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    • 专利摘要:
    共振電路，包含：串聯地連接的發送線圈以及共振用電容器。多頻音電源能夠根據離散的多個頻率來設定任意的頻率，將多頻音信號輸出至共振電路，該多頻音信號是使設定的頻率的正弦波信號重合而成的信號。頻率控制電路於測定模式中，將全部的頻率設定至多頻音電源，且在產生多頻音信號的狀態下，決定送電效率高的至少一個頻率，上述多頻音信號是使全部的頻率的正弦波信號重合而成的信號。而且，於供電模式中，將測定模式所決定的至少一個頻率設定至多頻音電源。
    公开号:TW201304343A
    申请号:TW101113984
    申请日:2012-04-19
    公开日:2013-01-16
    发明作者:Yuki Endo；Yasuo Furukawa
    申请人:Advantest Corp；
    IPC主号:H04B5-00
    专利说明:
    無線供電裝置
    本發明是有關於一種無線(wireless)供電技術。
    近年來，作為對於行動電話終端、或筆記型電腦(note type computer)等的電子設備、或者電動汽車的供電技術，無線(非接觸)電力傳輸受到關注。無線電力傳輸主要分為：電磁感應型、電波接收型、以及電場˙磁場共鳴型該三類。
    電磁感應型無線電力傳輸是：利用於短距離(數公分(cm)以內)，可以數百kHz以下的頻帶來傳輸數百W的電力。電力的利用效率為60%~98%左右。
    當於數公尺(m)以上的比較長的距離中進行供電時，利用電波接收型無線電力傳輸。電波接收型無線電力傳輸可以中波~微波的頻帶來傳輸數W以下的電力，但電力的利用效率低。作為以比較高的效率在數m左右的中距離進行供電的方法，電場˙磁場共鳴型無線電力傳輸受到關注(參照非專利文獻1)。 [先前技術文獻] [非專利文獻]
    [非專利文獻1]A.Karalis,J.D.Joannopoulos,M.Soljacic，「有效無線非輻射中距離能量傳輸」，2008年1月物理學年報第323期第34-48頁(A.Karalis,J.D.Joannopoulos,M.Soljacic，「Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer」，ANNALS of PHYSICS Vol.323,pp.34-48,2008,Jan.)
    圖1是表示無線供電系統(system)的一例的圖。無線供電系統2r包括：無線供電裝置4r以及無線受電裝置6r。
    無線供電裝置4r包括：發送線圈(coil)LTX、共振用電容器(capacitor)CTX以及交流電源20r。該交流電源20r產生具有發送頻率f1的電氣信號S2。共振用電容器CTX以及發送線圈LTX構成共振電路，該共振電路的共振頻率被調諧(tuning)為電氣信號S2的頻率。自發送線圈LTX發送電力信號S1。於無線供電系統2r中，利用未成為電波的電磁波的近場(電場、磁場、或電磁場)作為電力信號S1。
    無線受電裝置6r包括：接收線圈LRX、共振用電容器CRX以及負載3。共振用電容器CRX、接收線圈LRX以及負載3構成共振電路，該共振電路的共振頻率被調諧為電力信號S1的頻率。
    圖2是表示圖1的供電系統中的、自交流電源至負載的傳遞特性(S21)的圖。若發送線圈LTX與接收線圈TRX的距離或朝向發生變化，則兩個線圈的耦合度K會發生變化。對於傳遞特性S21而言，若耦合度K變高，則兩個波峰(peak)會分離(split)，波峰的間隔根據耦合度K而發生變化。
    於先前的供電系統2r中，藉由對共振用電容器CTX、CRX的容量值進行調節，將接收側、發送側的共振電路的共振頻率調諧至：獲得高傳輸效率的波峰附近。
    然而，於供電裝置4r與受電裝置6r的距離、即耦合度K時刻地發生變化的狀況下，難以追隨著耦合度K來對共振用電容器CTX、CRX進行調節。
    本發明是鑒於上述問題而成的發明，本發明的某形態的例示性目的之一在於：提供如下的無線供電裝置，即便發送線圈與接收線圈的耦合度發生變化，該無線供電裝置亦能夠高效率地傳輸電力。
    本發明的某形態是有關於發送如下的電力信號的無線供電裝置，該電力信號包含電場、磁場、以及電磁場的任一個。無線供電裝置包括：共振電路，包含串聯地連接的發送線圈及共振用電容器；多頻音電源，構成為能夠根據離散的多個頻率來設定任意的頻率，且能夠將多頻音(multi-tone)信號輸出至共振電路，上述多頻音信號是使設定的頻率的正弦波信號重合而成的信號；以及頻率控制電路，對多頻音電源所應輸出的正弦波信號的頻率進行設定。頻率控制電路於測定模式(mode)中，將全部的頻率設定至多頻音電源，且在產生多頻音信號的狀態下，決定送電效率高的至少一個頻率，上述多頻音信號是使全部的頻率的正弦波信號重合而成的信號，於供電模式中，將測定模式所決定的至少一個頻率設定至多頻音電源。
    根據上述形態，即便在傳輸效率高的頻帶根據耦合度而分離的狀況下，亦可利用效率高的頻率來傳輸電力，而不將供電側、受電側的共振頻率予以變更。
    應注意的是，如上所述的構件的任意組合或重組等可有效地作為且包含於本發明實施形態中。
    此外，上述發明內容未必已對全部的必要特徵進行了說明，因此，本發明亦可為上述特徵的子組合。
    基於較佳實施形態來對本發明進行說明，此等較佳實施形態對本發明進行例示，而並不對本發明的範疇進行限定。實施方式中所述的全部的特徵及組合對於本發明而言不一定必需。
    於本說明書中，所謂「構件A與構件B連接的狀態」，除了包括構件A與構件B物理性地直接連接的情形之外，亦包括構件A與構件B經由其他構件而間接地連接的情形，上述其他構件不會對上述構件A與構件B的電性連接狀態造成實質性影響，或不會損害因上述構件A與構件B結合而產生的功能或效果。
    同樣地，所謂「構件C設置於構件A與構件B之間的狀態」，除了包括構件A與構件C、或者構件B與構件C直接地連接的情形之外，亦包括構件A與構件C、或者構件B與構件C經由其他構件而間接地連接的情形，上述其他構件不會對構件A與構件C、或者構件B與構件C的電性連接狀態造成實質性影響，或不會損害因構件A與構件C、或者構件B與構件C結合而產生的功能或效果。
    圖3是表示實施形態的無線供電裝置4的構成的區塊圖。供電裝置4包括：共振電路10、多頻音電源20、以及頻率控制電路40，該供電裝置4將電力信號S1送出至未圖示的無線受電裝置。電力信號S1是未成為電波的電磁波的近場(電場、磁場、或電磁場)。
    共振電路10包含：串聯地連接的發送線圈LTX以及共振用電容器CTX。電阻RTX表示共振電路的電阻成分。
    多頻音電源20能夠根據離散的多個頻率f1~fN來設定任意的頻率，且能夠將多頻音信號S2輸出至共振電路10，上述多頻音信號S2是使設定的頻率的正弦波信號重合而成的信號。N為2以上的整數。多個頻率f1~頻率fN是以共振電路10的共振頻率fR為中心而進行分佈。
    頻率控制電路40對多頻音電源20所應輸出的正弦波信號的頻率進行設定。頻率控制電路40能夠對測定模式與供電模式進行切換。
    於測定模式中，頻率控制電路40將全部的頻率f1~頻率fN設定至多頻音電源20。藉此，使多頻音電源20產生多頻音信號S2a，該多頻音信號S2a是使全部的頻率f1~頻率fN的正弦波信號重合而成的信號。由於並非藉由上述多頻音信號S2a來進行電力傳輸，因此，各頻率的振幅十分小。於該狀態下，頻率控制電路40基於檢測信號S6來決定送電效率高的至少一個頻率，上述檢測信號S6表示共振電路10的電性狀態。
    於供電模式中，頻率控制電路40將測定模式中所決定的至少一個頻率設定至多頻音電源20。較佳為，頻率控制電路40將2個頻率fi、fj設定至多頻音電源20。藉此，於供電模式中，多頻音電源20產生多頻音信號S2b，該多頻音信號S2b是使傳輸效率高的兩個頻率fi、fj的正弦波信號重合而成的信號。亦即，利用頻率fi、fj來進行供電。將多頻音信號S2b中的頻率fi、fj的強度，設定得充分地高於測定模式中的各頻率的強度。於供電模式中，設定至多頻音電源20的頻率的個數並不限定於2，其數量為任意。
    較為理想的是，多頻音電源20是以使多頻音信號S2的波峰因數(crest factor)變小的相位，使頻率控制電路40所設定的多個頻率f1、f2...的正弦波重合。
    圖4是表示無線供電裝置4的具體構成的電路圖。
    多頻音電源20包括：橋接(bridge)電路22、驅動器(driver)電路24、電源26、數位多頻音(digital multi-tone)信號產生部28、以及位元流(bit stream)信號產生部30。
    橋接電路22的輸出端子P1、P2與共振電路10連接。於圖4中，橋接電路22為H橋接電路，且包含4個開關(switch)SW1~開關SW4。
    電源26將電源電壓VDD輸出至橋接電路22。
    數位多頻音信號產生部28產生具有如下的波形的數位多頻音信號S3，上述波形是使頻率控制電路40所設定的頻率的正弦波信號重合而成的波形。例如，數位多頻音信號產生部28接受頻率控制電路40所設定的頻率資料(data)S5。該頻率資料S5是表示各頻率的振幅及相位資訊的複數資料(complex data)。數位多頻音信號產生部28包含：高速逆傅里葉轉換器，該高速逆傅里葉轉換器對頻率資料S5進行逆傅里葉轉換，藉此來產生數位多頻音信號S3。
    位元流信號產生部30產生與數位多頻音信號S3相對應的位元流信號S4。例如，位元流信號產生部30包含：帶通(bandpass)△Σ調變器，該帶通△Σ調變器對數位多頻音信號S3進行△Σ調變，藉此來產生位元流信號S4。
    帶通△Σ調變器只要使用眾所周知的技術即可。帶通△Σ調變器內部的帶通濾波器(bandpass filter)的中心通過頻率fc是設計為：與共振電路10的共振頻率fR相等。帶通△Σ調變器藉由超取樣(oversampling)來產生如下的位元流信號S4，該位元流信號S4的速率(rate)為中心通過頻率fc的4倍。
    輸入至位元流信號產生部30的數位多頻音信號S3具有量子化雜訊(quantization noise)，該量子化雜訊均一地分佈於整個頻帶。藉由帶通△Σ調變器來進行整形(雜訊整形(noise shaping))，以使量子化雜訊在頻率fc附近變為最小，且隨著遠離頻率fc附近而增大。
    驅動器電路24根據位元流信號S4，而將橋接電路的開關SW1~開關SW4予以驅動。
    具體而言，當位元流信號S4為第1位準(level)(例如高位準(high level))時，驅動器電路24將成對(pair)的開關SW1、SW4予以接通(ON)；當位元流信號S4為第2位準(例如低位準(low level))時，驅動器電路24將成對(pair)的開關SW2、SW3予以接通(ON)。
    頻率控制電路40接受檢測信號S6，該檢測信號S6與流入至共振電路10的共振電流IL相對應。例如，於共振電路10中設置檢測電阻Rs，該檢測電阻Rs是與共振用電容器CTX及發送線圈LTX串聯地設置。於檢測電阻Rs中產生與共振電流IL成比例的電壓降Vs，該電壓降Vs作為檢測信號S6而輸入至頻率控制電路40。頻率控制電路40將如下的頻率設定至多頻音電源20，上述頻率是檢測信號S6所含的頻率成分中的強度大的頻率。
    頻率控制電路40包含：選擇器(selector)42、格式(format)部44、高速傅里葉轉換器46、A/D轉換器(converter)48、計時器(timer)電路50、以及全音(tone)產生部52。
    計時器電路50每隔規定的週期，對測定模式與供電模式進行切換。例如，計時器電路50於測定模式中，產生達到低位準(0)的控制信號SCNT，且於供電模式中，產生達到高位準(1)的控制信號SCNT。
    如上所述，於測定模式中，頻率控制電路40將全部的頻率設定至多頻音電源20。全音產生部52產生頻率資料S5a，該頻率資料S5a是產生多頻音信號S2a時所需的頻率資料，上述多頻音信號S2a的全部的頻率成分具有均一的振幅。如上所述，較為理想的是，對各頻率的相位進行調節，以使波峰因數變小。
    當利用橋接電路22來構成多頻音電源20時，多頻音信號S2的振幅會受到電源26所產生的電源電壓VDD限制。以使波峰因數變小的方式，將各頻率的相位予以最佳化，藉此，可使各頻率成分的振幅增大，從而可使能夠輸送的電力增大。當利用類比放大器(analog amplifier)來構成多頻音電源20時亦相同。
    A/D轉換器48將檢測信號S6轉換為數位信號S7。高速傅里葉轉換器46對數位信號S7進行傅里葉轉換。格式部44基於高速傅里葉轉換器46的輸出資料S8來決定如下的頻率，該頻率是於後續的供電模式中，應設定至多頻音電源20的頻率。具體而言，格式部44將多個頻率設定至多頻音電源20，上述多個頻率是經傅里葉轉換的輸出資料S8所示的信號強度大的頻率。格式部44是以使波峰因數變小的方式來決定各頻率的相位，接著產生頻率資料S5b。
    頻率資料S5a、S5b輸入至選擇器42。該選擇器42於測定模式中選擇頻率資料S5a，於供電模式中選擇頻率資料S5b。
    以上為無線供電裝置4的構成。
    接著，對上述無線供電裝置4的動作進行說明。圖5(a)~圖5(e)是表示實施形態的無線供電裝置4的動作的圖。發送線圈LTX與接收線圈LRX的耦合度K會根據無線供電裝置4與無線受電裝置6的距離或朝向而發生變化。而且，自多頻音電源20至無線受電裝置6的負載的S參數(parameter)(傳遞特性)S21會根據耦合度K而發生變化。
    圖5(a)、圖5(b)分別表示某耦合度K時的S參數S21(傳遞特性)及S11(反射特性)。於測定模式中，頻率控制電路40將全部的頻率設定至多頻音電源20。結果是，產生具有圖5(c)所示的頻譜(spectrum)的多頻音信號S2a。若將具有圖5(c)的頻譜的多頻音信號S2a施加至共振電路10，則在有效率地將電力傳輸至無線受電裝置6的頻率下，共振電流IL變大。亦即，對於高速傅里葉轉換器46所產生的輸出資料S8而言，能夠有效率地傳輸電力的頻率的強度增強。格式部44將強度強的頻率f5、f8決定為在後續的供電模式中使用的頻率。於供電模式中，如圖5(e)所示，產生具有頻率f5、f8的多頻音信號S2a。
    無線供電裝置4根據來自計時器電路50的控制信號SCNT，按照規定的週期而變為測定模式，在各個時刻選擇最佳的頻率，對無線受電裝置6供電。
    以上為無線供電裝置4的動作。
    實施形態的無線供電裝置4對流入至共振電路10的共振電流IL的頻譜進行測定，藉此，可檢測出如下的頻率，該頻率是能夠有效率地將電力傳輸至無線受電裝置6的頻率。
    而且，即便於如下的情形時，亦可適當地對多頻音信號S2b的頻率進行切換，從而總是能夠高效率地傳輸電力，上述情形是指：每隔規定的週期，對供電模式與測定模式進行切換，藉此，無線供電裝置4與無線受電裝置6相對地移動。
    又，於圖3的無線供電裝置4中，使用橋接電路22來產生多頻音信號S2。因此，與使用線性放大器(linear amplifier)的情形相比較，可高效率地產生電力信號S1。
    而且，於位元流信號產生部30中使用帶通型的△Σ調變器，對該帶通型的△Σ調變器的中心頻率fc進行選擇，以使該中心頻率fc與共振電路10的共振頻率fR一致。結果是，雖然數位多頻音信號S3的量子化雜訊分佈於帶通濾波器的頻帶之外，但可藉由共振電路10來適當地進行過濾(filting)。
    以上，已基於實施形態對本發明進行了說明。本領域技術人員應理解：上述實施形態為例示，且上述實施形態的各構成要素或各處理過程(process)的組合可有各種變形例，而且此種變形例亦處於本發明的範圍。以下，對此種變形例進行說明。 (變形例1)
    圖6是表示第1變形例的無線供電裝置4a的構成的電路圖。於無線供電裝置4a中產生檢測信號S6a，該檢測信號S6a與代替共振電流IL的共振電路10兩端之間的電壓Vs相對應。接著，頻率控制電路40a將檢測信號S6a所含的頻率成分中的強度小的頻率，設定至後續的多頻音電源20。
    於上述變形例中，不會將電力傳輸至無線受電裝置的頻率的正弦波信號被共振電路10反射。結果是，於傳輸效率低的頻率下，兩端之間的檢測電壓Vs變大；於傳輸效率高的頻率下，兩端之間的檢測電壓Vs變小。因此，可藉由對上述檢測電壓Vs進行傅里葉轉換，來決定適合於傳輸的頻率。 (變形例2)
    電源26亦可根據數位多頻音信號S3來對電源電壓VDD進行調變。於該情形時，可將電源26及橋接電路22視為極性調變器(polar modulator)。
    當將電源電壓VDD予以固定時，多頻音信號S2a變為完全的矩形波，因此，該多頻音信號S2a的頻譜包含：大量的旁帶(sideband)成分。相對於此，根據多頻音信號S2的波形來適當地對電源電壓VDD進行調變，藉此，可抑制旁帶成分，從而可進一步使頻帶外的雜訊減少，或可使效率提高。 (變形例3)
    圖7是表示第3變形例的無線供電裝置4b的一部分的構成的電路圖。無線供電裝置4b包括：作為橋接電路22b的半橋接電路。當位元流信號S4為第1位準(高位準)時，驅動器電路24將開關SW5予以接通；當位元流信號S4為第2位準(低位準)時，驅動器電路24將開關SW6予以接通。
    根據該變形例，可獲得與H橋接電路相同的效果。 (變形例4)
    於實施形態中，對如下的情形進行說明，該情形是指：分時地進行測定模式與供電模式，但本發明並不限定於此，亦可一面進行供電，一面對最適合於電力傳輸的頻率進行測定。於該變形例中，頻率控制電路40將如下的頻率資料予以輸出，該頻率資料是使頻率資料S5a與頻率資料S5b重合而成的頻率資料。一面以弱強度來產生全部頻率的信號，而對頻率特性進行測定，一面針對用以傳輸電力的頻率，使信號強度增大。 (變形例5)
    於實施形態中，利用A/D轉換器48及高速傅里葉轉換器46，來對電力傳輸的頻率特性進行測定，但本發明並不限定於此，亦可使用選頻位準表(selective level meter)來對各頻率f1~fN各自的強度進行測定。 (變形例6)
    亦可利用類比的線性放大器來構成多頻音電源20。例如，可利用D/A轉換器與類比放大器(緩衝器(buffer))來構成多頻音電源20，上述D/A轉換器將數位多頻音信號S3轉換為類比多頻音信號，上述類比放大器(緩衝器)將D/A轉換器的輸出信號輸出至共振電路10。亦可藉由上述構成，來將如下的多頻音信號輸出至共振電路10，上述多頻音信號是使多個頻率的正弦波重合而成的信號。 (變形例7)
    圖8是表示第7變形例的無線供電裝置4c的一部分的構成的電路圖。驅動器電路24c包含：分配部60以及無感時間(dead time)設定部62。分配部60基於位元流信號S4來產生相對於開關SW1~開關SW4的閘極(gate)信號G1~閘極信號G4。例如，當位元流信號S4為高位準時，閘極信號G1、G4處於指示將開關SW1、SW4予以接通的位準；當位元流信號S4為低位準時，閘極信號G2、G3處於指示將開關SW2、SW3予以接通的位準。
    無感時間設定部62於位元流的各週期中，使開關SW1~開關SW4的接通時間縮短為規定的無感時間TDT，於無感時間TDT的區間，將全部的開關SW1~開關SW4予以斷開(OFF)。無感時間設定部62構成為能夠對無感時間TDT的長度進行調節。
    上述無感時間TDT除了防止所謂的貫通電流之外，亦用以對共振頻率進行控制。無感時間設定部62對無感時間TDT的長度進行調節，以使多頻音信號S2，換言之，以使與該多頻音信號S2相對應的共振電流IL與共振電路10發生部分共振。
    根據上述變形例，藉由利用部分共振，可根據無感時間TDT的長度來使共振電路10的有效的共振頻率發生變化，而不將共振電路10的發送線圈LTX、共振用電容器CTX的電路常數予以變更。 (變形例8)
    圖9是表示使用有第8變形例的無線供電裝置4d的供電系統2d的圖。圖10(a)~圖10(c)是表示圖9的供電系統2d的動作的圖。
    如圖10(b)、圖10(c)所示，無線供電裝置4d的控制部70在多個狀態下，以規定的週期或隨機地對設定至多頻音電源20的頻率fi、fj進行切換。
    無線受電裝置6d的負載3d的阻抗(impedance)可變。負載3d的構成並無限定，例如亦可包含：負載Z1、Z2與開關SW7。若開關SW7接通，則與斷開狀態相比較，負載3d的阻抗降低。若負載3d的阻抗發生變化，則如圖10(a)中的實線與虛線所示，能夠高效率地進行傳輸的頻率會發生變化。
    於上述系統中，僅於如下的情形時，才可進行電力傳輸，上述情形是指：無線供電裝置4d的多頻音信號S2的頻率的切換、與無線受電裝置6d的負載3d的切換同步地受到控制。
    亦即，無線供電裝置4d將同步信號S9僅輸出至允許供電的無線受電裝置6d，上述同步信號S9包含同步控制所需的資訊。與頻率控制電路40對於頻率的切換同步地，接收了適當的同步信號S9的控制部72對負載3d的阻抗進行切換。
    根據上述系統，可控制允許或禁止對無線受電裝置6d供電。 (變形例9)
    亦可將若干資訊重疊於多頻音信號S2。對重合的各頻率的正弦波實施振幅調變、相位調變等，藉此，可實現資訊的重疊。例如，亦可將變形例8的同步信號S9重疊於多頻音信號S2本身。 (變形例10)
    於實施形態中，已對使用△Σ調變的情形進行了說明，但亦可使用以脈寬(pulse width)調變為代表的其他調變方式來將橋接電路22予以驅動。
    雖已使用特定的術語來對發明的較佳實施形態進行了說明，但上述說明僅用於解說性的目的，且應當理解，於不脫離申請專利範圍的精神或範疇的範圍內，可進行各種改良及變更。
    2r‧‧‧無線供電系統/供電系統
    2d‧‧‧供電系統
    3、3d、Z1、Z2‧‧‧負載
    4‧‧‧無線供電裝置/供電裝置
    4a~4d‧‧‧無線供電裝置
    4r‧‧‧無線供電裝置/供電裝置
    6d‧‧‧無線受電裝置
    6r‧‧‧無線受電裝置/受電裝置
    10‧‧‧共振電路
    20‧‧‧多頻音電源
    22、22b‧‧‧橋接電路
    24、24c‧‧‧驅動器電路
    26‧‧‧電源
    28‧‧‧數位多頻音信號產生部
    30‧‧‧位元流信號產生部
    40‧‧‧頻率控制電路
    42‧‧‧選擇器
    44‧‧‧格式部
    46‧‧‧高速傅里葉轉換器
    48‧‧‧A/D轉換器
    50‧‧‧計時器電路
    52‧‧‧全音產生部
    60‧‧‧分配部
    62‧‧‧無感時間設定部
    70、72‧‧‧控制部
    CRX、CTX‧‧‧共振用電容器
    f1~f13、fi、fj‧‧‧頻率
    fR‧‧‧共振頻率
    G1~G4‧‧‧閘極信號
    LRX‧‧‧接收線圈
    LTX‧‧‧發送線圈
    K‧‧‧耦合度
    P1、P2‧‧‧輸出端子
    Rs‧‧‧檢測電阻
    RTX‧‧‧電阻
    S1‧‧‧電力信號
    S2‧‧‧電氣信號/多頻音信號
    S2a、S2b‧‧‧多頻音信號
    S3‧‧‧數位多頻音信號
    S4‧‧‧位元流信號
    S5、S5a、S5b‧‧‧頻率資料
    S6‧‧‧檢測信號
    S7‧‧‧數位信號
    S8‧‧‧輸出資料
    S9‧‧‧同步信號
    S11‧‧‧S參數(反射特性)
    S21‧‧‧S參數(傳遞特性)
    SCNT‧‧‧控制信號
    SW1~SW7‧‧‧開關
    VDD‧‧‧電源電壓
    Vs‧‧‧電壓/檢測電壓/電壓降
    參照隨附圖式且僅經由實例來對實施形態進行說明，隨附圖式為例示而並不進行限定，對隨附圖式中的相似元件附上相似的符號：圖1是表示無線供電系統的一例的圖。
    圖2是表示圖1的供電系統中的自交流電源至負載的傳遞特性(S21)的圖。
    圖3是表示實施形態的無線供電裝置的構成的區塊圖。
    圖4是表示無線供電裝置的具體構成的電路圖。
    圖5(a)~圖5(e)是表示實施形態的無線供電裝置的動作的圖。
    圖6是表示第1變形例的無線供電裝置的構成的電路圖。
    圖7是表示第3變形例的無線供電裝置的一部分的構成的電路圖。
    圖8是表示第7變形例的無線供電裝置的一部分的構成的電路圖。
    圖9是表示使用有第8變形例的無線供電裝置的供電系統的圖。
    圖10(a)~圖10(c)是表示圖9的供電系統的動作的圖。
    4‧‧‧無線供電裝置/供電裝置
    10‧‧‧共振電路
    20‧‧‧多頻音電源
    22‧‧‧橋接電路
    24‧‧‧驅動器電路
    26‧‧‧電源
    28‧‧‧數位多頻音信號產生部
    30‧‧‧位元流信號產生部
    40‧‧‧頻率控制電路
    42‧‧‧選擇器
    44‧‧‧格式部
    46‧‧‧高速傅里葉轉換器
    48‧‧‧A/D轉換器
    50‧‧‧計時器電路
    52‧‧‧全音產生部
    CTX‧‧‧共振用電容器
    LTX‧‧‧發送線圈
    P1、P2‧‧‧輸出端子
    Rs‧‧‧檢測電阻
    S1‧‧‧電力信號
    S2‧‧‧電氣信號/多頻音信號
    S3‧‧‧數位多頻音信號
    S4‧‧‧位元流信號
    S5、S5a、S5b‧‧‧頻率資料
    S6‧‧‧檢測信號
    S7‧‧‧數位信號
    S8‧‧‧輸出資料
    SCNT‧‧‧控制信號
    SW1~SW4‧‧‧開關
    VDD‧‧‧電源電壓
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] 一種無線供電裝置，發送包含電場、磁場、以及電磁場的任一個的電力信號，該無線供電裝置包括：發送天線(antenna)，包含發送線圈；電源，構成為能夠根據多個頻率來設定任意的頻率，且能夠將多頻音信號輸出至上述發送天線，上述多頻音信號是使設定的頻率的正弦波信號重合而成的信號；以及頻率控制電路，對上述電源所應輸出的正弦波信號的頻率進行設定，上述頻率控制電路是：於測定模式中，在將多個頻率設定至上述電源的狀態下，決定送電效率高的至少一個頻率，於供電模式中，將上述測定模式所決定的至少一個頻率設定至上述電源。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的無線供電裝置，其中，上述電源包括：橋接電路，與上述發送天線連接；電源電路，將電源電壓輸出至上述橋接電路；數位多頻音信號產生部，產生數位多頻音信號，上述數位多頻音信號具有：使上述頻率控制電路所設定的頻率的正弦波信號重合而成的波形；位元流信號產生部，產生與上述數位多頻音信號相對應的位元流信號；以及驅動器電路，根據上述位元流信號來將上述橋接電路予以驅動。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述的無線供電裝置，其中，上述位元流信號產生部包含：帶通△Σ調變器，該帶通△Σ調變器藉由對上述數位多頻音信號進行△Σ調變，來產生上述位元流信號。
    [4] 如申請專利範圍第2項所述的無線供電裝置，其中，上述數位多頻音信號產生部包含：高速逆傅里葉轉換器，該高速逆傅里葉轉換器對上述頻率控制電路所設定的頻率資料進行逆傅里葉轉換，來產生上述數位多頻音信號。
    [5] 如申請專利範圍第2項至第4項中任一項所述的無線供電裝置，其中，上述電源電路根據上述數位多頻音信號，來對上述電源電壓進行調變。
    [6] 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的無線供電裝置，其中，上述頻率控制電路將檢測信號所含的頻率成分中的強度大的頻率設定至上述電源，上述檢測信號與流入至上述發送天線的電流相對應。
    [7] 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的無線供電裝置，其中，上述頻率控制電路將檢測信號所含的頻率成分中的強度小的頻率設定至上述電源，上述檢測信號與上述發送天線的兩端之間的電壓相對應。
    [8] 如申請專利範圍第6項或第7項所述的無線供電裝置，其中，上述頻率控制電路包含：A/D轉換器，將上述檢測信號轉換為數位信號；高速傅里葉轉換器，對上述數位信號進行傅里葉轉換；以及格式部，基於上述高速傅里葉轉換器的輸出資料來決定：於後續的供電模式中，應設定至上述電源的頻率。
    [9] 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的無線供電裝置，其中，上述電源是：以使上述多頻音信號的波峰因數變小的相位，使上述頻率控制電路所設定的頻率的正弦波進行重合。
    [10] 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的無線供電裝置，其中，上述頻率控制電路是以規定的週期而設定為上述測定模式。
    [11] 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的無線供電裝置，其中，上述頻率控制電路一面進行上述供電模式的動作，一面進行上述測定模式的動作。
    [12] 一種無線供電系統，包括：如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的無線供電裝置，發送包含電場、磁場、及電磁場的任一個的電力信號；以及無線受電裝置，接收上述電力信號。
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