JP2014230268A

JP2014230268A - 通信装置

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Publication number: JP2014230268A
Application number: JP2013121387A
Authority: JP
Inventors: 和政牧田; Kazumasa Makita; 純悦浦田; Sumiyoshi Urata; 祐一櫻井; Yuichi Sakurai; 光治佐藤; Mitsuharu Sato; 賢史森; Kenji Mori; 正樹栗本; Masaki Kurimoto
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2014-12-08
Anticipated expiration: 2033-05-20
Also published as: JP2015005264A; WO2014188744A1; JP6087740B2; US20150280429A1

Abstract

【課題】消費電力及び電力損失を抑制した通信装置を提供する。
【解決手段】電源５は、スイッチ制御部４及び昇圧回路部４１に対して動作電力を供給し、通信アンテナ部１と通信部２を接続するライン上にスイッチ部３が設けられ、スイッチ制御部４から昇圧回路部４１を介したスイッチ部３への接続指示信号が無い場合、スイッチ部３はラインを遮断し、スイッチ制御部から前記昇圧回路部を介したスイッチ部への接続指示信号がある場合、スイッチ部３はラインを導通し、スイッチ制御部４は、通信アンテナ部１での受信信号の電圧を検出し、検出された受信信号の電圧が所定値を超えた場合には、スイッチ部３はラインを遮断し、所定値は通信部２に過電圧が加わる上限電圧付近に設定し、昇圧回路部４１により昇圧された電圧は、通信部２からの信号送信がある場合にスイッチ部３によるラインの導通が確保される電圧である通信装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、過電圧からの保護機能を有する通信装置に関する。

磁気結合等による非接触電力伝送と、非接触通信あるいは近距離無線通信を両立させる試みがなされている。

このような試みの中で、非接触電力伝送による信号が通信部へ伝達されることで過電圧が発生するおそれがあり、これを防ぐ技術が、例えば特許文献１、２により提案されている。

特許文献１の明細書段落００１０、００２６、００２７等には、データ信号の通信を行うコイルが非接触電力伝送による電力を受電すると、ＭＯＳＦＥＴからなる半導体スイッチの動作により、信号ラインとグランドの間が接続され、通信制御集積回路への過電圧印加を防ぐ技術が開示されている。

特許文献２の明細書段落００２１、００２２、００２３、００２７等には、電力伝送モードの際はライン上に設けられたスイッチによりアンテナと通信部を切り離すことで高い電力から通信部を保護する技術が開示されている。

特開２０１１−１７２２９９号公報国際公開第２０１２／０９０９０４号

特許文献１に記載の技術では、非接触電力伝送時に、信号ラインとグランドの間を接続する抵抗への電流通電により損失が発生するという課題がある。

特許文献２に記載の技術では、例えばスイッチをＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチによりスイッチ部を構成した場合には、半導体スイッチによりラインを接続することで送信を維持しようとしても、受信信号によるライン上の電圧の最大値と、電源電圧によって規定される半導体スイッチの制御電圧が等しいか近い値となれば、半導体スイッチによるラインの接続を維持するのが困難であるという課題がある。

さらに、非接触送電装置の普及により、携帯端末等の通信機器が非接触受電機能を有していなくとも、非接触送電アンテナに誤って通信機器をかざすことで、通信機器の通信部に過電圧が発生する可能性が増加するという課題がある。

従って本発明は、通信部の保護と、送信状態の安定性の両立を可能とした通信装置を提供することを目的とする。

上記課題を本発明は、通信アンテナ部と、半導体スイッチにより構成されるスイッチ部と、スイッチ制御部と、電源と、昇圧回路部と、通信部を備え、前記スイッチ部は、前記昇圧回路部を介して前記スイッチ制御部に接続され、前記電源は、前記スイッチ制御部及び前記昇圧回路部に対して動作電力を供給し、前記通信アンテナ部と前記通信部を接続するライン上に前記スイッチ部が設けられ、前記スイッチ制御部から前記昇圧回路部を介した前記スイッチ部への接続指示信号が無い場合には前記スイッチ部は前記ラインを遮断し、前記スイッチ制御部から前記昇圧回路部を介した前記スイッチ部への接続指示信号がある場合には前記スイッチ部は前記ラインを導通し、前記スイッチ制御部は前記通信アンテナ部での受信信号の電圧を検出し、検出された前記受信信号の電圧が所定値を超えた場合には前記スイッチ部は前記ラインを遮断し、前記所定値は前記通信部に過電圧が加わる上限電圧に設定し、前記昇圧回路部により昇圧されたスイッチ部への接続指示信号の電圧は、前記通信部からの信号送信がある場合に前記スイッチ部による前記ラインの導通が確保される電圧である通信装置によって解決する。

ここで、上限電圧とは、その近傍の電圧値を含む。

また、前記通信部が信号を受信する下限電圧に第１閾値を設定し、前記所定値を第２閾値とし、検出された前記受信信号の電圧が前記第１閾値以下の場合は、前記スイッチ部は前記ラインを遮断すると共に、前記昇圧回路部は動作を停止し、検出された前記受信信号の電圧が前記第１閾値を超過し、前記第１閾値より高い第２閾値以下の場合は、前記スイッチ部は前記ラインを導通すると共に、前記昇圧回路部は動作し、検出された前記受信信号の電圧が前記第２閾値を超過した場合に、前記スイッチ部は前記ラインを遮断すると共に、前記昇圧回路部は動作を停止することが望ましい。

ここで下限電圧とは、その近傍の電圧値を含む。

また、前記スイッチ制御部は、さらに前記通信部からの信号送信を検出し、前記信号送信が検出され、かつ前記受信信号の電圧が前記第２閾値以下である場合に、前記スイッチ部は前記ラインを導通することが望ましい。

また、さらに半導体スイッチにより構成される副スイッチ部を備え、前記副スイッチ部は前記スイッチ制御部に直接接続され、前記通信アンテナ部と前記通信部を接続するライン上に前記副スイッチ部が設けられ、前記副スイッチ部は前記スイッチ部と並列接続され、前記スイッチ制御部から副スイッチ部への接続指示信号が無い場合には前記副スイッチ部は前記ラインを遮断し、前記スイッチ制御部から副スイッチ部への接続指示信号がある場合には前記副スイッチ部は前記ラインを導通し、検出された前記受信信号の電圧が前記第１閾値以下の場合には前記副スイッチ部は前記ラインを導通し、検出された前記受信信号の電圧が前記第１閾値を超過して前記第１閾値より高い第２閾値以下の場合には前記副スイッチ部は前記ラインを導通もしくは遮断し、検出された前記受信信号の電圧が前記第２閾値を超過した場合に、前記副スイッチ部は前記ラインを遮断することが望ましい。

また、さらに半導体スイッチにより構成される付加スイッチ部と、定電位ラインを備え、前記付加スイッチ部は、前記スイッチ部と前記通信部の間のラインと、前記定電位ラインの間の付加ライン上に設けられるとともに前記スイッチ制御部に直接接続され、前記スイッチ制御部から前記付加スイッチ部への接続指示信号が無い場合、前記付加スイッチ部は前記付加ラインを遮断し、前記スイッチ制御部から前記付加スイッチ部への接続指示信号がある場合、前記付加スイッチ部は前記付加ラインを導通し、検出された前記受信信号の電圧が前記第２閾値以下の場合は、前記付加スイッチ部は前記付加ラインを遮断し、検出された前記受信信号の電圧が前記第２閾値を超過した場合に、前記付加スイッチ部は前記付加ラインを導通することが望ましい。

また、前記電源は電池であることが望ましい。

また、前記スイッチ部は接続指示信号が供給されなければラインを遮断することが望ましい。

また、前記スイッチ部はＭＯＳＦＥＴによる半導体スイッチであることが望ましい。

また、前記副スイッチ部は接続指示信号が供給されなければラインを遮断することが望ましい。

また、前記副スイッチ部はＭＯＳＦＥＴによる半導体スイッチであることが望ましい。

また、前記付加スイッチ部は接続指示信号が供給されなければラインを遮断することが望ましい。

また、前記付加スイッチ部はＭＯＳＦＥＴによる半導体スイッチであることが望ましい。

また、上記通信装置を有する電子機器とすることが望ましい。

本発明によって、通信部の保護と、送信状態の安定性の両立を可能とした通信装置を提供することができる。

本発明における実施形態１の通信装置を示す回路ブロック図である。本発明における実施形態１のスイッチ部の動作を示す説明図である。本発明における実施形態２の通信装置を示す回路ブロック図である。本発明における実施形態２のスイッチ部及び付加スイッチ部の一例を示す回路図である。すなわち、図３におけるＡ部の具体的回路の一例を示している。本発明における実施形態２のスイッチ部、及び付加スイッチ部の動作を示す説明図である。信号送信が無い場合の動作が図５（ａ）であり、信号送信がある場合の動作が図５（ｂ）である。本発明における実施形態３の通信装置を示す回路ブロック図である。本発明における実施形態３のスイッチ部の動作を示す説明図である。本発明における実施形態４の通信装置を示す回路ブロック図である。本発明における実施形態５の通信装置を示す回路ブロック図である。本発明における実施形態５のスイッチ制御部の一例を示す回路図である。本発明における実施形態５の通信アンテナ部側の整流電圧によるスイッチ部及び副スイッチ部の動作を示す説明図である。本発明における実施形態５のスイッチ部及び副スイッチ部の動作を示す説明図であり、通信部側の平滑化電圧による動作を加えたものである。図１２（ａ）はスイッチ部の動作を、図１２（ｂ）は副スイッチ部の動作を示している。本発明における実施形態５のスイッチ部及び副スイッチ部の動作を示すタイムチャート図である。本発明における実施形態６の通信装置を示す回路ブロック図である。本発明における実施形態６のスイッチ部の動作を示す説明図である。

（実施形態１）
図１は、本発明における実施形態１の通信装置を示す回路ブロック図である。

通信アンテナ部１は、通信部２と接続され、接続ライン上にスイッチ部３が設けられている。

さらに図示されないインピーダンス整合回路部を通信アンテナ部１とスイッチ部３の間に設けてもよく、さらにスイッチ部３における２つの信号ライン間の電位差を小さくするようインピーダンス整合回路部を調整してもよい。

ここで通信アンテナ部１としては、送信装置と磁気結合したループアンテナ等が例示される。さらに、ループアンテナに軟磁性シート等の磁性体を設け、通信部への送信側からの磁場の影響を防いだり、送信装置側との磁気結合の向上を図ってもよい。

スイッチ部３は、スイッチ制御部４から昇圧回路部４１により昇圧した接続指示信号の電圧で動作し、接続指示信号によりスイッチ部３をＯＮ状態とした場合は通信アンテナ部１と通信部２の間を接続することで信号の送受信を可能とし、接続指示信号が無いことによりスイッチ部３をＯＦＦ状態とした場合は通信アンテナ部１と通信部２の間を遮断することで通信部２を通信アンテナ部１による過電圧から保護する。

通信部２からの信号送信がある場合は、ＣＰＵ６によりその情報がスイッチ制御部４へと伝達される。

ここで、送信信号、もしくは受信信号の電圧上昇により、スイッチ部３への接続指示信号の電圧とライン電圧の電位差が不足することもある。

しかし、スイッチ部３は昇圧した電圧により制御されることで、スイッチ部３の接続指示信号に反したライン遮断を防ぎ、送信状態を安定化させることができる。

一例として、電源５からの供給電圧が３．３Ｖであり、スイッチ部３をＭＯＳＦＥＴで構成した場合には、昇圧回路部４１により接続指示信号の電圧を５Ｖに昇圧してスイッチ部３を動作させることができる。

また、通信部２が、信号送信を行わず、負荷変調通信や受信のみを行う場合には、通信部２からスイッチ制御部４への信号送信の情報を伝達する機能を設けなくともよい。

ここで、スイッチ制御部４は通信アンテナ部１の受信信号の電圧を検出することができる。

このために、例えば、通信アンテナ部１の両端をスイッチ制御部４に接続し、通信アンテナ部１の両端の電圧をスイッチ制御部４に内蔵させた整流回路により直流電圧として前述の受信信号の電圧を検出してもよい。スイッチ制御部４は電源５より動作電力の供給を受けている。動作電力の供給がない場合は接続指示信号が送信されずにスイッチ部３がＯＦＦ状態となり、動作電力の供給がある場合は接続指示信号の送信有無によりスイッチ部３のＯＮ状態とＯＦＦ状態を切り替えることができる。

すなわち、スイッチ部３をＯＮ状態とするには、スイッチ制御部４から昇圧回路部４１を介してスイッチ部３へ接続指示信号を送信することとなり、主にスイッチ制御部４に接続された昇圧回路部４１により電源５からの動作電力が消費される。

スイッチ部３をＭＯＳＦＥＴ等の信号が供給されなければラインを遮断するスイッチにより構成することで、何らかの理由で電源５からの動作電力が供給できなくなり、さらに通信アンテナ部１が過大な電力を受信した場合でも、接続指示信号がスイッチ部３に送信されず、スイッチ部３がＯＦＦ状態であるため、通信部２が通信アンテナ部１からの過大な電力より保護される。

図２は、本発明における実施形態１のスイッチ部の動作を示す説明図である。

通信アンテナ部を介しての通信を維持する上での信号の電圧の下限値となる第１閾値と、通信部にとって過剰な電圧が印加されないよう信号の電圧の上限値となる第２閾値を設定する。

まず、通信部からの信号送信が無い場合の制御方法は以下となる。

通信アンテナ部における受信信号の整流電圧が第１閾値以下であれば、スイッチ制御部から昇圧回路部への接続指示信号を送信せず、スイッチ部をＯＦＦ状態として、信号の受信まで昇圧回路部の動作電力の消費を抑制する。

ここで、整流電圧が第１閾値を超えるまで、スイッチ制御部への電源供給を行わない構成としてもよい。この場合は通信アンテナ部の受信信号の電圧は電源側で検出し、電源供給の有無を判断する構成を取ってもよい。

整流電圧が第１閾値を超えて第２閾値以下であれば、スイッチ制御部から昇圧回路部を介したスイッチ部への接続指示信号を送信し、ＯＮ状態として、通信可能な状態とする。

整流電圧が第２閾値を超えたときは、スイッチ制御部から昇圧回路部を介したスイッチ部への接続指示信号を送信せず、ＯＦＦ状態として、通信部を保護する。

次に、通信部からの信号送信がある場合の制御方法は以下となる。

通信アンテナ部側の整流電圧が第２閾値以下であれば、第１閾値以下であっても、通信すべき状態にあるため、スイッチ制御部から昇圧回路部を介したスイッチ部への接続指示信号を送信し、スイッチ部をＯＮ状態として、通信可能な状態とする。

なお、第１閾値、第２閾値と比較判断する受信信号の電圧は、上記整流電圧に限らず、ライン上の受信信号を包絡線検波した電圧等であってもよい。

すなわち本発明は、図１に示すように、通信アンテナ部と、半導体スイッチにより構成されるスイッチ部３と、スイッチ制御部４と、電源５と、昇圧回路部４１と、通信部２を備え、スイッチ部３は、昇圧回路部４１を介してスイッチ制御部４に接続され、電源５は、スイッチ制御部４及び昇圧回路部４１に対して動作電力を供給し、通信アンテナ部１と通信部２を接続するライン上にスイッチ部３が設けられ、スイッチ制御部４から昇圧回路部４１を介したスイッチ部３への接続指示信号が無い場合、スイッチ部３はラインを遮断し、スイッチ制御部から昇圧回路部を介したスイッチ部への接続指示信号をスイッチ部３が受けた場合、スイッチ部３はラインを導通し、スイッチ制御部４は、通信アンテナ部１での受信信号の電圧を検出し、検出された受信信号の電圧が所定値を超えた場合には、スイッチ部３はラインを遮断し、所定値は通信部２に過電圧が加わる上限電圧付近に設定し、昇圧回路部４１により昇圧された電圧は、通信部２からの信号送信がある場合にスイッチ部３によるラインの導通が確保される電圧である通信装置の実施形態を取り得る。

非接触電力伝送等による通信部２への過電圧は、スイッチ部３のライン遮断動作により防止され、通信アンテナ部１の両端はスイッチ部３により遮断され、高インピーダンスとなるため、特許文献１のような非接触電力伝送に対する損失発生を防ぐことができる。

さらに、スイッチ部３への接続指示信号の電圧は、昇圧回路部４１により昇圧されてスイッチ部３を制御するため、通信部２からの送信によりラインの電圧が上昇しても、スイッチ部３の接続指示信号の電圧をライン電圧よりも充分に高くすることで、スイッチ部３によるラインの導通及び遮断の動作を安定的に行うことができる。

さらに本発明は、通信部２が信号を受信する下限電圧付近に第１閾値を設定し、検出された受信信号の電圧が第１閾値以下の場合は、スイッチ部３はラインを遮断し、検出された受信信号の電圧が第１閾値を超過し、第１閾値より高い第２閾値以下の場合は、スイッチ部３はラインを導通し、検出された受信信号の電圧が第２閾値を超過した場合に、スイッチ部３はラインを遮断する通信装置の実施形態を取り得る。

受信信号の電圧が第１閾値以下の場合にはスイッチ部３がラインを遮断するに状態にあり、スイッチ制御部４より昇圧回路部４１を介してスイッチ部３への接続指示信号を送る必要がないため、主に昇圧回路部４１による消費電力が抑制され、受信信号の電圧が第２閾値を超過した場合にもスイッチ部３がラインを遮断する状態にあるため、電力損失を抑制しつつ通信部２を保護することができる。

そして、通信確立が必要な場合となる、受信信号の電圧が第１閾値を超過し第２閾値以下の場合には、スイッチ部３がラインを接続し、通信アンテナ部１と通信部２を接続する。

なお、電源５としては、電池の他、通信アンテナ部１の受信信号の一部を整流し、または電力変換したものが例示される。

また、スイッチ制御部４は、さらに通信部２からの信号送信を検出し、かつ受信信号の電圧が第２閾値以下である場合は、スイッチ部３はラインを導通させてもよい。

通信部２が信号受信、あるいは負荷変調通信する場合だけではなく、通信部２から通信アンテナ部１を介して信号送信する場合もある。

このように通信部２から信号送信する場合、スイッチ部３によりラインを遮断したままでは通信することができない。

そこで、受信信号の電圧が第１閾値以下であってもスイッチ部がラインを接続し、通信アンテナ部１と通信部２を接続する必要がある。

但し、受信信号の電圧が第２閾値を超えている場合には、通信部２の保護のため、スイッチ部３がラインを遮断し、通信アンテナ部１と通信部２の間の接続を許可しない。

（実施形態２）
図３は、本発明における実施形態２の通信装置を示す回路ブロック図である。

実施形態１における図１より、付加スイッチ部３１が追加されている。

付加スイッチ部３１は、スイッチ部３と通信部２の間に設けられており、スイッチ制御部４からの接続指示信号により動作する。

図４は、本発明における実施形態２のスイッチ部及び付加スイッチ部の一例を示す回路図である。すなわち、図３におけるＡ部の具体的回路の一例を示している。

スイッチ部３はラインの一方にドレイン、他方にソースを接続したＮ型ＭＯＳＦＥＴにより構成し、昇圧回路部４１を介した接続指示信号がゲートに加えられる。

以降ドレイン、ソース間を導通させるゲートへの接続指示信号によりドレインとソースの間の導通が確保された状態をＯＮ状態とし、接続指示信号が送られないこと等によりドレインとソースの間の導通が遮断された状態をＯＦＦ状態とする。

スイッチ部３のＮ型ＭＯＳＦＥＴは、ソースがラインに接続されているため、ラインの電圧を基準とした接続指示信号をゲートに入力しなければならず、接続指示信号をラインの電圧よりも十分に高くしなければＯＮ状態にできない。

従って、ゲートにはスイッチ制御部４からの接続指示信号をそのまま入力せず、昇圧回路部４１を介し、ＯＮ状態にできるよう、ライン電圧よりも十分に高い電圧を入力する。

付加スイッチ部３１のＮ型ＭＯＳＦＥＴはラインにドレイン、グランドにソースを接続し、スイッチ制御部４からの接続指示信号がゲートに加えられる。

付加スイッチ部３１のＮ型ＭＯＳＦＥＴはソースがグランドに接続されていることから、グランド電位を基準とした接続指示信号によりＯＮ状態とできるため、昇圧回路部４１を介さずにスイッチ制御部４からの接続指示信号を直接入力する。

付加スイッチ部３１は、スイッチ制御部４からのＯＮ状態とする接続指示信号によりスイッチ部３と通信部２の間のラインがグランドと接続される。

すなわち、スイッチ部３のＭＯＳＦＥＴがＯＦＦ状態としても、完全に電気絶縁できないため、通信部２への信号伝達を完全に遮断できない。

そこで、付加スイッチ部３１のＭＯＳＦＥＴがＯＮ状態とする接続指示信号によりスイッチ部３と通信部２の間のラインをグランドへ接続することで、通信部２への信号伝達を大幅に抑制し、通信部２の完全な保護を図ることができる。

図５は、本発明における実施形態２のスイッチ部、及び付加スイッチ部の動作を示す説明図である。信号送信が無い場合の動作が図５（ａ）であり、信号送信がある場合の動作が図５（ｂ）である。

スイッチ部の動作は実施形態１における図２と同様となる、付加スイッチ部は信号の電圧が第２閾値以下であればＯＦＦであり、第２閾値を超えればＯＮとなる。

このような付加スイッチ部の動作により、既に説明した通り、通信部への信号伝達を大幅に抑制し、通信部の完全な保護を図ることができる。

すなわち、本発明は、図３に示すように、さらに付加スイッチ部３１と、定電位ラインを備え、付加スイッチ部３１は、スイッチ部３と通信部２の間のラインと、定電位ラインの間の付加ライン上に設けられ、付加スイッチ部３１は、スイッチ制御部４に接続され、スイッチ制御部４から付加スイッチ部３１への接続指示信号が無い場合、付加スイッチ部３１は付加ラインを遮断し、スイッチ制御部４から付加スイッチ部３１への接続指示信号を付加スイッチ部３１が受けた場合、付加スイッチ部３１は付加ラインを導通し、検出された受信信号の電圧が第２閾値以下の場合は、付加スイッチ部３１は付加ラインを遮断し、検出された受信信号の電圧が第２閾値を超過した場合は、付加スイッチ部３１は付加ラインを導通させる実施形態をとり得る。

受信信号の電圧が第２閾値を超えた場合に、付加スイッチ部３１がラインをグランド等の定電位ラインへ接続することにより、通信部２への過電圧を、より確実に遮断することができる。

さらに受信信号の電圧が第１閾値以下の場合は、付加スイッチ部３１はＯＦＦ状態でよく、接続指示信号を必要とせず、消費電力を抑制することができる。

また、電源５は電池であることが望ましい。

送電装置等からの電力伝送が無い場合でも本発明の機能を維持するためである。

電池としては、一次電池、二次電池のいずれでもよいが、通信装置へさらに受電コイル、整流回路部、平滑回路部、充電制御回路部を有する非接触充電機能を追加し、充電される二次電池とすることで、本発明の機能を、より長く維持することができるため、望ましい。

また、スイッチ部３はＭＯＳＦＥＴによる半導体スイッチであることが望ましい。

スイッチ部３のＯＮ／ＯＦＦ繰り返し回数に対する耐久性と、ＯＮ／ＯＦＦ動作の際の消費電力の小ささの面で優れているからである。

例えば上述の非接触充電機能等を備えた電子機器の一部に本発明の通信装置を組み込むことで、本発明の効果を、より有効に発揮できるためである。

（実施形態３）
図６は、本発明における実施形態３の通信装置を示す回路ブロック図である。

実施形態１における図１とは、ＣＰＵを設けず、通信部２からの両ラインをスイッチ制御部４に接続している点が異なる。

ＣＰＵを設けずとも、スイッチ制御部４が通信部２からの送信信号の電圧を直接検出することができる。

図７は、本発明における実施形態３のスイッチ部の動作を示す説明図である。

まず、通信部２からの信号送信を検出する電圧を第３閾値とする。

通信アンテナ部側の整流電圧が第１閾値以下であることにより、スイッチ部がＯＦＦ状態である場合、過電圧のおそれがないにも関わらず、通信部からの信号送信を行おうとしても、スイッチ部で送信信号が遮断されてしまう。

そこで、通信部からの信号送信により、通信部側の平滑化電圧が第３閾値を超過した場合には、スイッチ部をＯＮ状態とすることで、通信部からの送信を可能とする。

通信アンテナ部側の整流電圧が第１閾値以上の場合は、スイッチ部が実施形態１、２と同様の動作を行う。

（実施形態４）
図８は、本発明における実施形態４の通信装置を示す回路ブロック図である。

実施形態１における図１とは、補助アンテナ部１１を備えている点が異なる。補助アンテナ１１は、通信アンテナ部１とは別のアンテナであればよく、非接触で電力伝送を受ける受電ループアンテナを補助アンテナ１１として用いてもよい。

スイッチ制御部４は通信アンテナ部１の信号の電圧を直接には検出せず、補助アンテナ部１１の信号の電圧を検出する。

通信アンテナ部１と補助アンテナ部１１の間の磁気結合が弱まる配置にすることで、通信アンテナ部１の信号の電圧にほとんど影響を与えることなく信号の電圧を補助アンテナ部１１により検出することができる。

（実施形態５）
図９は、本発明における実施形態５の通信装置を示す回路ブロック図である。

実施形態３における図６とは、副スイッチ部３２を備えている点が異なる。

スイッチ制御部４を、半導体を用いた回路で構成した場合、受信信号の電圧を検出可能な下限値は、半導体のＰＮ接合における０．６Ｖ程度の障壁電圧に制約されることが多い。

そこで、このような障壁電圧よりも低い電圧の受信信号を検出できるよう、副スイッチ部３２を設けて、受信信号の電圧が第２閾値以下である限り、スイッチ制御部４より副スイッチ部３２へ接続指示信号を送り、副スイッチ部３２によりラインを接続し続ける。

例えば通信部２を、ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０９２規格に準拠したＩＣで構成した場合には、送信可否を判断するための受信信号の電圧が０．６Ｖよりも低くなることが多く、本実施形態のように副スイッチ部３２を設けてラインを接続する動作をさせることで、送信可否を判断するための微弱な受信信号の有無を通信部２で判断することができる。

なお、副スイッチ部３２とスイッチ制御部４の間に昇圧回路部を設けていないため、副スイッチ部３２によりラインを接続し続けることによる消費電力は微小なものであり、問題とはならない。

さらに、電源５による電力供給がなければ副スイッチ部３２は動作せず、通信部２の過電圧からの保護状態を維持することができる。

また、通信部２からの信号送信によりラインの電圧が上昇し、副スイッチ部３２によりラインが遮断されても、スイッチ部３によりラインの導通が確保され、問題とならない。

すなわち、受信信号が第１閾値を超過し、第２閾値以下の範囲にある場合は、スイッチ部３によりラインが接続されるため、この間は副スイッチ部３２が導通、遮断のいずれの状態となってもラインの接続状態は維持される。

図１０は、本発明における実施形態５のスイッチ制御部の一例を示す回路図である。

すなわち図１０は、図９におけるスイッチ制御部４の回路図の一例を示している。

通信アンテナ部１からスイッチ部３へ接続する、通信アンテナ部側ラインからの電圧をダイオードブリッジで全波整流し、コンデンサＣ１による平滑回路を介することで整流電圧Ｖｉｄｃに変換する。

整流電圧Ｖｉｄｃは反転入力として、第２閾値Ｖ２は非反転入力としてコンパレータＣＡに入力され、コンパレータＣＡからの出力は副スイッチ部３２に伝達され、ＡＮＤ回路にも入力される。

整流電圧Ｖｉｄｃは受信信号検出部４００にも入力され、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートに入力され、接地されたソースとの間の電圧が増加することで、ドレインとソースの間が導通する。

これにより、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴＱ１のドレイン電圧が降下し、接続されているＰ型ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲート電圧も降下するため、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴＱ２のドレイン、ソース間が導通し、電源電圧Ｖｃｃからダイオードを介した電圧がコンパレータＣＢへ非反転入力される。

さらにスイッチ部３と通信部２の間を接続する通信部側ラインからの電圧もダイオードを介してコンパレータＣＢへ非反転入力される。

第１閾値Ｖ１は反転入力され、コンパレータＣＢからの出力はＡＮＤ回路に入力される。

ＡＮＤ回路からの出力は昇圧回路部４１へ伝達される。

図１１は、本発明における実施形態５の通信アンテナ部側の整流電圧によるスイッチ部及び副スイッチ部の動作を示す説明図である。

通信アンテナ部側の整流電圧が第１閾値以下でも副スイッチ部がＯＮ状態にあるため、送信可否を判断するための微弱な受信信号の有無を通信部で判断することができる。

スイッチ部の動作は、実施形態３と同様の動作を行う。

副スイッチ部は、通信アンテナ部側の整流電圧が第１閾値を超過し、第２閾値以下の場合はＯＮ状態、ＯＦＦ状態のどちらであってもよく、第２閾値を超過した場合はＯＦＦ状態となり、スイッチ部もＯＦＦ状態となるため、通信部を保護することができる。

図１２は、本発明における実施形態５のスイッチ部及び副スイッチ部の動作を示す説明図であり、通信部側の平滑化電圧による動作を加えたものである。図１２（ａ）はスイッチ部の動作を、図１２（ｂ）は副スイッチ部の動作を示している。

実施形態３と同様に、通信部側の平滑化電圧によっても通信を維持できるよう図１２のように動作させる。

なお、図１２の動作における第３閾値と第１閾値が等しい場合の回路図の一例が図１０となる。

図１２（ａ）に示されるように、スイッチ部は、実施形態３における図７と同様の動作を行う。

一方、図１２（ｂ）に示されるように、副スイッチ部は、通信アンテナ部側からの整流電圧が第１閾値以下の場合はＯＮ状態を維持し、第２閾値までＯＮ状態を維持しようとするが、副スイッチ部へ伝達される接続指示信号の電圧が不足することで、ＯＮ状態を維持できず、第２閾値以下でＯＦＦ状態となる場合がある。

このような場合でも、通信アンテナ部側からの整流電圧が第２閾値を超過しない限り、スイッチ部はＯＮ状態を維持しているため、通信部と通信アンテナ部の接続は維持される。

なお、通信部側の平滑化電圧が第３閾値を超過した場合で、かつ、通信アンテナ部側の整流電圧が第２閾値以下の場合には、スイッチ部がＯＮ状態となるため、副スイッチ部はＯＮ状態、ＯＦＦ状態のいずれの状態を取っても、通信アンテナ部と通信部のライン接続が維持される。

図１３は、本発明における実施形態５のスイッチ部及び副スイッチ部の動作を示すタイムチャート図である。

図１３においては、副スイッチ部は接続指示信号を受ける際、通信アンテナ部側の整流電圧が第１閾値を超過し、第２閾値以下の範囲でＯＮ状態を維持するものとする。

通信アンテナ部側の整流電圧は時間と共に一様に増加している。スイッチ部は整流電圧が第１閾値を超過するまではＯＦＦ状態であるが、副スイッチ部はＯＮ状態を維持しているため、通信部は通信アンテナ部と接続されている。

さらに整流電圧が増加すると、ＭＯＳＦＥＴにより構成した副スイッチ部が整流電圧の増加によりゲートとソースの間の電位差が低下し、ＯＮ状態を維持できずＯＦＦ状態となるが、昇圧回路部の存在によりスイッチ部はＯＮ状態を維持するため、副スイッチ部の動作による影響を受けることなく、通信部と通信アンテナ部の接続は維持される。

さらに、整流電圧が第２閾値を超過すればスイッチ部及び副スイッチ部が、いずれもＯＦＦ状態となるため、通信部と通信アンテナ部の接続は遮断され、通信部は保護される。

（実施形態６）
図１４は、本発明における実施形態６の通信装置を示す回路ブロック図である。

実施形態５における図９とは、副スイッチ部を有しておらず、スイッチ制御部４から昇圧回路部４１及びダイオードを介してスイッチ部３に接続指示信号を伝達する経路と、スイッチ制御部４からダイオードを介してスイッチ部３に接続指示信号を伝達する経路の２つの経路を有する点が異なる。

ここでダイオードはいずれもスイッチ部３へ向かう向きが順方向となる。

スイッチ制御部４の回路の具体例は実施形態５における図１０と同様ではあるが、コンパレータＣＡからの出力は、副スイッチ部３２ではなく、ダイオードを介してスイッチ部３への接続指示信号として接続する点が異なる。

図１５は、本発明における実施形態６のスイッチ部の動作を示す説明図である。

スイッチ制御部４から昇圧回路部４１を介した接続指示信号により実施形態５における図１２（ａ）のようにスイッチ部を動作させ、昇圧回路部４１を介さない接続指示信号により実施形態５における図１２（ｂ）のようにスイッチ部を動作させ、それぞれの接続指示信号からダイオードによるＯＲ回路を介することで、図１５のようにスイッチ部３が動作する。

なお、通信アンテナ部側の整流電圧が第１閾値以下で、かつ通信部側の平滑化電圧が第３閾値以下の場合は、昇圧回路部を介さない接続指示信号によりスイッチ部がＯＮ状態となっているために、昇圧回路部での消費電力が抑制される。

上記以外の場合の状態では、昇圧回路部を介した接続指示信号によりスイッチ部がＯＮ状態となっているため、ライン電圧が上昇しても、通信アンテナ部と通信部の接続が維持される。

従って、実施形態６では、副スイッチ部を設けずとも実施形態５と同等のライン接続、遮断動作を行うことが可能となる。

１通信アンテナ部
２通信部
３スイッチ部
４スイッチ制御部
５電源
６ＣＰＵ
１１補助アンテナ部
３１付加スイッチ部
３２副スイッチ部
４１昇圧回路部
４００受信信号検出部
Ｃ１コンデンサ
ＣＡ、ＣＢコンパレータ
Ｑ１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ
Ｑ２Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ
Ｖｃｃ電源電圧
Ｖｉｄｃ整流電圧

Claims

通信アンテナ部と、
半導体スイッチにより構成されるスイッチ部と、
スイッチ制御部と、
電源と、
昇圧回路部と、
通信部を備え、
前記スイッチ部は、前記昇圧回路部を介して前記スイッチ制御部に接続される第１の経路と、
前記昇圧回路部を介さず直接前記スイッチ制御部に接続される第２の経路を有し、
前記電源は、前記スイッチ制御部及び前記昇圧回路部に対して動作電力を供給し、
前記通信アンテナ部と前記通信部を接続するライン上に前記スイッチ部が設けられ、
前記第１の経路、及び前記第２の経路のいずれからも前記スイッチ部への接続指示信号が伝達されない場合には前記スイッチ部は前記ラインを遮断し、
前記第１の経路、あるいは前記第２の経路の少なくとも一方から前記スイッチ部への接続指示信号が伝達された場合には前記スイッチ部は前記ラインを導通し、
前記スイッチ制御部は前記通信アンテナ部での受信信号の電圧を検出し、
検出された前記受信信号の電圧が所定値を超えた場合には前記スイッチ制御部は前記第１の経路及び前記第２の経路のいずれにも接続指示信号を伝達しないことで前記ラインを遮断し、
前記所定値は前記通信部に過電圧が加わる上限電圧に設定し、
前記第１の経路を経由した前記スイッチ部への昇圧された接続指示信号の電圧は、前記通信部からの信号送信がある場合に前記スイッチ部による前記ラインの導通が確保される電圧であることを特徴とする通信装置。
前記通信部が信号を受信する下限電圧に第１閾値を設定し、
前記所定値を第２閾値とし、
検出された前記受信信号の電圧が前記第１閾値以下の場合は、前記スイッチ部制御部は前記第２の経路に接続指示信号を伝達し、前記第１の経路に接続指示信号を伝達しないことで前記昇圧回路部は動作を停止し、
検出された前記受信信号の電圧が前記第１閾値を超過し、前記第１閾値より高い第２閾値以下の場合は、前記スイッチ部制御部は少なくとも前記第１の経路に接続指示信号を伝達し、前記昇圧回路部は接続指示信号の伝達を受けることで動作し、
検出された前記受信信号の電圧が前記第２閾値を超過した場合は、前記スイッチ制御部は前記第１の経路及び前記第２の経路に接続指示信号を伝達せず、前記昇圧回路部は接続指示信号の伝達を受けないことで動作を停止することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記スイッチ制御部は、さらに前記通信部からの信号送信を検出し、
前記信号送信が検出され、かつ前記受信信号の電圧が前記第２閾値以下である場合に、前記スイッチ制御部は前記第１の経路に接続指示信号を伝達することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
前記電源は電池であることを特徴とする、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の通信装置。
前記スイッチ部は接続指示信号が供給されなければラインを遮断することを特徴とする、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の通信装置。
前記スイッチ部はＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする、
請求項５に記載の通信装置。
請求項１から請求項６のいずれかに記載の通信装置を有する電子機器。