JP2022025593A - 電子機器、制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電圧変換部の入力電圧と電圧変換部の出力電圧との差が小さい場合であっても、安定した出力電圧を供給できるようにする。
【解決手段】電子機器は、給電機器から供給された電圧を第１の制御手段に供給するスイッチ手段と、電池の電圧に応じて、前記給電機器から供給された電圧を出力電圧に変換する電圧変換手段と、前記給電機器から供給された電圧で前記電池の充電と前記第１の制御手段への電力供給とを行う給電手段と、前記電圧変換手段のＰＷＭ制御のデューティが所定の閾値を超えていることが検出された場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介して前記第１の制御手段に電力供給を行うようにし、前記電圧変換手段のＰＷＭ制御のデューティが前記所定の閾値以下であることが検出された場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介さずに前記スイッチ手段を介して前記第１の制御手段に電力供給を行うようにする第２の制御手段とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、給電機器から供給される電力で動作可能な電子機器およびその制御方法並びにプログラムに関する。

特許文献１には、電池と電源回路との間に、ＤＣ－ＤＣ変換器を経由する経路とＤＣ－ＤＣ変換器を経由しない経路とを設け、これらの２つの経路のいずれかを介して電池の出力を電源回路に供給する方法が記載されている。

特開２００６－２８００２８号公報

特許文献１に記載されている方法では、ＤＣ－ＤＣ変換器のような電圧変換部の入力電圧と電圧変換部の出力電圧との差が小さい場合でもあっても、電圧変換部を動作させる場合があるため、安定した出力電圧を供給できない可能がある。

そこで、本発明は、電圧変換回路の入力電圧と電圧変換回路の出力電圧との差が所定値よりも小さい場合であっても、安定した出力電圧を供給できるようにすることを目的とする。

本発明に係る電子機器は、給電機器から供給された電圧を第１の制御手段に供給するスイッチ手段と、電池の電圧に応じて、前記給電機器から供給された電圧を出力電圧に変換する電圧変換手段と、前記給電機器から供給された電圧で前記電池の充電と前記第１の制御手段への電力供給とを行う給電手段と、前記電圧変換手段のＰＷＭ制御のデューティが所定の閾値を超えていることが検出された場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介して前記第１の制御手段に電力供給を行うようにし、前記電圧変換手段のＰＷＭ制御のデューティが前記所定の閾値以下であることが検出された場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介さずに前記スイッチ手段を介して前記第１の制御手段に電力供給を行うようにする第２の制御手段とを有する。

本発明に係る電子機器は、給電機器から供給された電圧を第１の制御手段に供給するスイッチ手段と、電池の電圧に応じて、前記給電機器から供給された電圧を出力電圧に変換する電圧変換手段と、前記給電機器から供給された電圧で前記電池の充電と前記第１の制御手段への電力供給とを行う給電手段と、前記給電機器から供給された電圧と前記電池の電圧との差が所定の値よりも小さい場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介さずに前記スイッチ手段を介して前記第１の制御手段に電力供給を行うようにし、前記給電機器から供給された電圧と前記電池の電圧との差が所定の値以上の場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介して前記第１の制御手段に電力供給を行うようにする第２の制御手段とを有する。

本発明によれば、電圧変換部の入力電圧と電圧変換部の出力電圧との差が小さい場合であっても、安定した出力電圧を供給することができる。

実施形態１および２における電子機器１００および給電機器２０１の接続例を説明するための図である。 実施形態１および２における電子機器１００の構成要素を説明するためのブロック図である。 実施形態１における充電・給電制御部１０９および充電・給電監視部１１０の構成要素を説明するためのブロック図である。 給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータおよびデューティ監視部３０８の構成要素を説明するための図である。 給電制御部３０３がＰＷＭ制御を行っている場合におけるチャージコンデンサ４１３の電圧変化を説明するためのタイムチャートである。 実施形態１における電子機器１００がサブ制御部１０８を介して給電機器２０１とＵＳＢ接続された場合に行われる処理の一例を説明するためのフローチャートである。 実施形態２における充電・給電制御部１０９および充電・給電監視部１１０の構成要素を説明するためのブロック図である。 実施形態２における電子機器１００がサブ制御部１０８を介して給電機器２０１とＵＳＢ接続された場合に行われる処理の一例を説明するためのフローチャートである。 実施形態２における降圧型スイッチングレギュレータの出力電圧の安定領域を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

［実施形態１］
図１は、実施形態１および２における電子機器１００および給電機器２０１の接続例を説明するための図である。実施形態１では、電子機器１００がデジタルカメラとして動作可能な電子機器である場合を説明する。ただし、電子機器１００は、デジタルカメラとして動作可能な電子機器に限るものではなく、メディアプレーヤ、スマートフォンまたはパーソナルコンピュータとして動作可能な電子機器であってもよい。

電子機器１００は、後述する撮像部１０２、操作部１０４および接続部１１１などから構成され、電池１１２が挿抜可能であり、電池１１２の電力で動作することができる。

給電機器２０１は、ＡＣアダプタまたはモバイルバッテリとして動作可能である。

接続部１１１は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ） Ｔｙｐｅ－Ｃ規格に準拠したコネクタであり、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ－Ｃケーブル２００を介して給電機器２０１と接続可能である。給電機器２０１は、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ－Ｃケーブル２００を介して接続部１１１に電力を供給することができる。電子機器１００は、電池１１２または給電機器２０１からの供給電力で動作することができる。電子機器１００は、給電機器２０１からの供給電力で電池１１２を充電することもできる。

実施形態１におけるＶＢＵＳ端子の入出力の関係から給電機器２０１はＳｏｕｒｃｅ機器であり、電子機器１００がＳｉｎｋ機器となる。

次に、図２を参照して、電子機器１００の構成要素を説明する。

メイン制御部１０１は、電子機器１００の構成要素を制御するためのハードウェアプロセッサを有する。メイン制御部１０１は、メモリ１０７に記憶されている後述のプログラムに従って電子機器１００の構成要素を制御することができる。

撮像部１０２は、撮像部１０２に含まれるレンズで結像された被写体光を電気信号に変換し、ノイズ低減処理などを行い、デジタルデータを画像データとして出力する。撮像した画像データはバッファメモリに蓄えられた後、メイン制御部１０１にて所定の演算を行い、記録媒体１０３に記録される。

記録媒体１０３は、撮像部１０２から出力された画像データを記録することができる。記録媒体１０３は、電子機器１００から取り外し可能な構成であってもよいし、電子機器１００から容易に取り外せないような構成であってもよい。いずれにしても電子機器１００は記録媒体１０３にアクセスする手段を有する。

操作部１０４は、ユーザ指示をユーザから受け付け、メイン制御部１０１またはサブ制御部１０８にユーザ指示に対応する信号を通知する。操作部１０４は例えば、ユーザが電子機器１００を電源ＯＮ状態または電源ＯＦＦ状態にするための電源ボタン、撮影を指示するためのレリーズスイッチ、ズーム操作を指示するためのズームレバーなどの操作部材を含む。また、画像データの再生を指示するための再生ボタン、電子機器１００の起動モードを指示するモードダイヤル、後述する表示部１０５に形成されるタッチパネルも操作部１０４に含まれる。なお、レリーズスイッチは、第１スイッチ信号ＳＷ１または第２スイッチ信号ＳＷ２を出力する。レリーズスイッチが、半押し状態となることにより、第１スイッチ信号ＳＷ１がＯＮ状態となる。これにより、メイン制御部１０１は、ＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ（自動露出）処理、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理、ＥＦ（フラッシュプリ発光）処理などの撮影準備を行うための指示を受け付ける。また、レリーズスイッチが、全押し状態となることにより、第２スイッチ信号ＳＷ２がＯＮ状態となる。これにより、メイン制御部１０１は、撮影を行うための指示を受け付ける。

表示部１０５は、撮影の際のビューファインダー画像の表示、撮影した画像データの表示、対話的な操作のための文字表示などを行う。なお、表示部１０５は必ずしも電子機器１００が内蔵する必要はない。

メモリ１０６は、撮像部１０２で撮像された画像データを一時的に保持するバッファメモリ、表示部１０５の画像表示用メモリ、メイン制御部１０１の作業領域などとして使用される。

メモリ１０７は、例えば、不揮発性メモリであり、メイン制御部１０１で実行される後述のプログラムなどが格納されている。

サブ制御部１０８は、電子機器１００の構成要素の一部を制御するためのハードウェアプロセッサを有する。サブ制御部１０８は、サブ制御部１０８に接続されたメモリに記憶されているプログラムに従って電子機器１００の構成要素の一部を制御することができる。サブ制御部１０８は、メイン制御部１０１よりも低消費電力で動作可能であり、後述する充電・給電制御部１０９を制御可能な電力制御回路として動作し、メイン制御部１０１と通信が可能である。

充電・給電制御部１０９は、接続部１１１により給電機器２０１から受け取った電力を電子機器１００の各構成要素に供給すると同時に、充電・給電制御部１０９は接続部１１１から受け取った電力で電池１１２を充電することができる電力供給制御回路である。

充電・給電監視部１１０は、充電・給電制御部１０９の動作状態を監視し、サブ制御部１０８に通知する監視回路である。

接続部１１１は、給電機器２０１と接続するためのインターフェースである。電子機器１００は、接続部１１１を介して、給電機器２０１とデータの授受を行うことができる。また接続部１１１を介して給電機器２０１から電力の供給を受けることができる。なお、実施形態１では、電子機器１００はＵＳＢデバイス機器として動作するものとし、接続部１１１には給電機器２０１とＵＳＢで通信するためのインターフェースコネクタ、およびＵＳＢデバイスコントローラを含む。メイン制御部１０１は、接続部１１１を制御することで給電機器２０１とのＵＳＢによる通信およびＵＳＢによる充電を行う。

電池１１２は、電子機器１００を動作させるための電力を供給する。電池１１２は、電子機器１００から取り外し可能に構成され、接続部１１１から充電・給電制御部１０９を介して電力を受け取り充電可能である。電池１１２は電池認証処理を行う認証部を有し、電池１１２の認証部は電子機器１００のメイン制御部１０１またはサブ制御部１０８との間で電池認証処理を行う。

電源制御部１１３は、電子機器１００の状態に応じて、電池１１２または充電・給電制御部１０９から電子機器１００の各構成要素への電力の供給および遮断を制御する。電源制御部１１３は、メイン制御部１０１またはサブ制御部１０８により制御される。

ジャイロセンサ１１４は、撮影時の手振れなどによる電子機器１００の回転動作を検出し、検出結果としてのデジタルデータまたはアナログデータをメイン制御部１０１に出力する。メイン制御部１０１はジャイロセンサ１１４からのデータに基づいて、光学補正するためのレンズ駆動信号の出力、撮像部１０２から取得した画像データの補正を行う。ジャイロセンサ１１４は、外乱の影響を受けやすく、電源変動により偽信号を発生してしまうという特性がある。

次に、図３を参照して、充電・給電制御部１０９および充電・給電監視部１１０の構成要素を説明する。

情報取得部３０１は、接続部１１１のＣＣ端子に接続されており、ＵＳＢ ＰＤ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ）規格に準拠した通信を行うＰＤ通信制御回路として動作する。情報取得部３０１はＣＣ端子の端子電圧で、接続している給電機器２０１の給電能力を検出すること、さらにはＣＣ端子を用いた通信で、接続している給電機器２０１に供給電力をネゴシエーションすることができる。

入力制御部３０２は、接続部１１１であるＵＳＢコネクタのＶＢＵＳ端子に接続されている。入力制御部３０２は、ＶＢＵＳ端子と接続している給電機器２０１から電力を受け取ることができ、情報取得部３０１からの情報に基づいて電力供給先を給電制御部３０３またはスイッチ部３０４に切り替える。

給電制御部３０３は、降圧型スイッチングレギュレータを含む。給電制御部３０３は、降圧型スイッチングレギュレータのＰＷＭ制御を行うことで入力制御部３０２を介して供給されたＶＢＵＳ電圧を電源制御部１１３および、後述する充電制御部３０５で受けられる電圧に変換する制御を行う。実施形態１において、給電制御部３０３は、５Ｖまたは９Ｖで受けた電圧を降圧して、適正な電池電圧まで電圧を下げる。実施形態１では、電池１１２が１セル電池であるため、４．２Ｖで満充電となるようにＣＣ／ＣＶ充電されるが、電池１１２が２セル電池である場合は９Ｖを降圧して８．４Ｖで満充電となるようにＣＣ／ＣＶ充電される。電池１１２が接続されていない場合、給電制御部３０３は、入力制御部３０２を介して供給されたＶＢＵＳ電圧を電源制御部１１３において効率が最もよい電圧（例えば、３．７Ｖ）に変換するための制御処理を行う。

また、給電制御部３０３は情報取得部３０１で得られた給電機器２０１の給電能力をもとに、サブ制御部１０８の指示に従い、供給できる電流の制限も行うことができる。例えば、給電機器２０１の給電能力が９Ｖ／３Ａであった場合、給電制御部３０３は、電池電圧である４．２Ｖに向けて、所定の電圧に降圧し、３．０Ａ以上の電流が流れないようにするための制御処理を行う。さらに、給電制御部３０３は、サブ制御部１０８の指示に従い、降圧型スイッチングレギュレータの動作を停止し、電源制御部１１３と後述する充電制御部３０５とへの電力供給を停止するようにする。なお、構成によっては給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータが停止した場合、後述する充電制御部３０５の動作も停止する可能性もある。

スイッチ部３０４は、入力制御部３０２を介して供給されたＶＢＵＳ電圧を給電制御部３０３を介さずに、電源制御部１１３および、後述する充電制御部３０５に供給するように電力供給路を制御するパワーパススイッチである。スイッチ部３０４は、サブ制御部１０８によりＯＮ状態またはＯＦＦ状態に制御される。スイッチ部３０４がＯＮ状態では導通状態となり、ＯＦＦ状態では非導通状態となる。スイッチ部３０４は、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの動作時にはＯＮ状態にならないように制御される。

充電制御部３０５は、給電制御部３０３またはスイッチ部３０４を介して、ＶＢＵＳ端子で受け取った電力で、後述する接続部３０６に接続している電池１１２を充電することができる。充電制御部３０５は、電池１１２に流れる電流または電池１１２に供給される電圧適切に制御することにより、定電流充電（ＣＣ充電）および定電圧充電（ＣＶ充電）を制御する。

接続部３０６は、電池１１２を接続可能なホルダである。接続部３０６は、電力を供給する電源端子、ＧＮＤ端子と、電池１１２の認証部との接続端子、電池１１２が有するサーミスタ端子とが接続されるように構成されている。

ＶＢＵＳ監視部３０７は入力されたＶＢＵＳ電圧を監視し、取得した電圧をサブ制御部１０８に通知する給電電圧監視回路である。そこで、例えば、ＶＢＵＳ監視部３０７は給電機器２０１の給電能力が５Ｖ／３Ａであった場合、給電機器２０１が想定以上の高い電圧（１５Ｖなど）を出力していないか否かを監視する。または、電子機器１００が異常状態となってショートなどをすることによって、５Ｖを大きく下回っていないか否かを監視する。必要に応じて、サブ制御部１０８は入力制御部３０２の停止、および、情報取得部３０１を介して、給電機器２０１に出力停止の指示を出力する。

デューティ監視部３０８は、給電制御部３０３が行っているＰＷＭ制御のデューティ比を監視し、デューティ比に応じたデータをサブ制御部１０８に供給する回路である。

次に、図４を参照して、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの構成要素を説明する。

デューティ制御部４０１は、ＰＷＭ制御を行い、デューティ比は出力電圧からのフィードバックを基づいて決定される。デューティ制御部４０１は、デューティのＨｉｇｈ期間ではハイサイドＦＥＴ４０２をＯＮ状態、ローサイドＦＥＴ４０３をＯＦＦ状態とする。また、デューティ制御部４０１は、Ｌｏｗ期間ではハイサイドＦＥＴ４０２をＯＦＦ状態、ローサイドＦＥＴ４０３をＯＮ状態とする。電池１１２の高温状態（７０℃など）、過電圧（４．４Ｖなど）などの異常状態を検出した場合、ハイサイドＦＥＴ４０２とローサイドＦＥＴ４０３をＯＦＦ状態にし、電圧変換制御を停止する。さらに、サブ制御部１０８からの指示に従い、電圧変換制御を停止する制御を行うことも可能である。

ハイサイドＦＥＴ４０２は、デューティ制御部４０１からの制御によりＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切り替えられる。ハイサイドＦＥＴ４０２は、ＯＮ状態では導通状態となり、ＯＦＦ状態では非導通状態となる。ローサイドＦＥＴ４０３は、デューティ制御部４０１の制御によりＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切り替えられる。ローサイドＦＥＴ４０３は、ＯＮ状態では導通状態となり、ＯＦＦ状態では非導通状態となる。デューティのＨｉｇｈ期間は入力ラインとＬＸラインが導通状態となって、ＬＸラインはＨｉｇｈレベルとなる。デューティのＬｏｗ期間はＧＮＤとＬＸラインが導通状態となって、ＬＸラインはＬレベルとなり、ＬＸラインにはデューティ比に対応したパルス電圧が生成される。

インダクタ４０４と出力コンデンサ４０５はＬＣフィルタを構成しており、ＬＸラインのパルス電圧を直流に平滑化して出力する。

次に、図４を参照して、充電・給電監視部１１０のデューティ監視部３０８の構成要素を説明する。

チャージＦＥＴ４１１は、ＬＸがＨレベルのときにデューティ制御部４０１からの指示によりＯＮ状態となる。一方、チャージＦＥＴ４１１はＬＸがＬレベルのときにはデューティ制御部４０１からの指示によりＯＦＦ状態となる。デューティ制御部４０１からの信号電圧ではチャージＦＥＴ４１１をＯＮ状態にできない場合、デューティ制御部４０１とチャージＦＥＴ４１１の間にレベルシフタを設けてもよい。また、ＬＸラインをチャージＦＥＴ４１１のゲート端子に直接接続してもよい。チャージＦＥＴ４１１はＯＮ状態にされることで導通状態となり、プルアップしている電源から抵抗４１２を介してチャージコンデンサ４１３にチャージされる。チャージコンデンサ４１３がチャージされることで電圧が上昇するが、チャージＦＥＴ４１１がＯＮ期間のチャージコンデンサ４１３の電圧上昇率は、抵抗４１２の抵抗値とチャージコンデンサ４１３の静電容量によって決まる。給電制御部３０３のＰＷＭ周波数が１ＭＨｚである場合、例えば、抵抗４１２は１ｋΩ、チャージコンデンサ４１３は０．１μＦで構成される。

タイマ４１４は、一定期間ごとにディスチャージＦＥＴ４１５をＯＮ状態またはＯＦＦ状態に制御する。ディスチャージＦＥＴ４１５はタイマ４１４の制御によりＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切り替えられる。ディスチャージＦＥＴ４１５は、ＯＮ状態では導通状態となり、ＯＦＦ状態では非導通状態となる。ディスチャージＦＥＴ４１５がＯＮ期間はチャージコンデンサ４１３に蓄えられた電荷が開放されることでチャージコンデンサ４１３の電圧が０Ｖとなる。

次に、図５を参照して、給電制御部３０３がＰＷＭ制御を行っている場合におけるチャージコンデンサ４１３の電圧変化を説明する。

チャージＦＥＴ４１１は、デューティ制御部４０１が決めるデューティ比に同期してＯＮ状態またはＯＦＦ状態になる。チャージＦＥＴ４１１のＯＮ期間（Ｔ５０１）とチャージＦＥＴ４１１のＯＦＦ期間（Ｔ５０２）の比がデューティ比である。Ｔ５０１期間はプルアップしている電源から抵抗４１２を介してチャージコンデンサ４１３にチャージされるため、チャージコンデンサ４１３の電圧は上昇する。一方、Ｔ５０２期間はチャージＦＥＴ４１１が非導通状態となるため、チャージコンデンサ４１３の電圧は変化しない。１周期内でＴ５０１期間が長いと１周期内でのチャージコンデンサ４１３の電圧上昇幅は大きくなる。このように、デューティ比に応じて電圧上昇幅が変化するため、一定期間内の電圧上昇幅からデューティ比を求めることができる。

ディスチャージＦＥＴ４１５のＯＦＦ期間（Ｔ５０３）は、上述したように給電制御部３０３のデューティ比に応じてチャージコンデンサ４１３の電圧が上昇する。しかしながら、ディスチャージＦＥＴ４１５のＯＮ期間（Ｔ５０４）は、チャージＦＥＴ４１１がＯＮ状態であるか否かによらずチャージコンデンサ４１３の電圧は０Ｖとなる。

増幅器４１６は、チャージコンデンサ４１３の電圧を増幅し、Ａ／Ｄコンバータ４１７に出力する。Ａ／Ｄコンバータ４１７は、増幅器４１６からの信号をデジタルデータに変換してサブ制御部１０８に出力する。サブ制御部１０８は、Ａ／Ｄコンバータ４１７から一定期間ごとに取得した電圧データをもとに、給電制御部３０３のデューティ比を計算する。

実施形態１では、タイマ４１４およびＡ／Ｄコンバータ４１７はデューティ監視部３０８の構成要素に含まれているが、サブ制御部１０８を含んでいてもよい。

次に、図６のフローチャートを参照して、実施形態１における電子機器１００のサブ制御部１０８が給電機器２０１とＵＳＢ接続された場合に行われる処理の一例を説明する。

ステップＳ６０１において、サブ制御部１０８は、接続部１１１に給電機器２０１が接続されたことを検出する。接続検出はＶＢＵＳ監視部３０７によってＶＢＵＳ電圧を検出してもよいし、情報取得部３０１によるＣＣ端子の電圧レベルで判定してもよい。サブ制御部１０８は、接続部１１１に給電機器２０１が接続されたことを検出するまで次のステップには進まず、接続が検出されるとステップＳ６０２に進む。

ステップＳ６０２において、サブ制御部１０８は、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの動作を開始し、スイッチ部３０４をＯＦＦ状態にする。

ステップＳ６０３において、サブ制御部１０８は、電子機器１００の電源状態に基づいてメイン制御部１０１への電力供給状態を判定する。サブ制御部１０８は、メイン制御部１０１への電力供給がＯＮ状態であった場合はステップＳ６０４に進み、メイン制御部１０１への電力供給がＯＦＦ状態であった場合はステップＳ６０７に進む。

ステップＳ６０４において、サブ制御部１０８は、給電機器２０１から供給されているＶＢＵＳ電圧を検出し、ＶＢＵＳ電圧が所定の電圧（例えば、５Ｖ）であるか否かを判定する。ＶＢＵＳ電圧検出は、ＶＢＵＳ監視部３０７で直接ＶＢＵＳ電圧を検出してもよいし、情報取得部３０１により検出した給電機器２０１の情報を用いて判定してもよい。

サブ制御部１０８は、ＶＢＵＳ電圧が５Ｖであった場合はステップＳ６０５に進み、ＶＢＵＳ電圧が５Ｖではない場合はステップＳ６０７に進む。

ステップＳ６０５において、サブ制御部１０８は、デューティ監視部３０８およびサブ制御部１０８において給電制御部３０３のＰＷＭ制御のデューティ比を求める。

ステップＳ６０６において、サブ制御部１０８は、給電制御部３０３のＰＷＭ制御のデューティ比が所定の閾値以下（例えば９５％以下）であるか否かを判定する。サブ制御部１０８は、デューティ比が所定の閾値以下であると判定した場合はステップＳ６０７に進み、デューティ比が所定の閾値を超えると判定した場合はステップＳ６０８に進む。

ステップＳ６０３でメイン制御部１０１への電力供給がＯＦＦ状態であった場合、給電制御部３０３の出力変動の影響を受けやすいジャイロセンサ１１４などの動作も停止しているため、給電制御部３０３の出力変動を懸念する必要がない。そのため、ステップＳ６０５におけるデューティ監視を行わずに、ステップＳ６０７に進む。

また、給電機器２０１がＵＳＢ ＰＤ規格に準拠した機器であった場合、情報取得部３０１と給電機器２０１のＣＣ通信により５Ｖより大きい、例えば９Ｖでのネゴシエーションが完了することが考えられる。ＶＢＵＳ電圧９Ｖを給電制御部３０３が満充電４．２Ｖの１セル電池の充電に適した電圧に変換する場合、給電制御部３０３のＰＷＭ制御のデューティ比は１００％よりも十分に小さくなる。そのため、ステップＳ６０４において、ＶＢＵＳ電圧が所定の電圧（例えば、５Ｖ）を超える場合、ステップＳ６０５におけるデューティ監視を行わずに、ステップＳ６０７に進む。

ステップＳ６０７において、サブ制御部１０８は、接続部１１１から給電機器２０１が取り外されたことを検出するまでステップＳ６０３以降の処理を繰り返し、接続部１１１から給電機器２０１が取り外されたことを検出した場合はステップＳ６１２に進む。

ステップＳ６１２において、サブ制御部１０８は、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの動作を停止し、スイッチ部３０４をＯＦＦ状態にし、ステップＳ６１２の処理を終了する。

ステップＳ６０６において、デューティ比が所定の閾値を超える場合、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの出力が不安定になることが懸念される。このため、ステップＳ６０８において、サブ制御部１０８は、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの動作を停止し、スイッチ部３０４をＯＮ状態にし、給電機器２０１からのＶＢＵＳ電圧を直接電源制御部１１３および充電制御部３０５に供給する。

ステップＳ６０９において、サブ制御部１０８は、電子機器１００の電源状態に基づいてメイン制御部１０１への電力供給状態を判定する。サブ制御部１０８は、メイン制御部１０１への電力供給がＯＦＦ状態であった場合はステップＳ６０２に戻り、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの動作を開始し、スイッチ部３０４をＯＦＦ状態にする。また、サブ制御部１０８は、メイン制御部１０１への電力供給がＯＮ状態であった場合はステップＳ６１０に進む。

ステップＳ６１０において、サブ制御部１０８は、ＶＢＵＳ電圧が５Ｖよりも大きいか否かを判定する。サブ制御部１０８は、ＶＢＵＳ電圧が５Ｖよりも大きい場合にはステップＳ６０２に戻り、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの動作を開始し、スイッチ部３０４をＯＦＦ状態にする。また、サブ制御部１０８は、ＶＢＵＳ電圧が５Ｖである場合はステップＳ６１１に進む。

ステップＳ６１１において、サブ制御部１０８は、接続部１１１から給電機器２０１が取り外されたことを検出するまでステップＳ６０９以降の処理を繰り返し、給電機器２０１からのＶＢＵＳ電圧を直接電源制御部１１３および充電制御部３０５に供給し続ける。ステップＳ６１１において、サブ制御部１０８は、接続部１１１から給電機器２０１が取り外されたことを検出した場合はステップＳ６１２に進み、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの動作を停止し、スイッチ部３０４をＯＦＦ状態にして、ステップＳ６１１の処理を終了する。

以上のように、実施形態１によれば、給電制御部３０３の出力電圧が不安定になるか否かを給電制御部３０３のＰＷＭ制御のデューティ比に基づいて判定する。そして、給電制御部３０３の出力電圧が不安定になる状態には給電機器２０１からのＶＢＵＳ電圧を給電制御部３０３のスイッチングレギュレータを介さずに直接電源制御部１１３および充電制御部３０５に供給する。これにより、給電制御部３０３のスイッチングレギュレータの入力電圧と出力電圧との差が小さい場合であっても安定した電圧を供給することができる。

［実施形態２］
実施形態１では、給電制御部３０３の出力電圧が不安定になるか否かをＰＷＭ制御のデューティ比より判定していた。これに対して、実施形態２では、給電制御部３０３の出力電圧が不安定になるか否かを後述する電圧差と負荷電流とに基づいて判定する。

なお、実施形態２では、実施形態１と異なる構成要素、機能、処理または動作を説明する。実施形態２における電子機器１００の構成要素のうち、実施形態１における電子機器１００と同様の構成要素については、それらの説明を省略する。

図７は、実施形態２における充電・給電制御部１０９および充電・給電監視部１１０の構成要素を説明するためのブロック図である。図７において、図３と同じ符号が付されている構成要素は、実施形態１における図３の構成要素と同じであるため、それらの説明を省略する。

電流監視部８０１は、給電制御部３０３およびスイッチ部３０４の出力電流を監視し、取得した電流をサブ制御部１０８に通知する監視回路である。

電池電圧監視部８０２は、接続部３０６を介して接続されている電池１１２の電圧を監視し、取得した電圧をサブ制御部１０８に通知する監視回路である。

次に、図８のフローチャートを参照して、実施形態２における電子機器１００がサブ制御部１０８を介して給電機器２０１とＵＳＢ接続された場合に行われる処理の一例を説明する。

ステップＳ８０１で行われる処理は、図６のステップＳ６０１で行われる処理と同様の処理である。ステップＳ８０２で行われる処理は、図６のステップＳ６０２で行われる処理と同様の処理である。

ステップＳ８０３において、サブ制御部１０８は、電子機器１００の電源状態に基づいてメイン制御部１０１への電力供給状態を判定する。サブ制御部１０８は、メイン制御部１０１への電力供給がＯＮ状態であった場合はステップＳ８０４に進み、メイン制御部１０１への電力供給がＯＦＦ状態であった場合はステップＳ８０６に進む。

ステップＳ８０４において、サブ制御部１０８は、ＶＢＵＳ監視部３０７で検出された電圧と、電池電圧監視部８０２で検出された電圧とを取得し、電流監視部８０１で検出された電流を負荷電流として取得する。

サブ制御部１０８に接続されたメモリは、給電制御部３０３の安定領域マップを示す情報を予め記憶している。給電制御部３０３の安定領域マップを図９に例示する。安定領域マップは、給電制御部３０３が動作した場合における電圧差（ＶＢＵＳ監視部３０７で検出された電圧－（電池電圧監視部８０２で検出された電圧＋１００ｍＶ））と負荷電流（電流監視部８０１で検出された電流）で示される。図９において、安定領域は、負荷電流に対する電圧差が所定の値以上であって、給電制御部３０３が安定した電圧を出力できる領域である。不安定領域は、負荷電流に対する電圧差が所定の値より小さく、給電制御部３０３のＰＷＭ制御のデューティがハンチングすることで出力電圧が不安定となる領域である。準安定領域は、安定領域と不安定領域の間にあって、給電制御部３０３の出力電圧は安定であるが、電圧差または負荷電流が少しでも変化すると不安定領域に入ってしまう可能性のある領域である。

ステップＳ８０５において、サブ制御部１０８は、サブ制御部１０８が記憶している安定領域マップとステップＳ８０４で取得された電圧および電流とに基づいて、給電制御部３０３が安定した電圧を出力できる領域か否かを判定する。ここで、電子機器１００が現在の動作モードに対応する消費電流を記憶している場合は、電流監視部８０１で検出された電流の代わりに、現在の動作モードに対応する消費電流を負荷電流として用いてもよい。

ステップＳ８０５において、サブ制御部１０８は、給電制御部３０３が安定した電圧を出力できる領域であると判定した場合は、ステップＳ８０６に進み、給電制御部３０３が安定した電圧を出力できる領域ではないと判定した場合はステップＳ８０７に進む。

ステップＳ８０３においてメイン制御部１０１への電力供給がＯＦＦ状態であった場合、給電制御部３０３の出力変動の影響を受けやすいジャイロセンサ１１４などの動作も停止しているため、給電制御部３０３の出力変動を懸念する必要がない。そのため、ステップＳ８０５における安定領域か否かの判定は行わず、ステップＳ８０６に進む。

ステップＳ８０６において、サブ制御部１０８は、接続部１１１から給電機器２０１が取り外されたことを検出するまでステップＳ８０３以降の処理を繰り返し、接続部１１１から給電機器２０１が取り外されたことを検出した場合はステップＳ８１３に進む。

ステップＳ８０５において、給電制御部３０３が安定した電圧を出力できる領域ではないと判定された場合、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの出力が不安定になることが懸念される。そのため、ステップＳ８０７において、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの動作を停止し、スイッチ部３０４をＯＮ状態にすることにより、給電機器２０１からのＶＢＵＳ電圧を直接電源制御部１１３および充電制御部３０５に供給する。

ステップＳ８０８において、サブ制御部１０８は、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータ、および、スイッチ部３０４が短期間でＯＮ状態とＯＦＦ状態が繰り返されないようにＷＡＩＴ期間を設ける。

ステップＳ８０９において、サブ制御部１０８は、電子機器１００の電源状態に基づいてメイン制御部１０１への電力供給状態を判定する。サブ制御部１０８は、メイン制御部１０１への電力供給がＯＮ状態であった場合はステップＳ８１０に進む。また、サブ制御部１０８は、メイン制御部１０１への電力供給がＯＦＦ状態であった場合はステップＳ８０２に戻り、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの動作を開始し、スイッチ部３０４をＯＦＦ状態にする。

ステップＳ８１０において、サブ制御部１０８は、ステップＳ８０４と同様に、ＶＢＵＳ監視部３０７で検出された電圧と、電池電圧監視部８０２で検出された電圧とを取得し、電流監視部８０１で検出された電流を負荷電流として取得する。

ステップＳ８１１において、サブ制御部１０８は、ステップＳ８０５と同様に、サブ制御部１０８が記憶している安定領域マップとステップＳ８０４で取得された電圧および電流とに基づいて、給電制御部３０３が安定した電圧を出力できる領域か否かを判定する。ここで、短期間でＯＮ状態とＯＦＦ状態とが繰り返されないように安定領域を判定する場合に、図９の安定領域マップにヒステリシスを設けてもよい。

ステップＳ８１１において、サブ制御部１０８は、給電制御部３０３が安定した電圧を出力できる領域であると判定した場合はステップＳ８０２に戻り、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの動作を開始し、スイッチ部３０４をＯＦＦ状態にする。

ステップＳ８１２において、サブ制御部１０８は、接続部１１１から給電機器２０１が取り外されたことを検出するまで、給電機器２０１からのＶＢＵＳ電圧を直接電源制御部１１３および充電制御部３０５に供給し続ける。

ステップＳ８１２において、サブ制御部１０８は、接続部１１１から給電機器２０１が取り外されたことを検出した場合はステップＳ８１３に進む。

ステップＳ８１３において、サブ制御部１０８は、給電制御部３０３の降圧型スイッチングレギュレータの動作を停止し、スイッチ部３０４をＯＦＦ状態にして、ステップＳ８１３の処理を終了する。

以上のように、実施形態２によれば、給電制御部３０３の出力電圧が不安定になるか否かを電圧差および負荷電流により判定する。そして、給電制御部３０３の出力電圧が不安定になる状態には給電機器２０１からのＶＢＵＳ電圧を給電制御部３０３のスイッチングレギュレータを介さずに直接電源制御部１１３および充電制御部３０５に供給する。これにより、給電制御部３０３のスイッチングレギュレータの入力電圧と出力電圧との差が小さい場合であっても安定した電圧を供給することができる。

［実施形態３］
上述の実施形態で説明した様々な機能、処理または方法は、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはマイクロプロセッサがプログラムを実行することによって実現することもできる。以下、実施形態３では、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはマイクロプロセッサを「コンピュータＸ」と呼ぶ。また、実施形態３では、コンピュータＸを制御するためのプログラムであって、上述の実施形態で説明した様々な機能、処理または方法を実現するためのプログラムを「プログラムＹ」と呼ぶ。

上述の実施形態で説明した様々な機能、処理または方法は、コンピュータＸがプログラムＹを実行することによって実現される。この場合において、プログラムＹは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してコンピュータＸに供給される。実施形態３におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ハードディスク装置、磁気記憶装置、光記憶装置、光磁気記憶装置、メモリカード、揮発性メモリ、不揮発性メモリなどの少なくとも一つを含む。実施形態３におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙな記憶媒体である。

１００…電子機器、１０１…メイン制御部、１０８…サブ制御部、１０９…充電・給電制御部、１１０…充電・給電監視部、１１２…電池、２０１…給電機器、３０３…給電制御部、３０４…スイッチ部

Claims (11)

1. 給電機器から供給された電圧を第１の制御手段に供給するスイッチ手段と、
   電池の電圧に応じて、前記給電機器から供給された電圧を出力電圧に変換する電圧変換手段と、
   前記給電機器から供給された電圧で前記電池の充電と前記第１の制御手段への電力供給とを行う給電手段と、
   前記電圧変換手段のＰＷＭ制御のデューティが所定の閾値を超えていることが検出された場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介して前記第１の制御手段に電力供給を行うようにし、前記電圧変換手段のＰＷＭ制御のデューティが前記所定の閾値以下であることが検出された場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介さずに前記スイッチ手段を介して前記第１の制御手段に電力供給を行うようにする第２の制御手段と
   を有することを特徴とする電子機器。
2. 前記電圧変換手段のＰＷＭ制御のデューティが所定の閾値を超えていることが検出された場合は、前記第２の制御手段は、前記スイッチ手段を介して前記第１の制御手段に電力供給を行うようにすることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記スイッチ手段を介さずに、前記電圧変換手段を介して前記第１の制御手段に電力供給が行われている場合において、前記電子機器が電源ＯＦＦ状態の場合には、前記電圧変換手段のＰＷＭ制御のデューティの監視を行わないことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
4. 前記電圧変換手段を介さずに、前記スイッチ手段を介して前記第１の制御手段に電力供給が行われている場合において、前記給電機器から供給された電圧が所定の電圧を超えていることが検出された場合には、前記第２の制御手段は、前記スイッチ手段を介さずに、前記電圧変換手段を介して前記第１の制御手段に電力供給を行うようにすることを特徴とする請求項２または３に記載の電子機器。
5. 給電機器から供給された電圧を第１の制御手段に供給するスイッチ手段と、
   電池の電圧に応じて、前記給電機器から供給された電圧を出力電圧に変換する電圧変換手段と、
   前記給電機器から供給された電圧で前記電池の充電と前記第１の制御手段への電力供給とを行う給電手段と、
   前記給電機器から供給された電圧と前記電池の電圧との差が所定の値よりも小さい場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介さずに前記スイッチ手段を介して前記第１の制御手段に電力供給を行うようにし、前記給電機器から供給された電圧と前記電池の電圧との差が所定の値以上の場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介して前記第１の制御手段に電力供給を行うようにする第２の制御手段と
   を有することを特徴とする電子機器。
6. 前記スイッチ手段を介さずに、前記電圧変換手段を介して前記第１の制御手段に電力供給が行われている場合において、前記電子機器が電源ＯＦＦ状態の場合には、前記第２の制御手段は、前記給電機器から供給された電圧の監視と前記電池の電圧の監視とを行わないようにすることを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
7. 前記電圧変換手段を介さずに前記スイッチ手段を介して前記第１の制御手段に電力供給が行われている場合において、前記電子機器が電源ＯＦＦ状態の場合は、前記第２の制御手段は、前記電圧変換手段を介して前記第１の制御手段に電力供給を行うようにすることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電子機器。
8. 電子機器の制御方法であって、
   前記電子機器は、
   給電機器から供給された電圧を制御手段に供給するスイッチ手段と、
   電池の電圧に応じて、前記給電機器から供給された電圧を出力電圧に変換する電圧変換手段と、
   前記給電機器から供給された電圧で前記電池の充電と前記制御手段への電力供給とを行う給電手段と
   を有し、
   前記制御方法は、
   前記電圧変換手段のＰＷＭ制御のデューティが所定の閾値を超えていることが検出された場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介して前記制御手段に電力供給を行うようにするステップと、
   前記電圧変換手段のＰＷＭ制御のデューティが前記所定の閾値以下であることが検出された場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介さずに前記スイッチ手段を介して前記制御手段に電力供給を行うようにするステップと
   を有することを特徴とする制御方法。
9. 電子機器の制御方法であって、
   前記電子機器は、
   給電機器から供給された電圧を制御手段に供給するスイッチ手段と、
   電池の電圧に応じて、前記給電機器から供給された電圧を出力電圧に変換する電圧変換手段と、
   前記給電機器から供給された電圧で前記電池の充電と前記制御手段への電力供給とを行う給電手段と
   を有し、
   前記制御方法は、
   前記給電機器から供給された電圧と前記電池の電圧との差が所定の値よりも小さい場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介さずに前記スイッチ手段を介して前記制御手段に電力供給を行うようにするステップと、
   前記給電機器から供給された電圧と前記電池の電圧との差が所定の値以上の場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介して前記制御手段に電力供給を行うようにするステップと
   を有することを特徴とする制御方法。
10. 給電機器から供給された電圧を制御手段に供給するスイッチ手段と、
    電池の電圧に応じて、前記給電機器から供給された電圧を出力電圧に変換する電圧変換手段と、
    前記給電機器から供給された電圧で前記電池の充電と前記制御手段への電力供給とを行う給電手段と
    を有する電子機器のコンピュータに、
    前記電圧変換手段のＰＷＭ制御のデューティが所定の閾値を超えていることが検出された場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介して前記制御手段に電力供給を行うようにするステップと、
    前記電圧変換手段のＰＷＭ制御のデューティが前記所定の閾値以下であることが検出された場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介さずに前記スイッチ手段を介して前記制御手段に電力供給を行うようにするステップと
    を実行させるためのプログラム。
11. 給電機器から供給された電圧を制御手段に供給するスイッチ手段と、
    電池の電圧に応じて、前記給電機器から供給された電圧を出力電圧に変換する電圧変換手段と、
    前記給電機器から供給された電圧で前記電池の充電と前記制御手段への電力供給とを行う給電手段と
    を有する電子機器のコンピュータに、
    前記給電機器から供給された電圧と前記電池の電圧との差が所定の値よりも小さい場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介さずに前記スイッチ手段を介して前記制御手段に電力供給を行うようにするステップと、
    前記給電機器から供給された電圧と前記電池の電圧との差が所定の値以上の場合には、前記給電手段が前記電圧変換手段を介して前記制御手段に電力供給を行うようにするステップと
    を実行させるためのプログラム。

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