JP5207673B2 - 電子機器およびスイッチング電源 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器に関し、特にその電源にスイッチング電源を用いる電子機器に関する。

従来のスイッチング電源は、入力端子から入力された交流電源電圧を直流電圧に整流、平滑化し、得られた直流電圧をスイッチング素子をスイッチングすることで、高周波数で制御されたパルス幅の交流電圧に変換する。この交流電圧を高周波トランスで電圧変換したのち、直流電圧に整流、平滑化して負荷端子に出力電圧を供給する。このとき、基準となる基準電圧を設定し、その基準電圧と出力電圧が一致するようにスイッチング素子を制御する。このようなスイッチング電源の構成は、特開平９−４７０２３号公報などに記載されている。
特開平９−４７０２３号公報

しかしながら、従来のスイッチング電源では、単一の出力電圧のみしか生成されず、負荷の状況に応じて出力電圧を変化させることができない。そのため、電子機器の負荷変動が起こっても最低駆動電圧を下回らないように、最低駆動電圧に対し十分余裕を持った高めの出力電圧を設定する必要があり、十分に消費電力を低減できなかった。

そこで本発明は、そのような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、最低駆動電圧を下回ることなく出力電圧を低く設定することが可能な電子機器および電子機器に用いるスイッチング電源を提供することである。

本願発明の電子機器は、設定された基準電圧を基準にして出力電圧を出力するスイッチング電源を有する電子機器であって、前記スイッチング電源から前記電子機器の負荷に出力される出力電圧を検知する出力電圧検知手段と、前記出力電圧検知手段により検知された出力電圧が所定の電圧以下になった場合、設定されている基準電圧より高い電圧を基準電圧に設定する制御手段と、前記出力電圧と前記所定の電圧との差分を演算する演算手段と、を有し、前記制御手段は、前記出力電圧が所定の電圧以下になった場合、前記演算手段により演算された差分に応じて基準電圧を設定することを特徴としている。

本発明によれば、最低駆動電圧を下回ることなく出力電圧を低く設定して消費電力を低減することができる。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態であるデジタルカメラの構成を説明するブロック図である。図１に示すように、本実施形態のデジタルカメラは、電源部３に電力を供給するバッテリ１、センサなどの負荷２、その負荷２に電圧を供給する電源部３を有している。さらに、システム制御や画像処理を行うＣＰＵ７と、ユーザーからの電源ＯＮ／ＯＦＦ操作や動作モード切替え操作などを受け付ける操作部８を有している。

電源部３は、安定した電圧を出力制御するためのコントローラＩＣ４、パワーインダクタ５、平滑コンデンサ６によって構成される。

コントローラＩＣ４は、ロジック制御部９、帰還制御部１０、通信インターフェース１１、入力Ａ／Ｄ変換器１２および判定部１３によって構成される。ロジック制御部９は、ＩＣ制御信号にしたがってコントローラＩＣ４全体の動作の制御を行う。帰還制御部１０は、出力電圧を一定に出力するように出力電圧の制御を行う。通信インターフェース１１は、ＣＰＵ７からの情報を受信し、入力Ａ／Ｄ変換器１２は、バッテリ１から入力される入力電圧をデジタルデータに変換する。ロジック制御部９には種々の保護機能も内蔵されている。たとえば、入力Ａ／Ｄ変換器１２から得られた入力電圧の情報を使って低電圧時には所定の順序で制御動作を停止する低電圧保護機能（ＵＶＬＯ）が内蔵されている。また、後述する出力Ａ／Ｄ１４変換器からの出力電圧データにより負荷が短絡しているかどうかを監視し、短絡と判断された場合には主スイッチ２０のスイッチング動作を停止する短絡保護機能（ＳＣＰ）も内蔵されている。そのほかにも、電圧の立ち上がりを制御して突入電流を低減するソフトスタート機能や、複数の出力の順序制御を行うシーケンス機能も内蔵されている。

帰還制御部１０は、出力Ａ／Ｄ変換器１４、基準データレジスタ１５、出力データ比較部１６、設定データ記録部１７、ＰＷＭ信号生成部１８、主スイッチドライバ１９および主スイッチ２０によって構成される。出力Ａ／Ｄ変換器１４は、負荷２に出力される出力電圧をデジタルデータ（以下、出力電圧データＶ_ＡＤとする）に変換する。負荷２に出力される出力電圧を変換するので、負荷変動による電圧降下が生じた際でも負荷２の電圧を正確に検知することができる。基準データレジスタ１５は、出力電圧の基準となる基準電圧データを一時的に保管する。この基準電圧データは、基準電圧を表すデジタルデータであり容易に変更することができる。出力データ比較部１６は、出力電圧データＶ_ＡＤと基準電圧データとを比較する。設定データ記録部１７は、電源ＯＦＦ時に基準電圧データと後述する判定電圧データ（以下、Ｖ_ｔｈとする）を保持しておく。ＰＷＭ信号生成部１８は、出力データ比較部１６の出力からデジタルＰＷＭ信号を生成する。主スイッチドライバ１９は、ＰＷＭ信号生成部１８の出力にしたがって主スイッチ２０への制御信号を生成する。主スイッチ２０は、主スイッチドライバ１９の制御信号にしたがいパワーインダクタ５に流す電流のオンオフ動作を行う。

判定部１３は、判定データレジスタ２１、判定データ比較部２２、基準データ切替部２３およびタイマー２５によって構成される。判定データレジスタ２１は、基準電圧データを変更するかどうか判定するための判定電圧データＶ_ｔｈを一時的に保管する。判定電圧データは、基準電圧を変更するかどうかを判定するための判定電圧を表すデジタルデータであり、容易に変更できる。判定データ比較部２２は、判定電圧データＶ_ｔｈと出力電圧データＶ_ＡＤとを比較する。基準データ切替部２３は、判定データ比較部２２の比較結果を元に基準電圧フラグ（以下、Ｆとする）を出力する。タイマー２５は、基準電圧の設定を変更してからの時間を計測する。

通信インターフェース１１は、ＣＰＵ７からの情報を受信し、操作部８にて設定される各種動作モード情報などをロジック制御部９に伝達する。また、ＣＰＵ７からの制御にしたがい、設定データ記録部１７に記録されている動作モードごとの基準電圧データおよび判定電圧データＶ_ｔｈの書き換えを実行する。

前述のように、設定データ記録部１７には、基準電圧データと判定電圧データが格納されているが、本実施形態では、動作モードごとに２種類の基準電圧データが格納されている。第１の基準電圧データ（以下、Ｖ_Ｌとする）は、第１の基準電圧を表す基準電圧データであって、第一の基準電圧は低消費電力用に低めの基準電圧値である。第２の基準電圧データ（以下、Ｖ_Ｈとする）は、第２の基準電圧を表す基準電圧データであって、第２の基準電圧は負荷変動によって起こる電圧降下による誤動作を防ぐため高めの基準電圧値である。第１の基準電圧は第２の基準電圧より小さい電圧に設定されている。これら２種類の基準電圧データは、動作モードが再生モードの時はＶ_Ｌ１／Ｖ_Ｈ１、動作モードが撮影モードの時はＶ_Ｌ２／Ｖ_Ｈ２というように、動作モードごとに別々のメモリアドレスに格納されている。ロジック制御部９から設定データ記録部１７には動作モード情報と基準電圧フラグが伝達される。例えば、再生モードで基準電圧フラグがＦ＝０の時は第１の基準電圧データＶ_Ｌ１が、撮影モードで基準電圧フラグがＦ＝１の時は第２の基準電圧データＶ_Ｈ２が基準データレジスタに展開される。一方、判定電圧データＶ_ｔｈは動作モードごとに１つであり、再生モードの判定電圧データがＶ_ｔｈ１、撮影モードの判定電圧データがＶ_ｔｈ２というように、動作モードごとに別々のメモリアドレスに格納されている。基準電圧データと同様に、ロジック制御部９から伝達される動作モード情報に対応した判定電圧データＶ_ｔｈを判定データレジスタ２１に展開する。

デジタルカメラの電源がＯＮされ、操作部８からの起動制御信号を受けると、ロジック制御部９は、設定データ記録部１７へ基準電圧データと判定電圧データＶ_ｔｈの展開制御信号を伝達する。それを受けた設定データ記録部１７は、各データを基準データレジスタ１５と判定データレジスタ２１にそれぞれ展開する。ＣＰＵが起動して動作モード情報を取得できるまではデフォルトとして設定されているモードのデータを展開する。本実施形態では、デフォルトモードは撮影モードである。基準電圧データと出力Ａ／Ｄ変換器１４でデジタルデータに変換された出力電圧データＶ_ＡＤを出力データ比較部１６にて比較し、その結果をもとにＰＷＭ信号生成部１８にてデジタルＰＷＭ信号を生成する。そのデジタルＰＷＭ信号にしたがい、主スイッチドライバ１９を介して主スイッチ２０をオンオフ制御することで出力電圧を一定に保つ。ＣＰＵ７が起動して通信が確立し、通信インターフェース１１を介してロジック制御部９に動作モード情報が伝達されると、ロジック制御部９は設定データ記録部１７に動作モード情報とデータ展開制御信号を伝達する。その情報に基づき、設定データ記録部１７は対応する基準電圧データと判定電圧データＶ_ｔｈを基準データレジスタ１５と判定データレジスタ２１に再度展開する。動作中にユーザーによって動作モードが切り替えられた場合も同様に動作モードに応じたデータを再度展開する。

次に、本実施形態において動作モードが再生モードに設定された場合の出力電圧制御の流れを図２のフローチャートを用いて説明する。再生モードにおける判定電圧データはＶ_ｔｈ１とする。

ＳＴ２０１では、設定データ記録部１７が、再生モードに対応した判定電圧データＶ_ｔｈ１を判定データレジスタ２１に展開し、ＳＴ２０２に移行する。ＳＴ２０２では、基準データ切替部２３が基準電圧フラグをＦ＝０に設定することで、設定データ記録部１７が再生モードに対応した第１の基準電圧データＶ_Ｌ１を基準データレジスタ１５に展開する。さらに、タイマー２５がカウント数（以下、Ｃとする）を０にリセットし、ＳＴ２０３に移行する。ＳＴ２０３では、出力電圧を出力Ａ／Ｄ変換器１４によって出力電圧データＶ_ＡＤに変換しＳＴ２０４に移行する。ＳＴ２０４では、ＳＴ２０３で変換された出力電圧データＶ_ＡＤと再生モードの判定電圧データＶ_ｔｈ１との比較を判定データ比較部２２にて行う。出力電圧データＶ_ＡＤが判定電圧データＶ_ｔｈ１を下回る場合はＳＴ２０５に移行し、そうでなければ、再度ＳＴ２０３に戻り出力電圧データＶ_ＡＤの変換を行う。ＳＴ２０５では、基準データ切替部２３が基準電圧フラグをＦ＝１に設定することで、設定データ記録部１７が第２の基準電圧データＶ_Ｈ１を基準データレジスタ１５に展開し、出力電圧を高くさせＳＴ２０６に移行する。ＳＴ２０６では、ＳＴ２０５で第２の基準電圧データＶ_Ｈ１に切り替えたらタイマー２５のカウントを開始してカウント数ＣをカウントアップしＳＴ２０７に移行する。ＳＴ２０７では、あらかじめ定められたカウント数（以下、Ｃ_０とする）に達していなければＳＴ２０６に戻り、達したらＳＴ２０２に戻る。ＳＴ２０６およびＳＴ２０７は、第２の基準電圧データＶ_Ｈ１に切り替えられることで出力電圧を高く設定した状態で所定の時間経過させたのち、出力電圧を変更前の設定に戻すための動作である。これにより、消費電力が高い状態を必要以上に維持することなく、第２の基準電圧データＶ_Ｈ１による動作が所定時間経過したのちは、消費電力が低くなるように自動で出力電圧が設定されるので消費電力を低減することができる。

本実施形態によれば、出力電圧データＶ_ＡＤが判定電圧データＶ_ｔｈを下回らない場合は、低い基準電圧に設定することで消費電力を低減することができる。さらに、出力電圧データＶ_ＡＤが判定電圧データＶ_ｔｈを下回る場合は、高い基準電圧に設定することで接続される負荷の誤動作などを防ぐことができる。すなわち、出力電圧が判定電圧以上の場合は低い基準電圧に設定することで消費電力を低減し、出力電圧が判定電圧より低くなった場合は高い基準電圧に設定することで接続される負荷の誤動作などを防ぐ。また、高い基準電圧に設定してから所定の時間がたてば再び低い基準電圧に設定し直すことで、負荷の誤作動を防止するための消費電力が高い状態を必要以上に維持することなく消費電力を低減することができる。

なお、本実施形態では、動作モードが再生モードに設定された場合の出力電圧制御の流れを説明したが、再生モード以外の動作モードに設定された場合でも第１、第２の基準電圧データおよび判定電圧データが異なるだけで同様の制御を行うことは言うまでもない。

また、出力電圧データＶ_ＡＤが判定電圧データＶ_ｔｈを下回るかどうかで基準電圧データの切り替えを行ったが、出力電圧データＶ_ＡＤが判定電圧データＶ_ｔｈ以下かどうかで基準電圧データの切り替えを行うようにしてもよい。すなわち、出力電圧が判定電圧より高い場合は低い基準電圧に設定し、出力電圧が判定電圧以下になった場合は高い基準電圧に設定するようにしてもよい。

（第２の実施形態）
図３は、本発明を実施したデジタルカメラの構成を説明するブロック図である。図３において、図１に示した第１の実施形態と同様の部分については図１と同じ符号をつけてその説明を省略する。図１に示した第１の実施形態と異なるのは、設定電圧切替部２３が基準データ補正部２４になっている点である。基準データ補正部２４は、出力Ａ／Ｄ変換器１４で得られた出力電圧データ（以下、Ｖ_ＡＤとする）から判定電圧データ（以下、Ｖ_ｔｈとする）を引いた差分（以下、ΔＶとする）に応じて基準電圧データ（以下、Ｖ_ｒｅｆとする）を補正する働きをする。動作中の基準電圧データＶ_ｒｅｆは基準データ補正部２４で演算して決定されるので、設定データ記録部１７には起動時の初期基準電圧データ（以下、Ｖ０とする）と判定電圧データＶ_ｔｈが格納される。また、補正によって負荷が故障や破壊されるほど高い出力電圧が設定されたり、入力電圧に対して実現不可能な出力電圧に設定されたりしないように、基準電圧として設定可能な範囲の上限基準電圧を表す最大基準電圧データ（以下、Ｖ１とする）も格納されている。さらに、出力Ａ／Ｄ変換器１４で得られた出力電圧データＶ_ＡＤから判定電圧データＶ_ｔｈを引いた差分ΔＶがしきい値を下回る場合にかける補正係数（以下、Ｋ：Ｋ＞１とする）と、そのしきい値（以下、Ｖ２：Ｖ２＜０とする）も格納されている。初期基準電圧データＶ０、最大基準電圧データＶ１、しきい値Ｖ２、および補正係数Ｋは、再生モードや撮影モードなどの各動作モードによらず同一に設定される。判定電圧データＶ_ｔｈは第１の実施形態と同様に動作モードごとに設定される。以上のように、第１の実施形態とは設定データ記録部１７に記録されるデータの内容が異なる。

次に、本実施形態において動作モードが再生モードに設定された場合の出力電圧制御の流れを図４のフローチャートを用いて説明する。再生モードにおける判定電圧データはＶ_ｔｈ１とする。

ＳＴ４０１では、設定データ記録部１７が、再生モードにおける判定電圧データＶ_ｔｈ１を判定データレジスタ２１に展開し、ＳＴ４０２に移行する。ＳＴ４０２では、タイマー２５がカウンタ数（以下、Ｃとする）を０にリセットするとともに、基準データ補正部２４が出力電圧データＶ_ＡＤから判定電圧データＶ_ｔｈ１を引いた差分ΔＶの値を０にリセットする。さらに、設定データ記録部１７が基準電圧データＶ_ｒｅｆとして初期基準電圧データＶ０を基準データレジスタ１５に展開しＳＴ４０３に移行する。ＳＴ４０３では、出力電圧を出力Ａ／Ｄ変換器１４によって出力電圧データＶ_ＡＤに変換しＳＴ４０４に移行する。ＳＴ４０４では、判定データ比較部２２により出力電圧データＶ_ＡＤから再生モードにおける判定電圧データＶ_ｔｈ１を引いた差分ΔＶを演算しＳＴ４０５に移行する。ＳＴ４０５では、基準データ補正部２４によりＳＴ４０４で演算した差分ΔＶが負であるか、すなわち、出力電圧データＶ_Ａ／Ｄが再生モードにおける判定電圧データＶ_ｔｈ１より小さいか判定する。差分ΔＶが負であればＳＴ４０６に移行し、差分ΔＶが負でなければＳＴ４１４に移行する。ＳＴ４０６では、基準データ補正部２４により差分ΔＶがしきい値Ｖ２より小さいかどうかを判定する。差分ΔＶがしきい値Ｖ２より小さければ、ＳＴ４０９に移行し、差分ΔＶがしきい値Ｖ２以上であれば、ＳＴ４０７に移行する。ＳＴ４０７では、ロジック制御部９により基準電圧データＶ_ｒｅｆに差分ΔＶの絶対値を加算した値と最大基準電圧データＶ１との比較を行う。基準電圧データＶ_ｒｅｆに差分ΔＶの絶対値を加算した値が最大基準電圧データＶ１より大きければＳＴ４１１に移行し、そうでなければＳＴ４０８に移行する。ＳＴ４０８では、基準電圧データＶ_ｒｅｆに差分ΔＶの絶対値を加算した値を、設定データ記録部１７が次の基準電圧データＶ_ｒｅｆとして基準データレジスタ１５に展開しＳＴ４０３に移行する。また、このときタイマー２５がカウンタ数Ｃを０にリセットする。ＳＴ４０９では、ＳＴ４０６で差分ΔＶがしきい値Ｖ２より小さいと判定された場合に、ロジック制御部９により基準電圧データＶ_ｒｅｆに差分ΔＶの絶対値に補正係数Ｋをかけた値を加算した値と最大基準電圧データＶ１との比較を行う。基準電圧データＶ_ｒｅｆに差分ΔＶの絶対値に補正係数Ｋをかけた値を加算した値が最大基準電圧データＶ１より大きければＳＴ４０７に移行し、そうでなければＳＴ４１０に移行する。ＳＴ４０７とＳＴ４０９とを比較すると、ＳＴ４０６の判定結果に応じて基準電圧データＶ_ｒｅｆの補正の方法を変更している。差分ΔＶがしきい値Ｖ２以上である場合とは、すなわち、出力電圧データＶ_ＡＤを取得してから次に出力電圧データＶ_ＡＤを取得するまでの間に低下する電圧が小さい場合である。このような場合、基準電圧データＶ_ｒｅｆを補正してから再び基準電圧データＶ_ｒｅｆを補正するまでの間に最低駆動電圧を下回るほど電圧が低下するとは考えにくい。そこで、ＳＴ４０７では、消費電力を低く抑えるためにも出力電圧を大幅に高くする補正は行わず、差分ΔＶの絶対値分だけ出力電圧が高くなるように基準電圧データＶ_ｒｅｆを補正している。一方、差分ΔＶがしきい値Ｖ２より小さい場合とは、すなわち、出力電圧データＶ_ＡＤを取得してから次に出力電圧データＶ_ＡＤを取得するまでの間に低下する電圧が大きい場合である。このような場合、基準電圧データＶ_ｒｅｆを補正してから再び基準電圧データＶ_ｒｅｆを補正するまでの間に最低駆動電圧を下回るほど電圧が低下することも考えられる。そこで、ＳＴ４０９では、差分ΔＶの絶対値に補正係数Ｋをかけた分だけ、すなわち、次に補正するまでの間に最低駆動電圧を下回ることがないほど十分に出力電圧が高くなるように基準電圧データＶ_ｒｅｆを補正している。ＳＴ４１０では、基準電圧データＶ_ｒｅｆに差分ΔＶの絶対値に補正係数Ｋをかけた値を加算した値を、設定データ記録部１７が次の基準電圧データＶ_ｒｅｆとして基準データレジスタ１５に展開しＳＴ４０３に移行する。また、このときタイマー２５がカウンタ数Ｃを０にリセットする。ＳＴ４１１では、最大基準電圧データＶ１を設定データ記録部１７が次の基準電圧データＶ_ｒｅｆとして基準データレジスタ１５に展開しＳＴ４１２に移行する。また、このときタイマー２５がカウンタ数Ｃを０にリセットする。ＳＴ４１２では、タイマー２５のカウントを開始してカウント数ＣをカウントアップしＳＴ４１３に移行する。ＳＴ４１３では、タイマー２５があらかじめ定められたカウント数Ｃ_０に達していなければＳＴ４１２に戻り、達したらＳＴ４０２に戻る。ＳＴ４１２およびＳＴ４１３は、出力電圧を高く設定した状態で所定の時間経過したのち、出力電圧を初期の設定に戻すための動作である。これは、第１の実施形態におけるＳＴ２０６およびＳＴ２０７と同様である。これにより、消費電力が高い状態を必要以上に維持することなく、最大基準電圧データＶ１による動作が所定時間経過したのちには消費電力が低くなるように自動で出力電圧が設定されるので消費電力を低減することができる。ＳＴ４１４では、ＳＴ４０５で差分ΔＶが負でないと判定された場合に、ロジック制御部９により設定されている基準電圧データＶ_ｒｅｆが初期基準電圧データＶ０であるか判定する。設定されている基準電圧データＶ_ｒｅｆが初期基準電圧データＶ０であればＳＴ４０３に移行し、そうでなければＳＴ４１５に移行する。基準電圧データＶ_ｒｅｆが初期基準電圧データＶ０であるかの判定は、基準電圧データＶ_ｒｅｆが補正されているかどうかを判定するために行われる。基準電圧データＶ_ｒｅｆが補正されている場合、基準電圧データＶ_ｒｅｆが初期基準電圧データＶ０である場合と比較して出力電圧が高く設定されるため、ＳＴ４１２およびＳＴ４１３と同様の制御を行うことが望ましい。そこで、ＳＴ４１２およびＳＴ４１３と同様にＳＴ４１５およびＳＴ４１６で、基準電圧データＶ_ｒｅｆの設定を変更してからの時間計測を行う。ＳＴ４１５では、タイマー２５のカウントを開始してカウント数ＣをカウントアップしＳＴ４１６に移行する。ＳＴ４１６では、タイマー２５があらかじめ定められたカウント数Ｃ_０に達していなければＳＴ４０３に戻り、達したらＳＴ４０２に戻る。

次に、上記のような出力電圧制御を行った場合の出力電圧データの変化を図５および図６で説明する。なお、説明を簡単にするため、最大基準電圧データＶ１およびしきい値Ｖ２は設けていない。図５は、負荷変動による電圧降下の前から電圧降下が終わるまでの出力電圧データを示している。電圧降下時に基準電圧データＶ_ｒｅｆを補正しなかった場合の出力電圧データをＶ_ＡＤとし、補正した場合の出力電圧データをＶ’_ＡＤとしている。また、ΔＶ_ａ、ΔＶ_ｂ、ΔＶ_ｃおよびΔＶ_ｄは出力電圧データＶ’_ＡＤから判定電圧データＶ_ｔｈを引いた差分ΔＶである。図６は、図５のなかで出力電圧データＶ’_ＡＤの変化が大きい部分を拡大したものである。ｔ１からｔ８は、出力電圧データをサンプリングするタイミングを表している。出力電圧は負荷変動により低下していき、ｔ３で出力電圧データＶ_ＡＤは判定電圧データＶ_ｔｈより小さくなる。このときの出力電圧データＶ’_ＡＤから判定電圧データＶ_ｔｈを引いた差分はΔＶ_ａであり、出力電圧を高くするために基準電圧データＶ_ｒｅｆにΔＶ_ａの絶対値を加算した値を新たな基準電圧データＶ_ｒｅｆとして設定する。ｔ４では、補正しなかった場合の出力電圧データＶ_ＡＤよりもΔＶ_ａの絶対値分だけ大きい出力電圧データＶ’_ＡＤを検知する。しかし、ｔ４でも出力電圧データＶ_ＡＤが判定電圧データＶ_ｔｈより小さくなるため、ｔ３のときと同様に、このときの差分ΔＶ_ｂの絶対値を基準電圧データＶ_ｒｅｆに加算した値を新たな基準電圧データＶ_ｒｅｆとして設定する。ｔ５では、補正しなかった場合の出力電圧データＶ_ＡＤよりもΔＶ_ａの絶対値とΔＶ_ｂの絶対値を加算した分だけ大きい出力電圧データＶ’_ＡＤを検知する。このときの差分はΔＶ_ｃであり、ｔ３およびｔ４と同じようにして基準電圧データＶ_ｒｅｆを新たに設定する。ｔ６では、補正しなかった場合の出力電圧データＶ_ＡＤよりもΔＶ_ａの絶対値とΔＶ_ｂの絶対値とΔＶ_ｃの絶対値を加算した分だけ大きい出力電圧データＶ’_ＡＤを検知する。このときの差分はΔＶ_ｄであり、ｔ３、ｔ４およびｔ５と同じようにして基準電圧データＶ_ｒｅｆを新たに設定する。ｔ７では、補正しなかった場合の出力電圧データＶ_ＡＤよりもΔＶ_ａの絶対値とΔＶ_ｂの絶対値とΔＶ_ｃの絶対値とΔＶ_ｄの絶対値を加算した分だけ大きい出力電圧データＶ’_ＡＤを検知する。このとき、出力電圧データＶ’_ＡＤは判定電圧データＶ_ｔｈよりも大きいので基準電圧データＶ_ｒｅｆの設定は変更しない。図５に示すように、ｔ７以降は出力電圧データＶ’_ＡＤが設定電圧データＶ_ｔｈよりも大きい状態が続く。出力電圧データＶ’_ＡＤが設定電圧データＶ_ｔｈよりも大きい状態のまま一定時間経過すると、出力電圧が最低駆動電圧を下回るおそれはないと判断して基準電圧データＶ_ｒｅｆの設定を補正前の初期値に変更する。

以上のように、本実施形態によれば、出力電圧データＶ_ＡＤが判定電圧データＶ_ｔｈを下回らない場合は、低い基準電圧に設定することで消費電力を低減することができる。さらに、出力電圧データＶ_ＡＤが判定電圧データＶ_ｔｈを下回る場合は、出力電圧データＶ_ＡＤから判定電圧データＶ_ｔｈを引いた差分ΔＶに応じて高い基準電圧に設定することで接続される負荷の誤動作などを防ぐことができる。また、高い基準電圧に設定してから所定の時間がたてば再び低い電圧に設定し直すことで、負荷の誤作動を防止するための消費電力が高い状態を必要以上に維持することなく消費電力を低減することができる。

また、補正によって負荷が故障や破壊されるほど高い出力電圧が設定されたり、入力電圧に対して実現不可能な出力電圧が設定されないようにリミッタの役割をする最大基準電圧データＶ１を設けることで、補正により出力電圧が高くなりすぎることを防止できる。

なお、本実施形態では、動作モードが再生モードに設定された場合の出力電圧制御の流れを説明したが、再生モード以外の動作モードに設定された場合でも判定電圧データが異なるだけで同様の制御を行うことは言うまでもない。

また、出力電圧データＶ_ＡＤから判定電圧データＶ_ｔｈを引いた差分ΔＶが負のしきい値Ｖ２より小さいかどうかで制御の流れを変更していたが、差分ΔＶの絶対値が所定値以上かどうかで制御の流れを変更するようにしてもよい。他にも、差分ΔＶとしきい値を比較するのではなく判定電圧データより低い第２の判定電圧データを設け、出力電圧データＶ_ＡＤが第２の判定電圧データより低いかどうかを比較するようにしてもよい。

なお、前述の２つの実施形態では、デジタルカメラのスイッチング電源に用いる構成を示したが、デジタルカメラに限らずスイッチング電源を用いる電子機器であれば適用可能である。

また、出力電圧の制御をデジタル信号を用いて行う構成としたが、アナログ信号を用いて行う構成としてもよい。

また、基準電圧データや判定電圧データなどの出力電圧の制御に関わるデータを電源内部に保持する構成としたが、それらのデータを保持する手段を電源部の外部に設け、出力電圧の制御時に用いるようにしてもよい。

また、構成図において降圧構成を取り上げたが、降圧の構成に限定されるものではなく、いかなる電源トポロジーにおいても適用可能である。

また、前述の２つの実施形態を組み合わせた構成としてもよい。例えば、あらかじめ基準電圧データＶ_ｒｅｆを複数設けて、出力電圧データＶ_ＡＤが判定電圧データＶ_ｔｈより小さい場合に、出力電圧データＶ_ＡＤから判定電圧データＶ_ｔｈを引いた差分ΔＶの大きさに応じて設定する基準電圧データＶ_ｒｅｆを変更する。差分ΔＶの絶対値が所定値以下の場合、負荷変動による電圧の変化量は小さいと予想されるので、負荷変動前の基準電圧よりも少し高い基準電圧に切り替える。一方、差分ΔＶの絶対値が所定値より大きい場合、負荷変動による電圧の変化量は大きいと予想されるので、差分ΔＶの絶対値が所定値以下の場合よりも高い基準電圧に切り替えるようにする。このように基準電圧を切り替えるようにすれば、切り替える際に必要以上に高い基準電圧に切り替えることがなく、より消費電力を低減することができる。

第１実施形態の構成図 第１実施形態の制御の流れを示す図 第２実施形態の構成図 第２実施形態の制御の流れを示す図 電圧降下時の出力電圧データを示す図 電圧降下時の出力電圧データを示す拡大図

符号の説明

１ バッテリ
２ 負荷
３ 電源部
４ コントローラＩＣ
５ パワーインダクタ
６ 平滑コンデンサ
７ ＣＰＵ
８ 操作部
９ ロジック制御部
１０ 帰還制御部
１１ 通信インターフェース
１２ 入力Ａ／Ｄ変換器
１３ 判定部
１４ 出力Ａ／Ｄ変換器
１５ 基準データレジスタ
１６ 出力データ比較部
１７ 設定データ記録部
１８ ＰＷＭ信号生成部
１９ 主スイッチドライバ
２０ 主スイッチ
２１ 判定データレジスタ
２２ 判定データ比較部
２３ 基準データ切替部
２４ 基準データ補正部
２５ タイマー

Claims (14)

1. 設定された基準電圧を基準にして出力電圧を出力するスイッチング電源を有する電子機器であって、
   前記スイッチング電源から前記電子機器の負荷に出力される出力電圧を検知する出力電圧検知手段と、
   前記出力電圧検知手段により検知された出力電圧が所定の電圧以下になった場合、設定されている基準電圧より高い電圧を基準電圧に設定する制御手段と、
   前記出力電圧と前記所定の電圧との差分を演算する演算手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記出力電圧が所定の電圧以下になった場合、前記演算手段により演算された差分に応じて基準電圧を設定することを特徴とする電子機器。
2. 前記制御手段は、前記出力電圧が所定の電圧以下になった場合、設定されている基準電圧に前記演算手段により演算された前記差分の絶対値を加えた電圧を基準電圧に設定することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記制御手段は、前記出力電圧が所定の電圧以下であり前記差分の絶対値が所定値以上の場合、設定されている基準電圧に前記差分の絶対値より大きい値を加えた電圧を基準電圧に設定することを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
4. 前記制御手段は、前記基準電圧に設定できる上限基準電圧を有し、前記上限基準電圧を超えない範囲で基準電圧を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電子機器。
5. 前記制御手段は、複数の基準電圧を有し、前記出力電圧が所定の電圧以下になった場合、前記比較手段により演算された差分に応じて設定する基準電圧を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
6. 前記基準電圧の設定を高く変更してからの時間を計測する時間計測手段を有し、
   前記制御手段は、前記時間計測手段により時間の計測を開始してから所定の時間経過した場合、設定されている基準電圧より低い電圧を基準電圧に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電子機器。
7. 前記制御手段は、前記基準電圧をデジタルデータで設定することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電子機器。
8. 設定された基準電圧を基準にして出力電圧を出力するスイッチング電源であって、
   前記出力電圧を検知する出力電圧検知手段と、
   前記出力電圧検知手段により検知された出力電圧が所定の電圧以下になった場合、設定されている基準電圧より高い電圧を基準電圧に設定する制御手段と、
   前記出力電圧と前記所定の電圧との差分を演算する演算手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記出力電圧が所定の電圧以下になった場合、前記演算手段により演算された差分に応じて基準電圧を設定することを特徴とするスイッチング電源。
9. 前記制御手段は、前記出力電圧が所定の電圧以下になった場合、設定されている基準電圧に前記差分の絶対値を加えた電圧を基準電圧に設定することを特徴とする請求項８に記載のスイッチング電源。
10. 前記制御手段は、前記出力電圧が所定の電圧以下であり前記差分の絶対値が所定値以上の場合、設定されている基準電圧に前記差分の絶対値より大きい値を加えた電圧を基準電圧に設定することを特徴とする請求項９に記載のスイッチング電源。
11. 前記制御手段は、前記基準電圧に設定できる上限基準電圧を有し、前記上限基準電圧を超えない範囲で基準電圧を設定することを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載のスイッチング電源。
12. 前記制御手段は、複数の基準電圧を設け、前記出力電圧が所定の電圧以下になった場合、前記比較手段により演算された差分の結果に応じて設定する基準電圧を切り替えることを特徴とする請求項８に記載のスイッチング電源。
13. 前記基準電圧の設定を高く変更してからの時間を計測する時間計測手段を有し、
    前記制御手段は、前記時間計測手段により時間の計測を開始してから所定の時間経過した場合、設定されている基準電圧より低い電圧を基準電圧に設定することを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載のスイッチング電源。
14. 前記基準電圧をデジタルデータで表した基準電圧データを基準にして出力電圧を出力することを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれか１項に記載のスイッチング電源。

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