JP5768007B2 - 電源制御装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、電源アダプタの消費電力モードを制御する電源制御装置およびプログラムに関する。

近年、パソコン（ＰＣ）を含む家電製品に省電力が機能として要求されてきている。その要求に答える一つの方法として、特許文献１には、パソコンを駆動するバッテリの残量に対応してパソコンの消費電力を変更する技術が開示されている。

図８は、従来の電源アダプタ１０１と電源制御装置１００との制御回路のブロック図である。電源制御装置１００の制御回路は、チャージャ１０２とバッテリ１０３とマイコン１０４とを含んで構成されている。電源アダプタ１０１は電源制御装置１００に接続され、システム電源１０５はチャージャ１０２に接続されている。ジャックは、従来の２端子（＋端子と−端子）である。

特開２００７−２３３５０３号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術や従来技術は、電源アダプタを制御することができず、電源アダプタの消費電力モードを変更することができないので、電源アダプタがコンセントに入っていると、電気機器を使用しない場合でも電力を２００〜３００ｍＷ消費してしまう問題があった。

本発明は、前記課題を解決するためのものであり、その目的とするところは、電源アダプタがコンセントに入っていて、電気機器を使用しない場合に電力消費を削減することができる電源制御装置を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する。

本発明に係る電源制御装置は、電源アダプタが出力する電流により充電されるバッテリと、前記電源アダプタが出力する電流を消費する電流消費手段と、前記バッテリから電力を供給されて前記電源アダプタに電圧を印加する電圧出力手段と、前記バッテリの残量に応じて、前記電流消費手段と、前記電圧出力手段と、を制御し、前記電流消費手段が消費する電流と、前記電圧出力手段が印加する電圧と、により前記電源アダプタの消費電力モードを変更する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、電源アダプタがコンセントに入っていて、電気機器を使用しない場合に電力消費を削減することができる。

本実施形態に係る電源アダプタと電源制御装置の制御回路のブロック図である。 スタンバイモードの動作概要図である。 ０Ｗ電源アダプタの各モードでの出力電圧を示す図である。 ０Ｗ電源アダプタの状態遷移図である。 マイコンの動作を示すフローチャートである。 マイコンの動作を示すフローチャートである。 マイコンの動作を示すフローチャートである。 従来の電源アダプタと電源制御装置の制御回路とのブロック図である。

以下、本実施形態について図面により詳細に説明する。

ＰＣを含む家電製品の省電力の要求に答える一つの方法として、超低待機電力電源アダプタ（０Ｗ電源アダプタ）の利用がある。現在販売されているジャックは、従来の２端子（＋端子と−端子）に制御用の１端子を追加した３端子である。

本実施形態で使用されるジャックは、従来の２端子であるが、電源アダプタ内部で消費電流を検知し低電力モードに入り、＋端子に一定電圧を与えることで超低待機電力モード（０Ｗ）に入ることができる。

このような０Ｗ電源アダプタを使用するためには、電気機器側で制御回路とそれをコントロールするマイコンが必要となる。以下に制御回路とマイコンでのコントロール方法を記載する。

図１は、本実施形態に係る電源アダプタ１と電源制御装置１０の制御回路のブロック図である。電源制御装置１０の制御回路は、セパレータ２とチャージャ３とバッテリ４と電流消費部５と電圧出力部６と電源アダプタ検出部７とマイコン８とを有している。電源アダプタ１は電源制御装置１０に接続され、システム電源９はチャージャ３に接続されている。

セパレータ２は、システム負荷から電源ラインを切り離す回路である。電圧出力部６から出力される電源が既存の回路へ回りこむのを防止する回路である。チャージャ３とバッテリ４を利用することもできるが、放電回路、ＡＣ検出回路、保護回路等で消費電力のばらつきが発生する場合や、システム負荷が０Ｗ電源アダプタの動作しきい値を超えない場合に必要となる。

電流消費部５は、０Ｗ電源アダプタで規定されているしきい値以上の電流を取り込み消費（ロード）する回路である。０Ｗ電源アダプタが超低待機電力モードの状態である場合、電源アダプタ１の＋端子はシステム側から印加される電圧を監視している。電源アダプタ１の＋端子からしきい値以上の電流を取り込み消費することで、電源アダプタが通常モード（定格電圧を継続して出力）に遷移する。

電圧出力部６は、０Ｗ電源アダプタを超低待機電力モードにするために電源アダプタ１の＋端子に一定電圧（ex.８Ｖ）を印加するための回路である。バッテリ４の電圧が電源アダプタ１の＋端子に加える電圧よりも高い場合、StepDown回路やLDO回路を使用する。バッテリ４の電圧が電源アダプタ１の＋端子に加える電圧よりも低い場合、Charge Pump回路やStepup Regulator回路を使用する。

電源アダプタ検出部７は、０Ｗ電源アダプタと通常の電源アダプタを判別する回路である。ジャックを通常の電源アダプタと共用する場合は必要となる。通常モードの電圧を検知するほかに、しきい値以上の電圧がある場合、０Ｗ電源アダプタと判断する。

図２は、スタンバイモードの動作概要図である。０Ｗ電源アダプタ２１とＰＣ２２が接続され、０Ｗ電源アダプタ２１は１００Ｖの交流電源２３に接続される。

０Ｗ電源アダプタ２１は、１次側回路２４と２次側回路２５と制御回路２６とを含んで構成される。制御回路２６は、電流を検出し、オシロスコープ３１で測定されるように８Ｖの電圧を検出している。ＰＣ２２は、通常のＰＣ回路２７と制御回路（ＥＣ）２８と８Ｖを出力する電圧出力部２９とを含んで構成される。

ＰＣ２２から０Ｗ電源アダプタ２１の＋端子に８Ｖの電圧を印加することにより、０Ｗ電源アダプタ２１はスタンバイモードに遷移している。交流電力計３０による測定で、消費電力が５ｍＷ未満になると、出力電圧が０Ｖである。

図３は、０Ｗ電源アダプタの各モードでの出力電圧を示す図である。０Ｗ電源アダプタの動作に関して、概略を説明する。本実施形態では、２端子の０Ｗ電源アダプタを使用している。

通常モード（Normal Mode）は、ＰＣ側へ電力を供給している状態であり、定格出力範囲内で動作している。間欠発振モード（Intermitted Oscillation Mode）は、ＰＣ側の電流がしきい値以下を検出した場合、０Ｗ電源アダプタは定電圧まで放電後に一定期間発振し出力する。スタンバイモード（Standby Mode）は、＋端子に一定電圧を印加すると発振を停止し出力を止める。

電源アダプタ１の＋端子からしきい値以上の電流をロードすることで、電源アダプタがスタンバイモードから通常モード（定格電圧を継続して出力）に遷移する。

図４は０Ｗ電源アダプタの状態遷移図である。０Ｗ電源アダプタは図に示すような状態を持ち、条件によって状態を遷移させる。

０Ｗ電源アダプタの２次側の消費電流がしきい値以下になった場合に通常モード４１から間欠発振モード４２に遷移する。０Ｗ電源アダプタの＋端子に一定電圧を印加した場合、間欠発振モード４２からスタンバイモード４３に遷移する。０Ｗ電源アダプタの＋端子へ一定電圧の印加を停止し、６Ｖまで放電された後に、スタンバイモード４３から間欠発振モード４２に遷移する。０Ｗ電源アダプタの２次側の消費電流がしきい値以上になった場合に間欠発振モード４２から通常モード４１に遷移する。

次に、マイコン８でのコントロールについて説明する。システム電源９をＯｎからＯｆｆにする場合、０Ｗ電源アダプタはシステム側の消費電力がしきい値以下を検知した後、間欠発振モードになる。間欠発振モードに遷移した後、０Ｗ電源アダプタの＋端子へ一定電圧を電圧出力部６で印加することで、０Ｗ電源アダプタがスタンバイモードに遷移する。マイコン８とマイコン８で制御する回路にはバッテリ４から電源が供給される。よって、バッテリ４が接続され、かつ回路へ供給できるのに十分な残量が必要である。

図５は、マイコン８の動作を示すフローチャートである。マイコン８は、次の動作を順次制御する。システム電源９がｏｆｆに遷移する（ステップＳ１）。バッテリ４の残量値を確認する（ステップＳ２）。

バッテリ４の残量が規定値以下の場合、充電する（ステップＳ３）。バッテリ４の残量が規定値より大きい場合、電源を電源アダプタ１からバッテリ４に切り替える（ステップＳ４）。セパレータ２を有効にする信号を生成する（ステップＳ５）。電圧出力部６を有効にする信号を生成する（ステップＳ６）。バッテリ残量値の管理を開始する（ステップＳ７）。

ＡＣ０Ｗスリープでのバッテリ残量管理を詳細に説明する。ＡＣ０Ｗスリープの状態では、必要な電力はバッテリ４から供給されている。そのため、バッテリ残量は減っていくので、設定した充電残量に達した場合は充電する。

図６は、マイコン８の動作を示すフローチャートである。マイコン８は、次の動作を順次制御する。システム電源９はｏｆｆ、セパレータ２と電圧出力部６は有効、０Ｗ電源アダプタはスタンバイモードである（ステップＳ１０）。

バッテリ残量値を定期的に確認する（ステップＳ１１）。バッテリ残量値が設定した容量値以上であれば、バッテリ残量値を定期的に確認し、設定した容量値まで充電を行う（ステップＳ１２）。バッテリ残量値が設定した容量値未満の場合（ステップＳ１２、Ｎｏ）、電源アダプタの検出を行う（ステップＳ１３）。電源アダプタ検出部７を使用し、定格出力かどうかを判別する。

定格電圧が出力されている場合（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、通常の電源アダプタに接続され（ステップＳ１４）、電圧出力部６を無効にする（ステップＳ１５）。セパレータ２を無効にし（ステップＳ１６）、バッテリ４の充電を開始する（ステップＳ１７）。バッテリ４を設定値まで充電し（ステップＳ１８）、バッテリ残量値を定期的に確認する（ステップＳ１１）。

０Ｗ電源アダプタまたは未接続の場合（ステップＳ１３、Ｎｏ）、電圧出力部６を無効にし（ステップＳ１９）、電流消費部５を有効にする（ステップＳ２０）。電源アダプタ検出信号の状態を確認する（ステップＳ２１）。

電源アダプタ検出部７が定格電圧の出力を検出した場合（ステップＳ２１、Ｙｅｓ）、０Ｗ電源アダプタと判断する（ステップＳ２２）。電流消費部５を無効にし（ステップＳ２３）、セパレータ２を無効にする（ステップＳ２４）。バッテリ４の充電を開始する（ステップＳ１７）。バッテリ４を設定値まで充電し（ステップＳ１８）、バッテリ残量値を定期的に確認する（ステップＳ１１）。

電源アダプタ検出部７が定格電圧を検出できない場合（ステップＳ２１、Ｎｏ）、電源アダプタが未接続と判断する（ステップＳ２５）。電流消費部５を無効にし（ステップＳ２６）、セパレータ２を無効にする（ステップＳ２７）。マイコン８は、自身をシャットダウン／ディープスリープモード（待機状態）にする（ステップＳ２８）。

システム電源９をｏｆｆからｏｎにする場合、電圧出力部６は＋端子への一定電圧印加を止め、電流消費部５はしきい値以上の電流をロードすることで、０Ｗ電源アダプタは通常モードに遷移する。

図７は、マイコン８の動作を示すフローチャートである。マイコン８は、次の動作を順次制御する。電源スイッチの押下や電源ｏｎのイベントを検出し（ステップＳ３１）、電圧出力部６を無効にする（ステップＳ３２）。セパレータ２を無効にする信号を生成し（ステップＳ３３）、電流消費部５を有効にする（ステップＳ３４）。

電源アダプタ検出部７を使用し、定格出力かどうかを判別する（ステップＳ３５）。電源アダプタ検出部７で定格電圧を検出できない場合（ステップＳ３５、Ｎｏ）、電流消費部５を無効にする（ステップＳ３６）。電源をバッテリに切り替える（ステップＳ３７）。電源ｏｆｆから電源ｏｎへシステムの状態を遷移させる（ステップＳ４０）。

なお、バッテリ４がマイコン８と制御用に必要な分しかない場合は起動しない。同時にエラーをユーザーに提示しても良い。

電源アダプタ検出部７で定格電圧を検出した場合（ステップＳ３５、Ｙｅｓ）、電流消費部５を無効にし（ステップＳ３８）、電源を電源アダプタに切り替える（ステップＳ３９）。電源ｏｆｆから電源ｏｎへシステムの状態を遷移させる（ステップＳ４０）。

本発明によれば、電源アダプタがコンセントに入っていて、電気機器を使用しない場合に電力消費を削減することができる。

また、本発明によれば、使用されるジャックは従来の２端子であるが、電源アダプタ内部で消費電流を検知し低電力モードに入り、電源アダプタの＋端子に一定電圧を与えることで超低待機電力モード（０Ｗ）に入ることができる。

１ 電源アダプタ
２ セパレータ
３ チャージャ
４ バッテリ
５ 電流消費部
６ 電圧出力部
７ 電源アダプタ検出部
８ マイコン
９ システム電源
１０ 電源制御装置

Claims (6)

1. 電源アダプタが出力する電流により充電されるバッテリと、
   前記電源アダプタが出力する電流を消費する電流消費手段と、
   前記バッテリから電力を供給されて前記電源アダプタに電圧を印加する電圧出力手段と、
   前記バッテリの残量に応じて、前記電流消費手段と、前記電圧出力手段と、を制御し、前記電流消費手段が消費する電流と、前記電圧出力手段が印加する電圧と、により前記電源アダプタの消費電力モードを変更する制御手段と、を有することを特徴とする電源制御装置。
2. 前記制御手段は、
   前記電圧出力手段に前記電圧の印加を停止させるとともに前記電流消費手段に前記電源アダプタが出力する電流を消費させて前記電源アダプタを第１の消費電力モードに変更し、
   前記電圧出力手段をもって電源アダプタに前記電圧を印加させて前記電源アダプタを第２の消費電力モードに変更することを特徴とする請求項１記載の電源制御装置。
3. 前記第１の消費電力モードは前記電圧出力手段が印加する電圧よりも大きい通常電圧を印加する通常モードであり、前記第２の消費電力モードは電圧を印加しないスタンバイモードであることを特徴とする請求項２記載の電源制御装置。
4. 前記制御手段は、
   前記電流消費手段に前記電源アダプタが出力する電流を消費させた後に前記通常電圧を検出すると、前記電流消費手段による前記電流の消費を停止させることを特徴とする請求項３記載の電源制御装置。
5. さらに、前記バッテリを前記電圧出力手段が印加する電圧から切り離すセパレータを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源制御装置。
6. 電源アダプタが出力する電流により充電される処理と、
   前記電源アダプタが出力する電流を消費する処理と、
   バッテリから電力を供給されて前記電源アダプタに電圧を印加する処理と、
   前記バッテリの残量に応じて、前記消費する電流と前記印加する電圧とにより前記電源アダプタの消費電力モードを変更する処理と、
   をコンピュータに実行させるプログラム。

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