JP2014045386A - 無線通信装置および携帯電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の放電終止電圧を低電圧化し、電池の高容量化を図ることができる。
【解決手段】放電終止電圧が低電圧化された電池から電源供給される無線通信装置１０である。無線通信装置１０は、昇圧回路３１、バイパス回路３２、入力端子３４および出力端子３５を有し、昇圧回路３１およびバイパス回路３２のいずれかを入力端子３４と出力端子３５との間に接続する第２の電圧供給部３０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話やスマートフォンといった携帯電子機器に搭載される無線通信装置に関する。

携帯電話やスマートフォンといった、高性能化された携帯電子機器においては、消費電力の低減化が重要である。従来の携帯電話機に比べ、消費する電力量が格段に増加し、所謂電池の持ちが非常に悪くなっているからである。

このような状況を考慮して、複数の変圧器内部に有する電源回路の入力と、メイン電池との間に、ＤＣ−ＤＣ変換器と抵抗との２パスを構成し、パスの切り替えを、抵抗の両端電圧の計測値またはＤＣ−ＤＣ変換器の効率に基づいて行なう方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

この方法では、電源回路の消費電力が大きく、ＤＣＤＣ変換回路を経由した方が、消費電力を低減できる場合に、ＤＣ−ＤＣ変換器を経由し、電源回路の消費電力が小さく、抵抗を介した方が、消費電力を低減できる場合に、抵抗を経由する。その結果、電池から電源回路に最適な効率で電力を供給するものである。

また、携帯装置の動作電池の寿命延長を図る方法も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

この方法では、電池電圧が３．６ボルト以上であればバイパススイッチが切断し、回路は従来のレギュレータとしての正常の動作をする。電池電圧が３．６ボルト以下に降下するとバイパススイッチが接続してレギュレータが切断される。この結果、装置の動作は電池がほぼ３．２ボルトになるまでフルに放電させることになる。

さらに、電池電圧が所定のしきい値以上の場合には、電池電圧をＤＣＤＣ変換回路で最適な電圧に変換してパワーアンプに供給し、電池電圧が所定のしきい値より小さい場合には電池から直接パワーアンプに電圧を供給する方法も提案されている（例えば、特許文献３を参照）。

この方法では、電池電圧をＤＣＤＣ変換回路電圧変換回路で降圧して最適な電圧とした後にパワーアンプに供給することによりパワーアンプで信号が歪められることなく増幅する。これにより、消費電流を低減することができる。

特開２００６−２８００２８号公報（２００６年１０月１２日公開） 特開２００２−３２０３３８号公報（２００２年１０月３１日公開） 特開２００６−１６６３７６号公報（２００６年６月２２日公開）

ところで、スマートフォンといった携帯電子機器にはＬｉイオン２次電池が用いられるのが一般的である。このＬｉイオン２次電池の高容量化を図る一つの手段として、放電終止電圧の低電圧化が挙げられる。一般に、Ｌｉイオン２次電池といった蓄電池は、ある程度まで放電すると電圧は急激に低下し、その後は放電能力が無くなる。このため、このような電圧に達した時点で蓄電池は使い切られたものと見なしている。

近年、Ｌｉイオン２次電池の開発が進み、例えば、負極材料の変更により、上述の放電終止電圧を低電圧化し、高容量化を図ることが可能となって来ている。このような放電終止電圧の低電圧化を行なう場合、装置機器メーカー側では機器の電源システムを低電圧で駆動するように対応する必要がある。

しかしながら、特許文献１、２および３には、放電終止電圧を低電圧化し、電池の高容量化を図る場合において、機器の電源システムが低電圧で駆動可能とする手段については何ら記載されていない。

上記課題に鑑み、本発明の目的は、電池の放電終止電圧を低電圧化し、電池の高容量化を図ることができる無線通信装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態における無線通信装置は、
放電終止電圧が低電圧化された電池から電源供給される無線通信装置であって、
昇圧回路、バイパス回路、入力端子および出力端子を有し、前記昇圧回路および前記バイパス回路のいずれかを前記入力端子と前記出力端子との間に接続する電圧供給部と、
前記電圧供給部の前記入力端子に電圧を供給する電池と、
前記無線通信装置の無線通信接続に用いられる複数の通信モードの各々に予め設定されたしきい値、および、前記電池から供給される電圧を用いて、前記電圧供給部において前記入力端子と前記出力端子との間に、前記昇圧回路および前記バイパス回路のいずれを接続すべきか判定する切替判定部と
を備える。

上記構成によれば、電圧供給部を用いて、電池の放電終止電圧を低くし、かつ、電池電力の有効利用を図ることが可能となり、携帯電子機器の駆動時間を長くすることができる。

前記無線通信装置からの送信信号を増幅するパワーアンプと、
前記電圧供給部と前記パワーアンプとの間に接続されたＤＣＤＣ変換器と
をさらに備え、
前記切替判定部は、前記ＤＣＤＣ変換器から前記パワーアンプへ供給される電圧が前記電池の電圧以下である場合には、前記電圧供給部において前記入力端子と前記出力端子との間に、前記バイパス回路を接続すべきとの判定を行なうことが好ましい。

前記切替判定部は、前記ＤＣＤＣ変換器から前記パワーアンプへ供給される電圧が前記電池の電圧よりも大きい場合であって、且つ、前記電池の電圧が前記しきい値以下である場合には、前記電圧供給部において前記入力端子と前記出力端子との間に、前記昇圧回路を接続すべきとの判定を行なうことが好ましい。

前記無線通信装置からの送信信号を増幅するパワーアンプをさらに備え、
前記電圧供給部は、前記パワーアンプに電力を直接供給するものであり、
前記電池の電圧が前記しきい値以下である場合には、前記電圧供給部において前記入力端子と前記出力端子との間に、前記昇圧回路を接続すべきとの判定を行なうことが好ましい。

前記しきい値は、前記複数の通信モードの各々に関し、前記無線通信装置の無線通信接続における規格特性を満足するために必要となる電圧であることが好ましい。

前記しきい値は、前記無線通信装置の送信周波数に関し、前記無線通信装置の無線通信接続における規格特性を満足するために必要となる電圧であることが好ましい。

前記しきい値は、前記無線通信装置の内部温度に関し、前記無線通信装置の無線通信接続における規格特性を満足するために必要となる電圧であることが好ましい。

本発明における携帯電子機器は、上記無線通信装置を備える。

本発明の無線通信装置は、以上のように、放電終止電圧が低電圧化された電池から電源供給される無線通信装置であって、
昇圧回路、バイパス回路、入力端子および出力端子を有し、前記昇圧回路および前記バイパス回路のいずれかを前記入力端子と前記出力端子との間に接続する電圧供給部と、
前記電圧供給部の前記入力端子に電圧を供給する電池と、
前記無線通信装置の無線通信接続に用いられる複数の通信モードの各々に予め設定されたしきい値、および、前記電池から供給される電圧を用いて、前記電圧供給部において前記入力端子と前記出力端子との間に、前記昇圧回路および前記バイパス回路のいずれを接続すべきか判定する切替判定部と
を備える。

それゆえ、電池の放電終止電圧を低電圧化し、電池の高容量化を図ることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態における無線通信装置の概略構成を示すブロック図である。 パワーアンプを説明するための説明図である。 切替判定部の判定動作を説明するための説明図である。 切替判定部の判定動作を説明するための説明図である。 本発明の他の実施形態における無線通信装置の概略構成を示すブロック図である。 切替判定部の判定動作を説明するための説明図である。 システムコントローラーの機能ブロック図である。 システムコントローラーの機能ブロック図である。 システムコントローラーの機能ブロック図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。以下の説明に用いる図面では、同一の部品に同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

本発明の一実施形態について図１〜図４、図７、図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本発明の無線通信装置は、携帯電話やスマートフォンといった、高性能化された携帯電子機器に搭載され、当該携帯電子機器の無線通信接続を実現するためのものである。

〔実施の形態１〕
（無線通信装置１０）
まず、図１に基づき、本発明の一実施形態である無線通信装置１０の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態である無線通信装置１０の概略構成を示すブロック図である。

無線通信装置１０は、図１に示すように、システムコントローラー１１と、ＲＦトランシーバＩＣ１２と、パワーアンプ１３と、デュプレクサ１４と、アンテナ１５と、パワーマネージメントＩＣ１６と、ＤＣＤＣ変換器１７と、電圧検出部１８と、電池１９と、第１の電圧供給部２０と、第２の電圧供給部（電圧供給部）３０とを備えている。

システムコントローラー１１は、無線通信装置１０内の各構成部品の動作を制御し、無線通信装置１０の無線通信接続を実現するものである。また、システムコントローラー１１は、第１の電圧供給部２０および第２の電圧供給部３０の各電圧供給を制御するものである。システムコントローラー１１が第１の電圧供給部２０および第２の電圧供給部３０の各電圧供給をどのように制御するかについては後述する。

ＲＦ（Radio Frequency）トランシーバＩＣ１２は、送信時には、システムコントローラー１１から出力されるベースバンドＴＸ信号を受け取る。このベースバンドＴＸ信号は、システムコントローラー１１のＴＸ端子１１１からＲＦトランシーバＩＣ１２のＴＸ端子１２２へ伝送される。

そして、ＲＦトランシーバＩＣ１２は、システムコントローラー１１から受け取ったベースバンドＴＸ信号をＲＦＴＸ信号に変換し、ＲＦＴＸ信号をパワーアンプ１３に出力する。ＲＦＴＸ信号は、ＲＦトランシーバＩＣ１２のＲＦＴＸ端子１２１からパワーアンプ１３に出力される。

一方、受信時には、ＲＦトランシーバＩＣ１２は、デュプレクサ１４から出力されるＲＦＲＸ信号を受け取る。このＲＦＲＸ信号は、デュプレクサ１４からＲＦトランシーバＩＣ１２のＲＦＲＸ端子１２５に出力される。

そして、ＲＦトランシーバＩＣ１２は、デュプレクサ１４から受け取ったＲＦＲＸ信号をベースバンドＲＸ信号に変換し、システムコントローラー１１に出力する。ベースバンドＲＸ信号は、ＲＦトランシーバＩＣ１２のＲＸ端子１２３からシステムコントローラー１１のＲＸ端子１１２に出力される。

システムコントローラー１１とＲＦトランシーバＩＣ１２との間には双方向制御信号バスが接続されている。このバスを用いて、システムコントローラー１１とＲＦトランシーバＩＣ１２とは制御情報を交換する。バスは、システムコントローラー１１のＣｏｎｔｒｏｌ端子１１３とＲＦトランシーバＩＣ１２のＣｏｎｔｒｏｌ端子１２４との間に接続されている。

パワーアンプ１３は、ＲＦトランシーバＩＣ１２から出力されるＲＦＴＸ信号を受け取る。パワーアンプ１３はＲＦＴＸ信号を増幅する。パワーアンプ１３は、例えば、端末と基地局とが遠距離にある場合、その距離に応じ、ＲＦＴＸ信号を基地局からの送信電力指定に基づいて増幅する。

デュプレクサ１４は、受信時および送受信時には、アンテナ１５が受信したＲＦＲＸ信号をＲＦトランシーバＩＣ１２に出力する。ＲＦＲＸ信号は、デュプレクサ１４のＲＸＰＯＲＴ（図示省略）からＲＦトランシーバＩＣ１２のＲＦＲＸ端子１２５に出力される。

一方、送信時には、デュプレクサ１４は、パワーアンプ１３により増幅されたＲＦＴＸ信号を受け取る。ＲＦＴＸ信号は、パワーアンプ１３からデュプレクサ１４のＴＸＰＯＲＴ（図示省略）に出力される。

なお、ＲＸＰＯＲＴとＴＸＰＯＲＴとはＲＦ周波数帯において十分に電気的に絶縁されている。これにより、パワーアンプ１３により増幅されたＲＦＴＸ信号のＲＸＰＯＲＴへの出力は極めて微小であり、一般的に５５ｄＢ程度減衰される。

パワーマネージメントＩＣ１６は、無線通信装置１０内および、無線通信装置１０が搭載される携帯電子機器内で利用される各種の電圧を発生する。パワーマネージメントＩＣ１６は、各種の電圧を発生させるべく、第１のＨＶＬＤＯ（ＨＶロードロップアウトレギュレータ）１６１と、第２のＨＶＬＤＯ１６２と、第１のＤＣＤＣ変換回路１６３と、第２のＤＣＤＣ変換回路１６４と、第１のＬＶＬＤＯ（ＬＶロードロップアウトレギュレータ）１６５と、第２のＬＶＬＤＯ１６６と、第３のＬＶＬＤＯ１６７とを有している。

電池１９は、放電終止電圧の低電圧化が図られており、本実施形態では、その放電終止電圧は２．４Ｖである（なお、通常、放電終止電圧は３．２Ｖ程度である。）。このため、この２．４Ｖ以下の電圧を発生させる第１のＤＣＤＣ変換回路１６３と、第２のＤＣＤＣ変換回路１６４と、第１のＬＶＬＤＯ１６５と、第２のＬＶＬＤＯ１６６と、第３のＬＶＬＤＯ１６７とには、電池１９から電圧が供給される。

一方、２．４Ｖより高い電圧を発生させる第１のＨＶＬＤＯ１６１と、第２のＨＶＬＤＯ１６２とには、第１の電圧供給部２０から電圧が供給される。第１の電圧供給部２０は、電池１９の電圧に応じ、電池１９の電圧を、昇圧または降圧、あるいは、昇圧も降圧もせずに、第１のＨＶＬＤＯ１６１と、第２のＨＶＬＤＯ１６２とに供給する。

ＤＣＤＣ変換器１７は、パワーアンプ１３の可変電圧供給であるＶＣＣ２をパワーアンプ１３に供給する。なお、パワーアンプ１３は、２つの電源供給を受けており、電池電圧供給であるＶＣＣ１と、上述のＶＣＣ２とである。本実施形態では、ＶＣＣ１は３．２Ｖ、ＶＣＣ２は０．５Ｖ以上３．５Ｖ以下である。ＤＣＤＣ変換器１７は、上述のＶＣＣ２をパワーアンプ１３に供給すべく、電池１９から供給される電圧を０．５Ｖ以上３．５Ｖ以下の範囲でＤＣＤＣ変換する。例えば、図２に示すように、通信モードがＲ９９とＨＳＤＰＡの場合とでは同じ出力パワー（ｄＢｍ）でも異なるＶＣＣ２（Ｖ）が必要である。

ただし、上述したように、電池１９は放電終止電圧の低電圧化が図られている。このため、電池１９の電圧の如何によっては、ＤＣＤＣ変換器１７に供給すべき電圧が供給できず、電池１９の電圧を昇圧しなければならない場合がある。そこで、第２の電圧供給部３０は、電池１９の電圧に応じ、電池１９の電圧を、昇圧または昇圧せずに、ＤＣＤＣ変換器１７に供給する。

電圧検出部１８は、電池１９の電圧を検出し、検出結果を一時的に保持したり、検出結果を必要とする回路等に出力したりする。

電池１９は、蓄電池であり、例えば、Ｌｉイオン２次電池を用いることができる。本実施形態では、電池１９の放電終止電圧を低電圧化されており、これにより、電池の高容量化を実現している。さらに、本実施形態では、この電池１９の低電圧化に伴い、無線通信装置１０内の各部品が低電圧で駆動するように対応させるべく、第１の電圧供給部２０および第２の電圧供給部３０を設けている。

（第１の電圧供給部２０）
第１の電圧供給部２０は、昇圧回路２１と、降圧回路２２と、バイパス回路２３と、切替回路２４と、入力端子２５と、出力端子２６とを備えている。昇圧回路２１、降圧回路２２およびバイパス回路２３は、入力端子２５と出力端子２６との間に並列的に接続されている。切替回路２４は、昇圧回路２１、降圧回路２２およびバイパス回路２３のうちのいずれかを入力端子２５に接続し、入力端子２５と出力端子２６との間を昇圧回路２１、降圧回路２２およびバイパス回路２３のうちのいずれかを用いて接続する。

入力端子２５は電池１９に接続されており、電池１９から電圧が供給される。出力端子２６はパワーマネージメントＩＣ１６の第１のＨＶＬＤＯ１６１および第２のＨＶＬＤＯ１６２の各々に接続されており、第１の電圧供給部２０は出力端子２６を通して第１のＨＶＬＤＯ１６１および第２のＨＶＬＤＯ１６２の各々に電力を供給する。

第１の電圧供給部２０が動作を行なうか停止するか、および、切替回路２４が昇圧回路２１、降圧回路２２およびバイパス回路２３のうちのいずれかを入力端子２５に接続するか、については、システムコントローラー１１により制御される。

（システムコントローラー１１の機能ブロック１）
以下、第１の電圧供給部２０の制御を行なうために必要となる、システムコントローラー１１の機能ブロックについて説明する。図７は、第１の電圧供給部２０の制御を行なうために必要となるシステムコントローラー１１の機能ブロック図である。

図７に示すように、システムコントローラー１１は、入力電圧取得部４１と、出力電圧取得部４２と、出力電流算出部４３と、電圧記憶部４４と、通信モード取得部４５と、受信信号強度レベル取得部４６と、送信信号電力レベル取得部４７と、効率算出部４８と、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）４９と、切替判定部５１と、切替判定情報５２と、判定結果記憶部５３と、動作決定部５４とを備えている。

入力電圧取得部４１は、一定時間毎に電圧検出部１８から検出結果を受け取る。入力電圧取得部４１は、電圧検出部１８から受け取った電池１９の電圧を効率算出部４８および切替判定部５１に出力する。また、入力電圧取得部４１は、電池１９の電圧を電圧記憶部４４に記憶してもよい。

出力電圧取得部４２は、第１の電圧供給部２０の出力電圧を取得する。第１の電圧供給部２０は、パワーマネージメントＩＣの第１のＨＶＬＤＯ１６１と第２のＨＶＬＤＯ１６２とに電圧を供給する。本実施形態では、第１のＨＶＬＤＯ１６１の出力電圧は３．２Ｖであり、第２のＨＶＬＤＯの出力電圧は２．８Ｖである。したがって、第１の電圧供給部２０の出力電圧は３．２Ｖとなる。出力電圧取得部４２は、第１の電圧供給部２０の出力電圧を効率算出部４８に出力する。

出力電流算出部４３は、第１の電圧供給部２０の出力電流を算出する。出力電流算出部４３は、第１の電圧供給部２０の出力電流を算出するために、通信モード取得部４５、受信信号強度レベル取得部４６および送信信号電力レベル取得部４７の各々から必要な情報を取得する。

具体的には、通信モード取得部４５は、無線通信装置１０の通信モードを取得する。通信モードは、例えば、ＬＴＥ、Ｗ−ＣＤＭＡ Ｒ９９、ＨＳＤＰＡ、ＨＳＵＰＡといったものである。通信モード取得部４５は、無線通信装置１０の通信モードを取得し、出力電流算出部４３に出力する。

なお、通信モード取得部４５は、無線通信装置１０の通信モードを取得不可であった場合、つまり、無線通信装置１０が無線通信を行っていない場合、その旨を動作決定部５４に出力する。この場合、動作決定部５４は、第１の電圧供給部２０の動作を停止させるべく、動作停止信号を第１の電圧供給部２０に出力する。第１の電圧供給部２０は、動作停止信号を受け取ると、自身の動作を停止する。一方、動作決定部５４は、無線通信装置１０が無線通信を行っている場合であれば、第１の電圧供給部２０が動作可能となるよう、動作可能信号を第１の電圧供給部２０に出力するのは言うまでもない。

受信信号強度レベル取得部４６は、無線通信装置１０の受信時、アンテナ１５が受信したＲＦＲＸ信号の強度レベルを取得する。受信信号強度レベル取得部４６は取得した強度レベルを出力電流算出部４３に出力する。

送信信号電力レベル取得部４７は、無線通信装置１０の送信時、アンテナ１５から送信されたＲＦＴＸ信号の電力レベルを取得する。送信信号電力レベル取得部４７は取得した電力レベルを出力電流算出部４３に出力する。

このようにして出力電流算出部４３は、通信モード取得部４５、受信信号強度レベル取得部４６および送信信号電力レベル取得部４７の各々から上述した情報を取得する。そして、無線通信装置１０の受信時であれば、出力電流算出部４３は、通信モードおよび受信信号強度レベルに応じ、第１の電圧供給部２０の出力電流を算出する。一方、無線通信装置１０の送受信時であれば、出力電流算出部４３は、通信モード、受信信号強度レベルおよび送信信号電力レベルに応じ、第１の電圧供給部２０の出力電流を算出する。

出力電流算出部４３は、第１の電圧供給部２０の出力電流を効率算出部４８に出力する。

効率算出部４８は、電池１９の電圧、第１の電圧供給部２０の出力電圧および第１の電圧供給部２０の出力電流を用いて、第１の電圧供給部２０の電圧変換効率（効率）を算出する。効率は、電池１９の電圧（電池電圧）、第１の電圧供給部２０の出力電圧および第１の電圧供給部２０の出力電流に基づき決定される。例えば、効率算出部４８には、電池１９の電圧（電池電圧）、第１の電圧供給部２０の出力電圧および第１の電圧供給部２０の出力電流と、効率との関係を表わすＬＵＴ４９が設けられている。効率算出部４８は、電池１９の電圧、第１の電圧供給部２０の出力電圧および第１の電圧供給部２０の出力電流が入力されると、ＬＵＴ４９を参照し、第１の電圧供給部２０の効率を算出する。

効率算出部４８は、第１の電圧供給部２０の効率を切替判定部５１に出力する。

切替判定部５１は、電池１９の電圧（電池電圧）および第１の電圧供給部２０の効率を用いて、第１の電圧供給部２０の切替回路２４の切替先を判定する。切替判定部５１は、この切替先の判定の際、例えば、切替判定情報５２を用いればよい。切替判定情報５２は、例えば図３に示す、電池１９の電圧（電池電圧）と第１の電圧供給部２０の効率との関係を表わすグラフ図である。

図３の例の場合、電池電圧が上述の３．２Ｖよりも高い時であれば、切替回路２４の切替先を降圧回路２２またはバイパス回路２３とすればよい。ここで、切替回路２４の切替先を降圧回路２２とするか（降圧回路動作領域）、あるいは、切替回路２４の切替先をバイパス回路２３とするか（バイパス回路動作領域）は、以下の計算式に基づき判定される。

（第１の電圧供給部２０の入力電流）／（第１の電圧供給部２０の出力電流）＝
（第１の電圧供給部２０の出力電圧）／（第１の電圧供給部２０の入力電圧）
／（第１の電圧供給部２０の効率）＜１
すなわち、
（電池１９の電圧）＞（第１の電圧供給部２０の出力電圧）／
（第１の電圧供給部２０の効率）・・・（１）
なお、本実施形態においては、説明の簡略化のため、無線通信装置１０の各構成要件に含まれるＬＤＯのドロップアウト電圧およびＤＣＤＣコンバータでの損失を考慮に入れていない。本発明は、このようなドロップアウト電圧や損失を考慮した場合でも適用可能であることは言うまでもない。

上記（１）式を満足する場合であれば、切替回路２４の切替先を降圧回路２２とすればよい。一方、上記（１）式を満足しない場合であれば、切替回路２４の切替先をバイパス回路２３とすればよい。

次に、電池電圧が上述の３．２Ｖよりも低い時であれば、切替回路２４の切替先を昇圧回路２１とすればよい（昇圧回路動作領域）。

このようにして切替判定部５１は、切替回路２４の切替先を判定し、その判定結果を表わす切替信号を第１の電圧供給部２０に出力する。

なお、第１の電圧供給部２０の出力電流は、無線通信装置１０の受信時であれば、通信モードおよび受信信号強度レベルに応じ、無線通信装置１０の送受信時であれば、通信モード、受信信号強度レベルおよび送信信号電力レベルに応じ、出力電流算出部４３により算出される。

つまり、第１の電圧供給部２０の出力電流は、無線通信装置１０の動作状態が判明すれば、予め算出することが可能となる。ここで、システムコントローラー１１は、無線通信装置１０の現在の動作状態および次の動作状態を把握している（次の動作状態は、動作状態の遷移が起こる一定の時間の前に把握されている。）。

したがって、次の動作状態が判明した瞬間に、次の状態の第１の電圧供給部２０の出力電流は判明する。そして、電池１９の電圧（電池電圧）は、電圧記憶部４４から読み出すことが可能である。

したがって、切替判定部５１は、次に遷移する動作状態および電池１９の電圧（電池電圧）を用いて、次に第１の電圧供給部２０の切替回路２４に与えるべき切替信号を予め生成し、例えば、判定結果記憶部５３に記憶しておくことができる。この場合、次に遷移する状態の判明時が切替判定のタイミングとなる。

第１の電圧供給部２０によれば、電池の放電終止電圧を低くし、かつ、電池電力の有効利用を図ることが可能となり、携帯電子機器の駆動時間を長くすることができる。

特に、第１の電圧供給部２０の入力電圧、出力電圧および効率から鑑みて、昇圧回路２１、降圧回路２２およびバイパス回路２３の切替えを考慮するため、携帯電子機器の長時間駆動化が可能となる。

（第２の電圧供給部３０）
第２の電圧供給部３０は、昇圧回路３１と、バイパス回路３２と、切替回路３３と、入力端子３４と、出力端子３５とを備えている。昇圧回路３１およびバイパス回路３２は、入力端子３４と出力端子３５との間に並列的に接続されている。切替回路３３は、昇圧回路３１およびバイパス回路３２のうちのいずれかを入力端子３４に接続し、入力端子３４と出力端子３５との間を昇圧回路３１およびバイパス回路３２のうちのいずれかを用いて接続する。

入力端子３４は電池１９に接続されており、電池１９から電圧が供給される。出力端子３５はＤＣＤＣ変換器１７に接続されており、第２の電圧供給部３０は出力端子３５を通してＤＣＤＣ変換器１７に電力を供給する。

第２の電圧供給部３０が動作を行なうか停止するか、および、切替回路３３が昇圧回路３１およびバイパス回路３２のうちのいずれかを入力端子３４に接続するか、については、システムコントローラー１１により制御される。

（システムコントローラー１１の機能ブロック２）
以下、第２の電圧供給部３０の制御を行なうために必要となる、システムコントローラー１１の機能ブロックについて説明する。図８は、第２の電圧供給部３０の制御を行なうために必要となるシステムコントローラー１１の機能ブロック図である。

図８に示すように、システムコントローラー１１は、しきい値設定部６１と、通信モード取得部６２と、動作決定部６３と、切替判定情報６４と、切替判定部６５と、ＶＣＣ２取得部６６とを備えている。

しきい値設定部６１は、無線通信装置１０の通信モードに応じ、規格特性（最大送信電力、ＡＣＬＲ、ＥＶＭ等）を満足できる最低電圧（しきい値）を設定する。しきい値設定部６１は、しきい値を設定するために、通信モード取得部６２から無線通信装置１０の通信モードを取得する。

なお、無線通信装置１０の設計段階においては、３ＧＰＰ ＴＳ２５．１０１規格（Ｗ−ＣＤＭＡ移動端末無線特性仕様）やＴＳ３６．１０１規格（ＬＴＥ移動端末無線特性仕様）に規定される無線特性仕様を満足する、最大送信電力送信時の下限電圧を予め求めておけばよい。

例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ Ｒ９９で最大送信電力を送信する場合において、ＶＣＣ２を低下させていくとＡＣＬＲ（Adjacent Channel Leakage Power Ratio）やＥＶＭ（Error Vector Magnitude）特性が劣化していくが、規格値を担保可能な下限電圧を設計段階で求めておいて、その結果に基づいて、上述のしきい値を設定することができる。他の通信モードに対しても、同様にしきい値を求めておくことが可能である。

しきい値の設定値の例としては、Ｗ−ＣＤＭＡ Ｒ９９の時に“３．２Ｖ”、ＨＳＤＰＡの時に“３．２５Ｖ”、ＨＳＵＰＡの時に“３．２８Ｖ”、ＬＴＥの時に“３．３５Ｖ”等となる。

また、３ＧＰＰ ＴＳ２５．１０１規格や３ＧＰＰ ＴＳ３６．１０１規格に規定される無線特性仕様を満足する、最大送信電力送信時の下限電圧は、主として、パワーアンプ１３の特性に依存する。ここで、パワーアンプ１３の特性は、送信周波数、および環境温度（すなわち、無線通信装置１０の内部温度）に大きく依存する。一般に、送信周波数が高いほうが低い場合よりも特性が悪くなる。また、無線通信装置１０の内部温度が高いほうが低い場合よりも特性が悪くなる。

このため、例えば、パワーアンプ１３の特性が良い方向となる、送信周波数が低い場合（Low channel）には、送信周波数が高い場合（High channel）よりも、上述のしきい値を下げることができる。

このような送信周波数に応じた、上述の無線特性規格値を担保できる下限電圧は設計段階で予め求めることが可能である。

同様に、パワーアンプ１３の特性が良い方向となる、無線通信装置１０の内部温度が低い場合には、無線通信装置１０の内部温度が高い場合よりも、上述のしきい値を下げることができる。なお、無線通信装置１０の内部温度を検出する温度検出手段は、例えば、パワーアンプ１３の付近にＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタを用いた温度検出回路を配置することで実現することができる。また、このようなＮＴＣサーミスタに代えて、ＲＦトランシーバＩＣ１２に温度検出用のサーマルダイオード（on die thermal diode）が内蔵されている場合には、前記のサーマルダイオードを用いて温度検出手段を実現しても良い。

このような温度検出手段によって検出される無線通信装置１０の内部温度に対応させて、上述の無線特性規格値を担保できる下限電圧を設計段階で予め求めておけばよい。

送信周波数は基地局から通信を許可されたチャネル（channel）に応じた周波数をシステムコントローラー１１によって設定される。また、無線通信装置１０の内部温度は上述の温度検出手段によって検出される。送信周波数および無線通信装置１０の内部温度はいずれも、システムコントローラー１１によって読み出し可能である。したがって、システムコントローラー１１によって、無線通信装置１０の送信周波数および内部温度はいずれも検知される。

表１は、Ｗ−ＣＤＭＡ Ｒ９９の時における、送信周波数に応じてしきい値を変更する例を、表２は、無線通信装置１０の内部温度に応じてしきい値を変更する例を、それぞれ示している。表１に示すように、送信周波数が低くなるにつれて、しきい値を低く設定可能である。また、同様に、表２に示すように、無線通信装置１０の内部温度が低くなるにつれて、しきい値を低く設定可能である。

なお、表１、表２に示すしきい値はあくまで一例であり、無線通信装置１０の設計によっては、例えば送信周波数が高くなるにつれて、しきい値を低く設定可能な場合もありうるが、しきい値の設定次第でどのような場合にでも対応可能であることは言うまでも無い。

したがって、無線通信装置１０の通信モードのみならず、無線通信装置１０の送信周波数や内部温度に応じて、きめ細かく上述のしきい値を設定することが可能であり、さらなる効率的な電池電力の利用を可能とするものである。

しきい値設定部６１は、自身が設定したしきい値を切替判定部６５に出力する。

ＶＣＣ２取得部６６は、ＤＣＤＣ変換器１７の出力電圧を取得する。ＤＣＤＣ変換器１７は、パワーアンプ１３にＶＣＣ２を供給する。本実施形態では、ＶＣＣ２は０．５Ｖ以上３．５Ｖ以下である。したがって、ＤＣＤＣ変換器１７の出力電圧は０．５Ｖ以上３．５Ｖ以下となる。ＶＣＣ２取得部６６は、ＤＣＤＣ変換器１７の出力電圧を切替判定部６５に出力する。

通信モード取得部６２は、無線通信装置１０の通信モードを取得する。通信モードは、例えば、ＬＴＥ、Ｗ−ＣＤＭＡ Ｒ９９、ＨＳＤＰＡ、ＨＳＵＰＡといったものである。通信モード取得部６２は、無線通信装置１０の通信モードを取得し、しきい値設定部６１に出力する。

なお、通信モード取得部６２は、無線通信装置１０の通信モードが取得不可もしくは通信モードに関わらず受信のみの状態であった場合、つまり、無線通信装置１０が無線送信動作を行っていない場合、その旨を動作決定部６３に出力する。この場合、動作決定部６３は、第２の電圧供給部３０の動作を停止させるべく、動作停止信号を第２の電圧供給部３０に出力する。第２の電圧供給部３０は、動作停止信号を受け取ると、自身の動作を停止する。一方、動作決定部６３は、無線通信装置１０が無線送信動作を行っている場合であれば、第２の電圧供給部３０が動作可能となるよう、動作可能信号を第２の電圧供給部３０に出力するのは言うまでもない。

切替判定部６５は、上述のしきい値およびＤＣＤＣ変換器１７の出力電圧を用いて、第２の電圧供給部３０の切替回路３３の切替先を判定する。切替判定部６５は、この切替先の判定の際、例えば、切替判定情報６４を用いればよい。切替判定情報６４は、例えば図４に示す、電池１９の電圧（電池電圧）とＤＣＤＣ変換器１７の出力電圧（ＶＣＣ２）との関係を表わすグラフ図である。

システムコントローラー１１は、ＤＣＤＣ変換器１７の出力電圧に応じ、第２の電圧供給部３０の昇圧動作を極力避ける制御を行なう。図４の例の場合、ＶＣＣ２が電池電圧以下であれば、切替回路３３の切替先をバイパス回路３２とすればよい（バイパス回路動作領域１および２）。

一方、ＶＣＣ２が電池電圧よりも高ければ、切替回路３３の切替先を昇圧回路３１とすればよい（昇圧回路動作領域）。ただし、ＶＣＣ２が電池電圧よりも高い場合でも、電池電圧が上述したしきい値よりも高ければ、切替回路３３の切替先をバイパス回路３２とする（バイパス回路動作領域３）。すなわち、無線通信装置１０の通信モード応じて規格特性を満足できない場合のみ昇圧する。これにより、第２の電圧供給部３０の出力電圧は、無線通信装置１０の無線特性規格を担保しながら消費電流を最小化する電圧となる。

第２の電圧供給部３０によれば、電池１９の放電終止電圧を低くし、かつ、電池電力の有効利用を図ることが可能となり、無線通信装置１０を搭載する携帯電子機器の駆動時間を長くすることできる。

特に、通信モードを鑑みて、第２の電圧供給部３０のバイパス回路３２と昇圧回路３１との切替えしきい値となる電池電圧を変更するので、携帯電子機器の長時間駆動化が可能となる。

〔実施の形態２〕
図５は、本発明の実施の形態２である無線通信装置１０ａの概略構成を示すブロック図である。

本発明の実施の形態２の無線通信装置１０ａが上記実施の形態１の無線通信装置１０と異なる点は、パワーアンプ１３のＶＣＣ２が可変電圧供給ではなく、電池１９からの電圧供給である点、すなわち、無線通信装置１０のＤＣＤＣ変換器１７を不要とする点である。無線通信装置１０ａでは、第２の電圧供給部３０を用いて、パワーアンプ１３にＶＣＣ１およびＶＣＣ２を供給する。

図９に、第２の電圧供給部３０の制御を行なうために必要となるシステムコントローラー１１の機能ブロック図を示す。図９の機能ブロックが図８の機能ブロックと異なる点は、ＶＣＣ２取得部６６が不要となる点である。

切替判定部６５は、しきい値設定部６１により設定されたしきい値を用いて、第２の電圧供給部３０の切替回路３３の切替先を判定する。切替判定部６５は、この切替先の判定の際、例えば、切替判定情報６４を用いればよい。切替判定情報６４は、例えば図６に示す、電池１９の電圧（電池電圧）とＤＣＤＣ変換器１７の出力電圧（ＶＣＣ２）との関係を表わすグラフ図である。

システムコントローラー１１は、図６の例の場合、電池電圧が上述したしきい値よりも高ければ、切替回路３３の切替先をバイパス回路３２とする（バイパス回路動作領域）。

一方、電池電圧が上述したしきい値以下であれば、切替回路３３の切替先を昇圧回路３１とする（昇圧回路動作領域）。

すなわち、無線通信装置１０ａの通信モードに応じて規格特性を満足できない場合のみ昇圧する。これにより、第２の電圧供給部３０の入力電流を最小化することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

最後に、システムコントローラー１１の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、システムコントローラー１１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、前記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、前記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、前記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるシステムコントローラー１１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、前記システムコントローラー１１に供給し、そのコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

前記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやコンパクトディスク−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／デジタルビデオデイスク／コンパクトディスク−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、システムコントローラー１１を通信ネットワークと接続可能に構成し、前記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、前記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は、携帯電話やスマートフォンといった携帯電子機器に搭載される無線通信装置に適用できる。

１０、１０ａ 無線通信装置
１１ システムコントローラー
１２ ＲＦトランシーバＩＣ
１３ パワーアンプ
１４ デュプレクサ
１５ アンテナ
１６ パワーマネージメントＩＣ
１７ ＤＣＤＣ変換器
１８ 電圧検出部
１９ 電池
２０ 第１の電圧供給部
３０ 第２の電圧供給部（電圧供給部）
３１ 昇圧回路
３２ バイパス回路
３３ 切替回路
３４ 入力端子
３５ 出力端子

Claims (8)

1. 放電終止電圧が低電圧化された電池から電源供給される無線通信装置であって、
   昇圧回路、バイパス回路、入力端子および出力端子を有し、前記昇圧回路および前記バイパス回路のいずれかを前記入力端子と前記出力端子との間に接続する電圧供給部と、
   前記電圧供給部の前記入力端子に電圧を供給する電池と、
   前記無線通信装置の無線通信接続に用いられる複数の通信モードの各々に予め設定されたしきい値、および、前記電池から供給される電圧を用いて、前記電圧供給部において前記入力端子と前記出力端子との間に、前記昇圧回路および前記バイパス回路のいずれを接続すべきか判定する切替判定部と
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記無線通信装置からの送信信号を増幅するパワーアンプと、
   前記電圧供給部と前記パワーアンプとの間に接続されたＤＣＤＣ変換器と
   をさらに備え、
   前記切替判定部は、前記ＤＣＤＣ変換器から前記パワーアンプへ供給される電圧が前記電池の電圧以下である場合には、前記電圧供給部において前記入力端子と前記出力端子との間に、前記バイパス回路を接続すべきとの判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記切替判定部は、前記ＤＣＤＣ変換器から前記パワーアンプへ供給される電圧が前記電池の電圧よりも大きい場合であって、且つ、前記電池の電圧が前記しきい値以下である場合には、前記電圧供給部において前記入力端子と前記出力端子との間に、前記昇圧回路を接続すべきとの判定を行なうことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記無線通信装置からの送信信号を増幅するパワーアンプをさらに備え、
   前記電圧供給部は、前記パワーアンプに電力を直接供給するものであり、
   前記電池の電圧が前記しきい値以下である場合には、前記電圧供給部において前記入力端子と前記出力端子との間に、前記昇圧回路を接続すべきとの判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
5. 前記しきい値は、前記複数の通信モードの各々に関し、前記無線通信装置の無線通信接続における規格特性を満足するために必要となる電圧であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の無線通信装置。
6. 前記しきい値は、前記無線通信装置の送信周波数に関し、前記無線通信装置の無線通信接続における規格特性を満足するために必要となる電圧であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の無線通信装置。
7. 前記しきい値は、前記無線通信装置の内部温度に関し、前記無線通信装置の無線通信接続における規格特性を満足するために必要となる電圧であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の無線通信装置。
8. 請求項１から７までのいずれか１項に記載の無線通信装置を備えることを特徴とする携帯電子機器。

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