專(zhuān)利名稱(chēng)：電源電路、電源電路控制方法和使用電源電路的電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用化學(xué)電池的電源電路，更具體地講，涉及適合于在向功率消耗間歇變化的負(fù)載(例如，內(nèi)置于便攜蜂窩電話中的用于發(fā)射無(wú)線電波的功率放大器)提供電力時(shí)使用的電源電路，和一種控制電源電路的方法，以及使用上述電源電路的電子裝置。
本申請(qǐng)要求2000年10月18日申請(qǐng)的第2000-318310號(hào)日本專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該專(zhuān)利申請(qǐng)結(jié)合于此作為參考。
如圖5中所示，這種類(lèi)型的慣用電源電路包括一個(gè)化學(xué)電池1，和一個(gè)與化學(xué)電池1并聯(lián)連接的電容器2，以及一個(gè)與化學(xué)電池1和電容器2連接的負(fù)載L?；瘜W(xué)電池1是由例如諸如鎳-鎘電池、鎳-氫電池、或鋰離子電池之類(lèi)的二次電池，或堿性原電池構(gòu)成的。這種化學(xué)電池1存儲(chǔ)預(yù)定量的能量，根據(jù)存儲(chǔ)的能量產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)(即，電壓V1)，并把它提供給負(fù)載L?；瘜W(xué)電池1具有內(nèi)部阻抗1a。電容器2是由例如一種雙電荷層電容器構(gòu)成的，并且被化學(xué)電池1的電壓V1充電，從而積累電能，然后把積累的電能提供給負(fù)載L。電容器2具有內(nèi)部阻抗2a。負(fù)載L例如是一個(gè)鑲嵌在便攜蜂窩電話之類(lèi)的裝置中的、用于發(fā)射無(wú)線電波的功率放大器，它的功率消耗間歇地改變，并且其中有脈沖式負(fù)載電流IL流過(guò)。
圖6是解釋圖5慣用電源電路的操作的時(shí)序圖，其中電流或電壓在作圖中作為縱坐標(biāo)，而時(shí)間作為橫坐標(biāo)。參考圖6說(shuō)明圖5的電源電路的操作。
在時(shí)間t1，負(fù)載電流IL瞬時(shí)增大，并且化學(xué)電池1的電壓V1從電壓電平Va降低到電壓電平Vb。在這點(diǎn)，電源電路的內(nèi)部阻抗Z由下式給出Z＝R1×R2/(R1+R2)其中R1代表內(nèi)部阻抗1a的值，R2代表內(nèi)部阻抗2a的值。內(nèi)部阻抗Z小于內(nèi)部阻抗1a的值R1。因此，電壓Vb的降低率低于在電源電路僅由化學(xué)電池1構(gòu)成時(shí)發(fā)生的電壓Vc的降低速率。在時(shí)間t2，脈沖式負(fù)載電流IL瞬時(shí)減小，電壓V1從電壓電平Vb返回到電壓電平Va。電容器2的電壓V2以與電壓V1相同的方式改變。
因此，當(dāng)把電容器2并聯(lián)連接到化學(xué)電池1時(shí)，由于電壓Vb的降低率低于電壓Vc的降低速率，所以使得每次充電化學(xué)電池1可以被使用的時(shí)間比電源電路僅由化學(xué)電池1構(gòu)成的情況下更長(zhǎng)。此外，當(dāng)化學(xué)電池1是由內(nèi)部阻抗比較高的堿性原電池構(gòu)成時(shí)，使得化學(xué)電池1的壽命比電源電路僅由化學(xué)電池1構(gòu)成的情況下更長(zhǎng)。
但是，上述慣用電源電路具有以下問(wèn)題。
即，在一個(gè)具有圖5中所示電源電路的電子裝置中，由于對(duì)化學(xué)電池1的剩余容量的判斷是根據(jù)電壓V1的壓降作出的，因而在一些情況下，甚至根據(jù)電壓V1中的瞬時(shí)電壓降也可能作出化學(xué)電池1沒(méi)有剩余容量的判斷。但是，當(dāng)化學(xué)電池1是由例如堿性原電池構(gòu)成的時(shí)候，即使在一個(gè)電子裝置中判斷化學(xué)電池1沒(méi)有剩余容量，在一些情況下，該化學(xué)電池1仍能夠在另一個(gè)電子裝置中使用。這種現(xiàn)象表明化學(xué)電池1沒(méi)有完全用盡它的容量。結(jié)果，化學(xué)電池1的放電深度(放電容量與額定容量的比率)仍然很淺的狀態(tài)下，化學(xué)電池1被判斷為達(dá)到其壽命終點(diǎn)，因而造成化學(xué)電池1電能使用效率降低。
另一方面，當(dāng)化學(xué)電池1是由例如鎳-鎘電池、鎳-氫電池或鋰離子電池之類(lèi)的二次電池構(gòu)成時(shí)，存在著如下問(wèn)題如果化學(xué)電池1尚未完全用完容量，那么每次化學(xué)電池1充電后可以被使用的時(shí)間變得大大短于最初化學(xué)電池1的容量可以提供的可用時(shí)間。此外，當(dāng)把電容器2并聯(lián)連接到化學(xué)電池1時(shí)，如果電容器2還沒(méi)有充電，那么由于一個(gè)大的瞬時(shí)起峰電流從化學(xué)電池1流入電容器2，在一些情況下會(huì)發(fā)生燒毀用于連接化學(xué)電池1與電容器2的布線線路、和/或化學(xué)電池1和電容器2的退化等問(wèn)題。特別是，當(dāng)化學(xué)電池1是由其中嵌入了電流控制電路的鋰離子二次電池構(gòu)成時(shí)，在電流控制電路中將產(chǎn)生故障。
發(fā)明綜述由于上述原因，本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供能夠提高化學(xué)電池中電能使用效率和即使在把沒(méi)有充電的電容器并聯(lián)連接到化學(xué)電池時(shí)也能防止瞬時(shí)起峰電流從化學(xué)電池流入電容器的電源電路，和一種控制上述電源電路的方法，以及一種使用該電源電路的電子裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一個(gè)電源電路，包括用于存儲(chǔ)預(yù)定量的能量化學(xué)電池，其根據(jù)能量產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，和把電動(dòng)勢(shì)提供給負(fù)載；電容器，通過(guò)化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)充電和積累電能并把積累的電能提供給負(fù)載；控制部分；和其中，當(dāng)電容器的電壓高于第一參考值時(shí)和當(dāng)流過(guò)負(fù)載的負(fù)載電流小于第二參考值時(shí)，控制部分把化學(xué)電池產(chǎn)生的電壓從化學(xué)電池施加到電容器，以給電容器充電，并同時(shí)把化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和積累在電容器上的電能提供給負(fù)載，并且，在負(fù)載電流大于第二參考值時(shí)，僅把電容器中積累的電能提供到負(fù)載，在電容器電壓低于第一參考值和流過(guò)負(fù)載的負(fù)載電流小于第二參考值時(shí)，把限制為預(yù)定水平的電流從化學(xué)電池提供到電容器，給電容器充電，和把化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)提供給負(fù)載。
在上述電源電路中，一種優(yōu)選的模式是其中控制部分包括電容器電壓檢測(cè)單元，電容器電壓檢測(cè)單元將電容器的電壓與第一參考值比較，當(dāng)電容器電壓低于第一參考值時(shí)，輸出有效模式的第一檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)電容器的電壓高于第一參考值時(shí)，輸出無(wú)效模式的第一檢測(cè)信號(hào)；負(fù)載電流檢測(cè)單元，負(fù)載電流檢測(cè)單元檢測(cè)負(fù)載電流，當(dāng)負(fù)載電流高于第二參考值時(shí)，輸出有效模式的第二檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)負(fù)載電流小于第二參考值時(shí)，輸出無(wú)效模式的第二檢測(cè)信號(hào)；和供電和充電單元，其在第一檢測(cè)信號(hào)是無(wú)效模式并且第二檢測(cè)信號(hào)是無(wú)效模式時(shí)，把化學(xué)電池產(chǎn)生的電壓從化學(xué)電池提供到電容器，給電容器充電，并同時(shí)把化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和積累在電容器中的電能提供到負(fù)載，當(dāng)?shù)诙z測(cè)信號(hào)處于有效模式時(shí)，僅把電容器中積累的電能提供到負(fù)載，當(dāng)?shù)谝粰z測(cè)信號(hào)處于有效模式并且第二檢測(cè)信號(hào)處于無(wú)效模式時(shí)，把限制為一預(yù)定水平的電流從化學(xué)電池提供到電容器，給電容器充電，并且同時(shí)把化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)提供給負(fù)載。
一種優(yōu)選模式可以是，其中電容器是由一個(gè)雙電荷層電容器構(gòu)成的，其內(nèi)部阻抗低于化學(xué)電池的內(nèi)部阻抗。
此外，一種優(yōu)選模式可以是，其中，在僅把電容器中積累的電能提供到負(fù)載時(shí)，電容器存儲(chǔ)了超過(guò)在第二檢測(cè)信號(hào)為有效模式時(shí)負(fù)載消耗的電能的電能。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種控制電源電路的方法，該電源電路具有用于存儲(chǔ)預(yù)定能量以根據(jù)能量產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)并把電動(dòng)勢(shì)提供給負(fù)載的化學(xué)電池，由化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)充電和積累電能并把積累的電能提供給負(fù)載的電容器，以及控制部分，該方法包括如下步驟在電容器的電壓高于第一參考值并且流過(guò)負(fù)載的負(fù)載電流小于第二參考值時(shí)，利用控制部分把化學(xué)電池產(chǎn)生的電壓從化學(xué)電池施加到電容器，給電容器充電，并同時(shí)把化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和電容器中積累的電能提供給負(fù)載，當(dāng)負(fù)載電流大于第二參考值時(shí)，僅把積累在電容器中的電能提供到負(fù)載，和當(dāng)電容器的電壓低于第一參考值和當(dāng)流過(guò)負(fù)載的負(fù)載電流小于第二參考值時(shí)，把限制為一預(yù)定水平的電流從化學(xué)電池施加到電容器給電容器充電，和把化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)提供給負(fù)載。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種控制電源電路的方法，該電源電路具有用于存儲(chǔ)預(yù)定能量以根據(jù)能量產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)并且把電動(dòng)勢(shì)提供給負(fù)載的化學(xué)電池，由化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)充電和積累電能并且把積累的電能施加到負(fù)載的電容器，和控制部分，該方法包括安裝步驟，把電容器電壓檢測(cè)單元，負(fù)載電流檢測(cè)單元，和供電和充電單元安裝到控制單元中；電容器電壓檢測(cè)步驟，利用電容器電壓檢測(cè)單元，檢測(cè)電容器的電壓，將檢測(cè)的電壓與第一參考值比較，當(dāng)電容器電壓低于第一參考值時(shí)輸出有效模式的第一檢測(cè)信號(hào)，和當(dāng)電容器電壓高于第一參考值時(shí)輸出無(wú)效模式的第一檢測(cè)信號(hào)；負(fù)載電流檢測(cè)步驟，利用負(fù)載電流檢測(cè)單元，檢測(cè)流過(guò)負(fù)載的負(fù)載電流，將檢測(cè)的負(fù)載電流與第二參考值比較，當(dāng)負(fù)載電流高于第二參考值時(shí)輸出有效模式的第二檢測(cè)信號(hào)，和當(dāng)負(fù)載電流小于第二參考值時(shí)輸出無(wú)效模式的第二檢測(cè)信號(hào)；第一供電和充電步驟，利用供電和充電單元，在第一檢測(cè)信號(hào)是無(wú)效模式和第二檢測(cè)信號(hào)為無(wú)效模式時(shí)，從化學(xué)電池將其產(chǎn)生的電壓提供給電容器，給電容器充電，并同時(shí)把化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和電容器中積累的電能提供給負(fù)載；供電處理步驟，在第二檢測(cè)信號(hào)為有效模式時(shí)，利用供電和充電單元，僅把積累在電容器中的電能提供到負(fù)載；和第二供電和充電步驟，在第一檢測(cè)信號(hào)為有效模式和第二檢測(cè)信號(hào)為無(wú)效模式時(shí)，利用供電和充電單元，把限制為一預(yù)定水平的電流從化學(xué)電池提供到電容器給電容器充電，并同時(shí)把化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)提供給負(fù)載。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種由上述電源電路構(gòu)成的電子裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種使用控制上述電源電路的方法的電子裝置。
利用上述配置，當(dāng)負(fù)載電流瞬時(shí)增大時(shí)，僅電容器中積累的電能提供到負(fù)載，因而化學(xué)電池中不產(chǎn)生電壓降。因此，即使根據(jù)電壓中的壓降判斷化學(xué)電池的壽命，也不會(huì)在化學(xué)電池未深度放電的狀態(tài)下判斷化學(xué)電池已達(dá)到它的壽命終點(diǎn)，結(jié)果，提高了化學(xué)電池的能量的使用效率。此外，當(dāng)電容器電壓低于參考電壓時(shí)，由于從化學(xué)電池提供了其電平受到控制并且限制為預(yù)定水平的電流，并且使電容器充電，因而即使在電容器還沒(méi)有充電時(shí)，也沒(méi)有瞬時(shí)起峰電流從化學(xué)電池流入電容器，因而防止了把連接化學(xué)電池與電容器的布線線路燒毀、和/或化學(xué)電池和電容器的退化的情況。
從以下結(jié)合附圖的說(shuō)明中，可以對(duì)本發(fā)明的上述和其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征有更清楚的了解，其中

圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電源電路的電氣配置示例的示意方框圖；圖2是每個(gè)部件的信號(hào)的時(shí)序圖，用于解釋控制根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電源電路的一種方法；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的一個(gè)電子裝置的電氣配置的示意方框圖；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的一個(gè)電子裝置的電氣配置的示意方框圖；圖5是顯示一個(gè)常規(guī)電源電路的配置的電路圖；和圖6是解釋圖5的常規(guī)電源電路的操作的時(shí)間圖。
控制部分20具有電容電壓檢測(cè)單元(例如，電容電壓檢測(cè)電路21)，負(fù)載電流檢測(cè)單元(例如，負(fù)載電流檢測(cè)電路22)，控制電路23，開(kāi)關(guān)24，開(kāi)關(guān)25，和恒流充電電路26。控制電路23，開(kāi)關(guān)24，開(kāi)關(guān)25和恒流充電電路26構(gòu)成了一個(gè)電源充電單元。電容器電壓檢測(cè)電路21具有一個(gè)比較器21a，和一個(gè)參考電壓源21b。電容器電壓檢測(cè)電路21檢測(cè)電容器30的電壓V30，并且把檢測(cè)的電壓V30與一個(gè)第一參考電壓(即，從參考電壓源21b提供的參考電壓Vr1)比較，如果電壓V30低于參考電壓Vr1，那么輸出處于有效模式(例如，在一個(gè)低電平，此后記為“L”)的第一檢測(cè)信號(hào)A，如果電壓V30高于電壓Vr1，那么輸出一個(gè)無(wú)效模式(例如，在一個(gè)高電平，此后記為“H”)的第一檢測(cè)信號(hào)A。
負(fù)載電流檢測(cè)電路22具有一個(gè)比較器22a，一個(gè)參考電壓源22b，和一個(gè)電阻器22c。負(fù)載電流檢測(cè)電路22檢測(cè)流過(guò)負(fù)載L的負(fù)載電流IL，通過(guò)電阻器22c將檢測(cè)的負(fù)載電流IL轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓，如果經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換所獲得的電壓要高于從參考電壓源22b提供的一個(gè)第二參考電壓Vr2(即，通過(guò)電阻器22c將第二參考值轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓而獲得的值)，那么輸出有效模式(例如，其處于高電平，此后記為“H”)的第二檢測(cè)信號(hào)B，如果經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換所獲得的電壓低于參考電壓Vr2，那么輸出無(wú)效模式(例如，其處于低電平，此后記為“L”)的第二檢測(cè)信號(hào)B。
控制電路23具有開(kāi)關(guān)選擇電路23a，電容器電壓判斷電路23b，和負(fù)載狀態(tài)判斷電路23c。開(kāi)關(guān)選擇電路23a響應(yīng)第一檢測(cè)信號(hào)A的邏輯電平，輸出用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)25的驅(qū)動(dòng)信號(hào)C。電容器電壓判斷電路23b響應(yīng)第一檢測(cè)信號(hào)A的邏輯電平，輸出用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)24的驅(qū)動(dòng)信號(hào)D。負(fù)載狀態(tài)判斷電路23c響應(yīng)第二檢測(cè)信號(hào)B的邏輯電平輸出用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)24或開(kāi)關(guān)25的驅(qū)動(dòng)信號(hào)E。開(kāi)關(guān)24是由例如一個(gè)具有低導(dǎo)通電阻的MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體埸效應(yīng)管)構(gòu)成的，并且響應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D或E而被驅(qū)動(dòng)。開(kāi)關(guān)25是由例如一個(gè)具有低導(dǎo)通電阻的MOSFET構(gòu)成的，并具有觸點(diǎn)25a、觸點(diǎn)25b、和公共觸點(diǎn)25c，并且響應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C或E而被驅(qū)動(dòng)。
恒流充電電路26具有電阻器26a，pnp晶體管26b，恒壓二極管26c，和電阻器26d。在恒流充電電路26中，當(dāng)開(kāi)關(guān)24轉(zhuǎn)變?yōu)镺N并且開(kāi)關(guān)25的公共觸點(diǎn)25c連接到觸點(diǎn)25b時(shí)，輸入化學(xué)電池10的電壓V10，并且輸出一個(gè)電流I26，其受到控制從而具有由電阻器26a的電阻和恒壓二極管26c的齊納電壓設(shè)定的預(yù)定值。電容器30是由例如一個(gè)具有比化學(xué)電池10的內(nèi)部阻抗低的內(nèi)部阻抗的雙電荷層電容器構(gòu)成的。當(dāng)施加化學(xué)電池10的電壓V10時(shí)，電容器30充電并且積累電能，然后在它的電壓V30增大到一個(gè)設(shè)定電平并且開(kāi)關(guān)25的公共觸點(diǎn)25c連接到觸點(diǎn)25a時(shí)，把積累的電能提供到負(fù)載L。電容器30具有內(nèi)部阻抗30a。負(fù)載L是例如一個(gè)內(nèi)置于便攜蜂窩電話或類(lèi)似裝置中的、用于無(wú)線電波發(fā)射的功率放大器，它的功率消耗間歇地改變，并且其中有脈沖式負(fù)載電流IL流過(guò)。
圖2是每個(gè)部件的信號(hào)的時(shí)序圖，用于解釋控制根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電源電路的方法，其中電流、電壓、和/或開(kāi)關(guān)24和25的狀態(tài)在圖中作為縱坐標(biāo)，時(shí)間在作圖中作為橫坐標(biāo)。
下面將參考圖2說(shuō)明控制本實(shí)施例中的電源電路的方法(1)至(4)。
(1)在時(shí)間t0的控制方法在時(shí)間t0，電容電壓檢測(cè)電路21檢測(cè)電容器30的電壓V30，然后通過(guò)比較器21a與參考電壓Vr1比較。由于電壓V30高于參考電壓Vr1(即，電壓V30高于電壓V10的預(yù)定下限值)，因而輸出一個(gè)“H”第一檢測(cè)信號(hào)A(電容器電壓檢測(cè)處理)。此外，負(fù)載電流檢測(cè)電路22檢測(cè)流過(guò)負(fù)載L的負(fù)載電流IL，并通過(guò)電阻器22c將檢測(cè)的電流轉(zhuǎn)換成電壓值，然后通過(guò)比較器22a與參考電壓Vr2比較。由于電壓值低于參考電壓Vr2(即，負(fù)載電流IL小于負(fù)載電流IL的預(yù)定閾值ITH)，因而輸出一個(gè)為“L”的第二檢測(cè)信號(hào)B(負(fù)載電流檢測(cè)處理)。此時(shí)，從開(kāi)關(guān)選擇電路23a輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)C，并且還從負(fù)載狀態(tài)判斷電路23c輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)E，結(jié)果，把開(kāi)關(guān)25的公共觸點(diǎn)25c連接到觸點(diǎn)25a。與此同時(shí)，從負(fù)載狀態(tài)判斷電路23c輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)E，致使開(kāi)關(guān)24轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通。然后，化學(xué)電池10提供的電壓V10使電容器30充電，并且，與此同時(shí)，提供的電壓V10(在這點(diǎn)上提供的電壓是電壓V10的一個(gè)參考值)和電能被提供到負(fù)載L(第一供電和充電處理)。
(2)在時(shí)間t1的控制方法在時(shí)間t1，負(fù)載電流IL瞬時(shí)增大，并且在時(shí)間T1期間，負(fù)載電流IL成為對(duì)應(yīng)于負(fù)載L中電平的恒定電平。此時(shí)，在負(fù)載電流檢測(cè)電路22中，檢測(cè)負(fù)載電流IL，然后通過(guò)電阻器22c轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓值，并且通過(guò)比較器22a將轉(zhuǎn)換的電壓與參考電壓Vr2比較。由于電壓值高于參考電壓Vr2(即，負(fù)載電流IL大于負(fù)載電流IL的預(yù)定閾值ITH)，因而輸出一個(gè)為“H”的第二檢測(cè)信號(hào)B(負(fù)載電流檢測(cè)通過(guò))。此時(shí)，從負(fù)載狀態(tài)判斷電路23c輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)E，致使開(kāi)關(guān)24轉(zhuǎn)變?yōu)镺FF。開(kāi)關(guān)25的公共觸點(diǎn)25c仍然與觸點(diǎn)25a連接。因此，由于在時(shí)間T1期間化學(xué)電池10被置于無(wú)負(fù)載狀態(tài)，負(fù)載與發(fā)生在t0時(shí)間的狀態(tài)下的負(fù)載相比變得較小，并且內(nèi)部阻抗10a造成的電壓降減小，因而造成電壓檢測(cè)信號(hào)V10升高。此時(shí)，電壓V10從它的參考電平升高到它的上限電平。因此，僅有積累在電容器30中的電能被提供到負(fù)載L(供電處理)。在這里，假設(shè)在電容器30中積累的電能超過(guò)了負(fù)載L在時(shí)間T1期間所消耗電能。
(3)在時(shí)間t2的控制方法在時(shí)間t2，當(dāng)負(fù)載電流IL瞬時(shí)減小時(shí)，在負(fù)載電流檢測(cè)電路22中，檢測(cè)電容器30的電壓V30，然后通過(guò)計(jì)較器21a與參考電壓Vr1比較。由于電壓V30低于參考電壓Vr1(即，電壓V30低于電壓V10的預(yù)定閾值)，因而輸出一個(gè)為“L”的第一檢測(cè)信號(hào)A(電容器電壓檢測(cè)處理)。此外，在負(fù)載電流檢測(cè)電路22中，檢測(cè)負(fù)載電流IL，隨后通過(guò)電阻器22c轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓值，并通過(guò)比較器22a將轉(zhuǎn)換的電壓與參考電壓Vr2比較。由于轉(zhuǎn)換電壓低于參考電壓Vr2(即，負(fù)載電流IL小于負(fù)載電流IL的預(yù)定閾值ITH)，因而輸出一個(gè)為“L”的第二檢測(cè)信號(hào)B(負(fù)載電流檢測(cè)處理)。此時(shí)，從開(kāi)關(guān)選擇電路23a輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)C。還從負(fù)載狀態(tài)判斷電路23c輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)E，和使開(kāi)關(guān)25的公共觸點(diǎn)25c連接到觸點(diǎn)25b，并且，與此同時(shí)，從負(fù)載狀態(tài)判斷電路23c輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)E，致使開(kāi)關(guān)24轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通。在時(shí)間T2期間，由于已經(jīng)被恒流充電電路26限制為一個(gè)預(yù)定水平的電流I26從化學(xué)電池10提供到電容器30，電容器30被充電以具有一個(gè)恒定電流，并且電壓V10被提供給負(fù)載L(第二供電和充電處理)。
(4)在時(shí)間t3的控制方法在時(shí)間t3，在電容器電壓檢測(cè)電路21中，檢測(cè)電容器30的電壓V30，然后通過(guò)比較器21a與參考電壓Vr1比較。由于電壓V30高于參考電壓Vr1(即，電壓V30高于電壓V10的預(yù)定低限值)，因而輸出“H”第一檢測(cè)信號(hào)A(電容器電壓檢測(cè)處理)。此外，在負(fù)載電流檢測(cè)電路22中，檢測(cè)負(fù)載電流IL，然后通過(guò)電阻器22c轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓值，并且通過(guò)比較器22a將轉(zhuǎn)換電壓與參考電壓Vr2比較。由于電壓低于參考電壓Vr2(即，負(fù)載電流IL小于負(fù)載電流IL的預(yù)定閾值ITH)，因而輸出“L”檢測(cè)信號(hào)B(負(fù)載電流檢測(cè)處理)。此時(shí)，從開(kāi)關(guān)選擇電路23a輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)C，從負(fù)載狀態(tài)判斷電路23c輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)E，結(jié)果，把開(kāi)關(guān)25的公共觸點(diǎn)25c連接到觸點(diǎn)25a，并且從負(fù)載狀態(tài)判斷電路23c輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)E，因而致使開(kāi)關(guān)24轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通。然后，在時(shí)間T3期間，電壓V10從化學(xué)電池10提供到電容器30，對(duì)電容器30充電，并同時(shí)將電壓V10(這個(gè)電壓V10從它的下限電平提高到它的參考電平)和積累在電容器30中的電能提供到負(fù)載L(第一供電和充電處理)。
因此，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，當(dāng)負(fù)載電流IL瞬時(shí)增大時(shí)，由于僅把積累在電容器30中的電能施加到負(fù)載L，所以化學(xué)電池10的電壓V10沒(méi)有發(fā)生電壓降。因此，即使根據(jù)電壓V10中的壓降判斷化學(xué)電池10的壽命，也不會(huì)在其尚未深度放電時(shí)作出化學(xué)電池10的壽命終止的判斷，結(jié)果，提高了化學(xué)電池10能量的使用效率。此外，當(dāng)電容器30的電壓V30低于參考電壓Vr1時(shí)，由于從化學(xué)電池10提供電平受恒流充電電路26的控制而被限制為預(yù)定水平的電流I26，并且使電容器30充電，因而即使在電容器30尚未充電時(shí)，也不會(huì)有瞬時(shí)起峰電流從化學(xué)電池10流到電容器30，因此防止了連接化學(xué)電池10與電容器30的布線線路的燒毀，和/或化學(xué)電池10和電容器30的退化。第二實(shí)施例圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的一個(gè)電子裝置的電氣配置的示意方框圖。
如圖3中所示，第二實(shí)施例的電子裝置是一個(gè)便攜蜂窩電話40，其包括天線41，功率放大器42，接收和發(fā)射部分43，控制部分44，驅(qū)動(dòng)器45，顯示器46，話筒和揚(yáng)聲器部分47，電源電路48，以及調(diào)節(jié)器49。利用TDMA(時(shí)分多址)方法，功率放大器42通過(guò)天線41發(fā)射從接收和發(fā)射部分43輸出的發(fā)射信號(hào)。作為T(mén)DMA方法，在日本使用PDC(個(gè)人數(shù)字蜂窩)，在歐洲使用GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))。
接收和發(fā)射部分43通過(guò)天線41接收和發(fā)射無(wú)線電信號(hào)。控制部分44是由CPU(中央處理單元)或類(lèi)似物構(gòu)成的，并且根據(jù)控制程序控制便攜蜂窩電話40的整個(gè)操作。驅(qū)動(dòng)器45把從話筒和揚(yáng)聲器部分47輸入的話音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，與此同時(shí)，也把接收的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成話音信號(hào)并把它傳送到話筒和揚(yáng)聲器部分47。驅(qū)動(dòng)器45也發(fā)送用于在顯示器46上顯示的信號(hào)。顯示器46向使用者顯示有關(guān)各種消息的信息。以與第一實(shí)施例相同方式配置的電源電路48具有化學(xué)電池48a，并且向功率放大器42提供輸出功率。調(diào)節(jié)器49接收來(lái)自電源電路48的輸出電壓，輸出具有預(yù)定電壓值的電壓，并且把它提供到接收和發(fā)射部分43，控制部分44，驅(qū)動(dòng)器45，和話筒和揚(yáng)聲器部分47。
在便攜蜂窩電話40中，利用TDMA法發(fā)射無(wú)線電波，并且從電源電路48發(fā)出具有根據(jù)TDMA法賦予的頻率的脈沖式負(fù)載電流。在電源電路48中，由于它是按圖1所示的第一實(shí)施例的相同方式配置的，因而，即使流過(guò)功率放大器42的負(fù)載電流瞬時(shí)增大，也不會(huì)在化學(xué)電池48a的電壓中發(fā)生壓降。因此，與第一實(shí)施例一樣，即使在根據(jù)電壓中的壓降判斷化學(xué)電池48a的壽命時(shí)，也不會(huì)在它尚未深度放電時(shí)作出化學(xué)電池48a壽命終止的判斷，結(jié)果，提高了化學(xué)電池48a的能量的使用效率。第三實(shí)施例圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的一個(gè)電子裝置的電氣配置的示意方框圖。
如圖4中所示，電子裝置是一個(gè)數(shù)字照相機(jī)50，并且其包括一屏幕顯示驅(qū)動(dòng)器51，一圖像處理/記錄控制電路52，一電機(jī)部分53，一閃光燈閃光控制部分54，和一電源電路55。屏幕顯示驅(qū)動(dòng)器51將數(shù)字照相機(jī)50攝取的圖像數(shù)據(jù)傳送到例如個(gè)人電腦的顯示器這樣的顯示單元。圖像處理/記錄控制電路52對(duì)數(shù)字照相機(jī)50攝取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)定的處理，并且把它存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(未示出)或類(lèi)似的裝置中。電機(jī)部分53是由調(diào)焦電機(jī)、縮放電機(jī)、鏡頭快門(mén)電機(jī)、鏡頭光圈電機(jī)等構(gòu)成的。閃光燈閃光控制部分54在拍攝圖像數(shù)據(jù)時(shí)使閃光燈閃光。電源電路55是以與圖1中所示的第一實(shí)施例相同的方式來(lái)配置的，其具有一個(gè)化學(xué)電池55a，并且把輸出電壓提供給屏幕顯示驅(qū)動(dòng)器51、圖像處理/記錄控制電路52、電機(jī)部分53、以及閃光燈閃光控制部分54。
在數(shù)字照相機(jī)50中，當(dāng)屏幕顯示驅(qū)動(dòng)器51、圖像處理/記錄控制電路52、電機(jī)部分53、和閃光燈閃光控制部分54中每一個(gè)操作時(shí)，從電源電路55瞬時(shí)發(fā)出一個(gè)大的負(fù)載電流。在電源電路55中，由于它是以與圖1中的第一實(shí)施例相同的方式配置的，因而即使負(fù)載電流瞬時(shí)增大，也不會(huì)在化學(xué)電池55a的電壓中產(chǎn)生壓降。
因此，在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，由于電源電路55是以與圖1中所示第一實(shí)施例相同的方式配置的，因而即使流過(guò)屏幕顯示驅(qū)動(dòng)器51、圖像處理/記錄控制電路52、電機(jī)部分53、和閃光燈閃光控制部分54的負(fù)載電流瞬時(shí)增大，也不會(huì)在化學(xué)電池55a的電壓中發(fā)生壓降。因此，像第一實(shí)施例一樣，即使當(dāng)根據(jù)電壓降判斷化學(xué)電池55a的壽命時(shí)，也不會(huì)在化學(xué)電池55a尚未深度放電的狀態(tài)下作出化學(xué)電池55a已經(jīng)到達(dá)其壽命終點(diǎn)的判斷，結(jié)果，提高了化學(xué)電池55a的使用效率。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，而是可以進(jìn)行改變和修改，而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。例如，對(duì)于上述實(shí)施例中使用的開(kāi)關(guān)24和25，除了MOSFET之外，也可以使用雙極型晶體管。此外，對(duì)于上述實(shí)施例中使用的負(fù)載電流檢測(cè)電路22中的電阻器22c，例如，可以使用由一個(gè)霍爾器件構(gòu)成的電流傳感器。只要能夠獲得恒定的電流，可以用任何電路取代恒流充電電路26。此外，本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于便攜蜂窩電話、數(shù)字照相機(jī)或類(lèi)似裝置的電源電路，而且也可以用作其功率消耗間歇改變的電子裝置的電源電路，以及在開(kāi)始工作時(shí)流過(guò)大負(fù)載電流的電子裝置的電源電路。
權(quán)利要求
1.一種電源電路，包括用于存儲(chǔ)預(yù)定能量的化學(xué)電池，其根據(jù)所述能量產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和把所述電動(dòng)勢(shì)提供到負(fù)載；電容器，其由所述化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)充電和積累電能，并且把所述積累的電能提供給所述負(fù)載；控制部分；和其中，在所述電容器的電壓高于第一參考值和當(dāng)流過(guò)所述負(fù)載的負(fù)載電流小于第二參考值時(shí)，所述控制部分把所述化學(xué)電池產(chǎn)生的電壓從所述化學(xué)電池施加到所述電容器，給所述電容器充電，并同時(shí)把所述化學(xué)電池產(chǎn)生的所述電動(dòng)勢(shì)和所述電容器中的所述積累電能提供到所述負(fù)載，在所述負(fù)載電流大于所述第二參考值時(shí)，僅把積累在所述電容器中的所述電能提供到所述負(fù)載，在所述電容器的電壓低于所述第一參考值并且流過(guò)所述負(fù)載的所述負(fù)載電流小于所述第二參考值時(shí)，將其電平被限制為預(yù)定水平的電流從所述化學(xué)電池提供到所述電容器，給所述電容器充電，并且把所述化學(xué)電池產(chǎn)生的所述電動(dòng)勢(shì)提供給所述負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述控制部分包括電容器電壓檢測(cè)單元，其把所述電容器的電壓與所述第一參考值比較，當(dāng)所述電容器的所述電壓低于所述第一參考值時(shí)，輸出有效模式的第一檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)所述電容器的所述電壓高于所述第一參考值時(shí)，輸出無(wú)效模式的所述第一檢測(cè)信號(hào)；負(fù)載電流檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述負(fù)載電流，當(dāng)所述負(fù)載電流大于所述第二參考值時(shí)，輸出有效模式的第二檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)所述負(fù)載電流小于所述第二參考值時(shí)，輸出無(wú)效模式的所述第二檢測(cè)信號(hào)；和供電和充電單元，其在所述第一檢測(cè)信號(hào)為所述無(wú)效模式并且所述第二檢測(cè)信號(hào)為所述無(wú)效模式時(shí)，將所述化學(xué)電池產(chǎn)生的電壓從所述化學(xué)電池提供到所述電容器，給所述電容器充電，并同時(shí)把所述化學(xué)電池產(chǎn)生的所述電動(dòng)勢(shì)和所述電容器中的所述積累電能提供到所述負(fù)載，當(dāng)所述第二檢測(cè)信號(hào)為所述有效模式時(shí)，僅把所述電容器中的所述積累電能提供到所述負(fù)載，當(dāng)所述第一檢測(cè)信號(hào)為所述有效模式和所述第二檢測(cè)信號(hào)為所述無(wú)效模式時(shí)，把限制為一預(yù)定水平的電流從所述化學(xué)電池提供到所述電容器，給所述電容器充電，并同時(shí)把所述化學(xué)電池產(chǎn)生的所述電動(dòng)勢(shì)提供給所述負(fù)載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述電容器是由雙電荷層電容器構(gòu)成的，其內(nèi)部阻抗比所述化學(xué)電池的內(nèi)部阻抗低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中，在僅把所述電容器中的所述積累電能提供到所述負(fù)載時(shí)，所述電容器存儲(chǔ)了超過(guò)在所述第二檢測(cè)信號(hào)為所述有效模式時(shí)所述負(fù)載消耗的電能的電能。
5.一種控制電源電路的方法，該電源電路具有用于存儲(chǔ)預(yù)定能量以根據(jù)所述能量產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和把所述電動(dòng)勢(shì)提供給負(fù)載的化學(xué)電池；由所述化學(xué)電池產(chǎn)生的所述電動(dòng)勢(shì)充電和積累電能并且把所述積累的電能提供到所述負(fù)載的電容器；以及控制部分，所述方法包括如下步驟利用所述控制部分，在所述電容器的電壓高于第一參考值并且流過(guò)所述負(fù)載的負(fù)載電流小于第二參考值時(shí)，把所述化學(xué)電池產(chǎn)生的電壓從所述化學(xué)電池提供到所述電容器，給所述電容器充電，并同時(shí)把所述化學(xué)電池產(chǎn)生的所述電動(dòng)勢(shì)和所述電容器中的所述積累電能提供給所述負(fù)載，在所述負(fù)載電流大于所述第二參考值時(shí)，僅把所述電容器中的所述積累電能提供到所述負(fù)載，和當(dāng)所述電容器的電壓低于所述第一參考值和當(dāng)流過(guò)所述負(fù)載的所述負(fù)載電流小于所述第二參考值時(shí)，把限制為一預(yù)定水平的電流從所述化學(xué)電池提供到所述電容器，給所述電容器充電，和把所述化學(xué)電池產(chǎn)生的所述電動(dòng)勢(shì)提供給所述負(fù)載。
6.一種用于控制電源電路的方法，該電源電路具有用于存儲(chǔ)預(yù)定能量以根據(jù)所述能量產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和把所述電動(dòng)勢(shì)提供到負(fù)載的化學(xué)電池；由所述化學(xué)電池產(chǎn)生的所述電動(dòng)勢(shì)充電和積累電能并且把所述積累電能提供到所述負(fù)載的電容器；以及控制部分，所述方法包括如下步驟安裝步驟，把電容器電壓檢測(cè)單元，負(fù)載電流檢測(cè)單元，以及供電和充電單元安裝到所述控制單元中；電容器電壓檢測(cè)步驟，利用所述電容器電壓檢測(cè)單元，檢測(cè)所述電容器的電壓，把所述檢測(cè)電壓與所述第一參考值比較，當(dāng)所述電容器的所述電壓低于所述第一參考值時(shí)，輸出有效模式的第一檢測(cè)信號(hào)，和當(dāng)所述電容器的所述電壓高于所述第一參考值時(shí)，輸出無(wú)效模式的所述第一檢測(cè)信號(hào)；負(fù)載電流檢測(cè)步驟，利用所述負(fù)載電流檢測(cè)單元，檢測(cè)流過(guò)所述負(fù)載的所述負(fù)載電流，把所述檢測(cè)的負(fù)載電流與所述第二參考值比較，當(dāng)所述負(fù)載電流大于所述第二參考值時(shí)，輸出有效模式的第二檢測(cè)信號(hào)，和當(dāng)所述負(fù)載電流小于所述第二參考值時(shí)，輸出無(wú)效模式的所述第二檢測(cè)信號(hào)；第一供電和充電步驟，利用所述供電和充電單元，在所述第一檢測(cè)信號(hào)為所述無(wú)效模式并且所述第二檢測(cè)信號(hào)為所述無(wú)效模式時(shí)，把所述化學(xué)電池產(chǎn)生的電壓從所述化學(xué)電池提供給所述電容器，給所述電容器充電，并同時(shí)把所述化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和積累在所述電容器中的電能提供給所述負(fù)載；供電處理步驟，在所述第二檢測(cè)信號(hào)為所述有效模式時(shí)，利用所述供電和充電單元，僅把積累在所述電容器中的電能提供到所述負(fù)載；和第二供電和充電步驟，在所述第一檢測(cè)信號(hào)為所述有效模式并且所述第二檢測(cè)信號(hào)為所述無(wú)效模式時(shí)，利用所述供電和充電單元，把限制為一預(yù)定水平的電流從所述化學(xué)電池提供到所述電容器，給所述電容器充電，并同時(shí)把所述化學(xué)電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)提供到所述負(fù)載。
7.一種由權(quán)利要求1所述的電源電路構(gòu)成的電子裝置。
8.一種電子裝置，其利用權(quán)利要求5中所述的控制電源電路的方法。
9.一種電子裝置，其利用權(quán)利要求6中所述的控制電源電路的方法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能夠提高化學(xué)電池使用效率的電源電路。當(dāng)一個(gè)電容器的電壓高于參考電壓,并且當(dāng)通過(guò)轉(zhuǎn)換負(fù)載電流獲得的電壓低于另一參考電壓時(shí),把電壓從化學(xué)電池提供到電容器,致使電容器充電,并把電壓以及積累在電容器中的電能提供到負(fù)載。當(dāng)通過(guò)負(fù)載電流的轉(zhuǎn)換獲得的電壓高于另一參考值時(shí),僅把積累在電容器中的電能提供到負(fù)載。當(dāng)電容器的電壓低于參考電壓,并且通過(guò)負(fù)載電流的轉(zhuǎn)換獲得的電壓低于另一參考值時(shí),把限制為預(yù)定水平的電流從化學(xué)電池提供到電容器,并且把化學(xué)電池的電壓提供到負(fù)載上。
文檔編號(hào)H02J1/00GK1349295SQ0113648
公開(kāi)日2002年5月15日 申請(qǐng)日期2001年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月18日
發(fā)明者佐佐木浩 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社