(57)【要約】【課題】供給電圧を切り替える際に従来例に比較して簡単な回路でスルーレートを制御する。【解決手段】スルーレート制御装置は、少なくとも１つのスイッチの両端の第１及び第２の電圧を検出する電圧検出手段と、前記スイッチの両端のうちの少なくとも一端に対して充電するための電流を出力し、もしくは当該少なくとも一端から放電するための電流を入力する充放電手段と、前記電圧検出手段により検出された前記第１の電圧が前記第２の電圧に到達したときに、前記スイッチをオンする一方、前記第１の電圧が前記第２の電圧に到達していないときに、前記第１の電圧と前記第２の電圧の大小関係に応じて、前記スイッチの両端の２端子のうちの少なくとも１端子に対して充電するための電流を出力し、もしくは当該少なくとも１端子から放電することでスルーレートを制御する制御手段とを備える。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのスイッチの両端の第１及び第２の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記スイッチの両端のうちの少なくとも一端に対して充電するための電流を出力し、もしくは当該少なくとも一端から放電するための電流を入力する充放電手段と、
前記電圧検出手段により検出された前記第１の電圧が前記第２の電圧に到達したときに、前記スイッチをオンする一方、前記第１の電圧が前記第２の電圧に到達していないときに、前記第１の電圧と前記第２の電圧の大小関係に応じて、前記スイッチの両端の２端子のうちの少なくとも１端子に対して充電するための電流を出力し、もしくは当該少なくとも１端子から放電することでスルーレートを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするスルーレート制御装置。
【請求項２】
少なくとも１つのスイッチの両端のうちの一端の第１の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記スイッチの両端のうちの少なくとも一端に対して充電するための電流を出力し、もしくは当該少なくとも一端から放電するための電流を入力する充放電手段と、
前記電圧検出手段により検出された前記第１の電圧が所定の第２の電圧に到達したときに、前記スイッチをオンする一方、前記第１の電圧が前記第２の電圧に到達していないときに、前記第１の電圧と前記第２の電圧の大小関係に応じて、前記スイッチの両端の２端子のうちの少なくとも１端子に対して充電するための電流を出力し、もしくは当該少なくとも１端子から放電することでスルーレートを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするスルーレート制御装置。
【請求項３】
前記スイッチの両端のうちの一端に接続される負荷回路は可変抵抗を備え、
前記制御手段は、上記充電又は放電するときに、前記可変抵抗の抵抗値を制御することを特徴とする請求項１又は２記載のスルーレート制御装置。
【請求項４】
前記充放電手段により前記スイッチの両端のうちの少なくとも一端に対して充電し、もしくは放電するときのスルーレートを算出する算出手段と、
前記算出されたスルーレートと、所定のスルーレート設定値との誤差を示す誤差信号を生成する信号生成手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記誤差信号に基づいて、前記算出されたスルーレートが前記スルーレート設定値に一致するように自動的に制御することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のスルーレート制御装置。
【請求項５】
前記第１の電圧は負荷端電圧であり、前記第２の電圧は電源電圧であることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載のスルーレート制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記スイッチの両端の２端子のうちの少なくとも１端子に対して充電するための電流を出力し、もしくは当該少なくとも１端子から放電した後、所定の待ち時間の後に前記スイッチをオンするように制御することを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載のスルーレート制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記スイッチの両端の２端子のうちの少なくとも１端子に対して充電するための電流を出力し、もしくは当該少なくとも１端子から放電した後、前記充電又放電するための電流が所定の電流値よりも大きくなったときに、所定の待ち時間の後に前記スイッチをオンするように制御することを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載のスルーレート制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載のスルーレート制御装置を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載のスルーレート制御装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電源電圧の切り替え時にスルーレートを制御するスルーレート制御装置と、前記スルーレート制御装置を備える半導体装置と、前記スルーレート制御装置を備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、例えばパーソナルコンピュータ、携帯電話機、スマートフォンなどの電子機器の分野でＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）が広く使用されている。このＵＳＢにおいて、従来の５Ｖ／１．５Ａの給電から、新たに最大２０Ｖ／５Ａまで給電をするための規格ＵＳＢ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ（ＵＳＢＰＤ）の対応を目指し、各社で開発が行われている。
【０００３】
従来技術に係るＵＳＢ規格と比較して、ＵＳＢＰＤ規格では、複数の供給電圧（５Ｖ／１２Ｖ／２０Ｖ等）に対応するため、複数の電源を持つ必要があり、接続された機器に適した電圧が給電されるようケーブル接続時に通信し、要求された電源へスイッチＩＣや電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で切り替えることで、ＵＳＢＰＤ機能を実現する技術が考えられ、既に知られている。
【０００４】
ＵＳＢＰＤ規格の特徴である供給電圧切り替えの仕様としては、接続機器の故障を防止するため、並びに不要な電磁界放射防止のため、ゆっくりと供給電圧を切り替えることが要求されている。ここで、具体的には、電源電圧の切り替え時に規定のスルーレートで電圧を昇降させることが要求されている。スルーレートは単位時間当たりの電圧変化量を表し、単位としてＶ／ｓが使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ゆっくりと供給電圧を切り替えるためには、例えばＶＢＵＳノードなどの出力端子に容量を追加し、もしくはスイッチ制御端子に抵抗及び／又は容量を追加し、その素子の値を使用している電源毎に調整しなければならないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、供給電圧を切り替える際に従来例に比較して簡単な回路でスルーレートを制御するスルーレート制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様にかかるスルーレート制御装置は、
少なくとも１つのスイッチの両端の第１及び第２の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記スイッチの両端のうちの少なくとも一端に対して充電するための電流を出力し、もしくは当該少なくとも一端から放電するための電流を入力する充放電手段と、
前記電圧検出手段により検出された前記第１の電圧が前記第２の電圧に到達したときに、前記スイッチをオンする一方、前記第１の電圧が前記第２の電圧に到達していないときに、前記第１の電圧と前記第２の電圧の大小関係に応じて、前記スイッチの両端の２端子のうちの少なくとも１端子に対して充電するための電流を出力し、もしくは当該少なくとも１端子から放電することでスルーレートを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
従って、本発明にかかるスルーレート制御装置によれば、供給電圧を切り替える際に調整素子の追加無しに、従来例に比較して簡単な回路でスルーレートを制御できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の実施形態１にかかるスルーレート制御装置１０とその周辺回路の構成例を示すブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態１の変形例１にかかるスルーレート制御装置１０Ａとその周辺回路の構成例を示すブロック図である。
【図２Ａ】図１Ａのスルーレート制御装置１０により実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１，Ｖ２が未知のとき）を示すフローチャートである。
【図２Ｂ】図１Ａのスルーレート制御装置１０により実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１が既知でＶ２が未知のとき）を示すフローチャートである。
【図２Ｃ】実施形態１の変形例２にかかる、図１Ａのスルーレート制御装置１０により実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１，Ｖ２が未知のとき）を示すフローチャートである。
【図２Ｄ】実施形態１の変形例２にかかる、図１Ａのスルーレート制御装置１０により実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１が既知でＶ２が未知のとき）を示すフローチャートである。
【図２Ｅ】実施形態１の変形例３にかかる、図１Ａのスルーレート制御装置１０により実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１，Ｖ２が未知のとき）を示すフローチャートである。
【図２Ｆ】実施形態１の変形例４にかかる、図１Ａのスルーレート制御装置１０により実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１が既知でＶ２が未知のとき）を示すフローチャートである。
【図３】図１Ａのスルーレート調整回路２２の構成例を示す回路図である。
【図４】図１Ａのスルーレート制御装置１０の動作例を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施形態２にかかるスルーレート制御装置１０Ｂとその周辺回路の構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態３にかかるスルーレート制御装置１０Ｃとその周辺回路の構成例を示すブロック図である。
【図７Ａ】図６のスルーレート制御装置１０Ｃにより実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１，Ｖ２が未知のとき）を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】図６のスルーレート制御装置１０Ｃにより実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１が既知でＶ２が未知のとき）を示すフローチャートである。
【図８】図７Ａ及び図７Ｂのサブルーチンであるスルーレート自動調整処理（Ｓ７，Ｓ８）を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１１】
実施形態１．
図１Ａは本発明の実施形態１にかかるスルーレート制御装置１０とその周辺回路の構成例を示すブロック図である。図１Ａのスルーレート制御装置１０はスイッチ制御装置を含み、電源１と負荷回路２との間に挿入されたスイッチ３の両端の接点端子３ａ，３ｂの各電圧Ｖ１，Ｖ２を検出して負荷回路２へ供給する電圧Ｖ２のスルーレートを制御することを特徴とする。ここで、スイッチ３は例えば単極単投スイッチであり、電圧Ｖ１を電源電圧Ｖ１といい、電圧Ｖ２を負荷端電圧Ｖ２という。スルーレート制御装置１０は、制御回路２０と、電圧検出回路２１と、スルーレート調整回路２２と、スイッチ駆動回路２３とを備えて構成される。また、負荷回路２は例えば負荷抵抗ＲＬと負荷容量ＣＬの並列回路である。
【００１２】
特に、スルーレート制御装置１０は、図２Ａ又は図２Ｂのスルーレート制御処理を実行することで例えばＵＳＢＰＤにおける負荷回路２への供給電圧の切り替え時において以下の特徴を有する。スルーレート制御装置１０は電源電圧Ｖ１及び負荷端電圧Ｖ２を検出し、検出された電圧に応じてスイッチ３のオン／オフ制御を行い、スルーレート調整回路２２により負荷回路２を充電又は放電することで供給電圧の切り替え時のスルーレートを制御する。
【００１３】
まず、スルーレート制御装置１０の構成について以下に説明する。
【００１４】
スルーレート調整回路２２はスイッチ３の接点端子３ａ，３ｂと並列に接続され、制御回路２０からの制御信号に応じて負荷容量ＣＬを充電又は放電するための電流出力回路を備える。電圧検出回路２１はスイッチ３の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２を検出して、検出した電圧Ｖ１，Ｖ２を示す信号を制御回路２０に出力する。スイッチ駆動回路２３は、制御回路２０からのスイッチ３のオン／オフ制御信号に基づきスイッチ３に対してオン／オフに必要な駆動制御信号を生成してスイッチ３に出力する。制御回路２０は、電圧検出回路２１によって検出されたスイッチ３の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２の情報に基づいて、スルーレート調整回路２２の動作を制御するとともに、スイッチ駆動回路２３のためのオン／オフ駆動制御信号を発生する。
【００１５】
図２Ａは図１Ａのスルーレート制御装置１０の制御回路２０により実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１，Ｖ２が未知のとき）を示すフローチャートである。図２Ａの処理開始時においてスイッチ３はオフ状態であり、後述するスルーレート制御処理において同様である。
【００１６】
図２ＡのステップＳ１において、電圧検出回路２１が負荷端電圧Ｖ２と電源電圧Ｖ１を検出し、ステップＳ２において｜Ｖ１―Ｖ２｜≦ΔＶであるか否かが判断される。ここで、ΔＶは電圧Ｖ１，Ｖ２よりも十分に小さい値であって、例えば２０Ｖ±５％であって、本実施形態では１Ｖ〜０．１Ｖ程度に設定される。この判断は、負荷端電圧Ｖ２が電源電圧Ｖ１に実質的に到達したか否か判断される。ＹＥＳのときはステップＳ３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ４に進む。ステップＳ３では、スイッチ駆動回路２３がスイッチ３をオンにして当該スルーレート制御処理を終了する。一方、ステップＳ４においてＶ２＜Ｖ１であるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ５に進む一方、ＮＯのときはステップＳ６に進む。ステップＳ５においてスルーレート調整回路２２が負荷回路２を充電してステップＳ１に戻り、所定の周期で周期的に当該制御処理を繰り返す。また、ステップＳ６においてスルーレート調整回路２２が負荷回路２から放電させてステップＳ１に戻り、所定の周期で周期的に当該制御処理を繰り返す。
【００１７】
図２Ｂは図１Ａのスルーレート制御装置１０の制御回路２０により実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１が既知でＶ２が未知のとき）を示すフローチャートである。図２Ｂのスルーレート制御処理は、図２Ａのスルーレート制御処理に比較して、ステップＳ１に代えてステップＳ１Ａを実行することを特徴とし、その他の処理は同様である。ステップＳ１Ａでは、電圧検出回路２１が負荷端電圧Ｖ２のみを検出する。従って、電圧検出回路２１は１つの負荷端電圧Ｖ２のみを検出すればよいという特有の効果を有する。
【００１８】
以上のように構成されたスルーレート制御装置１０において、負荷容量ＣＬへの充電が完了した定常状態では、負荷端電圧Ｖ２は負荷抵抗ＲＬに流れる充電電流ＩＬに対して次式で表される。
【００１９】
Ｖ２＝ＩＬ×ＲＬ      （１）
【００２０】
負荷端電圧Ｖ２が電源電圧Ｖ１まで上がるためには、負荷端電圧Ｖ２が接続後の電源電圧Ｖ１となる電流値ＩＬ＞Ｖ１／ＲＬとすればよい。よって、充電電流ＩＣをＩＣ＞Ｖ１／ＲＬとすれば負荷容量ＣＬを電源電圧Ｖ１まで充電できる。つまり、負荷端電圧Ｖ２のスルーレートは、充電電流ＩＣを負荷抵抗ＲＬに流れる電流より大きくすれば、負荷容量ＣＬを電源電圧Ｖ１まで充電できるため、上述のスルーレート調整回路２２の充電電流値を調整することによって制御することができる。
【００２１】
図１Ｂは本発明の実施形態１の変形例１にかかるスルーレート制御装置１０Ａとその周辺回路の構成例を示すブロック図である。負荷抵抗ＲＬが比較的小さく流れる電流が大きい場合、スイッチ３の接続先の負荷となる抵抗成分が例えばＩＣのような通信可能なデバイスで、前記充電時に制御回路２０が通信を行う。このとき、負荷抵抗ＲＬが可変抵抗であってその抵抗値を調整できる場合は、図１Ｂのように流れる電流が小さくなるよう調整してもよい。
【００２２】
図２Ｃは実施形態１の変形例２にかかる、図１Ａのスルーレート制御装置１０により実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１，Ｖ２が未知のとき）を示すフローチャートである。また、図２Ｄは実施形態１の変形例２にかかる、図１Ａのスルーレート制御装置１０により実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１が既知でＶ２が未知のとき）を示すフローチャートである。充放電電流が一定で、負荷抵抗ＲＬに流れる電流ＩＬが充電電流Ｉｃｈａｒｇｅ又は放電電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅより充分小さいとき、スルーレートがほぼ一定になり、負荷端電圧Ｖ２が時間に比例する。この場合において、図２Ｃ及び図２ＤのステップＳ２１のごとく、充電又は放電の開始後に待ち時間を設け、負荷端電圧Ｖ２と電源電圧Ｖ１を何度も測定せず、待ち時間後にスイッチ３をオン制御してもよい。前記の待ち時間については以下のように求めて設定できる。
【００２３】
時間ｔでの負荷端電圧Ｖ（ｔ）、充放電電流をＩ、負荷容量をＣ、初期電圧をＶｉｎｉｔとすると次式で表される。
【００２４】
Ｖ（ｔ）＝ｔ×Ｉ／Ｃ＋Ｖｉｎｉｔ      （２）
【００２５】
よって、負荷端電圧Ｖ（ｔ）が電源電圧Ｖｄｄに等しくなるときの時間ｔが待ち時間ｔｗａｉｔになる。式（２）にＶ（ｔｗａｉｔ）＝Ｖｄｄを代入すれば次式により待ち時間ｔｗａｉｔを求めることができる。
【００２６】
ｔｗａｉｔ＝（Ｖｄｄ−Ｖｉｎｉｔ）×Ｃ／Ｉ      （３）
【００２７】
ここで、待ち時間の設定値は、固定値でもよいし、システムから制御できるよう記憶装置から読みだして設定してもよい。
【００２８】
図２Ｅは実施形態１の変形例３にかかる、図１Ａのスルーレート制御装置１０により実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１，Ｖ２が未知のとき）を示すフローチャートである。また、図２Ｆは実施形態１の変形例４にかかる、図１Ａのスルーレート制御装置１０により実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１が既知でＶ２が未知のとき）を示すフローチャートである。負荷抵抗ＲＬに流れる電流ＩＬが充電電流Ｉｃｈａｒｇｅ又は放電電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅより大きくなってしまったときはスルーレート制御が負荷端電圧Ｖ２の途中までしか行えない。従って、この場合において、図２Ｅ及び図２ＦのステップＳ２２〜Ｓ２４のごとく、強制的に一定時間後にスイッチ３をオン制御してもよい。
【００２９】
図３は図１Ａのスルーレート調整回路２２の構成例を示す回路図である。図３において、スルーレート調整回路２２は、
（１）接点端子３ｂに接続された負荷回路２を充電するための充電用回路であって、電源電圧ＶＤＤと接点端子３ｂとの間に接続された電流源５１と、
（２）接点端子３ｂに接続された負荷回路２から放電するための放電用回路であって、接地と接点端子３ｂとの間に接続された電流源５２と、
（３）接点端子３ａに接続された電源１（例えば充電池）を充電するための充電用回路であって、電源電圧ＶＤＤと接点端子３ａとの間に接続された電流源５３と、
（４）接点端子３ａに接続された電源１（例えば充電池）から放電するための放電用回路であって、接地と接点端子３ａとの間に接続された電流源５４と、
（５）接点端子３ａ，３ｂ間に接続された充電／放電用回路９０とを備えて構成される。
【００３０】
ここで、充電／放電用回路９０は、
（１）接点端子３ｂに接続された負荷回路２を充電し、もしくは接点端子３ａに接続された電源１（例えば充電池）から放電するための充電／放電用回路であって、接点端子３ａ，３ｂ間に接続された電流源９１と、
（１）接点端子３ａに接続された電源１（例えば充電池）を充電し、もしくは接点端子３ｂに接続された負荷回路２から放電するための充電／放電用回路であって、接点端子３ａ，３ｂ間に接続された電流源９２とを備えて構成される。
【００３１】
図３の電流源５１〜５４，９１，９２の動作のオン／オフ及び電流量は制御回路２０からの制御信号により制御される。ここで、充電又は放電の電流量調整の制御は、スルーレート制御中、そのまま固定値として制御してもよいし、時間に応じて動的に制御してもよいし、例えば電圧検出回路でモニタされるスイッチの両端の電圧値に応じて制御してもよい。
【００３２】
図３のスルーレート調整回路２２は、複数の電流源５１〜５４，９１，９２を用いて構成しているが、本発明はこれに限らず、各電流源５１〜５４，９１，９２を以下のように構成してもよい。
（１）電源電圧ＶＤＤ又は接地に接続され、例えばスイッチと可変抵抗との直列回路を用いる。
（２）電源電圧ＶＤＤ又は接地に接続され、例えば複数のスイッチと可変抵抗とキャパシタとで構成されたスイッチドキャパシタ回路を用いる。
【００３３】
また、図３のスルーレート調整回路２２における充電量又は放電量については、電流源５１〜５４，９１，９２の電流量の調整に代えて、以下のように構成してもよい。
（１）複数の可変電流源の並列回路を用いる。
（２）電源電圧ＶＤＤ又は接地に代えて、電圧レギュレータ回路を用いる。
（３）ディジタル制御信号をＤＡ変換器に入力した後、ＤＡ変換器の出力信号に基づき信号調整回路又は信号変換回路により充電／放電用回路の充電量又は放電量を制御する。
（４）アナログ制御信号に基づき信号調整回路又は信号変換回路により充電／放電用回路の充電量又は放電量を制御する。
【００３４】
図４は図１Ａのスルーレート制御装置１０の動作例を示すタイミングチャートである。図４を参照して、図２Ａのスルーレート制御処理において負荷端電圧Ｖ２と電源電圧Ｖ１が未知の場合の制御処理に応じて時間ｔ１〜ｔ３の順で負荷回路２を給電する場合について以下説明する。
【００３５】
（ＳＳ１）時刻ｔ０〜ｔ１において、負荷端電圧Ｖ２と電源電圧Ｖ１を電圧検出回路２１で測定し、負荷端電圧Ｖ２が電源電圧Ｖ１に到達したか否かを判断するためにこれらの電圧を比較する。｜Ｖ１−Ｖ２｜＞ΔＶのときは、負荷端電圧Ｖ２が電源電圧Ｖ１に到達しておらず、例えば、Ｖ２＜Ｖ１のとき、負荷回路２をスルーレート調整回路２２により充電する。
（ＳＳ２）時刻ｔ１〜ｔ２において、負荷端電圧Ｖ２が電源電圧Ｖ１に到達するまでステップＳＳ１の処理を繰り返す。
（ＳＳ３）時刻ｔ２において、負荷端電圧Ｖ２が電源電圧Ｖ１に到達したらスイッチ駆動回路２３によりスイッチ３をオン制御する。
（ＳＳ４）時刻ｔ２〜ｔ３においてスイッチ３がオンになったことで電源１から負荷回路２へ給電が開始される。ここで、スイッチ３がオンになった後は、スルーレート調整回路２２の動作はオンのままでもよいし、オフしてもよい。
（ＳＳ５）時刻ｔ３以降において、負荷回路２の給電を終えて充電終了であればスイッチ３をオフとする。ここで、負荷回路２の負荷容量ＣＬで保持されている電圧が残り、当該電圧の電荷は負荷抵抗ＲＬを介して放電される。なお、放電が遅い場合、スルーレート調整回路２２内の接地への放電回路を通して放電してもよい。
【００３６】
以上説明したように本実施形態によれば、例えばＵＳＢＰＤなどの電源回路において供給電圧を切り替える際に、スルーレート制御装置１０内のスルーレート調整回路２２により負荷回路２の負荷容量ＣＬを充電する。次いで、スルーレートを充電電流量で調整し、負荷端電圧Ｖ２が電源電圧Ｖ１まで到達したらスイッチ３をオンする。これにより、スルーレート制御装置１０がスイッチ３の状態に依存せずスルーレートを調整することができる。ここで、供給電圧を切り替える際にスルーレートを調整素子の追加無しに制御することができる。また、スイッチ３として、実施形態１〜３のごとく多様なスイッチを用いることができる。
【００３７】
実施形態２．
図５は本発明の実施形態２にかかるスルーレート制御装置１０Ｂとその周辺回路の構成例を示すブロック図である。図５の実施形態２に係るスルーレート制御装置１０Ｂは、図１Ａの実施形態１にかかるスルーレート制御装置１０に比較して以下の点が異なる。
（１）電源１に代えて、単極Ｎ投スイッチ回路を構成する、複数Ｎ個の電源１−１〜１−Ｎを備える。
（２）スイッチ３に代えて、複数Ｎ個のスイッチ３−１〜３−Ｎを備える。
（３）スルーレート制御装置１０に代えて、スルーレート制御装置１０Ｂを備える。
以下、前記相違点について詳述する。
【００３８】
図５において、スイッチ３−１の接点端子３ａ−１は電源１−１に接続され、その接点端子３ｂ−１は接点端子３ｂを介して負荷回路２に接続される。スイッチ３−２の接点端子３ａ−２は電源１−２に接続され、その接点端子３ｂ−２は接点端子３ｂを介して負荷回路２に接続される。以下、同様にして、スイッチ３−Ｎの接点端子３ａ−Ｎは電源１−Ｎに接続され、その接点端子３ｂ−Ｎは接点端子３ｂを介して負荷回路２に接続される。ここで、電源１−１〜１−Ｎの電源電圧をそれぞれＶ１−１〜Ｖ１−Ｎとする。
【００３９】
スルーレート制御装置１０Ｂは複数のスイッチ３−１〜３−Ｎ及び電源１−１〜１−Ｎを制御するために、制御回路２０Ｂと、電圧検出回路２１Ｂと、スルーレート調整回路２２Ｂと、スイッチ駆動回路２３Ｂとを備える。
【００４０】
以上のように構成された実施形態２によれば、複数Ｎ個の電源１−１〜１−Ｎ、スイッチ３−１〜３−Ｎ及び負荷回路２に対して、スルーレート制御を行うことができる。ここで、スルーレート制御装置１０Ｂはスイッチ３−１〜３−Ｎの状態に依存せずスルーレートを調整することができる。ここで、供給電圧を切り替える際にスルーレートを調整素子の追加無しに制御することができる。
【００４１】
実施形態３．
図６は本発明の実施形態３にかかるスルーレート制御装置１０Ｃとその周辺回路の構成例を示すブロック図である。図６の実施形態３にかかるスルーレート制御装置１０Ｃは、図１の実施形態１にかかるスルーレート制御装置１０に比較して、以下の点が異なる。
（１）スルーレート自動調整装置３０をさらに備える。
（２）制御回路２０に代えて、スルーレート設定値（以下、ＳＲ設定値という。）を予め格納するメモリ２０ｍを有する制御回路２０Ｃを備える。
（３）スルーレート調整回路２２に代えて、スルーレート調整回路２２Ｃを備える。
以下、相違点について詳述する。
【００４２】
図６において、スルーレート自動調整装置３０は、負荷端電圧Ｖ２のスルーレートを自動で調整するために使用され、スルーレート算出回路３１と、誤差信号生成回路３２と、スルーレート調整制御信号生成回路３３とを備える。ここで、スルーレート自動調整装置３０は、負荷端電圧Ｖ２のスルーレートが所望のスルーレート値になるよう、負帰還を用いることでスルーレートを自動で調整することを特徴とする。
【００４３】
スルーレート算出回路３１は、例えば遅延回路４１と加算器４２とを備え、負荷端電圧Ｖ２からスルーレートを算出する。ここで、遅延回路４１は、負荷端電圧Ｖ２を所定の時間だけ遅延させて遅延信号を出力する。加算器４２は、負荷端電圧Ｖ２を示す信号から遅延信号を減算して減算結果の信号を誤差信号生成回路３２に出力する。従って、スルーレート算出回路３１は、遅延時間あたりの電圧変化量であるスルーレートを算出できる。
【００４４】
誤差信号生成回路３２は、例えば増幅器又はフィルタ等で構成された信号調整回路４３と、加算器４４とを備え、所望のＳＲ設定値に対し、スルーレート算出回路３１で求めたスルーレートに対する誤差を算出する。スルーレート算出回路３１により算出されたスルーレートは信号調整回路４３により所定の信号調整処理がなされる。次いで、加算器４４は、制御回路２０Ｃのメモリ２０ｍから読み出されたＳＲ設定値を示す信号から前記信号調整処理後の信号を減算して、減算結果である誤差信号ＳＲｅｒｒｏｒをスルーレート調整制御信号生成回路３３に出力する。この誤差の計算は、減算だけでなく所望のスルーレート値に対する比（除算値）として計算してもよいし、信号調整回路４３でノイズを取る目的及びループの帰還率を変えるため、フィルタ、増幅／減衰処理、平均化等で信号調整を行ってもよい。
【００４５】
スルーレート調整制御信号生成回路（以下、ＳＲ調整制御信号生成回路という。）３３は例えば増幅器又はフィルタ等で構成された信号調整回路４５を備える。ＳＲ調整制御信号生成回路３３は誤差信号生成回路３２で算出した誤差信号ＳＲｅｒｒｏｒに基づいて、スルーレート調整値（充放電電流調整であって、以下、ＳＲ調整値という。）を示すスルーレート調整制御信号（以下、ＳＲ調整制御信号という。）を生成する。ＳＲ調整制御信号はスルーレート調整回路２２Ｃに入力される。従って、ＳＲ調整制御信号生成回路３３は例えば帰還信号レベルがスルーレート調整回路２２Ｃに対して最適になるよう誤差信号をフィルタ処理又は増幅処理することでスルーレート調整回路２２Ｃへの制御信号を最適にできる。
【００４６】
さらに、スルーレート調整回路２２Ｃは，前記ＳＲ調整制御信号及び制御回路２０Ｃからの制御信号に基づいてスルーレートがＳＲ調整値となるようにスルーレートを調整する。
【００４７】
図６の制御回路２０ＣはＳＲ設定値を格納するメモリ２０ｍを備えているが、本発明はこれに限らず、外部の制御回路又は制御装置からＳＲ設定値を受信するように構成してもよい。
【００４８】
スルーレート自動調整装置３０内の各信号処理はアナログもしくはディジタルのどちらか一方もしくは両方のドメインで行ってもよく、アナログ信号処理であれば、サンプルホールド回路、スイッチドキャパシタ回路、オペアンプ等を用いて機能を実現できる。また、ディジタル信号処理であれば、入力信号をＡＤ変換し、その後段以降の処理は全てディジタル信号処理で機能を実現できる。つまり、アナログ／ディジタル信号処理の区分を問わず機能処理の実現が可能である。ディジタル信号処理をする場合、スルーレート自動調整装置３０への入力信号をＡＤ変換する処理は、電圧検出回路２１でＡＤ変換器を使用していれば、電圧検出回路２１と共有してもよい。
【００４９】
図７Ａは図６のスルーレート制御装置１０Ｃにより実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１，Ｖ２が未知のとき）を示すフローチャートである。図７Ａのスルーレート制御処理は、図２Ａのスルーレート制御処理に比較して、ステップＳ５，Ｓ６の各後段のステップＳ７，Ｓ８において、図８のスルーレート自動調整処理を実行することを特徴とする。
【００５０】
また、図７Ｂは図６のスルーレート制御装置１０Ｃにより実行されるスルーレート制御処理（電圧Ｖ１が既知でＶ２が未知のとき）を示すフローチャートである。図７Ｂのスルーレート制御処理は、図２Ｂのスルーレート制御処理に比較して、ステップＳ５，Ｓ６の各後段のステップＳ７，Ｓ８において、図８のスルーレート自動調整処理を実行することを特徴とする。
【００５１】
図８は図７Ａ及び図７Ｂのサブルーチンであるスルーレート自動調整処理（Ｓ７，Ｓ８）を示すフローチャートである。
【００５２】
図８のステップＳ１１において、電圧検出回路２１が負荷端電圧Ｖ２を測定し、次いで、ステップＳ１２において、測定された負荷端電圧Ｖ２に基づいてスルーレートを算出する。ステップＳ１３において、算出されたスルーレートとスルーレート設定値とに基づいて誤差ＳＲｅｒｒｏｒを算出し、ステップＳ１４においてＳＲｅｒｒｏｒ≦ΔＳＲであるか否かが判断し、ＹＥＳのときは元のルーチンに戻り、ＮＯのときはステップＳ１５に進む。ここで、ΔＳＲは例えば０．１〜０．０１などの０近傍値である。ステップＳ１５においてＳＲｅｒｒｏｒ＞０であるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１６に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１７に進む。ステップＳ１６では誤差ＳＲｅｒｒｏｒに基づいてスルーレート調整回路２２の調整値ｘを減少させて更新して元のルーチンに戻る。また、ステップＳ１７では誤差ＳＲｅｒｒｏｒに基づいてスルーレート調整回路２２の調整値ｘを増大させて更新して元のルーチンに戻る。
【００５３】
図８のステップＳ１４では、誤差ＳＲｅｒｒｏｒが０近傍値内になれば、その時点のスルーレート調整回路２２Ｃの調整値が所望のスルーレートに対して最適とみなし、調整値の更新を行わず、元のルーチンに戻る。なお、誤差ＳＲｅｒｒｏｒが０近傍値内であるか否かの比較処理を行わず、随時スルーレート調整回路２２Ｃの調整値を増減させてもよい。
【００５４】
以上説明したように、図２Ａ及び図２Ｂのスルーレート制御処理に対して、スルーレート自動調整処理のサブルーチンを追加することで、スルーレート自動調整処理を実現できる。このサブルーチンは、充電／放電の電流値を図８のフローチャートに応じて逐次調整することで実現できる。なお、実施形態３は実施形態１のみならず、実施形態２にも適用できる。
【００５５】
変形例．
以上の実施形態１〜３に係るスルーレート制御装置は、例えば半導体集積回路などの半導体装置に備えることができる。
【００５６】
また、実施形態１〜３に係るスルーレート制御装置は、例えばパーソナルコンピュータ、携帯電話機、スマートフォンなどの電子機器に備えることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１…電源、
２…負荷回路、
３，３−１〜３−Ｎ…スイッチ、
３ａ，３ｂ，３ａ−１〜３ａ−Ｎ，３ｂ−１〜３ｂ−Ｎ…接点端子、
１０，１０Ａ，１０Ｂ…スルーレート制御装置、
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…制御回路、
２０ｍ…メモリ、
２１，２１Ｂ…電圧検出回路、
２２，２２Ｂ，２２Ｃ…スルーレート調整回路、
２３，２３Ｂ…スイッチ駆動回路、
３０…スルーレート自動調整装置、
３１…スルーレート算出回路、
３２…誤差信号生成回路、
３３…スルーレート調整制御信号生成回路、
４１…遅延回路、
４２…加算器、
４３…信号調整回路、
４４…加算器、
４５…信号調整回路、
５１〜５４，９１，９２…電流源、
９０…充電／放電用回路、
ＲＬ…負荷抵抗、
ＣＬ…負荷容量。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５８】
【特許文献１】特開２００５−２７５６１１号公報
【図１Ａ】
2017207946.tif 000003
【図１Ｂ】
2017207946.tif 000004
【図２Ａ】
2017207946.tif 000005
【図２Ｂ】
2017207946.tif 000006
【図２Ｃ】
2017207946.tif 000007
【図２Ｄ】
2017207946.tif 000008
【図２Ｅ】
2017207946.tif 000009
【図２Ｆ】
2017207946.tif 000010
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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