(57)【要約】【課題】ワイヤレス給電などの電源を利用して、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格およびＵＳＢ  ＰＤ規格を実装する場合に生じる新たな課題を解決する。【解決手段】ＵＳＢ規格に従うシーケンスを実行して接続先との間でコネクションを確立するためのコントローラが提供される。コントローラは、ＵＳＢケーブル内の通信ラインを介して接続先との間で信号を遣り取りする信号伝送モジュールを含む。シーケンス制御部は、接続先との間でコネクションを確立されていない状態で接続先の存在が検出されると、信号伝送モジュールによる接続先の存在の検出機能を無効化し、電源部に対して第１電圧の出力を指示し、電源部の出力電圧が第１電圧に到達していると判断されると、電源部と電力ラインとを電気的に接続する。【選択図】図９
2019193331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に従うシーケンスを実行して接続先との間でコネクションを確立するためのコントローラであって、
ＵＳＢケーブル内の通信ラインを介して前記接続先との間で信号を遣り取りする信号伝送モジュールを備え、前記信号伝送モジュールは前記通信ラインに生じる電気的な特性変化に基づいて前記接続先の存在を検出可能であり、
前記ＵＳＢケーブル内の電力ラインを介して電力を供給する電源部を制御するための電源制御モジュールと、
シーケンス制御部とを備え、前記シーケンス制御部は、
前記接続先との間でコネクションを確立されていない状態で前記接続先の存在が検出されると、前記信号伝送モジュールによる前記接続先の存在の検出機能を無効化し、
前記電源部に対して第１電圧の出力を指示し、
前記電源部の出力電圧が前記第１電圧に到達していると判断されると、前記電源部と前記電力ラインとを電気的に接続する、コントローラ。
【請求項２】
前記電源部と前記電力ラインとの間に配置されたゲート回路をさらに備え、
前記シーケンス制御部は、前記ゲート回路にイネーブル信号を与えることで、前記電源部と前記電力ラインとを電気的に接続する、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項３】
前記シーケンス制御部は、前記電源部に対して第１電圧の出力が指示されてから、予め定められた時間が経過すると、前記電源部の出力電圧が前記第１電圧に到達していると判断する、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項４】
前記電源部の出力電圧を検出する検出部をさらに備え、
前記シーケンス制御部は、前記検出部により検出される出力電圧に基づいて、前記電源部の出力電圧が前記第１電圧に到達しているか否かを判断する、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項５】
前記シーケンス制御部は、前記電源部との通信によって取得される前記電源部の出力電圧の情報に基づいて、前記電源部の出力電圧が前記第１電圧に到達しているか否かを判断する、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項６】
前記電源部は、ワイヤレス給電によって外部からの電力を受取る、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコントローラ。
【請求項７】
前記信号伝送モジュールおよび前記電源制御モジュールに接続されたプロセッサをさらに備え、
前記シーケンス制御部は、前記プロセッサが制御プログラムを実行することで実現される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコントローラ。
【請求項８】
前記シーケンス制御部は、前記電源部と前記電力ラインとが電気的に接続された後、前記接続先との間のネゴーシエーションによって、前記電力ラインの電圧を前記第１電圧から第２電圧に上昇させる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコントローラ。
【請求項９】
ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に従うシーケンスを実行して接続先との間でコネクションを確立するためのコントローラを用いた制御方法であって、
前記コントローラは、
ＵＳＢケーブル内の通信ラインを介して前記接続先との間で信号を遣り取りする信号伝送モジュールを備え、前記信号伝送モジュールは前記通信ラインに生じる電気的な特性変化に基づいて前記接続先の存在を検出可能であり、
前記ＵＳＢケーブル内の電力ラインを介して電力を供給する電源部を制御するための電源制御モジュールを備え、
前記制御方法は、
前記接続先との間でコネクションを確立されていない状態で前記接続先の存在が検出されると、前記信号伝送モジュールによる前記接続先の存在の検出機能を無効化するステップと、
前記無効化するステップに続いて、前記電源部に対して第１電圧の出力を指示するステップと、
前記電源部の出力電圧が前記第１電圧に到達していると判断されると、前記電源部と前記電力ラインとを電気的に接続するステップとを備える、制御方法。
【請求項１０】
ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に従うシーケンスを実行して接続先との間でコネクションを確立するためのコントローラのプロセッサで実行される制御プログラムであって、
前記コントローラは、
ＵＳＢケーブル内の通信ラインを介して前記接続先との間で信号を遣り取りする信号伝送モジュールを備え、前記信号伝送モジュールは前記通信ラインに生じる電気的な特性変化に基づいて前記接続先の存在を検出可能であり、
前記ＵＳＢケーブル内の電力ラインを介して電力を供給する電源部を制御するための電源制御モジュールを備え、
前記制御プログラムは、前記プロセッサに、
前記接続先との間でコネクションを確立されていない状態で前記接続先の存在が検出されると、前記信号伝送モジュールによる前記接続先の存在の検出機能を無効化するステップと、
前記無効化するステップに続いて、前記電源部に対して第１電圧の出力を指示するステップと、
前記電源部の出力電圧が前記第１電圧に到達していると判断されると、前記電源部と前記電力ラインとを電気的に接続するステップとを実行させる、制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、コントローラに関し、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に従うシーケンスを実行して接続先との間でコネクションを確立するために用いられる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、パーソナルコンピュータと周辺デバイスとを接続するインターフェイスとして、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）が普及している。ＵＳＢに関する規格は、ＵＳＢインプリメンターズ・フォーラム（USB Implementers Forum：ＵＳＢ−ＩＦ）により策定されている。
【０００３】
現在策定されている複数のＵＳＢ規格のうち、例えば、ＵＳＢリビジョン３．１では、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃポートという新たなコネクタ形状を含む規格（以下、「ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格」とも称す。）が定められた（例えば、非特許文献１など参照）。
【０００４】
また、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格においては、ＵＳＢケーブルを利用して電力の遣り取りを実現する給電規格である、ＵＳＢ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ（以下、単に「ＰＤ」とも称す。）を利用できる（例えば、非特許文献２など参照）。ＵＳＢ  ＰＤ規格は、ＵＳＢ電力拡張規格である。現在のＵＳＢ  ＰＤ規格によれば、最大で１００Ｗの電力供給が可能になっている。このように、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格によれば、従来のデータの遣り取りだけではなく、バッテリやモバイルデバイスとの間の電力の遣り取りも可能である。
【０００５】
一方、バッテリやモバイルデバイスに対して非接触で電力を供給、すなわちワイヤレス給電可能なＱｉ規格も普及している。Ｑｉ規格は、ワイヤレスパワーコンソーシアム（Wireless Power Consortium；ＷＰＣ）が策定したワイヤレス給電の国際標準規格である（例えば、非特許文献３など参照）。現在のＱｉ規格によれば、最大で１５Ｗのワイヤレス給電が可能になっており、さらに給電可能電力を増大させることが検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】"Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification", Release 1.3, July 14, 2017
【非特許文献２】"Universal Serial Bus Power Delivery Specification, Revision: 3.0", Version:1.1, Release date:12 January 2017
【非特許文献３】Wireless Power Consortium, "The Qi Wireless Power Transfer System Power Class 0 Specification", Version 1.2.3, February 2017
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＵＳＢ  ＰＤ規格およびＱｉ規格においては、それぞれ給電に係る手続きが規定されているが、他の規格との整合性などは何ら考慮されていない。本願発明者は、Ｑｉ規格といったワイヤレス給電などの電源を利用して、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格およびＵＳＢ  ＰＤ規格を実装する場合の新たな課題を見出した。
【０００８】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ある実施の形態に従えば、ＵＳＢ規格に従うシーケンスを実行して接続先との間でコネクションを確立するためのコントローラが提供される。コントローラは、ＵＳＢケーブル内の通信ラインを介して接続先との間で信号を遣り取りする信号伝送モジュールを含む。信号伝送モジュールは通信ラインに生じる電気的な特性変化に基づいて接続先の存在を検出可能である。コントローラは、ＵＳＢケーブル内の電力ラインを介して電力を供給する電源部を制御するための電源制御モジュールと、シーケンス制御部とを含む。シーケンス制御部は、接続先との間でコネクションを確立されていない状態で接続先の存在が検出されると、信号伝送モジュールによる接続先の存在の検出機能を無効化し、電源部に対して第１電圧の出力を指示し、電源部の出力電圧が第１電圧に到達していると判断されると、電源部と電力ラインとを電気的に接続する。
【発明の効果】
【００１０】
ある実施の形態によれば、ワイヤレス給電などの出力電圧の変更速度がそれほど早くない電源であっても、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格およびＵＳＢ  ＰＤ規格を実装できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に従う電源システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】ＵＳＢ  ＰＤ規格に従う電力供給の手続きの一例を説明するための模式図である。
【図３】ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格に従うＳＲＣとして機能するＰＤコントローラのステート遷移の要部を示す図である。
【図４】ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格に従うＳＮＫとして機能するＰＤコントローラのステート遷移の要部を示す図である。
【図５】ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格に従って接続されるＰＤコントローラ間でＵＳＢ  ＰＤ規格に従うネゴーシエーションを実行した場合のＶＢＵＳの電圧変化を説明するための模式図である。
【図６】Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄシーケンスおよび電圧を変更するためのＰｏｗｅｒＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎシーケンスのより詳細な内容を示すフローチャートである。
【図７】ワイヤレス給電機能の受信モジュールのＶＯＵＴから出力される電力を用いて図６に示すシーケンスを実行させた場合におけるＶＢＵＳの電圧変化の一例を示すタイムチャートである。
【図８】実施の形態１に従う電源デバイスの装置構成例を示す模式図である。
【図９】実施の形態１に従う電源デバイスのＰＤコントローラが実行するコネクションシーケンスの処理手順の要部を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態１に従う電源デバイスのＰＤコントローラの信号伝送モジュールにおける回路構成を示す模式図である。
【図１１】実施の形態１に従う電源デバイスのＰＤコントローラがコネクションシーケンスを実行する際に生じるＶＢＵＳおよびＶＯＵＴの電圧変化の一例を示すタイムチャートである。
【図１２】実施の形態１に従う電源デバイスのＰＤコントローラがＳｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄシーケンスを実行するときのステート遷移を示す図である。
【図１３】実施の形態１の変形例１に従う電源デバイスの装置構成例を示す模式図である。
【図１４】実施の形態２に従う電源デバイスの装置構成例を示す模式図である。
【図１５】実施の形態３に従うモバイルデバイスの装置構成例を示す模式図である。
【図１６】実施の形態３に従うモバイルデバイスの受給電動作の第１モードを示す模式図である。
【図１７】実施の形態３に従うモバイルデバイスの受給電動作の第２モードを示す模式図である。
【図１８】実施の形態３に従うモバイルデバイスの受給電動作の第３モードを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
いくつかの実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１３】
［Ａ．電源システム概要］
まず、本実施の形態に従う電源システムの概要について説明する。図１は、本実施の形態に従う電源システム１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電源システム１は、主たる構成として、電源デバイス１０を有している。電源デバイス１０は、ワイヤレス給電機能（すなわち、Ｑｉ規格に従う受電機能）およびＵＳＢを介した受給電機能（すなわち、ＵＳＢ  ＰＤ機能）を有している。
【００１４】
より具体的には、電源デバイス１０は、ＵＳＢ  ＰＤ機能を担当するＰＤコントローラ（ＰＤ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１００と、ワイヤレス給電用の受信モジュール（ＲＸ  Ｍｏｄｕｌｅ）１２０とを有している。
【００１５】
ＰＤコントローラ１００は、ＵＳＢ規格（本実施の形態においては、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格およびＵＳＢ  ＰＤ規格）に従うシーケンスを実行して接続先との間でコネクションを確立するためのコントローラに相当する。ＰＤコントローラ１００により実行されるシーケンスの詳細については、後述する。
【００１６】
受信モジュール１２０は、ＵＳＢケーブル２０内の電力ラインであるＶＢＵＳ２３を介して電力を供給する電源部に相当する。図１には、ワイヤレス給電によって外部からの電力を受取る構成例を示す。すなわち、受信モジュール１２０は、ワイヤレス給電によって外部からの電力を受取る電源部である。
【００１７】
より具体的には、受信モジュール１２０は、ワイヤレス給電用の送信モジュール（ＴＸ  Ｍｏｄｕｌｅ）２２０に接近して配置されることで、送信モジュール２２０との間で無線通信１２２を行なって、ワイヤレス給電に必要なネゴーシエーションを実施した後に、送信モジュール２２０から伝送される電力１２１を受取る。送信モジュール２２０には外部から電力１２３が供給される。このように、送信モジュール２２０と受信モジュール１２０とにより、ワイヤレス給電システム２が構成される。
【００１８】
受信モジュール１２０は、ＬＤＯＯＵＴ１２４と、ＳＴＡＴインターフェイス１２５と、Ｉ２Ｃインターフェイス１２６と、ＶＤＯＵＴ１２７とを有している。
【００１９】
ＬＤＯＯＵＴ１２４からは、リニアレギュレータ用の電力が出力される。ＳＴＡＴインターフェイス１２５からは、受信モジュール１２０の状態を示す信号が出力される。
【００２０】
受信モジュール１２０は、Ｉ２Ｃインターフェイス１２６を介して、外部デバイス（図１に示す構成例においては、ＰＤコントローラ１００）との間で各種制御信号を遣り取りする。通常、受信モジュール１２０は、スレーブとして機能するため、Ｉ２Ｃインターフェイス１２６を介して、外部デバイスからの受信モジュール１２０に内蔵されているレジスタに対する読出しおよび書込みを受付ける。
【００２１】
ＶＯＵＴ１２７からは、外部デバイス用の電力が出力される。ＶＤＯＵＴ１２７から出力される電力を用いて、電源デバイス１０に接続された外部デバイスへの給電が可能になっている。本実施の形態に従う電源デバイス１０においては、受信モジュール１２０のＶＤＯＵＴ１２７から出力される電力を用いて、ＵＳＢケーブルを利用して、外部デバイスに電力を供給する。
【００２２】
ＰＤコントローラ１００は、コネクタ１５０に接続されたＵＳＢケーブル２０を介して外部デバイスとの間で通信および電力の授受を行なう。通信は、第１通信ライン（ＣＣ１）２１および第２通信ライン（ＣＣ２）２２を介して行なわれる。なお、第１通信ライン（ＣＣ１）２１および第２通信ライン（ＣＣ２）２２を、まとめて「通信ライン」と総称することもある。
【００２３】
電力の授受は、電力ラインであるＶＢＵＳ２３を介して行なわれる。なお、ＵＳＢケーブル２０は、図示していないシールド線を含む。ＰＤコントローラ１００の構成および処理の詳細については後述する。
【００２４】
［Ｂ．関連技術］
次に、現在のＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格およびＵＳＢ  ＰＤ規格について説明する。
【００２５】
図２は、ＵＳＢ  ＰＤ規格に従う電力供給の手続きの一例を説明するための模式図である。図２には、ＵＳＢケーブル２０を介して、供給側デバイス１０Ａから受取側デバイス１０Ｂへ電力を供給する例を示す。ＵＳＢケーブル２０は、供給側デバイス１０Ａのコネクタ１５０Ａと受取側デバイス１０Ｂのコネクタ１５０Ｂとの間を電気的に接続している。
【００２６】
ＵＳＢ  ＰＤ規格においては、ＳＲＣ、ＳＮＫ、ＤＲＰからなる３種類のＰｏｗｅｒＲｏｌｅのポートが規定されている。ＳＲＣ（Ｓｏｕｒｃｅ）は、電力を供給する提供するポートである。ＳＮＫ（Ｓｉｎｋ）は、外部から電力を受取るポートである。ＤＲＰは、ＳＲＣおよびＳＮＫのいずれにもなることができるポートである。
【００２７】
図２に示す例では、供給側デバイス１０ＡのＰＤコントローラ１００ＡはＳＲＣ（あるいは、ＤＲＰ）として機能し、受取側デバイス１０ＢのＰＤコントローラ１００ＢはＳＮＫ（あるいは、ＤＲＰ）として機能する。
【００２８】
ＵＳＢケーブル２０を介して、ＳＲＣとして機能するＰＤコントローラ１００Ａと、ＳＮＫとして機能するＰＤコントローラ１００Ｂとが電気的に接続されると、「Ａｔｔａｃｈｅｄ」というステートになる（以下、「Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄ」とも称す。）。Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄの状態においては、ＳＲＣとして機能するＰＤコントローラ１００Ａは「Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣ」というステートにあり、ＳＮＫとして機能するＰＤコントローラ１００Ｂは「Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＮＫ」というステートにある。
【００２９】
図３は、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格に従うＳＲＣとして機能するＰＤコントローラのステート遷移の要部を示す図である。図４は、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格に従うＳＮＫとして機能するＰＤコントローラのステート遷移の要部を示す図である。
【００３０】
図３を参照して、ＳＲＣとして機能するＰＤコントローラは、Ｕｎａｔｔａｃｈ．ＳＲＣステート（ＳＴ１１）と、ＡｔｔａｃｈＷａｉｔ．ＳＲＣステート（ＳＴ１２）と、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステート（ＳＴ１３）との３つのステートの間で遷移する。
【００３１】
Ｕｎａｔｔａｃｈ．ＳＲＣステート（ＳＴ１１）は、ＳＮＫとして機能する接続先のＰＤコントローラの検出を待つステートである。このステートにおいて、ＶＢＵＳ２３の電圧はｖＳａｆｅ０Ｖ（すなわち、電圧印加無し）に設定されるとともに、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）に抵抗値ＳＮＫ．Ｒｐが生じるように回路が形成されている。このステートにおいては、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介して接続先に現れる抵抗値を逐次検出しており、通信ラインに抵抗値ＳＲＣ．Ｒｄ（ＳＲＣ側の抵抗値）が検出されると、ＡｔｔａｃｈＷａｉｔ．ＳＲＣステート（ＳＴ１２）に遷移する。
【００３２】
ＡｔｔａｃｈＷａｉｔ．ＳＲＣステート（ＳＴ１２）は、ＳＮＫとして機能するＰＤコントローラを検出した後に、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）の安定状態を待つステートである。このステートにおいて、ＶＢＵＳ２３の電圧はｖＳａｆｅ０Ｖ（すなわち、電圧印加無し）に設定されるとともに、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介して接続先に現れる抵抗値を逐次検出する。通信ラインに生じる抵抗値ＳＲＣ．ＲｄがｔＣＣＤｅｂｏｕｎｃｅ以上になると、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステート（ＳＴ１３）に遷移する。
【００３３】
Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステート（ＳＴ１３）は、ＳＲＣとして機能するステートである。このステートにおいては、ＶＢＵＳ２３の電圧はｖＳａｆｅ５Ｖに設定される。
【００３４】
ここで、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートへの移行後、ｔＶＢｕｓＯＮ以内にＶＢＵＳ２３の電圧をｖＳａｆｅ５Ｖまで上げなければならないとされている。現在のＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格によれば、ｔＶＢｕｓＯＮは２７５ｍｓとされている。この制約については、後述する。
【００３５】
図４を参照して、ＳＮＫとして機能するＰＤコントローラは、Ｕｎａｔｔａｃｈ．ＳＮＫステート（ＳＴ２１）と、ＡｔｔａｃｈＷａｉｔ．ＳＮＫステート（ＳＴ２２）と、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＮＫステート（ＳＴ２３）との３つのステートの間で遷移する。
【００３６】
Ｕｎａｔｔａｃｈ．ＳＮＫステート（ＳＴ２１）は、ＳＲＣとして機能する接続先のＰＤコントローラの検出を待つステートである。このステートにおいて、ＶＢＵＳ２３への電圧の供給は禁止される。また、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）に抵抗値ＳＲＣ．Ｒｄが生じるように回路が形成されている。このステートにおいては、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介して接続先に現れる抵抗値を逐次検出しており、通信ラインに抵抗値ＳＮＫ．Ｒｐ（ＳＮＫ側の抵抗値）が検出されると、ＡｔｔａｃｈＷａｉｔ．ＳＮＫステート（ＳＴ２２）に遷移する。
【００３７】
ＡｔｔａｃｈＷａｉｔ．ＳＮＫステート（ＳＴ２２）は、ＳＲＣとして機能するＰＤコントローラを検出した後に、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）の安定状態を待つステートである。このステートにおいて、ＶＢＵＳ２３に何らかかの電圧が検出される、かつ、通信ラインに生じる抵抗値ＳＮＫ．ＲｐがｔＣＣＤｅｂｏｕｎｃｅ以上になると、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＮＫステート（ＳＴ２３）に遷移する。
【００３８】
Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＮＫステート（ＳＴ２３）は、ＳＮＫとして機能するステートである。このステートにおいては、ＶＢＵＳ２３を介してｖＳａｆｅ５Ｖの電力供給を受取る。
【００３９】
なお、ＤＲＰとして機能するＰＤコントローラのステートは、図３および図４に示すいずれのステート遷移も可能になっている。ここでは、詳細な説明は行なわない。また、通信ラインに現れる抵抗値については、図１０などを参照して後に詳述する。
【００４０】
再度図２を参照して、Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄの状態を確立するための手続き（以下、「Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄシーケンス」とも称す。）（ステップＳ１０）が完了すると、ＰＤコントローラ１００ＡとＰＤコントローラ１００Ｂとの間では、電圧を変更するためのＰｏｗｅｒＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎシーケンスが開始される（ステップＳ２０）。
【００４１】
Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄの状態においては、ＶＢＵＳ２３の電圧は５Ｖ（ｖＳａｆｅ５Ｖ）であるが、ＰｏｗｅｒＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎシーケンスによって、より高い電圧（ｖＳｒｃＮｅｗ）に変更した上で、電力供給が開始される。ｖＳｒｃＮｅｗとしては、例えば、９Ｖや１２Ｖなどが選択可能である。
【００４２】
図５は、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格に従って接続されるＰＤコントローラ間でＵＳＢ  ＰＤ規格に従うネゴーシエーションを実行した場合のＶＢＵＳの電圧変化を説明するための模式図である。基本的には、Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄシーケンス（ステップＳ１０）、および、電圧を変更するためのＰｏｗｅｒＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎシーケンス（ステップＳ２０）が順次実行される。
【００４３】
図５を参照して、時刻ｔ０において、ＰＤコントローラ１００が初期化される。続いて、時刻ｔ１において、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介した検出が有効化される。その後の時刻ｔ２において、ＳＲＣとして機能するＰＤコントローラは、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステート（ＳＴ１３）に遷移し、ＶＢＵＳ２３への電源供給が開始される。
【００４４】
時刻ｔ２からｔＶＢｕｓＯＮ以内である時刻ｔ３において、ＶＢＵＳ２３の電圧がｖＳａｆｅ０ＶからｖＳａｆｅ５Ｖまで上昇したとする。以上の処理により、Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄシーケンス（ステップＳ１０）が完了する。続いて、ＰｏｗｅｒＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎシーケンス（ステップＳ２０）が開始される。
【００４５】
より具体的には、ＰｏｗｅｒＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎシーケンスにおいて、ＳＲＣとして機能するＰＤコントローラは、ＳＮＫとして機能するＰＤコントローラからのＡｃｃｅｐｔＭｅｓｓａｇｅの受信を契機に、ＶＢＵＳ２３の電圧をｖＳａｆｅ５ＶからｖＳｒｃＮｅｗに変更する。
【００４６】
図５に示す例では、時刻ｔ４において、ＳＲＣとして機能するＰＤコントローラがＡｃｃｅｐｔＭｅｓｓａｇｅを受信したとする。すると、ＶＢＵＳ２３の電圧はｖＳｒｃＮｅｗに向けて上昇する。
【００４７】
ここで、時刻ｔ４からｔＳｒｃＳｅｔｔｌｅ以内である時刻ｔ５において、ＶＢＵＳ２３の電圧がｖＳａｆｅ５ＶからｖＳｒｃＮｅｗまで上昇すると、ＰｏｗｅｒＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎシーケンスは完了し、ＶＢＵＳ２３上では、ｖＳｒｃＮｅｗの電圧で電力供給が行なわれる。
【００４８】
ＵＳＢ  ＰＤ規格によれば、ＡｃｃｅｐｔＭｅｓｓａｇｅの受信後、ｔＳｒｃＳｅｔｔｌｅ以内にＶＢＵＳ２３の電圧をｖＳａｆｅ５ＶからｖＳｒｃＮｅｗまで上げなければならないとされている。現在のＵＳＢ  ＰＤ規格によれば、ｔＳｒｃＳｅｔｔｌｅは２７５ｍｓとされている。この制約については、後述する。
【００４９】
図６は、Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄシーケンスおよび電圧を変更するためのＰｏｗｅｒＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎシーケンスのより詳細な内容を示すフローチャートである。図６を参照して、ＳＲＣとして機能するＰＤコントローラは、自コントローラを初期化する（ステップＳ１０１：図５の時刻ｔ０）。続いて、ＳＲＣとして機能するＰＤコントローラは、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介した検出を有効化する（ステップＳ１０２：図５の時刻ｔ１）。
【００５０】
そして、ＳＲＣとして機能するＰＤコントローラは、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートに遷移するための条件が成立するまで待つ（ステップＳ１０３）。Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートに遷移するための条件が成立すると（ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、ＳＲＣとして機能するＰＤコントローラは、ＶＢＵＳ２３への電源供給を開始する（ステップＳ１０４：図５の時刻ｔ２〜ｔ３）。
【００５１】
以上の処理により、Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄシーケンス（ステップＳ１０）の処理は完了する。
【００５２】
続いて、ＳＲＣとして機能するＰＤコントローラは、さらに電圧を上昇させるためのＰｏｗｅｒＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎシーケンスを実行する（ステップＳ２０）。
【００５３】
［Ｃ．新たな課題および解決手段］
次に、上述したようなＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格およびＵＳＢ  ＰＤ規格に従う電力供給に対して、Ｑｉ規格に従うワイヤレス給電を組み合わせた場合に生じる新たな課題について説明する。
【００５４】
図７は、ワイヤレス給電機能の受信モジュール１２０のＶＯＵＴ１２７から出力される電力を用いて図６に示すシーケンスを実行させた場合におけるＶＢＵＳ２３の電圧変化の一例を示すタイムチャートである。図７には、受信モジュール１２０を用いた場合（Ｑｉ  ＲＸ  Ｍｏｄｕｌｅ：破線）に加えて、比較のために、一般的なＤＣ−ＤＣ変換器を用いた場合（Ｇｅｎｅｒａｌ  ＤＣ−ＤＣ：実線）の電圧変化の一例を示す。
【００５５】
Ｑｉ規格に従うと、Ｉ２Ｃインターフェイス１２６を介して電圧変更指令を受信モジュール１２０に与えてから、受信モジュール１２０のＶＯＵＴ１２７の電圧値が変化する速度は遅い。そのため、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格の電圧変更のタイミング制約（ｔＶＢｕｓＯＮ）、および、ＵＳＢ  ＰＤ規格の電圧変更のタイミング制約（ｔＳｒｃＳｅｔｔｌｅ）を満たせない。
【００５６】
図７に示すように、受信モジュール１２０のＶＯＵＴ１２７から出力される電力を用いる場合には、まず、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格の電圧変更のタイミング制約（ｔＶＢｕｓＯＮ）を満たすことができない。そのため、その後に続く、ＰｏｗｅｒＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎシーケンスについても開始できない。
【００５７】
上述したようなワイヤレス給電を用いた場合に生じる新たな課題に対して、本実施の形態においては、主として、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格の電圧変更のタイミング制約（ｔＶＢｕｓＯＮ）を満たすための解決手段について説明する。すなわち、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートへの移行後、ｔＶＢｕｓＯＮ以内にＶＢＵＳ２３にｖＳａｆｅ５Ｖを供給する手法について説明する。
【００５８】
なお、ＵＳＢ  ＰＤ規格の電圧変更のタイミング制約（ｔＳｒｃＳｅｔｔｌｅ）については、ＵＳＢ  ＰＤ規格において許容されるＡｌｔｅｒｎａｔｅ  Ｍｏｄｅに従って、新たなモードを定義することで解決できる。すなわち、Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄシーケンスが完了した後に実行されるＰｏｗｅｒＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎシーケンスにおいて、新たに定義したモードへの遷移を規定するとともに、当該新たなモードにおいては、ベンダー定義のプロトコルに従って電圧を変更するシーケンスを実行する。ベンダー定義のプロトコルにおいては、ＵＳＢ  ＰＤ規格に規定される電圧変更のタイミング制約（ｔＳｒｃＳｅｔｔｌｅ）ではなく、より緩和された任意のタイミング制約を採用でき、これによって、ＵＳＢ  ＰＤ規格の電圧変更のタイミング制約（ｔＳｒｃＳｅｔｔｌｅ）により生じる課題を解決できる。
【００５９】
［Ｄ．実施の形態１］
まず、実施の形態１においては、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格の電圧変更のタイミング制約（ｔＶＢｕｓＯＮ）についての課題を解決するために、受信モジュール１２０のＶＯＵＴ１２７の電圧値が十分に高くなってからＡｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートへ遷移するシーケンスを採用する。
【００６０】
図８は、実施の形態１に従う電源デバイス１０の装置構成例を示す模式図である。図８において、図１に示す構成と同様の構成については、同一の参照符号を付している。
【００６１】
図８を参照して、電源デバイス１０は、ＵＳＢ  ＰＤ機能を担当するＰＤコントローラ（ＰＤ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１００と、ゲート回路１１６と、リニアレギュレータ１１８と、ワイヤレス給電用の受信モジュール（ＲＸ  Ｍｏｄｕｌｅ）１２０と、コネクタ１５０とを有している。コネクタ１５０は、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格に従うＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃポートであるとする。
【００６２】
電源デバイス１０のＰＤコントローラ１００は、ＳＲＣまたはＤＲＰとして機能する。より具体的には、ＰＤコントローラ１００は、プロセッサ１０２と、信号伝送モジュール１０４と、マスタモジュール１０６と、活性化モジュール１０８とを含む。
【００６３】
プロセッサ１０２は、シーケンス制御部に相当し、信号伝送モジュール１０４、マスタモジュール１０６、および、活性化モジュール１０８に接続されている。プロセッサ１０２は、制御プログラムの一例であるファームウェア１０３を実行することで、ＰＤコントローラ１００による処理の実行および機能の提供を実現する。プロセッサ１０２およびファームウェア１０３を用いて実装することで、シーケンスの修正やバージョンアップなどをより容易に実現できる。
【００６４】
プロセッサ１０２は、上述したような、Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．ＡｔｔａｃｈｅｄシーケンスおよびＰｏｗｅｒＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎシーケンスの実行を制御する。
【００６５】
信号伝送モジュール１０４は、ＵＳＢケーブル２０内の通信ライン（第１通信ライン（ＣＣ１）２１および第２通信ライン（ＣＣ２）２２）を介して接続先との間で信号を遣り取りする。より具体的には、信号伝送モジュール１０４は、接続先との間で信号を遣り取りするための送受信モジュール、および、信号を遣り取りするために必要なシーケンスロジックを有している。
【００６６】
信号伝送モジュール１０４は、通信ライン（第１通信ライン（ＣＣ１）２１および第２通信ライン（ＣＣ２）２２）に生じる電気的な特性変化に基づいて接続先の存在を検出可能になっている。より具体的には、信号伝送モジュール１０４は、通信ラインに接続される抵抗を有しており（図１０参照）、通信ラインに現れる当該抵抗が示す抵抗値に基づいて、接続先の存在を検出できる。あるいは、電気的な接続によって生じる通信ライン上の電位の変化に基づいて、接続先の存在を検出するようにしてもよい。
【００６７】
マスタモジュール１０６は、電源部である受信モジュール１２０を制御するための電源制御モジュールに相当する。具体的には、マスタモジュール１０６は、Ｉ２Ｃインターフェイス１２６を介して、受信モジュール１２０との間で制御信号を遣り取りする。例えば、マスタモジュール１０６は、受信モジュール１２０に対して、ＶＯＵＴ１２７の電圧値についての電圧変更指令や出力停止指令などを与えることができる。
【００６８】
活性化モジュール１０８は、プロセッサ１０２からの指令に従って、イネーブル信号ＥＮをゲート回路１１６へ与える。
【００６９】
ゲート回路１１６は、受信モジュール１２０（電源部）とＶＢＵＳ２３（電力ライン）との間に配置されている。すなわち、ゲート回路１１６は、受信モジュール１２０のＶＤＯＵＴ１２７と電力ラインであるＶＢＵＳ２３とを電気的に接続するスイッチである。ゲート回路１１６は、ＰＤコントローラ１００からのイネーブル信号ＥＮが与えられている期間において、ＶＤＯＵＴ１２７とＶＢＵＳ２３とを電気的に接続する。すなわち、プロセッサ１０２は、ゲート回路１１６にイネーブル信号ＥＮを与えることで、受信モジュール１２０（電源部）とＶＢＵＳ２３（電力ライン）とを電気的に接続する。
【００７０】
図９は、実施の形態１に従う電源デバイス１０のＰＤコントローラ１００が実行するコネクションシーケンスの処理手順の要部を示すフローチャートである。図９に示す処理手順は、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格において規定されている標準的なシーケンスを一部変更したものである。図９に示す各ステップは、典型的には、ＰＤコントローラ１００のプロセッサ１０２が制御プログラムであるファームウェア１０３を実行することで実現される。したがって、図９に示す各ステップの実行主体は、典型的には、プロセッサ１０２となる。
【００７１】
図９に示すフローチャートに示される処理は、接続先との間でコネクションを確立されていない状態で接続先の存在が検出されると実行される。まず、ＰＤコントローラ１００は、自コントローラを初期化する（ステップＳ１１）。
【００７２】
続いて、ＰＤコントローラ１００は、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介した検出を一旦無効化する（ステップＳ１２）。続いて、ＰＤコントローラ１００は、Ｉ２Ｃインターフェイス１２６を介して、ＶＤＯＵＴ１２７の電圧値をｖＳａｆｅ５Ｖに変更するための電圧変更指令を受信モジュール１２０に与える（ステップＳ１３）。
【００７３】
このように、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理においては、ＰＤコントローラ１００は、接続先との間でコネクションを確立されていない状態で接続先の存在が検出されると、信号伝送モジュール１０４による接続先の存在の検出機能を無効化した上で、受信モジュール１２０に対してｖＳａｆｅ５Ｖ（第１電圧）の出力を指示する。
【００７４】
ＰＤコントローラ１００は、電圧変更指令を受信モジュール１２０に与えた後、予め定められた時間だけ待機する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４は、受信モジュール１２０のＶＤＯＵＴ１２７がｖＳａｆｅ５Ｖに到達していると判断する処理に相当する。
【００７５】
ステップＳ１４において待機する時間は、受信モジュール１２０のＶＯＵＴ１２７がｖＳａｆｅ０ＶからｖＳａｆｅ５Ｖまで上昇するのに要する時間を考慮して決定される。このｖＳａｆｅ０ＶからｖＳａｆｅ５Ｖまでの電圧変更時間をｔＳｒｃＶｏｕｔ（＞ｔＶＢｕｓＯＮ）と称す。ｔＳｒｃＶｏｕｔについては、予め実験的に決定しておくことができる。ステップＳ１４における処理は、ＰＤコントローラ１００に設けたタイマーモジュールを用いて実現できる。このように、ＰＤコントローラ１００（プロセッサ１０２）は、受信モジュール１２０（電源部）に対してｖＳａｆｅ５Ｖ（第１電圧）の出力（電圧変更指令）が指示されてから、予め定められた時間であるｔＳｒｃＶｏｕｔが経過すると、受信モジュール１２０（電源部）のＶＤＯＵＴ１２７（出力電圧）がｖＳａｆｅ５Ｖに到達していると判断する。
【００７６】
そして、ＰＤコントローラ１００は、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介した検出を有効化し（ステップＳ１５）、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートに遷移するための条件が成立するまで待つ（ステップＳ１６）。
【００７７】
Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートに遷移するための条件が成立すると（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、ＰＤコントローラ１００は、イネーブル信号ＥＮをゲート回路１１６へ与え、受信モジュール１２０のＶＤＯＵＴ１２７と電力ラインであるＶＢＵＳ２３とを電気的に接続する（ステップＳ１７）。これによって、受信モジュール１２０からの電力がＶＢＵＳ２３に供給され始める。
【００７８】
このように、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理においては、ＰＤコントローラ１００は、受信モジュール１２０のＶＯＵＴ１２７（出力電圧）がｖＳａｆｅ５Ｖ（第１電圧）に到達していると判断されると、受信モジュール１２０とＶＢＵＳ２３（電力ライン）とを電気的に接続する。
【００７９】
以上の処理により、接続先との間でコネクションを確立するためのシーケンスである、Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄシーケンス（ステップＳ１０）の実行は完了する。
【００８０】
続いて、ＰＤコントローラ１００は、さらに電圧を上昇させるためのＰｏｗｅｒＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎシーケンスを実行する（ステップＳ２０）。このように、ＰＤコントローラ１００は、受信モジュール１２０のＶＯＵＴ１２７（出力電圧）とＶＢＵＳ２３（電力ライン）とが電気的に接続された後、接続先との間のネゴーシエーションによって、ＶＢＵＳ２３（電力ライン）の電圧をｖＳａｆｅ５Ｖ（第１電圧）からｖＳｒｃＮｅｗ（第２電圧）に上昇させる。
【００８１】
図１０は、実施の形態１に従う電源デバイス１０のＰＤコントローラ１００の信号伝送モジュール１０４における回路構成を示す模式図である。図１０を参照して、ＰＤコントローラ１００は、第１通信ライン（ＣＣ１）２１および第２通信ライン（ＣＣ２）２２にそれぞれ関連付けて、第１送受信モジュール１０４１および第２送受信モジュール１０４２を含む。第１送受信モジュール１０４１は、第１通信ライン２１を介して受信したデータをプロセッサ１０２へ出力し、プロセッサ１０２からのデータを第１通信ライン２１を介して送信する。同様に、第２送受信モジュール１０４２は、第２通信ライン２２を介して受信したデータをプロセッサ１０２へ出力し、プロセッサ１０２からのデータを第２通信ライン２２を介して送信する。
【００８２】
第１通信ライン２１には、電源電位Ｖｓとの間に抵抗値Ｒｐをもつプルアップ抵抗１０４３が接続されており、グランドＧＮＤとの間に抵抗値Ｒｄをもつプルダウン抵抗１０４４が接続されている。同様に、第２通信ライン２２には、電源電位Ｖｓとの間に抵抗値Ｒｐをもつプルアップ抵抗１０４５が接続されており、グランドＧＮＤとの間に抵抗値Ｒｄをもつプルダウン抵抗１０４６が接続されている。２つのデバイスがコネクションを確立する場合には、第１通信ライン２１および第２通信ライン２２に存在する抵抗値Ｒｐ，Ｒｄを互いに検出することで、接続先のデバイスの存在が検出される。
【００８３】
プロセッサ１０２は、第１送受信モジュール１０４１および第２送受信モジュール１０４２の動作を有効化／無効化するためのＥｎａｂｌｅ／Ｄｉｓｅｎａｂｌｅ信号の送出が可能になっている。上述の通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介した検出を無効化する処理（図９のステップＳ１２）は、典型的には、プロセッサ１０２から第１送受信モジュール１０４１および第２送受信モジュール１０４２に対して、Ｄｉｓｅｎａｂｌｅ信号を与えることで実現できる。このような通信ラインを介した検出の有効化／無効化の機能は、「Ｄｉｓａｂｌｉｎｇ／Ｅｎａｂｌｉｎｇ  ＣＣＤｅｔｅｃｔｉｏｎ」として知られている。
【００８４】
なお、代替の手法として、例えば、第１通信ライン２１とプルアップ抵抗１０４３および／またはプルダウン抵抗１０４４との間の電気的な接続を遮断する方法、あるいは、第２通信ライン２２とプルアップ抵抗１０４５および／またはプルダウン抵抗１０４６との間の電気的な接続を遮断する手法などを用いてもよい。
【００８５】
任意の手法を用いて、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介した検出を無効化する処理（図９のステップＳ１２）を実装すればよい。
【００８６】
図１１は、実施の形態１に従う電源デバイス１０のＰＤコントローラ１００がコネクションシーケンスを実行する際に生じるＶＢＵＳ２３およびＶＯＵＴ１２７の電圧変化の一例を示すタイムチャートである。
【００８７】
図１１を参照して、時刻ｔ０において、ＰＤコントローラ１００の初期化（図９のステップＳ１１）、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介した検出の無効化（図９のステップＳ１２）、受信モジュールへの電圧変更指令の出力（図９のステップＳ１３）が実行される。時刻ｔ０以降において、受信モジュール１２０は、ＶＯＵＴ１２７の出力を有効化するとともに、その出力電圧をｖＳａｆｅ０ＶからｖＳａｆｅ５Ｖまで上昇させる。
【００８８】
時刻ｔ０から予め定められた時間だけ待機した（図９のステップＳ１４）後の時刻ｔ１において、受信モジュール１２０のＶＯＵＴ１２７がｖＳａｆｅ５Ｖに到達したとする。時刻ｔ１において、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介した検出が有効化（図９のステップＳ１５）され、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートに遷移するための条件の成立の成否が判断される（ステップＳ１６）。
【００８９】
その後、時刻ｔ２において、所定条件が成立して、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートに遷移したとする（図９のステップＳ１６においてＹＥＳ）。Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートへの遷移に伴って、イネーブル信号ＥＮがゲート回路１１６へ与えられ（図９のステップＳ１７）、ＶＤＯＵＴ１２７とＶＢＵＳ２３とが電気的に接続される。すると、ＶＢＵＳ２３の電圧は即座にＶＳａｆｅ５Ｖまで上昇する。
【００９０】
時刻ｔ２からｔＶＢｕｓＯＮが経過した時刻ｔ３においては、ＶＢＵＳ２３の電圧はＶＳａｆｅ５Ｖになっており、Ｓｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄシーケンス（ステップＳ１０）は、成功裏に終了することになる。
【００９１】
図１２は、実施の形態１に従う電源デバイス１０のＰＤコントローラ１００がＳｏｕｒｃｅ−ｔｏ−Ｓｉｎｋ．Ａｔｔａｃｈｅｄシーケンスを実行するときのステート遷移を示す図である。図１２に示す処理手順は、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格において規定されている標準的なステート遷移を一部変更したものである。図１２に示すステート遷移において、ステートとステートとの間に矢印を含むパスは、状態遷移の方向を示す。
【００９２】
図１２を参照して、初期のステートであるＵｎａｔｔａｃｈ．ＳＲＣステート（ＳＴ１１）とＡｔｔａｃｈＷａｉｔ．ＳＲＣステート（ＳＴ１２）との間に、新たに、ＤｉｓａｂｌｅＣＣＤｅｔｅｃｔｉｏｎステート（ＳＴ１４）と、ＷａｉｔＶＯＵＴＴｒａｎｓｉｔｉｏｎｆｒｏｍｖＳａｆｅ０ＶｔｏｖＳａｆｅ５Ｖステート（ＳＴ１５）と、ＥｎａｂｌｅＣＣＤｅｔｅｃｔｉｏｎステート（ＳＴ１６）という３つのステートが追加されている。これら３つのステートは、図９に示すステップＳ１２、ステップＳ１４、ステップＳ１５にそれぞれ相当する。
【００９３】
また、ＡｔｔａｃｈＷａｉｔ．ＳＲＣステート（ＳＴ１２）と、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステート（ＳＴ１３）との間に、新たに、ＯｕｔｐｕｔＶＯＵＴｔｏＶＢＵＳステート（ＳＴ１７）が追加されている。このステートは、図９に示すＳ１６に相当する。
【００９４】
上述の実施の形態１によれば、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介した検出を有効化／無効化する機能を利用して、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステート（ＳＴ３）に遷移する前に、検出機能を一旦無効化した上で、受信モジュール１２０のＶＯＵＴ１２７の電圧をｖＳａｆｅ５Ｖまで上昇させる。受信モジュール１２０のＶＯＵＴ１２７の電圧がｖＳａｆｅ５Ｖまで上昇した上で、検出機能を有効化することで、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣ（ＳＴ３）への遷移からのタイミング制約（ｔＶＢｕｓＯＮ）を容易に満たすことができる。
【００９５】
実施の形態１に従うＰＤコントローラ１００を用いることで、Ｑｉ規格などに従うワイヤレス給電を通じて供給される電力を外部デバイスに供給するような構成であっても、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格およびＵＳＢ  ＰＤ規格に定められたタイミング制約を満たすことができる。これによって、ＵＳＢ搭載の機器にＱｉ規格に従うワイヤレス給電の構成を容易に組み入れることができる。
【００９６】
また、実施の形態１に従うＰＤコントローラ１００を用いることで、既存のＵＳＢデバイスをＵＳＢ  ＰＤ対応デバイスに変更する際のシステム開発コストを低減できる。
【００９７】
［Ｅ．実施の形態１の変形例１］
上述の実施の形態１においては、受信モジュール１２０に電圧変更時間を与えた後、予め実験的に決定されたｔＳｒｃＶｏｕｔだけ待機した後に、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介した検出を有効化し、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートに遷移する（図９のステップＳ１５およびＳ１６）。このようにＡｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートへの遷移タイミングを静的に決定してもよいが、送信モジュール２２０と受信モジュール１２０との結合状態によっては、ｔＳｒｃＶｏｕｔが変動する可能性もある。
【００９８】
そこで、受信モジュール１２０から出力されるＶＯＵＴ１２７の大きさをモニターして、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介した検出を有効化するタイミングを決定してもよい。
【００９９】
図１３は、実施の形態１の変形例１に従う電源デバイス１０の装置構成例を示す模式図である。図１３に示す装置構成例は、図８に示す電源デバイス１０に比較して、ＡＤ変換器１０９が追加されている点が異なっている。
【０１００】
ＡＤ変換器１０９は、受信モジュール１２０（電源部）のＶＤＯＵＴ１２７（出力電圧）を検出する検出部に相当する。すなわち、ＡＤ変換器１０９は、受信モジュール１２０のＶＤＯＵＴ１２７に接続されており、ＶＤＯＵＴ１２７の電圧値を検出する。ＡＤ変換器１０９による検出結果（電圧値）は、プロセッサ１０２に与えられる。
【０１０１】
プロセッサ１０２は、電圧変更指令を受信モジュール１２０に与えてから、受信モジュール１２０のＶＯＵＴ１２７の電圧値がｖＳａｆｅ５Ｖに到達しているか否かを判断する。すなわち、ＰＤコントローラ１００（プロセッサ１０２）は、ＡＤ変換器１０９（検出部）により検出される出力電圧に基づいて、受信モジュール１２０（電源部）のＶＤＯＵＴ１２７（出力電圧）がｖＳａｆｅ５Ｖに到達しているか否かを判断する。
【０１０２】
ＶＯＵＴ１２７の電圧値がｖＳａｆｅ５Ｖに到達していれば、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介した検出を有効化し、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートに遷移するための処理を実行する。
【０１０３】
実施の形態１の変形例１においては、上述の図９に示されるコネクションシーケンスの処理手順において、予め定められた時間だけ待機する処理（ステップＳ１４）に代えて、ＶＯＵＴ１２７の電圧値がｖＳａｆｅ５Ｖに到達するまで待機するという処理が採用される。
【０１０４】
それ以外の処理および機能については、上述の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１０５】
実施の形態１の変形例１によれば、電源部である受信モジュール１２０の実際のＶＤＯＵＴ１２７（出力電圧）を監視するので、ワイヤレス給電の状況によって、ＶＤＯＵＴ１２７の電圧を上昇させるのにより多くの時間を要する場合であっても、シーケンスを適切に進めることができる。
【０１０６】
［Ｆ．実施の形態１の変形例２］
上述した実施の形態１の変形例１においては、受信モジュール１２０のＶＤＯＵＴ１２７の電圧値を直接モニターする方法を例示したが、受信モジュール１２０との間の通信によって、ＶＤＯＵＴ１２７の状態を判断するようにしてもよい。
【０１０７】
より具体的には、プロセッサ１０２は、マスタモジュール１０６からＩ２Ｃインターフェイス１２６を介して、電圧変更指令とともに、ＶＯＵＴ１２７の現在値を報告させるための指令を受信モジュール１２０に与える。この指令に従って、受信モジュール１２０は、Ｉ２Ｃインターフェイス１２６を介して、ＶＯＵＴ１２７の現在値をマスタモジュール１０６へ周期的に送信する。プロセッサ１０２は、受信モジュール１２０から報告される電圧値に基づいて、ＶＯＵＴ１２７の電圧値がｖＳａｆｅ５Ｖに到達しているか否かを判断する。すなわち、ＰＤコントローラ１００（プロセッサ１０２）は、受信モジュール１２０（電源部）との通信によって取得される受信モジュール１２０（電源部）のＶＤＯＵＴ１２７（出力電圧）に基づいて、受信モジュール１２０（電源部）のＶＤＯＵＴ１２７（出力電圧）がｖＳａｆｅ５Ｖに到達しているか否かを判断する。
【０１０８】
ＶＯＵＴ１２７の電圧値がｖＳａｆｅ５Ｖに到達していれば、ＶＯＵＴ１２７の現在値の報告を中止させるための指令を送信するとともに、通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）を介した検出を有効化し、Ａｔｔａｃｈｅｄ．ＳＲＣステートに遷移するための処理を実行する。
【０１０９】
実施の形態１の変形例２においては、上述の図９に示されるコネクションシーケンスの処理手順において、予め定められた時間だけ待機する処理（ステップＳ１４）に代えて、受信モジュール１２０から報告されるＶＯＵＴ１２７の現在値がｖＳａｆｅ５Ｖに到達するまで待機するという処理が採用される。
【０１１０】
それ以外の処理および機能については、上述の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１１１】
なお、上述の説明においては、受信モジュール１２０がＶＯＵＴ１２７の現在値を周期的に送信する例を示すが、これに代えて、ＰＤコントローラ１００が周期的に受信モジュール１２０に問い合わせ（ポーリング）を行なうような構成を採用してもよい。
【０１１２】
実施の形態１の変形例２によれば、電源部である受信モジュール１２０の実際のＶＤＯＵＴ１２７（出力電圧）を監視するので、ワイヤレス給電の状況によって、ＶＤＯＵＴ１２７の電圧を上昇させるのにより多くの時間を要する場合であっても、シーケンスを適切に進めることができる。また、実施の形態１の変形例１のようにＡＤ変換器１０９などの追加構成が必要ないので、システム全体のコスト増加を抑制できる。
【０１１３】
［Ｇ．実施の形態２］
上述の実施の形態１およびその変形例においては、Ｑｉ規格に従うワイヤレス給電によって電力を受取る構成について説明したが、上述したシーケンスは、既存の電源ユニットを採用した場合にも適用できる。
【０１１４】
例えば、一般的なＤＣ−ＤＣ変換器により生成される電力を用いて、ＵＳＢケーブル２０を介して電力を供給する場合を想定する。この場合、ＤＣ−ＤＣ変換器の応答性能が悪く、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格の電圧変更のタイミング制約（ｔＶＢｕｓＯＮ）、および、ＵＳＢ  ＰＤ規格の電圧変更のタイミング制約（ｔＳｒｃＳｅｔｔｌｅ）を満たせない可能性がある。このような場合であっても、上述したような実施の形態１に従うシーケンスを適用できる。
【０１１５】
図１４は、実施の形態２に従う電源デバイス１２の装置構成例を示す模式図である。図１４において、図１４に示す電源デバイス１２は、図８に示す電源デバイス１０に比較して、ワイヤレス給電に係る受信モジュール１２０に代えて、ＤＣ−ＤＣ変換器１４０が配置されている点が異なっている。
【０１１６】
ＤＣ−ＤＣ変換器１４０は、外部の直流電力を受けて、任意の電圧の直流電力をＤＯＵＴ１２９として出力する。ＤＣ−ＤＣ変換器１４０は、Ｉ２Ｃインターフェイス１２６を介してＰＤコントローラ１００と接続されている。ＰＤコントローラ１００は、予め定められたシーケンスに従って、Ｉ２Ｃインターフェイス１２６を介して、任意のタイミングで電圧変更指令をＤＣ−ＤＣ変換器１４０に与えることができる。
【０１１７】
実施の形態２においては、ＤＣ−ＤＣ変換器１４０にｖＳａｆｅ０ＶからｖＳａｆｅ５Ｖへの電圧変更指令を与えた後、実際にＤＯＵＴ１２９がｖＳａｆｅ５Ｖまで上昇するのに要する時間（電圧変更時間）がｔＳｒｃＤｏｕｔ（＞ｔＶＢｕｓＯＮ，ｔＳｒｃＳｅｔｔｌｅ）であるとする。すなわち、ＤＣ−ＤＣ変換器１４０の応答性能が相対的に悪く、タイミング制約を満たせない電源システムを想定する。
【０１１８】
このような応答性能が相対的に悪いＤＣ−ＤＣ変換器１４０を採用した場合であっても、上述したようなシーケンスを採用することで、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格およびＵＳＢ  ＰＤ規格に従う電力供給を実現できる。
【０１１９】
それ以外の処理および機能については、上述の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１２０】
実施の形態２に従うＰＤコントローラ１００を用いることで、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格およびＵＳＢ  ＰＤ規格に定められたタイミング制約を満たすことができないスペックのＤＣ−ＤＣ変換器を電源として用いた場合であっても、規格に従ったシーケンスを実行して、接続先との間でコネクションを確立できる。
【０１２１】
［Ｈ．実施の形態２の変形例］
上述した実施の形態２に対しても、上述した実施の形態１の変形例１および変形例２と同様の変形がそれぞれ可能である。ここでは、その詳細な説明は繰り返さない。
【０１２２】
［Ｉ．実施の形態３］
次に、上述した本実施の形態に従うＰＤコントローラ１００は、バッテリを搭載したモバイルデバイスなどに応用できる。以下、本実施の形態に従うＰＤコントローラ１００を搭載したモバイルデバイス３０について説明する。モバイルデバイス３０としては、例えば、ポータブルバッテリ、スマートフォン、タブレット、ルータなどが想定される。
【０１２３】
図１５は、実施の形態３に従うモバイルデバイス３０の装置構成例を示す模式図である。図１５を参照して、モバイルデバイス３０は、図８に示す電源デバイス１０の装置構成に加えて、バッテリチャージャ１６０と、バッテリ１７０と、スイッチ１８０と、ＰＤコントローラ２００とを含む。
【０１２４】
バッテリチャージャ１６０は、後述するように、ワイヤレス給電（受信モジュール１２０）から与えられる電力、または、コネクタ１５０に接続されたＵＳＢケーブルを介して与えられる電力を用いて、バッテリ１７０を充電する。バッテリチャージャ１６０は、要求に応じて、バッテリ１７０に蓄電されている電力を放電する。
【０１２５】
スイッチ１８０は、ユーザ操作に従って、ＰＤコントローラ１００と、ＰＤコントローラ２００と、コネクタ１５０に接続されたＵＳＢケーブルを介して接続される任意の外部デバイスのＰＤコントローラ（図示しない）とのうち２つを電気的に接続する。すなわち、スイッチ１８０は、受給電モードおよび給電方向を切り替えるために用いられる。
【０１２６】
以下、図１５に示すモバイルデバイス３０が提供する受給電動作の３つのモードについて説明する。
【０１２７】
図１６は、実施の形態３に従うモバイルデバイス３０の受給電動作の第１モードを示す模式図である。図１６に示す第１モードは、モバイルデバイス３０に内蔵されたバッテリ１７０と任意の外部デバイスとの間で電力を遣り取りする受給電動作である。
【０１２８】
第１モードにおいて、スイッチ１８０は、ＰＤコントローラ２００の通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）と外部デバイスの通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）とを電気的に接続するとともに、外部デバイスからのＶＢＵＳをバッテリチャージャ１６０（および、バッテリ１７０）と電気的に接続する。
【０１２９】
ＰＤコントローラ２００は、外部デバイスのＰＤコントローラとの間で、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格において規定されている標準的なシーケンス、および、ＵＳＢ  ＰＤ規格において規定されている標準的なシーケンスに従って、コネクションを確立する。
【０１３０】
ＰＤコントローラ２００と外部デバイスとのネゴーシエーションによって、外部デバイスからバッテリ１７０への給電（バッテリ１７０の充電）、および、バッテリ１７０から外部デバイスへの給電（バッテリ１７０の放電）が選択的に実行できる。
【０１３１】
図１７は、実施の形態３に従うモバイルデバイス３０の受給電動作の第２モードを示す模式図である。図１７に示す第２モードは、ワイヤレス給電システム２により送信モジュール２２０から伝送される電力を用いて、バッテリ１７０を充電する受給電動作である。
【０１３２】
第２モードにおいて、スイッチ１８０は、ＰＤコントローラ１００の通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）とＰＤコントローラ２００の通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）とを電気的に接続するとともに、受信モジュール１２０からのＶＢＵＳをバッテリチャージャ１６０（および、バッテリ１７０）と電気的に接続する。
【０１３３】
ＰＤコントローラ１００は、ＰＤコントローラ２００との間で、上述した本実施の形態に従うシーケンスに従って、コネクションを確立する。ＰＤコントローラ１００とＰＤコントローラ２００とのコネクションの確立によって、ワイヤレス給電システム２で伝送される外部電力をバッテリ１７０へ給電（バッテリ１７０の充電）できる。
【０１３４】
図１８は、実施の形態３に従うモバイルデバイス３０の受給電動作の第３モードを示す模式図である。図１８に示す第３モードは、ワイヤレス給電システム２により送信モジュール２２０から伝送される電力を用いて、任意の外部デバイスに電力を供給する受給電動作である。
【０１３５】
第３モードにおいて、スイッチ１８０は、ＰＤコントローラ１００の通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）と外部デバイスの通信ラインの通信ライン（ＣＣ１／ＣＣ２）とを電気的に接続するとともに、受信モジュール１２０を外部デバイスからのＶＢＵＳと電気的に接続する。
【０１３６】
ＰＤコントローラ１００は、外部デバイスとの間で、上述した本実施の形態に従うシーケンスに従って、コネクションを確立する。ＰＤコントローラ１００と外部デバイスとのコネクションの確立によって、ワイヤレス給電システム２で伝送される外部電力を任意の外部デバイスへ供給できる。
【０１３７】
実施の形態３によれば、ポータブルバッテリ、スマートフォン、タブレット、ルータなどの既存のモバイルデバイスに対して、ワイヤレス給電の機能を容易に実装でき、これによって、多用な使用形態が可能なデバイスを提供できる。また、多用な使用形態が可能なデバイスを開発する際のシステム開発コストを低減できる。
【０１３８】
［Ｊ．実装形態］
本実施の形態に従うＰＤコントローラ１００は、プロセッサ１０２がファームウェア１０３を実行することで、上述したような処理の実行および機能の提供を実現する。但し、このようなソフトウェア実装ではなく、一部または全部をハードウェア実装としてもよい。ハードウェア実装とする場合には、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）といったハードワイヤードなデバイスを採用してもよい。
【０１３９】
また、プロセッサ１０２が実行するファームウェア１０３は、制御プログラムであり、外部からインストールまたは更新が可能になっている。
【０１４０】
ファームウェア１０３は、例えば、非一時的（non-transitory）な記録媒体に格納された状態で流通し、ＰＤコントローラ１００内の記憶領域にインストールまたは更新（アップデート）されてもよい。非一時的な記録媒体としては、光学ディスクなどの光学記録媒体、フラッシュメモリなどの半導体記録媒体、ハードディスクまたはストレージテープなどの磁気記録媒体、ＭＯ（Magneto-Optical disk）などの光磁気記録媒体を用いてもよい。すなわち、本実施の形態は、上述したような処理および機能を実現するためのコンピュータ読取可能な制御プログラム、および、当該制御プログラムを格納した記録媒体も含み得る。
【０１４１】
別の形態として、インターネットまたはイントラネットを介してサーバ装置からファームウェア１０３をダウンロードするようにしてもよい。
【０１４２】
当業者であれば、本実施の形態が実装される時代に応じた技術を適宜用いて、本実施の形態に従うＰＤコントローラおよびＰＤコントローラを含むデバイスを設計するであろう。
【０１４３】
［Ｋ．まとめ］
本実施の形態によれば、Ｑｉ規格などに従うワイヤレス給電を通じて供給される電力を外部デバイスに供給するような構成であっても、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格およびＵＳＢ  ＰＤ規格に定められたタイミング制約を満たすことができる。これによって、ＵＳＢ搭載の機器にＱｉ規格に従うワイヤレス給電の構成を容易に組み入れることができる。
【０１４４】
また、実施の形態１に従うＰＤコントローラ１００を用いることで、既存のＵＳＢデバイスをＵＳＢ  ＰＤ対応デバイスに変更する際のシステム開発コストを低減できる。
【０１４５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１４６】
１  電源システム、２  ワイヤレス給電システム、１０，１２  電源デバイス、１０Ａ  供給側デバイス、１０Ｂ  受取側デバイス、２０  ＵＳＢケーブル、２１  第１通信ライン、２２  第２通信ライン、２３  ＶＢＵＳ、３０  モバイルデバイス、１００，１００Ａ，１００Ｂ，２００  ＰＤコントローラ、１０２  プロセッサ、１０３  ファームウェア、１０４  信号伝送モジュール、１０６  マスタモジュール、１０８  活性化モジュール、１０９  ＡＤ変換器、１１６  ゲート回路、１１８  リニアレギュレータ、１２０  受信モジュール、１２１，１２３  電力、１２２  無線通信、１２４  ＬＤＯＯＵＴ、１２５  ＳＴＡＴインターフェイス、１２６  Ｉ２Ｃインターフェイス、１２７  ＶＤＯＵＴ、１４０  ＤＣ−ＤＣ変換器、１５０，１５０Ａ，１５０Ｂ  コネクタ、１６０  バッテリチャージャ、１７０  バッテリ、１８０  スイッチ、２２０  送信モジュール、１０４１  第１送受信モジュール、１０４２  第２送受信モジュール、１０４３，１０４５  プルアップ抵抗、１０４４，１０４６  プルダウン抵抗、ＥＮ  イネーブル信号、ＧＮＤ  グランド、Ｖｓ  電源電位。
【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】
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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１７】
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【図１８】
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