WO2014050063A1

WO2014050063A1 - 電圧制御装置およびその制御方法

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Publication number: WO2014050063A1
Application number: PCT/JP2013/005607
Authority: WO
Inventors: 山根　隆志
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2012-09-25
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Publication date: 2014-04-03
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Abstract

[課題］電圧供給対象装置の動作状態によって電圧供給源の出力電圧が変化してしまう。 [解決手段］電源の電圧を目標電圧に基づいて変換して電圧供給対象装置に供給する電圧変換手段と、電圧供給対象装置の動作状態に応じて目標電圧を制御する制御手段とを有する電圧制御装置。

Description

電圧制御装置およびその制御方法

　本発明は、電圧制御装置およびその制御方法に関し、特に、電圧供給対象装置の動作状態による電圧の変動を抑制可能な電圧制御装置およびその制御方法に関する。

　近年の変調方式に適用される変復調に必要な回路の消費電力は増加の一途を辿っている。そのため、電源供給を制御する技術が開発されている。赤外線によるワイヤレス伝送信号を受信する回路へ電源供給する制御回路の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１の電源制御回路は、受光素子、増幅回路、信号処理回路、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器、オーディオ増幅回路、スピーカ、補助受光素子、補助増幅回路、マイクロコンピュータ、スイッチ、および、電源から構成されており、以下のように動作する。赤外線信号は受光素子で光電変換され、変換された電気信号は増幅回路により増幅され信号処理回路に入力する。信号処理回路によって復調された信号はＤ／Ａ変換器においてアナログオーディオ信号となり、オーディオ増幅回路で電力増幅され、スピーカを振動させる。増幅回路、信号処理回路、Ｄ／Ａ変換器、オーディオ増幅回路は電源によりスイッチを通じて電力供給されている。また、前述の赤外線信号は、受光素子の近くに配置した補助受光素子でも受光され光電変換される。変換された電気信号は補助増幅回路で増幅され、マイクロコンピュータに入力する。ここで、マイクロコンピュータへの入力信号の有無に伴い、スイッチの開閉動作を行なう。これに応じて、赤外線伝送信号からオーディオ信号への復調に使用する受光素子、増幅回路、信号処理回路、Ｄ／Ａ変換器への電源供給を制御している。

　特許文献１：特開平４－１９６８２５号公報

　しかし、特許文献１では、赤外線に基づいた光伝送信号の有無、すなわち、パルス状の光信号の過渡的変化が補助受光素子、補助増幅回路、コンピュータの消費電流に突発的な変動を発生させる場合がある。それに伴い、オーディオ信号への変復調に使用する各種素子または回路が動作不良をおこしたり、電源自身もノイズ発生するという問題があった。

　また、光信号を使用した伝送は、ワイヤレス伝送に留まらず、その他の伝送手段にも活用されている。その１つに、デジタルコヒーレント方式に代表されるような通信方式がある。デジタルコヒーレント方式を使った光伝送システムでは、変復調方式が高度かつ複雑であり、その消費電力は急激に増大している。図９は関連するデジタルコヒーレント光伝送システムの電圧制御装置の構成図である。図９より、電圧制御装置２００は、光電変換器２０２と、変復調ＬＳＩ２０３と、電圧変換部２０７と電源２０１から構成されており、以下のように動作する。光電変換器２０２において光ファイバを伝送した光信号（光波形）２１１が電気信号（電気波形）に変換された後、電気信号は変復調ＬＳＩ２０３へ入力し、変復調ＬＳＩ２０３によって所定の電気信号に復号される。しかし、変復調ＬＳＩ２０３は低電圧で動作することが求められており、それに伴って変復調ＬＳＩ２０３に対し電力供給している電源２０１が低電圧化している。その結果、変復調ＬＳＩ２０３の消費電流が飛躍的に増加する傾向にある。このため、変復調ＬＳＩ２０３へ入力した電気信号の導通状態と非導通状態（不通状態）との切り替え時に起きる消費電流変動は数１０Ａレベルになることもある。

　具体的に説明する。図１０は電圧制御装置２００における動作を説明する図である。図１０では、光電変換器２０２へ入力する光信号２１１、変復調ＬＳＩ２０３の消費電流、電圧変換部２０７の出力電圧の時間変化を示しており、紙面上縦方向の２点鎖線は３つのグラフ上の同時刻を示している。また、光電変換器２０２へ入力する光信号２１１のパワーの入力状態（光入力パワーｐ１）と遮断状態（光入力パワー０）との切り替えが、変復調ＬＳＩ２０３へ入力される電気信号の導通状態と非導通状態との切り替えに対応している。図１０を参照して、光入力パワーが入力状態から遮断状態（６１ｃ）になると（６１ａ）、変復調ＬＳＩ２０３へ入力される電気信号が非導通状態に切り替わるため、変復調ＬＳＩ２０３は正常に復調処理ができなくなり復調動作を停止する。これと同時に、変復調ＬＳＩ２０３の消費電流が急激に低下（６４ａ）する。このとき、電圧変換部２０７から見た負荷、すなわち、出力電流が急激に低下する。結果として電圧変換部２０７は一時的に電力供給が過多となり、出力電圧は突発的に上昇（６３ａ）する。これが、変復調ＬＳＩ２０３の推奨される動作電圧の範囲を越えてしまうことがある。

　また、光信号２１１の遮断状態（６１ｃ）から入力状態となると（６１ｂ）、変復調ＬＳＩ２０３へ入力される電気信号が導通状態に切り替わるため、変復調ＬＳＩ２０３は復調動作を再開する。これと同時に、変復調ＬＳＩ２０３の消費電流が急激に増大（６４ｂ）する。このとき、電圧変換部２０７から見た負荷、すなわち、出力電流が急激に上昇する。結果として電圧変換部２０７は電力供給不足となり、出力電圧は変復調ＬＳＩ２０３の消費電流の増大（６４ｂ）に追従できず一時的に出力電圧が突発的に低下する（６３ｂ）。これが、変復調ＬＳＩ２０３の推奨動作電圧の範囲外まで下がってしまうことがある。

　なお、変調器ＬＳＩ２０３の消費電流は急激な増大（６４ｂ）はピークを迎えたのち低下して行く。また、出力電圧２０７の上昇（６３ａ）または低下(６３ｂ)はそのままとはならず、変復調ＬＳＩ２０３に内蔵されている回路のＦｅｅｄｂａｃｋ制御により次第に元の電圧レベル（６３ｃ）に戻ってくる。

　以上のような変復調ＬＳＩの消費電流の変化は電圧変換部の出力に突発的な電圧上昇・低下を招き、それに伴って、変復調自身の動作不良が発生するという問題があった。

　本発明の目的は、上述した課題である、電圧供給対象装置の動作状態によって電圧供給源の出力電圧が変化してしまう、という課題を解決する電圧制御装置およびその制御方法を提供することにある。

　本発明の電圧制御装置は、電源の電圧を目標電圧に基づいて変換して電圧供給対象装置に供給する電圧変換手段と、電圧供給対象装置の動作状態に応じて目標電圧を制御する制御手段とを有する。

　また、本発明の電圧制御装置の制御方法は、電源の電圧を目標電圧に基づいて変換して電圧供給対象装置に供給し、電圧供給対象装置の動作状態に応じて目標電圧を制御する。

　本発明によれば、電圧供給対象装置の動作状態が変動した場合であっても、安定した電源電圧を供給することができる。

本発明の第１の実施形態の電圧制御装置の全体構成を説明するためのブロック図である。本発明の第２の実施形態の電圧制御装置の全体構成を説明するためのブロック図である。本発明の第２の実施形態の電圧制御装置の動作を説明する図である。本発明の第３の実施形態の電圧制御装置の全体構成を説明するためのブロック図である。本発明の第４の実施形態の電圧制御装置の全体構成を説明するためのブロック図である。本発明の第４の実施形態の電圧制御装置の動作を説明する図である。本発明の第５の実施形態の電圧制御装置の全体構成を説明するためのブロック図である。本発明の第６の実施形態の電圧制御装置の全体構成を説明するためのブロック図である。関連する電圧制御装置の全体構成を説明するためのブロック図である。関連する電圧制御装置の動作を説明する図である。

　［第１の実施形態］以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形態の電圧制御装置９９の全体構成を説明するブロック図である。

　図１を参照すると、本発明の第１の実施形態の電圧制御装置９９は、制御部４、電圧変換部７を備える。制御部４により電圧変換部７から電圧供給対象装置へ供給する電圧を制御する。言い換えると、電圧供給対象装置の動作状態に応じた電圧変換部７の電圧の変動を、所定の電圧へ制御する。以降の説明では所定の電圧を目標電圧とする。

　制御部４は信号４１を出力し、その信号に基づき、電圧供給対象装置の動作状態に応じて電圧変換部７の目標電圧を制御する。

　電圧変換部７はＤＣ－ＤＣコンバータ、ＡＣ－ＤＣコンバータなどであり、電源（不図示）から供給される電圧３６を電圧供給対象装置の動作に必要な目標電圧へ変換し、電圧供給対象装置へ供給電圧３７を出力する。さらに、制御部４からの信号４１によって、電圧供給対象装置の目標電圧を変えることができる。具体的には、信号４１の電圧値に応じて、電圧変換部７の目標電圧が定められ、それに出力電圧が収束する。

　本発明の第１の実施形態の動作について説明する。第１の実施形態の電圧供給対象装置は、例えば、図９に示す変復調ＬＳＩ２０３である。以降の実施形態の説明では、電圧供給対象装置を変復調ＬＳＩとして説明する。図１０に示すように、電圧供給対象装置へ入力する電気信号に応じて動作状態が変化する。すなわち、電気信号が導通状態では電圧供給対象装置は一定の電流を消費する。電気信号の遮断状態では電圧供給対象装置は消費電流が一定レベルに減少する。また、電気信号の導通状態から非導通状態への切り替わりでは、電圧供給対象装置は消費電流が急激に低下する。電気信号の非導通状態から導通状態への切り替わりでは、電圧供給対象装置は消費電流が急激に上昇する。ここで、各々の動作状態に応じて制御部４からの信号４１によって目標電圧を変化させる。例えば、導通状態および非導通状態である、２つのレベルの異なる消費電流の変化時に目標電圧の電圧レベルを変える。消費電流が一定レベルになると、それに応じて目標電圧が２つの異なる一定の電圧レベルに定められ、その後、電圧変換部７の出力電圧が収束する。また、導通状態と非導通状態との切り替わり時刻（または状態）において、消費電流の急激な変化を抑制するように信号４１によって、目標電圧に急激な電圧変化を付与する。それに応じて、電圧変換部７の出力電圧の変動が小さくなる。

　これにより、電圧供給対象装置の動作状態が変化した場合であっても、安定した電源電圧を供給することができる。

　なお、第１の実施形態の制御部４は、電圧供給対象装置の動作状態を取得するために、電圧供給対象装置から前述した動作状態を含めた情報信号を取得しても良い。また、動作状態を検知する検知部を設け、その検知部からの信号に基づいて電圧供給対象装置の動作状態を取得しても良い。いずれの手段においても、取得した情報から電圧供給対象装置の動作状態を決定し、それに基づいて、電圧変換部７の目標電圧を定めている。

　［第２の実施形態］続いて、図面を参照して第２の実施形態について詳細に説明する。図２は本発明の第２の実施形態の電圧制御装置１００の全体構成を説明するブロック図である。図２を参照すると、第２の実施形態の電圧制御装置１００では、第１の実施形態に、光電変換器２、変復調ＬＳＩ３を追加した構成となっている。以上の構成により、光ファイバを伝送する光信号３１が光電変換器２に入力し、変復調ＬＳＩ３からデジタル信号処理によって復号された電気信号が出力される。なお、第１の実施形態と同様に、電圧供給対象装置が変復調ＬＳＩ３に相当する。

　光電変換器２は、光ファイバを伝送する光信号（光波形）３１を受光し、電気信号（電気波形）３３に変換する。また、光電変換器２は、ＧａＡｓ、Ｓｉなどの材料を使用したフォトダイオードを用いる。

　変復調ＬＳＩ３は、光電変換器２から電気信号３３を入力し、電気信号３３の周波数や位相に重畳させている情報信号を検波し、デジタル信号処理によって所定の電気信号に復調し、出力する。なお、電圧変換部7からの供給電圧３７によって電力を供給され、上記のように動作している。

　制御部４には、変復調ＬＳＩ３に入力する電気信号３３に対応した電気的な信号が入力され、この電気信号のオン状態とオフ状態との切り替わる状態を検出する。検出された切り替えのタイミングに合わせて切り替わる信号４１を電圧変換部７へ出力する。なお、信号４１は電圧変換部７の目標電圧を制御する信号であり、検知信号と同様に、切り替わるタイミングの前後では一定の電圧レベルを保持している。また、以降の説明では、前述の制御部４に入力する電気信号を検知信号と記載する。

　次に図３を参照して本発明の第２の実施形態の動作について説明する。図３は本発明の第２の実施形態の電圧制御装置の動作を説明する図である。図３では、光電変換器２へ入力する光信号３１、変復調ＬＳＩ３の消費電流、制御部４へ入力する検知信号、制御部４から出力する信号４１によって定められる目標電圧および電圧変換部７の出力電圧の時間変化を示しており、紙面上縦方向の２点鎖線は５つのグラフ上の同時刻を示している。なお、図３の光信号３１、変復調ＬＳＩ３の消費電流の時間変化のグラフは、図１０の光信号２１１、変復調ＬＳＩ２０３の消費電流のグラフと同じである。また、図１０と同様に、光電変換器２へ入力する光信号３１の入力状態（光入力パワーｐ１）と遮断状態（光入力パワー０）との切り替えが、変復調ＬＳＩ３へ入力される電気信号３３の導通状態と非導通状態との切り替えに対応している。なお、光電変換器２と変復調ＬＳＩ３とが電気的に接続された状態において、電気信号３３の導通状態は情報信号がある場合であり、電気信号３３の非導通状態は情報信号がない場合である。また、光信号３１の入力状態に対応した電気信号３３の導通状態は一定の電圧レベルを有し、光信号３１の遮断状態に対応した電気信号３３の非導通状態は導通状態より低い一定の電圧レベルを有している。すなわち、電気信号３３は所定の電圧差を有し、その電圧差の上位レベルが導通状態であり、下位レベルが非導通状態に対応している。また、検知信号は光信号３１の入力状態（光入力パワーｐ１）および遮断状態（７１ｃ、光入力パワー０）に対応した２つの電圧レベルを有する信号である。すなわち、光電変換器２への光入力パワーｐ２（例えば、ｐ１の半分）を基準とし、光入力パワーがｐ２より高い場合に低い電圧レベル、光入力パワーがｐ２より低い場合に高い電圧レベルとなる信号である。

　図３を参照して、制御部４に入力する検知信号の低レベル（７２ａ）から高レベル（７２ｃ）への切り替わり（光信号３１の入力状態から遮断状態への切り替わり（７１ａ））に応じて、制御部４から出力される信号４１によって、目標電圧が一定の低レベル（７３ａ）から一定の高レベル（７３ｃ）へ切り替わる。また、検知信号が高レベル（７２ｃ）から低レベル（７２ｂ）へ切り替わり（光信号３１の遮断状態から入力状態への切り替わり（７１ｂ））に応じて、制御部４から出力される信号４１によって、目標電圧が一定の高レベルから(７３ｃ)から一定の低レベル（７３ｂ）へ切り替わる。ここで、検知信号の低レベル（７２ａ）から高レベル（７２ｃ）への切り替わり時刻は変復調ＬＳＩ３の消費電流の急激な減少（７４ａ）の中心時刻とほぼ同じである。また、検知信号の高レベル（７２ｃ）から低レベル（７２ｂ）への切り替わり時刻（７２ｈ）は変復調ＬＳＩ３の消費電流の突発的増大（７４ｂ）よりも時間的に遅れるものとする。つまり、予め突発的増大（７４ｂ）の時間間隔Ａを見積もり、変復調ＬＳＩ３の消費電流が低下した状態（７４ｃ）から急激な増加への切り替わり時刻から時間間隔Ａだけシフトさせた時刻よりも遅れた時刻に切り替わり時刻（７２ｈ）を設定する。これは、変復調ＬＳＩ３の消費電力の突発的増大(７４ｂ)に対応した電圧変換部の出力電圧の変動が収束するまで、目標電圧を一定としている。なお、ここでいう時間間隔Ａは変復調ＬＳＩ３の消費電流が低レベル（７４ｃ）から増加に転じる時刻から消費電流がピークを迎えた後減少し一定レベルに変わる時刻までのことである。
また、電圧変換部７の目標電圧を下げると（７３ａ、７３ｂ）、変復調ＬＳＩ３への供給電圧は、推奨電源電圧範囲の下限側にシフトする（７５ａ、７５ｂ）。また、電圧変換部７の目標電圧を上げると（７３ｃ）、変復調ＬＳＩ３への供給電圧は、推奨電源電圧範囲の上限側にシフトする（７５ｃ）。

　光信号３１の遮断状態、入力状態の切り替え（７１ａ、７１ｂ）のとき、図１０の電圧変換部７の出力電圧の突発的な変化が発生する。しかし、上述したように目標電圧を設定することで、電圧変換部７の出力電圧の波形は図３の最下段のグラフのようになる。つまり、電圧変換部７の出力電圧の突発的な変化（増加（７５ｅ）もしくは減少（７５ｇ））が発生しても、出力電圧が突発的な増加（もしくわ減少）に応じて、目標電圧を切り替えているので、変復調ＬＳＩ３へ供給する動作電圧の突発的な変動を抑制することができる。

　［第３の実施形態］続いて、図面を参照して第３の実施形態について詳細に説明する。図４は本発明の第３の実施形態の電圧制御装置１０１の全体構成を説明するブロック図である。第３の実施形態の電圧制御装置１０１では、変復調ＬＳＩ３から出力される監視信号４２を制御部４へ入力している。それ以外は第２の実施形態と同じ構成である。

　監視信号４２は、光信号３１の入力状態および遮断状態に対応した２つの電圧レベルを有する信号である。光信号３１が光電変換器２により、電気信号３３に変換され、変復調ＬＳＩ３に入力する。一般的に使用されている変復調ＬＳＩ３は入力した電気信号３３の状態を監視する信号を備えている。監視信号４２は、例えば、電気信号の振幅値によって信号損失の有無を判定されるＬＯＳ（Ｌｏｓｓ－Ｏｆ－Ｓｉｇｎａｌ）がある。また、電気信号から復調に成功した信号のフレーム構成を所定の規格に則り正常に検出できているかの判定に用いるＯＯＦ（Ｏｕｔ－Ｏｆ－Ｆｒａｍｅ）、ＬＯＦ（Ｌｏｓｓ－Ｏｆ－Ｆｒａｍｅ）、ＬＯＬ（Ｌｏｓｓ－Ｏｆ－Ｌｏｃｋ）などがある。ここで、光信号３１が遮断状態（電気信号３３が非導通状態）の場合に監視信号４２の電圧レベルを高く一定とし、光信号３１が入力状態（電気信号３３が導通常体）の場合に監視信号４２の電圧レベルを低く一定とすることで、第２の実施形態の検知信号と同じ波形となる。検知信号として監視信号４２を入力することで、第２の実施形態と同様に、変復調ＬＳＩ３への供給電圧の変動を抑制することができる。また、既存の変復調ＬＳＩ３が備えた監視信号を用いることで、光信号３１の遮断状態、入力状態を検出する検出・判定部を別に用意する必要がない。なお、変復調器ＬＳＩ３では、監視信号４２以外にも様々な信号を出力することが可能である。つまり、上述した情報信号は変復調ＬＳＩ３の監視信号４２も含んでいる。

　また、第２の実施形態における検知信号および第３の実施形態における監視信号４２を、光信号３１が入力状態の場合に一定の低い電圧レベルとし、光信号３１が遮断状態の場合に一定の高い電圧レベルとしたが、これに限るものではない。光信号３１が入力状態の場合に一定の高い電圧レベルとし、光信号３１が遮断状態の場合に一定の低い電圧レベルとしてもよい。

　［第４の実施形態］続いて、図面を参照して第４の実施形態について詳細に説明する。図５は本発明の第４の実施形態の電圧制御装置１０２の全体構成を説明するブロック図である。第４の実施形態の電圧制御装置１０２では、光信号３１の一部を分岐し、分岐した光信号３４より入力状態および遮断状態を検出する信号を生成している。なお、上述の実施形態と同じ構成要件は同じ符号で表している。

　図５を参照すると、本発明の第４の実施形態の電圧制御装置１０２は、光電変換器２、変復調ＬＳＩ３、微分信号生成部５、検出・判定・制御部６、電圧変換部７、光分岐部８、および、光検知部９を備える。

　光分岐部８は光を分岐する機能を有する素子であり、ハーフミラー、ビームスプリッタ、導波路素子などである。光分岐部８により、光ファイバを伝送する光信号（光波形）３１の一部を分岐し光信号３４を取り出す。また、光分岐８を通過した光波を光信号３２とする。

　光検知部９は、光信号を検知する検知部であり、光信号３４を受光し、電気信号に変換する。この電気信号は、光信号３４の入力状態および遮断状態に応じて、導通状態と非導通状態とに切り替わる。

　微分信号生成部５は微分回路を備えており、前述した電気信号の少なくとも一部の信号３５を入力し微分信号３８を出力する。微分信号３８は信号３５の電気波形を時間で微分した波形に相当し、その波形は導通状態、非導通状態の切り替わり（後述する図６の８１ａ、８１ｂ）の部分において急峻な立上り、立下りを備えた波形である。

　検出・判定・制御部６は、電圧変換部７が生成する目標電圧を制御する機能を有し、微分信号３８と参照信号３９とを入力し信号４３を出力する。一定電圧レベル（±ＲＥＦ）である参照信号３９と微分信号３８とを比較して、参照信号３９を超えた微分信号３８を検出し、検出された信号に対応した信号４３を出力する。ここで、「超えた」とは、ＲＥＦの絶対値に対して微分信号３８の信号レベルの絶対値が大きいことを意味しており、参照信号３９のＲＥＦを超えることで光波形３１、光波形３２または光波形３４が入力状態と遮断状態が切り替わったことを判定している。また、＋ＲＥＦ（または－ＲＥＦ）の電圧レベルは微分信号３８の最大値（または最小値）を基準として１０～２０％と設定している。これにより、微分信号に含まれる電気的なノイズによる誤検出を防止しつつ、光信号の入力状態と遮断状態との切り替わりを早いタイミングで検出している。

　以上のように参照信号３９を設定することにより、＋ＲＥＦ（または－ＲＥＦ）を超えている微分信号３８の急峻な立上り（または立下り）を緩和するために、目標電圧は同様の急峻な立上り（または立下り）を有している。また、目標電圧の最大値からの立下り（または最小値からの立上り）は、＋ＲＥＦ（または－ＲＥＦ）を超えている微分信号３８の立下り（または立上り）より緩やかである。変復調ＬＳＩ３の消費電力の急激な減少（７４ａ）、または、突発的増加（７４ｂ）の後、電圧変換部の出力電圧はピークから減少している。前述の目標電圧の立下がりを緩やかとしているのは、そのピーク後の減少を緩和するためである。

　また、信号４３による目標電圧の立上り、立下りを具体的に説明すると以下のようになる。微分信号３８の最大値への立上り（または最小値への立下り）の時間間隔と、目標電圧の最大値への立上り（または最小値への立下り）の時間間隔は同程度でとし、微分信号３８の最大値からの立下り（または最小値からの立上り）の時間間隔より目標電圧の最大値からの立下り（または最小値からの立上り）の時間間隔が長くする。なお、微分回路の時定数を調整することで目標電圧の最大値からの立下り（最小値からの立上り）の時間間隔を調整している。結果として、微分信号３８の急峻に変化している領域（電気信号３３の導通状態と非導通状態との切り替わる領域）では、目標電圧の波形は鋸波状となる。

　次に図６を参照して本発明の第４の実施形態の動作について説明する。図６は本発明の第４の実施形態の電圧制御装置の動作を説明する図である。図６では、光電変換器２へ入力する光信号３２、変復調ＬＳＩ３の消費電流、微分信号生成部５から出力される微分信号３８、検出・判定・制御部６から出力する信号４３によって定められる目標電圧および電圧変換部７の出力電圧の時間変化を示しており、紙面上縦方向の２点鎖線は５つのグラフ上の同時刻を示している。なお、図６の光信号３２、変復調ＬＳＩ３の消費電流の時間変化のグラフは、図１０の光信号２１１、変復調ＬＳＩ２０３の消費電流のグラフと同じである。また、図１０と同様に、光電変換器２へ入力する光信号３２の入力状態（光入力パワーｐ１）と遮断状態（光入力パワー０）との切り替えが、変復調ＬＳＩ３へ入力される電気信号３３の導通状態と非導通状態との切り替えに対応している。なお、光信号３２の入力状態に対応した電気信号３３の導通状態は、一定の電圧レベルを有している。また、光信号３２の遮断状態に対応した電気信号３３の非導通状態は、導通状態より低い一定の電圧レベルを有している。すなわち、電気信号３３は所定の電圧差を有し、その電圧差の上位レベルが導通状態であり、下位レベルが非導通状態に対応している。

　図６を参照して、参照信号３９の一定電圧レベル－ＲＥＦ８６ｆを微分信号３８の信号レベルが超える時刻に目標電圧を立下げるように制御する。微分信号３８の最小値８６ａが目標電圧の最小値８７ａに対応する。また、参照信号３９の一定電圧レベル＋ＲＥＦ８６ｅを微分信号３８の信号レベルが超える時刻に目標電圧を立上げるように制御する。微分信号３８の最大値８６ｂが目標電圧の最大値８７ｂに対応する。ここで、目標電圧の最大値８７ｂから立下り終える時刻は、変復調ＬＳＩ３の消費電力の突発的増大（７４ｂ）よりも時間的に遅れた時刻とする。つまり、予め突発的増大（７４ｂ）の時間間隔Ａを見積もり、変復調ＬＳＩ３の消費電流が低下した状態（７４ｃ）から急激な増加への切り替わり時刻から時間間隔Ａだけシフトさせた時刻よりも遅れて立下り終える時刻を設定する。電圧変換部の出力電圧の変動がピークを迎えた後に減少している。前述の設定時刻を遅らせているのは、その減少過程における出力変動を緩和するためである。なお、変調器ＬＳＩ３の消費電流が低下した状態（７４ｃ）から急激な増加への切り替わり時刻と目標電圧の最大値８７ｂへ向かう立上りの時刻とは一致しないものの、ほぼ同時刻である。従って、目標電圧の最大値８７ｂから立下り終える時刻を上述のように設定することで、実用上問題ない。

　言い換えると、本実施形態の目標電圧は次のよう設定される。図１０の電圧変換部７の出力電圧の増大（６３ａ）に対応して、電圧変換部７の目標電圧を立下り－最小値（８７ａ）－立上りの波形変化のようにシフトさせる。また、図１０の電圧変換部７の出力電圧の減少（６３ｂ）に対応して、電圧変換部７の目標電圧を立上り－最大値（８７ｂ）－立下りの波形変化のようにシフトさせる。結果として、電圧変換部７の出力電圧の波形は図６の最下段のグラフのようになる。つまり、電圧変換部７の出力電圧の突発的な変化が発生しても、その変化に応じて目標電圧をシフトさせることで、出力電圧を収束できる（８８ａ、８８ｃ、８８ｂ、８８ｄ）。これにより、変復調ＬＳＩ３への供給電圧の変動を抑制することができる。また、電圧変換部７の出力電圧の突発的に変化する時間にのみ目標電圧をシフトさせるので、常時、変調ＬＳＩ３の最適動作電圧の近傍に電圧変換部７の出力電圧を収束することができる。なお、本実施形態の微分信号３８は図５に示すように信号３５を１次微分した信号となっているが、それに限るものではなく、２次微分した信号またはそれ以上の微分した信号でもよい。

　［第５の実施形態］続いて、図面を参照して第５の実施形態について詳細に説明する。図７は本発明の第５の実施形態の電圧制御装置１０３の全体構成を説明するブロック図である。第４の実施形態の電圧制御装置１０２では光信号３１を光の状態で分岐し、分岐した光を光電変換した後に微分信号生成部５入力している。一方、第５の実施形態の電圧制御装置１０３では、光電変換器２によって変換された電気信号３３の一部を分岐し、分岐した信号４０を微分信号生成部５に入力している。つまり、光電変換器２は上述した実施形態での作用に加え、第４の実施形態の光検知部９と同じ作用も併せて備えている。以上の構成が異なるが、それ以外は第４の実施形態と同じ構成である。なお、第４の実施形態と同じ構成要件は同じ符号で表している。

　信号４０は第４の実施形態の信号３５と同様であり、光信号３１の入力状態および遮断状態に応じて、信号４０は導通状態および非導通状態に切り替わる。従って、光信号および各種電気信号の動作は第４の実施形態と同様である。

　以上の構成を取ることで、変復調ＬＳＩ３へ供給する電圧の変動を抑制することが可能である。また、光信号３１を分岐することなく、微分信号生成部５へ入力する信号４０を生成している。それによって、微弱な光信号３１の一部から微分信号を生成するよりもノイズの少ない品質の高い微分信号３８を生成することができ、結果として、電圧変換部７の出力電圧を一層安定して制御することができる。

　［第６の実施形態］続いて、図面を参照して第６の実施形態について詳細に説明する。図８は本発明の第６の実施形態の電圧制御装置１０４の全体構成を説明するブロック図である。第６の実施形態の電圧制御装置１０４では、電圧変換部７の目標電圧をデジタル信号処理によって設定する。具体的には、第４の実施形態の微分信号生成部５、検出・判定・制御部６を、デジタルコントローラ１０に取り込んでいる。また、光検知部９とデジタルコントローラ１０の演算部１０ａとの間にＡＤ変換器１２を配置し、デジタルコントローラ１０の電圧変換部制御部１０ｄと電圧変換部７との間にＤＡ変換器１３を配置している。なお、上述の実施形態と同じ構成要件は同じ符号で表している。

　デジタルコントローラ１０は、マイコン、ＦＰＧＡ（ＦＩＥＬＤ　ＰＲＯＧＲＡＭＭＡＢＬＥ　ＧＡＴＥ　ＡＲＲＡＹ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などの集積回路であり、その内部に演算部１０ａ、変復調ＬＳＩ制御部１０ｂ、総合制御部１０ｃ、電圧変換部制御部１０ｄを有している。

　ＡＤ変換器１２は、光検知部９から出力される電気信号の少なくとも一部の信号３５を入力し、デジタルモニター信号５２へ変換して出力する。なお、信号３５は光信号３４の入力状態、遮断状態に対応したアナログ信号である。

　演算部１０ａは光信号３１に応じて変化するデジタルモニター信号５２を入力し、微分処理を行った信号を総合制御部１０ｃへ出力することで、光信号の変動量を総合制御部１０ｃに伝達する。

　総合制御部１０ｃは演算部１０ａからの信号を入力し、その信号に基づいて変復調ＬＳＩ３の消費電力の急激な変化の情報を変復調ＬＳＩ制御部１０ｂへ伝達する。それと共に、電圧変換部７の目標電圧を決定し、目標電圧の情報を電圧変換部制御部１０ｄへ伝達する。

　変復調ＬＳＩ制御部１０ｂは、総合制御部１０ｃから受取った情報と第３の実施形態で説明した監視信号４２とに基づき、変復調ＬＳＩ３の設定を変える信号５１を変復調ＬＳＩ３へ出力する。なお、変復調ＬＳＩ制御部１０ｂが総合制御部１０ｃから情報の取得を開始する時刻は監視信号４２から監視情報を取得する開始時刻より早く、変復調ＬＳＩ制御部１０ｂが総合制御部１０ｃからの情報取得を終了する時刻は監視信号４２から監視情報を取得する終了時刻より早い。２種類の情報取得に関わるタイミングを用い、信号５１の設定変更情報のタイミングを生成する。また、信号５１の入力により変復調ＬＳＩ３は、光信号３２が入力状態（電気信号３３の導通状態）と遮断状態（電気信号３３の非導通状態）との切り替わりで発生する消費電流の急激に変化を強制的に制御する。

　電圧変換部制御部１０ｄは、総合制御部１０ｃから受取った目標電圧の情報に基づき電圧変換部７の出力電圧を制御する信号５３を出力する。

　ＤＡ変換器１３は入力された信号５３を、電圧変換部７から出力される目標電圧を制御する信号５４へ変換して出力する。

　次に本発明の第６の実施形態の動作について説明する。光信号３１と光信号３２、３４とは同じ波形であり、光電変換器２または光検知部９によって変換された電気信号３３と信号３５は光信号３１に対応した電気波形である。具体的には、光信号３１の入力状態は電気信号３３、信号３５の導通状態に対応し、光信号３１の遮断状態は電気信号３３、信号３５の非導通状態に対応している。

　光信号３１が入力状態（電気信号の導通状態）から遮断状態（電気信号の非導通状態）に切り替わると、コントローラ１０がデジタルモニター信号５２により遮断状態を検出する。これに基づいて、変復調ＬＳＩ制御部１０ｂからの信号５１によって変復調ＬＳＩ３の設定を変更し、消費電流が急激に変化しないように強制的に制御する。それと共に、電圧変換制御部１０ｄからの信号５３によってＤＡ変換器１３を通して電圧変換部７の目標電圧を下げる。電圧変換部７の出力電圧が安定したのち変復調ＬＳＩ制御部１０ｂからの信号５１によって変復調ＬＳＩ３の復調動作を完全停止させる。また、光信号３１が遮断状態から入力状態に切り替わると、コントローラ１０がデジタルモニター信号５２により入力状態を検出する。これに基づき、変復調ＬＳＩ制御部１０ｂからの信号５１によって変復調ＬＳＩ３の設定を変更し、復調動作の開始をすぐに始めないように強制的に制御する。それと共に、電圧変換制御部１０ｄからの信号５３によってＤＡ変換器１３を通して電圧変換部７の目標電圧を上げる。電圧変換部７の出力電圧が安定したのち、変復調ＬＳＩ制御部１０ｂからの信号５１によって変復調３の復調動作の強制停止を解除する。以上の動作では、復調動作開始シーケンス処理を低速に制御する。これにより、復調動作開始によって変復調ＬＳＩ３に生じる消費電流の増加に対し、電圧変換部７の目標電圧値の変更が十分追従できる。結果として、復調開始動作に伴う電圧変換部７の電圧低下を高精度かつ最低限に抑制することができる。

　なお、第６の実施形態では、コントローラ１０の演算部１０ａの前段にＡＤ変換器１２を、コントローラ１０の電圧変換部制御部１０ｄの後段にＤＡ変換器１３を電気的に接続するように配置しているが、これらをコントローラ１０の中に組み込んでも良い。また、ＡＤ変換器１２、ＤＡ変換器１３を取り除いても良い。取り除いた場合、コントローラ１０内ではデジタル信号での処理ではなく、アナログ信号での処理となる。その場合、アナログ信号を処理できる演算部、総合制御部、電圧変換部制御部、変復調ＬＳＩ制御部を用いる。

　本発明は上記の実施形態に限定されることなく、実施形態を組合せてもよい。また、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。

　この出願は、２０１２年９月２５日に出願された日本出願特願２０１２－２１１１０７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

　２、２０２　　光電変換器
　３、２０３　　変復調ＬＳＩ
　４　　制御部
　５　　微分信号生成部
　６　　検出・判定・制御部
　７、２０７　　電圧変換部
　８　　光分岐部
　９　　光検知部
　１０　　コントローラ
　１０ａ　　演算部
　１０ｂ　　変復調ＬＳＩ制御部
　１０ｃ　　総合制御部
　１０ｄ　　電圧変換部制御部
　１２　　ＡＤ変換器
　１３　　ＤＡ変換器
　３１、３２、３４、２１１　　光信号
　３３　　電気信号
　３５、４０、４１、４３、５１、５３、５４　　信号
　３６　　電圧
　３７　　供給電圧
　３８　　微分信号
　３９　　参照信号
　４２　　監視信号
　５２　　デジタルモニター信号
　９９～１０４、２００　　電圧制御装置
　２０１　　電源

Claims

電源の電圧を目標電圧に基づいて変換して電圧供給対象装置に供給する電圧変換手段と、
　前記電圧供給対象装置の動作状態に応じて前記目標電圧を制御する制御手段とを有する電圧制御装置。
前記電圧供給対象装置の動作状態を検知する検知手段をさらに備え、
　前記制御手段は、前記検知手段からの信号に基づいて前記動作状態を決定する請求項１に記載の電圧制御装置。
前記電圧供給対象装置は、前記検知手段からの信号を復号された電気信号へ変換する変復調手段であり、
　前記制御手段は、前記検知手段からの信号の導通状態と非導通状態との切り替えの情報を取得する請求項２に記載の電圧制御装置。
光信号の少なくとも１部を分岐する光分岐手段と、
　当該光分岐手段から分岐される光信号を電気信号へ光電変換する前記検知手段としての光検知手段と、
　前記光検知手段の出力から微分信号を生成する生成手段と、
　前記微分信号が許容領域を超えることを検出する検出手段と、をさらに備え、
　前記制御手段は、前記光検知手段からの信号の導通状態と非導通状態との切り替わる状態を、前記検出手段から検出する請求項２または３に記載の電圧制御装置。
前記検知手段からの信号の導通状態と非導通状態との切り替わる状態に対応して、前記検出手段の出力信号が鋸波状に変化し、
　前記制御手段は、前記電圧変換手段の目標電圧を、前記鋸波状の電圧変動に制御する請求項４に記載の電圧制御装置。
前記制御手段は、前記情報信号と前記検出手段の出力信号とに基づいて、前記検知手段からの信号の非導通状態を検出した場合、前記電圧変換手段の出力の電圧変動が安定した後に前記変復調器の復調動作を停止させ、前記検知手段からの信号の導通状態を検出した場合、前記電圧変換手段の出力の電圧変動が安定した後に前記変復調器の復調動作を開始する請求項２から５の何れか１項に記載の電圧制御装置。
前記検知手段からの信号は所定の電圧差を有し、当該電圧差の上位レベルが導通状態であり、前記電圧差の下位レベルが非導通状態である請求項２から６の何れか１項に記載の電圧制御装置。
前記制御手段は、前記動作状態を含む情報信号を前記電圧供給対象装置から取得し、前記情報信号に基づいて前記動作状態を決定する請求項１に記載の電圧制御装置。
前記電圧供給対象装置は、光信号から光電変換された信号を復調された電気信号へ変換する変復調手段であり、
　前記情報信号から取得した前記変復調手段の動作状態に基づいて、
　前記制御手段は前記目標電圧を特定の電圧レベルへ制御する請求項８に記載の電圧制御装置。
前記変復調手段が導通状態および非導通状態のいずれかであるとき、
　前記制御手段は、前記電圧変換手段の目標電圧を２つの異なる電圧レベルとし、前記導通状態の目標電圧が前記非導通状態の目標電圧より高くする請求項９に記載の電圧制御装置。
電源の電圧を目標電圧に基づいて変換して電圧供給対象装置に供給し、前記電圧供給対象装置の動作状態に応じて前記目標電圧を制御する電圧制御装置の制御方法。
前記動作状態は導通状態または非導通状態であり、前記導通状態および前記非導通状態の目標電圧を２つの異なる電圧レベルとし、前記導通状態の目標電圧が前記非導通状態の目標電圧より低くなるように制御する請求項１１に記載の電圧制御装置の制御方法。
前記動作状態は導通状態と非導通状態との切り替わる状態であり、前記導通状態から非導通様態への切り替えでは前記目標電圧を下げ、前記非導通状態から導通状態への切り替えでは前記目標電圧を上げる請求項１１に記載の電圧制御装置の制御方法。