(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯用電子機器であって、
前記機器を動作させるための電力を供給するバッテリと、
外部電力供給装置に結合するための電力供給ピンを含むコネクタと、
前記電力供給ピンを通じて前記バッテリを充電するための電流を引き出すバッテリ充電回路を有する電力マネージャと、
を備え、前記電力マネージャが、前記引き出される電流を、前記外部電力供給装置の所定の定格出力電流に従って制限する電流制限フィードバック制御ループを有し、該制御ループのループ周波数特性を、前記電力供給ピンの電圧のモニタに応答して、前記結合されている外部電力供給装置の動作を安定させるように自動的に修正する、
ことを特徴とする携帯用電子機器。
【請求項２】
前記電力マネージャが、前記外部電力供給装置がその電圧規格から外れて動作していることを確認したことに応答して、前記制御ループの前記ループ周波数特性を修正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の携帯機器。
【請求項３】
前記電力マネージャが、前記結合されている外部電力供給装置が異常に動作していることを示す前記モニタされた電圧に応答して、前記制御ループの前記ループ周波数特性を修正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の携帯機器。
【請求項４】
前記電力マネージャが、前記制御ループの帯域幅を増やすように又は減らすように前記電力マネージャの誤差増幅器のバイアス電流を変更することによって、前記ループ周波数特性を修正し、前記制御ループの帯域幅は、前記制御ループが前記電力供給ピンのモニタされた電圧における変化に応答する速さである、
ことを特徴とする請求項１に記載の携帯機器。
【請求項５】
前記電力マネージャが、前記制御ループの共振周波数を変更するためにフィルタの周波数特性を変化させることによって前記ループ周波数特性を修正し、前記フィルタは制御信号フィルタ及び電力ライン調整フィルタのうちの一つである、
ことを特徴とする請求項１に記載の携帯機器。
【請求項６】
前記電力マネージャが、前記電力供給ピンに所定の衝撃型負荷を印加する旨をシグナリングし、前記結合されている外部電力供給装置の前記衝撃型負荷に対する応答を測定し、これに基づいて前記制御ループの前記ループ周波数特性を修正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の携帯機器。
【請求項７】
前記電力マネージャが、前記測定した応答に基づいて、前記結合されている外部電力供給装置の共振周波数を計算し、これに基づいて前記制御ループの前記ループ周波数特性を修正する、ことを特徴とする請求項６に記載の携帯機器。
【請求項８】
前記電力マネージャが、前記制御ループの帯域幅を変更することにより、前記制御ループの前記ループ周波数特性を、前記計算された共振周波数を避けるように修正し、前記制御ループの帯域幅は、前記制御ループが前記電力供給ピンのモニタされた電圧における変化に応答する速さである、
ことを特徴とする請求項７に記載の携帯機器。
【請求項９】
電力供給ラインから引き出すｄｃ電流を、前記電力供給ラインの規定の最大安定状態電流を越えないように制限する手段であって、前記電力供給ラインは外部電源に接続される、手段と、
前記電力供給ラインから引き出したｄｃ電流を使用してバッテリを充電する手段と、
前記電流を引き出しながら前記電力供給ラインの電圧をモニタする手段と、
前記電力供給ラインの電圧が所定の範囲から外れたことに応答して、前記外部電源の動作を安定させるように前記電流を制限する手段のループ周波数特性を変化させる手段と、
を備えることを特徴とする電力マネージャ回路。
【請求項１０】
携帯用電子機器における電流制限フィードバック制御ループプロセスを制御する方法であって、
前記携帯用電子機器に結合された外部電力供給装置から供給される、前記携帯用電子機器内の電力供給電流及び電圧を測定するステップと、
前記測定した電力供給電流を所定の閾値と比較するステップと、
前記比較に基づいて、前記電力供給電流を調整するステップと、
を含み、前記測定ステップ、比較ステップ及び調整ステップが、電流制限フィードバック制御ループプロセスの一部であり、
前記測定した電力供給電圧を分析して、前記外部電力供給装置がその規格から外れて動作しているか否かを判定するステップと、
前記外部電力供給装置の動作を安定させるように、前記分析に基づいて前記制御ループプロセスのループ周波数特性を修正するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記結合されている外部電力供給装置に所定の負荷を印加して前記外部電力供給装置から応答を引き出すステップと、
前記応答を測定するステップと、
前記測定した応答を分析して、前記外部電力供給装置の共振周波数を計算するステップと、
をさらに含み、前記制御ループプロセスのループ帯域幅が、前記分析した応答にさらに基づいて修正され、前記計算された共振周波数を避け、前記制御ループプロセスの前記ループ帯域幅は、前記制御ループプロセスが記携帯用電子機器における測定された電圧の変化に応答するスピードである、
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記測定した応答を分析する前記ステップが、前記測定した応答に基づいて、前記結合されている外部電力供給装置の共振周波数を計算するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記制御ループプロセスが、前記プロセスのループ帯域幅を前記計算した共振周波数を避けるように変更することにより、さらに修正されるステップを含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
電力供給ライン内のｄｃ電流を制限するための電流制限フィードバック制御ループ回路であって、前記電力供給ラインは外部電源に結合される、電流制限フィードバック制御ループ回路と、
前記電力供給ラインにおける前記ｄｃ電流の一部を使用してバッテリを充電するためのバッテリ充電回路と、
前記電力供給ライン上の電圧をモニタし、前記外部電源が異常に動作していることを検出し、これに応じて小さい増分において前記制御ループ回路のループ周波数特性の変化を、前記制御ループ回路のｄｃ電流制限機能に影響を与えることのないように、しかし、前記外部電源における不安定性の除去を支援するようにシグナリングするためのコントローラ回路と、
を備えることを特徴とする電力マネージャ回路。
【請求項１５】
前記コントローラ回路が、前記電力供給ラインに所定の負荷を印加する旨をシグナリングし、前記モニタする電圧が、前記印加された負荷に対する応答である、
ことを特徴とする請求項１４に記載の電力マネージャ回路。
【請求項１６】
前記コントローラ回路が、前記モニタした電圧に基づいて共振周波数を計算し、前記変化が、前記制御ループ回路の共振周波数を前記計算した共振周波数から遠ざけるように設計される、
ことを特徴とする請求項１５に記載の電力マネージャ回路。
【請求項１７】
前記制御ループのループ周波数特性を修正する前記電力マネージャは、前記外部電力供給装置に接続された前記携帯用電子機器によって前記外部電力供給装置に対して示されるＡＣ負荷を変更する、請求項１に記載の携帯用電子機器。
【請求項１８】
前記電流を制限する手段のループ周波数特性を変化させる手段は、前記電力供給ラインに対して示されるＡＣ負荷を変更する、請求項９に記載の電力マネージャ回路。
【請求項１９】
前記制御ループのループ周波数特性の修正は、前記外部電力供給装置に対して示されるＡＣ負荷を変更する、請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
前記制御ループ回路の前記ループ周波数特性における変化は、前記電力供給ラインに対して示されるＡＣ負荷を変更する、請求項１４に記載の電力マネージャ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、結合されている外部電力供給装置を自動的に安定させるための、携帯用電子機器における電力及び／又は信号調整技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハンドヘルド型無線通信機器（携帯電話機又はスマートフォン）などの多くの携帯用電子機器、及びノートブック又はラップトップ型パーソナルコンピュータは、外部電源によって駆動する内蔵型のスイッチング電力供給回路を有する。例えば、安定した出力のＡＣ電源アダプタをスマートフォンに接続すると、スマートフォン内のスイッチング電力供給回路が、接続された電源アダプタから電流を引き出して、機器のバッテリを充電するために及び／又は機器の他の構成要素を動作させるために必要な電圧を生成する。しかしながら、このスイッチング電力供給回路による電流の引き出し方では、負のインピーダンス負荷が生じる。この結果、外部電源が異常な挙動を示すことがあり、例えば、通常は安定したそのｄｃ出力が規制範囲を外れて低下し、過度のアンダーシュート及び／又はオーバーシュートを示し、振動することさえもある。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の実施形態は携帯用電子機器であり、この機器は、機器を動作させるための電力を供給するバッテリと、外部電力供給装置に結合するための電力供給ピンを含むコネクタとを有する。この機器は、電力マネージャ回路も有する。電力マネージャは、結合されている外部電力供給装置から電力供給ピンを通じて電力を引き出し、（例えば、スイッチング電力供給回路を使用して）バッテリを充電する。電力マネージャは、引き出す電流を、外部電力供給装置の所定の定格出力電流に従って（例えば、一連のパストランジスタを制御することによって）制限する電流制限フィードバック制御ループを有する。電力マネージャは、フィードバック制御ループの挙動を、結合されている外部電力供給装置の動作の安定化を支援するように自動的に変化させる。
【０００４】
電力マネージャは、制御ループの挙動を、そのループ周波数特性を修正することによって変化させることができる。
【０００５】
電力マネージャは、制御ループ内で使用される誤差増幅器のバイアス電流を、例えば制御ループの帯域幅を増減するように変更することによって制御ループの挙動を変化させることもできる。
【０００６】
電力マネージャは、制御ループ内のフィルタの周波数特性を変更して制御ループの共振周波数を変化させることもできる。このフィルタは、デジタルフィルタなどの制御信号フィルタであってもよく、又は電力ライン調整フィルタであってもよい。
【０００７】
別の実施形態では、電力マネージャが、電力供給ピンに所定の衝撃型負荷を印加する旨をシグナリングすることができる。次に、結合されている外部電力供給装置の衝撃型負荷に対する応答を測定し、これに基づいて制御ループの挙動を変化させることができる。例えば、電力マネージャは、この測定した反応に基づいて、結合されている外部電力供給装置の共振周波数を計算することができ、これに基づいて、例えば制御ループの帯域幅を、計算した共振周波数を避けるように変更することによって制御ループの挙動を変化させる。
【０００８】
上記の概要は、本発明の全ての態様の完全なリストを含むものではない。本発明は、上記で概説した様々な態様の全ての好適な組み合わせ、並びに以下の発明の詳細な説明に開示する事項、及び特に本出願とともに出願する特許請求の範囲で指摘する事項から実現できる全てのシステム及び方法を含むことが想定されている。このような組み合わせには、上記概要には特に示していない特定の利点がある。
【０００９】
同じ参照記号が同様の要素を示す添付図面の図に、本発明の実施形態を限定ではなく一例として示す。なお、本開示における本発明の「ある（ａｎ）」又は「１つの（ｏｎｅ）」実施形態についての言及は、必ずしも同じ実施形態について言及するものではなく、少なくとも１つを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】外部電源に結合された携帯機器の２つのシナリオを示す図である。
【図２】外部電源及び携帯機器を互いに結合した時の、それぞれのいくつかの関連する構成要素を含む回路図である。
【図３】本発明の実施形態により調整又は制御される電流制限フィードバック制御ループの一例を示す、携帯機器の電力マネージャの回路図とブロック図を組み合わせた図である。
【図４】電流制限フィードバック制御ループの別の例の回路図とブロック図を組み合わせた図である。
【図５】電流制限フィードバック制御ループのさらに別の例の回路図とブロック図を組み合わせた図である。
【図６】電流制限フィードバック制御ループを調整するためのデジタル信号処理のアルゴリズム例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明のいくつかの実施形態について説明する。実施形態に示す部品の形状、相対的位置及びその他の態様を明確に定義していない場合には常に、本発明の範囲は図示の部品のみに限定されず、すなわちこれらは例示目的にすぎない。また、数多くの詳細を示しているが、本発明の実施形態には、これらの詳細を伴わずに実施できるものもあると理解されたい。その他の例では、本説明の理解を曖昧にしないように、周知の回路、構造及び技術については詳細に示していない。
【００１２】
上記で要約したように、本発明の実施形態は、携帯機器に結合された外部電力供給装置の安定化を、機器の電流制限制御ループの挙動を修正することにより、ただしその電流制限機能を実質的に損なうことなく支援できる技術である。本発明をより良く認識できるように、やはり外部電力供給装置の安定化を支援できる以下の異なる技術を検討する。（外部電力供給装置により給電される）携帯機器のスイッチング電力供給回路の入力における（上記のｄｃ及び所定の関心周波数範囲内の）電圧スペクトルをモニタする。このようにしながら、外部電力供給装置から引き出す電流スペクトルを、外部電力供給装置に示される負荷が正のインピーダンス（すなわち線形インピーダンス）になるように調整する。しかしながら、場合によっては、特に外部電力供給装置がスイッチモード（スイッチング）電圧調整器であってもよい場合には、この負荷の線形化は、外部電力供給装置を安定させるのに十分ではない。本発明の実施形態は、外部電力供給装置の安定化を支援するために単独で又は負荷の線形化と組み合わせて使用できる、携帯機器内で実施できる異なる調整である。
【００１３】
図１に、携帯機器（ＰＤ）のバッテリ（図示せず）を充電するために外部電源（ＥＳＰ）１８に結合されたＰＤのいくつかの異なるシナリオを示す。本明細書では、「バッテリ」という用語を、一般に従来の電気化学電池システムだけでなく、ＰＤ１０内で使用するのに適した燃料電池システムも含むように使用する。ＰＤ１０は、そのユーザが片手で容易に持ち歩くことができるバッテリ駆動式の消費者向け電子機器である。ＰＤ１０は、双方向リアルタイム通信又はライブ無線通信（一般にモバイルオーディオ又はビデオ電話と呼ばれる）、メッセージング、ウェブブラウジング及びウェブベースのサービス、ナビゲーション、コンパス、カレンダーアプリケーション、静止及びビデオカメラ、デジタル写真アプリケーション、ワープロアプリケーション、表計算アプリケーション、グループプレゼンテーションアプリケーション、オーディオ及びビデオレコーディング、オーディオ及びビデオを含むデジタルメディアプレーヤ、及びビデオゲームといった電子機能のうちの１又はそれ以上を提供することができる。ＰＤ１０は、上記の機能のいずれか１つ又はそれ以上を提供するために必要なものとして当業者に周知の様々な電子回路部品を組み入れたハウジングを有する。
【００１４】
図１には、ＰＤ１０の２つの例を示している。１つの例では、ＰＤ１０が、周辺通信インターフェイスケーブルアセンブリ１２を介してデスクトップパソコンに結合されている。図示のように、デスクトップコンピュータは、ＡＣ壁コンセントに接続することによって駆動することができる。別の例では、ＰＤ１０が、ＡＣ壁電源アダプタユニットであるＥＰＳ１８に結合されている。さらに別の例（図示せず）では、ＥＰＳ１８を、シガレットライター／自動車用電圧アダプタユニット又はラップトップ／ノートブック型コンピュータとすることができる。
【００１５】
１つの例では、ケーブルアセンブリ１２が、ＥＰＳ側ケーブルコネクタ１３に加え、ＰＤ１０（図示せず）の内蔵コネクタと嵌合するように設計されたＰＤ側ケーブルコネクタ１１を有する。ＥＰＳ側ケーブルコネクタ１３は、ＥＰＳ１８に組み込まれた嵌め合わせコネクタにプラグで着脱することができる。例えば、ケーブルアセンブリ１２は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、又は周辺機器と通信するためのその他の好適な代替手段などの、コンピュータ周辺通信インターフェイス規格に準拠することができる。この通信インターフェイスは、通信バスと呼ぶこともできる。なお、別の例では、ケーブルアセンブリ１２が、ＰＤ側コネクタ１１を有するのに対し、対応するＥＰＳ側ケーブルコネクタを有さない。この場合、ケーブルアセンブリ１２のワイヤを、ＥＰＳ１８のハウジング内部の回路に配線接続することができる。
【００１６】
ＥＰＳ１８内には、ＥＰＳ電力供給回路１５（ここでは外部電力供給装置１５とも呼ばれる）が存在する。外部電力供給装置１５は、安定したｄｃ出力電圧を供給するスイッチモード電圧調整器とすることができる。この電圧調整器は、入力電力の種類に応じて、ＡＣ電源アダプタユニットの場合にはＡＣ−ＤＣコンバータを使用し、或いはシガレットライターアダプタ又はデスクトップパソコンの場合にはＤＣ−ＤＣコンバータを使用して実現することができる。
【００１７】
ＰＤ１０は、電力をより効率的に使用してバッテリエネルギーを節約し及び／又は熱的状況を避けるために、ＰＤ１０内で消費される（及び外部電力供給装置１５から引き出すことができる）電力の量を調整する役目を担う電力マネージャ回路３を内部に一体化する。例えば、電力マネージャは、ディスプレイ画面のバックライティング、ハードディスクのスピンダウン、スリープ及び覚醒、バッテリの充電、トラックパッドの制御、スリープ中の入力／出力といった制御機能のうちの１つ又はそれ以上の組み合わせ、及び消費電力に多くの影響を与えるＰＤ１０のその他の機能を実施することができる。これらは、電力マネージャ３のデータ処理要素、例えばマイクロコントローラにより実行されるアルゴリズムに基づくことができる。電力マネージャ３は、バッテリ充電回路、ｄｃ−ｄｃスイッチング及び／又は線形電圧調整器、及びブーストコンバータのうちのいずれか１つ又はそれ以上などの電力供給回路（制御要素と電力要素を両方とも）を含んでいると見なすこともできる。電力マネージャ３は、ＰＤ１０内の温度の感知に応答してＰＤ１０内の構成要素の消費電力を調整することによって温度調整及び熱管理などの機能の実行を支援するための、Ａ／Ｄコンバータを含むセンサ回路を含むこともできる。
【００１８】
１つの実施形態では、電力マネージャ３がスイッチング電力供給回路を有し、このスイッチング電力供給回路は、この例ではコネクタ１１の電力（Ｐ）ピン又は電力供給ラインを介して外部電力供給装置１５から電力を引き出してバッテリを充電し、基本的にスイッチモードバッテリ充電回路として動作する。電力マネージャ３は、外部電力供給装置１５から電力を引き出してＰＤ１０の他の構成要素に給電する（これらを動作させる）という追加機能も有する。この機能は、線形モード又はスイッチモードの一方又は両方を使用して、ＰＤ１０内の他の全ての構成要素（メインロジックボード、ディスプレイ画面、タッチ画面、トラックパッド、ハードディスクドライブ、ＲＦ電力増幅器など）に電力を供給する出力を有する電力供給回路を調整することによって実現することができる。電力マネージャ３は、パッケージ化した集積回路（チップ）、マルチチップモジュール、又は複数のパッケージ化した集積回路と、ＰＤ１０のメインハウジング内部のプリント基板に装着された個別素子との組み合わせとすることができる。
【００１９】
ここで図２を参照すると、ＥＰＳ１８及びＰＤ１０を互いに結合した時の、それぞれのいくつかの関連する構成要素を含む回路図を示している。この説明では、図示のようにケーブル端部コネクタ１１を使用して、携帯機器側を外部電源（ＥＰＳ）側から分離する。コネクタ１１は、少なくとも１つのデータピン（この例では１対のデータピンＤ１、Ｄ２）と、電力（Ｐ）ピン及び戻り（Ｒ）ピンの対とを有するＰＤ側コネクタ２０と嵌合する。電力ピンと戻りピンの対は、主にＰＤ１０に電力を供給するために使用されるのに対し、データピンは、主に情報のシグナリング及びデータ転送を行うために使用される。シグナリング及びデータ転送は、ＥＰＳ側ではバス物理層２３によって行われ、ＰＤ側では対応するバス物理層２２によって行われる。バス物理層は、ＥＰＳとＰＤの接続に使用される所与の通信バスの物理層インターフェイスである。例えば、バス物理層は、ＵＳＢ、又は消費者向け電子機器における周辺機器の通信のための他の好適な代替手段などの、あらゆる既存の通信バス規格に準拠することができる。
【００２０】
この例では、ＥＰＳ側が、バス物理層２３から分離することができるＥＰＳ識別符号生成器２５も含む。ＥＰＳ識別符号生成器２５は、ＥＰＳ１８の型式又はモデル、シリアル番号、及び／又はその外部電力供給装置１５の電力供給出力電力、電流、及び／又は（Ｐ及びＲ線上の）定格電圧などの外部電力供給装置１５のいくつかの特性を含むＥＰＳ１８の様々な属性をＥＰＳ１８の製造者が識別できるようにする。外部電力供給装置１５の情報を、通信バスのデータ回線Ｄ１又はＤ２上でシグナリングし、これをＰＤ側のＥＰＳ識別符号デコーダ２１が識別し、電力マネージャ３がこれを使用して、ＰＤ内の消費電力を管理する方法を決定することができる。具体的には、電力マネージャ３は、識別された外部電力供給装置の定格出力を使用して、電力線上の引き出される電流又は電力を制限するとともに、後述するように電力線上の電圧の状態をモニタして、外部電力供給装置の動作を安定させることができる。データ回線上の（それぞれの電力又は電流制限に関連する抵抗値を有する）既知のプルアップ又はプルダウン抵抗器を選択して生成器２５内に設定し、その後これをデコーダ２１において検出するアナログシグナリング方式を含む、ＥＰＳ識別符号生成器２５とＥＰＳ識別符号デコーダ２１との間で電力供給属性を転送するためのあらゆる従来の技術を使用することができる。
【００２１】
なお、「定格出力電流」と「定格出力電力」は、電力＝電流＊電圧の関係によって関連するので、便宜上、外部電力供給装置１５の「定格出力電流」に対するここでのあらゆる言及は、別の表現では「定格出力電力」のことであると理解されたい。
【００２２】
電力マネージャ３は、電力供給ピン（Ｐ）を通じて電力を引き出してバッテリ２４を充電するバッテリ充電回路を含む。この例では、電力マネージャ３が、過電圧保護／逆電圧保護（ＯＶＰ／ＲＶＰ）回路２７及び電力供給ライン調整フィルタ（ＬＣ）２８を通じて電流を引き出す。ＯＶＰ／ＲＶＰ２７は、その出力における電圧が（静電放電事象又は極性の逆転などによって）所定の限界を越えるのを防ぐ。ＬＣフィルタ２８は、電力マネージャ３への入力前に電力供給ライン上で低域フィルタリング機能を実施する直列パスインダクタ及び分路コンデンサなどの１又はそれ以上のアナログフィルタ要素を含む。引き出した電力を使用して、メインロジックボード、ＲＦ電力増幅器、ディスプレイ画面などを含むＰＤ１０の他の全ての構成要素を動作させることもできる。電力マネージャ３は、バッテリ２４の充電に割り当てる電流の量及びＰＤ１０の他の構成要素に割り当てる電流の量を、（ＥＰＳ識別符号デコーダ２１により決定される）外部電力供給装置１５の所定の定格出力を越えないように管理する。この管理は、電流制限フィードバック制御ループを使用して行われる。電力マネージャ３は、その電流制限フィードバック制御ループの挙動を、結合されているＥＰＳ１５の動作の安定化を支援するように自動的に変化させる。以下、これらの態様について詳細に説明する。
【００２３】
ここで図３を参照すると、電流制限フィードバック制御ループ３１を含む、電力マネージャ３の回路図とブロック図を組み合わせたものを示している。この場合、ライン調整フィルタ２８を通じて引き出された電力は、直列パストランジスタ３４を通過し、その後バッテリ充電器３０とスイッチング電力供給装置２９の間で分割される。スイッチング電力供給装置２９は、ＲＦ電力増幅器及び／又は（例えばバッテリ以外の全ての構成要素を含む）ＰＤ１０のその他の構成要素に給電するために使用できるのに対し、線形又はスイッチモードタイプの充電器とすることができるバッテリ充電器３０は、バッテリをフル充電の状態にする役目を担う。
【００２４】
電流制限フィードバック制御ループ３１は、直列パストランジスタに加え、（電力マネージャ及びその制御ループ３１に給電する）電力供給ライン内の電流の測定値を取得する電流測定回路３２も含む。この測定値は、所与の瞬間におけるｄｃ電流の測定値とすることができ、ＰＤ１０が、結合されている外部電力供給装置１５（図２参照）とともに動作するにつれ、これを時間とともに繰り返す。測定するｄｃ電流は感知することもでき、又は計算を通じて推定することもできる。例えば、電流は、直列パスレジスタを横切る電圧を取得することによって感知することもでき、或いは電力供給ラインの周囲に配置された磁気電流ループを使用して感知することもできる。代替例として、電流測定回路３２は、（例えば、ＥＰＳ識別符号生成器２５を使用して、データ回線Ｄ１、Ｄ２を介して〜図２を参照）外部電源１８自体による電流の測定値をシグナリングすることもできる。いずれにせよ、測定された電流は、比較器回路３３によって基準電流レベルと比較される。この基準電流レベルは、外部電力供給装置の、又は定格電力から導出された所定の定格出力電流として、ＥＰＳ識別符号デコーダ２１（図２を参照）により前もって認識しておくことができる。所定の定格出力電流は、（外部電力供給装置によって示すことができる）規定の最大安定状態電流又は電力とすることができる。次に、測定した電流と基準電流の間の誤差又は差分を制御信号フィルタ／デコーダ回路３５によってフィルタ処理又は復号し、その後、これを使用して直列パストランジスタの制御電極を駆動させる。電流制限フィードバック制御ループ３１は、電力供給ライン上の電流を定期的にサンプリングし、これに応じて、所定の定格出力を上回らないことを確実にするように直列パストランジスタ３４を調整する。この技術では、バッテリ充電器及びスイッチング電力供給装置２９が、電流制限制御ループ３１とは無関係に動作することができる。対照的に、図４及び図５を参照しながら以下で説明するように、本発明の他の実施形態では、バッテリ充電器３０及び／又はスイッチング電力供給装置２９が、電流制限フィードバック制御ループから独立しておらず、むしろ電力供給ライン上のｄｃ電流全体を制限するために、バッテリ充電器３０及び／又はスイッチング電力供給装置２９自体がフィルタ／デコーダ３５からの制御信号に応答する。
【００２５】
別の見方をすれば、制御ループ３１は、フィルタ／デコーダ３５の周波数特性又は入力／出力特性によって定められる電力供給ライン内のｄｃ電流を継続的にモニタし、パストランジスタ３４の下流で生じ得る最大電圧を維持すると同時に、外部電力供給装置の定格出力電流を越えないようにパストランジスタ３４を調整するという点で閉フィードバック制御ループである。
【００２６】
本発明の実施形態によれば、外部電力供給装置の安定化を支援するために、電流制限フィードバック制御ループ３１の「通常の」挙動が、リアルタイムで又は継続的に作動する安定化コントローラ３７によって調整又は修正される。１つの実施形態では、図３に示すように、この調整又は修正が、電力供給ライン上で測定された電圧スペクトルを入力と見なすアルゴリズムを実行するデジタル信号処理（ＤＳＰ）回路３９を使用して行われる（この場合、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）３８を使用して、ライン調整フィルタ２８の下流であってバッテリ充電器３０及びスイッチング電力供給装置２９の前すなわち上流の電力供給ライン電圧をデジタル化する）。ＤＳＰ回路３９は、この電圧をリアルタイムで分析し、これに基づいて、例えば外部電力供給装置がその電圧規格から外れて動作していることを確認したことに応答して、制御ループ３１の挙動を即座に変化させる。例えば、電力供給ライン上のｄｃ電圧は、振動、過渡特性（オーバーシュート及びアンダーシュート）、及び／又は過電圧又は不足電圧（すなわち安定した状態のｄｃ電圧がその調整範囲から外れていること）を示すことがある。
【００２７】
別の見方をすれば、電力マネージャ及び特にコントローラ３７は、電力供給ラインの電圧をモニタして、結合されている外部電力供給装置が異常に又は不安定な態様で動作していることを示すあらゆる兆候を発見する。コントローラ３７は、このような事象を検出したことに応答して、制御ループ３１の挙動を、そのループ周波数特性を修正することによって変化させる。この修正は、例えば、比較器３３（図３を参照）の一部である誤差増幅器のバイアス電流を変化させることによって行うことができる。このバイアス電流の変化についてのシグナリングを、モニタしている電力供給ライン電圧の変化に制御ループ３１が対応する速度である制御ループの帯域幅を増減するように設計することができる。従って、比較器３３は、ループの帯域幅を変化させるために増減させることができる可変バイアス電流を有するこのような誤差増幅器を含むことができる。このようにしてループの帯域幅を変化させることにより、外部電力供給装置に示される効果的なＡＣ負荷が、より外部電力供給装置の調整回路に適するように修正されると見込まれる。上記で示唆したように、この電流制限フィードバック制御ループの周波数の変化は、外部電力供給装置に示されるＡＣ負荷を線形にしようと試みる当業で公知のその他の技術と併せて使用することができる。
【００２８】
（外部電力供給装置の安定化を支援するために）電流制限フィードバック制御ループ３１内で回すことができるもう１つの「ノブ」は、制御信号フィルタデコーダ３５の周波数特性である。実装次第でアナログバンドパスフィルタの場合も又はデジタルバンドパスフィルタの場合もあるフィルタ／デコーダ３５は、コントローラ３７によって制御ループ３１の共振周波数を変化させるように変更できる周波数特性を有する。フィルタ３５は、ループ３１の制御信号経路内に位置し、そのデジタルフィルタのタップ又は係数を修正することによってループ３１全体の共振周波数が変化するようになる。共振周波数の変化は、結合されている外部電力供給装置の共振周波数を避けるように設計される。制御ループ３１の周波数と外部電力供給装置の周波数の差異を強制することにより、（振動、オーバーシュート又はアンダーシュートなどの）潜在的に不安定な電圧信号が生成される可能性が低下する。
【００２９】
制御ループ３１の共振周波数を（外部電力供給装置の共振周波数から遠ざけるように）変化させることができるさらに別の方法は、電力供給ライン調整フィルタ２８の周波数特性を変更することである。従って、１つの実施形態では、コントローラ３７の出力が、制御ループ３１の共振周波数を（外部電力供給装置の共振周波数を避けるように）変更する形でライン調整フィルタ２８の周波数特性を変化させるように（ただし、その全体的な低域フィルタリング機能又はリップル低減機能は維持して）、ライン調整フィルタ２８のパラメータ又は特性を制御する。
【００３０】
してみれば、本発明の実施形態は、上述したＤＳＰ回路３９の動作の一部を実施するための１又はそれ以上のデータ処理要素（ここでは一般的に「プロセッサ」と呼ぶ）をプログラムする命令を記憶した（携帯機器内部の）集積回路メモリ又は大容量メモリなどの機械可読媒体とすることができる。他の実施形態では、これらの動作の一部を、ハードワイヤードロジックを含む特定のハードウェア構成要素によって実行してもよい。或いは、プログラムされたデータ処理要素と固定されたハードワイヤード回路要素との組み合わせによってこれらの動作を実行してもよい。
【００３１】
ここで図４を参照すると、電流制限フィードバック制御ループ３１の別の例の回路図とブロック図を組み合わせたものを示している。この実施形態では、電力供給ライン上に（バッテリ充電器３０及びスイッチング電力供給装置２９の上流に）別個の直列パストランジスタ３４が存在しない点を除き、電流測定回路３２、比較器３３及びフィルタ／デコーダ３５は、図３の例とほぼ同様に動作することができる。むしろ、この場合、電力供給ライン上の電力供給回路、この例ではバッテリ充電器３０及びスイッチング電力供給装置２９を、電力供給ライン上で引き出される総ｄｃ電流が基準電流レベル又はそれ以下に維持されるように直接制御することによって電流制限が行われる。ここでは、フィルタ／デコーダ３５の出力が、（電力供給ライン上の総電流が所定の閾値を越えないことを確実にするために）例えばバッテリ充電電流を低減すべき旨を示す制御信号をバッテリ充電器３０に供給する。同様に、別の例では、（例えば、バッテリ充電器３０が、例えばバッテリをより迅速に充電できるようにより多くの電流を引き出せるようにするために）フィルタ／デコーダ３５がスイッチング電力供給装置２９に、電力供給ライン上におけるその総電流の引き出しを抑えるようにシグナリングすることができる。このような決定は、フィルタ／デコーダ３５により、従来の携帯機器の電源管理技術に基づいて行うことができる。図３に示す電力マネージャの残り部分、すなわち電流制限フィードバック制御ループ３１を調整するように作動するコントローラ３７（ＡＤＣ３８及びＤＳＰ回路３９を有する）は、図４では簡潔にするために示していないが、外部電力供給装置を安定させるために必要な調整を行うために存在すると理解されたい。
【００３２】
図５に、電流制限フィードバック制御ループ３１のさらに別の例の回路図とブロック図を組み合わせたものを示す。この場合、電力供給ラインは、バッテリ充電器３０内でのみ終端して、携帯機器内の他の電力供給回路ＰＳ１、ＰＳ２などが、バッテリを再充電するための電流を供給するバッテリ充電器３０の正ノードにｄｃ結合されるようになる。対照的に、図３の配列では、バッテリの正ノードを携帯機器の他の全ての電力供給回路に直接結合する追加の電源切り換え回路が（バッテリ充電器の下流に）必要になる。図５に戻ると、この実施形態における電流制限フィードバック制御ループ３１は、ここでもバッテリ充電器３０自体から離れた直列パストランジスタ３４（図３を参照）の必要性がないことを除き、一般に他の実施形態と同様に動作する。フィルタ／デコーダ３５の出力は、バッテリ充電器３０に電力供給ライン上で引き出す電流の量を制限するように命令する制御信号を供給する。ここでも、この制御信号は、フィルタ／デコーダ３５が、最大規定ｄｃ電流が電力供給ライン上に到達したと判断したことに基づく。
【００３３】
ここで図６を参照すると、電流制限フィードバック制御ループ３１を調整するためのＤＳＰ回路３９のアルゴリズム例を示している。このアルゴリズムは、少なくとも２つの入力、すなわち電力供給ライン（Ｐ）上で測定される電圧信号と、電力供給ラインの電圧規格とを有する。この電圧規格は、結合されている外部電力供給装置から読み取り又はこれによって伝送することができ、或いは携帯機器の製造時に携帯機器内に前もってプログラム又は記憶しておくことができる。このアルゴリズムは、電力供給ライン電圧が安定しているかどうかを判定する判定回路４５を含む。この判定は、測定したｄｃ電圧信号が規格の安定化したｄｃ電圧範囲内に存在するかどうかを単純に判定することを含むことができる。或いは、判定回路４５は、測定したＡＣ電圧信号を分析する他のいくつかのブロック、すなわちオーバーシュート検出ブロック４１、アンダーシュート検出ブロック４２及び振動検出ブロック４３から入力を得ることもできる。これらの名前が示唆するように、これらのブロックは、測定した電圧信号、及び特に（予想される動作の所与の周波数範囲を上回る）ＡＣ電圧スペクトルにデジタル信号処理を行って、オーバーシュート状況、アンダーシュート状況、又は十分に高い振幅の振動を検出することができる。これらの「問題」のいずれかが検出された場合、電力供給ライン電圧は不安定と見なされ、これに応答して、アルゴリズムが電流制限フィードバック制御ループの挙動を修正する（ブロック４６）。ここでもまた、このアルゴリズムは、遭遇した問題に対処するために以下の選択肢、すなわち制御信号フィルタ／デコーダ３５の１又はそれ以上のパラメータの変更、比較器３３内の誤差増幅器のバイアスの変更、及び／又はアナログ電力供給ライン調整フィルタ２８（図３を参照）の１又はそれ以上のパラメータの変更のうちの１つ又はそれ以上を選択することができる。上述したように、この制御ループプロセスの修正は、電流制限フィードバック制御ループのｄｃ電流制限機能に影響を与えずにループの周波数特性を変化させることと見なすことができる。この制御ループの挙動の変化は、フィードバック制御ループプロセスのループの帯域幅を変化させることと見なすこともできる。なお、このような変化は、制御ループの総ｄｃ電流制限機能が大幅に損なわれないように、比較的小さな増分となるように定義することができる。アルゴリズムのリアルタイムで又は継続的に動作する性質に起因して、このようにわずかな変化を強制することは、電力供給ライン電圧上で検出された不安定性を取り除くために必要な挙動に最小限の変化しかもたらさないようにする上で効果的となり得る。
【００３４】
コントローラ３７が電流制限フィードバック制御ループプロセスの挙動を調整又は修正するための上述したプロセスは、携帯機器の通常の動作中に「バックグラウンドで」継続的で動作して、機器のエンドユーザが気付かないようにすることができる。しかしながら、場合によっては、制御ループプロセスの変更頻度を比較的低くし、又は電力供給ライン上で起こり得る不安定性を予想することが望ましい場合もある。このことは、外部電力供給装置から応答（電力供給ライン上の電圧応答）を引き出して電力供給ライン上の不安定性の可能性に関する情報を得るために、まず外部電力供給装置を刺激することによって実現することができる。例えば、外部電力供給装置から応答を引き出すために、安定化コントローラ３７を、バッテリ充電器３０及び／又はスイッチング電力供給装置２９（図３を参照）に、電力供給ライン上に所定の負荷を印加することをシグナリングできるようにすることができる。この所定の負荷は、従来の電圧調整器回路の応答を測定するために一般的に使用されるような衝撃型負荷とすることができる。次に、コントローラ３７は、（例えば、電力供給ライン上のＡＣ電圧スペクトルの測定値を取得することを含む）上述した方法で応答を測定し、この測定した応答を分析して外部電力供給装置の特性を判断する。具体的には、コントローラ３７は、測定した応答データを使用して、例えば測定した応答内で観測される振動の周波数を検出することにより、外部電力供給装置の共振周波数を計算することができる。その後、コントローラ３７は、分析した応答に基づいて制御ループ３１を修正する。例えば、コントローラ３７は、計算した共振周波数を避けるように制御ループ３１のループ帯域幅を変更することができる。この外部電力供給装置を刺激してその応答を測定する能力は、ＤＳＰ回路３９のための独立したアルゴリズムとしてもよく、又は電流制限フィードバック制御ループプロセスに対して行われた以前の修正を検証するために、図６に示すアルゴリズムに追加して、例えばごくたまに行われるようにしてもよい。
【００３５】
いくつかの実施形態について説明し添付図面に示したが、当業者には他の様々な修正が浮かぶと考えられるので、このような実施形態は広範な発明を例示するものにすぎず、このような発明を限定するものではなく、また本発明は、図示し説明した特定の構造及び構成に限定されるものではないと理解されたい。例えば図３には、電流制限フィードバック制御ループ３１が、電力供給ライン電圧のデジタル版をモニタするＤＳＰ回路３９によってどのように調整されるかを示しているが、これを純粋なアナログのモニタ及び（コントローラ３７のための）制御回路を使用して行うこともできる。また、図１に示すＰＤ１０は、マルチ機能型携帯電話機（スマートフォン）であるが、本発明は、ラップトップ／ノートブック型コンピュータ、タブレットコンピュータ、専用ナビゲーション機器、デジタルメディアプレーヤ、携帯電話機及び携帯情報端末などの他の種類の携帯機器にも適用可能である。従って、本説明は限定的なものではなく例示的なものと見なすべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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