WO2025258293A1 - 回路装置、素子温度一定化方法、及び電子装置 - Google Patents

回路装置、素子温度一定化方法、及び電子装置

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WO2025258293A1
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龍平 工藤
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Hitachi Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means

Definitions

  • the present invention relates to a circuit device, a method for stabilizing element temperature, and an electronic device.
  • This invention claims priority from Japanese Patent Application No. 2024-095965, filed on June 13, 2024, and the contents of that application are incorporated by reference into this application in designated states where incorporation by reference of documents is permitted.
  • circuit devices that include electronic elements (hereinafter referred to as elements) such as resistors, it is necessary to stabilize the temperature of the elements in order to improve their performance.
  • elements electronic elements
  • resistors it is necessary to stabilize the temperature of the elements in order to improve their performance.
  • Patent Document 1 describes a temperature control device for a device having a first heat-generating element whose operating temperature is set at a temperature higher than the ambient temperature, a second heat-generating element that self-heats and has an allowable operating temperature range that includes the operating temperature of the first heat-generating element and has a smaller thermal time constant than the first heat-generating element, and a cooling device arranged to simultaneously cool the first and second heat-generating elements.
  • the temperature control device controls the cooling device on and off to maintain the temperature of the first heat-generating element at the operating temperature and the temperature of the second heat-generating element within the allowable operating temperature range, and is characterized by comprising: a first control unit that operates the cooling device until the temperature of the first heat-generating element reaches the upper limit of the set range near the operating temperature based on the output of a temperature sensor that detects the temperature of at least one of the first and second heat-generating elements, and operates the cooling device intermittently at a relatively short, fixed cycle outside the set range.
  • the present invention was made in consideration of the above points, and aims to reduce the additional energy consumption required for cooling and stabilize the temperature of the elements that make up the circuit device.
  • the present application includes multiple means for solving at least some of the above problems, examples of which are as follows:
  • one aspect of the present invention provides a circuit device that connects a previous circuit and a subsequent circuit, and includes an element group composed of multiple elements; a first selector that selectively connects to the elements that make up the element group and outputs input from the previous circuit to the connected element; a second selector that selectively connects to the same element as the first selector and outputs input from the connected element to the subsequent circuit; and a control unit that sets the number n of elements to be used based on the self-heating amount of the entire element group and the upper limit of the self-heating amount of each element that makes up the element group, and controls the first selector and the second selector to connect to n of the multiple elements that make up the element group.
  • the present invention makes it possible to reduce additional energy consumption for cooling and stabilize the temperature of the elements that make up the circuit device.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a circuit device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of the element temperature stabilization process performed by the circuit device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a circuit device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the element temperature stabilization process performed by the circuit device according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of a circuit device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the element temperature stabilization process performed by the circuit device according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of a circuit device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the element temperature stabilization process performed by the circuit device according to the fourth embodiment.
  • ⁇ Configuration example of circuit device 10 according to the first embodiment of the present invention> 1 shows an example of the configuration of a circuit device 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • the circuit device 10 configures an electronic device by connecting a preceding circuit and a succeeding circuit.
  • the electronic device may be, for example, an amplifier device.
  • the circuit device 10 includes an element group 11, selectors 13 and 14, a sensor 15, and a control unit 16.
  • the element group 11 is composed of a plurality of n Max identical elements R1 to Rn Max .
  • elements R are, for example, resistors.
  • Selector 13 under control of control unit 16, selectively connects one of the elements R that make up element group 11, and outputs the input from the previous circuit to the connected element R.
  • Selector 14 under control of control unit 16, selectively connects the same element R as selector 13, and outputs the input from the connected element R to the subsequent circuit.
  • Selectors 13 and 14 correspond to the first and second selectors of the present invention.
  • the sensor 15 acquires status information of the element group 11, converts the acquired status information into a sensor signal s1 that can be used to calculate the self-heat generation amount W of the element group 11 as a whole, and outputs the signal to the control unit 16.
  • status information of the element group 11 include, but are not limited to, current, voltage, power, temperature, etc.
  • the control unit 16 calculates the amount of self-heating W of the element group 11 based on the sensor signal s1, and controls the selectors 13 and 14 based on the calculated amount of self-heating W (details will be described later).
  • the amount of self-heating W of the element group 11 is measured in units of watts, for example, but other units may be used as long as they correspond to the temperature rise.
  • the control unit 16 is realized by an arithmetic device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array), CPU (Central Processing Unit), or GPU (Graphics Processing Unit).
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of the element temperature stabilization process performed by the circuit device 10.
  • the element temperature stabilization process is initiated, for example, when the power supply of an electronic device including the circuit device 10 is turned on.
  • the control unit 16 initializes a parameter n to a predetermined initial value (e.g., a maximum value n Max ) (step S1).
  • a predetermined initial value e.g., a maximum value n Max
  • the parameter n is a value for specifying the number n of elements R to be switched by the selectors 13 and 14 among the n Max elements constituting the element group 11, and is an integer between 1 and n Max .
  • the exception instruction value for parameter n is, for example, an instruction to limit the element R switched by the selectors 13 and 14 to a specific element R, and can be specified to the control unit 16 from inside or outside the electronic device.
  • control unit 16 acquires a sensor signal s1 from the sensor 15 (step S3).
  • the control unit 16 calculates the self-heating amount W of the element group 11 based on the sensor signal s1 (step S4). Note that, for example, a function or table prepared in advance can be used to calculate the self-heating amount W of the element group 11 based on the sensor signal s1.
  • control unit 16 determines whether or not there exists an integer n that satisfies the following formula (1) (step S5). W/n ⁇ W Lim ...(1)
  • W Lim is the upper limit of the amount of self-heating of each element R constituting the element group 11, and in the present embodiment, it is set in advance.
  • step S5 If it is determined that an integer n that satisfies the formula (1) exists (YES in step S5), the control unit 16 sets the smallest integer that satisfies the following formula (2) as the parameter n (step S6). n ⁇ W/W Lim ...(2)
  • control unit 16 controls the selectors 13 and 14 so as to select and connect n elements R out of the nMax elements R that make up the element group 11 in sequence at a predetermined cycle (step S7).
  • control unit 16 determines whether the power supply to the electronic device including the circuit device 10 has been turned off (step S8), and if it determines that the power supply has not been turned off (NO in step S8), it returns the process to step S2 and repeats step S2 and subsequent steps.
  • step S5 If it is determined in step S5 that there is no integer n that satisfies formula (1) (NO in step S5), it is impossible to operate each element R at or below the design upper limit of the amount of self-heating, and therefore the control unit 16 sets the parameter n to its maximum value nMax (step S9) so as to maximize the heat dissipation efficiency of the element group 11. Note that instead of setting the parameter n to the maximum value nMax , it may be set to a predetermined exception indication value.
  • control unit 16 warns the control unit (not shown) of the electronic device and the user that the amount of self-heating of each element R may exceed the design upper limit (step S10). After this, processing proceeds to step S7.
  • step S2 determines whether an exception indication value for parameter n exists (YES in step S2) or not exists (YES in step S2). If it is determined in step S2 that an exception indication value for parameter n exists (YES in step S2), then the control unit 16 controls the selectors 13 and 14 in accordance with the exception indication value (step S11). After this, processing proceeds to step S8.
  • step S8 if the control unit 16 determines that the power supply to the electronic device has been turned off (YES in step S8), the element temperature stabilization process is terminated.
  • the number n of elements R to be used is set according to the overall self-heat generation amount W of the element group 11, and the n elements R can be switched in sequence at a predetermined cycle. This makes it possible to suppress heating of the element group 11 as a whole, maintain a constant temperature, and reduce the power consumption of the element group 11.
  • control unit 16 calculates the self-heating amount W of the element group 11 based on the sensor signal s1 from the sensor 15. However, if the control unit 16 can obtain information from a previous circuit or the like that can be used to calculate the self-heating amount W of the element group 11, such as the current, voltage, and power applied to the element group 11, the self-heating amount W can be calculated based on that information, and the sensor 15 may be omitted.
  • ⁇ Configuration example of circuit device 20 according to second embodiment of the present invention> 3 shows an example of the configuration of a circuit device 20 according to a second embodiment of the present invention.
  • the circuit device 20 is configured by adding selectors 21 and 22 and an element heating power supply 23 to the circuit device 10 (FIG. 1). Note that components common to the circuit device 20 and the circuit device 10 are given the same reference numerals and their description will be omitted.
  • the control unit 16 in the circuit device 20 controls the selectors 13 and 14 based on the self-heating amount W of the element group 11, and also controls the selectors 21 and 22.
  • Selectors 21 and 22 under control of control unit 16, select and connect the element R (e.g., element R2) that is to be selected and connected next to the element R (e.g., element R1) currently selected and connected by selectors 13 and 14.
  • Element heating power supply 23 applies heating power to element R via selectors 21 and 22. Note that element R generates heat according to the amount of power when energized. This allows the element R that is to be selected and connected next by selectors 13 and 14 to be preheated.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the element temperature stabilization process performed by the circuit device 20.
  • This element temperature stabilization process adds steps S21 to S27 to the element temperature stabilization process performed by circuit device 10 ( Figure 2).
  • the element temperature stabilization process is initiated, for example, when the power supply of an electronic device including the circuit device 20 is turned on.
  • Steps S1 to S6 are the same as the element temperature stabilization process in Figure 2, so their explanation will be omitted where appropriate.
  • step S6 the control unit 16 then determines whether the parameter n set in step S6 is 1 (step S21). If it is determined that the parameter n is 1 (YES in step S21), the control unit 16 then corrects the parameter n to 2 (step S22). Conversely, if the control unit 16 determines that the parameter n is not 1 (NO in step S21), step S22 is skipped.
  • control unit 16 calculates the power supply for heating the element W heater according to the following equation (3) (step S23).
  • W heater W Lim -W/n...(3)
  • step S24 determines whether or not W heater calculated in step S23 is 0 (step S24). If it determines that W heater is not 0 (NO in step S24), the control unit 16 controls the selectors 21 and 22 to select and connect the element R that will be selected and connected next by the selectors 13 and 14, and applies element heating power supply power W heater from the element heating power supply 23 to preheat (step S25). After this, the process proceeds to step S7.
  • step S24 the control unit 16 then controls the selectors 21 and 22 to disconnect the element group 11 and stop preheating the elements (step S27). After this, the process proceeds to step S7.
  • step S5 If it is determined in step S5 that there is no integer n that satisfies equation (1) (NO in step S5), the control unit 16 then sets the parameter n to its maximum value nMax (step S9). The control unit 16 then sets the element heating power supply power Wheater to 0 (step S26). Thereafter, the process proceeds to step S10, S27, and then step S7. Steps S7 and beyond are the same as the element temperature stabilization process in FIG. 2, and therefore will not be described further.
  • this embodiment also allows the element R that is to be next selected and connected by the selectors 13 and 14 to be preheated to an appropriate temperature.
  • control unit 16 can obtain information that can be used to calculate the self-heating amount W of the element group 11, such as the current, voltage, and power applied to the element group 11 from a previous circuit, the self-heating amount W can be calculated based on this information, and the sensor 15 may be omitted.
  • ⁇ Configuration example of circuit device 30 according to the third embodiment of the present invention> 5 shows an example of the configuration of a circuit device 30 according to a third embodiment of the present invention.
  • the element group 11 and the selectors 13 and 14 of the circuit device 10 (FIG. 1) are replaced with an element group 31 and selectors 33 and 34.
  • components common to the circuit device 30 and the circuit device 10 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
  • the element group 31 is composed of a plurality of n Max identical elements VR1 to VRn Max .
  • elements VR are elements whose element values can be changed, such as variable resistors.
  • the selector 33 under the control of the control unit 16, simultaneously selects and connects n (1 ⁇ n ⁇ n Max ) elements VR out of the multiple n Max elements VR that make up the element group 31, and outputs inputs from the preceding circuit to the connected n elements VR.
  • the selector 34 under the control of the control unit 16, simultaneously selects and connects the same n elements VR as the selector 33, and outputs inputs from the connected n elements VR to the subsequent circuit.
  • the selectors 33 and 34 correspond to the third and fourth selectors of the present invention.
  • the control unit 16 in the circuit device 30 controls the selectors 33 and 34 based on the self-heating amount W of the element group 31, and also controls the element values (e.g., resistance values) of each of the n elements VR out of the multiple n Max elements VR that make up the element group 31.
  • element values e.g., resistance values
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the element temperature stabilization process performed by the circuit device 30.
  • This element temperature stabilization process replaces step S7 of the element temperature stabilization process by circuit device 10 ( Figure 2) with steps S31 and S32.
  • the element temperature stabilization process is initiated, for example, when the power supply of an electronic device including the circuit device 30 is turned on.
  • Steps S1 to S6 are the same as the element temperature stabilization process in Figure 2, so their explanation will be omitted where appropriate.
  • step S6 the control unit 16 then sets the element value of each element VR to match the case where n elements VR are connected in parallel, so as to suit the parameter n set in step S6 (step S31). For example, if the elements VR are variable resistors and the combined resistance value when n elements VR are connected in parallel is set to r, the resistance value of each of the n elements VR is set to n ⁇ r.
  • control unit 16 controls the selectors 33 and 34 to simultaneously select and connect n elements R from the nMax elements VR constituting the element group 31 (step S32). After this, the process proceeds to step S8. Steps S8 and after are the same as the element temperature stabilization process in FIG. 2, so a description thereof will be omitted.
  • the number n of elements R to be operated is set according to the overall self-heat generation amount W of the element group 31, and n elements R can be used in parallel. This reduces the self-heat generation amount of each element VR used, making it possible to stabilize the temperature of the element group 31 as a whole and reduce the power consumption of the element group 31 as a whole.
  • control unit 16 can obtain information that can be used to calculate the self-heating amount W of the element group 31, such as the current, voltage, and power applied to the element group 31 from a previous circuit, the self-heating amount W can be calculated based on this information, and the sensor 15 may be omitted.
  • ⁇ Configuration example of circuit device 40 according to the fourth embodiment of the present invention> 7 shows an example of the configuration of a circuit device 40 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the circuit device 40 is configured by adding a temperature sensor 41 to the circuit device 10 (FIG. 1). Note that components common to the circuit device 40 and the circuit device 10 are given the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • the temperature sensor 41 measures the ambient temperature TE of the element group 11 and outputs it to the control unit 16.
  • the control unit 16 in the circuit device 40 calculates the self-heating amount W of the element group 11 based on the sensor signal s1, calculates the self-heating amount upper limit value W Lim of each element R based on the ambient temperature TE (described in detail later), and controls the selectors 13 and 14 based on the self-heating amount W of the element group 11 and the self-heating amount upper limit value W Lim of each element R.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the element temperature stabilization process performed by the circuit device 40.
  • This element temperature stabilization process adds steps S41 and S42 to the element temperature stabilization process performed by circuit device 10 ( Figure 2).
  • the element temperature stabilization process is initiated, for example, when the power supply of an electronic device including the circuit device 40 is turned on.
  • Steps S1 to S4 are the same as the element temperature stabilization process in Figure 2, so their explanation will be omitted where appropriate.
  • step S4 the control unit 16 then acquires the environmental temperature TE from the temperature sensor 41 (step S41).
  • step S42 the control unit 16 calculates the upper limit value W Lim of the self-heating amount of each element R constituting the element group 11 based on the environmental temperature TE according to the following equation (4) (step S42).
  • W Lim (T Lim - TE)/ ⁇ ...(4)
  • T Lim is the target temperature of each element R
  • ⁇ is the thermal resistance value of each element R.
  • Step S5 Steps S5 and beyond are the same as the element temperature stabilization processing in Figure 2, so their explanation will be omitted.
  • the upper limit value W Lim of the self-heat generation amount of each element R can be set in accordance with the environmental temperature TE.
  • the self-heating amount upper limit W Lim of each element R can be calculated based on the signal s1 even if the temperature sensor 41 is omitted.
  • the self-heating amount W can be calculated, for example, from the amount of change in temperature over time.
  • the heat generation amount limit W Lim is calculated by estimating the ambient temperature from the offset amount and then calculating it from the difference between the offset amount and the target temperature, which enables element temperature control that takes ambient temperature fluctuations during operation into consideration.
  • the present invention can be applied not only when the elements making up the element group are resistors, but also when the elements are, for example, transformers.

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Abstract

冷却のための追加のエネルギ消費を低減して、回路装置を構成する素子の温度を一定化する。　回路装置は、前段回路と後段回路とを接続する回路装置であって、複数の素子から構成された素子群と、前記素子群を構成する前記素子と選択的に接続し、前記前段回路からの入力を接続した前記素子に出力する第１のセレクタと、前記第１のセレクタと同一の前記素子と選択的に接続し、接続した前記素子からの入力を前記後段回路に出力する第２のセレクタと、前記素子群全体の自己発熱量、及び前記素子群を構成する各素子の自己発熱量上限値に基づいて使用する素子の数ｎを設定し、前記素子群を構成する複数の素子のうち、ｎ個の前記素子と接続するように前記第１のセレクタ及び前記第２のセレクタを制御する制御部と、を備える。

Description

回路装置、素子温度一定化方法、及び電子装置
　本発明は、回路装置、素子温度一定化方法、及び電子装置に関する。本発明は2024年6月13日に出願された日本国特許の出願番号2024-095965の優先権を主張し、文献の参照による織り込みが認められる指定国については、その出願に記載された内容は参照により本出願に織り込まれる。
　例えば、抵抗等の電子素子（以下、素子と称する）を含む回路装置は、その性能を向上させるために、素子の温度を一定化させる必要がある。
　素子の温度を一定化させる技術に関し、例えば特許文献１には「周囲温度よりも高い温度で動作温度が規定され自己発熱する第１の発熱要素と、第１の発熱要素の動作温度を含む許容動作温度範囲を有していて自己発熱するとともに第１の発熱要素に比較して熱時定数が小さい第２の発熱要素と、第１の発熱要素および第２の発熱要素を同時に冷却するように配置された冷却装置とを備えた機器に対して、第１の発熱要素の温度が動作温度に保たれるとともに第２の発熱要素の温度が許容動作温度範囲内に保たれるように冷却装置をオンオフ制御する温度制御装置において、第１の発熱要素と第２の発熱要素との少なくとも一方の温度を検出する温度センサの出力に基づいて、第１の発熱要素の温度が動作温度付近での設定範囲の上限に達すると設定範囲の下限に冷却されるまで冷却装置を作動させる第１の制御部と、上記設定範囲外において冷却装置を比較的短い一定周期で常時間欠的に作動させる第２の制御部とを具備して成ることを特徴とする温度制御装置」が記載されている。
特開平３－２３８５１１号公報
　特許文献１に記載の技術の場合、冷却装置を設けて間欠運転させることによって素子の温度を一定化させており、冷却のための追加のエネルギ（電力）消費が必要となる。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、冷却のための追加のエネルギ消費を低減して、回路装置を構成する素子の温度を一定化できるようにすることを目的とする。
　本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下の通りである。
　上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る回路装置は、前段回路と後段回路とを接続する回路装置であって、複数の素子から構成された素子群と、前記素子群を構成する前記素子と選択的に接続し、前記前段回路からの入力を接続した前記素子に出力する第１のセレクタと、前記第１のセレクタと同一の前記素子と選択的に接続し、接続した前記素子からの入力を前記後段回路に出力する第２のセレクタと、前記素子群全体の自己発熱量、及び前記素子群を構成する各素子の自己発熱量上限値に基づいて使用する素子の数ｎを設定し、前記素子群を構成する複数の素子のうち、ｎ個の前記素子と接続するように前記第１のセレクタ及び前記第２のセレクタを制御する制御部と、を備える。
　本発明によれば、冷却のための追加のエネルギ消費を低減して、回路装置を構成する素子の温度を一定化することが可能となる。
　上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る回路装置の構成例を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る回路装置による素子温度一定化処理の一例を説明するフローチャートである。 図３は、本発明の第２実施形態に係る回路装置の構成例を示す図である。 図４は、第２実施形態に係る回路装置による素子温度一定化処理の一例を説明するフローチャートである。 図５は、本発明の第３実施形態に係る回路装置の構成例を示す図である。 図６は、第３実施形態に係る回路装置による素子温度一定化処理の一例を説明するフローチャートである。 図７は、本発明の第４実施形態に係る回路装置の構成例を示す図である。 図８は、第４実施形態に係る回路装置による素子温度一定化処理の一例を説明するフローチャートである。
　以下、図面を参照して本発明の複数の実施形態を説明する。各実施形態は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。実施形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須ではない。また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除しない。同様に、以下の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含む。また、「取得」は、その具体例として、主語が生成、算出、又は外部から受信することを少なくとも含むものとする。
　＜本発明の第１実施形態に係る回路装置１０の構成例＞
　図１は、本発明の第１実施形態に係る回路装置１０の構成例を示している。回路装置１０は、前段回路と後段回路とを接続することにより電子装置を構成する。当該電子装置は、例えば、増幅装置等である。
　回路装置１０は、素子群１１、セレクタ１３，１４、センサ１５、及び制御部１６を備える。
　素子群１１は、複数ｎＭａｘの同一の素子Ｒ１～ＲｎＭａｘから構成される。以下、複数の素子Ｒ１～ＲｎＭａｘを個々に区別する必要がない場合、素子Ｒと称する。素子Ｒは、例えば抵抗である。
　セレクタ１３は、制御部１６からの制御に従い、素子群１１を構成する素子Ｒのうちのいずれか一つを選択的に接続し、前段回路からの入力を接続した素子Ｒに出力する。セレクタ１４は、制御部１６からの制御に従い、セレクタ１３と同じ素子Ｒを選択的に接続し、接続した素子Ｒからの入力を後段回路に出力する。セレクタ１３，１４は、本発明の第１及び第２のセレクタに相当する。
　センサ１５は、素子群１１の状態情報を取得し、取得した状態情報を素子群１１の全体としての自己発熱量Ｗを計算し得るセンサ信号ｓ１に変換して制御部１６に出力する。素子群１１の状態情報とは、例えば、電流、電圧、電力、温度等であるが、これらに限らない。
　制御部１６は、センサ信号ｓ１に基づき、素子群１１の自己発熱量Ｗを算出し、算出した自己発熱量Ｗに基づいてセレクタ１３，１４を制御する（詳細後述）。なお、素子群１１の自己発熱量Ｗの単位は、例えばワットを用いるが、上昇する温度との対応関係があれば他の単位を採用してもよい。制御部１６は、例えば、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)等の演算装置によって実現される。
　＜回路装置１０による素子温度一定化処理＞
　図２は、回路装置１０による素子温度一定化処理の一例を説明するフローチャートである。
　素子温度一定化処理は、例えば、回路装置１０を含む電子装置の電源がオンにされたことに応じて開始される。
　始めに、制御部１６が、パラメータｎを所定の初期値(例えば、最大値ｎＭａｘ)に初期化する（ステップＳ１）。ここで、パラメータｎは、素子群１１を構成するｎＭａｘ個のうち、セレクタ１３，１４により切り替える素子Ｒの数ｎを指定するための値であり、１以上ｎＭａｘ以下の整数である。
　次に、制御部１６が、パラメータｎに関する例外指示値が存在するか否かを判定する（ステップＳ２）。パラメータｎに関する例外指示値とは、例えば、セレクタ１３，１４により切り替える素子Ｒを特定の素子Ｒに限定するように指示するものであり、制御部１６に対して当該電子装置の内外から指定し得る。
　ここで、パラメータｎに関する例外指示値が存在しないと判定した場合（ステップ２でＮＯ）、次に、制御部１６が、センサ１５からセンサ信号ｓ１を取得する（ステップＳ３）。次に、制御部１６が、センサ信号ｓ１に基づき、素子群１１の自己発熱量Ｗを算出する（ステップＳ４）。なお、センサ信号ｓ１に基づく素子群１１の自己発熱量Ｗの算出には、例えば、予め用意されている関数やテーブルを用いることができる。
　次に、制御部１６が、次式（１）を満たす整数ｎが存在するか否かを判定する（ステップＳ５）。
　Ｗ／ｎ≦ＷＬｉｍ　　　　　　・・・（１）
　式（１）において、ＷＬｉｍは素子群１１を構成する各素子Ｒ単体の自己発熱量上限値であり、本実施形態の場合には予め設定されているものとする。
　ここで、式（１）を満たす整数ｎが存在すると判定した場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、制御部１６が、次式（２）を満たす最小の整数をパラメータｎに設定する（ステップＳ６）。
　ｎ≧Ｗ／ＷＬｉｍ　　　　　　・・・（２）
　これにより、各素子Ｒを自己発熱量上限値ＷＬｉｍ以下で運用することが可能となる。
　次に、制御部１６が、素子群１１を構成するｎＭａｘ個の素子Ｒのうち、ｎ個の素子Ｒを所定の周期で順に選択して接続するように、セレクタ１３，１４を制御する（ステップＳ７）。
　次に、制御部１６が、回路装置１０を含む電子装置の電源がオフされたか否かを判定し（ステップＳ８）、電源がオフされていないと判定した場合（ステップＳ８でＮＯ）、処理をステップＳ２に戻して、ステップＳ２以降を繰り返す。
　なお、ステップＳ５において、式（１）を満たす整数ｎが存在しないと判定した場合（ステップＳ５でＮＯ）、各素子Ｒを自己発熱量の設計上限値以下で運用することは不可能であるため、素子群１１の放熱効率が最も高くなるように、制御部１６が、パラメータｎを、その最大値ｎＭａｘに設定する（ステップＳ９）。なお、パラメータｎを最大値ｎＭａｘに設定するのではなく、所定の例外指示値に設定するようにしてもよい。
　次に、制御部１６が、各素子Ｒの自己発熱量が設計上限値を超過する可能性があることを、当該電子装置の制御部（不図示）やユーザに警告する（ステップＳ１０）。この後、処理はステップＳ７に進められる。
　また、ステップＳ２において、パラメータｎに関する例外指示値が存在すると判定した場合（ステップ２でＹＥＳ）、次に、制御部１６が、例外指示値に従い、セレクタ１３，１４を制御する（ステップＳ１１）。この後、処理はステップＳ８に進められる。
　そして、ステップＳ８において、制御部１６が、電子装置の電源がオフされたと判定した場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、当該素子温度一定化処理を終了する。
　本実施形態によれば、素子群１１の全体としての自己発熱量Ｗに応じ、使用する素子Ｒの数ｎを設定し、ｎ個の素子Ｒを所定の周期で順に切り替えることができるので、素子群１１の全体としての加熱を抑えて温度を一定化でき、且つ、素子群１１としての電力消費量を削減できる。
　なお、本実施形態においては、制御部１６が、センサ１５からセンサ信号ｓ１に基づいて素子群１１の自己発熱量Ｗを算出するようにしたが、例えば、前段回路等から素子群１１に対して印加される電流、電圧、電力等の素子群１１の自己発熱量Ｗを算出し得る情報を制御部１６が取得できる場合、当該情報に基づいて自己発熱量Ｗを算出するようにし、センサ１５を省略してもよい。
　＜本発明の第２実施形態に係る回路装置２０の構成例＞
　図３は、本発明の第２実施形態に係る回路装置２０の構成例を示している。回路装置２０は、回路装置１０（図１）に対して、セレクタ２１，２２、及び素子加熱用電源２３を追加したものである。なお、回路装置２０と回路装置１０とで共通する構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
　回路装置２０における制御部１６は、素子群１１の自己発熱量Ｗに基づいてセレクタ１３，１４を制御することに加えて、セレクタ２１，２２を制御する。
　セレクタ２１，２２は、制御部１６からの制御に従い、セレクタ１３，１４によって現在選択、接続されている素子Ｒ（例えば、素子Ｒ１）の次に選択、接続される予定の素子Ｒ（例えば、素子Ｒ２）を選択して接続する。素子加熱用電源２３は、セレクタ２１，２２を介し、素子Ｒに対して加熱用電力を印加する。なお、素子Ｒは通電により、その電力量に応じて発熱するものとする。これにより、セレクタ１３，１４によって次に選択、接続される予定の素子Ｒを予熱することができる。
　＜回路装置２０による素子温度一定化処理＞
　図４は、回路装置２０による素子温度一定化処理の一例を説明するフローチャートである。
　当該素子温度一定化処理は、回路装置１０による素子温度一定化処理（図２）に対して、ステップＳ２１～Ｓ２７を追加したものである。
　当該素子温度一定化処理は、例えば、回路装置２０を含む電子装置の電源がオンにされたことに応じて開始される。
　ステップＳ１～Ｓ６については、図２の素子温度一定化処理と同様であるため、その説明は適宜省略する。
　ステップＳ６の後、次に、制御部１６が、ステップＳ６で設定したパラメータｎが１であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。ここで、パラメータｎが１であると判定した場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）、次に、制御部１６が、パラメータｎを２に修正する（ステップＳ２２）。反対に、制御部１６が、パラメータｎが１ではないと判定した場合（ステップＳ２１でＮＯ）、ステップＳ２２をスキップする。
　次に、制御部１６が、次式（３）に従い、素子加熱用電源供給電力Ｗｈｅａｔｅｒを算出する（ステップＳ２３）。
　Ｗｈｅａｔｅｒ＝ＷＬｉｍ－Ｗ／ｎ　　　　　　・・・（３）
　次に、制御部１６が、ステップＳ２３で算出したＷｈｅａｔｅｒが０であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。ここで、Ｗｈｅａｔｅｒが０ではないと判定した場合（ステップＳ２４でＮＯ）、次に、制御部１６が、セレクタ２１，２２を制御して、セレクタ１３，１４によって次に選択、接続される予定の素子Ｒを選択、接続させ、素子加熱用電源２３から素子加熱用電源供給電力Ｗｈｅａｔｅｒを印加させて予熱を行う（ステップＳ２５）。この後、処理はステップＳ７に進められる。
　反対に、Ｗｈｅａｔｅｒが０であると判定した場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、次に、制御部１６が、セレクタ２１，２２を制御して、素子群１１との接続を解除させて素子の余熱を停止させる（ステップＳ２７）。この後、処理はステップＳ７に進められる。
　なお、ステップＳ５において、式（１）を満たす整数ｎが存在しないと判定した場合（ステップＳ５でＮＯ）、次に、制御部１６が、パラメータｎを、パラメータｎの最大値ｎＭａｘに設定する（ステップＳ９）。次に、制御部１６が、素子加熱用電源供給電力Ｗｈｅａｔｅｒを０に設定する（ステップＳ２６）。この後、処理はステップＳ１０、Ｓ２７を経て、ステップＳ７に進められる。ステップＳ７以降については図２の素子温度一定化処理と同様であるため、その説明は省略する。
　本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得られることに加えて、セレクタ１３，１４によって次に選択、接続される予定の素子Ｒを適切な温度に予熱することができる。
　なお、本実施形態においても、例えば、前段回路等から素子群１１に対して印加される電流、電圧、電力等の素子群１１の自己発熱量Ｗを算出し得る情報を制御部１６が取得できる場合、当該情報に基づいて自己発熱量Ｗを算出するようにし、センサ１５を省略してもよい。
　＜本発明の第３実施形態に係る回路装置３０の構成例＞
　図５は、本発明の第３実施形態に係る回路装置３０の構成例を示している。回路装置３０は、回路装置１０（図１）の素子群１１、及びセレクタ１３，１４を素子群３１、及びセレクタ３３，３４に置換したものである。なお、回路装置３０と回路装置１０とで共通する構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
　素子群３１は、複数ｎＭａｘの同一な素子ＶＲ１～ＶＲｎＭａｘから構成される。以下、複数の素子ＶＲ１～ＶＲｎＭａｘを個々に区別する必要がない場合、素子ＶＲと称する。素子ＶＲは、素子値を変更可能な素子であり、例えば可変抵抗である。
　セレクタ３３は、制御部１６からの制御に従い、素子群３１を構成する複数ｎＭａｘの素子ＶＲのうち、ｎ（1≦ｎ≦ｎＭａｘ）個の素子ＶＲを同時に選択、接続し、接続したｎ個の素子ＶＲに前段回路からの入力を出力する。セレクタ３４は、制御部１６からの制御に従い、セレクタ３３と同じｎ個の素子ＶＲを同時に選択、接続し、接続したｎ個の素子ＶＲからの入力を後段回路に出力する。セレクタ３３，３４は、本発明の第３及び第４のセレクタに相当する。
　回路装置３０における制御部１６は、素子群３１の自己発熱量Ｗに基づいてセレクタ３３，３４を制御することに加え、素子群３１を構成する複数ｎＭａｘの素子ＶＲのうち、ｎ個の各素子ＶＲの素子値（例えば、抵抗値）を制御する。
　＜回路装置３０による素子温度一定化処理＞
　図６は、回路装置３０による素子温度一定化処理の一例を説明するフローチャートである。
　当該素子温度一定化処理は、回路装置１０による素子温度一定化処理（図２）のステップＳ７を、ステップＳ３１，Ｓ３２に置換したものである。
　当該素子温度一定化処理は、例えば、回路装置３０を含む電子装置の電源がオンにされたことに応じて開始される。
　ステップＳ１～Ｓ６については、図２の素子温度一定化処理と同様であるため、その説明は適宜省略する。
　ステップＳ６の後、次に、制御部１６が、ステップＳ６で設定したパラメータｎに適するように、ｎ個の素子ＶＲを並列した場合に合わせて各素子ＶＲの素子値を設定する（ステップＳ３１）。例えば、素子ＶＲが可変抵抗であり、ｎ個の素子ＶＲを並列した際の合成抵抗値をｒに設定する場合、ｎ個の各素子ＶＲの抵抗値をｎ・ｒに設定する。
　次に、制御部１６が、素子群３１を構成するｎＭａｘ個の素子ＶＲのうち、ｎ個の素子Ｒを同時に選択して接続するように、セレクタ３３，３４を制御する（ステップＳ３２）。この後、処理はステップＳ８に進められる。ステップＳ８以降については図２の素子温度一定化処理と同様であるため、その説明は省略する。
　本実施形態によれば、素子群３１の全体としての自己発熱量Ｗに応じ、稼働させる素子Ｒの数ｎを設定し、ｎ個の素子Ｒを並列して使用することができるので、使用する各素子ＶＲの自己発熱量を抑えて素子群３１の全体としての温度を一定化でき、且つ、素子群１１としての電力消費量を削減できる。
　なお、本実施形態においても、例えば、前段回路等から素子群３１に対して印加される電流、電圧、電力等の素子群３１の自己発熱量Ｗを算出し得る情報を制御部１６が取得できる場合、当該情報に基づいて自己発熱量Ｗを算出するようにし、センサ１５を省略してもよい。
　＜本発明の第４実施形態に係る回路装置４０の構成例＞
　図７は、本発明の第４実施形態に係る回路装置４０の構成例を示している。回路装置４０は、回路装置１０（図１）に温度センサ４１を追加したものである。なお、回路装置４０と回路装置１０とで共通する構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
　温度センサ４１は、素子群１１の環境温度ＴＥを測定して制御部１６に出力する。
　回路装置４０における制御部１６は、センサ信号ｓ１に基づいて素子群１１の自己発熱量Ｗを算出し、環境温度ＴＥに基づいて各素子Ｒの自己発熱量上限値ＷＬｉｍを算出し（詳細後述）、素子群１１の自己発熱量Ｗ、及び各素子Ｒの自己発熱量上限値ＷＬｉｍに基づいてセレクタ１３，１４を制御する。
　＜回路装置４０による素子温度一定化処理＞
　図８は、回路装置４０による素子温度一定化処理の一例を説明するフローチャートである。
　当該素子温度一定化処理は、回路装置１０による素子温度一定化処理（図２）に、ステップＳ４１，Ｓ４２を追加したものである。
　当該素子温度一定化処理は、例えば、回路装置４０を含む電子装置の電源がオンにされたことに応じて開始される。
　ステップＳ１～Ｓ４については、図２の素子温度一定化処理と同様であるため、その説明は適宜省略する。
　ステップＳ４の後、次に、制御部１６が、温度センサ４１から環境温度ＴＥを取得する（ステップＳ４１）。次に、制御部１６が、環境温度ＴＥに基づき、次式（４）に従って素子群１１を構成する各素子Ｒの自己発熱量上限値ＷＬｉｍを算出する（ステップＳ４２）。
　ＷＬｉｍ＝（ＴＬｉｍ－ＴＥ）／θ　　　　　・・・（４）
　ここで、ＴＬｉｍは各素子Ｒの目標温度であり、θは各素子Ｒの熱抵抗値である。
　この後、処理はステップＳ５に進められる。ステップＳ５以降については図２の素子温度一定化処理と同様であるため、その説明は省略する。
　本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得られることに加えて、環境温度ＴＥに応じて各素子Ｒの自己発熱量上限値ＷＬｉｍを設定できる。
　なお、センサ１５が温度センサである場合、温度センサ４１を省略しても信号ｓ１に基づいて各素子Ｒの自己発熱量上限値ＷＬｉｍを算出できる。その場合、自己発熱量Ｗの算出には、例えば温度変化の時間的な変化量から求めることができる。この時、温度変化量には環境温度に依存したオフセット量が存在するので、発熱量制限値ＷＬｉｍの算出はオフセット量から環境温度を推定し、目標温度との差分から求めることで動作中の環境温度変動も考慮した素子温度制御が可能となる。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えたり、追加したりすることが可能である。
　本発明は、素子群を構成する素子が抵抗である場合の他、例えば、素子が変圧器である場合にも適用できる。
　１０・・・回路装置、１１・・・素子群、１３・・・セレクタ、１４・・・セレクタ、１５・・・センサ、１６・・・制御部、２０・・・回路装置、２１・・・セレクタ、２２・・・セレクタ、２３・・・素子加熱用電源、３０・・・回路装置、３１・・・素子群、３３・・・セレクタ、３４・・・セレクタ、４０・・・回路装置、４１・・・温度センサ

Claims (9)

  1. 　前段回路と後段回路とを接続する回路装置であって、
    　複数の素子から構成された素子群と、
    　前記素子群を構成する前記素子と選択的に接続し、前記前段回路からの入力を接続した前記素子に出力する第１のセレクタと、
    　前記第１のセレクタと同一の前記素子と選択的に接続し、接続した前記素子からの入力を前記後段回路に出力する第２のセレクタと、
    　前記素子群全体の自己発熱量、及び前記素子群を構成する各素子の自己発熱量上限値に基づいて使用する素子の数ｎを設定し、前記素子群を構成する複数の素子のうち、ｎ個の前記素子と接続するように前記第１のセレクタ及び前記第２のセレクタを制御する制御部と、
    を備える回路装置。
  2. 　請求項１に記載の回路装置であって、
    　前記素子群の状態情報を検出するセンサ、を備え、
    　前記制御部は、前記センサによって検出された前記状態情報に基づいて前記素子群全体の前記自己発熱量を算出する
    回路装置。
  3. 　請求項１に記載の回路装置であって、
    　前記制御部は、前記第１のセレクタを介して前記素子群の前記素子に入力される前記前段回路の出力に関する情報に基づいて前記素子群全体の前記自己発熱量を算出する
    回路装置。
  4. 　請求項１に記載の回路装置であって、
    　前記制御部は、前記素子群を構成する複数の素子のうち、前記ｎ個の前記素子と周期的に順に接続するように前記第１のセレクタ及び前記第２のセレクタを制御する
    回路装置。
  5. 　請求項１に記載の回路装置であって、
    　前記制御部は、前記素子群を構成する複数の素子のうち、前記ｎ個の前記素子の素子値を制御し、前記ｎ個の前記素子と同時に並列接続するように前記第１のセレクタ及び前記第２のセレクタを制御する
    回路装置。
  6. 　請求項１に記載の回路装置であって、
    　素子加熱用電源と、
    　前記素子群を構成する前記素子と選択的に接続し、前記素子加熱用電源からの電力を接続した前記素子に印加する第３のセレクタ及び第４のセレクタと、を備え、
    　前記制御部は、第３のセレクタ及び第４のセレクタを制御して、前記第１のセレクタ、及び前記第２のセレクタにより次に接続される素子に接続させて前記素子を予熱させる
    回路装置。
  7. 　請求項１に記載の回路装置であって、
    　前記素子群の環境温度を検出する温度センサ、を備え、
    　前記制御部は、前記温度センサによって検出された前記環境温度に基づいて前記素子群を構成する各素子の前記自己発熱量上限値を算出する
    回路装置。
  8. 　前段回路と後段回路とを接続する回路装置による素子温度一定化方法であって、
    　前記回路装置は、
    　　複数の素子から構成された素子群と、
    　　前記素子群を構成する前記素子と選択的に接続し、前記前段回路からの入力を接続した前記素子に出力する第１のセレクタと、
    　　前記第１のセレクタと同一の前記素子と選択的に接続し、接続した前記素子からの入力を前記後段回路に出力する第２のセレクタと、
    　　制御部と、を備え、
    　前記制御部による、
    　前記素子群全体の自己発熱量、及び前記素子群を構成する各素子の自己発熱量上限値に基づいて使用する素子の数ｎを設定し、
    　前記素子群を構成する複数の素子のうち、ｎ個の前記素子と接続するように前記第１のセレクタ及び前記第２のセレクタを制御する
    ステップを含む素子温度一定化方法。
  9. 　前段回路と、
    　後段回路と、
    　前記前段回路からの入力に所定の処理を施して前記後段回路に出力する回路装置と、を備える電子装置であって、
    　前記回路装置は、
    　　複数の素子から構成された素子群と、
    　　前記素子群を構成する前記素子と選択的に接続し、前記前段回路からの入力を接続した前記素子に出力する第１のセレクタと、
    　　前記第１のセレクタと同一の前記素子と選択的に接続し、接続した前記素子からの入力を前記後段回路に出力する第２のセレクタと、
    　　前記素子群全体の自己発熱量、及び前記素子群を構成する各素子の自己発熱量上限値に基づいて使用する素子の数ｎを設定し、前記素子群を構成する複数の素子のうち、ｎ個の前記素子と接続するように前記第１のセレクタ及び前記第２のセレクタを制御する制御部と、を備える
    電子装置。
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