JP2011055186A - 間欠動作無線装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電池で動作して、低消費電流のスリープ状態を挟んで間欠的に無線通信を行う場合でも、直流電圧変換方式の電源回路における無駄な消費電力を抑止する。
【解決手段】CPU13で、スリープ状態の期間において電源回路11を制御して直流電圧変換動作および動作電源の供給を停止させ、無線通信動作状態の期間において電源回路11を制御して直流電圧変換動作および動作電源の供給を行わせ、スリープ電源回路14で、スリープ状態の期間にCPU13に対して当該スリープ動作に必要なスリープ動作電源を供給する。
【選択図】 図1
【解決手段】CPU13で、スリープ状態の期間において電源回路11を制御して直流電圧変換動作および動作電源の供給を停止させ、無線通信動作状態の期間において電源回路11を制御して直流電圧変換動作および動作電源の供給を行わせ、スリープ電源回路14で、スリープ状態の期間にCPU13に対して当該スリープ動作に必要なスリープ動作電源を供給する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、無線技術に関し、特に間欠的に動作する無線装置の消費電力を削減するための省電力無線技術に関する。
センサ機能を有する複数の無線装置(ノード)からなる無線センサネットワークでは、発生した事象を各無線装置で検出し、無線装置と管理装置との無線通信を介して、各無線装置で検出した事象を管理装置が収集するシステムである。
このような無線センサネットワークが適用されるアプリケーションには、水道,電気,ガスの検針、プラント,工場,建物の設備定期検査、火災,地震,有害ガスなどの緊急通報、不審者進入監視のためのセキュリティシステム、架橋披露破壊の診断検査などのアプリケーションのように、数ヶ月に1回、長いものでは数年に1回程度の頻度で事象が発生する場合がある。このため、事象駆動型の無線センサネットワークが望ましい。
このような無線センサネットワークが適用されるアプリケーションには、水道,電気,ガスの検針、プラント,工場,建物の設備定期検査、火災,地震,有害ガスなどの緊急通報、不審者進入監視のためのセキュリティシステム、架橋披露破壊の診断検査などのアプリケーションのように、数ヶ月に1回、長いものでは数年に1回程度の頻度で事象が発生する場合がある。このため、事象駆動型の無線センサネットワークが望ましい。
このようなアプリケーションでは、無線装置の動作電源として商用電源を利用することも考えられるが、設置環境によっては商用電源を利用できないケースがあるとともに、商用電源利用時のランニングコストも高いことから、無線装置の動作電源として電池を利用することが望ましい。
しかしながら、広範囲に配置された複数の無線装置について頻繁に電池交換するのは、多くの作業負担を要し、保守コストの増大にもなる。このため、無線装置での消費電力を削減する必要がある。特に、各ノードでは、無線通信期間に応じて消費電力が変化するため、間欠的に設けた無線通信期間で事象情報を効率よく転送することが望ましい。
しかしながら、広範囲に配置された複数の無線装置について頻繁に電池交換するのは、多くの作業負担を要し、保守コストの増大にもなる。このため、無線装置での消費電力を削減する必要がある。特に、各ノードでは、無線通信期間に応じて消費電力が変化するため、間欠的に設けた無線通信期間で事象情報を効率よく転送することが望ましい。
従来、このような無線装置として、センサ回路と無線回路とを間欠動作させ、このうち非動作時には、電池からセンサ回路と無線回路への電源供給を停止するとともに、CPUを低消費電流で動作するスリープ状態へ移行させることにより、無線装置での消費電力を低減する技術が提案されている(例えば、特許文献1など参照)。
"HIGH EFFICIENCY, 250-mA STEP-DOWN CHARGE PUMP", "TPS60500, TPS60501, TPS60502, TPS60503", SLVS391B - OCTOBER 2001 - REVISED FEBRUARY 2002, Texas Instruments Incorporated.
前述したようなアプリケーションで用いられる無線装置では、無線回路における無線通信動作時の消費電流が数10mA程度で、その動作時間が数ミリ秒程度ある。また、CPUは、数秒から数分間隔でスリープ状態から復帰して、無線回路により無線通信動作を行い、再びスリープ状態へ移行する。この際、スリープ状態では、CPUと無線回路の動作は停止しているが、CPUでは、CPU内部のRAMメモリでのデータ保持や、スリープ状態からの復帰タイミングを計時するためのタイマなどの回路部において、数μA程度の僅かな電流が必要となる。
一方、電池から供給される電池電圧は、CPUや無線回路の動作電圧と異なる場合が多く、電池の残留電力の減少に応じて電池電圧も低下する。したがって、電池で動作する無線装置では、入力電圧値の許容範囲が広い、DC/DCコンバータやDC/DCレギュレータ(チャージポンプ)など、電池から供給された電池電圧を直流電圧変換し、得られた動作電源を供給する電源回路が用いられる。
このような直流電圧変換方式の電源回路は、出力電流がある程度大きい場合には変換効率がよいが、出力電流として僅かな電流しか流れない場合、変換効率が大幅低下する。例えば、数μA程度の出力電流を供給するためには、数十μA以上の入力電流、すなわち零入力電流(Quiescent Current)が必要となる。
したがって、従来の無線装置によれば、スリープ状態で消費される電流値が小さいほど、電源回路で無駄な電力消費が発生して、その電池の寿命が短くなるため、直流電圧変換方式の電源回路を用いないほうが、電池寿命は長くなってしまうという問題点があった。
したがって、従来の無線装置によれば、スリープ状態で消費される電流値が小さいほど、電源回路で無駄な電力消費が発生して、その電池の寿命が短くなるため、直流電圧変換方式の電源回路を用いないほうが、電池寿命は長くなってしまうという問題点があった。
例えば、一般的な電池を用いた無線装置において、スリープ電流が2μAのスリープ状態を挟んで、60秒の間欠動作周期で間欠的に無線通信を行うケースでは、直流電圧変換方式の電源回路を用いない場合、平均消費電力は7.2μWとなり、電池寿命は9年である。これに対して、零入力電流が100μAの直流電圧変換方式の電源回路を用いた場合、平均消費電力が302μWに増加し、電池寿命は0.2年に短縮されてしまう。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、電池で動作して、低消費電流のスリープ状態を挟んで間欠的に無線通信を行う場合でも、直流電圧変換方式の電源回路における無駄な消費電力を抑止できる省電力無線技術を提供することを目的としている。
このような目的を達成するために、本発明にかかる間欠動作無線装置は、電池から供給された電池電圧を直流電圧変換し、得られた動作電源を供給する電源回路と、電源回路からの動作電源で動作して無線電波を送信する無線回路と、無線回路を制御して無線通信動作を行う無線通信処理部と、この無線通信動作状態と当該無線通信動作を停止して低消費電流で動作するスリープ動作を行うスリープ状態とを間欠的に切替制御する動作状態制御部と、当該スリープ状態の期間において電源回路を制御して直流電圧変換動作および動作電源の供給を停止させ、無線通信動作状態の期間において電源回路を制御して直流電圧変換動作および動作電源供給を行わせる電源制御部とを有するCPUと、スリープ状態の期間にCPUに対して当該スリープ動作に必要なスリープ動作電源を供給するスリープ電源回路とを備えている。
この際、スリープ電源回路は、無線通信動作状態の期間に電源回路から供給された動作電源を蓄電し、動作電源の停止に応じて当該蓄電電源をスリープ動作電源として供給する容量素子から構成してもよい。
また、スリープ電源回路に、スリープ状態の期間を示すCPUからの制御信号に応じて導通し、電池から供給された電池電源をスリープ動作電源として供給するトランジスタを含むようにしてもよい。
本発明によれば、スリープ状態の期間において電源回路11の動作を完全に停止させることができる。このため、電池で動作して、低消費電流のスリープ状態を挟んで間欠的に無線通信を行う場合でも、直流電圧変換方式の電源回路における無駄な消費電力を抑止することが可能となる。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる無線装置について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる無線装置の構成を示すブロック図である。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる無線装置について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる無線装置の構成を示すブロック図である。
この無線装置10は、間欠的に無線通信を行う機能を有しており、例えば、無線センサネットワークのセンサノードとして用いられる。無線センサネットワークは、複数の無線装置に搭載されているセンサ機能で事象を検知し、無線通信を介して各無線装置から通知された事象を管理装置で収集するシステムである。
このような無線センサネットワークが適用されるアプリケーションとしては、水道,電気,ガスの検針、プラント,工場,建物の設備定期検査、火災,地震,有害ガスなどの緊急通報、不審者進入監視のためのセキュリティシステム、架橋披露破壊の診断検査などのアプリケーションがある。
このような無線センサネットワークが適用されるアプリケーションとしては、水道,電気,ガスの検針、プラント,工場,建物の設備定期検査、火災,地震,有害ガスなどの緊急通報、不審者進入監視のためのセキュリティシステム、架橋披露破壊の診断検査などのアプリケーションがある。
無線装置10には、主な回路部として、電源回路11、無線回路12、CPU13、およびスリープ電源回路14が設けられている。
本実施の形態は、CPU13で、スリープ状態の期間において電源回路11を制御して直流電圧変換動作および動作電源の供給を停止させ、無線通信動作状態の期間において電源回路11を制御して直流電圧変換動作および動作電源の供給を行わせ、スリープ電源回路14で、スリープ状態の期間にCPU13に対して当該スリープ動作に必要なスリープ動作電源を供給するようにしたものである。
なお、本実施の形態では、スリープ状態の期間において、CPU13に対してスリープ動作電源を供給する場合を例として説明するが、CPU13と無線回路12の両方にスリープ動作電源を供給するようにしてもよい。
なお、本実施の形態では、スリープ状態の期間において、CPU13に対してスリープ動作電源を供給する場合を例として説明するが、CPU13と無線回路12の両方にスリープ動作電源を供給するようにしてもよい。
[無線装置の構成]
次に、図1を参照して、本実施の形態にかかる無線装置の構成について詳細に説明する。
電源回路11は、電池BATから入力端子Vinへ供給された電池電圧Vbを直流電圧変換し、得られた動作電源を出力端子Voutから供給する回路部である。電源回路11に設けられている制御入力端子ENは、外部から電源回路11の直流電圧変換動作および動作電源供給の実行を制御するための入力端子である。
次に、図1を参照して、本実施の形態にかかる無線装置の構成について詳細に説明する。
電源回路11は、電池BATから入力端子Vinへ供給された電池電圧Vbを直流電圧変換し、得られた動作電源を出力端子Voutから供給する回路部である。電源回路11に設けられている制御入力端子ENは、外部から電源回路11の直流電圧変換動作および動作電源供給の実行を制御するための入力端子である。
この制御入力端子ENにHレベルの制御信号PCが入力された場合、電源回路11は、直流電圧変換動作を開始して動作電源の供給を開始し、制御入力端子ENにLレベルの制御信号PCが入力された場合、直流電圧変換動作を停止して動作電源の供給を停止する。市販されている直流電圧変換方式の電源回路には、このような制御入力端子ENを用いた動作制御機能を持つものがあり(非特許文献1など参照)、本発明では、このような公知の電源回路を利用すればよい。
無線回路12は、電源線PLと接地電位GNDとの間に接続されて、電源回路11から電源線PLを介して供給された動作電源で動作して、CPU13から出力された送信テータを、アンテナから無線電波で送信する回路部である。なお、本実施の形態では、無線回路12から無線送信のみを間欠的に行う場合を例として説明するが、無線送信に代えて無線受信のみを間欠的に行う場合、さらには無線送受信を間欠的に行う場合にも、本発明を同様にして適用できる。
CPU13は、CPU13内部あるいは周辺回路の半導体メモリに記憶されているプログラムを読み込んで実行することにより、各種処理部を実現する演算処理回路である。CPU13は、電源線PLと接地電位GNDとの間に接続されており、無線通信動作の期間において、電源回路11から電源線PLを介して供給された動作電源で動作し、スリープ状態の期間において、スリープ電源回路14から電源線PLを介して供給されたスリープ動作電源で動作する。
CPU13で実現される主な処理部として、無線通信処理部13A、動作状態制御部13B、および電源制御部13Cが設けられている。
CPU13で実現される主な処理部として、無線通信処理部13A、動作状態制御部13B、および電源制御部13Cが設けられている。
無線通信処理部13Aは、無線通信動作状態において、無線回路12を制御して無線通信動作を行う機能を有している。
動作状態制御部13Bは、CPU13に設けられた内部タイマーを利用して、無線通信動作状態と当該無線通信動作を停止して低消費電流で動作するスリープ動作を行うスリープ状態とを、間欠的に切替制御する機能を有している。
動作状態制御部13Bは、CPU13に設けられた内部タイマーを利用して、無線通信動作状態と当該無線通信動作を停止して低消費電流で動作するスリープ動作を行うスリープ状態とを、間欠的に切替制御する機能を有している。
電源制御部13Cは、当該スリープ状態の期間において電源回路を制御して直流電圧変換動作および動作電源の供給を停止させ、無線通信動作状態の期間において電源回路を制御して直流電圧変換動作および動作電源を供給させる機能を有している。
なお、CPU13のスリープ機能は、市販されている一般的なCPUに搭載されている機能を利用すればよい。
なお、CPU13のスリープ機能は、市販されている一般的なCPUに搭載されている機能を利用すればよい。
スリープ電源回路14は、スリープ状態の期間にCPUに対して当該スリープ動作に必要なスリープ動作電源を供給する回路部である。
本実施の形態において、スリープ電源回路14は、電源回路11からCPU13へ動作電源が供給される電源線PLと接地電位GNDとの間に接続されて、無線通信動作状態の期間に電源回路11から供給された動作電源を蓄電し、動作電源の停止に応じて当該蓄電電源をスリープ動作電源として供給する容量素子Cから構成されている。
本実施の形態において、スリープ電源回路14は、電源回路11からCPU13へ動作電源が供給される電源線PLと接地電位GNDとの間に接続されて、無線通信動作状態の期間に電源回路11から供給された動作電源を蓄電し、動作電源の停止に応じて当該蓄電電源をスリープ動作電源として供給する容量素子Cから構成されている。
[第1の実施の形態の動作]
次に、図2および図3を参照して、本実施の形態にかかる無線装置の動作について説明する。図2は、第1の実施の形態にかかる無線装置の無線通信処理を示すフローチャートである。図3は、第1の実施の形態にかかる無線装置の動作を示す信号波形図である。
ここでは、無線通信の間欠動作周期がTcで、無線通信動作に要する動作時間がTrである場合について説明する。
次に、図2および図3を参照して、本実施の形態にかかる無線装置の動作について説明する。図2は、第1の実施の形態にかかる無線装置の無線通信処理を示すフローチャートである。図3は、第1の実施の形態にかかる無線装置の動作を示す信号波形図である。
ここでは、無線通信の間欠動作周期がTcで、無線通信動作に要する動作時間がTrである場合について説明する。
CPU13の動作状態制御部13Bは、CPU13内部のタイマーを用いて間欠動作周期Tcを常時計時しており、タイマーがタイムアップして無線通信タイミングが到来するごとに、図2の無線通信処理を実行する。また、無線通信処理が終了した後、動作状態制御部13Bは、次の無線通信タイミングが到来するまで、CPU13を低消費電流で動作するスリープ状態へ移行させる。
時刻T0において、無線通信タイミングが到来した場合、動作状態制御部13Bは、CPU13内部の動作管理フラグを切替設定することにより、CPU13の動作状態を、低消費電流で動作するスリープ状態から、通常の消費電流で動作して無線通信動作を行う無線通信動作状態へ復帰させる(ステップ100)。
次に、電源制御部13Cは、制御信号PCをL(Low)レベルからH(High)レベルへ変化させることにより、電源回路11に対して、直流電圧変換動作および動作電源供給の実行を指示する(ステップ101)。
電源回路11は、制御入力端子ENに入力されている制御信号PCがLレベルからHレベルに変化したことを契機として、直流電圧変換動作を開始して、電池BATから入力端子Vinへ供給された電池電圧Vbを直流電圧変換し、得られた動作電源を出力端子Voutから供給する。
電源回路11は、制御入力端子ENに入力されている制御信号PCがLレベルからHレベルに変化したことを契機として、直流電圧変換動作を開始して、電池BATから入力端子Vinへ供給された電池電圧Vbを直流電圧変換し、得られた動作電源を出力端子Voutから供給する。
電源回路11から供給が開始された動作電源は、ダイオードD1と電源線PLとを介して、スリープ電源回路14およびCPU13へ供給される。ダイオードD1は、スリープ状態の期間において、電源回路11の出力端子Voutの電圧が、スリープ電源回路14の容量素子Cの両端電圧Vsより低くなった際に、電流が容量素子Cから出力端子Voutへ逆流するのを防止する逆流防止用のダイオードである。なお、電源回路11内部で逆流対策が講じられている場合、ダイオードD1は不要である。
スリープ電源回路14の容量素子Cは、電源線PLを介して供給された動作電源を蓄電する。
また、CPU13と無線回路12は、電源線PLを介して供給された動作電源で、通常の消費電流で動作を開始して、無線通信処理部13Aにより無線回路12を用いた無線通信動作を実行する(ステップ102)。これにより、例えば、無線センサネットワークの場合、無線装置10に設けられているセンサで検知した事象が、無線通信により管理装置へ通知される。
また、CPU13と無線回路12は、電源線PLを介して供給された動作電源で、通常の消費電流で動作を開始して、無線通信処理部13Aにより無線回路12を用いた無線通信動作を実行する(ステップ102)。これにより、例えば、無線センサネットワークの場合、無線装置10に設けられているセンサで検知した事象が、無線通信により管理装置へ通知される。
時刻T0から動作時間Trだけ経過した時刻T1において、このような無線通信動作が終了した場合、電源制御部13Cは、制御信号PCをHレベルからLレベルへ変化させることにより、電源回路11に対して、直流電圧変換動作および動作電源供給の停止を指示する(ステップ103)。
また、動作状態制御部13Bは、CPU13内部の動作管理フラグを切替設定することにより、CPU13の動作状態を、通常の消費電流で動作して無線通信動作を行う無線通信動作状態から、低消費電流で動作するスリープ状態へ移行させ(ステップ104)、一連の無線通信処理を終了する。
また、動作状態制御部13Bは、CPU13内部の動作管理フラグを切替設定することにより、CPU13の動作状態を、通常の消費電流で動作して無線通信動作を行う無線通信動作状態から、低消費電流で動作するスリープ状態へ移行させ(ステップ104)、一連の無線通信処理を終了する。
したがって、図3に示すように、時刻T0から時刻T1までの無線通信動作の期間において、電源回路11から電源線PLへ動作電源が供給されるため、容量素子Cが徐々に蓄電される。
また、時刻T1以降は、スリープ状態の期間となるため、電源回路11からの動作電源の供給が停止される。これにより、電源回路11からの動作電源に代わって容量素子Cに蓄電された蓄電電源が、スリープ動作電源としてCPU13へ供給される。
また、時刻T1以降は、スリープ状態の期間となるため、電源回路11からの動作電源の供給が停止される。これにより、電源回路11からの動作電源に代わって容量素子Cに蓄電された蓄電電源が、スリープ動作電源としてCPU13へ供給される。
この際、CPU13および無線回路12へ供給される供給電圧Vcは、時刻T0の時の電圧V1から電圧V0まで徐々に上昇する。この際、供給電圧Vcと電源回路11からの動作電源の動作電源電圧Vpとは等しく変化する。
一方、時刻T1以降、時刻T0から間欠動作周期Tc経過した時刻T2において、無線通信タイミングが到来するまで、供給電圧Vcは、容量素子Cの両端電圧であるスリープ動作電源電圧Vsと等しくなり、CPU13での消費電流Icがスリープ電流Isまで低下する。
一方、時刻T1以降、時刻T0から間欠動作周期Tc経過した時刻T2において、無線通信タイミングが到来するまで、供給電圧Vcは、容量素子Cの両端電圧であるスリープ動作電源電圧Vsと等しくなり、CPU13での消費電流Icがスリープ電流Isまで低下する。
したがって、容量素子Cの容量は、スリープ状態が終了する時刻T2において、CPU13のスリープ動作に必要なスリープ電流と最低動作電圧とからなるスリープ動作電源を供給できる容量を持っていればよい。
ここで、CPU13のスリープ動作に必要なスリープ電流をIsとし、最低動作電圧をV1とし、スリープ動作の開始時点である時刻T1におけるスリープ動作電源電圧VsをV0、スリープ状態の時間を示すスリープ期間Ts(=Tc−Tr≒Tc)とし、スリープ状態の期間において、スリープ電流Isが一定であると見なした場合、容量素子Cの容量Cは、C=Ts×Is/(V0−V1)で求められる。例えば、V0=2.5V、V1=1.8V、Ts=60s、Is=3μAの場合、容量C=257μFとなる。
このようにして算出した容量の容量素子Cをスリープ電源回路14として用いることにより、容量素子Cの大きさや部品コストを最小限に抑えることが可能となる。
このようにして算出した容量の容量素子Cをスリープ電源回路14として用いることにより、容量素子Cの大きさや部品コストを最小限に抑えることが可能となる。
[第1の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態では、CPU13で、スリープ状態の期間において電源回路11を制御して直流電圧変換動作および動作電源の供給を停止させ、無線通信動作状態の期間において電源回路11を制御して直流電圧変換動作および動作電源の供給を行わせ、スリープ電源回路14で、スリープ状態の期間にCPU13に対して当該スリープ動作に必要なスリープ動作電源を供給するようにしたので、スリープ状態の期間において電源回路11の動作を完全に停止させることができる。このため、電池で動作して、低消費電流のスリープ状態を挟んで間欠的に無線通信を行う場合でも、直流電圧変換方式の電源回路における無駄な消費電力を抑止することが可能となる。
このように、本実施の形態では、CPU13で、スリープ状態の期間において電源回路11を制御して直流電圧変換動作および動作電源の供給を停止させ、無線通信動作状態の期間において電源回路11を制御して直流電圧変換動作および動作電源の供給を行わせ、スリープ電源回路14で、スリープ状態の期間にCPU13に対して当該スリープ動作に必要なスリープ動作電源を供給するようにしたので、スリープ状態の期間において電源回路11の動作を完全に停止させることができる。このため、電池で動作して、低消費電流のスリープ状態を挟んで間欠的に無線通信を行う場合でも、直流電圧変換方式の電源回路における無駄な消費電力を抑止することが可能となる。
また、本実施の形態では、スリープ電源回路14として、無線通信動作状態の期間に電源回路から供給された動作電源を蓄電し、動作電源の停止に応じて当該蓄電電源をスリープ動作電源として供給する容量素子を用いるようにしたので、極めて簡素な回路素子で、スリープ電源回路14を実現でき、無線装置10における回路規模の増大やコストアップを抑制することができる。
[第2の実施の形態]
次に、図4を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる無線装置について説明する。図4は、第2の実施の形態にかかる無線装置の構成を示すブロック図であり、図1と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
次に、図4を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる無線装置について説明する。図4は、第2の実施の形態にかかる無線装置の構成を示すブロック図であり、図1と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
第1の実施の形態では、無線通信動作状態の期間に電源回路11から供給された動作電源を、スリープ電源回路14の容量素子Cに蓄電しておき、スリープ状態の期間において、電源回路11からの動作電源の供給を停止するとともに、容量素子Cに蓄電しておいた蓄電電源をスリープ動作電源としてCPU13へ供給する場合を例として説明した。
本実施の形態では、スリープ状態の期間において、電源回路11からの動作電源の供給を停止するとともに、電池BATの電池電源をスリープ動作電源としてCPU13へ供給する場合について説明する。
本実施の形態では、スリープ状態の期間において、電源回路11からの動作電源の供給を停止するとともに、電池BATの電池電源をスリープ動作電源としてCPU13へ供給する場合について説明する。
本実施の形態のスリープ電源回路14は、図4に示すように、CPU13からの制御信号PCに応じてオンオフ動作することにより、スリープ状態の期間において、電池BATの電池電源をスリープ動作電源として電源線PLを介してCPU13へ供給し、無線通信動作状態の期間において、スリープ動作電源の供給を停止するトランジスタQから構成されている。
図4の回路構成例では、トランジスタQとして、PMOSFETが用いられており、ゲート端子に制御信号PCが接続されている。また、ソース端子とゲート端子との間に抵抗素子Rが接続されている。またソース端子に、ダイオードD2を介して電池BATから電池電源が供給されており、ドレイン端子が電源線PLに接続されている。ダイオードD2は、電源線PLから電池BATへの電流逆流を防止する逆流防止用のダイオードである。電池BAT内部で逆流対策が講じられている場合、ダイオードD2は不要である。
なお、本実施の形態にかかる無線装置の他の回路部については、第1の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
なお、本実施の形態にかかる無線装置の他の回路部については、第1の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
[第2の実施の形態の動作]
次に、図5を参照して、本実施の形態にかかる無線装置の動作について説明する。図5は、第2の実施の形態にかかる無線装置の動作を示す信号波形図である。なお、本実施の形態にかかる無線装置の無線通信処理は、前述した図2と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
次に、図5を参照して、本実施の形態にかかる無線装置の動作について説明する。図5は、第2の実施の形態にかかる無線装置の動作を示す信号波形図である。なお、本実施の形態にかかる無線装置の無線通信処理は、前述した図2と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
時刻T1以降のスリープ状態の期間において、制御信号PCがLレベルに制御されるため、トランジスタQが導通し、電池BATの電池電源がスリープ動作電源として、電源線PLを介してCPU13へ供給される。
また、無線動作状態の期間において、制御信号PCがHレベルに制御されるため、トランジスタQが非導通となり、電池BATの電池電源を用いたスリープ動作電源の供給が停止される。
また、無線動作状態の期間において、制御信号PCがHレベルに制御されるため、トランジスタQが非導通となり、電池BATの電池電源を用いたスリープ動作電源の供給が停止される。
したがって、図3に示すように、時刻T0から時刻T1までの無線通信動作の期間において、電源回路11から電源線PLへ動作電源が供給されるため、供給電圧Vcは電源回路11からの動作電源の動作電源電圧Vpとは等しくなる。
一方、時刻T1以降、時刻T0から間欠動作周期Tc経過した時刻T2において、無線通信タイミングが到来するまで、電源回路11からの動作電源が停止されて、スリープ電源回路14から電源線PLへスリープ電源が供給されるため、供給電圧Vcはスリープ電源のスリープ動作電源電圧Vsと等しくなる。
一方、時刻T1以降、時刻T0から間欠動作周期Tc経過した時刻T2において、無線通信タイミングが到来するまで、電源回路11からの動作電源が停止されて、スリープ電源回路14から電源線PLへスリープ電源が供給されるため、供給電圧Vcはスリープ電源のスリープ動作電源電圧Vsと等しくなる。
なお、図5の例では、電池BATの電池電圧Vbが、無線通信動作の期間において、電源回路11から電源線PLへ供給される動作電源電圧Vpより低い場合を例として説明されているが、これに限定されるものではなく、電池電圧Vbが動作電源電圧Vpより高い場合でも、前述と同様にして本実施の形態を適用できる。
[第2の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、スリープ電源回路14として、スリープ状態の期間を示すCPUからの制御信号に応じて導通し、電池BATから供給された電池電源をスリープ動作電源として供給するトランジスタから構成したので、第1の実施の形態と同様に、スリープ状態の期間において電源回路11の動作を完全に停止させることができる。このため、電池で動作して、低消費電流のスリープ状態を挟んで間欠的に無線通信を行う場合でも、直流電圧変換方式の電源回路における無駄な消費電力を抑止することが可能となる。
このように、本実施の形態は、スリープ電源回路14として、スリープ状態の期間を示すCPUからの制御信号に応じて導通し、電池BATから供給された電池電源をスリープ動作電源として供給するトランジスタから構成したので、第1の実施の形態と同様に、スリープ状態の期間において電源回路11の動作を完全に停止させることができる。このため、電池で動作して、低消費電流のスリープ状態を挟んで間欠的に無線通信を行う場合でも、直流電圧変換方式の電源回路における無駄な消費電力を抑止することが可能となる。
また、本実施の形態によれば、スリープ状態の期間については、電池BATから供給された電池電源をスリープ動作電源として供給することができ、スリープ状態の期間長が比較的長い場合でも、スリープ動作電源を安定供給できる。また、第1の実施の形態では容量素子Cを用いているため、スリープ状態の期間が長くなるに連れて、大きな容量が必要となり、回路面積や部品コストが増大するが、本実施の形態によれば、スリープ状態の期間が長くなっても、回路面積や部品コストは増大しない。
[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
10…無線装置、11…電源回路、12…無線回路、13…CPU、13A…無線通信処理部、13B…動作状態制御部、13C…電源制御部、14…スリープ電源回路、BAT…電池、C…容量素子、D1,D2…ダイオード、Q…トランジスタ、PC…制御信号、PL…電源線。
Claims (3)
- 電池から供給された電池電圧を直流電圧変換し、得られた動作電源を供給する電源回路と、
前記電源回路からの動作電源で動作して無線電波を送信する無線回路と、
前記無線回路を制御して無線通信動作を行う無線通信処理部と、この無線通信動作状態と当該無線通信動作を停止して低消費電流で動作するスリープ動作を行うスリープ状態とを間欠的に切替制御する動作状態制御部と、当該スリープ状態の期間において前記電源回路を制御して前記直流電圧変換動作および前記動作電源の供給を停止させ、前記無線通信動作状態の期間において前記電源回路を制御して前記直流電圧変換動作および前記動作電源供給を行わせる電源制御部とを有するCPUと、
前記スリープ状態の期間に前記CPUに対して当該スリープ動作に必要なスリープ動作電源を供給するスリープ電源回路と
を備えることを特徴とする間欠動作無線装置。 - 請求項1に記載の間欠動作無線装置において、
前記スリープ電源回路は、前記無線通信動作状態の期間に前記電源回路から供給された前記動作電源を蓄電し、前記前記動作電源の停止に応じて当該蓄電電源を前記スリープ動作電源として供給する容量素子からなる
ことを特徴とする間欠動作無線装置。 - 請求項1に記載の間欠動作無線装置において、
前記スリープ電源回路は、前記スリープ状態の期間を示す前記CPUからの制御信号に応じて導通し、前記電池から供給された電池電源を前記スリープ動作電源として供給するトランジスタを含む
ことを特徴とする間欠動作無線装置。
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