JP2005519494A - 電子アプリケーションのモードを制御するための方法 - Google Patents

Abstract

オーディオシステム、表示システム又は携帯装置のような電子装置のモードを制御するための方法。電子アプリケーションの出力段は、例えば、標準モード、スタンバイモード又はスリープモード等のシステムのモードを制御する。本発明の方法は、出力段の入力信号のために既存の接続を用いる。入力信号の全体的レベルは幾つかの範囲に分割される。それらの範囲の１つは標準動作範囲であり、標準範囲より上又は下にある他の範囲は拡張範囲である。異なる範囲は異なるレベルにある。入力信号は、時間、周波数、電流又は電圧とすることができる。本発明の電子アプリケーションは、シングルエンド入力、差分入力又は多入力として構成されることができる。

Description

本発明は、電子アプリケーションのモードを制御するための方法に関し、特に、出力段の電力管理に関する。このような出力段は、例えば、オーディオシステム、表示システム又は携帯装置のような家電機器の一部である。駆動段は、出力段であって、それ故、例えば、通常モード、スタンバイモード又はスリープモード等のシステムのモードを制御する。

従来のパワー管理出力パワー段は、パワー段ＩＣの一部である。パワー段ＩＣの入力は、スタンバイモード及び／又は他のモードを制御するために用いられる。従来のパワー管理において、駆動ＩＣからパワー段ＩＣへの接続は、独立した制御接続によりなされる。従来のパワー管理の不利点は、１つ又はそれ以上の付加的なピンを必要とすることである。

他の従来のパワー管理はデジタル制御バスを用いる。この場合、パワー管理は制御バスにより実行される。このシステムの不利点は、２つの付加的なピンが出力パワー段ＩＣにおいて必要とされ、出力装置はデジタルインタフェースと共に備えられる必要があり、バス変換器は出力パワー段ＩＣ内にスペースを必要とすることである。

米国特許第５，２３０，０５５号明細書において、環境の温度及び湿度センサを有するパーソナルコンピュータを動作させるバッテリが開示されている。温度及び／又は湿度が限界を超える場合、そのコンピュータは、コンピュータが動作不能である低パワーサスペンドモードになる。この米国特許明細書は、中断がどのように実行されるかについて、何ら詳細に説明していない。中断から復帰する唯一の方法は、コンピュータを再起動することである。

従って、本発明の目的は、付加的なピン又は独立したインタフェース接続を要求しない出力団のためのパワー管理を提供することである。

この問題は、有効なモードに関する通常動作信号に対する補助的な転送のために、駆動ＩＣと出力パワー段ＩＣとの間の１つ又は２つの既存の接続を用いることにより解決される。出力パワー段ＩＣに対して異なる入力範囲を用いることにより、異なるタイプのモードが実行される。

本発明の総入力範囲は、通常範囲と拡張範囲とに分割される。通常動作範囲内にある入力信号は、例えば、増幅又はスイッチングのような動作を参照する。通常の動作範囲内にないが拡張入力範囲内にある入力信号は、例えば、電磁波障害（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の略語のＥＭＩを伴うスタンバイモード、低ＥＭＩモード、測定モード又は構成モード等のモード認識のために用いられ、低ＥＭＩモードは、例えば、映像増幅器における立ち上がり時間及び立ち下がり時間を減少させることにより達成される。

上記の範囲は、例えば、電圧範囲、電流範囲、周波数範囲又は時間範囲をすることができる。各々の範囲は、最小及び細大（入力）値を規定される。範囲は異なるサイズを有することが可能である。

本発明の出力段のパワー管理は、低パワー及び低コストの方向に向かっている市場のトレンドに適合している。このことは、多くの装置に対して、それら装置は最小コストを伴う幾らかのパワーセービングの特徴を有する必要があることを意味する。電子装置メーカーの重要性は、例えば、集積回路が1つのパワーセービングモード又は複数のパワーセービングモードを有する必要があることにある。通常範囲を超える入力値範囲はパラーセービングモードを開始するために用いられることができるとの認識は、拡張動作範囲を、スタンバイモード、低ＥＭＩモード、測定モード又は構成モードのような異なるモードを表す異なる分割範囲に分割するとの考え方に繋がる。勿論、各々の範囲の値は、全体的なシステムの分解能と適合する必要がある。

一般的な電子機器において、出力段は、例えば、増幅又はスイッチング等の通常の動作モードに対応する入力信号のみにより駆動される。本発明は、出力段の入力信号の意味についての可能性を拡張することに基づいている。その拡張を得るための方法は２つあり、1つの方法は全体的レベルを拡張することであり、他の方法は、入力信号についての通常の全体的レベルを、各々が付加的なレベルより小さいレベルを有する、より多いレベルに分割することである。入力範囲の拡張は、通常の範囲の上方及び／又は下方とすることができる。

入力信号に対して２つの可能な実施、即ち、単入力装置と多入力装置がある。単入力装置を用いると、モードの数は規定範囲の数ｎに依存する。

最大モード数＝ｎ （１）
多入力装置を用いる場合、モードの最大数は入力量ｍに依存する。

最大もモード数＝ｎ^ｍ （２）

図１は、拡張範囲の規定の可能性を示している。それらの範囲は異なるサイズとすることができる。入力値は０から正の値又は負の値から正の値になることが可能である。この図において、“ｎ”は規定範囲の数を表している。各々の範囲は別のモードを表している。図１は、各々の入力は別々に測定され、各々の値は範囲を決定することを意味するシングルエンド検出を示している。

図２は、モードの検出が複数の方法によりなされることができることを示している。この種々の種類の検出は、例えば、時間、周波数、電圧又は電流である。モード検出の実施は異なるユニットに関係させることができる。

図３は、差分検出を示している。これは、２つの入力間の差が測定され、その値が範囲を決定することを示している。差分検出、非対称信号を用いて駆動される出力段に対して特に重要である。

図４は、入力の範囲検出と共に出力段のブロック図を示している。出力段の入力信号は、信号が標準動作範囲内にあるか又は拡張動作範囲内にあるかが決定されるスプリットに入力する。信号が標準動作範囲内にある場合、入力信号は標準信号パスに導かれる。信号が拡張動作範囲内にある場合、入力信号はそれが測定される検出パスに導かれる。測定結果は範囲検出モジュールに入れられ、範囲検出モジュールは、出力段が検出モードを調整するようにし、又は範囲外の情報を生成するようにする。範囲外情報は又、出力段をスタンバイに設定するために用いられることができる。

図５ａ）乃至５ｆ）は、例えば、駆動ＩＣの電圧出力等の電圧出力検出によるモード選択のための有効な実施を示している。駆動ＩＣの出力信号は、出力段の入力信号である。

図５ａ）は標準電圧出力を示している。

図５ｂ）は、“高オーミック”スイッチを用いた電圧出力を示している。この構成は、受信装置における容易な検出を可能にし、フロートスイッチとして備えられる1つのスイッチのみを有する。

図５ｃ）は、“短絡−接地”スイッチを用いた電圧出力を示している。この構成は、出力段における容易な検出を可能にするが、既に２つのスイッチを有し、２つのスイッチの１つはフロートスイッチであり、ブレーク接点として備えられる。

図５ｄ）は、“短絡−供給”スイッチを用いた電圧出力を示している。この構成は、図５ｃ）と同様である。

図５ｅ）は、“短絡−基準”スイッチを用いた電圧出力を示している。この構成は又、検出装置における容易な検出を提供するが、基準電圧を必要とする。2つのスイッチが必要であり、１つはブレーク接点として備えられる。

図５ｆ）は、“付加で夏”スイッチを用いた電圧出力を示している。この構成は又、受信装置における容易な検出と、両方の状態における信号転送の可能性の補充を提供する。この構成の不利点は、電圧源の直列接続が必要とされ、２つのスイッチが必要とされることであり、１つのスイッチはフロートスイッチであり、他のスイッチはブレーク接点として備えられる。

この図において、Ｓはスイッチを表し、ｎＳはスイッチでないもの（ブレーク接点）を表し、Ｖｒｅｆは基準電圧を表し、ＶｄｄはＩＣの供給電圧を表す。上記の回路構成の出力信号は、電子アプリケーション、装置又はＩＣの入力信号である。

図６ａ）乃至６ｇ）は、電流出力源を用いて分割器によりモード選択のための有効な実施を示している。駆動ＩＣの出力信号は出力段の入力信号である。

図６ａ）は標準電流出力を示している。

図６ｂ）は、スイッチを用いてフローティングにされることができる電流出力を示している。この構成においては、受信装置における容易な検出と必要とされるスイッチは１つのみであることが有利点である。不利点は、その１つのスイッチがフロートスイッチであることである。

図６ｃ）は、“短絡−接地”スイッチを用いた電流出力を示している。この構成は、受信装置における容易な検出の可能性を提供する。

図６ｄ）は、“短絡−供給”スイッチを用いた電流出力を示している。この構成は又、受信装置における容易な検出の可能性を提供する。

図６ｅ）は、“短絡−基準”スイッチを用いた電流出力を示している。

図６ｆ）は、“付加電流”スイッチを用いた電流出力を示している。この構成は、受信装置における容易な検出と両方の状態（スイッチ＝オン及びスイッチ＝オフ）における信号転送の可能性を提供する。不利点は、付加的電流源が必要であり、スイッチがフローティングであることである。

図６ｇ）は、複数の範囲に対するスイッチを用いた電流出力を示している。この構成は又、受信装置における容易な信号検出の可能性と複数の範囲にアドレスするための補充を提供する。不利点は、２つの付加的な電流源と３つのスイッチ（このうち１つはブレーク接点である）が必要とされ、それらスイッチはフローティングであることである。

部分図６ａ）乃至６ｇ）の実施は又、電流シンク源を用いる琴により可能である。

図６ａ）乃至６ｇ）において、Ｓはスイッチを表し、ｎＳはスイッチでないもの（ブレーク接点）を表し、Ｖｒｅｆは基準電圧を表し、ＶｄｄはＩＣの供給電圧を表す。上記の回路構成の出力信号は電子アプリケーションの入力信号である。

原理的に、全ての構成は各々の状況に応じて用いられることができる。上記の１つの構成を選ぶ理由は、例えば、次のような理由である。
− 互換性：本発明の駆動装置または受信装置は従来の駆動／受信装置と互換性がある必要がある。
− マーケティング：例えば、本発明の駆動／受信装置（ＩＣ）は、シップセットとして販売される必要があり、他のサプライヤからのＩＣと互換性がない可能性がある。
− コスト：図５及び図６における構成はそれらのコストの点で異なることは明らかである。
− コスト：構成は又、出力段のストに影響を及ぼすこととなる。

図７は、入力信号範囲の決定のための他の実施形態についてのブロック図を示している。この実施形態において、駆動ＩＣは、パワー段ＩＣのために入力信号を生成する。その入力信号は、増幅器に導かれ、分岐される。１つの分岐はパワー段に繋がり、他の分岐は他の増幅器を介して検出モジュールに繋がる。図７の実施形態は、図８に示す電圧をセンシングすることにより入力範囲の規定の例を参照する。それ故、モード検出の結果は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの範囲内又は範囲外となる。

上記のように、図８は電圧をセンシングすることによる入力範囲の規定の例を示している。この例において、入力電圧全てに亘る値は０から５．５Ｖになる。全てに亘るレベルは４つの範囲に分割される。それらの３つは同じサイズ、即ち、５Ｖである。４番目の範囲（範囲Ｂ）のサイズは４Ｖである。

図９は、例えば、映像昇圧器のモード選択のための真理値表を示している。映像昇圧器は異なる色のために３つの入力を有する。組み合わせ数が真理値表に示されている。

図１０は、部分図１０ａ）乃至１０ｃ）において、例の値を用いた垂直分割器の入力電流を示している。のこぎり波状関数の標準動作範囲は、次のようになる。

図１０ａ）について：差分入力装置の正の入力に対しては正の信号（Ｉｉｎ１）、Ｉｉｎ１＝０．０μＡ乃至＋５００μＡである。

図１０ｂ）について：差分入力装置の負の入力に対しては正の信号（Ｉｉｎ２）、Ｉｉｎ２＝０．０μＡ乃至＋５００μＡである。

図１０ｃ）について：Ｉｉｎ１−Ｉｉｎ２＝５００μＡ乃至＋５００μＡに対する差分入力電流範囲である。
図１１は、数学的演算の前の正入力及び負入力に対する有効範囲の規定を示している。この図は、電流をセンシングすることによるシングルエンド入力範囲の例である。上記のように、標準入力電流範囲は、範囲Ｂとして表される１つの範囲に対応する。この例においては、拡張範囲は、範囲Ａとして規定され、２．０ｍＡまで及ぶ。シングルエンド入力（Ｉｉｎ１又はＩｉｎ２）に対して、入力値のみが測定される必要があるとき、範囲の規定は容易である。

図１２は、電流をセンシングすることによる差分入力範囲規定の部分図の例を示している。図１２ａ）は、差分入力装置における信号の有効範囲規定であり、±２０μＡのオフセットと許容範囲を考慮して、図１０ｃ）から導き出される。この例において、標準動作範囲は範囲Ｂであり、拡張範囲は、３６０μＡ乃至５００μＡの範囲Ａと−３６０μＡ乃至−５００μＡの範囲Ｃである。図１２ｂ）は、交流信号をフィルタリングして取り除いた後の差分入力装置における信号の有効範囲規定であり、図１０ｃ）ののこぎり波を削除した矩形状の差分入力オフセットを示している。これは、駆動段におけるパワーの節約に繋がる。

差分入力電流オフセット（Ｉｉｎ１，ＤＣ−Ｉｉｎ２，ＤＣ）＝０．０μｍ乃至２０ミクロンＡ
図１３は、シングルエンド検出を用いた、垂直昇圧器のためのモード選択の真理値表の例を示している。有効検出範囲は、図１１に示すようにＡ及びＢである。この例において、Ｂは標準動作範囲を表す、入力の１つ、即ちＩｉｎ１又はＩｉｎ２が範囲Ａの範囲内にあるとすぐ、低パワー損失のための標準モードがアクティブである。２つの入力の少なくとも１つが特定の範囲の外にある場合、スタンバイモードはアクティブである。

図１４は、図１２ａ）に示したような差分検出を用いた垂直昇圧器のモード選択のための真理値表の例を示している。文字Ｘはどちらか一方のモードを表す。入力Ｉｉｎ１及びＩｉｎ２の両方が範囲Ｂ内にある場合、システムは標準動作モードにある。Ｉｉｎ１及び
Ｉｉｎ２は、両方共、範囲Ｂにないが、両方共、拡張範囲内にある場合、低パワー損失のためのスタンバイモードは出力段によりアクティブにされる。２つの入力の１つが特定の範囲外にある場合、スタンバイモードはアクティブである。

図１５は、差分オフセット検出を用いた垂直昇圧器のモード選択のための真理値表の例を示している。Ｉｉｎ１及びＩｉｎ２の組み合わせ及び動作モードは図１４と同様である。

図１６は、モード選択として差分入力検出の実施を示している。この例においては、次の値が用いられる。
Ｉ１及びＩ２は標準動作範囲のための信号を伝える駆動電流源（＋／−３００μＡ）である。
Ｉ５及びＩ６は、スタンバイモード（低損失）において垂直昇圧器を実施させる制御電流源（約１５００μＡ）である。Ｉ５及びＩ６は、特定の条件下でマイクロコントローラによるスイッチをオンにされる。
Ｓ１及びＳ２はスタンバイスイッチとして機能し、マイクロコントローラμＣにより同時にスイッチングされる。スイッチＳ１及びＳ２が閉じられるとき、付加的電流が出力段から得られ、その結果、パワー段はあまりパワーを消費しない。
Ｉ３及びＩ４は垂直昇圧器の入力段をバイアスする源（＋／−８００μＡ）である。

スイッチＳ１及びＳ２は、範囲Ａに対して入力新のグＩ１及びＩ２を設定する。付加的電流がパワー出力段から引き出される場合、パワー損失は最小であり、パワー段における休止電流のみが残っている。出力段における休止電流を最小化するために付加的検出器回路（図１１の範囲Ａ）を追加することができる。

図１７は、周波数をセンシングすることによるシングルエンド入力範囲検出を示している。これは、音声パワー段ＩＣにおいて用いられる例である。この例において、範囲Ａは５０Ｈｚ乃至２０ｋＨｚであり、範囲Ｂは０乃至５０Ｈｚである。

図１８は、周波数範囲の例を用いたモード選択の真理値表の例を示している。この例において、範囲Ａは標準動作モードとして規定され、範囲Ｂはスタンバイモードに対して規定される。

図１９は、時間をセンシングすることによるシングルエンド入力範囲規定を示している。これは、２つのスタンバイモードを有するデジタルＩＣとして用いられる例のための図である。この例において、範囲Ａは５００ｍｓ乃至１．５ｓの範囲であり、範囲Ｂは０乃至５００ｍｓの範囲である。この例において、範囲Ｂは標準動作範囲であり、範囲Ａは拡張動作範囲である。

図２０は、時間範囲の例のためのモード選択についての真理値表を示している。入力が範囲Ｂにある場合、システムは標準動作モードにある。入力が範囲Ａにある場合、短い復帰時間（休止モード）を有するスタンバイモードがアクティブである。入力範囲が特定の範囲外にある場合、長い復帰時間（深い休止モード）を有するスタンバイモードがアクティブである。

全ての実施形態に対して、一の範囲から他の範囲にスイッチングするとき、ヒステリシスが現れることを考慮する必要がある。ヒステリシスの量は範囲検出器の精度に依存する。

本発明は、従来の出力段の信号入力は又、特定の装置においてモードを設定するための入力として用いられるとの認識から導き出される。従来の入力信号を有する装置を駆動するとき、その装置は標準動作モードにある。特定の入力範囲より大きい又は小さい信号レベルを有する装置を駆動するとき、その装置はこの特定の入力レベルを認識するようにデザインされ、新しい（拡張）モードを入力する。

電子アプリケーションのモードを制御するための好適な方法は、シングルエンド入力の値を測定することにより、範囲を検出する。

請求の範囲に記載されている方法の１つを実施する好適な回路構成は、電流源により生成される入力信号を有し、それに接続される“付加電流”スイッチを参照として備えられる第２電流源を第１電流源に対して並行である。

拡張範囲規定を示す図である。 複数のモード検出方法を示す図である。 差分範囲規定を示す図である。 範囲規定を伴う装置入力のブロック図である。 パワー段を異なるモードにすることができる分割器の電圧出力源を備えた駆動器の変化ａ）乃至ｆ）を示す図である。 パワー段を異なるモードにすることができる分割器の電流出力源を備えた駆動器の変化ａ）乃至ｇ）を示す図である。 入力信号範囲の決定のためのブロック図である。 電圧をセンシングすることによる入力範囲検出の例を示す図である。 映像昇圧器の例についてのモード選択のための真理値表である。 垂直昇圧器の入力電流のための例の値を示す図である。 電流をセンシングすることによるシングルエンド範囲規定の例を示す図である。 電流をセンシングすることによる差分入力範囲規定の例を示す図である。 シングルエンド検出を有する垂直昇圧器のための真理値表の例を示す図である。 差分検出を有する垂直昇圧器のモード選択のための真理値表の例を示す図である。 差分オフセット検出を有する垂直昇圧器のモード選択のための真理値表の例を示す図である。 モード選択器として差分入力検出の実施を示す図である。 周波数をセンシングすることによるシングルエンド入力範囲検出を示す図である。 周波数範囲を有するモード選択のための真理値表の例を示す図である。 時間をセンシングすることによるシングルエンド入力範囲検出を示す図である。 時間範囲を有するモード選択のための真理値表の例を示す図である。

Claims (19)

1. 電子アプリケーションのための回路構成であって：
   少なくとも標準動作モードと少なくとも１つの他のモードとを有し；
   パワー出力段ＩＣを有し；そして
   前記標準動作モードに関する信号転送のために１つ又は２つの入力を有する；
   回路構成であり、
   前記電子アプリケーションのモードを制御するために更に適応される；
   ことを特徴とする回路構成。
2. 請求項１に記載の回路構成であって、１つの端部がブレーク接点を介する接続を用いて接続され、この接続は又第１スイッチを介して第１基準電流源に及び第２スイッチを介して第２基準電流源に接続される電流源により入力信号が生成される、ことを特徴とする回路構成。
3. 標準動作モードと少なくとも１つの他のモードを有する電子アプリケーションのモードを制御するための方法であって、標準動作モードに関する信号転送のための、又、少なくとも１つの他のモードに関する少なくとも１つの信号の転送のための接続を用いる、ことを特徴とする方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、パワー出力段は前記電子アプリケーションの一部であり、入力値に応じてモードを調整する、ことを特徴とする方法。
5. 請求項３又は４に記載の方法であって、前記パワー出力段の入力信号は標準操作範囲を有し、拡張範囲がその標準操作範囲に隣接している、ことを特徴とする方法。
6. 請求項３乃至５のいずれ一項に記載の方法であって、前記入力信号は電流である、ことを特徴とする方法。
7. 請求項３乃至６のいずれ一項に記載の方法であって、前記標準動作モードのための範囲と前記他のモードの範囲とは異なるレベルである、ことを特徴とする方法。
8. 請求項３乃至７のいずれ一項に記載の方法であって、全体に亘る入力値は“ｎ”個の規定範囲における数に分割される、ことを特徴とする方法。
9. 請求項３乃至８のいずれ一項に記載の方法であって、前記範囲は２つの入力値間の差を測定することにより検出される、ことを特徴とする方法。
10. 請求項３乃至８のいずれ一項に記載の方法であって、前記範囲はシングルエンド入力の値を測定することにより検出される、ことを特徴とする方法。
11. 請求項３乃至１０のいずれ一項に記載の方法であって、前記出力段の前記入力信号は、前記信号が前記標準動作範囲内にあるか又は前記拡張範囲内にあるかを決定するために適応されるスプリットに入る、ことを特徴とする方法。
12. 請求項３乃至１１のいずれ一項に記載の方法であって、前記拡張範囲の外にある測定入力値は範囲外の情報に繋がる、ことを特徴とする方法。
13. 請求項３乃至１２のいずれ一項に記載の方法であって、前記電子アプリケーションは、全ての入力信号が前記標準動作範囲内にあるとき、前記標準動作モードにおいて駆動される、ことを特徴とする方法。
14. 請求項３乃至１３のいずれ一項に記載の方法であって、前記電子アプリケーションは映像昇圧器であり、前記標準動作範囲に隣接して標準動作範囲のレベルの上に拡張範囲があり、信号の組み合わせは、全ての入力が１つ以外は前記標準動作範囲内にある場合に入力し、この他の入力信号は、前記昇圧器の色の少なくとも１つがウルトラブラックである前記拡張範囲内にある、ことを特徴とする方法。
15. 請求項３乃至１３のいずれ一項に記載の方法であって、前記電子アプリケーションは映像昇圧器であり、全ての昇圧器出力は、信号入力のどれもが前記標準動作範囲にないとき、ウルトラブラックである、ことを特徴とする方法。
16. 請求項３乃至１５のいずれ一項に記載の方法であって、前記入力信号はのこぎり波関数である、ことを特徴とする方法。
17. 請求項９又は１０に記載の方法であって、前記電子アプリケーションは、検出範囲の１つが前記標準動作範囲内にないとすぐ、低いパワー損失のためのスタンバイモードに変化される、ことを特徴とする方法。
18. 請求項３乃至１７のいずれ一項に記載の方法であって、前記出力段は、前記入力信号が前記通常動作範囲外にあるとすぐ、スタンバイモードになる、ことを特徴とする方法。
19. 請求項３乃至１７のいずれ一項に記載の方法であって、標準入力範囲は標準動作モードに繋がり、拡張入力範囲は短い復帰時間（休止モード）を有するスタンバイモードに繋がり、前記通常範囲外又は前記拡張範囲外の入力範囲は低復帰時間（不快休止モード）を伴うスタンバイモードに繋がる、ことを特徴とする方法。
    

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