CN100409537C

CN100409537C - 升压装置

Info

Publication number: CN100409537C
Application number: CNB2004800010417A
Authority: CN
Inventors: 金井康通; 三野正人; 松本聡; 秋山一也; 桂浩輔; 大脇纯一; 中山谕
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2024-07-07
Also published as: CN101232199A; CN1701484A; CN101232199B

Abstract

升压电路(12)生成将作为升压对象提供的低电压输出加以升压的升压输出，同时将作为自身的输出的升压输出的一部分作为工作能量反馈给自己。另一方面，辅助升压电路(13)将根据低电压输出生成的启动能量作为升压电路(12)启动需要的启动能量对升压电路(12)输出。

Description

升压装置

技术领域

本发明涉及升压装置，特别是涉及利用燃料电池输出的能量、太阳能电池输出的能量等的升压装置。

背景技术

近来，将燃料电池或太阳能电池作为便携式设备用的电源使用的研究一直在进行着。其理由是每单位重量的能量密度大的燃料电池的大容量、太阳能电池具有的轻型、薄型结构在携带等上的优点受到人们的注意。

燃料电池是利用氢和氧的化学反应进行发电的系统，是不排出氮的氧化物(NOx)等废气和输出噪声的干净能源。又，燃料电池据说其电池性能指标之一的单位重量能量密度为锂离子电池的10倍以上。也就是说，意味着对于本来能够驱动5小时的笔记本电脑，能够使用50小时，可望能够用来大大提高便携式设备的方便性。

又，太阳能电池是不输出废气和噪声的干净能源，与锂离子电池和镍铬电池那样的可充电电池相比，具有不需要补充能量的优点，因此可以期望使用于只用太阳能电池或利用与燃料电池组合的结构的便携式设备。

但是作为便携式设备使用的尺寸的太阳能电池中，其单个电池的输出电压比较低，只有0.5V左右。又，可望作为便携式设备用的电池使用的固体高分子电解质型燃料电池(PEFC：Polymer Electrolyte Fuel Cell)和直接式甲醇燃料电池(DMFC：Direct Methanol Fuel Cell)中，其单个电池的输出电压在无负荷时分别为0.6V～0.7V，在额定输出的情况下低到0.3V左右。这些输出电压是由燃料电池或太阳能电池的发电原理决定的要素，只用单个电池难以得到该数值以上的输出电压。

从而，单独使用单个电池不能够直接使电气·电子设备动作，又不能对镍铬电池或锂电池等可充电电池进行充电。因此，为了使电气·电子设备动作，或得到可充电电池充电时需要的电压，必须采用将这些电池串联连结构成电池模块等方法。

但是，上述方法中，对于燃料电池和太阳能电池存在如下所述的问题。

首先，燃料电池的问题是指将燃料和氧气(空气)对所有的电池单元均等分配用的结构造成了制造成本的上升。采取上述串联连结结构时，从该结构得到的输出电流受到燃料和氧的供给最少的单个电池、或混合比不合适因而发电电流最少的单个电池的电流值的限制。为此采取了沟通燃料电池的燃料和氧气的流路等燃料均匀分配对策，但是这种流路必须采用耐腐蚀材料，因此造成成本上升。

又，在太阳能电池中，存在两个问题，第1是电气上的问题，构成太阳能电池模块的单个电池的几成处于阴影下时，输出电压就会大幅度下降。特别是装载于便携式设备的情况下，要使整个太阳能电池模块都经常受到光照是困难的，而且强制使整个太阳能电池模块都受光照会造成使用者使用的不便。

第2是成本问题。为了将单个太阳能电池串联连接构成太阳能电池模块，需要附加旁通二极管，而且在串联连接用的太阳能电池表面连接相邻的太阳能电池背面的配线和单个电池间的绝缘问题上必须采取对策。又，为了提高电池模块的效率，单个太阳能电池之间的配线和单个电池之间的绝缘用的间隙要做得小，需要高精度的单个电池配置技术。这些单个电池间的绝缘对策和高精度的单个电池配置技术的使用是成本上升的原因之一。

作为解决上述问题的已有技术，专利文献1(日本特许第3025106号说明书第3页、第1图5等)公开了使用输出电压比较高的有接近2V的输出电压的Tandem型太阳能电池，避免串联连接，并使用升压电路对二次电池进行充电的太阳能电池设备。

该专利文献1所述的太阳能电池设备中，使用将太阳能电池多层化，同时在单个电池内直接连接各层，以提升输出电压的Tandem型太阳能电池。而且在这种Tandem型太阳能电池中，能够得到接近2V的输出电压，因此能够启动使用最低启动电压为1.4V左右的CMOS型振荡电路的升压电路。

但是，这种Tandem型太阳能电池只是在与单个电池串联连接的太阳能电池相比的情况下制造成本有所降低，而与通常的单个太阳能电池相比，依然存在制造工序复杂的问题，不至于能够大幅度降低制造成本，不能够降低太阳能电池的使用成本。

而且，上述专利文献所述的太阳能电池设备中具备升压电路，为了使太阳能电池动作最初需要使升压电路启动，有必要将来自电力供给手段的规定的启动能量提供给该升压电路。因此在没有电力供给手段的能量的情况下，或该能量不足的情况下，存在不能够启动升压电路问题。

鉴于这样的状况，本发明的第1个目的在于，提供能够抑制由于使用特殊的电池而导致的制造成本的增加，能够通过使用通用的电池降低成本的升压装置。

本发明的第2个目的是，提供不管有无电力供给手段来的能量，都能够启动升压电路的升压装置。

发明内容

本发明的升压装置，其特征在于，具备：提供自身启动所需要的启动能量和自己的动作继续进行所需要的动作能量，生成将升压对象的输入电压加以升压的升压输出的升压电路、以及将所述启动能量和所述动作能量提供给所述升压电路的电力供给手段。

下一发明的升压装置，其特征在于，具备：提供自身启动所需要的启动能量和自己的动作继续进行所需要的动作能量中的任一种能量，生成将升压对象的输入电压加以升压的升压输出的升压电路、提供所述启动能量的电力供给手段、以及将所述启动能量和所述动作能量中的任一种能量输出到所述升压电路的选择电路；所述升压电路将所述升压输出的全部或一部分作为所述动作能量输出到所述选择电路。

下一发明的升压装置，是在上述发明中其特征在于，所述选择电路具有：在所述电力供给手段与所述升压电路之间顺接的整流元件、以及在将所述升压输出的全部或一部分反馈到该升压电路本身的方向上顺接的整流元件。

下一发明的升压装置，是在上述发明中其特征在于，还具备设置于所述升压电路的后级，对利用该升压电路得到的升压输出进行输出控制的输出控制电路。

下一发明的升压装置，是在上述发明中其特征在于，所述升压电路具有根据所述输出控制电路的控制输出对升压能力进行控制的手段。

如上所述，这些发明中，采用以不同于作为本电源的第1电池的电力供给手段驱动升压电路的结构，这样即使是本电源的输出电压为低电压也能够得到高效率升压的电压，没有必要使用作为本电源串联连接的多个电池，因此能够消除输出电压的不稳定，而且也能够谋求降低成本。

而且，在这些发明中，用由整流元件对来自电力供给手段的发电电压与从作为升压对象的第1电池得到的升压输出的一部分进行的选择输出、或由利用具有相同的整流特性的整流元件(双极晶体管的基极-射极间等)的选择输出，提供升压电路的启动和动作需要的电力，因此能够提高升压电路的升压能力。而且由于利用输出控制电路，在升压电路启动时升压电路的动作不受该输出控制电路的控制输出的影响，能够得到稳定的启动特性。

下一发明的升压装置，其特征在于，具备：提供自身启动所需要的启动能量和自己的动作继续进行所需要的动作能量，生成将升压对象的输入电压加以升压的升压输出的升压电路、以及向所述升压电路提供所述启动能量的电力供给手段；所述升压电路将所述升压输出的全部或一部分作为所述动作能量反馈给自己。

采用这一发明，对升压电路提供升压对象的低电压输出，同时从电力供给手段输入启动能量，另一方面，对升压电路本身也利用本身反馈继续进行自己的动作所需要的动作能量，因此能够得到利用低电压输出的能量使便携式设备等动作用的升压输出。

下一发明的升压装置，其特征在于，具备：提供自身启动所需要的启动能量和自己的动作继续进行所需要的动作能量中的任一种能量，生成将升压对象的输入电压加以升压的升压输出的升压电路、提供所述启动能量的电力供给手段、以及将所述启动能量和所述动作能量中的任一种能量输出到所述升压电路的选择电路；所述升压电路将所述升压输出的全部或一部分向所述选择电路和所述电力供给手段输出。

采用这一发明，对升压电路提供升压对象的低电压输出，输入启动能量和动作能量两者的选择电路将启动能量和动作能量中的任一种能量输出到升压电路，因此能够得到利用低电压电力的能量使便携式设备动作用的升压输出，能够实现升压输出能量的有效利用。

下一发明的升压装置，其特征在于，具备：提供自身启动所需要的启动能量和自己的动作继续进行所需要的动作能量，生成将升压对象的输入电压加以升压的升压输出并将其输出的升压电路、以及将所述升压输出加以贮存并生成恒压输出，同时将该恒压输出作为所述启动能量和所述动作能量反馈给所述升压电路的蓄电元件。

采用这一发明，对升压电路提供升压对象的低电压输出，自身启动所需要的启动能量和自己的动作继续进行所需要的动作能量从输入升压输出的蓄电元件输出，因此能够得到利用低电压电力的能量使便携式设备等动作用的升压输出，能够实现升压输出能量的有效利用。

下一发明的升压装置，其特征在于，具备：提供自身启动所需要的启动能量和自己的动作继续进行所需要的动作能量中的任一种能量，生成将升压对象的输入电压加以升压的升压输出的升压电路、将通过顺接于所述升压电路与自己之间的整流元件输入的所述升压输出加以贮存并生成恒压输出，同时输出所述启动能量的蓄电元件、以及将所述启动能量和所述动作能量中的任一种能量输出到所述升压电路的选择电路。

采用这一发明，对升压电路提供升压对象的低电压输出，输入作为蓄电元件的输出的启动能量和作为升压电路的输出的动作能量两者的选择电路，能够将启动能量和动作能量中的任一种能量，输出到升压电路，因此能够得到利用低电压电力的能量使便携式设备等动作用的升压输出，而且能够减轻蓄电元件的负担，同时能够实现升压输出能量的有效利用。

下一发明的升压装置，其特征在于，具备：提供自身启动所需要的启动能量和自己的动作继续进行所需要的动作能量，生成将升压对象的输入电压加以升压的升压输出的升压电路、提供所述启动能量的电力供给手段、以及进行所述启动能量的输出控制的开关手段；所述升压电路将所述升压输出的全部或一部分作为所述动作能量反馈给自己，同时将该升压输出作为所述启动能量的供给停止信号输出到所述开关手段，所述开关手段根据以作为所述升压对象输入的低电压输出的发电控制为依据的启动信号及所述供给停止信号，控制是否使所述启动能量输出到所述升压电路。

采用本发明，能够对升压电路提供升压对象的低电压输出，对选择电路，通过根据检测手段输出的启动信号动作的开关手段输入启动能量，而且输入作为升压电路的输出的动作能量，然后将这启动能量或动作能量输出到升压电路，因此能够得到利用低电压电力的能量使便携式设备等动作用的升压输出，而且能够仅在需要使升压电路启动时输出启动能量，能够有效利用启动能量。

下一发明的升压装置，其特征在于，具备：提供自身启动所需要的启动能量和自己的动作继续进行所需要的动作能量中的任一种能量，生成将升压对象的输入电压加以升压的升压输出的升压电路、提供所述启动能量的电力供给手段、进行所述启动能量的输出控制的开关手段、以及将所述启动能量和所述动作能量中的任一种能量输出到所述升压电路的选择电路；所述升压电路将所述升压输出的全部或一部分输出到所述选择电路和所述电力供给手段，所述开关手段根据以作为所述升压对象输入的低电压输出的发电控制为依据的启动信号，控制是否使所述启动能量输出到所述选择电路。

采用这一发明，对升压电路提供升压对象的低电压输出，向选择电路，通过根据启动信号动作的开关手段输入启动能量，而且还输入作为升压电路的输出的动作能量，这启动能量和动作能量中的任一能量被输出到升压电路，因此能够得到利用低电压输出的能量使便携式设备等动作用的升压输出。而且能够仅在需要使升压电路启动时输出启动能量，能够有效利用启动能量。而且由于将升压输出的全部或一部分输出到电力供给手段贮存，因此能够有效地补充消耗的启动能量。

下一发明的升压装置，其特征在于，具备：提供自身启动所需要的启动能量和自己的动作继续进行所需要的动作能量中的任一种能量，生成将升压对象的输入电压加以升压的升压输出的升压电路、提供所述启动能量的电力供给手段、进行所述启动能量的输出控制的开关手段、将所述启动能量和所述动作能量中的任一能量输出到所述升压电路的选择电路、以及生成使为了进行作为所述升压对象输入的低电压输出的发电控制而输出的发电请求信号延迟规定的时间的延迟信号并且将其输出的信号延迟电路；所述升压电路将所述升压输出的全部或一部分输出到所述选择电路和所述电力供给手段，所述开关手段根据所述延迟信号控制是否使所述启动能量输出到所述选择电路。

采用这一发明，对升压电路提供升压对象的低电压输出，向选择电路，通过根据发电请求信号的延迟输出动作的开关手段输入启动能量，而且还输入作为升压电路的输出的动作能量，这启动能量和动作能量中的任一能量被输出到升压电路，因此能够得到利用低电压输出的能量使便携式设备等动作用的升压输出。而且能够仅在需要使升压电路启动时输出启动能量，能够有效利用启动能量。而且由于将升压输出的全部或一部分输出到电力供给手段贮存，因此能够有效地补充消耗的启动能量。

又，下面的发明升压装置，其特征在于，具备：提供自身启动所需要的启动能量和自己的动作继续进行所需要的动作能量中的任一能量，生成将升压对象的输入电压加以升压的升压输出的升压电路、以及将根据所述低电压输出生成的所述启动能量输出到所述升压电路的辅助升压电路；所述升压电路将所述升压输出的一部分作为所述动作能量反馈给自己。

采用本发明，利用将根据低电压输出生成的启动能量输出到升压电路的辅助升压电路启动的升压电路，将自己输出的升压输出的一部分作为动作能量反馈给自己，因此能够不依赖输出低电压输出的发电元件以外的电力供给手段自己启动，或能够使自己的升压动作继续进行，因此能够可靠地进行发电元件输出的发电能量的升压。

这样，采用上述发明，能够提供可抑制使用特殊的电池导致的制造成本的增加，实现通过广泛使用于各种电池而能降低成本的升压装置。

而且，采用上述本发明，能够实现本发明的第2个目，即提供不管有无电力供给手段来的能量，都能够启动升压电路的升压装置。

附图说明

图1是表示本发明实施形态1的升压装置的结构的方框图。

图2是表示本发明实施形态2的升压装置的结构的方框图。

图3是本发明实施例1的升压变换器结构的太阳能电池输出的升压电路的结构图。

图4是本发明实施例2的升压变换器结构的太阳能电池输出的升压电路的结构图。

图5是表示本发明实施形态3的升压装置的结构的方框图。

图6是表示本发明实施形态4的升压装置的结构的方框图。

图7表示本发明实施例3的太阳能电池输出的升压电路的结构图。

图8是本发明实施例4的没有串联连接具有输出控制功能的升压变换器结构的太阳能电池输出的升压电路的结构图。

图9是表示本发明实施形态5的升压装置的结构的方框图。

图10是表示本发明实施形态6的升压装置的结构的方框图。

图11是表示本发明实施形态7的升压装置的结构的方框图。

图12是表示本发明实施形态8的升压装置的结构的方框图。

图13是表示本发明实施形态9的升压装置的结构的方框图。

图14是表示本发明实施形态10的升压装置的结构的方框图。

图15是以串联连接的开关元件51a、51b构成图14的开关手段27的情况下的方框图。

图16是表示本发明实施形态11的升压装置的结构的方框图。

图17是表示本发明实施形态12的升压装置的结构的方框图。

图18是表示本发明实施形态13的升压装置的结构的方框图。

图19是说明开关电容器型的工作原理用的原理图。

图20用于说明充电泵型电路的结构和工作原理的图。

图21是表示本发明实施形态14的升压装置的结构的方框图。

图22是表示本发明实施形态15的升压装置的结构的方框图。

图23表示输出控制电路16a的一个结构例。

图24表示输出控制电路16a的另一个结构例。

图25是表示本发明实施形态16的升压装置的结构的方框图。

图26表示输出控制电路16b的一个结构例。

图27是表示本发明实施形态17的升压装置的结构的方框图。

图28是表示本发明实施形态18的升压装置的结构的方框图。

图29是表示本发明实施形态19的升压装置的结构的方框图。

图30是表示本发明实施形态20的升压装置的结构的方框图。

最佳实施方式

以下参照附图对本发明的升压装置的理想的实施形态进行详细说明。但是本发明不受本实施形态的限定。

实施形态1

图1是表示本发明实施形态1的升压装置的结构的方框图。

图1所示的太阳能电池输出的升压装置，以并非本装置的构成要件的太阳能电池11的输出作为升压对象，具备作为电力供给手段的太阳能电池14和升压电路12，对作为负荷的负荷(二次电池)19进行充电。

在光线射入作为升压对象的并非串联连接的太阳能电池11时产生电动势。太阳能电池11可以是使用单晶硅、多晶硅、非晶态硅、化合物半导体等的电池，通常可以使用广泛普及的材料。这些太阳能电池的单个电池的输出电压最大稍多于0.5V。太阳能电池11发生的电力利用升压电路12升压后提供给负荷(二次电池)19。作为负荷(二次电池)19，连接电气·电子电路或二次电池等。升压电路12在不足0.6V的情况下不能够动作，因此不能够用太阳能电池11驱动，做成能够接受非晶态太阳能电池或能够以同等成本做成的串联连接的太阳能电池14来的电力供应的结构。太阳能电池14的面积不仅能够提供升压电路12的消耗电力，而且能够使用1～3.3平方厘米左右的小元件。

作为升压电路12的电源，使用串联连接的非晶态太阳能电池14是有效的。非晶态太阳能电池在半导体工艺中有能够串联连接的特征，能够解决上述已有技术中存在的种种问题。

升压电路12的调压器型的升压电路结构是有效的，开关元件使用具有驱动功率极小的特征的MOSFET。这种MOSFET的驱动部使用由CMOS逻辑IC构成的多谐振荡电路。多谐振荡器的振荡频率由振荡电路的消耗功率和升压变换器的线圈的电感与额定电流决定。多谐振荡器的振荡频率、升压变换器的线圈的电感与线圈的额定电流是由作为升压对象的太阳能电池11的发电能力决定的设计项目，是公知的技术，因此省略其说明。

以需要的最小限度构成的该升压电路12的消耗电力极少，在10kHz工作时能够以10微瓦以下的功率工作。将CMOS逻辑IC74HC14使用于多谐振荡电路的升压电路的驱动和工作电压的最低电压是1.2V。将大小为33mm×10mm的5个单个电池在内部串联连接的非晶态太阳能电池作为太阳能电池14使用的情况下，已经确认能够在1100勒克司的亮度以上进行升压动作。

在这种基本结构的情况下，以提高升压能力为目的，采用大型的MOSFET作为开关元件，或将多个MOSFET并联连接，成为升压电路12的消耗电力增加，使升压电路12启动的最低照度上升的原因。

还有，在该实施形态中，作为第1电池的太阳能电池11，采用低电压输出型，不经过串联连接结构等复杂的制造工艺就能够制造的单个太阳能电池，但是也可以采用同样是低电压输出型，不串联连接就能够构成的单个燃料电池。又，在想要增加对升压电路12的输出的情况下，也可以采用不经过复杂的制造工艺就能够实现的并联连接的燃料电池或太阳能电池。

另一方面，作为第2电池的太阳能电池14，具有作为提供启动能量(动作能量)的能源的作用，但是只要是能够提供能源即可，可以使用例如锂蓄电池等。也可以是并非充电电池的干电池那样的一次性电池，也可以是通常的电容器或电气双多层电容器等蓄电元件。

实施形态2

图2是表示本发明实施形态2的升压装置的结构的方框图。

图2所示的升压装置具备提高升压电路的升压能力，同时不招致启动升压电路的最低照度上升的结构。该图的结构是对上述实施形态1的图1所示的结构添加具有整流元件32、33的选择电路15构成的。

该图所示的升压电路12在启动时使用作为电力供给手段的太阳能电池14的电力，在升压动作开始之后，将升压后的电力的一部分提供给升压电路12，以此使升压能力有飞跃提高。将太阳能电池14的电力与升压输出的一部分的选择输出提供给升压电路12，因此太阳能电池14的电力仅提供给升压电路12，而不提供给负荷(二次电池)19，因此能够防止启动照度的下降。升压电路12在从太阳能电池14接收到电力供给时启动，升压动作一旦开始，升压输出就通过整流元件33向升压电路12提供电力。其结果是，升压电路12的升压能力增大。太阳能电池11产生的发电功率越大则升压的电功率越增大，通过整流元件33提供给升压电路12的功率也增大，因此升压电路12的升压能力增强，发生良性循环。还可以替代整流元件32、33，使用具有相同的整流特性的整流元件(双极晶体管的基极-射极之间等)。对升压电路的电路结构的详细说明将在下面的实施例中进行。

还有，在这一实施形态中，作为第1电池的太阳能电池11，采用低电压输出型，能够不经过串联连接等复杂的工序制造的单个太阳能电池单元，但是也可以采用同样是低电压输出型，能够不串联连接构成的单个燃料电池单元。又，在不想使对升压电路12增加输出的情况下，也可以采用不经过复杂的制造工序就能够实现的并联连接的燃料电池或太阳能电池。

另一方面，作为第2电池的太阳能电池14，具有作为提供启动能量(动作能量)的能源的作用，只要是能够提供能量即可，例如可以使用锂电池。又可以采用不能够充电的干电池那样的一次性的电池，也可以使用通常的电容器、电气双层电容器等蓄电元件。

下面与附图一起对本发明的实施例进行说明。

实施例1

首先，在实施例1中，对升压变换器结构的升压电路进行说明。

图3是本发明实施形态1的升压变换器结构的太阳能电池输出的升压电路的结构图。

升压电路202的升压对象是非串联连接的太阳能电池201，在升压电路202的输出端子217上，连接作为负荷203能够进行恒电流·恒电压控制的电子负荷(富士通传送EUL αXL150)。太阳能电池201使用36cm²的多晶硅在AM1.5的状况下发生开放端输出电压0.56V的电池。升压电路202上，线圈206采用直流电阻20mΩ、额定电流2A、电感值22微亨的线圈。开关元件208使用Siliconics公司制造的MOSFET即Si9948DY。二极管207采用东芝制造的肖特基势垒二极管CMS06。电容器209采用三洋制造的电解电容器，ESR为20mΩ，电容采用220微法的。振荡电路224由作为通用CMOS逻辑门的施密特触发器型逆变器74HC14形成的多谐振荡电路与强化输出电流用的驱动电路构成。

多谐振荡电路由决定振荡的时间常数的电容器210、电阻211以及施密特触发器型逆变器213构成，在这里可以使用通常的低消耗功率型的方波振荡电路。

驱动电路将施密特触发器型逆变器212、214并联使用。在这里，可以使用通常的低消耗功率型的逆变器或缓冲器型的逻辑门。并联数目根据电流驱动能力和负荷的轻重决定即可。作为升压电路202的电源，需要对上述振荡电路224的施密特触发器型逆变器74HC14的电源端子215提供电力，因此在这里连接串联连接的太阳能电池204和电容器216。太阳能电池204使用由三洋制非晶态太阳能电池以5个电池单元构成的额定输出为3.0V、3.2mA，型号为AM1156的太阳能电池。电容器216使用三洋制造的OS电解电容器(220微法)。太阳能电池201与太阳能电池204在一个平面上邻近配置。

照度的测定使用横河电机株式会社制造的照度计510-02，测定时使从光源到太阳能电池表面的距离与从光源到照度计的受光球的距离相等。

实验的结果确认了从照度1100勒克司开始升压动作。通过调整振荡电路224的振荡频率改变升压开始电压，在振荡频率1～30kHz左右升压开始电压的灵敏度最高。升压电路的驱动电源使用的太阳能电池204的输出电压如果超过1.1V，则振荡电路224就开始振荡，但是不至于驱动开关元件208。可知太阳能电池204的输出电压如果超过1.4V，则升压动作开始。照度为1100勒克司时太阳能电池204的输出电压达到1.4V。在窗口或太阳光下面，能够得到充分的升压动作，在输出端子217上能够得到20V电压以上的电压，但是太阳能电池204的输出电压为1.9V，达不到额定的3.0V，因此接着在升压电路启动后对升压电路提供能力进行加强。

还有，上述74HC14是将6个逆变器逻辑电路与对该逻辑电路的电源供给端子汇总为一个的标准组件(package)。又，振荡电路224使用3个74HC14逆变器逻辑电路212、213、214、电阻211和电容器210构成

实施例2

本实施例中，对与上述实施例1不同的升压变换器构成的升压电路进行说明。

该图所示的结构采用在上述实施例1的电路结构的施密特触发器型逆变器74HC14的电源端子215上，隔着利用肖特基二极管218与肖特基二极管219构成的OR电路，施加太阳能电池204和升压电路的升压输出的结构。

太阳能电池204的输出只提供给升压电路202，不利用二极管219提供给负荷203，因此与上述实施例1相比启动照度不下降。

在实验中，利用1200勒克司以上的照度使升压电路启动，得到太阳能电池201来的升压输出。升压输出被提供给负荷203，同时将输出的一部分通过电流限制电阻220与二极管219提供给升压电路202。也就是说，提供给构成振荡电路的施密特触发器型逆变器74HC14的电源端子215。一旦开始从升压输出对升压电路202提供能量，74HC14的电源端子215的电压就上升，振荡电路224的动作稳定化，同时开始以充分的驱动力对升压电路202的开关元件208、221进行驱动，因此能够降低开关元件208、221的导通电阻。在该实验中，使用Si9948DY作为开关元件208、221，导通电阻的合成值得到10mΩ。

这意味着在线圈206的直流电阻为20mΩ的情况下升压电路的直流电阻值为30mΩ左右，太阳能电池201的发电电压为0.3V时将最大达10A的发电电流从太阳能电池201取入升压电路202。

本实施例的升压电路中，一旦升压电路202启动，就将升压输出的一部分提供给升压电路202，因此不需要使用于启动的太阳能电池204。

在500勒克司左右的照射中，升压输出超过7V，因此在负荷203上连接富士通传送EUL αXL150，设定为恒电压动作。

以下所示的表1是改变照度，使作为升压对象的未串联连接的太阳能电池201的输出电压Vin改变时的实验结果的一个例子。

表1

Vin(V)	Iin(mW)	Win(mW)	Vout(V)	Iout(mA)	Wout(mW)	效率(％)
Vin(V)	Iin(mW)	Win(mW)	Vout(V)	Iout(mA)	Wout(mW)	效率(％)	0.50	330	165	5.002	27	135	81.9
0.40	280	112	5.002	19.1	95.5	85.0	0.50	330	165	5.002	27	135	81.9

0.30	210	63	5.002	9.7	48.5	77.0
0.30	210	63	5.002	9.7	48.5	77.0	0.20	150	30	5.002	4.7	23.5	78.4
0.10	110	11	5.002	1.9	9.5	86.4	0.20	150	30	5.002	4.7	23.5	78.4

在该实验中，作为负荷203使用的电子负荷设定为恒电压动作的5.00V。根据升压电路的输出端子217的输出电压与输出电流测定升压输出。根据该结果可知，太阳能电池201的输出电压即使是0.1V也能够得到升压输出，而且能够得到高达8成的变换效率。实验中使用的多谐振荡器形成的方波振荡电路不采用使占空比(duty)改变的结构，因此在例如太阳能电池201的输出电压Vin为0.5V时的太阳能电池201来的供给电流Iin为330mA。但是占空比能够调节。在利用别的方波振荡电路进行的实验中，通过使占空比增加，确认即使是太阳能电池201的输出电流Iin超过1500mA，升压电路202也能够取入。还有，上述74HC14是6个逆变器逻辑电路与对该逻辑电路的电源供给端子汇总为一个的标准组件。又，振荡电路224使用3个74HC14的逆变器逻辑电路212、213、214、电阻211和电容器210构成。

实施形态3

图5是表示本发明实施形态3的升压装置的结构的方框图。

在图5中，表示设置输出控制电路的太阳能电池的升压招致的结构，是上述实施形态2的图2的升压装置上附加输出控制电路16的结构。

作为升压对象的太阳能电池11产生的电力，利用升压电路12升压，再接受输出控制电路16进行的恒电压、恒电流、或充电用的输出控制，然后通过整流元件34提供给电气·电子电路或作为二次电池的负荷(二次电池)19。升压后的电力的一部分被提供给输出控制电路16和升压电路12。使升压电路12启动用的太阳能电池14的电力，利用整流元件33的作用只提供给升压电路12，因此能够防止启动照度的下降。由于整流元件34的作用，从负荷(二次电池)19向输出控制电路16的方向电流逆向流动的情况不会发生，因此负荷(二次电池)19使用二次电池的情况下能够防止二次电池的不需要的放电。负荷(二次电池)19不是二次电池的情况下，也可以省略整流元件34。又，输出控制电路16也可以使用3端子系列的调节器，又可以是使用恒压二极管这样的简单结构。还有，对于升压电路的电路结构的详细叙述将在下面的实施例中进行。

还有，在这一实施例中，作为第1电池的太阳能电池11，采用低电压输出型的，不经过串联连接构成等复杂的制造工序就能够制造的单个太阳能电池，但是也可以采用同样是低电压输出型，不串联连接就能够构成的单个燃料电池。又，想要增加对升压电路12的输出时，也可以采用不经过复杂的制造工序就能够实现的并联连接的燃料电池或太阳能电池。

实施形态4

图6是表示本发明实施形态4的升压装置的结构的方框图。该图所示的升压装置表示使升压能力可以改变用的太阳能电池输出的升压装置的结构，又，该图是用于说明如下结构的说明图，即在上述实施形态3的图5的升压电路中，从输出控制电路16向升压电路12发送控制信号，使升压能力能够改变，以此实现控制目标。

该图所示的太阳能电池输出的升压装置在升压电路12启动时接受太阳能电池14的电力而启动。在该时刻升压输出没有发生，或输出控制电路16的最低动作电压没有达到，因此从输出控制电路16输出的控制信号不存在或者是进行不定动作。因此有可能由于非本意的控制信号状态而使开始启动的升压电路停止，不能进行正常工作。为了解决这一问题。有必要采用具有下述特征的电路结构。

(1)启动时不从输出控制电路16对升压电路12提供不定的控制输出。

(2)启动时输出控制电路16的控制信号输出端子为高阻抗。

为了使输出控制电路16不输出不定的控制信号，在控制信号输出级使用双极晶体管等电流驱动元件是有效的。该元件中，导通需要电流，升压电路启动时，输出控制电路16不具有只驱动电流驱动元件的能力。又，通过使输出端子为高阻抗，电流从升压电路12向输出控制电路16流动，能够防止升压电路的启动特性劣化。因而，在输出控制电路16的控制信号输出级采用将电阻并联连接于开路集电极和栅极·源极之间形成电流驱动型的开放漏极结构是有效的。还有，对于升压电路的电路结构的详细叙述将在后面的实施例中进行。

在本实施形态中，作为第1电池的太阳能电池11采用低电压输出型，不经过串联连接构成等复杂的制造工序就能够制造的单个的太阳能电池，但是也可以采用同样是低电压输出型，不经过串联连接就能够构成的单个燃料电池。又，在想要增加对升压电路12的输出的情况下，也可以采用不经过复杂的制造工艺就能够实现的并联连接的燃料电池或太阳能电池。

另一方面，作为第2电池的太阳能电池14，具有作为提供启动能量(动作能量)的能源的作用，只要是能够提供能量即可，例如可以使用锂电池等。又可以采用不能够充电的干电池那样的一次性的电池，也可以使用通常的电容器、电气双层电容器等蓄电元件。

实施例3

在本实施例中，对具有输出控制功能的升压变换器结构的升压电路进行说明。

升压电路244内的方波振荡电路由作为通用CMOS逻辑门电路的施密特触发器型2输入NAND(74HC132)构成的多谐振荡电路与输出电流强化用的驱动电路构成。多谐振荡电路由决定振荡时间常数的电容器233和电阻232以及施密特触发器型2输入NAND234构成，但是此外也可以使用能够从振荡电路外部控制振荡状态的低消耗功率型的方波振荡电路。驱动电路将施密特触发型2输入NAND门电路235、236、237并列使用。在这里，只要使用电流驱动能力优异的低消耗功率型的逆变器型的逻辑门电路即可。并联数目根据负荷的大小决定即可。作为升压电路244的电源有必要向施密特触发器型2输入NAND74HC132的电源端子230供给电力，因此，在这里将串联连接的太阳能电池204通过二极管218连接。太阳能电池204采用三洋制造的非晶态太阳能电池，大小为3.3cm²，由5个单元电池构成，额定输出为3.0V、3.2mA，型号为AM1156。电容器216采用三洋制造的低ESR型，电容量为220微法的电容器。上述电源端子230与上述实施例2相同，采用将太阳能电池204的发电输出与升压电路244的升压输出利用二极管218和二极管219形成的OR结构。

采用这种结构，可以将太阳能电池204的发电输出只向电源端子230提供，又可以不从升压输出向太阳能电池204逆向流动地将升压输出的一部分提供给电源端子230。从升压输出向电源端子230提供升压输出的一部分时，通过插入电流限制电阻220，可以防止向电源端子230供给过大的功率，可以提高升压电路的变换效率。

二极管218、219、207、238只要使用具有正向电压降小的特征的肖特基势垒二极管即可。在本实施例中使用东芝制造的CMSO6。

下面对输出控制电路进行说明。

本实施例是利用升压电路244将不串联连接的太阳能电池输出升压时使升压输出恒压化用的电路结构例。将升压输出控制为一定电压或者是控制为一定电流，这不是本升压电路的本质，可以使用公知的输出控制技术。在这里需要的是，这些输出控制电路需要的电力从何处得到和控制信号通过界面连接(interface)的方法。作为升压对象的太阳能电池201的输出电压为0.4V左右，最大也只有0.5V多一些。以这样的低电压驱动构成通常的输出控制电路的变换器和基准电压源是不可能的。作为又一能源的太阳能电池204，是提供升压电路244的启动动作所需要的能量用的，以利用面积极小的太阳能电池为前提。

假如利用从太阳能电池204得到的能量，则招致太阳能电池204的输出电压的下降，使本升压电路的低照度动作的特性显著下降，或招致升压电路244不能够启动的事态发生。输出控制电路只要在升压电路244发生升压输出时起作用即可。因此如图7所示，采用能够从未串联连接的太阳能电池201的升压输出得到电压的连接，能够完全不使本升压电路的低照度动作特性劣化地利用公知的输出控制手段。

下面对控制信号的通过界面连接的方法进行说明。恒压控制和恒流控制等输出控制可以通过对升压电路244的升压动作起作用调节升压能力实现。在这里，输出控制手段从升压电路244的升压输出得到电力后动作的情况下，在从升压电路244得到升压输出之前输出控制手段不能够动作。升压电路内的振荡电路从该输出控制手段接受非0伏特的振荡允许信号后振荡，在对升压动作进行控制时，发生以下所述问题。

升压电路244在接受相当于使振荡控制端子260为逻辑高电平的振荡许可信号后开始振荡进行升压动作。在升压电路244启动时由于升压输出尚未发生，不能够从输出控制手段得到振荡许可信号，因此振荡电路不能够振荡。因此不能够进行升压动作，得不到升压输出。因此如图7所示，将振荡控制端子260通过电阻231和电容器245构成的积分电路连接于电源端子230。又，为了提高振荡许可信号输出时以外的输出控制电路的输出端子的阻抗，将控制信号的输出端子的电路结构做成开放漏极结构或开放集电极结构。这种电路结构的特征是，启动时的振荡控制端子260的电压大致与电源端子230的电源电压相等，因此能够稳定得到逻辑高电平。

又，使本升压电路的低照度特性劣化的电力消耗这一主要因素不存在。克服上述存在问题的没有串联连接的太阳能电池输出的升压装置用的输出控制方法，在本实施例以恒压输出控制例示出，下面对恒压控制动作进行说明。

恒压控制电路由开放漏极输出结构的变换器241、基准电压源242、偏置电阻239以及输出电压值设定用的输出电压电阻240、243构成，如图7所示连接。比较器241在开放漏极输出或开放集电极结构以外的情况下也可以在比较器输出端子上连接N型MOSFET或通过NPN型双极晶体管连接于振荡控制端子260。

下面对其动作进行说明。

由太阳光照射启动时，没有得到升压输出，因此比较器241的输出级的MOSFET或NPN晶体管处于截止状态，振荡控制端子260的电压上升，升压电路内的多谐振荡器开始振荡，得到升压输出。0分压电阻240与243产生的升压电压的分压电压比基准电压源242的电压高时，比较器的输出将电流引入，因此振荡控制端子260变成逻辑低电平，振荡停止，升压动作停止。输出电压变得小于上述分压电阻240与243形成的设定值时，比较器的开放漏极输出电路截止，振荡控制端子260的电压通过积分电路提高电压，一旦达到逻辑高电压，升压电路244再度开始振荡，进行升压动作，将输出电压控制为一定值。

在实验中，太阳能电池201与太阳能电池204接近，而且配置在平面上。照度的测定采用横河电机株式会社制造的照度计510-02型，使光源到太阳能电池的表面的距离与光源到照度计的受光球的距离相等地进行测定。实验的结果确认，从照度为800勒克司开始振荡动作。通过调整振荡电路的振荡频率改变升压开始电压，在振荡频率为1～30kHz左右升压开始电压达到最高灵敏度。使用于升压电路的驱动电源的太阳能电池204的输出电压超过0.95V时振荡电路开始振荡，但是不至于驱动开关元件208。可知照度为1100勒克司时太阳能电池204的输出电压达到1.2V，升压动作开始。在窗口或太阳光下面能够得到充分的升压动作，由分压电阻240与243设定的输出电压可从输出端子217得到。

实施例4

在本实施例中，对具有输出控制功能的升压变换器构成的升压电路进行说明。

图8是本发明实施例4的使用具有输出控制功能的升压变换器结构的未串联连接的太阳能电池输出的升压电路的结构图。

在本实施例中，与图7所示的实施例3的电路结构同样，利用输出控制电路的控制输出，通过升压电路244的振荡控制端子260调节升压能力，实现恒压输出动作。与上述实施例3的差异是，升压电路244的振荡控制端子260为逻辑低电平时振荡电路动作，使升压电路动作，因此不需要在实施例3中需要的电源端子230来的偏置电路。

又振荡控制端子260为逻辑高电平时，振荡电路停止动作，因此在比较器的输出之后添加PNP晶体管272或P型MOSFET形成的电平移位电路。电阻273与274是PNP晶体管272的偏置电阻。

电阻270是振荡控制端子260的下拉(pull down)电阻，电阻271是防止来自PNP晶体管272的过电流和防止对振荡电路控制端子施加过电压引起的闭锁用的。电容器275是提高振荡电路控制端子的耐噪声特性用的。

下面对上述结构的动作加以说明。

光线照射太阳能电池，太阳能电池204发生输出电压时，电源端子230的电压上升，施密特触发器型2输入NAND逻辑门电路74HC132变成可工作的状态。由于没有升压输出，振荡控制端子260由于下拉电阻270而处于逻辑低电平，振荡电路开始振荡，升压电路启动，发生升压输出。升压输出电压由分压电阻240、243分压得到的电压与基准电压源242的电压用比较器241进行比较，升压输出电压比较高时，比较器241将负输入端子与正输入端子加以连接，使后级的PNP晶体管272导通。晶体管272一旦导通，就从升压输出向下拉电阻270流出电流，振荡电路控制端子变成逻辑高电平，振荡动作停止，升压动作也停止。

又，一旦输出电压小于设定电压，比较器输出就截止，PNP晶体管272截止，因此振荡控制端子260成为逻辑低电平。因此振荡电路动作，升压动作再度开始，所以输出电压被控制于一定电压。

还有，本发明不限于上述实施例，而是可以在专利请求的范围内有种种变更或应用。

如上所述，采用本发明的升压装置，即使是太阳能电池的输出电压为0.15V以下，也能够高效率得到升压的电压而不发生任何问题。因此不必将太阳能电池多个串联连接，所以能够解决以往的串联连接的太阳能电池存在的问题，即构成的太阳能电池有几成落入阴影中，与整个太阳能电池组件有几成落入阴影效果相同，输出大幅度下降。

又，向来为了制作串联连接的太阳能电池模块，除了添加旁通二极管外，还必须在连接太阳能电池表面与相邻的太阳能电池背面的配线与单个电池之间采取绝缘对策，为了提高模块的效率，在各太阳能电池单元，必须将配线用的间隙和电池单元之间的间隙缩小，而且要求有高精度配置电池单元的技术，因此提高了太阳能电池模块的成本。而如果采用本发明，则不需要进行串联连接，因此能够降低太阳能电池模块的成本。

还有，向来为了提高电池模块的效率，电池单元的形状做成方形，在设计上费功夫造成许多困难，而由于不需要将作为发电对象的太阳能电池串联连接，所以采用本发明可以将各种各样的太阳能电池并联连接使用，能够不受太阳能电池模块的形状的约束。

实施形态5

图9是表示本发明实施形态5的升压装置的结构的方框图。该图所示的升压装置具备以输出0.6V～0.7V(无负荷)左右的低电压的单个的燃料电池21(第1电池)输出的低电压输出作为升压对象，将其升压到规定的电压(例如使负荷能够工作的电压)左右的升压电路12、以及向升压电路12提供启动能量用的电力供给手段、即锂蓄电池23(第2电池)。还有，燃料电池21只是向升压电路12提供作为升压对象的低电压输出用的电池，并不是本升压装置的必要构件。

在这里，燃料电池21是低电压输出型的，能够不经过串联连接等复杂的制作工序制造的单个太阳能电池。锂蓄电池23是可充电的二次电池，具有提供启动能量的能源的作用。升压电路12用例如电路容易构成的升压变换器型的电路构成，通过对这种升压电路内具备的开关元件进行导通/截止控制，能够使电容器等蓄电元件贮存的电压升压。作为对开关元件进行导通/截止控制用的振荡电路，使用CMOS型的电路是合适的。

下面利用图9对这种升压装置的动作进行说明。在该图中，燃料电池21利用送来的燃料和氧(空气)进行化学反应，利用该化学反应生成电能。这时生成的输出通常是低电压输出，在例如无负荷(没有连接负荷)时为0.6～0.7V，额定输出时最多不过是0.3V作用的输出电压。因此，用燃料电池21的输出不能够直接使笔记本电脑、便携式电话等便携式设备工作。

燃料电池21的低电压输出被直接输入到升压电路12。在升压电路12，在图示时省略的电容器等蓄电元件中贮存升压了的电能。为了使升压电路12工作，需要规定的启动能量。锂蓄电池23向升压电路12提供启动能量。升压电路12在启动时需要某一程度的能量，但是在启动后能够以比启动时得到的能量小的能量继续工作。

如果是例如升压变换器型的升压电路，在启动时需要1.4V左右的输入电压，而在启动后即使是0.1V左右的小输入电压，也能够使升压电路本身继续工作。因此，本实施形态的升压装置对升压电路12只是在启动时从锂蓄电池23输出启动能量，在启动后则以升压电路12自身的输出作为动作能量使其反馈，以此使升压电路12本身继续工作，得到规定的升压输出。

又，升压电路12的输出、即升压输出，可以根据连接的便携式设备等的工作电压设定为任意规定电压，因此能够利用只能得到低电压输出的燃料电池21的能量，得到使便携式设备等工作用的升压输出。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，从第1电池向升压电路输入作为升压对象的低电压输出，同时还从第2电池向该升压电路输入启动能量。另一方面，升压电路本身也向自己反馈自己继续工作需要的动作能量，以得到规定的升压输出，因此能够利用只能得到低电压输出的第1电池的能量，得到使便携式设备等工作用的升压输出，而且能够抑制使用特殊电池造成的制造成本的上升，能够提供可采用通用的电池降低成本的升压装置。

还有，在本实施形态中，作为第1电池的燃料电池21采用低电压输出型的，不经过串联连接等复杂的制造工序就能够制造的单个的燃料电池，但是也可以采用同样是低电压输出型，不串联连接就能够构成的单个太阳能电池。又，在想要增加对升压电路12的输出的情况下，也可以采用不经过复杂的制造工艺就能够实现的并联连接的燃料电池或太阳能电池。

另一方面，作为第2电池的锂蓄电池23，是可充电的二次电池，具有作为提供启动能量的能源的作用，但是只要是能够提供能源即可，也可以使用例如并非充电电池的干电池那样的一次性电池。也可以是通常的电容器或电气双多层电容器等蓄电元件。

又，作为对这种升压电路内的开关元件进行导通/截止控制用的振荡电路，使用CMOS型的振荡电路是合适的，但是也可以采用其他电路，例如也可以采用双极型振荡电路。这种双极型振荡电路具有消耗功率大的缺点，但是具有最低工作电压比较低的优点，可以采用利用这一优点的电路结构。

实施形态6

图10是表示本发明实施形态6的升压装置的结构的方框图。该图所示的升压装置，是在图9所示的实施形态5结构上还具备将升压电路12的输出的一部分作为以后各次启动时使用的能量输出到锂蓄电池23用的整流元件35。而其他结构与图9所示的结构相同或等效，对这些部分标以相同的符号并且在这里省略其说明。

下面利用图10对这种升压装置进行说明。但是，升压电路12使用单个燃料电池21来的低电压输出、锂蓄电池23来的启动能量、以及将自身的输出的一部分反馈的动作能量进行升压动作这一点与实施形态5相同，因此在这里省略其说明。

在这一实施形态中，将升压电路12的升压输出的全部或一部分通过整流元件35输出到锂蓄电池23。这时输出的能量是再度开始自己的动作用的能量，被存储于锂蓄电池23。在例如不从燃料电池21向升压电路12提供低电压输出的情况下，为了抑制电力消耗上的浪费，有时想要使升压电路12停止动作。在这种情况下，为了使升压电路12再度启动需要新的启动能量。这时，在将升压电路12的输出的全部或一部分预先存储于锂蓄电池23，使升压电路12再度启动的情况下，能够将该能量输出到升压电路12。

又，为了防备在锂蓄电池23的蓄电电压比升压输出高的情况下电流从锂蓄电池23向输出(升压电路12)一侧流入的情况发生，具备整流元件35。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，对升压电路，从第1电池输入作为升压对象的低电压输出，从第2电池输入启动能量，另一方面，对升压电路本身也反馈其自身的动作继续进行所需的动作能量，以此能得到规定的升压输出，因此能够得到可利用只能得到低电压输出的第1电池的能量使便携式设备等动作用的升压输出，又能够抑制由于使用特殊的电池而造成的制造成本的增加，能够提供使用通用的电池以降低成本的升压装置。

又，采用本实施形态的升压装置，升压电路由于将升压输出作为再度使自己动作用的启动能量输出到第2电池加以贮存，因此能够抑制电力消耗的浪费。又，即使是由于过度负荷造成升压输出下降，陷于线路自己的升压动作不能继续的状态，也能够利用贮存于第2电池的能量再度启动，因此能够实现容易继续进行工作的结构。

还有，在实施形态5中，锂蓄电池23也可以使用不能充电的干电池那样的一次性电池，但是在本实施形态中，需要贮存使升压电路再度启动用的能量。因此除了可充电的二次电池以外，只要使用通常的电容器或电气双层电容器等蓄电元件即可。

实施形态7

图11是表示本发明实施形态7的升压装置的结构的方框图。该图所示的实施形态6的结构中还具备具有选择是否将启动能量和动作能量中的一种能量输出到升压电路12的整流元件36、37的选择电路25。还有，其他结构与图10所示的结构相同或等效，对这些部分标以相同的符号。

下面用图11对该升压装置的动作进行说明。在该图中升压电路12输入从燃料电池21输出的低电压输出。在这里，第5，实施形态6中，将启动能量和动作能量两者输入到升压电路中，但是，在本实施形态的升压电路12中，采用通过选择电路25将启动能量和动作能量中的任一种能量输入的结构。其理由如下。

升压电路12如上面所述，在启动时有必要提供某种程度的输入电压，但是一旦启动之后，只要用很小的输入电压就能够继续动作。也就是说，像本实施形态的结构那样，通过选择电路25将启动能量和动作能量的输出中的优先输出输入到升压电路12，就能够实现能量的高效率利用。

又，只要不是过负荷引起的升压输出的下降和锂蓄电池23贮存的能量的下降两者同时发生，升压电路12是能够再度启动的，因此，容易实现运行性能良好的系统结构。

还有，整流元件35是为了防止锂蓄电池23的蓄电电压比升压输出高的情况下从锂蓄电池23向输出侧流入电流的情况发生而具备的。

又，在选择电路25具备有整流元件36、37，将其作为向升压电路12提供启动能量和动作能量的输出中优先的输出(输出电压高的输出)用的手段。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，对升压电路，从第1电池输入作为升压对象的低电压输出，输入启动能量和动作能量两者的选择电路，能够将启动能量或动作能量中的任一方输出到升压电路，因此能够得到利用只能得到低电压输出的第1电池的能量驱动便携式设备等用的升压输出，同时能够抑制由于使用特殊电池而造成的制造成本的增加，能够提供可以使用通用的电池以降低成本的升压装置。又，能够在实现升压输出能量的有效利用的同时实现运行性能良好的系统结构。

还有，作为第1电池的燃料电池21，与其他实施形态一样，除了单个的燃料电池以外，还可以使用单个的太阳能电池。又，也可以使用并联连接的燃料电池或太阳能电池。

还有，作为第2电池的锂蓄电池23，与实施形态6相同，只要是能够贮存上述再度启动用的能量即可，除了可充电的二次电池以外，还可以使用通常的电容器或电气双层电容等蓄电元件。

实施形态8

图12是表示本发明实施形态8的升压装置的结构的方框图。该图所示的升压装置，是在图9所示的实施形态5的结构中，具备将升压电路12的输出加以贮存用的蓄电元件24，另一方面，不具备锂蓄电池23的结构。还有，其他结构与图9所示的结构相同或等效，这些部分标以相同的符号。

下面采用图12对该升压装置的动作进行说明。在该图中对升压电路12输入单个的燃料电池21来的低电压输出。在这里，第5、实施形态6中，从锂蓄电池23输出启动能量，从自身输出动作能量，但是，在本实施形态的升压电路12中，采用启动时提供的启动能量和工作中持续供给的动作能量两者都从蓄电元件24输出的结构。

但是，在对负荷变动大的负荷直接提供这种升压输出的情况下，负荷电流变化大，升压输出有很大的变动。在这样的情况下，经常如图12所示将恒压电路装入升压电路12内，或在升压电路12与负荷(未图示)之间设置蓄电元件24那样的恒压装置。

具备提供这样的恒电压的蓄电元件24，能够从蓄电元件24输出向升压电路12输出的启动能量和动作能量，以此使升压电路12启动，同时能够使启动后的升压电路12继续工作，可以形成接近实际系统的结构，而且能够使升压电路12比较紧凑。通过使用蓄电元件24，还能够实现电源容量比较大的升压装置。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，对升压电路，从第1电池输入作为升压对象的低电压输出，自己启动需要的启动能量和自己继续动作需要的动作能量，则从输入升压输出的蓄电元件输出，因此能够得到利用只能够得到低电压输出的第1电池的能量使便携式设备等动作的恒压输出。而且能够实现电源容量比较大的升压装置。

还有，作为第1电池的燃料电池21，与其他实施形态一样，除了单个燃料电池外，还可以使用单个太阳能电池。而且也可以使用并联连接的燃料电池或太阳能电池。

又，蓄电元件24可以使用通常的电容器或电气双层电容器等蓄电元件。

又，本实施形态中，升压电路12和蓄电元件24采用不同的结构，也可以采用将蓄电元件24组装于升压电路12内的形态。

实施形态9

图13是表示本发明实施形态9的升压装置的结构的方框图。该图所示的升压装置采用的结构是，在图12所示的实施形态8结构上还具备具有选择是否将启动能量和动作能量中的一种能量输出到升压电路12的整流元件45、46的选择电路26、以及防止从蓄电元件24向升压电路12逆向流动的整流元件44。其他结构与图12所示的结构相同或等效，对这些部分标以相同的符号。

下面用图13对该升压装置的动作进行说明。在该图中向升压电路12输入从单个燃料电池21输出的低电压输出。在这里，实施形态8中，将启动时提供的启动能量和动作中继续提供的动作能量两者一起从蓄电元件24输出，但是，在本实施形态中，只有动作能量由升压电路12提供。

在图13所示的选择电路26中，启动能量和动作能量中的优先的输出通过选择电路26提供给升压电路12。也就是说，在启动时通常升压电路12使动作停止，因此蓄电元件24的输出电压(启动能量)比升压电路12的输出电压(动作能量)高，所以该启动能量通过整流元件46提供给升压电路12。

另一方面，在动作时，升压电路12的输出电压比蓄电元件24的输出电压(启动能量)高，因此将该动作能量通过整流元件45提供给升压电路12本身。

在这些结构中，例如在蓄电元件24上连接负荷变动大的负荷的情况下，蓄电元件24的负担增大。即使是在这样的情况下，由于采用像本实施形态的选择电路26那样，由升压电路12本身提供使升压电路12继续工作用的动作能量的结构，能够减轻蓄电元件24的负担。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，对升压电路，从第1电池输入作为升压对象的低电压输出，输入作为蓄电元件的输出的启动能量和作为升压电路的输出的动作能量两者的选择电路，能够将启动能量或动作能量中的任一方输出到升压电路，因此能够得到利用只能得到低电压输出的第1电池的能量驱动便携式设备等用的升压输出，同时能够抑制由于使用特殊电池而造成的制造成本的增加，能够提供可以使用通用的电池以降低成本的升压装置。又能够在减轻蓄电元件的负担的同时有效利用升压输出能量。

还有，作为第1电池的燃料电池21，与其他实施形态一样，除了单个的燃料电池以外，还可以使用单个的太阳能电池。又可以使用并联连接的燃料电池或太阳能电池。

还有，蓄电元件24可以使用通常的电容器或电气双层电容等蓄电元件。

还有，在本实施形态中，升压电路12和蓄电元件24采用不同的结构，但是也可以采用将蓄电元件24和整流元件44装于升压电路12内的形态。

实施形态10

图14是表示本发明实施形态10的升压装置的结构的方框图。该图所示的升压装置采用的结构是，在图9所示的实施形态5结构上还具备检测对燃料电池21提供燃料和氧(空气)的情况的燃料等的供给检测手段29、以及具有连接于锂蓄电池23与升压电路12之间，输入燃料等的供给检测手段29来的启动信号和升压电路12来的供给停止信号的开关元件51的开关手段27。其他结构与图9所示的结构相同或等效，对这些部分标以相同的符号。

下面用图14对该升压装置的动作进行说明。在该图中，燃料等的供给检测手段29检测对燃料电池21提供燃料和氧(空气)(以下简称为“燃料等”)的情况，输出启动信号。升压电路12生成将燃料电池21的低电压输出升压的升压输出。开关手段27根据燃料等的供给检测手段29输出的启动信号和升压电路12输出的供给停止信号，控制是否将锂蓄电池23提供的启动能量输出到升压电路12。另一方面，将升压电路12的输出的一部分反馈给升压电路12本身，使自己的升压动作能够继续进行。

在向燃料电池提供燃料等的期间，燃料等的供给检测手段29输出启动信号。该启动信号，在燃料等得到提供的期间输出(启动信号“ON”)，起着使开关手段27的开关元件51导通的作用。另一方面，停止供给信号是升压电路12的升压输出本身，能够在升压输出电压为规定的电压以上(供给停止信号“ON”)时切断开关手段27的开关元件51，反之还起着在升压输出电压为规定的电压以下(供给停止信号“OFF”)时使开关元件51导通的作用。

这些启动信号和供给停止信号与开关手段27的关系如下所述。即启动信号为ON状态而且供给停止信号为OFF状态时，开关元件51导通，锂蓄电池23向升压电路12提供启动能量。

另一方面，在启动信号为OFF状态或供给停止信号为ON状态时，开关元件51切断，不对升压电路12提供启动能量。

这样，在本实施形态的升压装置中，处于燃料等被提供给燃料电池的状态而且在升压电路12未启动时，锂蓄电池23对升压电路12输出启动能量。也就是说，控制为仅在有必要使升压电路12启动时输出启动能量，这样能够有效使用启动能量。

图15是以串联连接的开关元件51a、51b构成图14的开关手段27的情况下的方框图。如该图所示，形成将启动信号连接于开关元件51a，将供给停止信号连接于开关元件51b的结构，这样能够简单方便地实现图14的开关手段27的功能。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，连接于从第1电池输入其低电压输出的升压电路的开关手段，能够根据燃料等的供给检测手段输出的启动信号和作为升压输出本身的供给停止信号，控制是否向升压电路输出第2电池提供的启动能量，因此能够得到利用只能得到低电压输出的第1电池的能量驱动便携式设备等用的升压输出，同时能够抑制由于使用特殊电池而造成的制造成本的增加，能够提供可以使用通用的电池以降低成本的升压装置。又能够仅在需要启动升压电路时输出启动能量，能够有效使用启动能量。

还有，可以将作为本实施形态的特征的，根据燃料等的供给检测手段输出的启动信号与作为升压输出本身的供给停止信号，控制是否将启动能量向升压电路输出的结构，使用于第8、实施形态9，可以得到与本实施形态相同的效果。

又，作为第2电池的锂蓄电池23，是可充电的二次电池，具有作为提供启动能量的能源的作用，但是只要能够提供能量即可，例如也可以是不能够充电的干电池那样的一次性的电池。还可以使用通常的电容器或电气双层电容等蓄电元件。

实施形态11

图16是表示本发明实施形态11的升压装置的结构的方框图。该图所示的升压装置是，在图14所示的实施形态10结构上还具备具有选择是否将启动能量和动作能量中的任一种能量输出到升压电路12的整流元件36、37的选择电路25、以及将升压电路12的输出的全部或一部分输出到锂蓄电池23用的整流元件35。其他结构与图14所示的结构相同或等效，对这些部分标以相同的符号。

下面用图16对该升压装置的动作进行说明。但是，对燃料等的供给检测手段29输出启动信号的动作和燃料电池21向升压电路12提供低电压输出的动作，由于与实施形态10相同，在这里省略其说明。

在本实施形态中，升压电路12的升压输出的全部或一部分通过整流元件35输出到锂蓄电池23。与实施形态6一样，整流元件35是为防止从锂蓄电池23向升压电路12一侧流动逆向电流而设置的。

开关手段27根据燃料等的供给检测手段29输出的启动信号，控制是否将锂蓄电池23提供的启动能量输出到升压电路12。在得到燃料等的提供的期间，该启动信号输出使开关手段27导通用的启动信号(“ON”信号)。这时，从锂蓄电池23向选择电路25输出能量。

选择电路25与实施形态7一样，向升压电路12提供开关手段27输出的启动能量和作为升压电路12的升压输出的动作能量中优先的输出。得到这些启动能量供给或动作能量供给的升压电路12生成规定的升压输出进行输出。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，升压电路从第1电池输入作为升压对象的低电压输出，选择电路则通过根据燃料等的供给检测手段输出的启动信号动作的开关手段，输入启动能量和作为升压电路的输出的动作能量两者，将启动能量或动作能量中的任一能量输出到升压电路，因此能够提供可得到利用只能得到低电压输出的第1电池的能量驱动便携式设备等用的升压输出，同时能够抑制由于使用特殊电池而造成的制造成本的增加，可以使用通用的电池以降低成本的升压装置。又能够仅在有必要使升压电路启动时输出启动能量，能够有效使用启动能量。

还有，可以将作为本实施形态的特征的，根据燃料等的供给检测手段输出的启动信号输出启动能量，控制是否将该启动能量和动作能量中的任一能量向升压电路输出的结构，使用于实施形态8、9，可以得到与本实施形态相同的效果。

实施形态12

图17是表示本发明实施形态12的升压装置的结构的方框图。该图所示的升压装置是，在图17所示的实施形态11结构中，形成对分别进行将向开关手段27输出的启动信号提供给燃料电池21的燃料和氧(空气)的控制用的控制阀42、43赋予的发电请求信号通过信号延迟电路28输出的结构。其他结构与图16所示的结构相同或等效，对这些部分标以相同的符号。

下面用图17对该升压装置的动作进行说明。一旦发电请求信号被输入控制阀42、43，控制阀42、43就打开，对燃料电池21提供燃料和氧。又，该发电请求信号被输入信号延迟电路28。信号延迟电路28将对输入的发电请求信号延迟规定的时间的信号作为启动信号输出到开关手段27。

但是，向燃料电池输送燃料和氧需要一些时间。因此，将使开关手段27导通的时刻比将燃料和氧向燃料电池21送出的时刻延迟规定的时间，以使燃料电池21的输出被输出到升压电路12的时刻与启动能量被输出到升压电路12的时刻同步，能够有效利用启动能量。

又，信号延迟电路28延迟的时间设定为从发电请求信号输入到燃料等到达燃料电池21内部为止的时间即可，可以设定为与燃料电池的系统相应的任意时间。其后的动作与实施形态11相同，可以利用升压电路12得到规定的升压输出。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，升压电路从第1电池输入作为升压对象的低电压输出，选择电路则通过根据发电请求信号的延迟输出动作的开关手段，输入启动能量和作为升压电路的输出的动作能量两者，将启动能量或动作能量中的任一能量输出到升压电路，因此能够提供可得到利用只能得到低电压输出的第1电池的能量驱动便携式设备等用的升压输出，同时能够抑制由于使用特殊电池而造成的制造成本的增加，能够使用通用的电池以降低成本的升压装置。又能够仅在有必要使升压电路启动时输出启动能量，能够有效使用启动能量。

还有，可以将作为本实施形态的特征的，根据发电请求信号的延迟输出将启动能量输出，控制是否将该启动能量和动作能量中的任一能量向升压电路输出的结构，使用于实施形态8、9，可以得到与本实施形态相同的效果。

实施形态13

图18是表示本发明实施形态13的升压装置的结构的方框图。该图所示的升压装置具备以发电元件20的低电压输出作为升压对象，将其升压到规定的电压(例如连接的负荷能够工作的电压)左右的升压电路12、以及为向升压电路12提供启动能量而设置的辅助升压电路13。还有，发电元件20只是向升压电路12提供作为升压对象的低电压输出用的元件，并不是本升压装置的必要构件。

在图18中，发电元件20使用例如无负荷时输出0.6V～0.7V左右的低电压的单个的燃料电池或输出最大为略多于0.5V的低电压的具有单晶硅、多晶硅、非晶态硅、化合物半导体等组成的单个太阳能电池等。

升压电路12是由例如容易构成电路的开关调整器型电路构成，可以将利用自身具备的开关元件的通/断控制从而在线圈上产生的反电动势的能量作为电荷贮存于自身内部的电容器等蓄电元件，以获得升压输出。

另一方面，辅助升压电路13由例如开关调整器型的电路或充电泵型的电路构成。辅助升压电路13的特征是，能够以0.2～0.3V左右的低电压启动，提供1.2～3V的输出电压(取决于蓄电元件的连接级数)。因此能够根据辅助升压电路13提供的启动能量使升压电路12启动。还有，作为辅助升压电路13的具体例的开关调整器型电路和充电泵型电路的详细情况将在下面叙述。

下面利用图18对该升压装置的动作进行说明。在该图中，发电元件20生成电能。以该生成的电能为基础的输出通常是低电压输出。例如燃料电池的情况下，无负荷(没有连接负荷)时为0.6～0.7V左右，额定输出时至多也就是0.3V左右。又，太阳能电池的情况下，在晴天时最大也就0.5V多点，阴天时至多0.3V左右。也就是说，以发电元件20的输出不能够直接驱动笔记本电脑或便携式电话等便携式设备。

来自发电元件20的低电压输出被输入升压电路12。在升压电路12，将升压的电能贮存于未图示的电容器等蓄电元件中。另一方面，为了使升压电路12动作，规定的启动能量是必要的。辅助升压电路13向升压电路12提供启动电压。升压电路12的特征是，在启动时需要1V左右的启动电压，但即使启动电流小也可以。因此，本实施形态的升压装置在启动时用辅助升压电路13来的启动电压使升压电路12启动，在启动后将自身的输出反馈作为使升压电路12继续工作用的动作能量，得到升压输出。采用这样的结构，具有不需要启动升压电路用的电力供给手段的优点。

下面举出升压电路的具体例子，例如，如果是一般的开关调整器型的升压电路，则在启动时需要0.9V～1.2V左右的输入电压，但是在启动后即使是0.1V左右那么小的输入电压也能够使升压电路12本身继续工作。

还有，升压电路12的输出，即升压输出可以根据所连接的便携式设备等的工作电压设定为任意的规定电压。因此，利用只能够得到低电压输出的发电元件20的能量能够得到使便携式设备等动作用的规定的升压输出。

接着，作为辅助升压电路13的具体例子，对开关电容器型的电路和充电泵型的电路的工作原理等进行说明。

图19是说明开关电容器型的工作原理用的原理图。在该图中V_dd为直流电压，相当于图18所示的发电元件20输出的低电压输出。又，SW₁₁～SW₁₅和SW₂₁～SW₂₈是MOSFET等开关元件，利用未图示的控制电路等控制为导通状态或截止状态。电容器C₁₁～C₁₅是贮存电荷用的蓄电元件，特别是，电容器C₁₅是启动升压电路12用的启动能量(辅助升压电路输出)贮存用的蓄电元件。

下面利用图19对这种开关电容器型电路的动作进行说明。首先，在该图的上段所示的状态下，SW₂₁～SW₂₈全部都是导通(闭合)的状态，SW₁₁～SW₁₅全部都是截止(断开)的状态。这时，从直流电压V_dd看来，电容器C₁₁～C₁₅处于并联连接状态，电容器C₁₁～C₁₅被充电(贮存电荷)到大约V_dd的电压。

如该图的下段所示，从该状态，设定为使SW₂₁～SW₂₈全部为断开状态，使SW₁₁～SW₁₅全部为导通状态，则从直流电压V_dd看来，电容器C₁₁～C₁₄为串联连接状态。这时，电容器C₁₄的上端的电位为5V_dd，因此能够使电容器C₁₅的两端发生5V_dd的电压(辅助升压电路输出)。还有，如果使连接级数增加，也能够进一步增加输出电压。另一方面，这一个往复的开关动作不能够确保使升压电路12工作用的电流容量，因此通过反复进行这些开关动作，能够确保规定的电流容量。

又，图20是说明充电泵型的电路结构和工作原理用的说明图。在该图中，V_dd是直流电压，相当于图18所示的发电元件20输出的低电压输出。又，SW₃₁～SW₃₅和SW₄₁～SW₄₈是MOSFET等开关元件，利用未图示的控制电路等控制于导通状态或截止状态。电容器C₁₁～C₁₅是贮存电荷用的蓄电元件，特别是，电容器C₁₅是启动升压电路12用的启动能量(辅助升压电路输出)的贮存用的蓄电元件。这样，充电泵型的电路也与开关电容器型的电路一样，可以只用电容器和开关元件构成。

下面用图20对这种充电泵型的电路动作进行说明。首先，在该图的上段中所示的状态中，SW₃₁、SW₃₃、SW₃₅处于导通状态，SW₃₂、SW₃₄处于截止状态。又，SW₄₁、SW₄₄、SW₄₅、SW₄₈处于导通状态，SW₄₂、SW₄₃、SW₄₆、SW₄₇处于断开状态。这时，电容器C₃₁被充电(贮存电荷)到大约V_dd的电压，电容器C₃₁的上端的电位V₁大致为V_dd。又，其后的动作已经清楚，电容器C₃₂、C₃₃、C₃₄分别被充电到大约2V_dd、3V_dd、4V_dd的电压，因此电容器C₃₂、C₃₃、C₃₄的各上端的电压V₂、V₃、V₄、V₅如图所示，分别为大约3V_dd、3V_dd、5V_dd、5V_dd。

如果使上述所有的开关元件从这一状态反转，则为该图中段所示的状态。这时，电容器C₃₁上端的电位V₁是，SW₄₂处于导通状态，同时SW₃₂、SW₄₃也是导通状态，因此电容器C₃₂大约充电到2V_dd的电压，电容器C₃₂上端的电位V₂大约为2V_dd。也就是说，从图20所示的上段的状态转移到中段的状态，以此将电荷从第1级(电容器C₃₁)传送到第2级(电容器C₃₂)。这一关系在第3级(电容器C₃₃)与第4级(电容器C₃₄)之间也相同。

一旦从这一状态使上述开关元件全部状态反转(也就是与上一段的状态相同的开关状态)，就变成该图下段所示的状态。在这样的状态下，从发电元件(V_dd)在第1级、第2级(电容器C₃₂)与第3级(电容器C₃₃)之间、以及第4级(电容器C₃₄)与第5级(电容器C₃₅)之间传送电荷。图20所示的充电泵型的电路能够利用交互反复进行这样的活塞式的电荷传送，与开关电容器型电路一样确保规定的电压和规定的电流容量。

但是，作为辅助升压电路13使用的开关电容器型电路和充电泵型电路，比作为升压电路12使用的开关调整器型电路等，其升压能力和升压效率低。如果以开关调整器型电路为高效率大功率型的升压电路，则开关电容器型的电路和充电泵型电路为低效率小功率型的升压电路。

但是，开关电容器型电路和充电泵型电路可以只用电容器与MOSFET等开关元件构成。又，MOSFET等开关元件可以用只有0.2V～0.3V左右的电压进行开关动作。另一方面，开关调整器型电路在启动时需要0.9V以上的启动电压，但是，不太需要启动电流。因此，如果将开关电容器型电路或充电泵型电路使用于开关调整器型电路的启动，可以有效利用两者的特征。

也就是说，低效率小功率的升压电路介于可使发电电压不太大的发电元件与启动电流可以小但是需要规定的启动电压的高效率大功率型的升压电路之间，能够相互弥补两者的缺点地进行工作。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，对升压电路12，输入自己的启动需要的启动能量、即辅助升压电路输出，或从自身反馈自己的动作继续进行所需要的动作能量，根据作为升压对象提供的低电压输出生成升压输出，因此，能够不依赖于发电元件以外的电力供给手段提供的启动能量地使升压电路启动。

实施形态14

图21是表示本发明实施形态14的升压装置的结构的方框图。该图所示的升压装置具有用于有效利用发电元件的发电能量的结构。在该图的结构中，上述实施形态13的图18的结构能够从升压电路12对辅助升压电路13输出用于判断是否停止辅助升压电路13的启动的控制信号。

下面利用图21对该升压装置的动作进行说明。升压电路12利用来自辅助升压电路13的启动能量、或使自身的输出的一部分反馈的动作能量进行升压动作这一点与实施形态1相同，在这里省略其说明。

本实施形态的升压装置，为了在升压电路12启动后停止从辅助升压电路13向升压电路12输出的动作能量的供给，能够从升压电路12对辅助升压电路13输出控制信号。该控制信号可以使用从升压电路12输出的升压输出本身。这时，对动作能量的供给停止与否的判定只要根据升压输出的电平进行即可。例如可以这样控制，也就是如果升压输出电平超过规定值，就停止动作能量的供给，另一方面，如果升压输出的电平低于规定值，就继续进行动作能量的供给。辅助升压电路13的内部的动作/非动作的控制，只要接受该控制信号，使对开关电容器电路进行开关控制的振荡电路停止即可。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，升压电路根据升压输出对辅助升压电路的启动进行控制，因此在升压电路启动后可以使发电元件的全部发电能量转向发电，因此能够促进发电能量的有效利用。

实施形态15

图22是表示本发明实施形态15的升压装置的结构的方框图。该图所示的升压装置表示出附加串联连接于升压电路12的输出级的输出控制电路16a的升压装置的结构。还有，其他结构与实施形态14的结构相同或等效，对这些部分与图21所示的各电路标以相同的符号。

下面用图22对该升压装置的动作进行说明。但是，升压电路12使用来自辅助升压电路13的启动能量或自身的输出的一部分反馈的动作能量进行升压动作这一点与实施形态1、2相同，在这里省略其说明。

在图22，经过升压电路12升压的升压输出，利用输出控制电路16a作为例如恒压输出加以输出，向未图示的负荷提供稳定的恒压输出。又与实施形态14一样，在输出规定的升压输出时，根据来自升压电路12的控制信号(启动停止控制信号)停止从辅助升压电路13输出启动能量。

还有，如果发电元件20是太阳能电池等能源，也可以使输出控制电路16a的输出为恒电流输出，将存储该能量用的二次电池连接于输出控制电路16a。又可以通过整流元件连接于输出控制电路16a与二次电池之间。采用这样的结构，能够防止电流从二次电池向输出控制电路16a逆向流动，因此能够防止二次电池不必要的放电。

图23是采用恒压元件(齐纳二极管)作为输出控制电路16a的一个例子的情况的结构图，图24是采用恒压元件61(齐纳二极管)以及恒流元件62作为输出控制电路16的一个例子的情况的结构图。如这些图所示，能够简单构成恒压输出或恒流输出结构，因此能够以低成本形成紧凑的具有输出控制功能的升压装置。又，作为输出控制电路16的其他结构，也可以采用3端子系列调整器等。在这种情况下，可以提高输出电压的稳定程度。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，能够进行恒压和恒流的输出控制，因此，除了实施形态1、2的效果以外，还能够对负荷提供稳定的输出。

实施形态16

图25是本发明实施形态16的升压装置的结构的方框图。图中所示的升压装置表示出附加与升压电路12并联连接的输出控制电路16b的升压装置的结构。其他结构与实施形态14的结构相同或等效，对这些部分赋予与图21所示各电路相同的符号。

下面用图25对该升压装置的动作进行说明。升压电路12利用辅助升压电路13来的启动能量或反馈自身的输出的一部分的动作能量进行升压动作这一点，以及在有规定的升压输出时，根据升压电路12来的控制信号停止从辅助升压电路13输出启动能量这一点，与实施形态15相同，在这里省略其说明。

在图25中，用升压电路12升压后的升压输出由输出控制电路16b进行反馈控制，作为恒压可变输出被输出。也就是说，本实施形态的升压装置具有用输出控制电路16b进行控制，将升压电路12的输出维持于规定的恒压，同时根据负荷容量改变其输出电压的功能。该恒压可变输出功能可以通过例如用开关型电路构成升压电路12，从输出控制电路16b对升压电路12进行PWM控制或PFM控制等控制加以实现。

图26是一个输出控制电路16b的结构例。该图所示的输出控制电路16b具备时间比率调制电路64、振荡电路65以及比较电路66，如下所述进行动作。输出控制电路16b中，在比较电路66进行升压电路12的输出与规定的基准电压值67的比较，该输出之间的输出电压差被输出到时间比率调制电路64，在时间比率调制电路64中，根据比较电路66输出的，相对于振荡电路65输出的锯齿波的差分输出电压，生成PWM控制信号等，输出到升压电路12。还有，本实施形态的电路结构如上所述，形成利用输出控制电路16b对输出电路12的升压输出进行反馈控制的结构，因此，输出电压稳定。又形成能够根据基准电压值67改变输出电压的结构，因此能够得到恒压的可变输出。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，能够用输出控制电路16b对升压电路12的升压输出进行反馈控制，同时根据基准电压改变输出电压，因此除了实施形态1～3的效果以外，还能够根据负荷容量提供可变的、而且稳定的输出。

实施形态17

图27是本发明实施形态17的升压装置的结构方框图。该图所示的升压装置具备在图22所示的实施形态15的升压装置中，从输出控制电路16向升压电路12发送控制信号，能够改变升压能力以达到控制目标的结构。还有，其他结构与实施形态15的结构相同或等效，对于这些部分，与图28所示各电路标以相同的符号。

下面用图27对该升压装置的动作进行说明。在该图中，升压电路12如上所述，在启动时从辅助升压电路13接受启动能量而启动。在该时刻，不发生升压输出，或没有达到输出控制电路16的最低工作电压。因此在该时刻不存在来自输出控制电路16的控制信号，或存在不稳定的控制信号。因此刚开始启动的升压电路12由于非本意的控制信号状态而停止，有可能不能进行正常工作。为了解决这一问题，需要采用具有下述特征的电路结构。

(1)启动时不从输出控制电路16a对升压电路12提供不稳定的控制输出。

(2)启动时输出控制电路16a的控制信号输出端子是高阻抗的。

为了使输出控制电路16a不输出不稳定的控制信号，将双极晶体管等电流驱动元件使用于控制信号输出级是有效的，如果使用该元件，为了使该元件导通需要一定的电流，可以防止在升压电路12启动时或刚启动时该元件误动作。又，使输出端子为高阻抗，电流从升压电路12流向输出控制电路16a的控制输出端子，能够防止升压电路的启动特性劣化。因此，在输出控制电路16a的控制信号输出级，采用在开放集电极和栅极·源极之间并联连接电阻形成电流驱动型的开放漏极结构是有效的。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，升压电路能够根据输出控制电路的控制输出对升压能力进行控制，因此在刚启动时等不稳定状态中，能够防止从输出控制电路对刚开始启动的升压电路进行非本意的控制。

实施形态18

图28是本发明实施形态18的升压装置的结构方框图。该图所示的装置是在图18所示的实施形态13中，具备为将升压电路12的输出的一部分用作下一次和以后的启动的能量而存储该能量的蓄电元件58、以及使蓄电元件58的输出不流入负载一侧用的逆流防止用整流元件68，还具备具有选择辅助升压电路13和蓄电元件58中的任意一个作为启动能量的输出来源用的整流元件72、73的选择电路70。还有，其他结构与图18所示的结构相同或等效，对这些部分标以相同的符号。

下面用图28对该升压装置的动作进行说明。升压电路12在启动后利用将自身的输出加以反馈的动作能量进行升压动作这点与上述其他实施形态相同，在这里省略其说明。

在图28中，升压电路12接受来自辅助升压电路13的启动能量和来自蓄电元件58的启动能量中的一种能量进行启动。在具备整流元件72、73的选择电路70中，选择辅助升压电路13的输出电压和蓄电元件58的输出电压中的某一较高的输出，将其输出到升压电路12。升压电路12在启动后将规定的升压输出提供给未图示的负荷等。又，在蓄电元件58通过整流元件24将升压输出的一部分作为使升压电路12再度启动用的能量加以贮存。

在上述其他实施形态的升压装置中，在不对升压电路12提供来自发电元件20的规定输出(发电能量)的情况下，升压电路的动作不稳定，有必要使升压电路12停止。另一方面，在升压电路12停止后，为了使升压电路12再度启动需要新的启动能量。这时，如果将升压电路12的输出的全部或一部分作为使自己再度启动用的能量贮存于蓄电元件58，则在再度使升压电路12启动时可以不使用辅助升压电路13来的启动能量，而使用蓄电元件58来的启动能量。如果能够使用蓄电元件58来的启动能量再度启动升压电路12，则与使用辅助升压电路13的情况相比，能够缩短升压电路12的启动时间，同时能够可靠地启动升压电路12。还有，从升压电路12输出规定的升压输出时，与实施形态14相同，只要根据升压电路12的控制信号使辅助升压电路13和蓄电元件58停止输出启动能量即可。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，能够在蓄电元件(电力贮存手段)中贮存升压输出的全部或一部分作为自己的动作再度开始用的启动能量，将辅助升压电路输出的启动能量、即第1启动能量和蓄电元件输出的启动能量即第2启动能量中的任意一种能量向升压电路输出，因此能够可靠地使升压电路启动。

还有，在本实施形态中使用蓄电元件作为存储再度启动用的启动能量的元件，但是，也可以使用二次电池等。如果使用二次电池，能够更可靠地使升压电路启动。

实施形态19

图29是本发明实施形态19的升压装置的结构方框图。该图所示的升压装置，是添加根据向升压电路12输出的辅助升压电路输出的输出值(电压)控制向升压电路12输出的时刻的电压判定部82a以及开关部83a的升压装置。其他结构与实施形态13的结构相同或等效，对这些部分标以相同的符号。

下面用图29对该升压装置的动作进行说明。升压电路12利用辅助升压电路13的辅助升压电路输出、即启动能量和自身的输出的一部分反馈的动作能量中的任一能量进行升压动作这一点与其他实施形态相同，在这里省略其说明。

在图29中，从辅助升压电路13来的输出(辅助升压电路输出)存储于电压判定部82a的电容器86，将该存储的电压用比较电路84与齐纳二极管等恒压元件85发生的基准电压值(V₀)进行比较。这时，电容器86的存储电压高于基准电压值V₀时，开关部83a具备的MOSFET87等开关元件导通，对升压电路12输出辅助升压电路的输出(启动能量)。另一方面，在电容器86的存储电压不高于基准电压(V₀)时，不使开关部83a的开关元件导通，保留对升压电路12的辅助升压电路输出供应。还有，由电容器86与恒压元件85决定的基准电压值(V₀)在例如图19所示的开关电容器型电路或图20所示的充电泵型电路的最后一级电容器贮存的能量达到能够使升压电路12启动的规定能量时，调整为能够使MOSFET87等开关元件运行的最佳值即可。

在发电元件20的发电量少的情况下，从辅助升压电路13输出的输出电流有时候低于升压电路12启动所需要的电流值。实施形态1～5的升压装置形成的电路结构中，启动升压电路12用的电流(启动电流)不足的情况下，有可能刚启动后的辅助升压电路13的输出电压下降，发生不能够启动升压电路12的情况。

但是，该实施形态的升压装置中，设定基准电压值(V₀)，以便电容器86(电容器C_x)中存储的能量E＝(C_xV²)/2达到能够启动升压电路12的能量值时，辅助升压电路13的输出提供给升压电路12。因此，即使是发电元件20的发电量微弱的情况下，虽然向电容器贮存的时间长，也能够随着时间的经过存储充分的启动能量，能够可靠地启动升压电路12。

如果发电元件20是太阳能电池，则能够从更低照度得到升压输出，特别是在设置于户外的太阳能电池的情况下，在太阳出来之后照度慢慢增加，因此升压装置自动启动，能够在长时间得到升压输出。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，在电压判定部具备将辅助升压电路输出与规定的基准电压相比的比较器，形成能够根据比较器的比较结果控制在开关部具备的开关元件的结构，因此，能够与发电元件的发电状态无关地，可靠地启动升压装置。

又，本实施形态的升压装置采用在图18所示的实施形态13的升压装置中，辅助升压电路和升压电路之间具备电压判定部82a和开关部83a的结构，也可以将与此相同的结构使用于实施形态14～5的升压装置，能够得到与该实施形态的升压装置相同的效果。

实施形态20

图30是本发明实施形态20的升压装置的结构的方框图。图中所示的升压装置，分别取代图29所示的电压判定部82a和开关部83a，具备有同等功能的电压判定部82b和开关部83b。此外其他结构与实施形态19的结构相同或等效，对这些部分标以相同的符号。

下面利用图30对这一升压装置的动作进行说明。还有，基本动作与实施形态19相同，这些部分的详细说明省略。

在图30中，电压判定部82b具备电阻、电容器50、以及达林顿连接的晶体管91、92等，辅助升压电路13内的最后一级的电容器90中贮存的贮存电压一旦超过达林顿连接的晶体管90、91的

开关部83b的开关元件93就导通，向升压电路12提供启动能量。还有，在电压判定部82b，使用达林顿连接的晶体管91、92，但是，并不限于这种连接，也可以将整流元件等与电阻组合，形成利用整流元件中发生的电压降的结构。

还有，在该实施形态的升压装置中也将电压判定部82b以及开关部83b的电阻值设定为规定值，在与实施形态19的升压装置同样在电容器90(电容量记为C₀)存储的能量E＝(C₀V²)/2达到能够使升压电路12启动的能量值时，能够使其动作，将辅助升压电路13的输出提供给升压电路12，即使是发电元件20的发电量微弱的情况下，也能够可靠地进行升压电路12的启动。还有，这一实施形态的升压装置也能够得到与实施形态19的升压装置相同的效果，但是，不像实施形态19的电压判定部82a那样需要比较器，因此具有能够减少电力消耗，改善在蓄电元件的能量贮存效率，同时，还能够降低成本的优点。

如上所述，采用本实施形态的升压装置，形成这样的结构，即在电压判定部具备在辅助升压电路输出达到规定电压时导通的达林顿连接的晶体管，根据辅助升压电路输出和达林顿连接的晶体管的基极-射极之间发生的下降电压，控制开关部具备的开关元件，因此能够与发电元件的发电状态无关地可靠地使升压装置启动。

又，本实施形态的升压装置采用这样的结构，即在图18所示的实施形态13的升压装置中，在辅助升压电路与升压电路之间具备电压判定部82b与开关部83b，但是，也可以将与此相同的结构使用于实施形态14～17的升压装置，能够得到与本实施形态的升压装置相同的效果。

工业上的实用性

如上所述，本发明的升压装置作为使用于便携式设备用电源的升压装置是有用的，特别是适合于利用燃料电池输出或太阳能电池输出作为能源的情况。

Claims

1. 一种升压装置，其特征在于，具备

升压电路，该升压电路被提供自身启动所需要的启动能量和升压动作继续进行所需要的动作能量并生成将作为升压对象的电源的输入电压加以升压的升压输出，该升压电路由调压器型的升压电路、升压变换器构成的升压电路、升压变换器型的升压电路和开关调整器型的升压电路中的任一电路构成；以及

作为与作为所述升压对象的电源不同的电源、将所述启动能量和所述动作能量提供给所述升压电路的电力供给手段。

2. 根据权利要求1所述的升压装置，其特征在于，

所述升压对象的低电压输出由太阳能电池供给。

3. 根据权利要求1所述的升压装置，其特征在于，

所述升压对象的低电压输出由燃料电池供给。

4. 根据权利要求1所述的升压装置，其特征在于，

所述电力供给手段是太阳能电池。

5. 根据权利要求1所述的升压装置，其特征在于，

所述电力供给手段是锂蓄电池。

6. 一种升压装置，其特征在于，具备

将所述升压输出加以贮存并生成恒压输出，同时将该恒压输出作为与作为所述升压对象的电源不同的电源、作为所述启动能量和所述动作能量反馈给所述升压电路的蓄电元件。