JP2020137388A - 処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部機器への給電による消費電力の増大を抑制できる、処理装置を提供する。【解決手段】ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器とＵＳＢコネクタ５１との接続を検知した際、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３からＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子に固定電圧を出力させる。このとき、ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を停止させている。その後、ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器からの給電要求を受信した際、要求電圧が固定電圧と等しい場合には、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３からＶＢＵＳ端子に固定電圧を出力させる。一方、要求電圧が固定電圧と等しくない場合、ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２からＶＢＵＳ端子に要求電圧を出力させる。【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタなどの画像処理装置を含む処理装置に関する。

従来、処理装置に備えられている電源装置は、商用電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータと、ＡＣ−ＤＣコンバータが出力する直流電圧を所定の直流電圧に更に変換する複数のＤＣ−ＤＣコンバータとを有している。たとえば、特許文献１に記載の電源装置では、ＡＣ−ＤＣコンバータで交流電圧からモータドライバなどの負荷に供給される直流電圧が生成され、更に、その直流電圧がＤＣ−ＤＣコンバータで３．３Ｖや１．５Ｖの直流電圧に変換される。

一方、外部機器との接続のためのインタフェースを備える装置には、従来のＵＳＢ（Universal Serial Bus）２．０規格やＵＳＢ３．１規格だけではなく、ＵＳＢ−ＰＤ（Universal Serial Bus - Power Delivery）規格を満たすものがある。この装置では、その装置に接続されている給電先の給電要求に応じて、５ｍＷから１００Ｗまでの範囲の様々な電力を給電する必要がある。

特開２０１３−３４３６５号公報

その必要を満たすため、電源装置にＵＳＢ給電専用のＤＣ−ＤＣコンバータを新たに設けて、ＵＳＢ給電専用のＤＣ−ＤＣコンバータから電力を給電先に給電する構成が考えられる。しかし、ＵＳＢ給電専用のＤＣ−ＤＣコンバータは、消費電力が大きく、ＵＳＢ給電専用のＤＣ−ＤＣコンバータが頻繁に駆動されると、消費電力が増加する。

本発明の目的は、外部機器への給電による消費電力の増大を抑制できる、処理装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る処理装置は、外部機器が接続可能であって、外部機器に電力を給電する給電端子と外部機器との通信を行う通信端子とを有する外部機器コネクタと、外部機器と外部機器コネクタとの接続を検知し、通信端子を介して外部機器からの給電要求を受信する制御部と、直流電圧を変換して固定電圧を出力する出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータと、直流電圧を制御部からの指示に基づいて設定された可変電圧に変換し、可変電圧を出力する出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータと、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子が給電端子に接続される第１切替状態と、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子が給電端子に接続される第２切替状態とのいずれかに切り替える切替スイッチ部と、を備え、制御部は、外部機器と外部機器コネクタとの接続を検知した際、第１切替状態にさせるように切替スイッチ部を制御し、固定電圧を出力させるように出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、外部機器からの給電要求を受信した際、給電要求の電圧が固定電圧と等しい場合、給電要求の電圧を出力させるように出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、外部機器からの給電要求を受信した際、給電要求の電圧が固定電圧と等しくない場合、第１切替状態から第２切替状態に切り替えさせるように切替スイッチ部を制御し、給電要求の電圧を出力させるように出力電圧可変ＤＣ−ＤＣを制御する。

この構成によれば、制御部は、外部機器と外部機器コネクタとの接続を検知した際、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータから給電端子に固定電圧を出力させる。このとき、制御部は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させている。その後、制御部は、外部機器からの給電要求を受信した際、給電要求の電圧値が固定電圧と等しい場合には、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータから給電端子に固定電圧を出力させる。一方、給電要求の電圧値が固定電圧と等しくない場合、制御部は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータから給電端子に給電要求に応じた電圧を出力させる。これにより、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータが無駄に動作せず、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータが頻繁に駆動されることによる消費電力の増大を抑制することができる。

本発明によれば、外部機器への給電による消費電力の増大を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る処理装置の電気的構成を示す図である。 第１給電制御のメインフローを示すフローチャートである。 第１リクエスト応答処理の流れを示すフローチャート（その１）である。 第１リクエスト応答処理の流れを示すフローチャート（その２）である。 本発明の他の実施形態に係る処理装置の電気的構成を示す図である。 第２給電制御のメインフローを示すフローチャートである。 第２リクエスト応答処理の流れを示すフローチャート（その１）である。 第２リクエスト応答処理の流れを示すフローチャート（その２）である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜処理装置の構成＞
図１に示される処理装置１は、外部の商用電源から電源コード２を介して供給される交流電力で動作する装置である。処理装置１は、複数のモータＭと、各モータＭへの給電を制御するモータドライバ１１とを備えている。処理装置１は、たとえば、ＭＦＰ（Multi-Function Peripheral）であり、複数のモータＭは、原稿を読み取る読取部、用紙を搬送する搬送部およびその搬送される用紙に画像を形成する画像形成部をそれぞれ駆動する。

処理装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２、ＲＡＭ１３（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）１４および各種のロジック回路１５，１６を備えている。ＲＡＭ１３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリであり、ＣＰＵ１２がプログラムを実行する際のワークエリアとして使用される。ＲＯＭ１４は、フラッシュメモリなどの書き換え可能な不揮発性メモリからなる。ＲＯＭ１４には、ＣＰＵ１２によって実行されるプログラムや各種のデータなどが記憶されている。ロジック回路１５，１６は、論理演算を行う電子回路である。

また、処理装置１は、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３およびロジック用ＤＣ−ＤＣコンバータ２４，２５，２６を備えている。処理装置１では、外部の商用電源から供給される交流電圧がＡＣ−ＤＣコンバータ２１で直流電圧に変換され、その直流電圧が必要に応じて出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３およびロジック用ＤＣ−ＤＣコンバータ２４，２５，２６で降圧されて各部に供給される。

ＡＣ−ＤＣコンバータ２１は、整流平滑回路などを備えている。ＡＣ−ＤＣコンバータ２１の入力端子３１には、外部の商用電源から電源コード２を介して供給される交流電圧が入力される。ＡＣ−ＤＣコンバータ２１は、入力端子３１に入力される交流電圧を一定の直流電圧（たとえば、ＤＣ２４Ｖ）に変換して、その変換後の直流電圧を出力端子３２から出力する。モータドライバ１１には、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１の出力端子３２から出力される直流電圧が供給される。

出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、リニアレギュレータなどを備えている。出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の入力端子３３には、配線３４が接続されており、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１の出力端子３２から出力される直流電圧が配線３４を介して入力される。出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、ＣＰＵ１２からの指示に従って、入力端子３３に入力される直流電圧をＤＣ９Ｖ、ＤＣ１５ＶおよびＤＣ２０Ｖの直流電圧のいずれかに変換して、その変換後の直流電圧を出力端子３５から出力する。

出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、リニアレギュレータなどを備えている。出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の入力端子３６には、配線３７が接続されており、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１の出力端子３２から出力される直流電圧が配線３７を介して入力される。出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、入力端子３６に入力される直流電圧を一定の直流電圧（ＤＣ５Ｖ）に変換して、その変換後の直流電圧を出力端子３８から出力する。

ロジック用ＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、リニアレギュレータなどを備えている。ロジック用ＤＣ−ＤＣコンバータ２４の入力端子４１には、配線４２が接続されており、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力端子３８から出力される直流電圧が配線４２を介して入力される。ロジック用ＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、入力端子４１に入力される直流電圧を一定の直流電圧に変換して、その変換後の直流電圧を出力端子４３から出力する。出力端子４３から出力される直流電圧は、たとえば、ＤＣ３．３Ｖであり、ＤＣ３．３Ｖの電圧で動作するロジック回路１５などに供給される。

ロジック用ＤＣ−ＤＣコンバータ２５は、リニアレギュレータなどを備えている。ロジック用ＤＣ−ＤＣコンバータ２５の入力端子４４には、配線４５が接続されており、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力端子３８から出力される直流電圧が配線４５を介して入力される。ロジック用ＤＣ−ＤＣコンバータ２５は、入力端子４４に入力される直流電圧を一定の直流電圧に変換して、その変換後の直流電圧を出力端子４６から出力する。出力端子４６から出力される直流電圧は、たとえば、ＤＣ１．５Ｖであり、ＤＣ１．５Ｖの電圧で動作するＲＡＭ１３などに供給される。

ロジック用ＤＣ−ＤＣコンバータ２６は、リニアレギュレータなどを備えている。ロジック用ＤＣ−ＤＣコンバータ２６の入力端子４７には、配線４８が接続されており、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力端子３８から出力される直流電圧が配線４８を介して入力される。ロジック用ＤＣ−ＤＣコンバータ２５は、入力端子４７に入力される直流電圧を一定の直流電圧に変換して、その変換後の直流電圧を出力端子４９から出力する。出力端子４９から出力される直流電圧は、たとえば、ＤＣ１．０Ｖであり、ＤＣ１．０Ｖの電圧で動作するＣＰＵ１２などに供給される。

また、処理装置１は、外部機器をＵＳＢ接続するためのＵＳＢインタフェース５０を備えている。ＵＳＢインタフェース５０には、ＵＳＢコネクタ５１（外部機器コネクタの一例）およびＵＳＢコントローラ５２（制御部の一例）が設けられている。ＵＳＢコネクタ５１およびＵＳＢコントローラ５２は、ＵＳＢ３．１規格およびＵＳＢ−ＰＤ規格に準じている。

ＵＳＢコネクタ５１は、Ｔｙｐｅ−Ｃコネクタのレセプタクル（メス側）であり、Ｔｙｐｅ−Ｃコネクタのプラグ（オス側）を受け入れる受入口が処理装置１の筐体から外部に露出するように配置されている。ＵＳＢコネクタ５１は、ＣＣ１端子、ＣＣ２端子、Ｄｐ（Ｄ＋）１端子、Ｄｐ２端子、Ｄｎ（Ｄ−）１端子、Ｄｎ２端子、ＴＸ１端子対（ＴＸｐ１端子とＴＸｎ１端子）、ＴＸ２端子対（ＴＸｐ２端子とＴＸｎ２端子）、ＲＸ１端子対（ＲＸｐ１端子とＲＸｎ１端子）、ＲＸ２端子対（ＲＸｐ２端子とＲＸｎ２端子）、ＧＮＤ端子、ＶＢＵＳ端子および図示しないＳＢＵ1端子、ＳＢＵ２端子を有しており、Ｔｙｐｅ−Ｃコネクタのプラグを上下２方向に受入可能な構成となっている。

ＵＳＢコントローラ５２は、電力設定用通信／給電制御部５３、ケーブルプラグ電力供給部５４、給電能力提示部５５、ＵＳＢ通信制御部５６およびマルチプレクサ（ＭＵＸ）５７を備えている。

電力設定用通信／給電制御部５３は、ＵＳＢコネクタ５１にＵＳＢケーブルの一端に設けられたプラグが接続されると、その接続（ケーブル接続）を検知する機能を有している。ＵＳＢケーブルの他端は、外部機器に接続されている。電力設定用通信／給電制御部５３によりケーブル接続が検知されると、電力設定用通信／給電制御部５３はＣＣ１端子，ＣＣ２端子を介して、外部機器との間でＵＳＢ接続のコンフィグレーションを行う。

ＵＳＢ接続のコンフィグレーションにより、電力設定用通信／給電制御部５３はＶＢＵＳ端子がＵＳＢ給電のソースとして動作するか否か、受入れたＴｙｐｅ−Ｃコネクタのプラグ（オス側）の方向、ＵＳＢによるデータ通信の方向を決定する。また、電力設定用通信／給電制御部５３は、ＶＢＵＳ端子がＵＳＢ給電のソースとして動作する場合、給電能力提示部５５に設けられている可変電流源６３，６４およびスイッチ６５，６６を制御して、ＶＢＵＳからの初期給電能力を外部機器へ通知する。

電力設定用通信／給電制御部５３は、検出したＴｙｐｅ−Ｃコネクタのプラグの方向に基づき、ＣＣ１端子、ＣＣ２端子のうち、適切な一つをコンフィグレーション用の通信（ＣＣ通信）用の端子に決定する。ＣＣ通信では、ＵＳＢ−ＰＤ規格に準じて、ＶＢＵＳ端子の電源の制御やＵＳＢケーブルを使用してＵＳＢ規格以外のデータのやり取りを行うオルタネートモードを実行するための制御の為の通信を、外部機器との間で行う。また、ケーブルプラグ電力供給部５４に設けられているスイッチ６１，６２を制御し、ＣＣ通信用に割り当てなかった端子をＵＳＢケーブルに内蔵されているＥＭＣＡ（Electrical Marked Cable Assembly）にケーブルプラグ電力（ＶＣＯＮＮ）が供給されるように設定する。

また、ＵＳＢ通信制御部５６には、マルチプレクサ５７が接続されており、ＵＳＢ通信制御部５６は、電力設定用通信／給電制御部５３が検出したＴｙｐｅ−Ｃコネクタのプラグの方向に基づきマルチプレクサ５７ならびにＴＸ１端子対またはＴＸ２端子対、ＲＸ１端子対またはＲＸ２端子対を介して、外部機器との間でデータ通信を行う。

ＵＳＢ−ＰＤ規格では、パワールールが定められており、このパワールールでは、機器の供給可能電力に応じてＤＣ５Ｖ、ＤＣ９Ｖ、ＤＣ１５ＶおよびＤＣ２０Ｖの電圧を外部機器に供給可能であり、ＤＣ５Ｖ、ＤＣ９ＶおよびＤＣ１５Ｖでの最大電流が３Ａに規定され、ＤＣ２０Ｖでの最大電流が５Ａに規定されている。また、ＵＳＢ−ＰＤ規格ではパワールールに規定された電圧以外のＤＣ３．３Ｖ〜２１Ｖまでの任意の電圧を外部機器が要求可能であることも規定されている。そして、電力設定用通信／給電制御部５３が電圧値と電流値との組合せによる給電要求を供給可能と判断した場合、ＣＣ通信により外部機器へ供給可能を通知する。

ＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子には、切替スイッチ部７１を介して、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２および出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３が接続されている。切替スイッチ部７１は、第１スイッチング素子７２、第１逆流防止素子７３、第２スイッチング素子７４および第２逆流防止素子７５を備えている。

第１スイッチング素子７２、第１逆流防止素子７３、第２スイッチング素子７４および第２逆流防止素子７５は、いずれもＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（ＮＭＯＳ）である。

第１スイッチング素子７２と第１逆流防止素子７３とは、逆直列（Back-to-Back）接続されている。すなわち、第１スイッチング素子７２のソースと第１逆流防止素子７３のソースとが接続されている。第１スイッチング素子７２のドレインは、配線７６を介して、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力端子３８と接続されている。第１逆流防止素子７３のドレインは、配線７７を介して、ＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子に接続されている。

また、第２スイッチング素子７４と第２逆流防止素子７５とは、逆直列接続されている。すなわち、第２スイッチング素子７４のソースと第２逆流防止素子７５のソースとが接続されている。第２スイッチング素子７４のドレインは、配線７８を介して、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力端子３５と接続されている。第２逆流防止素子７５のドレインは、配線７９を介して、ＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子に接続されている。

ＵＳＢコントローラ５２の電力設定用通信／給電制御部５３（以下、単に「ＵＳＢコントローラ５２」という。）は、ＵＳＢコネクタ５１に接続された外部機器への給電を制御するため、第１スイッチング素子７２、第１逆流防止素子７３、第２スイッチング素子７４および第２逆流防止素子７５の導通（オン）および非導通（オフ）の切り替えを制御する。

このＵＳＢコントローラ５２による切り替えの制御により、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力端子３８がＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子と接続され、出力端子３８から出力される直流電圧をＶＢＵＳ端子に供給可能な第１切替状態と、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力端子３５がＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子と接続され、出力端子３５から出力される直流電圧をＶＢＵＳ端子に供給可能な第２切替状態とに切り替えられる。

すなわち、ＵＳＢコントローラ５２が第１スイッチング素子７２、第１逆流防止素子７３をオンにして、配線７６，７７間が導通可能とされることにより、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力端子３８から出力される直流電圧をＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子に供給可能な第１切替状態となる。第１切替状態では、第２スイッチング素子７４および第２逆流防止素子７５がオフにされる。

一方、ＵＳＢコントローラ５２が第２スイッチング素子７４、第２逆流防止素子７５をオンにして、配線７８，７９間が導通可能とされることにより、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力端子３５から出力される直流電圧をＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子に供給可能な第２切替状態となる。第２切替状態では、第１スイッチング素子７２、第１逆流防止素子がオフにされる。

＜第１給電制御＞
ＵＳＢコネクタ５１に接続された外部機器に電力を供給するため、ＵＳＢコントローラ５２（電力設定用通信／給電制御部５３）により、図２に示される第１給電制御のメインフローが実行される。

ＵＳＢコネクタ５１に外部機器が接続される前の初期状態では、ＵＳＢコントローラ５２は、ＣＰＵ１２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を停止させている（Ｓ１１）。また、ＵＳＢコントローラ５２は、第１スイッチング素子７２および第２スイッチング素子７４をともにオフにしている（Ｓ１２）。

ＵＳＢコネクタ５１にＵＳＢケーブルが接続されていない間、ＵＳＢコントローラ５２は、ＵＳＢコネクタ５１にＵＳＢケーブルが接続されたか否かを判断している（Ｓ１３）。ＵＳＢコントローラ５２は、ＵＳＢコネクタ５１にＵＳＢケーブルが接続されたことを検知すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、第１スイッチング素子７２をオンにする（Ｓ１４）。第２スイッチング素子７４は、オフのままにされている。

そして、ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器と給電のコンフィグレーションを開始する。まず、ＵＳＢコントローラ５２は、給電能力を示す給電能力信号（Source Capabilities）を外部機器に送信する（Ｓ１５）。次に、ＵＳＢコントローラ５２は、給電能力信号の送信に対して、外部機器から給電要求を示す要求信号（Request）を受信したか否かを判断する。ＵＳＢコントローラ５２は、その要求信号を受信すると（Ｓ１６：ＹＥＳ）、第１リクエスト応答処理を実行する（Ｓ１７）。第１リクエスト応答処理の実行により、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２または出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３からＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子を介して外部機器に電力が供給される。第１リクエスト応答処理の詳細については、後述する。

ＵＳＢコネクタ５１からＵＳＢケーブルが離脱されると、ＵＳＢコントローラ５２は、そのケーブル離脱を検知する。ＵＳＢコントローラ５２は、ケーブル離脱を検知すると（Ｓ１８：ＹＥＳ）、第１スイッチング素子７２および第２スイッチング素子７４をともにオフにする（Ｓ１９）。そして、ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が動作している場合には、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を停止させて（Ｓ２０）、ＵＳＢコネクタ５１にＵＳＢケーブルが接続されたか否かを再び判断する（Ｓ１３）。

＜第１リクエスト応答処理＞
図２のステップＳ１７で実行される第１リクエスト応答処理の流れは、図３Ａおよび図３Ｂに示されている。

第１リクエスト応答処理では、ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器からの給電要求が給電能力以下であるか否か、つまり外部機器からの給電要求に応じた電力の供給が可能であるか否かを判断する（図３ＡのＳ１７０１）。給電要求が給電能力を超えている場合、ＵＳＢコントローラ５２は、給電要求が給電能力以下ではないと判断して（Ｓ１７０１：ＮＯ）、電力の供給が不能であることを示す拒否信号（Reject）を外部機器に送信して（Ｓ１７０２）、第１リクエスト応答処理を終了する。第１リクエスト応答処理の終了により、ＵＳＢコントローラ５２は、図２に示される給電制御のメインフローに戻って、ＵＳＢコネクタ５１からのＵＳＢケーブルの離脱を検知したか否かを判断する（図２のＳ１８）。

ＵＳＢコントローラ５２は、給電要求が給電能力以下であると判断した場合（Ｓ１７０１：ＹＥＳ）、電力の供給が可能であることを示す許可信号（Accept）を外部機器に送信する（Ｓ１７０３）。その後、ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器からの給電要求に係る電圧（以下、この電圧を「要求電圧」という。）がＤＣ５Ｖであるか否かを判断する（Ｓ１７０４）。

ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器からの要求電圧がＤＣ５Ｖであると判断した場合（Ｓ１７０４：ＹＥＳ）、第１スイッチング素子７２をオンにし、第２スイッチング素子７４をオフにする（Ｓ１７０５）。また、ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が動作している場合には、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を停止させる（Ｓ１７０６）。その後、ＵＳＢコントローラ５２は、ＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子の電圧が外部機器からの要求電圧と一致しているか否かを確認する（図３ＢのＳ１７０７）。そして、ＵＳＢコントローラ５２は、ＶＢＵＳ端子の電圧が外部機器からの要求電圧と一致していることを確認すると（Ｓ１７０７：ＹＥＳ）、電力供給の準備が完了したことを示す給電準備信号（PS_RDY）を外部機器に送信して（Ｓ１７０８）、第１リクエスト応答処理を終了する。給電準備信号を受信した外部機器が電力を受入可能な状態になると、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３からＶＢＵＳ端子を介して外部機器に給電要求に応じた電力が供給開始される。

一方、ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器からの要求電圧がＤＣ５Ｖではないと判断した場合（図３ＡのＳ１７０４：ＮＯ）、現時において、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力端子３８がＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子と接続される第１切替状態であるか否かを判断する（Ｓ１７０９）。ＵＳＢコントローラ５２は、第１切替状態であると判断した場合（Ｓ１７０９：ＹＥＳ）、第１スイッチング素子７２および第２スイッチング素子７４をともにオンにする（Ｓ１７１０）。そして、ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧を外部機器からの要求電圧に設定する（Ｓ１７１１）。第１スイッチング素子７２および第２スイッチング素子７４がともにオンにされているので、ＶＢＵＳ端子には、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧と出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力電圧とのうち、高い方の出力電圧が供給される。

その後、ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧が出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力電圧を上回ったか否かを判断する（Ｓ１７１２）。ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧が出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力電圧を上回ったと判断すると（Ｓ１７１２：ＹＥＳ）、第１スイッチング素子７２をオフにし、第２スイッチング素子７４をオンにする（Ｓ１７１３）。そして、ＵＳＢコントローラ５２は、ＶＢＵＳ端子の電圧が外部機器からの要求電圧と一致していることを確認すると（Ｓ１７０７：ＹＥＳ）、電力供給の準備が完了したことを示す給電準備信号（PS_RDY）を外部機器に送信して（Ｓ１７０８）、第１リクエスト応答処理を終了する。

ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器からの要求電圧がＤＣ５Ｖではないと判断した場合であって（図３ＡのＳ１７０４：ＮＯ）、第１切替状態ではないと判断した場合（Ｓ１７０９：ＮＯ）、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧を外部機器からの要求電圧に変更する（Ｓ１７１４）。その後、ＵＳＢコントローラ５２は、ＶＢＵＳ端子の電圧が外部機器からの要求電圧と一致しているか否かを確認する（図３ＢのＳ１７０７）。そして、ＵＳＢコントローラ５２は、ＶＢＵＳ端子の電圧が外部機器からの要求電圧と一致していることを確認すると（Ｓ１７０７：ＹＥＳ）、電力供給の準備が完了したことを示す給電準備信号（PS_RDY）を外部機器に送信して（Ｓ１７０８）、第１リクエスト応答処理を終了する。

＜作用効果＞
以上のように、ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器とＵＳＢコネクタ５１との接続を検知した際、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３からＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子に固定電圧を出力させる。このとき、ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を停止させている。その後、ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器からの給電要求を受信した際、要求電圧が固定電圧と等しい場合には、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３からＶＢＵＳ端子に固定電圧を出力させる。一方、要求電圧が固定電圧と等しくない場合、ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２からＶＢＵＳ端子に要求電圧を出力させる。これにより、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が無駄に動作せず、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が頻繁に駆動されることによる消費電力の増大を抑制することができる。その結果、外部機器への給電による消費電力の増大を抑制することができる。

また、外部機器から給電要求を受信した際、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子３８がＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子に接続される第１切替状態である場合において、要求電圧が固定電圧より大きい場合、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧が要求電圧に設定される。そして、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧が出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力電圧を超えた後に、切替スイッチ部７１により第１切替状態から出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力端子３５がＶＢＵＳ端子に接続される第２切替状態に切り替えられる。そのため、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２からＶＢＵＳ端子を介して外部機器に要求電圧に応じた電力を安定して供給することができる。

一方、外部機器から給電要求を受信した際、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力端子３５がＶＢＵＳ端子に接続される第２切替状態である場合において、要求電圧が固定電圧より大きい場合、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧が要求電圧に変更される。これにより、第１切替状態と第２切替状態とを切り替えずに、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２からＶＢＵＳ端子を介して外部機器に要求電圧に応じた電力を安定して供給することができる。

また、外部機器から給電要求を受信した際、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力端子３５がＶＢＵＳ端子に接続される第２切替状態である場合において、要求電圧が固定電圧と等しい場合には、第２切替状態から第１切り替えられる。これにより、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３からＶＢＵＳ端子を介して外部機器に要求電圧と等しい固定電圧を供給することができる。

外部機器とＵＳＢコネクタ５１との接続前は、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３及び出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２のいずれもＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子に接続されない初期状態であり、この初期状態では、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が停止されている。これにより、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が無駄に駆動されることを抑制でき、その無駄な駆動による消費電力の増大を抑制することができる。

外部機器とＵＳＢコネクタ５１とが接続されると、切替スイッチ部７１により初期状態から第１切替状態に切り替えられる。そのため、外部機器からの電圧切替要求が無くても固定電圧を外部機器に直ちに供給することができる。

＜他の実施形態＞
図１に示される構成では、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、入力端子３３に入力される直流電圧をＤＣ９Ｖ、ＤＣ１５ＶおよびＤＣ２０Ｖの直流電圧のいずれかに変換して、その変換後の直流電圧を出力端子３５から出力する構成であるとした。この構成に限らず、図４に示されるように、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、入力端子３３に入力される直流電圧をＤＣ３．３〜２１Ｖの範囲内でＣＰＵ１２からの指示に従った直流電圧に変換して、その変換後の直流電圧を出力端子３５から出力する構成であってもよい。

なお、図４において、図１に示される各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。そして、「発明を実施するための形態」では、その同一の参照符号が付された部分の構成についての説明を省略する。

＜第２給電制御＞
図４に示される構成の処理装置１では、ＵＳＢコネクタ５１に接続された外部機器に電力を供給するため、ＵＳＢコントローラ５２（電力設定用通信／給電制御部５３）により、図５に示される第２給電制御のメインフローが実行される。

図５において、図２に示される各ステップに相当するステップには、それらのステップと同一のステップ番号が付されている。また、以下では、図５にメインフローが示される第２給電制御について、図２にメインフローが示される第２給電制御との相違点のみを取り上げて説明する。

第２給電制御では、ＵＳＢコントローラ５２は、給電能力を示す給電能力信号を外部機器に送信した後（Ｓ１５）、外部機器から給電要求を示す要求信号（Request）を受信したことに応じて（Ｓ１６：ＹＥＳ）、第２リクエスト応答処理を実行する（Ｓ３１）。

＜第２リクエスト応答処理＞
図５のステップＳ３１で実行される第２リクエスト応答処理の流れは、図６Ａおよび図６Ｂに示されている。

第２リクエスト応答処理では、ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器からの給電要求が給電能力以下であるか否か、つまり外部機器からの給電要求に応じた電力の供給が可能であるか否かを判断する（図６ＡのＳ３１０１）。給電要求が給電能力を超えている場合、ＵＳＢコントローラ５２は、給電要求が給電能力以下ではないと判断して（Ｓ３１０１：ＮＯ）、電力の供給が不能であることを示す拒否信号（Reject）を外部機器に送信して（Ｓ３１０２）、第２リクエスト応答処理を終了する。第２リクエスト応答処理の終了により、ＵＳＢコントローラ５２は、図５に示される給電制御のメインフローに戻って、ＵＳＢコネクタ５１からのＵＳＢケーブルの離脱を検知したか否かを判断する（図５のＳ１８）。

ＵＳＢコントローラ５２は、給電要求が給電能力以下であると判断した場合（Ｓ３１０１：ＹＥＳ）、電力の供給が可能であることを示す許可信号（Accept）を外部機器に送信する（Ｓ３１０３）。その後、ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器からの給電要求に係る電圧（以下、この電圧を「要求電圧」という。）がＤＣ５Ｖであるか否かを判断する（Ｓ３１０４）。

ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器からの要求電圧がＤＣ５Ｖであると判断した場合（Ｓ３１０４：ＹＥＳ）、第１スイッチング素子７２をオンにし、第２スイッチング素子７４をオフにする（Ｓ３１０５）。また、ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が動作している場合には、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を停止させる（Ｓ３１０６）。その後、ＵＳＢコントローラ５２は、ＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子の電圧が外部機器からの要求電圧と一致しているか否かを確認する（図６ＢのＳ３１０７）。そして、ＵＳＢコントローラ５２は、ＶＢＵＳ端子の電圧が外部機器からの要求電圧と一致していることを確認すると（Ｓ３１０７：ＹＥＳ）、電力供給の準備が完了したことを示す給電準備信号（PS_RDY）を外部機器に送信して（Ｓ３１０８）、第２リクエスト応答処理を終了する。給電準備信号を受信した外部機器が電力を受入可能な状態になると、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３からＶＢＵＳ端子を介して外部機器に給電要求に応じた電力が供給開始される。

一方、ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器からの要求電圧がＤＣ５Ｖではないと判断した場合（図６ＡのＳ３１０４：ＮＯ）、現時において、出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力端子３８がＵＳＢコネクタ５１のＶＢＵＳ端子と接続される第１切替状態であるか否かを判断する（Ｓ３１０９）。ＵＳＢコントローラ５２は、第１切替状態であると判断した場合（Ｓ３１０９：ＹＥＳ）、外部機器からの要求電圧がＤＣ５Ｖよりも大きいか否かを判断する（Ｓ３１１０）。

ＵＳＢコントローラ５２は、要求電圧がＤＣ５Ｖよりも大きいと判断した場合（Ｓ３１１０：ＹＥＳ）、第１スイッチング素子７２および第２スイッチング素子７４をともにオンにする（Ｓ３１１１）。そして、ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧を外部機器からの要求電圧に設定する（Ｓ３１１２）。第１スイッチング素子７２および第２スイッチング素子７４がともにオンにされているので、ＶＢＵＳ端子には、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧と出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力電圧とのうち、高い方の出力電圧が供給される。

その後、ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧が出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力電圧を上回ったか否かを判断する（図６ＢのＳ３１１３）。ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧が出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ２３の出力電圧を上回ったと判断すると（Ｓ３１１３：ＹＥＳ）、第１スイッチング素子７２をオフにし、第２スイッチング素子７４をオンにする（Ｓ３１１４）。そして、ＵＳＢコントローラ５２は、ＶＢＵＳ端子の電圧が外部機器からの要求電圧と一致していることを確認すると（Ｓ３１０７：ＹＥＳ）、電力供給の準備が完了したことを示す給電準備信号（PS_RDY）を外部機器に送信して（Ｓ３１０８）、第２リクエスト応答処理を終了する。

ＵＳＢコントローラ５２は、要求電圧がＤＣ５Ｖよりも大きくない、つまり要求電圧がＤＣ５Ｖ未満であると判断した場合には（図６ＡのＳ３１１０：ＮＯ）、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧を外部機器からの要求電圧に設定する（Ｓ３１１５）。その後、ＵＳＢコントローラ５２は、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧が要求電圧となったことを確認し（図６ＢのＳ３１１６：ＹＥＳ）、第１スイッチング素子７２をオフにし、第２スイッチング素子７４をオンにする（Ｓ３１１７）。そして、電力供給の準備が完了したことを示す給電準備信号（PS_RDY）を外部機器に送信して（Ｓ３１０８）、第２リクエスト応答処理を終了する。

また、ＵＳＢコントローラ５２は、外部機器からの要求電圧がＤＣ５Ｖではないと判断した場合であって（図６ＡのＳ３１０４：ＮＯ）、第１切替状態ではないと判断した場合（Ｓ３１０９：ＮＯ）、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧を外部機器からの要求電圧に変更する（Ｓ３１１８）。その後、ＵＳＢコントローラ５２は、ＶＢＵＳ端子の電圧が外部機器からの要求電圧と一致しているか否かを確認する（図６ＢのＳ３１０７）。そして、ＵＳＢコントローラ５２は、ＶＢＵＳ端子の電圧が外部機器からの要求電圧と一致していることを確認すると（Ｓ３１０７：ＹＥＳ）、電力供給の準備が完了したことを示す給電準備信号（PS_RDY）を外部機器に送信して（Ｓ３１０８）、第２リクエスト応答処理を終了する。

＜作用効果＞
この実施形態に係る構成によっても、前述の実施形態に係る構成と同様の作用効果を奏することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の２つの実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の各実施形態では、第１給電制御（第１リクエスト応答処理を含む。）および第２給電制御（第２リクエスト応答処理を含む。）がＵＳＢコントローラ５２により実行されるとしたが、制御部の一例としてのＣＰＵ１２によって、第１給電制御および第２給電制御が実行されてもよい。また、ＣＰＵ１２とＵＳＢコントローラ５２との協働により、第１給電制御および第２給電制御が実行されてもよい。この場合、ＣＰＵ１２およびＵＳＢコントローラ５２の両方が制御部の一例であり、たとえば、出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ２２がＣＰＵ１２により制御され、それ以外の各部の制御がＵＳＢコントローラ５２により実行されてもよい。

また、前述の各実施形態は必ずしもＵＳＢ規格に準拠する必要はなく、外部機器へ直流電力を供給する機器において実行されてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：処理装置
１２：ＣＰＵ
２２：出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータ
２３：出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ
３５，３８：出力端子
５０：ＵＳＢインタフェース
５１：ＵＳＢコネクタ
５２：ＵＳＢコントローラ
７１：切替スイッチ部
７２：第１スイッチング素子
７３：第１逆流防止素子
７４：第２スイッチング素子
７５：第２逆流防止素子

Claims (9)

1. 外部機器が接続可能であって、前記外部機器に電力を給電する給電端子と前記外部機器との通信を行う通信端子とを有する外部機器コネクタと、
   前記外部機器と前記外部機器コネクタとの接続を検知し、前記通信端子を介して前記外部機器からの給電要求を受信する制御部と、
   直流電圧を変換して固定電圧を出力する出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータと、
   前記直流電圧を前記制御部からの指示に基づいて設定された可変電圧に変換し、前記可変電圧を出力する出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータと、
   前記出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子が前記給電端子に接続される第１切替状態と、前記出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子が前記給電端子に接続される第２切替状態とに切り替える切替スイッチ部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記外部機器と前記外部機器コネクタとの接続を検知した際、前記第１切替状態にさせるように前記切替スイッチ部を制御し、前記固定電圧を出力させるように前記出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、
   前記外部機器からの前記給電要求を受信した際、前記給電要求の電圧が前記固定電圧と等しい場合、前記給電要求の電圧を出力させるように前記出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、
   前記外部機器からの前記給電要求を受信した際、前記給電要求の電圧が前記固定電圧と等しくない場合、前記第１切替状態から前記第２切替状態に切り替えさせるように前記切替スイッチ部を制御し、前記給電要求の電圧を出力させるように前記出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する、
   ことを特徴とする処理装置。
2. 請求項１に記載の処理装置であって、
   前記制御部は、
   前記外部機器からの前記給電要求を受信した際、前記第１切替状態である場合において、前記給電要求の電圧が前記固定電圧より大きい場合、前記出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を前記給電要求の電圧に設定し、前記出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が前記出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を超えた後に、前記切替スイッチ部を用いて前記第１切替状態から前記第２切替状態に切り替える、
   ことを特徴とする処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の処理装置であって、
   前記制御部は、
   前記外部機器からの前記給電要求を受信した際、前記第２切替状態であった場合において、前記給電要求の電圧が前記固定電圧より大きい場合、前記出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータに前記給電要求の電圧を出力させる、
   ことを特徴とする処理装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の処理装置であって、
   前記出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記固定電圧より小さい第１電圧値から前記固定電圧より大きい第２電圧値までの範囲の電圧を出力可能であって、
   前記制御部は、
   前記外部機器からの前記給電要求を受信した際、前記第１切替状態である場合において、前記給電要求の電圧が前記固定電圧より小さい場合、前記出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を前記給電要求の電圧に設定した後に、前記切替スイッチ部を用いて前記第１切替状態から前記第２切替状態に切り替える、
   ことを特徴とする処理装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の処理装置であって、
   前記制御部は、
   前記外部機器からの前記給電要求を受信した際、前記第２切替状態である場合において、前記給電要求の電圧が前記固定電圧と等しい場合、前記切替スイッチ部を用いて前記第２切替状態から前記第１切替状態に切り替える、
   ことを特徴とする処理装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の処理装置であって、
   前記外部機器と前記外部機器コネクタとの接続前は、前記出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ及び前記出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータのいずれも前記給電端子に接続されない初期状態であり、
   前記制御部は、前記外部機器と前記外部機器コネクタとの接続を検知した際、前記切替スイッチ部を用いて前記初期状態から前記第１切替状態に切り替えさせるように前記切替スイッチ部を制御する、
   ことを特徴とする処理装置。
7. 請求項６に記載の処理装置であって、
   前記制御部は、
   前記初期状態において、前記出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させている、
   ことを特徴とする処理装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の処理装置であって、
   前記切替スイッチ部は、
   前記出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータの後段に配置され、導通および非導通を切り替える第１スイッチング素子と、
   前記第１スイッチング素子と前記給電端子の間に配置され、前記給電端子から前記第１スイッチング素子へ電流が流れることを阻止する第１逆流防止素子と、
   前記出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータの後段に配置され、導通および非導通を切り替える第２スイッチング素子と、
   前記第２スイッチング素子と前記給電端子の間に配置され、前記給電端子から前記第２スイッチング素子へ電流が流れることを阻止する第２逆流防止素子と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを導通させることによって、前記出力電圧固定ＤＣ−ＤＣコンバータ及び前記出力電圧可変ＤＣ−ＤＣコンバータのうちの出力電圧が高い方が前記給電端子に出力される第３切替状態に切り替え可能である、
   ことを特徴とする処理装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の処理装置であって、
   前記外部機器コネクタは、ＵＳＢインタフェースに設けられ、
   前記ＵＳＢインタフェースには、前記外部機器コネクタに接続される前記外部機器への給電を制御するコントローラが設けられ、
   前記制御部は、前記コントローラである、
   ことを特徴とする処理装置。

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