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JP5791834B1 - 共振型高周波電源装置及び共振型高周波電源装置用スイッチング回路 - Google Patents

共振型高周波電源装置及び共振型高周波電源装置用スイッチング回路 Download PDF

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Abstract

スイッチング動作を行うパワー素子を備えた共振型高周波電源装置であって、パワー素子及び自身の寄生容量の最適化を図るよう当該パワー素子に少なくとも1つ以上並列接続された第2のパワー素子と、パワー素子及び第2のパワー素子に2MHzを超える高周波数のパルス状の電圧信号を送り、当該パワー素子及び第2のパワー素子を駆動させる高周波パルスドライブ回路1とを備えた。

Description

この発明は、高周波数で電力伝送を行う共振型高周波電源装置及び共振型高周波電源装置用スイッチング回路に関するものである。
図17に示す従来の共振型高周波電源装置では、パワー素子Q1の共振スイッチングのタイミングをコンデンサC1の容量値で調整している(例えば非特許文献1参照)。
トランジスタ技術2005年2月号13章
非特許文献1に開示された従来構成では、パワー素子Q1の共振スイッチングのタイミングをコンデンサC1の容量値で調整する回路構成としているため、一度調整をすると、その後動作時には調整することができない。しかしながら、パワー素子Q1の寄生容量(Cds+Cgd)は動作時に変動する。また、コンデンサC1には内部抵抗が存在する。そのため、コンデンサC1の内部抵抗による電力損失と、パワー素子Q1動作時の寄生容量(Cds+Cgd)の変動により、共振スイッチングのタイミングが外れ、スイッチング損失が大きくなる。その結果、高周波電源装置としての消費電力が増加して、電力変換効率の低下の原因となっているという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、低消費電力で高効率化を図り、2MHzを超える高周波数の動作が可能な共振型高周波電源装置及び共振型高周波電源装置用スイッチング回路を提供することを目的としている。
この発明に係る共振型高周波電源装置は、一端に直流電圧が印加されるインダクタと、インダクタの他端にドレイン端子が接続されたFETと、FETに並列接続された1つ以上の容量付加用FETと、FET及び容量付加用FETに並列接続されたコンデンサ、及び電力伝送用アンテナが接続される一対の端子のうちの交流電圧が出力される端子と当該FETのドレイン端子及び当該容量付加用FETのドレイン端子とを接続する直列接続されたインダクタ及びコンデンサを有する共振回路素子と、2MHzを超える高周波数のパルス状の電圧信号を出力する高周波パルスドライブ回路と、高周波パルスドライブ回路の電圧信号が出力される端子とFETのゲート端子及び容量付加用FETのゲート端子とをそれぞれ同一のインピーダンスで接続する信号線とを備えたものである。
この発明によれば、上記のように構成したので、低消費電力で高効率化を図り、2MHzを超える高周波数の動作が可能となる。
この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の構成を示す図である(パワー素子がシングル構成)。 この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置によるVds波形を示す図である。 この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の別の構成を示す図である(ハイブリッド化した素子を用いた場合)。 この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の別の構成を示す図である(ハイブリッド化した素子を用いた場合)。 この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の別の構成を示す図である(ハイブリッド化した素子を用いた場合)。 この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の別の構成を示す図である(ハイブリッド化した素子を用いた場合)。 この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の別の構成を示す図である(ハイブリッド化した素子を用いた場合)。 この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の別の構成を示す図である(ハイブリッド化した素子を用いた場合)。 この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の別の構成を示す図である(ハイブリッド化した素子を用いた場合)。 この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の別の構成を示す図である(ハイブリッド化した素子を用いた場合)。 この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の別の構成を示す図である(ハイブリッド化した素子を用いた場合)。 この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の別の構成を示す図である(パワー素子がプッシュプル構成)。 この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の別の構成を示す図である(共振条件可変型LC回路を設けた場合)。 この発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の別の構成を示す図である(共振条件可変回路を設けた場合)。 この発明の実施の形態2に係る共振型高周波電源装置の構成を示す図である(パワー素子がシングル構成)。 この発明の実施の形態2に係る共振型高周波電源装置によるVds波形を示す図である。 従来の共振型高周波電源装置の構成を示す図である。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る共振型高周波電源装置の構成を示す図である。なお図1では、パワー素子Q1がシングル構成の場合の回路を示している。
共振型高周波電源装置は、図1に示すように、パワー素子Q1、パワー素子(容量付加用FET)Q2、共振回路素子(コンデンサC1,C2及びインダクタL2)、インダクタL1、高周波パルスドライブ回路1、可変型パルス信号発生回路2及びバイアス用電源回路3から構成されている。また、Cds及びCgdはパワー素子Q1の寄生容量であり、Z1は高周波パルスドライブ回路1とパワー素子Q1のG端子間及びパワー素子Q2のG端子間の信号線(ワイヤ、基板上パターンなど)のインピーダンスである。なお、パワー素子Q2についても同様の寄生容量があるがここでは図示していない。
また、共振型送信アンテナ(電力伝送用送信アンテナ)10は、LC共振特性を持つ電力伝送用の共振型アンテナである(非接触型のみに限定されない)。この共振型送信アンテナ10は、磁界共鳴型、電界共鳴型、電磁誘導型のいずれであってもよい。
パワー素子Q1は、入力の直流電圧Vinを交流に変換するためにスイッチング動作を行うスイッチング素子である。パワー素子Q1のD端子は、一端に直流電圧Vinが印加されるインダクタL1の他端に接続されている。このパワー素子Q1としては、RF用のFETに限らず、例えばSi−MOSFETやSiC−MOSFET、GaN−FETなどの素子を用いることが可能である。
パワー素子Q2は、パワー素子Q1及び自身の寄生容量(Cds+Cgd)の最適化を図るようパワー素子Q1に少なくとも1つ以上並列接続されたスイッチング素子である。このパワー素子Q2としては、RF用のFETに限らず、例えばSi−MOSFETやSiC−MOSFET、GaN−FETなどの素子を用いることが可能である。
なお、パワー素子Q1及びパワー素子Q2は、図2に示すようにVdsの共振電圧の最大値がVinの3〜5倍になるような素子を選定する。また、その選定は、寄生容量(Cds+Cgd)及びVgsの立下り時間から最適化を図る。
共振回路素子(コンデンサC1,C2及びインダクタL2)は、パワー素子Q1及びパワー素子Q2のスイッチング動作を共振スイッチングさせるための素子である。コンデンサC1は、パワー素子Q1及びパワー素子Q2に並列接続されている。また、インダクタL2及びコンデンサC2は、共振型送信アンテナ10が接続される一対の端子のうちの出力電圧Voutが出力される端子とパワー素子Q1のD端子及びパワー素子Q2のD端子とを接続するように直列接続されている。このコンデンサC1,C2及びインダクタL2からなる共振回路素子により、共振型送信アンテナ10との間の共振条件を合わせることができる。なお、コンデンサC1は、パワー素子Q1及びパワー素子Q2の容量(パワー素子Q1及びパワー素子Q2の出力容量Cossの合計など)より小さい値で構成されている。
インダクタL1は、入力の直流電圧Vinのエネルギーを、パワー素子Q1及びパワー素子Q2のスイッチング動作ごとに一時的に保持する働きをするものである。
高周波パルスドライブ回路1は、パワー素子Q1のG端子及びパワー素子Q2のG端子に2MHzを超える高周波数のパルス状の電圧信号を送り、パワー素子Q1及びパワー素子Q2を駆動させる回路である。この高周波パルスドライブ回路1は、出力部をFET素子などでトーテンポール回路構成にして高速のON/OFF出力ができるように構成した回路である。
また、高周波パルスドライブ回路1の電圧信号が出力される端子とパワー素子Q1のG端子及びパワー素子Q2のG端子とは、それぞれ同一のインピーダンスZ1を有する信号線で接続される。
可変型パルス信号発生回路2は、高周波パルスドライブ回路1にロジック信号などの2MHzを超える高周波数のパルス状の電圧信号を送り、高周波パルスドライブ回路1を駆動させる回路である。この可変型パルス信号発生回路2は、周波数設定用のオシレータとフリップフロップやインバータなどのロジックICで構成され、パルス幅の変更や反転パルス出力などの機能を持つ。
バイアス用電源回路3は、可変型パルス信号発生回路2及び高周波パルスドライブ回路1への駆動電力の供給を行うものである。
次に、上記のように構成された共振型高周波電源装置の動作について説明する。
まず、入力の直流電圧VinはインダクタL1を通してパワー素子Q1のD端子及びパワー素子Q2のD端子に印加される。そして、パワー素子Q1及びパワー素子Q2は、その電圧をON/OFFのスイッチング動作により正電圧の交流状電圧へ変換する。この変換動作のときに、インダクタL1は一時的にエネルギーを保持する働きをして、直流を交流へ電力変換する手助けを行う。
ここで、パワー素子Q1及びパワー素子Q2のスイッチング動作は、Ids電流とVds電圧積によるスイッチング損失が最も小さくなるように、ZVS(ゼロボルテージスイッチング)が成立するようコンデンサC1,C2及びインダクタL2による共振回路素子で共振スイッチング条件が設定されている。この共振スイッチング動作により、出力電圧VoutにはRTN電圧を軸にした交流電圧が出力される。
パワー素子Q1及びパワー素子Q2の駆動は、可変型パルス信号発生回路2からの任意のパルス状の電圧信号を受けた高周波パルスドライブ回路1が出力する、パルス状の電圧信号をパワー素子Q1のG端子及びパワー素子Q2のG端子へ入力することで行っている。
このとき、パワー素子Q1のD端子電圧及びパワー素子Q2のD端子電圧のVdsは、各寄生容量(Cds+Cgd)と、コンデンサC1,C2及びインダクタL2による共振スイッチング条件とから、図2に示すような共振波形となり、そのピーク電圧はVinの3〜5倍の範囲になるように動作する。これにより、パワー素子Q1及びパワー素子Q2は、スイッチング損失の少ない動作を可能にしている。
また、パワー素子Q1及びパワー素子Q2の駆動周波数は共振型高周波電源装置の動作周波数となり、可変型パルス信号発生回路2内部のオシレータ回路の設定により決まる。
以上のように、この実施の形態1によれば、パワー素子Q1及び自身の寄生容量(Cds+Cgd)の最適化を図るようパワー素子Q1に少なくとも1つ以上並列接続されたパワー素子Q2を備えるように構成したので、コンデンサC1を可変せずにパワー素子Q1及びパワー素子Q2の共振スイッチングのタイミングを調整することで、2MHzを超える高周波数の動作において、低消費電力で90%以上の高い電力変換効率特性を得ることができる。
なお図1において、各部をハイブリッド化した素子(共振型高周波電源装置用スイッチング回路)4を用いてもよい。図3はパワー素子Q1及びパワー素子Q2をハイブリッド化した素子4(インピーダンスZ1を含む場合もある)を示し、図4はパワー素子Q1、パワー素子Q2及びコンデンサC1をハイブリッド化した素子4(インピーダンスZ1を含む場合もある)を示し、図5はパワー素子Q1、パワー素子Q2、インピーダンスZ1、コンデンサC1及び高周波パルスドライブ回路1をハイブリッド化した素子4を示し、図6はパワー素子Q1、パワー素子Q2、インピーダンスZ1、コンデンサC1、高周波パルスドライブ回路1及び可変型パルス信号発生回路2をハイブリッド化した素子4を示し、図7はパワー素子Q1、パワー素子Q2及びコンデンサC2をハイブリッド化した素子4(インピーダンスZ1を含む場合もある)を示し、図8はパワー素子Q1、パワー素子Q2、インピーダンスZ1、コンデンサC2及び高周波パルスドライブ回路1をハイブリッド化した素子4を示し、図9はパワー素子Q1、パワー素子Q2及びコンデンサC1,C2をハイブリッド化した素子4(インピーダンスZ1を含む場合もある)を示し、図10はパワー素子Q1、パワー素子Q2、インピーダンスZ1、コンデンサC1,C2及び高周波パルスドライブ回路1をハイブリッド化した素子4を示し、図11はパワー素子Q1、パワー素子Q2、インピーダンスZ1、コンデンサC1,C2、高周波パルスドライブ回路1及び可変型パルス信号発生回路2をハイブリッド化した素子4を示している。
また図1では、パワー素子Q1,Q2を用いてシングル構成とした場合の回路について示したが、これに限るものではなく、例えば図12に示すように、パワー素子(第1のFET、第2のFET)Q1,Q11及びパワー素子(第1の容量付加用FET、第2の容量付加用FET)Q2,Q12を用いてプッシュプル構成とした場合にも同様に本発明を適用可能である。
なお、図12に示すプッシュプル構成において、トランスT1は、1次側巻線及び2次側巻線を有するプッシュプル用のトランスである。また、インダクタL1は、一端に直流電圧Vinが印加され、トランスT1の1次側巻線の中点の端子に他端が接続されている。また、パワー素子Q1,Q11のS端子はそれぞれ接地されている。また、パワー素子Q2はパワー素子Q1に1つ以上並列接続され、同様に、パワー素子Q12はパワー素子Q11に1つ以上並列接続されている。また、パワー素子Q1,Q2に対して第1の共振回路素子(コンデンサC1,C2及びインダクタL2)が設けられ、パワー素子Q11,Q12に対して第2の共振回路素子(コンデンサC11,C12及びインダクタL12)が設けられている。ここで、コンデンサC1は、パワー素子Q1及びパワー素子Q2に並列接続されている。また、インダクタL2及びコンデンサC2は、トランスT1の1次側巻線の一端の端子とパワー素子Q1のD端子及びパワー素子Q2のD端子とを接続するように直列接続されている。同様に、コンデンサC11は、パワー素子Q11及びパワー素子Q12に並列接続されている。また、インダクタL12及びコンデンサC12は、トランスT1の1次側巻線の他端の端子とパワー素子Q11のD端子及びパワー素子Q12のD端子とを接続するように直列接続されている。また、高周波パルスドライブ回路1は、2MHzを超える高周波数のパルス状の電圧信号及び当該電圧信号に対して逆位相の電圧信号をそれぞれ出力する。そして、高周波パルスドライブ回路1の一方の電圧信号が出力される端子とパワー素子Q1のG端子及びパワー素子Q2のG端子とは、それぞれ同一のインピーダンスZ1を有する第1の信号線で接続される。同様に、高周波パルスドライブ回路1の他方の電圧信号が出力される端子とパワー素子Q11のG端子及びパワー素子Q12のG端子とは、それぞれ同一のインピーダンスZ11を有する第2の接続線で接続される。
また図1では、共振回路素子(コンデンサC1,C2及びインダクタL2)の定数が固定であり、共振条件が固定であるとして説明を行ったが、これに限るものではなく、例えば図13に示すように、共振条件を可変とする共振条件可変型LC回路5を用いてもよい。また、例えば図14に示すように、上記共振回路素子(コンデンサC1,C2及びインダクタL2)による共振条件を可変させる共振条件可変回路6を別途設けるようにしてもよい。
実施の形態2.
実施の形態1では、少なくとも1つ以上のパワー素子Q2をパワー素子Q1に並列接続する場合について示したが、これに限るものではなく、例えば図15に示すように、パワー素子Q1及び自身の寄生容量(Cds+Cgd)の最適化を図るよう当該パワー素子Q1に少なくとも1つ以上並列接続されたダイオードD1を備えるように構成してもよく、同様の効果を得ることができる。この場合のVds波形は例えば図16に示すようになる。なお、パワー素子Q1及びダイオードD1は、図16に示すようにVdsの共振電圧の最大値がVinの3〜5倍になるような素子を選定する。また、その選定は、パワー素子Q1の寄生容量(Cds+Cgd)、ダイオードD1の寄生容量C及びVgsの立下り時間から最適化を図る。
また、ダイオードD1としてショットキーバリアダイオードを用いた場合には、消費電力をより低減させることができる。また、ダイオードD1を用いた場合での各部のハイブリッド化は、図3〜11と同様に構成できる。
また、実施の形態1では少なくとも1つ以上のパワー素子Q2をパワー素子Q1に並列接続し、実施の形態2では少なくとも1つ以上のダイオードD1をパワー素子Q1に並列接続する場合について示したが、これらを組み合わせてもよい。
また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
この発明に係る共振型高周波電源装置及び共振型高周波電源装置用スイッチング回路は、コンデンサを用いずにパワー素子の共振スイッチングのタイミングを調整することで、低消費電力で高効率化を図り、2MHzを超える高周波数の動作が可能となり、高周波数で電力伝送を行う共振型高周波電源装置及び共振型高周波電源装置用スイッチング回路等に用いるのに適している。
1 高周波パルスドライブ回路、2 可変型パルス信号発生回路、3 バイアス用電源回路、4 ハイブリッド化素子(共振型高周波電源装置用スイッチング回路)、5 共振条件可変型LC回路、6 共振条件可変回路、10 共振型送信アンテナ(電力伝送用送信アンテナ)。

Claims (10)

  1. 一端に直流電圧が印加されるインダクタと、
    前記インダクタの他端にドレイン端子が接続されたFET(Field Effect Transistor)と、
    前記FETに並列接続された1つ以上の容量付加用FETと、
    前記FET及び前記容量付加用FETに並列接続されたコンデンサ、及び電力伝送用アンテナが接続される一対の端子のうちの交流電圧が出力される端子と当該FETのドレイン端子及び当該容量付加用FETのドレイン端子とを接続する直列接続されたインダクタ及びコンデンサを有する共振回路素子と、
    2MHzを超える高周波数のパルス状の電圧信号を出力する高周波パルスドライブ回路と、
    前記高周波パルスドライブ回路の前記電圧信号が出力される端子と前記FETのゲート端子及び前記容量付加用FETのゲート端子とをそれぞれ同一のインピーダンスで接続する信号線と
    を備えた共振型高周波電源装置。
  2. 前記FET及び前記容量付加用FETは、RF(Radio Frequency)用のFET以外のFETである
    ことを特徴とする請求項1記載の共振型高周波電源装置。
  3. 前記共振回路素子は共振条件を可変とする
    ことを特徴とする請求項記載の共振型高周波電源装置。
  4. 前記共振回路素子の共振条件を可変とする共振条件可変回路を備えた
    ことを特徴とする請求項記載の共振型高周波電源装置。
  5. 1次側巻線及び2次側巻線を有するプッシュプル用のトランスと、
    一端に直流電圧が印加され、前記1次側巻線の中点の端子に他端が接続されたインダクタと、
    ソース端子が接地された第1のFETと、
    ソース端子が接地された第2のFETと、
    前記第1のFETに並列接続された1つ以上の第1の容量付加用FETと、
    前記第2のFETに並列接続された1つ以上の第2の容量付加用FETと、
    前記第1のFET及び前記第1の容量付加用FETに並列接続されたコンデンサ、及び前記1次側巻線の一端の端子と当該第1のFETのドレイン端子及び当該第1の容量付加用FETとを接続する直列接続されたインダクタ及びコンデンサを有する第1の共振回路素子と、
    前記第2のFET及び前記第2の容量付加用FETに並列接続されたコンデンサ、及び前記1次側巻線の他端の端子と当該第2のFETのドレイン端子及び当該第2の容量付加用FETとを接続する直列接続されたインダクタ及びコンデンサを有する第2の共振回路素子と、
    2MHzを超える高周波数のパルス状の電圧信号及び当該電圧信号に対して逆位相の電圧信号をそれぞれ出力する高周波パルスドライブ回路と、
    前記高周波パルスドライブ回路の一方の前記電圧信号が出力される端子と前記第1のFETのゲート端子及び前記第1の容量付加用FETのゲート端子とをそれぞれ同一のインピーダンスで接続する第1の信号線と、
    前記高周波パルスドライブ回路の他方の前記電圧信号が出力される端子と前記第2のFETのゲート端子及び前記第2の容量付加用FETのゲート端子とをそれぞれ同一のインピーダンスで接続する第2の信号線と
    を備えた共振型高周波電源装置。
  6. 前記第1のFET、前記第2のFET、前記第1の容量付加用FET及び前記第2の容量付加用FETは、RF用のFET以外のFETである
    ことを特徴とする請求項5記載の共振型高周波電源装置。
  7. 前記第1の共振回路素子及び前記第2の共振回路素子は共振条件を可変とする
    ことを特徴とする請求項5記載の共振型高周波電源装置。
  8. 前記第1の共振回路素子の共振条件を可変とする第1の共振条件可変回路と、
    前記第2の共振回路素子の共振条件を可変とする第2の共振条件可変回路とを備えた
    ことを特徴とする請求項5記載の共振型高周波電源装置。
  9. ドレイン端子に直流電圧が印加されるFETと、
    前記FETに並列接続された1つ以上の容量付加用FETと、
    2MHzを超える高周波数のパルス状の電圧信号を出力する高周波パルスドライブ回路と、
    前記高周波パルスドライブ回路の前記電圧信号が出力される端子と前記FETのゲート端子及び前記容量付加用FETのゲート端子とをそれぞれ同一のインピーダンスで接続する信号線と
    を備えた共振型高周波電源装置用スイッチング回路。
  10. 前記FET及び前記容量付加用FETに並列接続されたコンデンサを備えた
    ことを特徴とする請求項記載の共振型高周波電源装置用スイッチング回路。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160077196A (ko) * 2013-10-31 2016-07-01 미쓰비시 덴끼 엔지니어링 가부시키가이샤 공진형 고주파 전원 장치
US10141788B2 (en) * 2015-10-22 2018-11-27 Witricity Corporation Dynamic tuning in wireless energy transfer systems
DE102018207430B4 (de) 2018-05-14 2020-02-06 Laird Dabendorf Gmbh Antenneneinheit, Sendesystem und Verfahren zum Betreiben einer Antenneneinheit
DE102018211033A1 (de) * 2018-07-04 2020-01-09 Laird Dabendorf Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Schaltung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Felds und Schaltung

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61295875A (ja) * 1985-06-25 1986-12-26 Matsushita Electric Works Ltd インバ−タ装置
JP2006353049A (ja) * 2005-06-20 2006-12-28 Toshiba Corp 電源装置及び無電極放電ランプ装置
JP2010154700A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Hitachi Ltd 非接触電力伝送システム、および該非接触電力伝送システムにおける負荷装置
JP2011078299A (ja) * 2009-09-03 2011-04-14 Tdk Corp ワイヤレス給電装置およびワイヤレス電力伝送システム
JP2012503469A (ja) * 2008-09-17 2012-02-02 クゥアルコム・インコーポレイテッド 無線送電のためのトランスミッタ
JP2013027129A (ja) * 2011-07-20 2013-02-04 Toyota Industries Corp 給電側設備及び共鳴型非接触給電システム
JP2013030973A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Nippon Soken Inc 電源装置、非接触送電装置、車両、および非接触電力伝送システム
WO2013080285A1 (ja) * 2011-11-28 2013-06-06 富士通株式会社 非接触型充電装置および非接触型充電方法
WO2013133028A1 (ja) * 2012-03-06 2013-09-12 株式会社村田製作所 電力伝送システム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4607323A (en) * 1984-04-17 1986-08-19 Sokal Nathan O Class E high-frequency high-efficiency dc/dc power converter
US5416387A (en) * 1993-11-24 1995-05-16 California Institute Of Technology Single stage, high power factor, gas discharge lamp ballast
BRPI0518049A (pt) * 2004-11-23 2008-10-28 Sensormatic Electronics Corp dispositivo integrado eas/rfid e dispositivos para desabilitar os mesmos
CN102013736B (zh) * 2009-09-03 2013-10-16 Tdk株式会社 无线馈电装置和无线电力传输系统
US9787364B2 (en) * 2011-01-20 2017-10-10 Triune Ip, Llc Multi-use wireless power and data system
US20130033240A1 (en) * 2011-06-29 2013-02-07 Texas Instruments Incorporated Pfc thd reduction by zvs or valley switching
JP5447603B2 (ja) * 2011-08-27 2014-03-19 株式会社デンソー 電力変換装置
US9504842B2 (en) * 2013-07-23 2016-11-29 Ado Holding Sa Electronic medical system with implantable medical device, having wireless power supply transfer

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61295875A (ja) * 1985-06-25 1986-12-26 Matsushita Electric Works Ltd インバ−タ装置
JP2006353049A (ja) * 2005-06-20 2006-12-28 Toshiba Corp 電源装置及び無電極放電ランプ装置
JP2012503469A (ja) * 2008-09-17 2012-02-02 クゥアルコム・インコーポレイテッド 無線送電のためのトランスミッタ
JP2010154700A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Hitachi Ltd 非接触電力伝送システム、および該非接触電力伝送システムにおける負荷装置
JP2011078299A (ja) * 2009-09-03 2011-04-14 Tdk Corp ワイヤレス給電装置およびワイヤレス電力伝送システム
JP2013027129A (ja) * 2011-07-20 2013-02-04 Toyota Industries Corp 給電側設備及び共鳴型非接触給電システム
JP2013030973A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Nippon Soken Inc 電源装置、非接触送電装置、車両、および非接触電力伝送システム
WO2013080285A1 (ja) * 2011-11-28 2013-06-06 富士通株式会社 非接触型充電装置および非接触型充電方法
WO2013133028A1 (ja) * 2012-03-06 2013-09-12 株式会社村田製作所 電力伝送システム

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