WO2017057502A1 - 電子機器 - Google Patents

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直大 松田
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ヤマハ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic device such as an audio conference device.
  • USB port Many electronic devices connected to the USB port of a personal computer have so-called bus-powered devices that operate with power supplied from the USB port.
  • the power supplied from the USB port is 5 V / 500 mA, that is, 2.5 W at the maximum, and a device that requires a large amount of power, such as an audio power amplifier, tends to lack power.
  • an object of the present invention is to provide an electronic device that responds to short-time peak power consumption and can be started quickly when the power is turned on, for example, in an electronic device that operates with limited power such as USB bus power.
  • An electronic device includes a power supply connection unit connected to an external power supply, a control unit that operates by receiving a current supplied from the power supply connection unit, a first processing circuit, and a second processing circuit, A current limiting circuit for limiting a current supplied from an external power source to the first processing circuit; and a power storage unit inserted in parallel with the first processing circuit between the current limiting circuit and the first processing circuit; When the first processing circuit consumes a current exceeding the current limit value of the current limiting circuit, the first processing circuit is assisted by the charge stored in the power storage unit, and the control unit is connected to the power connection unit.
  • FIG. 1 is a block diagram of an audio conference apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram of the current limiting circuit of the audio conference apparatus. It is a figure explaining the usage pattern of an audio conference apparatus. It is a flowchart which shows operation
  • FIG. 1 is a block diagram of an audio conference apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of the current limiting circuit 17.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a usage pattern of the audio conference apparatus 10.
  • the audio conference apparatus 10 is connected to a USB port 2 of a personal computer (PC) 1 and is used for a remote audio conference via a network 3 such as the Internet.
  • the voice conference apparatus 10 includes a microphone 15 and a speaker 19, and collects the voice of the user (conference attendee) and emits the voice of the other user.
  • the personal computer 1 is connected to the other party's personal computer 1 ′ and the audio conference device 10 ′ via the network (Internet) 3, and mutually transmits and receives audio signals of the conference.
  • the audio conference apparatus 10 operates with a power source (bus power: generally 5 V, Max 500 mA) supplied from the USB port 2 of the personal computer 1.
  • bus power generally 5 V, Max 500 mA
  • a solid line is a power supply line
  • a broken line with an arrow is a signal line.
  • the signal line includes an audio signal line and a control signal line. From the USB interface 12, a +/- power supply and a signal (signal) are taken out.
  • the signal line is connected to the control unit 11.
  • the power supply line is connected to the processing system 13 via the control unit 11 and the switch (analog switch) 18, and is connected to the audio amplifier 14 and the capacitor 20 via the current limiting circuit 17.
  • the control unit 11 is composed of a microcomputer, and controls the overall operation of the audio conference apparatus 10.
  • An audio packet having the other party's audio signal as a payload is input to the control unit 11 via the USB interface 12.
  • the control unit 11 extracts an audio signal from the audio packet and inputs it to the processing system 13. Further, the processing system 13 inputs the collected sound signal of the microphone 15 to the control unit 11, and the control unit 11 transmits this as a voice packet from the USB interface 12 to the partner apparatus.
  • the processing system 13 includes various circuits such as an analog circuit for processing an audio signal, a digital circuit (DSP), and a user interface circuit for processing display and operation.
  • a microphone 15 and an operation panel 16 are connected to the processing system 13.
  • the processing system 13 performs processes such as equalization, echo cancellation, and sound adjustment on the sound signal collected by the microphone 15 and outputs the processed signal to the control unit 11.
  • the processing system 13 performs processing such as equalization and volume adjustment (including AGC) on the other party's audio signal input from the control unit 11 and inputs the processed audio signal to the audio amplifier 14.
  • the audio amplifier 14 includes a power amplifier and amplifies the input audio signal to emit sound from the speaker 19.
  • the processing system 13 detects an operation on the operation panel 16 and notifies the control unit 11 of the operation system 13, and displays operation information such as a volume level received from the control unit 11 on an indicator of the operation panel 16.
  • the USB interface 12 is supplied with 5 V / 500 mA power from the USB port 2 of the personal computer 1, but the control unit 11, which is a microcomputer, consumes approximately 100 mA current (500 mW power) almost constantly.
  • the processing system 13 consumes a current of about 250 mA (1.25 W of power) almost constantly. Even if there are fluctuations in the sound signal waveform, most of the digital processing is performed by the DSP, so the fluctuation in power consumption is small.
  • the audio amplifier 14 is an analog amplifier at the final stage, and the power consumption varies greatly depending on the amplitude (volume) of the input audio signal.
  • the remaining power is 150 mA (750 mW). Therefore, a current limiting circuit 17 is provided between the audio amplifier 14 and the USB interface 12 that is a power supply source to limit the current flowing through the audio amplifier 14 to 150 mA or less during normal operation.
  • a large-capacitance capacitor 20 is provided between the current limiting circuit 17 and the audio amplifier 14 so that the power at the peak time is assisted by the electric charge stored in the capacitor 20.
  • the capacitor 20 for example, an electric double layer capacitor called a supercapacitor is used, and its capacitance is, for example, about 0.5 F (Farad).
  • the audio conference apparatus 10 starts operation after the capacitor 20 is fully charged after the power is turned on (USB is connected).
  • the large-capacitance capacitor 20 is supplied with a current of 5 V / 150 mA or less. If charging is performed so as not to cause a voltage drop due to inrush current, it takes about 1 minute. Therefore, in this audio conference apparatus 10, immediately after the power is turned on, the power is not supplied to the processing system 13 and the audio amplifier 14, and a current (about 400 mA) other than the current supplied to the control unit 11 is used to charge the capacitor 20. By hitting, the time until the start of operation is shortened.
  • a switch 18 for turning on / off the power supply is provided between the USB interface 12 that is the power supply source and the processing system 13, and a switch 14A is also provided inside the audio amplifier 14, so Until time elapses, the switches 18 and 14A are turned off, and the limit value of the current limit circuit 17 is set to 400 mA (limit value H). At this time, the current limit value of the current limit circuit 17 is not set suddenly from 0 A to 400 mA, but the current limit value is increased to 400 mA stepwise (for example, taking about 0.6 seconds). Thereby, the inrush current to the capacitor 20 can be avoided, and the occurrence of a failure in the circuit can be prevented.
  • the capacitor 20 can be charged with a maximum current of 400 mA for a predetermined time after the power is turned on, and even if charging is performed so as not to cause a voltage drop due to an inrush current, the charging is completed within a few seconds to 10 seconds. be able to.
  • 100 mA out of 500 mA of USB power feeding is used for the operation of the control unit 11.
  • the switch 14A of the audio amplifier 14 is not limited to a switch that physically cuts off the current, but any operation switching function that can limit the power (current) consumption of the audio amplifier 14 to zero. May be.
  • the control unit 11 turns on the switches 18 and 14A and changes the limit value of the current limit circuit 17 to 150 mA (limit value L). Thereby, operation
  • the controller 11 constantly consumes about 100 mA and the processing system 13 consumes about 250 mA. Therefore, the current supplied from the USB interface 12 to the audio amplifier 14 is input. Regardless of the audio signal, it is limited to 150 mA.
  • the audio amplifier 14 requires a current of 150 mA or more, electric charge is taken out from the capacitor 20 and is filled in shortage. This makes it possible to emit sound without distorting even a temporarily high peak of the audio signal.
  • the audio amplifier 14 can amplify the audio signal with a current of 150 mA or less, and the surplus current up to 150 mA is used to charge the capacitor 20 discharged at the peak. It is done.
  • FIG. 2 is a block diagram of the current limiting circuit 17.
  • the current limiting circuit 17 is a circuit that limits the current flowing through the audio amplifier 14 and the capacitor 20 to 0 to 400 mA based on a current control signal input from the control unit 11 to the constant current circuit 30.
  • the current control signal input to the constant current circuit 30 is a 5V / 10 kHz PWM signal, and is rectified into a direct current having a voltage corresponding to the duty within the constant current circuit 30.
  • the constant current circuit 30 is a circuit for supplying a constant current having a magnitude set by a current setting signal from the power supply line 35 to the ground (earth).
  • a reference resistor 31 is provided between the constant current circuit 30 and the power supply line 35.
  • the reference resistor 31 is, for example, a 200 ⁇ resistor.
  • the detection resistor 32 is inserted in the power line 35.
  • the detection resistor 32 has a small resistance value and a large current capacity.
  • a current supplied to the audio amplifier 14 and the capacitor 20 flows through the detection resistor 32.
  • the resistance value of the detection resistor 32 is, for example, 1 ohm. Therefore, when a current of 200 mA flows through the audio amplifier 14 and the capacitor 20, the voltage (voltage drop) between the terminals of the detection resistor 32 becomes 0.2V, and the voltage Va at the audio amplifier 14 side terminal of the detection resistor 32 is 4.8V. It becomes.
  • This voltage value Va is input to the operational amplifier 33 as a detection voltage.
  • the operational amplifier 33 compares the detection voltage Va with the reference voltage Vr.
  • the operational amplifier 33 33 When the detection voltage Va is larger than the reference voltage Vr (when the voltage between the terminals of the resistor 32 is less than the voltage between the terminals of the resistor 31), the operational amplifier 33 33 operates as a comparator and turns on the FET 34 to pass a current through the audio amplifier 14 and the capacitor 20, but when the detection voltage Va falls below the reference voltage Vr (the terminal voltage of the resistor 32 is the terminal voltage of the resistor 31).
  • the operational amplifier 33 and the FET 34 constitute a negative feedback circuit, and the FET 34 operates as a resistor to limit the current flowing through the audio amplifier 14 and the capacitor 20.
  • the duty of the current control signal By setting the duty of the current control signal to 0%, the current limit value can be set to 0 A, that is, the current supply to the audio amplifier 14 and the capacitor 20 can be stopped.
  • the duty of the current control signal is not changed at once, but step by step.
  • switching for example, switching by 1% every 10 milliseconds
  • the operation of the control unit 11 when the power is turned on will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the controller 11 Since the power supply from the USB port 2 is limited to low power (100 mA) at the beginning of USB mounting, the controller 11 is first activated by this current (S11).
  • the current limiting circuit 17 and the switch 18 are normally-off circuits that cut off the current unless a control signal is input.
  • the control unit 11 determines whether the USB port 2 of the personal computer 1 is a charging downstream port (hereinafter referred to as CDP) (S12).
  • CDP is a USB port that can extract a high power (500 mA) current before enumeration.
  • the control unit 11 When the USB port 2 of the personal computer 1 is CDP (YES in S12), the control unit 11 turns on the current limiting circuit 17 with the limit value H (400 mA) and starts charging the capacitor 20 (S13). At this time, instead of suddenly setting the current limit value of the current limit circuit 17 from 0 A to 400 mA, the current limit value is increased stepwise. The switches 18 and 14A are off, and the current supplied from the USB interface 12 is consumed only by the control unit 11 and the capacitor 20. In parallel with this, the control unit 11 performs enumeration that causes the personal computer 1 to recognize it as a USB audio device through communication such as transmitting a descriptor to the personal computer 1 (S14). This enumeration process takes several seconds to 10 seconds.
  • the control unit 11 first executes enumeration to complete the USB connection (S15). After it is permitted to take out a current of 500 mA, the current limiting circuit 17 is turned on with a limit value H (400 mA), and charging of the capacitor 20 is started (S16). Even in this case, the current limit value of the current limit circuit 17 may be increased stepwise.
  • a very small current limit value for example, about 6 mA that does not hinder the operation of the control unit 11 during the enumeration process.
  • the current limiting circuit 17 may be operated to charge the capacitor 20 little by little. Thereby, the inrush current at the start of the charging mode can be reduced.
  • the current limiting value of the current limiting circuit 17 is changed to L (150 mA) (S18), the status of the Enable signal of the switch 18 and the audio amplifier 14 is turned ON, and the switch 14A is turned ON. (S19).
  • the audio conference apparatus 10 starts the operation of collecting the user voice and emitting the other party's voice.
  • the end of charging in S17 is determined based on the time from the start of charging. However, the charge amount (terminal voltage) of the capacitor 20 is monitored, and the end of charging is determined based on this. You may judge.
  • the capacitor 20 is not provided with a positive discharge circuit. Therefore, after the USB is disconnected and the power supply is cut off, the electric charge is continuously held except for self-discharge. Therefore, once the USB is disconnected and immediately connected, the previous charge is retained, so the time required for charging can be shortened.
  • the audio conference apparatus operating with USB bus power has been described as an example, but the electronic apparatus of the present invention is not limited to the audio conference apparatus. In particular, it can be widely applied to devices whose current consumption varies.
  • the audio signal input from the microphone 15 may be power amplified.
  • the current supply source is not limited to the USB, and any power source capable of supplying a limited current is applicable.
  • An electronic device includes a power supply connection unit connected to an external power supply, a control unit that operates by receiving a current supplied from the power supply connection unit, a first processing circuit, and a second processing circuit, A current limiting circuit for limiting a current supplied from an external power source to the first processing circuit; and a power storage unit inserted in parallel with the first processing circuit between the current limiting circuit and the first processing circuit; When the first processing circuit consumes a current exceeding the current limit value of the current limiting circuit, the first processing circuit is assisted by the charge stored in the power storage unit, and the control unit is connected to the power connection unit.
  • An electronic apparatus includes a power supply connection unit connected to an external power supply, a control unit that operates by receiving a current supplied from the power supply connection unit, a first processing circuit and a second processing circuit, A current limiting circuit that limits a current supplied to the processing circuit; a power storage unit that is inserted in parallel with the first processing circuit between the current limiting circuit and the first processing circuit; A switch group for turning on / off current flow.
  • the control unit is directly connected to the power supply connection unit and is activated when the power supply connection unit is connected to an external power supply.
  • the control unit operates the device in the charging mode for a predetermined time after activation, and then switches the operation of the device to the operation mode.
  • the switch group In the charging mode, the switch group is turned off to stop the flow of current into the first and second processing circuits, and the limit value of the current limiting circuit is set to a high value (H). As a result, charges are rapidly stored in the power storage unit.
  • the switch group In the operation mode, the switch group is turned on to start inflow of current into the first and second processing circuits, and the limit value of the current limit circuit is set to a low value (L).
  • the operation of the entire electronic device is started, and even when the power consumption of the first processing circuit fluctuates, the peak can be compensated by the charge of the power storage unit. According to the present invention, for example, sound can be emitted with a large volume even with a small amount of power supply, and startup can be accelerated.
  • the current that can be supplied by the external power supply is limited to a predetermined maximum value, and the first processing circuit has a larger fluctuation in current consumption during operation than the control unit and the second processing circuit. It's okay. Then, the high value (second value) of the limit value of the current limiting circuit is “maximum value ⁇ current consumption of the control unit”, and the low value (first value) of the limit value is “maximum value ⁇ control unit's current value”. It may be “consumption current ⁇ consumption current of the second processing circuit”.
  • the external power supply may be bus power supplied from the USB port, and the control unit may start the charging mode after USB installation and before enumeration, and switch to the operation mode at the end of enumeration.
  • the first processing circuit is an audio amplifier that amplifies the voice of a person whose voice has a large level fluctuation, and when a voice of a voice exceeding a predetermined level is input, a low current limit value (first value) A current exceeding 1) may be consumed. In this case, the shortage can be compensated by the charge stored in the power storage unit.
  • the limit value of the current limiting circuit may be increased stepwise to a high value (second value). Thereby, inrush current can be prevented.

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Abstract

電子機器は、外部電源に接続される電源接続部と、前記電源接続部から電流の供給を受けて動作する制御部、第1処理回路、および第2処理回路と、前記外部電源から前記第1処理回路に供給される電流を制限する電流制限回路と、前記電流制限回路と前記第1処理回路との間に、前記第1処理回路と並列に挿入された蓄電部と、を備え、前記第1処理回路は、前記電流制限回路の電流制限値を超える電流を消費する場合に、前記蓄電部に蓄えられた電荷で補助され、前記制御部は、前記電源接続部の前記外部電源への接続に応じて、前記第1及び第2処理回路への電流の流入を制限するとともに、前記電流制限値を第1の値よりも高い第2の値に設定する充電モードを開始させ、その後、前記第1及び第2処理回路への電流の流入の制限を解除するとともに、前記電流制限回路の電流制限値を前記第1の値に設定する運用モードに切り替える。

Description

電子機器
 この発明は、例えば、音声会議装置などの電子機器に関する。
 パーソナルコンピュータのUSBポートに接続される電子機器には、USBポートから供給される電力で動作するいわゆるバスパワーの機器が多く存在する。しかし、USBポートから供給される電力は、最大でも5V/500mAすなわち2.5Wであり、大電力を必要な機器、たとえばオーディオパワーアンプでは電力が不足しがちであった。
 そこで従来は、バスパワーのほかにACアダプタなどのセルフパワー電源を接続し、必要な電力に応じてセルフパワー電源を使用するものや、2本のUSBケーブルから電源供給を受けるものが提案されている(例えば特開2005-141732号公報)。
 しかし、USB以外にACアダプタを接続したり、2本のUSBケーブルを接続することはユーザにとって面倒であり、そのためのコネクタや電源回路を別途設けることは、小型化が望まれるUSB機器の場合にサイズ面で不利であった。またコスト的にも不利であった。
 一方、バスパワーの上限である2.5Wで定常的に動作するよう回路のパラメータを設定することで、バスパワーの範囲で機能的に不満のない動作をさせることも考えられるが、人の声のようにレベル変動が激しく突然ピークが来るような音声信号を増幅するオーディオアンプでは、その際、必要な電流が足りず、その結果アンプ部の電源電圧が降下して、音が割れる等の不具合が生じることがある。
 そこで本発明は、例えば、USBバスパワーなどの制限された電力で動作する電子機器において、短時間のピーク電力消費に対応し、且つ、電源オン時の起動が早い電子機器を提供することを目的とする。
 本発明のある側面における電子機器は、外部電源に接続される電源接続部と、前記電源接続部から電流の供給を受けて動作する制御部、第1処理回路、および第2処理回路と、前記外部電源から前記第1処理回路に供給される電流を制限する電流制限回路と、前記電流制限回路と前記第1処理回路との間に、前記第1処理回路と並列に挿入された蓄電部と、を備え、前記第1処理回路は、前記電流制限回路の電流制限値を超える電流を消費する場合に、前記蓄電部に蓄えられた電荷で補助され、前記制御部は、前記電源接続部の前記外部電源への接続に応じて、前記第1及び第2処理回路への電流の流入を制限するとともに、前記電流制限値を第1の値よりも高い第2の値に設定する充電モードを開始させ、その後、前記第1及び第2処理回路への電流の流入の制限を解除するとともに、前記電流制限値を前記第1の値に設定する運用モードに切り替える。
この発明の実施形態である音声会議装置のブロック図である。 音声会議装置の電流制限回路のブロック図である。 音声会議装置の使用形態を説明する図である。 音声会議装置の制御部の動作を示すフローチャートである。 音声会議装置の制御部の他の形態の動作を示すフローチャートである。
 図1は、この発明の実施形態である音声会議装置10のブロック図である。図2は、電流制限回路17のブロック図である。図3は、音声会議装置10の使用形態を説明する図である。音声会議装置10は、図3に示すように、パーソナルコンピュータ(PC)1のUSBポート2に接続され、インターネットなどのネットワーク3を経由した遠隔の音声会議に使用される。音声会議装置10は、マイク15およびスピーカ19を備え、ユーザ(会議出席者)の音声を収音するとともに、相手方のユーザの音声を放音する。パーソナルコンピュータ1は、ネットワーク(インターネット)3を介して相手方のパーソナルコンピュータ1′および音声会議装置10′と接続され、相互に会議の音声信号を送受信する。音声会議装置10は、パーソナルコンピュータ1のUSBポート2から供給される電源(バスパワー:一般的には5V、Max500mA)で動作する。
 図1において、実線は電源ラインであり、矢印を有する破線は信号ラインである。信号ラインは、音声信号ライン,制御信号ラインを含む。USBインタフェース12からは+/-の電源および信号(signal)が取り出される。信号線は制御部11に接続されている。電源ラインは、制御部11およびスイッチ(アナログスイッチ)18を介して処理システム13に接続されるとともに、電流制限回路17を介してオーディオアンプ14およびコンデンサ20に接続される。
 制御部11は、マイクロコンピュータ(マイコン)で構成され、音声会議装置10の全体の動作を制御する。相手方の音声信号をペイロードとする音声パケットが、USBインタフェース12を介して制御部11に入力される。制御部11はこの音声パケットから音声信号を取り出して処理システム13に入力する。また、処理システム13はマイク15の収音信号を制御部11に入力し、制御部11はこれを音声パケットにしてUSBインタフェース12から相手装置へ送信する。
 処理システム13は、音声信号を処理するためのアナログ回路、デジタル回路(DSP)、表示および操作を処理するユーザインタフェース回路等種々の回路を含む。処理システム13には、マイク15および操作パネル16が接続されている。処理システム13は、マイク15で収音された音声信号に対してイコライズ、エコーキャンセル、音声調整などの処理をして制御部11に出力する。また、処理システム13は、制御部11から入力された相手方の音声信号に対してイコライズ、音量調整(AGCを含む)などの処理をしてオーディオアンプ14に入力する。オーディオアンプ14は、パワーアンプを含み、入力された音声信号を電力増幅してスピーカ19から放音する。また、処理システム13は、操作パネル16に対する操作を検出して制御部11に通知するとともに、制御部11から受け取った音量レベルなどの動作情報を操作パネル16のインジケータに表示する。
 USBインタフェース12には、パーソナルコンピュータ1のUSBポート2から5V/500mAの電力が供給されるが、マイコンである制御部11は、約100mAの電流(500mWの電力)をほぼ定常的に消費する。また、処理システム13は、約250mAの電流(1.25Wの電力)をほぼ定常的に消費する。音声信号波形に変動があっても殆どがDSPによるデジタル処理であるため消費電力の変動は少ない。
 一方、オーディオアンプ14は終段がアナログ増幅器であり、入力される音声信号の振幅(音量)によって消費電力は大きく変動する。上記のように、500mAのUSB給電で制御部11、処理システム13を動作させると、残余の電力は150mA(750mW)となる。そこで、オーディオアンプ14と電源の供給元であるUSBインタフェース12との間に電流制限回路17を設けて、通常動作時にオーディオアンプ14に流れる電流を150mA以下に制限している。
 しかし、変動する音声信号のピークが750mWの範囲に収まるようにゲイン(音量)を設定すると、普通程度の大きさの音声の音量が小さくなってしまい了解度が低下してしまう。そこで、この音声会議装置10では、電流制限回路17とオーディオアンプ14との間に大容量のコンデンサ20を設けて、ピーク時の電力をコンデンサ20に蓄えられた電荷で補助するようにしている。コンデンサ20としては、たとえばスーパーキャパシタと呼ばれる電気二重層キャパシタが用いられ、その容量はたとえば0.5F(ファラッド)程度である。
 音声会議装置10は、電源がオン(USBが接続)されたのち、予めコンデンサ20を満充電して動作を開始することが好ましいが、この大容量のコンデンサ20を5V/150mA以下の電流で、突入電流による電圧降下が生じないように充電すると、約1分程度の時間を要する。そこで、この音声会議装置10では、電源がオンされた直後は、処理システム13およびオーディオアンプ14へ給電せず、制御部11に供給される電流以外の電流(約400mA)をコンデンサ20の充電に当てることで動作開始までの時間を短縮している。
 この動作を実現するため、給電元であるUSBインタフェース12と処理システム13との間に給電をオン/オフするスイッチ18を設けるとともに、オーディオアンプ14内部にもスイッチ14Aを設け、電源オンから所定の時間が経過するまでは、これらのスイッチ18、14Aをオフし、且つ、電流制限回路17の制限値を400mA(制限値H)に設定する。このとき、電流制限回路17の電流制限値を0Aから突然400mAに設定するのではなく、段階的に(たとえば0.6秒程度の時間をかけて)電流制限値を400mAまで上昇させてゆく。これにより、コンデンサ20への突入電流を回避することができ、回路に障害が発生することを防止することができる。以上の動作によって、電源オンから所定時間はコンデンサ20を最大400mAの電流で充電することができ、突入電流による電圧降下が生じないように充電しても、数秒~10秒程度で充電を完了させることができる。なお、USB給電の500mAのうち100mAは制御部11の動作に充てられる。なお、オーディオアンプ14のスイッチ14Aは、物理的に電流を遮断するスイッチに限定されず、オーディオアンプ14の電力(電流)の消費を0に制限できる動作切換機能であればどのようなものであってもよい。
 充電に必要な時間が経過したのち、制御部11は、スイッチ18、14Aをオンし、電流制限回路17の制限値を150mA(制限値L)に変更する。これにより、音声会議装置10の動作が開始される。上述したように、通常動作時は、制御部11は約100mA、処理システム13は約250mAの電流を定常的に消費するため、USBインタフェース12からオーディオアンプ14へ供給される電流は、入力される音声信号にかかわらず150mAまでに制限される。レベルの高い音声信号のピークが入力され、オーディオアンプ14が150mA以上の電流を要する場合には、コンデンサ20から電荷が取り出され、不足分に充填される。これにより、音声信号の一時的に高いピークでも歪ませることなく、放音することが可能になる。
 通常レベルの音声信号が入力されているときは、オーディオアンプ14は150mA以下の電流でその音声信号を電力増幅することができ、150mAまでの余剰電流は、ピーク時に放電したコンデンサ20の充電に充てられる。
 図2は、電流制限回路17のブロック図である。電流制限回路17は、制御部11から定電流回路30に入力される電流制御信号に基づき、オーディオアンプ14、コンデンサ20に流れる電流を0~400mAに制限する回路である。定電流回路30に入力される電流制御信号は5V/10kHzのPWM信号であり、定電流回路30の内部でdutyに応じた電圧の直流に整流される。
 定電流回路30は、電源ライン35から接地(アース)へ電流設定信号で設定された大きさの定電流を流す回路である。定電流回路30と電源ライン35との間には基準抵抗器31が設けられている。基準抵抗器31はたとえば200Ωの抵抗器であり、定電流回路30が例えば1mAの電流を流した場合、端子間に0.2Vの電位差を生じる。すなわち、基準抵抗器31の定電流回路30側の電圧Vrは4.8Vになる。この電圧値Vrがオペアンプ33に参照電圧として入力される。なお、電流制御信号(PWM信号)のdutyが30%のとき、定電流回路30に1mAの電流が流れ、参照電圧Vrが4.8Vになるよう回路設定されている。
 電源ライン35には検出抵抗器32が挿入されている。検出抵抗器32は抵抗値が小さく電流容量の大きいものである。この検出抵抗器32にはオーディオアンプ14、コンデンサ20に供給される電流が流れる。検出抵抗器32の抵抗値はたとえば1オームである。したがって、オーディオアンプ14、コンデンサ20に200mAの電流が流れると検出抵抗32の端子間電圧(電圧降下)は0.2Vとなり、検出抵抗器32のオーディオアンプ14側端子の電圧Vaは、4.8Vとなる。この電圧値Vaがオペアンプ33に検出電圧として入力される。オペアンプ33は、検出電圧Vaと参照電圧Vrとを比較し、検出電圧Vaが参照電圧Vrより大きい場合(抵抗器32の端子間電圧が抵抗器31の端子間電圧未満の場合)には、オペアンプ33はコンパレータとして動作し、FET34をオンしてオーディオアンプ14、コンデンサ20に電流を流すが、検出電圧Vaが参照電圧Vrを下回ると(抵抗器32の端子間電圧が抵抗器31の端子間電圧を上回ると)オペアンプ33及びFET34は負帰還回路を構成し、FET34が抵抗として動作し、オーディオアンプ14、コンデンサ20に流れる電流を制限する。
 電流制御信号のdutyを60%にして定電流回路30に2mAの電流を流し、参照電圧Vrを4.6Vにすることにより、電流制限値をH(=400mA)にすることができ、電流制御信号のdutyを22.5%にして定電流回路30に0.75mAの電流を流し、参照電圧Vrを4.85Vにすることにより、電流制限値をL(=150mA)に設定することができる。また、電流制御信号のdutyを0%にすることにより、電流制限値を0A、すなわち、オーディオアンプ14、コンデンサ20への電流供給を停止することも可能である。電流制限回路17の電流制限値を切り換える場合に、たとえば0%から60%、または、60%から22.5%に切り換える場合に、電流制御信号のdutyを一気に変化させるのではなく、段階的に(たとえば10m秒に1%ずつ切り換えるなど)切り換えることにより、突入電流などの電流の急激な変動やノイズの発生を防止することができる。
 図4のフローチャートを参照して電源オン時の制御部11の動作を説明する。ケーブルを介してUSBインタフェース12がパーソナルコンピュータ1のUSBポート2に装着されたとき(S10)この動作がスタートする。USB装着当初は、USBポート2からの給電がローパワー(100mA)に制限されるため、この電流でまず制御部11が起動する(S11)。電流制限回路17およびスイッチ18は、制御信号が入力されなければ電流を遮断するノーマリー・オフの回路である。制御部11は、パーソナルコンピュータ1のUSBポート2がチャージング・ダウンストリーム・ポート(Charging downstream port、以下CDPと呼ぶ)であるか否かを判断する(S12)。CDPとは、エニュメレーション前にハイパワー(500mA)の電流を取り出し可能なUSBポートである。
 パーソナルコンピュータ1のUSBポート2がCDPの場合(S12でYES)、制御部11は、電流制限回路17を制限値H(400mA)でオンし、コンデンサ20への充電を開始する(S13)。このとき、電流制限回路17の電流制限値を0Aから突然400mAに設定するのではなく、段階的に電流制限値を上昇させてゆく。スイッチ18、14Aはオフされており、USBインタフェース12から供給される電流は制御部11とコンデンサ20のみが消費する。これと並行して、制御部11は、パーソナルコンピュータ1にディスクリプタを送信する等の通信をして、パーソナルコンピュータ1にUSBオーディオデバイスとして認識させるエニュメレーションを実行する(S14)。このエニュメレーションの処理には、数秒~10秒程度の時間を要する。
 一方、パーソナルコンピュータ1のUSBポート2がCDPでなかった場合(S12でNO)、制御部11は、先にエニュメレーションを実行してUSB接続を完了させ(S15)、これによってUSBインタフェース12から500mAの電流を取り出すことが許可されたのち、電流制限回路17を制限値H(400mA)でオンし、コンデンサ20への充電を開始する(S16)。この場合でも、電流制限回路17の電流制限値を段階的に電流制限値を上昇させてゆけばよい。
 また、S15で先にエニュメレーション処理を行う場合であっても、エニュメレーション処理の間に、制御部11の動作に支障を来さない程度のごく小さい電流制限値(たとえば6mA程度)で電流制限回路17を動作させ、少しずつコンデンサ20を充電してもよい。これにより、充電モード開始時の突入電流を緩和することが可能になる。
 こののち、コンデンサ20の充電をS13またはS16で開始してから充電に十分な時間(たとえば10秒)が経過しているかを判断し(S17)、経過している場合には処理をS18に進め、経過していない場合には、S17でその時間が経過するまで待機する。
 充電時間が経過すると(S17でYES)、電流制限回路17の電流制限値をL(150mA)に変更し(S18)、スイッチ18およびオーディオアンプ14のEnable信号のステータスをONにしてスイッチ14Aをオンする(S19)。これにより、音声会議装置10は、ユーザ音声の収音および相手側音声の放音の動作を開始する。
 なお、電流制限回路17の電流制限値をHからL下げる場合も、段階的に(たとえば0.6秒程度の時間をかけて)下降させてゆけばよい。これにより急激な電流変動によるノイズの発生を防止することができる。
 図4のフローチャートでは、ホストのUSBポート2がCDPでエニュメレーション前にコンデンサ20の充電を開始した場合でも、エニュメレーション後に充電時間完了まで待機するようにしているが、エニュメレーションの所要時間でコンデンサ20は相当量充電されていると考えられるため、図5に示すように、ホストのUSBポートがCDPでない場合のみ、充電時間完了までS17で待機し、ホストのUSBポートがCDPの場合にはエニュメレーションが完了すると即座に音声会議装置10の動作を開始させてもよい。
 また、これらのフローチャートでは、ホストであるパーソナルコンピュータ1のUSBポート2がCDPでない場合、エニュメレーション後にコンデンサ20の充電を開始しているが、この場合でもエニュメレーションの完了を待たずに充電を開始してもよい。
 また、この実施形態では、S17の充電の終了を、充電開始からの時間に基づいて決定しているが、コンデンサ20の充電量(端子間電圧)を監視し、これに基づいて充電の終了を判断してもよい。
 なお、コンデンサ20には、積極的な放電回路は設けられていない。したがって、USBが切断されて電源の供給が絶たれたのちも自己放電する以外は電荷を保持し続ける。したがって、一旦USBが切断され、またすぐに接続された場合は、前回の電荷が保持されているため、充電に要する時間は短くてすむ。
 この実施形態では、USBバスパワーで動作する音声会議装置を例に上げて説明したが、本発明の電子機器は音声会議装置に限定されない。特に消費電流が変動する機器には広く適用可能である。たとえば、マイク15から入力された音声信号を電力増幅するものであってもよい。また、電流の供給源は、USBに限定されず制限された電流を供給可能な電源であれば適用可能である。
 [付記]以上に説明した実施形態についての記載から把握されるように、本明細書では以下に記載の発明を含む多様な技術的思想が開示されている。
 本発明のある側面における電子機器は、外部電源に接続される電源接続部と、前記電源接続部から電流の供給を受けて動作する制御部、第1処理回路、および第2処理回路と、前記外部電源から前記第1処理回路に供給される電流を制限する電流制限回路と、前記電流制限回路と前記第1処理回路との間に、前記第1処理回路と並列に挿入された蓄電部と、を備え、前記第1処理回路は、前記電流制限回路の電流制限値を超える電流を消費する場合に、前記蓄電部に蓄えられた電荷で補助され、前記制御部は、前記電源接続部の前記外部電源への接続に応じて、前記第1及び第2処理回路への電流の流入を制限するとともに、前記電流制限値を第1の値よりも高い第2の値に設定する充電モードを開始させ、その後、前記第1及び第2処理回路への電流の流入の制限を解除するとともに、前記電流制限値を前記第1の値に設定する運用モードに切り替える。
 本発明の他の側面における電子機器は、外部電源に接続される電源接続部と、電源接続部から電流の供給を受けて動作する制御部、第1処理回路および第2処理回路と、第1処理回路に供給される電流を制限する電流制限回路と、電流制限回路と第1処理回路との間に第1処理回路と並列に挿入された蓄電部と、第1及び第2処理回路への電流の流入をオン/オフするスイッチ群と、を備える。制御部は、電源接続部に直接接続されており、電源接続部が外部電源に接続されたとき起動する。制御部は、起動後、所定時間においては、機器を充電モードで動作させ、その後機器の動作を運用モードに切り換える。充電モードでは、スイッチ群をオフして第1、第2処理回路への電流の流入を停止するとともに、電流制限回路の制限値を高値(H)に設定する。これによって、蓄電部に急速に電荷が蓄えられる。運用モードでは、スイッチ群をオンして第1、第2処理回路への電流の流入を開始するとともに、電流制限回路の制限値を低値(L)に設定する。これによって、電子機器全体の動作が開始されるとともに、第1処理回路の消費電力が変動してもピーク時は蓄電部の電荷で補うことができる。本発明によれば、例えば、少ない給電でも大音量で放音することができ、且つ、起動を早くすることができる。
 上記発明において、外部電源が供給可能な電流が所定の最大値に制限されており、第1処理回路が制御部および第2処理回路に比して動作中の消費電流の変動が大きいものであってよい。そして、電流制限回路の制限値の高値(第2の値)を、「最大値-制御部の消費電流」とし、制限値の低値(第1の値)を、「最大値-制御部の消費電流-第2処理回路の消費電流」としてもよい。
 上記発明において、外部電源がUSBポートから供給されるバスパワーであり、制御部が、USB装着後エニュメレーション前に充電モードを開始させ、エニュメレーション終了時に運用モードに切り換えてもよい。
 上記発明において、第1処理回路が、レベル変動の大きい人の発言音声(Voice)を電力増幅するオーディオアンプであり、所定レベルを超える発言音声が入力されたとき、低値の電流制限値(第1の値)を超える電流を消費してもよい。この場合、蓄電部に蓄えられた電荷で不足分を補うことができる。
 上記発明において、制御部が充電モードを開始するとき、電流制限回路の制限値を高値(第2の値)まで段階的に上昇させてもよい。これにより、突入電流を防止することができる。

Claims (7)

  1.  外部電源に接続される電源接続部と、
     前記電源接続部から電流の供給を受けて動作する制御部、第1処理回路、および第2処理回路と、
     前記外部電源から前記第1処理回路に供給される電流を制限する電流制限回路と、
     前記電流制限回路と前記第1処理回路との間に、前記第1処理回路と並列に挿入された蓄電部と、
     を備え、
     前記第1処理回路は、前記電流制限回路の電流制限値を超える電流を消費する場合に、前記蓄電部に蓄えられた電荷で補助され、
     前記制御部は、前記電源接続部の前記外部電源への接続に応じて、前記第1及び第2処理回路への電流の流入を制限するとともに、前記電流制限値を第1の値よりも高い第2の値に設定する充電モードを開始させ、その後、前記第1及び第2処理回路への電流の流入の制限を解除するとともに、前記電流制限値を前記第1の値に設定する運用モードに切り替える
     電子機器。
  2.  前記外部電源は、供給可能な電流が所定の最大値に制限されており、
     前記第1処理回路は、前記制御部および前記第2処理回路に比して動作中の消費電流の変動が大きく、
     前記第2の値は、「前記最大値-前記制御部の消費電流」であり、前記第1の値は、「前記最大値-前記制御部の消費電流-前記第2処理回路の消費電流」である
     請求項1に記載の電子機器。
  3.  前記外部電源は、USBポートから供給されるバスパワーであり、
     前記制御部は、エニュメレーション前に前記充電モードを開始させ、前記エニュメレーション終了時に前記運用モードに切り換える
     請求項2に記載の電子機器。
  4.  前記第1処理回路は、発言音声を電力増幅するオーディオアンプであり、所定レベルを超える発言音声が入力されたとき、前記第1の値を超える電流を消費する請求項1に記載の電子機器。
  5.  前記制御部は、前記充電モードを開始するとき、前記電流制限値を前記第2の値まで段階的に上昇させる請求項1に記載の電子機器。
  6.  前記第1及び第2処理回路への電流の流入をオン/オフするスイッチ群を備え、
     前記制御部は、
     前記電源接続部の前記外部電源への接続に応じて、前記スイッチ群をオフすることによって前記第1及び第2処理回路への電流の流入を制限するとともに、前記電流制限値を前記第2の値に設定する前記充電モードを開始させ、その後、前記スイッチ群をオンすることによって前記第1及び第2処理回路への電流の流入の制限を解除するとともに、前記電流制限値を前記第1の値に設定する前記運用モードに切り替える
     請求項1に記載の電子機器。
  7.  前記蓄電部は電気二重層キャパシタであることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
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