JP6943668B2

JP6943668B2 - 電子機器

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Publication number: JP6943668B2
Application number: JP2017146894A
Authority: JP
Inventors: 小林　真也; 真也小林; 隆之亀井
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2021-10-06
Anticipated expiration: 2037-07-28
Also published as: JP2019028682A; TWI719329B; TW201910967A; US10897134B2; US20190036332A1

Description

本発明は、電子機器の充電システムに関する。

携帯電話端末、スマートホン、タブレット端末、ノート型コンピュータ、ポータブルオーディオプレイヤをはじめとする電池駆動デバイスは、再充電可能な二次電池とともに、それを充電するための充電回路を内蔵する。充電回路には、外部からＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルを介して供給されたＤＣ電圧（バス電圧Ｖ_ＢＵＳ）や、外部のＡＣアダプタからのＤＣ電圧にもとづいて二次電池を充電するものが存在する。

特開２０１７−３８４２９号公報

近年、複数のポートを備える電子機器が増えている。ＵＳＢポートを例にとると、電子機器は、複数のＵＳＢポートに接続される複数の外部機器に対してバスパワーの供給が可能である。

ところが、複数のＵＳＢポートに複数の給電機器（アダプタやバッテリ）が接続された場合には、それらのひとつの電力のみを使用してしか、電子機器の内蔵バッテリを充電することができない。つまり複数のポートを十分に活用できているとは言いがたい。

本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、複数のポートを有効活用できる充電システムの提供にある。

本発明のある態様は、第１ポートと、第２ポートと、その出力に負荷が接続されるべき第１スイッチングコンバータと、第２スイッチングコンバータと、第１ポートと第１スイッチングコンバータの入力の間に設けられる第１入力スイッチと、第２ポートと第２スイッチングコンバータの入力の間に設けられる第２入力スイッチと、第１スイッチングコンバータの出力とバッテリの間に設けられる第１ロードスイッチと、第２スイッチングコンバータの出力とバッテリの間に設けられる第２ロードスイッチと、第１スイッチングコンバータ、第１入力スイッチ、第１ロードスイッチを制御する第１コントローラと、第２スイッチングコンバータ、第２入力スイッチ、第２ロードスイッチを制御する第２コントローラと、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、複数のポートを有効活用できる。

第１の実施の形態に係る電子機器のブロック図である。第１モードの電子機器の等価回路図である。第２モードの電子機器の等価回路図である。第３モードの電子機器の等価回路図である。第４モードの電子機器の等価回路図である。第５モードの電子機器の等価回路図である。第６モードの電子機器の等価回路図である。第７モードの電子機器の等価回路図である。一実施例に係る電子機器の回路図である。第２の実施の形態に係る電子機器のブロック図である。第８モードの電子機器の等価回路図である。第９モードの電子機器の等価回路図である。第１０モードの電子機器の等価回路図である。一実施例に係る電子機器の回路図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る電子機器１００のブロック図である。電子機器１００は、ラップトップコンピュータ、タブレット端末、スマートホン、ポータブルオーディオプレイヤ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなど、バッテリ駆動型のデバイスが例示される。

電子機器１００は、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２、バッテリ１０２、負荷１０４、第１スイッチングコンバータ１１１、第２スイッチングコンバータ１１２、第１コントローラ１２１、第２コントローラ１２２、第１ロードスイッチ１３１、第２ロードスイッチ１３２、第１入力スイッチ１４１、第２入力スイッチ１４２を備える。

第１ポートＰ１、第２ポートＰ２には、電子機器１００に対して電力を供給可能な給電デバイスまたは、電子機器１００から電力供給を受けて動作する受電デバイスが接続される。給電デバイスは、アダプタを含む。

バッテリ１０２は、リチウムイオン、リチウムポリマーなどの２次電池である。

第１スイッチングコンバータ１１１および第２スイッチングコンバータ１１２は、昇圧コンバータ、降圧コンバータ、昇降圧コンバータのいずれかである。以下では第１スイッチングコンバータ１１１と第２スイッチングコンバータ１１２はいずれも昇降圧コンバータであり同一とするが、別の実施例において異なるトポロジーを有してもよい。

第１スイッチングコンバータ１１１は、入力ＩＮと出力ＯＵＴを有し、それぞれには平滑キャパシタが接続される。なお、入力ＩＮ，出力ＯＵＴの名称は便宜上のものにすぎない。すなわち第１スイッチングコンバータ１１１は、入力ＩＮ側から出力ＯＵＴ側に電力を電送する順方向モードと、出力ＯＵＴ側から入力ＩＮ側に電力を電送する逆方向モードの両方で動作する。第２スイッチングコンバータ１１２も同様である。

第１入力スイッチ１４１は、第１ポートＰ１と第１スイッチングコンバータ１１１の入力ＩＮの間に設けられる。第２入力スイッチ１４２は、第２ポートＰ２と第２スイッチングコンバータ１１２の入力ＩＮの間に設けられる。

負荷１０４は、第１スイッチングコンバータ１１１の出力ＯＵＴと接続される。負荷１０４は、外部からの給電あるいはバッテリ１０２からの給電を受ける回路ブロックであり、その構成や機能は電子機器１００の種類に応じてさまざまである。一般的な電子機器の場合、負荷１０４は、（i）マイコンやＣＰＵ（Central Processing Unit）、ディスプレイおよびそのドライバ、オーディオ回路と、（ii）それらに電源電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータやリニアレギュレータを含みうる。

第１ロードスイッチ１３１は、第１スイッチングコンバータ１１１の出力ＯＵＴとバッテリ１０２の間に設けられる。第２ロードスイッチ１３２は、第２スイッチングコンバータ１１２の出力ＯＵＴとバッテリ１０２の間に設けられる。

第１コントローラ１２１は、第１スイッチングコンバータ１１１、第１入力スイッチ１４１、第１ロードスイッチ１３１を制御する。第１コントローラ１２１は、第１スイッチングコンバータ１１１を順方向モード、逆方向モードを切り替えて制御する。

順方向モードは、定電流（ＣＣ：Constant Current）モード、定電圧（ＣＶ：Constant Voltage）モードを含む。ＣＣモードにおいて第１コントローラ１２１は、バッテリ１０２に流れる充電電流（第１スイッチングコンバータ１１１の出力電流）Ｉ_ＯＵＴ１が所定値に近づくようにフィードバックにより制御パルスＳ_ＣＮＴ１を生成し、第１スイッチングコンバータ１１１を駆動する。

ＣＶモードにおいて第１コントローラ１２１は、バッテリ１０２の電圧Ｖ_ＢＡＴ（言い換えれば第１スイッチングコンバータ１１１の出力電圧Ｖ_ＯＵＴ１）が目標値に近づくように、フィードバックにより制御パルスＳ_ＣＮＴ１を生成し、第１スイッチングコンバータ１１１を駆動する。

逆方向モードにおいて第１コントローラ１２１は、第１スイッチングコンバータ１１１の入力ＩＮの電圧Ｖ_ＩＮが目標値に近づくように、フィードバックにより制御パルスＳ_ＣＮＴ１を生成し、第１スイッチングコンバータ１１１を駆動する。

第２コントローラ１２２についても同様であり、第２コントローラ１２２は、第２スイッチングコンバータ１１２、第２入力スイッチ１４２、第２ロードスイッチ１３２を制御する。

電子機器１００はさらに、電子機器１００を統合的に制御するマスターコントローラ１２３をさらに備えてもよい。マスターコントローラ１２３は、マイコンやＣＰＵであり、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２に接続されるデバイスの有無、種類に応じて、第１コントローラ１２１、第２コントローラ１２２を制御する。マスターコントローラ１２３を省略して、その機能を第１コントローラ１２１、第２コントローラ１２２に実装してもよい。

以上が電子機器１００の構成である。続いてその動作を説明する。

電子機器１００は、第１状態φ１〜第７状態φ７のいずれかの状態で使用される。状態は、マスターコントローラ１２３によって判定され、第１コントローラ１２１、第２コントローラ１２２に通知される。

・第１状態φ１
第１ポートＰ１：給電デバイスが接続
第２ポートＰ２：非接続
・第２状態φ２
第１ポートＰ１：非接続
第２ポートＰ２：給電デバイスが接続
・第３状態φ３
第１ポートＰ１：給電デバイスが接続
第２ポートＰ２：受電デバイスが接続
・第４状態φ４
第１ポートＰ１：受電デバイスが接続
第２ポートＰ２：給電デバイスが接続
・第５状態φ５
第１ポートＰ１：給電デバイスが接続
第２ポートＰ２：給電デバイスが接続
・第６状態φ６
第１ポートＰ１：受電デバイスが接続
第２ポートＰ２：受電デバイスが接続
・第７状態φ７
第１ポートＰ１：非接続
第２ポートＰ２：非接続

続いて、電子機器１００の動作モードを説明する。

（第１モード）
第１モードＭＯＤＥ１は、第１状態φ１において選択することができる。第１状態φ１において第１ポートＰ１には、給電デバイス２０１から充電電圧Ｖ_ＣＨＧ１が供給される。

図２は、第１モードの電子機器１００の等価回路図である。第１コントローラ１２１は、第１入力スイッチ１４１、第１ロードスイッチ１３１をオンし、第１スイッチングコンバータ１１１を順方向モードで動作させる。第１スイッチングコンバータ１１１の出力ＯＵＴには、安定化された出力電圧Ｖ_ＯＵＴ１が発生し、負荷１０４に供給される。Ｖ_ＣＨＧ１＞Ｖ_ＢＡＴであるとき、第１スイッチングコンバータ１１１は降圧モードで、Ｖ_ＣＨＧ１＜Ｖ_ＢＡＴであるとき、第１スイッチングコンバータ１１１は昇圧モードで動作する。

また必要に応じて第１ロードスイッチ１３１を介してバッテリ１０２が充電される。あるいはバッテリ１０２の電力が第１ロードスイッチ１３１を介して負荷１０４に供給されてもよい。

第２コントローラ１２２は、第２入力スイッチ１４２、第２ロードスイッチ１３２はオフする。第２スイッチングコンバータ１１２は停止する。

（第２モード）
第２モードＭＯＤＥ２は、第２状態φ２において選択することができる。第２状態φ２において第２ポートＰ２には、給電デバイス２０２から充電電圧Ｖ_ＣＨＧ２が供給される。

図３は、第２モードの電子機器１００の等価回路図である。第１コントローラ１２１は、第１入力スイッチ１４１、第１スイッチングコンバータ１１１をオフし、第１ロードスイッチ１３１をオンする。第２コントローラ１２２は、第２入力スイッチ１４２、第２ロードスイッチ１３２をオンし、第２スイッチングコンバータ１１２を順方向モードで動作させる。第２スイッチングコンバータ１１２の出力ＯＵＴには、安定化された出力電圧Ｖ_ＯＵＴ２が発生する。出力電圧Ｖ_ＯＵＴ２は、第２ロードスイッチ１３２、第１ロードスイッチ１３１を経由して、負荷１０４に供給される。Ｖ_ＣＨＧ２＞Ｖ_ＢＡＴであるとき、第２スイッチングコンバータ１１２は降圧モードで、Ｖ_ＣＨＧ２＜Ｖ_ＢＡＴであるとき、第２スイッチングコンバータ１１２は昇圧モードで動作する。

必要に応じて、バッテリ１０２が充電される。あるいはバッテリ１０２からの電力が第１ロードスイッチ１３１を介して負荷１０４に供給されてもよい。

（第３モード）
第３モードＭＯＤＥ３は、第３状態φ３において選択することができる。第３状態φ３において、第１ポートＰ１には充電電圧Ｖ_ＣＨＧ１が供給され、受電デバイス２０３には、第２ポートＰ２から電圧Ｖ_ＳＵＰ２が供給される。

図４は、第３モードの電子機器１００の等価回路図である。第１コントローラ１２１は、第１入力スイッチ１４１、第１ロードスイッチ１３１をオンし、第１スイッチングコンバータ１１１を順方向モードで動作させる。第１スイッチングコンバータ１１１の出力ＯＵＴには、安定化された出力電圧Ｖ_ＯＵＴ１が発生する。出力電圧Ｖ_ＯＵＴ１は負荷１０４に供給される。

第２コントローラ１２２は、第２入力スイッチ１４２、第２ロードスイッチ１３２をオンする。出力電圧Ｖ_ＯＵＴ１は、第１ロードスイッチ１３１、第２ロードスイッチ１３２を介して、第２スイッチングコンバータ１１２の出力ＯＵＴに供給される。第２コントローラ１２２は、第２スイッチングコンバータ１１２を逆方向モードで動作させ、第２スイッチングコンバータ１１２の入力ＩＮに、受電デバイス２０３が要求する電圧レベルを有する電圧Ｖ_ＳＵＰ２を発生させる。

必要に応じて、バッテリ１０２が充電される。あるいはバッテリ１０２からの電力が第２ロードスイッチ１３２を介して第２スイッチングコンバータ１１２に供給されてもよい。

（第４モード）
第４モードＭＯＤＥ４は、第４状態φ４において選択することができる。第４状態φ４において、第２ポートＰ２には充電電圧Ｖ_ＣＨＧ２が供給され、受電デバイス２０４には、第１ポートＰ１から電圧Ｖ_ＳＵＰ１が供給される。

図５は、第４モードの電子機器１００の等価回路図である。第２コントローラ１２２は、第２入力スイッチ１４２、第２ロードスイッチ１３２をオンし、第２スイッチングコンバータ１１２を順方向モードで動作させる。第２スイッチングコンバータ１１２の出力ＯＵＴには、安定化された出力電圧Ｖ_ＯＵＴ２が発生する。

第１コントローラ１２１は、第１入力スイッチ１４１、第１ロードスイッチ１３１をオンする。出力電圧Ｖ_ＯＵＴ２は、第２ロードスイッチ１３２、第１ロードスイッチ１３１を介して、負荷１０４に供給される。
また出力電圧Ｖ_ＯＵＴ２は、第１スイッチングコンバータ１１１の出力ＯＵＴに供給される。第１コントローラ１２１は、第１スイッチングコンバータ１１１を逆方向モードで動作させ、第１スイッチングコンバータ１１１の入力ＩＮに、受電デバイス２０４が要求する電圧レベルを有する電圧Ｖ_ＳＵＰ１を発生させる。

必要に応じて、バッテリ１０２が充電される。あるいはバッテリ１０２からの電力が第１ロードスイッチ１３１を介して第１スイッチングコンバータ１１１に供給されてもよい。

（第５モード）
第５モードＭＯＤＥ５は、第５状態φ５において選択することができる。第５状態φ５において、第１ポートＰ１には充電電圧Ｖ_ＣＨＧ１が、第２ポートＰ２には充電電圧Ｖ_ＣＨＧ２が供給される。

図６は、第５モードの電子機器１００の等価回路図である。第１コントローラ１２１は、第１入力スイッチ１４１、第１ロードスイッチ１３１をオンし、第１スイッチングコンバータ１１１を順方向モードで動作させ、第１スイッチングコンバータ１１１の出力ＯＵＴに、安定化された出力電圧Ｖ_ＯＵＴ１が発生させる。出力電圧Ｖ_ＯＵＴ１は、負荷１０４に供給される。

第２コントローラ１２２は、第２入力スイッチ１４２、第２ロードスイッチ１３２をオンし、第２スイッチングコンバータ１１２を順方向モードで動作させ、第２スイッチングコンバータ１１２の出力ＯＵＴに、安定化された出力電圧Ｖ_ＯＵＴ２を発生させる。

第５モードＭＯＤＥ５では、バッテリ１０２を、第１スイッチングコンバータ１１１の出力電流と、第２コントローラ１２２の出力電流の合計によって充電することが可能となる。これを、デュアルポート入力ハイカレント充電モードとも称する。

なお第５状態φ５において、第１コントローラ１２１と第２スイッチングコンバータ１１２のうち、所定の一方のみを動作させてもよい（シングル充電モード）。

（第６モード）
第６モードＭＯＤＥ６は、第６状態φ６において選択することができる。第６状態φ６において、受電デバイス２０４には第１ポートＰ１から電圧Ｖ_ＳＵＰ１が供給され、受電デバイス２０３には第２ポートＰ２から電圧Ｖ_ＳＵＰ２が供給される。

図７は、第６モードの電子機器１００の等価回路図である。第１コントローラ１２１は、第１ロードスイッチ１３１、第１入力スイッチ１４１をオンする。第１スイッチングコンバータ１１１の出力ＯＵＴには、バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴが供給される。第１コントローラ１２１は、第１スイッチングコンバータ１１１を逆方向モードで動作させ、入力ＩＮに、受電デバイス２０４が要求する電圧レベルを有する電圧Ｖ_ＳＵＰ１を発生させる。

同様に第２コントローラ１２２は、第２ロードスイッチ１３２、第２入力スイッチ１４２をオンする。第２スイッチングコンバータ１１２の出力ＯＵＴには、バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴが供給される。第２コントローラ１２２は、第２スイッチングコンバータ１１２を逆方向モードで動作させ、入力ＩＮに、受電デバイス２０３が要求する電圧レベルを有する電圧Ｖ_ＳＵＰ２を発生させる。

また負荷１０４には、第１ロードスイッチ１３１を介してバッテリ１０２が供給される。

受電デバイス２０４のみが接続される場合、第２入力スイッチ１４２、第２ロードスイッチ１３２がオフとなり、第２スイッチングコンバータ１１２が停止する。

反対に受電デバイス２０３のみが接続される場合、第１入力スイッチ１４１、第１スイッチングコンバータ１１１が停止する。第１ロードスイッチ１３１は、負荷１０４に電力を供給するためにオンである。

（第７モード）
第７モードＭＯＤＥ７は、第７状態φ７において選択することができる。図８は、第７モードの電子機器１００の等価回路図である。第１コントローラ１２１は、第１ロードスイッチ１３１をオン、第１入力スイッチ１４１をオフし、第１スイッチングコンバータ１１１を停止する。第２コントローラ１２２は、第２ロードスイッチ１３２、第２入力スイッチ１４２をオフし、第２スイッチングコンバータ１１２を停止する。これによりバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴが第１ロードスイッチ１３１を介して負荷１０４に供給される。

以上が電子機器１００がサポート可能な動作モードである。
この電子機器１００によれば、複数のモードを切り替えることにより、複数のポートを十分に活用できる。特に、図６に示す第５状態φ５においては、第５モードＭＯＤＥ５を選択することにより、２つのスイッチングコンバータを並列動作させて、大電流でバッテリ１０２を充電可能である。これにより、単一のスイッチングコンバータのみを利用する場合に比べて、充電時間を短縮できる。

続いて電子機器１００の具体的な構成例を説明する。図９は、一実施例に係る電子機器１００Ａの回路図である。第１スイッチングコンバータ１１１、第２スイッチングコンバータ１１２は昇降圧コンバータである。

第１入力スイッチ１４１は、２個のＮチャンネルＭＯＳトランジスタの直列接続である。第２入力スイッチ１４２も同様である。第１ロードスイッチ１３１、第２ロードスイッチ１３２は、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの直列接続である。

第１コントローラ１２１と第２コントローラ１２２は同じチップである。ＨＧ１，ＨＧ２，ＬＧ１，ＬＧ２ピンからは、制御パルスＳ_ＣＮＴが出力される。ＳＲＮ，ＳＰＲピンは、出力側のセンス抵抗と接続され、出力電圧Ｖ_ＯＵＴおよび出力電流Ｉ_ＯＵＴを検出可能となっている。ＡＣＰ，ＡＣＮピンは、入力側のセンス抵抗と接続され、入力電圧および入力電流を検出可能となっている。

電子機器１００Ａは、ＵＳＢ−ＰＤ規格に対応してもよい。「規格に対応(support)」とは、その規格の認証試験をパスしている場合（準拠 conform）のみでなく、認証はパスしていないが、同等の機能を提供可能な場合（compatible）も含む。第１ポートＰ１、第２ポートＰ２は、ＵＳＢ−ＴｙｐｅＣポートであってもよい。

バッテリ１０２が、２セルである場合、バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴは、３．７Ｖ×２≒７．４Ｖとなる。一方、ＵＳＢ−ＰＤ規格では、５Ｖ〜２０Ｖの範囲のバス電圧Ｖ_ＢＵＳが使用される。したがって昇降圧コンバータを用いることにより、５〜２０Ｖのバス電圧Ｖ_ＢＵＳに対応できる。

（第２の実施の形態）
図１０は、第２の実施の形態に係る電子機器２００のブロック図である。電子機器２００は、図１の電子機器１００に加えて、第３入力スイッチ２４３、第４入力スイッチ２４４を備える。第３入力スイッチ２４３は、第１スイッチングコンバータ１１１の入力ＩＮと第２スイッチングコンバータ１１２の入力ＩＮの間に設けられる。第４入力スイッチ２４４は、第１スイッチングコンバータ１１１の入力ＩＮと第２スイッチングコンバータ１１２の入力ＩＮの間に、第３入力スイッチ２４３と並列に設けられる。

第１コントローラ１２１は、第３入力スイッチ２４３をさらに制御可能であり、第２コントローラ１２２は、第４入力スイッチ２４４をさらに制御可能である。

以上が電子機器２００の構成である。続いてその動作を説明する。この電子機器２００は、図２〜８を参照して説明したすべてのモードをサポートする。それに加えて（あるいは一部のモードの代替として）、電子機器２００は、第８モードＭＯＤＥ８〜第１０モードＭＯＤＥ１０をサポートすることができる。

（第８モード）
第８モードＭＯＤＥ８は、第１状態φ１において選択することができる。
図１１は、第８モードの電子機器２００の等価回路図である。第８モードは、第１状態φ１において選択することができる。第８モードＭＯＤＥ８を、シングルポート入力ハイカレント充電モードとも称する。第８モードＭＯＤＥ８を、シングルポート入力ハイカレントモードとも称する。

第１コントローラ１２１は、第１入力スイッチ１４１、第１ロードスイッチ１３１をオンする。第２コントローラ１２２は、第２入力スイッチ１４２をオフし、第２ロードスイッチ１３２をオンする。

第８モードＭＯＤＥ８では、第３入力スイッチ２４３、第４入力スイッチ２４４の一方、もしくは両方がオンされる。図１１では、第４入力スイッチ２４４がオンである。

第１スイッチングコンバータ１１１の動作は図２と同様である。第２スイッチングコンバータ１１２の入力ＩＮには、第１入力スイッチ１４１、第４入力スイッチ２４４を介して、充電電圧Ｖ_ＣＨＧ１が供給される。第２コントローラ１２２は、第２スイッチングコンバータ１１２を順方向モードで動作させて、その出力ＯＵＴに出力電圧Ｖ_ＯＵＴ２を発生させる。第２スイッチングコンバータ１１２の出力は、第２ロードスイッチ１３２を介してバッテリ１０２と接続される。バッテリ１０２は、第１スイッチングコンバータ１１１と第２スイッチングコンバータ１１２の両方によって充電される。

電子機器２００によれば、２つのスイッチングコンバータを並列動作させて、大電流でバッテリ１０２を充電可能である。

たとえば、第１スイッチングコンバータ１１１、第２スイッチングコンバータ１１２それぞれの最大定格電流が５Ａであるとする。図２の動作モードでは、給電デバイス２０１が、１０Ａの電流容量を有している場合であっても、第１スイッチングコンバータ１１１によって充電電流が５Ａに制限される。これに対して図１０の動作モード（シングルポート入力ハイカレント充電モード）によれば、１０Ａでバッテリ１０２を充電することが可能となる。

（第９モード）
図１２は、第９モードの電子機器２００の等価回路図である。第９モードＭＯＤＥ９は、第２状態φ２において選択することができる。第９モードＭＯＤＥ９では、第１入力スイッチ１４１がオフ、第２入力スイッチ１４２がオンであり、その他は第８モードＭＯＤＥ８と同様である。第９モードＭＯＤＥ９においても、第３入力スイッチ２４３と第４入力スイッチ２４４は少なくとも一方がオンである。

第９モードＭＯＤＥ９も、第８モードＭＯＤＥ８と同様に、シングルポート入力ハイカレント充電モードと把握でき、大電流でバッテリ１０２を充電できる。

（第１０モード）
図１３は、第１０モードの電子機器２００の等価回路図である。第１０モードＭＯＤＥ１０は、第２状態φ２において選択することができる。

第１０モードＭＯＤＥ１０では、第２スイッチングコンバータ１１２は停止し、第２ロードスイッチ１３２はオフである。負荷１０４には、第１スイッチングコンバータ１１１によって電力が供給され、バッテリ１０２も第１スイッチングコンバータ１１１のみによって充電される。

図１３の第１０モードＭＯＤＥ１０と図３の第２モードＭＯＤＥ２を比較する。第２モードＭＯＤＥ２では、第２ポートＰ２から負荷１０４の間に、３個のスイッチ（１４２，１３２，１３１）が直列に接続される。これに対して第１０モードＭＯＤＥ１０では、第２ポートＰ２と負荷１０４の間のスイッチの個数を２個（１４２,２４４）に減らすことができ、これにより電力損失を低減できる。

続いて電子機器２００の具体的な構成例を説明する。図１４は、一実施例に係る電子機器２００Ａの回路図である。第３入力スイッチ２４３は直列に接続される２個のＮチャンネルＭＯＳトランジスタを含む。第４入力スイッチ２４４も同様である。その他の構成は、図９の電子機器１００Ａと同様である。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

電子機器１００は、第１モードＭＯＤＥ１〜第７モードＭＯＤＥ７のすべてをサポートしてもよいが、いくつかのモードを省略してもよい。同様に電子機器２００は、第１モードＭＯＤＥ１〜第１０モードＭＯＤＥ１０のすべてをサポートしてもよいが、いくつかのモードを省略してもよい。

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１００，２００…電子機器、Ｐ１…第１ポート、Ｐ２…第２ポート、１０２…バッテリ、１０４…負荷、１１１…第１スイッチングコンバータ、１１２…第２スイッチングコンバータ、１２１…第１コントローラ、１２２…第２コントローラ、１２３…マスターコントローラ、１３１…第１ロードスイッチ、１３２…第２ロードスイッチ、１４１…第１入力スイッチ、１４２…第２入力スイッチ、２４３…第３入力スイッチ、２４４…第４入力スイッチ、２０１，２０２…給電デバイス、２０３，２０４…受電デバイス。

Claims

給電デバイスと受電デバイスのいずれかが接続可能な第１ポートと、
給電デバイスと受電デバイスのいずれかが接続可能な第２ポートと、
その出力に負荷が接続され、その入力からその出力に向かって電力を供給する順方向モードと、その出力からその入力に向かって電力を供給する逆方向モードと、が切り換え可能な第１スイッチングコンバータと、
その入力からその出力に向かって電力を供給する順方向モードと、その出力からその入力に向かって電力を供給する逆方向モードと、が切り換え可能な第２スイッチングコンバータと、
前記第１ポートと前記第１スイッチングコンバータの入力の間に設けられる第１入力スイッチと、
前記第２ポートと前記第２スイッチングコンバータの入力の間に設けられる第２入力スイッチと、
第１端と第２端を有し、前記第１端が前記第１スイッチングコンバータの出力と接続され、前記第２端がバッテリと接続されている第１ロードスイッチと、
第１端と第２端を有し、前記第１端が前記第２スイッチングコンバータの出力と接続され、前記第２端が前記バッテリと接続されている第２ロードスイッチと、
前記第１スイッチングコンバータのオン、オフおよび順方向モード、逆方向モード、前記第１入力スイッチのオン、オフ、前記第１ロードスイッチのオン、オフを制御する第１コントローラと、
前記第２スイッチングコンバータのオン、オフおよび順方向モード、逆方向モード、前記第２入力スイッチのオン、オフ、前記第２ロードスイッチのオン、オフを制御する第２コントローラと、
を備えることを特徴とする電子機器。
前記第２ポートに給電デバイスが接続される状態において、前記第２入力スイッチ、前記第２ロードスイッチ、前記第１ロードスイッチがオンであり、前記第２スイッチングコンバータが前記順方向モードで動作し、前記第１スイッチングコンバータがオフであるモードを選択可能であることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記第１ポートに給電デバイスが接続され、前記第２ポートに受電デバイスが接続される状態において、前記第１入力スイッチ、前記第２入力スイッチ、前記第１ロードスイッチ、前記第２ロードスイッチがオンであり、前記第１スイッチングコンバータが順方向モード、前記第２スイッチングコンバータが逆方向モードで動作するモードを選択可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
前記第１ポートに受電デバイスが接続され、前記第２ポートに給電デバイスが接続される状態において、前記第１入力スイッチ、前記第２入力スイッチ、前記第１ロードスイッチ、前記第２ロードスイッチがオンであり、前記第１スイッチングコンバータが逆方向モード、前記第２スイッチングコンバータが順方向モードで動作するモードを選択可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子機器。
前記第１ポートに給電デバイスが接続され、前記第２ポートに給電デバイスが接続される状態において、前記第１入力スイッチ、前記第２入力スイッチ、前記第１ロードスイッチ、前記第２ロードスイッチがオンであり、前記第１スイッチングコンバータおよび前記第２スイッチングコンバータが順方向モードで動作するモードを選択可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子機器。
前記第１ポートに受電デバイスが接続され、前記第２ポートに受電デバイスが接続される状態において、前記第１入力スイッチ、前記第２入力スイッチ、前記第１ロードスイッチ、前記第２ロードスイッチがオンであり、前記第１スイッチングコンバータおよび前記第２スイッチングコンバータが逆方向モードで動作するモードを選択可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電子機器。
前記第１スイッチングコンバータの入力と前記第２スイッチングコンバータの入力の間に設けられる第３入力スイッチと、
前記第１スイッチングコンバータの入力と前記第２スイッチングコンバータの入力の間に、前記第３入力スイッチと並列に設けられる第４入力スイッチと、
をさらに備え、
前記第１コントローラは、前記第３入力スイッチをさらに制御し、
前記第２コントローラは、前記第４入力スイッチをさらに制御することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電子機器。
前記第１ポートに給電デバイスが接続される状態において、前記第１入力スイッチ、前記第１ロードスイッチ、前記第２ロードスイッチがオンであり、前記第３入力スイッチ、前記第４入力スイッチの少なくとも一方がオンであり、前記第１スイッチングコンバータおよび前記第２スイッチングコンバータが順方向モードで動作するモードを選択可能であることを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
前記第２ポートに給電デバイスが接続される状態において、前記第２入力スイッチ、前記第１ロードスイッチ、前記第２ロードスイッチがオンであり、前記第３入力スイッチ、前記第４入力スイッチの少なくとも一方がオンであり、前記第１スイッチングコンバータおよび前記第２スイッチングコンバータが順方向モードで動作するモードを選択可能であることを特徴とする請求項７または８に記載の電子機器。
前記第２ポートに給電デバイスが接続される状態において、前記第２入力スイッチ、前記第１ロードスイッチがオンであり、前記第３入力スイッチ、前記第４入力スイッチの少なくとも一方がオンであり、前記第１スイッチングコンバータが順方向モードで動作し、前記第２スイッチングコンバータがオフであるモードを選択可能であることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の電子機器。
前記第１スイッチングコンバータと前記第２スイッチングコンバータは、昇降圧コンバータであることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の電子機器。
前記第１ポートおよび前記第２ポートは、ＵＳＢ−ＰＤ規格に対応することを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の電子機器。