【手続補正書】
【提出日】平成20年9月2日(2008.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
図１Ａおよび１Ｂは、例えばノートブック型パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）のような電子機器に用いられる従来の２つのＤＣ−ＤＣ電圧変換器（ＤＤＣ）を並列および縦列に固定的に接続した直流電圧変換回路１００および１０２の接続配置をそれぞれ示している。従来の直流電圧変換回路１００および１０２では、必要な供給電圧の数のＤＣ−ＤＣ電圧変換器が設けられる。これらの図では、説明を簡単にするために３．３Ｖおよび１．５Ｖの２つの供給電圧だけが示されている。図１Ａでは、その電子機器の直流バッテリ電源１０に対して電圧変換器２および３が並列に接続されている。図１Ｂでは、その電子機器の直流バッテリ電源１０に対して電圧変換器２１および３１が直列に接続されている。図１Ａおよび１Ｂにおけるバッテリ電源１０の出力電圧を変換する電圧変換器２、２１の電圧変換効率をＥｄｄｃ２とする。図１Ａにおけるバッテリ電源１０の出力電圧を変換する電圧変換器３の電圧変換効率をＥｄｄｃ１１とする。図１Ｂにおける電圧変換器２１の出力電圧を変換する電圧変換器３１の電圧変換効率をＥｄｄｃ１２とする。従って、図１Ｂにおける電圧変換器３１の供給電圧１．５Ｖの端子における負荷電流に対する直流電圧変換回路１０２の電圧変換効率は、Ｅｄｄｃ２×Ｅｄｄｃ１２となる。
【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２は、バッテリ電源１０から電圧変換器３によって直流電源電圧を変換して所要の低い供給電圧を得る場合と、バッテリ電源１０から中間の電圧変換器２１を介して電圧変換器３１によって電圧変換器２１の供給電圧を変換してその所要の低い供給電圧を得る場合とにおける、負荷電流に対する電圧変換効率の変化を示している。この場合、電圧変換器３の入力電圧Ｖｉｎは、例としてバッテリ電源１０の電圧下限の９Ｖおよび電圧上限の１２Ｖであり、電圧変換器３１の入力電圧Ｖｉｎは電圧変換器２１の出力供給電圧３．３Ｖであり、電圧変換器３および３１のその所要の低い供給電圧Ｖｏｕｔは１．５Ｖである。図２から、図１Ａのように高いバッテリ電源電圧９Ｖまたは１２Ｖを１つの電圧変換器３で変換して低い供給電圧１．５Ｖを生成するのは、図１Ｂのように電圧変換器２１の中間供給電圧３．３Ｖを電圧変換器３１で変換して低い供給電圧１．５Ｖを生成するよりも、電圧変換効率が低いことが分かる。一般的に、変換前と変換後の電圧の差が大きいほど電圧変換効率が低下する。しかし、図１Ｂの電圧変換器２１の許容電流は電圧変換器３１の分だけ増加し、図１Ａの電圧変換器２に比べてコイル等の部品の寸法が大きくまたは高さが高くなり、図１Ｂの電圧変換器２１は、特にノードブック型ＰＣのような薄型の電子機器には使えない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
発明者たちは、電子機器に使用すべき部品実装の寸法の高さなどの問題を生じることなく、直流バッテリ電源１０の電圧の各コンポーネントの公称電圧への変換効率を向上する必要があると認識した。発明者たちは、図２において、負荷電流が小さい場合には電圧３．３Ｖから電圧１．５Ｖを生成し、負荷電流が大きい場合には電源電圧９〜１２Ｖから電圧１．５Ｖを生成すると、電圧変換器２１のサイズが小さくて済むと認識した。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図３は、本発明の実施形態による直流電圧変換回路１１０または１１２を含む、例えばノートブック型ＰＣのような電子機器の構成を示している。図３の電子機器は、直流バッテリ電源１０、直流電圧を供給する交流電源アダプタ１１、ＰＭＵ／ＡＳＩＣ１６、および直流電圧変換回路１１０または１１２を具え、さらに、その他のコンポーネント（構成要素）として、例えばＣＰＵ６１、メモリ制御部６２、ＩＯ制御部６３、オーディオ装置６４、ＵＳＢポート６５、メモリ６６、グラフィック制御部６７、有線ＬＡＮカード６８、無線ＬＡＮカード６９、ＰＣカード制御部７０、ＬＣＤ７１、ＨＤＤ７２、ＬＡＮ接続部（ＣＮ）７３およびカード・スロット７４を具えている。ＰＭＵ／ＡＳＩＣ１６は、電源マイコン機能を含んでいる。この場合、直流電圧変換回路１１０または１１２は、電圧５Ｖ、３．３Ｖ、２．５Ｖおよび１．５Ｖをそれぞれ供給電圧Ｖｏｕｔとする直流電圧変換器（ＤＤＣ）２０、２２、３０および３２を有する。直流電圧変換器２０、２２、３０および３２は、周知の形態で、スイッチング素子、平滑キャパシタおよびインダクタを含んでいる。ＰＭＵ／ＡＳＩＣ１６は、バッテリの充電および放電などの管理およびキーボード制御機能（キーボード接続は図示せず）を含んでいる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図３において、直流電圧変換器２０は、ＰＣカード制御部７０およびＨＤＤ７２に供給電圧５Ｖを供給する。直流電圧変換器２２は、ＰＭＵ／ＡＳＩＣ１６、ＩＯ制御部６３、オーディオ装置６４、有線ＬＡＮカード６８、無線ＬＡＮカード６９、ＰＣカード制御部７０、ＬＣＤ７１、ＨＤＤ７２およびカード・スロット７４に供給電圧３．３Ｖを供給する。直流電圧変換器３０は、メモリ制御部６２、メモリ６６およびグラフィック制御部６７に供給電圧２．５Ｖを供給する。直流電圧変換器３２は、ＣＰＵ６１、メモリ制御部６２およびＩＯ制御部６３に供給電圧１．５Ｖを供給する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
バッテリ電源１０の直流供給電圧（９〜１２Ｖ）の出力端子と直流電圧変換器２２の直流供給電圧（３．３Ｖ）の出力端子とは、導体１２２および１２４を介してスイッチ４０のそれぞれの入力端子に接続されている。直流電圧変換回路１１０および切換え制御器１２は、典型的には１枚のプリント回路基板ＰＣＢ上に実装される。導体１２２および１２４はプリント基板内の導体で形成することができるが、導体１２２および１２４のうちの少なくとも一方はプリント基板上の導体とは異なる別個の導電性ワイヤであってもよい。それによって、プリント基板上の回路素子の密集および基板内層数（例えば６層基板）の制限によって基板内に電源用の充分な面積および幅の低インピーダンスの導体箔パターンが形成できない場合であっても、プリント基板上の回路配置の設計が容易になる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図５は、切換え制御器１２の切換え制御信号ＣＴＲＬによってスイッチ４０が切り換えられる場合における電圧変換器３２の供給電圧端子（１．５Ｖ）の負荷電流に対する直流電圧変換回路１１０の電圧変換効率の変化を示している。電圧変換器３２の負荷電流が０．５Ａ以下の場合は、電圧変換器３２は電圧変換器２２の供給電圧３．３Ｖを１．５Ｖに変換するので電圧変換効率Ｅｄｄｃ２×Ｅｄｄｃ１２は約７５〜８５％である。ここで、電圧変換効率Ｅｄｄｃ２は、図２の最高効率に近い９０％と近似されている。一方、電圧変換器３２の負荷電流が０．５Ａより大きい場合は、電圧変換器３２はバッテリ電源１０の出力電圧１２Ｖを１．５Ｖに変換するので電圧変換効率Ｅｄｄｃ１１は約８０〜９０％である。負荷電流は推定値なので、電圧変換器３２に過剰な電流が実際に流れるのを防止するために、所定の電流閾値は、電圧変換効率Ｅｄｄｃ２×Ｅｄｄｃ１２とＥｄｄｃ１１の曲線の交点より幾分か低く、例えば効率３％分だけ低く設定したほうがよい。電圧変換器２２は、所定の電流閾値０．５Ａより大きいその負荷電流における電圧変換に関与しないので電圧変換器２２のサイズは大きくせずに済む。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図６は、図４の構成を変形したものであり、本発明の別の実施形態による、直流電圧変換回路１１０および切換え制御器１４の構成を示している。この場合、切換え制御器１４は、図３の電子機器のシステムの各コンポーネントの動作状態を表す信号を受け取って、その信号を処理して制御信号ＣＴＲＬをスイッチ４０に供給する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図７は、切換え制御器１４によって実行されるスイッチ４０に供給する制御信号ＣＴＲＬを決定するためのフローチャートである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
切換え制御器１４によって用いられる図２のグラフを近似したテーブル、即ち、入力電圧としてのバッテリ電源１０の出力電圧９〜１２Ｖ（例えば１０Ｖ）に対して複数の負荷電流値に対する直流電圧変換器２２の電圧変換効率を近似的に表すテーブル（図示せず）と、入力電圧としてのバッテリ電源１０の出力電圧９〜１２Ｖ（例えば１０Ｖ）および直流電圧変換器２２の供給電圧３．３Ｖに対して、選択された複数の負荷電流値に対する直流電圧変換器３２の電圧変換効率を近似的に表すテーブル（図示せず）とが、例えばＰＭＵ１６内のフラッシュメモリに予め格納されている。また、ＣＰＵ６１、ＩＯデバイス（例えば、ＰＣカード制御部７０、有線ＬＡＮカード６８、無線ＬＡＮカード６９）、オーディオ装置６４等の各コンポーネントの動作状態、即ち、非活動状態、アイドル、活動状態、最大電流状態およびスリープ割合と、消費電流値との関係を表す別のテーブルが、例えばＰＭＵ１６内のフラッシュメモリに予め格納されている。切換え制御器１４は、そのテーブルを用いてそれぞれのコンポーネントの動作状態に対応するそのコンポーネントの推定消費電流の値を決定する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
図７を参照すると、ステップ７０２において、切換え制御器１４は、ＣＰＵ６１を周期的にポーリングして、例えばＣＰＵ動作状態およびＩＯデバイス（例えばＰＣカード制御部７０）の接続状態等のシステム動作状態の変化の有無を検知する。ステップ７０４において、システム動作状態が変化したかどうかを判定する。それが変化していないと判定された場合は、手順はステップ７０２に戻る。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
それが変化したと判定された場合は、ステップ７０６において、切換え制御器１４は、ＣＰＵ６１に対して割り込みを行って電子機器のシステムの各コンポーネントの動作状態を表す情報を取得する。具体的には、切換え制御器１４は、各デバイスと電源マイコンとしてのＰＭＵ／ＡＳＩＣ１６とへ問い合わせることによって、ＣＰＵ６１、ＩＯデバイス（例えば、ＰＣカード制御部７０、ＬＡＮカード６８、６９）、オーディオ装置６４等の動作状態を収集する。その動作状態は、例えば、デバイスの非活動状態、アイドル、活動状態および最大電流状態のいずれかであり、またＣＰＵのスリープ状態の割合である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
ステップ７０８において、切換え制御器１４は、その取得した各コンポーネントの動作状態に基づいて、図８に例示された各コンポーネントの動作状態における消費電流を表すテーブルに従って電圧変換器２２および３２の供給電流を推定する。そのために、例えば、或るコンポーネントのアイドル状態における電流値と現在の動作状態における電流値の間の差の値を求め、その差の値をアイドル状態における電流値に加算または減算してもよい。そのようにして、関係する全てのデバイスの現在の電流を推定する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
ステップ７１０において、切換え制御器１４は、図２のグラフを近似したテーブルに従ってその推定したコンポーネントの消費電流に基づいて１段構成における電圧変換器３２のバッテリ電源１０の電圧（例えば１０Ｖ）に対する電圧変換効率Ｅｄｄｃ１１を推定する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
第１の例として、電圧変換器２２の供給電圧３．３Ｖを使用する全てのコンポーネントのアイドル状態における合計消費電流が１Ａであるとし、負荷電流に対する電圧変換効率を表すテーブル（図示せず）からその消費電流に対する電圧変換器２２の電圧変換効率Ｅｄｄｃ２を約９０％とする。電圧変換器３２の供給電圧１．５Ｖを使用する全てのコンポーネントのアイドル状態における合計消費電流が１００ｍＡであるとすると、図２のグラフを近似したテーブルからその消費電流に対する電圧変換器３２の電圧変換効率Ｅｄｄｃ１１は約５０％と近似できる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
第２の例として、電圧変換器２２の供給電圧３．３Ｖを使用する全てのコンポーネントのそれぞれの動作状態における合計消費電流を２．５Ａであるとし、負荷電流に対する電圧変換効率を表すテーブル（図示せず）からその消費電流に対する電圧変換器２２の電圧変換効率を約９１％とする。電圧変換器３２の供給電圧１．５Ｖを使用する全てのコンポーネントのそれぞれの動作状態における合計消費電流を６００ｍＡであるとし、図２のグラフを近似したテーブル（図示せず）からその消費電流に対する電圧変換器３２の変換効率Ｅｄｄｃ１１を約８５％と近似できる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
ステップ７１２において、切換え制御器１４は、供給電圧３．３Ｖおよび１．５Ｖを使用するコンポーネントのそれぞれの推定合計消費電流に基づいて、２段構成における電圧変換器２２の供給電圧３．３Ｖを入力電圧とする電圧変換器３２の電圧変換効率Ｅｄｄｃ１２を推定する。２段構成における電圧変換器２２の電圧変換効率Ｅｄｄｃ２は、１段構成の場合とほぼ等しいと仮定してもよい。
【手続補正１８】
【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】
上述の第１の例では、図２のグラフを参照すると、電圧変換器２２の供給電圧３．３Ｖを入力とした場合において、電圧変換器３２の供給電圧１．５Ｖを使用する全てのコンポーネントのアイドル状態における負荷電流０．１Ａに対する電圧変換器３２の電圧変換効率Ｅｄｄｃ１２は約７８％である。従って、その負荷電流０．１Ａに対する２段構成の電圧変換器２２および３２の電圧変換効率の積は、Ｅｄｄｃ２×Ｅｄｄｃ１２＝約９０％×約７８％＝約７０％である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
上述の第２の例では、図２のグラフを参照すると、電圧変換器２２の供給電圧３．３Ｖを入力とした場合において、電圧変換器３２の供給電圧１．５Ｖを使用する全てのコンポーネントの或る動作状態における負荷電流６００ｍＡに対する電圧変換器３２の電圧変換効率Ｅｄｄｃ１２は約９２％である。従って、その負荷電流６００ｍＡに対する２段構成の電圧変換器２２および３２の電圧変換効率の積は、Ｅｄｄｃ２×Ｅｄｄｃ１２＝約９１％×約９２％＝約８３．７％である。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
ステップ７１４において、切換え制御器１４は、電圧変換器２２および３２の電圧変換効率の積Ｅｄｄｃ２×Ｅｄｄｃ１２と電圧変換器３２のみの変換効率Ｅｄｄｃ１１とを比較し、電圧変換効率の高い構成の接続形態を選択すべきであると判断する。その変換効率の積Ｅｄｄｃ２×Ｅｄｄｃ１２が単一の変換効率Ｅｄｄｃ１１より大きいと判定された場合は、電圧変換器２２の供給電圧を電圧変換器３２の入力に供給する２段構成とすべきである。その積Ｅｄｄｃ２×Ｅｄｄｃ１２が単一の変換効率Ｅｄｄｃ１１以下であると判定された場合は、バッテリ電源１０の供給電圧を電圧変換器３２の入力に供給する１段構成とすべきである。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
上述の第１の例では、２段構成の電圧変換器２２および３２の電圧変換効率の積Ｅｄｄｃ２×Ｅｄｄｃ１２は約７０％であり、１段構成の電圧変換器３２の単一の変換効率Ｅｄｄｃ１１は約５０％である。従って、この場合、２段構成を取るほうが電圧変換効率がよい。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
上述の第２の例では、２段構成の電圧変換器２２および３２の電圧変換効率の積Ｅｄｄｃ２×Ｅｄｄｃ１２は約８３．７％であり、１段構成の電圧変換器３２の単一の変換効率Ｅｄｄｃ１１は約８５％である。従って、この場合、１段構成を取るほうが電圧変換効率がよい。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
ステップ７１６において、切換え制御器１４は、現在のスイッチ４０の状態と上述の効率の良い構成にための選択すべきスイッチ４０の状態とを比較して、スイッチ４０を切り換えるべきかどうかを判定する。切り換えるべきであると判定された場合は、ステップ７１８において、切換え制御器１４は、スイッチ４０を、現在の状態から必要なスイッチ４０の状態へと切り換える。切り換えるべきでないと判定された場合は、手順はステップ７０２に戻る。負荷電流は推定値なので、電圧変換器３２に過剰な電流が実際に流れるのを防止するために、２段構成の電圧変換器２２および３２の電圧変換効率の積Ｅｄｄｃ２×Ｅｄｄｃ１２が、１段構成の電圧変換器３２の単一の変換効率Ｅｄｄｃ１１より所定値以上、例えば３％以上高い場合に２段構成を選択し、それ以外では１段構成を選択するようにしてもよい。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図９は、本発明のさらに別の実施形態による、直流電圧変換回路１１０および切換え制御器１６（図４、６の１２、１４に対応）の構成を示している。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
図９において、直流電圧変換器２２の供給電圧３．３Ｖの端子のコンポーネント負荷電流を検出する電流検出器５２と、直流電圧変換器３２の供給電圧１．５Ｖの端子のコンポーネント負荷電流を検出する電流検出器５３と、が設けられている。電流検出器５２および５３の電流検出値は切換え制御器１６の各入力に供給される。この場合、切換え制御器１６は、推定負荷電流に基づいて動作する図４の切換え制御器１２とは異なり、図２、５のグラフを近似した負荷電流に対する電圧変換効率を表すテーブル（図示せず）から直流電圧変換器３２の検出負荷電流に基づいて切換え制御信号ＣＴＲＬを生成する。代替構成として、切換え制御器１６は、図８のテーブルに従って求めた各コンポーネントの推定負荷電流に基づいて動作する図６の切換え制御器１４とは異なり、電流検出器５２および５３によって検出した直流電圧変換器２２および３２の負荷電流値に基づいてその負荷電流値に対するそれぞれの電圧変換効率を表すテーブル（図示せず）からそれぞれの電圧変換効率を求めて比較し制御信号ＣＴＲＬを生成する。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2007020338.tif 000001