(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータに，入力電源から複数の電源ドメインにそれぞれ供給する出力電源を生成する多出力電源回路の設計プログラムであって，
コンピュータに，前記入力電源の電圧と，前記複数の出力電源の電圧及び電流との設定に応じて，前記入力電源の電圧から，前記複数の出力電源の何れかの電圧を生成する複数の電圧コンバータを前記入力電源と前記複数の出力電源との間に有する，複数の前記多出力電源回路のツリー構造を生成させ，
コンピュータに，前記複数の多出力電源回路のツリー構造について，それぞれのコスト関数を演算させ，
コンピュータに，前記コスト関数のうち要求される性能に応じたコスト関数を有する前記多出力電源回路のツリー構造を出力させる設計プログラム。
【請求項２】
前記コスト関数は，前記ツリー構造の電力効率を含む，請求項１に記載の設計プログラム。
【請求項３】
前記所定のコスト関数は，最良の電力効率を含む，請求項１または２に記載の設計プログラム。
【請求項４】
前記コスト関数は，前記ツリー構造の集積度を含む，請求項１または２に記載の設計プログラム。
【請求項５】
前記コスト関数は，前記ツリー構造の回路規模を含む，請求項１または２に記載の設計プログラム。
【請求項６】
前記出力されるツリー構造は，前記入力電源の電圧から経由電圧を生成する第１の電圧コンバータと，前記経由電圧から前記複数の出力電源の電圧のいずれかを生成する第２の電圧コンバータを有する，請求項１乃至５に記載の設計プログラム。
【請求項７】
前記複数の多出力電源回路のツリー構造の１つは，他の前記ツリー構造と前記経由電圧の値が異なる，請求項６に記載の設計プログラム。
【請求項８】
前記複数の多出力電源回路のツリー構造の１つは，他の前記ツリー構造と前記コスト関数の値が異なる，請求項６に記載の設計プログラム。
【請求項９】
入力電源から複数の電源ドメインにそれぞれ供給する出力電源を生成する多出力電源回路の設計装置において，
前記入力電源の電圧と，前記複数の出力電源の電圧及び電流との設定に応じて，前記入力電源の電圧から，前記複数の出力電源の何れかの電圧を生成する複数の電圧コンバータを前記入力電源と前記複数の出力電源との間に有する，複数の前記多出力電源回路のツリー構造を生成するツリー生成手段と，
前記複数の多出力電源回路のツリー構造について，それぞれのコスト関数を演算する手段と，
前記コスト関数のうち要求される性能に応じたコスト関数を有する前記多出力電源回路のツリー構造を出力する手段とを有する設計装置。
【請求項１０】
前記コスト関数は，前記ツリー構造の電力効率を含む，請求項９に記載の設計装置。
【請求項１１】
前記所定のコスト関数は，最良の電力効率を含む，請求項９または１０に記載の設計装置。
【請求項１２】
前記コスト関数は，前記ツリー構造の集積度を含む，請求項９または１０記載の設計装置。
【請求項１３】
前記コスト関数は，前記ツリー構造の回路規模を含む，請求項９または１０に記載の多出力電源回路を構成する方法。
【請求項１４】
前記ツリー構造は，前記入力電源の電圧から経由電圧を生成する第１の電圧コンバータと，前記経由電圧から前記複数の出力電源の電圧のいずれかを生成する第２の電圧コンバータを有する，請求項９乃至１３に記載の設計装置。
【請求項１５】
前記複数の多出力電源回路のツリー構造の１つは，他の前記ツリー構造と前記経由電圧の値が異なる，請求項１４に記載の設計装置。
【請求項１６】
前記複数の多出力電源回路のツリー構造の１つは，他の前記ツリー構造と前記コスト関数の値が異なる，請求項１４に記載の設計装置。
【請求項１７】
コンピュータが，入力電源から複数の電源ドメインにそれぞれ供給する出力電源を生成する多出力電源回路を構成する方法において，
コンピュータが，前記入力電源の電圧と，前記複数の出力電源の電圧及び電流との設定に応じて，前記入力電源の電圧から，前記複数の出力電源の何れかの電圧を生成する複数の電圧コンバータを前記入力電源と前記複数の出力電源との間に有する，複数の前記多出力電源回路のツリー構造を生成するツリー生成工程と，
コンピュータが，前記複数の多出力電源回路のツリー構造について，それぞれのコスト関数を演算する工程と，
コンピュータが，前記コスト関数のうち要求される性能に応じたコスト関数を有する前記多出力電源回路のツリー構造を出力する工程とを有する多出力電源回路を構成する方法。
【請求項１８】
前記コスト関数は，前記ツリー構造の電力効率を含む，請求項１７に記載の多出力電源回路を構成する方法。
【請求項１９】
前記所定のコスト関数は，最良の電力効率を含む，請求項１７または１８に記載の多出力電源回路を構成する方法。
【請求項２０】
前記コスト関数は，前記ツリー構造の集積度を含む，請求項１７または１８に記載の多出力電源回路を構成する方法。
【請求項２１】
前記コスト関数は，前記ツリー構造の回路規模を含む，請求項１７または１８に記載の多出力電源回路を構成する方法。
【請求項２２】
前記出力されるツリー構造は，前記入力電源の電圧から経由電圧を生成する第１の電圧コンバータと，前記経由電圧から前記複数の出力電源の電圧のいずれかを生成する第２の電圧コンバータを有する，請求項１７乃至２１に記載の多出力電源回路を構成する方法。
【請求項２３】
前記複数の多出力電源回路のツリー構造の１つは，他の前記ツリー構造と前記経由電圧の値が異なる，請求項２２に記載の出力電源回路を構成する方法。
【請求項２４】
前記複数の多出力電源回路のツリー構造の１つは，他の前記ツリー構造と前記コスト関数の値が異なる，請求項２２に記載の出力電源回路を構成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，多出力電源回路の設計方法及び多出力電源回路の設計装置に関し，特に，複数の電圧コンバータをツリー構造（木構造）にして単一の入力電源電圧から複数の出力電源電圧を生成する多出力電源回路の設計方法及びその設計装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模な半導体集積回路装置（ＬＳＩ）は，異なるアーキテクチャーで生成された複数のマクロを組み合わせて構成されることと，省電力化の要請が高いこととから，多電源化される傾向にある。すなわち，ＬＳＩは，内部に複数の電源領域（電源ドメイン）を有し，それらの電源のオン，オフを制御することで無駄な電力消費をなくし省電力化を図っている。そのため，かかるＬＳＩに多電源を供給する多出力電源回路が必要になる。
【０００３】
多出力電源回路は，例えばシステム内の直流電源を入力電源とし，ＬＳＩ内部の電源ドメインに対応する複数の出力電源を生成する。単一の入力電源から複数の出力電源を生成する多出力電源回路の構成手法の一つとして，１入力１出力の電圧コンバータ，例えばＤＣ−ＤＣコンバータを組み合わせる方法がある。１入力１出力のＤＣ−ＤＣコンバータとは，第１の電圧を有する入力直流電源から第１の電圧より低いまたは高い第２の電圧を有する出力直流電源を生成する電源変換回路である。
【０００４】
ＬＳＩの省電力化に伴い，多出力電源回路の省電力化も要求されている。したがって，多出力電源回路は低電力，つまり入力電力に対して出力電力の比が高い（高効率）ことが要求される。一方で，多出力電源回路を構成するＤＣ−ＤＣコンバータの数も可能な限り少ないことも，省スペース化の要請から要求される。
【０００５】
しかしながら，複数の出力電源を生成する電圧コンバータの組み合わせは，多数存在し，最適な組み合わせを探索する効果的な方法については未だ提案されていない。一般論として，電圧コンバータの考えられる全ての組み合わせについて消費電力を計算し，その中から消費電力が最も小さい組み合わせを探索する方法が考えられる。
【０００６】
多電源を有する半導体装置のレイアウト方法については，以下の特許文献がある。この特許文献には，多電源を有する半導体装置のレイアウトを容易にする方法が開示されている。多電源を生成する多出力電源回路についての設計方法は記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１５０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の電圧コンバータの考えられる全ての組み合わせについて消費電力を計算して最適な組み合わせを探索する方法は，膨大な工数を要し好ましくない。特に，ＬＳＩの電源ドメインの数が増大するに伴い，必要な出力電源の数も増大し，考えられる組み合わせの数は天文数学的に増大する傾向にある。
【０００９】
そこで，本技術では，要求される性能に応じたコスト関数を有する電圧コンバータの組み合わせを探索できる多出力電源回路の設計を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため，本実施の形態では，入力電源から複数の電源ドメインにそれぞれ供給する出力電源を生成する多出力電源回路の設計プログラムは，コンピュータに，前記入力電源の電圧と複数の前記出力電源の電圧及び電流との設定に応じて，前記入力電源の電圧から，前記複数の出力電源の何れかの電圧を生成する複数の電圧コンバータを前記入力電源と前記複数の出力電源との間に有する複数の前記多出力電源回路のツリー構造を生成させ，前記複数の多出力電源回路のツリー構造それぞれについて複数種のコスト関数を演算させ，前記複数種のコスト関数のうち要求される性能に応じたコスト関数を有する前記多出力電源回路のツリー構造を出力させる。
【００１１】
上記実施の形態によれば，要求される性能に応じたコスト関数値を有する電圧コンバータの組み合わせを探索することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】多出力電源回路の一例を示す図である。
【図２】多出力電源回路の定義について示す図である。
【図３】電圧コンバータの一例を示す回路図である。
【図４】多出力電源回路の設計方法の一例を示すフローチャート図である。
【図５】本発明者による実験結果を示す図である。
【図６】本実施の形態における多出力電源回路の設計方法を示すフローチャート図である。
【図７】本実施の形態における設計方法の解絞り込み工程Ｓ１のフローチャート図である。
【図８】経由電圧表作成工程Ｓ１−１による経由電圧表の一例を示す図である。
【図９】経由電圧表作成工程のフローチャート図である。
【図１０】木生成工程を説明する図である。
【図１１】木生成工程Ｓ１−２のフローチャート図である。
【図１２】木生成工程Ｓ１−２のフローチャート図である。
【図１３】木生成工程Ｓ１−２により生成される木の途中経過を示す図である。
【図１４】コスト関数値計算工程の具体例を示す図である。
【図１５】図７の反復回数判定工程S1-5を説明する図である。
【図１６】解改善工程Ｓ２のフローチャート図である。
【図１７】解改善工程での木切断処理工程S2-1-2の第１の例を示す図である。
【図１８】解改善工程での木切断処理工程S2-1-2の第２の例を示す図である。
【図１９】解改善工程による電力効率の改善例を示す図である。
【図２０】本実施の形態の効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下，図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し，本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１９】
図１は，多出力電源回路の一例を示す図である。図１には３種類の多出力電源回路ＰＳＣ１，２，３が示されている。多出力電源回路ＰＳＣ１は，入力電源電圧５Ｖから，出力電源電圧３．３Ｖ，３．３Ｖ，２．５Ｖ，１．３Ｖにそれぞれ電圧変換する電圧コンバータＣ１〜Ｃ４を有する。多出力電源回路ＰＳＣ２は，入力電源電圧５Ｖから出力電源電圧３．３Ｖに電圧変換する電圧コンバータＣ１と，３．３Ｖから２．５Ｖに電圧変換する電圧コンバータＣ５と，２．５Ｖから１．３Ｖに電圧変換する電圧コンバータＣ６とを有する。そして，多電源電圧ＰＳＣ３は，入力電源電圧５Ｖから出力電源電圧３．３Ｖに電圧変換する電圧コンバータＣ１と，３．３Ｖから２．５Ｖに電圧変換する電圧コンバータＣ５と，３．３Ｖから１．３Ｖに電圧変換する電圧コンバータＣ７とを有する。このように，１つの入力電源電圧５Ｖから４つの出力電源電圧を生成する多出力電源回路は，電圧コンバータのツリー構造（木構造）で構成することができ，そのとりうるツリー構造は複数存在する。
【００２０】
図２は，多出力電源回路の定義について示す図である。図１に示したとおり，本実施の形態で設計される多出力電源回路ＰＳＣは，電力供給源である１つの入力電源電圧Ｐ０から，電源が供給されるＬＳＩ内の複数の電源領域（電源ドメイン）Ｄ１ないしＤ４に供給する出力電源電圧を生成する。そこで，多出力電源回路ＰＳＣでは，入力電源電圧Ｐ０を根と定義し，各電源ドメインＤ１〜Ｄ４への出力電源電圧を葉と定義し，根と葉の間に電圧コンバータＣのツリー構造（木構造）が形成される。ツリー構造であるので，根から葉に向かって１つの枝から複数の枝に分かれることはあっても，複数の枝から１つの枝が形成されることはない。また，経由する電圧に応じて１つの枝から１つの枝が生成され，それらの継ぎ目に電圧コンバータが配置される。
【００２１】
各電圧コンバータは，１つの入力電圧から１つの出力電圧を生成する電圧コンバータである。そして，多出力電源回路は，この電圧コンバータのツリー構造を有する。各電圧コンバータの消費電力は，出力電圧と出力電流の積により求められる。また，各電圧コンバータの効率は，出力の消費電力の，入力電圧と入力電流の積から求められる入力電力に対する比率である。
【００２２】
図３は，電圧コンバータの一例を示す回路図である。いずれの電圧コンバータも直流電圧Ｖｉｎから直流電圧Ｖｏｕｔに電圧変換するＤＣ−ＤＣコンバータである。ステップダウンＤＣ−ＤＣコンバータＣｓｄｗｎは，スイッチトＳ１，インダクタＬ，ダイオードＤ１，キャパシタＣ１，負荷抵抗ＲＬからなり，負荷抵抗ＲＬに出力電圧Ｖｏｕｔが生成される。出力電圧Ｖｏｕｔは入力電圧Ｖｉｎより低い。スイッチＳ１がオンの時に，実線の電流によりＬにエネルギーが蓄えられる。そして，スイッチＳ１がオフの時に，ダイオードＤ１は破線の電流のようにインダクタＬに蓄積されたエネルギーを負荷ＲＬに転流する。そして，スイッチＳ１のオンとオフの比率により出力電圧Ｖｏｕｔの電位が制御される。キャパシタＣ１に電荷が蓄積され，出力電圧Ｖｏｕｔの変動が抑えられる。
【００２３】
一方，ステップアップＤＣ−ＤＣコンバータＣｓｕｐも，スイッチトＳ１，インダクタＬ，ダイオードＤ１，キャパシタＣ１，負荷抵抗ＲＬからなり，負荷抵抗ＲＬに出力電圧Ｖｏｕｔが生成される。出力電圧Ｖｏｕｔは入力電圧Ｖｉｎより高い。スイッチＳ１がオンの時に，実線の電流によりインダクタＬにエネルギーが蓄えられる。そして，スイッチＳ１がオフの時に，ダイオードＤ１は破線の電流のようにインダクタＬに蓄積されたエネルギーを負荷ＲＬに転流する。そして，スイッチＳ１のオンとオフの比率により出力電圧Ｖｏｕｔの電位が制御される。
【００２４】
本実施の形態の多出力電源回路は，図３のようなＤＣ−ＤＣコンバータをツリー構造にしたものである。ただし，図３以外の電圧コンバータ回路でも本実施の形態の多出力電源
回路は構成可能である。
【００２５】
図４は，多出力電源回路の設計方法の一例を示すフローチャート図である。この設計方法は，後述する本実施の形態の設計方法に対する比較例である。図４の多出力電源回路の設計方法では，設計装置であるコンピュータに，多出力電源回路ＰＳＣに要求される入出力データ１０と，ツリー構造（木）を構成するＤＣ−ＤＣコンバータの効率特性データ１２とが入力される。入出力データ１０は，電力供給源の入力電圧５Ｖと，電源ドメインＡ〜Ｅそれぞれに要求される出力電圧と出力電流とを有する。さらに，ＤＣ−ＤＣコンバータの効率特性データ１２は，あらかじめ生成されたＤＣ−ＤＣコンバータａ），ｂ），ｃ），ｄ）（ｄ）は図示せず）の複数の出力電流Ｉｏｕｔに対応する電力効率を有する。
【００２６】
コンピュータは，与えられる入出力データ１０から考えられる全てのツリー構造（木）１４を生成する（Ｓａ）。ツリー構造（木）は，図１に示した通りであり，図４に示されているツリー構造（木）２０は，入力電源電圧Ｐ０を根とし，電源ドメインＡ〜Ｅを葉とし，入力電圧かから出力電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータａ），ｂ），ｃ），ｄ）のツリー構造（木）が，根と葉との間に有する。木生成工程Ｓａは，全てのツリー構造例（木）１４を生成する。次に，コンピュータは，全てのツリー構造（木）１４それぞれについて効率特性データ１２を参照してコスト関数値の計算を行う（Ｓｂ）。コスト関数値とは，ツリー構造（木）１４の入力電力に対する出力電力の比からなる多出力電源回路の効率である。このコスト関数値計算工程Ｓｂは，全てのツリー構造（木）１４について，電力効率のリスト１６を生成する。最後に，最適木選択工程Ｓｃで，コンピュータは，全てのツリー構造（木）１４の電力効率のリスト１６から，最も効率が高いツリー構造（木）１８を選択する。
【００２７】
上記の多出力電源回路の設計方法は，次のような問題点を有する。図２に示した１階層のツリー構造（木）の場合において，電源ドメインＤ１〜Ｄ４それぞれに出力電力を生成する電圧コンバータＣの組み合わせの数は，ｎ個のものを分割つまりグループ化する方法の総数にあたる数を示すベル数（Ｂｎ）である。ベル数は，ｎ＝１，２，３〜１０とすると，Ｂｎ＝１，２，５，１５，５２，２０３，８７７，４１４０，２１１４７，１１５９７５である。そして，複数の電源ドメインに出力電圧を生成するツリー構造（木）は，図４の２０に示すとおり，電圧コンバータが１階層ではなく複数階層からなる。したがって，複数階層のツリー構造（木）の場合は，ｎ＝１０の場合のベル数Ｂｎ＝１１５，９７５以上の組み合わせになることは明らかである。
【００２８】
参考までに，電圧コンバータによるツリー構造（木）が２階層の場合は，ｎ＝１０で４，０７３，４１２通り，３階層の場合は，ｎ＝１０で２，１０８，９５０，８７１通りになることは，数学的に容易に確かめられる。
【００２９】
よって，図４のように，考えられる全てのツリー構造（木）１４を生成し，それら全てのコスト関数値（例として電力効率または電力）を計算すると，膨大な工数を必要とする。将来のＬＳＩは電源ドメインの数が増大する傾向にあり，例えば１００個の電源ドメインに対する出力電源を生成することが必要になる。このように電源ドメインの数ｎが増大すると，ツリー構造（木）の組み合わせ数が飛躍的に増大し，図４の設計方法は現実的ではない。
【００３０】
図５は，本発明者による実験結果を示す図である。図５のグラフは，入力電源電圧５Ｖ，出力電圧１．２Ｖであり，必ず３．３Ｖを経由し，葉の数が１０個存在する多出力電源回路について，図４の設計方法の工程Ｓａ，Ｓｂにより考えられる全てのツリー構造（木）の電力効率を計算し，そのヒストグラムで出力したものである。横軸が電力効率，縦軸がツリー構造（木）の数である。図５の最も右側に分布されるツリー構造（木）が最も高
い電力効率を有する。
【００３１】
図５に示されるとおり，考えられるツリー構造（木）の電力効率は，比較的高い領域（６４％〜８３％）内に分布していることが判明した。このことから，かならずしも考えられる全てのツリー構造（木）の電力効率（コスト関数値）を計算する必要はなく，ツリー構造（木）をランダムに生成し，その電力効率（コスト関数値）を計算し，より高い効率のツリー構造（木）を選択するようにしても，最も高い電力効率のツリー構造（木）と遜色のない電力効率を有するツリー構造（木）を探索することができることが理解できる。
【００３２】
図５の分布によれば，効率８０％以上８３％以下のツリー構造の解が全体の９％を占めている。このことは，確率的には，１回のランダムに生成したツリー構造の効率が，最高効率（８３％）より３％以内の効率（８０％以上）を有する確率は９％である。よって，ランダム生成を２回行って得たツリー構造のうちより高い効率のツリー構造の解を選択すれば，そのツリー構造が最高効率（８３％）から３％以内の効率（８０％以上）を有する確率は，１００％−９１％×９１％＝１７％になる。同様に，５回で３６％，１０回で６１％，５０回で９９％，１００回で９９．９９％，２００回で９９．９９９９９９％である。つまり，ランダムにツリー構造を生成し電力効率を計算する工程は，かならずしも全ての組み合わせの回数行う必要はなく，所定回数繰り返せば，最高効率から一定範囲内の効率を有するツリー構造（木）の解を探索することができる。
【００３３】
図６は，本実施の形態における多出力電源回路の設計方法を示すフローチャート図である。図６に示したフローチャートは概略であり，個々の工程については後で詳述する。なお，ツリー構造は「木」で統一して称する。
【００３４】
本実施の形態の設計方法によれば，設計装置であるコンピュータに，多出力電源回路ＰＳＣに要求される入出力データ１０と，木を構成するＤＣ−ＤＣコンバータの効率特性データ１２とが入力される。入出力データ１０は，電力供給源の入力電圧Ｐ＝５Ｖと，電源ドメインＡ〜Ｅそれぞれに要求される出力電圧と出力電流とを有する。さらに，ＤＣ−ＤＣコンバータの効率特性データ１２は，あらかじめ生成されたＤＣ−ＤＣコンバータａ），ｂ），ｃ），ｄ）（ｄ）は図示せず）の複数の出力電流Ｉｏｕｔに対応する電力効率を有する。効率特性データ１２は，あらかじめ実験またはシミュレーションにより各電圧コンバータの電力効率を測定または計算することで求めることができる。また，電圧コンバータであるＤＣ−ＤＣコンバータは，入力電圧を出力電圧に変換する変換回路であり，その入力電圧と出力電圧は，多出力電源回路の入力電源電圧以下で多出力電源回路の出力電圧以上である。図６の効率特性データ１２には，各電圧コンバータの入力電圧と出力電圧のデータも含まれる。
【００３５】
解絞り込み工程Ｓ１では，入出力データ１０から入力電源電圧Ｐ０と複数の電源ドメインへの出力電源との間にランダムに木を生成し，その電力効率などのコスト関数を計算し，ランダムに生成した所定個の木のうちコスト関数が最も良い木を解の候補の木２２として絞り込む。このランダム生成された木の数は，図５の実験結果から得た統計的な性質に基づき，考えられる全ての木の数より十分に少ない数であり，一方，コスト関数が最良値に近くなる確率が十分に高い数である。後述する実施の形態では，この数は電源ドメインの数が１０の場合でも５０〜１００回程度である。
【００３６】
候補の木は，例えば，図中の２０に示されるとおりであり，入力電源電圧Ｐ０からなる根と，複数の電源ドメインへの出力電圧を葉とするツリー構造である。ツリー構造は，１つの枝（単一の入力電圧）から１つまたは複数の枝（単一の出力電圧）を生成する複数の電圧コンバータを有する。各電圧コンバータは，入力電源電圧または出力電圧のいずれかの電圧から出力電圧のいずれかの電圧に変換する電圧変換器である。よって，電圧コンバ
ータは，出力電圧からなる経由電圧の位置に配置される。
【００３７】
解改善工程Ｓ２では，解絞り込み工程Ｓ１で絞り込まれた候補の木について，任意の電圧を出力する電圧コンバータ以前の入力側ツリー構造について，解絞り込み工程Ｓ１を行い，より良いコスト関数を持つ入力側ツリー構造を探索する。また，上記の任意の電圧を順次入力電源電圧に達するまで順次入力側にシフトしながら，それに基づく入力側ツリー構造の改善を繰り返す。その結果，最良のコスト関数を有する木２４が検出される。
【００３８】
図６の設計方法において，候補の木２２の数はかならずしも１個である必要はない。比較的少ない数であれば複数個であってもよい。そして，複数個の候補の木２２について，解改善工程Ｓ２をより入力側のツリー構造を改善し，最もコスト関数が良い木を探索することが望ましい。
【００３９】
［解絞り込み工程Ｓ１］
図７は，本実施の形態における設計方法の解絞り込み工程Ｓ１のフローチャート図である。経由電圧表作成工程Ｓ１−１では，多出力電源回路の入力電圧から出力電圧に至るまでにＤＣ−ＤＣコンバータにより電圧変換されて生じる経由電圧の列を電源ドメインごとに乱数を用いて生成する。具体的方法は後に詳述する。そして，木生成工程Ｓ１−２では，経由電圧表作成工程Ｓ１−１により作成した経由電圧表の経由電圧の列を満たすような多出力電源回路を，乱数を用いて生成する。これについても，具体的方法は後で詳述する。両工程Ｓ１−１，Ｓ１−２の乱数を用いて生成することが，ランダムに木を生成することを意味する。
【００４０】
次に，コスト関数値計算工程Ｓ１−３では，木生成工程Ｓ１−２で生成した木による多出力電源回路のコスト関数値を計算する。コスト関数値については後で詳述するが，例えば電力効率であり，または電圧コンバータの数の要因を電力効率に加えた値である。そして，最良木更新工程Ｓ１−４では，コスト関数値がより良い多出力電源回路に対する木を最良木として置き換える。そして，一定回数，例えば電源ドメイン数１０の場合に５０〜１００回，上記の工程Ｓ１−１〜Ｓ１−４を繰り返す（Ｓ１−５）。
【００４１】
［経由電圧表作成工程Ｓ１−１］
図８は，経由電圧表作成工程Ｓ１−１による経由電圧表の一例を示す図である。図９は，経由電圧表作成工程のフローチャート図である。図８の経由電圧表tbl[v,d]を参照しながら，図９のフローチャートに沿って経由電圧表作成工程Ｓ１−１を説明する。
【００４２】
経由電圧作成工程Ｓ１−１では，図８に示されるとおり，多出力電源回路の入出力データ１０と，電圧コンバータの効率特性データ１２（図６参照）とから，経由電圧表tbl[v,d]を作成する。具体的には，図９の表作成工程Ｓ１−１−１では，表tbl[v,d]の縦に，多出力電源回路の各電源ドメイン名（Ａ〜Ｅ）とその電圧（３．３Ｖ，２．５Ｖ，２．５Ｖ，２．５Ｖ，１．２Ｖ）を書き並べ、横にＤＣ−ＤＣコンバータの効率特性表１２から各コンバータの入力電圧と出力電圧とを抽出して書き並べる。そして，表の横方向の電圧（５Ｖ，３．３Ｖ，２．５Ｖ，１．２Ｖ）は左から右にむけて降順に並べる。
【００４３】
次に，確定マス埋め工程Ｓ１−１−２では，多出力電源回路の入力電圧（５．５Ｖ）の列にすべて○を書く（図８中３０参照）。この入力電圧の枝は必ず存在するからである。また各行ごとに多出力電源回路の電源供給先の各電源ドメインＡ〜Ｅへの出力電圧と同じ経由電圧の列に○を書く（図８中３２参照）。この経由電圧も必ず存在するからである。そして、各電源ドメインＡ〜Ｅへの出力電圧未満の経由電圧の列に×を書く（図８中３４参照）。この経由電圧は存在する必要がないからである。
【００４４】
最後に，ランダム選択工程Ｓ１−１−３では，乱数を用いて残りのマスに○か×を書き入れる（図８中３６参照）。すなわち，前述の工程では確定している経由電圧のマスに○または×を書き入れた。そして，残りのマスに対応する経由電圧は存在しても存在しなくても良いので，ランダムに○または×を書き入れる。その結果，図８に示した経由電圧表tbl[v,d]が生成される。
【００４５】
［木生成工程Ｓ１−２］
図１０は，木生成工程を説明する図である。図１０には，図８と同じ経由電圧表tbl[v,d]が示されている。この経由電圧表tbl[v,d]には，多出力電源回路を構成する電圧コンバータの入力電圧と出力電圧の存在箇所が○で示される。この表によれば，電源ドメインＡの３．３Ｖは，入力電圧５Ｖから３．３Ｖを出力する電源コンバータにより生成され，電源ドメインＢの２．５Ｖは，入力電圧５Ｖから経由電圧３．３Ｖを出力する電源コンバータと，さらに２．５Ｖを出力する電源コンバータにより生成される。他の電源ドメインＣ，Ｄ，Ｅも同様である。
【００４６】
このように，多出力電源回路の入力電圧５Ｖを除いて○が存在する経由電圧は，何らかの電圧コンバータにより生成される必要がある。そして，同一の経由電圧の列に複数の○が存在する場合，その同一の経由電圧を生成する電圧コンバータは，複数の選択肢が存在する。例えば，経由電圧３．３Ｖの列には図中４０で示されるとおり３つのマスに○がある。この３つの同一の経由電圧のグループ４０は，５Ｖから３．３Ｖに変換する単一の電圧コンバータで生成することもできれば，２つの電圧コンバータまたは３つの電圧コンバータで生成することもできる。したがって，ランダムに必要な電圧コンバータを生成するためには，３つのマスの○のグループ４０をランダムにグルーピングすればよいことになる。
【００４７】
ただし，経由電圧２．５Ｖの列には４つのマスに○が存在する。しかし，グループ４４は入力電圧５Ｖ，出力電圧２．５Ｖの電圧コンバータにより生成され，グループ４２は入力電圧３．３Ｖ，出力電圧２．５Ｖの電圧コンバータにより生成される。よって，グループ４２と４４とは別のグループに分けて，それぞれでランダムにグルーピングしなければならない。さらに，電圧コンバータは，単一の入力電圧を単一の出力電圧に変換するので，グループ４２において，その入力電圧を生成するグループ４０の３つの○が異なるグループに分けられると，その出力側のグループ４２も別々に分けられなければならない。
【００４８】
図１０の経由電圧表tbl[v,d]から木生成する一例を説明すると以下の通りである。まず，グループ４０を，ランダムなグループ化により，電源ドメインＡ，Ｂに属する○と，電源ドメインＣに属する○とでグループ化したとする。その結果，図１０中の電圧コンバータ群４０Ｃに示すとおり，電源ドメインＡ，Ｂのための電圧コンバータＣ１と，電源ドメインＣのための電圧コンバータＣ２とが生成される。次に，グループ４２についてランダム発生を考えると，グループ４０が２つにグループ化されたため，電圧コンバータＣ１の出力側には電源ドメインＢのための電圧コンバータＣ３が，電圧コンバータＣ２の出力側には電源ドメインＣのための電圧コンバータＣ４がそれぞれ生成されなければならない。この場合，電圧コンバータ群４２Ｃには電圧コンバータをランダムに発生する余地はない。また，グループ４４についてランダム発生を考えると，電源ドメインＤに属する○と電源ドメインＥに属する○とを１つのグループにグループ化したとする。その結果，電圧コンバータ群４４Ｃに示すとおり，電源ドメインＤ，Ｅのための電圧コンバータＣ５が生成される。最後に，経由電圧１．２Ｖを生成する電圧コンバータＣ６はランダムに発生する余地はなく，電圧コンバータＣ５の出力に電圧コンバータＣ６が生成される。
【００４９】
以上のとおり，複数の経由電圧のうち入力電圧５Ｖ側から出力電圧３．３Ｖ〜１．２Ｖに向かって，同一経由電圧の列の○のグループをランダムにグループ化して，グループ化
された位置に電圧コンバータを生成すれば，ランダムな木を生成することができる。ただし，電圧コンバータが単一入力電圧から単一出力電圧を生成するという規制に基づいて，ランダム発生可能か否かを判断する必要がある。
【００５０】
図１０に示された多出力電源回路において，電圧コンバータ群４０Ｃが単一の電圧コンバータにグループ化されたとすると，その出力側の電圧コンバータ群４２Ｃは，ランダムにグループ化することが許される。このように，入力側の電圧コンバータのグループ化の影響を受けるのである。
【００５１】
図１１，１２は，木生成工程Ｓ１−２のフローチャート図である。図１１，１２は同じフローチャートであり，それぞれの右側にフローチャートの各工程の説明が示されている。図１１は前半の説明，図１２は後半の説明が示されている。
【００５２】
図１３は，木生成工程Ｓ１−２により生成される木の途中経過を示す図である。図１１，１２のフローチャートを簡単に説明した後，具体例について図１３を参照して説明する。
【００５３】
図１１，１２のフローチャートは，図１０の経由電圧表tbl[v,d]からランダムに木４６を生成する処理フローを示す。図中の工程に沿って概略を説明する。
【００５４】
工程S1-2-1では，作業用キュー Qv, Qd, Qd_tmpと初期木を作成する。
【００５５】
（１）電圧作業キューQvは工程S1-1で作成した経由電圧表の横方向に書き並べてある電圧のうち入力電圧を除去したものを降順に並べたものである。
【００５６】
（２）電源ドメイン作業キューQdは電源ドメイン名を書き並べた一つの集合のみが格納されたキューである。
【００５７】
（３）電源ドメインテンポラリキューQd_tmpは何も格納されていないキューである。
【００５８】
（４）初期木は，それぞれの電源ドメインの電源ドメイン名をラベルとして持った葉ノードが共通の親ノードを持つような木である。
【００５９】
工程S1-2-2では，Qvから要素を一つ取り出しＶとする。つまり，経由電圧を入力電圧側から順次取り出して以下の処理を行う。
【００６０】
工程S1-2-3では，Qdから要素を一つ取り出しＤとする。Qdは，入力電圧側から木が分岐した場合に，分岐した枝が再度合体せずにさらに分岐する性質を有するので，さらに分岐可能な集合を要素とする。
【００６１】
工程S1-2-4では，集合Ｄを２つに分割する。すなわち，工程S1-1で作成した経由電圧表の経由電圧Ｖの列の○×に従い、集合Ｄを分割する。このとき、○である方を集めた集合をDo、×であるほうの集合をDxとする。よって，Doは，図１０のグループ４０，４２，４４に対応する。
【００６２】
工程S1-2-5では，グルーピング生成を行う。すなわち，集合Doを漏れ重複なく部分集合に分割したもの（グルーピング）を一つ，乱数を使用して生成する。そのように分割された部分集合の集合をG(Do)とする。この工程が前述したランダムなグルーピング工程に対
応する。この集合G(Do)は，次のサイクルで電源ドメイン作業キューQdの要素になる。
【００６３】
工程S1-2-6では，木変更（ノード挿入）を行う。つまり，集合G(Do)の各要素に共通の
親ノードを葉ノードの直上に挿入する。挿入された親ノードに電圧コンバータが配置されることになる。
【００６４】
工程S1-2-7では，Qd_tmp に 集合G(Do)の要素とDxを追加する。
【００６５】
工程S1-2-8では，作業用キューQdが空でなければ 工程S1-2-3 へ進む。
【００６６】
工程S1-2-9では，Qd := Qd_tmp， Qd_tmp:=[] と更新する。
【００６７】
工程S1-2-10では，作業用キューQvが空ではなければ，工程S1-2-2へ進む。
【００６８】
上記の工程S1-2-9の更新によりQd := Qd_tmpとされ，次のフローチャートのサイクルでは，Qdの各要素についてグルーピングが行われる。つまり，グルーピングに基づいて親ノードが生成され，木の枝が分岐したことになるので，分岐した電源ノード群のなかでランダムなグルーピングをすることでさらに分岐するか否かが選択される。
【００６９】
［木生成の具体例］
次に，図１０の具体例を，図１３を参照しながら，上記のフローチャートに沿って説明する。
【００７０】
工程S1-2-1で，作業用キュー Qv, Qd, Qd_tmpと初期木を作成する。図１０の具体例に
よれば，作業用キューQd:=[{A,B,C,D,E}]，Qv:=[3.3V,2.5V,1.2V]，Qd_tmp := []，初期
木は図１３の(a)になる。
【００７１】
［Ｖ=3.3Vのサイクル］
工程S1-2-2で，電圧キューQvから要素を一つ取り出してＶ:=3.3Vとする。その結果，Qv:=[2.5V,1.2V]となる。
【００７２】
工程S1-2-3で，電源ドメインQdから要素を一つ取り出してＤ:={A,B,C,D,E}とする。そ
の結果，Qd:=[]となる。
【００７３】
工程S1-2-4で，Ｄ＝{A,B,C,D,E}のうち，図１０の経由電圧表の経由電圧Ｖ＝3.3Vの列
で○であるのは電源ドメインA,B,C，×であるのは電源ドメインD,Eであるので，Do＝{A,B,C}，Dx＝{D,E}の集合に分割される。
【００７４】
工程S1-2-5で，集合Do={A,B,C} を，漏れ，重複なく部分集合にランダムに分割すると
，分割後の部分集合の集合は，例えば G(Do)＝{{A,B}, {C}}になる。
【００７５】
そして，工程S1-2-6で， 図１３（ｂ）に示すとおり，葉ノードA,Bに共通の親ノードC1が，葉ノードCに親ノードC2がそれぞれ挿入される。つまり，図１０のグループ４０が分
割され，電圧コンバータC1,C2が生成されたことに対応する。
【００７６】
工程S1-2-7で，Qd_tmpにG(Do)の各要素とDxを追加して，Qd_tmp:=[{A,B}, {C}, {D,E}]となる。
【００７７】
工程S1-2-8で，Qdが空になっているので工程S1-2-9へ進む。工程S1-2-9では， Qd:=Qd_tmp＝[{A,B}, {C}, {D,E}]， Qd_tmp:=[] と更新される。さらに，工程S1-2-10で，作業
用キューQvが空ではないので，工程S1-2-2へ進む。Qd＝[{A,B}, {C}, {D,E}]は，図１３
（ｂ）の親ノードC1,C2による分岐により，電源ドメインは{A,B}, {C}, {D,E}に分岐され
たことを意味する。よって，以降のグルーピングはこれらの要素内で行われなければならない。
【００７８】
［Ｖ=2.5Vのサイクル］
工程S1-2-2で，電圧キューQvから要素を一つ取り出してＶ:=2.5Vとし，Qv:=[1.2V]となる。
【００７９】
工程S1-2-3で，電源ドメインQdから要素を一つ取り出してＤ:={A,B}とし，Qd:=[{C}, {D,E}]となる。
【００８０】
工程S1-2-4で，Ｄ＝{A,B}のうち，経由電圧表のＶ＝2.5Vの列で○であるのは電源ドメ
インB，×であるのは電源ドメインAであるので，Do:={B}，Dx:={A}となる。
【００８１】
工程S1-2-5で，Do＝{B} のグルーピングは， G(Do)＝{{B}}のみになる。つまりランダ
ムに発生する余地はない。
【００８２】
工程S1-2-6で，図１３（ｃ）のように葉ノードBの直上に親ノードC3が挿入される。
【００８３】
工程S1-2-7で，Qd_tmpにG(Do)の各要素とDxを追加して，Qd_tmp:=[{B}, {A}]になる。
工程S1-2-8では，Qdは空でないので工程S1-2-3に進む。
【００８４】
次に，工程S1-2-3) Qdから要素を一つ取り出してＤ:={C}とし，Qd:=[{D,E}]となる。
【００８５】
工程S1-2-4で，Ｄ＝{C}のうち，経由電圧表のＶ＝2.5Vの列で○であるのはC，×であるのは存在しないので，Do:={C}，Dx:={}となる。
【００８６】
工程S1-2-5で，Do={C} のグルーピングは， G(Do)＝{{C}}のみしか存在しない。つまりランダムにグルーピングすることはできない。
【００８７】
工程S1-2-6で，図１３（ｄ）のように葉ノードCの直上に親ノードC4が挿入される。
【００８８】
工程S1-2-7で，Qd_tmpにG(Do)の各要素とDxを追加して，Qd_tmp:=[{B}, {A}, {C}, {}]となる。工程S1-2-8で，Qdは空でないので工程S1-2-3に進む。
【００８９】
次に，工程S1-2-3で，Qdから要素を一つ取り出してＤ:={D,E}とし，Qd:=[]となる。
【００９０】
工程S1-2-4で，Ｄ＝{D,E}のうち，経由電圧表のＶ＝2.5Vの列で○であるのはD,E，×であるのは存在しないので，Do＝{D,E}，Dx＝{}となる。
【００９１】
工程S1-2-5で，Do＝{D,E} のランダムなグルーピングにより G(Do)＝{{D,E}}が選ばれ
たとする。つまりグループ４４の２つの○が一つの集合にグルーピングされる。
【００９２】
工程S1-2-6で，図１３（ｅ）のように葉ノードD,Eの直上に共通の親ノードC5が挿入さ
れる。
【００９３】
工程S1-2-7で，Qd_tmpにG(Do)の各要素とDxを追加して，Qd_tmp:=[{B}, {A}, {C}, {},
{D,E}, {}]となる。
【００９４】
工程S1-2-8で，Qdは空なので工程S1-2-9に進み，Qd:=Qd_tmp＝[{B}, {A}, {C}, {}, {D,E}, {}]， Qd_tmp:=[] と更新される。工程S1-2-10で，作業用キューQvが空ではないの
で，工程S1-2-2へ進む。Qd＝[{B}, {A}, {C}, {}, {D,E}, {}]は，図１３（ｅ）の親ノードC3による分岐により，電源ドメインは{A}, {B}, {C}, {D,E}に分岐されたことを意味する。よって，以降のグルーピングはこれらの要素内で行われなければならない。
【００９５】
［Ｖ=1.2Vのサイクル］
以下ではV=1.2V について，木の更新が発生するかに注目して簡略化して説明する。
【００９６】
工程S1-2-2で，Qvから要素を一つ取り出して，Ｖ:=1.2V，Qv:=[]となる。
【００９７】
工程S1-2-3で，Qdから要素を一つ取り出して，Ｄ:={B}，Qd:=[{A}, {C}, {}, {D,E}, {}]となる。
【００９８】
工程S1-2-4〜S1-2-8で，経由電圧表のＶ＝1.2Vの列の Bは×。よってDo:={}なので木の更新は発生しない。このときG(Do)={},Dx={B}になる。Qdは空ではないのでS1-2-3に進む
。
【００９９】
次に，工程S1-2-3で，Qdから要素を一つ取り出して，Ｄ:={A}，Qd:=[{C}, {}, {D,E}, {}]となる。
【０１００】
工程S1-2-4〜S1-2-8で，経由電圧表のＶ＝1.2Vの列のAは×。よってDo:={}なので木の
更新は発生しない。このときG(Do)={},Dx={A}になる。Qdは空ではないのでS1-2-3に進む
。
【０１０１】
次に，工程S1-2-3で，Qdから要素を一つ取り出して，Ｄ:={C}，Qd:=[{}, {D,E}, {}]となる。
【０１０２】
工程S1-2-4〜S1-2-8で，経由電圧表のＶ＝1.2Vの列のCは×。よってDo:={}なので木の
更新は発生しない。このときG(Do)={},Dx={C}になる。Qdは空ではないのでS1-2-3に進む
。
【０１０３】
次に，工程S1-2-3で，Qdから要素を一つ取り出して，Ｄ:={}，Qd:=[{D,E}, {}]となる
。
【０１０４】
工程S1-2-4〜S1-2-8で，Ｄ:={}よりDo:={}なので、木の更新は発生しない。このときG(Do)={},Dx={}になる。Qdは空ではないのでS1-2-3に進む。
【０１０５】
次に，工程S1-2-3で， Qdから要素を一つ取り出して，Ｄ:={D,E}，Qd:=[{}]となる。
【０１０６】
工程S1-2-4で， Ｄ:={D,E}のうち，経由電圧表のＶ＝1.2Vの列が○であるのはE，×で
あるのはDなので，Do:={E}，Dx:={D}になる。
【０１０７】
工程S1-2-5で，グルーピングは｛E｝しかないので，G(Do)＝{{E}}になる。
【０１０８】
工程S1-2-6で，図１３（ｆ）のように葉ノードEの直上に親ノードC6が挿入される。
【０１０９】
工程S1-2-7で，Qd_tmpにG(Do)の各要素とDxを追加して，Qd_tmp:= [{}, {B}, {}, {A},
{}, {C}, {}, {}, {E}, {D}]となる。工程S1-2-8で，Qdは空ではないのでS1-2-3に進む
。
【０１１０】
最後に，工程S1-2-3で，Qdから要素を一つ取り出して，Ｄ:={}，Qd:=[]となる。
【０１１１】
工程S1-2-4〜S1-2-7で，Ｄ:={}よりDo:={}なので、木の更新は発生しない。
【０１１２】
工程S1-2-8で，Qdは空なのでS1-2-9に進む。そして，工程S1-2-9で，Qd:=Qd_tmp＝[{},
{B}, {}, {A}, {}, {C}, {}, {}, {E}, {D}, {}, {}]， Qd_tmp:=[] と更新される。
【０１１３】
工程S1-2-10で，作業用キューQvが空なので，木生成工程S1-2は終了する。その結果，
図１３（ｆ）の木が完成する。この木は，図１０の木４６と同じである。
【０１１４】
以上の通り，図１０で説明したランダムに親ノードを発生するアルゴリズムに基づく具体的な処理フローが，図１１，１２，１３により明らかになった。そして，図１３（ｂ），（ｅ）でランダムなグルーピングが行われている。
【０１１５】
［コスト関数値計算工程Ｓ１−３］
図７にもどり，木生成工程S1-2でランダムに生成した木に対応する多出力電源回路のコスト関数値の計算（S1-3）が行われる。コスト関数値の第１の例は，多出力電源回路の電力効率または消費電力である。電力効率なら高いほうが良く，消費電力なら低い方がよい。また，コスト関数の第２の例は，多出力電源回路の電力効率から電圧コンバータの数に応じた分所定のペナルティを減算した値である。多出力電源回路の消費電力に電圧コンバータの数に応じた分所定のペナルティを加算した値である。第２の例は，多出力電源回路の集積度も考慮に入れたコスト関数値である。
【０１１６】
第１の例のコスト関数値（多出力電源回路の電力効率または消費電力）を求める方法について説明する。まず，多出力電源回路の出力電圧を出力する電圧コンバータについて，その出力電圧と出力電流及び効率特性データ１２の効率とから入力電力と入力電流を求め，さらに入力側の電圧コンバータの入力電力と入力電流を求める計算を多出力電源回路の入力にたどりつくまで繰り返す。最後に，多出力電源回路の入力電圧と入力電流による入力電力と，多出力電源回路の出力電力の和との比から，多出力電源回路の電力効率が求められる。
【０１１７】
図１４は，コスト関数値計算工程の具体例を示す図である。図１４を参照して，多出力電源回路の電力効率の求め方を説明する。まず，電源ドメインが要求する電圧と電流は，出力電圧を生成する出力端子側の電圧コンバータの出力電圧と出力電流に対応し，それらの積が電圧コンバータの電力に対応する。
【０１１８】
図１４の左側の多出力電源回路PSC1は電圧コンバータC7,C8からなる。各電圧コンバー
タC7,C8の電力は，それぞれの出力電圧と出力電流の積であり，３．３Ｗ，２Ｗである。
そこで，電圧コンバータC7,C8の入力電力と入力電流は，次の通り求めることができる。
（入力電力）＝（出力電圧）×{Σ(出力電流)}／(効率)      (１)
（入力電流）＝（入力電力）／（入力電圧）               （２）
ここで，Σ(出力電流)は電圧コンバータの出力電流の和である。効率は効率特性データ１２から得られる。そして，上記の電圧コンバータC7,C8は出力電流は１つしかない。
【０１１９】
その結果，両電圧コンバータC7,C8はそれぞれ入力電力3.5W,2.6Wと，入力電流710mA,520mAが求められる。これらの入力電流の和が多出力電源回路の入力電流になる。最後に，
多出力電源回路の電力効率は，以下のとおり求められる。
（多出力電源回路の効率）＝Σ｛（出力電圧）×（出力電流）｝／（入力電圧）×（入力電流）  （３）
ここで，Σ｛（出力電圧）×（出力電流）｝は，各電源ドメイン毎の｛（出力電圧）×（出力電流）｝の和である。
【０１２０】
つまり，図１４の左側の多出力電源回路PSC1の例によれば，図示されるとおり，効率は８６％になる。また，多出力電源回路の消費電力は，入力電力から出力電力の和を減算すると求められ，０．８Ｗである。
【０１２１】
同様に，図１４の右側の多出力電源回路PSC2の例は，電圧コンバータC7とC9とで構成されている。多出力電源回路の入力電圧，出力電圧，出力電流は左側の例と同じである。電圧コンバータC9の電力は２Ｗであり，効率８５％であるので，入力電力２．３Ｗ，入力電流は７１０ｍＡである。よって，電圧コンバータＣ７の出力電流は１Ａと７１０ｍＡの合計の１７１０ｍＡであり，その出力電圧は３．３Ｖである。よって，電圧コンバータＣ７の効率が９４％であるので，その入力電力が６．０Ｗになる。最後に，多出力電源回路の効率は，図示される通り８８％になる。また，多出力電源回路の消費電力は０．７Ｗである。つまり，図１４の右側の多出力電源回路のほうが消費電力は小さく電力効率が良い。
【０１２２】
次に，第２の例のコスト関数値を求める方法について説明する。コスト関数値は，以下のように求められる。
（コスト関数値）＝（多出力電源回路の効率）−（定数）×（多出力電源回路の電圧コンバータ数）
ここで，定数は，（所定％）以上の効率向上で電圧コンバータを１個増やすことを許容するかにより算出されるパラメータである。例えば，（定数）＝（所定％）である。したがって，このパラメータ値に応じて，多出力電源回路の効率が良くても電圧コンバータの数が多い場合は，コスト関数値は悪くなる。つまり，このコスト関数値は，電圧コンバータの数に応じた減少効率が実際の電力効率に加算されている。このコスト関数値で最良の木を選別すれば，多出力電源回路の回路規模も考慮した選別を行うことができる。
【０１２３】
図７に戻り，最良木更新工程S1-4では，生成した木のコスト関数値がそれまでの最良解を上回れば，その木を最良解に置き換える。
【０１２４】
［反復回数判定工程Ｓ１−５］
図１５は，図７の反復回数判定工程S1-5を説明する図である。図１５に示した表は，図７の工程S1-1〜S1-4の反復回数に対応して，最も効率の良い木と誤差３％以内の効率の解を発見できる確率を示している。図５で説明したのと同じである。これによれば，反復回数を増やすことで確率を高くすることができる。反復回数５０回で確率が９９％になり，反復回数１００回で確率が９９．９９％になる。よって，本実施の形態では，反復回数判定工程では，反復回数が５０回または１００回に達したら解絞り込み工程S1を終了する。
【０１２５】
［解改善工程Ｓ２］
以上で図６の解絞り込み工程Ｓ１が終了した。次に，絞り込まれた解である木の多出力電源回路の改善工程Ｓ２について説明する。
【０１２６】
図１６は，解改善工程Ｓ２のフローチャート図である。解改善工程Ｓ２では，解絞り込み工程Ｓ１で絞り込まれた木に対応する多出力電源回路のうち，ある任意の経由電圧以前の入力側の木について解絞り込み工程Ｓ１を実行して，入力側の木を改善する。任意の経由電圧は，例えば，出力電圧に最も近い経由電圧から，順次入力側の経由電圧に変更することが望ましく，それぞれの入力側の木について解絞り込み工程Ｓ１を実行することが望ましい。任意の経由電圧以前の入力側の木は，全体の木よりも経由電圧表のマスの数が少ないので，解絞り込み工程Ｓ１自体が工数が少なくなり，さらにランダムに生成される木の数も少なくすることができる。よって，改善工程Ｓ２では，より少ない工数でよりコスト関数値が改善された多出力電源回路を探索することができる。
【０１２７】
図１６のフローチャートによれば，解改善初期設定工程S2-0で，経由電圧表の経由電圧のうち入力側の経由電圧を抽出して，リストQの集合とする。図１６の例では，経由電圧3.3V,2.5Vが抽出されリストQの集合の要素となっている。次に，木切断工程S2-1で，リス
トQから最も出力側に近い電圧を取り出し切断電圧Vcutとし（S2-1-1），切断電圧Vcut以
前の入力側とVcutより出力側とに切断する（S2-1-2）。そして，入力側について経由電圧表tbl2を再度生成する(S1-1)。つまり，経由電圧表のマスを入力電圧と出力電圧の部分を除いくマスの中に○×をランダムに発生する。
【０１２８】
図１７は，解改善工程での木切断処理工程S2-1-2の第１の例を示す図である。この例は，切断電圧Vcut=2.5Vの例である。解絞り込み工程S1で絞り込まれた木は，親ノードC1,C2が3.3Vを出力し，親ノードC3,C4,C5が2.5Vを出力し，親ノードC6が1.2Vを出力する。そこで，切断電圧Vcut=2.5Vとすると，親ノードC3,C4,C5以前の入力側の木が再探索部分５０
になり，それより出力側の木は固定部分５２になる。そして，再探索部分５０の木について○×をランダムに発生して修正された経由電圧表tbl2が生成される。ただし，図１７の例では○×は変更されていない。出力電圧2.5Vの切断部分は，電源ドメインB',C',D',E'
と命名され，それぞれの出力電圧は2.5Vとして経由電圧表tbl2に反映されている。
【０１２９】
そして，修正された経由電圧表tbl2に基づいて，前述した解絞り込み工程S1(S1-1〜S1-5)が再度実行される。つまり，入力電圧5Vの次の経由電圧3.3Vの列の３つの○についてランダムにグループ化され，そのグループ化毎に次の経由電圧2.5Vの列の○についてランダムにグループ化される。そして，よりコスト関数値が改善された木が探索される。
【０１３０】
終了判定工程S2-6では，リストQの要素が空か否か判定され，空でなければ切断電圧決
定工程S2-1-1で次の要素Vcut=3.3Vを取り出し，木切断処理工程S2-1-2で新たに再探索部
分の木を切断する。
【０１３１】
図１８は，解改善工程での木切断処理工程S2-1-2の第２の例を示す図である。この例は，切断電圧Vcut=3.3Vの例である。切断方法は図１７で説明したとおりである。この第２
の例では，切断電圧Vcut=3.3V以前の入力側の木が再探索部分５４になっている。この再
探索部分５４について修正された経由電圧表tbl3に基づいて，解絞り込み工程S1(S1-1〜S1-5)が再度実行される。この工程では，入力電圧5Vの次の経由電圧3.3Vの列の３つの○についてランダムにグループ化される。そして，よりコスト関数値が改善された木が探索される。
【０１３２】
最後に，終了判定工程S2-6で，リストQの要素が空であることが確認され，解改善工程S2は終了する。
【０１３３】
図１９は，解改善工程による電力効率の改善例を示す図である。この改善例は，図１７の切断電圧Vcut=2.5Vの例である。切断電圧Vcut=2.5V以前の入力側の木が再探索部分５０に，それより出力側の木が固定部分５２になる。図中（Ａ）が改善前のそれぞれの電力効率を示し，（Ｂ）が改善後の電力効率を示す。（Ａ）の改善前では，再探索部分５０の効率が８０％，固定部分５２の効率が９０％，全体の効率が７２％である。それに対して，（Ｂ）の改善後では，再探索部分５０の効率が８５％と改善され，固定部分５２の効率は９０％のままでも，全体の効率は７６．５％に改善されている。
【０１３４】
解絞り込み工程Ｓ１のコスト関数値計算工程Ｓ１−３では，出力電圧と出力電流を各電源ドメインで要求されている電圧と電流とし，出力側の電圧コンバータから入力側に向かって各電圧コンバータの出力電圧，出力電流と効率から入力電流を求める計算を行った。上記の解改善工程Ｓ２では，任意の切断電圧より出力側の木を固定部分としているので，最初に行ったコスト関数値計算結果を固定部分で再利用することができ，再度計算する必
要はない。よって，改善工程Ｓ２では，切断電圧以前の入力側を再探索部分にして改善を行うので，コスト関数値計算工程でも工数を削減することができる。
【０１３５】
図２０は，本実施の形態の効果を示す図である。図４の比較例と，図６の本実施の形態との比較が示されている。図４の比較例の場合は，全ての考えられる木を生成し最良のコスト関数値の木を選択しているので，最適解を検出することができるもののその計算量が膨大になる。一方，図６の本実施の形態では，所定数の木を生成して最良のコスト関数値の木を選択し，さらに入力側の一部分について再度探索を行うので，検出される木の多出力電源回路のコスト関数値は最適解とはある範囲内にしか入らないが，計算量を大幅に減らすことができる。例えば，電源ドメインが１０個の場合，多出力電源回路が３段構成とすると，図４の比較例では考えられる木の数は2.11×109になるのに対して，図６の実施
の形態では数百に減らすことができる。
【０１３６】
以上説明した多出力電源回路の設計方法は，汎用コンピュータに多出力電源回路設計プログラムをインストールした多出力電源回路設計装置により実現可能である。かかる多出力電源回路設計装置は，入力データ，処理中のデータQd,Qv,Qdtmp，木のデータ，入出力
電圧，電流値と共に，図６，７，９，１１，１６に示されたフローチャートに基づく設計プログラムを格納するメモリ手段と，演算を行うＣＰＵとで構成される。
【０１３７】
上記の実施の形態によれば，少ない工数で現実的に満足できる電力効率またはコスト関数値を有する多出力電源回路の設計を行うことができる。
【０１３８】
以上の実施の形態をまとめると，次の付記のとおりである。
【０１３９】
（付記１）
複数の電源ドメインに出力電源を供給する多出力電源回路の設計方法において，
入力電源を根と複数の出力電源を葉とそれぞれ定義し，前記入力電源の電圧から前記出力電源の電圧までの電圧のうち何れかの電圧を入力電圧及び出力電圧とする複数の電圧コンバータを前記根と葉との間に有するツリー構造をランダムに生成するツリー生成工程と，前記ランダムに生成したツリー構造を有する多出力電源回路の電力効率または電力を含むコスト関数値を，前記複数の電源ドメインの要求電圧及び要求電流と各電圧コンバータの効率とに基づいて計算するコスト関数値生成工程とを，とりうる全てのツリー構造の数より少ない回数だけ繰り返し，最良のコスト関数値を有するツリー構造を探索する探索工程と，
前記探索工程で見つけたツリー構造のうち任意の出力電圧を出力する電圧コンバータ以前の入力側の複数の電圧コンバータを有する入力側ツリー構造について，前記探索工程を再度行い，当該探索で検出されたより良いコスト関数値を有する入力側ツリー構造に置き換える改善工程とを有する多出力電源回路の設計方法。
【０１４０】
（付記２）
付記１において，
前記改善工程を前記任意の出力電圧を順次入力側に移動して繰り返すことを特徴とする多出力電源回路の設計方法。
【０１４１】
（付記３）
付記１において，
前記コスト関数値生成工程では，前記複数の電源ドメインの要求電圧及び要求電流と前記出力電源を生成する出力ノード電圧コンバータの効率とに基づいて，当該出力ノード電圧コンバータに入力電圧を供給する入力側の電圧コンバータの出力電流を計算し，当該計算された出力電流と当該電圧コンバータの出力電圧及び効率とに基づいてさらに入力側の
出力電流を求める計算を入力電源まで繰り返し，前記出力電源の消費電力の和と前記入力電源の消費電力との比率に基づいて前記多出力電源回路の電力効率をまたは前記入力電源の消費電力に基づいて前記多出力電源回路の電力を求めることを特徴とする多出力電源回路の設計方法。
【０１４２】
（付記４）
付記３において，
前記コスト関数値は，前記電力効率に前記電圧コンバータの数に基づく低減効率を加えた値であることを特徴とする多出力電源回路の設計方法。
【０１４３】
（付記５）
付記１において，
前記ツリー生成工程では，前記複数の出力電源をそれぞれ出力する複数の出力ノード電圧コンバータと，当該複数の出力ノード電圧コンバータと前記入力電源との間にランダムに挿入される複数の経由ノード電圧コンバータとを有するツリー構造を生成することを特徴とする多出力電源回路の設計方法。
【０１４４】
（付記６）
付記５において，
前記ツリー生成工程では，複数の出力電源をそれぞれ出力する複数の出力ノード電圧コンバータと単一の入力電源との間の経由ノード電圧コンバータを，乱数に基づいてランダムに発生することを特徴とする多出力電源回路の設計方法。
【０１４５】
（付記７）
複数の電源ドメインに出力電源を供給する多出力電源回路の設計装置において，
入力電源を根と複数の出力電源を葉とそれぞれ定義し，前記入力電源の電圧から前記出力電源の電圧までの電圧のうち何れかの電圧を入力電圧及び出力電圧とする複数の電圧コンバータを前記根と葉との間に有するツリー構造をランダムに生成するツリー生成と，前記ランダムに生成したツリー構造を有する多出力電源回路の電力効率または電力を含むコスト関数値を，前記複数の電源ドメインの要求電圧及び要求電流と各電圧コンバータの効率とに基づいて計算するコスト関数値生成とを，とりうる全てのツリー構造の数より少ない回数だけ繰り返し，最良のコスト関数値を有するツリー構造を探索する探索手段と，
前記探索工程で見つけたツリー構造のうち任意の出力電圧を出力する電圧コンバータ以前の入力側の複数の電圧コンバータを有する入力側ツリー構造について，前記探索工程を再度行い，当該探索で検出されたより良いコスト関数値を有する入力側ツリー構造に置き換える改善手段とを有する多出力電源回路の設計装置。
【０１４６】
（付記８）
付記７において，
前記改善手段が前記任意の出力電圧を順次入力側に移動して前記改善を繰り返すことを特徴とする多出力電源回路の設計装置。
【符号の説明】
【０１４７】
Ｓ１：探索工程（解絞り込み工程）
Ｓ２：解改善工程
２０：生成されたツリー構造による多出力電源回路
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図５】
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【図１７】
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