CN103580098B - 电气装置 - Google Patents

Abstract

提供一种电气装置，包括：二次电池；以及用于将从所述二次电池输入的输入电压降低到输出电压并向负载输出所述输出电压的电源电路，其中根据所述输入电压的降低逐步降低所述输出电压。

Description

电气装置

相关申请的交叉引用

本申请对提交于2012年7月24日的日本申请JP2012-163610要求优先权，所述日本申请的内容通过引用据此合并到本申请中。

技术领域

本发明涉及一种通过由二次电池（secondary battery）提供的电力操作的电气装置，以及一种控制内置于所述电气装置的电源电路的方法。

背景技术

二次电池的电池电压随着剩余电池电量的减少逐渐降低。另一方面，预定的所需电压通常被设置到通过由二次电池提供的电力操作的负载，并且需要根据所需电压提供电力。所需电压是负载正常操作以满足性能规范所必需的电压，并且是关于负载预先确定的指定的值。取决于二次电池与负载的类型，存在处于完全充电状态中的二次电池的电池电压超过负载的所需电压的情况，但是，当二次电池接近完全放电状态时，所述二次电池的电池电压下降到低于负载的所需电压。在这种情况下，向所述负载提供电力的电源电路包括用于使二次电池的电池电压升压的升压器电路，使得即使当二次电池的电池电压降低时，仍可以向所述负载输出所需电压。

发明内容

安装升压器电路可能会导致电源电路的尺寸增加和成本增加。本发明是鉴于这些情况作出的，并且本发明的目的是提供一种可以在没有升压器电路的情况下，以尽可能大的稳定性向负载提供电力的电气装置，以及一种控制内置于所述电气装置的电源电路的方法。

根据本发明的示例性实施例，提供一种电气装置，其包括：二次电池；以及用于将从所述二次电池输入的输入电压降低到输出电压并向负载输出所述输出电压的电源电路，其中所述电源电路根据输入电压的降低逐步降低输出电压。

此外，根据本发明的另一示例性实施例，提供一种控制将从二次电池输入的输入电压降低到输出电压并向负载输出所述输出电压的电源电路的方法，所述方法包括当输入电压降低时，逐步降低输出电压。

附图说明

附图中：

图1是根据本发明的实施例的电气装置的电路框图；

图2是示出电源电路的输入电压和输出电压之间的关系的图表。

具体实施方式

参考附图在下面详细描述本发明的实施例。

图1是根据本发明的实施例的电气装置1的电路框图。如图1中所示，电气装置1包括：电源端子10、二次电池11、充电控制电路12、电源电路13、以及负载14。电气装置1可以是利用被用作电力提供源的二次电池11操作的各种类型的装置，例如手持式游戏机、蜂窝电话、或笔记本个人计算机。

电源端子10是连接到外部电力提供源（例如，USB主机或用于从商用电源提供电力的AC适配器）的端子。利用从连接到电源端子10的电力提供源提供的电力对二次电池11充电。

二次电池11是例如锂离子电池的可再充电电池，并利用从所述电动装置1的外部提供的电力来对其充电，并且所述二次电池11向电气装置1中的负载14提供通过充电蓄积在那里的电力。

充电控制电路12是集成电路等，并且向二次电池11提供从连接到电源端子10的电力提供源提供的电力，以对二次电池11充电。此外，充电控制电路12向电源电路13输出从二次电池11提供的电力。

电源电路13是集成电路等，并且对从二次电池11经由充电控制电路12提供的电力进行变压，并向负载14输出变压后的电力。从二次电池11向电源电路13输入的电压和从电源电路13向负载14输出的电压以下分别被称为输入电压Vi和输出电压Vo。如图1中所示，电源电路13包括降压电路13a和控制单元13b。

降压电路13a是低降压（LDO）稳压器、DC/DC转换器等，并且将输入电压Vi降低到输出电压Vo并输出所述输出电压Vo。具体地，降压电路13a控制输出电压Vo使其维持在低于输入电压Vi的预定目标电压。注意，为了向负载14稳定地输出预定的输出电压Vo，通常，输入电压Vi和输出电压Vo之间的差不能为零，并且在它们之间必须存在一定程度的电位差。控制单元13b监视输入电压Vi的值，并根据所监视的值，改变降压电路13a的目标电压。具体地，在本实施例中，控制单元13b根据输入电压Vi的降低，逐步降低降压电路13a的目标电压。稍后描述通过控制单元13b的具体控制。

负载14是用于实现电气装置1的固有功能的电路，并且例如当电气装置1是例如手持式游戏机的信息处理装置时，负载14可以是算术元件、存储元件等。负载14通过从电源电路13提供的电力操作。预定的所需电压Vo1根据其电路结构等被设置到负载14。所需电压Vo1是负载14正常操作所必需的电压。负载14被设计为通过向其提供的具有所需电压Vo1的电力来满足最初假设的性能规范。

下面参考图2中所示的图表描述将由本实施例中的电源电路13实现的控制。图2的图表示出输入电压Vi和输出电压Vo在下列情况下随时间的改变：首先由于向负载14提供电力，二次电池11的剩余电量逐渐减少到接近完全放电状态，并且在那之后，由于通过充电控制电路12的充电，二次电池11的剩余电量再次增加。

首先，在输入电压Vi等于或高于预定的第一阈值Vi1的时间段期间，控制单元13b将降压电路13a的目标电压设置为负载14的所需电压Vo1。因此，降压电路13a的输出电压Vo维持在所需电压Vo1，并且负载14正常操作。

当由于向负载14提供电力而使二次电池11的剩余电量减少时，相应地输入电压Vi逐渐降低。作为结果，在某一时机（图2中的时刻t1），输入电压Vi下降到低于预定的第一阈值Vi1。当输入电压Vi低于第一阈值Vi1的状态持续达到预先确定的第一时间段T1时，监视输入电压Vi的控制单元13b将降压电路13a的目标电压从所需电压Vo1改变为电压Vo2（时刻t2）。在这种情况下，电压Vo2是预先确定的值并低于所需电压Vo1。根据目标电压的这种改变，降压电路13a的输出电压Vo降低到电压Vo2。电压Vo2低于所需电压Vo1，从而在这种状态下可能不能充分提供负载14的性能。例如，当负载14是用于输出无线电通信信号的通信电路时，可能会出现例如缩短可以进行无线电通信的通信距离的不利影响。然而，在所需电压Vo1和电压Vo2之间的差不那么大的情况下，即使当输出电压Vo降低到电压Vo2时，负载14可以继续操作同时在一定程度上提供其性能。

在那之后，当开始对二次电池11充电时，输入电压Vi再次开始上升。作为结果，输入电压Vi在某一时机（时刻t3）变得高于预定的第二阈值Vi2。当输入电压Vi等于或高于第二阈值Vi2的状态持续达到预先确定的第二时间段T2时，控制单元13b将降压电路13a的目标电压从电压Vo2改变为所需电压Vo1（时刻t4）。这将降压电路13a的输出电压Vo上升到所需电压Vo1。从该时间点起直到输入电压Vi再次下降到低于第一阈值Vi1，以所需电压Vo1向负载14提供电力。

如上所述，当输入电压Vi下降到低于第一阈值Vi1时，控制单元13b将降压电路13a的输出电压Vo降低到低于所需电压Vo1的电压Vo2。这使得能够以尽可能长的时间向负载14输入所需电压Vo1，并且只有当输入电压Vi降低太多难以维持所需电压Vo1时，到负载14的输出电压Vo才会降低。注意，通常，二次电池11的电池电压不会随着剩余电量的减少而线性降低。具体地，存在这样的倾向：在开始使用之后，二次电池11的电池电压几乎不会立即降低，但当电池接近完全放电状态时，二次电池11的电池电压急剧下降。因此，根据上面描述的控制，对于直到电池容量接近完全放电状态的相对长的时间，可以维持以所需电压Vo1向负载14提供电力。

注意，第二阈值Vi2可以与第一阈值Vi1相同，但是，在图2中所示的示例中，第二阈值Vi2高于第一阈值Vi1。这是为了为降压电路13a的目标电压的切换提供滞后，从而防止输出电压Vo频繁改变。

此外，当输入电压Vi从等于或高于第一阈值Vi1的状态转变为低于第一阈值Vi1的状态时，控制单元13b并不立即将降压电路13a的目标电压切换为电压Vo2，而是等待直到输入电压Vi低于第一阈值Vi1的状态持续达到预定的第一时间段T1，然后降低输出电压Vo。类似地，当输入电压Vi从低于第二阈值Vi2的状态转变为等于或高于第二阈值Vi2的状态时，控制单元13b等待直到输入电压Vi等于或高于第二阈值Vi2的状态持续达到预定的第二时间段T2，然后使输出电压Vo上升。这也是为了防止降压电路13a的目标电压频繁改变的目的。注意，第一时间段T1和第二时间段T2可以具有相同的长度，但是，在这种情况下，第一时间段T1比第二时间段T2短。这是因为尤其是当输入电压Vi降低并且输入电压Vi和目标电压之间的差变得更小时，由于维持降压电路13a的输出特性的困难，必须相对快速地降低目标电压。

上面描述的根据本实施例的电气装置1消除了通过升压器电路使电压升压以向负载14提供电力的必要性。另一方面，不同于在负载14的操作期间总以电压Vo2提供电力的情况，通过根据输入电压Vi的改变来改变输出电压Vo，对于相对长的时间段可以以所需电压Vo1向负载14提供电力。

注意，本发明不限于上面描述的实施例。例如，在上面的描述中，只设置了一个阈值用于当输入电压Vi降低时切换目标电压，并且只设置了一个阈值用于当输入电压Vi上升时切换目标电压，并且在输入电压Vi降低和输入电压Vi上升的情况中的每种情况下，控制单元13b只切换目标电压一次。然而，在输入电压Vi降低和输入电压Vi上升的情况中的每种情况下，控制单元13b可以使用多个阈值来作出确定并且可以逐步切换目标电压。例如，当电池几乎处于完全充电的状态中时，控制单元13b将降压电路13a的目标电压设置为所需电压Vo1，并且当输入电压Vi下降到低于第一阈值Vi1时，控制单元13b将目标电压切换为低于所需电压Vo1的电压Vo2。当输入电压Vi进一步下降到低于第一阈值Vi1的第三阈值Vi3时，控制单元13b将目标电压切换为低于电压Vo2的电压Vo3。在那之后，当输入电压Vi等于或高于第四阈值Vi4（其中Vi3<Vi4<Vi1）时，控制单元13b再次将目标电压切换为电压Vo2，并且当输入电压Vi进一步上升到等于或高于第二阈值Vi2时，控制单元13b将目标电压切换为所需电压Vo1。以这种方式，可以向负载14提供电力，同时根据输入电压Vi的改变，维持尽可能高的输出电压Vo。

此外，控制单元13b可以依赖于电气装置1中的温度，改变上面描述的例如第一阈值Vi1和第二阈值Vi2的阈值以及例如电压Vo1和电压Vo2的降压电路13a的目标电压。原因在于二次电池11的剩余电量和电池电压之间的关系根据环境温度而改变。

此外，电气装置1通常包括分别具有不同的所需电压Vo1和电路特性的多个负载14。为了向彼此独立的多个负载14提供电力，电源电路13有必要包括分别与多个负载14相对应地的多个降压电路13a。在这种情况下，可以关于多个降压电路13a中的每一个不同地设置例如第一阈值Vi1和第二阈值Vi2的阈值以及例如电压Vo1和电压Vo2的降压电路13a的目标电压。

虽然已经描述了目前被认为是本发明的某些实施例的内容，将理解可以对其进行各种修改，并且所附权利要求旨在覆盖所有这样的落入本发明的真正精神和范围内的修改。

Claims (7)

1.一种电气装置，包括：

二次电池；以及

电源电路，其用于将从所述二次电池输入的输入电压降低到输出电压并向负载输出所述输出电压，

其中当所述输入电压降低到低于预定的第一阈值时，所述电源电路从作为所述负载正常操作所必需的所需电压并且当所述输入电压等于或高于所述预定的第一阈值时输出的输出电压降低所述输出电压，

当所述输入电压从等于或高于所述预定的第一阈值的状态转变为低于所述预定的第一阈值的状态时，所述电源电路等待直到所述输入电压低于所述预定的第一阈值的状态持续达到预定的第一时间段，然后降低所述输出电压。

2.如权利要求1所述的电气装置，

其中所述电源电路根据所述输入电压的降低逐步降低所述输出电压。

3.如权利要求1所述的电气装置，

其中当所述输入电压等于或高于所述预定的第一阈值时输出的电源电路的输出电压是所述负载正常操作所必需的所需电压，以及

其中当所述输入电压低于所述预定的第一阈值时输出的电源电路的输出电压是低于所需电压的电压。

4.如权利要求1所述的电气装置，其中，当所述输入电压从低于预定的第二阈值的状态转变为等于或高于所述预定的第二阈值的状态时，所述电源电路等待直到所述输入电压等于或高于所述第二阈值的状态持续达到预定的第二时间段，然后增加所述输出电压。

5.如权利要求4所述的电气装置，其中所述预定的第一时间段比所述预定的第二时间段短。

6.一种控制电源电路的方法，所述方法包括：

将从二次电池输入的输入电压降低到输出电压并向负载输出所述输出电压；

当所述输入电压降低到低于预定的第一阈值时，所述电源电路从作为所述负载正常操作所必需的所需电压并且当所述输入电压等于或高于所述预定的第一阈值时输出的输出电压降低所述输出电压，

当所述输入电压从等于或高于所述预定的第一阈值的状态转变为低于所述预定的第一阈值的状态时，所述电源电路等待直到所述输入电压低于所述预定的第一阈值的状态持续达到预定的第一时间段，然后降低所述输出电压。

7.如权利要求6所述的方法，还包括：当所述输入电压降低时，逐步降低所述输出电压。