JP2012109990A - 電源供給回路 - Google Patents

Abstract

【課題】受信部から送信部へ電力を供給可能とし、受信機器の電源事情に制約されることのない電源供給回路を提供する。
【解決手段】映像を送信する送信部１０と、送信部１０から送信された映像を受信する受信部２０と、送信部１０と受信部２０とを接続した接続手段であって、電源電圧を伝送する電源配線と、第３配線と、を備えた接続手段と、備えた電源供給回路であって、前記受信部２０は、電圧源と電源配線との接続を切り替える電力供給スイッチＳＷＡを備え、送信部１０は、所定の電圧を電源配線に出力する電源回路１６と、電源回路１６から電源配線に所定の電圧が出力されていないことに応じて第３配線の電位を所定電位に変化させるスイッチ回路１８と、を備え、電力供給スイッチＳＷＡは、第３配線が所定電位でない場合に、電圧源と電源配線との接続をオンにして電圧源からの電圧を電源配線経由で送信部１０に出力させ、第３配線が所定電位である場合に電圧源と電源配線との接続をオフにする、電源供給回路。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電源供給回路に関する。

近年、機器間において、信号を伝送する通信インタフェースとしてＨＤＭＩ(High-Definision Multimedia Interface)ケーブルやＩ^２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）通信ケーブル等が提案されている。

従来、送信機器（Source機器）では、例えばＨＤＭＩケーブルにおいて電源電圧を供給するＰＷ＋５Ｖラインに対して、最大５５ｍＡを供給可能であった。また、ＨＰＤラインを駆動するために５ｍＡ消費するため、受信機器（Sink機器）は最大で５０ｍＡ消費することができた。

特開２００９−４４７０６号公報

従来、ＨＤＭＩケーブルは受信機器から送信機器に電力を供給するように構成されていなかった。このため、ＨＤＭＩケーブルで送信機器としてモバイル機器を接続した場合に、モバイル機器側の電源事情で運用時間が限定されることがあった。例えば送信機器として携帯電話器や動画再生を行なう携帯機器を接続した場合には、送信機器側の電源が消耗され、信号伝送の運用時間が制限されることがあった。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであって、受信部から送信部へ電力を供給可能とし、受信機器の電源事情に制約されることのない電源供給回路を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る電源供給回路は、映像を送信する送信部と、前記送信部から送信された映像を受信する受信部と、前記送信部と前記受信部とを接続した接続手段であって、電源電圧を伝送する電源配線と、第３配線と、を備えた接続手段と、を備えた電源供給回路であって、前記受信部は、電圧源と前記電源配線との接続を切り替える電力供給スイッチを備え、前記送信部は、所定の電圧を前記電源配線に出力する電源回路と、前記電源回路から前記電源配線に所定の電圧が出力されていないことに応じて前記第３配線の電位を所定電位に変化させるスイッチ回路と、を備え、前記電力供給スイッチは、前記第３配線が前記所定電位でない場合に、前記電圧源と前記電源配線との接続をオンにして前記電圧源からの電圧を前記電源配線経由で前記送信部に出力させ、前記第３配線が前記所定電位である場合に前記電圧源と前記電源配線との接続をオフにするように構成されている。

本発明の一実施形態に係る電源供給回路の一構成例を概略的に示す図である。 図１に示す電源供給回路の動作の一例を説明するための図である。 図１に示す電源供給回路の動作の他の例を説明するための図である。 図１に示す電源供給回路において、電源供給を中止する動作の一例を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態に係る電源供給回路ついて、図面を参照して説明する。

図１は、本実施例における電源供給回路の一構成例を説明する図である。

電源供給回路は、映像音声信号を主に遷移時間最短差動信号伝送（TMDS：Transition Minimized Differential Signaling）方式で伝送する第１通信機能（例えばHDMI機能）と、パーティラインで相互伝送する第２通信機能（例えばHDMI-CEC機能）と、電源供給配線とを備える。

電源供給回路は、送信部（Source）１０と、受信部（Sink）２０と、送信部１０と受信部２０との間で映像信号、制御信号等を伝送するための複数の信号線と、を備えている。

送信部１０と受信部２０との間には、例えばＨＤＭＩケーブルや、Ｉ２Ｃ通信ライン等の接続手段により接続されている。複数の信号線は、例えば、映像信号送信ライン、電源供給ライン（ＰＷ＋５Ｖ）、ＨＰＤライン、ＵＴＩＬライン、ＣＥＣライン、ＤＤＣライン、ＳＣＬライン、および、ＳＤＡラインを含む。

複数の信号線の両端は、コネクタ１０Ｂ、２０Ｂに接続されている。コネクタ１０Ｂは、送信部１０のレセプタ１０Ａに取り付けられ、複数の信号線が送信部１０に接続される。コネクタ２０Ｂは、受信部２０のレセプタ２０Ａに取り付けられ、複数の信号線が受信部２０に接続される。

送信部１０は、例えば映像信号送信装置に搭載され、映像信号をエンコードするエンコーダ１２と、エンコーダ１２から出力された信号を差動伝送方式により出力するバッファ１４と、電源回路１６と、制御回路ＣＴＲ１と、電力切断スイッチＳＷＣと、電源受給通知スイッチＳＷＤと、スイッチ回路１８と、レセプタ１０Ａと、を備えている。

エンコーダ１２には、映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂが入力される。エンコーダ１２は入力された映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂをエンコードし、エンコードされた映像信号をシリアル信号として、後段に配置されたバッファ１４へ出力する。

バッファ１４には、エンコードされた映像信号とクロック信号ＣＫとが入力される。バッファ１４は、差動伝送方式により、エンコードされた映像信号と、エンコードされた映像信号を反転した信号とを、クロック信号ＣＫに同期して映像信号送信ラインへ出力する。

電源回路１６は、バッテリＢＴから供給される電圧を必要に応じて変換して電圧Ｖｃｃを出力するとともに、供給された電力によりバッテリＢＴを充電するように構成されている。電圧Ｖｃｃは、送信部１０のレセプタ１０ＡのＩＯ（Input/output）ポートと、スイッチ回路１８とに供給される。送信部１０は、バッテリＢＴを充電して携帯機器として使用可能な電子機器に搭載することができる。なお、送信部１０は、外部電源（ＡＣアダプタ）を接続して使用する電子機器に搭載されても構わない。

電力切断スイッチＳＷＣは、電源回路１６からレセプタ１０Ａの一端子への出力ラインに設けられている。電力切断スイッチＳＷＣの動作は、制御回路ＣＴＲ１によって制御される。

電源受給通知スイッチＳＷＤは、レセプタ１０Ａの一端子から電源回路１６への入力ラインに設けられている。電源受給通知スイッチＳＷＤの動作は、制御回路ＣＴＲ１によって制御される。

スイッチ回路１８は、レセプタ１０Ａの接続ラインＳＣＬに接続された端子と、接続ラインＳＤＡに接続された端子とをショートすることが可能に構成されたアナログスイッチ１８Ａ、１８Ｂを備えている。スイッチ回路１８には、電源回路１６から電圧Ｖｃｃが供給される。アナログスイッチ１８Ａ、１８Ｂは、電圧Ｖｃｃが供給されていないときに、レセプタ１０Ａとの接続ライン同士をショートさせる。

制御回路ＣＴＲ１は、エンコーダ１２、電源回路１６、電力切断スイッチＳＷＣ、および、電源受給通知スイッチＳＷＤの動作を制御するように構成されている。

電源回路１６は電力切断スイッチＳＷＣを介してＨＤＭＩケーブルの電源供給配線（ＰＷ＋５Ｖ）に接続される。送信部１０において、電源供給配線（ＰＷ＋５Ｖ）は、電源受給通知スイッチＳＷＤおよび抵抗器を介して、ＨＰＤラインと制御回路ＣＴＲ１のＩＯポートとに接続されている。

受信部２０は、例えば映像受信装置に搭載され、デコーダ２２と、入力された信号をデコーダ２２へ出力するバッファ２４と、電力供給スイッチＳＷＡと、電源方向通知スイッチＳＷＢと、制御回路ＣＴＲ２と、記録手段２６としてのＲＯＭと、監視回路２８と、を備えている。

バッファ２４には、映像信号送信ラインからエンコードされた映像信号を受信して、エンコードされた映像信号とクロック信号とを出力する。エンコードされた映像信号はデコーダ２２へ入力される。デコーダ２２は、エンコードされた映像信号をデコードして、並列に出力する。

電力供給スイッチＳＷＡは、電源電圧供給ライン（ＰＷ＋５Ｖ）と電圧Ｖｃｃの電圧源との間の接続を切り替えるように構成されている。電力供給スイッチＳＷＡの動作は制御回路ＣＴＲ２によって制御される。電源電圧供給ライン（ＰＷ＋５Ｖ）とＨＰＤラインとの間には、電源方向通知スイッチＳＷＢを介してＨＤＭＩ規格により規定された抵抗器を接続している。

受信部２０では、電圧Ｖｃｃが電力供給スイッチＳＷＡを介して電力供給配線（ＰＷ＋５Ｖ）へ接続され、電力供給スイッチＳＷＡを切り替えることにより送信部１０への電力供給が制御される。

記録手段２６には、システム全体における位置を表すアドレス（Physical Address）が記録されている。送信部１０および受信部２０は、記録手段２６にアクセスしてアドレスを取得することによって、自身がＨＤＭＩシステムのどこの位置に存在するかを確認する。

監視回路２８のＩＯポートには、ＳＣＬ（クロック信号）ラインおよびＳＤＡ（データ信号）ラインが接続されている。ＳＣＬラインには、プルアップの抵抗器Ｒ１（４．７ＫΩ）が接続されている。ＳＤＡラインには、プルダウンの抵抗器Ｒ２（４．７ＫΩ）が接続されている。監視回路２８は、ＳＣＬラインおよびＳＤＡラインの電位を監視している。

制御回路ＣＴＲ２は、デコーダ２２、電力供給スイッチＳＷＡ、電源方向通知スイッチＳＷＢ、記録手段２６、および、監視回路２８の動作を制御する。制御回路ＣＴＲ２のＩＯポートにはＨＰＤラインが接続され、制御回路ＣＴＲ２によりＨＰＤラインの電位が監視される。
なお、図１に示すＨＤＭＩケーブルのＵＴＩＬ（Utility）ラインは、図示されない回路に接続されていてもよい。

図２に、上記電源供給回路において、受信部２０から送信部１０へ電力を供給する動作例を説明するためのタイミングチャートを示す。
まず、受信部２０の制御回路ＣＴＲ２は、電源方向通知スイッチＳＷＢをオンとし、電力供給スイッチＳＷＡをオフとする。送信部１０の制御回路ＣＴＲ１は、電力切断スイッチＳＷＣをオンとし、電源受給通知スイッチＳＷＤをオフとする。

送信部１０と受信部２０とが接続手段により接続されて、送信部１０が起動されると、電源回路１６が動作して、電源電圧供給ライン（ＰＷ＋５Ｖ）に電源電圧を供給する。このとき、電源電圧供給ライン（ＰＷ＋５Ｖ）から、電源方向通知スイッチＳＷＢ、抵抗器、および、ＨＰＤラインを介して、制御回路ＣＴＲ２のＩＯポートに電流が流れ、ＨＰＤラインの電位がハイ（High）となる。このように、最初は、通常のＨＤＭＩケーブルと同様の環境とする。

次に、送信部１０から受信部２０に対して電力供給を要求するために、ＣＥＣラインを用いて送信部１０から受信部２０に対して電源供給機能の問い合わせを行う。このときに、電源供給機能の有無だけでなく、送信部１０が要求する電流量を問い合わせコマンドに含めても良い。受信部２０は、電源供給機能があれば送信部１０の問い合わせに応答する。応答には受信部２０が対応可能な供給電流量を返答コマンドに追加しても良い。ＣＥＣライン上の問い合わせコマンド体系は、例えばＨＤＭＩ １．４で規定されたＣＤＣ（Capability Discovery and Control）を拡張して使用する。

次に、受信部２０からＨＤＣＰに関する機能の通信をＨＤＭＩ １．４で規定されたＣＤＣ−ＨＰＤコマンドに代替することを送信部１０に通知する。送信部１０はＣＤＣ−ＨＰＤで通信することを了承する応答を受信部２０に返す。

次に、送信部１０の制御回路ＣＴＲ１は、電源受給通知スイッチＳＷＤをオンとし、電力切断スイッチＳＷＣをオフとする。電源回路１６は、電源受給の準備をしたのち、受信部２０の制御回路ＣＴＲ２に電源供給開始をＣＤＣコマンドで要求する。受信部２０の制御回路ＣＴＲ２は、電力供給スイッチＳＷＡをオンとして電源供給を開始し、電源方向通知スイッチＳＷＢをオフとして、送信部１０の制御回路ＣＴＲ１に対して電源供給の開始をＣＤＣコマンドで通知する。

送信部１０の制御回路ＣＴＲ１は、電源供給開始コマンドを受けて、電力切断スイッチＳＷＣをオンとして電源受給を開始する。すなわち、受信部２０の電圧Ｖｃｃの電圧源から、電源電圧供給ライン（ＰＷ＋５Ｖ）、電源受給通知スイッチＳＷＤ、および、ＨＰＤラインの経路で電源電圧が送信部１０の制御回路ＣＴＲ１へ供給される。ＨＰＤラインの電位がハイ（High）である状態が継続している期間は、受信部２０側からの電源供給を継続される。

次に、電源供給を中止する場合について説明する。まず送信部１０の制御回路ＣＴＲ１は、電力切断スイッチＳＷＣをオフとして、一旦、電源電圧供給配線（ＰＷ＋５Ｖ）からの受給を停止する。

続いて、制御回路ＣＴＲ１は、電源回路１６が電圧Ｖｃｃを生成し、電源電圧供給配線（ＰＷ＋５Ｖ）へ供給する準備をする。続いて電源供給中止のＣＤＣコマンドを送出する。受信部２０の制御回路ＣＴＲ２は、電源供給中止のコマンドを受けて電源方向通知スイッチＳＷＢをオンとし、電力供給スイッチＳＷＡをオフとし、電源供給の中止を送信部１０に通知する。送信部１０は電力切断スイッチＳＷＣをオンとして電源電圧供給配線（ＰＷ＋５Ｖ）へ電圧Ｖｃｃを供給開始する。

次に、受信部２０の制御回路ＣＴＲ２から、ＣＤＣ−ＨＰＤの使用を中止するコマンドを送出し、送信部１０の制御回路ＣＴＲ１は、ＣＤＣ−ＨＰＤの使用中止を了承する応答を返す。上記のように電源供給要求を中止すると、受信部２０から送信部１０への電源電圧Ｖｃｃ供給が停止され、送信部１０から受信部２０への電源電圧Ｖｃｃの供給が開始される。
なお、上記の例で示したＣＤＣ−ＨＰＤの使用の開始および終了コマンドは使用しても使用しなくてもよい。

次に、送信部１０と受信部２０とを接続手段によって接続した際に、送信部１０から電圧Ｖｃｃが供給されなかった場合の動作例について説明する。

まず、受信部２０の制御回路ＣＴＲ２は、監視回路２８にＳＣＬラインとＳＤＡラインとの電位を監視させて、送信部１０の状態を取得する。電源回路１６から電圧Ｖｃｃが出力されていない場合、ＳＣＬラインとＳＤＡラインとがスイッチ回路１８により電気的に接続される。このとき、監視回路２８は、ＳＣＬラインがハイ（High）レベルであって、ＳＤＡラインがロー(Low)レベルであることを検出し、制御回路ＣＴＲ２へ送信部１０から電圧Ｖｃｃが供給されていないこと通知する信号を出力する。この場合、受信部２０の制御回路ＣＴＲ２は、電力供給スイッチＳＷＡをオンとし、電源方向通知スイッチＳＷＢをオフとして、送信部１０へ電圧Ｖｃｃを供給する。

また、送信部１０から電圧Ｖｃｃが供給されている場合には、スイッチ回路１８により、ＳＣＬラインとＳＤＡラインとは制御回路ＣＴＲ１に接続され、所定の信号が供給される。監視回路２８は、ＳＣＬラインがハイ（High）レベルであって、ＳＤＡラインが所定の電位（例えば２．５Ｖ）であると検出したときに、制御回路ＣＴＲ２へ送信部１０から電圧Ｖｃｃが供給されていることを通知する信号を出力する。この場合、受信部２０の制御回路ＣＴＲ２は、図２に示す電源電圧供給動作を行なう。

また、受信部２０のＳＣＬラインとＳＤＡラインとが接続されるＩＯポートに、送信部１０が電気的に接続されていない場合には、監視回路２８はＩＯポートがオープンであることを検出し、制御回路ＣＴＲ２へ送信部１０が接続されていないことを通知する信号を出力する。

上記のように、スイッチ回路１８および監視回路２８を設けることによって、例えばバッテリＢＴが放電不可能な状態であって送信部１０から電圧Ｖｃｃを供給することができない場合には、受信部２０から電圧Ｖｃｃを供給することによって送信部１０を起動させて、信号伝送の処理を行うことができる。

次に、受信部２０から送信部１０への電源電圧供給量を増大する場合について説明する。図３に、受信部２０から送信部１０へ電源電圧供給中に、電源電圧供給量を増大する動作例を説明するタイミングチャートを示す。

この例では、セットトップボックスやレコーダのような据え置き型の送信機器と、デジタルテレビ受像機のような据え置き型の機器との間を接続するＨＤＭＩセレクタ（送信部１０と受信部２０とを含む）のような機器を想定している。このような機器は外部電源（ＡＣアダプタ）が付属して使用することがあるが、本実施形態を適用すれば外部電源が不要となる。

まず、受信部２０の制御回路ＣＴＲ２は、送信部１０の制御回路ＣＴＲ１に対して電源供給量の増大が可能かＣＤＣコマンドで問い合わせる。送信部１０の制御回路ＣＴＲ１は、電源供給量増大機能があることを受信部２０の制御回路ＣＴＲ２へ応答する。このときの問いや応答には供給可能量を示す情報を付加してもよい。

次に、受信部２０の制御回路ＣＴＲ２から、ＨＤＣＰに関する機能の通信をＨＤＭＩ １．４で規定されたＣＤＣ−ＨＰＤコマンドに代替することを送信部１０の制御回路ＣＴＲ１に通知する。送信部１０の制御回路ＣＴＲ１は、ＣＤＣ−ＨＰＤコマンドで通信することを了承する応答を受信部２０の制御回路ＣＴＲ２へ返す。

次に、受信部２０の制御回路ＣＴＲ２は、電源供給量増大をＣＤＣ−ＨＰＤコマンドで要求する。送信部１０の制御回路ＣＴＲ１は、電源受給通知スイッチＳＷＤをオンとした後、電源供給量増大を行い、受信部２０の制御回路ＣＴＲ２へ電源供給量増大完了をＣＤＣ−ＨＰＤコマンドで応答する。

次に、受信部２０の制御回路ＣＴＲ２は、電源方向通知スイッチＳＷＢをオフとする。送信部１０の制御回路ＣＴＲ１および受信部２０の制御回路ＣＴＲ２は、ＨＰＤラインの検知を継続し、ＨＰＤラインの電位がハイ（High）状態が継続されている期間は送信部１０からの電源供給量を増大させる。

続いて、電源供給量増大停止の動作例を説明する。まず、送信部１０から電源供給増大機能の停止要求をＣＤＣ−ＨＰＤコマンドで送出する。受信部２０の制御回路ＣＴＲ２は、電源方向通知スイッチＳＷＢをオンとしたのち、電源供給増大停止を了承する応答を送信部１０の制御回路ＣＴＲ１へ返す。

次に、ＨＰＤラインの電位がハイ（High）である状態が継続されていることを確認し、受信部２０の制御回路ＣＴＲ２から、ＣＤＣ−ＨＰＤの使用を中止するコマンドを送信部１０の制御回路ＣＴＲ１へ送出する。送信部１０の制御回路ＣＴＲ１は、ＣＤＣ−ＨＰＤの使用中止を了承する応答を返す。以上のように、電源供給量増大停止が完了される。

なお、送信部１０から増大中止要求コマンドを送出する例を示したが、逆に受信部２０の制御回路ＣＴＲ２から中止コマンドを送出しても良い。

図４に、電源電圧供給動作、および、電源電圧増大動作において適用可能なキャンセル動作の一例を示す。

送信部１０の制御回路ＣＴＲ１および受信部２０の制御回路ＣＴＲ２は、送信部１０からの電源供給開始、もしくは、電源供給量増大開始以降にＨＰＤラインの電位を検出し続け、ＨＰＤラインの電位がハイ（High）レベルからロー(Low)レベルとなった場合に、送信部１０と受信部２０とは電源供給に関する動作を即座に中止し、電力供給スイッチＳＷＡをオフとし、電源方向通知スイッチＳＷＢをオンとし、電力切断スイッチＳＷＣをオンとし、電源受給通知スイッチＳＷＤをオフとして、電源回路１６から電圧Ｖｃｃを電源電圧供給ライン（ＰＷ＋５Ｖ）に供給する。

上記のように、本実施形態に係る電源供給回路によれば、ＨＤＭＩケーブル等の接続手段を介して接続機器（送信機器側）に電力供給可能となり、信号伝送が接続機器の運用形態（バッテリ動作）に依存することがなくなる。また、接続機器から信号伝送を行なっていない場合でもＨＤＭＩケーブル等を接続しておくだけでバッテリを充電することが可能となり、ユーザの利便性を向上させることができる。また、送信機器から信号伝送動作時に、ＨＤＭＩケーブルの抜け判定を確実に行うことができる。

すなわち、本実施形態にかかる電源供給回路によれば、受信部から送信部へ電力を供給可能とし、受信機器の電源事情に制約されることのない電源供給回路を提供することができる。

なお、上記の電源供給回路において、電源供給機能の探索および電源供給機能の制御に、ＨＤＭＩ通信およびＨＤＭＩ−ＣＥＣ通信を用いていたが、例えば、ＨＰＤラインおよびＵＴＩＬラインのいずれか、あるいは両方を使用してもよい。その場合であっても、上記実施形態に係る電源供給回路と同様の効果を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

ＳＷＣ…電力切断スイッチ（切替スイッチ）、ＳＷＤ…電源受給通知スイッチ、ＳＷＡ…電力供給スイッチ、ＳＷＢ…電源方向通知スイッチ、ＢＴ…バッテリ、Ｖｃｃ…電圧、ＳＣＬ…接続ライン、ＳＤＡ…接続ライン、Ｒ１…抵抗器、Ｒ２…抵抗器、ＣＴＲ１、ＣＴＲ２…制御回路、１０…送信部、１０Ｂ、２０Ｂ…コネクタ、１２…エンコーダ、１４…バッファ、１６…電源回路、１８…スイッチ回路、１８Ａ、１８Ｂ…アナログスイッチ、２０…受信部、１０Ａ、２０Ａ…レセプタ、２２…デコーダ、２４…バッファ、２６…記録手段（ＲＯＭ）、２８…監視回路。

Claims (1)

1. 映像を送信する送信部と、
   前記送信部から送信された映像を受信する受信部と、
   前記送信部と前記受信部とを接続した接続手段であって、電源電圧を伝送する電源配線と、第３配線と、を備えた接続手段と、
   を備えた電源供給回路であって、
   前記受信部は、電圧源と前記電源配線との接続を切り替える電力供給スイッチを備え、
   前記送信部は、所定の電圧を前記電源配線に出力する電源回路と、前記電源回路から前記電源配線に所定の電圧が出力されていないことに応じて前記第３配線の電位を所定電位に変化させるスイッチ回路と、を備え、
   前記電力供給スイッチは、前記第３配線が前記所定電位でない場合に、前記電圧源と前記電源配線との接続をオンにして前記電圧源からの電圧を前記電源配線経由で前記送信部に出力させ、前記第３配線が前記所定電位である場合に前記電圧源と前記電源配線との接続をオフにする、電源供給回路。

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