JP5735115B2

JP5735115B2 - 電子機器およびシステム

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Publication number: JP5735115B2
Application number: JP2013531592A
Authority: JP
Inventors: 裕堀江
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2033-03-08
Also published as: US20140253047A1; WO2014136265A1; JPWO2014136265A1

Description

本発明の実施形態は、バッテリ駆動可能な電子機器および同電子機器を含むシステムに関する。

近年、ノートブックタイプまたはラップトップタイプの各種ポータブルパーソナルコンピュータが開発されている。このようなコンピュータの電源ソースとしては、バッテリ、ＡＣ電源装置（ＡＣアダプタ）等が使用される。

最近では、ＡＣアダプタが高温状態であることが検出された場合にシステムの消費電力量を下げる電力管理技術も開発され始めている。

特開２００９−２２５６１０号公報

しかし、従来の電力管理技術は、マイクロコンピュータによって実行されるソフトウェアである、いわゆる「ファームウェア」の制御を用いて実現されている場合が多い。このため、マイクロコンピュータの応答遅れによるＡＣアダプタ温度の過度な上昇が発生する場合がある。

本発明の目的は、ＡＣ電源装置の温度の上昇を抑制することができる電子機器およびシステムを提供することである。

実施形態によれば、電子機器は、バッテリと、電源回路と、充電回路とを具備する。前記電源回路は、ＡＣ電源装置からのＤＣ電力または前記バッテリからのＤＣ電力を使用して電子機器内のコンポーネントに電力を供給する。前記充電回路は、前記ＡＣ電源装置からのＤＣ電力を使用して前記バッテリを充電する。前記充電回路は、前記充電回路から前記バッテリに出力される充電電流および充電電圧を制御するチャージャーＩＣを備える。前記チャージャーＩＣは、前記バッテリを充電している間に前記ＡＣ電源装置の温度が第１の温度を超える場合、前記充電電流を減少させる制御を行うように構成されている。前記ＡＣ電源装置は、前記電子機器のＡＣ電源装着部に取り外し可能に装着されるＡＣアダプタである。前記チャージャーＩＣは、前記ＡＣ電源装置が前記電子機器のＡＣ電源装着部に装着されている場合、前記充電電流を減少させる制御を有効にし、前記ＡＣ電源装置が電源ケーブルを介して前記電子機器のＤＣ電源入力端子に接続されている場合、前記充電電流を減少させる制御を無効にする。

図１は、実施形態に係る電子機器の外観を示す斜視図である。図２は、同実施形態に係る電子機器に装着可能な着脱式ＡＣアダプタを示す図である。図３は、同実施形態に係る電子機器の外部電源端子と同電子機器の外部に置かれた着脱式ＡＣアダプタとの関係を示す図である。図４は、同実施形態に係る電子機器のシステム構成を示すブロック図である。図５は、同実施形態に係る電子機器の電源サブシステムの構成を示すブロック図である。図６は、同実施形態に係る電子機器内に設けられる、チャージャーＩＣを含む充電回路の構成を示す回路図である。図７は、図６のチャージャーＩＣの動作を説明するための図である。図８は、図６のチャージャーＩＣの温度フィードバックループの動作を説明するための図である。図９は、同実施形態に係る電子機器の電源サブシステムの構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、実施形態を説明する。
まず、図１を参照して、一実施形態に係る電子機器の構成について説明する。この電子機器は、例えば、ノートブック型の携帯型パーソナルコンピュータ、タブレット端末、または他の各種携帯型電子機器として実現されうる。以下では、この電子機器が、ノートブック型の携帯型パーソナルコンピュータ１０として実現されている場合を想定する。

図１は、ディスプレイユニットを開いた状態におけるコンピュータ１０を正面側から見た斜視図である。本コンピュータ１０は、バッテリ２０から電力を受けるように構成されている。本コンピュータ１０は、バッテリ２０からの電力またはＡＣ電源装置（ＡＣアダプタ）からの電力を使用してコンピュータ１０内のコンポーネントに電力（動作電力）を供給するように構成されている。

本コンピュータ１０は、コンピュータ本体１１と、ディスプレイユニット１２とを備える。ディスプレイユニット１２には、液晶表示装置（ＬＣＤ）３１のような表示装置が組み込まれている。さらに、ディスプレイユニット１２の上端部には、カメラ（Ｗｅｂカメラ）３２が配置されている。

ディスプレイユニット１２は、コンピュータ本体１１の上面が露出される開放位置とコンピュータ本体１１の上面がディスプレイユニット１２で覆われる閉塞位置との間を回動自在にコンピュータ本体１１に取り付けられている。コンピュータ本体１１は薄い箱形の筐体を有しており、その上面にはキーボード１３、タッチパッド１４、指紋センサ１５、本コンピュータ１０をパワーオン／オフするための電源スイッチ１６、幾つかの機能ボタン１７、およびスピーカ１８Ａ、１８Ｂが配置されている。

また、コンピュータ本体１１には、電源コネクタ（ＤＣ電源入力端子）２１が設けられている。電源コネクタ２１はコンピュータ本体１１の側面、例えば左側面に設けられている。この電源コネクタ２１には、ＡＣ電源装置が取り外し自在に接続される。ＡＣ電源装置としては、ＡＣアダプタを用いることが出来る。ＡＣアダプタは商用電源（交流（ＡＣ）電力）を直流（ＤＣ）電力に変換するＡＣ電源装置である。

本実施形態では、上述のＡＣ電源装置として、コンピュータ１０に取り外し可能に装着される着脱式ＡＣアダプタを使用することができる。コンピュータ用のＡＣアダプタに要求される定格電流容量は比較的大きい。このため、従来、コンピュータ用のＡＣアダプタの小型化は困難であった。

最近では、ＧａＮチップを使用した高速スイッチング素子の開発が進められている。ＧａＮ製の高速スイッチング素子を使用することにより、ＡＣアダプタ内のインダクタおよびキャパシタを小型化することができる。インダクタおよびキャパシタを小型化することにより、十分な定格電流容量を有する小型ＡＣアダプタを実現することができる。

本実施形態においては、上述の着脱式ＡＣアダプタとして、ＧａＮ製の高速スイッチング素子を使用した小型ＡＣアダプタが使用され得る。着脱式ＡＣアダプタはコンピュータ１０の可搬性を向上することができる。なぜなら、ユーザは、着脱式ＡＣアダプタをコンピュータ１０に取り付けた状態でコンピュータ１０を持ち運ぶことができるので、持ち運ぶことが必要な荷物の個数を削減できるからである。さらに、ユーザは、必要に応じて着脱式ＡＣアダプタをコンピュータ１０から取り外し、コンピュータ１０のみを単体で持ち運ぶこともできる。この場合、コンピュータ１０の重量は着脱式ＡＣアダプタの分だけ軽くなるので、コンピュータ１０の可搬性を向上することができる。さらに、着脱式ＡＣアダプタは机上の作業スペースの有効利用にも貢献し得る。またさらに、着脱式ＡＣアダプタは通常のＡＣアダプタと同様に電源ケーブルを介して電源コネクタ（ＤＣ電源入力端子）２１に接続することもできる。この場合、着脱式ＡＣアダプタの発熱によるコンピュータ１０の筐体温度の上昇を抑制することができる。

着脱式ＡＣアダプタは、コンピュータ１０のＡＣアダプタ装着部２５に取り外し可能に装着され得る。ＡＣアダプタ装着部２５は、例えば、着脱式ＡＣアダプタ全体を挿入することができるＡＣアダプタスロットとして実現されている。このＡＣアダプタ装着部２５はコンピュータ本体１１の側面、例えば左側面に設けられている。ＡＣアダプタ装着部２５は、例えば、キーボード１３の下方に配置されている。ＡＣアダプタ装着部２５は、コンピュータ本体１１の左側面の開口と、この開口からコンピュータ本体１１の中央部に向けて延在するスペースとを含む。このスペースは着脱式ＡＣアダプタを収容可能なサイズを有している。なお、着脱式ＡＣアダプタを使用する代わりに、コンピュータ１０内に内蔵されるＡＣアダプタ（内蔵ＡＣ電源装置）を使用しても良い。

バッテリ２０は、例えば、コンピュータ本体１１の後端部に取り外し自在に装着される。バッテリ２０は本コンピュータ１０に内蔵されるバッテリであってもよい。

本コンピュータ１０は、ＡＣ電源装置（例えば着脱式ＡＣアダプタ）からの電力またはバッテリ２０からの電力によって駆動される。着脱式ＡＣアダプタがＡＣアダプタ装着部２５に装着されているか、あるいは着脱式ＡＣアダプタが電源ケーブルを介して電源コネクタ２１に接続されているならば、本コンピュータ１０は着脱式ＡＣアダプタからの電力によって駆動される。また、着脱式ＡＣアダプタからの電力は、バッテリ２０を充電するためにも用いられる。着脱式ＡＣアダプタが本コンピュータ１０に電気的に接続されていない期間中は、本コンピュータ１０はバッテリ２０からの電力によって駆動される。

さらに、コンピュータ本体１１には、幾つかのＵＳＢポート２２、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）出力端子２３、およびＲＧＢポート２４が設けられている。

図２は、着脱式ＡＣアダプタ１５０を示す。図２に示されているように、着脱式ＡＣアダプタ１５０は薄い箱形の筐体を有している。着脱式ＡＣアダプタ１５０の筐体の前面からは、電源ケーブル１５０Ａが導出されている。この電源ケーブル１５０Ａの先端には電源プラグが付けられている。なお、電源ケーブル１５０Ａは着脱式ＡＣアダプタ１５０の電源コネクタに取り外し自在に接続されるように構成されていても良い。

ＡＣアダプタ装着部２５の収容スペースは着脱式ＡＣアダプタ１５０全体を収容可能なサイズを有しており、着脱式ＡＣアダプタ１５０はその前面がコンピュータ本体１１の左側面と面一になるようにＡＣアダプタ装着部２５に装着される。着脱式ＡＣアダプタ１５０の筐体の後面にはコネクタが設けられている。着脱式ＡＣアダプタ１５０がＡＣアダプタ装着部２５に装着された場合には、着脱式ＡＣアダプタ１５０のコネクタがＡＣアダプタ装着部２５内の電源コネクタに電気的に接続される。

図３は、着脱式ＡＣアダプタ１５０を外部ＡＣ電源装置として使用するケースを示している。着脱式ＡＣアダプタ１５０には、ＤＣ電源出力用の電源ケーブル１５０Ｂを接続することができる。この電源ケーブル１５０Ｂの先端にはＤＣ電源出力用のプラグが付けられている。したがって、ＤＣ電源出力用のプラグをコンピュータ１０の電源端子２１に接続することにより、着脱式ＡＣアダプタ１５０を外部ＡＣ電源装置として使用することもできる。

図４は、本コンピュータ１０のシステム構成を示している。本コンピュータ１０は、ＣＰＵ１１１、システムコントローラ１１２、主メモリ１１３、グラフィクスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）１１４、サウンドコーデック１１５、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１１６、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１７、光ディスクドライブ（ＯＤＤ）１１８、ＢＴ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））モジュール１２０、無線ＬＡＮモジュール１２１、エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）１３０、システム電源回路１４１、充電回路１４２等を備えている。

ＣＰＵ１１１は、パーソナルコンピュータ１０の各コンポーネントの動作を制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１１は、ＨＤＤ１１７からメインメモリ１１３にロードされる各種プログラムを実行する。プログラムは、オペレーティングシステム（ＯＳ）２０１及び各種アプリケーションプログラムを含む。

また、ＣＰＵ１１１は、不揮発性メモリであるＢＩＯＳ−ＲＯＭ１１６に格納される基本入出力システム（ＢＩＯＳ）も実行する。ＢＩＯＳはハードウェア制御のためのシステムプログラムである。

ＧＰＵ１１４は、パーソナルコンピュータ１０のディスプレイモニタとして使用されるＬＣＤ３１を制御する表示コントローラである。ＧＰＵ１１４は、ビデオメモリ（ＶＲＡＭ）１１４Ａに格納される表示データからＬＣＤ３１に供給すべき表示信号（ＬＶＤＳ信号）を生成する。さらに、ＧＰＵ１１４は、表示データからアナログＲＧＢ信号及びＨＤＭＩビデオ信号を生成することもできる。アナログＲＧＢ信号はＲＧＢポート２４を介して外部ディスプレイに供給される。ＨＤＭＩ出力端子２３は、ＨＤＭＩビデオ信号（非圧縮のデジタル映像信号）と、デジタルオーディオ信号とを一本のケーブルで外部ディスプレイに送出することができる。ＨＤＭＩ制御回路１１９は、ＨＤＭＩビデオ信号及びデジタルオーディオ信号をＨＤＭＩ出力端子２３を介して外部ディスプレイに送出するためのインタフェースである。

システムコントローラ１１２は、ＣＰＵ１１１と各コンポーネントとの間を接続するブリッジデバイスである。システムコントローラ１１２は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１７及び光ディスクドライブ（ＯＤＤ）１１８を制御するためのシリアルＡＴＡコントローラを内蔵している。また、システムコントローラ１１２には、ＵＳＢポート２２、ＢＴモジュール１２０、無線ＬＡＮモジュール１２１、Ｗｅｂカメラ３２、指紋センサ１５等のデバイスが接続される。

ＥＣ／ＫＢＣ１３０は、本コンピュータ１０の電力管理を実行するための電力管理コントローラであり、例えば、キーボード（ＫＢ）１３およびタッチパッド１４などを制御するキーボードコントローラを内蔵したワンチップマイクロコンピュータとして実現されている。ＥＣ／ＫＢＣ１３０は、ユーザによる電源スイッチ１６の操作に応じて本コンピュータ１０をパワーオンおよびパワーオフする機能を有している。本コンピュータ１０のパワーオンおよびパワーオフの制御は、ＥＣ／ＫＢＣ１３０とシステム電源回路１４１との共同動作によって実行される。

システム電源回路１４１は、バッテリ２０からの電力（ＤＣ電力）または着脱式ＡＣアダプタ１５０からの電力（ＤＣ電力）を使用してコンピュータ１０内の各コンポーネントに電力（動作電力Ｖｃｃ）を供給するように構成された電源回路である。システム電源回路１４１の電源入力端子は、電源コネクタ２１およびＡＣアダプタ装着部２５内の電源コネクタ１６０の双方に接続されている。このため、着脱式ＡＣアダプタ１５０が電源ケーブルを介して電源端子２１に接続されている場合、または着脱式ＡＣアダプタ１５０がＡＣアダプタ装着部２５に装着されている場合のいずれのケースにおいても、システム電源回路１４１は、着脱式ＡＣアダプタ１５０から電力（ＤＣ電力）を受けることができる。

ＥＣ／ＫＢＣ１３０から送信されるＯＮ信号を受けると、システム電源回路１４１はコンピュータ１０内の各コンポーネントに動作電力を供給する。また、ＥＣ／ＫＢＣ１３０から送信されるＯＦＦ信号を受けると、システム電源回路１４１は各コンポーネントへの動作電力の供給を停止する。

ＥＣ／ＫＢＣ１３０は、シリアルバスを介して、充電回路１４２及びバッテリ２０の各々と通信することができる。充電回路１４２は着脱式ＡＣアダプタ１５０からのＤＣ電力を使用してバッテリ２０を充電する回路である。この充電回路１４２は、充電回路１４２からバッテリ２０に出力される充電電流および充電電圧を制御するように構成されたチャージャーＩＣ１４３を備えている。充電電流は充電回路１４２の調整された出力電流であり、バッテリ２０を充電するために使用される。充電電圧は充電回路１４２の調整された出力電圧であり、バッテリ電圧とも称される。

ＥＣ／ＫＢＣ１３０、システム電源回路１４１、充電回路１４２およびチャージャーＩＣ１４３は、本コンピュータ１０がパワーオフされている期間中も動作する。

ところで、着脱式ＡＣアダプタ１５０がＡＣアダプタ装着部２５に装着された状態においては、着脱式ＡＣアダプタ１５０と外気との間の接触部分の面積が少なくなる。このため、着脱式ＡＣアダプタ１５０の放熱が進まず、着脱式ＡＣアダプタ１５０の発熱によってコンピュータ本体１１の筐体温度が上昇する可能性がある。

上述したように、着脱式ＡＣアダプタ１５０からの電力は、システム負荷（システムコンポーネント）を駆動するだけでなく、バッテリ２０を充電するためにも使用される。このため、バッテリ２０の充電が開始されると、多くの電流が着脱式ＡＣアダプタ１５０から引き抜かれる。これによって着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が上昇し易くなる。着脱式ＡＣアダプタ１５０の発熱はコンピュータ本体１１の筐体温度の上昇を引き起こし、これによって低温火傷の危険性が発生する場合がある
そこで、本実施形態においては、チャージャーＩＣ１４３は、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度に応じて充電電流を自動的に減少させるフィードバックループ（温度フィードバックループ）を含むように構成されている。すなわち、チャージャーＩＣ１４３は、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度を監視するための入力端子（温度監視用ピン）を有しており、バッテリ２０を充電している間に着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度を超える場合には、充電電流を減少させる制御を行う。これにより、着脱式ＡＣアダプタ１５０の発熱を抑制することができるので、コンピュータ本体１１の筐体温度の上昇による低温火傷の危険性を低減することができる。

ＥＣ／ＫＢＣ１３０が着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度を監視し、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度に達した時に、ＥＣ／ＫＢＣ１３０のファームウェアが、充電回路１４２またはチャージャー１４３に充電電流の減少を指示するという構成を使用することもできる。しかし、この構成を使用した場合には、ＥＣ／ＫＢＣ１３０の応答遅れやハングアップによって着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が温度定格を超える可能性がある。もし閾温度を低く設定することによってファームウェアによる充電電流の制御を早めに開始すれば、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が温度定格を超えることを防止できるかもしれない。しかし、このようにすると、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が許容範囲内であるにもかかわらず充電電流が減少されるという過度な充電電流制限が行われてしまい、これによってバッテリの充電に要する時間が長引いてしまう可能性がある。本実施形態では、チャージャーＩＣ１４３自体が上述の温度フィードバックループを有しているので、充電電流を自動的に減少させる制御を迅速に行うことができる。着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度よりも高い期間中においても、バッテリ２０を充電する動作は継続され、バッテリ２０は減少させた充電電流で充電される。バッテリ２０の充電中に着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が上述の閾温度以下またはこの閾温度よりも低い別の閾温度以下に低下されると、バッテリ２０の充電電流は元の値に戻される。

したがって、本実施形態では、過度な充電電流制限なしで、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が定格温度を超えることを防止できる。

また、チャージャーＩＣ１４３は、着脱式ＡＣアダプタ１５０がコンピュータ１０に装着されている場合にのみ充電電流を減少させるという上述の制御を有効にし、着脱式ＡＣアダプタ１５０が電源ケーブルを介してコンピュータ１０の電源コネク２１に接続されている場合には充電電流を減少させるという上述の制御を無効にするように構成され得る。この構成は、例えば、チャージャーＩＣ１４３の温度監視用ピンを電源コネクタ１６０内の温度端子にのみ電気的に結合することによって容易に実現することができる。

図５は、本コンピュータ１０の電源サブシステムの構成を示す。
着脱式ＡＣアダプタ１５０は温度センサ１５１を備える。温度センサ１５１は着脱式ＡＣアダプタ１５０内の温度を検知する。この温度センサ１５１はサーミスタによって実現し得る。着脱式ＡＣアダプタ１５０は、＋端子１５２Ａ、−端子１５２Ｂ、および温度端子１５２Ｃ等を備えている。

着脱式ＡＣアダプタ１５０が電源ケーブルを介してコンピュータ１０の電源コネクタ２１に接続される場合、着脱式ＡＣアダプタ１５０の＋端子１５２Ａおよび−端子１５２Ｂが電源ケーブルを介して電源コネクタ２１に接続される。電源ケーブルは温度端子１５２Ｃに繋がる信号線を有していない。このため、温度端子１５２Ｃは電源コネクタ２１に接続されない。そして、着脱式ＡＣアダプタ１５０の＋端子１５２ＡからのＤＣ電力は、電源コネクタ２１を介して上述のシステム電源回路１４１に供給される。システム電源回路１４１はシステム負荷１０Ａに電力を供給する。システム負荷１０Ａはコンピュータ１０内の各コンポーネントである。

ＡＣアダプタ装着部２５内の電源コネクタ１６０は、着脱式ＡＣアダプタ１５０の＋端子１５２Ａ、−端子１５２Ｂ、および温度端子１５２Ｃにそれぞれ電気的に接続される３つの端子を有している。ＡＣアダプタ１５０がコンピュータ１０のＡＣアダプタ装着部２５に装着された場合には、着脱式ＡＣアダプタ１５０の＋端子１５２ＡからのＤＣ電力は、電源コネクタ１６０を介して上述のシステム電源回路１４１に供給される。また、チャージャーＩＣ１４３の温度監視用ピンは、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度を示す信号を着脱式ＡＣアダプタ１５０から受信するようにＡＣアダプタ装着部２５の電源コネクタ１６０を介して着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度端子１５２Ｃに結合される。

図６は、チャージャーＩＣ１４３を含む充電回路１４２の構成を示す。
充電回路１４２は、例えば、同期整流型のスイッチング電源として実現されている。着脱式ＡＣアダプタ１５０の＋端子１５２Ａに接続される電源入力端子ＶＩＮとグランド端子との間には、ハイサイドＦＥＴ３０１とローサイドＦＥＴ３０２とが直列接続されている。インダクタ３０３およびキャパシタ３０５は平滑化回路を構成する。インダクタ３０３とキャパシタ３０５との間には電流検知用抵抗３０４が挿入されている。

チャージャーＩＣ１４３は、スイッチング素子であるハイサイドＦＥＴ３０１のオンデューティ比を制御することによって充電電流および充電電圧を制御するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。

チャージャーＩＣ１４３は、ハイサイドＦＥＴドライバーブロック３１１、ローサイドＦＥＴドライバーブロック３１２、ドライバーロジック部３１３、パルス幅変調（ＰＷＭ）生成部３１４、電流フィードバック部３１５、電圧フィードバック部３１６、温度フィードバック部３１７を備える。ハイサイドＦＥＴドライバーブロック３１１は、ドライバーロジック部３１３からのスイッチ制御信号Ｓ１に応じてハイサイドＦＥＴ３０１をスイッチング制御する。ローサイドＦＥＴドライバーブロック３１２は、ドライバーロジック部３１３からのスイッチ制御信号Ｓ２に応じてローサイドＦＥＴ３０２をスイッチング制御する。スイッチ制御信号Ｓ２はスイッチ制御信号Ｓ１を反転することによって得られる相補信号である。ローサイドＦＥＴ３０２は、ハイサイドＦＥＴ３０１がオフ状態である期間中、オン状態に維持される。これにより、ローサイドＦＥＴ３０２は同期整流器（同期整流ダイオード）として機能する。

ドライバーロジック部３１３は、ＰＷＭ生成部３１４からのＰＷＭ信号に従って、上述のスイッチ制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。ＰＷＭ生成部３１４は、コンパレータ３１４Ａを備える。このコンパレータ３１４Ａは、三角波の基準信号と制御信号とを比較し、三角波の電圧が制御信号の電圧よりも高い期間がＰＷＭ信号のオンデューティ期間となるようなＰＷＭ信号を生成する。このため、制御信号の電圧に応じて、ＰＷＭ信号のオンデューティ期間の長さ、つまり、スイッチング周期に対するハイサイドＦＥＴ３０１のオン期間の比（オンデューティ比）が変化される。この制御信号を生成するために、電流フィードバック部３１５、電圧フィードバック部３１６、および温度フィードバック部３１７が用いられる。

電流フィードバック部３１５は、充電電流を監視するための２つの入力端子Ｐ１，Ｐ２を含む。入力端子Ｐ１は電流検知用抵抗３０４のポジティブ側端子に接続され、入力端子Ｐ２は電流検知用抵抗３０４のネガティブ側端子に接続される。電流フィードバック部３１５内のエラーアンプ３１５Ａは、充電電流が一定になるように上述の制御信号の電圧を制御する。電流フィードバック部３１５とＰＷＭ生成部３１４は、充電電流を監視し、充電電流に応じてスイッチング素子（ハイサイドＦＥＴ３０１）をスイッチング制御する電流フィードバックループとして機能する。この電流フィードバックループが他のフィードバックループに対して支配的な場合は、該電流フィードバックループにより、上記一定の電流での定電流充電のための充電電流の制御が行われる。

電圧フィードバック部３１６は、充電電圧（バッテリ電圧）を監視するための入力端子Ｐ３を含む。入力端子Ｐ３は電流検知用抵抗３０４とキャパシタ３０５との間のノードに接続される。電圧フィードバック部３１６内のエラーアンプ３１６Ａは、充電電圧（バッテリ電圧）が基準電圧に一致するように上述の制御信号の電圧を制御する。電圧フィードバック部３１６とＰＷＭ生成部３１４は、充電電圧（バッテリ電圧）を監視し、充電電圧（バッテリ電圧）に応じてスイッチング素子（ハイサイドＦＥＴ３０１）をスイッチング制御する電圧フィードバックループとして機能する。この電圧フィードバックループが他のフィードバックループに対して支配的な場合は、該電圧フィードバックループにより、基準電圧での定電圧充電のための充電電圧（バッテリ電圧）の制御が行われる。換言すれば、調整された充電電圧（バッテリ電圧）が得られるよう充電電流が制御される。

温度フィードバック部３１７は、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度を監視するための入力端子Ｐ４を含む。入力端子Ｐ４はＡＣアダプタ装着部２５を介して着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度端子１５２Ｃに結合される。温度フィードバック部３１７内のエラーアンプ３１７Ａは、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度を超えた場合に充電電流が減少するように制御信号の電圧を制御する。温度フィードバック部３１７とＰＷＭ生成部３１４は、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度を超えた場合に、定電流充電または定電圧充電において現在使用されている充電電流を減少させる制御を行うための温度フィードバックループとして機能する。着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度を超える期間においては、温度フィードバックループが他のいずれのフィードバックループよりも支配的になる。例えば、温度が閾温度を超えている期間おける温度フィードバック部３１７の出力電圧は他のフィードバック部３１５，３１６の出力電圧範囲よりも高く設定されていてもよい。

いま、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度以下である場合を想定する。この場合、温度フィードバック部３１７の出力電圧はほぼゼロである。また、充電電圧（バッテリ電圧）がある電圧に達するまでは、電圧フィードバック部３１６の出力電圧もほぼゼロである。したがって、充電電圧（バッテリ電圧）がある電圧に達するまでは、電流フィードバック部３１５の出力電圧のみによって制御信号が制御される。したがって、チャージャーＩＣ１４３は、電流フィードバック部３１５を使用して、充電電流が一定になるようにハイサイドＦＥＴをスイッチング制御して、バッテリ２０を定電流充電モードで充電する。

充電電圧（バッテリ電圧）がある電圧に達した時、制御信号を制御するフィードバック部は電流フィードバック部３１５から電圧フィードバック部３１６に遷移する。例えば、電圧フィードバック部３１６の出力電圧は電流フィードバック部３１５の出力電圧範囲よりも高く設定されていてもよい。これにより、充電電圧（バッテリ電圧）がある電圧に達した後は、電圧フィードバック部３１６の出力電圧のみによって制御信号を制御することができる。

次に、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度を超えた場合を想定する。着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度を超えた時、温度フィードバック部３１７の出力電圧によって制御信号の電圧が上昇される。これにより、ハイサイドＦＥＴ３０１のオンデューティ比が低下され、充電電流が減少される。

このように、本実施形態では、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度を超えた場合に、システム負荷１０Ａに供給される電流を制限するのではなく、バッテリ２０の充電電流が減少される。したがって、システムの動作に影響を与えることなく、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度の上昇を抑制することができる。

なお、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が第１の閾温度を超えた場合に、チャージャーＩＣ１４３が、バッテリ２０の充電電流を減少させる制御を開始し、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が第１の閾温度よりも高い第２の閾温度を超えた場合に、ＥＣ／ＫＢＣ１３０が、ＣＰＵ１１１や他の幾つかのデバイスの動作速度を低下させる処理を開始してもよい。

また、図６で説明したフィードバック部３１５−３１７とＰＷＭ生成部３１４との間の接続関係は例示であり、定電流充電中にまたは定電圧充電中に着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度Ｔｈを超えた場合にハイサイドＦＥＴ３０１のオンデューティ比を自動的に下げて充電電流を減少させることが可能な任意の構成を使用することができる。

図７は、図６のチャージャーＩＣ１４３の動作を示す。

ここでは、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度Ｔｈ以下である場合を想定する。チャージャーＩＣ１４３は、まず、充電電流を監視および制御するための電流フィードバックループを使用して、バッテリ２０をある一定の充電電流（Ｉ２）で充電する（定電流充電）。充電電圧（出力電圧）がある閾電圧（Ｖ２）に達した時（図７のタイミングｔ_ａ）、チャージャーＩＣ１４３は、充電電圧を監視および制御するための電圧フィードバックループを使用して、バッテリ２０をある一定の電圧（Ｖ２）で充電する（定電圧充電）。バッテリ２０が満充電状態になった時、例えば充電電流が充電終始電流まで低下した時に、バッテリ２０の充電が終了される。

図８は、チャージャーＩＣ１４３の温度フィードバックループの動作を示す。

ここでは、定電流充電中に着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度Ｔｈを超えた場合を想定する。チャージャーＩＣ１４３は、まず、充電電流を監視および制御するための電流フィードバックループを使用して、バッテリ２０をある一定の充電電流（Ｉ２）で充電する（定電流充電）。着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度Ｔｈを超えた時（図８のタイミングｔ１）、充電電流が減少される。充電電流が減少された後に、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度Ｔｈ以下に低下すると（図８のタイミングｔ２）、充電電流を減少させるための制御は停止され、充電電流は元の充電電流（Ｉ２）に戻される。

なお、ここでは、定電流充電中に着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度Ｔｈを超えた場合を例示したが、定電圧充電中に着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度Ｔｈを超えた場合にも、同様にして、定電圧充電において使用中の充電電流を減少させる制御が行われる。そして、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度Ｔｈ以下に低下した時に、充電電流を減少させるための制御は停止され、充電電流は調整された元の充電電流に戻される。

図９は、本コンピュータ１０の電源サブシステムの他の構成を示す。
図９においては、着脱式ＡＣアダプタ１５０がＡＣアダプタ装着部２５に挿入された場合だけでなく、着脱式ＡＣアダプタ１５０が電源ケーブルを介して電源コネクタ２１に接続された場合にも、チャージャーＩＣ１４３は着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度端子１５２Ｃに結合される。よって、着脱式ＡＣアダプタ１５０がＡＣアダプタ装着部２５に挿入された場合だけでなく、着脱式ＡＣアダプタ１５０が電源ケーブルを介して電源コネクタ２１に接続された場合にも、上述の温度フィードバックループを機能させることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、チャージャーＩＣ１４３は、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度を監視するための入力端子Ｐ４を有しており、バッテリ２０を充電している間に着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度が閾温度を超える場合には、充電電流を減少させる制御を行う。これにより、着脱式ＡＣアダプタ１５０の温度の上昇を抑制することができる。

なお、チャージャーＩＣ１４３の温度フィードバックループは着脱式ＡＣアダプタ１５０に適用できるのみならず、従来の外付け型のＡＣアダプタに適用することもできるし、内蔵型のＡＣアダプタにも適用することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims

バッテリと、
ＡＣ電源装置からのＤＣ電力または前記バッテリからのＤＣ電力を使用して電子機器内のコンポーネントに電力を供給する電源回路と、
前記ＡＣ電源装置からのＤＣ電力を使用して前記バッテリを充電する充電回路であって、前記充電回路から前記バッテリに出力される充電電流および充電電圧を制御するチャージャーＩＣを備える充電回路とを具備し、
前記チャージャーＩＣは、前記バッテリを充電している間に前記ＡＣ電源装置の温度が第１の温度を超える場合、前記充電電流を減少させる制御を行うように構成され、
前記ＡＣ電源装置は、前記電子機器のＡＣ電源装着部に取り外し可能に装着されるＡＣアダプタであり、
前記チャージャーＩＣは、前記ＡＣ電源装置が前記電子機器のＡＣ電源装着部に装着されている場合、前記充電電流を減少させる制御を有効にし、前記ＡＣ電源装置が電源ケーブルを介して前記電子機器のＤＣ電源入力端子に接続されている場合、前記充電電流を減少させる制御を無効にする、電子機器。
前記チャージャーＩＣは、前記ＡＣ電源装置の温度を監視するための第１の入力端子を含み、
前記第１の入力端子は、前記ＡＣ電源装置の温度を示す信号を前記ＡＣ電源装置から受信するように前記ＡＣ電源装着部を介して前記ＡＣ電源装置に結合される請求項１記載の電子機器。
前記チャージャーＩＣは、前記ＡＣ電源装置の温度を監視するための第１の入力端子と、前記充電電流を監視するための第２の入力端子と、前記充電電圧を監視するための第３の入力端子とを含み、前記ＡＣ電源装置の温度が第１の温度以下である場合、定電流充電および定電圧充電を行うために前記充電電流および前記充電電圧を制御し、前記バッテリを前記定電流充電または定電圧充電を使用して充電している間に前記ＡＣ電源装置の温度が前記第１の温度を超える場合、前記定電流充電または定電圧充電において現在使用されている充電電流を減少させる請求項１記載の電子機器。
前記チャージャーＩＣは、前記ＡＣ電源装置の温度が前記第１の温度以下または前記第１の温度よりも低い第２の温度以下に低下した場合、前記充電電流を下げる制御を停止して前記充電電流を元の値に戻す請求項３記載の電子機器。
電子機器と、前記電子機器のＡＣ電源装着部に取り外し可能に装着可能なＡＣ電源装置とを備えるシステムであつて、
前記電子機器は、
バッテリと、
前記ＡＣ電源装置からのＤＣ電力または前記バッテリからのＤＣ電力を使用して前記電子機器内のコンポーネントに電力を供給する電源回路と、
前記ＡＣ電源装置からのＤＣ電力を使用して前記バッテリを充電する充電回路であって、前記充電回路から前記バッテリに出力される充電電流および充電電圧を制御するチャージャーＩＣを備える充電回路とを具備し、
前記チャージャーＩＣは、前記バッテリを充電している間に前記ＡＣ電源装置の温度が第１の温度を超える場合、前記充電電流を減少させる制御を行うように構成され、
前記チャージャーＩＣは、前記ＡＣ電源装置が前記電子機器のＡＣ電源装着部に装着されている場合、前記充電電流を減少させる制御を有効にし、前記ＡＣ電源装置が電源ケーブルを介して前記電子機器のＤＣ電源入力端子に接続されている場合、前記充電電流を減少させる制御を無効にする、システム。
前記チャージャーＩＣは、前記ＡＣ電源装置の温度を監視するための第１の入力端子を含み、
前記第１の入力端子は、前記ＡＣ電源装置の温度を示す信号を前記ＡＣ電源装置から受信するように前記ＡＣ電源装着部を介して前記ＡＣ電源装置に結合される請求項５記載のシステム。
前記チャージャーＩＣは、前記ＡＣ電源装置の温度を監視するための第１の入力端子と、前記充電電流を監視するための第２の入力端子と、前記充電電圧を監視するための第３の入力端子とを含み、前記ＡＣ電源装置の温度が第１の温度以下である場合、定電流充電および定電圧充電を行うために前記充電電流および前記充電電圧を制御し、前記バッテリを前記定電流充電または定電圧充電を使用して充電している間に前記ＡＣ電源装置の温度が前記第１の温度を超える場合、前記定電流充電または定電圧充電において現在使用されている充電電流を減少させる請求項５記載のシステム。
前記チャージャーＩＣは、前記ＡＣ電源装置の温度が前記第１の温度以下または前記第１の温度よりも低い第２の温度以下に低下した場合、前記充電電流を下げる制御を停止して前記充電電流を元の値に戻す請求項７記載のシステム。