JP2005304050A - Power management for digital equipment - Google Patents
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Abstract
Description
この開示は、デジタル機器のための電源管理に関する。 This disclosure relates to power management for digital devices.
本出願は、2004年4月15日に出願された米国仮出願第60/562,374号に対する優先権を主張し、その記載は、ここでの引用により、全て本願明細書に組み込まれるものとする。 This application claims priority to US Provisional Application No. 60 / 562,374, filed April 15, 2004, the description of which is hereby incorporated by reference herein in its entirety. To do.
デジタル機器のための電源管理は、機器が、より小さく、携帯用になるにつれて、ますます重要になってきている。 Power management for digital devices is becoming increasingly important as devices become smaller and portable.
本発明は、少なくとも1つの電源をデジタルカメラの中に備えられた電源バスに接続するステップと、少なくとも1つの電源管理優先順位規則に基づいて、前記デジタルカメラの少なくとも1つの部品を前記電源バスに接続することによって、電源を前記デジタルカメラの少なくとも1つの部品に割り当てるステップとを有していることを特徴とする。
請求された発明の実施形態の特徴および利点は、以下の詳細な説明を読み進むにつれて、明らかになるであろう。そして、図面を参照する際に、同一の番号は同一の部品を示している。
The present invention includes connecting at least one power source to a power bus provided in the digital camera, and at least one component of the digital camera to the power bus based on at least one power management priority rule. Assigning power to at least one component of the digital camera by connecting.
The features and advantages of embodiments of the claimed invention will become apparent as the following detailed description proceeds. And when referring to drawings, the same number shows the same component.
以下の詳細な説明は、例示のための実施形態を参照して進むが、その多くの代替、変更、および変形は、当業者にとって明らかである。従って、請求された発明は、広く解釈され、かつ添付の請求項の記載のみによって限定されることが意図されている。 The following detailed description proceeds with reference to exemplary embodiments, but many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the claimed invention is to be broadly construed and is intended to be limited only by the scope of the appended claims.
図1は、請求された発明のシステムの実施形態100を示している。システム100は、一般に、ホストプロセッサ104および電源管理ユニット102を備えている。システム100とは、デジタル機器、例えばデジタルカメラである。ホストプロセッサ104および電源管理ユニット102は、各々、1つ以上の集積回路を備えていて、デジタルカメラのコアとなる電子部品および/またはコアとなるロジック回路を形成している。ここでのどの実施形態の中でも用いられているが、「集積回路」は、半導体デバイスおよび/またはマイクロエレクトロニクスデバイス、例えば半導体集積回路チップを意味する。「デジタルカメラ」は、ここでのどの実施形態の中でも用いられているが、静止画像デジタルカメラまたはビデオデジタルカメラを含んでいる。以下で詳細に説明するが、ホストプロセッサ104および電源管理ユニット102は、各々、回路を備えている。ここでのどの実施形態の中でも用いられているが、「回路」は、例えば、単独または組み合わせで、結線で接続された回路、プログラマブル回路、状態機械(state machine)回路、および/またはプログラマブル回路によって実行されるインストラクションを格納するファームウェアを備えている。
FIG. 1 illustrates a
図1に示していないが、システム100は、更に、メモリを備えていてもよく、これは以下のタイプのメモリのうちの1つ以上を含んでいてもよい。半導体ファームウェアメモリ、プログラマブルメモリ、不揮発性メモリ、リードオンリーメモリ、電気的プログラマブルメモリ、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ、磁気ディスクメモリ、および/または光ディスクメモリ。加えて、または代わりに、メモリは、他の、および/または後に開発されたタイプのコンピュータ読み取り可能なメモリを含んでいてもよい。機械読み取り可能なファームウェアプログラムインストラクションは、メモリに格納されてもよい。下記のように、これらのインストラクションは、電源管理ユニット102および/またはホストプロセッサ104および/またはシステム100の中に備えられた他の回路によってアクセスされて、実行される。そして、これらのインストラクションは、電源管理ユニット102および/またはホストプロセッサ104および/またはシステム100の中に備えられた他の回路が、これらの部品に帰属する動作を実行するという結果を生む。
Although not shown in FIG. 1, the
システム100は、1つ以上のセンサ回路106を備えていて、これは、例えば、温度、電流および/またはレンズ位置を検出することができる。電源管理プロセッサ150は、1つ以上のセンサ106から信号を受け取ることができる。また、このシステムの実施形態は、ユーザーインターフェース選択器(図示せず)から1つ以上の信号を生成することができるボタン入力回路108を備えている。電源管理プロセッサ150は、1つ以上のユーザー作動ボタン108から信号を受け取ることができる。この実施形態には、電源管理プロセッサ150が設けられていて、これは、以下で詳述するが、例えばシステム電源要求および/または予めプログラムされた電源コマンドに基づいて、複数のソースからの電源を割り当てることができる。電源管理プロセッサ150は、1つ以上の信号を発生することができ、かつシステム100の1つ以上の回路部品のインターフェースとなることができる回路を備えている。電源管理プロセッサ150とホストプロセッサ104は、コマンドおよびデータを相互に交換することができる。例えば、ホストプロセッサ104は、デジタルカメラの中に備えられた1つ以上の部品の電源要求および/または他のシステム態様に関するデータを電源管理プロセッサ150に伝達することができる。
The
システム100は、更に、メインバッテリ電源110を備えている。バッテリ110は、この分野でよく知られているような、1つ以上の充電式バッテリを備えている。バッテリ110は、更に、バッテリ110の中に備えられた1つ以上のバッテリセルでの、またはその近くでの温度条件を示す信号を発生することができる温度センサ112を備えている。システム100は、更に、アダプタ電源入力114および(図1中でインターフェース#1〜インターフェース#Nと示された)1つ以上のインターフェース電源入力116を備えている。アダプタ電源114とは、例えば、AC/DCアダプタまたは他のアダプタであり、電子機器に付随するものである。インターフェース116とは、例えば、データインターフェースであり、この分野で知られているようなI2Cインターフェース、FireWireインターフェース、および/または他のインターフェースを含んでいる。電源110、114および116の各々は、システム100の中に備えられた1つ以上の部品に電源を供給することができる。接続装置回路が1つ以上の電源に接続される。例えば、接続装置回路122が電源110に接続され、接続装置回路124が電源114に接続され、接続装置回路130がインターフェース電源#1に接続され、かつ/または接続装置回路134がインターフェース電源#Nに接続される。1つ以上の接続装置回路は、(アナログおよび/またはデジタル制御信号を用いて)電源管理プロセッサ150によって制御され、選択された電源(110、114および/または116)をシステム100の中に備えられた電源線路に接続するか、または切り離す。
The
システム100は、更に、バッテリ充電回路120を備えている。バッテリ充電回路120は、アダプタ電源114および/または1つ以上のインターフェース116からの電源を受け取ることができ、更に、バッテリ110の中に備えられた1つ以上のバッテリに充電電流および/または電圧を供給することができる。電流検出回路118が、バッテリ充電回路120の出力に接続されていて、バッテリ110に供給されるバッテリ充電電流および/または電圧を示す信号を発生することができる。バッテリ充電回路120は、デジタルカメラがオンのとき、バッテリ110を充電することができ、電源プロセッサ150は、(バッテリ110を充電するための)充電器120とシステム電源要求との間で電源を配分することができる。もう1つの電流検出回路126が、アダプタ電源入力114に接続されていて、システム100の1つ以上の部品に供給される外部アダプタ電流を示す信号を発生することができる。プロセッサ150は、バッテリ充電回路120の動作を許可および/または禁止するための制御信号を発生することができる。
The
システム100は、更に、サスペンド(suspend)電源レギュレータ(SUS)132を備えている。SUS132は、負荷に安定化された出力電圧を供給するために用いられる。SUSは、電子機器の特定の負荷に対する安定化された電圧レベルがメイン電源の電圧源から得られないとき、および/または電源電圧が特定の負荷に対して十分に高くないとき、用いられる。SUSは、LDOを備えていて、これは、一般に、その両端での電圧降下が比較的小さな状態で、このような安定化された出力電圧を供給することができる。SUS回路132は、1つ以上の電源からの電力を有している電源バスに接続されている(IN2に接続されている)。図1のシステムがコイン電池バッテリまたは他のバックアップ電源を備えているとき、SUS回路132は、更に、コイン電池バッテリまたは他のバックアップ電源に接続される。SUS回路は、例えばSUS回路132の入力電源を選択するために、プロセッサ150によって制御される。
The
システム100は、更に、電源変換回路を備えていて、これは、1つ以上の電源変換回路138、140、142および/または144によって具体化されている。電源変換回路138、140、142および/または144は、例えばデジタルカメラの1つ以上の部品によって要求されるような、所望の電源出力を発生することができる。電源変換回路138、140、142および/または144は、更に、電源変換回路によって供給される電圧および/または電流を示す電圧および/または電流フィードバック信号を発生することができる。このようなフィードバック信号は、電源管理プロセッサ150に伝達される。
The
システム100は、更に、LED駆動回路146を備えていて、デジタルカメラに備えられているLCDパネルを照らすための1つ以上の白色LED(図示せず)に電源を供給することができる。LED駆動回路146は、更に、プロセッサ150に対する電圧および/または電流フィードバック情報を生成することができる。プロセッサ150は、LED駆動回路146に対する制御信号を生成することができ、これによりLEDに供給される電力量を制御して、LCDパネルの輝度および/またはコントラストを調整するための動作を行うことができる。システム100は、更に、フラッシュ用コンデンサ充電回路136を備えていて、フラッシュ用コンデンサ(図示せず)を充電することができ、これによりデジタルカメラに備えられているフラッシュの動作を可能にする。フラッシュ用コンデンサ充電回路136は、更に、プロセッサ150に対する電圧および/または電流フィードバック情報を生成することができる。プロセッサ150は、フラッシュ用コンデンサ充電回路136に対する制御信号を生成することができ、これによりフラッシュ用コンデンサ充電回路136によって供給される電力量を制御する。
The
前述したように、本実施形態においては、電源管理プロセッサ150は、図1に示した1つ以上の部品に電源を割り当てることができる。例えば、電源管理プロセッサ150は、バッテリ110、アダプタ114および/または1つ以上のインターフェース電源116からの利用可能な電源に基づいて、図1に示した1つ以上の部品に電源を割り当てることができる。電源管理プロセッサ150は、インストラクションを実行して、例えば予めプログラムされた、かつ/またはユーザー定義可能な優先順位に基づいて、1つ以上の部品に対する電源を管理する。電源管理プロセッサは、1つ以上の部品136、138、140、142、144および/または146および/または他の部品を制御することができ、これにより、予めプログラムされた、かつ/またはユーザー定義可能な優先順位に基づいて、これらの部品を使用可および/または使用不可にする。従って、上述したような1つ以上の電源によって供給される際のフィードバック情報を用いて、電源管理プロセッサ150は、1つ以上の電源からの電源利用可能性を監視して、システム100での電源使用における、利用可能な電源、予めプログラムされた優先順位および/またはユーザー定義された優先順位に基づいて、1つ以上の部品に電源を割り当てることができる。
As described above, in this embodiment, the
図2は、一実施形態による具体例としての電源管理プロセッサ150を示している。電源管理プロセッサ150は、コアロジック回路218を備えていて、これは、ここでプロセッサ150に関して述べた1つ以上の動作を実行することができる。メモリ234は、インストラクションを含んでいて、コアロジック回路218は、メモリ234に格納されたインストラクションを実行することができる。例えば、ここで述べたような電源割り当てのインストラクションを、メモリ234に格納することができる。コアプロセッサ218は、デジタルカメラのコア部品との間で、コマンドおよびデータを交換することができる。
FIG. 2 illustrates an exemplary
電源管理プロセッサ150は、更に、通信インターフェース回路232を備えている。コアプロセッサ218は、通信インターフェース回路232を経由して、デジタルカメラのコア部品との間で、コマンドおよびデータを交換することができる。加えて、コアプロセッサ218は、シリアル通信インターフェース232を用いて、システムから情報およびコマンドを得ることができ、それらを用いて1つ以上の電源の機能特性(電圧、電流、タイミングなど)を変更する。また、シリアルインターフェースは、IC検査工程の中でも用いることができ、速度および検査可能性を増加させる。
The
プロセッサ150は、更に、選択回路202を備えていて、これは、電力を供給することができる、さまざまなインターフェースを含む、2つ以上の内部および/または外部電源の中からシステム電源を選択する。プロセッサ150は、システム電源の完全性を保証すると同時に、これらの電源に関する優先順位および制限を管理することができる。外部電源に関する制限とは、以下のものに限定されるわけではないが、最大許容電流、最小および/または最大電圧、使用の明確な承認の必要性などである。
The
電源がインターフェースによって供給されている場合には、選択回路202は、インターフェースの接続の存在を検出して、必要に応じてハンドシェイクおよび使用承認を待ち、そしてインターフェース電源をシステムの電源線路に接続することができる。選択器202は、インターフェースから流れ込む電流を指定された値に制限することができ、更に、突入および逆電流および過電流からインターフェース接続を保護することができる。保護の要求を満たし、かつシステム電源の完全性およびバッテリ保護を保証するために、選択回路は、低バッテリ電圧の場合に「メークビフォアブレーク」(MBB)動作を実行することができ、かつ/または高バッテリ電圧の場合に「ブレークビフォアメーク」(BBM)動作を実行することができる。インターフェース電源がシステムに接続された後に、電流が限度を上回ったら、選択器202は、バッテリ電源へのスイッチバック(switching back)によって、過電流からシステムを保護することができる。
If power is being supplied by the interface, the
プロセッサ150は、更に、スイッチング方式バッテリ充電回路204を備えている。バッテリ充電器は、超低損失かつ高速のバッテリ充電を提供する回路を備えている。この充電器は、その充電特性をバッテリの状態に自動的に合わせることができる。従って、バッテリ充電器は、極度に放電されたバッテリのための低プリチャージ電流、普通に放電されたバッテリのための高速定電流(CC)充電の後に、定電圧(CV)トップオフ(top-off)充電を続けることができる。充電器204は、CVモード中に充電電流を監視することによって、バッテリがフルのときに充電を終了する。
The
充電回路204は、適応バッテリガスゲージ(adaptive battery gas-gauge)によって検出される充電端子電圧、充電時間または最大電荷を非常に正確に制限することによって、高いレベルのバッテリ保護ができる。バッテリ温度も監視され、この温度が安全な範囲から外れたら、充電は停止される。充電器は、更に、短絡保護回路も備えている。
The charging
サスペンド電源(SUS)は、利用可能であればコイン電池バッテリも含む、任意の内部および/または外部電源を用いることができる。SUSは、無逆電流回路(no-reverse-current-circuitry;NRCC)を備えていて、これは電源の調子を整える。NRCCは、必要な場合にだけ働く高効率電圧ブースト変換器、および/または以下のもののうちの少なくとも1つに基づく無逆電流LDOを備えている。LDOの出力電流を検出すること、入力と出力の間の電圧の相違を検出すること、内部逆電流阻止スイッチを用いること、および/または、MOSまたはバイポーラ技術の、安定化のための可逆シリアルデバイスを用いること。無逆電流LDOは、他の電源のいずれもが利用可能でない間はコイン電池のエネルギーを節約し、メイン電源線路への逆電流を阻止し、コイン電池の充電状態を維持することができる。更に、無逆電流LDO回路は、1つ以上の電源が利用可能であるときは、コイン電池を制御可能に再充電することができる。 The suspend power source (SUS) can use any internal and / or external power source, including a coin cell battery if available. The SUS has a no-reverse-current-circuitry (NRCC), which regulates the power supply. The NRCC comprises a high efficiency voltage boost converter that works only when needed and / or a non-reverse current LDO based on at least one of the following: Detecting LDO output current, detecting voltage difference between input and output, using internal reverse current blocking switch, and / or reversible serial device for stabilization of MOS or bipolar technology Use. The non-reverse current LDO can save the energy of the coin battery while none of the other power sources are available, prevent reverse current to the main power line, and maintain the charged state of the coin battery. Furthermore, the non-reverse current LDO circuit can controllably recharge the coin cell when more than one power source is available.
ボタンパネルインターフェース回路224は、システム電源のオン、オフを切り換えるために設けられていて、かつ/または他の手入力ユーザーコマンドを受け取る。電源がオンからオフに切り換えられるとき、ロジック回路218は、データの損失を引き起こす可能性がある不適当な電源遮断動作を防ぐために、事前にホストシステムと通信することができる。
Button panel interface circuit 224 is provided to switch system power on and off and / or receive other manual input user commands. When power is switched from on to off, the
プロセッサ150は、更に、1つ以上のスイッチング方式電源(SMPS)および/または線形レギュレータ210を備えていて、これは、1つ以上のシステム電源線路上で利用可能な電源の調子を整えることができ、システムの部品に適切な電圧および/または電流を供給することができる。SMPS210は、例えば、1つまたは複数の出力電圧を有する、バック変換器、ブースト変換器、バック−ブースト変換器、フライバック変換器、Cuk基本および/または変形変換器、SEPIC変換器などを備えている。回路210は、システム負荷要求に応じて、出力電圧または電流を安定化させることができる。回路210は、更に、制御回路を備えていて、これは、例えば、オン/オフ状態、電圧、電流、デューティーサイクルなどを制御することによって、出力電源を制御することができる。ロジック回路218は、回路210を制御して、プログラムされた、および/またはユーザー定義の、時間または優先順位に基づいて、入力利用可能電源を動的に割り当てる。出力電源パラメータは、システムから受け取る情報に基づいて、および/または外部ハードウェア信号を用いて、ロジック回路によって制御される。これらの信号は、システムから、または以下のものに限定されるわけではないが、電圧、電流、および温度センサなどを含むセンサから来る。
The
従って、本開示によるデジタル機器のための電源管理は、従来のデジタル機器にまさる、いくつかの利点を有している。例えば、ロジック回路218は、システム電源要求、プログラムされた優先順位、利用可能な電源、および/または電源使用上のあらゆる制約を考慮して、リアルタイムに適応できる電力消費の最適化を提供することができる。充電回路208は、システムがオンしている場合でさえ、バッテリ充電動作を実行することができる。(アダプタおよび/またはインターフェース電源によって供給される)外部電源は、優先順位に従ってシステムに割り当てられ、残った電源が、充電回路208に割り当てられる。
Accordingly, power management for digital devices according to the present disclosure has several advantages over conventional digital devices. For example, the
必要であれば、ロジック回路218は、定められた低い優先順位のシステムブロックに対する電力を制限し、および/または優先することができる。従って、ロジック回路218は、電流サージ、過度のバッテリ電圧の低下、およびこれらの事象によって引き起こされるシステムのシャットダウンを避けることができる。例えば、ロジック回路218が、バッテリ電圧があまりに低くて、フルスピードでのフラッシュ用コンデンサの充電と同時に、電源変換器の消費を持続させることはできないと判断したとき、それは、充電時間を増やすことによって、フラッシュの電力を減らすか、または高い電力を要求する動作が過ぎるまで、単にそれを停止することができる。
If necessary, the
また、ロジック回路218は、1つ以上のインターフェースによって供給される電源を含む、複数のソースからの電源を管理することができる。ロジック回路は、インターフェース接続の存在を検出するための検出回路を備えていて、それは、インターフェースとのハンドシェイクプロトコルおよび/または速度のネゴシエーションを可能にするためのネゴシエーション回路を備えている。ロジック回路は、適切な電源割り当てのために、利用可能な電源を監視し、かつシステムと通信し、かつシステムから情報を得ることができる。ロジック回路は、システム電源の完全性を保証するのと同時に、インターフェース電源に関する優先順位および制限を管理することができる。
The
ロジック回路218は、更に、さまざまなSMPS回路の動作周波数の相関をとることができ、これにより広い帯域幅にわたるスペクトル電力密度およびノイズを最小にする。SMPS動作周波数の相関をとるのと同時に、ロジック回路218は、各変換器のために最適な範囲を考慮するようにプログラムすることができる。このように、動作は、個々の効率に影響を及ぼすことなく、実行することができる。
The
ロジック回路218は、例えば、温度、電流、および/または電圧を監視するために利用可能な情報を用いることができ、これによりシステムの部品の保護を可能にする。また、ロジック回路は、電源線路が非常に低い電圧を有する場合でも、利用可能な直接のバッテリ電流情報および正確な基準電圧を有していて、プロセッサ150は、更に、バッテリガスゲージ回路222を備えている。バッテリガスゲージ回路222は、ロジック回路218および充電器208に、電源管理の中で、充電中のバッテリ保護のために用いられるバッテリ容量情報を提供することができる。
The
当業者であれば、ここで説明した1つ以上の実施形態に対して、多数の修正、変更または拡張を認めるであろう。ここで用いられた用語および表現は、説明のための用語として用いられたものであり、限定のためではない。そして、このような用語および表現を用いたとしても、図示されかつ説明された特徴(またはその一部)のいかなる等価物も排除するものではない。そして、さまざまな変更が請求項の範囲内で可能であることは認識されている。他の変更、変形、および代替もまた可能である。それ故に、請求項は、このような全ての等価物をカバーすることを意図している。 Those skilled in the art will recognize numerous modifications, changes or extensions to the one or more embodiments described herein. The terms and expressions used herein are used for descriptive terms and not for limitation. And the use of such terms and expressions does not exclude any equivalent of the features shown or described (or portions thereof). And it is recognized that various modifications are possible within the scope of the claims. Other modifications, variations, and alternatives are also possible. Accordingly, the claims are intended to cover all such equivalents.
100 システム
102 電源管理ユニット
104 ホストプロセッサ
106 センサ回路
108 ボタン入力回路
110 メインバッテリ電源
112 温度センサ
114 アダプタ電源入力
116 インターフェース電源入力
118、126 電流検出回路
120 バッテリ充電回路
122、124、130、134 接続装置回路
132 サスペンド電源レギュレータ(SUS)
136 フラッシュ用コンデンサ充電回路
138、140、142、144 電源変換回路
146 LED駆動回路
150 電源管理プロセッサ
DESCRIPTION OF
136 Capacitor charging circuit for
Claims (20)
少なくとも1つの電源管理優先順位規則に基づいて、前記デジタルカメラの少なくとも1つの部品を前記電源バスに接続することによって、電源を前記デジタルカメラの少なくとも1つの部品に割り当てるステップとを有していることを特徴とする方法。 Connecting at least one power source to a power bus provided in the digital camera;
Allocating power to at least one component of the digital camera by connecting at least one component of the digital camera to the power bus based on at least one power management priority rule. A method characterized by.
The system according to claim 14, wherein the power management unit is capable of managing a priority order when power is allocated to parts of the digital camera.
Applications Claiming Priority (2)
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