[發明專利]USB設備用的電力傳輸和數據傳輸方法以及其裝置

無效

• 申請號: 201080031238.0
• 申請日: 2010-06-28
• 公開（公告）號: CN102474135A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 高石好
• 申請（專利權）人: 明日香電子株式會社;株式會社藤倉;米沢電線株式會社
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 董雅會;郭曉東

技術領域

本發明涉及在例如便攜式電話、PDA(掌上電腦)等便攜小型電子設備等使用了USB接口的USB設備中的用于電力傳輸和數據傳輸的方法以及其裝置，尤其涉及使用將線圈卷繞為平面狀的平面線圈的非接觸電力傳輸以及數據傳輸的技術。

背景技術

在使用USB接口的USB設備中，USB1.1、USB2.0以規格來規定5V電源及GND、D+及D-的信息線，而且很難將兩者做成非接觸。

近年來，UWB(超寬帶無線)等無線化的技術一直發展，但是電力的無線化技術在原理上不能夠實現，難于制造以非接觸的方式同時傳輸電力和信息且基于USB接口形式的裝置。

另一方面，提出有以非接觸(無觸點)方式進行電力傳輸的無觸點電力傳輸系統(專利文獻1)和以非接觸(無觸點)方式進行數據傳輸的數據載波電路(專利文獻2)。

在這些以往的無觸點電力傳輸系統和數據傳輸電路中，使一對線圈相向配置，通過這一對線圈之間的電磁感應，來在二次側設備實現電力供給或數據收發。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：JP特開2006-230032號公報；

專利文獻2：JP特開2006-157230號公報。

發明內容

發明要解決的問題

通常，在專利文獻1這樣的系統中，電力傳輸用線圈51構成為在供電/用電線圈的外側配置屏蔽件，此時產生的磁通M如圖5中的(A)所示，不向屏蔽件外部泄漏，平行于線圈表面。

另外，如圖5中的(B)所示，關于信息傳輸用線圈52與電力傳輸用線圈51之間的位置關系為配置在同心圓上的關系，但是，在這樣配置的情況下，電力傳輸用線圈51所產生的磁通密度大，而且，信息傳輸用線圈52也如圖5中的(C)所示那樣處于在在最佳的方向上接受電力傳輸用線圈51所所產生的磁通M的位置關系上，因此產生大的電動勢F，對本來用于傳輸信息的收發信號造成更大的影響，不能夠得到足夠的SN比(信噪比)。因此，不適于信息的傳輸。另外，在該位置關系下，信息傳輸用線圈的信號即磁通M成為電力傳輸用線圈51的電動勢，大多數的能量被吸收，損失變大，且不實用。

如上所述，以往的非接觸式的電力傳輸系統和數據傳輸電路能夠分別通過一對線圈之間產生的電磁感應單獨地傳遞電力或信息，但是不能夠同時傳遞信息和電力，另外，也不存在想要同時傳遞信息和電力的技術思想。

本發明著眼于這些方面，其目的在于提供一種能夠通過無觸點的方式向使用USB接口的USB設備同時傳遞電力和信息(數據)的電力傳輸和數據傳輸方法以及其裝置。

用于解決問題的手段

為了達到上述的目的，本發明的特性在于，使一對線圈單元磁耦合，從而向USB設備一邊傳輸電力一邊傳輸數據，該線圈單元具有：電力傳輸用線圈，其由卷繞為平面狀的線圈和配置在該線圈的背面的磁屏蔽體構成，信息傳輸用線圈，其由卷繞為平面狀的線圈和配置在該線圈的背面的磁屏蔽體構成；在該線圈單元中，信息傳輸用線圈的線圈直徑小于電力傳輸用線圈的線圈直徑，并且，信息傳輸用線圈和電力傳輸用線圈層疊配置為信息傳輸用線圈位于電力傳輸用線圈的線圈外周部分的狀態。

發明的效果

在本發明中，通過使信息傳輸用線圈的線圈直徑形成為小于電力傳輸用線圈的線圈直徑，將信息傳輸用線圈和電力傳輸用線圈層疊配置為信息傳輸用線圈位于電力傳輸用線圈的線圈外周部分的狀態，來使磁場重疊，因此雖然電力傳輸用線圈的磁通的方向貫通信息傳輸用線圈，但是由于為電抵消的位置關系，所以實質上幾乎不產生電動勢。而且，由于信息傳輸用線圈所產生的磁通處于難于被電力傳輸用線圈吸收的方向上，所以能夠降低損失。結果，能夠在不損害信息傳輸的信號的情況下，以小電力傳遞信息。由此，能夠在不損害電力傳輸的效率而且不損害信息傳遞的能力和品質的情況下，高速地進行數據傳輸。

另外，USB的信號由D+和D-構成，它們的幾乎整個區域都以差動方式進行動作，所以差動部分通過一對線圈來使接受側的信號反相，由此能夠生成D+和D-。

另外，僅在表示包(packet)結束的區域，D+和D-同相，但通過一對線圈傳輸預先決定的圖案(pattern)的信號，也能夠傳輸同相的部分。作為應對該同相的部分的方式，也可以為了僅傳輸同相部分的區域的信號而采用另外一對線圈。

附圖說明

圖1是表示線圈單元的一個實施方式的立體分解圖。

圖2是表示線圈單元的其他實施方式的立體分解圖。

圖3是表示本發明的使用例子的立體圖。