JP2011090423A - Computer and power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ACアダプタが接続されたコンピュータの待機電力を低減する技術に関する。 The present invention relates to a technique for reducing standby power of a computer to which an AC adapter is connected.
ノートブック型携帯式コンピュータ(以下、ノートPCという。)は、モバイル環境では電池で動作し、オフィス環境では交流電圧を直流電圧に変換するACアダプタで電池を充電しながら動作する。ノートPCがオフィス環境で動作するときは、つぎにモバイル環境で使用するためにつねに電池を充電しておく必要がある。したがって、ノートPCがパワーオフ状態のときも電池の充電容量が低下しているときは充電する必要がある。このとき、電池の充電状態を検知して充電を開始するための制御回路に電力を供給しておく必要があるためパワーオフ状態でのノートPCの消費電力(以下、待機電力という。)が増大する。 A notebook type portable computer (hereinafter referred to as a notebook PC) operates on a battery in a mobile environment, and operates on an office environment while charging the battery with an AC adapter that converts an AC voltage into a DC voltage. When the notebook PC operates in the office environment, it is necessary to always charge the battery for use in the mobile environment. Therefore, even when the notebook PC is in a power-off state, it is necessary to charge it when the charge capacity of the battery is low. At this time, since it is necessary to supply power to the control circuit for detecting the charging state of the battery and starting charging, the power consumption of the notebook PC in the power-off state (hereinafter referred to as standby power) increases. To do.
特許文献1は、バッテリィを備えたコンピュータ装置において、シャットダウン時の消費電力を削減する技術を開示する。同文献には、シャットダウン時にAC電源が存在するときにM電源系をオフする。そして充電制御回路がM電源系から電力の供給を受けてもパワーオフ中の充電機能を損なわないようにするために、(1)パワーオフ中にて、充電処理が終わるまではM電源系を維持し、充電終了後にM電源系をオフできる機能、(2)パワーオフ中にて、例えばACアダプタが抜かれた状態から取り付けられたとき等、AC電源の脱着を検出したときM電源系をオンできる機能、(3)パワーオフ中にて、バッテリの脱着を検出したときM電源系をオンできる機能、および(4)パワーオフ中、一定時間の経過後に、M電源系をオンできる機能について記載されている。
欧州委員会では、2013年以降にEU加盟国に出荷するノートPCのオフ・モードおよびスタンバイ・モードでの消費電力を0.5W以下にする強制的な基準(EuP Tier−2)を承認した。この基準を満たすためには、待機電力を現在よりも低減する必要があり、さらに、地球環境的にも待機電力を一層低減することが求められている。 The European Commission has approved a compulsory standard (EuP Tier-2) that reduces power consumption in off-mode and standby mode for notebook PCs shipped to EU member states after 2013 to 0.5 W or less. In order to satisfy this standard, it is necessary to reduce standby power from the present level, and further, it is required to further reduce standby power from the viewpoint of the global environment.
システムが長時間パワーオフ状態におかれたときに、自己放電によりバッテリィの残容量が充電を必要とするレベルまで低下する。特許文献1に記載の方法ではこのときに充電を開始するために、ゲートアレイ回路に設けたタイマで時間を計測して一旦M電源系をオンにして充電の必要性を判断し、必要がある場合に充電してからM電源系をオフにしている。バッテリィの残容量を設定した基準値以上に維持しておくためには、タイマの時間間隔を1分程度といったような短い時間に設定する必要がある。したがって、バッテリィが充電を必要とするか否かを判断するために頻繁にM電源系のオン/オフを繰り返す必要がある。しかも、M電源系をオンにしたときに結果として残容量が低下していない場合が多く発生するので、特許文献1の方法よりも一層の待機電力を低減することが可能な技術が求められている。
When the system is left in a power-off state for a long time, the remaining capacity of the battery decreases to a level that requires charging due to self-discharge. In the method described in
そこで本発明の目的は、待機電力を低減することが可能なコンピュータを提供することにある。さらに本発明の目的は、そのようなコンピュータに使用する電源装置および電池パックを提供することにある。さらに本発明の目的は電池パックを搭載するコンピュータにおいて待機電力を低減する方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a computer capable of reducing standby power. Furthermore, the objective of this invention is providing the power supply device and battery pack which are used for such a computer. Another object of the present invention is to provide a method for reducing standby power in a computer equipped with a battery pack.
本発明にかかるコンピュータはACアダプタから電力の供給を受けて電池パックを充電しながら動作する。ACアダプタから電力の供給を受けているコンピュータでは、電池パックの充電をコンピュータがパワーオフ状態のときにも行う必要があり待機電力を消費する。電池パックは、電池の充電状態を監視するプロセッサを備える。第1のコントローラは、プロセッサからデータ・バスを通じて電池の充電状態に関する情報を受け取りその情報に基づいて電池の充電状態を管理する。レギュレータは第1のコントローラに電力を供給する。第2のコントローラは、コンピュータにACアダプタが接続されかつコンピュータがパワーオフ状態のときにレギュレータを停止させる。そして、プロセッサからウエイク信号を受け取ったときにレギュレータを動作させる。ウエイク信号は、電池の充電状態に変化が生じて第1のコントローラによる処理が必要な場合にプロセッサが出力する信号である。 The computer according to the present invention operates while receiving power from the AC adapter and charging the battery pack. In a computer that is supplied with power from the AC adapter, it is necessary to charge the battery pack even when the computer is in a power-off state, which consumes standby power. The battery pack includes a processor that monitors the state of charge of the battery. The first controller receives information on the state of charge of the battery from the processor via the data bus, and manages the state of charge of the battery based on the information. The regulator supplies power to the first controller. The second controller stops the regulator when the AC adapter is connected to the computer and the computer is powered off. Then, when the wake signal is received from the processor, the regulator is operated. The wake signal is a signal output from the processor when a change occurs in the state of charge of the battery and processing by the first controller is necessary.
コンピュータはパワーオフ状態のときに、ウエイク信号を受け取る前は第2のコントローラがレギュレータを停止することで第1のコントローラの消費電力およびレギュレータの電力損失からなる待機電力をなくすことができる。本発明によればウエイク信号を受け取ったときだけ第2のコントローラがレギュレータを動作させるため、第1のコントローラは電池パックが必要とするときだけ動作して充電状態に関する管理または処理を行うことができる。プロセッサはウエイク信号を電池の充電が必要であると判断したときに生成することができる。したがって、パワーオフ状態のときにも自然放電で残容量が低下したり、モバイル環境で使用されたあとにパワーオフ状態でACアダプタが接続されたりしたような場合にも、電池の充電を行うことができる。 When the computer is in a power-off state, the second controller stops the regulator before receiving the wake signal, so that standby power consisting of power consumption of the first controller and power loss of the regulator can be eliminated. According to the present invention, since the second controller operates the regulator only when the wake signal is received, the first controller can operate only when the battery pack needs to perform management or processing relating to the charging state. . The processor can generate a wake signal when it determines that the battery needs to be charged. Therefore, the battery can be charged even when the remaining capacity decreases due to spontaneous discharge even when the power is off, or when the AC adapter is connected in the power off state after being used in a mobile environment. Can do.
第1のコントローラは、レギュレータから電力の供給を受けたあとにプロセッサからデータ・バスを通じて充電器に対する設定値を受け取ることができる。第1のコントローラおよびレギュレータは、電池パックが実際に充電を要求するときだけ動作して充電器を制御することができる。第1のコントローラは充電が完了したのちに、レギュレータを停止させることで待機電力を低減することができる。プロセッサはウエイク信号を電池の充電状態を表示する表示装置の点灯制御が必要であると判断したときに生成することができる。したがって、第1のコントローラは残容量が所定値以下になっていたり、所定値以上になっていたりする情報を表示装置で表示することができる。このとき第1のコントローラは、レギュレータから電力の供給を受けたあとにプロセッサからデータ・バスを通じて表示装置を制御するデータを受け取ることができる。 The first controller can receive a setting value for the charger through the data bus from the processor after receiving power from the regulator. The first controller and regulator can operate and control the charger only when the battery pack actually requires charging. The first controller can reduce standby power by stopping the regulator after charging is completed. The processor can generate the wake signal when it determines that lighting control of the display device that displays the state of charge of the battery is necessary. Therefore, the first controller can display information indicating that the remaining capacity is equal to or less than a predetermined value or is equal to or greater than the predetermined value on the display device. At this time, the first controller can receive data for controlling the display device from the processor through the data bus after receiving power from the regulator.
第1のコントローラが電池パックの装着を検知するための検出抵抗または温度検出素子を電池パックが備えている場合に、プロセッサはウエイク信号を検出抵抗または温度検出素子に接続される共用の信号線を通じて第2のコントローラに送ることができる。共用の信号線を利用することで、電池パックの端子にピンを追加する必要がないため電池パックおよびコンピュータの改造を最小にすることができる。このとき共用の信号線には、レギュレータが動作するときに連動してオフ状態になるスイッチを設けることで、第1のコントローラは共用の信号線を通じて電池パックの装着状態を正しく認識することができる。ウエイク信号はプロセッサと第2のコントローラに接続される専用の信号線を通じて第2のコントローラに送ることもできる。この場合は専用線にスイッチを設ける必要はない。 When the battery pack includes a detection resistor or a temperature detection element for the first controller to detect attachment of the battery pack, the processor transmits the wake signal through a common signal line connected to the detection resistor or the temperature detection element. Can be sent to a second controller. By using a common signal line, it is not necessary to add pins to the terminals of the battery pack, so that modification of the battery pack and the computer can be minimized. At this time, the common signal line is provided with a switch that is turned off in conjunction with the operation of the regulator, so that the first controller can correctly recognize the mounting state of the battery pack through the common signal line. . The wake signal may be sent to the second controller through a dedicated signal line connected to the processor and the second controller. In this case, it is not necessary to provide a switch on the dedicated line.
本発明により、待機電力を低減することが可能なコンピュータを提供することができた。さらに本発明により、そのようなコンピュータに使用する電源装置および電池パックを提供することができた。さらに本発明により電池パックを搭載するコンピュータにおいて待機電力を低減する方法を提供することができた。 According to the present invention, a computer capable of reducing standby power can be provided. Furthermore, according to the present invention, a power supply device and a battery pack used for such a computer could be provided. Furthermore, the present invention can provide a method for reducing standby power in a computer equipped with a battery pack.
図1は、本発明の実施の形態にかかるノートPC10の概略の構成を示す機能ブロック図である。本明細書の全体を通じて図面に記載した同一の要素には同一の参照番号を付して重複する説明は省略することにする。CPU11は、ノートPC10の中枢機能を担う演算処理装置で、メモリ・コントローラ・ハブ(MCH)13に接続されている。MCH13は、ノートPC10のなかでの高速なデータ転送を処理するデバイスで、メイン・メモリ15へのアクセス動作を制御するためのメモリ・コントローラ機能、およびCPU21と他のデバイスとの間のデータ転送速度の差を吸収するためのデータ・バッファ機能を含む。MCH13にはメイン・メモリ15、グラフィック・プロセッシング・ユニット(GPU)17およびアイオー・コントローラ・ハブ(ICH)23が接続されている。
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a notebook PC 10 according to an embodiment of the present invention. Throughout this specification, the same elements described in the drawings are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. The
メイン・メモリ15は、CPU11が実行するプログラムの読み込み領域、処理データを書き込む作業領域として利用される揮発性のRAMである。GPU17には、液晶ディスプレイ(LCD)19が接続されている。ICH23は、ICH31は、USB(Universal Serial Bus)、シリアルATA(AT Attachment)、SPI (Serial Peripheral Interface)バス、 PCI(Peripheral Component Interconnect)バス、PCI−Expressバス、およびLPC(Low Pin Count)バスなどのポートを備え、各ポートに接続された周辺入出力デバイスに関するデータ転送を制御する。
The
図1では、ICH23にハードディスク・ドライブ(HDD)21およびUSBポート25だけが接続された状態を示している。さらにICH23にはLPCバス27を介して、電源装置100およびフラッシュROM29が接続されている。フラッシュROM29は不揮発性で記憶内容の電気的な書き替えが可能なメモリであり、入出力デバイスを制御するためのデバイス・ドライバ、ACPI(Advanced Configuration and Power Interface)の規格に適合し電源および筐体内の温度を管理するシステムBIOS、およびノートPC10の起動時にハードウエアの試験や初期化を行うPOST(Power-On Self Test)などを格納する。
FIG. 1 shows a state where only the hard disk drive (HDD) 21 and the
図2は電源装置100の構成を示す機能ブロック図である。電源装置100は、ノートPC10の一部の要素と、交流電圧を直流電圧に変換してノートPC10に電力を供給するACアダプタ200と、ノートPC10の筐体に装着される電池パック300で構成されている。ACアダプタ200はノートPC10に接続するタイプであるが、ノートPC10の内部に組み込むタイプであってもよい。電池パック300は、米国インテル社および米国デュラセル社によって提唱されたスマート・バッテリ・システム(Smart Battery System、以下、SBSという。)と呼ばれる規格に準拠したバッテリ装置である。同規格に準拠した電池パックは、インテリジェント電池とも呼ばれる。
FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the
電池パック300にはハウジング内に主要な構成部品として3本のリチウム・イオン電池セルが直列に接続された電池セット311、センス抵抗309、放電制御用FET307、充電制御用FET305、AFE(アナログ・フロント・エンド)303、MPU(マイクロ・プロセッシング・ユニット)301、およびサーミスタ313が設けられている。電池パック300とノートPC10との間は、+端子、C端子、D端子、T端子、および−端子の5つの端子で接続されている。電池セット311からの放電電流および電池セット311に対する充電電流は、+端子および−端子を経由した充放電回路を通じてノートPC10との間を流れる。C端子とD端子はそれぞれMPU301のクロック端子およびデータ端子に接続され、T端子は電池パック300内部の温度を測定するサーミスタ313に接続される。
The battery pack 300 includes a battery set 311 in which three lithium ion battery cells are connected in series as main components in the housing, a sense resistor 309, a
AFE303とMPU301は相互にデータ交換を行うことができる。AFE303は、電池セルのそれぞれのセル電圧を取得するアナログ入力端子、およびセンス抵抗309の両端の電圧を取得するアナログ入力端子を備える半導体集積回路である。AFE303はさらに放電制御用FET307および充電制御用FET305をオン・オフ制御する信号を出力するアナログ出力端子を備える。AFE303は、セル電圧を測定しディジタル値に変換してMPU301に送る。AFE303はまた、センス抵抗309が検出した電圧から電池セット311に流れる充電電流および放電電流を測定してディジタル値に変換しMPU301に送る。
The AFE 303 and the
MPU301は、8〜16ビット程度のCPUの他に、RAM、ROM、フラッシュ・メモリ、およびタイマなどを1個のパッケージの中に備えた半導体集積回路である。MPU301は、AFE303から受け取った電圧および電流に基づいて充電量や放電量を監視し電池セット311の残容量を計算する。MPU301はまた、過電流保護機能、過電圧保護機能(過充電保護機能ともいう。)、および低電圧保護機能(過放電保護機能ともいう。)を備え、AFE303から受け取った電圧値や電流値から電池パック300に異常を検出した場合に、AFE303を通じて放電制御用FET307および充電制御用FET305またはそのいずれかをオフにして保護する。過電流保護機能、過電圧保護機能、および低電圧保護機能はMPU301で実行されるプログラムで構成される。MPU301は、電池セット311に適した充電電流および充電電圧の設定値、LED123、125を点灯制御する残容量値(%)、およびユーザにより設定された電池セット311の充電を開始する残容量値(%)をフラッシュ・メモリに格納する。
The
MPU301からはクロック・ライン(CLOCK)とデータ・ライン(DATA)が、それぞれC端子とD端子を介してノートPC10側のエンベデッド・コントローラ(EC)101に接続され、MPU301とEC101との間での通信が可能になっている。SBSの規格ではMPU301とEC101との間の通信には、I2CバスをベースにしたSMバス(System Management Bus)のインターフェースが採用されている。MPU301は、電池セット311の残容量を監視した結果充電が必要だと判断したときにEC101に対して充電要求をする。リチウム・イオン電池は、充電量が少ない状態が継続させた方が寿命を長くすることができるので、ユーザは、充電開始を開始するときの満充電容量に対する残容量の割合をたとえば90%のように設定することができる。
From the
フラッシュ・メモリに格納されたデータを参照してMPU301が電池セット311に充電が必要だと判断したときは、レジスタに充電器103に設定する充電電流および充電電圧の設定値を設定する。EC101は、SMバスのマスタ・デバイスとなって2秒といった定期的な頻度でレジスタの内容を読み取る。EC101は設定値を読み取ったときは充電器103にセットして充電器103に動作を開始させる。MPU301は、充電器に設定する電流または電圧の設定値をゼロに指定することで、充電器103の動作を停止させることができる。MPU301は、フラッシュ・メモリに格納されたデータを参照して電池セット311の残容量の状態を示す制御値をレジスタに設定し、その制御値を読み取ったEC101はLED123、125の表示を制御する。
When the
MPU301はたとえば、残容量の状態が充電を開始するために設定した所定値以上のときにLED123を点灯する制御値をレジスタに設定し、残容量の状態が所定値以下のときにLED125を点灯する制御値をレジスタに設定する。MPU301は、電池セット111の充電が必要だと判断したとき、またはLED123またはLED125のいずれかを点灯する必要があると判断したときにT端子を通じてPMC150にウエイク信号を出力する。
For example, the
サーミスタ313が接続された共用の信号線は、所定の電圧にプルアップされている。サーミスタ313は、電池パック300の回路基板に取り付けられており、筐体内部の温度の変化に応じて抵抗が変化する。EC101は、サーミスタ313が接続された信号線の電圧に基づいてノートPC10に電池パック300が装着されたことを検出したり、筐体内部の温度が既定値を外れたときに充電を停止したりすることができる。電池パック300には、充電時の安全を確保するために電池セット311の表面の温度を直接測定する温度検出素子を別に設けることもある。その場合は、サーミスタに代えて検出抵抗を設けることで、EC101は電池パック300の装着を検出することができる。なお、充電されていない間は電池パック300の内部のデバイスに対する電力は電池セット311から供給される。
The common signal line to which the
つぎに、ノートPC10の電源装置100を構成する要素について説明する。電源装置100は、EC101、充電器103、パワー・マネジメント・コントローラ(PMC)150およびDC−DCコンバータ113〜119などで構成されている。EC101は、8〜16ビットのCPU、ROM、RAMなどで構成されたマイクロ・コンピュータであり、さらに複数チャネルのA/D入力端子、D/A出力端子、タイマ、およびディジタル入出力端子を備えている。EC101は、ノートPC10の内部の温度や電力の管理にかかるプログラムをCPU11とは独立して実行することができる。EC101は、MPU301とC端子、D端子、およびT端子で接続され、電池セット311の残容量、充電器103に設定する設定値、およびLEDの表示を制御する制御値などをMPU301との通信によって取得することができる。
Next, elements constituting the
EC101は、MPU301と通信する際にバスマスタとなって定期的にMPU301のレジスタに設定されたデータを読み取る。ノートPC10が電池パック300が供給する電力で動作(パワーオン状態)するときは、EC101は定期的にMPU301のレジスタを参照して残容量の状態を取得しLCD19に表示する。ノートPC10がACアダプタ200が供給する電力で動作(パワーオン状態)するときは、EC101は定期的にMPU301のレジスタを参照して残容量の状態を取得し、必要に応じて充電器103を動作させる。これまでは、ノートPC10がパワーオフ状態でACアダプタ200が接続されているときは、電池セット311を充電する必要があるため#2DC/DCコンバータ115およびEC101を動作させていたため、待機電力が増大していた。以下に説明するように本実施の形態ではMPU301が充電が必要だと判断したとき、またはLED123、125の点灯制御が必要だと判断したときだけ#2DC/DCコンバータ115およびEC101を動作させることで待機電力を低減する。
The EC 101 becomes a bus master when communicating with the
EC101は、LPCバス27に接続されCPU11と通信することができる。ノートPCの電源状態が遷移する場合は、CPU11で実行されるオペレーティング・システム(OS)やBIOSがEC101にDC/DCコンバータの制御の指示をする。EC101は、設定値を設定する設定ライン(SET)と、動作の開始および停止を制御するイネーブル・ライン(EN)で充電器103と接続され、充電器103の動作を制御することができる。EC101は、PMC150とSPI(System Packet Interface)ラインとリセット・ライン(RST)で接続されておりPMC150を制御することができる。EC101は、キーボード・コントローラの機能も備えており図示しないキーボードが接続される。
The EC 101 is connected to the
PMC150は、ウエイク・スイッチ109、電圧検出回路105、LED121〜125、およびパワー・スイッチ127に接続されEC101からの指示に基づいてDC/DCコンバータ115、117、119の動作を制御する半導体集積回路である。PMC150はさらにDC/DCコンバータ115、117、119とイネーブル・ライン(EN)を通じて接続されている。#2DC/DCコンバータ115に対するイネーブル・ライン(EN)は、インバータ111にも接続されている。インバータ111は、入力された信号の論理を反転させる論理素子である。PMC150の構成については図4を参照して後に詳しく説明する。
The
電圧検出回路105は、ノートPC10に接続されたACアダプタ200の出力電圧を検出して電圧検出信号をPMC150に送る。なお、本明細書においては、ACアダプタ200がノートPC10に接続されたと記載したときは、ACアダプタ200の出力電圧がノートPC10に印加されていることを意味するものとする。ウエイク・スイッチ109は、電池パック300のT端子とPMC150の間に接続され、インバータ111の出力でオン/オフ制御される。ウエイク・スイッチ109はインバータ111でオン状態にされたときにウエイク信号をPMC150に送ることができる。ウエイク・スイッチ109がインバータ111の出力でオフ状態にされたときは、EC101がPMC150の影響を受けることなく、サーミスタ313の抵抗値の変化を反映した共用の信号線の電位を検知することができる。LED121、123、125はノートPC10の筐体に取り付けられている。LED121はACアダプタ100がノートPC10に接続されているときに点灯する。LED123は電池セット311の残容量が所定値以上のときに点灯し、LED125は電池セット311の残容量が所定値以下のときに点灯する。
The voltage detection circuit 105 detects the output voltage of the
パワー・スイッチ127はノートPC10の筐体に取り付けられ、ノートPC10がパワーオフ状態のときに押下することでDC/DCコンバータ115、117、119を動作させパワーオン状態にすることができる。充電器103は、ACアダプタ200の出力電圧をスイッチング制御して電池パック300の+端子に出力し、定電流定電圧方式(CC−CV:Constant Current Constant Voltage)で電池セット311を充電する。DC/DCコンバータ113、115、117、119は、ACアダプタ200または電池パック300から供給される直流電圧を、ノートPC10を動作させるために必要な複数の電圧に変換するレギュレータで、さらにパワー・ステートに応じて定義された電力供給区分に基づいて各々のデバイスに電力を供給する。#1DC/DCコンバータ113はシリーズ・レギュレータで、#2DC/DCコンバータ115、#3DC/DCコンバータ117、および#4DC/DCコンバータ119はスイッチング・レギュレータである。
The power switch 127 is attached to the casing of the
ノートPC10は、ACPI(Advanced Configuration and Power Interface)の省電力機能およびプラグ・アンド・プレイ方式に対応している。ACPIでは、S1〜S5の5つのスリーピング・ステートを定義している。図3にはノートPC10の電源状態に応じたDC/DCコンバータ113、115、117、119の動作状態、およびそれらが電力を供給している主なデバイスを示している。ノートPC10では、S0ステート、S3ステート、およびS4ステートだけが定義されており、S1ステートおよびS2ステートではS3ステートと同様の範囲のデバイスに電力を供給し、S5ステートではS4ステートと同様の範囲のデバイスに電力を供給する。S0ステートはパワーオン状態でACアダプタ200が接続されている場合と接続されていない場合の両方を含む。
The
S1、S2、S3ステートは、起動までの時間を短縮したステートでACアダプタが接続されている場合と接続されていない場合の両方を含む。S1ステートでは、システム・コンテキストが維持される。S2ステートはCPU11およびシステム・キャッシュのコンテキストが消失する以外はS1ステートと同じである。S3ステートはS2ステートに加えてMCH13およびICH23のコンテキストが消失するが、メイン・メモリ15の記憶は保持される。S3ステートはいわゆるサスペンドまたはsuspend to RAMといわれ、ノートPC10は、メイン・メモリ15、ICH23、EC101、MCH13、およびPMC150以外のデバイスに対する電源をオフにする。
The S1, S2, and S3 states include both the case where the AC adapter is connected and the case where the AC adapter is not connected in a state in which the time until activation is shortened. In the S1 state, the system context is maintained. The S2 state is the same as the S1 state except that the
S4ステートはACPIでサポートされる中で最も起動までの時間が長いステートでいわゆるsuspend to diskまたはハイバネーションといわれる。ノートPC10は、S0ステートからS4ステートに遷移する際には、OSがHDD21にノートPC10の直前のコンテキストを格納する。S5ステートはいわゆるソフト・オフといわれ、OSがコンテキストをHDD21に格納しない点を除いて電源の供給範囲はS4ステートと同じである。ノートPC10はS0ステートからS4ステートまたはS5ステートに遷移するときは、ACアダプタが接続されていないときにはPMC150以外のデバイスに対する電力を停止し、ACアダプタ200が接続されているときはPMC150に電力を供給するとともにMPU301が生成したウエイク信号に基づいてEC101に供給する電力を制御する。
The S4 state is the state that takes the longest time to start among the ACPI supported, and is called so-called suspend to disk or hibernation. When the
つぎに、電源状態についてDC/DCコンバータの動作の視点から説明する。#1DC/DCコンバータ113はPMC150に電力を供給し、ノートPC10がACアダプタ200または電池パック300から電力の供給を受けるときにすべての電源状態で動作する。#2DC/DCコンバータ115はEC101に電力を供給しS3、S2、S1、S0ステートではACアダプタ200の接続の有無にかかわらず動作する。#2DC/DCコンバータ115は、S4またはS5ステートではACアダプタ200が接続されたときはウエイク信号に基づいて動作または停止し、ACアダプタ200が接続されていないときは停止する。
Next, the power supply state will be described from the viewpoint of the operation of the DC / DC converter. The # 1 DC /
#3DC/DCコンバータ117は、メイン・メモリ15、ICH23、およびMCH13に電力を供給し、S3、S2、S1、S0ステートのときに動作し、それ以外の電源状態で停止する。#4DC/DCコンバータ119は、CPU11、HDD21、LCD19、およびGPU17などに電力を供給し、S0ステートのときに動作しそれ以外の電源状態で停止する。EC101は、PMC150を介してDC/DCコンバータ115、117、119を制御して、ノートPC10の電源状態に応じて定義されたデバイスに電力を供給することができる。
The # 3 DC / DC converter 117 supplies power to the
図4は、PMC150の構成を示す機能ブロック図である。PMC150は、ウエイク信号ラッチ回路151、パワーオン信号ラッチ回路153、OR回路155、パワーオン回路161、および電池状態ラッチ回路157、159で構成されている。ウエイク信号ラッチ回路151は、ウエイク・スイッチ109、EC101および電圧検出回路105に接続されている。ウエイク信号ラッチ回路151は電圧検出回路105から電圧検出信号を受け取っている間にMPU301から送られたウエイク信号をラッチしてOR回路155に出力する。パワーオン信号ラッチ回路153は、パワー・スイッチ127およびEC101に接続されている。パワーオン信号ラッチ回路153はパワー・スイッチ127から送られたパワーオン信号をラッチしてOR回路155に出力する。
FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the
EC101は、SPIラインを通じてウエイク信号ラッチ回路151およびパワーオン信号ラッチ回路153のラッチ状態をモニターしている。EC101はまたリセット・ラインを通じてウエイク信号ラッチ回路151およびパワーオン信号ラッチ回路153のラッチを解除する。パワーオン回路161は、OR回路155から出力があったときにEC101からのSPIラインを通じた設定に基づいてDC/DCコンバータ115、117、119にイネーブル信号を出力して動作させる。EC101は、ウエイク信号ラッチ回路151およびパワーオン信号ラッチ回路153の状態をモニターした結果、ウエイク信号ラッチ回路151がラッチ状態であると判断したときは、パワーオン回路161に#2DC/DCコンバータ115だけにイネーブル信号を出力するように設定する。EC101は、パワーオン信号ラッチ回路153がラッチ状態であると判断したときは、パワーオン回路161にDC/DCコンバータ115、117、119にイネーブル信号を出力するように設定する。
The EC 101 monitors the latch state of the wake
電池状態ラッチ回路157は、EC101からSPIラインを通じて電池セット311の残容量が所定値以上のときに受け取った信号をラッチしてLED123を点灯する。電池状態ラッチ回路159は、SPIラインを通じてEC101から電池セット311の残容量が所定値以下のときに受け取った信号をラッチしてLED125を点灯する。LED121は電圧検出回路105の電圧検出信号により点灯する。
The battery state latch circuit 157 latches a signal received from the EC 101 via the SPI line when the remaining capacity of the battery set 311 is equal to or greater than a predetermined value, and turns on the
なお、図1、図2、図4は本実施の形態を説明するために、主要なハードウエアの構成および接続関係を簡素化して記載したものである。電池パック300およびノートPC10を構成するためには多くのデバイスが使われるが、それらは当業者には周知であり本実施の形態の説明に必要がないので記載を省略する。なお、図で記載した複数のブロックを1個の集積回路としたり、逆に1個のブロックを複数の集積回路に分割して構成したりすることも、当業者が任意に選択することができる範囲においては本発明の範囲に含まれる。
1, 2, and 4 simply illustrate the main hardware configuration and connection relationship in order to describe the present embodiment. Many devices are used to configure the battery pack 300 and the
つぎに、電源装置100の動作を説明する。図5は、ノートPC10の待機電力を低減するための手順を示すフローチャートである。ブロック401では、ノートPC10にACアダプタ200が接続されノートPC10がパワーオン状態(S0ステート)で動作している。電圧検出回路105は電圧検出信号を出力しLED121は点灯している。PMC150はイネーブル信号を出力し、DC/DCコンバータ113、115、117、119はすべて動作している。ブロック403では、キーボードまたはマウスを通じてユーザによりS0ステートからS3、S4、またはS5ステートへの移行操作が行われる。OSはEC101を通じて移行先の電源状態に適合するように選択したDC/DCコンバータだけを動作させる。ここでは、パワーオフ状態(S5ステート)に移行させるものとする。
Next, the operation of the
OSから移行先の電源状態の指示を受けたEC101は、PMC150のイネーブル・ラインをディスエーブルにして#2DC/DCコンバータ115、#3DC/DCコンバータ117、および#4DC/DCコンバータ119を停止させる。したがって、この時点では#1D/DCコンバータ113だけが動作しておりノートPC10の待機電力は最低になっている。また、PMC105の#2DC/DCコンバータ115に対するイネーブル・ライン(EN)はディスエーブルに設定されているため、インバータ111の出力はオンになりウエイク・スイッチ109はオン状態になっている。しかし、EC101には#2DC/DCコンバータ115から電力が供給されないため、EC101はMPU301と通信して充電の設定値を受け取って充電器103を動作させることができない。充電されない時間が長くなると電池セット311は自然放電およびAFE303およびMPU301の消費電力により残容量が低下する。あるいは、電池パック300から電力を供給していた直後は残容量が低下した状態になっている。
Receiving the instruction of the power supply state of the migration destination from the OS, the EC 101 disables the enable line of the
ブロック405ではMPU301は電池セット311が充電の必要な残容量になったことを判断すると、SMバスを通じてEC101と通信をするレジスタに充電の設定値を書き込むとともに、T端子に接続された共用の信号線を通じてパルス状のウエイク信号を出力する。あるいはMPU301は、電池セット311の残量量がLED123、125の点灯制御が必要な状態まで変化したと判断すると同様にレジスタに制御値を書き込んでさらにウエイク信号を出力する。ウエイク信号は電池セットの残容量がEC101による何らかの処理が必要な値になったときに、停止中のEC101に処理を要求するために、#2DC/DCコンバータ115を動作させてEC101との通信を可能にするための信号である。
In
MPU301のT端子に接続されるポートは、ウエイク信号を出力しないときはハイ・インピーダンスになっている。ウエイク信号はEC101が温度検出をするのと共用の信号線を通じてPMC150に送られる。電圧検出回路105が電圧検出信号を出力しているため、ブロック407でウエイク信号はウエイク信号ラッチ回路151でラッチされOR回路155を通じてパワーオン回路161に出力される。EC101は、SPIラインを通じてウエイク信号ラッチ回路151がウエイク信号をラッチしたことをモニターして、ブロック409でパワーオン回路161に対して#2DC/DCコンバータ115に対してイネーブル信号を送るようにパワーオン回路161を設定する。
The port connected to the T terminal of the
ブロック411では、#2DC/DCコンバータ115が動作を開始するとともに、ウエイク・スイッチ109がオフ状態になるが、ウエイク信号のOR回路からの出力はウエイク信号ラッチ回路151により継続する。ブロック413では、#2DC/DCコンバータ115から電力が供給されたEC101が動作を開始する。ブロック415でEC101はT端子を通じてサーミスタ313の抵抗値に応じた電圧値を検出しノートPC10に電池パック300が装着されているか否かを判断する。ブロック405でMPU301によりウエイク信号が出力されたことは電池パック300がノートPC10に装着されていることを意味するが、その後離脱したり共用の信号線から所定の電圧を検出できなかったりした場合はブロック405に戻る。
In
ブロック417ではEC101がバスマスタとなって、2秒間といった定期的な間隔でMPU301のレジスタを読み取る。ブロック419ではEC101が、MPU301のレジスタに充電のための設定値が書き込まれていると判断したときは、ブロック421に移行してEC101は充電の処理をする。EC101が、MPU301のレジスタにLED123、125の点灯制御のための制御値が書き込まれていると判断したときはブロック431に移行して、EC101はPMC150を制御してLED123またはLED125を点灯または消灯させる。LED125、123は、電池状態ラッチ回路157、159がEC101によりリセットされるまで点灯を続ける。リセットは、EC101がMPU301からリセットを示す制御値を受け取ったときに行われる。
In
ブロック421では、EC101がMPU301から受け取った設定値を充電器103に設定し、充電器103をイネーブルにすると充電器103は電池セット311の充電を開始する。ブロック423でMPU301が電池セット311の充電が完了したと判断したときはEC101に通知し、ブロック425でEC101は充電器103をディスエーブルに設定する。ブロック427でEC101は、ウエイク信号ラッチ回路151をリセットするとOR回路155から出力されていたウエイク信号が停止し、ブロック429で#2EC/DCコンバータ115が動作を停止し、ウエイク・スイッチ109がオンになってブロック405に戻る。
In
以上の手順によれば、ノートPC10にACアダプタ200が接続されているときに、#2DC/DCコンバータ115は充電またはLEDの点灯制御に必要なとき以外は停止することができるので、待機電力を軽減することができる。ブロック405において、パワー・スイッチ127が押下されたときは、EC101はパワーオン信号ラッチ回路153のラッチ状態をモニターしてパワーオン回路161にDC/DCコンバータ115、117、119に対してイネーブル信号を出力するように設定する。また、電圧検出回路105が電圧を検出しないときは、ウエイク信号ラッチ回路151はウエイク信号を受け取ってもラッチしないので、OR回路155にはウエイク信号は出力されず、#2DC/DCコンバータ115は動作しない。
According to the above procedure, when the
図6は、本実施の形態にかかる電源装置の他の例を示す機能ブロック図である。電源装置500が電源装置100と異なるのは、MPU301からPMC150にウエイク信号が送られる信号線の構成だけである。電源装置500では、MPU301とPMC150との間にW端子を経由した専用の信号線が設けられている。そして、専用の信号線はサーミスタ313が接続される信号線からは独立しているため、電源装置100に設けたようなウエイク・スイッチ109は必要がない。電源装置500の動作は、ウエイク・スイッチ109の動作がなくなることを除いて電源装置100の動作と同じである。
FIG. 6 is a functional block diagram showing another example of the power supply device according to the present embodiment. The power supply device 500 differs from the
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。 Although the present invention has been described with the specific embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and is known so far as long as the effects of the present invention are achieved. It goes without saying that any configuration can be adopted.
10…ノートPC
100…電源装置
200…ACアダプタ
300…電池パック
10 ... Notebook PC
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記電池を充電する充電器と、
前記プロセッサからデータ・バスを通じて前記電池の充電状態に関する情報を受け取り前記電池の充電状態を管理する第1のコントローラと、
前記第1のコントローラに電力を供給するレギュレータと、
前記コンピュータに前記ACアダプタが接続されかつ前記コンピュータがパワーオフ状態のときに前記レギュレータを停止させ、前記電池の充電状態に基づいて前記プロセッサが生成したウエイク信号を受け取ったときに前記レギュレータを動作させる第2のコントローラと
を有するコンピュータ。 A computer to which an AC adapter can be connected and a battery pack comprising a battery and a processor for monitoring the state of charge of the battery can be attached,
A charger for charging the battery;
A first controller that receives information about the state of charge of the battery from the processor via a data bus and manages the state of charge of the battery;
A regulator for supplying power to the first controller;
The regulator is stopped when the AC adapter is connected to the computer and the computer is in a power-off state, and the regulator is operated when a wake signal generated by the processor is received based on the state of charge of the battery A computer having a second controller.
電池と該電池の充電状態を監視するプロセッサを備える電池パックと、
前記プロセッサからデータ・バスを通じて前記電池の充電状態に関する情報を受け取り前記電池の充電状態を管理する第1のコントローラと、
前記第1のコントローラに電力を供給するレギュレータと、
前記コンピュータに前記AC/DCアダプタが接続されかつ前記コンピュータがパワーオフ状態のときに前記レギュレータの動作を停止させ、前記プロセッサからウエイク信号を受け取ったときに前記レギュレータを動作させる第2のコントローラと
を有する電源装置。 A power supply for a computer to which an AC adapter can be connected,
A battery pack comprising a battery and a processor for monitoring the state of charge of the battery;
A first controller that receives information about the state of charge of the battery from the processor via a data bus and manages the state of charge of the battery;
A regulator for supplying power to the first controller;
A second controller configured to stop the operation of the regulator when the AC / DC adapter is connected to the computer and the computer is in a power-off state and to operate the regulator when receiving a wake signal from the processor; Having a power supply.
電池と、
前記電池の充電状態を監視してデータ・バスを通じて前記電池の充電状態に関する情報を前記第1のコントローラに送るプロセッサとを備え、
前記第2のコントローラは前記コンピュータがパワーオフ状態のときに前記レギュレータの動作を停止させ、前記プロセッサは前記充電状態に関する情報を前記第1のコントローラに送る際に前記レギュレータを動作させるためのウエイク信号を前記第2のコントローラに送る電池パック。 A charger, a first controller that controls the charger, a regulator that supplies power to the first controller, and a second controller that controls the regulator can be attached to a computer to which an AC adapter is connected. A battery pack,
Battery,
A processor that monitors the state of charge of the battery and sends information about the state of charge of the battery over the data bus to the first controller;
The second controller stops the operation of the regulator when the computer is in a power-off state, and the processor wakes a signal for operating the regulator when sending information about the charging state to the first controller. Is sent to the second controller.
前記電池の充電状態を管理するコントローラを前記コンピュータに提供するステップと、
前記コンピュータをパワーオフ状態に移行させて前記コントローラの動作を停止するステップと、
前記プロセッサが前記電池の充電状態に関する情報を前記コントローラに送る際に前記プロセッサが前記コンピュータにウエイク信号を送って前記コントローラの動作を開始させるステップと、
動作を開始してから前記コントローラが前記プロセッサから前記電池の充電状態に関する情報を受け取るステップと
を有する待機電力の低減方法。 A method for reducing standby power in a computer to which an AC adapter is connected and a battery pack including a battery and a processor that monitors a state of charge of the battery is mounted,
Providing the computer with a controller for managing the state of charge of the battery;
Transitioning the computer to a power-off state and stopping the operation of the controller;
When the processor sends information about the state of charge of the battery to the controller, the processor sends a wake signal to the computer to start operation of the controller;
A method of reducing standby power, comprising: starting the operation, and receiving the information on the state of charge of the battery from the processor.
The reduction method according to claim 14 or 15, wherein the predetermined process is a display process related to charging of the battery or a charged state of the battery.
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