无线电力输送单元、电子装置和控制无线电力输送单元的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有无线通信和无线电力输送的两个功能的无线电力输送单元、利用上述单元的电子装置、以及控制无线电力输送单元的方法。
【背景技术】
[0002]目前，利用电磁感应原理，已经开发出依照预定的通信标准并执行与外部装置的无线通信的便携式终端、以及依照多个频带的通信标准并执行无线通信的便携式无线电。
[0003]例如，作为利用电磁感应执行磁场通信的便携式终端，已经知道其中通过根据载波的强度切换线圈的匝数来提高通信质量(见日本特开专利申请N0.2011-097307)的一个便携式终端。此外，作为依照多个频带的通信标准并执行无线通信的便携式无线电，已经知道其中在利用不同的频带操作便携式无线电的情况下，通过将并联谐振电路连接到阻抗匹配电路来提高将要使用的频带的通信质量的便携式无线电(见日本专利N0.3747010)。
[0004]但是，在根据日本特开专利申请N0.2011-097307的便携式终端中，需要提供用于切换在天线元件部分中的线圈的匝数的开关。在该配置中，开关连接的数量随着在天线元件部分中的线圈的匝数增加而增加。因此，天线元件部分的串联电阻相应地增加。因为除了天线元件部分的电感值增加以外，开关的串联电阻也增加，可能难以设置最优的阻抗匹配电路常数。此外，电力从接收天线被供应到通信控制部分，并且硅整流二极管天线电路和与接收天线连接的阻抗匹配电路并联连接。在该配置中，由于电力供应到通信控制部分以及硅整流二极管天线电路的影响，可能难以最优化阻抗匹配电路，并且可能不利地影响数据通信质量。
[0005]根据日本专利N0.3747010的便携式无线电，需要接收用于指定接收频率的信息，并且同样地，需要在利用多个频带的情况下准备用于各个频带的阻抗匹配电路。
【发明内容】
[0006]根据本发明的一个实施例，一种无线电力输送单元包括，接收天线；控制电路，具有依照预定的通信标准的无线通信功能；阻抗匹配电路，连接在接收天线和控制电路之间，并且执行接收天线和控制电路之间的阻抗匹配；转换电路，将交流电力转换为直流电电压；谐振电路，连接在接收天线和转换电路之间，谐振电路在谐振条件下接收由接收天线接收的电磁能量，并且输出交流电力；以及开关电路，基于来自控制电路的控制信号，选择性地将接收天线与阻抗匹配电路或谐振电路连接。控制电路控制开关电路以使得开关电路在执行无线通信的时候将接收天线与阻抗匹配电路连接，并且在执行无线电力输送的时候将接收天线与谐振电路连接。
[0007]当结合附图阅读下述详细的说明时，本发明的其它目标、特征以及优势会变得更加明晰。
【附图说明】
[0008]图1是示出根据第一实施例的包括无线电力输送单元的电子装置的配置的框图；
[0009]图2是示出图1中所示的开关电路的配置的电路示意图；
[0010]图3是示出根据第二实施例的包括无线电力输送单元的电子装置的配置的框图；
[0011]图4是示出图3中所示的开关电路的配置的电路示意图；以及
[0012]图5是示出图3中所示的接收天线的配置的电路示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面，将利用附图描述本发明的实施例。应注意的是对于各个实施例，相同的参考标号被给予到相同或相应的部分/部件。
[0014]第一实施例
[0015]图1是示出根据第一实施例的包括具有无线通信控制功能的无线电力输送单元10的电子装置的配置的框图。如图1所示，无线电力输送单元10包括接收天线1、开关电路2、阻抗匹配电路3、作为控制电路的一个示例的中央处理单元(CPU) 4、电池5、谐振电路6、整流电路7和直流电转换电路8。
[0016]电池5向CPU 4供应预定的直流电电压，并且例如还向电子装置的电子装置电路9供应预定的直流电电压作为电压VOUT，所述电子装置诸如便携式电话或便携式无线电。
[0017]此外，提供预定的通信接口 15，用于连接CPU 4和电子装置电路9，为了执行数据通信和用于其间的(一个或多个)控制信号的通信的目的。
[0018]为了执行与具有和无线电力输送单元10相同或相似配置的其它无线电力输送单元的诸如近场通信(NFC)的短距离无线通信的目的，CPU 4具有依照预定的通信标准的短距离无线通信功能。CPU 4经由阻抗匹配电路3和开关电路2与接收天线I连接。阻抗匹配电路3执行在CPU 4和接收天线I之间的阻抗匹配。
[0019]此外，为了从依照诸如“Qi” (注册商标)的无线电力输送系统执行无线电力输送的电力供应单元接收无线电力输送，接收天线I经由开关电路2和谐振电路6与整流电路7连接。准备谐振电路6用于在谐振条件下以低损耗接收该接收天线I接收的电磁能量。
[0020]整流电路7整流接收的交流电力并且向直流电转换部分8输出整流的电力。直流电转换部分8将由整流电路7整流的电压转换为预定的电压VOUT并且向电池5和电子装置电路9供应电压VOUT。
[0021]图2是不出图1中所不的开关电路2的配置的电路不意图。利用图1和2，将描述具有无线通信控制功能的无线电力输送单元10的操作。
[0022]在依照短距离无线通信执行数据通信的时候，CPU 4向开关电路2输出用于数据通信控制的调换(change-over)信号(在下文中被称为SEL信号)，所述开关电路2响应该SEL信号并且分别将接收天线I的输出端VP和VM连接到阻抗匹配电路3的输入端DP和DM。此时，在开关电路2中，开关SWl和SW2被接通，并且开关SW3和SW4被关断。
[0023]CPU 4依照诸如NFC的短距离无线通信系统产生无线信号，并且经由阻抗匹配电路3和开关电路2将无线信号从接收天线I发送到其它无线电力输送单元。此外，CPU 4经由开关电路2和阻抗匹配电路3利用接收天线I从其它无线电力输送单元接收依照短距离无线通信系统的无线信号。
[0024]另一方面，在不执行数据通信的时候，CPU向开关电路2输出用于无线电力输送控制的另一个SEL信号，所述开关电路2响应于该另一个SEL信号并且分别将接收天线I的输出端VP和VM连接到谐振电路6的输入端PP和PM。此时，在开关电路2中，开关SWl和SW2被关断，并且开关SW3和SW4被接通。
[0025]接收天线I从依照诸如“Qi”(注册商标)的无线电力输送系统执行无线电力输送的电力供应单元接收无线电力输送，并且经由谐振电路6向整流电路7输出接收的电力。谐振电路6以低损耗(以最大电力传输的方式)接收该接收天线I接收了的电磁能量，并输出交流电力。整流电路7整流接收的交流电力并向直流电转换电路8输出整流的电力。直流电转换电路8将整流的电压转换为预定的直流电电压VOUT，并向电池5和电子装置电路9供应电压VOUT。
[0026]应注意的是，例如，CPU 4通过通信接口 15从电子装置电路9接收控制信号，所述控制信号给出指定是执行数据通信控制还是无线电力输送控制的指令。然后，响应于该控制信号，CPU 4确定是将接收天线11与阻抗匹配电路3还是谐振电路6连接，并向开关电路2输出相应的SEL信号。
[0027]在上述第一实施例中，在执行数据通信的时候，作为一般的方式，阻抗匹配电路3的(一个或多个)电路参数例如在依照诸如NFC的短距离无线通信的数据通信的载波频率处，以最大化质量因子(Q)的方式被设置，以便获得良好的通信灵敏度。
[0028]另一方面，在执行无线电力输送控制的时候，谐振电路6的(一个或多个)参数鉴于整流电路7和/或直流电转换电路8的操作被设置为(一个或多个)预定的值，其中整流电路7和/或直流电转换电路8例如依照诸如Qi (注册商标)的无线电力输送系统执行无线电力输送。
[0029]如上所述，根据第一实施例，开关电路2被提供在接收天线I的输出端处，并且因此，使得在执行数据通信的时候的接收天线I的连接和在执行无线电力输送(即，不执行数据通信)的时候的接收天线I的连接相互不相同。因此，能够防止在执行数据通信的时候的电路配置和在执行无线电力输送(即，不执行数据通信)的时候的电路配置相互影响。因此，可以在执行数据通信和执行无线电力输送(即，不执行数据通信)的两个时刻的每个时最优化阻抗匹配。因此，能够实现具有无线电力输送功能而不劣化无线通信质量的无线电力输送单元10。
[0030]第二实施例
[0031]图3是示出根据第二实施例的包含无线电力输送单元1A的电子装置的配置的框图。图4是示出图3中所示的开关电路2A的配置的电路示意图。图5是示出图3中所示的接收天线11的配置的电路示意图。根据第二实施例的无线电力输送单元1A在下列点中不同于上述根据第一实施例的无线电力输送单元10。
[0032](I)替代接收天线1，提供具有多个匝的线圈的接收天线11，并且在输出端VP和VMX之间具有X-1个中间接头VM1、VM2、...、VM(X-1)。
[0033]如图3、4和5所示，X-1个中间接头VM1、VM2、...、VM(X-1)被提供用于多匝线圈的各个匝数，其中匝数已经被预先设置。在接收天线11中的将被用于例如NFC的短距离无线通信的多匝线圈的匝数被设置为根据多个短距离无线通信系统的各个通信频率频道的每一个而变化。
[0034](2)替代开关电路2，提供用于选择性地将接收天线11与阻抗匹配电路3或谐振