(57)【要約】【課題】従来使用されている電力供給装置に含まれる電子素子や要素を効率的に活用しつつ最小限の回路規模にて、負荷回路に大電流と小電流とを切り分けて供給できる電力供給装置を提供する。【解決手段】電力供給装置１は、第１経路２および第２経路３のいずれかの経路を介して、負荷回路４に電力を供給する電源５と、第１経路２と第２経路３とを切り替える切り替え部６と、第１経路２から供給される第１電力値の基準となる供給期間を制御する第１スイッチ７と、第１スイッチ７の開閉のタイミングを制御する開閉スイッチ８を含む駆動部１０と、第２経路３から供給される第２電力値の基準となる供給期間を制御する第２スイッチ９と、を備え、第１電力値は、第２電力値より大であり、第１経路２は、駆動部１０の外部を経由すると共に、第２経路３は、駆動部の内部を経由し、開閉スイッチ８と第２スイッチ９とは、共通要素である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１経路および前記第１経路と異なる第２経路のいずれかの経路を介して、負荷回路に電力を供給する電源と、
前記第１経路と前記第２経路とを切り替える切り替え部と、
前記第１経路から供給される第１電力値の基準となる供給期間を制御する第１スイッチと、
前記第１スイッチの開閉のタイミングを制御する開閉スイッチを含む駆動部と、
前記第２経路から供給される第２電力値の基準となる供給期間を制御する第２スイッチと、を備え、
前記第１電力値は、前記第２電力値より大であり、
前記第１経路は、前記駆動部の外部を経由すると共に、前記第２経路は、前記駆動部の内部を経由し、
前記開閉スイッチと前記第２スイッチとは、共通要素である電力供給装置。
【請求項２】
前記第１スイッチとインダクタとを有し、前記第１スイッチのスイッチングにより前記電源の入力電圧よりも低い出力電圧を生成し、前記第１の経路で前記負荷回路に電力を供給する降圧形コンバータを備えた請求項１記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記第１スイッチとインダクタとを有し、前記第１スイッチのスイッチングにより前記電源の入力電圧よりも高い出力電圧を生成し、前記第１の経路で前記負荷回路に電力を供給する昇圧形コンバータを備えた請求項１記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記第１スイッチおよび前記第２スイッチのそれぞれは、電力の供給と停止を時間によって切り替える第１パルススイッチおよび第２パルススイッチを有し、前記第１パルススイッチおよび前記第２パルススイッチは、前記供給期間をパルス幅により制御し、
前記第１電力値および前記第２電力値は、前記パルス幅によって決定される請求項１記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記第１パルススイッチおよび前記第２パルススイッチのそれぞれは、ゲート端子への入力信号によって開閉が制御されるＭＯＳトランジスタを有する請求項４記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記第２パルススイッチは、直列接続された一対のＭＯＳトランジスタを有する請求項５記載の電力供給装置。
【請求項７】
前記切り替え部が、前記第１経路を選択する場合には、前記開閉スイッチの出力が、前記第１パルススイッチに含まれるＭＯＳトランジスタのゲート入力となって前記第１パルススイッチの開閉期間を制御し、前記第１パルススイッチの開閉期間が、前記供給期間を決定して前記第１電力値を決定し、
前記切り替え部が、前記第２経路を選択する場合には、前記第２パルススイッチの開閉期間が、前記供給期間を決定して前記第２電力値を決定する請求項５記載の電力供給装置。
【請求項８】
前記負荷回路が、前記第１電力値および前記第２電力値の内、いずれの電力値を必要とするかを検出する検出部を、更に備える請求項１記載の電力供給装置。
【請求項９】
前記検出部は、前記負荷回路の動作モードに基づいて、前記第１電力値および前記第２電力値の内、いずれの電力値を必要とするかを検出する請求項８記載の電力供給装置。
【請求項１０】
前記切り替え部における前記第１経路および前記第２経路からの経路の選択を制御する制御部を、更に備える請求項１記載の電力供給装置。
【請求項１１】
前記第２スイッチの開閉のタイミングを制御するスイッチ制御部を更に備える請求項１記載の電力供給装置。
【請求項１２】
前記電源は、前記第１の経路を介して前記負荷に電力を供給する第１の電源と、この第１の電源とは別に、前記第２の経路を介して前記電力を供給する第２の電源とにより構成される請求項１記載の電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷回路に供給する電力値を切り替えつつ供給できる電力供給装置に関し、例えば電力供給回路、スイッチング電源、スイッチング電源回路などに適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源から負荷回路に電力を供給する（電圧や電流を供給する）スイッチング電源や電力供給回路などの電力供給装置が、電子回路や電子機器において用いられている。このような電力供給装置は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータなどの装置として実現されることがある。【０００３】
近年の電子機器には、消費電力の削減や待機電力の削減などが求められており、負荷回路における動作も大電力を要するモードの場合と少量の電力を要するモードの場合とが存在する。特に、電子機器の大半は、中央演算処理装置（以下「ＣＰＵ」という）とＣＰＵにより動作されるソフトウェアを含む。ＣＰＵは、大電力を要するモードと小電力を要するモードとを動作に含むことが多く、ソフトウェアも、大電力を要するモードと小電力を要するモードとを動作に含むことが多い。例えば、ソフトウェアが表示のみを行っている場合には、ソフトウェアを動作させるＣＰＵは小電力を要し、ソフトウェアが演算を行っている場合には、ソフトウェアを動作させるＣＰＵは大電力を要する。【０００４】
従来の電力供給装置は、電源と、電源からの電力値をパルス幅で制御する（ＰＭＷ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ)）パルススイッチと、パルススイッチの開閉を制御する駆動部とを備えている。このような構成の電力供給装置では、負荷回路に供給される電力値を変化させることに限界があり、小電力モードや待機モードなどにおいて、十分に消費電力を削減できなかった。【０００５】
また特にスイッチング電源においては、負荷に電力を伝送する主回路部の素子特性が、負荷電流の多い重負荷時を基準に定められてしまうため、負荷電流の少ない軽負荷時には、主回路部の電力効率を高くすることが難しい、という問題があった。【０００６】
このため、負荷回路に電力を供給する複数の経路を設け、複数の経路のそれぞれは、供給できる電力値が異なり、複数の経路を切り替える駆動部を備えるハイブリッドタイプの電力供給装置（ＤＣ−ＤＣコンバータ）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−２２１９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されるＤＣ−ＤＣコンバータは、電力を供給する複数の経路を切り替えるスイッチに抵抗を接続して、応答時間の短縮を図っている。【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されるＤＣ−ＤＣコンバータは、異なる電力値を供給する複数の経路とこの経路を形成するスイッチなどの素子が、経路毎に個別に設けられているので、回路規模やコストが増大する問題がある。そのため、低コストでありながら軽負荷時から重負荷時まで幅広く高効率な電力供給装置を供給することができない不満があった。【０００９】
本発明は、これらの問題を鑑みて、従来使用されている電力供給装置に含まれる電子素子や要素を効率的に活用しつつ最小限の回路規模にて、負荷回路に大電力と小電力とを切り分けて、軽負荷時から重負荷時まで幅広く高効率な電力供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の発明に係る電力供給装置は、第１経路および第１経路と異なる第２経路のいずれかの経路を介して、負荷回路に電力を供給する電源と、第１経路と第２経路とを切り替える切り替え部と、第１経路から供給される第１電力値の基準となる供給期間を制御する第１スイッチと、第１スイッチの開閉のタイミングを制御する開閉スイッチを含む駆動部と、第２経路から供給される第２電力値の基準となる供給期間を制御する第２スイッチと、を備え、第１電力値は、第２電力値より大であり、第１経路は、駆動部の外部を経由すると共に、第２経路は、駆動部の内部を経由し、開閉スイッチと第２スイッチとは共通要素である。【００１１】
この構成により、回路規模の増大をもたらさずに、大電力である第１電力値と小電力である第２電力値とを異なる経路で、負荷回路に供給できる。また、電力値に合わせた素子によって電力値が制御できるので、不要な損失や消費電力が抑制できる。【００１２】
本発明の第２の発明に係る電力供給装置では、第１の発明に加えて、第１スイッチとインダクタとを有し、第１スイッチのスイッチングにより電源の入力電圧よりも低い出力電圧を生成し、第１の経路で負荷回路に電力を供給する降圧形コンバータを備えている。【００１３】
この構成により、電源の入力電圧よりも低い出力電圧を負荷回路に供給することができる。【００１４】
本発明の第３の発明に係る電力供給装置では、第１の発明に加えて、第１スイッチとインダクタとを有し、第１スイッチのスイッチングにより電源の入力電圧よりも高い出力電圧を生成し、第１の経路で負荷回路に電力を供給する昇圧形コンバータを備えている。【００１５】
この構成により、電源の入力電圧よりも高い出力電圧を負荷回路に供給することができる。【００１６】
本発明の第４の発明に係る電力供給装置では、第１の発明に加えて、第１スイッチおよび第２スイッチのそれぞれは、電力の供給と停止を時間によって切り替える第１パルススイッチおよび第２パルススイッチを有し、第１パルススイッチおよび第２パルススイッチは、供給期間をパルス幅により制御し、第１電力値および第２電力値は、パルス幅によって決定される。【００１７】
この構成により、第１電力値と第２電力値は、正確に制御される。【００１８】
本発明の第５の発明に係る電力供給装置では、第４の発明に加えて、第１パルススイッチおよび第２パルススイッチのそれぞれは、ゲート端子への入力信号によって開閉が制御されるＭＯＳトランジスタを有する。【００１９】
この構成により、パルス幅を決定する開閉期間が、容易に制御できる。【００２０】
本発明の第６の発明に係る電力供給装置では、第５の発明に加えて、第２パルススイッチは、直列接続された一対のＭＯＳトランジスタを有する。【００２１】
この構成により、パルス幅を決定する開閉期間が、容易に制御できる。【００２２】
本発明の第７の発明に係る電力供給装置では、第５の発明に加えて、切り替え部が、第１経路を選択する場合には、開閉スイッチの出力が、第１パルススイッチに含まれるＭＯＳトランジスタのゲート入力となって第１パルススイッチの開閉期間を制御し、第１パルススイッチの開閉期間が、供給期間を決定して第１電力値を決定し、切り替え部が、第２経路を選択する場合には、第２パルススイッチの開閉期間が、供給期間を決定して第２電力値を決定する。【００２３】
この構成により、大電流である第１電力値と小電流である第２電力値とが容易に制御できる。また、小電力である第２電力値は、小型の素子である第２パルススイッチの開閉期間によって制御されるので、スイッチング損失が抑制できる。【００２４】
本発明の第８の発明に係る電力供給装置では、第１の発明に加えて、負荷回路が、第１電力値および第２電力値の内、いずれの電力値を必要とするかを検出する検出部を、更に備える。【００２５】
この構成により、電力供給装置は、供給する電力値を確実に制御できる。【００２６】
本発明の第９の発明に係る電力供給装置では、第８の発明に加えて、検出部は、負荷回路の動作モードに基づいて、第１電力値および第２電力値の内、いずれの電力値を必要とするかを検出する。【００２７】
この構成により、電力供給装置は、負荷回路の動作内容を反映した電力を供給できる。【００２８】
本発明の第１０の発明に係る電力供給装置では、第１の発明に加えて、切り替え部における第１経路および第２経路からの経路の選択を制御する制御部を、更に備える。【００２９】
この構成により、経路切り替えが容易に行える。特に、検出部の検出結果に従うことで、経路は適切に切り替えられる。【００３０】
本発明の第１１の発明に係る電力供給装置では、第１の発明に加えて、第２スイッチの開閉のタイミングを制御するスイッチ制御部を更に備える。【００３１】
この構成により、第１電流値と第２電流値の制御の基礎となる供給期間が適切に制御される。【００３２】
本発明の第１２の発明に係る電力供給装置では、第１の発明に加えて、第１の経路を介して負荷に電力を供給する第１の電源と、この第１の電源とは別に、第２の経路を介して負荷に電力を供給する第２の電源とにより、前記電源が構成される。【００３３】
この構成により、駆動部に印加する電圧を、第１の電源からの入力電圧に依存することなく、第２の電源により独自に設定できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の電力供給装置は、回路規模の増加を最小限に抑えつつ、負荷回路の必要性に応じて、大電力と小電力とを切り分けて負荷回路に供給できる。当然ながら、回路面積やコストも低減でき、軽負荷時から重負荷時まで幅広く高効率な電力供給装置を提供できる。【００３５】
また、ノイズの影響が考慮されたスイッチング電源に含まれる駆動部をそのまま流用するので、ノイズの影響を生じさせにくい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１における電力供給装置の回路構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における電力供給装置の動作状態を示す回路構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１における第１経路による電力供給を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１における電力供給装置の動作状態を示す回路構成図である。
【図５】第２経路による電力供給を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１における電力供給装置の回路構成図である。
【図７】本発明の実施の形態１における電力供給装置の回路構成図である。
【図８】本発明の実施の形態２における電力供給装置の回路構成図である。
【図９】本発明の実施の形態２における電力供給装置の動作状態を示す回路構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における電力供給装置の動作状態を示す回路構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における電力供給装置の動作状態を示す回路構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における電力供給装置の動作状態を示す回路構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態３における電力供給装置の回路構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態４における電力供給装置の回路構成図である。
【図１５】本発明の実施の形態５における電力供給装置の回路構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態６における電力供給装置の回路構成図である。
【図１７】本発明の実施の形態７における電子機器の斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。【００３８】
なお、電力供給装置は、電子回路、半導体集積回路、電子素子のいずれで実現されてもよく、制御の一部が論理回路やソフトウェアプログラムで実現されても良い。また、電力供給装置のみで提供されても、他の電子回路と組み合わされた状態で供給されても良い。（実施の形態１）
まず、実施の形態１における電力供給装置の全体概要を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における降圧形コンバータに適用した電力供給装置の回路構成図である。
（全体概要）
電力供給装置１は、第１経路２と第２経路３のいずれかの経路を介して負荷回路４に電力を供給する電源５と、第１経路２と第２経路３とを切り替える切り替え部６と、第１経路２から供給される第１電力値を制御する第１スイッチ７と、第１スイッチ７の開閉タイミングを制御する開閉スイッチ８と、開閉スイッチ８を含む駆動部１０と、第２経路３から供給される第２電力値を制御する第２スイッチ９と、を備える。ここで、開閉スイッチ８と第２スイッチ９とは、同じ要素であって共通要素である。【００３９】
また、電力供給装置１はその他に、負荷回路４への入力波形を平滑化するフィルターとして、第１経路２に接続する第１インダクタ１１と、第２経路３に接続する第２インダクタ１２と、負荷回路４に並列接続する出力コンデンサ１３と、を備える。【００４０】
ここでは、第１経路２によって電源５からの電源電圧よりも低い電圧を負荷回路４に供給するために、第１スイッチ７と、第１インダクタ１１と、出力コンデンサ１３とによる第１降圧チョッパ回路が形成される。また、第１経路２とは別な第２経路３によって、電源５からの入力電圧よりも低い電圧を負荷回路４に供給するために、第２スイッチ９と、第２インダクタ１２と、出力コンデンサ１３とによる第２降圧チョッパ回路が形成される。【００４１】
第１スイッチ７は、何れもＮ型のＭＯＳトランジスタ１９，２０を有して構成され、ＭＯＳトランジスタ１９のドレイン端子は電源５の正極端に接続し、ＭＯＳトランジスタ１９のソース端子は第１インダクタ１１の一端に接続される。また、ＭＯＳトランジスタ２０のドレイン端子は、ＭＯＳトランジスタ１９のソース端子に接続され、ＭＯＳトランジスタ１９のドレイン端子は、前記電源５の負極端に接続して共に接地される。前記第インダクタ１１の他端には、出力コンデンサ１３および負荷回路４の一端がそれぞれ接続され、これらの出力コンデンサ１３および負荷回路４の他端が何れも接地されて、前述した第１降圧チョッパ回路を構成している。【００４２】
駆動部１０は開閉スイッチ８を含んでおり、この開閉スイッチ８は、電源５の両端間に直列接続された一対のＮ型のＭＯＳトランジスタ２１，２２を有している。ここでは、ＭＯＳトランジスタ２１のドレインが電源５の正極端に接続され、ＭＯＳトランジスタ２１のソースとＭＯＳトランジスタ２２のドレインが接続され、ＭＯＳトランジスタ２２のソースが接地される。そして、ＭＯＳトランジスタ２１，２２の接続点が、切り替えスイッチ６を介してＭＯＳトランジスタ２０のゲート端子に接続される。【００４３】
なお、図１では、負荷回路４までを含んで電力供給装置１として示されているが、電力供給装置１は、負荷回路４を含んでいても含んでいなくてもよい。例えば、負荷回路４以外の部分を電力供給装置とみなして、負荷回路４を含んだ状態の場合を電子回路とみなしても良い。【００４４】
第１経路２は、図１より明らかな通り、電源５から負荷回路６へ最短で接続される経路であって、駆動部１０の外側を通過する。これに対して、第２経路３は、電源５から駆動部１０の内部を通過して、負荷回路４に接続される。第１経路２から供給される電力値を第１電力値とし、第２経路３から供給される電力値を第２電力値とすると、第１電力値が第２電力値よりも大きくなるように、前記第１降圧チョッパ回路の各素子は、前記第２降圧チョッパ回路の各素子よりも、大電力に対応したものが選定される。【００４５】
これにより、負荷回路４が大電力を必要とする場合には、大電力である第１電力値を供給する第１経路２が選択され、負荷回路４が小電力を必要とする場合には、小電力である第２電力値を供給する第２経路３が選択される。【００４６】
切り替え部６は、図１に示されるようにモード切り替え用のスイッチにより構成され、駆動部１０とＭＯＳトランジスタ２０との間が短絡すると、電源５と負荷回路４とを接続する第１経路２によって、負荷回路４への電力供給が行なわれる。このとき、第１スイッチ７を構成するＭＯＳトランジスタ１９，２０の開閉によって、電源５から負荷回路４へ第１経路２を介して供給される第１電力値が制限される。【００４７】
一方、切り替え部６によって、駆動部１０と第２インダクタ１２との間が短絡すると、第２経路３によって、負荷回路４への電力供給が行なわれる。このとき、第２スイッチ９を構成するＭＯＳトランジスタ２１，２２の開閉によって、電源５から負荷回路４へ第２経路３を介して供給される第２電力値が制御される。【００４８】
負荷回路４が小電力しか必要としない場合に、大電力である第１電力値を供給する第１経路２を用いて負荷回路４に電力を供給するよりも、小電力である第２電力値を供給する第２経路３を用いて負荷回路４に電力を供給する方が、損失低減や消費電力軽減の面で優れている。【００４９】
例えば、第１経路２を経由して負荷回路４に電力が供給される場合、第１電力値は第１スイッチ７を構成するＭＯＳトランジスタ１９，２０の開閉期間によって制御される。ここでは、負荷回路４が通常負荷または重負荷時に、切り替え部６によって第１経路２による電力供給を行なうので、第１スイッチ７は耐圧や動作性能の面から、大型の素子を必要とする。一方で、開閉スイッチ８（すなわち第２スイッチ９）は、第１スイッチ７の開閉の切り替えのみを行えばよいので、耐圧や動作性能の面から、小型の素子で十分である。【００５０】
第２経路３を経由して負荷回路４に電力が供給される場合、第２電力値は、第２スイッチ９を構成するＭＯＳトランジスタ２１，２２の開閉期間によって制御される。ここでは、負荷回路４が軽負荷時に、切り替え部６によって第２経路３による電力供給を行なうので、第２経路３で供給される第２電力値は小さく済み、この点からも、第２スイッチ９は小型の素子で十分である。【００５１】
すなわち、第１スイッチ７は、大型の素子を必要とし、第２スイッチ９は、小型の素子で足りる。スイッチを構成する素子が大きければ大きいほど、スイッチの開閉時の損失が大きくなるので、電力供給装置１全体での消費電力が大きくなる。このため、負荷回路４が小電力しか要らない場合には、大型の素子である第１スイッチ７により電力値を制御するよりも、小型の素子である第２スイッチ９により電力値を制御することが好適である。【００５２】
以上のことから、損失や消費電力の増加を防止しつつ、大電力や小電力を必要とする負荷回路４へ大電力と小電力を切り替えて供給するには、大型素子である第１スイッチ７を用いる第１経路２と、小型素子である第２スイッチ９を用いる第２経路３とが切り替えられることが好適である。【００５３】
このように電力供給装置１は、切り替え部６によって第１経路２と第２経路３とを切り替え、第１経路２から供給される第１電力値を、第１スイッチ７によって制御し（第１スイッチ７は、開閉スイッチ８で制御される)、第２経路３から供給される第２電力値を、第２スイッチ９によって制御する。【００５４】
また、第２スイッチ９は、第１スイッチ７の開閉タイミングを制御する開閉スイッチ８と同じ要素を流用したものなので、余分な回路素子の追加も不要である。そもそも、第２スイッチ９は、第１スイッチ７の開閉タイミングに必須の要素である開閉スイッチ８であって、第２経路３の電流値を制御するのに必要となる第２スイッチ９は、何らの回路素子追加にはつながらない。【００５５】
また、小電力供給用の第２経路３を、第２スイッチ９を経由して構成する際に、第２スイッチ９は、もともと存在している駆動部１０に含まれる開閉スイッチ８であるので、電子回路上でのノイズ対策も施されている。このため、第２スイッチ９（開閉スイッチ８）を利用した第２経路３による第２電力値の供給においては、余分なノイズ発生も防止できる。【００５６】
このように、実施の形態１における電力供給装置は、回路規模の増加、ノイズの増加、損失の増加および消費電力の増加を防止しつつ、負荷回路４へ、必要に応じて大電力と小電力を切り替えて供給でき、軽負荷時から重負荷時まで幅広く高効率な電力供給装置を提供できる。【００５７】
次に、各部の詳細について、説明する。【００５８】
（電源）
電源５は、実際の電力を生じさせて電力を負荷回路４に供給する。電源５は、家庭用電源であったり、バッテリーや電池であったりする。【００５９】
（負荷回路）
負荷回路４は、電源供給装置１によって、電源５から電力を供給される。【００６０】
負荷回路４は、電力の供給を受けて所定の動作をする電子回路、半導体集積回路、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを含む。負荷回路４の有する形態にかかわらず、負荷回路４は、電力を受けて所定の動作を行う。【００６１】
負荷回路４は、種々の動作を含んでいるので、動作内容によっては、必要とする電力値が異なる。動作が複雑である場合には、負荷回路４は大きな電力を必要とし、動作が単純である場合には、負荷回路４は小さな電力を必要とする。【００６２】
ここで、負荷回路４がＣＰＵである場合には、負荷回路４が動作させるのは、ソフトウェアプログラムとなることが多い。ソフトウェアプログラムは、ユーザーの処理内容によっては、複雑な動作を行うこともあれば、簡単な動作を行うこともある。例えば、ソフトウェアプログラムが表示のみを行っている場合には、ソフトウェアプログラムを動作させるＣＰＵは小電力を要し、ソフトウェアプログラムが演算を行っている場合には、ソフトウェアプログラムを動作させるＣＰＵは大電力を要する。特に、負荷回路４がＣＰＵである場合には、ソフトウェアプログラムの動作の変化が激しいので、負荷回路４が必要とする電力の変化も激しくなる。【００６３】
このように、負荷回路４の必要とする電力の値は、動作内容の変化に応じて、頻繁に変化しうる。電力供給装置１に備えられている電源５は、家庭用電源、電池やバッテリーであるので、電源５そのものは、供給する電力値を変化させるのは困難である。電力供給装置１は、スイッチング素子のスイッチングにより電源５からの電力供給期間を可変することで、負荷回路４への電力値を制御する。しかし負荷回路４は、大電力と小電力を要する場合とがあり、前記スイッチング素子のスイッチングでの損失を、大電流の場合と小電流の場合とで切り分けることが効率的である。【００６４】
このため、負荷回路４が大電流を必要とする場合には、大型素子でスイッチングできる第１経路２によって電力が供給される。負荷回路４が小電流を必要とする場合には、小型素子でスイッチングできる第２経路３によって電力が供給され、軽負荷時から重負荷時まで幅広く高効率な電力供給装置１を提供できる。【００６５】
なお、負荷回路４がＣＰＵ以外の電子回路や半導体集積回路などであっても、負荷回路４が必要とする電力値は、時間によって変化しうる。【００６６】
また、負荷回路４は、回路なる用語を含んでいるが、物理的な回路以外にも、論理回路やソフトウェアプログラムを一部もしくは全部に含んでも良いし、メモリやＲＯＭなどを含んでも良い。【００６７】
（第１経路、第２経路、切り替え部）
電力供給装置１は、電源５から負荷回路４への電力供給経路として、第１経路２と第２経路３とを備える。第１経路２は、大電流である第１電力値に基づく電力を負荷回路４に供給する。第２経路３は、小電力である第２電力値に基づく電力を、負荷回路４に供給する。ここで、第１電力値は、第２電力値よりも大きい。【００６８】
切り替え部６は、第１経路２と第２経路３とを切り替える。切り替え部６は、図１に示されるように、ＭＯＳトランジスタ２０の前段にあるスイッチにより構成され、このスイッチがＭＯＳトランジスタ２０側に短絡すると、電源５から負荷回路４までの第１経路２によって、負荷回路４への電力供給が行なわれる。このとき、第１経路２による電力供給が行なわれるのと反対に、第２経路３による電力供給は遮断される。切り替え部６のスイッチは、ＭＯＳトランジスタ２０と接続されるか第２経路３と接続されるかで切り替わるからである。更に、電源５から第１スイッチ７に対して、駆動部１０を介して駆動信号が与えられる。【００６９】
一方、切り替え部６のスイッチが第２経路３側に短絡すると、電源５から負荷回路４までの第１経路２による電力供給が遮断されて、駆動部１０を経由して電源５から負荷回路４へつながる第２経路３による電力供給が可能となる。【００７０】
切り替え部６はモード切り替え用のスイッチを含むが、これ以外の要素を含んでも良く、ＭＯＳトランジスタによってスイッチが実現されてもよい。また、図１には示されていないが、切り替え部６が有するスイッチの切り替えを実行する制御部が設けられても良い。【００７１】
いずれにしても、切り替え部６は、電源５から負荷回路４への電力供給経路を、第１経路２と第２経路３とのいずれかに切り替える。【００７２】
（第１スイッチ、開閉スイッチ、第２スイッチ）
第１スイッチ７は、第１経路２から負荷回路４に供給される電力の値である第１電力値の基準となる供給期間を制御する。第１スイッチ７は、第１経路２の短絡と開放を決定するメインスイッチとしてのＭＯＳトランジスタ１９と、第１経路２と接地１１とを接続する線路の短絡と開放を決定する同期整流スイッチとしてのＭＯＳトランジスタ２０であり、これらのＭＯＳトランジスタ１９，２０は、一方が短絡しているときに他方が開放し、一方が開放しているときに他方が短絡して共にスイッチングされ、その開閉期間は、開閉スイッチ８によって制御される。【００７３】
一方、第２スイッチ９は、開閉スイッチ８と同一要素であり、開閉スイッチ８が流用される。【００７４】
第２スイッチ９は、本来は第１スイッチ７を開閉させるためのスイッチであるが、第２経路３を経由して電力を供給する場合の、電源５からの電力供給期間を決定する。第２スイッチ９は、直列接続したＭＯＳトランジスタ２１，２２からなり、第２経路３の短絡と開放を直接制御できるので、ＭＯＳトランジスタ２１が短絡し、ＭＯＳトランジスタ２２が開放している場合には、電源５から負荷回路４までの第２経路３は導電しており、ＭＯＳトランジスタ２１が開放し、ＭＯＳトランジスタ２２が短絡している場合には、電源５から負荷回路４までの第２経路３は遮断されている。【００７５】
このように、第１経路２は、開閉スイッチ８と第１スイッチ７との組み合わせにより、電源５からの電力供給期間を決定する。第２経路３は、第２スイッチ９によって、電源５からの電力供給期間を決定する。【００７６】
ここで、第１スイッチ７と第２スイッチ９とのそれぞれは、開閉期間を、パルス幅をもって決定する第１パルススイッチと第２パルススイッチを有していても良い。【００７７】
パルススイッチは、スイッチの開閉期間を制御端子に与えられるパルス幅によって制御する。すなわちスイッチが短絡（閉じている状態）の期間と、開放（開いている状態）の期間は、それぞれタイミングチャート上では、時間軸上の幅として表される。【００７８】
例えば、負荷回路４に供給される電力値は、ある所定期間において電力が供給される期間を示すパルスの積分によって定まる。パルススイッチは、スイッチの開閉期間をパルス幅で制御できるので、パルススイッチは、電力値を容易に制御できる。【００７９】
例えば、短絡となるパルス幅が長ければ、それだけ電源５と負荷回路４との導電期間が長くなるので、積分値は大きくなり、所定期間における電力値は大きくなる。逆に、開放となるパルス幅が長ければ、それだけ電源５と負荷回路４との遮断期間が長くなるので、積分値が小さくなり、所定期間における電力値は小さくなる。【００８０】
実際の電子回路や電子機器においては、負荷回路と電源を直接導電したままにするのではなく、時間軸上で、電源と負荷回路との導電期間を、上述のようなパルススイッチで細かく制御して、所定期間における積分値によって、負荷回路への電力値が定まる。【００８１】
また、パルススイッチは、前記制御端子としてゲート入力によって開閉が制御されるＭＯＳトランジスタであることも好適である。【００８２】
ＭＯＳトランジスタは、ゲート，ソースおよびドレインの３つの端子を有し、ゲート入力の値によって、ソースとドレイン間が短絡もしくは開放される。また、ＭＯＳトランジスタは半導体集積回路への作りこみが容易で、ゲート入力の制御のみで、開閉を制御できる理想的なスイッチとなる。また、ＭＯＳトランジスタのトランジスタサイズを調整することで、耐圧や動作性能を制御できるので、第１スイッチ７、第２スイッチ９（すなわち開閉スイッチ８）が、ＭＯＳトランジスタで構成されていると、これらのスイッチが対応するべき電圧や電力に、容易に対応できる。【００８３】
図２および図４は、本発明の実施の形態１における電力供給装置の動作状態を示す回路構成図である。図２は、切り替え部６が第１経路２を選択している場合を示しており、図４は、切り替え部６が第２経路３を選択している場合を示している。第１スイッチ７がＭＯＳトランジスタ１９，２０を備え、第２スイッチ９がＭＯＳトランジスタ２１，２２を備えることで、パルス幅をもった開閉期間を容易に形成できて、電力供給装置１は、負荷回路４への電力値を容易に制御できる。【００８４】
（第１経路での電力供給）
次に、第１経路２での電力供給の動作について説明する。ここでは、第１スイッチ７と第２スイッチ９がＭＯＳトランジスタである場合について説明する。まず、図２，図３を用いて、第１経路２を介して、電源５が負荷回路４に電力を供給する動作を説明する。図３は、本発明の実施の形態１における第１経路２による電力供給を示すタイムチャートである。【００８５】
図２に示されるように、切り替え部６は、駆動部１０とＭＯＳトランジスタ２０のゲートとの間を短絡しており、ＭＯＳトランジスタ２０は、駆動部１０を有する開閉スイッチ８（第２スイッチ９）からの制御を受けるようになる。このとき、駆動部１０からのパルス駆動信号がＭＯＳトランジスタ２０に与えられると共に、別なパルス駆動信号がＭＯＳトランジスタ１９に与えられ、それによりＭＯＳトランジスタ１９，２０が互いに対称的に開閉動作することで、第１経路２を介して電源５から負荷回路４への電力供給が行なわれる。【００８６】
駆動部１０においては、ＭＯＳトランジスタ２１のソースとＭＯＳトランジスタ２２のドレインが接続されており、図２に示す状態では、その接続点がＭＯＳトランジスタ２０のゲート端子に接続する。ＭＯＳトランジスタ２０の短絡（ＯＮ：オン）と開放（ＯＦＦ：オフ）は、ゲートに入力する電圧値（Ｈｉレベル電圧であるかＬｏレベル電圧であるか）で決定される。このため、一対のＭＯＳトランジスタ２１，２２の短絡および開放によって、ＭＯＳトランジスタ２０の短絡と開放が決められる。【００８７】
具体的には、ＭＯＳトランジスタ２１，２２のゲートに対して、互いに対称のパルス制御信号がそれぞれ与えられ、ハイサイドのＭＯＳトランジスタ２１が短絡すると、ローサイドのＭＯＳトランジスタ２２が開放して、電源５からＭＯＳトランジスタ２１を介して、ＭＯＳトランジスタ２０のゲートにＨｉレベルの電圧が与えられる。一方、パルス制御信号が反転して、ＭＯＳトランジスタ２１が開放し、ＭＯＳトランジスタ２２が短絡すると、ＭＯＳトランジスタ２０のゲートはＬｏレベルの電圧となり、そのゲートに蓄積した電荷が速やかに放電する。このような動作を繰り返すことで、駆動部１０からＭＯＳトランジスタ２０のゲートにパルス駆動信号が供給される。【００８８】
また、ＭＯＳトランジスタ１９は、ＭＯＳトランジスタ２０と対称的に短絡または開放される。ＭＯＳトランジスタ１９の駆動部に関する具体例は、後述する実施例で説明する。【００８９】
そして、ＭＯＳトランジスタ１９が短絡し、ＭＯＳトランジスタ２０が開放すると、電源５から第１インダクタ１１を通して負荷回路４に電力が供給され、第１インダクタ１１にエネルギーが蓄積される。一方、ＭＯＳトランジスタ１９が開放し、ＭＯＳトランジスタ２０が短絡すると、それまで第１インダクタ１１に蓄えられていたエネルギーが引き続き負荷回路４に電力として供給される。このとき、第１インダクタ１１の両端間には、電源５からの電源電圧よりも低い電圧が、負荷回路４への入力電圧として発生する。【００９０】
負荷回路４が所定期間に得る電力値（第１電力値）は、周期的に短絡または開放を繰り返すＭＯＳトランジスタ１９の開閉期間によって定まる。【００９１】
一対のＭＯＳトランジスタ２１，２２のそれぞれは、対称動作するＭＯＳトランジスタであることが好ましい。すなわち、ＭＯＳトランジスタ２１が短絡（ＯＮ）の場合には、ＭＯＳトランジスタ２２が開放（ＯＦＦ）となって、ＭＯＳトランジスタ２１が開放（ＯＦＦ）の場合には、ＭＯＳトランジスタ２２が短絡（ＯＮ）となることが好ましい。このような対称性を有することで、ＭＯＳトランジスタ２１のみが短絡している場合には、駆動部１０の出力には、電源５の電圧に基づく信号が供給され、ＭＯＳトランジスタ２２のみが短絡している場合には、駆動部１０の出力には、接地電圧に基づく信号が供給されるからである。駆動部１０の出力は、そのまま第１スイッチ７を構成するＭＯＳトランジスタ２０のゲート端子への入力となる。【００９２】
一対のＭＯＳトランジスタ２１，２２において、ＭＯＳトランジスタ２１が短絡（ＯＮ）になると、電源５からの電圧が、そのままＭＯＳトランジスタ２０のゲート端子に入力することになる。電源５からの電圧がそのままＭＯＳトランジスタ２０のゲート端子に入力することで、ＭＯＳトランジスタ２０のゲート電圧にはＨｉレベル信号が入力する。【００９３】
ここで、ＭＯＳトランジスタ２０がＮ−ＭＯＳトランジスタの場合には、ゲート端子にＨｉレベル信号が入力すると、ＭＯＳトランジスタ２０が短絡（ＯＮ）となる。このため、ＭＯＳトランジスタ２１がＮ−ＭＯＳトランジスタであって、ＭＯＳトランジスタ２１が短絡した状態では、ＭＯＳトランジスタ２０が短絡する。ＭＯＳトランジスタ２０が短絡状態であると、ＭＯＳトランジスタ１９は開放状態となり、第１インダクタ１１に蓄積されたエネルギーが、負荷回路４に電力として供給される。【００９４】
一方、ＭＯＳトランジスタ２２が短絡（ＯＮ）になる（ＭＯＳトランジスタ２１は開放）と、ＭＯＳトランジスタ２０のゲート端子は接地され、Ｌｏレベルの電圧となる。ここで、ＭＯＳトランジスタ２０がＮ−ＭＯＳトランジスタの場合には、ゲート電圧がＬｏレベルになると開放（ＯＦＦ）される。このため、ＭＯＳトランジスタ２２がＮ−ＭＯＳトランジスタであって、ＭＯＳトランジスタ２２が短絡した状態では、ＭＯＳトランジスタ２０が開放される。ＭＯＳトランジスタ２０が開放状態であると、ＭＯＳトランジスタ１９は短絡状態となり、第１経路２から接地１１にかけての線路が遮断され、電源５からの電力は、第１インダクタ１１を通して直接負荷電力４に供給される。すなわち、所定期間において電源５からの電力供給が行われる期間が生じる。【００９５】
このように、所定期間内において、駆動部１０に含まれる開閉スイッチ８（＝第２スイッチ９）の出力が、ＨｉレベルとＬｏレベルの電圧に切り替わることで、ＭＯＳトランジスタ１９，２０をスイッチング動作させ、負荷回路４に電源５からの電力を供給することができる。所定時間における、電力が供給される期間の積分値が、負荷回路４に供給される電力値（この場合は、第１経路２による供給に基づく第１電力値）となる。【００９６】
第１経路２による第１電力値について、図３を用いて説明する。【００９７】
図３のタイムチャートは、上からＭＯＳトランジスタ２１の状態、ＭＯＳトランジスタ１９の状態、ＭＯＳトランジスタ２０の状態を示している。図３では、ＭＯＳトランジスタ２１が短絡（オン）と開放（オフ）を繰り返す。ＭＯＳトランジスタ２１が短絡する一方で、ＭＯＳトランジスタ２２が開放すると、開閉スイッチ８には、電源５から分流した電圧信号が供給される。ただし、開閉スイッチ８がＭＯＳトランジスタ２０に出力する信号の電流値は、後述の第２経路３として開閉スイッチ８を流れる電流値よりも小さい。【００９８】
開閉スイッチ８の状態変化に合わせて、第１スイッチ７の開閉が決定される。第１スイッチ７の開閉に合わせて、負荷回路４には電源５からの電力が供給される。ここで、ＭＯＳトランジスタ１９の短絡期間が長ければ、所定期間内に負荷回路４へ与えられる電力の積分値は大きくなるので、第１電力値の大きさは、ＭＯＳトランジスタ１９の開閉動作（すなわち、開閉スイッチ８の開閉動作）によって定まる。【００９９】
なお、Ｈｉレベル信号とは、所定電位よりも高い電圧を有する信号であり、Ｌｏレベル信号とは所定電位よりも低い電圧を有する信号であり、ＭＯＳトランジスタの動作を制御する電位閾値によって分けられる信号である。また、ＭＯＳトランジスタやスイッチの短絡は「ＯＮ」の状態と同義であり、ＭＯＳトランジスタやスイッチの開放は「ＯＦＦ」の状態と同義である。【０１００】
また、ＭＯＳトランジスタ２０がＰ−ＭＯＳトランジスタの場合には、Ｎ−ＭＯＳトランジスタと逆の動作をする。すなわち、ゲート端子にＨｉレベル信号が入力する場合にＰ−ＭＯＳトランジスタは開放され、ゲート端子にＬｏレベル信号が入力する場合にＮ−ＭＯＳトランジスタは短絡する。すなわち、一対のＭＯＳトランジスタ２１が短絡する場合に、ＭＯＳトランジスタ２０は、開放され、一対のＭＯＳトランジスタ２２が短絡する場合に、ＭＯＳトランジスタ２０は、短絡する。このように、ＭＯＳトランジスタ２０がＰ−ＭＯＳトランジスタである場合には、Ｎ−ＭＯＳトランジスタの場合と真逆の動作になる。【０１０１】
また、第１スイッチ７が備えるＭＯＳトランジスタ２０は、そのドレイン端子およびソース端子に、電源５から供給される大電力に対応する必要があるので、大きな素子サイズを必要とする。このため、ＭＯＳトランジスタ２０の素子サイズは大きい。このため、小電力を供給する場合にＭＯＳトランジスタ２０のスイッチング動作を必要とすると、不要な損失、不要なノイズおよび不要な消費電力を生じさせてしまう。一方で、第２スイッチ９が有する一対のＭＯＳトランジスタ２１，２２は、電源５の出力が接続されるが、ＭＯＳトランジスタ２０の開閉を実行すればよいだけなので、大きな耐圧を必要とせず、小さな素子サイズでよい。【０１０２】
このため、大電力である第１電力値（第１経路２を経由して供給される）を供給する場合には、素子サイズの大きな第１スイッチ７により電力値を制御するのが好ましいが、小電力である第２電力値を供給する場合には、第２経路３を経由して、素子サイズの小さな第２スイッチ９により電力値を制御するのが好ましい。【０１０３】
なお、開閉スイッチ８が一対のＭＯＳトランジスタ２１，２２を有する構成を説明したが、開閉スイッチ８がこれ以外の構成を有していても良い。【０１０４】
（第２経路での電力供給）
次に、第２経路３での負荷回路４への電力供給について、図４，図５を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態１における電力供給装置の動作状態を示す回路構成図であり、図５は、第２経路３による電力供給を示すタイムチャートである。【０１０５】
図４に示されるように、切り替え部６は、駆動部１０と第２インダクタ１２との間を短絡しており、ＭＯＳトランジスタ２０への駆動信号の供給は遮断され、電源５から駆動部１０を経由する第２経路３による電力の供給を可能にする。なお、駆動部１０が含む第２スイッチ９の開閉動作によって、第２経路３の実際の電力供給が制御される。また、ＭＯＳトランジスタ２０と共にＭＯＳトランジスタ１９のスイッチング動作も停止する。【０１０６】
第２スイッチ９は、開閉スイッチ８と共通要素であって、物理的、回路的に区別されない。第２スイッチ９は、図２で説明したのと同様に、一対のＭＯＳトランジスタ２１，２２を有している。勿論、第２スイッチ９は、これ以外の構成を有していても良い。【０１０７】
一対をなすＭＯＳトランジスタ２１のソースとＭＯＳトランジスタ２２のドレインが接続されており、図４に示す状態では、その接続点が第２インダクタ１２の一端に接続する。【０１０８】
一対のＭＯＳトランジスタ２１，２２のそれぞれは、対称動作するＭＯＳトランジスタであることが好ましい。すなわち、ＭＯＳトランジスタ２１が短絡（ＯＮ）の場合には、ＭＯＳトランジスタ２２が開放（ＯＦＦ）となって、ＭＯＳトランジスタ２１が開放（ＯＦＦ）の場合には、ＭＯＳトランジスタ２２が短絡（ＯＮ）となることが好ましい。このような対称性を有することで、ＭＯＳトランジスタ２１のみが短絡している場合には、駆動部１０の出力には、電源５の電圧に基づく信号が供給され、ＭＯＳトランジスタ２２のみが短絡している場合には、駆動部１０の出力には、接地電圧に基づく信号が供給されるからである。一対のＭＯＳトランジスタ２１，２２は、電源５からの出力を断続的に伝えるので、第２経路３は、第２スイッチ９の開閉だけで、負荷回路４への電力供給を制御することができる。【０１０９】
ＭＯＳトランジスタ２１が短絡してＭＯＳトランジスタ２２が開放されている場合には、第２スイッチ９は、電源５からの電力を第２インダクタ１２に出力する。すなわち、ＭＯＳトランジスタ２１が短絡している期間（これを第２スイッチ９がＯＮである期間とする）には、第２インダクタ１２を通して負荷回路４に電源５から電力が供給される。【０１１０】
一方、ＭＯＳトランジスタ２１が開放されてＭＯＳトランジスタ２２が短絡している場合には、第２インダクタ１２の一端が接地され、それまで第２インダクタ２に蓄えられていたエネルギーが負荷回路４に放出される。このため、ＭＯＳトランジスタ２１が開放されている期間（これを第２スイッチ９がＯＦＦである期間とする）には、第２インダクタ２に蓄えられていたエネルギーが、負荷回路４への電力として供給される。【０１１１】
第２経路３を経由して負荷回路４に供給される第２電力値は、電源５からの電力供給期間の積分値で決定される。【０１１２】
ここでは、小電力である第２電力値を供給するために、所定期間におけるスイッチング回数を多くしてもよい。【０１１３】
図５のタイムチャートは、ＭＯＳトランジスタ２１の状態とインダクタ１２を流れる電流の波形を示している。図５では、ＭＯＳトランジスタ２１が短絡し、ＭＯＳトランジスタ２２が開放している期間に、第２インダクタ１２を通して負荷回路４へ電源５から電力が供給される。小電力である第２電力値を供給するために、第２スイッチ９の所定期間におけるスイッチング回数を多くすると、インダクタ１２を流れる電流波形の振幅を小さくできる．これにより、インダクタ１２の小型化が可能となり、さらに回路部品の導通損失も低減できる。なお、第２スイッチ９のスイッチング回数を多くすればスイッチングでの損失が増えるが、第２スイッチ９は、電流容量の小さな小型素子で構成されるので、スイッチング回数が多くても、この損失が電力供給装置１の電力効率へ与える影響は少ない。【０１１４】
以上のようにして、第２電力値が決定されて、小電力の電力が負荷回路４に供給される。【０１１５】
このようにして、負荷回路４が大電力を必要とする場合には、第１経路２を介して、開閉スイッチ８および第１スイッチ７の開閉期間によって制御された第１電力値を有する電力が負荷回路４に供給される。一方、負荷回路４が小電力を必要とする場合には、第２経路３を介して、第２スイッチ９の開閉動作によって制御された第２電力値を有する電力が、負荷回路４に供給される。【０１１６】
また、第１スイッチ７および第２スイッチ９のそれぞれが、パルス幅で定まる信号を出力するパルススイッチであることで（特に、ゲート端子への入力信号によって開閉(ＯＮ／ＯＦＦ）が制御されるＭＯＳトランジスタであることで）、第１電力値および第２電力値は、これらのパルススイッチの開閉によって制御できる。このため、負荷回路４が要求する電力値は、精密に制御できる。【０１１７】
（切り替え部と第２スイッチの制御を有する電力供給装置）
次に、前記図１の変形例として、切り替え部６に第１経路２および第２経路３のいずれかを選択させる制御部４０と、第１スイッチおよび共通要素である開閉スイッチ８と第２スイッチ９の開閉動作を制御するスイッチ制御部４１と、ＭＯＳトランジスタ１９の駆動部４３とを付加した構成について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態１における電力供給装置１の回路構成図である。【０１１８】
制御部４０は、切り替え部６における、経路の選択（第１経路２および第２経路３のいずれかの選択）を制御する。【０１１９】
切り替え部６は、切り替え部６が有するスイッチの開閉によって第１経路２と第２経路３とを切り替える。このとき制御部４０は、切り替え部６でのスイッチ開閉を制御する。例えば、制御部４０に、負荷回路４が大電力を要する（これを大電力モードとする）との情報が与えられると、制御部４０は、切り替え部６が有するスイッチに対して、駆動部１０とＭＯＳトランジスタ２０のゲートとを短絡させる切り替え信号を出力する。逆に、制御部４０に、負荷回路４が小電力を要する（これを小電力モードとする）との情報が与えられると、制御部４０は、切り替え部６が有するスイッチに対して、駆動部１０と第２インダクタ１２とを短絡させる切り替え信号を出力する。【０１２０】
このとき、大電力モードや小電圧モードに係る情報を検出して、制御部４０にその情報を与える検出部が更に備わっていることも好適である。検出部は、負荷回路４を制御する情報を有するブロックであって、この制御する情報に基づいて、負荷回路４での動作モードが、大電力モードであるのか小電力モードであるのかを判定して、その情報を制御部４０に出力する。【０１２１】
このように、制御部４０によって、切り替え部６での経路選択が適切に行われる。【０１２２】
電力供給装置１は、別にスイッチ制御部４１を有していても良い。【０１２３】
スイッチ制御部４１は、第１スイッチ７のＭＯＳトランジスタ１９と、第２スイッチ９（すなわち開閉スイッチ８）の開閉動作を制御する。第２スイッチ９は、開閉スイッチ８として第１スイッチ７のＭＯＳトランジスタ２０の開閉動作を制御する場合と、第２経路３を通しての電力供給を制御する場合とを有する。このとき、スイッチ制御部４１は、切り替え部６が選択している経路の情報や、負荷回路４が必要とする電力値に関する情報を用いて、ＭＯＳトランジスタ１９や第２スイッチ９の開閉タイミングを制御する。このため、スイッチ制御部４１は、制御部４０や検出部からこれらの情報を得て、ＭＯＳトランジスタ１９や第２スイッチ９の開閉タイミングを制御しても良い。ＭＯＳトランジスタ１９や第２スイッチ９の開閉タイミングによって、負荷回路４に供給される電力値が決定されるからである。【０１２４】
また、駆動部４３は、スイッチ制御部４１からのパルス制御信号を受けて、ＭＯＳトランジスタ１９が開閉し得るパルス駆動信号を生成するもので、前記駆動部１０と同等の構成を有する。【０１２５】
このように、制御部４０やスイッチ制御部４１を備える電力供給装置１は、負荷回路４が要求する電力値に従った電力値の供給を可能とする。【０１２６】
（検出部を有する電力供給装置）
次に、検出部４２を有する電力供給装置について、図７を用いて説明する。【０１２７】
図７より明らかな通り、電力供給装置１は、負荷回路４が必要とする電力値を検出する検出部４２を更に備えている。検出部４２は、例えば、負荷回路４が第１電力値を要するのか、第２電力値を要するのかを検出する。このとき、負荷回路４がソフトウェアプログラムを動作させるＣＰＵやＤＳＰなどのプロセッサである場合には、ソフトウェアプログラムが指定する動作モードに基づいて、検出部４２は、負荷回路４での必要電力を検出する。更に、検出部４２は、検出した第１電力値および第２電力値のいずれかを制御部４０に通知する。このとき検出部４２は、第１電力値か第２電力値かの選択結果だけを通知するだけでなく、実際に供給すべき電力値を通知しても良い。この通知結果を受けて、制御部４０は、切り替え部６の切り替えを制御すると共に、スイッチ制御部４１を介して、第１スイッチ７や第２スイッチ９の開閉タイミングを決定する。【０１２８】
例えば、ソフトウェアプログラムが、画像処理を行う場合には、処理動作が複雑で必要とする電力が大きくなるので、検出部４２は、負荷回路４が必要とするのは、第１電力値であると検出する。逆に、ソフトウェアプログラムが、ファイル保存を行うだけの場合には、処理動作が簡単であって必要とする電力が小さくなるので、検出部４２は、負荷回路４が必要とするのは、第２電力値であると検出する。また、第１電力値および第２電力値における具体的な電力値をも検出してもよい。【０１２９】
勿論、検出部４２は、ソフトウェアプログラムの動作モード以外に基づいて、負荷回路４が必要とする電力値を検出しても良い。例えば、負荷回路４が、消費電力を削減する省エネモードに入った場合には、検出部４２は、負荷回路４が第２電力値を必要とすることを検出する。【０１３０】
検出部４２での検出結果に従って、制御部４０は、切り替え部６を制御して、第１経路２と第２経路３との選択を行わせる。同様に、検出部４２での検出結果に従って、スイッチ制御部４１は、第１スイッチ７や第２スイッチ９での開閉タイミングを制御する。例えば、検出部４２が、負荷回路４での必要電力値を大きい値として検出する場合には、スイッチ制御部４１は、電力供給期間が長くなるように、第１スイッチ７や第２スイッチ９の開閉タイミングを制御する。【０１３１】
このように、検出部４２が、負荷回路４で必要とされる電力値を検出することで、電力供給装置１が、負荷回路４に供給する電力値を、正確に制御できるようになる。特に、負荷回路４が大電力を必要とする場合には、大電力の制御に対応できる大型の素子サイズを有する第１スイッチ７によって第１電力値を制御でき、負荷回路４が小電力を必要とする場合には、小電力の制御に適した小型の素子サイズを有する第２スイッチ９によって第２電力値を制御できる。【０１３２】
この結果、供給するべき電力値が異なっても、電力供給装置１は、ノイズ、損失、消費電力を増加させない。また、第２経路３で供給される第２電力値は、第２スイッチ９で制御されるが、第２スイッチ９そのものは、第１スイッチ７の開閉を制御するために、もともと必要な要素である。このため、回路規模の増加ももたらすことなく、負荷回路４が要求する電力値を供給できる。【０１３３】
なお、図１〜図７を用いて説明した電力供給装置１は、第１経路２および第１経路２と異なる第２経路３のいずれかの経路を介して、負荷回路４に電力を供給する電源５と、第１経路２と第２経路３とを切り替える切り替え部６と、第１経路２から供給される第１電力値を決定するパルスタイミングを生成する第１パルススイッチとしてのＭＯＳトランジスタ１９，２０と、第１パルススイッチの開閉のタイミングを制御する開閉パルススイッチとしてのＭＯＳトランジスタ２１，２２とを含む駆動部１０と、第２経路３から供給される第２電力値を決定するパルスタイミングを生成する第２パルススイッチとしてのＭＯＳトランジスタ２１，２２と、を備え、第１電力値は第２電力値より大であり、第１経路２は駆動部１０の外部を経由すると共に、第２経路２は駆動部１０の内部を経由し、開閉パルススイッチと第２パルススイッチとは、共通要素であり、切り替え部６は、駆動部１０と第１パルススイッチであるＭＯＳトランジスタ２０とを接続する経路の途中に設けられる切り替えスイッチを有し、第１パルススイッチのＭＯＳトランジスタ２０は、電源５と負荷回路４と並列接続関係にあると共に接地接続されている電力供給装置１と表現することもできる。ここで、第１パルススイッチ、開閉パルススイッチ、第２パルススイッチのそれぞれは、与えられたパルス幅によりスイッチング動作するスイッチであり、それぞれ、第１スイッチ７、開閉スイッチ８、第２スイッチ９の要素に対応する。【０１３４】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、図８〜図１２を用いてより具体的な回路を例として、降圧形コンバータに適用した電力供給装置を説明する。【０１３５】
図８〜図１２は、本発明の実施の形態２における電力供給装置のブロック図である。図８〜図１２のそれぞれは、同じ回路構成を有する回路図を示しており、それぞれ異なる動作状態を示している。図８〜図１２の全てによって、電力供給装置５０の動作を説明できる。【０１３６】
（１）図８は、切り替え部５６が第１経路５２および第２経路５３のいずれも選択していない状態を示している。図８〜図１２で共通する回路図を示している。【０１３７】
（２）図９は、切り替え部５６が第１経路５２を選択して、電源５５が、負荷回路５４に第１経路５２を経由して電力を供給する状態を示している。特に、第１経路５２を通して、電源５５が負荷回路５４に電力を供給している期間を示している。【０１３８】
（３）図１０は、切り替え部５６が第１経路５２を選択して、第１インダクタＬｍが負荷回路５４に電力を供給する状態を示している。但し、図９と異なり、第１スイッチ５７のＭＯＳトランジスタＳＲが短絡（ＯＮ）となって、第１インダクタＬｍが接地されていることを示している。【０１３９】
（４）図１１は、切り替え部５６が第２経路５３を選択して、電源５５が、負荷回路５４に第２経路５３を経由して電力を供給する状態を示している。特に、第２経路５３が、電源５５と負荷回路５４とを直接つないで、電源５５が負荷回路５４に電力を供給している期間を示している。【０１４０】
（５）図１２は、切り替え部５６が第２経路５３を選択して、第２インダクタＬｓが負荷回路５４に電力を供給する状態を示している。但し、図１１と異なり、第２スイッチ５９のＭＯＳトランジスタＳＬが短絡（ＯＮ）となって、第２インダクタＬｓが接地されていることを示している。【０１４１】
（回路概要）
まず、図８〜図１２で示される回路の全体概要について説明する。【０１４２】
なお、図８〜図１２で示される電力供給装置５０は、負荷回路５４を除いた上で電力供給装置とみなしてもよいし、負荷回路５４を含んだ上で電子回路とみなしてもよい。負荷回路５４は、実施の形態１で説明したのと同様に、ＣＰＵやＤＳＰなどのソフトウェアプログラムを動作させるプロセッサであったり、特定の演算処理を行う電子回路や半導体集積回路であったりしてもよい。【０１４３】
電力供給装置５０は、第１経路５２および第２経路５３を有し、第１経路５２および第２経路５３のいずれかの経路を介して、負荷回路５４に電力を供給する電源５５を有している。電源５５は、実施の形態１と同じく家庭用電源であったり、電池やバッテリーであったりする。【０１４４】
電力供給装置５０は、更に、第１経路５２と第２経路５３とを切り替える切り替え部５６と、第１経路５２から供給される第１電力値を制御する第１スイッチ５７と、第１スイッチ５７の開閉タイミングを制御する開閉スイッチ５８（＝第２スイッチ５９）と、第２経路５３から供給される第２電力値を制御する第２スイッチ５９とを備える。ここで、開閉スイッチ５８と第２スイッチ５９は、同一の要素であって、駆動部６０は直列接続された一対のＭＯＳトランジスタＳＨｍ，ＳＬｍと、一対のＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲとを備える。【０１４５】
また、第１スイッチ５７は、電源５５の両端間にハイサイドのＭＯＳトランジスタＳｍとローサイドのＭＯＳトランジスタＳＲとを直列接続して構成される。また、第２スイッチ５９を備える回路は駆動部６０である。【０１４６】
ここで、ＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲは前記図１のＭＯＳトランジスタ１９，２０に相当し、第１のインダクタＬｍは前記図１の第１のインダクタ１１に相当し、第２のインダクタＬｓは前記図１の第２のインダクタ１２に相当し、出力コンデンサＣｏは前記図１の出力コンデンサ１３に相当する。【０１４７】
切り替え部５６は、スイッチＳｃ１、スイッチＳｃ２、スイッチＳｃ３を備え、制御信号６１によってこれらのスイッチＳｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３が、図中のＡまたはＢの接点の何れかに接続して、第１経路５２と第２経路５３とを選択する。なお、スイッチＳｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３には、ＥＸＯＲ（排他的論理和）回路のような論理回路を用いて、負荷電力値に応じて第１経路５２と第２経路５３とを選択してもよい。【０１４８】
切り替え部５６が第１経路５２を選択すると、図９や図１０に示されるように、電源５５から負荷回路５４まで、駆動部５８の外部を通る線路である第１経路５２による電力供給が行なわれる。このとき、第１経路５２の途中において、第１スイッチ５７のＭＯＳトランジスタＳＲを介して接地される線路が存在する。第１スイッチ５７のＭＯＳトランジスタＳＲが短絡（ＯＮ）になり、ＭＯＳトランジスタＳｍが開放（ＯＦＦ）すると、負荷回路５４は、電源５５ではなく第１のインダクタＬｍからの電力供給を受ける。一方、ＭＯＳトランジスタＳＲが開放であり、ＭＯＳトランジスタＳｍが短絡すると、第１経路５２は、電源５５と負荷回路５４とを直接導電するので、負荷回路５４には、電源５５から第１のインダクタＬを通して電力が供給される。【０１４９】
第１スイッチ５７のＭＯＳトランジスタＳＲは、ゲート端子への入力信号によって、短絡と開放が決定される。ゲート端子への入力信号は、開閉スイッチ５８のＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲによって定まる。このＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲは、前記図１におけるＭＯＳトランジスタ２１，２２に相当し、スイッチＳｃ３は前記図１における切り替え部６のスイッチに相当する。ＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲは、対称的にスイッチング動作する。すなわち、スイッチＳＣ２を経由した制御信号６１が、ＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲの各ゲート端子に一方が反転して入力して、ＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲの動作を制御する。例えば、ＭＯＳトランジスタＳＨＲが短絡の場合にはＭＯＳトランジスタＳＬＲが開放であり、反対に、ＭＯＳトランジスタＳＨＲが開放の場合にはＭＯＳトランジスタＳＬＲが短絡である。【０１５０】
一方、第１スイッチ５７のＭＯＳトランジスタＳｍは、ゲート端子への入力信号によって、短絡と開放が決定される。ゲート端子への入力信号は、対称的にスイッチング動作するスイッチ５６のＭＯＳトランジスタＳＨｍ，ＳＬｍによって定まる。すなわち、スイッチＳＣ１を経由した制御信号６１が、ＭＯＳトランジスタＳＨｍ，ＳＬｍの各ゲート端子に一方が反転して入力して、ＭＯＳトランジスタＳＨｍ，ＳＬｍの動作を制御する。例えば、ＭＯＳトランジスタＳＨｍが短絡の場合にはＭＯＳトランジスタＳＬｍが開放であり、反対に、ＭＯＳトランジスタＳＨｍが開放の場合にはＭＯＳトランジスタＳＬｍが短絡である。【０１５１】
この一対のＭＯＳトランジスタＳＨｍ，ＳＬｍと、ＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲが対称的に動作することによって、第１スイッチ５７を構成するＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲの各ゲート端子入力が制御され、ＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲの短絡と開放が制御される。ＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲは駆動部６０からの各パルス駆動信号によって対称的にスイッチング動作するので、それにより電源５５から第１のインダクタＬｍを通して負荷回路５４に電力を供給するか、第１のインダクタＬｍから負荷回路５４に電力を供給するかが決定される。【０１５２】
一方、切り替え部５６が第２経路５３を選択すると、図１１や図１２に示されるように、電源５５から駆動部６０を経由して負荷回路５４に接続する第２経路５３によって、電力の供給が行なわれる。このとき、第２経路５３は、第２スイッチ５９のＭＯＳトランジスタＳＨＲを経由する。第２スイッチ５９は、開閉スイッチ５８と同じ要素であるので、一対のＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲを備える。一対のＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲの短絡と開放によって、第２経路５３を介して電源５５から第２インダクタＬｓを通して負荷回路５４に電力を供給するか、第２インダクタＬｓに蓄積されたエネルギーを負荷回路５４に電力として供給とするかが切り替ええられる。第２経路５３においては、その経路においては第２スイッチ５９のＭＯＳトランジスタＳＨＲのみが導電と非導電を切り替えるので、ＭＯＳトランジスタＳＨＲの動作のみで、第２経路５３による負荷回路５４へ供給される第２電力値が決定される。【０１５３】
ここで、一対のＭＯＳトランジスタＳＨｍ，ＳＬｍやＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲは、上述の通り対称的な動作によって、その短絡と開放とが決定される。なお、ＭＯＳトランジスタＳＨ，ＳＬは、その短絡と開放において対称的な動作をするために、Ｐ−ＭＯＳトランジスタとＮ−ＭＯＳトランジスタとで構成されても良いし、図８に示されるように、ゲート端子に入力する信号の論理値が常に逆となるように構成されても良い。図８〜図１２の電力供給装置５０では、何れもローサイドのＭＯＳトランジスタＳＬｍ，ＳＬＲのゲート端子の前段にインバーターが挿入されて、ＭＯＳトランジスタＳＬｍ，ＳＬＲのゲート端子への入力信号の論理値が、元の制御信号６１に対して逆になる。【０１５４】
（動作説明）
次に、図８〜図１２を用いて、電力供給装置５０の動作を説明する。【０１５５】
（図９に示される第１経路での電力供給期間）
図９では、切り替え部５６が第１経路５２を選択している。このため、電源５５は、第１経路５２を経由して負荷回路５４に電力を供給する。制御信号６１は、切り替え部５６を構成するスイッチＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３において端子Ａと出力とを短絡した状態で、スイッチＳＣ１を経由して、一対のＭＯＳトランジスタＳＨｍ，ＳＬｍのゲート端子に入力すると共に、スイッチＳＣ２を経由して、別な一対のＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲのゲート端子に入力する。【０１５６】
ＭＯＳトランジスタＳＨＲのドレイン端子は電源５５に接続されており、ＭＯＳトランジスタＳＬＲのソースは接地されている。ＭＯＳトランジスタＳＨＲのソース端子とＭＯＳトランジスタＳＬＲのドレイン端子とは相互に接続されて、この接続点からスイッチＳＣ３を経由して、ＭＯＳトランジスタＳＲのゲート端子にパルス駆動信号を出力する。【０１５７】
また、ＭＯＳトランジスタＳＨｍのドレイン端子はダイオードＤｂを介して電源５５に接続されており、ＭＯＳトランジスタＳＬｍのソースはＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲの接続点に接続されている。ＭＯＳトランジスタＳＨｍのソース端子とＭＯＳトランジスタＳＬｍのドレイン端子とは相互に接続されて、この接続点からＭＯＳトランジスタＳｍのゲート端子にパルス駆動信号を出力する。【０１５８】
制御信号６１が、ある論理値（Ｈｉレベル）をもって入力すると、Ｌｏレベルの制御信号がＭＯＳトランジスタＳＨＲのゲート端子に入力され，Ｈｉレベルの制御信号がＭＯＳトランジスタＳＬＲのゲート端子に入力される。これにより、ＭＯＳトランジスタＳＨＲは開放され、ＭＯＳトランジスタＳＬＲは短絡される。ＭＯＳトランジスタＳＬＲが短絡されると、ＭＯＳトランジスタＳＬＲのソース端子に入力している接地電圧に基づく信号が、ＭＯＳトランジスタＳＬＲのドレイン端子に出力される。すなわち、開閉スイッチ５８は、Ｌｏレベルのパルス駆動信号を出力する。このＬｏレベルのパルス駆動信号は、ＭＯＳトランジスタＳＲのゲート端子に入力される。第１スイッチ５７を構成するＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲがＮ−ＭＯＳトランジスタの場合には、このＬｏレベル信号がＭＯＳトランジスタＳＲのゲート端子に入力されるので、ＭＯＳトランジスタＳＲは開放され、第１経路５２と接地とは導電しない。このとき、ＭＯＳトランジスタＳｍが短絡するので、第１経路５２によって電源５５から第１インダクタＬｍを通して負荷回路５４に電力を供給する。【０１５９】
逆に、図８〜図１２に示すように、ＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲがＰ−ＭＯＳトランジスタであれば、Ｌｏレベルの制御信号６１が入力すると、ＭＯＳトランジスタＳＲは開放し、ＭＯＳトランジスタＳｍは短絡する。この場合はやはり、第１経路５２によって電源５５から第１インダクタＬｍを通して負荷回路５４に電力が供給される。【０１６０】
なお、第１スイッチ５７は、素子サイズの大きなＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲを有しており、このＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲによって、電力供給を行なうので、スイッチングでの損失や消費電力は大きい。しかしながら、大電力に対応させるためには、ＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲの素子サイズを大きくしておく必要がある。【０１６１】
以上のように、制御信号６１が、切り替え部５６と開閉スイッチ５８とを制御することで、電源５５から第１経路５２を経由して負荷回路５４に電力を供給する。【０１６２】
なお、制御信号６１は、図示していない外部の制御部から出力されればよい。制御部は、予め論理回路やソフトウェアプログラムを有しており、論理演算やソフトウェアプログラムの処理手順に従って、切り替え部５６の切り替え、開閉スイッチ５８の短絡、開放を制御する。【０１６３】
また、第１経路５２を経由した電力供給は、上述のように、電源５５からの電力を、第１スイッチ５７（ＭＯＳトランジスタＳＲ）が接地と短絡することによって制御されるだけでなく、ＭＯＳトランジスタＳｍの切り替えによって、制御される。【０１６４】
ＭＯＳトランジスタＳｍは、第１経路５２上に位置し、ＭＯＳトランジスタＳｍが短絡している期間であってＭＯＳトランジスタＳＲが開放されている（すなわち第１経路５２と接地とが導電していない状態）期間では、電源５５から負荷回路５４に電力が供給される。一方、ＭＯＳトランジスタＳｍが開放されている期間であってＭＯＳトランジスタＳＲが短絡している（すなわち第１経路５２と接地が導電している状態）期間では、電源５５から負荷回路５４に電力が供給されない。すなわち、ＭＯＳトランジスタＳｍとＭＯＳトランジスタＳＲとが交互に短絡と開放を繰り返すことにより、電源５５から負荷回路５４への第１経路５２を経由した電力の供給期間と非供給期間とが繰り返される。この電源５５からの電力供給期間と非供給期間との積分値により、負荷回路５４に与えられる電力値が決定される。【０１６５】
なお、ＭＯＳトランジスタＳｍの短絡と開放は、駆動部６０に含まれるスイッチ６５で切り替わる。スイッチ６５は、一対のＭＯＳトランジスタＳＨｍ，ＳＬｍを有し、一対のＭＯＳトランジスタＳＨｍ，ＳＬｍの接続点から、ＭＯＳトランジスタＳｍのゲート端子にパルス駆動信号を出力することで、ＭＯＳトランジスタＳｍの短絡と開放が制御される。また、スイッチ６５は、スイッチＳｃ１を介して制御信号６１によって制御される。スイッチＳｃ１が接点Ａに接続しているときに、制御信号６１の論理値が所定値（Ｈｉレベル）の場合には、スイッチ６５のＭＯＳトランジスタＳＨｍが短絡して、ＭＯＳトランジスタＳｍのゲート端子にはＨｉレベルのパルス駆動信号が入力し、制御信号６１の論理値が所定値と逆の論理値を有する場合には、スイッチ６５のＭＯＳトランジスタＳＬが短絡してＭＯＳトランジスタＳｍのゲート端子にはＬｏレベルのパルス駆動信号が入力する。ＭＯＳトランジスタＳｍは、ゲート端子に入力する信号の論理値によって、短絡と開放とが切り替えられる。【０１６６】
（図１０に示される第１経路での電力非供給期間）
図１０では、切り替え部５６は、図９と同じく第１経路５２を選択している。制御信号６１は、切り替え部５６を構成するスイッチＳＣ１、ＳＣ２，ＳＣ３において端子Ａと出力とを短絡した状態で、スイッチＳＣ１を経由して、一対のＭＯＳトランジスタＳＨｍ，ＳＬｍのゲート端子に入力すると共に、スイッチＳＣ２を経由して、別な一対のＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲのゲート端子に入力する。【０１６７】
ここで、制御信号６１は、図９での信号と逆の論理値を有する信号を出力する。【０１６８】
すなわち、制御信号６１がＬｏレベルをもって入力すると、Ｈｉレベルの制御信号がＭＯＳトランジスタＳＨＲのゲート端子に入力され、Ｌｏレベルの制御信号がＭＯＳトランジスタＳＬＲのゲート端子に入力される。これにより、ＭＯＳトランジスタＳＨＲが短絡すると共にＭＯＳトランジスタＳＬＲが開放される。この場合には、開閉スイッチ５８は、短絡したＭＯＳトランジスタＳＨＲを通じて電源５５からの信号をＭＯＳトランジスタＳＲに出力する。すなわち、開閉スイッチ５８からＭＯＳトランジスタＳＲに出力するパルス駆動信号の論理値は、Ｈｉレベルである。第１スイッチ５７を構成するＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲがＮ−ＭＯＳトランジスタの場合には、ゲートにＨｉレベルのパルス駆動信号が入力すると短絡し、ソース端子とドレイン端子とが短絡する。ＭＯＳトランジスタＳＲのソース端子は、接地接続されているので、第１経路５２の途中部分と接地とが接続される。このとき、ＭＯＳトランジスタＳｍは開放するので、電源５５からの電力供給は遮断され、経路７０によって第１インダクタＬｍに蓄えられたエネルギーが負荷回路５４に電力として供給される。【０１６９】
逆に、図８〜図１２に示すように、ＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲがＰ−ＭＯＳトランジスタであれば、Ｈｉレベルの制御信号６１が入力したときに、ＭＯＳトランジスタＳＲは短絡し、ＭＯＳトランジスタＳｍは開放する。この場合はやはり、電源５５からの電力供給は遮断され、経路７０によって第１インダクタＬｍに蓄えられたエネルギーが負荷回路５４に電力として供給される。【０１７０】
所定期間において、第1スイッチ５７は、短絡と開放とで細かく切り替えられる。この切り替えにより、図９および図１０に示されるような、電源５５からの電力の供給期間と非供給期間とが生じる。負荷回路５４に与えられる電力である第１電力値は、所定期間におけるこの供給期間と非供給期間との積分値で求まる。これは図３を用いて説明したのと同様である。所定期間内における電源５５からの電力供給期間が長ければ、結果として負荷回路５４へ供給される第１電力値は大きくなる。【０１７１】
このように、制御信号６１が、切り替え部５６と駆動部６０を通して供給されることで、第１経路５２を経由した電力の供給および供給される電力値が制御される。【０１７２】
すなわち、第１経路５２での電力供給期間で説明したように、ＭＯＳトランジスタＳＲと対称的に第１経路５２上にあるＭＯＳトランジスタＳｍの開放と短絡（スイッチ６５によって切り替わる）を行なうことによって、第１経路５２での電力非供給期間が制御される。【０１７３】
（図１１に示される第２経路での電力供給期間）
次に、図１１を用いて、第２経路での電力供給期間について説明する。【０１７４】
図１１では、切り替え部５６が第２経路５３を選択している。このため、電源５５は、第２経路５３を経由して負荷回路５４に電力を供給する。切り替え部５６を構成するスイッチＳＣ１、ＳＣ２，ＳＣ３において端子Ｂと出力とを短絡するので、制御信号６１はスイッチＳＣ２を経由して、第２スイッチ５９を形成する一対のＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲのゲート端子に入力する。一方、スイッチＳｃ１の端子Ｂは接地されているので、スイッチ６５のＭＯＳトランジスタＳＨｍは開放する一方で、ＭＯＳトランジスタＳＬｍは短絡し、ＭＯＳトランジスタＳｍのゲートとソースは同電位となって、ＭＯＳトランジスタＳｍは開放したままとなる。【０１７５】
ＭＯＳトランジスタＳＨＲのドレイン端子は電源５５に接続されており、ＭＯＳトランジスタＳＬＲのソースは接地されている。ＭＯＳトランジスタＳＨＲのソース端子とＭＯＳトランジスタＳＬＲのドレイン端子とは相互に接続されて、この接続点からスイッチＳＣ３のＢ端子に信号を出力する。スイッチＳＣ３のＢ端子は、第２インダクタＬｓを通して負荷回路５４へ信号を出力することができる。【０１７６】
制御信号６１が、ある論理値（Ｈｉレベル）をもって入力すると、ＭＯＳトランジスタＳＨＲが短絡すると共にＭＯＳトランジスタＳＬＲが開放される。この場合には、第２スイッチ５９は、短絡したＭＯＳトランジスタＳＨＲを通じて電源５５からの信号を出力する。すなわち、電源５５からの電力は、第２経路５３の途中にある第２スイッチ５９を経由して、第２インダクタＬｓを通して負荷回路５４に出力され、第２インダクタＬｓにエネルギーが蓄えられる。図１１に示されるように、電源５５から第２スイッチ５９を経由して負荷回路５４までが導電する。第２経路５３での電力供給は、この第２スイッチ５９の開閉のみによって制御される。ＭＯＳトランジスタＳＨＲが短絡して第２スイッチ５９が電源５５からの信号を出力している場合には、電源５５からの電力の供給期間となる。【０１７７】
なお、第２スイッチ５９は、素子サイズの小さなＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲを有している。第２経路５３で電力を供給する場合には、小電力である第２電力値を供給するので、ＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲにはオン抵抗の低い大型の素子を必要としない。このため、ＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲは、小型の素子で構成される。ＭＯＳトランジスタＳＨＲ，ＳＬＲが小型の素子であるので、これらのトランジスタでのスイッチングでは、損失や消費電力は小さい。特に、大型の素子であるＭＯＳトランジスタＳＲは、第２経路５３を経由した電力供給では使用されないので、損失や消費電力が小さくて済む。【０１７８】
このように、大電力ではない小電力を供給する場合に、大型の素子を使う経路と異なる別の経路（第２経路５３）が使用されることで、電力供給装置５０や電子回路においての損失や消費電力が削減でき、軽負荷時から重負荷時まで幅広く高効率な電力供給装置を提供できる。更には、第２経路５３での電力供給を制御する第２スイッチ５９は、第１経路５２での電力供給を制御する第１スイッチを制御する開閉スイッチ５８と同一要素であって共用しているので、回路規模も増加しない。また、開閉スイッチ５８は、駆動部６０として回路基板や半導体集積回路で実現される回路であるので、最初からノイズ対策なども施されている。このため、開閉スイッチ５８を第２スイッチ５９として流用するとしても、ノイズが増加することもない。【０１７９】
以上のように、制御信号６１が、切り替え部５６を通して第２スイッチ５９に出力されることで、電源５５は、第２経路５３を経由して負荷回路５４に電力を供給する。【０１８０】
なお、制御信号６１は、図示していない外部の制御部から出力されればよい。制御部は、予め論理回路やソフトウェアプログラムを有しており、論理演算やソフトウェアプログラムの処理手順に従って、切り替え部５６の切り替え、第２スイッチ５９の短絡・開放を制御する。【０１８１】
（図１２に示される第２経路での電力の非供給期間）
図１２では、切り替え部５６は、図１１と同じく第２経路５３を選択している。【０１８２】
ここで、制御信号６１は、図１１での信号と逆の論理値を有する信号を出力する。すなわち、Ｌｏレベルの制御信号６１がＭＯＳトランジスタＳＨＲとＭＯＳトランジスタＳＬＲとのゲート端子に入力すると、ＭＯＳトランジスタＳＨＲは開放され、ＭＯＳトランジスタＳＬＲは短絡する。ＭＯＳトランジスタＳＬＲが短絡すると、スイッチＳｃ３の接点Ｂに接続する第２インダクタＬｓの一端が接地され、それまで第２インダクタＬｓに蓄えられたエネルギーが負荷回路５４に放出する。【０１８３】
このようにＭＯＳトランジスタＳＬＲが短絡すると、負荷回路５４は電源５５から切り離され、電源５５からの電力は供給されない。この電源５５からの電力が供給されない期間が非供給期間となる。この非供給期間においては、負荷回路５４は経路７１によって第２インダクタＬｓから電力の供給が行なわれる。【０１８４】
所定期間において、第２スイッチ５９は、短絡と開放とで細かく切り替えられる。この切り替えにより、図１１、図１２に示されるような、電力の供給期間と非供給期間とが生じる。負荷回路５４に与えられる電力である第２電力値は、所定期間におけるこの供給期間と非供給期間との積分値で求まる。これは図５を用いて説明したのと同様である。【０１８５】
このように、制御信号６１が、切り替え部５６を通して第２スイッチ５９に出力されることで、第２経路５３を経由した電力の供給および供給される電力値が制御される。実際には、図１１で示される電力の供給期間と図１２で示される電力の非供給期間との積分値によって、第２電力値が定まる。例えば、電源５５からの電力の供給期間が長ければ、負荷回路５４へ供給される第２電力値は大きくなる。【０１８６】
以上から分かるように、第１経路５２を経由して第１電力値が供給されるには、切り替え部５６，開閉スイッチ５８，第１スイッチ５７の制御によって、電源５５と負荷回路５４とが導電する場合と、接地と負荷回路５４とが導電する場合とが切り替えられる。【０１８７】
一方、第２経路５３を経由して第２電力値が供給されるには、切り替え部５６と第２スイッチ５９（＝開閉スイッチ５８）のみの制御によって、電源５５と負荷回路５４とが導電する場合と、接地と負荷回路５４とが導電する場合とが切り替えられる。このため、小電力である第２電力値を供給する場合には、余分なスイッチング損失やスイッチングノイズが発生しにくいメカニズムを、電力供給装置５０は有する。【０１８８】
以上のように、実施の形態２における電力供給装置は、回路規模の増加、損失や消費電力の増加をもたらさずに、効率的に、負荷回路が必要とする大電力や小電力のそれぞれを供給できる。【０１８９】
なお、実施の形態１および２で説明した電力供給装置や電子回路は、半導体集積回路によって実現されても良い。【０１９０】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について、図１３の回路構成図に基づき説明する。同図に示すように、ここに示す電源供給装置５０は、前述した実施の形態２において、第１インダクタＬｍおよび第２インダクタＬｓを共通のインダクタＬｍｓとしたものである。【０１９１】
ここでは電源供給装置５０の主回路として、第１スイッチ５７となるＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲと、エネルギーの蓄積および放出手段であるインダクタＬｍｓとを有し、ＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲのスイッチング動作によって、電源５５の入力電圧Ｖｉよりも低い出力電圧を生成して、これを出力コンデンサＣｏと負荷回路５４に供給する降圧形コンバータ７５が設けられる。降圧形コンバータ７５自体は、上記実施の形態１，２にも設けられているが、特にここでは、第１経路５２に介挿される第１インダクタＬｍと、第２経路５３に介挿される第２インダクタＬｓとを、共通のインダクタＬｍｓとすることで、回路構成の簡素化を図っている。【０１９２】
なお、図１３では重複を避けるために、電源供給装置５０の構成を一部省略しているが、インダクタＬｍｓ以外の構成や動作は実施の形態２の通りであるため、重複する箇所での再度の説明はしない。【０１９３】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４について、図１４の回路構成図に基づき説明する。同図において注目すべきは、第１の経路５２を通して電力が供給される第１出力コンデンサＣｏおよび第１負荷回路７７と、第２の経路５３を通して電力が供給される第２出力コンデンサＣｏおよび第２負荷回路７８が、別々に設けられている、ということである。それ以外の構成や動作は実施の形態２の通りであるため、重複する箇所での再度の説明はしない。【０１９４】
ここでも電源供給装置５０の主回路として、ＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲと、第１インダクタＬｍとからなる降圧形コンバータ７５が設けられる。第１経路５２に介挿される第１インダクタＬｍと、第２経路５３に介挿される第２インダクタＬｓは別々に設けられ、降圧形コンバータ７５の出力側に前記第１出力コンデンサＣｏと第１負荷回路７７との並列回路が接続され、第２スイッチ５９を構成するＭＯＳトランジスタＳＨ，ＳＬと、第２インダクタＬｓとからなる別な降圧形コンバータの出力側に、前記第２出力コンデンサＣｏと第２負荷回路７８との並列回路が接続される。【０１９５】
そして、切り替え部５６において、スイッチＳｃ３の端子Ａを駆動部６０の出力と短絡した状態で、駆動部６０のＭＯＳトランジスタＳＨ，ＳＬを対称にスイッチング動作させると、降圧形コンバータ７５を構成するＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲも対称にスイッチング動作し、電源５５から第１の経路５２を介して負荷回路７７に電力供給が行なわれる。この状態では、駆動部６０から負荷回路７８が切り離されているので、負荷回路７８への電力供給は行なわれない。【０１９６】
一方、切り替え部５６において、スイッチＳｃ３の端子Ｂを駆動部６０の出力と短絡すると、ＭＯＳトランジスタＳｍ，ＳＲへのパルス駆動信号の供給が途絶えるので、降圧形コンバータ７５の動作は停止して、負荷回路７７への電力供給は行なわれない。この降圧形コンバータ７５を停止させている期間は、ＭＯＳトランジスタＳＲの駆動部６０を構成する第２スイッチ５９が、別な負荷回路７８へ電力を供給する電源として動作する。すなわち、第２のスイッチ５９を構成するＭＯＳトラジスタＳＨ，ＳＬを対称にスイッチング動作させることで、電源５５から第２の経路５３を介して負荷回路７８に電力を供給することが可能になる。【０１９７】
（実施の形態５）
次に、実施の形態５について、図１５の回路構成図に基づき説明する。同図において注目すべきは、第１の経路５２を介して負荷回路５４に電力を供給する第１の電源５５と、この第１の電源５５とは別に、第２の経路５３を介して負荷回路５４を供給する第２の電源９０が、それぞれ設けられている、ということである。すなわちここでは、電源５５からの入力電圧Ｖｉ１が降圧形コンバータ７５に印加される一方で、電源９０からの入力電圧Ｖｉ２が駆動部６０に印加され、駆動部６０に印加する電圧を、電源５５からの入力電圧Ｖｉ１に依存することなく、電源９０により独自に設定できる。それ以外の構成や動作は実施の形態４の通りであるため、重複する箇所での再度の説明はしない。【０１９８】
（実施の形態６）
次に、実施の形態６について、図１６の回路構成図に基づき説明する。同図において注目すべきは、上記実施の形態１〜５とは異なり、電力供給装置８０の主回路として昇圧形コンバータ８１が設けられている、ということである。この昇圧形コンバータ８１は、エネルギーの蓄積および放出手段であるインダクタＬと、第１スイッチとしてのＭＯＳトランジスタＳｍと、ＭＯＳトランジスタＳｍの開放時に導通して、電源５５およびインダクタＬのエネルギーを出力コンデンサＣｏおよび負荷回路５４に送り出すダイオードＤとを有し、ＭＯＳトランジスタＳｍのスイッチング動作によって、電源５５の入力電圧Ｖｉよりも高い出力電圧を生成して、これを出力コンデンサＣｏと負荷回路５４に供給するものである。【０１９９】
昇圧形コンバータ８１は、電源５５の正極端にインダクタＬの一端を接続し、インダクタＬの他端にＭＯＳトランジスタＳｍのドレインを接続し、ＭＯＳトランジスタＳｍのソースを電源５５の負極端に接続すると共に、インダクタＬとＭＯＳトランジスタＳｍとの接続点に、ダイオードＤのアノードを接続して構成される。また、ダイオードＤのカソードと電源５５の負極端との間には、出力コンデンサＣｏと負荷回路５４との並列回路が接続される。【０２００】
ＭＯＳトランジスタＳｍの駆動部６０として、ダイオードＤのカソードと電源５５の負極端との間に、一対のＭＯＳトランジスタＳＨ，ＳＬが直列接続される。このＭＯＳトランジスタＳＨ，ＳＬの各ゲートには、電圧レベルが対称な制御信号が供給される。また、ＭＯＳトランジスタＳＨ，ＳＬの接続点を、ＭＯＳトランジスタＳｍのゲート若しくはインダクタＬの他端の何れかに接続するスイッチＳｃが、切り替え部５６として設けられている。切り替え部５６は、電源５５から駆動部６０の外部を経由して負荷回路５４に電力を供給する大電力用の第１経路８２と、電源５５から駆動部の内部を経由して負荷回路５４に電力を供給する小電力用の第２経路８３のいずれかに切り替える機能を有する。【０２０１】
次に、上記構成についての動作を説明する。切り替え部５６を構成するスイッチＳｃにおいて端子Ａと出力とを短絡した状態で、ＭＯＳトランジスタＳＨ，ＳＬのゲートにそれぞれ対称的な制御信号が与えられると、駆動部６０の開閉スイッチ５８となるＭＯＳトランジスタＳＨ，ＳＬの接続点から、スイッチＳｃを介してＭＯＳトランジスタＳｍのゲートにパルス駆動信号が供給される。パルス駆動信号の電圧がＨｉレベルになると、ＭＯＳトランジスタＳｍが短絡して、電源５５の入力電圧ＶｉがインダクタＬの両端間に印加され、インダクタＬにエネルギーが蓄えられる。また、ダイオードＤは非導通となり、出力コンデンサＣｏに蓄えられたエネルギーが、負荷回路５４への電力として供給される。【０２０２】
やがて、パルス駆動信号の電圧がＬｏレベルになると、ＭＯＳトランジスタＳｍが開放してダイオードＤが導通し、第１の経路８２によって、電源５５とインダクタＬに蓄えられたエネルギーが、ダイオードＤを通して出力コンデンサＣｏや負荷回路５４に供給される。このとき出力コンデンサＣｏの両端間は、電源５５の入力電圧ＶｉとインダクタＬに発生する逆起電圧とを重畳した電圧が生成されるので、入力電圧Ｖｉよりも高い出力電圧を負荷回路５４に供給できる。【０２０３】
このように、切り替え部５６が第１の経路８２を選択すると、電源５５からの電力が、大電力に対応したＭＯＳトランジスタＳｍやダイオードＤを通して負荷回路５４に供給される。したがって、負荷回路５４が重負荷である場合には、第１の経路８２を経由して高い効率で電力の供給を行なうことが可能になる。【０２０４】
一方、切り替え部５６を構成するスイッチＳｃにおいて端子Ｂと出力とを短絡した状態で、ＭＯＳトランジスタＳＨ，ＳＬのゲートにそれぞれ対称的な制御信号が与えられると、今度はＭＯＳトランジスタＳＨ，ＳＬが、第２の経路８３によって電源５５から負荷回路５４への電力供給を行なう第２のスイッチ５９として、互いに対称的にスイッチング動作する。このとき昇圧形コンバータ８１のＭＯＳトランジスタＳｍは、ゲートへのパルス駆動信号の供給が途絶えて開放状態のままとなり、第１の経路８２を経由しての電力供給は停止する。【０２０５】
ここでは、ＭＯＳトランジスタＳＨが開放し、ＭＯＳトランジスタＳＬが短絡すると、電源５５の入力電圧ＶｉがインダクタＬの両端間に印加され、インダクタＬにエネルギーが蓄えられると共に、出力コンデンサＣｏに蓄えられたエネルギーが、負荷回路５４への電力として供給される。【０２０６】
やがて、ＭＯＳトランジスタＳＨが短絡し、ＭＯＳトランジスタＳＬが開放すると、第２の経路８３によって、電源５５とインダクタＬに蓄えられたエネルギーが、スイッチＳｃからＭＯＳトランジスタＳＨを通して出力コンデンサＣｏや負荷回路５４に供給される。このとき出力コンデンサＣｏの両端間は、電源５５の入力電圧ＶｉとインダクタＬに発生する逆起電圧とを重畳した電圧が生成されるので、入力電圧Ｖｉよりも高い出力電圧を負荷回路５４に供給できる。【０２０７】
このように、切り替え部５６が第２の経路８３を選択すると、電源５５からの電力が、本来はＭＯＳトランジスタＳｍをスイッチング動作させる程度の小電力に対応したＭＯＳトランジスタＳＨ，ＳＬを通して、負荷回路５４に供給される。したがって、負荷回路５４が軽負荷である場合には、第２の経路８３を経由して高い効率で電力の供給を行なうことが可能になり、全体として軽負荷時から重負荷時まで幅広く高効率な電力供給装置８０を提供できる。【０２０８】
なお、図１６に示す回路構成では、例えば端子ＢをインダクタＬの他端ではなく、電源５５の正極端とインダクタＬの一端との接続点に接続し、その間に別なインダクタを介挿して、第１の経路８２と第２の経路８３でインダクタを別々に分割してもよい。また、昇圧形コンバータ８１のダイオードＤを、ＭＯＳトランジスタＳｍと対称に動作する制御端子付きのスイッチ素子とすることもできる。さらに、前記実施の形態４で説明したように、第１の経路８２を通して電力が供給される第１出力コンデンサおよび第１負荷回路と、第２の経路８３を通して電力が供給される第２出力コンデンサおよび第２負荷回路とを、別々に設けたり、前記制御部４０や、スイッチ制御部４１や、検出部４２を組み込んでもよいなど、上記実施の形態１〜４の特徴を適宜組み入れることが可能である。【０２０９】
（実施の形態７）
次に、実施の形態７について説明する。【０２１０】
実施の形態１〜６で説明した電力供給装置や電子回路は、電子回路を制御する制御回路と共に、電子機器の筐体に格納し組み込まれて使用されればよい。特に、ノートブックパソコン、携帯端末、カーネビゲーションシステム、ＰＤＡ、車載テレビ、携帯電話機などのバッテリーによって電力が供給される装置では、使用時間を長くするために、電力が細かく制御される必要がある。このため、このような電子機器では動作内容によって大電力を必要とする場合と小電力を必要とする場合とが生じる。大電力が必要な場合には、電力供給装置は、第１経路を経由して第１電力値である電力を供給し、小電力が必要な場合には、電力供給装置は、第２経路を経由して第２電力値である電力を供給する。【０２１１】
ここで（１）電力供給装置が大電力と小電力とを切り分けて供給できるので、電子機器全体での消費電力が削減できる、(２）小電力を供給する場合に、損失や消費電力が抑えられるので（小型の素子である第２スイッチのスイッチングにより第２電流値が制御されるので）電力供給装置での消費電力が削減できる、の２点によって、電子機器全体としての消費電力が削減できる。【０２１２】
この結果、電子機器におけるバッテリーの使用効率が高まり、電子機器の使用時間が延びるメリットがある。【０２１３】
電子機器の一例を説明する。【０２１４】
電子機器の一例を図１７に示す。図１７は、本発明の実施の形態７における電子機器の斜視図である。電子機器９２は、カーテレビやパーソナルモニターなどの薄型、小型が要求される電子機器である。【０２１５】
電子機器９２は、ディスプレイ９３、発光素子９４、スピーカ９５を備えている。この電子機器９２の内部に電力供給装置１，５０，８０が格納されており、効率的な電力供給を実現する。結果として、電子機器９２は、低消費電力を実現できる。【０２１６】
このように、実施の形態１〜６で説明した電力供給装置１，５０，８０が、電子機器に組み込まれることで、電子機器の性能向上が実現でき、ユーザビリティも向上する。また、当然ながら、実施の形態１〜６で説明した電力供給装置１，５０，８０は、家庭やオフィスでの据え置き型の電子機器においても有効に使用される。このような据え置き型の電子機器（デスクトップパソコン、テレビ受像機、オーディオ機器、情報処理機器など）において、実施の形態１〜６で説明した電力供給装置１，５０，８０が使用されることで、これらの電子機器での消費電力の削減が実現される。【０２１７】
なお、実施の形態１〜７で説明された電力供給装置や電子機器は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０２１８】
１，５０，８０  電力供給装置
２，５２，８２  第１経路
３，５３，８３  第２経路
４，５４  負荷回路
５，５５  電源
６，５６  切り替え部
７，５７  第１スイッチ
８，５８  開閉スイッチ
９，５９  第２スイッチ
１０，６０  駆動部
【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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【図７】
2010074055.tif 000009
【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１７】
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【国際調査報告】
2010074055.tif 000020
2010074055.tif 000021