JP2008061328A

JP2008061328A - 電子機器

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Publication number: JP2008061328A
Application number: JP2006233276A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Hara; 靖原; Akira Shinami; 章司波; Yukihisa Oya; 幸久大家
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: JP4553879B2; US20080054862A1; US7531995B2

Abstract

【課題】電子機器における待機動作モードまたは間欠的動作モードにおいて消費電力を低減する。
【解決手段】電子機器は、第１の直流供給電圧を供給する直流電源30と、第１の直流供給電圧を、第１の直流供給電圧とは異なる第２の直流供給電圧に変換する直流電圧変換器42と、制御信号に従って、第１の直流供給電圧と第２の直流供給電圧のいずれか一方の電圧を選択して出力する切換器44と、その切換器からの選択された電圧を、選択された電圧より低い第３の直流供給電圧に変換する直流電圧調整器46と、切換器に第２の制御信号を供給する制御手段と、第３の直流供給電圧を利用する負荷手段142と、を具えている。制御手段は、負荷手段が間欠的に動作している期間において第１の直流供給電圧を選択する制御信号を切換器に供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、直流電圧変換機能を含む電子機器に関し、特に、１つの直流電源電圧を効率的に所要の直流供給電圧に変換する直流電圧変換回路を含む電子機器に関する。

例えば携帯電話機のようなモバイル電子機器においては、長いバッテリ稼動時間のための電源効率の向上に対するニーズがある。

松村によって１９９９年２月１２日に公開された特開平１１−４１８２５号公報（Ａ）には、その負荷消費電力に応じて電源の切替を行う電源切替装置が記載されている。電源切替装置は、携帯機器に搭載したバッテリと、少なくとも一つ以上の定電圧手段とを有する。電源切替装置において、バッテリ電圧より低い直流電圧を生成する直流電圧変換手段と、バッテリ電圧と、直流電圧変換手段で生成した直流電圧とを切り替えて定電圧手段の入力に電力供給をする切替手段と、消費電力が大きい主駆動状態時に直流電圧変換手段で生成した直流電圧に切り替え、また消費電力が小さい待機状態時にバッテリ電圧に切り替えるように切替手段を制御する制御手段と、を備える。
特開平１１−４１８２５号公報

石川によって１９９５年４月７日に公開された特開平７−９５７６５号公報（Ａ）には、直流安定化電源装置が記載れている。その直流安定化電源装置において、シリーズ・レギュレータがチョッパ・レギュレータの出力段に接続されて、一体集積化される。それによって、小型で、ノイズやリプルが少なく、効率や出力電圧精度の良い直流安定化電源を提供でき、また、外付け部品が少なく、省スペースで構成することができ、設計が容易になる。
特開平７−９５７６５号公報

江口によって２００３年１月１０日に公開された特開２００３−９５１５号公報（Ａ）には、電源システムが記載されている。ＰＤＡや携帯端末などの、電源としてバッテリを使用する機器において、負荷電流に応じて低ドロップアウトレギュレータとＤＣ／ＤＣコンバータとを切り替えて使用する。それによって高効率で電圧変換が行われる。低ドロップアウトレギュレータとＤＣ／ＤＣコンバータの切り替え時には、ＤＣ／ＤＣコンバータを非同期方式で動作させ、低ドロップアウトレギュレータとＤＣ／ＤＣコンバータを同時に動作させ、それによって切り替え時の電圧変動を減らし常に安定した出力電圧を持つ電源を提供する。それによって、低負荷電流動作時でも高い変換効率を維持しながら、なおかつリップルの低い安定した電源出力が提供される。
特開２００３−９５１５号公報

日本テキサス・インスツルメンツ株式会社著、「低電圧時代の電源ＩＣクックブック」、ＣＱ出版社、２００６年４月１５日、第１１頁〜第１３頁には、ＤＣ−ＤＣ（ＤＤＣ）コンバータとＬＤＯレギュレータの直流電圧の変換効率が記載されている。
日本テキサス・インスツルメンツ株式会社著、「低電圧時代の電源ＩＣクックブック」、ＣＱ出版社、２００６年４月１５日、第１１頁〜第１３頁

特開平７−９５７６５号公報に記載されているように、通常、ＬＤＯレギュレータ（シリーズレギュレータ）を用いる電源において、損失低減のために、ＤＤＣコンバータ（スイッチングレギュレータ）によって直流電源電圧を所要の電圧近辺の直流電圧に変換し、その変換された電圧の出力をＬＤＯレギュレータの入力に結合して所要の直流電圧に変換する。これらＤＤＣコンバータとＬＤＯレギュレータの組合せを用いると、携帯電話機においてオフフックして通話する場合には、通話に関連するＲＦ部がほぼ一定の電流を消費する。それによって、ＬＤＯレギュレータのみを使用する場合に比べて、電圧変換損失を低減することできる。

携帯電話機の着信待ち受け状態では、通常、待機電力を削減するためにＬＤＯレギュレータをディセーブル（ターンオフ）し、例えば２．５６秒（約２．５秒）の周期で基地局と通信するときにだけ、ＬＤＯレギュレータをイネーブル（ターンオン）し、通信が終了すると直ぐにＬＤＯレギュレータをディセーブルする。その際、仮に、着信待ち受け状態においてＤＤＣコンバータとＬＤＯレギュレータの両方をディセーブル、基地局と通信するときだけその両方をイネーブルすると、ＤＤＣコンバータの立ち上りが遅いので基地局との通信に追随できない。従って、ＤＤＣコンバータは常にイネーブル状態にする必要がある。しかし、ＤＤＣコンバータを常にイネーブル状態にすると、それに待機電力として約０．３ｍＷもの電力を消費し、それは待機電力全体約３ｍＷの約１０％を占める。従って、携帯電話機のバッテリ稼働時間が短くなる。

発明者たちは、携帯電話機の着信待ち受け状態の期間において、ＤＤＣコンバータとＬＤＯレギュレータの両方によって直流電圧変換を行うのは、ＬＤＯレギュレータだけによって直流電圧変換するよりも大きい電力を消費し、即ち損失が大きくなる、と認識した。即ち、携帯電話機においてＤＤＣコンバータとＬＤＯレギュレータの両方を用いて直流電圧変換を行うと、ＲＦ部が連続的動作状態をとる例えば通話の動作については電力損失を低減できるが、ＲＦ部が間欠的動作状態をとる例えば着信待ち受けの動作については逆に電力損失が大きくなる。

本発明の目的は、電子機器における直流電圧の変換の効率をより高くすることである。

本発明の別の目的は、電子機器における待機動作モードまたは間欠的動作モードにおいて消費電力を低減することである。

本発明のさらに別の目的は、バッテリ電源をより低い電圧になるまで使用できるようにすることである。

本発明の特徴によれば、第１の直流供給電圧を供給する直流電源と、第１の制御信号によってイネーブルまたはディセーブルされ、イネーブルされたとき、その第１の直流供給電圧を、その第１の直流供給電圧とは異なる第２の直流供給電圧に変換する直流電圧変換器と、第２の制御信号に従って、その第１の直流供給電圧とその第２の直流供給電圧のいずれか一方の電圧を選択して出力する切換器と、第３の制御信号によってイネーブルまたはディセーブルされ、イネーブルされたとき、その切換器からの選択された電圧を、その選択された電圧より低い第３の直流供給電圧に変換する直流電圧調整器と、その切換器にその第２の制御信号を供給する制御手段と、その第３の直流供給電圧を利用する負荷手段と、を具えている。その制御手段は、その負荷手段が間欠的に動作している期間において、その直流電圧変換器をディセーブルするその第１の制御信号をその直流電圧変換器に供給し、その第１の直流供給電圧を選択するその第２の制御信号をその切換器に供給し、その直流電圧調整器をイネーブルするその第３の制御信号をその直流電圧調整器に供給する。

本発明の別の特徴によれば、その電子機器は、さらにその直流電源のその第１の直流供給電圧を検出する電圧検出器を具えており、その電圧検出器によって検出されたその第１の直流供給電圧の値がその直流電圧調整器の所定の出力電圧の値より所定値だけ高い第１の所定の閾値以下であるとき、その負荷の動作状態に関係なく、その直流電圧変換器をディセーブルするその第１の制御信号をその直流電圧変換器に供給し、その第１の直流供給電圧を選択するその第２の制御信号をその切換器に供給し、その直流電圧調整器をイネーブルするその第３の制御信号をその直流電圧調整器に供給する。その電子機器は、さらに、その直流電源のその第１の直流供給電圧を検出する電圧検出器を具え、その電圧検出器によって検出されたその第１の直流供給電圧の値がその負荷の所要の電圧値以下の閾値以下であるとき、その負荷の動作状態に関係なく、その直流電圧変換器をイネーブルするその第１の制御信号をその直流電圧変換器に供給し、その第２の直流供給電圧を選択するその第２の制御信号をその切換器に供給し、その直流電圧調整器をイネーブルするその第３の制御信号をその直流電圧調整器に供給する。

本発明によれば、電子機器における直流電圧の変換の効率をより高くすることができ、電子機器における待機動作モードまたは間欠的動作モードにおいて消費電力を低減することができ、バッテリ電源をより低い電圧になるまで使用できる。

本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図面において、同様のコンポーネントには同じ参照番号が付されている。

図１は、本発明が適用される電子機器１００の概略的な構成を示している。電子機器１００は、例えば、携帯電話機、または電話機能を有するＰＤＡ（Personal Digital Assistant）またはノートブック型パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）であってもよい。電子機器１００は、ディジタル・ベースバンド処理部（ＤＢＰ）およびＣＰＵ１２０、アナログ・ベースバンド処理部（ＡＢＰ）１３０、無線送受信機（ＲＦＴＸ／ＲＸ）１４０、ハードウェア・アプリケーション部としてのアプリケーションＣＰＵ（ＡＰＣＰＵ）１５０、メモリ１２４、メモリ１５４および電源回路１４６を具えている。スピーカ、レシーバおよびマイクロホンを含む音響部１３２がＡＢＰ１３０に結合されている。キー１６８と、ＬＣＤ４６６に結合されたＬＣＤドライバ１６４とが、ＤＢＰおよびＣＰＵ１２０に結合されている。周辺機器１６０および撮像素子１６２がアプリケーションＣＰＵ（ＡＰＣＰＵ）１５０に結合されている。ＤＢＰおよびＣＰＵ１２０は、メモリ１２４に格納されたアプリケーションに従って動作する。ＤＢＰおよびＣＰＵ１２０上にハードウェアまたはソフトウェアの形態で電源制御部１２６が実装されている。ＤＢＰおよびＣＰＵ１２０上にハードウェアまたはソフトウェアの形態でアプリケーションとしての電話機能１２２が実装されている。ＤＢＰおよびＣＰＵ１２０と、アプリケーションＣＰＵ１５０とは、１つの集積回路に一体化されていてもよい。電話機能１２２は、間欠的な着信待ち受け動作と、発呼および着呼における通話動作とを実行する。

図２Ａは、本発明の実施形態による、電源回路１４６における負荷１４２に対する１つの直流（ＤＣ）電圧変換部４０の回路構成と、直流電圧変換調整部４０を制御するための電源制御部１２６を含む構成とを示している。直流電圧変換調整部４０は、例えば定格（公称）＋３．６Ｖの直流充電バッテリ３０に結合された入力を有する直流電圧変換器としてのＤＤＣ変換器（ＤＣ−ＤＣ電圧変換器）４２、直流バッテリ電源３０とＤＤＣ変換器４２にそれぞれ結合された２つの入力端子（入力０および入力１）を有するスイッチ（ＳＷ）４４、およびスイッチ４４の出力に結合された入力と負荷１４２に結合された出力とを有する直流電圧調整手段としてのＬＤＯ（Low Dropout Voltage）レギュレータ（調整器）４６を含んでいる。電源制御部１２６は、ＤＤＣ変換器４２およびＬＤＯレギュレータ４６のイネーブル（可動化、起動、付勢）／ディセーブル（非可動化、停止、消勢）を制御する制御信号をＤＤＣ変換器４２およびＬＤＯレギュレータ４６の各被制御端子（ＣＥ）に供給し、スイッチ４４の入力位置（入力０または入力１）を制御する制御信号をスイッチ４４の被制御端子に供給する。スイッチ４４が入力０に位置するとき、スイッチ４４はＤＤＣ変換器４２の出力電圧をＬＤＯレギュレータ４６の入力に結合する。スイッチ４４が入力１に位置するとき、スイッチ４４は直流充電バッテリ３０の出力電圧をＬＤＯレギュレータ４６の入力に結合する。電源制御部１２６は、ＬＣＤドライバ１６４、入力キー１６２およびメモリ１２４に接続されている。メモリ１２４は、アプリケーションとそれに対応する負荷の動作状態の関係を示す負荷情報を格納している。

図２Ｂは、直流電圧変換調整部４０の出力に結合された負荷１４２の動作状態を示している。図２Ｃは、負荷１４２の動作状態に応じて電源制御部１２６によって制御されるスイッチ４４の入力位置（入力０または入力１）を示している。

負荷１４２は、間欠的動作状態と連続的動作状態のいずれかをとる。負荷１４２は例えば無線送受信機１４０であり、無線送受信機１４０は、電話機能１２２の着信待ち受け動作のアプリケーションに従って間欠的動作の着信待ち受け状態と、電話機能１２２の発呼および着呼動作のアプリケーションに従って連続的動作の通話状態とをとる。電源制御部１２６は、メモリ１２４中の負荷情報におけるアプリケーションに対応する負荷１４２の動作状態を参照して、アプリケーションである着信待ち受け動作に対応する負荷１４２である無線送受信機１４０の動作状態が間欠的動作状態であるとき、スイッチ４４を入力１の位置に置いて、直流充電バッテリ３０の出力電圧をＬＤＯレギュレータ４６の入力に結合させる。また、電源制御部１２６は、メモリ１２４中の負荷情報におけるアプリケーションに対応する負荷１４２の動作状態を参照して、アプリケーションである通話動作に対応する負荷１４２である無線送受信機１４０の動作状態が連続的動作状態であるとき、スイッチ４４を入力０の位置に置いて、ＤＤＣ変換器４２の出力電圧をＬＤＯレギュレータ４６の入力に結合させる。

図３Ａは、本発明の別の実施形態による、電源回路１４６における負荷１４２に対する１つの直流電圧変換調整部４０の回路構成と、直流電圧変換調整部４０を制御するための電源制御部１２６を含む別の構成とを示している。直流電圧変換調整部４０のその他の構成は図２Ａのものと同様である。電源制御部１２６は、負荷情報検出部１４８、ＬＣＤドライバ１６４、入力キー１６２およびメモリ１２４に接続されている。負荷１４２は、図２Ａおよび２Ｂの場合と同様に、間欠的動作状態と連続的動作状態のいずれかをとる。

負荷情報検出部１４８は、直流電圧変換調整部４０の出力に結合された負荷１４２の現在の動作状態または単位時間当たりデータ送受信の頻度を検出して、その検出した動作状態、即ち間欠的動作状態かまたは連続的動作状態か、を表す情報を電源制御部１２６に供給する。例えば、負荷情報検出部１４８は、直流電圧変換調整部４０の出力に結合された負荷１４２の現在の動作状態を、単位時間当たりのデータ送受信回数（パケット数）をカウントすることによって検出し、１秒程度の無送受信状態がある場合に、間欠動作状態と判定し、その判定情報を電源制御部１２６に供給する。

図３Ｂは、図２Ｂと同様であり、直流電圧変換調整部４０の出力に結合された負荷１４２の動作状態を示している。図３Ｃは、図２Ｃと同様であり、負荷１４２の動作状態に応じて電源制御部１２６によって制御されるスイッチ４４の入力位置（入力０または入力１）を示している。

電源制御部１２６は、負荷情報検出部１４８から受け取った負荷１４２の現在の動作状態を表す情報を参照して、負荷１４２である無線送受信機１４０の動作状態が間欠的動作状態であるとき、スイッチ４４を入力１の位置に置いて、直流充電バッテリ３０の出力電圧をＬＤＯレギュレータ４６の入力に結合させる。また、電源制御部１２６は、負荷情報検出部１４８から受け取った負荷１４２の現在の動作状態を表す情報を参照して、負荷１４２である無線送受信機１４０の動作状態が連続的動作状態であるとき、スイッチ４４を入力０の位置に置いて、ＤＤＣ変換器４２の出力電圧をＬＤＯレギュレータ４６の入力に結合させる。

図４Ａは、スイッチ４４が入力１に位置する場合の例えば＋２．９Ｖのような所定の供給電圧および所定の電力を生成するための直流電圧変換調整部４０の構成を示している。図４Ｂは、スイッチ４４が入力０に位置する場合の例えば＋２．９Ｖのような所定の供給電圧および所定の電力を生成するための直流電圧変換調整部４０の構成を示している。図４Ｃは、図４Ａの構成におけるＬＤＯレギュレータ４６の電圧調整（レギュレーション）による電圧変換における電力変換効率を示している。図４Ｄは、図４Ｂの構成における直列接続のＤＤＣ変換器４２およびＬＤＯレギュレータ４６の電圧変換調整における電力変換効率を示している。

図４Ｃと４Ｄの電圧変換における電力変換効率を比較すると、図４Ｄの直列接続のＤＤＣ変換器４２およびＬＤＯレギュレータ４６の電圧変換調整の電力変換効率は図４ＣのＬＤＯレギュレータ４６単独の電圧変換における電力変換効率より高く、ＬＤＯレギュレータ４６の電力損失は直列接続のＤＤＣ変換器４２およびＬＤＯレギュレータ４６の合計の電力損失より大きい。しかし、ＤＤＣ変換器４２は、立ち上がり時間が長く、従ってＬＤＯレギュレータ４６とともに用いる場合には常時イネーブル状態にする必要がある。

図５は、ＤＤＣ変換器４２およびＬＤＯレギュレータ４６の消費電流に対する電力変換効率、および全消費電流に対する着信待ち受け状態および通話状態の消費電流の占有率の分布を示している。図５から、ＬＤＯレギュレータ４６の効率は電流に関係なく一定であり、ＤＤＣ変換器４２の効率は１００〜１５０ｍＡにピークを有し、通話状態の電流の占有率の分布のピーク付近ではＤＤＣ変換器４２の効率がＬＤＯレギュレータ４６の効率より高く、また、着信待ち受け状態の電流の占有率の分布のピーク付近ではＤＤＣ変換器４２の効率とＬＤＯレギュレータ４６の効率とはほぼ同じであることが分かる。

図６Ａは、負荷１４２である無線送受信機１４０が間欠的動作および連続的動作する場合の消費電流を示している。図６Ｂは、無線送受信機１４０が間欠的動作状態にあるときの図４ＡのＬＤＯレギュレータ４６の消費電力を示している。図６Ｃは、無線送受信機１４０が間欠的動作状態にあるときの図４ＢのＤＤＣ変換器４２およびＬＤＯレギュレータ４６の消費電力を示している。図６Ｃから、無線送受信機１４０が間欠的動作状態にあるときに、図４ＢのＬＤＯレギュレータ４６に直列に接続されたＤＤＣ変換器４２は、ＤＤＣ変換器４２の待機電力として常時約０．３ｍＷを消費することが分かる。図６Ｂおよび６Ｃから、図４ＡのＬＤＯレギュレータ４６は、間欠的動作のときだけ電力を消費し、間欠的動作の期間および全体的に消費電力が少ないことが分かる。

従って、図２Ａおよび３Ａの直流電圧変換調整部４０の回路構成と、図２Ｃおよび３Ｃに示された電源制御部１２６によるスイッチ４４の制御とによって、負荷１４２の間欠的動作状態における電圧変換調整における電力変換効率をより高くすることができる。

図７Ａは、本発明のさらに別の実施形態による、電源回路１４６における負荷１４２に対する１つの直流電圧変換調整部４０の回路構成と、直流電圧変換調整部４０を制御するための電源制御部１２６を含む構成とを示している。この場合、直流バッテリ電源３０に直流バッテリ電源３０の現在の電圧を検出するための電圧検出部４８が接続されている。電圧検出部４８は、直流バッテリ電源３０の検出電圧値Ｖｂｔを電源制御部１２６に供給する。電圧変換部４０および電源制御部１２６のその他の構成および接続は、図２および３のものと同様である。直流充電バッテリ３０の電圧は、最初の＋４．２Ｖから最終的に＋２．５Ｖまで低下するまで使用される。この場合、ＤＤＣ変換器４２は、昇圧および降圧の機能を有する昇圧降圧変換器である。直流充電バッテリ３０の検出電圧値が第１の所定の閾値電圧値Ｖ１より高い場合は、電源制御部１２６は、図２または３の実施形態と同様に動作する。この場合、電源制御部１２６は、メモリ１２４中の負荷情報に基づいてアプリケーションに対応する負荷１４２の動作状態を判定し、または負荷情報検出部１４８から受け取った情報に基づいて負荷１４２の動作状態を判定し、それによって負荷１４２の動作状態が間欠的動作状態かまたは連続的動作状態かを判定してもよい。

一方、直流充電バッテリ３０の検出電圧値が第１の所定の閾値電圧値Ｖ１以下に低下した場合は、負荷１４２の動作状態に関係なく、電源制御部１２６は、スイッチ４４を入力１の位置に置いて、直流充電バッテリ３０の出力電圧をＬＤＯレギュレータ４６の入力に結合させる。ＬＤＯレギュレータの電力変換効率は、入出力電圧比で算出できる。例えば、入力電圧３．８５Ｖおよび出力電圧２．９Ｖの場合、ＬＤＯレギュレータの電力変換効率は２．９／３.８５×１００＝７５．３％となる。一方、ＤＤＣ変換器４２とＬＤＯレギュレータ４６とを組み合わせた場合の電力変換効率は、ＤＤＣ変換器の電力変換効率×ＬＤＯレギュレータの電力変換効率で表され、ＤＤＣ変換器の電力変換効率が９０％の場合は、図７Ａの構成において、入力電圧３．８５ＶからＤＤＣ変換器４２によって３．０Ｖを生成しＬＤＯレギュレータ４６で出力電圧２．９Ｖを出力する場合の全体の電力変換効率は、９０％×２．９／３．０×１００％＝８７％となる。この計算式から、電力変換効率が逆転する入力電圧は３．３３Ｖである。従って、第１の所定の閾値電圧Ｖ１は約３．３４Ｖであり、スイッチ４４によってＤＤＣ変換器４２とＬＤＯレギュレータ４６の組み合わせからＬＤＯレギュレータ４６のみに切り替えることが望ましい。

さらに、直流充電バッテリ３０の検出電圧値が第２の所定の閾値電圧値Ｖ２以下に低下した場合は、負荷１４２の動作状態に関係なく、電源制御部１２６は、スイッチ４４を入力０の位置に置いて、直流充電バッテリ３０の出力電圧をＬＤＯレギュレータ４６の入力に結合させる。第２の所定の閾値電圧Ｖ２は、ＬＤＯレギュレータ４６の最低入出力で電位差の性能により決まる。図７Ａの構成では、ＬＤＯレギュレータ出力電圧が２．９Ｖなので、ＤＤＣ変換器出力電圧と同じ３．０Ｖ程度が望ましい。

図７Ｂは、図２Ｂおよび図３Ｂと同様であり、直流電圧変換調整部４０の出力に結合された負荷１４２の動作状態を示している。図７Ｃは、電圧検出部４８によって検出される直流バッテリ電源３０の時間経過とともに低下する電圧値の例を示している。図７Ｄは、負荷１４２の動作状態に応じておよび直流充電バッテリ３０の検出電圧値に応じて、電源制御部１２６によって制御されるスイッチ４４の入力位置（入力０または入力１）を示している。

電圧検出部４８によって検出される直流バッテリ電源３０の検出電圧値Ｖｂｔは、最初、例えば＋４．２Ｖのような定格（公称）＋３．６Ｖより幾分高く、時間の経過とともに徐々に低下する。直流バッテリ電源３０の検出電圧値Ｖｂｔが第１の所定の閾値電圧Ｖ１＝３．２２Ｖになるまで、電源制御部１２６は、図２Ａ〜２Ｃの実施形態と同様に、負荷１４２が間欠的動作状態であるとき、スイッチ４４を入力１の位置に置いて直流充電バッテリ３０の出力電圧をＬＤＯレギュレータ４６の入力に結合させ、負荷１４２の動作状態が連続的動作状態であるとき、スイッチ４４を入力０の位置に置いてＤＤＣ変換器４２の出力電圧をＬＤＯレギュレータ４６の入力に結合させる。

直流バッテリ電源３０の検出電圧値Ｖｂｔが第１の所定の閾値電圧Ｖ１＝３．２２Ｖに低下してさらに第２の所定の閾値電圧Ｖ２＝３．０Ｖになるまの期間において、電源制御部１２６は、負荷１４２の動作状態に関係なく、スイッチ４４を入力１の位置に置いて、直流充電バッテリ３０の出力電圧をＬＤＯレギュレータ４６の入力に結合させる。

直流バッテリ電源３０の検出電圧値Ｖｂｔが第２の所定の閾値電圧Ｖ２＝３．０Ｖに低下してさらに例えば２．４Ｖのような使用不可能電圧まで低下するまでの期間において、電源制御部１２６は、負荷１４２の動作状態に関係なく、スイッチ４４を入力０の位置に置いてＤＤＣ変換器４２の出力電圧をＬＤＯレギュレータ４６の入力に結合させる。

図８は、図７Ａの実施形態による、直流バッテリ電源３０の時間経過とともに低下する直流バッテリ電源３０の電圧値Ｖｂｔと、直流電圧変換調整部４０の構成の関係を示している。図８において、太い実線の曲線は図７Ａに示す本発明の実施形態に係わる直流バッテリ電源３０の使用範囲を示し、太い破線の曲線は従来技術の構成における直流バッテリ電源３０の使用範囲を示している。

ＬＤＯレギュレータ４６の電力変換効率は出力電圧／入力電圧で表される。負荷１４２に必要な電圧が＋２．９Ｖであり、ＤＤＣ変換器４２の電力変換効率が例えば９０％である場合、直流バッテリ電源３０の電圧ＶｂｔがＶ１＝３．２２Ｖ以下に低下すると、ＬＤＯレギュレータ４６のみで電圧変換調整を行ったほうが、電圧変換調整の電力変換効率が高くなる。また、直流バッテリ電源３０の電圧ＶｂｔがさらにおよそＶ２＝３．０Ｖ以下に低下すると、ＬＤＯレギュレータ４６のみでは出力電圧２．９Ｖを維持できないので、直流電圧変換調整部４０は動作しなくなる。従って、ＤＤＣ変換器４２を昇圧動作モードで使用することによって、ＬＤＯレギュレータ４６を動作可能にする。それによって、直流バッテリ電源３０の電圧Ｖｂｔが使用不可能電圧２．４Ｖになるまで、直流バッテリ電源３０を使用することができる。それによって、直流バッテリ電源３０のバッテリ稼働時間を通常より長くすることができる。

図９Ａおよび９Ｂは、図７Ａの実施形態において、電源制御部１２６によって実行される、スイッチ４４を制御するためのフローチャートを示している。

ステップ９０２において、電源制御部１２６は、ユーザによる電子機器１００の操作に従って起動するアプリケーションを選択する。ステップ９０４において、電源制御部１２６は、電圧検出部４８から直流バッテリ電源３０の電圧Ｖｂｔを取得する。ステップ９０６において、電源制御部１２６は、直流バッテリ電源３０の電圧Ｖｂｔが第１の所定の閾値電圧値Ｖ１より高いかどうかを判定する。直流バッテリ電源３０の電圧Ｖｂｔが第１の所定の閾値電圧値Ｖ１より高くないと判定された場合、手順は図９Ｂのステップ９１８に進む。

ステップ９０６において直流バッテリ電源３０の電圧Ｖｂｔが第２の所定の閾値電圧値Ｖ１より高いと判定された場合、ステップ９０８において、電源制御部１２６は、選択されたアプリケーションの負荷情報をメモリ１２４から取得し、対応する負荷１４２を決定する。ステップ９１０において、電源制御部１２６は、負荷１４２の動作モードが間欠的動作または連続的動作のいずれであるかを判定する。

負荷１４２の動作モードが間欠的動作であると判定された場合、ステップ９１２において、電源制御部１２６は、直流バッテリ電源３０の出力電圧を受け取る入力１の位置にスイッチ４４を置くよう制御する制御信号をスイッチ４４の被制御端子に供給し、ＤＤＣ変換器４２をディセーブルする制御信号をＤＤＣ変換器４２の被制御端子（ＣＥ）に供給し、ＬＤＯレギュレータ４６をイネーブルする制御信号をＬＤＯレギュレータ４６の被制御端子（ＣＥ）に供給する。スイッチ４４の現在の位置がＤＤＣ変換器４２の出力電圧を受け取る入力０に位置する場合には、電源制御部１２６は、スイッチ４４を直流バッテリ電源３０の出力電圧を受け取る入力１の位置に切り換える。それ以外の場合は、電源制御部１２６はスイッチ４４の現在の位置を維持する。

一方、負荷１４２の動作モードが連続的動作であると判定された場合、ステップ９１４において、電源制御部１２６は、ＤＤＣ変換器４２の出力電圧を受け取る入力０の位置にスイッチ４４を置くよう制御する制御信号をスイッチ４４の被制御端子に供給し、ＤＤＣ変換器４２をイネーブルする制御信号をＤＤＣ変換器４２の被制御端子（ＣＥ）に供給し、ＬＤＯレギュレータ４６をイネーブルする制御信号をＬＤＯレギュレータ４６の被制御端子（ＣＥ）に供給する。スイッチ４４の現在の位置が直流バッテリ電源３０の出力電圧を受け取る入力１に位置する場合には、電源制御部１２６は、スイッチ４４をＤＤＣ変換器４２の出力電圧を受け取る入力０の位置に切り換える。それ以外の場合は、電源制御部１２６はスイッチ４４の現在の位置を維持する。

図９Ｂを参照すると、ステップ９１８において、電源制御部１２６は、直流バッテリ電源３０の電圧Ｖｂｔが第２の所定の閾値電圧値Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）より高いかどうかを判定する。

直流バッテリ電源３０の電圧Ｖｂｔが第２の所定の閾値電圧値Ｖ２より高いと判定された場合、ステップ９２０において、電源制御部１２６は、直流バッテリ電源３０の出力電圧を受け取る入力１の位置にスイッチ４４を置くよう制御する制御信号をスイッチ４４の被制御端子に供給し、ＤＤＣ変換器４２をディセーブルする制御信号をＤＤＣ変換器４２の被制御端子（ＣＥ）に供給し、ＬＤＯレギュレータ４６をイネーブルする前記第３の制御信号をＬＤＯレギュレータ４６の被制御端子（ＣＥ）に供給する。スイッチ４４の現在の位置がＤＤＣ変換器４２の出力電圧を受け取る入力０に位置する場合には、電源制御部１２６は、スイッチ４４を直流バッテリ電源３０の出力電圧を受け取る入力１の位置に切り換える。それ以外の場合は、電源制御部１２６はスイッチ４４の現在の位置を維持する。

一方、直流バッテリ電源３０の電圧Ｖｂｔが第２の所定の閾値電圧値Ｖ２より高くないと判定された場合、ステップ９２２において、電源制御部１２６は、ＤＤＣ変換器４２の出力電圧を受け取る入力０の位置にスイッチ４４を置くよう制御する制御信号をスイッチ４４の被制御端子に供給し、ＤＤＣ変換器４２をイネーブルする制御信号をＤＤＣ変換器４２の被制御端子（ＣＥ）に供給し、ＬＤＯレギュレータ４６をイネーブルする前記第３の制御信号をＬＤＯレギュレータ４６の被制御端子（ＣＥ）に供給する。スイッチ４４の現在の位置が直流バッテリ電源３０の出力電圧を受け取る入力１に位置する場合には、電源制御部１２６は、スイッチ４４をＤＤＣ変換器４２の出力電圧を受け取る入力０の位置に切り換える。それ以外の場合は、電源制御部１２６はスイッチ４４の現在の位置を維持する。

代替構成として、図９Ａのステップ９０６の後、手順は図９Ｂのステップ９２０に進み、ステップ９２２を実行しなくてもよい。それによって、直流充電バッテリ３０の稼働時間を通常より長くすることができる。さらに、代替構成として、図９Ａのステップ９０６の後、直流バッテリ電源３０の電圧Ｖｂｔが第２の所定の閾値電圧値Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）より高い場合であっても、手順は図９Ｂのステップ９２２に進んでもよい。それによって、多少電力変換効率は落ちるが、直流充電バッテリ３０の稼働時間を通常より長くすることができる。

携帯電話機における間欠的動作を行うアプリケーションとして、着信待ち受け動作以外に、例えばＧＰＳによる位置検出および位置情報送信サービスのようなデータを間欠的送信を行うアプリケーションがある。また、携帯電話機における連続的動作を行うアプリケーションとして、通話動作以外に、データ通信のようなデータを連続的に送信または受信するアプリケーションがある。

以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、その各実施形態の構成要素を組み合わせること、その変形およびバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理および請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。

以上の実施例を含む実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）第１の直流供給電圧を供給する直流電源と、
第１の制御信号によってイネーブルまたはディセーブルされ、イネーブルされたとき、前記第１の直流供給電圧を、前記第１の直流供給電圧とは異なる第２の直流供給電圧に変換する直流電圧変換器と、
第２の制御信号に従って、前記第１の直流供給電圧と前記第２の直流供給電圧のいずれか一方の電圧を選択して出力する切換器と、
第３の制御信号によってイネーブルまたはディセーブルされ、イネーブルされたとき、前記切換器からの選択された電圧を、前記選択された電圧より低い第３の直流供給電圧に変換する直流電圧調整器と、
前記切換器に前記第２の制御信号を供給する制御手段と、
前記第３の直流供給電圧を利用する負荷手段と、
を具え、
前記制御手段は、前記負荷手段が間欠的に動作している期間において、前記直流電圧変換器をディセーブルする前記第１の制御信号を前記直流電圧変換器に供給し、前記第１の直流供給電圧を選択する前記第２の制御信号を前記切換器に供給し、前記直流電圧調整器をイネーブルする前記第３の制御信号を前記直流電圧調整器に供給するものであることを特徴とする、電子機器。
（付記２）前記制御手段は、前記負荷手段が連続的に動作している期間において、前記直流電圧変換器をイネーブルする前記第１の制御信号を前記直流電圧変換器に供給し、前記第２の直流供給電圧を選択する前記第２の制御信号を前記切換器に供給し、前記直流電圧調整器をイネーブルする前記第３の制御信号を前記直流電圧調整器に供給するものであることを特徴とする、付記１に記載の電子機器。
（付記３）さらに、アプリケーションに対応する負荷の現在の動作状態が間欠的な動作状態かまたは連続的な動作状態かを表す情報を格納するメモリを具え、
前記制御手段は、起動中のアプリケーションに対応する前記メモリに格納されている前記負荷の現在の動作状態を表す情報に基づいて、前記第２の制御信号を決定するものであることを特徴とする、付記１または２に記載の電子機器。
（付記４）さらに、前記負荷の動作状態を検出する負荷状態検出手段を具え、
前記制御手段は、前記負荷状態検出手段によって検出された前記負荷の現在の動作状態に基づいて、前記第２の制御信号を決定するものであることを特徴とする、付記１または２に記載の電子機器。
（付記５）さらに、前記直流電源の前記第１の直流供給電圧を検出する電圧検出器を具え、
前記電圧検出器によって検出された前記第１の直流供給電圧の値が前記直流電圧調整器の所定の出力電圧の値より所定値だけ高い第１の所定の閾値以下であるとき、前記負荷の動作状態に関係なく、前記第１の直流供給電圧を選択する前記第２の制御信号を前記切換器に供給するものであることを特徴とする、付記１乃至４のいずれかに記載の電子機器。
（付記６）前記直流電圧変換器は昇圧降圧直流電圧変換器であり、前記電圧検出器によって検出された前記第１の直流供給電圧の値が前記第１の所定の閾値より低くおよび前記負荷の所要の電圧値以下の第２の閾値以下であるとき、前記負荷の動作状態に関係なく、前記直流電圧変換器をディセーブルする前記第１の制御信号を前記直流電圧変換器に供給し、前記第１の直流供給電圧を選択する前記第２の制御信号を前記切換器に供給し、前記直流電圧調整器をイネーブルする前記第３の制御信号を前記直流電圧調整器に供給するものであることを特徴とする、付記５に記載の電子機器。
（付記７）さらに、前記直流電源の前記第１の直流供給電圧を検出する電圧検出器を具え、
前記直流電圧変換器は昇圧降圧直流電圧変換器であり、
前記電圧検出器によって検出された前記第１の直流供給電圧の値が前記負荷の所要の電圧値以下の閾値以下であるとき、前記負荷の動作状態に関係なく、前記直流電圧変換器をイネーブルする前記第１の制御信号を前記直流電圧変換器に供給し、前記第２の直流供給電圧を選択する前記第２の制御信号を前記切換器に供給し、前記直流電圧調整器をイネーブルする前記第３の制御信号を前記直流電圧調整器に供給することを特徴とする、付記１乃至４のいずれかに記載の電子機器。
（付記８）前記直流電源は充電可能なバッテリであり、前記負荷が無線送受信機であり、
前記無線送受信機は、通話またはデータ通信を行うアプリケーションが動作しているときに連続的に動作し、着信待ち受け動作またはデータを間欠的送信を行うアプリケーションが動作しているときに間欠的に動作することを特徴とする、付記１乃至７のいずれかに記載の電子機器。

図１は、本発明が適用される電子機器の概略的な構成を示している。図２Ａは、本発明の実施形態による、電源回路における負荷に対する１つの直流電圧変換調整部の回路構成と、直流電圧変換調整部を制御するための電源制御部を含む構成とを示している。図２Ｂは、直流電圧変換調整部の出力に結合された負荷の動作状態を示している。図２Ｃは、負荷の動作状態に応じて電源制御部によって制御されるスイッチの入力位置を示している。図３Ａは、本発明の別の実施形態による、電源回路における負荷に対する１つの直流電圧変換調整部の回路構成と、直流電圧変換調整部を制御するための電源制御部を含む別の構成とを示している。図３Ｂは、直流電圧変換調整部の出力に結合された負荷の動作状態を示している。図３Ｃは、負荷の動作状態に応じて電源制御部によって制御されるスイッチの入力位置を示している。図４Ａは、スイッチが入力１に位置する場合の所定の供給電圧および所定の電力を生成するための直流電圧変換調整部の構成を示している。図４Ｂは、スイッチが入力０に位置する場合の所定の供給電圧および所定の電力を生成するための直流電圧変換調整部の構成を示している。図４Ｃは、図４Ａの構成におけるＬＤＯレギュレータの電圧調整による電圧変換における電力変換効率を示している。図４Ｄは、図４Ｂの構成における直列接続のＤＤＣ変換器およびＬＤＯレギュレータの電圧変換調整による電圧変換における電圧変換効率を示している。図５は、ＤＤＣ変換器およびＬＤＯレギュレータの消費電流に対する効率、および全消費電流に対する着信待ち受け状態および通話状態の消費電流の占有率の分布を示している。図６Ａは、負荷である無線送受信機が間欠的動作および連続的動作する場合の消費電流を示している。図６Ｂは、無線送受信機が間欠的動作状態にあるときの図４ＡのＬＤＯレギュレータの消費電力を示している。図６Ｃは、無線送受信機が間欠的動作状態にあるときの図４ＢのＤＤＣ変換器およびＬＤＯレギュレータの消費電力を示している。図７Ａは、本発明のさらに別の実施形態による、電源回路における負荷に対する１つの直流電圧変換調整部の回路構成と、直流電圧変換調整部を制御するための電源制御部を含む構成とを示している。図７Ｂは、直流電圧変換調整部の出力に結合された負荷の動作状態を示している。図７Ｃは、電圧検出部によって検出される直流バッテリ電源の時間経過とともに低下する電圧値の例を示している。図７Ｄは、負荷の動作状態に応じておよび直流充電バッテリの検出電圧値に応じて、電源制御部によって制御されるスイッチの入力位置を示している。図８は、図７Ａの実施形態による、直流バッテリ電源の時間経過とともに低下する直流バッテリ電源の電圧値と、直流電圧変換調整部の構成の関係を示している。図９Ａおよび９Ｂは、図７Ａの実施形態において、電源制御部によって実行される、スイッチを制御するためのフローチャートを示している。（図９Ａで説明）

符号の説明

３０直流バッテリ電源
４０直流電圧変換調整部
４２ＤＤＣ変換器
４４スイッチ
４６ＬＤＯレギュレータ
１４２負荷
１２６電源制御部
１２４メモリ

Claims

第１の直流供給電圧を供給する直流電源と、
第１の制御信号によってイネーブルまたはディセーブルされ、イネーブルされたとき、前記第１の直流供給電圧を、前記第１の直流供給電圧とは異なる第２の直流供給電圧に変換する直流電圧変換器と、
第２の制御信号に従って、前記第１の直流供給電圧と前記第２の直流供給電圧のいずれか一方の電圧を選択して出力する切換器と、
第３の制御信号によってイネーブルまたはディセーブルされ、イネーブルされたとき、前記切換器からの選択された電圧を、前記選択された電圧より低い第３の直流供給電圧に変換する直流電圧調整器と、
前記切換器に前記第２の制御信号を供給する制御手段と、
前記第３の直流供給電圧を利用する負荷手段と、
を具え、
前記制御手段は、前記負荷手段が間欠的に動作している期間において、前記直流電圧変換器をディセーブルする前記第１の制御信号を前記直流電圧変換器に供給し、前記第１の直流供給電圧を選択する前記第２の制御信号を前記切換器に供給し、前記直流電圧調整器をイネーブルする前記第３の制御信号を前記直流電圧調整器に供給するものであることを特徴とする、電子機器。
前記制御手段は、前記負荷手段が連続的に動作している期間において、前記直流電圧変換器をイネーブルする前記第１の制御信号を前記直流電圧変換器に供給し、前記第２の直流供給電圧を選択する前記第２の制御信号を前記切換器に供給し、前記直流電圧調整器をイネーブルする前記第３の制御信号を前記直流電圧調整器に供給するものであることを特徴とする、請求項１に記載の電子機器。
さらに、アプリケーションに対応する負荷の現在の動作状態が間欠的な動作状態かまたは連続的な動作状態かを表す情報を格納するメモリを具え、
前記制御手段は、起動中のアプリケーションに対応する前記メモリに格納されている前記負荷の現在の動作状態を表す情報に基づいて、前記第２の制御信号を決定するものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の電子機器。
さらに、前記負荷の動作状態を検出する負荷状態検出手段を具え、
前記制御手段は、前記負荷状態検出手段によって検出された前記負荷の現在の動作状態に基づいて、前記第２の制御信号を決定するものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の電子機器。
さらに、前記直流電源の前記第１の直流供給電圧を検出する電圧検出器を具え、
前記電圧検出器によって検出された前記第１の直流供給電圧の値が前記直流電圧調整器の所定の出力電圧の値より所定値だけ高い第１の所定の閾値以下であるとき、前記負荷の動作状態に関係なく、前記第１の直流供給電圧を選択する前記第２の制御信号を前記切換器に供給するものであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の電子機器。