(57)【要約】【課題】高電圧または大電流を非接触で伝送する場合であっても、適切なインピーダンス調整することができないという可能性を低くする可変コンデンサを提供する。【解決手段】可変コンデンサ１は、絶縁デバイス１０と、制御端子ｔ２１，ｔ２２に入力される信号に応じて電極間の容量値が変化するコンデンサ２０とを備える。絶縁デバイス１０は、送信部１１と、受信部１２と、送信部１１と受信部１２との間に設けられた絶縁領域１３とを有する。送信部１１は、容量を設定するために外部から入力された設定信号を絶縁領域１３を介して送信する。受信部１２は、送信部１１で絶縁領域１３を介して送信された設定信号を受信し、受信した設定信号に応じた制御信号をコンデンサ２０に出力する。【選択図】図１
2017127081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁デバイスと、
制御端子に入力される信号に応じて電極間の容量値が変化するコンデンサとを備え、
前記絶縁デバイスは、
容量を設定するために外部から入力された設定信号を送信する送信部と、
前記送信部で送信された前記設定信号を受信する受信部と、
前記送信部と前記受信部との間に設けられた絶縁領域とを有し、
前記受信部は、前記絶縁領域を介して受信された前記設定信号に応じた制御信号を前記コンデンサに出力し、
前記コンデンサでは、前記制御信号に応じて容量が変更される
ことを特徴とする可変コンデンサ。
【請求項２】
前記送信部は、前記設定信号を光信号として前記絶縁領域を介して前記受信部へ送信し、
前記受信部は、前記光信号を前記設定信号に変換する
ことを特徴とする請求項１に記載の可変コンデンサ。
【請求項３】
前記外部から入力された前記設定信号はアナログ信号であり、
前記送信部は、アナログ信号を前記光信号に変換し、
前記受信部は、光信号を電気信号に変換する受光素子を有しており、
前記受光素子は、送信部で送信された前記光信号を電気信号に変換し、
前記受信部は、前記受光素子で変換された前記電気信号に応じたアナログ信号を前記制御信号として前記コンデンサに出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の可変コンデンサ。
【請求項４】
前記受信部は、フォトトランジスタと抵抗とが直列接続された直列回路で構成されており、
前記直列回路の一端は電源端子に接続されており、
前記直列回路は、前記フォトトランジスタと前記抵抗との接続点の電圧を前記制御信号として前記コンデンサに出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の可変コンデンサ。
【請求項５】
前記外部から入力された前記設定信号はデジタル信号であり、
前記送信部は、前記デジタル信号を前記光信号に変換し、
前記受信部は、光信号を電気信号に変換する受光素子と、変換回路とを有しており、
前記受光素子は、前記送信部で送信された前記光信号をデジタル信号に変換し、
前記変換回路は、前記受光素子で変換された前記デジタル信号を、前記設定信号としてのアナログ信号に変換する
ことを特徴とする請求項２に記載の可変コンデンサ。
【請求項６】
前記送信部は、前記設定信号に応じた磁界を発生させる第１コイルを少なくとも有し、
前記受信部は、第２コイルと、前記第１コイルで発生した磁界に応じて前記第２コイルに流れる電流を整流する制御部とを有し、
前記制御部は整流された前記電流を前記制御信号として前記コンデンサに出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の可変コンデンサ。
【請求項７】
前記送信部は、第１電極板を少なくとも有し、
前記受信部は、前記第１電極板とで送信用コンデンサを構成するための第２電極板と、制御部とを有しており、
前記絶縁領域は、前記第１電極板と前記第２電極板との間に設けられており、
前記第１電極板と前記第２電極板との間で構成される前記送信用コンデンサにより前記送信部と前記受信部との間で前記設定信号の送受信が行われ、
前記制御部は、前記受信部で受信した前記設定信号を整流する整流回路を有し、
前記制御部は、前記整流回路で整流された前記設定信号を前記コンデンサに出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の可変コンデンサ。
【請求項８】
前記絶縁領域を介して電力を送電する送電部と、
前記送電部から前記絶縁領域を介して送電された電力を受電する受電部とを、さらに備え、
前記送電部は、前記絶縁領域に対して、前記絶縁領域を挟んで配置された前記送信部と前記受信部とのうち前記送信部が配置された側に配置され、
前記受電部は、前記絶縁領域に対して、前記絶縁領域を挟んで配置された前記送信部と前記受信部とのうち前記受信部が配置された側に配置され、
前記受信部は、前記受電部が受電した電力により動作する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の可変コンデンサ。
【請求項９】
前記絶縁領域を介して電力を送電する送電部と、
前記送電部から前記絶縁領域を介して送電された電力を受電する受電部とを、さらに備え、
前記送電部は、前記絶縁領域に対して、前記絶縁領域を挟んで配置された前記送信部と前記受信部とのうち前記受信部が配置された側に配置され、
前記受電部は、前記絶縁領域に対して、前記絶縁領域を挟んで配置された前記送信部と前記受信部とのうち前記送信部が配置された側に配置され、
前記送信部は、前記受電部が受電した電力により動作する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の可変コンデンサ。
【請求項１０】
前記受信部は、前記コンデンサが容量を連続的に変更するように前記制御信号として連続的に変化するアナログ信号を前記コンデンサに出力するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の可変コンデンサ。
【請求項１１】
前記送信部は、前記コンデンサが容量を連続的に変更するように前記アナログ信号を前記受信部に送信するように構成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の可変コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触通信装置、ワイヤレス給電システム、共振回路等のインピーダンス調整において、可変コンデンサが使用されている。例えば、強誘電体材料を用いた可変コンデンサが用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
強誘電体材料を用いた可変コンデンサでは、制御端子に外部から電圧を印加することにより、出力端子間の電気容量を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８７９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
可変コンデンサにおける制御端子と出力端子との間の絶縁耐圧は、数Ｖ〜数十Ｖと小さいため、高出力のワイヤレス給電等を行う場合には、可変コンデンサの出力側で発生する高電圧ノイズによって適切なインピーダンス調整ができない可能性がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされ、高電圧または大電流を非接触で伝送する場合であっても、適切なインピーダンス調整することができないという可能性を低くする可変コンデンサ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】
本発明の第１の態様に係る可変コンデンサは、絶縁デバイスと、制御端子に入力される信号に応じて電極間の容量値が変化するコンデンサとを備え、前記絶縁デバイスは、容量を設定するために外部から入力された設定信号を送信する送信部と、前記送信部で送信された前記設定信号を受信する受信部と、前記送信部と前記受信部との間に設けられた絶縁領域とを有し、前記受信部は、前記絶縁領域を介して受信された前記設定信号に応じた制御信号を前記コンデンサに出力し、前記コンデンサでは、前記制御信号に応じて容量が変更されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る可変コンデンサは、第１の態様の可変コンデンサにおいて、前記送信部は前記設定信号を光信号として前記絶縁領域を介して前記受信部へ送信し、前記受信部は前記光信号を前記設定信号に変換することを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の態様に係る可変コンデンサは、第２の態様の可変コンデンサにおいて、前記外部から入力された前記設定信号はアナログ信号であり、前記送信部は、アナログ信号を前記光信号に変換し、前記受信部は、光信号を電気信号に変換する受光素子を有しており、前記受光素子は、送信部で送信された前記光信号を電気信号に変換し、前記受信部は、前記受光素子で変換された前記電気信号に応じたアナログ信号を前記制御信号として前記コンデンサに出力することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の態様に係る可変コンデンサは、第２の態様の可変コンデンサにおいて、前記受信部は、フォトトランジスタと抵抗とが直列接続された直列回路で構成されており、前記直列回路の一端は電源端子に接続されており、前記直列回路は、前記フォトトランジスタと前記抵抗との接続点の電圧を前記制御信号として前記コンデンサに出力することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第５の態様に係る可変コンデンサは、第２の態様の可変コンデンサにおいて、前記外部から入力された前記設定信号はデジタル信号であり、前記送信部は、前記デジタル信号を前記光信号に変換し、前記受信部は、光信号を電気信号に変換する受光素子と、変換回路とを有しており、前記受光素子は、前記送信部で送信された前記光信号をデジタル信号に変換し、前記変換回路は、前記受光素子で変換された前記デジタル信号を、前記設定信号としてのアナログ信号に変換することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第６の態様の可変コンデンサは、第１の態様の可変コンデンサにおいて、前記送信部は、前記設定信号に応じた磁界を発生させる第１コイルを少なくとも有し、前記受信部は、第２コイルと、前記第１コイルで発生した磁界に応じて前記第２コイルに流れる電流を整流する制御部とを有し、前記制御部は整流された前記電流を前記制御信号として前記コンデンサに出力することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第７の態様の可変コンデンサは、第１の態様の可変コンデンサにおいて、前記送信部は、第１電極板を少なくとも有し、前記受信部は、前記第１電極板とで送信用コンデンサを構成するための第２電極板と、制御部とを有しており、前記絶縁領域は、前記第１電極板と前記第２電極板との間に設けられており、前記第１電極板と前記第２電極板との間で構成される前記送信用コンデンサにより前記送信部と前記受信部との間で前記設定信号の送受信が行われ、前記制御部は、前記受信部で受信した前記設定信号を整流する整流回路を有し、前記制御部は、前記整流回路で整流された前記設定信号を前記コンデンサに出力することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第８の態様の可変コンデンサは、第１〜第７のいずれかの可変コンデンサにおいて、前記絶縁領域を介して電力を送電する送電部と、前記送電部から前記絶縁領域を介して送電された電力を受電する受電部とを、さらに備え、前記送電部は、前記絶縁領域に対して、前記絶縁領域を挟んで配置された前記送信部と前記受信部とのうち前記送信部が配置された側に配置され、前記受電部は、前記絶縁領域に対して、前記絶縁領域を挟んで配置された前記送信部と前記受信部とのうち前記受信部が配置された側に配置され、前記受信部は、前記受電部が受電した電力により動作することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第９の態様の可変コンデンサは、第１〜第７のいずれかの可変コンデンサにおいて、前記絶縁領域を介して電力を送電する送電部と、前記送電部から前記絶縁領域を介して送電された電力を受電する受電部とを、さらに備え、前記送電部は、前記絶縁領域に対して、前記絶縁領域を挟んで配置された前記送信部と前記受信部とのうち前記受信部が配置された側に配置され、前記受電部は、前記絶縁領域に対して、前記絶縁領域を挟んで配置された前記送信部と前記受信部とのうち前記送信部が配置された側に配置され、前記送信部は、前記受電部が受電した電力により動作することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１０の態様の可変コンデンサは、第１の態様の可変コンデンサにおいて、前記受信部は、前記コンデンサが容量を連続的に変更するように前記制御信号として連続的に変化するアナログ信号を前記コンデンサに出力するように構成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第１１の態様の可変コンデンサは、第１０の態様の可変コンデンサにおいて、前記送信部は、前記コンデンサが容量を連続的に変更するように前記アナログ信号を前記受信部に送信するように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高電圧または大電流を非接触で伝送する場合であっても、設定信号に応じた制御信号によりコンデンサの容量を変更するので、適切なインピーダンス調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る可変コンデンサのブロック図である。
【図２】図２は、同上の可変コンデンサが備えるコンデンサの構成を示す模式図である。
【図３】図３は、同上の可変コンデンサの送信部および受信部の構成を説明する図である。
【図４】図４は、同上の可変コンデンサの送信部および受信部の具体的な構成を説明する図である。
【図５】図５Ａは、同上の可変コンデンサにおいて設定信号の電圧と制御信号の電圧との関係を示す図であり、図５Ｂは、同上の可変コンデンサにおいて設定信号の電圧とコンデンサの電気容量との関係を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態２に係る可変コンデンサのブロック図である。
【図７】図７は、同上の可変コンデンサの構成を説明する図である。
【図８】図８Ａは、同上の可変コンデンサにおいて設定信号の電流と制御信号の電圧との関係を示す図であり、図８Ｂは、同上の可変コンデンサにおいて設定信号の電流とコンデンサの電気容量との関係を示す図である。
【図９】図９は、同上の可変コンデンサの変形例のブロック図である。
【図１０】図１０Ａは、同上の可変コンデンサの変形例の設定信号の電流と制御信号の電圧との関係を示す図であり、図１０Ｂは、同上の可変コンデンサの変形例の設定信号の電流とコンデンサの電気容量との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態３に係る可変コンデンサのブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態４に係る可変コンデンサのブロック図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態５に係る可変コンデンサのブロック図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態６に係る可変コンデンサのブロック図である。
【図１５】図１５は、同上の可変コンデンサの変形例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の実施形態は、可変コンデンサに関し、特に信号に応じて電極間の容量値が変化するコンデンサに関する。
【００２１】
（実施形態１）
以下、実施形態に係る可変コンデンサ１について図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する構成は本発明の一例に過ぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００２２】
本実施形態の可変コンデンサ１は、図１に示すように、絶縁デバイス１０、コンデンサ２０、第１端子ｔ１、第２端子ｔ２、第３端子ｔ３、第４端子ｔ４および電源端子ｔ１０，ｔ１１、および制御端子ｔ２１，ｔ２２を備える。
【００２３】
絶縁デバイス１０は、送信部１１、受信部１２および絶縁領域１３を有している。
【００２４】
送信部１１は、電源端子ｔ１０、第２端子ｔ２から電力の供給を受け、動作する。送信部１１は、第１端子ｔ１からコンデンサ２０の容量を設定する信号（設定信号Ｓ１）を受け付け、受け付けた設定信号Ｓ１を絶縁領域１３を介して受信部１２へ送信する。また、送信部１１は、第２端子ｔ２を介して接地されている。ここで、設定信号Ｓ１は、連続的に変化するアナログの信号である。
【００２５】
受信部１２は、電源端子ｔ１１、第２端子ｔ２とは別の電位の端子から電力の供給を受け、動作する。受信部１２は、絶縁領域１３を介して送信部１１から送信された設定信号Ｓ１を受信する。受信部１２は、設定信号Ｓ１に応じた制御信号をコンデンサ２０へ出力する。
【００２６】
絶縁領域１３は、絶縁樹脂等の電気的な絶縁材料で形成された絶縁膜であり、送信部１１と受信部１２との間に設けられ、送信部１１と受信部１２との間を絶縁する。ここで、絶縁領域１３による絶縁とは、電気的な絶縁を意味する。
【００２７】
コンデンサ２０は、制御端子ｔ２１，ｔ２２を介して受信部１２に電気的に接続されている。また、コンデンサ２０は、第３端子ｔ３，第４端子ｔ４に電気的に接続されている。ここで、制御端子ｔ２１，ｔ２２は、電線等を接続するための部品（端子）であってもよいが、電子部品のリードや回路基板に配線として形成された導電体の一部であってもよい。また、「電気的に接続」とは、電気的に導通した状態の接続を意味し、直接的な接続だけでなく、例えば電線等の導体を介した間接的な接続も含む。
【００２８】
コンデンサ２０は、制御端子ｔ２１，ｔ２２に入力される制御信号に応じて電極間の容量値が変化する。具体的には、コンデンサ２０は、図２に示すように、２つの電極板２０ａ，２０ｂとの間に制御層２１が設けられている。制御層２１は、強誘電体材料で形成されており、制御端子ｔ２１，ｔ２２を介して受信部１２と電気的に接続されている。受信部１２が制御信号を出力することで、電圧が制御層２１に印加される。電圧が印加されると制御層２１の誘電率が変化し、この変化に応じて２つの電極板２０ａ，２０ｂの間の電気容量が変化する。
【００２９】
コンデンサ２０は、設定信号Ｓ１に応じた制御信号により電気容量が変化することにより、第３端子ｔ３，第４端子ｔ４の間のインピーダンスを変化させて、第３端子ｔ３，第４端子ｔ４の間にインピーダンスの変化に応じた電圧を発生させる。
【００３０】
以下、送信部１１および受信部１２の詳細な構成について説明する。本実施形態では、絶縁領域１３は、光を透過する材料で成形されている。
【００３１】
送信部１１は、図３に示すように、発光素子１１ａおよび制御部１１ｂを有している。発光素子１１ａは、例えば光を発光するＬＥＤ等であり、設定信号Ｓ１を光（光信号）に変換し、発光する。発光素子１１ａにより発光された光が絶縁領域１３を透過して受信部１２で受光される。制御部１１ｂは、電源端子ｔ１１、第２端子ｔ２とは別の電位の端子から電力の供給を受け、発光素子１１ａを駆動する。例えば制御部１１ｂは、発光素子１１ａによる光信号の送信に係る制御を行う。
【００３２】
受信部１２は、図３に示すように、受光素子１２ａおよび制御部１２ｂを有している。受光素子１２ａは、例えば光を受光するフォトダイオード等であり、受光した光を電気（電気信号）に変換する。制御部１１ｂは、電源端子ｔ１１、第２端子ｔ２とは別の電位の端子から電力の供給を受け、動作する。制御部１１ｂは、受光素子１２ａで変換された電気信号をアナログ信号である電圧信号に変換し、電圧信号を制御信号としてコンデンサ２０に出力、つまり制御端子ｔ２１，ｔ２２に印加する。
【００３３】
コンデンサ２０では、制御端子ｔ２１，ｔ２２に印加された電圧信号（制御信号）の電圧に応じて電気容量が変化する。
【００３４】
次に、送信部１１の制御部１１ｂおよび受信部１２の制御部１２ｂの詳細について説明する。
【００３５】
送信部１１は、図４に示すように、制御部１１ｂとして電流制御回路１１ｃを有している。電流制御回路１１ｃは、第１端子ｔ１に入力された設定信号Ｓ１の電圧に応じて発光素子１１ａに流れる電流を制御する回路である。電流制御回路１１ｃと発光素子１１ａとでフォトＩＣ回路が構成されている。
【００３６】
受信部１２は、図４に示すように、制御部１２ｂとして増幅回路１２ｃを有している。増幅回路１２ｃと受光素子１２ａとで増幅機能付きフォトＩＣ回路が構成されている。
【００３７】
増幅回路１２ｃは、受光素子１２ａで変換された電気から増幅率に応じた電圧信号を生成する。例えば、増幅率が１である場合には、増幅回路１２ｃは、第１端子ｔ１に入力された設定信号Ｓ１の電圧と同じ電圧の電圧信号を生成し、生成した電圧信号（制御信号）を制御端子ｔ２１，ｔ２２に印加する。なお、増幅率は１以上の値である。
【００３８】
コンデンサ２０では、増幅回路１２ｃで増幅された電圧信号（制御信号）の電圧に応じて電気容量が変化する。
【００３９】
ここで、増幅率が１である場合には、入力電圧である設定信号Ｓ１の電圧Ｖ１と、制御端子ｔ２１，ｔ２２間の電圧Ｖ２との関係は、関係式“Ｖ１＝Ｖ２”で表される（図５Ａ参照）。つまり、Ｖ１の値が大きくなるにつれてＶ２の値は単調に増加する。
【００４０】
したがって、Ｖ１の値が大きくなるにつれてコンデンサ２０の制御端子ｔ２１，ｔ２２に印加される電圧は大きくなる。そのため、Ｖ１の値が大きくなるにつれてコンデンサ２０の電気容量Ｃは単調に減少する（図５Ｂ参照）。
【００４１】
なお、本実施形態では、コンデンサ２０は、強誘電体材料を用いて電気容量を変化させる構成としたが、この構成に限定されない。コンデンサ２０は、制御端子ｔ２１，ｔ２２に電圧を印加して電気容量を変更できるタイプのコンデンサであればよい。例えば、コンデンサ２０として、可変容量ダイオードや、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）式の可変コンデンサであってもよい。
【００４２】
または、コンデンサ２０は、バリアブルコンデンサ、トリマコンデンサ、ピストンコンデンサ等の可動部がついているメカニカル方式のコンデンサであってもよい。この場合、可動部を変位するモータ等に、電圧を印加してコンデンサの電気容量を変更する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の可変コンデンサ１の絶縁デバイス１０は、送信部１１と、受信部１２と、絶縁領域１３とを有している。送信部１１は、コンデンサ２０の容量を設定するために外部から入力された設定信号Ｓ１を送信する。受信部１２は、送信部１１で送信された設定信号Ｓ１を受信する。絶縁領域１３は、送信部１１と受信部１２との間に設けられている。受信部１２は、絶縁領域１３を介して受信された設定信号Ｓ１に応じた制御信号をコンデンサ２０に出力する。
【００４４】
これにより、送信部１１と受信部１２との間で高い絶縁耐圧を確保することができるので、可変コンデンサ１は、高電圧または大電流を非接触で伝送する場合であっても、適切なインピーダンス調整を行うことができる。
【００４５】
ここで、送信部１１は、設定信号Ｓ１を光信号として絶縁領域１３を介して受信部１２へ送信するとしてもよい。この構成によると、光信号は電気の影響を受ける可能性が低いため、可変コンデンサ１は、送信部１１と受信部１２との間において電気ノイズの影響が少ない信号伝達を行うことができる。
【００４６】
ここで、設定信号Ｓ１はアナログ信号である。送信部１１は、アナログ信号を光信号に変換し、受信部１２は、受信した光信号を電気信号に変換している。受信部１２は、変換された電気信号に応じたアナログ信号を前記制御信号としてコンデンサ２０に出力する。
【００４７】
この構成によると、絶縁デバイス１０は、外部から入力されたアナログ信号を伝送することができる。また、受信部１２は、制御信号をアナログ信号としてコンデンサ２０に出力するので、従来と同様にアナログ信号によりコンデンサの電気容量を変更することができる。
【００４８】
従来、複数のコンデンサをリレーやスイッチ等で入り切りすることで、制御端子と出力端子との間の絶縁耐圧を高める可変コンデンサ（以下、「比較例の可変コンデンサ」という）がある。比較例の可変コンデンサでは、複数のコンデンサと、複数のリレーまたはスイッチが必要である。そのため、比較例の可変コンデンサは大きくなる。さらに、リレーやスイッチ等でコンデンサの数を変えるため、可変コンデンサの容量は階段状に変化する、つまり階段状に出力されることになる。
【００４９】
一方、本実施形態の可変コンデンサ１は、複数のリレーまたはスイッチを用いることなく絶縁耐圧を高めている。そのため、比較例の可変コンデンサと比較して小型化することができる。また、本実施形態の可変コンデンサ１は、連続的に変化するアナログ信号を用いて絶縁耐圧を高めているので、コンデンサの容量を連続的に変化させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、外部から入力される設定信号Ｓ１および受信部１２が出力する制御信号の双方ともアナログ信号であるとしたが、これに限定されない。受信部１２が出力する信号が少なくともアナログ信号であればよい。受信部１２が出力する信号がアナログ信号であれば、コンデンサの容量を連続的に変化させることができる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態の可変コンデンサ１において、受信部１２は、コンデンサ２０が容量を連続的に変更するように制御信号として連続的に変化するアナログ信号をコンデンサ２０に出力するように構成されていてもよい。または、本実施形態の可変コンデンサ１において、送信部１１は、コンデンサが容量を連続的に変更するようにアナログ信号を受信部１２に送信するように構成されていてもよい。これらの構成によると、可変コンデンサ１は、コンデンサの容量も連続的に変化させることができる。
【００５２】
（実施形態２）
実施形態１では、可変コンデンサ１は電源端子ｔ１０，ｔ１１を含む構成としたが、この構成に限定されない。可変コンデンサ１は、図６に示すように、電源端子ｔ１０，ｔ１１を含まない構成であってもよい。
【００５３】
本実施形態では、電源端子ｔ１０を含まない可変コンデンサ１Ａについて説明する。以下、本実施形態では、実施形態１と異なる点を中心に説明する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００５４】
本実施形態の可変コンデンサ１Ａの送信部１１は、図７に示すように、発光素子１１ｄを有する。発光素子１１ｄは、例えば光を発光するＬＥＤ等であり、設定信号Ｓ１を光（光信号）に変換し、発光する。発光素子１１ｄにより発光された光が絶縁領域１３を透過して受信部１２で受光される。
【００５５】
本実施形態の可変コンデンサ１Ａの受信部１２は、図７に示すように、抵抗１２ｄとフォトトランジスタ１２ｅとが直列接続された直列回路である。
【００５６】
抵抗１２ｄの一端は電源端子ｔ１１と電気的に接続され、他端はフォトトランジスタ１２ｅのコレクタと接続されている。フォトトランジスタ１２ｅのエミッタは、制御端子ｔ２２と電気的に接続されている。抵抗１２ｄとフォトトランジスタ１２ｅとの接続点は制御端子ｔ２１と電気的に接続されている。
【００５７】
受信部１２は、抵抗１２ｄとフォトトランジスタ１２ｅとの接続点の電圧を制御信号としてコンデンサ２０に出力する。
【００５８】
以下、受信部１２の機能について詳細に説明する。
【００５９】
発光素子１１ｄは、流れる電流に応じた光量の光を発光するので、フォトトランジスタ１２ｅには、発光素子１１ｄに流れる電流に応じた光を受光する。そのため、フォトトランジスタ１２ｅのコレクタ−エミッタ間（ＣＥ間）には、発光素子１１ｄに流れる電流に比例したコレクタ電流が流れる。そうすると、抵抗１２ｄの抵抗値にコレクタ電流の値を乗じた値（乗算値）を、電源端子ｔ１１、第２端子ｔ２とは別の電位の端子から供給される電圧から引いた値（差分値）である電圧が制御端子ｔ２１，ｔ２２に印加されることとなる。
【００６０】
ここで、フォトトランジスタ１２ｅに入力されるコレクタ電流Ｉ１が大きくなるにつれて上述した乗算値は大きくなる。そのため、コレクタ電流Ｉ１が大きくなると差分値は小さくなる。つまり、制御端子ｔ２１，ｔ２２間に印加される電圧Ｖの値は小さくなる（図８Ａ参照）。制御端子ｔ２１，ｔ２２間に印加される電圧Ｖの値が小さくなると可変コンデンサの電気容量Ｃは大きくなる。つまり、コレクタ電流Ｉ１が大きくなるにつれて可変コンデンサの電気容量Ｃは大きくなる（図８Ｂ参照）。
【００６１】
なお、本実施形態では、フォトトランジスタ１２ｅのコレクタと抵抗１２ｄとを接続する構成としたが、この構成に限定されない。
【００６２】
可変コンデンサ１Ａは、フォトトランジスタ１２ｅのエミッタと抵抗１２ｄとが接続している構成であってもよい。この場合における可変コンデンサ１Ａの構成を図９に示す。
【００６３】
本変形例の可変コンデンサ１Ａにおけるフォトトランジスタ１２ｅのコレクタは、電源端子ｔ１１と電気的に接続されている。フォトトランジスタ１２ｅのエミッタは、抵抗１２ｄの一端と接続されている。抵抗１２ｄの他端は、制御端子ｔ２２と接続されている。抵抗１２ｄとフォトトランジスタ１２ｅとの接続点は制御端子ｔ２１と電気的に接続されている。
【００６４】
受信部１２は、抵抗１２ｄとフォトトランジスタ１２ｅとの接続点の電圧を制御信号としてコンデンサ２０に出力する。
【００６５】
この場合、コレクタ電流Ｉ１と、制御端子ｔ２１，ｔ２２間に印加される電圧Ｖとの関係は、上述した場合と逆の関係、つまりコレクタ電流Ｉ１が大きくなると電圧Ｖも大きくなる（図１０Ａ参照）。制御端子ｔ２１，ｔ２２間に印加される電圧Ｖの値が大きくなると可変コンデンサの電気容量Ｃは小さくなる。つまり、コレクタ電流Ｉ１が大きくなるにつれて可変コンデンサの電気容量Ｃは小さくなる（図１０Ｂ参照）。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態の可変コンデンサ１Ａでは、受信部１２は、フォトトランジスタ１２ｅと抵抗１２ｄとが直列接続された直列回路で構成されている。受信部１２（直列回路）は、フォトトランジスタ１２ｅと抵抗１２ｄとの接続点の電圧を制御信号としてコンデンサ２０に出力する。この構成によると、受信部１２の構成を簡単な構成とすることができる。
【００６７】
（実施形態３）
実施形態１では、設定信号Ｓ１はアナログの信号であるとしたが、設定信号Ｓ１はデジタル信号であってもよい。本実施形態では、設定信号Ｓ１がデジタルの信号である場合での可変コンデンサ１Ｂについて説明する。以下、本実施形態では、実施形態１と異なる点を中心に説明する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００６８】
本実施形態の可変コンデンサ１Ｂの送信部１１は、図１１に示すように、発光素子１１ｆを有する。発光素子１１ｆは、例えば光を発光するＬＥＤ等であり、設定信号Ｓ１（デジタル信号）を光（光信号）に変換し、発光する。発光素子１１ｆにより発光された光が絶縁領域１３を透過して受信部１２で受光される。
【００６９】
本実施形態の可変コンデンサ１Ｂの受信部１２は、図１１に示すように、受光素子１２ｆ、増幅回路１２ｇ、および変換回路１２ｈを有している。
【００７０】
受光素子１２ｆは、例えば光を受光するフォトダイオード等であり、受光した光を電気的なデジタル信号に変換する。増幅回路１２ｇは、受光素子１２ａで変換されたデジタル信号から増幅率に応じたデジタル信号を生成する。
【００７１】
変換回路１２ｈは、増幅回路１２ｇで増幅されたデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタルアナログ（ＤＡ）変換回路である。変換回路１２ｈは、デジタル信号が変換されたアナログ信号をコンデンサ２０に出力、つまりデジタル信号が変換されたアナログ信号の電圧を制御端子ｔ２１，ｔ２２に印加する。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態では、設定信号Ｓ１はデジタル信号であるとしている。送信部１１は、デジタル信号を光信号に変換する。受信部１２は、光信号をデジタル信号に変換し、さらに、変換されたデジタル信号を設定信号Ｓ１としてのアナログ信号に変換している。この構成によると、可変コンデンサ１Ｂは、外部から入力されたデジタル信号に応じて出力端子ｔ３、ｔ４の間のインピーダンスを変化させることができる。また、受信部１２は、制御信号をアナログ信号としてコンデンサ２０に出力するので、従来と同様にアナログ信号によりコンデンサの電気容量を変更することができる。
【００７３】
（実施形態４）
実施形態１〜３の可変コンデンサ１，１Ａ，１Ｂは、設定信号Ｓ１を光（光信号）に変換して送受信する構成であるとしたが、この構成に限定されない。
【００７４】
本実施形態では、磁界を利用して設定信号Ｓ１を送受信する可変コンデンサ１Ｃについて、図１２を用いて説明する。以下、本実施形態では、実施形態１と異なる点を中心に説明する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００７５】
本実施形態の可変コンデンサ１Ｃの送信部１１は、第１コイル１１ｉと制御部１１ｊとを有している。制御部１１ｊは、第１端子ｔ１に入力された設定信号Ｓ１の電圧に応じて第１コイル１１ｉに流れる電流を制御する回路である。第１コイル１１ｉは、設定信号Ｓ１に応じた磁界を発生する。具体的には、第１コイル１１ｉは、制御部１１ｊから出力された電流に応じた磁界を発生する。
【００７６】
本実施形態の可変コンデンサ１Ｃの受信部１２は、第２コイル１２ｉと制御部１２ｊとを有している。第２コイル１２ｉには、送信部１１の第１コイル１１ｉで発生された磁界により電流が流れる。制御部１２ｊは、第２コイル１２ｉで流れる電流を整流する整流回路１００を有し、整流回路１００で整流された電流を制御信号として制御端子ｔ２１，ｔ２２に出力する。整流された電流が制御端子ｔ２１，ｔ２２に出力されることにより、制御端子ｔ２１，ｔ２２には、整流された電流に応じた電圧が印加されることとなる。
【００７７】
実施形態１〜３の絶縁デバイス１０では、光により設定信号Ｓ１を伝送する方式（光絶縁タイプ）により可変コンデンサの電気容量を制御している。一方、本実施形態の絶縁デバイス１０は、磁気により設定信号Ｓ１を伝送する方式（磁気絶縁タイプ）により可変コンデンサの電気容量を制御している。磁気絶縁タイプは、光絶縁タイプよりも電力伝送効率が高いため、本実施形態の可変コンデンサ１Ｃは、実施形態１〜３の可変コンデンサ１，１Ａ，１Ｂよりも高速に信号（設定信号Ｓ１）の伝達を行うことができるという利点がある。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態の可変コンデンサ１Ｃにおいて、送信部１１は、設定信号Ｓ１に応じた磁界を発生させる第１コイル１１ｉを少なくとも有している。受信部１２は、第２コイル１２ｉと、第１コイル１１ｉで発生した磁界に応じて第２コイル１２ｉに流れる電流を整流する制御部１２ｊとを有し、整流された電流を制御信号としてコンデンサ２０に出力する。この構成によると、絶縁デバイス１０は、磁気絶縁タイプとして構成されているので、光絶縁タイプの絶縁デバイスよりもより高速に信号伝達を行うことができる。
【００７９】
（実施形態５）
本実施形態では、送信部１１と受信部１２との間にコンデンサを形成し、このコンデンサを用いて設定信号Ｓ１を送受信する可変コンデンサ１Ｄについて、図１３を用いて説明する。以下、本実施形態では、実施形態１と異なる点を中心に説明する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００８０】
本実施形態の可変コンデンサ１の送信部１１は、制御部１１ｋと、２つの電極板１４ａ，電極板１４ｂとを有している。電極板１４ａは、受信部１２との間で形成される第１コンデンサ１５０の片側の電極である。電極板１４ｂは、受信部１２との間で形成される第２コンデンサ１５１の片側の電極である。制御部１１ｋは、第１端子ｔ１に入力された設定信号Ｓ１の電圧に応じて電極板１４ａおよび電極板１４ｂに出力する電流を制御する回路である。
【００８１】
本実施形態の可変コンデンサ１Ｄの受信部１２は、制御部１２ｋと、２つの電極板１５ａ，電極板１５ｂとを有している。電極板１５ａは、第１コンデンサ１５０を形成する電極であって、絶縁領域１３を挟んで電極板１４ａに対向する位置に設けられる。電極板１５ｂは、第２コンデンサ１５１を形成する電極であって、絶縁領域１３を挟んで電極板１４ｂに対向する位置に設けられる。制御部１２ｋは、第１コンデンサ１５０および第２コンデンサ１５１の放電により流れる電流を整流する整流回路１０１を有し、整流回路１０１で整流された電流を制御端子ｔ２１，ｔ２２に出力する。整流された電流が制御端子ｔ２１，ｔ２２に出力されることにより、制御端子ｔ２１，ｔ２２には、整流された電流に応じた電圧が印加されることとなる。
【００８２】
本実施形態の絶縁デバイス１０は、コンデンサにより設定信号Ｓ１を伝送する方式（容量絶縁タイプ）により可変コンデンサ１Ｄの電気容量を制御している。容量絶縁タイプの絶縁デバイス１０を用いることにより半導体ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）として集積化が可能となり、光絶縁タイプおよび磁気絶縁タイプよりも低消費で信号の伝達が可能となり、さらには小型化が可能となる。
【００８３】
なお、本実施形態では、送信部１１と受信部１２との間に、２個のコンデンサ（第１コンデンサ１５０、第２コンデンサ１５１）を形成する構成としたが、この構成に限定されない。送信部１１と受信部１２との間には、１個以上のコンデンサが形成される構成であればよい。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態の可変コンデンサ１Ｄにおいて、送信部１１と受信部１２との間に少なくとも１個の送信用コンデンサ（ここでは、第１コンデンサ１５０、第２コンデンサ１５１）を有している。本実施形態では、送信用コンデンサにより設定信号Ｓ１の送受信が行われる。受信部１２は、受信した設定信号Ｓ１を整流し、整流された設定信号Ｓ１をコンデンサ２０に出力する。この構成によると、絶縁デバイス１０は、容量絶縁タイプとして構成されているので、光絶縁タイプの絶縁デバイスおよび磁気絶縁タイプの絶縁デバイスよりも低消費で信号伝達を行うことができる。
【００８５】
（実施形態６）
本実施形態では、１つの電源で送信部１１および受信部１２を駆動させる可変コンデンサ１Ｅについて、図１４を用いて説明する。以下、本実施形態では、実施形態１と異なる点を中心に説明する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００８６】
本実施形態の可変コンデンサ１Ｅの絶縁デバイス１０は、図１４に示すように、送信部１１、受信部１２、絶縁領域１３、送電部１６および受電部１７を有している。絶縁デバイス１０では、絶縁領域１３を挟んで、一方側に送信部１１および送電部１６が、他方側に受信部１２および受電部１７が、それぞれ配置されている。
【００８７】
送電部１６は、電源端子ｔ１０、第２端子ｔ２から供給された電力を、磁気結合方式により絶縁領域１３を介して受電部１７へ送電する。
【００８８】
受電部１７は、受信部１２と電気的に接続しており、送電部１６から受け取った電力を受信部１２に供給する。これにより、受信部１２は、動作することができる。
【００８９】
また、送信部１１は、電源端子ｔ１０、第２端子ｔ２から供給された電力により動作する。
【００９０】
なお、送電方法は、磁気結合方式に限らず、他の方法、例えば光結合方式や容量結合方式であってもよい。
【００９１】
また、本実施形態では、絶縁領域１３を挟んで、一方側に送信部１１および送電部１６が、他方側に受信部１２および受電部１７が、それぞれ配置されている構成としたが、この構成に限定されない。図１５に示すように、絶縁領域１３を挟んで、一方側に送信部１１および受電部１７が、他方側に受信部１２および送電部１６が、それぞれ配置されている構成であってもよい。この場合、送電部１６は、電源端子ｔ１１、第２端子ｔ２とは別の電位の端子から供給された電力を、磁気結合方式により絶縁領域１３を介して受電部１７へ送電する。受電部１７は、送信部１１と電気的に接続しており、送電部１６から受け取った電力を送信部１１に供給する。これにより、受信部１２は、動作することができる。また、受信部１２は、電源端子ｔ１１、第２端子ｔ２とは別の電位の端子から供給された電力により動作する。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態の可変コンデンサ１Ｅは、絶縁領域１３を介して電力を送電する送電部１６と、送電部１６から絶縁領域１３を介して送電された電力を受電する受電部１７とを、さらに備えている。送電部１６は、絶縁領域１３に対して、絶縁領域１３を挟んで配置された送信部１１と受信部１２とのうち送信部１１が配置された側に配置されている。受電部１７は、絶縁領域１３に対して、絶縁領域１３を挟んで配置された送信部１１と受信部１２とのうち受信部１２が配置された側に配置されている。受信部１２は、受電部１７が受電した電力により動作する。
【００９３】
または、送電部１６は、絶縁領域１３に対して、絶縁領域１３を挟んで配置された送信部１１と受信部１２とのうち受信部１２が配置された側に配置されている。受電部１７は、絶縁領域１３に対して、絶縁領域１３を挟んで配置された送信部１１と受信部１２とのうち送信部１１が配置された側に配置されている。送信部１１は、受電部１７が受電した電力により動作する。
【００９４】
これらの構成によると、送信部１１側および受信部１２側の一方に電源端子を設ければよい。
【符号の説明】
【００９５】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ    可変コンデンサ
１０    絶縁デバイス
１１    送信部
１１ａ  発光素子
１１ｉ  第１コイル
１２    受信部
１２ａ，１２ｆ  受光素子
１２ｄ  抵抗
１２ｅ  フォトトランジスタ
１２ｈ  変換回路
１２ｉ  第２コイル
１２ｊ，１２ｋ  制御部
１３    絶縁領域
１４ａ，１４ｂ  電極板（第１電極板）
１５ａ，１５ｂ  電極板（第２電極板）
１６    送電部
１７    受電部
２０    コンデンサ
１０１    整流回路
ｔ１１    電源端子
ｔ２１、ｔ２２    制御端子
【図１】
2017127081.tif 000003
【図２】
2017127081.tif 000004
【図３】
2017127081.tif 000005
【図４】
2017127081.tif 000006
【図５】
2017127081.tif 000007
【図６】
2017127081.tif 000008
【図７】
2017127081.tif 000009
【図８】
2017127081.tif 000010
【図９】
2017127081.tif 000011
【図１０】
2017127081.tif 000012
【図１１】
2017127081.tif 000013
【図１２】
2017127081.tif 000014
【図１３】
2017127081.tif 000015
【図１４】
2017127081.tif 000016
【図１５】
2017127081.tif 000017