JP7356713B2 - 昇圧回路及び電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、昇圧回路及び電源装置に関する。

農業、工業、商業のいっそうの効率化、高齢化及び人口減少などの社会の変動に対応するために、あらゆるモノにセンサと情報通信回路とを搭載し、自律的に情報収集を行ういわゆるＩｏＴ（Internet of Things）に注目が集まっている。ＩｏＴは、室内及び室外を問わず、温度、圧力、振動、化学物質、交通量などの環境変数を自律的にセンサでモニタリングし、インターネットを介してそれらの測定データをクラウドに転送する。収集されたデータは、ビッグデータとして解析がなされ、異常が検出された場合、あるいは、対応が必要となった場合には、モニタされた対象にフィードバックを返す。

このように、ＩｏＴでは、モノ同士が基本的には人間を介さずに情報を収集し、収集した情報を伝達し、伝達された情報に基づいてフィードバックを行う。このうち、ＩｏＴ用集積回路システムは、環境変数を測定し、情報をインターネットに送信する端末におけるキーデバイスである。このような回路システムとして、電力が供給されない場所でも自律的にＩｏＴ端末機能を発揮できるデバイスの開発が進められている。例えば、環境エネルギを電力に変換することにより、集積回路システムの電源として用いるいわゆるエネルギハーベスティング技術が検討されている。特に、太陽光、熱、振動、電波などから電力を取り出す個別の回路システムの研究が盛んである。

例えば、特許文献１～３は、エネルギハーベスティングに関する技術を開示する。

特開２０１９－２２４１１号公報 特開２０１９－７５９７７号公報 特許第５９２１４４７号

ヒロシ フケタ （Hiroshi Fuketa）他、「８５ｍＶ入力、５０μｓ起動、完全集積型電圧乗算器、エネルギーハーベスト用のオンチップトランスを使用したパッシブクロックブースト」（An 85-mＶINPUT 50-μs Startup Fully Integrated VoltageMultiplier with Passive Clock Boost Using On-Chip Transformers for EnergyHarvesting）、アイ・トリプル・イー（IEEE）、2014年、pp. 263-266。 タマラ・アイ・アーレンス （Tamara I. Ahrens）他、「タップ付きボンドワイヤインダクタンスを使用した1.4 GHz 3 mW CMOS LC低位相ノイズ電圧制御発振器」（A 1.4-GHz 3-mW CMOS LC Low Phase Noise VCO Using Tapped Bond WireInductances）、インターナショナル・シンポジウム・オン・ローパワー・エレクトロニクス・アンド・デザイン（International Symposium on Low Power Electronics and Design （ISLPED））、１９９８年、pp. 16-19。 ショウゴ・トクダ及び丹沢 徹（Shugo Tokuda, andToru Tanzawa）、「環境発電用のDC-DCチャージポンプ回路の最小動作電圧設計に向けて」（Toward a Minimum-Operating-Voltage Design of DC-DC Charge PumpCircuits for Energy Harvesting）、アイ・トリプル・イー（IEEE）、2019年、DOI:10.1109/ISCAS.2019.8702677。

一般に、太陽光、熱、振動、電波などから電力を発生させる発電素子は、出力可能な電圧が低い。そこで、発電素子が出力する電圧は、電源集積回路を動作させるために要する電圧まで昇圧される。従って、回路システムは、発電素子に加えて、昇圧回路を有する。従来の昇圧回路の一例として、ＣＭＯＳリングオシレータが挙げられる。このオシレータによって発電素子の出力電圧は昇圧される。そして、オシレータが要求する入力電圧の下限は、０．３Ｖ程度である。しかし、発電素子の出力電圧は、オシレータが要求する電圧より低い場合もあり得る。

例えば、非特許文献１は、低電圧動作を可能とする昇圧回路を提案する。非特許文献１の昇圧回路は、ＮＭＯＳトランジスタとインダクタとキャパシタとを備えたいわゆるＬＣ発振器である。この昇圧回路は、０．１Ｖ程度の電圧でも昇圧動作が可能である。非特許文献２は、Ｑ値の高い発振回路を提案する。集積回路で製造可能なインダクタは、直列抵抗が高いので、高いＱ値を実現するインダクタを得ることは困難である。非特許文献２では、このような問題を解決し得る発振回路を提案する。非特許文献３も、低電圧動作を可能とする昇圧回路を提案する。しかし、非特許文献３の昇圧回路は、要求される出力電圧を得るためには、回路の規模が大きくなってしまう。

そこで、本発明は、入力電圧が低い場合であっても、良好な電力効率を実現可能な昇圧回路及び電源装置を提供する。

本発明の一形態は、直流成分を含む入力電圧を出力電圧に変換する昇圧回路であって、入力電圧を受け、入力電圧を含む変調電圧を出力する変調回路と、変調回路から変調電圧を受け、変調電圧が整流された出力電圧を出力する整流回路と、を備え、変調回路は、自励発振回路と、重畳成分付与回路と、を有し、変調回路は、入力電圧の直流成分と、自励発振回路に起因する自励発振成分と、重畳成分付与回路に起因する重畳成分と、を含む変調電圧を整流回路に出力する。

この昇圧回路では、変調回路が入力電圧に対して変調成分が重畳された変調電圧を出力する。この変調成分は、自励発振回路が発生する自励発振成分に加えて、重畳成分付与回路に起因する重畳成分を含む。この重畳成分によれば、自励発振成分に振幅変調を生じさせることが可能である。変調の結果、振幅が大きくなる期間では、より高い電圧が整流回路に提供される。その結果、整流回路は、より多くの電流を出力する。従って、全体としてみた場合に、昇圧回路から出力可能な電力が増加するので、入力電圧が低い場合であっても、良好な電力効率を実現できる。

一形態において、自励発振成分の周波数は、重畳成分の周波数より高くてもよい。この構成によれば、入力電圧が低い場合であっても、良好な電力効率を確実に得ることができる。

一形態において、自励発振回路は、整流回路に接続され、重畳成分付与回路は、自励発振回路に接続されてもよい。この構成によれば、回路構成を簡易にすることができる。

一形態において、変調回路は、第１変調電圧と第１変調電圧に対して位相がずれた第２変調電圧とを出力し、整流回路は、第１変調電圧を受ける第１整流部と、第２変調電圧を受ける第２整流部と、を含んでもよい。この構成によれば、電力効率をさらに高めることができる。

一形態において、重畳成分付与回路は、自励発振回路の自励発振成分によって所定の共振周波数をもって励振される共振回路であってもよい。共振回路は、トランジスタを必要としないので、回路構成を簡単にできる。その結果、チップサイズを小型化することができる。

本発明の別の形態である電源装置は、外部エネルギを受け、直流成分を含む入力電圧を発生する発電素子と、入力電圧を出力電圧に変換する昇圧回路と、を備え、昇圧回路は、入力電圧を受け、入力電圧を含む変調電圧を出力する変調回路と、変調回路から変調電圧を受け、変調電圧が整流された出力電圧を出力する整流回路と、を有し、変調回路は、自励発振回路と、重畳成分付与回路と、を含み、変調回路は、入力電圧の直流成分と、自励発振回路に起因する自励発振成分と、重畳成分付与回路に起因する重畳成分と、を含む変調電圧を整流回路に出力する。この電源装置は、上記の昇圧回路を備える。従って、発電素子が発生する電圧が低い場合であっても、良好な電力効率を実現することができる。

本発明によれば、入力電圧が低い場合であっても、良好な電力効率を実現可能な昇圧回路及び電源装置が提供される。

図１は、実施形態に係る電源装置を備えたセンサ装置の構成を示す図である。 図２は、図１に示す昇圧回路の構成を示すブロック図である。 図３は、図１に示す昇圧回路の具体的な回路構成の例示である。 図４（ａ）は、比較例の発振回路から出力される電圧の例示である。図４（ｂ）は、整流回路から出力される電流の例示である。 図５（ａ）は、図２に示す共振回路及び発振回路を介して出力される電圧の例示である。図５（ｂ）は、図２に示す整流回路から出力される電圧の例示である。図５（ｃ）は、整流回路から出力される電流の例示である。 図６は、変形例１の昇圧回路の構成を示すブロック図である。 図７（ａ）は、図６に示す昇圧回路が有する発振回路の具体的な回路構成の例示である。図７（ｂ）は、図６に示す昇圧回路が有する第１整流回路の具体的な回路構成の例示である。図７（ｃ）は、図６に示す昇圧回路が有する第２整流回路の具体的な回路構成の例示である。 図８（ａ）は発振回路が出力する第１変調電圧の例示である。図８（ｂ）は発振回路が出力する第２変調電圧の例示である。 図９（ａ）は昇圧回路から出力される電圧波形の例示である。図９（ｂ）は昇圧回路から出力される電流波形の例示である。 図１０は、変形例２の昇圧回路の構成を示すブロック図である。 図１１は、変形例３の昇圧回路の動作を説明するグラフである。 図１２（ａ）は、実施例の昇圧回路の出力電圧と出力電流との関係を示すグラフ、及び、比較例の昇圧回路の出力電圧と出力電流との関係を示すグラフである。図１２（ｂ）は、実施例の昇圧回路の出力電圧と電力効率との関係を示すグラフ、及び、比較例の昇圧回路の出力電圧と電力効率との関係を示すグラフである。 図１３は、比較例の昇圧回路の具体的な回路構成の例示である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示すように、実施形態に係る電源装置１は、センサ装置１００に用いられる。センサ装置１００は、ＩｏＴを構成する。

センサ装置１００は、アンテナ１０３を介してインターネット３００と接続されている。センサ装置１００は、インターネット３００を介して収集したデータをクラウドサーバ３０１といった別のシステムへ送信する。また、センサ装置１００は、インターネット３００を介して計測用プログラムといった種々のデータを受信する。

センサ装置１００は、電源装置１と、測定装置１０２と、を有する。測定装置１０２は、対象物２００の温度、湿度あるいは振動の周波数といった種々のデータを収集する。そして、測定装置１０２は、当該データを外部へ送信すると共に外部からデータを受信する。例えば、測定装置１０２は、センサ１０２ａと、デジタル回路１０２ｂと、メモリ回路１０２ｃと、通信回路１０２ｄと、を有する。

電源装置１は、測定装置１０２を駆動する電力を測定装置１０２に供給する。つまり、電源装置１は、測定装置１０２を構成するセンサ１０２ａ、デジタル回路１０２ｂ、メモリ回路１０２ｃ及び通信回路１０２ｄの動作に要する電力を供給する。ここで、電源装置１は、いわゆるバッテリといった予め電力を蓄えた装置ではなく、外部から供給されるエネルギ（例えば、熱エネルギ）を変換して電力を得る。従って、電源装置１は、対象物２００からエネルギが供給されている限り、測定装置１０２へ電力を供給し続ける。そうすると、センサ装置１００を対象物２００に設置した後、センサ装置１００は、対象物２００が放出するエネルギを利用して駆動し続ける。すなわち、センサ装置１００は、バッテリ交換を必要としない。なお、センサ装置１００は、補助的な電源としてバッテリを備えてもよい。

電源装置１は、発電素子１０と、昇圧回路２０と、を有する。発電素子１０は、対象物２００が放出するエネルギを電力に変換する。この電力は、直流成分と交流成分とを含む。発電素子１０は、太陽光発電素子や熱発電素子といった直流電力を出力するものを採用してよい。また、発電素子１０は、振動発電素子といった交流電力を出力するものを採用してもよい。この場合には、電源装置１は、発電素子１０から出力された交流電力を直流電力に変換する回路を備えてよい。そして、昇圧回路２０は、発電素子１０が出力した電力を測定装置１０２の駆動に利用可能な直流電流に変換する。

昇圧回路２０は、発電素子１０に対して電気的に接続される。また、昇圧回路２０は、測定装置１０２に対して電気的に接続される。昇圧回路２０は、上述したように、発電素子１０から出力される電力を、測定装置１０２の仕様に応じた電力に変換する。

＜昇圧回路＞
以下、昇圧回路２０について詳細に説明する。

図２に示すように、昇圧回路２０は、発電素子１０から入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を受ける。この入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の直流成分は電圧（Ｖ_ＤＤ）である。そして、昇圧回路２０は、測定装置１０２へ出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を提供する。昇圧回路２０は、共振回路３０（重畳成分付与回路）と、発振回路４０（自励発振回路）と、整流回路５０と、を有する。発振回路４０は、高発振コルピッツオシレータ（ESCO: Enhanced swing Colpitts Oscillator）である。発振回路４０は、後述する第１ＭＯＳトランジスタ４５のドレインの電圧（Ｖ_ＤＤ）を中心とした交流電圧波形を出力する。発振回路４０の出力に整流回路５０を接続すると、整流回路５０の出力に電圧（Ｖ_ＤＤ）より高い電圧（Ｖ_ＯＵＴ）が発生する。つまり、発振回路４０及び整流回路５０は、昇圧回路を構成するものとみなせる。さらに、発振回路４０の入力側にインダクタとキャパシタとにより構成される共振回路３０を接続する。そうすると、発振回路４０の実効的な電源の電圧（Ｖ_{ＤＤ＿ＩＮＴ}－Ｖ_{ＳＳ＿ＩＮＴ}）は、共振回路３０の共振動作によって電圧（Ｖ_ＤＤ）を中心とした交流信号となる。

共振回路３０は、発振回路４０が自励発振する電圧成分によって励振される。その結果、共振回路３０は、発振回路４０と協働して変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ）を出力する。つまり、共振回路３０は、それ自体では交流の電圧成分を出力しない。共振回路３０は、外部からの励振エネルギを受け、当該励振エネルギに応じて交流の電圧成分を励振エネルギに付与する。そうすると、共振回路３０は、受動的に動作する素子であると言える。換言すると、共振回路３０は、発振回路４０のように能動的に動作する素子ではない。

共振回路３０の入力は、発電素子１０の出力に接続され、発電素子１０から電圧（Ｖ_ＩＮ）を受ける。共振回路３０の出力は、発振回路４０の入力に接続されている。発振回路４０の入力は、共振回路３０の出力に接続されている。発振回路４０の出力は、整流回路５０の入力に接続されている。整流回路５０の入力は、整流回路５０の出力に接続されている。整流回路５０の出力は、測定装置１０２の入力に接続され、測定装置１０２に電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を提供する。

図３は、昇圧回路２０を構成する具体的な回路構成の一例である。

＜共振回路＞
共振回路３０は、第１共振入力３０_ＩＮ＿１と、第２共振入力３０_ＩＮ＿２と、第１共振出力_{ＯＵＴ＿１}と、第２共振出力３０_{ＯＵＴ＿２}と、第３共振出力３０_{ＯＵＴ＿３}と、を有する。第１共振入力３０_ＩＮ＿１は、入力２０_ＩＮを介して発電素子１０に接続されている。第２共振入力３０_ＩＮ＿２は、基準電位２０Ｇに接続されている。第１共振出力_{ＯＵＴ＿１}、第２共振出力３０_{ＯＵＴ＿２}及び第３共振出力３０_{ＯＵＴ＿３}は、発振回路４０に接続されている。

共振回路３０は、第１インダクタ３１と、第２インダクタ３２と、第１キャパシタ３３と、を有する。第１インダクタ３１の一方の端部は、第１共振入力３０_ＩＮ＿１を介して発電素子１０に接続されている。さらに、第１インダクタ３１の一方の端部は、第２共振出力３０_{ＯＵＴ＿２}を介して発振回路４０に接続されている。第１インダクタ３１の別の端部は、第１接続点３４及び第１共振出力_{ＯＵＴ＿１}を介して発振回路４０に接続されている。さらに、第１インダクタ３１の別の端部は、第１接続点３４を介して第１キャパシタ３３に接続されている。

第２インダクタ３２の一方の端部は、第２共振入力３０_ＩＮ＿２を介して基準電位２０Ｇに接続されている。第２インダクタ３２の他方の端部は、第２接続点３５及び第３共振出力３０_{ＯＵＴ＿３}を介して発振回路４０に接続されている。さらに、第２インダクタ３２の他方の端部は、第２接続点３５を介して第１キャパシタ３３に接続されている。

なお、第１インダクタ３１及び第２インダクタ３２は、実際の電気部品として備えてもよいし、既に備えている付加的な部品が有するインダクタンスとしてもよい。例えば、第１インダクタ３１及び第２インダクタ３２は、ボンディングワイヤの寄生インダクタンスを利用してもよい。

第１キャパシタ３３の一方の端部は、第１接続点３４を介して第１インダクタ３１に接続されている。さらに、第１キャパシタ３３の一方の端部は、第１接続点３４及び第１共振出力_{ＯＵＴ＿１}を介して発振回路４０に接続されている。第１キャパシタ３３の他方の端部は、第２接続点３５を介して第２インダクタ３２に接続されている。さらに、第１キャパシタ３３の他方の端部は、第２接続点３５及び第３共振出力３０_{ＯＵＴ＿３}を介して発振回路４０に接続されている。

発振回路４０は、第１発振入力４０_ＩＮ＿１と、第２発振入力４０_ＩＮ＿２と、第３発振入力４０_ＩＮ＿３と、第１発振出力４０_{ＯＵＴ＿１}と、第２発振出力４０_{ＯＵＴ＿２}と、第３発振出力４０_{ＯＵＴ＿３}と、を有する。第１発振入力４０_ＩＮ＿１は、第１共振出力_{ＯＵＴ＿１}に接続されている。第２発振入力４０_ＩＮ＿２は、第２共振出力３０_{ＯＵＴ＿２}に接続されている。第３発振入力４０_ＩＮ＿３は、第３共振出力３０_{ＯＵＴ＿３}に接続されている。第１発振出力４０_{ＯＵＴ＿１}、第２発振出力４０_{ＯＵＴ＿２}及び第３発振出力４０_{ＯＵＴ＿３}は、整流回路５０に接続されている。

発振回路４０は、第３インダクタ４１と、第４インダクタ４２と、第２キャパシタ４３と、第３キャパシタ４４と、第１ＭＯＳトランジスタ４５と、を有する。

第３インダクタ４１の一方の端部は、第１発振入力４０_ＩＮ＿１を介して第１共振出力_{ＯＵＴ＿１}に接続されている。つまり、第３インダクタ４１は、第１インダクタ３１及び第１キャパシタ３３に接続されている。第３インダクタ４１の他方の端部は、第１ＭＯＳトランジスタ４５のドレインに接続されている。また、第３インダクタ４１の他方の端部は、第２キャパシタ４３に接続されている。さらに、第３インダクタ４１の他方の端部は、第１発振出力４０_{ＯＵＴ＿１}及び第２発振出力４０_{ＯＵＴ＿２}を介して整流回路５０に接続されている。

第４インダクタ４２の一方の端部は、第３発振入力４０_ＩＮ＿３を介して第３共振出力３０_{ＯＵＴ＿３}に接続されている。また、第４インダクタ４２の一方の端部は、第３キャパシタ４４にも接続されている。第４インダクタ４２の他方の端部は、第１ＭＯＳトランジスタ４５のソースに接続されている。また、第４インダクタ４２の他方の端部は、第２キャパシタ４３に接続されている。さらに、第４インダクタ４２の他方の端部は、第３キャパシタ４４にも接続されている。さらに、第４インダクタ４２の他方の端部は、第３発振出力４０_{ＯＵＴ＿３}を介して整流回路５０にも接続されている。

第２キャパシタ４３の一方の端部は、第３インダクタ４１に接続されている。また、第２キャパシタ４３の一方の端部は、第１ＭＯＳトランジスタ４５のドレインにも接続されている。さらに、第２キャパシタ４３の一方の端部は、第１発振出力４０_{ＯＵＴ＿１}を介して整流回路５０にも接続されている。さらに、第２キャパシタ４３の一方の端部は、第２発振出力４０_{ＯＵＴ＿２}を介して整流回路５０にも接続されている。第２キャパシタ４３の他方の端部は、第１ＭＯＳトランジスタ４５のソースに接続されている。つまり、第２キャパシタ４３は、第１ＭＯＳトランジスタ４５のソース及びドレインに対して並行に接続されている。また、第２キャパシタ４３の他方の端部は、第４インダクタ４２にも接続されている。さらに、第２キャパシタ４３の他方の端部は、第３キャパシタ４４にも接続されている。さらに、第２キャパシタ４３の他方の端部は、第３発振出力４０_{ＯＵＴ＿３}を介して整流回路５０にも接続されている。

第３キャパシタ４４の一方の端部は、第３発振入力４０_ＩＮ＿３を介して第３共振出力３０_{ＯＵＴ＿３}に接続されている。つまり、第３キャパシタ４４は、第１キャパシタ３３に接続されている。さらに、第３キャパシタ４４は、第２インダクタ３２にも接続されている。また、第３キャパシタ４４の一方の端部は、第４インダクタ４２にも接続されている。第３キャパシタ４４の他方の端部は、第１ＭＯＳトランジスタ４５のソースに接続されている。第３キャパシタ４４の他方の端部は、第４インダクタ４２にも接続されている。つまり、第３キャパシタ４４は、第４インダクタ４２に対して並行に接続されている。第３キャパシタ４４の他方の端部は、第２キャパシタ４３に接続されている。つまり、第３キャパシタ４４は、第２キャパシタ４３に対して直列に接続されている。第３キャパシタ４４の他方の端部は、第３発振出力４０_{ＯＵＴ＿３}を介して整流回路５０に接続されている。

第１ＭＯＳトランジスタ４５のドレインは、第３インダクタ４１に接続されている。また、第１ＭＯＳトランジスタ４５のドレインは、第１発振出力４０_{ＯＵＴ＿１}を介して整流回路５０に接続されている。さらに、第１ＭＯＳトランジスタ４５のドレインは、第２発振出力４０_{ＯＵＴ＿２}を介して整流回路５０に接続されている。さらに、第１ＭＯＳトランジスタ４５のドレインは、第２キャパシタ４３にも接続されている。第１ＭＯＳトランジスタ４５のソースは、第４インダクタ４２に接続されている。また、第１ＭＯＳトランジスタ４５のソースは、第２キャパシタ４３にも接続されている。さらに、第１ＭＯＳトランジスタ４５のソースは、第３キャパシタ４４にも接続されている。さらに、第１ＭＯＳトランジスタ４５のソースは、第３発振出力４０_{ＯＵＴ＿３}を介して整流回路５０にも接続されている。第１ＭＯＳトランジスタ４５のゲートは、第２発振入力４０_ＩＮ＿２を介して第２共振出力３０_{ＯＵＴ＿２}に接続されている。つまり、第１ＭＯＳトランジスタ４５のゲートは、第１インダクタ３１に接続されている。

整流回路５０は、第１整流入力５０_ＩＮ＿１と、第２整流入力５０_ＩＮ＿２と、第３整流入力５０_ＩＮ＿３と、第１整流出力５０_{ＯＵＴ＿１}と、を有する。第１整流入力５０_ＩＮ＿１は、第１発振出力４０_{ＯＵＴ＿１}に接続されている。第２整流入力５０_ＩＮ＿２は、第２発振出力４０_{ＯＵＴ＿２}に接続されている。第３整流入力５０_ＩＮ＿３は、第３発振出力４０_{ＯＵＴ＿３}に接続されている。第１整流出力５０_{ＯＵＴ＿１}は、出力２０_ＯＵＴを介して測定装置１０２に接続されている。

整流回路５０は、第２ＭＯＳトランジスタ５１を有する。第２ＭＯＳトランジスタ５１のソースは、第２整流入力５０_ＩＮ＿２を介して第２発振出力４０_{ＯＵＴ＿２}に接続されている。つまり、第２ＭＯＳトランジスタ５１のソースは、第３インダクタ４１、第２キャパシタ４３及び第１ＭＯＳトランジスタ４５のドレインに接続されている。第２ＭＯＳトランジスタ５１のベースは、第３整流入力５０_ＩＮ＿３に接続されている。つまり、第２ＭＯＳトランジスタ５１のベースは、第２キャパシタ４３、第３キャパシタ４４、第４インダクタ、第１ＭＯＳトランジスタ４５のソース及び第１ＭＯＳトランジスタ４５のベースに接続されている。第２ＭＯＳトランジスタ５１のドレインは、第１整流出力５０_{ＯＵＴ＿１}を介して測定装置１０２に接続されている。第２ＭＯＳトランジスタ５１のゲートは、第１整流入力５０_ＩＮ＿１を介して第１発振出力４０_{ＯＵＴ＿１}に接続されている。つまり、第２ＭＯＳトランジスタ５１のゲートは、第３インダクタ４１、第２キャパシタ４３及び第１ＭＯＳトランジスタ４５のドレインに接続されている。

＜動作＞
以下、実施形態の昇圧回路２０の動作について、比較例の昇圧回路１２０と比較しながら説明する。

図１３に示すように、比較例の昇圧回路１２０は、発振回路４０及び整流回路５０を有する。これらは、実施形態の昇圧回路２０の発振回路４０及び整流回路５０と同じである。一方、比較例の昇圧回路１２０は、共振回路３０を有しない。具体的には、共振回路３０を構成する第１インダクタ３１、第２インダクタ３２及び第１キャパシタ３３を有しない。

昇圧回路１２０は、発電素子１０から直流成分である電圧（Ｖ_ＤＤ）を含む入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を受ける。そして、発振回路４０は、図４（ａ）に示す自励発振成分（Ｖ_ＯＳＣ）を発生する。この自励発振成分（Ｖ_ＯＳＣ）は、直流成分（Ｖ_ＤＤ）と発振回路４０が発する交流成分とを含む。発振回路４０が発する交流成分の振幅が一定であるとすれば、出力される自励発振成分（Ｖ_ＯＳＣ）の振幅も一定である。そして、比較例の整流回路５０は、当該自励発振成分（Ｖ_ＯＳＣ）を受ける。その結果、整流回路５０は、閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を超えるときに、図４（ｂ）に示すような電流（Ｉ_ＯＵＴ）を出力する。入力される自励発振成分（Ｖ_ＯＳＣ）の振幅が一定であるので、電流（Ｉ_ＯＵＴ）は、自励発振成分（Ｖ_ＯＳＣ）の正のピーク近傍のタイミングで定期的に出力される。

一方、実施形態の昇圧回路２０は、発電素子１０から入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を受ける。この入力電圧（Ｖ_ＩＮ）は、直流成分（Ｖ_ＤＤ）を含む。なお、入力電圧（Ｖ_ＩＮ）は、直流成分（Ｖ_ＤＤ）に加えて交流成分を含んでもよい。変調回路２１は、変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ：図５（ａ））を整流回路５０に出力する。そして、整流回路５０は、変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ）において閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）よりも大きい電圧成分（Ｖ_ＯＵＴ：図５（ｂ））を測定装置１０２に出力する。換言すると、昇圧回路２０は、所定の電流（Ｉ_ＯＵＴ：図５（ｃ））を出力する。

ここで、発振回路４０は、自励発振成分（Ｖ_ＯＳＣ）を発生する。共振回路３０は、それ単体では交流成分を出力することがないが、自励発振成分（Ｖ_ＯＳＣ）によって励振される。つまり、自励発振成分（Ｖ_ＯＳＣ）によって、共振回路３０及び発振回路４０が一体の回路（変調回路２１）として動作するようになり、その結果、変調回路２１は変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ）を出力する。この変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ）は、結果的に少なくとも３つの成分を含む。つまり、変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ）は、入力電圧（Ｖ_ＩＮ）に起因する直流成分と、発振回路４０が発する交流成分と、共振回路３０の共振周波数に起因する成分と、を含む。

そして、自励発振成分（Ｖ_ＯＳＣ）の周波数（ｆ_ＯＳＣ）が共振回路３０の共振周波数（ｆ_ＲＥＳ）に比較的近い場合には、変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ）は、周波数の差分（｜ｆ_ＯＳＣ－ｆ_ＲＥＳ｜）として示される周波数をもったうねりを生じる（図５（ａ））。

図５（ａ）に示すように、このうねり成分を伴う変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ）の振幅は、時間の経過と共に増減する。例えば、図５（ｂ）に示すように、所定の閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を設定したとき、変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ）の振幅が閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を超える期間Ｔ１と、変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ）の振幅が閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を超えない期間Ｔ２と、が生じる。閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を超える期間Ｔ１において、整流回路５０は電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を出力する。さらに、図５（ｃ）に示すように、整流回路５０は、電流（Ｉ_ＯＵＴ）を出力する。

上述のように、実施形態の整流回路５０に提供される変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ）は、整流回路５０に提供される電圧の振幅が比較例のように一定ではなく、うねりに伴う振幅のゆらぎを含む。整流回路５０へ提供される電圧の振幅に偏りを持たせることによって、閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を超えるタイミングにおいてより高い電圧を整流回路５０に入力する。そうすると、整流回路５０は、より多くの電流（Ｉ_ＯＵＴ）を出力することができる。その結果、整流回路５０から電流（Ｉ_ＯＵＴ）が出力される期間Ｔ１と出力されない期間Ｔ２が生じたとしても、全体として昇圧回路２０の出力を電力として評価すると、実施形態の整流回路５０に提供される変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ）は、比較例の整流回路５０に提供される自励発振成分（Ｖ_ＯＳＣ）よりもより多くの電力を出力することができる。

なお、本実施形態では期間Ｔ２では電流が出力されないとしたが、閾値（Ｖ_ＴＨ）を調整することにより、この期間Ｔ２において、電流が出力されるようにしてもよい。

＜作用効果＞
この昇圧回路２０では、変調回路２１が入力電圧（Ｖ_ＩＮ）に対して変調成分が重畳された変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ）を出力する。この変調成分は、発振回路４０が発生する自励発振成分（Ｖ_ＯＳＣ）に加えて、共振回路３０に起因する共振成分（Ｖ_ＲＥＳ）を含む。この共振成分（Ｖ_ＲＥＳ）によれば、自励発振成分（Ｖ_ＯＳＣ）に振幅を増大させることができ、振幅変調と類似の効果を生じさせることが可能である。変調の結果、振幅が大きくなる期間Ｔ１では、より高い電圧が整流回路５０に提供される。その結果、整流回路５０は、より多くの電流（Ｉ_ＯＵＴ）を出力する。従って、全体としてみた場合に、昇圧回路２０から出力可能な電力が増加するので、入力電圧（Ｖ_ＩＮ）が低い場合であっても、良好な電力効率を実現できる。

また、本実施形態の昇圧回路２０は、整流回路５０を備えている。整流回路５０は、閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を超えた場合に出力を発生する。つまり、整流回路５０は、非線形性を有する。この非線形性とは、整流回路５０に入力される電圧がゼロから閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を超えるまでは、なんらの出力がなされず、閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を超えた後に入力電圧の大きさに応じて出力が増えることを意味する。そうすると、整流回路５０には、閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）をわずかに超える一定振幅の電圧を入力するよりも、ある期間は閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を下回ったとしても、別の期間において閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を大きく超えるような電圧を与えるほうが、効率がよい。本実施形態の昇圧回路２０は、整流回路５０に入力する電圧の振幅を一定とせず、むしろ、整流回路５０に入力する電圧の振幅にゆらぎを持たせる。その結果、整流回路５０への入力電圧が閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を下回り、出力が得られない期間Ｔ２があったとしても、整流回路５０への入力電圧が閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を上回り、より大きな出力を得られる期間Ｔ１が存在する。その結果、全体として得られる出力電力は、増加する。

さらに、図１３に示す比較例のように、昇圧回路１２０が共振回路３０に相当する構成を有しておらず、発電素子１０の出力が直接に発振回路４０に入力された場合には、発振回路４０から出力される電圧の振幅は一定である。発振回路４０の出力電圧の振幅が、整流回路５０が有する素子の閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）よりも小さい場合には、整流回路５０から何らの出力も得られない。しかし、このような回路構成に対して、共振回路３０を付加すると、発振回路４０から出力される電圧の振幅は、共振回路３０と発振回路４０との相互作用によって発生する電圧のうねりによって、出力電圧の振幅が大きく増減する。振幅が減少するタイミングでは、閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）によっては整流回路５０の閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を超えることがないので、出力は得られないこともある。その一方、振幅が増加するタイミングでは整流回路５０の閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を超えるので、出力が得られる。つまり、発電素子１０、発振回路４０、整流回路５０だけを備える比較例の構成では、何らの出力が得られない場合でも、発電素子１０と発振回路４０との間に共振回路３０を挟むことにより、限定された期間であったとしても、出力を得ることができる。

具体的には、入力電圧が０．３Ｖに達しない電圧であって、例えば発電回路の出力が０．１Ｖ程度の場合であっても出力電流を取り出せる。そのため、ＬＣ共振器である共振回路３０を備えない昇圧回路１２０においては、入力電圧が閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）に達しない場合は、整流回路５０がＯＮとなる期間が存在しないので、整流回路５０からの出力は得られない。しかし、本実施形態の回路構成では、発電素子１０が発生する電圧が低い場合であっても、ピーク電圧を増大することにより閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を超える期間もある程度確保することができる。この閾値電圧（Ｖ_ＴＨ）を超える期間において、整流器がＯＮとなるので、整流出力が発生する。その結果、出力電流を取り出すことができる。

＜変形例１＞
なお、本発明は、上述した実施形態の態様に限定されない。

図６に示すように、変形例１の昇圧回路２０Ａは、実施形態とは異なる発振回路６０を有してもよい。発振回路６０は、複数の発振信号を出力する。このような発振回路６０として、相補型オシレータや多相出力オシレータを採用してよい。さらに、昇圧回路２０Ａは、第１整流回路７０Ａ（第１整流部）及び第２整流回路７０Ｂ（第２整流部）を有する。整流回路の数（Ｍ）は、発振回路６０が出力する信号の数（Ｎ）と同じである。なお、整流回路の数（Ｍ）は、発振回路６０が出力する信号の数（Ｎ）より少なくてもよい（Ｍ≦Ｎ）。

図７（ａ）は、発振回路６０の具体的な回路構成の一例である。図７（ｂ）は、第１整流回路７０Ａの具体的な回路構成の一例である。図７（ｃ）は、第２整流回路７０Ｂの具体的な回路構成の一例である。

＜発振回路＞
発振回路６０は、入力端として、第１発振入力６０_ＩＮ＿１と、第２発振入力６０_ＩＮ＿２と、を有する。第１発振入力６０_ＩＮ＿１は、電圧（Ｖ_ＤＤ）を受ける。電圧（Ｖ_ＤＤ）は、共振回路３０から提供される。第２発振入力６０_ＩＮ＿２は、基準電圧（Ｖ_ＧＮＤ）を受ける。基準電圧（Ｖ_ＧＮＤ）は、基準電位２０Ｇから提供される。また、発振回路６０は、出力端として、第１発振出力６０_{ＯＵＴ＿１}と、第２発振出力６０_{ＯＵＴ＿２}と、第３発振出力６０_{ＯＵＴ＿３}と、第４発振出力６０_{ＯＵＴ＿４}と、第５発振出力６０_{ＯＵＴ＿５}と、第６発振出力６０_{ＯＵＴ＿６}と、を有する。第１発振出力６０_{ＯＵＴ＿１}は、第１整流回路７０Ａに接続されている。第１発振出力６０_{ＯＵＴ＿１}は、第１電圧（φ１）を出力する。第２発振出力６０_{ＯＵＴ＿２}は、第２整流回路７０Ｂに接続されている。第２発振出力６０_{ＯＵＴ＿２}は、第２電圧（φ２）を出力する。第３発振出力６０_{ＯＵＴ＿３}は、第２整流回路７０Ｂに接続されている。第３発振出力６０_{ＯＵＴ＿３}は、第３電圧（φ３）を出力する。第４発振出力６０_{ＯＵＴ＿４}は、第１整流回路７０Ａに接続されている。第４発振出力６０_{ＯＵＴ＿４}は、第４電圧（φ４）を出力する。

発振回路６０は、第１インダクタ６１と、第２インダクタ６２と、第３インダクタ６３と、第４インダクタ６４と、第１ＭＯＳトランジスタ６５と、第２ＭＯＳトランジスタ６６と、を有する。

第１インダクタ６１の一方の端部は、第２インダクタ６２と、第１発振入力６０_ＩＮ＿１と、第５発振出力６０_{ＯＵＴ＿５}と、に接続されている。第１インダクタ６１の他方の端部は、第１ＭＯＳトランジスタ６５のドレインと、第２ＭＯＳトランジスタ６６のゲートと、第１発振出力６０_{ＯＵＴ＿１}と、に接続されている。第２インダクタ６２の一方の端部は、第１インダクタ６１と、第１発振入力６０_ＩＮ＿１と、第５発振出力６０_{ＯＵＴ＿５}と、に接続されている。第２インダクタ６２の他方の端部は、第１ＭＯＳトランジスタ６５のゲートと、第２ＭＯＳトランジスタ６６のドレインと、第２発振出力６０_{ＯＵＴ＿２}と、に接続されている。第３インダクタ６３の一方の端部は、第１ＭＯＳトランジスタ６５のソースと、第３発振出力６０_{ＯＵＴ＿３}と、に接続されている。第３インダクタ６３の他方の端部は、第４インダクタ６４と、第２発振入力６０_ＩＮ＿２と、第６発振出力６０_{ＯＵＴ＿６}と、に接続されている。第４インダクタ６４の一方の端部は、第２ＭＯＳトランジスタ６６のソースと、第４発振出力６０_{ＯＵＴ＿４}と、に接続されている。第４インダクタ６４の他方の端部は、第３インダクタ６３と、第６発振出力６０_{ＯＵＴ＿６}と、に接続されている。

第１ＭＯＳトランジスタ６５のドレインは、第１インダクタ６１と、第２ＭＯＳトランジスタ６６のゲートと、第１発振出力６０_{ＯＵＴ＿１}と、に接続されている。第１ＭＯＳトランジスタ６５のソースは、第３インダクタ６３と、第３発振出力６０_{ＯＵＴ＿３}と、に接続されている。第１ＭＯＳトランジスタ６５のゲートは、第２インダクタ６２と、第２ＭＯＳトランジスタ６６のドレインと、第２発振出力６０_{ＯＵＴ＿２}と、に接続されている。第２ＭＯＳトランジスタ６６のドレインは、第２インダクタ６２と、第１ＭＯＳトランジスタ６５のゲートと、第２発振出力６０_{ＯＵＴ＿２}と、に接続されている。第２ＭＯＳトランジスタ６６のソースは、第４インダクタ６４と、第４発振出力６０_{ＯＵＴ＿４}と、に接続されている。第２ＭＯＳトランジスタ６６のゲートは、第１インダクタ６１と、第１ＭＯＳトランジスタ６５のドレインと、第１発振出力６０_{ＯＵＴ＿１}と、に接続されている。

＜第１整流回路＞
第１整流回路７０Ａは、第１整流入力７０Ａ_ＩＮ＿１と、第２整流入力７０Ａ_ＩＮ＿２と、第１整流出力７０Ａ_{ＯＵＴ＿１}と、を有する。第１整流入力７０Ａ_ＩＮ＿１は、発振回路６０の第１発振出力６０_{ＯＵＴ＿１}に接続されている。第１整流入力７０Ａ_ＩＮ＿１は、第１変調電圧（φ１：Ｖ_{ＭＯＤ＿１}）を受ける。第２整流入力７０Ａ_ＩＮ＿２は、発振回路６０の第４発振出力６０_{ＯＵＴ＿４}に接続されている。第２整流入力７０Ａ_ＩＮ＿２は、電圧（φ４）を受ける。第１整流出力７０Ａ_{ＯＵＴ＿１}は、昇圧回路２０Ａの出力２０_ＯＵＴに接続されている。出力７０Ａ_ＯＵＴは、整流された電圧を出力する。

第１整流回路７０Ａは、ＭＯＳトランジスタ７１を有する。ＭＯＳトランジスタ７１のソースは、第１整流入力７０Ａ_ＩＮ＿１を介して発振回路６０の第１発振出力６０_{ＯＵＴ＿１}に接続されている。つまり、ＭＯＳトランジスタ７１のソースは、第１変調電圧電圧（φ１：Ｖ_{ＭＯＤ＿１}）を受ける。ＭＯＳトランジスタ７１のソースは、さらにＭＯＳトランジスタ７１のベースに接続されている。ＭＯＳトランジスタ７１のゲートは、第２整流入力７０Ａ_ＩＮ＿２を介して発振回路６０の第４発振出力６０_{ＯＵＴ＿４}に接続されている。つまり、ＭＯＳトランジスタ７１のゲートは、電圧（φ４）を受ける。ＭＯＳトランジスタ７１のドレインは、出力７０Ａ_ＯＵＴに接続されている。

＜第２整流回路＞
第２整流回路７０Ｂも、第１整流入力７０Ｂ_ＩＮ＿１と、第２整流入力７０Ｂ_ＩＮ＿２と、出力７０Ｂ_ＯＵＴと、を有する。第１整流入力７０Ｂ_ＩＮ＿１は、発振回路６０の第２発振出力６０_{ＯＵＴ＿２}に接続されている。第１整流入力７０Ｂ_ＩＮ＿１は、第２変調電圧（φ２：Ｖ_{ＭＯＤ＿２}）を受ける。第２整流入力７０Ｂ_ＩＮ＿２は、発振回路６０の第３発振出力６０_{ＯＵＴ＿３}に接続されている。第２整流入力７０Ｂ_ＩＮ＿２は、電圧（φ３）を受ける。出力７０Ｂ_ＯＵＴは、昇圧回路２０Ａの出力２０_ＯＵＴに接続されている。出力７０Ｂ_ＯＵＴは、整流された電圧を出力する。

第２整流回路７０Ｂも、ＭＯＳトランジスタ７２を有する。ＭＯＳトランジスタ７２のソースは、第１整流入力７０Ｂ_ＩＮ＿１を介して発振回路６０の第２発振出力６０_{ＯＵＴ＿２}に接続されている。つまり、ＭＯＳトランジスタ７２のソースは、電圧（φ２）を受ける。ＭＯＳトランジスタ７２のソースは、さらにＭＯＳトランジスタ７２のベースに接続されている。ＭＯＳトランジスタ７２のゲートは、第２整流入力７０Ｂ_ＩＮ＿２を介して発振回路６０の第３発振出力６０_{ＯＵＴ＿３}に接続されている。つまり、ＭＯＳトランジスタ７２のゲートは、電圧（φ３）を受ける。ＭＯＳトランジスタ７２のドレインは、出力７０Ｂ_ＯＵＴに接続されている。

＜動作＞
例えば、発振回路６０の第１発振出力６０_{ＯＵＴ＿１}は、図８（ａ）に示す第１変調電圧電圧（Ｖ_{ＭＯＤ＿１}）を出力する。さらに、発振回路６０の第２発振出力６０_{ＯＵＴ＿２}は、図８（ｂ）に示す第２変調電圧電圧（Ｖ_{ＭＯＤ＿２}）を出力する。第１変調電圧電圧（Ｖ_{ＭＯＤ＿１}）及び第２変調電圧電圧（Ｖ_{ＭＯＤ＿２}）を参照すると、第１発振出力６０_{ＯＵＴ＿１}から提供される第１変調電圧電圧（Ｖ_{ＭＯＤ＿１}）の位相は、第２発振出力６０_{ＯＵＴ＿２}から提供される第２変調電圧電圧（Ｖ_{ＭＯＤ＿２}）の位相に対して１８０度だけずれている。第１整流回路７０Ａは、第１発振出力６０_{ＯＵＴ＿１}から電圧を受ける。そして、整流した電圧を昇圧回路２０Ａの出力に提供する。同様に、第２整流回路７０Ｂは、第２発振出力６０_{ＯＵＴ＿２}から電圧を受ける。そして、昇圧回路２０Ａは、図９（ａ）に示す電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を出力する。そうすると、昇圧回路２０Ａは、図９（ｂ）に示すように、実施形態の昇圧回路２０に比べて２倍の電流（Ｉ_ＯＵＴ）を出力することができる。

なお、発振回路の出力は、１つ又は２つに限定されず、複数出力型の発振回路を採用してもよい。例えば、発振回路は、４つの変調電圧を出力してもよい。この場合には、変調電圧の位相は互いに９０度ずれている。

＜変形例２＞
図１０に示すように、変形例２の電源装置１Ｂにおいて、昇圧回路２０Ｂは、チャージポンプ８０をさらに備えてもよい。チャージポンプ８０は、整流回路５０及び出力２０_ＯＵＴに接続されている。さらに、昇圧回路２０は、キャパシタ８１を備えてもよい。キャパシタ８１の一方の端部は、チャージポンプ８０と出力２０_ＯＵＴとを接続する線路に接続されている。キャパシタ８１の他方の端部は、基準電位２０Ｇに接続されている。

＜変形例３＞
なお、図４（ａ）に示す変調電圧の例示は、発振周波数（ｆ_ＯＳＣ）と共振周波数（ｆ_ＲＥＳ）との周波数差が小さい場合であった。発振周波数（ｆ_ＯＳＣ）と共振周波数（ｆ_ＲＥＳ）との周波数差は、実質的にうねり成分を生じないような比較的大きい差分であってもよい。例えば、変調電圧（Ｖ_ＭＯＤ）は、図１１に示すような波形であってもよい。

上述した昇圧回路２０は、発電素子１０からの入力電圧を整流回路５０に入力する際に、その振幅を、一定期間であっても増大させることができればよい。このような機能を奏する回路構成を、発振回路４０と組み合わせて適宜採用してよい。例えば、共振回路３０の代わりに別の発振回路の出力を用いて、発振回路４０の出力を変調してもよい。さらに、変調方式は、振幅変調や他の変調方式を採用してもよい。また、変調方式として、加算、減算、乗算、除算などの各種演算動作を行う素子を採用してもよいし、これらを組み合わせたものを採用してもよい。

＜実施例＞
昇圧回路の出力特性を回路シミュレーションによって確認した。実施例の昇圧回路は、図３に示す実施形態の昇圧回路２０と同じ回路構成とした。一方、図１３に示す比較例の昇圧回路１２０は、発振回路４０及び整流回路５０を有する。これらは、実施形態の昇圧回路２０の発振回路４０及び整流回路５０と同じである。一方、比較例の昇圧回路１２０は、共振回路３０を有しない。具体的には、共振回路３０を構成する第１インダクタ３１、第２インダクタ３２及び第１キャパシタ３３を有しない。

図１２（ａ）は、出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）と、出力電流（Ｉ_ＯＵＴ）と、の関係を示す。横軸は、出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を示す。縦軸は、出力電流（Ｉ_ＯＵＴ）を示す。グラフＧ１２ａは、実施例の昇圧回路の特性を示す。グラフＧ１２ｂは、比較例の昇圧回路１２０の特性を示す。

例えば、図１２（ａ）によれば、出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）が０．８Ｖであるとき、比較例の昇圧回路１２０の出力電流（Ｉ_ＯＵＴ）は、０．３７ｍＡであった。これに対して、実施例の昇圧回路の出力電流（Ｉ_ＯＵＴ）は、１．５ｍＡであった。つまり、実施例の昇圧回路２０の出力電流（Ｉ_ＯＵＴ）は、比較例における昇圧回路１２０の出力電流（Ｉ_ＯＵＴ）のおよそ４倍に増加することが確認できた。また、別の見方をすると、図１２（ａ）によれば、１ｍＡの出力電流（Ｉ_ＯＵＴ）を得る場合、比較例における昇圧回路１２０の出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）は、０．５Ｖであった。これに対して、実施例の昇圧回路の出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）は、１．０Ｖであった。つまり、実施例の昇圧回路の出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）は、比較例における昇圧回路１２０の出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）のおよそ２倍に増加することが確認できた。

図１２（ｂ）は、出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）と、電力効率（η）と、の関係を示す。横軸は、出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を示す。縦軸は、電力効率（η）を示す。電力効率（η）の定義は、式（１）のとおりである。
η［％］＝Ｐ_ＯＵＴ／Ｐ_ＩＮ＝（Ｖ_ＯＵＴ×Ｉ_ＯＵＴ）／（Ｖ_ＩＮ×Ｉ_ＩＮ）…（１）
グラフＧ１２ｃは、実施例の昇圧回路の特性を示す。グラフＧ１２ｄは、比較例の昇圧回路１２０の特性を示す。実施例の昇圧回路の電力効率（η）も比較例の昇圧回路１２０の電力効率（η）から増加する。図１２（ｂ）によれば、出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）が０．８Ｖであるとき、比較例の昇圧回路１２０の電力効率（η）は、５％程度であった。これに対して、実施例の昇圧回路の電力効率（η）は、２６％程度であった。つまり、実施例の昇圧回路２０の電力効率（η）は、比較例の昇圧回路１２０の電力効率（η）のおよそ４倍以上に増加することが確認できた。

なお、上述した共振回路３０を構成する第１インダクタ３１及び第２インダクタ３２は、ボンディングワイヤや回路素子の寄生インダクタンスであってもよい。また、共振回路３０を構成する第１キャパシタ３３は、ボンディングワイヤや回路素子の寄生容量であってもよい。

また、発電素子１０は、直流電圧を出力するものに限定されない。例えば、発電素子として、振動発電素子のように交流電圧を出力するものを採用してよい。このような発電素子を採用する場合には、発電素子から出力された交流電圧を直流電圧に変換する素子を利用することとしてよい。つまり、発電素子から出力された交流電圧を直流電圧に変換した後に、上記の昇圧回路に入力させる。

１…電源装置、１０…発電素子、２０，２０Ａ，２０Ｂ…昇圧回路、２０Ｇ…基準電位、２１…変調回路、３０…共振回路（重畳成分付与回路）、４０，６０…発振回路（自励発振回路）、５０…整流回路、７０Ａ…第１整流回路（第１整流部）、７０Ｂ…第２整流回路（第２整流部）、８０…チャージポンプ、１００…センサ装置、１０２…測定装置、２００…対象物。

Claims (6)

1. 直流成分を含む入力電圧を出力電圧に変換する昇圧回路であって、
   前記入力電圧を受け、前記入力電圧を含む変調電圧を出力する変調回路と、
   前記変調回路から前記変調電圧を受け、前記変調電圧が整流された前記出力電圧を出力する整流回路と、を備え、
   前記変調回路は、自励発振回路と、重畳成分付与回路と、を有し、
   前記変調回路は、前記入力電圧の前記直流成分と、前記自励発振回路に起因する自励発振成分と、前記重畳成分付与回路に起因する重畳成分と、を含む前記変調電圧を前記整流回路に出力する、昇圧回路。
2. 前記自励発振成分の周波数は、前記重畳成分の周波数より高い、請求項１に記載の昇圧回路。
3. 前記自励発振回路は、前記整流回路に接続され、
   前記重畳成分付与回路は、前記自励発振回路に接続され、
   ている、請求項１又は２に記載の昇圧回路。
4. 前記変調回路は、第１変調電圧と前記第１変調電圧に対して位相がずれた第２変調電圧とを出力し、
   前記整流回路は、前記第１変調電圧を受ける第１整流部と、前記第２変調電圧を受ける第２整流部と、を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の昇圧回路。
5. 前記重畳成分付与回路は、前記自励発振回路の前記自励発振成分によって所定の共振周波数をもって励振される共振回路である、請求項１～４の何れか一項に記載の昇圧回路。
6. 外部エネルギを受け、直流成分を含む入力電圧を発生する発電素子と、
   前記入力電圧を出力電圧に変換する昇圧回路と、を備え、
   前記昇圧回路は、
   前記入力電圧を受け、前記入力電圧を含む変調電圧を出力する変調回路と、
   前記変調回路から前記変調電圧を受け、前記変調電圧が整流された前記出力電圧を出力する整流回路と、を有し、
   前記変調回路は、自励発振回路と、重畳成分付与回路と、を含み、
   前記変調回路は、前記入力電圧の前記直流成分と、前記自励発振回路に起因する自励発振成分と、前記重畳成分付与回路に起因する重畳成分と、を含む前記変調電圧を前記整流回路に出力する、電源装置。

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