(57)【要約】【課題】充電電流・電圧の切り替え時に電力が供給されないタイミングが発生することを防止することが可能な電力供給装置、電力供給コントローラ、及び電力供給方法を提供する。【解決手段】電力供給装置４は、第１系統の電源（基準電源５１）と、第２系統の電源（第１電源５２，第２電源５３）と、第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチＳ１と、第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチＳ２と、第２系統の電源のいずれかをＶＢＵＳ経路に接続するマルチプレクサ７０と、ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、ＶＢＵＳ電圧に基づいて、第１の出力スイッチＳ１、第２の出力スイッチＳ２、及びマルチプレクサ７０の信号ＥＮを制御する電力供給コントローラ６０とを備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１系統の電源と、
２つ以上の電源が含まれる第２系統の電源と、
前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチと、
前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチと、
前記第２系統の電源のいずれかを前記ＶＢＵＳ経路に接続するマルチプレクサと、
前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、前記ＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、前記第２の出力スイッチ、及び前記マルチプレクサの信号を制御する電力供給コントローラと
を備えることを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
前記電力供給コントローラは、前記第１系統の電源と前記第２系統の電源とを切り替える場合、所定時間だけ前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路と前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路の両方を導通させることを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記電力供給コントローラは、前記第１系統の電源から前記第２系統の電源のいずれかに切り替える場合、前記ＶＢＵＳ電圧が無い時に前記第１の出力スイッチをオフしないように制御することを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記電力供給コントローラは、前記第２系統の電源のいずれかから前記第１系統の電源に切り替える場合、前記ＶＢＵＳ電圧が無い時に前記第２の出力スイッチをオフしないように制御することを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記電力供給コントローラは、前記第２系統の電源に含まれる特定の電源から他の特定の電源に切り替える場合、前記特定の電源から前記第１系統の電源に切り替えた後、前記第１系統の電源から前記他の特定の電源に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記第１の出力スイッチは、第１電界効果トランジスタと、その下流側に直列接続された第２電界効果トランジスタとを有し、
前記第２の出力スイッチは、第３電界効果トランジスタと、その下流側に直列接続された第４電界効果トランジスタとを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項７】
前記電力供給コントローラは、前記第１電界効果トランジスタがオフ状態、前記第２電界効果トランジスタがオン状態、前記第３電界効果トランジスタがオフ状態、前記第４電界効果トランジスタがオン状態であるタイミングにおいて、前記マルチプレクサの信号をイネーブル状態にすることを特徴とする請求項６に記載の電力供給装置。
【請求項８】
前記電力供給コントローラは、電圧を昇圧するチャージポンプを備え、
前記チャージポンプ用のフィードバック線として、前記第１電界効果トランジスタと前記第２電界効果トランジスタとの間に接続されたフィードバック線と、前記第３電界効果トランジスタと前記第４電界効果トランジスタとの間に接続されたフィードバック線とを備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の電力供給装置。
【請求項９】
前記電力供給コントローラは、ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−Ｃ規格及びＵＳＢＰＤ規格に対応していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力供給装置。
【請求項１０】
第１系統の電源と、２つ以上の電源が含まれる第２系統の電源と、前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチと、前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチと、前記第２系統の電源のいずれかを前記ＶＢＵＳ経路に接続するマルチプレクサと、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、前記ＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、前記第２の出力スイッチ、及び前記マルチプレクサの信号を制御する電力供給コントローラとを備える電力供給装置に用いられる電力供給コントローラであって、
前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視する監視部と、
前記監視部により監視されたＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、前記第２の出力スイッチ、及び前記マルチプレクサの信号を制御する制御部と
を備えることを特徴とする電力供給コントローラ。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第１系統の電源と前記第２系統の電源とを切り替える場合、所定時間だけ前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路と前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路の両方を導通させることを特徴とする請求項１０に記載の電力供給コントローラ。
【請求項１２】
前記制御部は、前記第１系統の電源から前記第２系統の電源のいずれかに切り替える場合、前記ＶＢＵＳ電圧が無い時に前記第１の出力スイッチをオフしないように制御することを特徴とする請求項１１に記載の電力供給コントローラ。
【請求項１３】
前記制御部は、前記第２系統の電源のいずれかから前記第１系統の電源に切り替える場合、前記ＶＢＵＳ電圧が無い時に前記第２の出力スイッチをオフしないように制御することを特徴とする請求項１１に記載の電力供給コントローラ。
【請求項１４】
前記制御部は、前記第２系統の電源に含まれる特定の電源から他の特定の電源に切り替える場合、前記特定の電源から前記第１系統の電源に切り替えた後、前記第１系統の電源から前記他の特定の電源に切り替えることを特徴とする請求項１１に記載の電力供給コントローラ。
【請求項１５】
ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−Ｃ規格及びＵＳＢＰＤ規格に対応していることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の電力供給コントローラ。
【請求項１６】
第１系統の電源と、２つ以上の電源が含まれる第２系統の電源と、前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチと、前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチと、前記第２系統の電源のいずれかを前記ＶＢＵＳ経路に接続するマルチプレクサと、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、前記ＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、前記第２の出力スイッチ、及び前記マルチプレクサの信号を制御する電力供給コントローラとを備える電力供給装置が電力を供給する電力供給方法であって、
前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視する監視ステップと、
前記監視ステップにおいて監視されたＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、前記第２の出力スイッチ、及び前記マルチプレクサの信号を制御する制御ステップと
を含むことを特徴とする電力供給方法。
【請求項１７】
前記制御ステップでは、前記第１系統の電源と前記第２系統の電源とを切り替える場合、所定時間だけ前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路と前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路の両方を導通させることを特徴とする請求項１６に記載の電力供給方法。
【請求項１８】
前記制御ステップでは、前記第１系統の電源から前記第２系統の電源のいずれかに切り替える場合、前記ＶＢＵＳ電圧が無い時に前記第１の出力スイッチをオフしないように制御することを特徴とする請求項１７に記載の電力供給方法。
【請求項１９】
前記制御ステップでは、前記第２系統の電源のいずれかから前記第１系統の電源に切り替える場合、前記ＶＢＵＳ電圧が無い時に前記第２の出力スイッチをオフしないように制御することを特徴とする請求項１７に記載の電力供給方法。
【請求項２０】
前記制御ステップでは、前記第２系統の電源に含まれる特定の電源から他の特定の電源に切り替える場合、前記特定の電源から前記第１系統の電源に切り替えた後、前記第１系統の電源から前記他の特定の電源に切り替えることを特徴とする請求項１７に記載の電力供給方法。
【請求項２１】
前記電力供給コントローラは、ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−Ｃ規格及びＵＳＢＰＤ規格に対応していることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の電力供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施の形態は、電力供給装置、電力供給コントローラ、及び電力供給方法に関し、特に、充電電流・電圧の切り替えが可能な電力供給装置、電力供給コントローラ、及び電力供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力供給を伴う通信規格に対応した端末装置と電力線搬送通信ネットワークとの間で相互通信可能な直流コンセントが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
データ線を用いた電力供給技術には、パワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ：Power Over Ethernet）技術やユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ：Universal Serial Bus）技術がある。
【０００４】
ＵＳＢ技術には、供給電力レベルに応じて、最大２．５ＷのＵＳＢ２．０、最大４．５ＷのＵＳＢ３．１、最大７．５Ｗのバッテリー充電規格ＢＣ１．２がある。
【０００５】
また、ＵＳＢパワーデリバリー仕様は、従来のケーブルやコネクタとも互換性を備え、ＵＳＢ２．０やＵＳＢ３．１、ＵＳＢバッテリー充電規格ＢＣ１．２とも共存する独立した規格である（例えば、非特許文献１参照。）。この規格では、電圧５Ｖ〜１２Ｖ〜２０Ｖ、電流１．５Ａ〜２Ａ〜３Ａ〜５Ａの範囲内で、充電電流・電圧を選択可能であり、１０Ｗ・１８Ｗ・３６Ｗ・６５Ｗ・最大１００ＷまでＵＳＢ充電・給電可能である。
【０００６】
このような電力供給を実施する電源として、ＤＣ／ＤＣコンバータがある。ＤＣ／ＤＣコンバータには、ダイオード整流方式と同期整流方式がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−８２８０２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ボブ・ダンスタン（Bob Dunstan）編, “USB Power Delivery Specification Revision 1.0”, ２０１２年７月５日リリース, http://www.usb.org/developers/docs/
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術によると、充電電流・電圧の切り替え時に電力が供給されないタイミングが発生していた。
【００１０】
本実施の形態は、充電電流・電圧の切り替え時に電力が供給されないタイミングが発生することを防止することが可能な電力供給装置、電力供給コントローラ、及び電力供給方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本実施の形態の一態様によれば、第１系統の電源と、２つ以上の電源が含まれる第２系統の電源と、前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチと、前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチと、前記第２系統の電源のいずれかを前記ＶＢＵＳ経路に接続するマルチプレクサと、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、前記ＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、前記第２の出力スイッチ、及び前記マルチプレクサの信号を制御する電力供給コントローラとを備える電力供給装置が提供される。
【００１２】
本実施の形態の他の態様によれば、第１系統の電源と、２つ以上の電源が含まれる第２系統の電源と、前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチと、前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチと、前記第２系統の電源のいずれかを前記ＶＢＵＳ経路に接続するマルチプレクサと、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、前記ＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、前記第２の出力スイッチ、及び前記マルチプレクサの信号を制御する電力供給コントローラとを備える電力供給装置に用いられる電力供給コントローラであって、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視する監視部と、前記監視部により監視されたＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、前記第２の出力スイッチ、及び前記マルチプレクサの信号を制御する制御部とを備える電力供給コントローラが提供される。
【００１３】
本実施の形態の他の態様によれば、第１系統の電源と、２つ以上の電源が含まれる第２系統の電源と、前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチと、前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチと、前記第２系統の電源のいずれかを前記ＶＢＵＳ経路に接続するマルチプレクサと、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、前記ＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、前記第２の出力スイッチ、及び前記マルチプレクサの信号を制御する電力供給コントローラとを備える電力供給装置が電力を供給する電力供給方法であって、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視する監視ステップと、前記監視ステップにおいて監視されたＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、前記第２の出力スイッチ、及び前記マルチプレクサの信号を制御する制御ステップとを含む電力供給方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本実施の形態によれば、充電電流・電圧の切り替え時に電力が供給されないタイミングが発生することを防止することが可能な電力供給装置、電力供給コントローラ、及び電力供給方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】基本技術に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。
【図２】比較例に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。
【図３】比較例に係る電力供給装置において基準電源から第１電源に切り替える場合の電力供給方法を示すタイミングチャート。
【図４】図３に示されるＶＢＵＳ電圧の変化を示すグラフ。
【図５】図３に示される時間Ｔ１における電力供給装置の状態の説明図。
【図６】図３に示される時間Ｔ２における電力供給装置の状態の説明図。
【図７】図３に示される時間Ｔ３における電力供給装置の状態の説明図。
【図８】第１の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。
【図９】第１の実施の形態に係る電力供給装置において基準電源から第１電源に切り替える場合の電力供給方法を示すタイミングチャート。
【図１０】図９に示されるＶＢＵＳ電圧の変化を示すグラフ。
【図１１】図９に示される時間Ｔ１における電力供給装置の状態の説明図。
【図１２】図９に示される時間Ｔ２における電力供給装置の状態の説明図。
【図１３】図９に示される時間Ｔ４における電力供給装置の状態の説明図。
【図１４】図９に示される時間Ｔ５における電力供給装置の状態の説明図。
【図１５】第１の実施の形態に係る電力供給装置に適用されるＭＯＳスイッチの模式的回路ブロック構成図。
【図１６】第２の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。
【図１７】第３の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。
【図１８】第４の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。
【図１９】第５の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１７】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１８】
[基本技術]
基本技術に係る電力供給装置４は、図１に示すように、第１系統の電源（基準電源５１）と、第２系統の電源（第１電源５２，第２電源５３）と、第１の出力スイッチＳ１と、第２の出力スイッチＳ２と、マルチプレクサ７０と、電力供給コントローラ６０とを備える。以下、基準電源５１は例えば、５Ｖ電源、第１電源５２は例えば、１２Ｖ電源、第２電源５３は例えば、２０Ｖ電源を適用可能である。以下に説明するように、第１系統の電源と第２系統の電源のＤＣ電圧を切り替えてチャージャ８０に電力を供給するようになっている。
【００１９】
第１系統の電源（基準電源５１）とチャージャ８０との間にＶＢＵＳのパワーラインを導通又は遮断する第１の出力スイッチＳ１が設けられている。第１の出力スイッチＳ１は、例えば、２個の直列接続されたｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）Ｑ１１，Ｑ１２である。ＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２のゲートは、信号線Ｓ１Ｇ１，Ｓ１Ｇ２を介して電力供給コントローラ６０に接続されている。
【００２０】
第２系統の電源（第１電源５２，第２電源５３）とチャージャ８０との間にＶＢＵＳのパワーラインを導通又は遮断する第２の出力スイッチＳ２が設けられている。第２の出力スイッチＳ２は、例えば、２個の直列接続されたｎチャネルＭＯＳＦＥＴＱ１３，Ｑ１４である。ＭＯＳＦＥＴＱ１３，Ｑ１４のゲートは、信号線Ｓ２Ｇ１，Ｓ２Ｇ２を介して電力供給コントローラ６０に接続されている。
【００２１】
マルチプレクサ７０は、信号線Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２を介して電力供給コントローラ６０に接続されている。信号線Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２の制御信号に基づいて第２系統の電源の切り替えを判定し、ＶＢＵＳのパワーライン（以下、「ＶＢＵＳ経路」という。）に接続する。マルチプレクサ７０の信号ＥＮがイネーブル状態“Ｈ”の場合は機能し、ディセーブル状態“Ｌ”の場合は機能しないようになっている。
【００２２】
チャージャ８０は、電力を充電するバッテリー充電器等である。
【００２３】
電力供給コントローラ６０は、ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−ＣコネクタでＵＳＢＰＤ（USB Power Delivery）を実現するＩＣであり、ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−Ｃ対応機器間で最大１００Ｗ（２０Ｖ／５Ａ）までの受給電を可能にする。ノートＰＣやＴＶなどの大きな電力を必要とする機器でさえも、ＵＳＢ端子からの給電による駆動が可能になる。
【００２４】
[比較例]
（電力供給装置）
図２は、比較例に係る電力供給装置４００の模式的回路ブロック構成図を示す。ここでは図示を省略しているが、比較例に係る電力供給装置４００も、ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−ＣコネクタでＵＳＢＰＤを実現する電力供給コントローラを備える。また、ＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４はスイッチの記号で表している。スイッチをオフ状態にすると、ダイオードの順方向電圧分の電圧がドロップするため、スイッチがオフ状態である場合はダイオードの記号で表している。マルチプレクサが第２系統の電源を切り替える点も、基本技術で説明した通りである。このような電力供給装置４００によると、ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−Ｃ規格に対応した通信を行うため、ＤＣ電圧の切り替え時にマルチプレクサの信号ＥＮがディセーブル状態“Ｌ”になり、電力が供給されないタイミングが発生する。
【００２５】
（電力供給方法）
図３は、比較例に係る電力供給装置４００において基準電源５１から第１電源５２に切り替える場合の電力供給方法を示すタイミングチャートである。図４は、図３に示されるＶＢＵＳ電圧の変化を示すグラフである。図５は、図３に示される時間Ｔ１における電力供給装置４００の状態を示し、図６は、図３に示される時間Ｔ２における電力供給装置４００の状態を示し、図７は、図３に示される時間Ｔ３における電力供給装置４００の状態を示している。
【００２６】
まず、電力供給コントローラは、図３に示すように、時間ｔ０になると、信号線Ｓ１Ｇ１，Ｓ１Ｇ２の制御信号をそれぞれオン状態にし、信号線Ｓ２Ｇ１，Ｓ２Ｇ２の制御信号をそれぞれオフ状態にし、マルチプレクサの信号ＥＮをディセーブル状態“Ｌ”にする。このとき、図５に示すように、ＭＯＳＦＥＴＱ１１はオン状態、ＭＯＳＦＥＴＱ１２はオン状態、ＭＯＳＦＥＴＱ１３はオフ状態、ＭＯＳＦＥＴＱ１４はオフ状態となる。これにより、基準電源５１がチャージャ８０と導通することになるため、図４に示すように、ＶＢＵＳ電圧は５Ｖとなる（時間Ｔ１参照）。
【００２７】
次いで、電力供給コントローラは、図３に示すように、時間ｔ１になると、信号線Ｓ１Ｇ１の制御信号をオン状態からオフ状態に切り替え、時間ｔ２になると、信号線Ｓ２Ｇ２の制御信号をオフ状態からオン状態に切り替える。このとき、図６に示すように、ＭＯＳＦＥＴＱ１１はオフ状態、ＭＯＳＦＥＴＱ１２はオン状態、ＭＯＳＦＥＴＱ１３はオフ状態、ＭＯＳＦＥＴＱ１４はオン状態となるが、マルチプレクサの信号ＥＮはディセーブル状態“Ｌ”のままである。これにより、図４に示すように、ＶＢＵＳ電圧は５Ｖから降下する（時間Ｔ２参照）。
【００２８】
次いで、電力供給コントローラは、図３に示すように、時間ｔ３になると、信号線Ｓ１Ｇ２の制御信号をオン状態からオフ状態に切り替える。このとき、図７に示すように、ＭＯＳＦＥＴＱ１１はオフ状態、ＭＯＳＦＥＴＱ１２はオフ状態、ＭＯＳＦＥＴＱ１３はオフ状態、ＭＯＳＦＥＴＱ１４はオン状態となるが、マルチプレクサの信号ＥＮはディセーブル状態“Ｌ”のままである。これにより、図４に示すように、ＶＢＵＳ電圧は更に降下する（時間Ｔ３参照）。
【００２９】
このとき、電力供給コントローラは、ＶＢＵＳ電圧が所定値（例えば３．４２Ｖ）を下回ったことを検出すると、ハードリセットを掛けるようになっている。具体的には、時間ｔ４になると、信号線Ｓ２Ｇ１の制御信号をオフ状態からオン状態からオン状態に切り替え、マルチプレクサの信号ＥＮをイネーブル状態“Ｈ”にする。これにより、マルチプレクサにより切り替えられた第１電源５２（又は第２電源５３）がチャージャ８０と導通することになるため、図４に示すように、時間ｔ４以降のＶＢＵＳ電圧は１２Ｖ（又は２０Ｖ）まで上昇する。
【００３０】
以上のように、比較例に係る電力供給装置４００によると、ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−Ｃ規格に対応した通信を行うため、ＤＣ電圧の切り替え時にマルチプレクサの信号ＥＮが“Ｌ”状態になり、電力が供給されないタイミングが発生する。具体的には、図７に示されるタイミングでマルチプレクサの信号ＥＮがイネーブル状態“Ｈ”でない場合、ＶＢＵＳ電圧に０Ｖが印加されるという問題があった（図４の時間ｔ４参照）。
【００３１】
[第１の実施の形態]
（電力供給装置）
第１の実施の形態に係る電力供給装置４は、図８に示すように、第１系統の電源（基準電源５１）と、第２系統の電源（第１電源５２，第２電源５３）と、第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチＳ１と、第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチＳ２と、第２系統の電源のいずれかをＶＢＵＳ経路に接続するマルチプレクサ７０と、ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、ＶＢＵＳ電圧に基づいて、第１の出力スイッチＳ１、第２の出力スイッチＳ２、及びマルチプレクサ７０の信号ＥＮを制御する電力供給コントローラ６０とを備える。
【００３２】
具体的には、電力供給コントローラ６０は、基準電源５１と第１電源５２又は第２電源５３とを切り替える場合、所定時間だけ基準電源５１のＶＢＵＳ経路と第１電源５２又は第２電源５３のＶＢＵＳ経路の両方を導通させる。
【００３３】
また、電力供給コントローラ６０は、基準電源５１から第１電源５２又は第２電源５３に切り替える場合、ＶＢＵＳ電圧が無い時に第１の出力スイッチＳ１をオフしないように制御してもよい。
【００３４】
また、電力供給コントローラ６０は、第１電源５２又は第２電源５３から基準電源５１に切り替える場合、ＶＢＵＳ電圧が無い時に第２の出力スイッチＳ２をオフしないように制御してもよい。
【００３５】
また、電力供給コントローラ６０は、第１電源５２（又は第２電源５３）から第２電源５３（又は第１電源５２）に切り替える場合、第１電源５２（又は第２電源）から基準電源５１に切り替えた後、基準電源５１から第２電源５３（又は第１電源５２）に切り替えてもよい。
【００３６】
また、第１の出力スイッチＳ１は、第１ＭＯＳＦＥＴＱ１１と、その下流側に直列接続された第２ＭＯＳＦＥＴＱ１２とを有し、第２の出力スイッチＳ２は、第３ＭＯＳＦＥＴＱ１３と、その下流側に直列接続された第４ＭＯＳＦＥＴＱ１４とを有してもよい。
【００３７】
また、電力供給コントローラ６０は、第１ＭＯＳＦＥＴＱ１１がオフ状態、第２ＭＯＳＦＥＴＱ１２がオン状態、第３ＭＯＳＦＥＴＱ１３がオフ状態、第４ＭＯＳＦＥＴＱ１４がオン状態であるタイミングにおいて、マルチプレクサ７０の信号ＥＮをイネーブル状態“Ｈ”にしてもよい。
【００３８】
また、電力供給コントローラ６０は、電圧を昇圧するチャージポンプＣＰ１，ＣＰ２を備え、チャージポンプＣＰ１，ＣＰ２用のフィードバック線として、第１ＭＯＳＦＥＴＱ１１と第２ＭＯＳＦＥＴＱ１２との間に接続されたフィードバック線Ｓ１＿ＳＲＣと、第３ＭＯＳＦＥＴＱ１３と第４ＭＯＳＦＥＴＱ１４との間に接続されたフィードバック線Ｓ２＿ＳＲＣとを備えてもよい。
【００３９】
また、電力供給コントローラ６０は、ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−Ｃ規格及びＵＳＢＰＤ規格に対応していてもよい。
【００４０】
また、電力供給コントローラ６０は、ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視する監視部６１と、監視部６１により監視されたＶＢＵＳ電圧に基づいて、第１の出力スイッチＳ１、第２の出力スイッチＳ２、及びマルチプレクサ７０の信号ＥＮを制御する制御部６２とを備えてもよい。
【００４１】
（電力供給方法）
図９は、第１の実施の形態に係る電力供給装置４において基準電源５１から第１電源５２に切り替える場合の電力供給方法を示すタイミングチャートである。図１０は、図９に示されるＶＢＵＳ電圧の変化を示すグラフである。図１１は、図９に示される時間Ｔ１における電力供給装置４の状態を示し、図１２は、図９に示される時間Ｔ２における電力供給装置４の状態を示し、図１３は、図９に示される時間Ｔ４における電力供給装置４の状態を示し、図１４は、図９に示される時間Ｔ５における電力供給装置４の状態を示している。
【００４２】
まず、電力供給コントローラ６０は、図９に示すように、時間ｔ０になると、信号線Ｓ１Ｇ１，Ｓ１Ｇ２の制御信号をそれぞれオン状態にし、信号線Ｓ２Ｇ１，Ｓ２Ｇ２の制御信号をそれぞれオフ状態にし、マルチプレクサ７０の信号ＥＮをディセーブル状態“Ｌ”にする。このとき、図１１に示すように、第１ＭＯＳＦＥＴＱ１１はオン状態、第２ＭＯＳＦＥＴＱ１２はオン状態、第３ＭＯＳＦＥＴＱ１３はオフ状態、第４ＭＯＳＦＥＴＱ１４はオフ状態となる。これにより、基準電源５１がチャージャ８０と導通することになるため、図１０に示すように、ＶＢＵＳ電圧は５Ｖとなる（時間Ｔ１参照）。
【００４３】
次いで、電力供給コントローラ６０は、図９に示すように、時間ｔ１になると、信号線Ｓ１Ｇ１の制御信号をオン状態からオフ状態に切り替え、時間ｔ２になると、信号線Ｓ２Ｇ２の制御信号をオフ状態からオン状態に切り替える。このとき、図１２に示すように、第１ＭＯＳＦＥＴＱ１１はオフ状態、第２ＭＯＳＦＥＴＱ１２はオン状態、第３ＭＯＳＦＥＴＱ１３はオフ状態、第４ＭＯＳＦＥＴＱ１４はオン状態となるが、マルチプレクサ７０の信号ＥＮはディセーブル状態“Ｌ”のままである。これにより、図１０に示すように、ＶＢＵＳ電圧は５Ｖから降下する（時間Ｔ２参照）。
【００４４】
ここで、電力供給コントローラ６０は、図９に示すように、ＶＢＵＳ電圧が５Ｖ−Ｖｆになると（時間ｔ３）、マルチプレクサ７０の信号をイネーブル状態“Ｈ”に切り替える。Ｖｆは、ダイオードのドロップ分の電圧である。このとき、図１３に示すように、第１ＭＯＳＦＥＴＱ１１はオフ状態、第２ＭＯＳＦＥＴＱ１２はオン状態、第３ＭＯＳＦＥＴＱ１３はオフ状態、第４ＭＯＳＦＥＴＱ１４はオン状態である。これにより、基準電源５１と第１電源５２（又は第２電源５３）の両方がチャージャ８０と導通することになるため、図１０に示すように、ＶＢＵＳ電圧は上昇する（時間Ｔ４参照）。
【００４５】
次いで、電力供給コントローラ６０は、図９に示すように、ＶＢＵＳ電圧が１２Ｖ（又は２０Ｖ）−Ｖｆになると（時間ｔ４）、信号線Ｓ１Ｇ２の制御信号をオン状態からオフ状態に切り替える。このとき、図１４に示すように、第１ＭＯＳＦＥＴＱ１１はオフ状態、第２ＭＯＳＦＥＴＱ１２はオフ状態、第３ＭＯＳＦＥＴＱ１３はオフ状態、第４ＭＯＳＦＥＴＱ１４はオン状態となる。これにより、図１０に示すように、ＶＢＵＳ電圧は１２Ｖ（又は２０Ｖ）−Ｖｆで一定となる（時間Ｔ５参照）。
【００４６】
最後に、電力供給コントローラ６０は、図９に示すように、時間ｔ５になると、信号線Ｓ２Ｇ１の制御信号をオフ状態からオン状態に切り替える。このとき、第１ＭＯＳＦＥＴＱ１１はオフ状態、第２ＭＯＳＦＥＴＱ１２はオフ状態、第３ＭＯＳＦＥＴＱ１３はオン状態、第４ＭＯＳＦＥＴＱ１４はオン状態となる。これにより、図１０に示すように、時間ｔ５以降のＶＢＵＳ電圧は１２Ｖ（又は２０Ｖ）まで上昇する。
【００４７】
以上のように、第１の実施の形態に係る電力供給装置４では、ＶＢＵＳ電圧を監視しながら、ＶＢＵＳ電圧が無い時に基準電源５１の出力スイッチ（第１の出力スイッチＳ１）をＯＦＦしないようにしている。すなわち、一瞬（時間Ｔ４）だけ、基準電源５１のＶＢＵＳ経路を導通させたまま、第１電源５２（又は第２電源５３）のＶＢＵＳ経路も導通させるようにしている。このようにすれば、充電電流・電圧の切り替え時に電力が供給されないタイミングが発生することを防止することができるため、ハードリセットを掛けずに電圧を切り替えることが可能である。その結果、ＶＢＵＳ電圧の降下を防ぎ、コールドプラグの検出をしなくなる効果がある。
【００４８】
なお、ここでは、基準電源５１から第１電源５２に切り替える場合について例示したが、その他の切り替え動作も同様である。例えば、第１電源５２から第２電源５３に切り替える場合は、上記と同様の手順で第１電源５２から基準電源５１に切り替えた後、基準電源５１から第２電源５３に切り替えればよい。必ずＶＢＵＳ電圧が３．４２Ｖを下回らなければ、異常状態にならず相互に電圧を切り替えることが可能である。
【００４９】
また、ここでは、第１の出力スイッチＳ１（第２の出力スイッチＳ２）として、２個の直列接続されたＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２（Ｑ１３，Ｑ１４）を例示したが、スイッチの構造はこれに限定されるものではない。もちろん、このように２個のＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２が直列接続された構造によれば、より確実にＶＢＵＳ経路を遮断することができるため、安全性を重視する場合には特に有用である。
【００５０】
（ＭＯＳスイッチ）
第１の実施の形態に係る電力供給装置４に適用可能な第１の出力スイッチＳ１及び第２の出力スイッチＳ２の模式的回路ブロック構成例は、図１５に示すように、２個の直列接続されたＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２（Ｑ１３，Ｑ１４）を備える。２個の直列接続されたＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２（Ｑ１３，Ｑ１４）のゲートは２次側コントローラ１６に接続され、２次側コントローラ１６によってオン／オフ制御される。
【００５１】
２次側コントローラ１６は、通信部４２、ロジック回路４４、ドライバ４６、比較回路４８等を備える。通信部４２は、通信ピンＣＯＭ，ＡＣ結合キャパシタＣCを介して出力（ＶＢＵＳ）に接続されていている。スイッチＳＷ３は、ディスチャージ端子ＤＩＳ，抵抗Ｒ１１を介してフィルタ回路（ＬＦ・ＣＦ）に接続され、スイッチＳＷ３をオンすることで、ＶＢＵＳラインおよびキャパシタＣＦに蓄積された電荷を放電することができる。ＶＢＵＳ電圧と基準電圧ＶＴＨを比較回路４８で比較し、その比較結果がロジック回路４４に入力される。ロジック回路４４は、比較回路４８や通信部４２等からの信号に基づいてドライバ４６やエラーアンプ（ＥＡ）等を制御する。ドライバ４６は、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４を介してＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４を駆動し、また、イネーブル端子ＥＮを介して第１電源５２や第２電源５３にスイッチを切り替えることが可能となっている。
【００５２】
２次側コントローラ１６は、電力供給コントローラ６０と同様の機能部を備え、充電電流・電圧の切り替え時に電力が供給されないタイミングが発生することを防止してもよい。
【００５３】
また、２次側コントローラ１６は、ＡＣ結合キャパシタＣCを介して出力（ＶＢＵＳ）に接続されている。
【００５４】
第１の実施の形態に係る電力供給装置においては、電力線出力（ＶＢＵＳ）に外部からＡＣ信号が重畳されて入力される。
【００５５】
第１の実施の形態に係る電力供給装置においては、電力線出力（ＶＢＵＳ）からＡＣ結合キャパシタＣCを介して制御入力信号が２次側コントローラ１６に入力され、出力側の電力情報は、エラーアンプＥＡを介して、１次側にフィードバックされる。
【００５６】
また、第１の実施の形態に係る電力供給装置においては、電力線出力（ＶＢＵＳ）からＡＣ結合キャパシタＣCを介して入力される制御入力信号をＵＳＢ−ＰＤ通信に使用することも可能である。このため、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、出力電圧と出力電流との関係に可変機能を有する。以下に説明する第２〜第５の実施の形態においても同様である。
【００５７】
[第２の実施の形態]
第２の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図１６に示すように、入力・出力間に配置され、トランス１５・ダイオードＤ１・キャパシタＣ１およびトランス１５の１次側インダクタンスＬ１に接地電位との間に直列接続されるＭＯＳＦＥＴＱ１および抵抗ＲＳから構成されるＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、ＭＯＳＦＥＴＱ１を制御する１次側コントローラ３０と、入力と１次側コントローラ３０間に接続され、１次側コントローラ３０に電源を供給する電源供給回路１０と、出力に接続され、出力電圧Ｖoと出力電流Ｉoを制御可能な２次側コントローラ１６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力と２次側コントローラ１６に接続された誤差補償用のエラーアンプ２１と、エラーアンプ２１に接続され、出力情報を１次側コントローラ３０にフィードバックする絶縁回路２０とを備える。
【００５８】
また、２次側コントローラ１６は、図１５と同様に、ＡＣ結合キャパシタＣC（図示省略）を介して出力（ＶＢＵＳ）に接続されていても良い。
【００５９】
また、第２の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図１６に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力と電力線出力（ＶＢＵＳ）を遮断するスイッチＳＷと、スイッチＳＷと電力線出力（ＶＢＵＳ）との間に配置されたフィルタ回路（ＬＦ・ＣＦ）を備える。このスイッチＳＷは、２次側コントローラ１６によって、オン／オフ制御可能である。ここで、第２の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいて、スイッチＳＷの構成としては、第１の実施の形態に係る電力供給装置４におけるＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４からなるスイッチ回路構成を適用可能である。すなわち、第２の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、ＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４からなるスイッチ回路構成と同様の構成を、スイッチＳＷで簡易化して表している。
【００６０】
第２の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、電力線出力（ＶＢＵＳ）に外部からＡＣ信号が重畳されて入力される。
【００６１】
第２の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、電力線出力（ＶＢＵＳ）からＡＣ結合キャパシタＣC（図示省略）を介して制御入力信号が２次側コントローラ１６に入力され、出力側の電力情報は、エラーアンプ１８および絶縁回路２０を介して、１次側コントローラ３０にフィードバックされる。１次側コントローラ３０は、ＭＯＳＦＥＴＱ１のＯＮ／ＯＦＦを制御し、出力電圧を安定化可能である。
【００６２】
また、第２の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、出力（ＶＢＵＳ）からＡＣ結合キャパシタＣCを介して入力される制御入力信号を第１の実施の形態（図１５）と同様にＵＳＢ−ＰＤ通信に使用することも可能である。
【００６３】
また、第２の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、電流センス用の抵抗ＲＳにより、１次側インダクタンスＬ１に導通する電流量を検出し、１次側コントローラ３０において、１次側過電流などの電流量を制御している。結果として、第２の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、出力電圧値および出力電流値ＭＡＸ可変機能を有する。
【００６４】
第２の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、２次側コントローラ１６から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する。このため、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、出力電圧Ｖoと出力電流Ｉoとの関係に可変機能を有する。
【００６５】
[第３の実施の形態]
第３の実施の形態に係る電力供給装置４は、図１７に示すように、入力と出力との間に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の入力電流を制御する１次側コントローラ３０と、制御入力に結合され、制御入力の制御入力信号を受信し、１次側コントローラ３０にフィードバックする２次側コントローラ１６とを備える。ここで、制御入力の制御入力信号は、２次側コントローラ１６の通信ピンＣＯＭに入力される。また、１次側コントローラ３０は、２次側コントローラ１６からフィードバックされた制御入力信号に基づいて、入力電流を制御することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）を可変にする。また、電力線出力（ＶＢＵＳ）と接地電位間には、出力キャパシタＣOが接続されている。
【００６６】
また、図１７に示すように、制御端子ＣＴを備え、制御入力は、制御端子ＣＴに結合されていても良い。また、制御端子ＣＴを介して、外部機器には、第３の実施の形態に係る電力供給装置４の制御出力信号が出力可能である。
【００６７】
また、第３の実施の形態に係る電力供給装置４は、制御入力に結合されるＡＣ結合キャパシタＣC（図示省略）を備え、２次側コントローラ１６はＡＣ結合キャパシタＣCを介して制御端子ＣＴに接続されていても良い。
【００６８】
また、制御端子ＣＴは、２次側コントローラ１６に直接接続されていても良い。すなわち、２次側コントローラ１６には制御入力の制御入力信号をＡＣ結合キャパシタＣCを介さず、直接入力しても良い。
【００６９】
また、第３の実施の形態に係る電力供給装置４は、図１７に示すように、２次側コントローラ１６に接続され、制御入力信号を１次側コントローラ３０にフィードバックする絶縁回路２０を備えていても良い。絶縁回路２０には、キャパシタ、フォトカプラ、トランスなどを適用可能である。また、用途に応じて、絶縁ドライバ付き双方向トランス、双方向素子などを適用しても良い。
【００７０】
また、第３の実施の形態に係る電力供給装置４は、図１７に示すように、２次側コントローラ１６に接続され、制御入力信号を絶縁回路２０にフィードバックする誤差補償用のエラーアンプ２１を備えていても良い。エラーアンプ２１は、２次側コントローラ１６によって制御され、絶縁回路２０にフィードバックする制御入力信号の誤差補償を実施可能である。
【００７１】
また、第３の実施の形態に係る電力供給装置４は、図１７に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧を遮断するスイッチＳＷを備えていても良い。このスイッチＳＷにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力と電力線出力（ＶＢＵＳ）を遮断することができる。このスイッチＳＷは、２次側コントローラ１６によって、オン／オフ制御可能である。ここで、第３の実施の形態に係る電力供給装置４において、スイッチＳＷの構成としては、第１の実施の形態に係る電力供給装置４におけるＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４からなるスイッチ回路構成を適用可能である。すなわち、第３の実施の形態に係る電力供給装置４においては、ＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４からなるスイッチ回路構成と同様の構成を、スイッチＳＷで簡易化して表している。
【００７２】
また、第３の実施の形態に係る電力供給装置４は、図１７に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の入力と、１次側コントローラ３０との間に接続され、１次側コントローラ３０に電源を供給する電源供給回路１０を備えていても良い。
【００７３】
第３の実施の形態に係る電力供給装置４においては、電力線出力（ＶＢＵＳ）に外部からＡＣ信号が重畳されて入力される第２の実施の形態とは異なり、電力線出力（ＶＢＵＳ）とは別に制御入力を備える。このため、分離用のインダクタンスＬＦは、必ずしも必要ではない。すなわち、インダクタンスＬＦとキャパシタＣＦにより構成されるフィルタ回路によって、出力から制御入力信号がＤＣ／ＤＣコンバータ１３に入力されるのを分離する必要もない。このため、第３の実施の形態に係る電力供給装置４においては、相対的に実装スペースを削減可能であり、小型化・低コスト化可能である。
【００７４】
第３の実施の形態に係る電力供給装置４においては、制御入力からＡＣ結合キャパシタＣCを介して制御入力信号が２次側コントローラ１６に入力され、この制御入力信号により、出力側の電力情報を含む制御情報は、エラーアンプ１８および絶縁回路２０を介して、１次側コントローラ３０にフィードバックされる。１次側コントローラ３０は、ＭＯＳＦＥＴＱ１のＯＮ／ＯＦＦを制御し、出力電圧を安定化させる。
【００７５】
また、第３の実施の形態に係る電力供給装置４においては、制御端子ＣＴからＡＣ結合キャパシタＣCを介して入力される制御入力信号を第２の実施の形態と同様にＵＳＢ−ＰＤ通信に使用することも可能である。
【００７６】
第３の実施の形態に係る電力供給装置４においては、２次側コントローラ１６から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する。このため、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、出力電圧Ｖoと出力電流Ｉoとの関係に可変機能を有する。
【００７７】
[第４の実施の形態]
第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図１８に示すように、入力・出力間に配置され、トランス１５・ダイオードＤ１・キャパシタＣ１およびトランス１５の１次側インダクタンスＬ１に接地電位との間に直列接続されるＭＯＳトランジスタＱ１および抵抗ＲＳから構成されるＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御する１次側コントローラ３０と、入力と１次側コントローラ３０間に接続され、１次側コントローラ３０に電源を供給する電源供給回路１０と、出力に接続され、出力電圧Ｖoと出力電流Ｉoを制御可能な２次側コントローラ１６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力と２次側コントローラ１６に接続された誤差補償用のエラーアンプ２１と、エラーアンプ２１に接続され、出力情報を１次側コントローラ３０にフィードバックする絶縁回路２０とを備える。
【００７８】
また、２次側コントローラ１６は、図１５と同様に、ＡＣ結合キャパシタＣC（図示省略）を介して出力（ＶＢＵＳ）に接続されていても良い。
【００７９】
また、第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図１８に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力と電力線出力（ＶＢＵＳ）を遮断するスイッチＳＷと、スイッチＳＷと電力線出力（ＶＢＵＳ）との間に配置されたフィルタ回路（ＬＦ・ＣＦ）を備える。このスイッチＳＷは、２次側コントローラ１６によって、オン／オフ制御可能である。ここで、第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいて、スイッチＳＷの構成としては、第１の実施の形態に係る電力供給装置４におけるＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４からなるスイッチ回路構成を適用可能である。すなわち、第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、ＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４からなるスイッチ回路構成と同様の構成を、スイッチＳＷで簡易化して表している。
【００８０】
第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、電力線出力（ＶＢＵＳ）に外部からＡＣ信号が重畳されて入力される。
【００８１】
第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、電力線出力（ＶＢＵＳ）からＡＣ結合キャパシタＣC（図示省略）を介して制御入力信号が２次側コントローラ１６に入力され、出力側の電力情報は、エラーアンプ１８および絶縁回路２０を介して、１次側コントローラ３０にフィードバックされる。１次側コントローラ３０は、ＭＯＳトランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦを制御し、出力電圧を安定化可能である。
【００８２】
また、第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、制御入力からＡＣ結合キャパシタＣC（図示省略）を介して入力される制御入力信号を第３の実施の形態と同様にＵＳＢ−ＰＤ通信に使用することも可能である。
【００８３】
また、第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、電流センス用の抵抗ＲＳにより、１次側インダクタンスＬ１に導通する電流量を検出し、１次側コントローラ３０において、１次側過電流などの電流量を制御している。結果として、第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、出力電圧値および出力電流値ＭＡＸ可変機能を有する。
【００８４】
第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、２次側コントローラ１６から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する。このため、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、出力電圧Ｖoと出力電流Ｉoとの関係に可変機能を有する。
【００８５】
[第５の実施の形態]
第５の実施の形態に係る電力供給装置４は、図１９に示すように、入力と出力との間に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の入力電流を制御する１次側コントローラ３０と、複数の制御入力に結合され、複数の制御入力の制御入力信号を切替える信号変換回路２５と、信号変換回路２５に結合され、信号変換回路２５において切替えられた制御入力信号を受信し、１次側コントローラ３０にフィードバックする２次側コントローラ１６とを備える。
【００８６】
信号変換回路２５において切替えられた制御入力信号は、２次側コントローラ１６の通信ピンＣＯＭに入力される。また、１次側コントローラ３０は、２次側コントローラ１６からフィードバックされた制御入力信号に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の入力電流を制御することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）を可変にする。また、電力線出力（ＶＢＵＳ）と接地電位間には、出力キャパシタＣOが接続されている。
【００８７】
また、図１９に示すように、複数の制御端子ＣＴ１・ＣＴ２・…・ＣＴｎを備え、複数の制御入力は、複数の制御端子ＣＴ１・ＣＴ２・…・ＣＴｎに結合されていても良い。また、複数の制御端子ＣＴ１・ＣＴ２・…・ＣＴｎを介して、外部機器には、第５の実施の形態に係る電力供給装置４の制御出力信号が出力可能である。
【００８８】
また、第５の実施の形態に係る電力供給装置４においては、複数の制御端子ＣＴ１・ＣＴ２・…・ＣＴｎと信号変換回路２５間に接続されるＡＣ結合キャパシタＣt1・Ｃt2・…・Ｃtn（図示省略）を備え、複数の制御入力に結合されるＡＣ結合キャパシタＣt1・Ｃt2・…・Ｃtnを介して、信号変換回路２５は複数の制御入力に結合されていても良い。
【００８９】
また、複数の制御入力は、信号変換回路２５に直接接続されていても良い。すなわち、信号変換回路２５には複数の制御入力の制御入力信号をＡＣ結合キャパシタＣt1・Ｃt2・…・Ｃtnを介さず、直接入力しても良い。
【００９０】
また、第５の実施の形態に係る電力供給装置４は、２次側コントローラ１６と信号変換回路２５とを結合する結合キャパシタＣCを備えていても良い。また、２次側コントローラ１６・信号変換回路２５間は、結合キャパシタＣCを介さず、直接接続されていても良い。
【００９１】
また、第５の実施の形態に係る電力供給装置４において、信号変換回路２５は、例えば、周波数変換、直流レベル変換、振幅レベル変換のいずれかを実行可能である。
【００９２】
また、第５の実施の形態に係る電力供給装置４において、信号変換回路２５は、２次側コントローラ１６によって制御されていても良い。
【００９３】
また、第５の実施の形態に係る電力供給装置４は、図１９に示すように、２次側コントローラ１６に接続され、制御入力信号を１次側コントローラ３０にフィードバックする絶縁回路２０を備えていても良い。絶縁回路２０には、キャパシタ、フォトカプラ、トランスなどを適用可能である。また、用途に応じて、絶縁ドライバ付き双方向トランス、双方向素子などを適用しても良い。
【００９４】
また、第５の実施の形態に係る電力供給装置４は、図１９に示すように、２次側コントローラ１６に接続され、制御入力信号を絶縁回路２０にフィードバックする誤差補償用のエラーアンプ２１を備えていても良い。エラーアンプ２１は、２次側コントローラ１６によって制御され、絶縁回路２０にフィードバックする制御入力信号の誤差補償を実施可能である。
【００９５】
また、第５の実施の形態に係る電力供給装置４は、図１９に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧を遮断するスイッチＳＷを備えていても良い。このスイッチＳＷにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力と電力線出力（ＶＢＵＳ）を遮断することができる。このスイッチＳＷは、２次側コントローラ１６によって、オン／オフ制御可能である。ここで、第５の実施の形態に係る電力供給装置４において、スイッチＳＷの構成としては、第１の実施の形態に係る電力供給装置４におけるＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４からなるスイッチ回路構成を適用可能である。すなわち、第５の実施の形態に係る電力供給装置４においては、ＭＯＳＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４からなるスイッチ回路構成と同様の構成を、スイッチＳＷで簡易化して表している。
【００９６】
また、第５の実施の形態に係る電力供給装置４は、図１９に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の入力と、１次側コントローラ３０との間に接続され、１次側コントローラ３０に電源を供給する電源供給回路１０を備えていても良い。
【００９７】
第５の実施の形態に係る電力供給装置４においては、電力線出力（ＶＢＵＳ）に外部からＡＣ信号が重畳されて入力される第４の実施の形態とは異なり、電力線出力（ＶＢＵＳ）とは別に複数の制御入力を備える。このため、分離用のインダクタンスＬＦは、必ずしも必要ではない。すなわち、インダクタンスＬＦとキャパシタＣＦにより構成されるフィルタ回路によって、出力から制御入力信号がＤＣ／ＤＣコンバータ１３に入力されるのを分離する必要もない。このため、第５の実施の形態に係る電力供給装置４においては、相対的に実装スペースを削減可能であり、小型化・低コスト化可能である。
【００９８】
第５の実施の形態に係る電力供給装置４においては、複数の制御入力からＡＣ結合キャパシタＣt1・Ｃt2・…・Ｃtn を介して制御入力信号が入力され、さらに信号変換回路２５において切替えられた制御入力信号が２次側コントローラ１６に入力され、この制御入力信号により、出力側の電力情報を含む制御情報は、エラーアンプ１８および絶縁回路２０を介して、１次側コントローラ３０にフィードバックされる。１次側コントローラ３０は、ＭＯＳトランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦを制御し、出力電圧を安定化させる。
【００９９】
また、第５の実施の形態に係る電力供給装置においては、複数の制御入力からＡＣ結合キャパシタＣt1・Ｃt2・…・Ｃtnを介して入力される制御入力信号を第４の実施の形態と同様にＵＳＢ−ＰＤ通信に使用することも可能である。
【０１００】
第５の実施の形態に係る電力供給装置４においては、２次側コントローラ１６から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する。このため、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、出力電圧Ｖoと出力電流Ｉoとの関係に可変機能を有する。
【０１０１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、充電電流・電圧の切り替え時に電力が供給されないタイミングが発生することを防止することが可能な電力供給装置、電力供給コントローラ、及び電力供給方法を提供することができる。
【０１０２】
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０１０３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本実施の形態に係る電力供給装置は、ＤＣ−ＤＣ電源、ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−Ｃ／ＰＤ  ＤＣ−ＤＣ電源、ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−Ｃ  ＤＣ−ＤＣ電源に適用可能である。また、自動車、航空機、船舶、鉄道、ロケット、医療機器、産業機械、ロボットなど様々な分野の電子機器類に応用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
４，４Ａ…電力供給装置
５１…基準電源（第１系統の電源）
５２…第１電源（第２系統の電源）
５３…第２電源（第２系統の電源）
６０…電力供給コントローラ
６１…監視部
６２…制御部
７０…マルチプレクサ
８０…チャージャ
ＣＰ１，ＣＰ２…チャージポンプ
Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２…信号線
Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４…ＭＯＳＦＥＴ
Ｓ１…第１の出力スイッチ
Ｓ２…第２の出力スイッチ
Ｓ１＿ＳＲＣ，Ｓ２＿ＳＲＣ…フィードバック線
Ｓ１Ｇ１，Ｓ１Ｇ２，Ｓ２Ｇ１，Ｓ２Ｇ２…信号線
【図１】
2020127360.tif 000003
【図２】
2020127360.tif 000004
【図３】
2020127360.tif 000005
【図４】
2020127360.tif 000006
【図５】
2020127360.tif 000007
【図６】
2020127360.tif 000008
【図７】
2020127360.tif 000009
【図８】
2020127360.tif 000010
【図９】
2020127360.tif 000011
【図１０】
2020127360.tif 000012
【図１１】
2020127360.tif 000013
【図１２】
2020127360.tif 000014
【図１３】
2020127360.tif 000015
【図１４】
2020127360.tif 000016
【図１５】
2020127360.tif 000017
【図１６】
2020127360.tif 000018
【図１７】
2020127360.tif 000019
【図１８】
2020127360.tif 000020
【図１９】
2020127360.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月18日(2020.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１系統の電源と、
可変電流電圧出力が可能な第２系統の電源と、
前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチと、
前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチと、
前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、前記ＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、及び前記第２の出力スイッチを制御する電力供給コントローラと
を備えることを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
前記電力供給コントローラは、前記第１系統の電源と前記第２系統の電源とを切り替える場合、所定時間だけ前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路と前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路の両方を導通させることを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記電力供給コントローラは、前記第１系統の電源から前記第２系統の電源に切り替える場合、前記ＶＢＵＳ電圧が無い時に前記第１の出力スイッチをオフしないように制御することを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記電力供給コントローラは、前記第２系統の電源から前記第１系統の電源に切り替える場合、前記ＶＢＵＳ電圧が無い時に前記第２の出力スイッチをオフしないように制御することを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記第１の出力スイッチは、第１電界効果トランジスタと、その下流側に直列接続された第２電界効果トランジスタとを有し、
前記第２の出力スイッチは、第３電界効果トランジスタと、その下流側に直列接続された第４電界効果トランジスタとを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記電力供給コントローラは、電圧を昇圧するチャージポンプを備え、
前記チャージポンプ用のフィードバック線として、前記第１電界効果トランジスタと前記第２電界効果トランジスタとの間に接続されたフィードバック線と、前記第３電界効果トランジスタと前記第４電界効果トランジスタとの間に接続されたフィードバック線とを備えることを特徴とする請求項５に記載の電力供給装置。
【請求項７】
前記電力供給コントローラは、ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−Ｃ規格及びＵＳＢＰＤ規格に対応していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力供給装置。
【請求項８】
第１系統の電源と、可変電流電圧出力が可能な第２系統の電源と、前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチと、前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチと、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、前記ＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、及び前記第２の出力スイッチを制御する電力供給コントローラとを備える電力供給装置に用いられる電力供給コントローラであって、
前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視する監視部と、
前記監視部により監視されたＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、及び前記第２の出力スイッチを制御する制御部と
を備えることを特徴とする電力供給コントローラ。
【請求項９】
前記制御部は、前記第１系統の電源と前記第２系統の電源とを切り替える場合、所定時間だけ前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路と前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路の両方を導通させることを特徴とする請求項８に記載の電力供給コントローラ。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第１系統の電源から前記第２系統の電源に切り替える場合、前記ＶＢＵＳ電圧が無い時に前記第１の出力スイッチをオフしないように制御することを特徴とする請求項９に記載の電力供給コントローラ。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第２系統の電源から前記第１系統の電源に切り替える場合、前記ＶＢＵＳ電圧が無い時に前記第２の出力スイッチをオフしないように制御することを特徴とする請求項９に記載の電力供給コントローラ。
【請求項１２】
ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−Ｃ規格及びＵＳＢＰＤ規格に対応していることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の電力供給コントローラ。
【請求項１３】
第１系統の電源と、可変電流電圧出力が可能な第２系統の電源と、前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチと、前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチと、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、前記ＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、及び前記第２の出力スイッチを制御する電力供給コントローラとを備える電力供給装置が電力を供給する電力供給方法であって、
前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視する監視ステップと、
前記監視ステップにおいて監視されたＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、及び前記第２の出力スイッチを制御する制御ステップと
を含むことを特徴とする電力供給方法。
【請求項１４】
前記制御ステップでは、前記第１系統の電源と前記第２系統の電源とを切り替える場合、所定時間だけ前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路と前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路の両方を導通させることを特徴とする請求項１３に記載の電力供給方法。
【請求項１５】
前記制御ステップでは、前記第１系統の電源から前記第２系統の電源に切り替える場合、前記ＶＢＵＳ電圧が無い時に前記第１の出力スイッチをオフしないように制御することを特徴とする請求項１４に記載の電力供給方法。
【請求項１６】
前記制御ステップでは、前記第２系統の電源から前記第１系統の電源に切り替える場合、前記ＶＢＵＳ電圧が無い時に前記第２の出力スイッチをオフしないように制御することを特徴とする請求項１４に記載の電力供給方法。
【請求項１７】
前記電力供給コントローラは、ＵＳＢ−Ｔｙｐｅ−Ｃ規格及びＵＳＢＰＤ規格に対応していることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の電力供給方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本実施の形態の一態様によれば、第１系統の電源と、可変電流電圧出力が可能な第２系統の電源と、前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチと、前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチと、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、前記ＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、及び前記第２の出力スイッチを制御する電力供給コントローラとを備える電力供給装置が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本実施の形態の他の態様によれば、第１系統の電源と、可変電流電圧出力が可能な第２系統の電源と、前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチと、前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチと、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、前記ＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、及び前記第２の出力スイッチを制御する電力供給コントローラとを備える電力供給装置に用いられる電力供給コントローラであって、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視する監視部と、前記監視部により監視されたＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、及び前記第２の出力スイッチを制御する制御部とを備える電力供給コントローラが提供される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本実施の形態の他の態様によれば、第１系統の電源と、可変電流電圧出力が可能な第２系統の電源と、前記第１系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第１の出力スイッチと、前記第２系統の電源のＶＢＵＳ経路を導通又は遮断する第２の出力スイッチと、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視しながら、前記ＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、及び前記第２の出力スイッチを制御する電力供給コントローラとを備える電力供給装置が電力を供給する電力供給方法であって、前記ＶＢＵＳ経路のＶＢＵＳ電圧を監視する監視ステップと、前記監視ステップにおいて監視されたＶＢＵＳ電圧に基づいて、前記第１の出力スイッチ、及び前記第２の出力スイッチを制御する制御ステップとを含む電力供給方法が提供される。