(57)【要約】【課題】通信部を保護するための保護機構を備えた通信装置であって、通信品質を低下させることなく小型化可能な通信装置を提供すること。【解決手段】通信装置は、アンテナ部と、スイッチ部と、整合部と、通信部と、スイッチ制御部とを備えている。スイッチ部は、導通状態と遮断状態とを取り得る。整合部は、アンテナ部とスイッチ部との間に接続されている。通信部は、スイッチ部に接続されている。スイッチ制御部は、通信部に対してアンテナ部を介した通信を行わせる際にはスイッチ部を導通状態とする一方、通信部を過電圧から保護する際にスイッチ部を遮断状態とするように、スイッチ部を制御する。スイッチ制御部は、第１プロセスルールで形成された半導体回路である。スイッチ部は、第１プロセスルールとは異なる第２プロセスルールで形成された半導体回路である。【選択図】図１
2015092657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ部と、
導通状態と遮断状態とを取り得るスイッチ部と、
インピーダンス整合回路を含む整合部であって、前記アンテナ部と前記スイッチ部との間に接続されて前記スイッチ部が前記導通状態にあるときに前記整合部から前記アンテナ部を見た場合の第１インピーダンスと前記整合部から前記スイッチ部を見た場合の第２インピーダンスとを整合させる整合部と、
前記スイッチ部に接続された通信部と、
前記通信部に対して前記アンテナ部を介した通信を行わせる際には前記スイッチ部を導通状態とする一方、前記通信部を過電圧から保護する際に前記スイッチ部を遮断状態とするように、前記スイッチ部を制御するスイッチ制御部と
を備える通信装置であって、
前記スイッチ制御部は、第１プロセスルールで形成された半導体回路であり、前記スイッチ部は、前記第１プロセスルールとは異なる第２プロセスルールで形成された半導体回路である
通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の通信装置であって、
前記スイッチ部が前記導通状態にあるとき、前記整合部と前記通信部との間のインピーダンスは、１０Ω以下（０を含まず）である
通信装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の通信装置であって、
前記第２インピーダンスは、前記第１インピーダンスよりも低い
通信装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の通信装置であって、
前記スイッチ部が前記遮断状態にあるとき、前記整合部と前記通信部との間のインピーダンスは、４００Ω以上である
通信装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の通信装置であって、
高電圧出力部を更に備えており、
前記スイッチ制御部は、制御信号を生成して、前記制御信号を前記高電圧出力部に供給するものであり、
前記高電圧出力部は、前記制御信号を受けて、前記スイッチ部を制御するための高電圧制御信号を生成し、前記高電圧制御信号を前記スイッチ部に供給する
通信装置。
【請求項６】
請求項５記載の通信装置であって、
前記高電圧出力部は、昇圧回路を備えている
通信装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信装置であって、
前記スイッチ制御部は、前記第１プロセスルールで形成された半導体集積回路に含まれており、
前記スイッチ部は、前記第２プロセスルールで形成されたディスクリート部品である
通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ部と、アンテナ部に接続された通信部とを備えた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触電力伝送が広く使用されつつある。非接触電力伝送機能を有する通信機器は、電磁波を利用してアンテナ（アンテナ部）に伝送された電力を電磁誘導によって受電する。また、通信機器は、アンテナを使用して外部の機器と通信する。例えば、Near field communication（NFC）機能を備えた通信機器は、ループアンテナを備えたＲＦＩＤを使用して、電磁波による通信を行う。一般的に、非接触電力伝送において電磁誘導によって生じる電力は、NFC等の通信において電磁誘導によって生じる電力よりもかなり大きい。このため、通信機器が、非接触電力伝送を行う際、通信機器の通信部が耐久電力を超えた過大な電力を受けるおそれがある。これにより、通信部が故障するおそれがある。
【０００３】
特許文献１には、通信機能と非接触電力伝送機能とを有する通信装置が開示されている。特許文献１の通信装置は、アンテナと、通信部と、スイッチ制御部と、スイッチ回路とを備えている。スイッチ回路は、アンテナと通信部との間に設けられている。スイッチ制御部は、アンテナにて受電した電力に応じてスイッチ回路のオンオフを制御する。これにより、通信部は、高い電力から保護される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０９０９０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通信機器が非接触電力伝送機能を有しない場合であっても、通信機器が非接触電力伝送のための電磁波に曝されることがある。この場合、通信部が故障するおそれがある。従って、通信機器が非接触電力伝送機能を有するか否かに係らず、通信機器に、通信部を高い電力から保護するための保護機構を設けることが好ましい。しかしながら、このような保護機構は、通信機器のサイズを大きくする。また、保護機構により、アンテナと通信部との間のインピーダンスが増大しやすい。これにより、通信信号は、アンテナと通信部との間を通過する際に減衰し、通信品質が低下するおそれがある。一方、通信機器は、通信品質を低下させることなく、より小型化することが求められている。
【０００６】
そこで、本発明は、通信部を保護するための保護機構を備えた通信装置であって、通信品質を低下させることなく小型化可能な通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の通信装置として、
アンテナ部と、
導通状態と遮断状態とを取り得るスイッチ部と、
インピーダンス整合回路を含む整合部であって、前記アンテナ部と前記スイッチ部との間に接続されて前記スイッチ部が前記導通状態にあるときに前記整合部から前記アンテナ部を見た場合の第１インピーダンスと前記整合部から前記スイッチ部を見た場合の第２インピーダンスとを整合させる整合部と、
前記スイッチ部に接続された通信部と、
前記通信部に対して前記アンテナ部を介した通信を行わせる際には前記スイッチ部を導通状態とする一方、前記通信部を過電圧から保護する際に前記スイッチ部を遮断状態とするように、前記スイッチ部を制御するスイッチ制御部と
を備える通信装置であって、
前記スイッチ制御部は、第１プロセスルールで形成された半導体回路であり、前記スイッチ部は、前記第１プロセスルールとは異なる第２プロセスルールで形成された半導体回路である
通信装置を提供する。
【０００８】
また、本発明は、第２の通信装置として、第１の通信装置であって、
前記スイッチ部が前記導通状態にあるとき、前記整合部と前記通信部との間のインピーダンスは、１０Ω以下（０を含まず）である
通信装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、第３の通信装置として、第１又は第２の通信装置であって、
前記第２インピーダンスは、前記第１インピーダンスよりも低い
通信装置を提供する。
【００１０】
また、本発明は、第４の通信装置として、第１乃至第３のいずれかの通信装置であって、
前記スイッチ部が前記遮断状態にあるとき、前記整合部と前記通信部との間のインピーダンスは、４００Ω以上である
通信装置を提供する。
【００１１】
また、本発明は、第５の通信装置として、第１乃至第４のいずれかの通信装置であって、
高電圧出力部を更に備えており、
前記スイッチ制御部は、制御信号を生成して、前記制御信号を前記高電圧出力部に供給するものであり、
前記高電圧出力部は、前記制御信号を受けて、前記スイッチ部を制御するための高電圧制御信号を生成し、前記高電圧制御信号を前記スイッチ部に供給する
通信装置を提供する。
【００１２】
また、本発明は、第６の通信装置として、第５の通信装置であって、
前記高電圧出力部は、昇圧回路を備えている
通信装置を提供する。
【００１３】
また、本発明は、第７の通信装置として、第１乃至第６のいずれかの通信装置であって、
前記スイッチ制御部は、前記第１プロセスルールで形成された半導体集積回路に含まれており、
前記スイッチ部は、前記第２プロセスルールで形成されたディスクリート部品である
通信装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるスイッチ制御部は、通信部を過電圧から保護する際にスイッチ部を遮断状態とするように、スイッチ部を制御する。これにより、通信部は、過電圧から保護される。換言すれば、本発明による通信装置は、通信部を保護するための保護機構を備えている。また、スイッチ制御部は、第１プロセスルールで形成された半導体回路である。例えば、スイッチ制御部や通信部を１つの半導体集積回路に組み込むことで、通信装置を小型化できる。また、スイッチ部は、第１プロセスルールとは異なる第２プロセスルールで形成された半導体回路である。このため、スイッチ制御部や通信部を１つの半導体集積回路に組み込む場合であっても、スイッチ部を、半導体集積回路の外部に設けることができる。これにより、スイッチ部の過度な小型化に起因するアンテナ部と通信部との間のインピーダンスの増大を防止できる。換言すれば、通信品質の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態による通信装置を示すブロック図である。
【図２】図１の通信装置のスイッチ部を例示する回路図である。
【図３】図２においてスイッチ部が遮断状態にある場合の等価回路を示す回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による通信装置を示すブロック図である。
【図５】図４の通信装置のスイッチ部及び付加スイッチ部を例示する回路図である。
【図６】図５においてスイッチ部が遮断状態にあり且つ付加スイッチ部が導通状態にある場合の等価回路を示す回路図である。
【図７】図４の通信装置の通信部が送信状態にないときの図３のスイッチ部及び付加スイッチ部の動作を示す図である。
【図８】図４の通信装置の通信部が送信状態にあるときの図３のスイッチ部及び付加スイッチ部の動作を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態による通信装置を示すブロック図である。
【図１０】図９の通信装置の昇圧回路を例示する回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１に示されるように、本発明の第１の実施の形態による通信装置１は、アンテナ部１０と、スイッチ部２０と、整合部３０と、通信部４２と、スイッチ制御部４４と、電源５０とを備えている。図１の構成から理解されるように、通信装置１は、通信機能を有しているが非接触電力伝送機能を有していない。
【００１７】
アンテナ部１０は、例えば、外部の機器（図示せず）の外部アンテナ（図示せず）と磁気結合可能なループアンテナである。アンテナ部１０は、信号ライン２４によって通信部４２と接続されている。通信部４２は、アンテナ部１０を介して外部の機器と通信可能である。詳しくは、本実施の形態による通信部４２は、アンテナ部１０を介して外部の機器に信号（送信信号）を送信可能であり、外部の機器から信号（受信信号）を受信可能である。換言すれば、通信部４２は、信号を送信又は受信している通信状態と、信号を送信も受信もしていない待機状態のいずれかにある。また、通信状態にある通信部４２は、信号を送信している送信状態と、信号を受信している受信状態のいずれかにある。
【００１８】
本実施の形態においては、２つの信号ライン２４が、アンテナ部１０と通信部４２とを接続している。但し、本発明は、これに限定されない。例えば、通信部４２が負荷変調通信を行う場合、通信部４２が３つ以上の信号ラインによってアンテナ部１０と接続されていてもよい。
【００１９】
スイッチ部２０は、アンテナ部１０と通信部４２との間に接続されている。換言すれば、スイッチ部２０は、信号ライン２４上に設けられている。詳しくは、信号ライン２４の夫々は、整合部３０に接続された信号ライン２４２と、通信部４２に接続された信号ライン２４４とから構成されている。スイッチ部２０は、信号ライン２４２によって整合部３０と接続されており、信号ライン２４４によって通信部４２と接続されている。
【００２０】
スイッチ部２０は、導通状態と遮断状態との２つの状態を取ることができる。スイッチ部２０が導通状態にあるとき、通信部４２は、アンテナ部１０を介して、外部の機器（図示せず）との間で信号を送受信可能である。スイッチ部２０が遮断状態にあるとき、通信部４２とアンテナ部１０とは、互いから電気的に切断される。このように機能するスイッチ部２０は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチにより構成できる。
【００２１】
例えば、スイッチ部２０は、図２に示すように構成できる。図２に示されたスイッチ部２０は、２つの信号ライン２４に夫々対応する２つのＮ型ＭＯＳＦＥＴから構成されている。ＭＯＳＦＥＴの夫々について、ドレインは、対応する信号ライン２４２と接続されており、ソースは対応する信号ライン２４４と接続されており、ゲートは、スイッチ制御部４４と接続されている。このため、信号ライン２４４の電圧よりも十分に高い電圧を有する信号（制御信号Ｓｃ）がゲートに入力されているとき、ドレインとソースとが互いに導通する。換言すれば、スイッチ部２０は導通状態となる。一方、上述した制御信号Ｓｃがゲートに入力されていないとき、ドレインとソースとが遮断される。換言すれば、スイッチ部２０は遮断状態となる。
【００２２】
図１に示されるように、整合部３０は、アンテナ部１０とスイッチ部２０との間に接続されている。詳しくは、整合部３０は、アンテナ部１０の両端に接続されている。また、整合部３０は、信号ライン２４２によってスイッチ部２０に接続されている。整合部３０は、少なくとも部分的にインピーダンス整合回路３２を含んでいる。
【００２３】
整合部３０（インピーダンス整合回路３２）は、スイッチ部２０が導通状態にあるときに整合部３０からアンテナ部１０を見た場合の第１インピーダンスと整合部３０からスイッチ部２０を見た場合の第２インピーダンスとを整合させる。
【００２４】
特に、本実施の形態において、整合部３０は、インピーダンス変換を行い、第２インピーダンスが第１インピーダンスよりも低くなるように、第１インピーダンス及び第２インピーダンスを整合させる。換言すれば、本実施の形態によれば、第２インピーダンスは、第１インピーダンスよりも低い。この結果、通信部４２に加わる電圧の振幅は、アンテナ部１０の電圧の振幅よりも小さくなる。これにより、通信部４２に過電圧（通信部４２の通信に必要な電圧を超え、且つ、通信部４２が故障するおそれがあるほど高い電圧）が加わることをある程度防止できる。
【００２５】
例えば、アンテナ部１０が非接触電力伝送のための電磁波に曝された場合、アンテナ部１０に、過電圧が生じることがある。本実施の形態による整合部３０は、アンテナ部１０に生じた電圧を降下させ、通信部４２に過電圧が加わることを防止する。但し、過電圧は、整合部３０のみによっては十分に防止できない。整合部３０が過電圧を防止する機能を有しているか否かにかかわらず、後述する保護機構が必要である。従って、整合部３０は、過電圧を防止する機能を有していなくてもよい。この場合、第１インピーダンス及び第２インピーダンスの夫々は、様々な値を取り得る。例えば、一般的な整合部と同様に、第１インピーダンスが第２インピーダンスと一致するように、第１インピーダンス及び第２インピーダンスを整合させてもよい。
【００２６】
本実施の形態による整合部３０は上述のように機能するため、信号ライン２４上の電圧は、アンテナ部１０と整合部３０との間に生じた電圧よりも低く且つ安定する。スイッチ部２０は信号ライン２４上に設けられているため、上述したようにＭＯＳＦＥＴ（図２参照）により構成されていても、安定的に動作できる。また、ＭＯＳＦＥＴのソースは、信号ライン２４２に比べて電圧が安定する信号ライン２４４に接続されているため、スイッチ部２０は、より安定的に動作できる。
【００２７】
図１に示されるように、スイッチ制御部４４は、信号ライン２４２に接続されている。換言すれば、スイッチ制御部４４は、スイッチ部２０と並列にアンテナ部１０に接続されている。また、スイッチ制御部４４は、スイッチ部２０に接続されている。この構成から理解されるように、スイッチ制御部４４は、信号ライン２４２上の電圧に応じて、スイッチ部２０を制御する。
【００２８】
より具体的には、スイッチ制御部４４は、通信部４２に対してアンテナ部１０を介した通信を行わせる際には、スイッチ部２０を導通状態とする。一方、スイッチ制御部４４は、通信部４２を過電圧から保護する際に、スイッチ部２０を遮断状態とする。
【００２９】
詳しくは、本実施の形態によるスイッチ制御部４４は、整流回路（図示せず）を有している。スイッチ制御部４４は、信号ライン２４２上の電圧を、整流回路を介して直流電圧（検出電圧Ｖｄ）として検出可能である。図１及び図２を参照すると、スイッチ制御部４４は、検出電圧Ｖｄが所定の閾値以下の場合、スイッチ部２０に制御信号Ｓｃを出力し、スイッチ部２０を導通状態に維持する。一方、スイッチ制御部４４は、検出電圧Ｖｄが所定の閾値を超えると、制御信号Ｓｃを停止し、スイッチ部２０を遮断状態に遷移させる。
【００３０】
以上の説明から理解されるように、スイッチ制御部４４は、通信部４２に過電圧が加わることを事前に検知したときに、制御信号Ｓｃを停止する。スイッチ制御部４４が制御信号Ｓｃを停止すると、通信部４２は、アンテナ部１０から遮断され過電圧から保護される。換言すれば、本実施の形態による通信装置１は、通信部４２を保護するための保護機構を備えている。本実施の形態による保護機構は、主としてスイッチ制御部４４とスイッチ部２０とから構成されている。
【００３１】
特に、本実施の形態によるスイッチ制御部４４は、検出電圧Ｖｄに基づいて過電圧を事前に検知する。詳しくは、スイッチ制御部４４は、検出電圧Ｖｄが所定の閾値を超えた場合に、通信部４２に過電圧以上の電圧が加わることを事前に検知する。この所定の閾値は、過電圧よりも小さく且つ通信部４２の通信に必要な電圧以上とすればよい。但し、通信部４２に過電圧が加わることを、本実施の形態と異なる方法で事前に検知してもよい。例えば、通信部４２に過電圧が加わることを、アンテナ部１０が受信した電力伝送波の周波数成分や、外部の送電装置（図示せず）から電力伝送の開始前に送信される送電予告信号によって検知してもよい。
【００３２】
図１を参照すると、通信装置１は、第１プロセスルールで形成された半導体集積回路４０を備えている。半導体集積回路４０は、電源５０から電源電圧Ｖｓを有する動作電力を供給されている。通信装置１の主要な半導体回路の多くは、半導体集積回路４０に集積され含まれている。本実施の形態によれば、通信部４２及びスイッチ制御部４４は、半導体集積回路４０に含まれている。換言すれば、通信部４２及びスイッチ制御部４４の夫々は、第１プロセスルールで形成された半導体回路である。第１プロセスルールにおける回路線幅を微細化することで、半導体集積回路４０を小型化できる。換言すれば、通信部４２及びスイッチ制御部４４を１つの半導体集積回路４０に組み込むことで、通信装置１を小型化できる。
【００３３】
本実施の形態において、整合部３０は、半導体集積回路４０に含まれていない。但し、整合部３０は、半導体集積回路４０に含まれていてもよい。整合部３０を半導体集積回路４０に含む場合、半導体集積回路４０は、電源５０からの動作電力の供給が必要なすべての半導体回路を集積できる。これにより、通信装置１を更に小型化できる。
【００３４】
図１を参照すると、本実施の形態によるスイッチ部２０は、ディスクリート部品であり、半導体集積回路４０に含まれていない。換言すれば、スイッチ部２０は、第１プロセスルールとは異なる第２プロセスルールで形成された半導体回路である。本実施の形態によれば、通信部４２及びスイッチ制御部４４が１つの半導体集積回路４０に組み込まれている一方、スイッチ部２０は、半導体集積回路４０の外部に設けられている。これにより、以下に説明するように、スイッチ部２０の過度な小型化に起因するアンテナ部１０と通信部４２との間のインピーダンスの増大を防止できる。
【００３５】
図１及び図２を参照すると、スイッチ部２０が導通状態にあるときも、スイッチ部２０のインピーダンスは０ではない。また、信号ライン２４もインピーダンスを有している。従って、スイッチ部２０が導通状態にあるときも、整合部３０と通信部４２との間のインピーダンスは０ではない。通信部４２がアンテナ部１０を介して送信する場合、通信部４２からの送信信号の電流は、整合部３０と通信部４２との間のインピーダンスによって減衰する。換言すれば、通信部４２からの送信信号が減衰する。
【００３６】
前述したように、本実施の形態によれば、第２インピーダンス（スイッチ部２０が導通状態にあるときに整合部３０からスイッチ部２０を見た場合のインピーダンス）は、第１インピーダンス（スイッチ部２０が導通状態にあるときに整合部３０からアンテナ部１０を見た場合のインピーダンス）よりも低い。このため、アンテナ部１０の電流振幅は、信号ライン２４上の電流振幅に比べて小さくなる。換言すれば、本実施の形態によれば、通信部４２からの送信信号は、比較的減衰し易い。
【００３７】
更に、仮にスイッチ部２０を半導体集積回路４０に組み込んだ場合、スイッチ部２０の小型化に起因してアンテナ部１０と通信部４２との間のインピーダンスが増大する。例えば、信号ライン２４の大部分が半導体集積回路４０に組み込まれ、信号ライン２４の断面積が極めて小さくなる。これにより、信号ライン２４のインピーダンスが増大する。一方、本実施の形態によるスイッチ部２０は、半導体集積回路４０の外部に設けられているため、上述したインピーダンスの増大を防ぐことができる。本実施の形態によれば、通信装置１全体を小型化しつつ、通信部４２からの送信信号の減衰を抑え、通信品質の低下を防止できる。
【００３８】
送信信号の減衰を抑えるという観点からは、スイッチ部２０が導通状態にあるとき、整合部３０と通信部４２との間のインピーダンス（導通状態におけるインピーダンス）は、できるだけ小さいことが望ましい。より具体的には、導通状態におけるインピーダンスは、１０Ω以下（０を含まず）であることが望ましく、５Ω以下（０を含まず）であることがより望ましく、２Ω以下（０を含まず）であることが更に望ましい。
【００３９】
図１及び図２から理解されるように、スイッチ部２０が遮断状態にあるとき、スイッチ部２０を介して互いに接続された整合部３０及び通信部４２は、その間に静電容量を有する。アンテナ部１０に過電圧が生じた場合（例えば、アンテナ部１０が非接触電力伝送のための電磁波に曝された場合）、このキャパシタ構造により過電圧が通信部４２に伝播する可能性がある。この伝播を防止するという観点からは、スイッチ部２０が遮断状態にあるとき、整合部３０と通信部４２との間のインピーダンス（この場合、リアクタンス成分のうちの静電容量成分）は、できるだけ大きいことが望ましい。より具体的には、遮断状態におけるインピーダンスは、４００Ω以上であることが望ましく、１ｋΩ以上であることがより望ましく、３ｋΩ以上であることが更に望ましい。
【００４０】
本実施の形態は、様々に変形可能である。例えば、図２及び図３に示されるように、一般的に、ＭＯＳＦＥＴのドレインとソースとの間には、半導体のプロセスルール（本実施の形態においては、第２プロセスルール）に起因して寄生ダイオード２０２が形成される。図１及び図３を参照すると、スイッチ部２０が遮断状態にあるときにも、アンテナ部１０には周囲の電磁波の大きさに応じた電圧が生じ、整合部３０の電圧が変動する。整合部３０側の電圧（信号ライン２４２上の電圧）が通信部４２側の電圧（信号ライン２４４上の電圧）より下がると、電流Ｉが寄生ダイオード２０２を介して整合部３０に向かって流れる。従って、寄生ダイオード２０２は、電流Ｉに耐え得る電流容量を有している必要がある。また、電流Ｉが寄生ダイオード２０２（即ち、ＭＯＳＦＥＴ）を故障させるほど大きくなる可能性がある場合、以下に説明するようにＭＯＳＦＥＴの故障を防止してもよい。
【００４１】
図３を参照すると、例えば、順電圧が寄生ダイオード２０２よりも低いショットキーバリアダイオード２０４を、ドレインとソースの間に接続してもよい。これにより、電流Ｉの大部分がショットキーバリアダイオード２０４を流れ、これにより寄生ダイオード２０２への電流集中を回避できる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図４に示されるように、本発明の第２の実施の形態による通信装置１Ａは、通信装置１（図１参照）の部品に加えて、付加スイッチ部２２と、高電圧出力部４６とを備えている。また、通信装置１Ａは、通信装置１のスイッチ制御部４４と少し異なるスイッチ制御部４４Ａを備えている。通信装置１Ａは、上述の相違点を除き、通信装置１と同様に構成されており、通信装置１と同様に機能する。以下、通信装置１Ａと通信装置１との間の相違点を中心に説明する。
【００４３】
図４に示されるように、スイッチ制御部４４Ａは、通信部４２と接続されている。通信部４２は、通信部４２は、送信状態にあるとき、スイッチ制御部４４Ａに通知信号Ｓｎを送信する。詳しくは、外部の機器（図示せず）に送信を開始する際、スイッチ制御部４４Ａに通知信号Ｓｎを送信する。また、通信部４２は、外部の機器への送信が終了すると、通知信号Ｓｎを停止する。このため、スイッチ制御部４４Ａは、通信部４２が送信状態にあるか否かを、通知信号Ｓｎの有無によって判定できる。後述するように、スイッチ制御部４４Ａは、通知信号Ｓｎの有無に応じて、スイッチ部２０及び付加スイッチ部２２を異なるように制御する。例えば、スイッチ制御部４４Ａは、スイッチ制御部４４（図１参照）と異なる条件で制御信号Ｓｃを出力する。
【００４４】
高電圧出力部４６は、スイッチ制御部４４Ａとスイッチ部２０との間に接続されている。換言すれば、スイッチ制御部４４Ａは、高電圧出力部４６を介してスイッチ部２０と接続されている。高電圧出力部４６は、少なくとも部分的に昇圧回路４６２を含んでいる。スイッチ制御部４４Ａは、スイッチ制御部４４（図１参照）と同様に、但しスイッチ制御部４４と異なる条件で、制御信号Ｓｃを生成して、制御信号Ｓｃを高電圧出力部４６に供給する。昇圧回路４６２は、供給された制御信号Ｓｃの電圧を昇圧して高電圧制御信号Ｓｃｈを生成する。高電圧出力部４６は、生成された高電圧制御信号Ｓｃｈをスイッチ部２０に出力する。換言すれば、高電圧出力部４６は、制御信号Ｓｃを受けて、スイッチ部２０を制御するための高電圧制御信号Ｓｃｈを生成し、高電圧制御信号Ｓｃｈをスイッチ部２０に供給する。
【００４５】
図５を参照すると、本実施の形態によるスイッチ部２０は、第１の実施の形態によるスイッチ部２０（図２参照）と同じ構造を有している。但し、スイッチ部２０のＭＯＳＦＥＴのゲートは、スイッチ制御部４４Ａ（図４参照）に直接的に接続されておらず、高電圧出力部４６と接続されている。換言すれば、ＭＯＳＦＥＴのゲートは、高電圧出力部４６を介してスイッチ制御部４４Ａに間接的に接続されている。
【００４６】
図４及び図５を参照すると、スイッチ部２０が導通状態にあり、且つ、通信部４２が送信状態にない場合（例えば、通信部４２が受信状態にある場合）、信号ライン２４４の電圧は比較的低い。このため、制御信号Ｓｃの電圧が比較的低い場合でも、ＭＯＳＦＥＴのゲートの電圧は、制御信号Ｓｃによって、ソースの電圧に比べて十分に大きくできる。これにより、スイッチ部２０は、導通状態から遮断状態に適切に遷移でき、通信部４２を過電圧から保護できる。
【００４７】
一般的に、送信信号の電圧は、受信信号の電圧よりも高い。このため、スイッチ部２０が導通状態にあり、且つ、通信部４２が送信状態にある場合、ＭＯＳＦＥＴのソースの電圧は、送信信号の電圧によって上昇する。一方、制御信号Ｓｃの電圧は、電源５０が供給する電源電圧Ｖｓと同じか又は低い。このため、ＭＯＳＦＥＴのソースの電圧が電源５０が供給する電源電圧Ｖｓに近づくと、ＭＯＳＦＥＴのゲートの電圧は、ソースの電圧に比べて十分に大きくならない。換言すれば、この場合、制御信号Ｓｃは、スイッチ部２０の導通状態を維持できない。
【００４８】
本実施の形態によれば、制御信号Ｓｃに代えて高電圧制御信号ＳｃｈがＭＯＳＦＥＴのゲートに出力される。高電圧制御信号Ｓｃｈは、十分に大きく昇圧されており、ＭＯＳＦＥＴのソースの電圧が送信信号の電圧によって上昇している場合であってもゲートの電圧をソースの電圧に比べて十分に大きくできる。換言すれば、高電圧制御信号Ｓｃｈは、スイッチ部２０が導通状態にあり、且つ、通信部４２が送信状態にある場合でも、スイッチ部２０の導通状態を維持できる。
【００４９】
図４及び図５に示されるように、付加スイッチ部２２は、スイッチ部２０と通信部４２との間に接続されている。また、付加スイッチ部２２は、高電圧出力部４６を介さずに、スイッチ制御部４４Ａと接続されている。付加スイッチ部２２は、スイッチ制御部４４Ａが出力した付加制御信号Ｓｃａによって制御される。
【００５０】
詳しくは、図５に示されるように、本実施の形態による付加スイッチ部２２は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴからなる２つの半導体スイッチと、２つのツェナーダイオード（ＺＤ）とから構成されている。ＭＯＳＦＥＴのドレインは、信号ライン２４４に接続されており、ソースはグランドされている。ＭＯＳＦＥＴのゲートは、スイッチ制御部４４Ａと接続されている。
【００５１】
スイッチ制御部４４Ａは、通信部４２に過電圧が加わることを事前に検知したときに、付加制御信号Ｓｃａを出力する。付加スイッチ部２２のソースはグランドに接続され定電圧に維持されている。このため、付加スイッチ部２２は、グランド電圧を基準とした電圧を有する付加制御信号Ｓｃａにより、導通状態に遷移できる。このため、付加制御信号Ｓｃａは、高電圧出力部４６によって昇圧する必要がない。付加スイッチ部２２が導通状態にあるとき、信号ライン２４４がグランドと接続され、通信部４２がスイッチ部２０から遮断される。一方、付加制御信号Ｓｃａがゲートに加えられていないとき、付加スイッチ部２２は遮断状態にある。このとき、信号ライン２４４がグランドされず、通信部４２がスイッチ部２０と導通する。
【００５２】
以上の説明から理解されるように、本実施の形態によれば、スイッチ部２０が信号ライン２４４を遮断でき、且つ、付加スイッチ部２２が信号ライン２４４をグランドできる。換言すれば、本実施の形態による保護機構は、スイッチ制御部４４Ａ及びスイッチ部２０に加えて付加スイッチ部２２を有している。これにより、通信部４２を、より確実に過電圧から保護できる。更に、本実施の形態によれば、付加スイッチ部２２は、ツェナーダイオード（ＺＤ）による保護機能を有している。詳しくは、ツェナーダイオード（ＺＤ）は、付加スイッチ部２２のＭＯＳＦＥＴのドレインとソースとの間に並列に接続されている。このため、付加スイッチ部２２の導通状態への遷移が遅れ、信号ライン２４４上の電圧が一時的に上昇した場合でも、通信部４２を、過電圧から保護できる。
【００５３】
図４を参照すると、通信装置１（図１参照）と同様に、通信装置１Ａは、第１プロセスルールで形成された半導体集積回路４０Ａを備えている。半導体集積回路４０Ａは、電源５０から電源電圧Ｖｓを有する動作電力を供給されている。本実施の形態によれば、通信部４２及びスイッチ制御部４４Ａに加えて高電圧出力部４６も、半導体集積回路４０Ａに含まれている。また、整合部３０も、半導体集積回路４０Ａに含まれていてもよい。本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、通信装置１Ａを小型化できる。
【００５４】
図４を参照すると、第１の実施の形態と同様に、スイッチ部２０は、ディスクリート部品であり、半導体集積回路４０に含まれていない。これにより、第１の実施の形態と同様に、通信装置１Ａ全体を小型化しつつ、通信品質の低下を防止できる。
【００５５】
また、本実施の形態による通信装置１Ａは、以下に説明するように、省エネルギー機能を有している。一般的に、昇圧回路４６２は、動作しているとき、他の部品（例えばスイッチ制御部４４Ａ）に比べて電力を大きく消費する。一方、昇圧回路４６２は、スイッチ部２０を導通状態に遷移させて通信部４２を通信可能にするためにのみ必要である。このため、本実施の形態によるスイッチ制御部４４Ａは、通信部４２を通信可能にする必要がある場合にのみ、制御信号Ｓｃを高電圧出力部４６に出力し、昇圧回路４６２を動作させる。これにより、昇圧回路４６２は、通信部４２が通信状態にない場合には動作を停止する。
【００５６】
詳しくは、スイッチ制御部４４Ａは、第１閾値及び第２閾値の２つの閾値を使用して、スイッチ部２０を制御する。第１閾値は、アンテナ部１０が通信信号を受信した場合に生ずる検出電圧Ｖｄの最小値である。第２閾値は、第１の実施の形態における所定の閾値と同じく、通信部４２の通信に必要な電圧以上であり且つ過電圧よりも小さい。また、第２閾値は、第１閾値よりも大きい。
【００５７】
スイッチ制御部４４Ａは、検出電圧Ｖｄが第１閾値よりも小さい場合、通信部４２からの通知信号Ｓｎの有無に基づいてスイッチ部２０を制御する。詳しくは、スイッチ制御部４４Ａは、通知信号Ｓｎを受けている場合、制御信号Ｓｃを出力してスイッチ部２０を導通状態に維持し、通信部４２の通信を可能にする。一方、スイッチ制御部４４Ａは、通知信号Ｓｎを受けていない場合、制御信号Ｓｃを停止し、スイッチ部２０を遮断状態にする。また、スイッチ制御部４４Ａは、検出電圧Ｖｄが第１閾値以上であり且つ第２閾値以下である場合、アンテナ部１０が通信のための信号を受信していると判断する。この場合、スイッチ制御部４４Ａは、制御信号Ｓｃを出力し、スイッチ部２０を導通状態に維持する。また、スイッチ制御部４４Ａは、検出電圧Ｖｄが第２閾値を超えた場合には、制御信号Ｓｃを停止し、スイッチ部２０を遮断状態にする。
【００５８】
スイッチ制御部４４Ａは、第２閾値のみを使用して、付加スイッチ部２２を制御する。詳しくは、スイッチ制御部４４Ａは、検出電圧Ｖｄが第２閾値を超える場合に付加制御信号Ｓｃａを出力し、付加スイッチ部２２を導通状態に維持する。一方、スイッチ制御部４４Ａは、検出電圧Ｖｄが第２閾値以下の場合に付加制御信号Ｓｃａを停止し、付加スイッチ部２２を遮断状態にする。
【００５９】
以上の説明から理解されるように、検出電圧Ｖｄが第２閾値を超えた場合には、スイッチ部２０が遮断状態となり、付加スイッチ部２２が信号ライン２４４をグランドする。これにより、通信部４２は、過電圧から更に確実に保護される。また、スイッチ制御部４４Ａは、通信部４２からの通知信号Ｓｎに基づいた制御を行うため、通信部４２が送信状態にある場合の信号ライン２４４の不適切な遮断を防止しつつ、昇圧回路４６２の動作に伴う電力消費を抑制できる。
【００６０】
図７及び図８は、上述したスイッチ制御部４４Ａの制御に伴う、スイッチ部２０及び付加スイッチ部２２の動作を示している。図７及び図８において、「ＯＮ」は、スイッチ部２０及び付加スイッチ部２２の夫々が導通状態にあることを示しており、「ＯＦＦ」は、スイッチ部２０及び付加スイッチ部２２の夫々が遮断状態にあることを示している。
【００６１】
通信部４２が送信状態にない場合、スイッチ部２０及び付加スイッチ部２２の夫々は、図７に示されるように状態を遷移する。詳しくは、検出電圧Ｖｄが第１閾値よりも小さい場合、アンテナ部１０が受信信号を受けておらず且つ通信部４２を過電圧から保護する必要もない。このため、スイッチ部２０及び付加スイッチ部２２の夫々はＯＦＦになる。検出電圧Ｖｄが第１閾値以上かつ第２閾値以下の場合は、通信部４２の受信を許容する必要がある。このため、スイッチ部２０はＯＮになり、付加スイッチ部２２はＯＦＦになる。検出電圧Ｖｄが第２閾値を超える場合は、通信部４２を過電圧から保護する必要がある。このため、スイッチ部２０はＯＦＦになり、付加スイッチ部２２はＯＮになる。
【００６２】
通信部４２が送信状態にある場合、スイッチ部２０及び付加スイッチ部２２の夫々は、図８に示されるように状態を遷移する。詳しくは、検出電圧Ｖｄが第１閾値よりも小さい場合、アンテナ部１０は受信信号を受けていないが、通信部４２からの送信を可能とする必要がある。このため、スイッチ部２０はＯＮになり、付加スイッチ部２２はＯＦＦになる。検出電圧Ｖｄが第１閾値以上かつ第２閾値以下の場合は、通信部４２がアンテナ部１０を介して信号を送受信している。このため、スイッチ部２０はＯＮになり、付加スイッチ部２２はＯＦＦになる。検出電圧Ｖｄが第２閾値を超える場合は、通信部４２を過電圧から保護する必要がある。このため、スイッチ部２０ははＯＦＦになり、付加スイッチ部２２はＯＮになる。
【００６３】
本実施の形態は、様々に変形可能である。例えば、図５及び図６に示されるように、本実施の形態においても第１の実施の形態（図２及び図３参照）と同じく、寄生ダイオード２０２が形成される。図５及び図６を参照すると、スイッチ部２０が遮断状態にあり且つ付加スイッチ部２２が導通状態にあるとき、信号ライン２４２上の電圧がグランド電圧より下がると、電流Ｉが寄生ダイオード２０２を介して整合部３０に向かって流れる。従って、電流Ｉが寄生ダイオード２０２（即ち、ＭＯＳＦＥＴ）を故障させるほど大きくなる可能性がある場合、第１の実施の形態と同様にＭＯＳＦＥＴの故障を防止してもよい。
【００６４】
（第３の実施の形態）
図９に示されるように、本発明の第３の実施の形態による通信装置１Ｂは、通信装置１Ａ（図４参照）の部品に加えて、高電圧電源５２を備えている。また、通信装置１Ｂは、通信装置１Ａの高電圧出力部４６と少し異なる高電圧出力部４６Ｂを備えている。通信装置１Ｂは、上述の相違点を除き、通信装置１Ａと同様に構成されており、通信装置１Ａと同様に機能する。以下、通信装置１Ｂと通信装置１Ａとの間の相違点を中心に説明する。
【００６５】
本実施の形態による高電圧出力部４６Ｂは、高電圧出力部４６（図４参照）と同様に、スイッチ制御部４４Ａとスイッチ部２０との間に接続されている。高電圧出力部４６Ｂは、少なくとも部分的に昇圧回路４６２Ｂを含んでいる。昇圧回路４６２Ｂは、昇圧回路４６２と同様に、スイッチ制御部４４Ａから供給された制御信号Ｓｃの電圧を昇圧して高電圧制御信号Ｓｃｈを生成する。高電圧出力部４６Ｂは、生成された高電圧制御信号Ｓｃｈをスイッチ部２０に出力する。換言すれば、高電圧出力部４６Ｂは、高電圧出力部４６と同様に、制御信号Ｓｃを受けて、スイッチ部２０を制御するための高電圧制御信号Ｓｃｈを生成し、高電圧制御信号Ｓｃｈをスイッチ部２０に供給する。
【００６６】
以上の説明から理解されるように、本実施形態による高電圧出力部４６Ｂの基本的な機能は、第２の実施形態による高電圧出力部４６（図４参照）と同じである。但し、本実施形態による高電圧出力部４６Ｂは、高電圧電源５２に接続されている。高電圧電源５２は、電源５０の電源電圧Ｖｓよりも高い電源電圧Ｖｈを有する動作電力を高電圧出力部４６Ｂに供給する。高電圧出力部４６Ｂは、高電圧電源５２から供給される高電圧の電源電圧Ｖｈを使用して、制御信号Ｓｃの電圧を高電圧に置き換えて出力する。換言すれば、高電圧制御信号Ｓｃｈは、この置き換え後の高電圧を有している。
【００６７】
例えば、昇圧回路４６２Ｂは、図１０に示すように構成できる。図１０に示された昇圧回路４６２Ｂは、主としてＮ型ＭＯＳＦＥＴ９２と、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ９４とから構成されている。スイッチ制御部４４Ａが出力した制御信号Ｓｃは、ＭＯＳＦＥＴ９２のゲートに印加される。これにより、ＭＯＳＦＥＴ９２のドレインとソースとの間が導通し、ＭＯＳＦＥＴ９４のゲート電圧が降下する。この結果、ＭＯＳＦＥＴ９４のドレインとソースとの間も導通する。高電圧電源５２の電源電圧Ｖｈは、ダイオードによって多少降下するものの、高電圧制御信号Ｓｃｈとしてスイッチ部２０に供給される。
【００６８】
図９を参照すると、本実施の形態によっても、第２の実施の形態と同様に、スイッチ部２０及び付加スイッチ部２２を制御できる。例えば、通信部４２が送信状態にある際に、通信部４２とアンテナ部１０との接続状態が維持できる。特に、本実施の形態によれば、高電圧制御信号Ｓｃｈの電圧は、高電圧電源５２の電源電圧Ｖｈに応じている。このため、通信部４２が送信する際、信号ライン２４４の電圧上昇によってスイッチ部２０が遮断状態に遷移することを、より確実に防止できる。
【００６９】
通信装置１（図１参照）と同様に、通信装置１Ｂは、第１プロセスルールで形成された半導体集積回路４０Ｂを備えている。半導体集積回路４０Ｂは、電源５０から動作電力を供給されている。本実施の形態によれば、通信部４２、スイッチ制御部４４Ａ及び高電圧出力部４６Ｂは、半導体集積回路４０Ａに含まれている。また、整合部３０も、半導体集積回路４０Ｂに含まれていてもよい。本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、通信装置１Ｂを小型化できる。
【００７０】
図９を参照すると、第１の実施の形態と同様に、スイッチ部２０は、ディスクリート部品であり、半導体集積回路４０Ｂに含まれていない。これにより、第１の実施の形態と同様に、通信装置１Ｂ全体を小型化しつつ、通信品質の低下を防止できる。
【００７１】
本発明は、既に説明した実施形態や変形例に限らず、更に様々に変形可能であり、応用可能である。例えば、検出電圧Ｖｄが境界値（具体的には、所定の閾値、第１閾値及び第２閾値）にあるときのスイッチ制御部の動作は、検出電圧Ｖｄが境界値未満の場合と同じであってもよいし、検出電圧Ｖｄが境界値を超える場合と同じであってもよい。また、本発明は、通信機能に加えて非接触電力伝送機能を有する通信装置にも応用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１，１Ａ，１Ｂ          通信装置
１０                    アンテナ部
２０                    スイッチ部
２０２                  寄生ダイオード
２０４                  ショットキーバリアダイオード
２２                    付加スイッチ部
２４，２４２，２４４    信号ライン
３０                    整合部
３２                    インピーダンス整合回路
４０，４０Ａ，４０Ｂ    半導体集積回路
４２                    通信部
４４，４４Ａ            スイッチ制御部
４６，４６Ｂ            高電圧出力部
４６２，４６２Ｂ        昇圧回路
５０                    電源
５２                    高電圧電源
９２                    ＭＯＳＦＥＴ
９４                    ＭＯＳＦＥＴ
Ｓｃ                    制御信号
Ｓｃｈ                  高電圧制御信号
Ｓｃａ                  付加制御信号
Ｓｎ                    通知信号
Ｖｄ                    検出電圧
Ｖｓ                    電源電圧
Ｖｈ                    電源電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015092657.tif 000011
【図１０】
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