半导体装置以及无线供电系统的制作方法

文档序号:10554916阅读:275来源:国知局
半导体装置以及无线供电系统的制作方法
【专利摘要】本发明的半导体装置具有计算部与判断部。计算部检测向充电对象设备输出的输出电流,或者计算输出电力。判断部根据输出电流或者输出电力判断充电对象设备的蓄电池是否充满电。
【专利说明】半导体装置以及无线供电系统
[0001]本申请基于2015年2月18日申请的日本特愿2015-29904主张优先权,在此援引其全部内容。
技术领域
[0002]本发明涉及半导体装置以及无线供电系统。
【背景技术】
[0003]以往,在移动电话、智能电话等移动终端搭载有能够再充电的蓄电池。在进行这样的移动终端的蓄电池的充电的情况下,用户必须将充电装置的一端连接于工业电源,并且将设置于充电装置的另一端的端子连接于移动终端,这样的操作烦琐。
[0004]因此,近年来开始灵活运用无线供电技术。例如,仅将内置无线供电受电功能的移动终端载置在无线供电发送器上就能够对移动终端进行供电。
[0005]在这样的无线供电中,在开始充电后,通过设置于移动终端的主机或者充电控制电路判断充电对象设备(移动终端)的蓄电池是否充满电。之后,在判断为主机或充电控制电路充满电的情况下,从移动终端向输电器发送表示充满电的信号,停止供电。但是,在不存在来自主机或充电控制电路的表示充满电的信号的情况下,无法在输电器侧判断充电对象设备的蓄电池是否充满电。
[0006]这样,以往在无法发送表示充满电的信号的情况下,无法对输电器要求输电停止,存在即便在充满电的状态下也继续输电,消耗不必要的电力的问题。

【发明内容】

[0007]本发明的课题在于提供一种半导体装置以及无线供电系统,能够根据基于充电对象设备的充电状况的信息控制来自输电器的输送电力。
[0008]实施方式的半导体装置具有:
[0009]计算部,其检测向充电对象设备输出的输出电流,或者计算输出电力;以及
[0010]判断部,其根据所述输出电流或者所述输出电力判断所述充电对象设备的蓄电池是否充满电。
[0011]另外,本发明的半导体装置接收从输电器输出的电力,将接收的所述电力向蓄电池充电并进行控制,
[0012]所述半导体装置具备:
[0013]整流器,其对接收的所述电力进行整流;
[0014]电流检测电路,其检测与进行所述整流后的所述电力相应的输出电流;以及
[0015]计算电路,其根据所述输出电流计算所述蓄电池的充电状态。
[0016]另外,本发明的无线供电系统具备:
[0017]充电对象设备,其具备蓄电池;以及
[0018]半导体装置,其具有:计算部,其检测向所述充电对象设备输出的输出电流,或者计算输出电力;以及判断部,其根据所述输出电流或者所述输出电力判断所述充电对象设备的所述蓄电池是否充满电。
【附图说明】
[0019]图1是示出具有实施方式的半导体装置的无线供电系统的结构的图。
[0020]图2是示出具有实施方式的半导体装置的无线供电系统的详细电路结构的图。
[0021]图3是用于对充电控制电路11的充电特性的例子行说明的图。
[0022]图4是用于对受电IC5的充满电的检测处理流程的例子进行说明的流程图。
【具体实施方式】
[0023]本发明的半导体装置具有计算部与判断部。计算部检测向充电对象设备输出的输出电流,或者计算输出电力。判断部根据输出电流或者输出电力判断充电对象设备的蓄电池是否充满电。
[0024]以下,参照附图对实施方式进行详细说明。
[0025]首先,根据图1以及图2,对与本发明的无线供电系统相关的结构进行说明。另外,对于实施方式中的结构,选取与无线供电系统相关部分的功能进行说明。
[0026]图1是示出具有实施方式的半导体装置的无线供电系统的结构的图,图2是示出具有实施方式的半导体装置的无线供电系统的详细电路结构的图。
[0027]实施方式的无线供电系统I构成为具备移动电话或智能电话等移动终端2、能够安装于移动终端2且具有无线受电功能的便携外罩组件3、具有无线输电功能且能够向便携外罩组件3输电的输电器4。在移动终端2上安装便携外罩组件3,当开始从输电器4输电(供电)时,通过便携外罩组件3接收的电力向充电对象设备即移动终端2供给,能够进行无线供电。即,即便是未搭载有无线供电功能的移动终端,通过安装具有无线受电功能的便携外罩组件,能够接收无线供电。特别是,一般而言,由于便携外罩组件等受电设备是不考虑与移动终端的主机或充电控制电路之间的通信地开发的,因此,容易陷入无法判断移动终端的蓄电池是否充满电的状况。因此,在移动终端的蓄电池充满电之后,也无法对输电器进行输电停止的通知,而始终接收无线供电。
[0028]如图2所示,移动终端2构成为具有锂离子充电电池(以下称作蓄电池)10、以及进行蓄电池10的充电控制的充电控制电路11。需要说明的是,移动终端2的蓄电池10不限定于锂离子充电电池,也可以是其他种类的充电电池。
[0029]便携外罩组件3构成为具有受电IC5以及接收线圈20。实施方式的半导体装置即受电IC5构成为具有整流器21、调整器22、电压检测电路23、电流检测电路24、调制电路25、计算/控制电路26以及存储器27。
[0030]输电器4经由例如AC适配器30与家庭用的工业电源等连接。该输电器4构成为具有控制电路31、PWM电路32、前级驱动器电路33、检测器34、滤波电路35、全桥电路36以及发送线圈37。
[0031 ] 来自工业电源的交流电源通过AC适配器30转换为直流电源,供给至输电器4。转换后的直流电源在通过PWM电路32进行PffM控制之后,通过前级驱动器电路33被驱动,向全桥电路36进行供给。
[0032]控制电路31根据从电力接收侧即便携外罩组件3发送的信息控制PffM电路32,从而控制输出电力。更具体而言,从接收线圈20向发送线圈37发送通过便携外罩组件3的调制电路25进行调制后的数据。发送至输电器4的数据是当前接收的接收电力的信息、用于指示接收电力的增减的信息、或者用于指示输电停止的信息等。
[0033]控制电路31根据当前接收的接收电力的信息以及用于指示接收电力的增减的信息控制PffM电路32,控制向便携外罩组件3输出的输出电力(量)。另外,控制电路31根据用于指示输电停止的信息控制停止向便携外罩组件3输电。
[0034]全桥电路36将直流电源转换为交流电源,供给至发送线圈37。由此,交流电流在发送线圈37中流动而产生磁通。其结果,在接收线圈20中也流动有交流电流,进行无线供电。
[0035]这样,对于实施方式的无线供电系统I中的无线供电的方式,通过当前最主流的电磁感应方式进行说明,但不限定于此,也可以采用例如磁共振方式、电场耦合方式或者微波方式等其他方式。
[0036]整流器21对通过接收线圈20接收的交流电流进行整流,供给至调整器22。调整器22包括LDO (Low Drop Out)调整器或者D⑶C转换器等,是对通过整流器21整流后的电力进行调整的电路。调整器22将调整后的电力供给至移动终端2的充电控制电路11。需要说明的是,也可以不设置调整器22地将通过整流器21整流后的电力直接供给至充电控制电路11。
[0037]电压检测电路23监测并测定来自调整器22的输出电压,将测定结果输出至计算/控制电路26。电流检测电路24监测并测定来自调整器22的输出电流,将测定结果输出至计算/控制电路26。需要说明的是,电流检测电路24也可以监测并测定与来自调整器22的输出电流等效的电流、这里是如图2的虚线所示那样通过整流器21整流后的电流。
[0038]计算/控制电路26根据电压检测电路23的测定结果以及电流检测电路24的测定结果,计算向移动终端2输出的输出电力,保存于存储器27。需要说明的是,计算/控制电路26还可以将电压检测电路23的测定结果以及电流检测电路24的测定结果也保存于存储器27。
[0039]计算/控制电路26监视向移动终端2输出的输出电力或者输出电流的变化,判断移动终端2的蓄电池10是否充满电,在判断为充满电的情况下,向发送器4发送输电停止的要求。或者,计算/控制电路26监视向移动终端2输出的输出电力或者输出电流的变化,计算移动终端2的蓄电池10的充电状况,还能够将蓄电池10的充电状况向发送器4发送。需要说明的是,充满电的判断方法通过后述的图3以及图4进行详细说明。
[0040]另外,计算/控制电路26控制调制电路25,控制与发送器4之间的通信,执行错误产生时的错误处理。
[0041]调制电路25是对向发送器4发送的数据进行调制的电路,例如进行ASK (Amp I i tude-sh i f t keying)调制。进行ASK调制后的数据从接收线圈20向发送线圈37发送。如上所述,向发送器4发送的数据是当前接收的接收电力的信息、用于指示接收电力的增减的信息、或者用于指示输电停止的信息等。
[0042]来自受电IC5的信息由发送器4的检测器34检测,经由滤波电路35供给至控制电路31。由此,控制电路31根据从电力接收侧的便携外罩组件3发送的信息进行输出电力(量)的控制、或者输出电力的停止的控制。
[0043]这里,使用图3,对蓄电池10的充满电的判断方法进行说明。图3是用于对充电控制电路11的充电特性的例子进行说明的图。
[0044]如图3所示,在普通的充电控制中,通过定电流充电使电压上升,当蓄电池10接近充满电的状态时,从定电流充电切换为定电压充电。S卩,如图3所示,充电控制电路11在时间tl之前通过定电流对蓄电池10进行充电,在时间tl之后通过定电压对蓄电池10进行充电。
[0045]另一方面,对于来自受电IC5的输出,输出电流以及输出电力与图3所示的充电控制电路11的充电特性相应地变化。需要说明的是,图3所示的充电电流与充电电压的乘积相当于输出电力(忽略充电电路中的消耗电力等)。在实施方式中,计算/控制电路26计算来自调整器22的输出电力(或者检测输出电流),由此判断从定电流充电切换为定电压充电的切换点(时间t2)。然后,计算/控制电路26判断切换点(时间tl)之后的输出电力(或者输出电流)的变化是否与预先设定的参数范围一致,在与预先设定的参数范围一致的情况下,判断为蓄电池10充满电,对发送器4要求供电停止。
[0046]作为一例,更具体而言,计算/控制电路26在输出电力(或者输出电流)从最大输出电力(或者最大输出电流)减少至达到规定的减少率的情况下,判断为蓄电池10充满电。或者,计算/控制电路26在输出电力(或者输出电流)降至规定的阈值以下的情况下,判断为蓄电池10充满电。需要说明的是,也可以是,计算/控制电路26在输出电力(或者输出电流)从最大输出电力(或者最大输出电流)减少至达到规定的减少率,并且输出电力(或者输出电流)降至规定的阈值以下的情况下,判断为蓄电池10充满电。
[0047]这样,计算/控制电路26在调整器22的输出电力达到最大时,判断为从定电流充电向定电压充电进行切换。计算/控制电路26为了判断调整器22的输出电力达到最大的最大输出电力而始终计算输出电力,将计算出的输出电力的数据保存于存储器27。并且,计算/控制电路26通过比较新计算的输出电力的数据与保存于存储器27的输出电力的数据,判断最大输出电力。
[0048]计算/控制电路26连续地保存以及比较输出电力的数据,由此防止最大输出电力的误检测。在比较数据之差达到大致同等之后,检测到新计算出的输出电力的数据逐渐下降的情况下,计算/制电路26将新计算出的输出电力的数据下降前的时刻的数据判断为最大输出电力。
[0049]接下来,对如此构成的受电IC5的充满电的检测处理进行说明。图4是用于对受电IC5的充满电的检测处理流程的例子进行说明的流程图。
[0050]首先,通过计算/控制电路26获取从受电IC5输出的输出电力(η)(步骤SI),所获取的输出电力(η)保存于存储器27 (步骤S2)。在该步骤SI的处理中,计算/控制电路26根据通过电压检测电路23以及电流检测电路24检测到的调整器22的输出电压以及输出电流计算输出电力。
[0051]接下来,通过计算/控制电路26获取从受电IC5输出的输出电力(η+1)(步骤S3),判断新获取的输出电力(η+1)是否比保存于存储器27的输出电力(η)大(步骤S4)。在判断为新获取的输出电力(η+1)比所保存的输出电力(η)大的情况下是YES,计算/控制电路26将新获取的输出电力(η+1)作为最大输出电力保存于存储器27 (步骤S5)。然后,执行η = η+1 (步骤S6),返回步骤S3。
[0052]另一方面,在判断为新获取的输出电力(η+1)不比所保存的输出电力(η)大的情况下是NO,计算/控制电路26将输出电力(η)作为最大输出电力保存于存储器27 (步骤S7),将之后的输出电力保存于存储器27,监测变化(步骤S8)。
[0053]接下来,通过计算/控制电路26判断监测到的输出电力的变化是否与预先设定的参数范围一致(步骤S9)。S卩,计算/控制电路26判断输出电力的变化是否如设定那样变化。更具体而言,计算/控制电路26判断输出电力的推移是否是预先设定的减少率,或者判断输出电力是否在预先设定的阈值以下。
[0054]需要说明的是,由于根据移动终端2的种类、蓄电池10的种类等而充电特性不同,因此,将多种参数存储于存储器,以便假定各种序列。
[0055]在监测到的输出电力的变化与预先设定的参数范围不一致的情况下是NO,执行η=I (步骤S10),返回步骤SI,获取输出电力。例如,有时因噪声等的影响,来自受电IC5的输出电力暂时增减。在此类情况下,由于监测到的输出电力的变化与预先设定的参数范围不一致,因此返回步骤SI,继续从受电IC5获取输出电力。
[0056]另一方面,在监测到的输出电力的变化与预先设定的参数范围一致的情况下是YES,计算/控制电路26判断为充电对象设备即移动终端2的蓄电池10充满电(无线供电停止条件)(步骤Sll),结束处理。
[0057]计算/控制电路26在判断为蓄电池10充满电的情况下,控制调制电路25,将指示输电停止的指令或者表示充电状况的指令向输电器4发送。需要说明的是,也可以不从受电IC5侧将指示输电停止的指令发送至输电器4,而是将蓄电池10的充电状况发送至输电器4,在输电器4侧进行输电停止的判断。
[0058]需要说明的是,对于计算最大输出电力的手段,通过比较连续的规定量的输出电力(或者输出电流)的平均值(或者相加值)的大小,即便产生噪声等所导致的输出电力的偏差,也不会误检测最大输出电力。例如,在步骤S4中,在判断为与输出电力(η) +输出电力(η+1) +输出电力(η+2)相比,输出电力(η+1) +输出电力(η+2) +输出电力(η+3)更大的情况下,是YES。
[0059]如上,受电IC5监测因蓄电池10的充电状况而变化的从调整器22输出的输出电力(或者输出电流),由此判断蓄电池10是否充满电。
[0060]以往的受电IC不从充电控制电路11、即作为充电对象设备的移动终端2接收表示接收蓄电池10充满电的信号,则无法对输电器4发出输电停止的要求。
[0061]与此相对,实施方式的受电IC5通过监测从受电IC5向充电对象器输出的输出电力(或者输出电流)的变化来判断蓄电池10是否充满电,因此,能够利用受电IC5单体判断蓄电池10是否充满电,能够对输电器4发出输电停止的要求。
[0062]因此,根据实施方式的半导体装置即受电1C,能够根据基于充电对象设备的充电状况的信息控制来自输电器的输出电力。
[0063]以上说明了本发明的几个实施方式,但这些实施方式仅是例示,不意图限定本发明的范围。这些新的实施方式也能够以其他各种方式实施,能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式、其变形包含于本发明的范围、主旨,并且包含于与权利要求书的范围等同的范围内。
【主权项】
1.一种半导体装置,具有: 计算部,其检测向充电对象设备输出的输出电流,或者计算输出电力;以及判断部,其根据所述输出电流或者所述输出电力判断所述充电对象设备的蓄电池是否充满电。2.根据权利要求1所述的半导体装置,其中, 所述半导体装置具有发送部,在通过所述判断部判断为所述蓄电池充满电的情况下,该发送部向输电器发送表示输电停止的指令。3.权利要求1所述的半导体装置,其中, 在所述输出电流或者所述输出电力达到最大之后,所述输出电流或者所述输出电力在规定的期间持续减少的情况下,所述判断部判断所述蓄电池充满电。4.根据权利要求1所述的半导体装置,其中, 在所述输出电流或者所述输出电力达到最大之后,所述输出电流或者所述输出电力比规定的阈值小的情况下,所述判断部判断为所述蓄电池充满电。5.根据权利要求1所述的半导体装置,其中, 在所述输出电流或者所述输出电力达到最大之后,所述输出电流或者所述输出电力在规定的期间持续减少,并且比规定的阈值小的情况下,所述判断部判断所述蓄电池充满电。6.根据权利要求1所述的半导体装置,其中, 所述半导体装置具有保存所述输出电流或者所述输出电力的存储器。7.根据权利要求1所述的半导体装置,其中, 所述半导体装置包含在安装于所述充电对象设备的附属物中。8.根据权利要求7记载的半导体装置,其中, 所述附属物是覆盖所述充电对象设备的外罩组件。9.根据权利要求7记载的半导体装置,其中, 所述充电对象设备是便携设备。10.一种半导体装置,其接收从输电器输出的电力,将所接收的所述电力向蓄电池充电并进行控制, 所述半导体装置具备: 整流器,其对接收的所述电力进行整流; 电流检测电路,其检测与进行所述整流后的所述电力对应的输出电流;以及 计算电路,其根据所述输出电流计算所述蓄电池的充电状态。11.根据权利要求10所述的半导体装置,其中, 所述半导体装置还具备: 调整器,其对进行所述整流后的所述电力的电压进行调整;以及 电压检测电路,其检测所述调整器的输出电压; 所述计算电路根据所述输出电流以及所述输出电压计算所述蓄电池的充电状态。12.根据权利要求11所述的半导体装置,其中, 所述电流检测电路检测从所述整流器输出的输出电流或者从所述调整器输出的输出电流。13.根据权利要求10所述的半导体装置,其中, 所述蓄电池包含于便携设备, 所述半导体装置包含在安装于所述便携设备的附属物中。14.根据权利要求13所述的半导体装置,其中, 所述附属物是覆盖所述便携设备的外罩组件。15.一种无线供电系统,具备: 充电对象设备,其具备蓄电池;以及 半导体装置,其具有:计算部,其检测向所述充电对象设备输出的输出电流,或者计算输出电力;以及判断部,其根据所述输出电流或者所述输出电力判断所述充电对象设备的所述蓄电池是否充满电。16.根据权利要求15所述的无线供电系统,其中, 所述无线供电系统具有发送部,该发送部在通过所述判断部判断为所述蓄电池充满电的情况下,向输电器发送表示输电停止的指令。17.根据权利要求15所述的无线供电系统,其中, 在所述输出电流或者所述输出电力达到最大之后,所述输出电流或者所述输出电力在规定的期间持续减少的情况下,所述判断部判断所述蓄电池充满电。18.根据权利要求15所述的无线供电系统,其中, 在所述输出电流或者所述输出电力达到最大之后,所述输出电流或者所述输出电力比规定的阈值小的情况下,所述判断部判断所述蓄电池充满电。19.根据权利要求15所述的无线供电系统,其中, 在所述输出电流或者所述输出电力达到最大之后,所述输出电流或者所述输出电力在规定的期间持续减少,并且比规定的阈值小的情况下,所述判断部判断所述蓄电池充满电。20.根据权利要求15所述的无线供电系统,其中, 所述无线供电系统具有保存有预先设定的参数范围的存储器。
【文档编号】H02J7/02GK105914802SQ201510535467
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年8月27日
【发明人】大藤润二郎
【申请人】株式会社东芝
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