電源装置及び情報処理装置並びに電源供給方法
【課題】スケーラビリティを持つ装置においても負荷変動によらず高い効率で負荷に電源を供給することができるようにすること。
【解決手段】入力された電圧を所定の電圧に変換して負荷２〜５に向けて出力するとともに互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源１１、１２と、複数のスイッチング電源１１、１２から負荷２〜５に向けて出力される出力電流値を検出する電流検出部２３と、複数のスイッチング電源１１、１２のうちいずれか１つを選択して動作させる制御部２４と、を備え、制御部２４は、電流検出部２３で検出された出力電流値を用いて、複数のスイッチング電源１１、１２のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させる。
【解決手段】入力された電圧を所定の電圧に変換して負荷２〜５に向けて出力するとともに互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源１１、１２と、複数のスイッチング電源１１、１２から負荷２〜５に向けて出力される出力電流値を検出する電流検出部２３と、複数のスイッチング電源１１、１２のうちいずれか１つを選択して動作させる制御部２４と、を備え、制御部２４は、電流検出部２３で検出された出力電流値を用いて、複数のスイッチング電源１１、１２のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置及び情報処理装置並びに電源供給方法に関し、特に、負荷の消費電流に応じて電源を切り替える電源装置及び情報処理装置並びに電源供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電源装置は、回路基板に搭載されたソケットに実装される負荷（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＩＭＭ（Dual Inline Memory Module）等）へ電源を供給する場合、回路構成が最大で、かつ、消費電力が最も大きい負荷を満足するような容量のスイッチング電源（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ）を用いるように設計されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２３９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の電源装置では、装置構成が最小の場合、設計されたスイッチング電源１０１の容量に対し負荷１０２〜１０５で消費する電流値が少ないため、電源あたりの負荷が小さくなり、スイッチング電源１０１の効率特性が悪い状態で電源を負荷１０２〜１０５に供給していた（図７、図８参照）。
【０００５】
昨今、ＬＳＩ（Large Scale Integration）の集積度の向上と動作速度の向上による消費電力の上昇で、情報処理装置の消費電力の大きさが問題となっている。また、ＣＰＵやメモリモジュールなどを複数実装できるようにしておき、ユーザニーズに合わせて装置にスケーラビリティを持たせる必要があるが、そのような装置を最小構成で使用した場合でも、従来の電源電源は、最大実装時の最も負荷電流が大きい場合を考慮して作られているために、電源の効率が悪い状態で使われるため、エネルギーロスが発生していた。昨今の環境意識の向上から、情報処理装置においても消費電力を低減する必要があり、このようなエネルギーロスは極力排除することが求められている。
【０００６】
ところで、従来の電源装置において、記録媒体の種類に応じて電源制御を行うものがあるが（例えば、特許文献１参照）、記録媒体の種類を検出するために予め記録媒体に係る情報を記憶しておかなくてはならず、記憶されていない記録媒体に対しては電源制御を行えなくなるおそれがある。
【０００７】
本発明の主な課題は、スケーラビリティを持つ装置においても負荷変動によらず高い効率で負荷に電源を供給することができる電源装置及び情報処理装置並びに電源供給方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の視点においては、１又は複数の負荷へ電源を供給する電源装置であって、入力された電圧を所定の電圧に変換して前記負荷に向けて出力するとともに互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源と、前記複数のスイッチング電源から前記負荷に向けて出力される出力電流値、及び、前記複数のスイッチング電源に入力される入力電流値の一方又は両方を検出する電流検出部と、前記複数のスイッチング電源のうちいずれか１つを選択して動作させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記電流検出部で検出された前記出力電流値又は前記入力電流値を用いて、前記複数のスイッチング電源のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させることを特徴とする。
【０００９】
本発明の前記電源装置において、前記複数のスイッチング電源のそれぞれに対応する最も電力効率が良くなる電流値の数値範囲を保持するレジスタを備え、前記制御部は、前記電流検出部で検出された前記出力電流値と前記レジスタに保持された前記数値範囲とを比較し、前記出力電流値が含まれる前記数値範囲がある場合には、当該数値範囲に対応するスイッチング電源を選択して動作させることが好ましい。
【００１０】
本発明の前記電源装置において、前記制御部は、前記出力電流値がどの前記数値範囲にも含まれない場合には、前記複数のスイッチングのいずれも動作させないことが好ましい。
【００１１】
本発明の前記電源装置において、前記制御部は、前記複数のスイッチング電源のそれぞれを選択して動作させたときの前記電流検出部で検出された各入力電流値を比較し、最も低い入力電流値に対応するスイッチング電源を選択して動作させることが好ましい。
【００１２】
本発明の前記電源装置において、前記制御部は、前記複数のスイッチング電源のうちいずれか１つを選択して動作させたときの前記電流検出部で検出された前記出力電流値が所定時間以上変化がないか判断し、前記出力電流値が所定時間以上変化がないときに前記入力電流値の比較を行うことが好ましい。
【００１３】
本発明の第２の視点においては、情報処理装置において、１又は複数の負荷と、前記電源装置と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３の視点においては、互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源を用いて１又は複数の負荷へ電源を供給する電源供給方法であって、前記複数のスイッチング電源から前記負荷に向けて出力される出力電流値、又は、前記複数のスイッチング電源に入力される入力電流値を用いて、前記複数のスイッチング電源のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させる工程を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の前記電源供給方法において、前記出力電流値と、予め設定された前記複数のスイッチング電源のそれぞれに対応する最も電力効率が良くなる電流値の数値範囲とを比較し、前記出力電流値が含まれる前記数値範囲がある場合には、当該数値範囲に対応するスイッチング電源を選択して動作させることが好ましい。
【００１６】
本発明の前記電源供給方法において、前記複数のスイッチング電源のそれぞれを選択して動作させたときの各入力電流値を比較し、最も低い入力電流値に対応するスイッチング電源を選択して動作させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、負荷に流れる電流値に応じて効率が良いスイッチング電源を選択することで、スイッチング電源のエネルギーロスを抑えることができ、装置の省エネルギー化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１に係る電源装置及びその周辺の構成を模式的に示したブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電源装置における第１ＤＣ／ＤＣコンバータの効率特性を模式的に示した図である。
【図３】本発明の実施例１に係る電源装置における第２ＤＣ／ＤＣコンバータの効率特性を模式的に示した図である。
【図４】本発明の実施例１に係る電源装置におけるマイクロコントローラの動作を模式的に示したフローチャート図である。
【図５】本発明の実施例２に係る電源装置及びその周辺の構成を模式的に示したブロック図である。
【図６】本発明の実施例２に係る電源装置におけるマイクロコントローラの動作を模式的に示したフローチャート図である。
【図７】従来例に係る電源装置及びその周辺の構成を模式的に示したブロック図である。
【図８】従来例に係る電源装置におけるスイッチング電源の効率特性を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態１に係る電源装置では、１又は複数の負荷（図１の２〜５）へ電源を供給する電源装置（図１の１）であって、入力された電圧を所定の電圧に変換して前記負荷に向けて出力するとともに互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源（図１の１１、１２）と、前記複数のスイッチング電源から前記負荷に向けて出力される出力電流値、及び、前記複数のスイッチング電源に入力される入力電流値の一方又は両方を検出する電流検出部（図１の２３）と、前記複数のスイッチング電源のうちいずれか１つを選択して動作させる制御部（図１の２４）と、を備え、前記制御部は、前記電流検出部で検出された前記出力電流値又は前記入力電流値を用いて、前記複数のスイッチング電源のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させる。
【００２０】
本発明の実施形態２に係る情報処理装置では、１又は複数の負荷（図１の２〜５）と、前記電源装置（図１の１）と、を備える。
【００２１】
本発明の実施形態３に係る電源供給方法では、互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源を用いて１又は複数の負荷へ電源を供給する電源供給方法であって、前記複数のスイッチング電源から前記負荷に向けて出力される出力電流値、又は、前記複数のスイッチング電源に入力される入力電流値を用いて、前記複数のスイッチング電源のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させる工程（図４のステップＡ２〜Ａ９、図６のステップＢ４〜Ｂ７）を含むことを特徴とする。
【００２２】
なお、本出願において図面参照符号を付している場合は、それらは、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【実施例１】
【００２３】
本発明の実施例１に係る電源装置について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る電源装置及びその周辺の構成を模式的に示したブロック図である。図２は、本発明の実施例１に係る電源装置における第１ＤＣ／ＤＣコンバータの効率特性を模式的に示した図である。図３は、本発明の実施例１に係る電源装置における第２ＤＣ／ＤＣコンバータの効率特性を模式的に示した図である。
【００２４】
電源装置１は、モデルにより負荷２〜５の数を変えることができる装置（例えば、情報処理装置）へ電源を供給する装置である。電源装置１は、主な構成部として、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、第１ダイオード１３と、第２ダイオード１４と、電流センス抵抗１５と、電源切替制御部２０と、を有する。
【００２５】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２よりも小さい電流を出力する小・中出力用のスイッチング電源である。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、マイクロコントローラ２４の制御に応じて、入力された電圧（例えば、１２Ｖ）を所定の電圧（例えば、１．５Ｖ）に変換して第１ダイオード１３に向けて出力する。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電圧は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される電圧と共通である。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の性能は、最大５［Ａ］で、第１負荷２のみもしくは第１負荷２と第２負荷３が実装された場合で、負荷２、３に流れる電流値の合計が０〜５［Ａ］の時に使用される。
【００２６】
第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１よりも大きい電流を出力する大出力用のスイッチング電源である。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、マイクロコントローラ２４の制御に応じて、入力された電圧（例えば、１２Ｖ）を所定の電圧（例えば、１．５Ｖ）に変換して第２ダイオード１４に向けて出力する。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される電圧は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電圧と共通である。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の性能は、最大２０［Ａ］で、第１負荷２、第２負荷３、及び第３負荷４の３つが実装された場合、もしくは第１負荷２、第２負荷３、第３負荷４、第４負荷５の全てが実装された場合で、負荷２〜５に流れる電流が５〜２０［Ａ］の時に使用する。
【００２７】
第１ダイオード１３は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から出力された電流を電流センス抵抗１５に向けてのみ出力する電子素子である。第１ダイオード１３は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から電流が出力されずに第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から電流が出力されているときに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から電流が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力されないようにするためのものである。
【００２８】
第２ダイオード１４は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から出力された電流を電流センス抵抗１５に向けてのみ出力する電子素子である。第２ダイオード１４は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から電流が出力されずに第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から電流が出力されているときに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から電流が第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に入力されないようにするためのものである。
【００２９】
電流センス抵抗１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２の出力の合流点と負荷２〜５の入力の分岐点との間の配線に流れる電流を検出するための抵抗である。電流センス抵抗１５の両端は、電流検出部２３と電気的に接続されている。
【００３０】
電源切替制御部２０は、電源の切り替えを制御する構成部である。電流切替制御部２０は、第１レジスタ２１と、第２レジスタ２２と、電流検出部２３と、マイクロコントローラ２４と、を有する。
【００３１】
第１レジスタ２１は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をオンにする電流値の範囲を規定するための閾値上限値及び閾値下限値を保持するレジスタである。第１レジスタ２１は、マイクロコントローラ２４と電気的に接続されている。第１レジスタ２１は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の効率特性（図２参照）に基づいて閾値上限値及び閾値下限値を決めておき、装置の立ち上げ時の初期化処理で閾値上限値及び閾値下限値を設定しておく。
【００３２】
第２レジスタ２２は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をオンにする電流値の範囲を規定するための閾値上限値及び閾値下限値を保持するレジスタである。第２レジスタ２２は、マイクロコントローラ２４と電気的に接続されている。第２レジスタ２２は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の効率特性（図３参照）に基づいて閾値上限値及び閾値下限値を決めておき、装置の立ち上げ時の初期化処理で閾値上限値及び閾値下限値を設定しておく。
【００３３】
電流検出部２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１又は１２から負荷２〜５に向けて出力される出力電流を検出するため構成部である。電流検出部２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２の出力の合流点と負荷２〜５の入力の分岐点との間の配線に設けられた電流センス抵抗１５の両端と電気的に接続されている。電流検出部２３は、マイクロコントローラ２４と電気的に接続されている。
【００３４】
マイクロコントローラ２４は、電流検出部２３で検出された電流値と、レジスタ２１、２２に保持された閾値上限値及び閾値下限値とを比較し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２のオフ／オンを切り替える制御を行うコントローラである。マイクロコントローラ２４は、プログラムに基づいて所定の情報処理を行う。マイクロコントローラ２４は、レジスタ２１、２２、電流検出部２３、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２と電気的に接続されている。マイクロコントローラ２４は、一定間隔で電流値検出部２３で検出される電流値をチェックし、チェックした電流値と、レジスタ２１、２２の閾値上限値及び閾値下限値とを比較する。電流検出部２３で検出された電流値が第１レジスタ２１の閾値上限値と閾値下限値との範囲に入っている場合、マイクロコントローラ２４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をオンにし、かつ、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をオフにする。電流検出部２３で検出された電流値が第２レジスタ２２の閾値上限値と閾値下限値との範囲に入っている場合、マイクロコントローラ２４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をオフにし、かつ、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をオンにする。
【００３５】
次に、本発明の実施例１に係る電源装置におけるマイクロコントローラの動作（電源供給方法）について図面を用いて説明する。図４は、本発明の実施例１に係る電源装置におけるマイクロコントローラの動作を模式的に示したフローチャート図である。なお、電源装置における各構成部については図１を参照されたい。
【００３６】
まず、マイクロコントローラ２４は、装置立ち上げ時の初期化処理でレジスタ２１、２２の閾値の上限値及び下限値の設定を行う（ステップＡ１）。ここで、初期化処理では、以下のような処理を行う。
【００３７】
マイクロコントローラ２４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の効率特性（図２参照）、及び、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の効率特性（図３参照）に基づいて、レジスタ２１、２２に設定する閾値（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を切り替えるための閾値）の上限値及び下限値を決定する。例えば、それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２において、装置の負荷電流に応じて常に８０％以上の効率が出せるように設定する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２は、１２Ｖを入力とし、１．５Ｖを生成出力するものとする。図２を見ると、入力が１２Ｖの時に小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が効率を８０％以上出せるのは、出力電流が１〜５［Ａ］までである。したがって、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の閾値下限値は１［Ａ］を設定したいが、スタンバイ状態などのように、装置がほとんど動作していない場合でも電源を供給していなければならない場合があるため、小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の閾値下限値の設定値は０［Ａ］にしておく。次に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の閾値上限値、及び、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の閾値下限値を決める。ここで、図２を見ると小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は５［Ａ］を出力しても効率は８５％以上が得られている。一方、図３を見ると大出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は５［Ａ］を出力する時に効率は８０％がなんとか出せる程度であり、５［Ａ］未満になると効率が８０％を切ってしまう。したがって、小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と高出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２とは、負荷電流が５［Ａ］を境に切り替えると常に装置の効率が８０％以上を維持できることになる。よって、小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の閾値上限値は５［Ａ］、高出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の閾値下限値も５［Ａ］と決める。また、高出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の閾値上限値は、負荷側の最大負荷に合わせて２０［Ａ］と設定する。
【００３８】
ステップＡ１の後、マイクロコントローラ２４は、現在の電流検出部２３で検出された電流値を取得する（ステップＡ２）。
【００３９】
ステップＡ２の後、マイクロコントローラ２４は、取得した電流値と、第１レジスタ２１に設定された閾値下限値及び閾値上限値とを比較する（ステップＡ３）。
【００４０】
ステップＡ３の後、マイクロコントローラ２４は、検出した電流値が、第１レジスタ２１に設定された閾値下限値以上かつ閾値上限値以下であるか否かを判断する（ステップＡ４）。
【００４１】
検出した電流値が第１レジスタ２１に設定された閾値下限値以上かつ閾値上限値以下である場合（ステップＡ４のＹＥＳ）、マイクロコントローラ２４は、小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をオンにし、かつ、高出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をオフにし（ステップＡ５）、その後、ステップＡ２に戻る。
【００４２】
検出した電流値が第１レジスタ２１に設定された閾値下限値以上かつ閾値上限値以下でない場合（ステップＡ４のＮＯ）、マイクロコントローラ２４は、検出した電流値が、第２レジスタ２２に設定された閾値下限値及び閾値上限値と比較する（ステップＡ６）。
【００４３】
ステップＡ６の後、マイクロコントローラ２４は、検出した電流値が、第２レジスタ２２に設定された閾値下限値より大きくかつ閾値上限値以下であるか否かを判断する（ステップＡ７）。
【００４４】
検出した電流値が第２レジスタ２２に設定された閾値下限値より大きくかつ閾値上限値以下である場合（ステップＡ７のＹＥＳ）、マイクロコントローラ２４は、小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をオフにし、かつ、高出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をオンにし（ステップＡ８）、その後、ステップＡ２に戻る。
【００４５】
検出した電流値が第２レジスタ２２に設定された閾値下限値より大きくかつ閾値上限値以下でない場合（ステップＡ７のＮＯ）、電流値が過電流となっているため、マイクロコントローラ２４は、小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をオフにし、かつ、高出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をオフにし（ステップＡ９）、その後、処理を終了する。
【００４６】
実施例１によれば、以下のような効果を奏する。
【００４７】
第１の効果は、負荷に流れる電流値に応じて効率が良いＤＣ／ＤＣコンバータ１１又は１２を選択することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２のエネルギーロスを抑えることができ、装置の省エネルギー化が実現できる。特に、スケーラビリティを持つ装置（例えば、情報処理装置）においても、負荷変動によらず常に高い効率でＤＣ／ＤＣコンバータから電源を供給することができ、エネルギーロスを抑えることができる。
【００４８】
第２の効果は、レジスタ２１、２２で効率が高い電流範囲を保持しておき、実際に流れる電流値と比較して出力制御を行う方式をとることで、安価に効率の良い電源を構成することができる。
【００４９】
なお、実施例１は効率が異なる２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２を用いた例であるが、効率の異なるＤＣ／ＤＣコンバータをいくつでも（３個以上）組み合わせてもよく、きめ細かい制御を行うことでＤＣ／ＤＣコンバータのエネルギーロスを最小限に抑えることができる。
【実施例２】
【００５０】
本発明の実施例２に係る電源装置について図面を用いて説明する。図５は、本発明の実施例２に係る電源装置及びその周辺の構成を模式的に示したブロック図である。
【００５１】
実施例２は、実施例１の変形例であり、電圧Ｖｉｎが供給される共通の配線（ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２に分岐する前の部分の配線）上に電流センス抵抗１６を設け、電流センス抵抗１６の両端に電流検出部２３を電気的に接続し、電流検出部２３にて入力電流値Ｉｉｎを検出するようにしたものである。また、実施例２では、実施例１におけるレジスタ（図１の２１、２２）を用いないで、電源切替制御部３０のマイクロコントローラ３４において、負荷２〜５が上がり、出力電流値Ｉｏｕｔが上昇して一定になった時点で、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電流値Ｉｉｎと第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電流値Ｉｉｎとを比較して、もっとも効率よく給電できるＤＣ／ＤＣコンバータを探し出す動作を行う。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００５２】
電流検出部３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１又は１２に入力される入力電流値Ｉｉｎ、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１又は１２から負荷２〜５に向けて出力される出力電流値Ｉｏｕｔを検出するため構成部である。電流検出部３３は、電圧Ｖｉｎが供給される共通の配線（ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２に分岐する前の部分の配線）上に設けられた電流センス抵抗１６の両端と電気的に接続されている。電流検出部３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２の出力の合流点と負荷２〜５の入力の分岐点との間の配線に設けられた電流センス抵抗１５の両端と電気的に接続されている。電流検出部３３は、マイクロコントローラ３４と電気的に接続されている。
【００５３】
マイクロコントローラ３４は、負荷２〜５が上がり、出力電流値Ｉｏｕｔが上昇して一定になった時点で、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電流値Ｉｉｎと第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電流値Ｉｉｎとを比較して、もっとも効率よく給電できるＤＣ／ＤＣコンバータを探し出して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２のオフ／オンを切り替える制御を行うコントローラである。マイクロコントローラ３４は、プログラムに基づいて所定の情報処理を行う。マイクロコントローラ３４は、電流検出部３３、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２と電気的に接続されている。マイクロコントローラ３４は、一定間隔で電流値検出部３３で検出される第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔをチェックし、チェックした第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔが１０秒以上変化しなかったか判断する。マイクロコントローラ３４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔが１０秒以上変化しなかった場合、電流値検出部３３で検出される、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電流値Ｉｉｎと、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電流値Ｉｉｎと、を取得し、入力電流値Ｉｉｎが低い方のＤＣ／ＤＣコンバータを効率よく給電できるＤＣ／ＤＣコンバータであると判断し、入力電流値Ｉｉｎが低い方のＤＣ／ＤＣコンバータをオンにし、かつ、入力電流値Ｉｉｎが高い方のＤＣ／ＤＣコンバータをオフにする。
【００５４】
次に、本発明の実施例２に係る電源装置におけるマイクロコントローラの動作（電源供給方法）について図面を用いて説明する。図６は、本発明の実施例２に係る電源装置におけるマイクロコントローラの動作を模式的に示したフローチャート図である。なお、電源装置における各構成部については図５を参照されたい。
【００５５】
まず、マイクロコントローラ３４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力電圧Ｖｉｎを給電するように制御する（ステップＢ１）。
【００５６】
次に、マイクロコントローラ３４は、電流検出部３３にて第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔを１秒毎に計測し、計測した出力電流値Ｉｏｕｔを取得する（ステップＢ２）。
【００５７】
次に、マイクロコントローラ３４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔが１０秒以上変化していないか否かを判断する（ステップＢ３）。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔが１０秒未満で変化した場合（ステップＢ３のＮＯ）、ステップＢ３に戻る。
【００５８】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔが１０秒以上変化していない場合（ステップＢ３のＹＥＳ）、マイクロコントローラ３４は、出力電流値Ｉｏｕｔが一定になったと判断し、もっとも効率よく給電できるＤＣ／ＤＣコンバータを探す処理を行う（ステップＢ４〜Ｂ７）。そのために、まず、マイクロコントローラ３４は、電流検出部３３にて第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電流値Ｉｉｎを計測し、計測した第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電流値Ｉｉｎを取得する（ステップＢ４）。
【００５９】
次に、マイクロコントローラ３４は、給電を第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ切り替えるように制御する（ステップＢ５）。
【００６０】
次に、マイクロコントローラ３４は、電流検出部３３にて第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電流値Ｉｉｎを計測し、計測した第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電流値Ｉｉｎを取得する（ステップＢ６）。
【００６１】
最後に、マイクロコントローラ３４は、取得した第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電流値Ｉｉｎと第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電流値Ｉｉｎとを比較し、入力電流値Ｉｉｎが低い方のＤＣ／ＤＣコンバータを、効率よく給電でできるＤＣ／ＤＣコンバータであると判断し、入力電流値Ｉｉｎが低い方のＤＣ／ＤＣコンバータから電力を出力するように制御し（ステップＢ７）、その後、終了する。
【００６２】
実施例２によれば、あらかじめ電源の特性カーブを装置に記憶しておく必要がなく、常に効率がよいＤＣ／ＤＣコンバータを選択して給電できるようになる。
【００６３】
なお、本発明の全開示（請求の範囲及び図面を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 電源装置
２ 第１負荷
３ 第２負荷
４ 第３負荷
５ 第４負荷
１１ 第１ＤＣ／ＤＣコンバータ（スイッチング電源）
１２ 第２ＤＣ／ＤＣコンバータ（スイッチング電源）
１３ 第１ダイオード
１４ 第２ダイオード
１５ 電流センス抵抗
１６ 電流センス抵抗
２０、３０ 電源切替制御部
２１ 第１レジスタ
２２ 第２レジスタ
２３、３３ 電流検出部
２４、３４ マイクロコントローラ（制御部）
１０１ スイッチング電源
１０２ 第１負荷
１０３ 第２負荷
１０４ 第３負荷
１０５ 第４負荷
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置及び情報処理装置並びに電源供給方法に関し、特に、負荷の消費電流に応じて電源を切り替える電源装置及び情報処理装置並びに電源供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電源装置は、回路基板に搭載されたソケットに実装される負荷（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＩＭＭ（Dual Inline Memory Module）等）へ電源を供給する場合、回路構成が最大で、かつ、消費電力が最も大きい負荷を満足するような容量のスイッチング電源（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ）を用いるように設計されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２３９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の電源装置では、装置構成が最小の場合、設計されたスイッチング電源１０１の容量に対し負荷１０２〜１０５で消費する電流値が少ないため、電源あたりの負荷が小さくなり、スイッチング電源１０１の効率特性が悪い状態で電源を負荷１０２〜１０５に供給していた（図７、図８参照）。
【０００５】
昨今、ＬＳＩ（Large Scale Integration）の集積度の向上と動作速度の向上による消費電力の上昇で、情報処理装置の消費電力の大きさが問題となっている。また、ＣＰＵやメモリモジュールなどを複数実装できるようにしておき、ユーザニーズに合わせて装置にスケーラビリティを持たせる必要があるが、そのような装置を最小構成で使用した場合でも、従来の電源電源は、最大実装時の最も負荷電流が大きい場合を考慮して作られているために、電源の効率が悪い状態で使われるため、エネルギーロスが発生していた。昨今の環境意識の向上から、情報処理装置においても消費電力を低減する必要があり、このようなエネルギーロスは極力排除することが求められている。
【０００６】
ところで、従来の電源装置において、記録媒体の種類に応じて電源制御を行うものがあるが（例えば、特許文献１参照）、記録媒体の種類を検出するために予め記録媒体に係る情報を記憶しておかなくてはならず、記憶されていない記録媒体に対しては電源制御を行えなくなるおそれがある。
【０００７】
本発明の主な課題は、スケーラビリティを持つ装置においても負荷変動によらず高い効率で負荷に電源を供給することができる電源装置及び情報処理装置並びに電源供給方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の視点においては、１又は複数の負荷へ電源を供給する電源装置であって、入力された電圧を所定の電圧に変換して前記負荷に向けて出力するとともに互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源と、前記複数のスイッチング電源から前記負荷に向けて出力される出力電流値、及び、前記複数のスイッチング電源に入力される入力電流値の一方又は両方を検出する電流検出部と、前記複数のスイッチング電源のうちいずれか１つを選択して動作させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記電流検出部で検出された前記出力電流値又は前記入力電流値を用いて、前記複数のスイッチング電源のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させることを特徴とする。
【０００９】
本発明の前記電源装置において、前記複数のスイッチング電源のそれぞれに対応する最も電力効率が良くなる電流値の数値範囲を保持するレジスタを備え、前記制御部は、前記電流検出部で検出された前記出力電流値と前記レジスタに保持された前記数値範囲とを比較し、前記出力電流値が含まれる前記数値範囲がある場合には、当該数値範囲に対応するスイッチング電源を選択して動作させることが好ましい。
【００１０】
本発明の前記電源装置において、前記制御部は、前記出力電流値がどの前記数値範囲にも含まれない場合には、前記複数のスイッチングのいずれも動作させないことが好ましい。
【００１１】
本発明の前記電源装置において、前記制御部は、前記複数のスイッチング電源のそれぞれを選択して動作させたときの前記電流検出部で検出された各入力電流値を比較し、最も低い入力電流値に対応するスイッチング電源を選択して動作させることが好ましい。
【００１２】
本発明の前記電源装置において、前記制御部は、前記複数のスイッチング電源のうちいずれか１つを選択して動作させたときの前記電流検出部で検出された前記出力電流値が所定時間以上変化がないか判断し、前記出力電流値が所定時間以上変化がないときに前記入力電流値の比較を行うことが好ましい。
【００１３】
本発明の第２の視点においては、情報処理装置において、１又は複数の負荷と、前記電源装置と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３の視点においては、互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源を用いて１又は複数の負荷へ電源を供給する電源供給方法であって、前記複数のスイッチング電源から前記負荷に向けて出力される出力電流値、又は、前記複数のスイッチング電源に入力される入力電流値を用いて、前記複数のスイッチング電源のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させる工程を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の前記電源供給方法において、前記出力電流値と、予め設定された前記複数のスイッチング電源のそれぞれに対応する最も電力効率が良くなる電流値の数値範囲とを比較し、前記出力電流値が含まれる前記数値範囲がある場合には、当該数値範囲に対応するスイッチング電源を選択して動作させることが好ましい。
【００１６】
本発明の前記電源供給方法において、前記複数のスイッチング電源のそれぞれを選択して動作させたときの各入力電流値を比較し、最も低い入力電流値に対応するスイッチング電源を選択して動作させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、負荷に流れる電流値に応じて効率が良いスイッチング電源を選択することで、スイッチング電源のエネルギーロスを抑えることができ、装置の省エネルギー化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１に係る電源装置及びその周辺の構成を模式的に示したブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電源装置における第１ＤＣ／ＤＣコンバータの効率特性を模式的に示した図である。
【図３】本発明の実施例１に係る電源装置における第２ＤＣ／ＤＣコンバータの効率特性を模式的に示した図である。
【図４】本発明の実施例１に係る電源装置におけるマイクロコントローラの動作を模式的に示したフローチャート図である。
【図５】本発明の実施例２に係る電源装置及びその周辺の構成を模式的に示したブロック図である。
【図６】本発明の実施例２に係る電源装置におけるマイクロコントローラの動作を模式的に示したフローチャート図である。
【図７】従来例に係る電源装置及びその周辺の構成を模式的に示したブロック図である。
【図８】従来例に係る電源装置におけるスイッチング電源の効率特性を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態１に係る電源装置では、１又は複数の負荷（図１の２〜５）へ電源を供給する電源装置（図１の１）であって、入力された電圧を所定の電圧に変換して前記負荷に向けて出力するとともに互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源（図１の１１、１２）と、前記複数のスイッチング電源から前記負荷に向けて出力される出力電流値、及び、前記複数のスイッチング電源に入力される入力電流値の一方又は両方を検出する電流検出部（図１の２３）と、前記複数のスイッチング電源のうちいずれか１つを選択して動作させる制御部（図１の２４）と、を備え、前記制御部は、前記電流検出部で検出された前記出力電流値又は前記入力電流値を用いて、前記複数のスイッチング電源のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させる。
【００２０】
本発明の実施形態２に係る情報処理装置では、１又は複数の負荷（図１の２〜５）と、前記電源装置（図１の１）と、を備える。
【００２１】
本発明の実施形態３に係る電源供給方法では、互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源を用いて１又は複数の負荷へ電源を供給する電源供給方法であって、前記複数のスイッチング電源から前記負荷に向けて出力される出力電流値、又は、前記複数のスイッチング電源に入力される入力電流値を用いて、前記複数のスイッチング電源のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させる工程（図４のステップＡ２〜Ａ９、図６のステップＢ４〜Ｂ７）を含むことを特徴とする。
【００２２】
なお、本出願において図面参照符号を付している場合は、それらは、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【実施例１】
【００２３】
本発明の実施例１に係る電源装置について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る電源装置及びその周辺の構成を模式的に示したブロック図である。図２は、本発明の実施例１に係る電源装置における第１ＤＣ／ＤＣコンバータの効率特性を模式的に示した図である。図３は、本発明の実施例１に係る電源装置における第２ＤＣ／ＤＣコンバータの効率特性を模式的に示した図である。
【００２４】
電源装置１は、モデルにより負荷２〜５の数を変えることができる装置（例えば、情報処理装置）へ電源を供給する装置である。電源装置１は、主な構成部として、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、第１ダイオード１３と、第２ダイオード１４と、電流センス抵抗１５と、電源切替制御部２０と、を有する。
【００２５】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２よりも小さい電流を出力する小・中出力用のスイッチング電源である。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、マイクロコントローラ２４の制御に応じて、入力された電圧（例えば、１２Ｖ）を所定の電圧（例えば、１．５Ｖ）に変換して第１ダイオード１３に向けて出力する。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電圧は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される電圧と共通である。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の性能は、最大５［Ａ］で、第１負荷２のみもしくは第１負荷２と第２負荷３が実装された場合で、負荷２、３に流れる電流値の合計が０〜５［Ａ］の時に使用される。
【００２６】
第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１よりも大きい電流を出力する大出力用のスイッチング電源である。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、マイクロコントローラ２４の制御に応じて、入力された電圧（例えば、１２Ｖ）を所定の電圧（例えば、１．５Ｖ）に変換して第２ダイオード１４に向けて出力する。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される電圧は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電圧と共通である。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の性能は、最大２０［Ａ］で、第１負荷２、第２負荷３、及び第３負荷４の３つが実装された場合、もしくは第１負荷２、第２負荷３、第３負荷４、第４負荷５の全てが実装された場合で、負荷２〜５に流れる電流が５〜２０［Ａ］の時に使用する。
【００２７】
第１ダイオード１３は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から出力された電流を電流センス抵抗１５に向けてのみ出力する電子素子である。第１ダイオード１３は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から電流が出力されずに第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から電流が出力されているときに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から電流が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力されないようにするためのものである。
【００２８】
第２ダイオード１４は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から出力された電流を電流センス抵抗１５に向けてのみ出力する電子素子である。第２ダイオード１４は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から電流が出力されずに第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から電流が出力されているときに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から電流が第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に入力されないようにするためのものである。
【００２９】
電流センス抵抗１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２の出力の合流点と負荷２〜５の入力の分岐点との間の配線に流れる電流を検出するための抵抗である。電流センス抵抗１５の両端は、電流検出部２３と電気的に接続されている。
【００３０】
電源切替制御部２０は、電源の切り替えを制御する構成部である。電流切替制御部２０は、第１レジスタ２１と、第２レジスタ２２と、電流検出部２３と、マイクロコントローラ２４と、を有する。
【００３１】
第１レジスタ２１は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をオンにする電流値の範囲を規定するための閾値上限値及び閾値下限値を保持するレジスタである。第１レジスタ２１は、マイクロコントローラ２４と電気的に接続されている。第１レジスタ２１は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の効率特性（図２参照）に基づいて閾値上限値及び閾値下限値を決めておき、装置の立ち上げ時の初期化処理で閾値上限値及び閾値下限値を設定しておく。
【００３２】
第２レジスタ２２は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をオンにする電流値の範囲を規定するための閾値上限値及び閾値下限値を保持するレジスタである。第２レジスタ２２は、マイクロコントローラ２４と電気的に接続されている。第２レジスタ２２は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の効率特性（図３参照）に基づいて閾値上限値及び閾値下限値を決めておき、装置の立ち上げ時の初期化処理で閾値上限値及び閾値下限値を設定しておく。
【００３３】
電流検出部２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１又は１２から負荷２〜５に向けて出力される出力電流を検出するため構成部である。電流検出部２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２の出力の合流点と負荷２〜５の入力の分岐点との間の配線に設けられた電流センス抵抗１５の両端と電気的に接続されている。電流検出部２３は、マイクロコントローラ２４と電気的に接続されている。
【００３４】
マイクロコントローラ２４は、電流検出部２３で検出された電流値と、レジスタ２１、２２に保持された閾値上限値及び閾値下限値とを比較し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２のオフ／オンを切り替える制御を行うコントローラである。マイクロコントローラ２４は、プログラムに基づいて所定の情報処理を行う。マイクロコントローラ２４は、レジスタ２１、２２、電流検出部２３、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２と電気的に接続されている。マイクロコントローラ２４は、一定間隔で電流値検出部２３で検出される電流値をチェックし、チェックした電流値と、レジスタ２１、２２の閾値上限値及び閾値下限値とを比較する。電流検出部２３で検出された電流値が第１レジスタ２１の閾値上限値と閾値下限値との範囲に入っている場合、マイクロコントローラ２４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をオンにし、かつ、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をオフにする。電流検出部２３で検出された電流値が第２レジスタ２２の閾値上限値と閾値下限値との範囲に入っている場合、マイクロコントローラ２４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をオフにし、かつ、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をオンにする。
【００３５】
次に、本発明の実施例１に係る電源装置におけるマイクロコントローラの動作（電源供給方法）について図面を用いて説明する。図４は、本発明の実施例１に係る電源装置におけるマイクロコントローラの動作を模式的に示したフローチャート図である。なお、電源装置における各構成部については図１を参照されたい。
【００３６】
まず、マイクロコントローラ２４は、装置立ち上げ時の初期化処理でレジスタ２１、２２の閾値の上限値及び下限値の設定を行う（ステップＡ１）。ここで、初期化処理では、以下のような処理を行う。
【００３７】
マイクロコントローラ２４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の効率特性（図２参照）、及び、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の効率特性（図３参照）に基づいて、レジスタ２１、２２に設定する閾値（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を切り替えるための閾値）の上限値及び下限値を決定する。例えば、それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２において、装置の負荷電流に応じて常に８０％以上の効率が出せるように設定する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２は、１２Ｖを入力とし、１．５Ｖを生成出力するものとする。図２を見ると、入力が１２Ｖの時に小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が効率を８０％以上出せるのは、出力電流が１〜５［Ａ］までである。したがって、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の閾値下限値は１［Ａ］を設定したいが、スタンバイ状態などのように、装置がほとんど動作していない場合でも電源を供給していなければならない場合があるため、小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の閾値下限値の設定値は０［Ａ］にしておく。次に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の閾値上限値、及び、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の閾値下限値を決める。ここで、図２を見ると小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は５［Ａ］を出力しても効率は８５％以上が得られている。一方、図３を見ると大出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は５［Ａ］を出力する時に効率は８０％がなんとか出せる程度であり、５［Ａ］未満になると効率が８０％を切ってしまう。したがって、小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と高出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２とは、負荷電流が５［Ａ］を境に切り替えると常に装置の効率が８０％以上を維持できることになる。よって、小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の閾値上限値は５［Ａ］、高出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の閾値下限値も５［Ａ］と決める。また、高出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の閾値上限値は、負荷側の最大負荷に合わせて２０［Ａ］と設定する。
【００３８】
ステップＡ１の後、マイクロコントローラ２４は、現在の電流検出部２３で検出された電流値を取得する（ステップＡ２）。
【００３９】
ステップＡ２の後、マイクロコントローラ２４は、取得した電流値と、第１レジスタ２１に設定された閾値下限値及び閾値上限値とを比較する（ステップＡ３）。
【００４０】
ステップＡ３の後、マイクロコントローラ２４は、検出した電流値が、第１レジスタ２１に設定された閾値下限値以上かつ閾値上限値以下であるか否かを判断する（ステップＡ４）。
【００４１】
検出した電流値が第１レジスタ２１に設定された閾値下限値以上かつ閾値上限値以下である場合（ステップＡ４のＹＥＳ）、マイクロコントローラ２４は、小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をオンにし、かつ、高出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をオフにし（ステップＡ５）、その後、ステップＡ２に戻る。
【００４２】
検出した電流値が第１レジスタ２１に設定された閾値下限値以上かつ閾値上限値以下でない場合（ステップＡ４のＮＯ）、マイクロコントローラ２４は、検出した電流値が、第２レジスタ２２に設定された閾値下限値及び閾値上限値と比較する（ステップＡ６）。
【００４３】
ステップＡ６の後、マイクロコントローラ２４は、検出した電流値が、第２レジスタ２２に設定された閾値下限値より大きくかつ閾値上限値以下であるか否かを判断する（ステップＡ７）。
【００４４】
検出した電流値が第２レジスタ２２に設定された閾値下限値より大きくかつ閾値上限値以下である場合（ステップＡ７のＹＥＳ）、マイクロコントローラ２４は、小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をオフにし、かつ、高出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をオンにし（ステップＡ８）、その後、ステップＡ２に戻る。
【００４５】
検出した電流値が第２レジスタ２２に設定された閾値下限値より大きくかつ閾値上限値以下でない場合（ステップＡ７のＮＯ）、電流値が過電流となっているため、マイクロコントローラ２４は、小・中出力用の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１をオフにし、かつ、高出力用の第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をオフにし（ステップＡ９）、その後、処理を終了する。
【００４６】
実施例１によれば、以下のような効果を奏する。
【００４７】
第１の効果は、負荷に流れる電流値に応じて効率が良いＤＣ／ＤＣコンバータ１１又は１２を選択することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２のエネルギーロスを抑えることができ、装置の省エネルギー化が実現できる。特に、スケーラビリティを持つ装置（例えば、情報処理装置）においても、負荷変動によらず常に高い効率でＤＣ／ＤＣコンバータから電源を供給することができ、エネルギーロスを抑えることができる。
【００４８】
第２の効果は、レジスタ２１、２２で効率が高い電流範囲を保持しておき、実際に流れる電流値と比較して出力制御を行う方式をとることで、安価に効率の良い電源を構成することができる。
【００４９】
なお、実施例１は効率が異なる２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２を用いた例であるが、効率の異なるＤＣ／ＤＣコンバータをいくつでも（３個以上）組み合わせてもよく、きめ細かい制御を行うことでＤＣ／ＤＣコンバータのエネルギーロスを最小限に抑えることができる。
【実施例２】
【００５０】
本発明の実施例２に係る電源装置について図面を用いて説明する。図５は、本発明の実施例２に係る電源装置及びその周辺の構成を模式的に示したブロック図である。
【００５１】
実施例２は、実施例１の変形例であり、電圧Ｖｉｎが供給される共通の配線（ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２に分岐する前の部分の配線）上に電流センス抵抗１６を設け、電流センス抵抗１６の両端に電流検出部２３を電気的に接続し、電流検出部２３にて入力電流値Ｉｉｎを検出するようにしたものである。また、実施例２では、実施例１におけるレジスタ（図１の２１、２２）を用いないで、電源切替制御部３０のマイクロコントローラ３４において、負荷２〜５が上がり、出力電流値Ｉｏｕｔが上昇して一定になった時点で、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電流値Ｉｉｎと第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電流値Ｉｉｎとを比較して、もっとも効率よく給電できるＤＣ／ＤＣコンバータを探し出す動作を行う。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００５２】
電流検出部３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１又は１２に入力される入力電流値Ｉｉｎ、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１又は１２から負荷２〜５に向けて出力される出力電流値Ｉｏｕｔを検出するため構成部である。電流検出部３３は、電圧Ｖｉｎが供給される共通の配線（ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２に分岐する前の部分の配線）上に設けられた電流センス抵抗１６の両端と電気的に接続されている。電流検出部３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２の出力の合流点と負荷２〜５の入力の分岐点との間の配線に設けられた電流センス抵抗１５の両端と電気的に接続されている。電流検出部３３は、マイクロコントローラ３４と電気的に接続されている。
【００５３】
マイクロコントローラ３４は、負荷２〜５が上がり、出力電流値Ｉｏｕｔが上昇して一定になった時点で、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電流値Ｉｉｎと第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電流値Ｉｉｎとを比較して、もっとも効率よく給電できるＤＣ／ＤＣコンバータを探し出して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２のオフ／オンを切り替える制御を行うコントローラである。マイクロコントローラ３４は、プログラムに基づいて所定の情報処理を行う。マイクロコントローラ３４は、電流検出部３３、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２と電気的に接続されている。マイクロコントローラ３４は、一定間隔で電流値検出部３３で検出される第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔをチェックし、チェックした第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔが１０秒以上変化しなかったか判断する。マイクロコントローラ３４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔが１０秒以上変化しなかった場合、電流値検出部３３で検出される、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電流値Ｉｉｎと、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電流値Ｉｉｎと、を取得し、入力電流値Ｉｉｎが低い方のＤＣ／ＤＣコンバータを効率よく給電できるＤＣ／ＤＣコンバータであると判断し、入力電流値Ｉｉｎが低い方のＤＣ／ＤＣコンバータをオンにし、かつ、入力電流値Ｉｉｎが高い方のＤＣ／ＤＣコンバータをオフにする。
【００５４】
次に、本発明の実施例２に係る電源装置におけるマイクロコントローラの動作（電源供給方法）について図面を用いて説明する。図６は、本発明の実施例２に係る電源装置におけるマイクロコントローラの動作を模式的に示したフローチャート図である。なお、電源装置における各構成部については図５を参照されたい。
【００５５】
まず、マイクロコントローラ３４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力電圧Ｖｉｎを給電するように制御する（ステップＢ１）。
【００５６】
次に、マイクロコントローラ３４は、電流検出部３３にて第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔを１秒毎に計測し、計測した出力電流値Ｉｏｕｔを取得する（ステップＢ２）。
【００５７】
次に、マイクロコントローラ３４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔが１０秒以上変化していないか否かを判断する（ステップＢ３）。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔが１０秒未満で変化した場合（ステップＢ３のＮＯ）、ステップＢ３に戻る。
【００５８】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流値Ｉｏｕｔが１０秒以上変化していない場合（ステップＢ３のＹＥＳ）、マイクロコントローラ３４は、出力電流値Ｉｏｕｔが一定になったと判断し、もっとも効率よく給電できるＤＣ／ＤＣコンバータを探す処理を行う（ステップＢ４〜Ｂ７）。そのために、まず、マイクロコントローラ３４は、電流検出部３３にて第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電流値Ｉｉｎを計測し、計測した第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電流値Ｉｉｎを取得する（ステップＢ４）。
【００５９】
次に、マイクロコントローラ３４は、給電を第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ切り替えるように制御する（ステップＢ５）。
【００６０】
次に、マイクロコントローラ３４は、電流検出部３３にて第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電流値Ｉｉｎを計測し、計測した第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電流値Ｉｉｎを取得する（ステップＢ６）。
【００６１】
最後に、マイクロコントローラ３４は、取得した第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電流値Ｉｉｎと第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電流値Ｉｉｎとを比較し、入力電流値Ｉｉｎが低い方のＤＣ／ＤＣコンバータを、効率よく給電でできるＤＣ／ＤＣコンバータであると判断し、入力電流値Ｉｉｎが低い方のＤＣ／ＤＣコンバータから電力を出力するように制御し（ステップＢ７）、その後、終了する。
【００６２】
実施例２によれば、あらかじめ電源の特性カーブを装置に記憶しておく必要がなく、常に効率がよいＤＣ／ＤＣコンバータを選択して給電できるようになる。
【００６３】
なお、本発明の全開示（請求の範囲及び図面を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 電源装置
２ 第１負荷
３ 第２負荷
４ 第３負荷
５ 第４負荷
１１ 第１ＤＣ／ＤＣコンバータ（スイッチング電源）
１２ 第２ＤＣ／ＤＣコンバータ（スイッチング電源）
１３ 第１ダイオード
１４ 第２ダイオード
１５ 電流センス抵抗
１６ 電流センス抵抗
２０、３０ 電源切替制御部
２１ 第１レジスタ
２２ 第２レジスタ
２３、３３ 電流検出部
２４、３４ マイクロコントローラ（制御部）
１０１ スイッチング電源
１０２ 第１負荷
１０３ 第２負荷
１０４ 第３負荷
１０５ 第４負荷
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数の負荷へ電源を供給する電源装置であって、
入力された電圧を所定の電圧に変換して前記負荷に向けて出力するとともに互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源と、
前記複数のスイッチング電源から前記負荷に向けて出力される出力電流値、及び、前記複数のスイッチング電源に入力される入力電流値の一方又は両方を検出する電流検出部と、
前記複数のスイッチング電源のうちいずれか１つを選択して動作させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電流検出部で検出された前記出力電流値又は前記入力電流値を用いて、前記複数のスイッチング電源のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記複数のスイッチング電源のそれぞれに対応する最も電力効率が良くなる電流値の数値範囲を保持するレジスタを備え、
前記制御部は、前記電流検出部で検出された前記出力電流値と前記レジスタに保持された前記数値範囲とを比較し、前記出力電流値が含まれる前記数値範囲がある場合には、当該数値範囲に対応するスイッチング電源を選択して動作させることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記出力電流値がどの前記数値範囲にも含まれない場合には、前記複数のスイッチングのいずれも動作させないことを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数のスイッチング電源のそれぞれを選択して動作させたときの前記電流検出部で検出された各入力電流値を比較し、最も低い入力電流値に対応するスイッチング電源を選択して動作させることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数のスイッチング電源のうちいずれか１つを選択して動作させたときの前記電流検出部で検出された前記出力電流値が所定時間以上変化がないか判断し、前記出力電流値が所定時間以上変化がないときに前記入力電流値の比較を行うことを特徴とする請求項４記載の電源装置。
【請求項６】
１又は複数の負荷と、
請求項１乃至５のいずれか一に記載の電源装置と、
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項７】
互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源を用いて１又は複数の負荷へ電源を供給する電源供給方法であって、
前記複数のスイッチング電源から前記負荷に向けて出力される出力電流値、又は、前記複数のスイッチング電源に入力される入力電流値を用いて、前記複数のスイッチング電源のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させる工程を含むことを特徴とする電源供給方法。
【請求項８】
前記出力電流値と、予め設定された前記複数のスイッチング電源のそれぞれに対応する最も電力効率が良くなる電流値の数値範囲とを比較し、前記出力電流値が含まれる前記数値範囲がある場合には、当該数値範囲に対応するスイッチング電源を選択して動作させることを特徴とする請求項７記載の電源供給方法。
【請求項９】
前記複数のスイッチング電源のそれぞれを選択して動作させたときの各入力電流値を比較し、最も低い入力電流値に対応するスイッチング電源を選択して動作させることを特徴とする請求項７記載の電源供給方法。
【請求項１】
１又は複数の負荷へ電源を供給する電源装置であって、
入力された電圧を所定の電圧に変換して前記負荷に向けて出力するとともに互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源と、
前記複数のスイッチング電源から前記負荷に向けて出力される出力電流値、及び、前記複数のスイッチング電源に入力される入力電流値の一方又は両方を検出する電流検出部と、
前記複数のスイッチング電源のうちいずれか１つを選択して動作させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電流検出部で検出された前記出力電流値又は前記入力電流値を用いて、前記複数のスイッチング電源のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記複数のスイッチング電源のそれぞれに対応する最も電力効率が良くなる電流値の数値範囲を保持するレジスタを備え、
前記制御部は、前記電流検出部で検出された前記出力電流値と前記レジスタに保持された前記数値範囲とを比較し、前記出力電流値が含まれる前記数値範囲がある場合には、当該数値範囲に対応するスイッチング電源を選択して動作させることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記出力電流値がどの前記数値範囲にも含まれない場合には、前記複数のスイッチングのいずれも動作させないことを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数のスイッチング電源のそれぞれを選択して動作させたときの前記電流検出部で検出された各入力電流値を比較し、最も低い入力電流値に対応するスイッチング電源を選択して動作させることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数のスイッチング電源のうちいずれか１つを選択して動作させたときの前記電流検出部で検出された前記出力電流値が所定時間以上変化がないか判断し、前記出力電流値が所定時間以上変化がないときに前記入力電流値の比較を行うことを特徴とする請求項４記載の電源装置。
【請求項６】
１又は複数の負荷と、
請求項１乃至５のいずれか一に記載の電源装置と、
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項７】
互いに出力特性が異なる複数のスイッチング電源を用いて１又は複数の負荷へ電源を供給する電源供給方法であって、
前記複数のスイッチング電源から前記負荷に向けて出力される出力電流値、又は、前記複数のスイッチング電源に入力される入力電流値を用いて、前記複数のスイッチング電源のうち最も電力効率が良くなるスイッチング電源を選択して動作させる工程を含むことを特徴とする電源供給方法。
【請求項８】
前記出力電流値と、予め設定された前記複数のスイッチング電源のそれぞれに対応する最も電力効率が良くなる電流値の数値範囲とを比較し、前記出力電流値が含まれる前記数値範囲がある場合には、当該数値範囲に対応するスイッチング電源を選択して動作させることを特徴とする請求項７記載の電源供給方法。
【請求項９】
前記複数のスイッチング電源のそれぞれを選択して動作させたときの各入力電流値を比較し、最も低い入力電流値に対応するスイッチング電源を選択して動作させることを特徴とする請求項７記載の電源供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１６１１２４（Ｐ２０１２−１６１１２４Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４８０（Ｐ２０１１−１７４８０）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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