(57)【要約】【課題】電子機器に電力を供給する装置を提供する。【解決手段】機能拡張装置１００のＰＣ２００を、ケーブル１３、１５で接続する。レセプタクル１０１と２０１を接続し、レセプタクル１０３と２０３を接続する。レセプタクル１０１、２０１の組は第１のパワー・レーンを構成し、レセプタクル１０３、２０３の組は第２のパワー・レーンを構成する。ＡＣ／ＤＣアダプタ１１の電力を、第１のパワー・レーンと第２のパワー・レーンでＰＣ２００に供給する。機能拡張装置１００とＰＣ２００は、第１のパワー・レーンと第２のパワー・レーンがそれぞれ分担する電流を調整するインピーダンス調整回路を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器に電力を供給することが可能な装置であって、
前記電子機器の第１のレセプタクルに接続して電力の供給が可能な第１のパワー・レーンと、
前記第１のパワー・レーンが電力を供給しながら前記電子機器の第２のレセプタクルに接続して電力の供給が可能な第２のパワー・レーンと
を有する装置。
【請求項２】
前記第１のパワー・レーンが前記第１のレセプタクルに電力を供給する第１のコネクタを含み、前記第２のパワー・レーンが前記第２のレセプタクルに電力を供給する第２のコネクタを含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のパワー・レーンと前記第２のパワー・レーンの電流を調整するためのインピーダンス調整回路を備える請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記インピーダンス調整回路は、前記第１のパワー・レーンと前記第２のパワー・レーンがそれぞれ前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタのそれぞれの定格電力に対して同じ割合で送電電力を分担するように電流を制御する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記インピーダンス調整回路は、前記第１のパワー・レーンと前記第２のパワー・レーンがそれぞれ前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタのそれぞれの定格電力の許容値内で送電するように電流を制御する請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記装置に電力を供給する外部電源の定格電圧で前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタから電力を供給する請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記第１のコネクタと前記第２のコネクタがデータ伝送に使用するピンを含む請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記装置が前記電子機器に電力を供給しながら前記電子機器との間でデータ信号を伝送する請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１のコネクタと前記第２のコネクタがＵＳＢ規格のＴｙｐｅ−Ｃコネクタである請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
外部の装置から電力を受け取ることが可能な電子機器であって、
システム・デバイスに電力を供給する電源装置と、
筐体に設けた第１のコネクタと、
前記第１のコネクタが受け取った電力を前記電源装置に供給する第１のパワー・レーンと、
前記筐体に設けた第２のコネクタと、
前記電源装置に対して前記第１のパワー・レーンと並列に接続され前記第２のコネクタが受け取った電力を前記電源装置に供給する第２のパワー・レーンと
を有する電子機器。
【請求項１１】
前記第１のパワー・レーンと前記第２のパワー・レーンに流れる電流の割合を調整するインピーダンス調整回路を備える請求項１０に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記インピーダンス調整回路は前記第１のパワー・レーンおよび前記第２のパワー・レーンのそれぞれの定格電力に対する分担電力の割合が同一になるように電流を制御する請求項１０に記載の電子機器。
【請求項１３】
前記インピーダンス調整回路は前記第１のコネクタまたは前記第２のコネクタから電流が逆流しないように前記第１のパワー・レーンおよび前記第２のパワー・レーンまたはいずれか一方のインピーダンスを制御する請求項１０に記載の電子機器。
【請求項１４】
前記第１のコネクタと前記第２のコネクタがＵＳＢ規格のＴｙｐｅ−Ｃコネクタである請求項１０に記載の電子機器。
【請求項１５】
電力源を備える装置が電子機器の電源装置に電力を供給する方法であって、
前記電子機器の筐体に設けた第１のコネクタと前記電源装置を接続するステップと、
前記電子機器の筐体に設けた第２のコネクタと前記電源装置を接続するステップと、
前記装置に前記第１のコネクタを接続するステップと、
前記装置に前記第２のコネクタを接続するステップと、
前記装置が前記第１のコネクタと前記第２のコネクタから同時に電力を供給するステップと
を有する方法。
【請求項１６】
前記電子機器が前記装置に接続された周辺機器との間で前記第１のコネクタを通じてデータ伝送するステップを有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のコネクタと前記第２のコネクタが分担する電流を調整するステップを有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
電子機器が電力を受け取る方法であって、
前記電子機器の筐体に設けた第１のコネクタから電力を受け取るステップと、
前記第１のコネクタを通じて電力を受け取りながら前記筐体に設けた第２のコネクタから電力を受け取るステップと、
前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタを通じて受け取った電力を合成してシステム・デバイスに供給するステップと
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器に複数のコネクタを通じて電力を供給する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラップトップ型コンピュータ、タブレット端末などの電子機器や、プリンタ、外部ディスプレイおよびオーディオ装置などの周辺機器は、電源としてＡＣ／ＤＣアダプタを利用することがある。ＵＳＢ（Universal Serial Bus）は、１本のケーブルでデータ信号の伝送と電力の供給をすることができインターフェースである。ＵＳＢを利用すると、バス・パワードの電子機器や周辺機器は、ＡＣ／ＤＣアダプタを使用しないでも、ＵＳＢケーブルが供給する電力で動作することができる。
【０００３】
特許文献１は、コンピュータに設けた２つのＵＳＢポートを利用してＵＳＢ接続型装置に電力を供給する発明を開示する。コンピュータに設けた２つのコネクタの一方には信号ラインと電源ラインを含む通常のＵＳＢケーブルが接続され、他方のコネクタには電源だけを接続するケーブルが接続される。両方のケーブルはケーブル内の接続装置で電源ライン同士が接続される。接続装置は、逆流を防止するためのダイオードと最大電流を維持するヒューズを含む。
【０００４】
特許文献２は、信号線と電源線を含む主ケーブルと電源線だけを含む補助ケーブルを補助モジュールでドライブ・ケーブルに結合したＵＳＢケーブル装置を開示する。ＵＳＢケーブル装置は、主ケーブルと補助ケーブルにそれぞれ接続された２つのコネクタが、パーソナル・コンピュータの２つのポートに接続される。接続モジュールは、主ケーブルから補助ケーブルへの逆流を防止するためのダイオードまたはスイッチ回路を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１８７１７号公報
【特許文献２】特開２００８−２７１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子機器がＵＳＢのようにデータ伝送と電力伝送を同時に行うことができるコネクタを備えると、電源ジャックをなくすことができモバイル環境でのＡＣ／ＤＣアダプタの持ち運びや充電の煩雑さを解消することができる。しかし、ＵＳＢのようなデータ伝送と電力伝送を同時に行うことができるインターフェースでは、コネクタの電力容量に制限がある。したがって、電力容量の大きなコンピュータや周辺機器にはこのようなコネクタから給電することができない。
【０００７】
本発明の目的は上記背景から抽出した単一または複数の課題を解決することにある。さらに本発明の目的は規格で定格容量が規定された汎用のコネクタを利用して定格容量以上の電力を供給する技術を提供することにある。さらに本発明の目的は、データ伝送と電力伝送を同時に実現する技術を提供することにある。さらに本発明の目的は、デバイスからＡＣ／ＤＣアダプタを接続する電源ジャックを取り除く技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、電子機器に電力を供給することが可能な装置を提供する。装置は、電子機器の第１のレセプタクルに接続して電力の供給が可能な第１のパワー・レーンと、第１のパワー・レーンが電力を供給しながら電子機器の第２のレセプタクルに接続して電力の供給が可能な第２のパワー・レーンとを有する。第１のパワー・レーンが、第１のレセプタクルに電力を供給する第１のコネクタを含み、第２のパワー・レーンが第２のレセプタクルに電力を供給する第２のコネクタを含んでもよい。第１のパワー・レーンと第２のパワー・レーンの電流を調整するためのインピーダンス調整回路を備えていてもよい。
【０００９】
インピーダンス調整回路は、第１のパワー・レーンと第２のパワー・レーンがそれぞれ第１のコネクタおよび第２のコネクタのそれぞれの定格電力に対して同じ割合で送電電力を分担するように電流を制御することができる。インピーダンス調整回路は、第１のパワー・レーンと第２のパワー・レーンがそれぞれ第１のコネクタおよび第２のコネクタのそれぞれの定格電力の許容値内で送電するように電流を制御することができる。
【００１０】
装置に電力を供給する外部電源の定格電圧で第１のコネクタおよび第２のコネクタから電力を供給することができる。第１のコネクタと第２のコネクタは、データ伝送に使用するピンを含んでいてもよい。このとき装置は電子機器に電力を供給しながら電子機器との間でデータ信号を伝送してもよい。第１のコネクタと第２のコネクタはＵＳＢ規格のＴｙｐｅ−Ｃコネクタとすることができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、外部の装置から電力を受け取ることが可能な電子機器を提供する。電子機器は、システム・デバイスに電力を供給する電源装置と、筐体に設けた第１のコネクタと、第１のコネクタが受け取った電力を電源装置に供給する第１のパワー・レーンと、筐体に設けた第２のコネクタと、電源装置に対して第１のパワー・レーンと並列に接続され第２のコネクタが受け取った電力を電源装置に供給する第２のパワー・レーンとを有する。
【００１２】
第１のパワー・レーンと第２のパワー・レーンに流れる電流の割合を調整するインピーダンス調整回路を備えていてもよい。インピーダンス調整回路は、第１のパワー・レーンおよび第２のパワー・レーンのそれぞれの定格電力に対する分担電力の割合が同一になるように電流を制御することができる。インピーダンス調整回路は、第１のコネクタまたは第２のコネクタから電流が逆流しないように第１のパワー・レーンおよび第２のパワー・レーンまたはいずれか一方のインピーダンスを制御することができる。第１のコネクタと第２のコネクタはＵＳＢ規格のＴｙｐｅ−Ｃコネクタとすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、上述の単一または複数の課題を解決した装置、電子機器および電力の供給方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】機能拡張素値１００と電子機器の一例であるＰＣ２００を接続した様子を説明するための機能ブロック図である。
【図２】機能拡張装置１００の一例を説明するための機能ブロック図である。
【図３】Ｔｙｐｅ−Ｃレセプタクルのピン構成を説明するための図である。
【図４】インピーダンス調整回路１０５、１０７を含む機能拡張装置１００の電力系統を詳細に示した機能ブロック図である。
【図５】ＰＣ２００の電力回路の一例を示した機能ブロック図である。
【図６】機能拡張装置１００からＰＣ２００に電力を供給するときの手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[定義]
最初に本明細書で使用する特別な用語を説明する。電子機器は、ラップトップ型コンピュータ、タブレット端末、およびスマートフォンなどの情報端末装置に相当する。電子機器は、コネクタで接続した他の装置から電力の供給を受けることができる。ただし、電子機器は、コネクタを接続しないときにＡＣ／ＤＣアダプタを接続してまたはアウトレットに直接接続して電力を受け取ることが可能なタイプでもよい。
【００１６】
機能拡張装置は、電子機器にケーブルで接続して電子機器の機能を拡張する装置に相当する。機能拡張装置は、ドッキング・ステーション、ポートリプリケータ、またはドングルといった名称で呼ばれることがある。機能拡張装置は、周辺機器と電子機器の間にデータ・チャネルを構築するための複数のコネクタを備えている。機能拡張装置は電子機器に電力を供給する。
【００１７】
周辺機器は、電子機器または機能拡張装置の筐体に設けたコネクタに接続して使用でき、記録、印刷、表示といったような電子機器と通信して機能する特有のファンクションを含むデバイスに相当する。ＨＤＤ、半導体メモリ、プリンタ、ディスプレイ、およびＨＩＤ（Human Interface Device）などは周辺機器の一例である。
【００１８】
コネクタは工具を使用しないで着脱ができる接続装置に相当する。コネクタは雄の接続装置に相当するプラグと雌の接続装置に相当するレセプタクル（ジャックともいう）の複合体またはいずれか一方を意味する。通常はレセプタクルを電子機器に実装し、プラグをケーブルに実装するが特に本発明において取り付け場所を限定する必要はない。本発明の適用においては、電子機器に実装したレセプタクルと周辺機器に実装したプラグを、ケーブルを介在させないで直接接続することも可能である。
【００１９】
［概要］
図１は、機能拡張素値１００と電子機器の一例であるパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）２００を接続した様子を説明するための機能ブロック図である。機能拡張装置１００は、筐体にＰＣ２００を接続するためのレセプタクル１０１、１０３と、周辺機器１３１、１５１を接続するためのレセプタクル１１１、１１３を実装している。ＰＣ２００は、筐体に機能拡張装置を接続するためのレセプタクル２０１、２０３を実装している。
【００２０】
レセプタクル１０１、１０３、２０１、２０３は、一例においてＵＳＢ規格のＴｙｐｅ−Ｃコネクタとすることができる。レセプタクル１１１、１１３は、一例においてＵＳＢ３．１規格に適合する。ただし、本発明はコネクタの規格をＵＳＢ規格に限定する必要はない。電源ジャック１１５には、電力源としてのＡＣ／ＤＣアダプタ１１を接続している。なお、レセプタクル１１１、１１３の数は一例でありさらに多くのレセプタクルを設けたり、他の規格のレセプタクルを設けたりしてもよい。
【００２１】
レセプタクル１０１、２０１は両端にプラグを接続したケーブル１３で接続し、レセプタクル１０３、２０３は両端にプラグを接続したケーブル１０５で接続している。レセプタクル１０１、１０３を端子に置き換えてケーブル１３、１５を直接接続することもできる。図１の状態で、機能拡張装置１００は、ＰＣ２００にケーブル１３、１５を経由してＡＣ／ＤＣアダプタ１１から受け取った電力を供給し、ＰＣ２００はコネクタ２０１、２０３を通じて周辺機器１３１、１３５にアクセスすることができる。ＰＣ２００は、電源ジャックを設けないでも、レセプタクル２０１、２０３から受け取った電力で充電することができる。
【００２２】
ＡＣ／ＤＣアダプタ１１の定格電圧は一例において直流２０Ｖにしている。ただし、機能拡張装置１００には任意の他の定格電圧のＡＣ／ＤＣアダプタを接続することもできる。レセプタクル１０１とレセプタクル２０１は、直列に接続しているため、定格容量を同一にすることが望ましい。定格容量が異なる場合は、小さい定格容量で送電電力が規制される。レセプタクル１０３と２０３の定格容量についても同じである。
【００２３】
レセプタクル１０１、２０１の第１の組が供給できる最大電力とレセプタクル１０３、２０３の第２の組が供給できる最大電力は同じでも異なってもよい。第１の組と第２の組の定格容量が同じときは、機能拡張装置１００は当該定格容量の２倍の大きさの電力を供給することができる。なお本発明では、機能拡張装置１００と電子機器２００の組の数を増やしてレセプタクルの定格容量の３倍以上の電力を供給することもできる。
【００２４】
[電力系統]
図２は、機能拡張装置１００の一例を説明するための機能ブロック図である。レセプタクル１０１、１０３はそれぞれＵＳＢ３．１規格のデータ伝送に利用するＴｘ＋／−、Ｒｘ＋／−の伝送ラインと、ＵＳＢ２．０規格のデータ伝送に利用するＤ＋／−の伝送ラインでＵＳＢハブ１１０、１１２に接続している。
【００２５】
レセプタクル１０１、１０３はまた、それぞれ電源（Ｖｂｕｓ）ライン、グランド（ＧＮＤ）ライン、および制御（ＣＣ）ラインでＰＤ（power delivery）コントローラ１０９に接続している。それぞれのＶｂｕｓラインは、インピーダンス調整回路１０５、１０７を経由して電源ジャック１１５に接続している。ＰＤコントローラ１０９は、信号ラインでインピーダンス調整回路１０５、１０７に接続し、電源ラインでＵＳＢハブ１１０、１１２および電圧調整器（ＶＲ）１１５に接続している。
【００２６】
ＵＳＢハブ１１０、１１２は、それぞれレセプタクル１１１、１１３に接続している。ＶＲ１１５は、１次側を電源ジャック１１５に接続し、二次側を機能拡張装置１００の要素に接続している。ＶＲ１１５は、２次側からＰＤコントローラ１０９に５Ｖの電圧を供給し、さらに機能拡張装置１００および周辺機器が使用する他の電圧（例えば３．３Ｖ）も供給することができる。ＡＣ／ＤＣアダプタ１１は、電源ジャック１１５に定格電圧が直流２０Ｖの電力を供給する。
【００２７】
ＡＣ／ＤＣアダプタ１１が供給する電力はインピーダンス調整回路１０５、１０７を経由して、同じ定格電圧でレセプタクル１０１、１０３から出力する。この例に限らず、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１の定格電圧を所定の定格電圧に変換して、レセプタクル１０１、１０３から電力を出力するようにしてもよい。このとき、電圧を変換する電圧調整器は、同一の装置でも異なる装置でもよい。
【００２８】
［Ｔｙｐｅ−Ｃレセプタクル］
図３は、Ｔｙｐｅ−Ｃレセプタクルのピン構成を説明するための図である。図２は、正面からみたレセプタクル１０１、１０３、２０１、２０３について、ピン番号Ａ１〜Ａ１２、Ｂ１〜Ｂ１２の２４個のピンとそれらに定義した用途を記号で示している。レセプタクルは上下２段に各１２個のピンを備えている。差動伝送Ｔｘ１＋／−、Ｒｘ１＋／−、Ｔｘ２＋／−、Ｒｘ２＋／−を定義したピンはＵＳＢ３．１規格のデータ伝送に利用する。
【００２９】
ＣＣ１、ＣＣ２ピンは、プラグの挿入方向、Ｖｂｕｓを通じた電力供給のためのパラメータ検出、周辺機器のポートの識別、および通信などに利用する。ＳＢＵ１、２ピンは、ＵＳＢ３．１規格の標準的なデータ伝送に代わるオルタネート・モード（Alternate Mode）でのデータ伝送に利用する。レセプタクルは、４つのＶｂｕｓピンと４つのＧＮＤピンを電力伝送に利用する。４つのＶｂｕｓピンを通じて伝送できる電力は一例として１００Ｗである。したがって、レセプタクル１０１、２０１の組およびレセプタクル１０３、２０３の組は合計で２００Ｗの電力を供給することができる。
【００３０】
ＵＳＢ３．１規格のデータ伝送では、２つの差動伝送ペアＴｘ１／Ｒｘ１、Ｔｘ２／Ｒｘ２のうち一方の差動伝送ペアＴｘ／Ｒｘだけを利用し、２つの差動伝送Ｄ＋／−は、一方だけを利用するためプラグは、上下を反転（これに応じて左右も反転）しても接続することができる。ＰＣ２００は定期的にＣＣ１ピン、ＣＣ２ピンをモニターし、機能拡張装置１００が接続されたときにプラグの上下方向を判断して正しくデータ伝送できるようにレセプタクル２０１、２０３を構成する。
【００３１】
[インピーダンス調整回路]
図４は、インピーダンス調整回路１０５、１０７を含む電力系統を詳細に示した機能ブロック図である。電源ジャック１１５とレセプタクル１０１の間にはパワー・レーン１４１を形成し、電源ジャック１１５とレセプタクル１０３の間にはパワー・レーン１４３を形成している。パワー・レーン１４１はインピーダンス調整回路１０５とレセプタクル１０１を含み、パワー・レーン１４３はインピーダンス調整回路１０７とレセプタクル１０３を含む。インピーダンス調整回路１０５は、ＦＥＴ１５１、１５３、電流検出器１５９および電圧検出器１６１を含み、インピーダンス調整回路１０７は、ＦＥＴ１５５、１５７、電流検出器１６３および電圧検出器１６５を含む。
【００３２】
ＰＤコントローラ１０９は、ＦＥＴ１５１、１５３、１５５、１５７のゲート電圧を制御して、パワー・レーン１４１、１４３を遮断したり、ソースとドレイン間のインピーダンスを制御したりする。ＦＥＴに代えてバイポーラ型のパワー・トランジスタを利用してもよい。電流検出器１５９、１６３はパワー・レーン１４１、１４３に流れる電流を検出してＰＤコントローラ１０９に出力する。
【００３３】
電圧検出器１６１、１６５はパワー・レーン１４１、１４３の出力電圧を検出してＰＤコントローラ１０９に出力する。ＰＤコントローラ１０９は、ＣＣラインを通じてＰＣ２００と通信し、ネゴシエーションして電力のパラメータを決定する。ＰＤコントローラ１０９は、ＰＣ２００との間で取り決めした電圧および定格容量でレセプタクル１０１、１０３から電力を送る。ＰＤコントローラ１０９は電流検出器１５９、１６３の出力に応じてＦＥＴ１５１、１５３、１５５、１５７のゲート電圧を制御して、レセプタクル１０１、１０３から出力する電力の割合を調整する。
【００３４】
ＰＤコントローラ１０９は、レセプタクル１０１、１０３の定格容量が同じときは、パワー・レーン１４１、１４３が伝送する電力が均等になるように制御することができる。あるいは、ＰＤコントローラ１０９は、最初はインピーダンス調整回路１０５、１０７のインピーダンスを最小にしておき、一方が出力する電力が定格容量に近づいたときに当該パワー・レーンのインピーダンスを大きくして他のパワー・レーンから電力供給をするように制御することもできる。
【００３５】
ＰＤコントローラ１０９は、レセプタクル１０１、１０３の定格容量が相互に異なるときに、パワー・レーン１４１、１４３が伝送する電力の、それぞれのレセプタクルの定格容量に対する割合が同一になるようにインピーダンス調整回路１０５、１０７を制御することもできる。たとえば、レセプタクル１０１の定格容量が１００Ｗで、レセプタクル１０３の定格容量が６０Ｗのときに、ある瞬間において合計８０Ｗの電力を送る場合はパワー・レーン１４１が５０Ｗの電力を送りパワー・レーン１４３が３０Ｗの電力を送る。ＰＤコントローラ１０９は、パワー・レーン１４１、１４３の出力電圧が許容値から外れたときにＦＥＴ１５１、１５３、１５５、１５７をオフ状態にすることができる。
【００３６】
[ＰＣ]
図５は、ＰＣ２００の電力回路の一例を示した機能ブロック図である。レセプタクル２０１、２０３のそれぞれの４個のＶｂｕｓピンは、パワー・レーン２４１、２４３で並列にシステム電源２６５に接続している。パワー・レーン２４１はレセプタクル２０１およびインピーダンス調整回路２４２を含み、パワー・レーン２４３はレセプタクル２０３およびインピーダンス調整回路２４４を含む。インピーダンス調整回路２４２は、ＦＥＴ２５７、２５９、電流検出器２５３、および電圧検出器２５１を含み、インピーダンス調整回路２４４は、ＦＥＴ２６１、２６３、電流検出器２５７および電圧検出器２５５を含む。
【００３７】
ＰＤコントローラ２０９は、ＦＥＴ２５７、２５９、２６１、２６３のゲート電圧を制御して、パワー・レーン２４１、２４３を遮断したり、ソースとドレイン間のインピーダンスを制御したりする。電流検出器２５３、２５７はパワー・レーン２４１、２４３に流れる電流を検出してＰＤコントローラ２０９に出力する。電圧検出器２５１、２５５はパワー・レーン２４１、２４３の入力電圧を検出してＰＤコントローラ２０９に出力する。
【００３８】
ＰＤコントローラ２０９は、図示しないＣＣラインを通じて機能拡張装置１００と通信し、電圧および電力などのパラメータを要求してネゴシエーションする。ＰＤコントローラ２０９は、機能拡張装置１００との間で取り決めした電力および電圧でレセプタクル２０１、２０３から電力を受け取る。機能拡張装置１００とＰＣ２００をケーブル１３、１５で接続すると、機能拡張装置１００の電源ジャック１１５からシステム電源２６５の一次側まで並列に接続された２つのパワー・レーンが形成される。
【００３９】
一方のパワー・レーンは、インピーダンス調整回路１０５、レセプタクル１０１、レセプタクル２０１、インピーダンス調整回路２４２を含む。他方のパワー・レーンはインピーダンス調整回路１０７、レセプタクル１０３、レセプタクル２０３、インピーダンス調整回路２４４を含む。２つのパワー・レーンに対して電力伝である電源ジャック１１５が共通するため、システム電源２６５が受け取る合計電力を２つのパワー・レーンが分担する。
【００４０】
並列に接続された２つのパワー・レーンのインピーダンスに温度、素子の特性、および経年劣化などの影響で差が出ると、分担する電流の差が大きくなる。たとえば、パワー・レーン２４１が１００Ｗの電力を伝送し、パワー・レーン２４３が５０Ｗの電力を伝送していれば、これ以上受電電力を増やせなくなる。ＰＤコントローラ２０９は、パワー・レーン２４１、２４３が受電する電力を、レセプタクル２０１、２０３の定格容量に対して同じ割合で分担するようにインピーダンス調整回路２４２、２４４を制御することができる。
【００４１】
ＰＤコントローラ２０９は、パワー・レーン２４１を流れる電流がパワー・レーン２４３を流れる電流よりも大きくなったときに、インピーダンス調整回路２４２のインピーダンスを大きくするかインピーダンス調整回路２４４のインピーダンスを小さくすることができる。あるいはＰＤコントローラ２０９は両方の制御を同時に行うこともできる。パワー・レーン２４１、２４３を流れる電流の大きさが逆の場合も同様にインピーダンスを調整することができる。
【００４２】
機能拡張装置１００において、パワー・レーン１４１、１４３の電力源が異なる場合がある。たとえば本発明では、パワー・レーン１４１、１４３を、二次側の定格電圧が同じであるが、独立した２つのＤＣ／ＤＣコンバータにそれぞれ接続することができる。この場合、ＰＣ２００において、パワー・レーン２４１、２４３はシステム電源２６５に対して並列に接続されているため、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧に差が生じると、一方のレセプタクル２０１または２０３から電流が機能拡張装置１００に逆流する場合がある。これに対してＰＤコントローラ２０９は、インピーダンス調整回路２４２、２４４を制御して電流の逆流を防ぐことができる。
【００４３】
ＰＤコントローラ２０９は、受電電圧が許容値を超えたときにＦＥＴ２５７、２５９、２６１、２６３をオフ状態にしてシステム電源２６５を保護する。システム電源２６５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、充電器およびバッテリィなどで構成することができ、所定の電圧でＰＣ２００の上位システム２６７に電力を供給する。上位システム２６７は、ＰＣ２００が搭載するＣＰＵ、システム・メモリ、ディスプレイ、カメラおよびパワー・コントローラなどのハードウェアとデバイス・ドライバ、ＯＳ、アプリケーション・プログラムなどのソフトウェアで構成している。
【００４４】
[動作手順]
つぎに、図６のフローチャートを参照して、機能拡張装置１００からＰＣ２００に電力を供給するときの手順を説明する。図６でブロック３０１〜３１９は機能拡張装置の動作を示し、ブロック４０１〜４１９はＰＣ２００の動作を示している。ブロック３０１、４０１でケーブル１３、１５は接続されておらず、パワー・レーン１４１、１４３、２４１、２４３はオフ状態である。機能拡張装置１００には、ＡＣ／ＤＣアダプタ１１を接続している。ブロック３０３、４０３で、たとえば、レセプタクル１０１、２０１の第１の組が接続される。
【００４５】
ＵＳＢインターフェースで接続する周辺機器と電子機器は、接続時に一方がホスト（マスター）で他方がデバイス（スレーブ）として動作し、さらに一方が電力を受け取るシンクで他方が電力を供給するソースとして動作する。通常は、周辺機器１３１、１３５に相当するデバイスがシンクとして動作し、ＰＣ２００に相当するホストがソースとして動作する。本実施の形態では、電力供給に関して機能拡張装置１００がソースとして動作しＰＣ２００がシンクとして動作する。また、データ伝送に関してＰＣ２００がマスターとして動作し、周辺機器１３１、１３５がスレーブとして動作する。
【００４６】
ブロック３０３、４０３では、ＣＣラインを通じてＰＤコントローラ１０９とＰＤコントローラ２０９がネゴシエーションを行い、ブロック３０５でＰＤコントローラ１０９は、レセプタクル１０１のＶｂｕｓピンに５Ｖの電圧で電力を供給する。パワー・レーン２４１に電圧を検出したＰＤコントローラ２０９は、ＰＣ２００が１系統での受電（１００Ｗ）が可能な場合は、ブロック３０７、４０７で機能拡張装置１００とＣＣラインを通じて１系統給電のネゴシエーションをする。
【００４７】
機能拡張装置１００がＰＣ２００の要求に応じることができる場合は、電圧および電力の取り決めをする。ネゴシエーションが終了するとブロック３０９でＰＤコントローラ１０９は、ＦＥＴ１５１、１５３をオン状態にしてレセプタクル１０１から定格電圧２０Ｖで電力を出力する。ブロック４０９でパワー・レーン２４１に定格電圧が２０Ｖの電圧を検出したＰＤコントローラ２０９は、ＦＥＴ２５７、２５９をオン状態にして、システム電源２６５に電力を供給する。周辺機器１３１を認識したＰＣ２００はマスターとして動作して、レセプタクル２０１を通じてアクセスすることができる。
【００４８】
機能拡張装置１００は、レセプタクル１０３に他のＰＣが接続されたときは同様の手順で２０Ｖの定格電圧で電力を供給することができる。ＰＣ２００はレセプタクル２０３に周辺機器を直接接続してアクセスすることもできる。ＰＣ２００が、２系統での受電（２００Ｗ）を要求する場合は、機能拡張装置１００はレセプタクル１０３、２０３の第２の組が接続されるまで送電を待機することができる。ブロック３１１、４１１でレセプタクル１０３、２０３の第２の組が接続される。ブロック３１１、４１１、３１３では、ブロック３０３、４０３、３０５と同じ手順で、機能拡張装置１００がレセプタクル１０３から５Ｖの電圧を出力する。パワー・レーン２４３に５Ｖの電圧を検出したＰＤコントローラ２０９は、ＣＣラインを通じて２系統給電のネゴシエーションをする。
【００４９】
ブロック３１５、４１５で相互に電圧および電力の取り決めが終了するとブロック３１７で機能拡張装置１００は、パワー・レーン１４３のＦＥＴ１５５、１５７をオン状態にしてレセプタクル１０３から２０Ｖの定格電圧で電力を出力する。ブロック４１７でパワー・レーン２４３に２０Ｖの電圧を検出したＰＤコントローラ２０９は、ＦＥＴ２６１、２６３をオン状態にして、システム電源２６５にパワー・レーン２４１、２４３から電力を供給する。周辺機器１３５を認識したＰＣ２００はホストとして動作して、アクセスすることができる。
【００５０】
パワー・レーン２４１とパワー・レーン２４３は、システム電源２６５の一次側で接続されているため、２つの経路の電力は合成される。ブロック３１９でＰＤコントローラ１０９は、パワー・レーン１４１、１４３の電流を監視して、パワー・レーン１４１、１４３がそれぞれの定格に応じて送電電力を分担するようにインピーダンス調整回路１０５、１０７を制御する。ブロック４１９でＰＤコントローラ２０９は、パワー・レーン２４１、２４３の電圧および電流を監視して、パワー・レーン２４１、２４３がそれぞれの定格に応じて送電電力を分担するようにインピーダンス調整回路２４２、２４４を制御する。
【００５１】
機能拡張装置１００からＰＣ２００に、２系統で電力を供給する例を説明したが、本発明は３系統以上のパワー・レーンを設けることができる。たとえば、３系統のパワー・レーンを設けると、この例では合計３００Ｗの電力を送ることができる。このとき機能拡張装置１００およびＰＣ２００は、各系統が供給する電力が１００Ｗを超えないようにインピーダンス制御回路を制御することができる。また、ＰＣ２００は、いずれの系統からも電流が逆流しないようにインピーダンス制御回路を制御することができる。
【００５２】
機能拡張装置２００は、電力源と複数のパワー・レーンを備えデータ伝送をしない装置に置き換えることもできる。このような装置は、ＰＣ２００からＡＣ／ＤＣアダプタを接続する電源ジャックを取り除くことができる。また、当該装置のコネクタにＴｙｐｅ−Ｃを利用すれば、ＰＣ２００はコネクタに直接周辺機器を接続することができる。
【００５３】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００５４】
１００  機能拡張装置
２００  ＰＣ
１４１、１４３、２４１、２４３  パワー・レーン
１０５、１０７、２４２、２４４  インピーダンス調整回路
【図１】
2017191476.tif 000003
【図２】
2017191476.tif 000004
【図３】
2017191476.tif 000005
【図４】
2017191476.tif 000006
【図５】
2017191476.tif 000007
【図６】
2017191476.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月30日(2017.4.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器に電力を供給することが可能な装置であって、
前記電子機器の第１のレセプタクルに接続して電力の供給が可能な第１のパワー・レーンと、
前記第１のパワー・レーンから電力を供給しながら前記電子機器の第２のレセプタクルに接続して電力の供給が可能な第２のパワー・レーンと、
前記第１のパワー・レーンと前記第２のパワー・レーンが分担する電流を調整するインピーダンス調整回路と
を有する装置。
【請求項２】
前記第１のパワー・レーンが前記第１のレセプタクルに電力を供給する第１のコネクタを含み、前記第２のパワー・レーンが前記第２のレセプタクルに電力を供給する第２のコネクタを含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記インピーダンス調整回路は、前記第１のパワー・レーンと前記第２のパワー・レーンがそれぞれ前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタのそれぞれの定格電力に対して同じ割合で送電電力を分担するように電流を制御する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記インピーダンス調整回路は、前記第１のパワー・レーンと前記第２のパワー・レーンがそれぞれ前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタのそれぞれの定格電力の許容値内で送電するように電流を制御する請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記装置に電力を供給する外部電源の定格電圧で前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタから電力を供給する請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記第１のコネクタと前記第２のコネクタがデータ伝送に使用するピンを含む請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記装置が前記電子機器に電力を供給しながら前記電子機器との間でデータ信号を伝送する請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のコネクタと前記第２のコネクタがＵＳＢ規格のＴｙｐｅ−Ｃコネクタである請求項２に記載の装置。
【請求項９】
外部の装置から電力を受け取ることが可能な電子機器であって、
システム・デバイスに電力を供給する電源装置と、
筐体に設けた第１のコネクタと、
前記第１のコネクタが受け取った電力を前記電源装置に供給する第１のパワー・レーンと、
前記筐体に設けた第２のコネクタと、
前記電源装置に対して前記第１のパワー・レーンと並列に接続され前記第２のコネクタが受け取った電力を前記電源装置に供給する第２のパワー・レーンと、
前記第１のパワー・レーンと前記第２のパワー・レーンに流れる電流の割合を調整するインピーダンス調整回路と
を有する電子機器。
【請求項１０】
前記インピーダンス調整回路は前記第１のパワー・レーンおよび前記第２のパワー・レーンのそれぞれの定格電力に対する分担電力の割合が同一になるように電流を制御する請求項９に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記インピーダンス調整回路は前記第１のコネクタまたは前記第２のコネクタから電流が逆流しないように前記第１のパワー・レーンおよび前記第２のパワー・レーンまたはいずれか一方のインピーダンスを制御する請求項９に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記第１のコネクタと前記第２のコネクタがＵＳＢ規格のＴｙｐｅ−Ｃコネクタである請求項９に記載の電子機器。
【請求項１３】
電力源を備える装置が電子機器の電源装置に電力を供給する方法であって、
前記電子機器の筐体に設けた第１のコネクタと前記電源装置を接続するステップと、
前記電子機器の筐体に設けた第２のコネクタと前記電源装置を接続するステップと、
前記装置に前記第１のコネクタを接続するステップと、
前記装置に前記第２のコネクタを接続するステップと、
前記装置が前記第１のコネクタと前記第２のコネクタから同時に電力を供給するステップと、
前記第１のコネクタと前記第２のコネクタが分担する電流を調整するステップと
を有する方法。
【請求項１４】
前記電子機器が前記装置に接続された周辺機器との間で前記第１のコネクタを通じてデータ伝送するステップを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
電子機器が電力を受け取る方法であって、
前記電子機器の筐体に設けた第１のコネクタから電力を受け取るステップと、
前記第１のコネクタを通じて電力を受け取りながら前記筐体に設けた第２のコネクタから電力を受け取るステップと、
前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタを通じて受け取った電力を合成してシステム・デバイスに供給するステップと、
前記第１のコネクタと前記第２のコネクタに流れる電流の割合を調整するステップと
を有する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
【図１】機能拡張装置１００と電子機器の一例であるＰＣ２００を接続した様子を説明するための機能ブロック図である。
【図２】機能拡張装置１００の一例を説明するための機能ブロック図である。
【図３】Ｔｙｐｅ−Ｃレセプタクルのピン構成を説明するための図である。
【図４】インピーダンス調整回路１０５、１０７を含む機能拡張装置１００の電力系統を詳細に示した機能ブロック図である。
【図５】ＰＣ２００の電力回路の一例を示した機能ブロック図である。
【図６】機能拡張装置１００からＰＣ２００に電力を供給するときの手順を説明するためのフローチャートである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
［概要］
図１は、機能拡張装置１００と電子機器の一例であるパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）２００を接続した様子を説明するための機能ブロック図である。機能拡張装置１００は、筐体にＰＣ２００を接続するためのレセプタクル１０１、１０３と、周辺機器１３１、１５１を接続するためのレセプタクル１１１、１１３を実装している。ＰＣ２００は、筐体に機能拡張装置を接続するためのレセプタクル２０１、２０３を実装している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
一方のパワー・レーンは、インピーダンス調整回路１０５、レセプタクル１０１、レセプタクル２０１、インピーダンス調整回路２４２を含む。他方のパワー・レーンはインピーダンス調整回路１０７、レセプタクル１０３、レセプタクル２０３、インピーダンス調整回路２４４を含む。２つのパワー・レーンに対して電力源である電源ジャック１１５が共通するため、システム電源２６５が受け取る合計電力を２つのパワー・レーンが分担する。