JP2012008869A - 情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源アダプタの安全性を確保しながら、電源アダプタの許容電力の限度まで連続して継続駆動を行って、電源アダプタの電力供給能力を十分に活かすことが可能な消費電力制御が行われる情報処理装置を提供する。
【解決手段】ＣＰＵ３及び周辺機器を含む回路要素ユニット群５〜９を備えて情報処理を行う本体装置１と、外部電源からの電力を所定の電圧で供給するための電源アダプタ２とを備え、電源アダプタは本体装置に対して着脱自在である。電源アダプタと回路要素ユニット群とを接続する電源ライン１０の始端部に接続され、電源アダプタから供給される電源電圧に基づく電力情報信号を出力する電圧検出部１１と、電圧検出部からの電力情報信号に応じて、回路要素ユニット群の消費電力を段階的に制御し、電源電圧が低い程、消費電力を低減させる電力制御部１２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）のような情報処理装置に関し、特に、外部電源からの電力を供給するための電源アダプタを保護する消費電力制御機能を備えた情報処理装置に関する。

図４は、ノート型ＰＣの外観の一例を示す斜視図である。ＰＣ本体１００は、本体ケース１０１と、本体ケース１０１の後部にヒンジ１０２により回動可能に保持された蓋体１０３からなる。本体ケース１０１にはＣＰＵを含む回路要素ユニット群が収容され、蓋体１０３の内側面には、液晶パネル１０４が設けられている。

ＣＰＵを搭載した回路基板、他の回路要素ユニット群、及びバッテリパック等が、本体ケース１０１の内部に収容されている。本体ケース１０１の上面部には、キーボード１０５、タッチパッド１０６等が設けられている。

本体ケース１０１の外部の、例えば右側面部に電源端子１０７が設けられ、この電源端子１０７に電源アダプタ（ＡＣアダプタ）１０８が接続される。電源アダプタ１０８は、外部から供給されるＡＣ（交流）電源をＤＣ（直流）電源に変換してＰＣ本体１００に供給する。

従来、このノート型ＰＣのような情報処理装置の電源アダプタとしては、装置全体の最大消費電力を見積もり、それに見合う電力容量に設計された電源アダプタが使用されている。さらに、情報処理装置の動作に伴う消費電力が、許容電力（通常は電源アダプタの最大出力）を超えた場合、電流ＦＵＳＥを切断することや、電源アダプタに内蔵された保護装置により出力停止状態にすることで、電源アダプタの安全性を確保している。また、情報処理装置が充電装置を内蔵している場合には、装置の負荷が許容電力を超えないように充電電流を制御することも行われる。

上述のような電源アダプタの保護技術には、次のような問題がある。
（１）電流ＦＵＳＥを切断する構成の場合、ＦＵＳＥが切断された後には、情報処理装置の修理を行わなければ、再使用することができない。
（２）電源アダプタに内蔵の保護装置を動作させる場合であっても、情報処理装置の動作が停止してしまう。
（３）情報処理装置の一例であるパーソナルコンピュータは、昨今の情報処理能力の向上に伴い、消費電力が増大しており、充電制御だけでは許容電力を超えてしまう恐れがある。

このような問題に対処するためには、大容量のＡＣアダプタを用いるなど、コスト面および持ち運び性（小型軽量）などを犠牲にしなければならなかった。これに対して、システムの消費電力を低減し、より低容量のＡＣアダプタの使用を可能とするために消費電力制御を採用することが知られている。

従来、パーソナルコンピュータにおける代表的な消費電力制御技術の例としては、周期的にＣＰＵのクロックを止めてＣＰＵを間欠動作させることにより、ＣＰＵの平均処理速度を抑える制御技術（以下、スロットリング制御と称する）が知られている。この技術は主にＣＰＵの発熱温度を制御するＣＰＵ熱制御対策や、バッテリ駆動時間の延長等に使用されているが、例えば特許文献１には、ＡＣアダプタ保護のための消費電力制御にスロットリング制御を用いることが開示されている。

すなわち特許文献１には、ＣＰＵを備えた情報処理装置の消費電力から平均消費電力を算出し、平均消費電力が規定値を超えた場合、ＣＰＵが消費する消費電力を低減する消費電力制御方法が開示されている。これによれば、一定時間毎に電流センサが検出する電流値を用いて平均消費電力を算出し、算出された平均消費電力が上限値を超えた場合には、ＣＰＵのスロットリング制御を行う。この制御方法により、情報処理装置に高負荷が掛かり、消費電力が電源アダプタの仕様を超えた場合に、ＣＰＵの消費電力を規定値内に抑える消費電力制御が行われるので、低容量の電源アダプタを使用することが可能となる。

特開２００３−２９５９８６号公報

特許文献１の構成においては、情報処理動作に伴うＣＰＵの消費電力を検出し、その大きさに応じて消費電力制御が行われる。この方法の場合、電源アダプタの許容電力に係わりなく、ＣＰＵの消費電力が所定の大きさに達したときに消費電力制御が行われる。そのため、電源アダプタとしては許容電力的に実際には余裕がある状態であっても、ＣＰＵの消費電力を低減させるスロットリング制御が行われてしまう。

その結果、電力供給能力の小さい電源アダプタを用いた場合には適切な消費電力制御が行われても、電力供給能力の大きい電源アダプタを用いた場合には、電源アダプタの電力供給能力を十分に活用できない事態が発生する。

従って、本発明は、電源アダプタの安全性を確保しながら、電源アダプタの許容電力の限度まで連続して継続駆動を行って、電源アダプタの電力供給能力を十分に活用することが可能な消費電力制御が行われる情報処理装置を提供することを目的とする。

本発明の情報処理装置は、ＣＰＵ及び周辺機器を含む回路要素ユニット群を備えて情報処理を行う本体装置と、外部電源からの電力を所定の電圧で供給するための電源アダプタとを備え、前記電源アダプタは前記本体装置に対して着脱自在である。

上記課題を解決するために、本発明の情報処理装置は、前記電源アダプタと前記回路要素ユニット群とを接続する電源ラインの始端部に接続され、前記電源アダプタから供給される電源電圧に基づく電力情報信号を出力する電圧検出部と、前記電圧検出部からの前記電力情報信号に応じて、前記回路要素ユニット群の消費電力を段階的に制御し、前記電源電圧が低い程、前記消費電力を低減させる電力制御部とを備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、高負荷状態で消費電力が増大した場合に、安全性を確保しながら電源アダプタの許容電力の限度まで、情報処理装置を停止させることなく連続して駆動させることが可能である。すなわち、本体装置内での消費電力に係わらず、電源電圧の変動に基づき電源アダプタの実際の状態に適合した制御が行われるので、電源アダプタの電力供給能力を十分に活かすことが可能である。

実施の形態におけるノート型ＰＣの主要回路構成を示すブロック図 同ノート型ＰＣの電圧検出部の構成を示す回路図 電源アダプタの電源電圧に応じた動作モードを示す図 従来例のノート型パーソナルコンピュータの外観を示す斜視図

本発明の情報処理装置は上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。

すなわち、前記電力制御部は、前記電力情報信号に応じて、前記ＣＰＵの処理能力を段階的に制御することにより、前記ＣＰＵの消費電力を低減させる構成とすることができる。

また、前記電力情報信号は、基準電圧に対する前記電源電圧の大小関係を示す信号であり、前記電力制御部は、前記電源電圧が前記基準電圧よりも低下したことを前記電力情報信号が示した場合、前記ＣＰＵの動作モードを省電力モードに移行させるように制御する構成とすることができる。

また、前記電力制御部は、前記電力情報信号に応じて、前記ＣＰＵ以外の少なくとも一種の前記回路要素ユニットを省電力モードに移行させて消費電力を低減させる構成とすることができる。

以下、本発明の情報処理装置の一実施形態としてノート型ＰＣを例に挙げ、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
図１は、本実施の形態におけるノート型ＰＣの主要回路構成を示すブロック図である。ノート型ＰＣの外観構成は、図３に示した従来例の場合と同様である。

図１において、ＰＣ本体１には、電源端子（不図示）を介して電源アダプタ２が着脱自在に接続される。ＰＣ本体１内には、情報処理のための基本的な要素としてのＣＰＵ３、ＢＩＯＳ４が配置されるとともに、周辺機器を含む回路要素ユニット群が収容されている。図１には、無線モジュール５、ＰＣカード６、ＤＶＤドライブ７、ＵＳＢコネクタ８、及び液晶バックライト９が、回路要素ユニット群の例として示されている。

電源アダプタ２は、外部の例えば商用電源のＡＣ電圧を所定のＤＣ電圧に変換して供給する。電源アダプタ２からは、実線で示された電源供給ライン１０を通じて、ＣＰＵ３、フラッシュメモリ４、及び無線モジュール５を始めとする回路要素ユニット群に電力が供給される。

ＰＣ本体１において、電源端子から回路要素ユニット群に対して伸びる電源ライン１０の始端部には、電圧検出ＩＣ１１が接続されている。当該箇所における電圧は実質的に、電源アダプタ２から供給される電源電圧に相当する。電圧検出ＩＣ１１は電圧検出部を構成し、電源ライン１０の始端部での電源電圧に基づき、電力情報信号を生成する。すなわち、電源電圧を基準電圧と比較して、電源電圧の低下を電力情報信号として出力する処理を行う。電圧検出ＩＣ１１が生成する電力情報信号は、電力制御マイコン（マイクロコンピュータ）１２に供給される。

電力制御マイコン１２は、電力制御部を構成するものであり、電圧検出ＩＣ１１から供給される電力情報信号に応じて、動作モード制御信号を出力する。動作モード制御信号に基づき、以下のように回路要素ユニット群の消費電力が段階的に制御され、電源アダプタ２の電源電圧が低い程、消費電力が低減させられる。

すなわち、ＣＰＵ３に対する動作モード制御信号は、ＢＩＯＳ４を介して、破線で示す動作モード制御ライン１３を通じて供給される。その動作モード制御信号により、ＣＰＵ３の処理能力が段階的に変更されて、ＣＰＵ３の消費電力を低減させる制御が行われる。ＣＰＵ３の処理能力の段階的な変更は、例えば、スロットリング制御を行い、ＣＰＵ３の動作を通常モードと省電力モード間で移行させる方法により実施することができる。省電力モードは、１段階または任意の複数の段階に設定することができる。

この消費電力制御によれば、電源アダプタ２から供給される電源電圧が、電圧検出ＩＣ１１で設定された基準電圧よりも低下した場合に、電圧検出ＩＣ１１が出力する電力情報信号が変化し、それに応じて電力制御マイコン１２は動作モード制御信号を変化させて、ＣＰＵ３の動作モードが省電力モードに移行する。

従って、高負荷状態でＰＣ本体１の消費電力が増大するのに伴い電源アダプタ２からの電源電圧が低下した場合には、消費電力が低減されて電源アダプタ２の安全性が確保される。従って、ＰＣ本体１は、電源アダプタ２の許容電力の限度まで、情報処理を停止することなく連続して駆動される。しかも、ＰＣ本体１内での消費電力に係わらず、電源電圧の変動に基づき電源アダプタ２の実際の状態に適合した制御が行われるので、電源アダプタ２の電力供給能力を活用しきることが可能である。

電力制御マイコン１２からの動作モード制御信号はまた、動作モード制御ライン１４を通じて、無線モジュール５、ＰＣカード６、ＤＶＤドライブ７、ＵＳＢコネクタ８、及び液晶バックライト９に対しても供給される。従って、電力制御マイコン１２は、電圧検出ＩＣ１１から供給される電力情報信号に応じて、ＣＰＵ３以外の少なくとも一種の回路要素ユニットを省電力モードに移行させて、消費電力を低減させることができる。

以上のような消費電力制御に際して、ＣＰＵ３、あるいは無線モジュール５、ＰＣカード６、ＤＶＤドライブ７、ＵＳＢコネクタ８、液晶バックライト９等の他の回路要素ユニットの各々ついて、省電力モードに移行させる優先順位については、ノート型ＰＣの仕様に応じて適宜設定することができる。また、複数の回路要素ユニットの省電力モード移行の組合わせについても、適宜設定することができる。

図２は、電圧検出ＩＣ１１が構成する電圧検出器の具体的な回路例を示す。この電圧検出器における検出端子１５は上述のとおり、電源ライン１０の始端部に接続されている。検出端子１５の電圧は抵抗Ｒａ、Ｒｂにより分割されてヒステリシスコンパレータ１６の一方の端子に入力される。ヒステリシスコンパレータ１６の他方の端子には、基準電圧源１７が供給する基準電圧Ｖｒ１が入力される。ヒステリシスコンパレータ１６の出力は、インバータ１８を介してＣＭＯＳ回路１９に入力され、ＣＭＯＳ回路１９からＣＭＯＳ回路１９の出力信号が取り出される。

検出端子１５の電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒ１より大きいと、ヒステリシスコンパレータ１６の出力がＬとなり、ＣＭＯＳ回路１９の出力電圧はＧＮＤと等しくなる。検出端子１５の電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒ１まで下がると、コンパレータ１６の出力が反転し、ＣＭＯＳ回路１９の出力電圧はＶ_DDと等しくなる。基準電圧Ｖｒ１まで下がっていた検出端子１５の電圧Ｖｓが再度上昇して、基準電圧Ｖｒ１よりも高く設定された解除電圧を超えると、コンパレータ１６の出力が反転してＧＮＤと等しくなる。基準電圧Ｖｒ１と解除電圧の差がヒステリシス幅になる。

このように、電圧検出ＩＣ１１は、検出端子１５から入力される電源アダプタ２の電源電圧（Ｖｓ）を基準電圧Ｖｒ１と比較して、基準電圧Ｖｒ１に対する電源電圧Ｖｓの大小関係を電力情報信号として出力する。この例では、基準電圧はＶｒ１の一種のみであり、従って、電源電圧の（Ｖｓ）の低下は１段階で検出され、ＣＰＵ３の処理能力等について変更可能な省電力モードは、１段階のみ（動作モードとしては２段階）である。これに対して、例えば図２に示す構成の電圧検出器を複数個に備え、各電圧検出器の基準電圧源１７が供給する基準電圧を異ならせることにより、電源アダプタ２の電源電圧（Ｖｓ）について、複数段階での変化を検出する構成とすることができる。それに応じて、動作モードを複数の段階に制御することができる。

例えば２個の電圧検出器を用いれば、図３に示すように、電源電圧（Ｖｓ）の低下を２段階に検出し、動作モードを３段階に制御することができる。図３において、横軸は電源電圧であり、Ｖｒｏは電源アダプタ２から供給される定格の電源電圧を示す。電源電圧（Ｖｓ）の低下は、２個の基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２に基づき２段階に検出される。すなわち、Ｖｒ１〜Ｖｒ０の電圧では通常電圧とみなし、基準電圧Ｖｒ１及びＶｒ２よりも低下したときに、動作モードの変更を要する電圧低下とする。

これにより、電源電圧（Ｖｓ）がＶｒ１≦Ｖｓ≦Ｖｒ０のときは通常動作モードＭ０、Ｖｒ２≦Ｖｓ＜Ｖｒ１のときは省電力第１モードＭ１、Ｖｓ＜Ｖｒ２のときは省電力第２モードＭ２に移行し、ＣＰＵ３のスロットリング制御が行われ、あるいは他の回路要素ユニットが省電力モードで動作させられる。

本発明の情報処理装置は、電源アダプタの安全性を確保しながら、電源アダプタの電力供給能力を十分に活かすことが可能であり、ノート型ＰＣ等に有用である。

１ ＰＣ本体
２ 電源アダプタ
３ ＣＰＵ
４ ＢＩＯＳ
５ 無線モジュール
６ ＰＣカード
７ ＤＶＤドライブ
８ ＵＳＢコネクタ
９ 液晶バックライト
１０ 電源ライン
１２ 電圧検出ＩＣ
１３、１４ 動作モード制御ライン
１５ 検出端子
１６ ヒステリシスコンパレータ
１７ 基準電圧源
１８ インバータ
１９ ＣＭＯＳ回路

Claims (4)

1. ＣＰＵ及び周辺機器を含む回路要素ユニット群を備えて情報処理を行う本体装置と、外部電源からの電力を所定の電圧で供給するための電源アダプタとを備え、前記電源アダプタは前記本体装置に対して着脱自在である情報処理装置において、
   前記電源アダプタと前記回路要素ユニット群とを接続する電源ラインの始端部に接続され、前記電源アダプタから供給される電源電圧に基づく電力情報信号を出力する電圧検出部と、
   前記電圧検出部からの前記電力情報信号に応じて、前記回路要素ユニット群の消費電力を段階的に制御し、前記電源電圧が低い程、前記消費電力を低減させる電力制御部とを備えたことを特徴とする情報処理装置。
2. 前記電力制御部は、前記電力情報信号に応じて、前記ＣＰＵの処理能力を段階的に制御することにより、前記ＣＰＵの消費電力を低減させる請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記電力情報信号は、基準電圧に対する前記電源電圧の大小関係を示す信号であり、
   前記電力制御部は、前記電源電圧が前記基準電圧よりも低下したことを前記電力情報信号が示した場合、前記ＣＰＵの動作モードを省電力モードに移行させるように制御する請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記電力制御部は、前記電力情報信号に応じて、前記ＣＰＵ以外の少なくとも一種の前記回路要素ユニットを省電力モードに移行させて消費電力を低減させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の情報処理装置。

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