专利名称：无线馈电装置、无线电力传输系统及其用在的桌子和台灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线交流馈电，更具体地说，涉及对无线交流馈电进行电力控制。
背景技术：
不需要输电线来供电的无线供电技术现在正吸引着人们的注意力。当前的无线供 电技术大致可分为三种类型(A)利用电磁感应的类型(针对短距离)；(B)利用无线电波 的类型(针对长距离)；以及(C)利用磁场的共振现象的类型(针对中等距离)。利用电磁感应的类型㈧通常用于诸如电动剃须刀的常见的家用电器；然而，其 仅在几厘米的短距离中有效。利用无线电波的类型(B)可用于长距离，然而，其不能馈送大 的电力。利用共振现象的类型(C)是相对较新的技术，由于其即使在大约几米的中等距离 也有较高的电力传输效率，因此，其尤为弓丨人关注。例如，正在研究这样一个计划，即，将接 收线圈掩埋在EV(电动车)的下面部分，从而以非接触的方式从地面的馈送线圈供电。该 无线构造使得能够实现完全绝缘的系统，这对于雨中的供电特别有效。下文中，将类型(C) 称为“磁场共振类型”。该磁场共振类型基于2006年麻省理工大学发表的理论(参照专利文献1)。在专 利文献1中，准备了四个线圈。以从馈送侧开始的顺序，这四个线圈被称为“激励线圈”、“馈 送线圈”、“接收线圈”和“负载线圈”。激励线圈和馈送线圈彼此靠近并且相互面对，以进行 电磁耦合。类似地，接收线圈和负载线圈彼此靠近并且相互面对，以进行电磁耦合。馈送线 圈和接收线圈之间的距离(中等距离)大于激励线圈和馈送线圈之间的距离以及接收线圈 和负载线圈之间的距离。此系统致力于从馈送线圈向接收线圈供电。当交流电馈送到激励线圈时，根据电磁感应原理，电流还流入馈送线圈。当馈送线 圈产生磁场导致馈送线圈和接收线圈磁共振时，大电流流入接收线圈。此时，根据电磁感应 原理，电流还流入负载线圈，并且，从与负载线圈串联的负载R中取出电力。通过利用磁场 共振现象，即使馈送线圈和接收线圈彼此之间存在大的间距，也能够实现较高的电力传输 效率。[引用列表][专利文献][专利文献1]美国专利公开No.2008/0278246[专利文献2]日本专利公开No. 2006-230032[专利文献 3] PCT 国际公开 No. W02006/022365[专利文献4]美国专利公开No. 2009/0072629[专利文献5]美国专利公开No. 2009/0015075[专利文献6]日本专利公开No. 2008-17^7
发明内容
本发明人考虑到要扩大无线馈电的应用性就需要一种用来控制传输电力的幅值的机制。然而，在目前的情况下，还没有这样的方法。在专利文献2所公开的技术中，直流电源Vl被用作产生传输电力的输入电压源。 尽管专利文献2中没有说明，但是，可以想到，可以通过利用DC/DC转换器控制输入电压来 控制传输电力的幅值。然而，一般地说，在DC/DC转换器中约产生10%至20%的电力损耗。 此外，就成本而言，不希望使用DC/DC转换器。本发明的主要目的是有效控制磁场共振类型的无线供电中的电力传输。根据本发明的无线馈电装置是以馈送线圈和接收线圈的共振频率按照无线方式 从所述馈送线圈向所述接收线圈供电的装置。所述无线馈电装置包括电力传输控制电路， 其以所述共振频率向所述馈送线圈馈送交流电；馈送线圈电路，其包括所述馈送线圈和电 容器，并且所述馈送线圈电路以所述共振频率共振；控制信号产生电路，其产生控制信号， 该控制信号具有比所述共振频率更低的控制频率；以及比较电路，该比较电路当在所述控 制信号的电平和预定基准信号的电平之间建立预定的幅值关系时产生使能信号。所述电力 传输控制电路仅在产生所述使能信号时向所述馈送线圈馈送交流电。所述“预定的幅值关系”可以是所述控制信号的电平高于所述基准信号的电平，或 者所述基准信号的电平高于所述控制信号的电平。根据这样的实施方式，例如，仅当所述控 制信号的电平高于预定电平时产生所述使能信号，并且，仅当产生所述使能信号时执行无 线馈电。馈电执行时间和馈电休眠时间之间的时间比取决于所述基准信号的电平，从而可 以很方便地任意调整输送电力的幅值。采用时间控制方法使得几乎没有发生电力损耗。所述控制信号产生电路可以产生具有锯齿波形的信号作为所述控制信号。所述无 线馈电装置还可包括用来调整所述基准信号的电平的基准信号调整电路。所述无线馈电装置还可包括激励线圈，该激励线圈与所述馈送线圈磁耦合，并且 所述激励线圈将从所述电力传输控制电路馈送的交流电馈送给所述馈送线圈。所述电力传 输控制电路可包括第一电流通路和第二电流通路，并且所述电力传输控制电路使分别与所 述第一电流通路和所述第二电流通路串联连接的第一开关和第二开关交替地导通，以向所 述激励线圈馈送交流电。根据本发明的一种无线电力传输系统包括上述的无线馈电装置，接收线圈；以 及负载线圈，其与所述接收线圈磁耦合，并且接收由所述接收线圈从馈送线圈接收到的电 力。一种具有根据本发明的无线馈电功能的桌子可以包括上述无线馈电装置。所述馈 送线圈被设置在所述桌子的背面上或者嵌入在所述桌子内部。根据这样的实施方式，可以 增加无线馈电功能，同时保持公用的桌子的外观。一种根据本发明的具有无线电力接收功能的台灯利用接收线圈接收按照无线方 式从上述桌子发送的交流电。所述台灯包括接收线圈电路，其包括所述接收线圈和电容 器，并且所述接收线圈电路以所述馈送线圈的共振频率共振；以及负载电路，其包括负载线 圈和灯，该负载线圈与所述接收线圈磁耦合，以从所述接收线圈接收交流电，该灯从所述负 载线圈接收电力。当所述灯被放置在桌子上时，所述接收线圈接收从设置在该桌子中的所 述馈送线圈馈送的交流电，以开启灯。此构造消除了配置输电线的需要，从而在外观和安全 方面具有优势。应当注意，在方法、装置和系统等之间变化的上述结构组件和表述的任意组合都4是可实施的，并且涵盖在这里所述的实施方式中。根据本发明，可以对磁场共振类型的无线供电中传输电力方便地执行控制。
结合附图，本发明的上述特征和优点将从特定优选实施方式的如下说明中变得更 加明显，附图中图1是无线电力传输系统的系统构造图；图2是使能信号产生电路的电路图；图3是示出电压/电流变化过程的时序图；图4是示出占空比和输出之间的关系的曲线图；图5是使用无线馈电系统实现的桌子和台灯的侧视图；图6是示出桌子和台灯的外观的图；以及图7是无线电力传输系统的修改例的系统构造图。
具体实施例方式下文将参照附图来详细说明本发明的优选实施方式。图1是无线电力传输系统100的系统构造图。无线电力传输系统100包括无线馈 电装置116和无线电力接收机118。无线馈电装置116包括电力传输控制电路200、激励电 路110、馈送线圈电路120和使能信号产生电路220作为基本组件。无线电力接收机118包 括接收线圈电路130和负载电路140。在馈送线圈电路120的馈送线圈L2和接收线圈电路130的接收线圈L3之间设置 长度约为0. 2米至1米的距离。无线电力传输系统100主要致力于按照无线方式从馈送线 圈L2向接收线圈L3馈送交流电。假设根据本实施方式的无线电力传输系统100以IOOkHz 或者更少的共振频率fr进行操作。在本实施方式中，将共振频率fr设置为100kHz。应该 提到的是，根据本实施方式的无线电力传输系统100可以在诸如ISM(工业-科学-医学) 频带的高频带中进行操作。在激励电路110中，激励线圈Ll和变压器T2的次级线圈Li串联连接。变压器T2 的次级线圈Li与变压器T2的初级线圈Lb —起组成耦合变压器T2，并通过电磁感应从电力 传输控制电路200接收交流电。激励线圈Ll的匝数是1，导线直径是5mm，而激励线圈Ll本 身的形状是210mmX210mm的正方形。在图1中，为简明起见，用圆来表示激励线圈Li。同 理，也可以用圆来表示其它线圈。图1所示的所有线圈都由铜制成。流入激励电路110的 电流Il是交流电流。在馈送线圈电路120中，馈送线圈L2和电容器C2串联连接。激励线圈Ll和馈送 线圈L2彼此面对。激励线圈Ll和馈送线圈L2之间的距离相对较小，其为IOmm或者更小。 因此，激励线圈Ll和馈送线圈L2彼此进行强电磁耦合。馈送线圈L2的匝数是7，导线的直 径是5mm，而馈送线圈L2本身的形状是^OmmX^Omm的正方形。当使得交流电流Il流入 激励线圈Ll时，根据电磁感应原理，在馈送线圈L2中出现电动势，使得交流电流12流入馈 送线圈电路120。交流电流12明显大于交流电流II。设置馈送线圈L2和电容器C2的值 使得馈送线圈电路120的共振频率fr是100kHz。
在接收线圈电路130中，接收线圈L3和电容器C3串联连接。馈送线圈L2和接收 线圈L3彼此面对。接收线圈L3的匝数是7，导线的直径是5mm，而接收线圈L3本身的形状 是^OmmX^Omm的正方形。设置接收线圈L3和电容器C3的值使得接收线圈电路130的 共振频率fr也是IOOkHz。因此，馈送线圈L2和接收线圈L3不必具有同样的形状。当馈送 线圈L2以共振频率fr = IOOkHz产生磁场时，馈送线圈L2和接收线圈L3磁共振，导致大 电流13流入接收线圈电路130。在负载电路140中，负载线圈L4和负载LD串联连接。接收线圈L3和负载线圈L4 彼此面对。接收线圈L3和负载线圈L4之间的距离相对较小，约为IOmm或者更小。因此， 接收线圈L3和负载线圈L4彼此进行强电磁耦合。负载线圈L4的匝数是1，导线的直径是 5mm，而负载线圈L4本身的形状是300mmX 300mm的正方形。当使得电流13流入接收线圈 L3时，在负载电路140中出现电动势，使得电流14流入负载电路140。由无线电力接收机 118的接收线圈L3来接收从无线馈电装置116的馈送线圈L2馈送的交流电，并从负载LD 取出该交流电。如果负载LD与接收线圈电路130串联连接，则接收线圈电路130的Q值下降。因 此，用于电力接收的接收线圈电路130和用于电力提取的负载电路140彼此分离开。为了 增强电力传输效率，优选的是，使得馈送线圈L2、接收线圈L3和负载线圈L4的中心线相互重合。将说明电力传输控制电路200的构造。电力传输控制电路200是半桥式电路。驱 动电路162连接到选通驱动变压器Tl的初级端。驱动电路162是已知电路，可以使用由德 州仪器公司制造的产品序号为UCC37321的IC(集成电路)来作为驱动电路162。振荡器 164和使能信号产生电路220连接到驱动电路162。振荡器164以预定的驱动频率产生IN信号(初始信号)。假设驱动频率是100kHz， 其等于共振频率。尽管IN信号的波形可以是正弦波形，这里仍假设IN信号的波形时矩形 波(数字波形)。将由振荡器164产生的IN信号输入驱动电路162作为IN输入。使能信号产生电路220以低于驱动频率的控制频率产生EN信号(使能信号)。本 实施方式中，该控制频率是1.0kHz。EN信号具有矩形波形(数字波形)。将由使能信号产 生电路220产生的EN信号作为EN输入输入驱动电路162。稍后将利用图2来说明使能信 号产生电路220的细节。驱动电路162仅在假设1.0kHz的EN信号为高电平的时间段(此后，称为“使能周 期”)上输出IOOkHz的IN信号(初始信号)作为DR信号(驱动信号)。对于EN信号假 设为低电平的时间段(此后，称为“禁用周期”)，DR信号被固定为零。在使能周期中，提供 IOOkHz的DR信号，从而使电流在正方向和负方向交替流入变压器Tl的初级线圈Lh。变压 器Tl的初级线圈Lh、变压器Tl的次级线圈Lf和变压器Tl的次级线圈Lg组成选通驱动 耦合变压器Tl。电磁感应导致电流也在正方向和负方向交替流入变压器Tl的次级线圈Lf 和变压器Tl的次级线圈Lg。驱动电路162和选通驱动变压器Tl作为传输控制电路200的 驱动系统来控制从电力馈送线圈电路120到接收线圈电路130的电力传输等。变压器Tl的次级线圈Lf的一端连接到开关晶体管Ql的栅极，而变压器Tl的次 级线圈Lf的另一端连接到开关晶体管Ql的源极。变压器Tl的次级线圈Lg的一端连接到 开关晶体管Q2的栅极，而变压器Tl的次级线圈Lg的另一端连接到开关晶体管Q2的源极。当在使能周期期间提供IOOkHz的DR信号时，电压Vx (Vx > 0)以IOOkHz的频率交替地施 加于开关晶体管Ql和Q2的栅极。结果，开关晶体管Ql和Q2以驱动频率fo交替地导通/ 关断。开关晶体管Ql和Q2是具有同样特性的增强型MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶 体管)，但是也可以是诸如双极型晶体管的其它晶体管。此外，可以使用诸如中继开关的其 它开关来取代该晶体管。电容器C5连接在图1的点A和点C之间，而电容器C6连接在图1的点C和点B之 间。这些电容器由直流电源Vdd的直流电压充电。假设电容器C5的电压(点A和点C之 间的电压)是VB，电容器C6的电压(点B和点C之间的电压)是VB，则VA+VB (点A和点 B之间的电压)表示输入电压Vin。也就是说，电容器C5和C6分别充当直流电源。
开关晶体管Ql的漏极连接到电容器C5的正极。电容器C5的负极通过变压器T2 的初级线圈Lb连接到开关晶体管Ql的源极。开关晶体管Q2的源极连接到电容器C6的负 极。电容器C6的正极通过变压器T2的初级线圈Lb连接到开关晶体管Q2的漏极。将开关晶体管Ql的源极和漏极之间的电压称为源极-漏极电压VDS1，将开关晶体 管Q2的源极和漏极之间的电压称为源极-漏极电压VDS2。将开关晶体管Ql的源极和漏极 之间流动的电流称为源极-漏极电流IDS1，将开关晶体管Q2的源极和漏极之间流动的电流 称为源极-漏极电流IDS2。示图中的箭头的方向指示正方向，与箭头方向相反的方向指示 负方向。当开关晶体管Ql导通(ON)时，开关晶体管Q2不导通(OFF)。此时的主要电流通 路(下文称为“第一电流通路”)从电容器C5的正极开始延伸，依次经过点A、开关晶体管 Q1、变压器T2的初级线圈Lb和点C，并返回电容器C5的负极。开关晶体管Ql充当控制第 一电流通路的导通/不导通的开关。当开关晶体管Q2导通(ON)时，开关晶体管Ql不导通(OFF)。此时的主要电流通 路(下文称为“第二电流通路”)从电容器C6的正极开始延伸，依次经过点C、变压器T2的 初级线圈Lb、开关晶体管Q2和点B，并返回电容器C6的负极。开关晶体管Q2充当控制第 二电流通路的导通/不导通的开关。将流入电力传输控制电路200中的变压器T2的初级线圈Lb的电流称为“电流 IS”。电流IS是交流电流，并且将第一电流通路中的电流流动定义为正方向，将第二电流通 路中的电流流动定义为负方向。在使能周期中，振荡器164直接以等于共振频率的驱动频率提供的IN信号作为DR 信号，从而第一电流通路和第二电流通路以共振频率交替开关。由于共振频率的交流电流 Is流入变压器T2的初级线圈Lb，则交流电流Il以共振频率流入激励电路110，进而共振频 率的交流电流12流入馈送线圈电路120。因而，馈送线圈电路120的馈送线圈L2和电容器 C2处于共振状态。接收线圈电路130也是相同共振频率的共振电路，从而馈送线圈L2和接 收线圈L3磁共振。此时，可以获得最大传输效率。假设变压器T2的初级线圈Lb的匝数是Ni，而变压器T2的次级线圈Li的匝数是 N2。变压器T2的初级线圈Lb的交流电流Is所产生的交流磁场导致感应电流Il的相位与 流入变压器T2的次级线圈Li的交流电流Is的相位相同。例如，耦合变压器T2是使用铁 磁芯(ferrite core)的小变压器(环形的、EE型、EI型等)。根据等安匝定律，电流Il的 幅值是IS · (N1/N2)。利用V2 = Vl · (N2/N1)来表示变压器T2的次级线圈Li的电压V27和变压器T2的初级线圈Lb的电压Vl之间的关系。在本实施方式中，m >N2成立。因此， 利用耦合变压器T2，电压Vl降低为电压V2。通过调整m和N2之间的匝数比率，可以调整 将馈送给激励电路110的电压V2的幅值。图2是使能信号产生电路220的电路图。使能信号产生电路220包括控制信号产 生电路222、比较电路2 和基准信号调整电路226。作为控制信号产生电路222的输出的 Sl信号(控制信号)输入到比较电路224的负端，作为基准信号调整电路226的输出的S2 信号(基准信号)输入到比较电路224的正端。控制信号产生电路222产生控制频率为1. OkHz的锯齿波形的交流电压作为Sl信 号。控制信号产生电路222包括电阻器Rl至R3、电容器C7和半导体闸流管112。将利用 电阻器Rl和R2对电源VCC的电源电压进行分压所得到的选通电压VG施加于半导体闸流 管112的栅极G。选通电压VG是固定值。半导体闸流管112的阳极A分别通过电阻器R3 和电容器C7连接到电源VCC和地。电源电压经过电阻器R3后减小，从而阳极电势VA施加 于半导体闸流管112。Sl信号表示阳极电势VA。当阳极电势VA不高于选通电压VG时，在半导体闸流管112的阳极和阴极之间不 提供电导通，并且电容器C7在此期间充电。随着电容器C7的充电，阳极电势VA(Si信号) 增加，并且，当阳极电势VA比选通电势VG更高时，在半导体闸流管112的阳极和阴极之间 提供电导通。此时，电容器C7的电荷通过半导体闸流管112放电，结果，阳极电势VA再次 不高于选通电压VG。控制信号产生电路222以1. OkHz的频率(控制频率)重复以上过程。 结果，如稍后的图3所示，产生锯齿波形Sl信号。利用电容器C7和电阻器R3的时间常数 来确定控制频率。在本实施方式中，控制信号Sl在0.6 (V)至3. O(V)的范围(此后，称为 “控制电压范围”)内变化。基准信号调整电路2 是包括电阻器R4和R5以及可变电阻器Rv的电路。电源 VCC通过包括电阻器R4、可变电阻器Rv和电阻器R5的串联电阻器电路连接到地。S2信号 是表示可变电阻器Rv的中间电势的固定值信号。可以通过调整可变电阻器Rv来调整S2信 号的电平。基准信号调整电路2 产生固定电压作为S2信号。在本实施方式中，在0.5 (V) 至3. I(V)的范围内调整S2信号。也就是说，基准电压范围包括控制电压范围。比较电路2 在S2信号的电平高于Sl信号的电平时输出高电平EN信号，而在剩 余时间输出低电平EN信号。换言之，S2信号的电平高于Sl信号的电平的时间段是使能周 期，而剩余的时间段是禁用周期。图3是示出电压/电流变化过程的时序图。在控制信号产生电路222中，在时刻 t0开始对电容器C7充电。阳极电势VA逐渐增加，因此，Sl信号的电平逐渐增加。在时刻 t2，阳极电势VA变得比选通电压VG更高，在半导体闸流管112的阳极和阴极之间提供电导 通。由于电容器C7将其电荷放电，因此，阳极电势VA(S1信号)急剧从最高值3.0(V)下降 为最低值0. 6 (V)。将从时刻t0到时刻t2的时间段称为“第一周期”，将从时刻t2到时刻 t4的时间段称为“第二周期”，将从时刻t4到时刻t6的时间段称为“第三周期”，并将从时 刻t6到时刻伪的时间段称为“第四周期”。由于控制频率是1. 0kHz，第一周期至第四周期 各自的长度是1.0(毫秒)。比较电路224比较Sl信号和S2信号的电平，并在S2信号的电平高于Sl信号的 电平时产生高电平EN信号，而在S2信号的电平不高于Sl信号的电平时产生低电平EN信号。在如图3所示的第一周期的情况下，EN信号假设时刻t0至时刻tl期间为高电平，而 假设时刻tl至时刻t2期间为低电平。也就是说，在第一周期(时刻t0至时刻t2)期间， 从t0至tl的时间段是使能周期，而从时刻tl至t2的时间段是禁用周期。通过调整S2信 号的电平，可以调整使能周期和禁用周期之间的占空比。第二周期和后续周期具有同样的 情况。振荡器164以驱动频率(=共振频率=IOOkHz)连续产生具有矩形波形的IN信 号。驱动电路162在使能周期(时刻t0至时刻tl)期间传送作为DR信号的IN信号，而在 禁用周期(时刻tl至时刻t2)期间将DR信号固定为低电平。结果，仅在使能周期(时刻 t0至时刻tl)提供共振频率(=100kHz)的DR信号。图4是示出占空比和输出之间的关系的曲线图。横轴表示占空比(％)，左边的纵 轴表示输出电力(W)，而右边的纵轴表示输出电压(V)。假设负载LD是20 ( Ω )。此外，假设 当占空比是100(% )时，也就是说，当EN信号一直稳定为高电平时，由负载LD测量的电压 的有效值(输出电压)是20 (V)，而流入负载LD的交流电流14的有效值(输出电流)是 2.0(A)。在此情况下，输出电力P =输出电压VX输出电流I = 40 (W)成立。输出电力特性2 表示占空比和输出电力之间的关系。输出电压特性230表示占 空比和输出电压之间的关系。如图4所示，输出电力和输出电压各自是EN信号的单调增加 的函数。图5是利用无线电力馈送系统100实现的桌子234和台灯232的侧视图。桌子 234充当上述无线馈电装置116。馈送线圈L2缠绕在桌子234的后侧，而激励线圈Ll缠绕 在馈送线圈L2内部，与馈送线圈L2共中心。馈送线圈L2连接到电容器C2，以组成馈送线 圈电路120。馈送线圈电路120被一体地安装在桌面的后侧，或者位于桌板内部。激励线圈Ll连接到馈送电路236。馈送电路236是包括电力传输控制电路200和 使能信号产生电路220的电路，馈送电路236能够通过调整面盘240来改变S2信号(基准 信号)的电平。换言之，可以通过调整面盘240来实现电力控制。馈送电路236通过整流 电路238连接到商用交流电源。利用整流电路238将商用交流电源的交流电压转换为直流 电压，并作为电源Vdd被提供给馈送电路236。台灯232内部具有无线电力接收机118。接收线圈L3缠绕在台灯232的较低部分 中，负载线圈L4缠绕在接收线圈L3内部，与接收线圈L3共中心。电容器C3连接到接收线 圈L3，以组成接收线圈电路130。灯作为负载LD连接到负载线圈L4。可以通过接收AC电 流来开启该灯。此外，可以通过未例示的整流电路将流入负载线圈L4的交流电流14转换 为直流电流，以向电灯供电。桌子234按照无线方式向台灯232供电。因此，台灯232不需要输电线。可以利 用桌子234侧面的调整面盘240来调整台灯232的亮度。图6是示出桌子234和台灯232的外观的图。如图6所示，桌子234可以集成线 圈、馈送电路236等。此外，调整面盘240可以配置在桌子234的侧表面或顶部。在图6的 示例中，三个台灯23h、232b和232c被设置在桌子234的顶部。由于不需要输电线，所以， 即使在将多个台灯232设置在桌子234上的情况下，也可以保持桌子234的顶部干净整洁。 此外，可以自由摆放多个台灯232。此外，无论就美观还是安全而言，此构造都是优异的。例 如，没有被输电线绊倒的风险。此外，可以通过调整面盘240来共同控制多个台灯232，增强了方便性。图7是作为本实施方式的修改例的无线电力传输系统100的系统构造图。在修改 例的无线电力传输系统100中，电力传输控制电路200直接驱动馈送线圈电路120，而无需 激励电路110的干预。用与图1相同的附图标记标出的组件具有与图1的相应组件相同的 或者相对应的功能。在修改例中的馈送线圈电路120中，变压器T2的次级线圈Li串联连接到馈送线 圈L2和电容器C2。变压器T2的次级线圈Li与变压器T2的初级线圈Lb —起组成耦合变 压器T2，并通过电磁感应从电力传输控制电路200接收交流电。因此，可以直接从电力传输 控制电路200向馈送线圈电路120馈送交流电，而无需激励电路110的干预。以上基于优选实施方式说明了无线电力传输系统100。通过控制使能周期和禁用 周期之间的占空比，可以在保持共振状态的同时任意改变传输电力。此外，可以采用控制传 输电力的时间平均值的系统，从而很难出现电力损耗。此外，分别以紧凑形状形成驱动电路 162、振荡器164和使能信号产生电路220，从而可以很方便地减小电力传输控制电路200的 电路规模。在传统台灯的情况下，输电线经常会挡路，所以，通常将吊灯用于餐桌。根据本发 明的桌子234，可以消除提供台灯的输电线的需要，从而增加了台灯232的可用性。例如， 可能出现在台灯的照射下食物变得更诱人的情况。此外，在使用吊灯的情况下，照明位置固 定，而台灯232可以自由摆放，使得能够进行各种形式的照明。此外，可以由桌子234侧面 来集体控制多个台灯^32。上述实施方式仅是对本发明的例示，本领域技术人员将理解，可以对本发明的组 件和处理过程的组合进行各种修改，并且，这些修改包含在本发明的范围之内。尽管在上述实施方式中将电力传输控制电路200形成为半桥式电路，但是，也可 以将电力传输控制电路200形成为推挽式电路。使能信号产生电路220所产生的Sl信号 (控制信号)可以不仅是锯齿波形的交流信号，而且可以是电压值在预定时间段内逐渐升 高或降低的三角形波形或正弦波形的交流信号。
权利要求
1.一种无线馈电装置，该无线馈电装置以馈送线圈和接收线圈的共振频率按照无线方 式从所述馈送线圈向所述接收线圈供电，所述无线馈电装置包括电力传输控制电路，其以所述共振频率向所述馈送线圈馈送交流电；馈送线圈电路，其包括所述馈送线圈和电容器，并且所述馈送线圈电路以所述共振频 率共振；控制信号生成电路，其生成控制信号，该控制信号具有比所述共振频率更低的控制频 率；以及比较电路，该比较电路在所述控制信号的电平与基准信号的电平之间建立了预定的幅 值关系时生成使能信号，其中，所述电力传输控制电路仅在生成了所述使能信号时向所述馈送线圈馈送所述交流电。
2.根据权利要求1所述的无线馈电装置，其中，所述控制信号生成电路生成具有锯齿波形的信号作为所述控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的无线馈电装置，该无线馈电装置还包括用来调整所述基 准信号的电平的基准信号调整电路。
4.根据权利要求1或2所述的无线馈电装置，该无线馈电装置还包括激励线圈，该激励 线圈与所述馈送线圈磁耦合，并且所述激励线圈将从所述电力传输控制电路馈送的交流电 馈送给所述馈送线圈，其中，所述电力传输控制电路包括第一电流通路和第二电流通路，并且所述电力传输控制电 路使分别与所述第一电流通路和所述第二电流通路串联连接的第一开关和第二开关交替 地导通，以向所述激励线圈馈送所述交流电。
5.一种无线电力传输系统，该无线电力传输系统包括根据权利要求1或2所述的无线馈电装置；接收线圈；以及负载线圈，其与所述接收线圈磁耦合，并且所述负载线圈接收由所述接收线圈从馈送 线圈接收到的电力。
6.一种具有无线馈电功能的桌子，该桌子包括根据权利要求1或2所述的无线馈电装 置，其中，馈送线圈被设置在所述桌子的背面上或者嵌入在所述桌子内部。
7.一种具有无线电力接收功能的台灯，该台灯利用接收线圈接收按照无线方式从根据 权利要求6所述的桌子发送的交流电，所述台灯包括接收线圈电路，其包括所述接收线圈和电容器，并且所述接收线圈电路以馈送线圈的 共振频率共振；以及负载电路，其包括负载线圈和灯，该负载线圈与所述接收线圈磁耦合以从所述接收线 圈接收交流电，该灯从所述负载线圈接收电力，其中，当所述灯被放置在桌子上时，所述接收线圈接收从设置在所述桌子中的所述馈送线圈 馈送的交流电，以开启所述灯。
全文摘要
无线馈电装置、无线电力传输系统及其用在的桌子和台灯，通过磁共振从馈送线圈向接收线圈馈送电力。驱动电路输出由振荡器产生的IN信号作为DR信号，以共振频率交替导通/关闭开关晶体管，从而向馈送线圈馈送交流电流，然后从馈送线圈向接收线圈馈送交流电流。使能信号产生电路以低于共振频率的频率产生EN信号。驱动电路仅在EN信号为高电平时输出DR信号。通过调整EN信号的占空比来控制从无线馈电装置到无线接收机进行的电力传输。
文档编号H02J17/00GK102055248SQ20101052560
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月27日 优先权日2009年10月28日
发明者浦野高志 申请人:Tdk株式会社