JPH07170726A

JPH07170726A - 電源電圧制御方法および装置

Info

Publication number: JPH07170726A
Application number: JP5310213A
Authority: JP
Inventors: Makoto Watanabe; 誠渡邉; Akira Yoshino; 晃吉野; Hiroaki Kadota; 弘晃門田; Takahiro Nishihara; 孝広西原; Hidetoshi Sugino; 英利杉野; Nobuaki Ito; 信昭伊藤
Original assignee: Hitachi Computer Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Computer Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】電子計算機などの電源装置において、ソフト
ウェアの使用により電圧設定値の設定を容易にし、かつ
細分化された動作電源電圧を容易に得ることができる電
源電圧制御技術を提供する。【構成】電子計算機に内蔵された電源装置の電圧を多
段階に制御する電源電圧制御装置であって、目的とする
デューティ比のパルス信号を生成するパルス幅設定回路
１と、パルス信号のデューティ比に応じて電圧値を制御
する電圧制御回路と、比較器、電源回路および検出器と
から構成され、パルス幅設定回路１は、電源電圧値の設
定を制御する論理部１１と、ＮＡＮＤゲート１２，１３
とから構成され、ソフトウェアによって論理部１１の電
源電圧設定レジスタ信号Ａ，Ｂに“ＨＩＧＨ”と“ＬＯ
Ｗ”の値が定期的に書き込まれ、所望の動作電源電圧値
に対応した０〜１００％までのパルスデューティ比に多
段階に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源電圧制御技術に関
し、特に電子計算機などにおける電源電圧の制御におい
て、ソフトウェアの使用により電源電圧の細分化による
設定が容易に可能とされる電源電圧制御方法および装置
に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子計算機などにおける電源装置
においては、ディジタル／アナログ変換器と演算増幅器
を内蔵し、コントロールウェアで複数ビットの２進数電
圧設定データをセットして、これをディジタル／アナロ
グ変換器で電圧信号に変換した後、演算増幅器により増
幅、波形整形することにより動作電源電圧値を制御して
いる。なお、この種の電圧の制御方法に関連する公知文
献としては、たとえば特開昭６１−１５５９６９号公報
が挙げられる。

【０００３】また、本発明のようなパルス信号のパルス
デューティ比に応じて電源電圧の値を制御する場合に
は、パルスデューティ比の設定は論理回路を用いてディ
ップスイッチにより行っている。なお、この種の電圧の
制御方法に関連する公知文献としては、たとえば特開平
２−２４４３１４号公報が挙げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
なコントロールウェアで複数ビットの２進数電圧設定デ
ータをセットする技術においては、電源電圧を細分化し
て制御しようとすると、電圧設定データのビット数を増
加しなければならず、その分、装置内の電源電圧制御用
論理回路の構成が複雑化して、実装スペースが増加する
上に、コストアップを招くという問題がある。

【０００５】また、電圧設定データの設定方法としてデ
ィップスイッチを使用する場合にも、電源電圧を細分化
して制御しようとすると、電源電圧の設定数を多くし、
ビット数が増加することによってディップスイッチの数
も増加しなければならず、そのために設定方法が複雑に
なるという問題がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、電子計算機など
における電源装置において、ソフトウェアの使用により
電圧設定値の設定を容易にし、かつ細分化された動作電
源電圧を容易に得ることができる電源電圧制御方法およ
び装置を提供することにある。

【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０００９】すなわち、本発明の電源電圧制御方法は、
電源電圧を電圧設定値に従って多段階に制御する電源電
圧制御方法であって、電圧設定値に対応したパルスデュ
ーティ比をもったパルス信号を生成し、このパルス信号
のパルスデューティ比に応じて電源電圧の値を制御する
ものである。

【００１０】この場合に、パルスデューティ比をソフト
ウェアにより設定し、たとえば電源電圧の値を上昇させ
る場合に、一方の電源電圧設定信号をゼロに固定して他
方の電源電圧設定信号をパルス幅制御し、逆に電源電圧
の値を下降させる場合には、一方の電源電圧設定信号を
パルス幅制御して他方の電源電圧設定信号をゼロに固定
し、特に電源装置を内蔵した電子計算機に用いるように
したものである。

【００１１】また、本発明の電源電圧制御装置は、電源
装置の電圧を多段階に制御する電源電圧制御装置であっ
て、ソフトウェアを使用してパルス列と電圧設定値とを
入力して、この電圧設定値に対応したデューティ比のパ
ルス信号を生成するパルス幅設定手段と、このパルス幅
設定手段で生成されたパルス信号のデューティ比に応じ
て電源装置の電圧値を制御する電圧制御手段とを有する
ものである。

【００１２】

【作用】前記した電源電圧制御方法および装置によれ
ば、パルス幅設定手段および電圧制御手段を有すること
により、たとえば電子計算機などの動作電源電圧を制御
する場合に、パルス変調方式を用いてパルスデューティ
比の設定をソフトウェアにより容易に制御することがで
きる。

【００１３】このソフトウェアによるパルス変調方式に
よれば、パルス発生器から送出されるパルスのデューテ
ィ比を０〜１００％まで均等な割合で多段階に設定でき
るので、このパルスデューティに対応して電源電圧の値
を制御し、電源電圧の細分化を容易に可能とすることが
できる。

【００１４】すなわち、電源装置の電圧値を制御する場
合には、たとえば動作すべき電源電圧値を設定するため
の電圧値設定機能、一定パルス幅のパルス列を発生する
パルス発生機能などを備え、このパルス列と電圧設定値
をパルス幅設定手段に入力して、電源電圧設定値に対応
したデューティ比のパルス信号を生成し、この生成され
たパルス信号のデューティ比に応じて電源電圧の値を電
圧制御手段により制御することにより達成される。

【００１５】これにより、ソフトウェアにより設定した
パルスデューティ比のパルス信号に対応させて目的とす
る電圧設定値に設定でき、このパルス信号のデューティ
比に応じて電源電圧の値を多段階に細分化して制御する
ことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１７】図１は本発明の一実施例である電源電圧制
御装置を示す概略構成図、図２は本実施例の電源電圧制
御装置におけるパルス幅設定回路の一例を示す説明図、
図３はパルス幅設定回路の電源電圧設定レジスタ信号と
電源電圧出力値との関係を示す説明図、図４は電圧制御
回路の一例を示す構成図、図５および図６は電圧制御回
路の動作を説明する波形図である。

【００１８】まず、図１により本実施例の電源電圧制御
装置の構成を説明する。

【００１９】本実施例の電源電圧制御装置は、たとえば
電源装置を内蔵した電子計算機に用いられ、この電源装
置の電圧を多段階に制御する電源電圧制御装置とされ、
目的とするデューティ比のパルス信号を生成するパルス
幅設定回路（パルス幅設定手段）１と、パルス信号のデ
ューティ比に応じて電圧値を制御する電圧制御回路（電
圧制御手段）２と、電圧制御回路２の出力信号とフィー
ドバック信号とを比較する比較器３と、比較器３の出力
信号に応じて電圧値を可変する電源回路４と、フィード
バック信号を検出する検出器５とから構成されている。

【００２０】パルス幅設定回路１は、ソフトウェアを使
用してパルス列と電圧設定値とを入力して、この電圧設
定値に対応したデューティ比のパルス信号ａ，ｂをパル
ス幅変調方式を用いて生成する部分であり、動作すべき
電源電圧値を設定するための電圧値設定機能、一定パル
ス幅のパルス列を発生するパルス発生機能などが備えら
れ、電子計算機の電源装置の動作電源電圧値を制御する
パルス信号ａ，ｂが生成され、このパルス信号ａ，ｂは
電圧制御回路２に送出される。

【００２１】具体的には、図２に示すように、パルス幅
設定回路１は、たとえばフリップフロップおよびレジス
タなどによって電源電圧値の設定を制御する論理部１１
と、２つのＮＡＮＤゲート１２，１３とから構成され、
ソフトウェアによって論理部１１の電源電圧設定レジス
タ信号（電源電圧設定信号）Ａ，Ｂに“ＨＩＧＨ”と
“ＬＯＷ”の値が定期的に書き込まれ、一方の入力端子
が“ＨＩＧＨ”に固定されたＮＡＮＤゲート１２，１３
を介して所望の動作電源電圧値に対応した０〜１００％
までのパルスデューティ比に多段階に設定される。

【００２２】この電源電圧設定レジスタ信号Ａ，Ｂと電
源電圧出力値との関係は、たとえば5.０Ｖを基準に5.５
Ｖ〜4.５Ｖまでの出力電源電圧を得ようとすると、電源
電圧設定レジスタ信号Ａ，Ｂの両方が“０”に固定され
る場合は5.０Ｖが出力され、電源電圧設定レジスタ信号
Ａが“０”に固定されて電源電圧設定レジスタ信号Ｂが
パルス幅制御される場合は5.０Ｖ〜5.５Ｖ、逆に電源電
圧設定レジスタ信号Ａがパルス幅制御されて電源電圧設
定レジスタ信号Ｂが“０”に固定される場合は4.５Ｖ〜
5.０Ｖが出力され、両方が“１”に固定された場合には
設定が禁止されている。

【００２３】詳細には、図３(a) に示すように、パルス
信号ａ，ｂの１周期を１０ｍｓ、“ＨＩＧＨ”の期間を
ｘｍｓ、“ＬＯＷ”の期間を（１０−ｘ）ｍｓとする
と、図３(b) のようにＮＯ．１〜１９、ＮＯ．２１〜３
９のそれぞれ１９通りに細分化されて電源電圧設定レジ
スタ信号Ａ，Ｂが設定され、これに伴って出力電源電圧
が5.５Ｖ〜4.５Ｖまで均等に多段階で出力されるように
なっている。

【００２４】たとえば、ＮＯ．１０のように、電源電圧
設定レジスタ信号Ａのｘ，（１０−ｘ）を０ｍｓにし、
電源電圧設定レジスタ信号Ｂのｘ，（１０−ｘ）を5.０
ｍｓに設定した場合には5.２５Ｖが出力され、またＮＯ
.３０のように、電源電圧設定レジスタ信号Ａのｘ，
（１０−ｘ）を5.０ｍｓに設定し、電源電圧設定レジス
タ信号Ｂのｘ，（１０−ｘ）を０ｍｓにした場合には4.
７５Ｖが出力される。

【００２５】電圧制御回路２は、パルス幅設定回路１で
生成されたパルス信号ａ，ｂのデューティ比に応じて電
源装置の電圧値を制御する部分であり、パルス幅設定回
路１から送出されたパルス信号ａ，ｂを入力し、パルス
信号ａ，ｂのパルスデューティ比に対応した電圧信号ｃ
に変換されて比較器３へ送出される。

【００２６】具体的には、図４に示すように、電圧制御
回路２は、発光部としての発光ダイオード２１ａ，２２
ａ、および受光部としてのトランジスタ２１ｂ，２２ｂ
を持つ２つのフォトカプラ２１，２２から構成され、フ
ォトカプラ２１，２２のそれぞれにパルス幅設定回路１
からのパルス信号ａ，ｂが入力され、そして比較器３の
一方の入力端子に出力され、また他方の入力端子には検
出器５からの電圧信号ｅが入力されている。

【００２７】比較器３は、電圧制御回路２からの電圧信
号ｃと電源回路４を介してフィードバックされた電圧信
号ｅとを比較する部分であり、電圧制御回路２から送出
された電圧信号ｃと、電源回路４から検出器５を介して
フィードバックされてくる電圧信号ｅとが、たとえば図
４に示すようなコンパレータ３１に入力され、この両者
の電圧信号ｃ，ｅの差に対応した電圧信号ｄが生成され
て電源回路４へ再び送出される。

【００２８】電源回路４は、比較器３の電圧信号ｄに応
じて電圧値を可変する部分であり、比較器３から入力さ
れた電圧信号ｄに応じて動作電源電圧値が可変され、こ
の出力電圧信号ｆが検出器５を介してフィードバックさ
れると同時に、目的とする所望の出力電圧信号ｆが生成
されて電子計算機の電源装置に出力される。

【００２９】検出器５は、電源回路４を介してフィード
バックされた出力電圧信号ｆを検出する部分であり、電
源回路４からの出力電圧信号ｆが常に検出され、比較器
３にフィードバックされながら所望の出力電圧値に制御
される。

【００３０】次に、本実施例の作用について、始めに電
源電圧制御装置の全体的な動作を説明する。

【００３１】まず、パルス幅設定回路１において、ソフ
トウェアによって電源電圧設定レジスタ信号Ａ，Ｂに
“ＨＩＧＨ”と“ＬＯＷ”の値を定期的に書き込み、所
望の動作電源電圧値に対応したパルスデューティ比に設
定し、パルス信号ａ，ｂとして電圧制御回路２に出力す
る。

【００３２】さらに、電圧制御回路２では、パルス幅設
定回路１から入力されたパルス信号ａ，ｂに応じて、こ
のパルス信号ａ，ｂのデューティ比に対応したパルスデ
ューティをもった電圧信号ｃに変換し、この電圧信号ｃ
を比較器３に出力する。

【００３３】そして、比較器３において、電圧制御回路
２から入力された電圧信号ｃと、電源回路４から検出器
５を介してフィードバックされてくる電圧信号ｅとに応
じて、この両者の電圧信号ｃ，ｅの差に対応した電圧信
号ｄを生成し、この電圧信号ｄを電源回路４に出力す
る。

【００３４】続いて、電源回路４では、比較器３から入
力された電圧信号ｄに応じて動作電源電圧値を可変し、
この電源電圧値に対応した出力電圧信号ｆとして検出器
５を介して比較器３にフィードバックする。

【００３５】さらに、検出器５において、電源回路４か
らフィードバックされた出力電圧信号ｆを常に検出し、
比較器３にフィードバックしながら所望の電圧に制御さ
れるまでフィードバック動作を繰り返す。

【００３６】そして、最後に目的とする所望の出力電圧
信号ｆが生成されたときに、この出力電圧信号ｆを出力
することにより、電子計算機の電源装置に必要な電圧値
の出力電圧を得ることができる。

【００３７】続いて、電源電圧の制御方法を、特に図４
に基づいて図５および図６により具体的に説明する。

【００３８】なお、ここでは、電源回路４の動作電圧
（出力電圧信号ｆ）は、５Ｖを基準に、パルス信号ａ，
ｂのパルスデューティ比に応じて、最高で5.５Ｖ、最低
で4.５Ｖの値に設定する場合を考えるものとする。

【００３９】始めに、動作電源電圧値を4.７５Ｖに設定
する場合を図５の波形図に基づいて説明する。

【００４０】まず、図５(a) のように、パルス信号ａが
パルスデューティ比５０％（パルスデューティ比１００
％以下）、図５(b) のようにパルス信号ｂが“ＬＯＷ”
の場合は、フォトカプラ２２の発光ダイオード２２ａが
点灯してトランジスタ２２ｂがＯＮし、Ａ点（電圧信号
ｃ）の電位はＢ点の電位よりも低くなるために比較器３
の電圧信号ｄは、図５(c) のようにパルス信号ａがＨＩ
ＧＨレベルの期間では負電位（−ＥＶ）となり、ＬＯＷ
レベルの期間ではゼロ電位（０Ｖ）となる。

【００４１】そして、電源回路４において、電圧信号ｄ
が負電位のときは動作電圧を下降させ、ゼロ電位のとき
は動作電圧を５Ｖとするように動作するため、結局図５
(d)のように、動作電圧（出力電圧信号ｆ）は4.５Ｖ〜
５Ｖの間のパルス信号ａのパルスデューティに対応する
4.７５Ｖのところで安定させることができる。

【００４２】また、動作電源電圧値を5.２５Ｖに設定す
る場合にも同様に、まず図６(a) のようにパルス信号ａ
が“ＬＯＷ”、図６(b) のようにパルス信号ｂがパルス
デューティ比５０％（パルスデューティ比１００％以
下）の場合は、フォトカプラ２１の発光ダイオード２１
ａが点灯してトランジスタ２１ｂがＯＮし、Ａ点の電位
はＢ点の電位よりも高くなるために比較器３の電圧信号
ｄは、図６(c) のようにパルス信号ｂがＨＩＧＨレベル
の期間では正電位（＋ＥＶ）となり、ＬＯＷレベルの期
間ではゼロ電位（０Ｖ）となる。

【００４３】そして、電源回路４において、電圧信号ｄ
が正電位のときは動作電圧を上昇させ、ゼロ電位のとき
は動作電圧を５Ｖとするように動作するため、結局図６
(d)のように、動作電圧（出力電圧信号ｆ）は５Ｖ〜5.
５Ｖの間のパルス信号ｂのパルスデューティに対応する
5.２５Ｖのところで安定させることができる。

【００４４】従って、本実施例の電源電圧制御装置によ
れば、少なくとも目的とするデューティ比のパルス信号
ａ，ｂを生成するパルス幅設定回路１と、パルス信号
ａ，ｂのデューティ比に応じて電圧値を制御する電圧制
御回路２とを有することにより、パルス幅設定回路１に
おけるソフトウェアによる電源電圧設定レジスタ信号
Ａ，Ｂの組み合せにより、動作電圧を５Ｖを基準に、4.
５Ｖ〜5.５Ｖの間の任意の値に細分化して制御すること
ができる。

【００４５】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４６】たとえば、本実施例の電源電圧制御装置に
ついては、５Ｖを基準に、4.５Ｖ〜5.５Ｖの動作電圧に
制御する場合について説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、１２Ｖ、−１２Ｖなどの他
の動作電圧に設定することも可能であり、このように電
源装置に必要な種々の電圧に制御できることはいうまで
もない。

【００４７】また、本実施例においては、５Ｖ〜5.５
Ｖ、５Ｖ〜4.５Ｖまでを均等に１９段階で細分化して設
定したが、これ以下またはこれ以上に多段階に細分化し
て電源電圧設定レジスタ信号Ａ，Ｂを設定することによ
り、より広範囲における電圧出力も可能とすることがで
きる。

【００４８】さらに、パルス幅設定回路１、電圧制御回
路２などは、前記実施例で示した図２および図４のよう
な構成に限られるものではなく、それぞれ目的とするデ
ューティ比のパルス信号を生成することができ、またこ
のパルス信号のデューティ比に応じて電圧値を制御する
ことができるような構成であればよい。

【００４９】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその利用分野である電子計算機の電源
装置に用いられる電源電圧制御装置に適用した場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、論理
回路を内蔵したＬＳＩおよび電源、電源を搭載した装置
などの他の装置についても広く適用可能であり、さらに
装置の組立後に電圧マージン試験が必要とされる場合な
どについても適用することができる。

【００５０】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００５１】(1).ソフトウェアを使用したパルス幅設定
手段と、このパルス幅設定手段で生成されたパルス信号
のデューティ比に応じた電圧制御手段とを有し、電圧設
定値に対応したパルス信号を生成し、このパルス信号の
パルスデューティ比に応じて電源電圧の値を制御するこ
とにより、パルス変調方式を用いてパルスデューティを
変え、任意に動作電源電圧値をデューティ比に対応させ
て設定することができるので、動作電源電圧値の多段階
による細分化設定が可能となる。

【００５２】(2).前記(1) により、動作電源電圧値を細
分化して制御することができるので、電源電圧制御用論
理回路を増やす必要がなくなり、電源装置、さらにこの
電源装置を内蔵する装置のコストダウンが可能となる。

【００５３】(3).前記(1) において、パルスデューティ
比をソフトウェアにより設定することによって、動作電
源電圧値の設定を短時間で行うことができる上、設定者
が異なることによる設定誤り、誤差などの要因をなくす
ことができるので、正確かつ信頼性の高い設定が可能と
なる。

【００５４】(4).前記(1) 〜(3) により、特に電子計算
機などに用いられる電源装置において、電源電圧値の設
定の容易化、設定電圧の細分化、さらに低コストによる
信頼性の向上が可能とされる電源電圧制御技術を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である電源電圧制御装置を示
す概略構成図である。

【図２】本実施例の電源電圧制御装置におけるパルス幅
設定回路の一例を示す説明図である。

【図３】本実施例において、パルス幅設定回路の電源電
圧設定レジスタ信号と電源電圧出力値との関係を示す説
明図である。

【図４】本実施例における電圧制御回路の一例を示す構
成図である。

【図５】本実施例において、電圧制御回路の動作を説明
する波形図である。

【図６】本実施例において、電圧制御回路の他の動作を
説明する波形図である。

【符号の説明】

１パルス幅設定回路（パルス幅設定手段）２電圧制御回路（電圧制御手段）３比較器４電源回路５検出器１１論理部１２，１３ＮＡＮＤゲート２１，２２フォトカプラ２１ａ，２２ａ発光ダイオード２１ｂ，２２ｂトランジスタ３１コンパレータＡ，Ｂ電源電圧設定レジスタ信号（電源電圧設定信
号）ａ，ｂパルス信号ｃ，ｄ，ｅ電圧信号ｆ出力電圧信号

フロントページの続き (72)発明者吉野晃神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者門田弘晃神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者西原孝広茨城県勝田市市毛1070番地株式会社日立製作所水戸工場内 (72)発明者杉野英利神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立コンピュータエレクトロニクス内 (72)発明者伊藤信昭神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立コンピュータエレクトロニクス内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源電圧を電圧設定値に従って多段階に
制御する電源電圧制御方法であって、前記電圧設定値に
対応したパルスデューティ比をもったパルス信号を生成
し、該パルス信号のパルスデューティ比に応じて前記電
源電圧の値を制御することを特徴とする電源電圧制御方
法。
【請求項２】前記パルスデューティ比をソフトウェア
により設定することを特徴とする請求項１記載の電源電
圧制御方法。
【請求項３】前記電源電圧の値を上昇させる場合に、
一方の電源電圧設定信号をゼロに固定して他方の電源電
圧設定信号をパルス幅制御し、逆に前記電源電圧の値を
下降させる場合には、一方の電源電圧設定信号をパルス
幅制御して他方の電源電圧設定信号をゼロに固定するこ
とを特徴とする請求項１または２記載の電源電圧制御方
法。
【請求項４】前記電源電圧制御方法を、電源装置を内
蔵した電子計算機に用いることを特徴とする請求項１、
２または３記載の電源電圧制御方法。
【請求項５】電源装置の電圧を多段階に制御する電源
電圧制御装置であって、ソフトウェアを使用してパルス
列と電圧設定値とを入力して、該電圧設定値に対応した
デューティ比のパルス信号を生成するパルス幅設定手段
と、該パルス幅設定手段で生成されたパルス信号のデュ
ーティ比に応じて前記電源装置の電圧値を制御する電圧
制御手段とを有することを特徴とする電源電圧制御装
置。