情報機器
【課題】信号と電力を送信する複数の導電線から供給される電力の最大規格値を超える電力以上の電力を使用することができる情報機器を提供すること。
【解決手段】外部のケーブル３１に接続される接続部２を介して送られる信号と第１電力を分離し、分離した前記第１電力の電力量を制御して出力する第１給電部１と、前記第１電力の電圧よりも低い出力電圧の第２電力を出力する二次電池２１と、前記第１電力と前記第２電力を合流し、合流した電力を負荷１０に供給する合流部１３と、を有する。
【解決手段】外部のケーブル３１に接続される接続部２を介して送られる信号と第１電力を分離し、分離した前記第１電力の電力量を制御して出力する第１給電部１と、前記第１電力の電圧よりも低い出力電圧の第２電力を出力する二次電池２１と、前記第１電力と前記第２電力を合流し、合流した電力を負荷１０に供給する合流部１３と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴ機器に個々に装着されるＡＣアダプタを使用する機会は増大しており、ＩＴ機器の設置時にＡＣアダプタの数が増えて電源の利便性を損なっている。
【０００３】
このような背景から一部のネットワーク機器においてイーサネット（登録商標、以下同様）信号線を通じて電力を受給し、ＡＣアダプタを省略する方法が開発されている。これは、ＰｏＥ(Power over Ethernet（登録商標）)と呼ばれ、イーサネット用ＵＴＰケーブルを通じてＩＰ電話機やネットワークカメラなどのネットワーク機器に電力を供給する技術である。米国電気電子学会により決められたＬＡＮ規格のＩＥＥＥ８０２．３ａｆでは４８Ｖ／１．５４Ｗの給電、１２．９５Ｗの受電が最大規格として規定されている。また、新たに策定されたＩＥＥＥ８０２．３ａｔでは５７Ｖ／３４．２０Ｗの給電、２５．５０Ｗの受電が最大規格として規定されている。
【０００４】
従来のＰｏＥ技術の電源は、最大規格を超える消費電力を有する機器では使用できなかったので、現状の最大規格２５．５Ｗを超える消費電力のノート型パーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）などの情報機器には接続できなかった。
【０００５】
一方、最大規格ＰｏＥ技術を用いて、ノートＰＣなどのモバイル装置の駆動時間を確保する電源制御を行う電源制御システムが知られている。そのシステムにおけるＰｏＥ受電回路は、イーサネットを介して電源を受けるようになっている。また、ＰｏＥ受電回路がＰｏＥ給電を受けているか否かは電源制御回路により判断される。
【０００６】
この場合、電源制御回路は、ＡＣケーブル給電、ＰｏＥ給電、バッテリーの順にマザーボードに電力を供給している。従って、ＰｏＥ給電によりマザーボードを駆動している場合には、バッテリーからの給電が停止される。
【０００７】
また、ＡＣアダプタ付きのノートＰＣにおいて、電力使用のピーク時には内部回線を切り替えてＡＣアダプタからの給電を切断するとともにバッテリーモードで動作させ、オフィス全体の電力平準化を図る方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−５９１１２号公報
【特許文献２】特開２００３−１４３７７３号公報
【特許文献３】特開２００４−１８０４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＰｏＥにより給電されるノートパソコンにバッテリーを搭載する構造において、ＰｏＥ能力を超えた電力が必要な場合には、ＰｏＥ動作からバッテリー動作に切り換えることしかできない。
【００１０】
また、オフィス全体平均して電力の平準化を図ろうとする場合に、個々のノートＰＣの使用状態に合わせた切り替えは難しく、グループ分けして定時切り替えすることが一般的
であった。また、ＣＰＵのように瞬間的に電流変動が大きい部品の影響を受けて電力線には変動の多い電流が流れるので電力のピークが予想できないでいた。これと同じように、ＰｏＥを用いた機器においてもピーク電力が予想できない。
【００１１】
本発明の目的は、信号と電力を送信するケーブルから供給される電力の最大規格値を超える電力を負荷に供給することができる情報機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本実施形態の１つの観点によれば、外部のケーブルに接続される接続部を介して送られる信号と第１電力を分離し、分離した前記第１電力の電力量を制御して出力する第１給電部と、前記第１電力の電圧よりも低い出力電圧の第２電力を出力する二次電池と、前記第１電力と前記第２電力を合流し、合流した電力を負荷に供給する合流部と、を有することを特徴とする情報機器が提供される。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解される。
【発明の効果】
【００１３】
本実施形態によれば、外部のケーブルに接続される接続部を介して送られる信号と第１電力のうち第１電力を分離し、電力量を設定範囲に制御して合流部に出力するとともに、二次電池から第２電力を合流部に出力している。これにより、第１電力と第２電力は合成され、負荷に供給される。この場合、第１電力の電圧を第２電力の電圧よりも高くしているので、負荷に接続される合流部では、第１電力が自己整合的且つ優先的に負荷に供給され、負荷電力の不足分が二次電池から供給される。
従って、信号とともにケーブルから送られる電力を極めて平準化することができ、ケーブル内において第１電力による信号へのノイズの影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態に係る情報機器における電源系統の構造を主として例示する回路ブロック図である。
【図２】図２は、実施形態に係る情報機器に装着される給電装置のＰｏＥ系給電部の電流制御系の一例を示す等価回路図である。
【図３】図３は、実施形態に係る情報機器に装着される給電装置のＰｏＥ系給電部の電流制御系の別の例を示す等価回路図である。
【図４】図４は、実施形態に係る情報機器に装着される給電装置のＰｏＥ系給電部の電流制御系のさらに別の例を示す等価回路図である。
【図５】図５は、ノートＰＣの消費電力量の時間的推移を例示する波形図である。
【図６】図６は、実施形態に係る情報機器に装着される給電装置の給電電力量の時間的推移を例示する波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
図１は、実施形態に係る情報機器の一例であるノートＰＣ内の主として電源系統の構造を例示する回路ブロック図である。図１において、ノートＰＣ内には給電装置として、イーサネット（ＰｏＥ）系給電部１と二次電池１１とＡＣ−ＤＣアダプタ系給電部２１が取り付けられている。
【００１６】
ＰｏＥ系給電部１は、ルータに接続されるＬＡＮケーブル３１の端部のイーサネットプラグ（不図示）が差し込まれるイーサネットコネクタ２を有している。イーサネットコネ
クタ（接続部）２では、ＬＡＮケーブル３１内の複数の導電線を通してＬＡＮ信号を受信し、同時に電力を受電する。その電力は、ＬＡＮケーブル３１内の複数の導電線のうちの信号線を利用して信号に重畳されて供給される場合もあるし、電力専用線を利用して供給される場合もある。
【００１７】
イーサネットコネクタ２には、配線３を介して、信号／電力分離回路４、ＰｏＥマネージメント回路５、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバーター６、電源制御部７及び電流検出部８が順に接続されている。
【００１８】
信号／電力分離回路４は、ＬＡＮケーブル３１から送られるＬＡＮ信号と電力とを分離し、電力をＰｏＥマネージメント回路５に出力し、信号をマザーボード１０ａに信号線３２を介して送信する。マザーボード１０ａは、負荷１０の一つであり、ＣＰＵ１０ｂ、記憶素子１０ｃ等が搭載されている。なお、負荷１０には、マザーボード１０ａの他にランプ、表示素子１０ｄ等も含まれる。
【００１９】
ＰｏＥマネージメント回路５は、ＰｏＥ系給電部１がＰｏＥ電力を受電する規格に対応していることを示す信号をＰｏＥ電力の給電元、例えばルータに送り、その給電元から電力を送電させる。ＰｏＥマネージメント回路５は、その他に、条件を設定して送電をオン・オフするなどの管理も行う。
【００２０】
ＬＡＮケーブル３１がイーサネットコネクタ２から取り外される場合には、信号処理部１０ａ内に入力する信号、電力が無くなるので、ＰｏＥマネージメント回路５、或いはマザーボード１０ａの信号処理部などをＬＡＮケーブル取り外し検知部として使用することもできる。その検知部は、ランプ点滅、警報等によりＬＡＮケーブル３１の抜けを告知してもよい。この場合、ランプや警報器、例えばブザー等は負荷１０の一部であり、二次電池１１から電力が供給される。
【００２１】
降圧ＤＣ／ＤＣコンバーター６は、ＰｏＥマネージメント回路５から送られた電力の電圧値、例えば５７Ｖを設定電圧値、例えば１３．５Ｖまで降圧させる構造を有している。
【００２２】
電流制御部７は、降圧ＤＣ／ＤＣコンバーター６を介して入力する電力の電流量を制御する回路であり、演算部９からの制御値に基づいて配線３を流れる電流量を制御する構造を有している。演算部９は、電流検出部８により検出された電流値に基づいて電流制御部７への制御値を求め、その制御値を電流制御部７に出力することにより電流制御部７に電流値を制御させる。これにより、降圧ＤＣ−ＤＣコンバーター６と電流制御部７による電圧・電流制御によって電力が設定値を超えないように制御される。
【００２３】
電流制御部７、電流検出部８及び演算部９は、例えば図２に例示するような構造を有している。図２において、電流制御部７は、ダイオードＤとディプレッション型のｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴを有している。ダイオードＤは、ｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのソースとドレインに並列に逆バイアスとなる向きに接続され、定電圧素子として使用される。
【００２４】
また、電流検出部８としてシャント抵抗Ｒｓが使用される。シャント抵抗Ｒｓの一端はダイオードＤのアノードとｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのドレインに接続され、他端は負荷１０側の配線３４に接続される。演算部９は、シャント抵抗Ｒｓの両端のそれぞれにエミッタとベースを接続して電流を増幅するｐｎｐバイポーラトランジスタＱ１を有している。ｐｎｐバイポーラトランジスタＱ１のコレクタは、２つの抵抗素Ｒ１、Ｒ２を介して接地線ＧＮＤに接続される。２つの抵抗素子Ｒ１、Ｒ２の接続点は、ｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲートに接続される。これにより、シャント抵抗Ｒｓ、第１、第２の
抵抗Ｒ１、Ｒ２の値を予め選択しておき、シャント抵抗Ｒｓを通る電流が大きくなるほどｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのソース・ドレイン間の電流が小さくなるように制御される。
【００２５】
演算部９として、図３に例示するようにオペアンプＱ２採用してもよい。図３において、シャント抵抗Ｒｓの２つの端子のうち、ダイオードＤのアノードに接続される一方の端部と接地線ＧＮＤの間に直列に第３、第４の抵抗Ｒ３、Ｒ４を接続し、他方の端部と接地線ＧＮＤの間に直列に第５、第６の抵抗Ｒ５、Ｒ６を接続する。そして、第３、第４の抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点をコンパレータＱ２の一方の入力端に接続するとともに、第５、第６の抵抗Ｒ５、Ｒ６の接続点をコンパレータＱ２の他方の入力端に接続する。さらに、コンパレータＱ２の出力端をｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲートに接続する。第３〜第６の抵抗Ｒ３〜Ｒ６の値は予め調整される。
【００２６】
これにより、シャント抵抗Ｒｓの両端の電位差に基づく電圧をコンパレータＱ２により増幅してｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲートに印加し、ゲート電圧の大きさによってｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのソース・ドレイン間電流を制御することができる。
【００２７】
ところで、電流検出器８により検出された電流値に基づいて電流を制御する素子としては、ディプレション型ＭＯＳ電界効果トランジスタＴに限られるものではなく、回路構成によってはエンハンス型でもよい。また、ＭＯＳ電界効果トランジスタ以外のサイリスタ、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ等の他の半導体素子を使用してもよい。
【００２８】
また、電流検出部８として、シャント抵抗を用いる回路に限られるものではなく、ホールセンサーや磁気抵抗効果（ＭＲ）センサーなど磁気センサーを用いた電流センサーを用いてもよい。なお、電流検出部８は、図２、図３では、電流制御部７の後段に取り付ける例で示したが、その前段に設定しても動作が可能である。
【００２９】
また、演算部９は、電流検出器８からではなく、二次電池１１の端子電圧を検出する構造を有してもよく、二次電池１１の電圧の大きさに応じて、電流制限部７のｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲート電圧を調整しても良い。例えば、図４に例示するように、第７、第８の抵抗Ｒ７、Ｒ８を介して二次電池１１の端子を接地ＧＮＤに接続するとともに、第７、第８の抵抗Ｒ７、Ｒ８の間の接続点の電圧を電流検出部８のｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲートに接続する。この場合、第７、第８の抵抗Ｒ７、Ｒ８には微弱電流が流れるようにそれらの抵抗値が設定される。
【００３０】
これにより、二次電池１１の端子電圧が低下する場合にはｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲートに印加する電圧を低くし、その逆に二次電池１１の端子電圧が高い場合にｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲートに印加する電圧を高くできる。従って、二次電池１１の蓄電量が低下して電圧が低くなった場合には、ＰｏＥ系給電部１から二次電池１１に電力を供給するようにすることができる。
【００３１】
二次電池１１として、例えばリチウムイオンバッテリーが使用される。二次電池１１には、過電流、加熱を検出する保護検出回路１１ａが取り付けられ、過電流、過熱状態になった場合には、二次電池１１の端子とフューズ１２の間に接続されたスッチ１１ｂを保護検出回路２１ａにより切断する。
【００３２】
二次電池１１の端子は、フューズ１２、配線３３を介して合流部１３に接続されている。また、ＰｏＥ系給電部１の出力端は、正バイアス接続の第１のダイオードＤ１と配線３４を介して合流部１３に接続されている。また、これにより、二次電池１１とＰｏＥ系給電部１は合流部１３で電気的に並列に接続され、ここから供給される電力は合流部１３で
加算されるように合流する。
【００３３】
合流部１３から負荷１０に至る配線３６、３７の途中には、第２のダイオードＤ２が直列に接続されている。第２のダイオードＤ２は、そのアノードが合流部１３側になるように取り付けられる。また、第２のダイオードＤ２には、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）１４のソース／ドレインが並列に接続されている。また、第１のＭＯＳＦＥＴ１４のゲートは、ＣＰＵを有するゲート制御回路１５により電圧が制御される。このＣＰＵは、マザーボード１０ａ上のＣＰＵ１０ｂであってもよい。
【００３４】
ＡＣアダプタ系給電部２１は、ＡＣ−ＤＣアダプタ２２のプラグに接続されるＡＣ−ＤＣコネクタ（接続部）２３を有している。ＡＣ−ＤＣコネクタ２３は、配線３８、３９、フューズ２４、第２のＭＯＳＦＥＴ２５のソース／ドレイン及び第３のダイオードＤ３を介して第１のＭＯＳＦＥＴ１４のソース／ドレインの一方と負荷１０に接続される。第１のＭＯＳＦＥＴ１４のソース／ドレインの他方は合流部１３に接続される。また、ＡＣ−ＤＣコネクタ（接続部）２３は、配線３８、４０、フューズ２４、第２のＭＯＳＦＥＴ２５、バッテリーチャージ用ＤＣ／ＤＣコンバーター１６、第４のダイオードＤ４を介して合流部２３に接続される。
【００３５】
第２のＭＯＳＦＥＴ２５のゲートは、ゲート制御回路１５に接続されている。ゲート制御回路１５は、例えば、ＡＣ−ＤＣアダプタ系給電部２１からの電力供給が可能な状態で第２のＭＯＳＦＥＴ２５をオンすることにより、バッテリーチャージ用ＤＣ−ＤＣコンバーター１６を介して合流部１３に電力を供給させることができる。この場合、第１のダイオードＤ１には逆バイアスがかかるので、ＰｏＥ系給電部１に電流が流れることはない。
【００３６】
さらに、ゲート制御回路１５は、第１、第２のＭＯＳＦＥＴ１４、２５をオンし、ＡＣ−ＤＣコネクタ２３を介して供給される電力を第３のダイオードＤ３、配線３８、３９を介して直に負荷１０に供給するとともに二次電池１１を急速充電することができる。なお、ＰｏＥ系給電部１からの電力の供給の有無は、例えば電流検出回路８又はＰｏＥマネージメント回路８により検出される。
【００３７】
従って、情報機器であるノートＰＣでは、ゲート制御回路１５、第１、第２のＭＯＳＦＥＴ１４、２５、第２のダイオードＤ２を含む電流経路が二次電池１１の急速充電回路となる。また、ゲート制御回路１５、第２のＭＯＳＦＥＴ２５、第４のダイオードＤ４を含む電流経路が定電流充電回路となる。さらに、ゲート制御回路１５は、第２のＭＯＳＦＥＴ（開閉スイッチ）２５をオンした状態で、第１のＭＯＳＦＥＴ（開閉スイッチ）１４のオン、オフを選択することにより、急速充電回路と定電流充電回路を切り換えて二次電池１１への電力供給経路の切換制御回路としても機能する。
【００３８】
なお、図１に示す電源系の配線はプラス側を示していて、マイナス側の配線は接地線に接続されるので省略して描かれている。
【００３９】
次に、上記の給電装置による電力供給について説明する。
まず、ルータ（不図示）に接続されたＬＡＮケーブル３１のイーサネットプラグをイーサネットコネクタ２に差し込むと、ＬＡＮケーブル３１の導電線を通して信号と電力をＰｏＥ系給電部１に送ることが可能な状態になる。
【００４０】
ＬＡＮケーブル３１を通してノートＰＣに送られる信号と電力は、信号／電源分離回路４によって分離される。分離された電力はＰｏＥマネージメント回路５に出力される一方、ＬＡＮ信号は信号線３２を通ってマザーボード１０ａの信号処理部などに送信される。
【００４１】
ＰｏＥマネージメント回路５により管理される電力は、降圧ＤＣ／ＤＣコンバーター６に送られ、ここで負荷１０に適応する使用電圧まで降下される。例えば、約５７Ｖの電圧が１３．５Ｖの電圧に降下される。
【００４２】
降圧ＤＣ／ＤＣコンバーター５により電圧変換された電力は、電流制御部７により電流が制御され、さらにＰｏＥ系給電部１の出力として第１のダイオードＤ１、配線３４を介して合流部１３に送られる。この場合、電流検出部８により測定された電流は、設定値、例えば１．８５Ａ以下になるように演算部９を介して電流制御部７を制御する。例えば、電流制御部７では、図２又は図３に示すように、演算部９からの出力に基づいてｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲート電圧を制御することにより電流量を調整する。
【００４３】
ＰｏＥ系給電部１から第１のダイオードＤ１を通った電力は、配線３３、フューズ１２を介して給電される二次電池１１の電力と合流部１３で合流する。この場合、ＰｏＥ系給電部１から供給される電力の電圧は二次電池１１から出力される電力の電圧よりも大きい。例えば、ＰｏＥ系給電部１の出力電圧は１３．５Ｖであり、また、二次電池１１の定格出力電圧は例えば１０．８Ｖであり、充電終止電圧は１２．６Ｖである。なお、ＡＣ−ＤＣアダプタ系給電部２１の出力電圧は例えば１９Ｖであり、ＰｏＥ系給電部１、二次電池１１の出力電圧よりも高く設定されている。
【００４４】
このため、ＰｏＥ系給電部１からの電力は、二次電池１１からの電力よりも優先的に負荷１０に安定して供給される。また、負荷１０の消費電力がＰｏＥ系給電部１からの電力では足りない分が二次電池１１から供給される。なお、第１のダイオードＤ１は、合流部１３からＰｏＥ系給電部１への電力の供給を防止する。
【００４５】
電流制御部７は、ＬＡＮケーブル３１から配線３２を介して供給される電力の電流量を制御することにより、ＰｏＥ系給電部１から合流部１３への約２５Ｗ以上の電力供給を防止する。また、二次電池１１の出力電圧は、ＰｏＥ系給電部１の出力電圧よりも低いので、ＰｏＥ系給電部１から供給される電力が約２５Ｗ以下の場合には、二次電池１１からの合流部１３への電力供給量は大幅に低減する。
【００４６】
この場合、ＡＣ−ＤＣアダプタ２２のプラグがＡＣアダプタ用コネクタ２３に接続されていないか、或いは、ゲート制御回路１５が第２のＭＯＳＦＥＴ２５をオフしている状態となっている。
【００４７】
一方、ＡＣ−ＤＣアダプタ系給電部２１から負荷１０への給電が無く、二次電池１１の電圧が定格電圧以下となったときであって、負荷１０の消費電力が２５Ｗを下回り、ＰｏＥ系給電部１の電力供給量に余裕がある時間帯が存在することがある。この場合には、ＰｏＥ系給電部１は、第１のダイオードＤ１、フューズ１２等を介して二次電池１１を定電圧モードで自己整合的に充電し、二次電池１１の端子が充電終止電圧に達した状態で充電が停止する。
【００４８】
また、ＡＣ−ＤＣ系給電部２１から給電される電力の電圧は、ＰｏＥ系給電部１から供給される電力の電圧よりも高く設定されている。従って、ゲート制御回路１５により第２のＭＯＳＦＥＴ２５がオンし、第１のＭＯＳＦＥＴ１４がオフし、ＡＣ−ＤＣアダプタ系給電部２１からの給電がある場合には、第３のダイオードＤ３を介してＡＣ−ＤＣ系給電部２１から負荷１０に電力が優先して供給される。この場合、ＰｏＥ系給電部２１、二次電池１１から合流部１３には電力が殆ど供給されない状態となる。また、二次電池１１は、バッテリーチャージ用ＤＣ／ＤＣコンバーター２６及び第４のダイオードＤ４を介して充電される。この場合、第２のダイオードＤ２に逆バイアスがかかっているので、ＡＣ−ＤＣ系給電部２１から直に二次電池１２が充電されることはない。
【００４９】
これに対し、第１、第２のＭＯＳＦＥＴ１４、２５が双方ともオンされる場合には、電圧がバッテリーチャージ用ＤＣ／ＤＣコンバーター２６よりも高いＡＣ−ＤＣ系給電部２１からの電力は、第１、第２のＭＯＳＦＥＴ１４、２５を通して二次電池１１を急速充電する。第１、第２のＭＯＳＦＥＴ１４、２５がオンされる条件としては、例えば、ＰｏＥ系給電部１からの電力の供給が停止する場合である。
【００５０】
これにより、二次電池１１の充電については、第１、第２のＭＯＳＦＥＴ１４、２５の制御により、ＰｏＥ系給電部２１からの定電流充填と、バッテリーチャージ用ＤＣ／ＤＣコンバーター２６からの定電圧充電と、ＡＣ−ＤＣ系給電部２１からの急速充電のいずれかの選択が可能になる。
【００５１】
以上のように本実施形態によれば、ＰｏＥ系給電部２１と二次電池１１の双方の電力を合流して負荷に供給しているので、イーサネットにより供給される以上の電力量を負荷１０に供給することができる。しかも、設定量を越えないようにＰｏＥ系給電部１の出力電力を電流制御部７等により制御しているので、イーサネットから供給される電力を極めて平準化された状態に制御することが可能になり、イーサネットに流れる電流の変動に起因するノイズの発生を抑制することができる。
【００５２】
ところで、ノートＰＣにＡＣ−ＤＣアダプタ２２を接続し、事務作業を行っているときのノートＰＣの消費電力の推移の一例を図５に示す。図５において、ノートＰＣの平均電力はＩＥＥＥ８０２．３ａｔに従うＰｏＥによる電力供給の最大規格２５．５Ｗを越えることがあるので、ＰｏＥによる電力供給だけではノートＰＣの動作を続けることはできない。また、図５に示す消費電力の推移によれば、長時間にわたる電力変動と非常に短時間の変動が組み合わさっていることがわかる。このように実際の事務処理においては電力の予想を行うのは容易ではない。また、図５において、２５Ｗを越える電力の総計は３９．０Ｗｈであった。
【００５３】
そこで、上記の給電装置を試作してノートＰＣを動作させ、図１に示すＸ点とＹ点のそれぞれの電流、電圧を測定してＰｏＥ系給電部１と二次電池１１のそれぞれの電力分担量の変化を調査したところ、図６に例示する結果が得られた。図６によれば、ノートＰＣの消費電力が低下するに合わせて二次電池１１からの供給電力量が低下しているが、ＰｏＥ系給電部１から供給される電力の供給はほぼ一定となっている。
【００５４】
図６において、ノートＰＣの負荷の最大消費電力は最大で３７．５６Ｗであったが、ＰｏＥ系給電部１からの最大電力供給量を２１．９６Ｗに制限しつつ、消費電力に対する不足分を二次電池１１から供給してノートＰＣの連続作動に成功した。同時に、ＰｏＥ系給電部１においては、電力変動が極めて少ない電力平準化が実現された。この場合の二次電池１１の最大電力供給量は１７．１０Ｗになった。なお。負荷１０の平均消費電力は１５．７９Ｗであり、ＰｏＥ系給電部１からの平均供給電力は１４．８４Ｗであり、二次電池１１からの平均供給電力は０．９５Ｗとなった。
【００５５】
これにより、ＬＡＮ系統の電力送電に発生するノイズを押さえることができ、電力供給によるＬＡＮの信号系への悪影響を及ぼさないことが明らかになった。また、ＰｏＥ系給電部１からの供給電力でノートＰＣを動作させることが可能になり、かつイーサネットに流れる電力を極めて平準化する状態にコントロールすることが可能となる。
【００５６】
なお、上記の実施形態では、ノートＰＣ内の給電装置について説明したが、そのような給電装置は、ノートＰＣの取り付けに限られるものではない。例えば、ＬＡＮが接続される無線ＬＡＮアクセスポイント、シンクライアント、タブレットＰＣ、ハンディターミナ
ル、スマートフォン、監視カメラ等の電子機器が取り付け対象となる。
【００５７】
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈され、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解される。
【００５８】
次に、本発明の実施形態について特徴を付記する。
（付記１） 外部のケーブルに接続される接続部を介して送られる信号と第１電力を分離し、分離した前記第１電力の電力量を制御して出力する第１給電部と、前記第１電力の電圧よりも低い出力電圧の第２電力を出力する二次電池と、前記第１電力と前記第２電力を合流し、合流した電力を負荷に供給する合流部と、を有する情報機器。
（付記２） 前記第１給電部は、前記信号と前記第１電力を分離する信号／電力分離部と、前記信号／電力分離部により分離された前記第１電力の電圧を電圧降下するコンバーターと、前記コンバーターにより電圧降下された前記第１電力の電流値を制御する電流制御部とを有することを特徴とする付記１に記載の情報機器。
（付記３） 前記電流制御部は、前記第１給電部から供給される前記第１電力の電流量を制御する半導体素子を有することを特徴とする付記２に記載の情報機器。
（付記４） 前記ケーブルはイーサネット規格のＬＡＮケーブルであり、前記第１給電部はＰｏＥの規格に準じる構造を有することを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１つに記載の情報機器。
（付記５） 前記二次電池には過電流、加熱を検出する保護検出回路と、前記保護検出回路の検出値に基づいて前記合流部と前記二次電池の電気的接続を切断するスイッチを有することを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１つに記載の情報機器。
（付記６） 前記負荷の消費電力は、前記第１給電部から供給される前記第１電力よりも大きいことを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか１つに記載の情報機器。
（付記７） 前記負荷の前記消費電力は、前記第１給電部の前記第１電力と前記二次電池の前記第２電力により供給されることを特徴とする付記６に記載の情報機器。
（付記８） 交流を直流に変換するアダプタから供給され、前記第１電力の電圧よりも高い電圧の第３電力を前記合流部に供給する第２給電部を有することを特徴とする付記１乃至付記７のいずれか１つに記載の情報機器。
（付記９） 前記第２給電部は、第１開閉スイッチとＤＣ／ＤＣコンバーターを介して前記合流部に接続され、さらに、前記第１開閉スイッチと第２開閉スイッチを介して前記合流部及び前記負荷に接続されることを特徴とする付記８に記載の情報機器。
（付記１０） 前記ケーブルと前記接続部の接続が外された状態を検知する取り外し検知部を有することを特徴とする付記１乃至付記９のいずれか１つに記載の情報機器。
（付記１１） 前記負荷は、ＣＰＵ、記憶部を有することを特徴とする付記１乃至付記１０のいずれか１つに記載の情報機器。
【符号の説明】
【００５９】
１ ＰｏＥ系給電部
２ イーサネットコネクタ
３ 配線
４ 信号／電力分離回路
５ ＰｏＥマネージメント回路
６ 降圧ＤＣ／ＤＣコンバーター
７ 電流制御部
８ 電流検出部
９ 演算部
１０ 負荷
１１ 二次電池
１３ 合流部
１４ ＭＯＳＦＥＴ
１５ ゲート制御回路
２１ ＡＣ−ＤＣ系給電部
２３ ＡＣ−ＤＣコネクタ
２５ ＭＯＳＦＥＴ
２６ バッテリー用ＤＣ／ＤＣコンバーター
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ ダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴ機器に個々に装着されるＡＣアダプタを使用する機会は増大しており、ＩＴ機器の設置時にＡＣアダプタの数が増えて電源の利便性を損なっている。
【０００３】
このような背景から一部のネットワーク機器においてイーサネット（登録商標、以下同様）信号線を通じて電力を受給し、ＡＣアダプタを省略する方法が開発されている。これは、ＰｏＥ(Power over Ethernet（登録商標）)と呼ばれ、イーサネット用ＵＴＰケーブルを通じてＩＰ電話機やネットワークカメラなどのネットワーク機器に電力を供給する技術である。米国電気電子学会により決められたＬＡＮ規格のＩＥＥＥ８０２．３ａｆでは４８Ｖ／１．５４Ｗの給電、１２．９５Ｗの受電が最大規格として規定されている。また、新たに策定されたＩＥＥＥ８０２．３ａｔでは５７Ｖ／３４．２０Ｗの給電、２５．５０Ｗの受電が最大規格として規定されている。
【０００４】
従来のＰｏＥ技術の電源は、最大規格を超える消費電力を有する機器では使用できなかったので、現状の最大規格２５．５Ｗを超える消費電力のノート型パーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）などの情報機器には接続できなかった。
【０００５】
一方、最大規格ＰｏＥ技術を用いて、ノートＰＣなどのモバイル装置の駆動時間を確保する電源制御を行う電源制御システムが知られている。そのシステムにおけるＰｏＥ受電回路は、イーサネットを介して電源を受けるようになっている。また、ＰｏＥ受電回路がＰｏＥ給電を受けているか否かは電源制御回路により判断される。
【０００６】
この場合、電源制御回路は、ＡＣケーブル給電、ＰｏＥ給電、バッテリーの順にマザーボードに電力を供給している。従って、ＰｏＥ給電によりマザーボードを駆動している場合には、バッテリーからの給電が停止される。
【０００７】
また、ＡＣアダプタ付きのノートＰＣにおいて、電力使用のピーク時には内部回線を切り替えてＡＣアダプタからの給電を切断するとともにバッテリーモードで動作させ、オフィス全体の電力平準化を図る方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−５９１１２号公報
【特許文献２】特開２００３−１４３７７３号公報
【特許文献３】特開２００４−１８０４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＰｏＥにより給電されるノートパソコンにバッテリーを搭載する構造において、ＰｏＥ能力を超えた電力が必要な場合には、ＰｏＥ動作からバッテリー動作に切り換えることしかできない。
【００１０】
また、オフィス全体平均して電力の平準化を図ろうとする場合に、個々のノートＰＣの使用状態に合わせた切り替えは難しく、グループ分けして定時切り替えすることが一般的
であった。また、ＣＰＵのように瞬間的に電流変動が大きい部品の影響を受けて電力線には変動の多い電流が流れるので電力のピークが予想できないでいた。これと同じように、ＰｏＥを用いた機器においてもピーク電力が予想できない。
【００１１】
本発明の目的は、信号と電力を送信するケーブルから供給される電力の最大規格値を超える電力を負荷に供給することができる情報機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本実施形態の１つの観点によれば、外部のケーブルに接続される接続部を介して送られる信号と第１電力を分離し、分離した前記第１電力の電力量を制御して出力する第１給電部と、前記第１電力の電圧よりも低い出力電圧の第２電力を出力する二次電池と、前記第１電力と前記第２電力を合流し、合流した電力を負荷に供給する合流部と、を有することを特徴とする情報機器が提供される。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解される。
【発明の効果】
【００１３】
本実施形態によれば、外部のケーブルに接続される接続部を介して送られる信号と第１電力のうち第１電力を分離し、電力量を設定範囲に制御して合流部に出力するとともに、二次電池から第２電力を合流部に出力している。これにより、第１電力と第２電力は合成され、負荷に供給される。この場合、第１電力の電圧を第２電力の電圧よりも高くしているので、負荷に接続される合流部では、第１電力が自己整合的且つ優先的に負荷に供給され、負荷電力の不足分が二次電池から供給される。
従って、信号とともにケーブルから送られる電力を極めて平準化することができ、ケーブル内において第１電力による信号へのノイズの影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態に係る情報機器における電源系統の構造を主として例示する回路ブロック図である。
【図２】図２は、実施形態に係る情報機器に装着される給電装置のＰｏＥ系給電部の電流制御系の一例を示す等価回路図である。
【図３】図３は、実施形態に係る情報機器に装着される給電装置のＰｏＥ系給電部の電流制御系の別の例を示す等価回路図である。
【図４】図４は、実施形態に係る情報機器に装着される給電装置のＰｏＥ系給電部の電流制御系のさらに別の例を示す等価回路図である。
【図５】図５は、ノートＰＣの消費電力量の時間的推移を例示する波形図である。
【図６】図６は、実施形態に係る情報機器に装着される給電装置の給電電力量の時間的推移を例示する波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
図１は、実施形態に係る情報機器の一例であるノートＰＣ内の主として電源系統の構造を例示する回路ブロック図である。図１において、ノートＰＣ内には給電装置として、イーサネット（ＰｏＥ）系給電部１と二次電池１１とＡＣ−ＤＣアダプタ系給電部２１が取り付けられている。
【００１６】
ＰｏＥ系給電部１は、ルータに接続されるＬＡＮケーブル３１の端部のイーサネットプラグ（不図示）が差し込まれるイーサネットコネクタ２を有している。イーサネットコネ
クタ（接続部）２では、ＬＡＮケーブル３１内の複数の導電線を通してＬＡＮ信号を受信し、同時に電力を受電する。その電力は、ＬＡＮケーブル３１内の複数の導電線のうちの信号線を利用して信号に重畳されて供給される場合もあるし、電力専用線を利用して供給される場合もある。
【００１７】
イーサネットコネクタ２には、配線３を介して、信号／電力分離回路４、ＰｏＥマネージメント回路５、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバーター６、電源制御部７及び電流検出部８が順に接続されている。
【００１８】
信号／電力分離回路４は、ＬＡＮケーブル３１から送られるＬＡＮ信号と電力とを分離し、電力をＰｏＥマネージメント回路５に出力し、信号をマザーボード１０ａに信号線３２を介して送信する。マザーボード１０ａは、負荷１０の一つであり、ＣＰＵ１０ｂ、記憶素子１０ｃ等が搭載されている。なお、負荷１０には、マザーボード１０ａの他にランプ、表示素子１０ｄ等も含まれる。
【００１９】
ＰｏＥマネージメント回路５は、ＰｏＥ系給電部１がＰｏＥ電力を受電する規格に対応していることを示す信号をＰｏＥ電力の給電元、例えばルータに送り、その給電元から電力を送電させる。ＰｏＥマネージメント回路５は、その他に、条件を設定して送電をオン・オフするなどの管理も行う。
【００２０】
ＬＡＮケーブル３１がイーサネットコネクタ２から取り外される場合には、信号処理部１０ａ内に入力する信号、電力が無くなるので、ＰｏＥマネージメント回路５、或いはマザーボード１０ａの信号処理部などをＬＡＮケーブル取り外し検知部として使用することもできる。その検知部は、ランプ点滅、警報等によりＬＡＮケーブル３１の抜けを告知してもよい。この場合、ランプや警報器、例えばブザー等は負荷１０の一部であり、二次電池１１から電力が供給される。
【００２１】
降圧ＤＣ／ＤＣコンバーター６は、ＰｏＥマネージメント回路５から送られた電力の電圧値、例えば５７Ｖを設定電圧値、例えば１３．５Ｖまで降圧させる構造を有している。
【００２２】
電流制御部７は、降圧ＤＣ／ＤＣコンバーター６を介して入力する電力の電流量を制御する回路であり、演算部９からの制御値に基づいて配線３を流れる電流量を制御する構造を有している。演算部９は、電流検出部８により検出された電流値に基づいて電流制御部７への制御値を求め、その制御値を電流制御部７に出力することにより電流制御部７に電流値を制御させる。これにより、降圧ＤＣ−ＤＣコンバーター６と電流制御部７による電圧・電流制御によって電力が設定値を超えないように制御される。
【００２３】
電流制御部７、電流検出部８及び演算部９は、例えば図２に例示するような構造を有している。図２において、電流制御部７は、ダイオードＤとディプレッション型のｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴを有している。ダイオードＤは、ｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのソースとドレインに並列に逆バイアスとなる向きに接続され、定電圧素子として使用される。
【００２４】
また、電流検出部８としてシャント抵抗Ｒｓが使用される。シャント抵抗Ｒｓの一端はダイオードＤのアノードとｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのドレインに接続され、他端は負荷１０側の配線３４に接続される。演算部９は、シャント抵抗Ｒｓの両端のそれぞれにエミッタとベースを接続して電流を増幅するｐｎｐバイポーラトランジスタＱ１を有している。ｐｎｐバイポーラトランジスタＱ１のコレクタは、２つの抵抗素Ｒ１、Ｒ２を介して接地線ＧＮＤに接続される。２つの抵抗素子Ｒ１、Ｒ２の接続点は、ｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲートに接続される。これにより、シャント抵抗Ｒｓ、第１、第２の
抵抗Ｒ１、Ｒ２の値を予め選択しておき、シャント抵抗Ｒｓを通る電流が大きくなるほどｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのソース・ドレイン間の電流が小さくなるように制御される。
【００２５】
演算部９として、図３に例示するようにオペアンプＱ２採用してもよい。図３において、シャント抵抗Ｒｓの２つの端子のうち、ダイオードＤのアノードに接続される一方の端部と接地線ＧＮＤの間に直列に第３、第４の抵抗Ｒ３、Ｒ４を接続し、他方の端部と接地線ＧＮＤの間に直列に第５、第６の抵抗Ｒ５、Ｒ６を接続する。そして、第３、第４の抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点をコンパレータＱ２の一方の入力端に接続するとともに、第５、第６の抵抗Ｒ５、Ｒ６の接続点をコンパレータＱ２の他方の入力端に接続する。さらに、コンパレータＱ２の出力端をｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲートに接続する。第３〜第６の抵抗Ｒ３〜Ｒ６の値は予め調整される。
【００２６】
これにより、シャント抵抗Ｒｓの両端の電位差に基づく電圧をコンパレータＱ２により増幅してｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲートに印加し、ゲート電圧の大きさによってｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのソース・ドレイン間電流を制御することができる。
【００２７】
ところで、電流検出器８により検出された電流値に基づいて電流を制御する素子としては、ディプレション型ＭＯＳ電界効果トランジスタＴに限られるものではなく、回路構成によってはエンハンス型でもよい。また、ＭＯＳ電界効果トランジスタ以外のサイリスタ、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ等の他の半導体素子を使用してもよい。
【００２８】
また、電流検出部８として、シャント抵抗を用いる回路に限られるものではなく、ホールセンサーや磁気抵抗効果（ＭＲ）センサーなど磁気センサーを用いた電流センサーを用いてもよい。なお、電流検出部８は、図２、図３では、電流制御部７の後段に取り付ける例で示したが、その前段に設定しても動作が可能である。
【００２９】
また、演算部９は、電流検出器８からではなく、二次電池１１の端子電圧を検出する構造を有してもよく、二次電池１１の電圧の大きさに応じて、電流制限部７のｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲート電圧を調整しても良い。例えば、図４に例示するように、第７、第８の抵抗Ｒ７、Ｒ８を介して二次電池１１の端子を接地ＧＮＤに接続するとともに、第７、第８の抵抗Ｒ７、Ｒ８の間の接続点の電圧を電流検出部８のｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲートに接続する。この場合、第７、第８の抵抗Ｒ７、Ｒ８には微弱電流が流れるようにそれらの抵抗値が設定される。
【００３０】
これにより、二次電池１１の端子電圧が低下する場合にはｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲートに印加する電圧を低くし、その逆に二次電池１１の端子電圧が高い場合にｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲートに印加する電圧を高くできる。従って、二次電池１１の蓄電量が低下して電圧が低くなった場合には、ＰｏＥ系給電部１から二次電池１１に電力を供給するようにすることができる。
【００３１】
二次電池１１として、例えばリチウムイオンバッテリーが使用される。二次電池１１には、過電流、加熱を検出する保護検出回路１１ａが取り付けられ、過電流、過熱状態になった場合には、二次電池１１の端子とフューズ１２の間に接続されたスッチ１１ｂを保護検出回路２１ａにより切断する。
【００３２】
二次電池１１の端子は、フューズ１２、配線３３を介して合流部１３に接続されている。また、ＰｏＥ系給電部１の出力端は、正バイアス接続の第１のダイオードＤ１と配線３４を介して合流部１３に接続されている。また、これにより、二次電池１１とＰｏＥ系給電部１は合流部１３で電気的に並列に接続され、ここから供給される電力は合流部１３で
加算されるように合流する。
【００３３】
合流部１３から負荷１０に至る配線３６、３７の途中には、第２のダイオードＤ２が直列に接続されている。第２のダイオードＤ２は、そのアノードが合流部１３側になるように取り付けられる。また、第２のダイオードＤ２には、第１のＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）１４のソース／ドレインが並列に接続されている。また、第１のＭＯＳＦＥＴ１４のゲートは、ＣＰＵを有するゲート制御回路１５により電圧が制御される。このＣＰＵは、マザーボード１０ａ上のＣＰＵ１０ｂであってもよい。
【００３４】
ＡＣアダプタ系給電部２１は、ＡＣ−ＤＣアダプタ２２のプラグに接続されるＡＣ−ＤＣコネクタ（接続部）２３を有している。ＡＣ−ＤＣコネクタ２３は、配線３８、３９、フューズ２４、第２のＭＯＳＦＥＴ２５のソース／ドレイン及び第３のダイオードＤ３を介して第１のＭＯＳＦＥＴ１４のソース／ドレインの一方と負荷１０に接続される。第１のＭＯＳＦＥＴ１４のソース／ドレインの他方は合流部１３に接続される。また、ＡＣ−ＤＣコネクタ（接続部）２３は、配線３８、４０、フューズ２４、第２のＭＯＳＦＥＴ２５、バッテリーチャージ用ＤＣ／ＤＣコンバーター１６、第４のダイオードＤ４を介して合流部２３に接続される。
【００３５】
第２のＭＯＳＦＥＴ２５のゲートは、ゲート制御回路１５に接続されている。ゲート制御回路１５は、例えば、ＡＣ−ＤＣアダプタ系給電部２１からの電力供給が可能な状態で第２のＭＯＳＦＥＴ２５をオンすることにより、バッテリーチャージ用ＤＣ−ＤＣコンバーター１６を介して合流部１３に電力を供給させることができる。この場合、第１のダイオードＤ１には逆バイアスがかかるので、ＰｏＥ系給電部１に電流が流れることはない。
【００３６】
さらに、ゲート制御回路１５は、第１、第２のＭＯＳＦＥＴ１４、２５をオンし、ＡＣ−ＤＣコネクタ２３を介して供給される電力を第３のダイオードＤ３、配線３８、３９を介して直に負荷１０に供給するとともに二次電池１１を急速充電することができる。なお、ＰｏＥ系給電部１からの電力の供給の有無は、例えば電流検出回路８又はＰｏＥマネージメント回路８により検出される。
【００３７】
従って、情報機器であるノートＰＣでは、ゲート制御回路１５、第１、第２のＭＯＳＦＥＴ１４、２５、第２のダイオードＤ２を含む電流経路が二次電池１１の急速充電回路となる。また、ゲート制御回路１５、第２のＭＯＳＦＥＴ２５、第４のダイオードＤ４を含む電流経路が定電流充電回路となる。さらに、ゲート制御回路１５は、第２のＭＯＳＦＥＴ（開閉スイッチ）２５をオンした状態で、第１のＭＯＳＦＥＴ（開閉スイッチ）１４のオン、オフを選択することにより、急速充電回路と定電流充電回路を切り換えて二次電池１１への電力供給経路の切換制御回路としても機能する。
【００３８】
なお、図１に示す電源系の配線はプラス側を示していて、マイナス側の配線は接地線に接続されるので省略して描かれている。
【００３９】
次に、上記の給電装置による電力供給について説明する。
まず、ルータ（不図示）に接続されたＬＡＮケーブル３１のイーサネットプラグをイーサネットコネクタ２に差し込むと、ＬＡＮケーブル３１の導電線を通して信号と電力をＰｏＥ系給電部１に送ることが可能な状態になる。
【００４０】
ＬＡＮケーブル３１を通してノートＰＣに送られる信号と電力は、信号／電源分離回路４によって分離される。分離された電力はＰｏＥマネージメント回路５に出力される一方、ＬＡＮ信号は信号線３２を通ってマザーボード１０ａの信号処理部などに送信される。
【００４１】
ＰｏＥマネージメント回路５により管理される電力は、降圧ＤＣ／ＤＣコンバーター６に送られ、ここで負荷１０に適応する使用電圧まで降下される。例えば、約５７Ｖの電圧が１３．５Ｖの電圧に降下される。
【００４２】
降圧ＤＣ／ＤＣコンバーター５により電圧変換された電力は、電流制御部７により電流が制御され、さらにＰｏＥ系給電部１の出力として第１のダイオードＤ１、配線３４を介して合流部１３に送られる。この場合、電流検出部８により測定された電流は、設定値、例えば１．８５Ａ以下になるように演算部９を介して電流制御部７を制御する。例えば、電流制御部７では、図２又は図３に示すように、演算部９からの出力に基づいてｐＭＯＳ電界効果トランジスタＴのゲート電圧を制御することにより電流量を調整する。
【００４３】
ＰｏＥ系給電部１から第１のダイオードＤ１を通った電力は、配線３３、フューズ１２を介して給電される二次電池１１の電力と合流部１３で合流する。この場合、ＰｏＥ系給電部１から供給される電力の電圧は二次電池１１から出力される電力の電圧よりも大きい。例えば、ＰｏＥ系給電部１の出力電圧は１３．５Ｖであり、また、二次電池１１の定格出力電圧は例えば１０．８Ｖであり、充電終止電圧は１２．６Ｖである。なお、ＡＣ−ＤＣアダプタ系給電部２１の出力電圧は例えば１９Ｖであり、ＰｏＥ系給電部１、二次電池１１の出力電圧よりも高く設定されている。
【００４４】
このため、ＰｏＥ系給電部１からの電力は、二次電池１１からの電力よりも優先的に負荷１０に安定して供給される。また、負荷１０の消費電力がＰｏＥ系給電部１からの電力では足りない分が二次電池１１から供給される。なお、第１のダイオードＤ１は、合流部１３からＰｏＥ系給電部１への電力の供給を防止する。
【００４５】
電流制御部７は、ＬＡＮケーブル３１から配線３２を介して供給される電力の電流量を制御することにより、ＰｏＥ系給電部１から合流部１３への約２５Ｗ以上の電力供給を防止する。また、二次電池１１の出力電圧は、ＰｏＥ系給電部１の出力電圧よりも低いので、ＰｏＥ系給電部１から供給される電力が約２５Ｗ以下の場合には、二次電池１１からの合流部１３への電力供給量は大幅に低減する。
【００４６】
この場合、ＡＣ−ＤＣアダプタ２２のプラグがＡＣアダプタ用コネクタ２３に接続されていないか、或いは、ゲート制御回路１５が第２のＭＯＳＦＥＴ２５をオフしている状態となっている。
【００４７】
一方、ＡＣ−ＤＣアダプタ系給電部２１から負荷１０への給電が無く、二次電池１１の電圧が定格電圧以下となったときであって、負荷１０の消費電力が２５Ｗを下回り、ＰｏＥ系給電部１の電力供給量に余裕がある時間帯が存在することがある。この場合には、ＰｏＥ系給電部１は、第１のダイオードＤ１、フューズ１２等を介して二次電池１１を定電圧モードで自己整合的に充電し、二次電池１１の端子が充電終止電圧に達した状態で充電が停止する。
【００４８】
また、ＡＣ−ＤＣ系給電部２１から給電される電力の電圧は、ＰｏＥ系給電部１から供給される電力の電圧よりも高く設定されている。従って、ゲート制御回路１５により第２のＭＯＳＦＥＴ２５がオンし、第１のＭＯＳＦＥＴ１４がオフし、ＡＣ−ＤＣアダプタ系給電部２１からの給電がある場合には、第３のダイオードＤ３を介してＡＣ−ＤＣ系給電部２１から負荷１０に電力が優先して供給される。この場合、ＰｏＥ系給電部２１、二次電池１１から合流部１３には電力が殆ど供給されない状態となる。また、二次電池１１は、バッテリーチャージ用ＤＣ／ＤＣコンバーター２６及び第４のダイオードＤ４を介して充電される。この場合、第２のダイオードＤ２に逆バイアスがかかっているので、ＡＣ−ＤＣ系給電部２１から直に二次電池１２が充電されることはない。
【００４９】
これに対し、第１、第２のＭＯＳＦＥＴ１４、２５が双方ともオンされる場合には、電圧がバッテリーチャージ用ＤＣ／ＤＣコンバーター２６よりも高いＡＣ−ＤＣ系給電部２１からの電力は、第１、第２のＭＯＳＦＥＴ１４、２５を通して二次電池１１を急速充電する。第１、第２のＭＯＳＦＥＴ１４、２５がオンされる条件としては、例えば、ＰｏＥ系給電部１からの電力の供給が停止する場合である。
【００５０】
これにより、二次電池１１の充電については、第１、第２のＭＯＳＦＥＴ１４、２５の制御により、ＰｏＥ系給電部２１からの定電流充填と、バッテリーチャージ用ＤＣ／ＤＣコンバーター２６からの定電圧充電と、ＡＣ−ＤＣ系給電部２１からの急速充電のいずれかの選択が可能になる。
【００５１】
以上のように本実施形態によれば、ＰｏＥ系給電部２１と二次電池１１の双方の電力を合流して負荷に供給しているので、イーサネットにより供給される以上の電力量を負荷１０に供給することができる。しかも、設定量を越えないようにＰｏＥ系給電部１の出力電力を電流制御部７等により制御しているので、イーサネットから供給される電力を極めて平準化された状態に制御することが可能になり、イーサネットに流れる電流の変動に起因するノイズの発生を抑制することができる。
【００５２】
ところで、ノートＰＣにＡＣ−ＤＣアダプタ２２を接続し、事務作業を行っているときのノートＰＣの消費電力の推移の一例を図５に示す。図５において、ノートＰＣの平均電力はＩＥＥＥ８０２．３ａｔに従うＰｏＥによる電力供給の最大規格２５．５Ｗを越えることがあるので、ＰｏＥによる電力供給だけではノートＰＣの動作を続けることはできない。また、図５に示す消費電力の推移によれば、長時間にわたる電力変動と非常に短時間の変動が組み合わさっていることがわかる。このように実際の事務処理においては電力の予想を行うのは容易ではない。また、図５において、２５Ｗを越える電力の総計は３９．０Ｗｈであった。
【００５３】
そこで、上記の給電装置を試作してノートＰＣを動作させ、図１に示すＸ点とＹ点のそれぞれの電流、電圧を測定してＰｏＥ系給電部１と二次電池１１のそれぞれの電力分担量の変化を調査したところ、図６に例示する結果が得られた。図６によれば、ノートＰＣの消費電力が低下するに合わせて二次電池１１からの供給電力量が低下しているが、ＰｏＥ系給電部１から供給される電力の供給はほぼ一定となっている。
【００５４】
図６において、ノートＰＣの負荷の最大消費電力は最大で３７．５６Ｗであったが、ＰｏＥ系給電部１からの最大電力供給量を２１．９６Ｗに制限しつつ、消費電力に対する不足分を二次電池１１から供給してノートＰＣの連続作動に成功した。同時に、ＰｏＥ系給電部１においては、電力変動が極めて少ない電力平準化が実現された。この場合の二次電池１１の最大電力供給量は１７．１０Ｗになった。なお。負荷１０の平均消費電力は１５．７９Ｗであり、ＰｏＥ系給電部１からの平均供給電力は１４．８４Ｗであり、二次電池１１からの平均供給電力は０．９５Ｗとなった。
【００５５】
これにより、ＬＡＮ系統の電力送電に発生するノイズを押さえることができ、電力供給によるＬＡＮの信号系への悪影響を及ぼさないことが明らかになった。また、ＰｏＥ系給電部１からの供給電力でノートＰＣを動作させることが可能になり、かつイーサネットに流れる電力を極めて平準化する状態にコントロールすることが可能となる。
【００５６】
なお、上記の実施形態では、ノートＰＣ内の給電装置について説明したが、そのような給電装置は、ノートＰＣの取り付けに限られるものではない。例えば、ＬＡＮが接続される無線ＬＡＮアクセスポイント、シンクライアント、タブレットＰＣ、ハンディターミナ
ル、スマートフォン、監視カメラ等の電子機器が取り付け対象となる。
【００５７】
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈され、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解される。
【００５８】
次に、本発明の実施形態について特徴を付記する。
（付記１） 外部のケーブルに接続される接続部を介して送られる信号と第１電力を分離し、分離した前記第１電力の電力量を制御して出力する第１給電部と、前記第１電力の電圧よりも低い出力電圧の第２電力を出力する二次電池と、前記第１電力と前記第２電力を合流し、合流した電力を負荷に供給する合流部と、を有する情報機器。
（付記２） 前記第１給電部は、前記信号と前記第１電力を分離する信号／電力分離部と、前記信号／電力分離部により分離された前記第１電力の電圧を電圧降下するコンバーターと、前記コンバーターにより電圧降下された前記第１電力の電流値を制御する電流制御部とを有することを特徴とする付記１に記載の情報機器。
（付記３） 前記電流制御部は、前記第１給電部から供給される前記第１電力の電流量を制御する半導体素子を有することを特徴とする付記２に記載の情報機器。
（付記４） 前記ケーブルはイーサネット規格のＬＡＮケーブルであり、前記第１給電部はＰｏＥの規格に準じる構造を有することを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１つに記載の情報機器。
（付記５） 前記二次電池には過電流、加熱を検出する保護検出回路と、前記保護検出回路の検出値に基づいて前記合流部と前記二次電池の電気的接続を切断するスイッチを有することを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１つに記載の情報機器。
（付記６） 前記負荷の消費電力は、前記第１給電部から供給される前記第１電力よりも大きいことを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか１つに記載の情報機器。
（付記７） 前記負荷の前記消費電力は、前記第１給電部の前記第１電力と前記二次電池の前記第２電力により供給されることを特徴とする付記６に記載の情報機器。
（付記８） 交流を直流に変換するアダプタから供給され、前記第１電力の電圧よりも高い電圧の第３電力を前記合流部に供給する第２給電部を有することを特徴とする付記１乃至付記７のいずれか１つに記載の情報機器。
（付記９） 前記第２給電部は、第１開閉スイッチとＤＣ／ＤＣコンバーターを介して前記合流部に接続され、さらに、前記第１開閉スイッチと第２開閉スイッチを介して前記合流部及び前記負荷に接続されることを特徴とする付記８に記載の情報機器。
（付記１０） 前記ケーブルと前記接続部の接続が外された状態を検知する取り外し検知部を有することを特徴とする付記１乃至付記９のいずれか１つに記載の情報機器。
（付記１１） 前記負荷は、ＣＰＵ、記憶部を有することを特徴とする付記１乃至付記１０のいずれか１つに記載の情報機器。
【符号の説明】
【００５９】
１ ＰｏＥ系給電部
２ イーサネットコネクタ
３ 配線
４ 信号／電力分離回路
５ ＰｏＥマネージメント回路
６ 降圧ＤＣ／ＤＣコンバーター
７ 電流制御部
８ 電流検出部
９ 演算部
１０ 負荷
１１ 二次電池
１３ 合流部
１４ ＭＯＳＦＥＴ
１５ ゲート制御回路
２１ ＡＣ−ＤＣ系給電部
２３ ＡＣ−ＤＣコネクタ
２５ ＭＯＳＦＥＴ
２６ バッテリー用ＤＣ／ＤＣコンバーター
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ ダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部のケーブルに接続される接続部を介して送られる信号と第１電力を分離し、分離した前記第１電力の電力量を制御して出力する第１給電部と、
前記第１電力の電圧よりも低い出力電圧の第２電力を出力する二次電池と、
前記第１電力と前記第２電力を合流し、合流した電力を負荷に供給する合流部と、
を有する情報機器。
【請求項２】
前記第１給電部は、
前記信号と前記第１電力を分離する信号／電力分離部と、
前記信号／電力分離部により分離された前記第１電力の電圧を電圧降下するコンバーターと、
前記コンバーターにより電圧降下された前記第１電力の電流値を制御する電流制御部と
を有することを特徴とする請求項１に記載の情報機器。
【請求項３】
前記ケーブルはイーサネット規格のＬＡＮケーブルであり、前記第１給電部はＰｏＥの規格に準じる構造を有することを特徴とする請求項１又は求項２に記載の情報機器。
【請求項４】
交流を直流に変換するアダプタから供給され、前記第１電力の電圧よりも高い電圧の第３電力を前記合流部に供給する第２給電部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の情報機器。
【請求項５】
前記第２給電部は、第１開閉スイッチとＤＣ／ＤＣコンバーターを介して前記合流部に接続され、さらに、前記第１開閉スイッチと第２開閉スイッチを介して前記合流部及び前記負荷に接続されることを特徴とする請求項４に記載の情報機器。
【請求項１】
外部のケーブルに接続される接続部を介して送られる信号と第１電力を分離し、分離した前記第１電力の電力量を制御して出力する第１給電部と、
前記第１電力の電圧よりも低い出力電圧の第２電力を出力する二次電池と、
前記第１電力と前記第２電力を合流し、合流した電力を負荷に供給する合流部と、
を有する情報機器。
【請求項２】
前記第１給電部は、
前記信号と前記第１電力を分離する信号／電力分離部と、
前記信号／電力分離部により分離された前記第１電力の電圧を電圧降下するコンバーターと、
前記コンバーターにより電圧降下された前記第１電力の電流値を制御する電流制御部と
を有することを特徴とする請求項１に記載の情報機器。
【請求項３】
前記ケーブルはイーサネット規格のＬＡＮケーブルであり、前記第１給電部はＰｏＥの規格に準じる構造を有することを特徴とする請求項１又は求項２に記載の情報機器。
【請求項４】
交流を直流に変換するアダプタから供給され、前記第１電力の電圧よりも高い電圧の第３電力を前記合流部に供給する第２給電部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の情報機器。
【請求項５】
前記第２給電部は、第１開閉スイッチとＤＣ／ＤＣコンバーターを介して前記合流部に接続され、さらに、前記第１開閉スイッチと第２開閉スイッチを介して前記合流部及び前記負荷に接続されることを特徴とする請求項４に記載の情報機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０９６８８（Ｐ２０１３−１０９６８８Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５８６５（Ｐ２０１１−２５５８６５）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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