッファに一斉にシンク電流が流入することがない。
【００２４】
即ち、１つのバッファＩＣに対する電流の入出力が平均化されるので、バッファＩＣの電源電流の消費状態も平均化され、その電流波形が正，負に著しく大きなピークを生ずることがない。従って、各バッファＩＣが内蔵しているバッファをより多く有効に利用することができて、必要なバッファＩＣの個数を削減することが可能となる。
【００２５】
この場合、請求項２に記載したように、前記正相バッファの個数と前記逆相バッファの個数とが、各バッファＩＣにおいて夫々等しくなるように設定するのが好適である。斯様に構成すれば、各バッファＩＣにおいて、出力端子をハイレベルにドライブしているバッファの個数と出力端子をロウレベルにドライブしているバッファの個数とが等しくなるので、各バッファＩＣの電源電流の消費状態がより一層平均化され、内蔵しているバッファを更に多く有効に利用することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について、図１及び図２を参照して説明する。尚、図４と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。電気的構成を示す図１において、電力送信回路２１の各構成要素（回路素子）自体は、図４に示す電力送信回路３のものと同一であるが、電力送信回路２１においては、発振回路４，インバータゲート（逆相信号出力回路）５ａ，バッファＩＣ６及び７，共振回路１０間における接続状態が異なっている。
【００２７】
即ち、インバータゲート５ａの出力端子は、バッファＩＣ６が内蔵している４個のバッファ（以下、逆相バッファと称す）６ａ〜６ｄ及びバッファＩＣ７が内蔵している４個のバッファ（以下、逆相バッファと称す）７ａ〜７ｄの入力端子に接続されている。また、発振回路４の出力端子であるインバータゲート５ｂの出力端子は、バッファＩＣ６が内蔵している４個のバッファ（以下、正相バッファと称す）６ｅ〜６ｈ及びバッファＩＣ７が内蔵している４個のバッファ（以下、正相バッファと称す）７ｅ〜７ｈの入力端子に接続されている。
【００２８】
そして、逆相バッファ６ａ〜６ｄ及び７ａ〜７ｄの出力端子は、共振回路１０の一方の端子１０ａに接続されており、正相バッファ６ｅ〜６ｈ及び７ｅ〜７ｈの出力端子は、共振回路１０の他方の端子１０ｂに接続されている。以上のように、各バッファＩＣ６及び７において、正相バッファと逆相バッファとが夫々４個ずつとなるように接続が行われている。
【００２９】
尚、ＩＣカード１側から返信されたＩＤコードの照合を行う図示しない自動車側の制御回路は、共振回路１０に並列に接続されているか、或いは、電力送信回路２１とは別個独立に設けられているものとする。
【００３０】
次に、本実施例の作用について図２をも参照して説明する。図２は、図１に示す電力送信回路２１を構成した場合に、本発明の発明者が行った一実験例を示すものであり、図５に対応するものである。この図２において、バッファＩＣ６の電源電流波形のピーク値は、最大値で約１７０ｍＡ，最小値で約８０ｍＡである。図５の波形と比較すると、最大値で８０％以上，最小値で９０％以上ピーク値を減少させており、顕著な効果が現れている。
【００３１】
これは、例えばバッファＩＣ６において、正相バッファ６ｅ〜６ｈが出力端子をハイレベルにドライブしてソース電流を流出させている時は、逆相バッファ６ａ〜６ｄは出力端子をロウレベルにドライブしてシンク電流を流入させているので、図４に示した電力送信回路３のように、全てのバッファ６ａ〜６ｈから一斉にソース電流が流出したり、全てのバッファ６ａ〜６ｈに一斉にシンク電流が流入することがないからである。
【００３２】
即ち、バッファＩＣ６及び７に対する電流の入出力が平均化されることにより、バッファＩＣ６及び７の電源電流の消費状態も平均化されて、その電流波形が正，負に著しく大きなピークを生ずることがなくなるのである。
【００３３】
以上のように本実施例によれば、発振回路４の出力端子を、バッファＩＣ６の正相バッファ６ｅ〜６ｈ及びバッファＩＣ７の正相バッファ７ｅ〜７ｈを介して共振回路１０の端子１０ｂに接続し、発振回路４からの発振信号の逆相信号を出力するインバータゲート５ａの出力端子を、バッファＩＣ６の逆相バッファ６ａ〜６ｄ及びバッファＩＣ７の逆相バッファ７ａ〜７ｄを介して共振回路１０の１０ａに接続して、共振回路１０と磁気結合したＩＣカード１の送受信回路１ｂを介して、磁気信号により制御回路１ａに電力を送信するようにした。
【００３４】
従って、各バッファＩＣ６及び７の電源電流の消費状態を平均化させることができ、各バッファＩＣ６及び７が内蔵しているバッファをより多く有効に利用することができる。そして、例えば、従来はバッファＩＣが４個必要であったものが２個で構成できるようになり、必要なバッファＩＣの個数を削減することが可能となるので、電力送信回路２１を小形且つ低価格に構成することができる。
【００３５】
また、各バッファＩＣ６及び７において、正相バッファの個数と逆相バッファの個数とが夫々４個ずつとなるようにしたので、電源電流の消費状態をより一層平均化させることができる。
【００３６】
本発明は上記しかつ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
各バッファＩＣ６及び７における正相バッファの個数と逆相バッファの個数とは、必ずしも等しく設定する必要はなく、例えば、バッファＩＣ６においては、正相バッファを３個とし、逆相バッファを５個として、バッファＩＣ７においては、正相バッファを５個とし、逆相バッファを３個としてもよい。斯様な場合でも、電源電流の消費状態を平均化させる効果は生じる。
また、各バッファＩＣ６及び７が内蔵しているバッファ６ａ〜６ｈ及び７ａ〜７ｈを全て使用する必要はなく、必要な送信電力量に応じて、例えば、各バッファＩＣ６及び７において、正相，逆相バッファの数が夫々３個ずつとなるように使用しても良い。
【００３７】
バッファＩＣの数は２個に限らず、必要な送信電力量に応じて３個以上であっても良い。
また、１つのバッファＩＣが内蔵しているバッファの数は８個に限らず、それより多くても、或いは少なくても良い。
バッファＩＣは３ステート出力のものでなくても良い。
電源電圧や水晶発振器１１の発振周波数などは一例であり、適宜変更して実施して良い。
【００３８】
電流計１６は実験データを得るために挿入されているものであり、実際に使用する回路には必要ない。
送受信回路２１からＩＣカード１に対して電力を送信する場合は、磁気信号に限ることなく電波信号で送信しても良い。
自動車に使用されるＩＣカードに限ることなく、各種証明書の発行機や、現金自動支払機などに使用されるものなどでも良い。また、ＩＣカードのに限ることなく、非接触状態で電力が送信されて起動される携帯型の送受信装置であれば適用が可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は以上説明した通りであるので、以下の効果を奏する。
請求項１記載の電力送信回路によれば、１つのバッファＩＣの中に正相バッファと逆相バッファとが混在するようになり、携帯型の送受信装置に対して電力を送信する際に、１つのバッファＩＣが内蔵している全てのバッファから一斉にソース電流が流出したり、全てのバッファに一斉にシンク電流が流入することがない。そして、１つのバッファＩＣに対する電流の入出力が平均化されて、バッファＩＣの電源電流の消費状態も平均化され、その電流波形が正，負に著しく大きなピークを生ずることがなく、各バッファＩＣが内蔵しているバッファをより多く有効に利用することができて、必要なバッファＩＣの個数を削減することが可能となる。従って、全体を小形且つ低価格で構成することができる。
【００４０】
請求項２記載の電力送信回路によれば、各バッファＩＣにおいて、出力端子をハイレベルにドライブしているバッファの個数と出力端子をロウレベルにドライブしているバッファの個数とが等しくなるので、各バッファＩＣの電源電流の消費状態がより一層平均化され、内蔵しているバッファを更に多く有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す電気的構成図
【図２】バッファＩＣの電源電流波形図
【図３】従来技術を示す電力送信回路の全体構成図
【図４】図１相当図
【図５】図２相当図
【符号の説明】
１はＩＣカード（送受信装置）、４は発振回路、５ａはインバータゲート（逆相信号出力回路）、６及び７はバッファＩＣ、６ａ〜６ｄはバッファ（逆相バッファ）、６ｅ〜６ｈはバッファ（正相バッファ）、７ａ〜７ｄはバッファ（逆相バッファ）、７ｅ〜７ｈはバッファ（正相バッファ）、１０は共振回路、２１は電力送信回路を示す。
【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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