无线受电装置及其控制电路、使用了它的电子设备、接收功率的计算方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及无线供电技术。
【背景技术】
[0002]近年，为给电子设备供电，无接点功率传输(也称为非接触供电、无线供电)正开始普及。为促进不同厂商产品间的相互利用，建立起了WPC(Wireless Power Consortium:无线充电联盟)组织，并由WPC制定了作为国际标准的Qi标准。
[0003]基于Qi标准的无线供电是利用了发送线圈与接收线圈间的电磁感应的技术。供电系统由具有发送线圈的供电装置和具有接收线圈的受电终端构成。
[0004]图1是表示遵循Qi标准的无线供电系统100的构成的图。供电系统100包括供电装置200(TX、Power Transmitter)和受电装置300(RX、Power Receiver)。受电装置300被安装于便携式电话终端、智能手机、音频播放器、游戏设备、平板终端等电子设备。
[0005]供电装置200包括发送线圈(初级线圈)202、驱动器204、控制器206、解调器208。驱动器204包含H桥电路(全桥电路)或者半桥电路，对发送线圈202施加驱动信号S1、具体来说施加脉冲信号，利用流过发送线圈202的驱动电流使发送线圈202产生电磁场的功率信号S2。控制器206总体地控制供电装置200整体，具体来说，通过控制驱动器204的开关频率、或者开关的占空比，来使发送功率变化。
[0006]根据Qi标准，在供电装置200与受电装置300间规定了通信协议，可从受电装置300向供电装置200利用控制信号S3传送信息。该控制信号S3被以利用反向散射调制(Backscatter modulat1n)进行了AM调制(Amplitude Modulat1n:脉冲幅度调制)的形式从接收线圈302(次级线圈)发送到发送线圈202。该控制信号S3中例如包含指示对受电装置300的功率供给量的功率控制数据(也称包)、和表示受电装置300的固有信息的数据等。解调器208对发送线圈202的电流或者电压中所包含的控制信号S3进行解调。控制器206基于解调后的控制信号S3中所包含的功率控制数据控制驱动器204。
[0007]受电装置300包括接收线圈302、整流电路304、平滑电容器306、调制器308、负载310、控制器312、电源电路314。接收线圈302接收来自发送线圈202的功率信号S2，并向发送线圈202发送控制信号S3。整流电路304和平滑电容器306根据功率信号S2对接收线圈30感应起的电流S4进行整流和平滑化，并变换成直流电压。
[0008]电源电路314利用从供电装置200供给的功率对未图示的可充电电池充电，或者使直流电压VRECT升压或降压，提供给控制器312及其它负载310。
[0009]控制器312监视提供给负载310的功率，并根据此生成指示从供电装置200供给的功率量的功率控制数据。调制器308对包含功率控制数据的控制信号S3进行调制，并对接收线圈302的线圈电流进行调制，由此调制发送线圈202的线圈电流及线圈电压。
[0010]在该供电系统100中，供电装置200和受电终端(电子设备)被配置在比较自由的空间内，故设想在发送线圈与接收线圈之间或者它们附近存在金属片等异物的状况。若存在异物，则存在发送线圈202与接收线圈302的耦合度降低，供电效率降低，以及异物会发热这样的问题。
[0011 ] 因此，在Qi标准中，针对异物检测(F0D:Foreign Object Detect1n)进行了规定。作为FOD的方法，已提出了分别测定发送功率和接收功率，并基于它们的比较结果来检测有无异物的方法。
[0012][在先技术文献]
[0013][专利文献]
[0014][专利文献I]日本特开2013-38854号公报
【发明内容】
[0015]〔发明所要解决的课题〕
[0016]本发明人们最初研究了采用受电装置300内部的消耗功率、具体来说采用电源电路314、负载310、控制电路400等的消耗功率的合计作为用于FOD的接收功率的情况。然而，受电装置300内部的消耗功率有时未必与受电装置300的接收功率一致。
[0017]该情况意味着并非受电装置300接收到的全部功率都在受电装置300内部消耗，换言之，提供给受电装置300的功率的一部分在到达接收线圈302前就被吸收，或者在电源电路314及其负载310、控制电路400以外的电路中消耗了。进一步研究后认识到，受电装置300中所使用的接收线圈302的形状、构造、布局、以及电子设备的壳体的形状及材料等会对接收功率产生影响。
[0018]需要说明的是，这些认识并非本领域技术人员的一般性知识，而是本发明人们独自认识到的。
[0019]本发明是鉴于这样的技术问题而研发的，其一个方案的例示性目的之一在于提供一种能高精度地计算接收功率的受电装置的控制电路。
[0020]〔用于解决课题的手段〕
[0021]1.本发明的一个方案涉及无线受电装置的控制电路。该控制电路包括:基于预定的算式计算无线受电装置的消耗功率ro的接收功率运算部;从外部取得第I参数α、第2参数β的参数取得部；以及通过按照修正式αΧΗ)+β修正接收功率运算部计算出的消耗功率PD，来计算无线受电装置的接收功率PRP的修正部。
[0022]根据该方案，基于接收线圈的形状、构造、布局、以及要安装无线受电装置的电子设备的壳体的形状及材料等，对2个修正用的参数α、β进行最优化，从而能高精度地检测无线受电装置的接收功率，进而提高异物检测的精度。
[0023]参数取得部可以被构成为能外装多个电阻，并被构成为能根据所连接的多个电阻各自的电阻值而取得第I参数α、第2参数β。
[0024]参数取得部可以包括将多个电阻的电阻值转换成多个电压的电压转换部，和将多个电压转换成多个数字值的Α/D转换器，并且取入多个数字值作为第I参数α、第2参数β。
[0025]多个电阻可以以形成电阻串的方式串联连接。电压转换部可以包括与多个电阻的端子连接的多个设定端子，和为电阻串供给恒电流的电流源。Α/D转换器可以将多个设定端子的电压和/或多个设定端子间的电位差转换成数字值。
[0026]参数取得部可以包括:连接多个电阻的多个设定端子;与多个电阻对应而设、生成与各自对应的电阻的电阻值成反比的电流的多个电流转换部；以及与多个电流转换部对应而设、将各自对应的电流转换部所生成的电流转换成电压的电压转换部。
[0027 ]参数取得部可以包括从外部的处理器接收含有第I参数α、第2参数β的串行数据的接口电路，和存储第I参数α、第2参数β的寄存器。
[0028]接收功率运算部可以包括测定无线受电装置流过的电流ILOAD的负载电流测定部，并基于预定的函数fD(ILOAD)计算消耗功率H)。
[0029]无线受电装置可以除控制电路外还包括接收线圈、对接收线圈流过的电流进行整流的整流电路、以及与整流电路的输出连接的产生整流电压VRECT的平滑电容器。电流ILOAD可以是从平滑电容器流向负载的电流。
[0030 ]函数f D (I LOAD)可以包含(VRECT X I LOAD)的项。
[0031]函数fD(ILOAD)可以还包含以RON为预定常数的RONX IL0AD2的项。
[0032]控制电路可以包括测定控制电路自身的工作电流IDD的电源电流测定部，和测定控制电路所被供给的电源电压VDD的电压测定部。函数fD (ILOAD)可以还包括(VDD X IDD)的项。
[0033]控制电路可以以整流电压VRECT为电源电压VDD进行工作。
[0034]控制电路可以遵循Qi标准。
[0035]控制电路可以被一体集成在一个半导体基板上。
[0036]所谓“一体集成”，包括电路的全部构成要素都形成在半导体基板上的情况、和电路的主要构成要素被集成一体的情况，也可以为调节电路常数而将一部分电阻和电容器等设在半导体基板的外部。通过将电路集成为I个IC( Integrated Circuit:大规模集成电路)，能削减电路面积，并且能保持电路元件的特性一致。
[0037]本发明的另一方案涉及无线受电装置。无线受电装置包括接收线圈、对流过接收线圈的电流进行整流的整流电路、与整流电路的输出连接的产生整流电压VRECT的平滑电容器、以及上述任一种控制电路。
[0038]2.本发明的一个方案涉及无线受电装置的控制电路。控制电路包括:检测预定路径流过的电流I的电流检测部;基于以电流I为自变量的预定的函数fD(I)计算无线受电装置的消耗功率PD的接收功率运算部；电流I的范围被划分成N个(N为2以上的整数)区间，从外部取得针对划分出的各区间指定的参数α??αΝ的参数取得部；当电流I被包含于第i个区间时，用参数ai修正接收功率运算部计算出的消耗功率PD，从而计算无线受电装置的接收功率PRP的修正部。
[0039]根据该方案，将电流I划分成多个区间，基于接收线圈的形状、构造、布局、以及安装无线受电装置的电子设备的壳体的形状、材料等对各区间的参数进行最优化，由此能高精度地检测无线受电装置的接收功率，进而提高异物检测的精度。
[0040]在一个方案中，第j个参数aj可以被用于修正接收功率PRPj相对于第j个区间中的电流I的倾斜度。
[0041 ]根据该方案，能按照区间分别调节接收功率PRP j相对于电流I的倾斜度，能使计算出的接收功率精度良好地拟合于实际的接收功率。
[0042]在将第i个区间和第i+1个区间的阈值记为Ii时，修正部可以按照
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