JP5198475B2 - データ通信機能内蔵デバイス - Google Patents

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関連出願の相互参照

本出願は、２００８年１月３０日に出願された日本国特許出願２００８−１９３５４号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。

本発明は、分散型電源システムの電源回路を有するデータ通信機能内蔵デバイスに関するものである。

例えば、携帯電話等の携帯端末は、複数のシステムデバイスを用いて構成される。この携帯端末を構成するシステムデバイスには、データ通信機能を内蔵し、異なる複数の電圧を要するものが多い。このため、携帯端末では、複数のシステムデバイスに必要な各種の電圧を生成するレギュレータやコンバータを一つのパッケージにまとめた多重電源デバイスを用い、この多重電源デバイスから各システムデバイスに必要な電圧を供給している。

図１０は、従来の多重電源デバイスを用いる携帯端末の概略構成を示すブロック図である。この携帯端末は、バッテリ１００と、電力増幅器等のパワーデバイス１０１と、多重電源デバイス１０２と、複数のシステムデバイスとして、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）１０３および第１デバイス（デバイス１）１０４〜第５デバイス（デバイス５）１０８とを有する。ＭＰＵ１０３、第１デバイス１０４および第２デバイス１０５は、インターフェース（Ｉ／Ｆ１）１１１を介して相互に接続されてデータ通信が可能である。ＭＰＵ１０３、第３デバイス１０６および第４デバイス１０７は、インターフェース（Ｉ／Ｆ２）１１２を介して相互に接続されてデータ通信が可能である。ＭＰＵ１０３および第５デバイス１０８は、インターフェース（Ｉ／Ｆ３）１１３を介して相互に接続されてデータ通信が可能である。

図１０に示す携帯端末は、パワーデバイス１０１に、バッテリ１００のバッテリ電圧が直接供給され、ＭＰＵ１０３および第１デバイス１０４〜第５デバイス１０８の複数のシステムデバイスに、バッテリ１００のバッテリ電圧が、多重電源デバイス１０２で所要の電圧に降圧または昇圧されて供給される。

このため、多重電源デバイス１０２には、ＭＰＵ１０３のＭＰＵコア用の電源回路（ＭＰＵＲｅｇ）１２１、インターフェース１１１用の電源回路（Ｉ／Ｆ１Ｒｅｇ）１２２、インターフェース１１２用の電源回路（Ｉ／Ｆ２Ｒｅｇ）１２３、インターフェース１１３用の電源回路（Ｉ／Ｆ３Ｒｅｇ）１２４、第１デバイス１０４のＩＣコア用の電源回路（ＩＣ１Ｒｅｇ）１２５、第２デバイス１０５のＩＣコア用の電源回路（ＩＣ２Ｒｅｇ）１２６、第３デバイス１０６のＩＣコア用の電源回路（ＩＣ３Ｒｅｇ）１２７、第４デバイス１０７のＩＣコア用の電源回路（ＩＣ４Ｒｅｇ）１２８、第５デバイス１０８のＩＣコア用の電源回路（ＩＣ５Ｒｅｇ）１２９、を設けて、それぞれ対応するシステムデバイスやインターフェースに給電している。なお、多重電源デバイス１０２は、インターフェース（Ｉ／Ｆ０）１１０を介してＭＰＵ１０３により制御される。

図１０に示したような多重電源デバイスは、携帯端末に限らず、他の電子機器にも用いられている。このように、電子機器に多重電源デバイスを用いるのは、各システムデバイスの電源を生成するために必要な電源回路と、システムデバイスに共通のレギュレータやコンバータ等を有する電源回路とを１つのパッケージにまとめることで、実装面積を小さくでき、機器の小型化に寄与できるからである。

また、特に、携帯端末等の小型機器の場合には、使用する基板サイズが十分小さく、多重電源デバイスから各システムデバイスへの電源ラインの線路長を短くできる。これにより線路インピーダンスを小さくできるので、電圧降下を比較的容易に許容範囲に収めることができる。

なお、電圧降下が許容範囲に収まらない場合の対策として、低電圧電源の場合には、システムデバイスの入力電源端子からフィードバック用の電圧を検出し、そのフィードバック用の電圧を用いて、システムデバイスの入力電源端子での電圧が設定値となるように、多重電源デバイスの対応する出力端の電圧を増圧制御する方法が採られている。

しかしながら、近年の小型機器では、低電圧大電流動作が可能で、高速化および微細化されたシステムデバイスが使用されるようになってきている。このようなシステムデバイスを用いる場合は、低電圧大電流であるため、給電ラインの線路長が短い場合でも電圧降下が影響し、かつ低電力動作により動作電力の最大最小値の幅が大きいため、増電圧による出力の設定では追従できない。また、フィードバック用の電圧を検出して、出力電圧を制御する場合も、高速化による過渡応答に対して、追従できない場合がある。

なお、電圧降下を低減する方法として、給電ライン（パターン）を太くして、線路抵抗を極力小さくすることが考えられる。しかし、パターンを太くすると、基板面積が大きくなって、小型化が図れないことになる。

また、上述した多重電源デバイスを用いて給電する多重電源システムでは、機器の機能追加により、電力設計の限界以上にシステムが肥大化すると、電源設計を再設計する必要が生じる。

一方、システムデバイスへの給電システムとして、上記の多重電源システムの他、各システムデバイスの近傍にレギュレータやコンバータ等を有する電源回路を配置し、該電源回路と対応するシステムデバイスとを最短で接続して給電する分散型電源システム（Point-of-Load）が知られている。

この分散型電源システムでは、個々のシステムデバイスに対して、電源回路が最短で接続されるので、電圧降下の問題は発生しないとともに、機器の機能追加にも、例えばバッテリ容量を変更することにより容易に対処することが可能である。しかし、分散型電源システムでは、システムデバイスに対応して電源回路が分散して設けられるため、部品点数が多くなって実装面積の拡大を招くことになる。このため、携帯端末等の小型機器では、従来、分散型電源システムは、ほとんど採用されていない。

しかしながら、近年では、分散型電源システム用のデバイスとして、半導体の微細化により、従来のデバイスのパッケージサイズやそれ以下のパッケージサイズで、個々に電源回路を搭載したハイブリッドＩＣからなるハイブリッドデバイスが提案されている。したがって、このような分散型電源システムのハイブリッドデバイスを用いれば、小型化と低電圧動作の両方の問題を同時に解決することが可能となる。

ところが、分散型電源システムの場合、例えば図１０において、ＭＰＵ１０３、第１デバイス１０４および第２デバイス１０５を相互に接続してデータ通信するインターフェース１１１の電圧は、ＭＰＵ１０３、第１デバイス１０４および第２デバイス１０５の各デバイス側で生成する。このため、このインターフェース１１１の電圧を、多重電源デバイス１０２に設けた共通の一つの電源回路（Ｉ／Ｆ１Ｒｅｇ）１２２から生成して給電する多重電源システムの場合と比較して、電源回路が重複し、その重複する分、電圧変換時に発生する自己損失電力が増加する。

また、このようにインターフェースで接続される個々のデバイス側で、インターフェース用の電圧を生成する場合には、電源回路の個体間のバラツキによって同一電圧を生成するのは困難である。このため、デバイス間で電圧差が生じて、インターフェースによっては、動作しない場合や、誤値検出による誤動作が発生して、動作の信頼性を低下させることが懸念される。

なお、電源回路の自己損失を低減するものとして、例えば、メイン電池の出力電圧に基づいて電源回路をオン・オフするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、この特許文献１に開示のものは、システムのオフ時に、メイン電池の出力電圧が所定値以上の場合に、電源回路をオフとして、メイン電池の出力電圧をシステムのメモリデバイスに直接供給することにより、メモリデバイスをバックアップするものであり、システムが外部（他の電源回路）からの電源供給によってオンしている場合には、電源回路がオフになることはない。このため、自己損失は低減されない。

特開平１０−３０１６７３号公報

したがって、上記の点に鑑みてなされた本発明の目的は、自己損失電力を低減でき、動作の信頼性を確保できるデータ通信機能内蔵デバイスを提供することにある。

上記目的を達成する本発明に係るデータ通信機能内蔵デバイスは、分散型電源システムの電源回路を有するデータ通信機能内蔵デバイスにおいて、
データ通信を開始する他のデバイスからの電力の供給を受ける端子と、
前記他のデバイスとデータ通信を行うドライブ回路と、を備え、
データ通信を開始する前記他のデバイスから前記端子に電力が供給されると、前記ドライブ回路に対する電源回路をオフにした状態で、前記端子に供給される電力を前記ドライブ回路に供給するように構成したことを特徴とするものである。

本発明に係るデータ通信機能内蔵デバイスは、データ通信を開始する他のデバイスからの電力の供給を受けると、自己の電源回路はオフにした状態で、他のデバイスから供給される電力でドライブ回路を駆動する。これにより、自己損失電力を低減することができる。また、本発明に係るデータ通信機能内蔵デバイスは、データ通信の受け側のデバイスから、基準電圧以上の電圧を有する電力の供給を受けると、自己の電源回路はオフにして、受け側のデバイスから供給される電力でドライブ回路を駆動する。これにより、自己損失電力を低減することができる。さらに、自己の電源回路をオフとすることにより、通信相手側のデバイスとの間で電圧差が生じることもないので、データ通信を確実に行うことができ、動作の信頼性を確保することができる。

本発明の第１実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスを用いる携帯端末の一例の概略構成を示すブロック図である。 図１に示したデータ通信機能内蔵デバイスのインターフェース部の要部の構成を示すブロック図である。 第１実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスの要部の動作を示すフローチャートである。 第１実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスの要部の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスのインターフェース部の要部の構成を示すブロック図である。 第２実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスの要部の動作を示すフローチャートである。 第２実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスの要部の動作を示すフローチャートである。 第２実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスの要部の動作を示すフローチャートである。 従来の多重電源デバイスを用いるシステムと、本発明に係るデータ通信機能内蔵デバイスを用いるシステムとにおけるＩ／Ｆ用電源回路の動作を比較して示す図である。 従来の多重電源デバイスを用いる携帯端末の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ バッテリ
１１ パワーデバイス
１３ ＭＰＵ
１４〜１８ データ通信機能内蔵デバイス
２１，２２，２３ インターフェース
３１〜４４ 電源回路
４５，４６ インターフェース部
５１−１，５１−２ 電力用端子
５２−１，５２−２ データ用端子
５３−１，５３−２ ドライブ回路
５４−１，５４−２ 制御部
５５−１，５５−２ スイッチ
５６−１，５６−２ 逆流防止回路
５７−１，５７−２ スイッチ
５８−１，５８−２ 比較器
６１−１，６１−２ 接続点
６２−１，６２−２ スイッチ

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスを用いる携帯端末の一例の概略構成を示すブロック図である。この携帯端末は、バッテリ１０と、電力増幅器等のパワーデバイス１１と、ＭＰＵ１３および第１デバイス（デバイス１）１４〜第５デバイス（デバイス２）１８とを有する。パワーデバイス１１は、バッテリ１０のバッテリ電圧VDDによって直接駆動される。

ＭＰＵ１３および第１デバイス１４〜第５デバイス１８は、それぞれ本発明の第１実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスからなる。デバイスとは、特定の機能を持った機器、装置、電子部品などを示す。また、部品を組み合わせて特定の機能を実現するモジュールなども含まれる。ＭＰＵ１３、第１デバイス１４および第２デバイス１５は、インターフェース（Ｉ／Ｆ１）２１を介して相互に接続されてデータ通信が可能である。ＭＰＵ１３、第３デバイス１６および第４デバイス１７は、インターフェース（Ｉ／Ｆ２）２２を介して相互に接続されてデータ通信が可能である。ＭＰＵ１３および第５デバイス１８は、インターフェース（Ｉ／Ｆ３）２３を介して相互に接続されてデータ通信が可能である。

このため、ＭＰＵ１３には、ＭＰＵコア用の電源回路（ＭＰＵＲｅｇ）３１、インターフェース２１用の電源回路（Ｉ／Ｆ１Ｒｅｇ１）３２、インターフェース２２用の電源回路（Ｉ／Ｆ２Ｒｅｇ１）３３、およびインターフェース２３用の電源回路（Ｉ／Ｆ３Ｒｅｇ１）３４を実装して、それぞれバッテリ１０に接続する。

また、第１デバイス１４には、ＩＣコア用の電源回路（ＩＣ１Ｒｅｇ）３５およびインターフェース２１用の電源回路（Ｉ／Ｆ１Ｒｅｇ２）３６を実装して、それぞれバッテリ１０に接続する。同様に、第２デバイス１５には、ＩＣコア用の電源回路（ＩＣ２Ｒｅｇ）３７およびインターフェース２１用の電源回路（Ｉ／Ｆ１Ｒｅｇ３）３８を実装して、それぞれバッテリ１０に接続する。

また、第３デバイス１６には、ＩＣコア用の電源回路（ＩＣ３Ｒｅｇ）３９およびインターフェース２２用の電源回路（Ｉ／Ｆ２Ｒｅｇ２）４０を実装して、それぞれバッテリ１０に接続する。同様に、第４デバイス１７には、ＩＣコア用の電源回路（ＩＣ４Ｒｅｇ）４１およびインターフェース２２用の電源回路（Ｉ／Ｆ２Ｒｅｇ３）４２を実装して、それぞれバッテリ１０に接続する。

さらに、第５デバイス１８には、ＩＣコア用の電源回路（ＩＣ５Ｒｅｇ）４３およびインターフェース２３用の電源回路（Ｉ／Ｆ３Ｒｅｇ２）４４を実装して、それぞれバッテリ１０に接続する。なお、図１では、ＭＰＵ１３および第１デバイス１４〜第５デバイス１８に実装した電源回路のみを示し、各インターフェース用の電源回路に対応するインターフェース部の構成は、図示を省略する。

図２は、図１に示した本発明の第１実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスのインターフェース部の要部の構成を示すブロック図である。図２では、代表して、インターフェース２１を介して相互に接続される第１デバイス１４のインターフェース部４５および第２デバイス１５のインターフェース部４６の構成を示す。他のデバイスについても、インターフェース毎にインターフェース部を同様に構成する。

本実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスは、データ通信の開始側のデバイスから受け側のデバイスにインターフェース用の電力を供給する。これにより、受け側のデバイスのインターフェース用の電源回路をオフにして、データ通信を可能とする。

このため、第１デバイス１４のインターフェース部４５には、他のデバイスに対して電力を供給する、または他のデバイスから電力の供給を受ける電力用端子５１−１と、データの送受信を行うデータ用端子５２−１と、データ用端子５２−１を介してデータ通信を行うためのドライブ回路５３−１と、ドライブ回路５３−１を制御する制御部５４−１と、スイッチ５５−１と、ダイオード等からなる逆流防止回路５６−１と、スイッチ５７−１とを設ける。そして、インターフェース２１用の電源回路３６から、スイッチ５５−１を介して電力用端子５１−１およびドライブ回路５３−１に電力を供給可能に構成するとともに、逆流防止回路５６−１およびスイッチ５７−１を介して電力用端子５１−１およびドライブ回路５３−１に電力を供給可能に構成する。

また、インターフェース部４５には、電源回路３６の入力電圧であるバッテリ電圧VDD、電源回路３６の出力電圧、および電力用端子５１−１にかかる電圧を入力する比較器５８−１を設ける。比較器５８−１は、電力用端子５１−１の電圧の有無、電源回路３６の出力電圧と電力用端子５１−１の電圧との比較、所定の基準電圧と電力用端子５１−１の電圧との比較等を行う。なお、比較器５８−１における所定の基準電圧は、ドライブ回路５３−１を駆動するのに要する電圧で、比較器５８−１においてバッテリ電圧VDDから作成される。

比較器５８−１の出力は、制御部５４−１に供給される。これにより、電源回路３６のオン・オフを制御するとともに、スイッチ５５−１およびスイッチ５７−１のオン・オフを制御するように構成する。なお、初期状態では、電源回路３６、スイッチ５５−１およびスイッチ５７−１は、オフとする。

第２デバイス１５のインターフェース２１に対応するインターフェース部４６も、第１デバイス１４のインターフェース部４５と同様に構成する。図２では、第１デバイス１４に示した構成要素と同一構成要素には、同一参照符号のハイフン後の符号を「２」として示している。

また、図２では、第１デバイス１４側において、インターフェース用の電源回路３６は「Ｒｅｇ１」、電力用端子５１−１は「端子１−１」、データ用端子５２−１は「端子２−１」、ドライブ回路５３−１は「Ｄｒｉｖｅ回路１」、制御部５４−１は「制御部１」、スイッチ５５−１は「ＳＷ１−１」、逆流防止回路５６−１は「逆流防止１」、スイッチ５７−１は「ＳＷ２−１」として、それぞれ対応するブロック内に示す。

同様に、第２デバイス１５側において、インターフェース用の電源回路３８は「Ｒｅｇ２」、電力用端子５１−２は「端子１−２」、データ用端子５２−２は「端子２−２」、ドライブ回路５３−２は「Ｄｒｉｖｅ回路２」、制御部５４−２は「制御部２」、スイッチ５５−２は「ＳＷ１−２」、逆流防止回路５６−２は「逆流防止２」、スイッチ５７−２は「ＳＷ２−２」として、それぞれ対応するブロック内に示す。

以下、図２に示した本実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスによるデータ通信動作について、第１デバイス１４から第２デバイス１５に対してデータ通信を開始する場合を例にとって、図３および図４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明では、図２のブロック内に記した呼称を用いる。

通信が開始されるまでは、デバイス１は、Ｒｅｇ１、ＳＷ１−１およびＳＷ２−１を全てオフとする初期状態を維持する。同様に、デバイス２は、Ｒｅｇ２、ＳＷ１−２およびＳＷ２−２を全てオフとする初期状態を維持する（ステップＳ１１）。この状態から、デバイス１がデバイス２に対して通信を開始する際は、先ず、制御部１は、比較器１の出力から端子１−１に電圧が印加されていないかを確認する（ステップＳ１２）。その結果、端子１−１に電圧が印加されていれば、Ｒｅｇ１は制御部１によってオン・オフ制御され、初期状態ではＲｅｇ１をオフ状態としているので、この場合には、外部（図２の場合は、デバイス２）から電力が供給されていることになる。ここでは、端子１−１に電圧が印加されていないものとする。

ステップＳ１２で端子１−１に電圧が印加されていないことが確認されたら、制御部１は、Ｒｅｇ１の電源をオンにし（ステップＳ１３）、さらに、ＳＷ１−１をオンにして、Ｒｅｇ１からＳＷ１−１を介して端子１−１に電力を供給するとともに、Ｄｒｉｖｅ回路１に電力を供給して、該Ｄｒｉｖｅ回路１を駆動する（ステップＳ１４）。

一方、デバイス２側では、デバイス１の端子１−１からインターフェース２１を介してデバイス２の端子１−２に電力が供給されると、該端子１−２にかかる電圧が比較器２に入力されるとともに、該端子１−２への供給電力がＤｒｉｖｅ回路２に供給されて、該Ｄｒｉｖｅ回路２が駆動され（ステップＳ１５）、これにより端子２−２からインターフェース２１にＨｉｇｈレベルの信号が出力される（ステップＳ１６）。

デバイス１は、このデバイス２からのＨｉｇｈレベルの信号を、端子２−１を経てＤｒｉｖｅ回路１で検出することにより、デバイス２との間でデータ通信を開始する（ステップＳ１７）。

したがって、この状態では、デバイス２側のＲｅｇ２はオフとなり、デバイス１側のＲｅｇ１の電力で、デバイス１とデバイス２との間でインターフェース２１を介してデータ通信が行われることになるので、消費電力を抑えることができる。

しかし、実際の装置構成においては、データ通信中にＲｅｇ１だけでは、電力が賄えない場合も想定される。本実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスは、このような場合にもデータ通信を可能にする。このため、デバイス２側において、比較器２により端子１−２の電圧と、バッテリ電圧VDDから作成した基準電圧とを比較して、端子１−２にかかる電圧を監視する（ステップＳ１８）。

その結果、端子１−２の電圧が基準電圧以上の場合には、制御部２は、デバイス１からの電力で十分動作が可能と判定して（ステップＳ１９）、ステップＳ１８に戻り、電圧の監視状態を維持する。

これに対し、端子１−２の電圧が基準電圧よりも低い場合には、制御部２は、Ｒｅｇ２およびＳＷ２−２をオンにして、Ｒｅｇ２から逆流防止２およびＳＷ２−２を経てＤｒｉｖｅ回路２に電力を供給して、正常なデータ通信を確保する（ステップＳ２０）。

しかし、この状態では、Ｒｅｇ１およびＲｅｇ２の双方がオンとなり、消費電力の増加を招くことになる。そこで、本実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスは、Ｒｅｇ２については可能な限りオフにする。このため、比較器２において、Ｒｅｇ２の出力電圧と端子１−２の電圧とを比較して、端子１−２の負荷を監視する（ステップＳ２１）。

その結果、Ｒｅｇ２をオンにしてから、Ｒｅｇ２の出力電圧と端子１−２の電圧との電圧差に変動がない場合、すなわち負荷に変動がない場合や、電圧差が増加した場合、すなわち負荷が増えた場合には、制御部２は、Ｒｅｇ２およびＳＷ２−２のオン状態を維持するものと判定して（ステップＳ２２）、ステップＳ２１に戻り、負荷の監視状態を維持する。

これに対し、Ｒｅｇ２の出力電圧と端子１−２の電圧との電圧差が減少した場合、すなわち負荷が軽くなった場合には、制御部２は、一旦、ＳＷ２−２をオフにして（ステップＳ２３）、比較器２で端子１−２の電圧と基準電圧とを比較する（ステップＳ２４）。

その結果、端子１−２の電圧が基準電圧よりも低い場合には、それでも電力が不足していることになるので、制御部２は、再度、ＳＷ２−２をオンにして（ステップＳ２５）、ステップＳ２４に戻り、端子１−２の負荷を監視する。

これに対し、端子１−２の電圧が基準電圧以上の場合には、Ｒｅｇ１から十分な電力が供給されていることになるので、制御部２は、Ｒｅｇ２をオフにして（ステップＳ２６）、ステップＳ１８の処理に移行する。

このように、本実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスにおいては、自己のＲｅｇ２をオフとし、通信を開始するデバイス１側のＲｅｇ１から端子１−２に供給される電力によりＤｒｉｖｅ回路２を駆動して通信を行うとともに、端子１−２にかかる電圧が基準電圧以上である間は、Ｒｅｇ２のオフ状態を維持するので、自己損失電力を低減することができる。また、比較器２により端子１−２にかかる電圧が基準電圧よりも低いことが検出された場合には、Ｒｅｇ２およびＳＷ２−２をオンにして、Ｒｅｇ１からの電力と、逆流防止２およびＳＷ２−２を介して供給される自己のＲｅｇ２からの電力とにより、Ｄｒｉｖｅ回路２を駆動するので、信頼性の高い通信を安定して行うことが可能となる。

（第２実施の形態）
図５は、本発明の第２実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスのインターフェース部の要部の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスは、第１実施の形態において、データ通信開始側のデバイス１のＲｅｇ１をオンした後、受け側のデバイス２のＲｅｇ２がオンになった場合に、デバイス１のＲｅｇ１を所定の条件下でオフにできるようにしたものである。

このため、本実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスは、図２に示す構成において、第１デバイス１４のインターフェース部４５に、スイッチ５５−１、スイッチ５７−１およびドライブ回路５３−１の接続点６１−１と、電力用端子５１−１との間にスイッチ（ＳＷ３−１）６２−１を設ける。また、比較器５８−１は、電力用端子５１−１にかかる電圧を監視するとともに、該電圧とバッテリ電圧VDDから作成した基準電圧とを比較して、その結果を制御部５４−１に供給する。これにより、制御部５４−１は、電源回路３６のオン・オフ、スイッチ５５−１、スイッチ５７−１およびスイッチ６２−１のオン・オフを制御する。なお、初期状態では、電源回路３６、スイッチ５５−１、スイッチ５７−１およびスイッチ６２−１は、オフとする。その他の構成は、図２のデバイス１と同様である。

第２デバイス１５のインターフェース２１に対応するインターフェース部４６は、第１デバイス１４のインターフェース部と同様に構成する。図５において、第１デバイス１４に示した構成要素と同一構成要素には、同一参照符号のハイフン後の符号を「２」として示す。

以下、図５に示した本実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスによるデータ通信動作について、第１デバイス１４から第２デバイス１５に対してデータ通信を開始する場合を例にとって、図６乃至図８に示すフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明では、図５のブロック内に記した呼称を用いる。

通信が開始されるまでは、デバイス１は、Ｒｅｇ１、ＳＷ１−１、ＳＷ２−１およびＳＷ３−１を全てオフとする初期状態を維持する。同様に、デバイス２は、Ｒｅｇ２、ＳＷ１−２、ＳＷ２−２およびＳＷ３−２を全てオフとする初期状態を維持する（ステップＳ３１）。この状態から、デバイス１がデバイス２に対して通信を開始する際は、先ず、制御部１は、比較器１の出力から端子１−１に電圧が印加されていないかを確認する（ステップＳ３２）。ここでは、端子１−１に電圧が印加されていないものとする。

ステップＳ３２で端子１−１に電圧が印加されていないことが確認されたら、制御部１は、Ｒｅｇ１の電源をオンにし（ステップＳ３３）、さらに、ＳＷ１−１およびＳＷ３−１をオンにして、Ｒｅｇ１からＳＷ１−１およびＳＷ３−１を介して端子１−１に電力を供給するとともに、ＳＷ１−１を介してＤｒｉｖｅ回路１に電力を供給して、該Ｄｒｉｖｅ回路１を駆動する（ステップＳ３４）。

Ｒｅｇ１、ＳＷ１−１およびＳＷ３−１がオンすると、デバイス２の端子１−２には、Ｒｅｇ１の端子１−１からインターフェース２１を介して電力が供給される（ステップＳ３５）。

デバイス２側では、端子１−２に電圧が印加されたことを比較器２で検出したら（ステップＳ３６）、制御部２は、ＳＷ３−２をオンにして端子１−２に供給される電力をＤｒｉｖｅ回路２に供給して、該Ｄｒｉｖｅ回路２を駆動し（ステップＳ３７）、さらに、Ｄｒｉｖｅ回路２を制御して、端子２−２からインターフェース２１にＨｉｇｈレベルの信号を出力させる（ステップＳ３８）。

デバイス１は、このデバイス２からのＨｉｇｈレベルの信号を、端子２−１を経てＤｒｉｖｅ回路１で検出することにより、デバイス２との間でデータ通信を開始する（ステップＳ３９）。

したがって、この状態では、デバイス２側のＲｅｇ２はオフとなり、デバイス１側のＲｅｇ１の電力で、デバイス１とデバイス２との間でインターフェース２１を介してデータ通信が行われることになるので、消費電力を抑えることができる。

本実施の形態においても、第１実施の形態の場合と同様に、データ通信中にＲｅｇ１だけでは、電力が賄えない場合が生じるのを考慮し、このような場合でもデータ通信を可能にする。このため、デバイス２側において、比較器２により端子１−２の電圧と、バッテリ電圧VDDから作成した基準電圧とを比較して、端子１−２にかかる電圧を監視する（ステップＳ４０）。

その結果、端子１−２の電圧が基準電圧以上の場合には、制御部２は、デバイス１からの電力で十分動作が可能と判定して（ステップＳ４１）、ステップＳ４０に戻り、電圧の監視状態を維持する。

これに対し、端子１−２の電圧が基準電圧よりも低い場合には、制御部２は、デバイス１からの電力では不足すると判定して、デバイス２の電力供給処理を行う（ステップＳ４２）。このため、Ｒｅｇ２およびＳＷ２−２をオンにし（ステップＳ４３）、これによりデバイス１からの電力に加えて、逆流防止２およびＳＷ２−２を経てＲｅｇ２からの電力をＤｒｉｖｅ回路２に供給して、正常なデータ通信を確保する（ステップＳ４４）。

しかし、この状態では、Ｒｅｇ１およびＲｅｇ２の双方がオンとなり、消費電力の増加を招くことになる。そこで、本実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスは、Ｒｅｇ１については可能な限りオフにする。

このため、デバイス１側では、制御部１は、比較器１の出力により、端子１−１の電圧が基準電圧以上に増加したのを検出して（ステップＳ４５）、ＳＷ２−１をオンし、その後、ＳＷ１−１をオフとして逆流防止１を電力供給通路に挿入する（ステップＳ４６）。すなわち、デバイス２側のＲｅｇ２がオンになると、デバイス１側の端子１−１にかかる電圧が高くなるので、その電圧変化を比較器１で検出することにより、Ｒｅｇ２がオンになったのを検出する。

ステップＳ４６において、逆流防止１を挿入すると、逆流防止１による電力の損失分、比較器１で検出される端子１−１の電圧は低下する（ステップＳ４７）。同様に、デバイス２側において、比較器２で検出される端子１−２の電圧も低下する（ステップＳ４８）。

そこで、デバイス２側では、比較器２で端子１−２の電圧低下が検出されたら、制御部２は、ＳＷ１−２をオンした後、ＳＷ２−２をオフにして逆流防止２をキャンセルする。これにより、Ｒｅｇ２からの電力を、逆流防止２を介することなく、Ｄｒｉｖｅ回路２および端子１−２に供給する（ステップＳ４９）。

このように、デバイス２側で、逆流防止２がキャンセルされると、逆流防止２によるＲｅｇ２の電力損失が無くなるので、端子１−２の電圧が上昇するとともに、デバイス１側の端子１−１にかかる電圧も基準電圧以上に上昇する。

デバイス１側では、この端子１−１の電圧上昇を比較器１で検出したら（ステップＳ５０）、制御部１は、デバイス２のＲｅｇ２単体での駆動が可能か否かを確認するために、ＳＷ２−１をオフにして（ステップＳ５１）、比較器１で端子１−１の電圧と基準電圧とを比較する（ステップＳ５２）。

その結果、端子１−１の電圧が基準電圧以上の場合には、制御部１はＲｅｇ１をオフにする（ステップＳ５３）。したがって、この場合には、デバイス２側のＲｅｇ２の電力で、デバイス１とデバイス２との間でインターフェース２１を介してデータ通信が行われるので、消費電力を抑えることができる。

これに対し、端子１−１の電圧が基準電圧よりも低い場合には、制御部１はＳＷ２−１を再びオンにする（ステップＳ５４）。この状態では、デバイス１側のＲｅｇ１およびデバイス２側のＲｅｇ２がともにオンとなるので、逆流防止１および逆流防止２による電力損失を無くして、Ｄｒｉｖｅ回路１およびＤｒｉｖｅ回路２に個々に電力を供給する方が好ましい。

したがって、この場合には、デバイス１側において、制御部１により、ＳＷ３−１をオフした後、ＳＷ１−１をオン、ＳＷ２−１をオフにして、逆流防止１をキャンセルする（ステップＳ５５）。なお、この状態では、デバイス２側の逆流防止２は、ステップＳ４９において、既にキャンセルされている。

このように、本実施の形態に係るデータ通信機能内蔵デバイスでは、データ通信の受け側であるデバイス２においては、第１実施の形態の場合と同様に、自己のＲｅｇ２をオフとして、通信を開始するデバイス１側のＲｅｇ１から端子１−２に供給される電力によりＤｒｉｖｅ回路２を駆動して通信を行うとともに、端子１−２にかかる電圧が基準電圧以上である間は、Ｒｅｇ２のオフ状態を維持するので、自己損失電力を低減することができる。

また、データ通信開始側のデバイス１においては、Ｒｅｇ１をオンにしてデータ通信を開始した後、デバイス２のＲｅｇ２がオンになって、端子１−１にかかる電圧が基準電圧以上の場合には、逆流防止１を挿入し、その後、Ｒｅｇ１からの電力供給を遮断した状態で、端子１−１にかかる電圧が基準電圧よりも高い場合は、Ｒｅｇ１をオフにして、Ｒｅｇ２によりＤｒｉｖｅ回路１を駆動して通信を行うので、デバイス１の自己損失電力を低減することができる。

以上、実施の形態で説明したように、本発明に係るデータ通信機能内蔵デバイスによると、個々に電源回路を有するので、例えば、バス接続やデイジーチェーンといった同一インターフェースで複数のデバイスを接続してシステムを構成した場合に、電力不足が発生しても、複数のデバイスの電源回路をオンにすることで対処でき、多重電源デバイスのように電源回路を再設計する必要がない。したがって、電源回路の制約がないので、携帯端末等においては、機能拡張を容易に実現できる。すなわち、機能拡張を行う場合には、例えば、拡張する構成に合わせて、システム全体に供給するバッテリ容量を変更することで、動作時間を変えずに実現することができる。

さらに、図９に示すように、多重電源デバイスを用いてシステムを構成した場合、インターフェース（Ｉ／Ｆ）の電源は、スリープモードやサスペンドモードといったシステムの状態遷移によってオン・オフを行っていたが、本発明に係るデータ通信機能内蔵デバイスを用いてシステムを構成すれば、各Ｉ／Ｆが信号をやり取りする場合にのみ、対応する電源回路のオン・オフが可能となる。したがって、通常動作状態においても電源回路の消費電力削減を行う動作が可能となるので、多重電源デバイスを用いて構成されたシステムよりも、電力消費を低減できる。また、これにより、個々の電源回路が消費する電力を少なくできるので、ハイブリッドＩＣの電源回路が占める面積を小さくでき、デバイスの小型化が図れる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、本発明に係るデータ通信機能内蔵デバイスは、上記実施の形態に示した携帯端末に限らず、種々の電子機器の構成部品として用いることができる。また、デバイス自体にオン・オフ可能な電源回路を有するので、従来の多重電源デバイスを用いたシステムにも実装でき、従来の多重電源システムから分散型電源システムへの移行時においても組み込むことができる。

Claims (1)

1. 分散型電源システムの電源回路を有するデータ通信機能内蔵デバイスにおいて、
   データ通信を開始する他のデバイスからの電力の供給を受ける端子と、
   前記他のデバイスとデータ通信を行うドライブ回路と、を備え、
   データ通信を開始する前記他のデバイスから前記端子に電力が供給されると、前記ドライブ回路に対する電源回路をオフにした状態で、前記端子に供給される電力を前記ドライブ回路に供給するように構成したことを特徴とするデータ通信機能内蔵デバイス。

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