CN1316820A - 利用电容器的直流电源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用电容器的直流电源装置。根据本发明，第一电容器的一端与接地电池的另一端连接，充电控制器检测第一电容器的另一端的电压，当检测出的电压为低电平时，进行磁振荡而把电池的直流电压向内设的第二电容器充电，并按照预定的开关动作把充电于第二电容器内的能量向第一电容器转移，当检测出的电压为高电平时，中止磁振荡。电容器与电池串联，检测电容器的充电电压，并根据检测结果进行振荡，从而提供比电池提供的电压高的大电流直流电压。
Description
本发明涉及一种直流电源装置，特别是涉及一种使用电容器的高效直流电源装置。
一般情况下，直流-直流转换器是将一具有预定电平的直流电压转变成另一电平的直流电压的装置。该转换器一般是由具有在磁芯上缠绕的第一及第二线圈的变压器构成。其通过以预定时间间隔开闭第一回路而控制在第一及第二线圈之间传递的能量。
最近，直流电源装置的生产企业对小型化、高能效和高性能的转换器的兴趣在增加。随着技术的进步，使用电池的薄型携带式装置已经研制出来。
图1是表示现有的利用电感器的直流电源装置。
如图1所示，使用一个集成电路IC1作为升压直流电源装置，其将电池电压升压至第一端点T1所要求的电压。这种电路的问题在于，所使用的电容器C1上的内压必须比T1端子要求的电压高。
大多数的装置利用使用降压或升压转换器的电池向电子电路提供所需的电源。若所使用的电路要求比电池的电压更高的电压，则应使用升压转换器。
但是，使用这种电感器的直流电源装置产生噪音，若为无线设备时，这种噪音将极大的降低设备性能。另外，若使用比电池电压更高的电源且需要大量电流的电路时，直流电源装置的性能随电流的使用量而具有很大差异。若为携带式装置时，在大部分使用期间这类电路处于待机状态，此时的效率变得非常低。
在现有的使用电感器的升压电路中，由于开关噪音造成的频谱对射频和中频部份的动作产生影响。而且，因升压电路采用了与电池并联的方式，所以需要一个如所需的输出电压同样的高电压。
另外，现有的方法是使用电感器的开关方式，所以转换效率随着输出电流而发生大的变化。
本发明的目的是提供一种使用大容量电容器和电池的直流电源装置，其使用电容器提供大于电池提供的直流电压的直流电压。
根据本发明，使用电容器的直流电源装置包括：
电池，其一端接地，且输出第一直流电压；
第一电容器，其一端与上述电池的另一端以及负载连接，且输出提升的比上述第一直流电压高的第二直流电压；
充电控制器，检测上述第一电容器的另一端的电压，若该检测出的电压为预定的电平以下时，控制上述第一直流电压对内设的第二电容器充电，根据规定的开关动作把贮存于第二电容器内的能量转移到第一电容器，当上述检测出的电压等于或大于规定的电平时，中止磁振荡。
充电控制器包括：
电压检测器，检测第一电容的充电电平，当电压检测器检测到的电压低于预定的电平，执行磁振荡，当电压检测器检测到的电压等于或大于预定的电平，停止磁振荡；
第二电容；及，
开关，其和第二电容相连，根据磁振荡器的振荡功能产生的开/关操作，将贮存在电池中的第一直流电压传送给第二电容。而且当磁振荡器停止振荡时，将第二电容中充有的第一直流电压充到第一电容器上。
开关包括：
第一开关，根据磁振荡器的振荡动作处于开的位置，将贮存在电池中的直流电压充到第二电容器，而且根据磁振荡器的非振荡动作处于关的位置，停止对电容器充电；及，
第二开关，根据磁振荡器的振荡动作处于关的位置和磁振荡器的非振荡动作处于开的位置，将第二电容所充的电压充到第一电容上。
和说明书一起并构成其一部份的附图，显示了本发明的一个实施例，并且和下面的说明一起，解释了本发明的主要原理。
图1是表示现有的利用电感器的直流电源装置；
图2是表示根据本发明的最佳实施例的使用电容器的直流电源装置。
下面是以说明发明者在实施发明时的最佳模式的方法，对本发明的最佳实施例进行描述。应当认识到，本发明能在其他明显的方面进行修改，而不偏离本发明。相应地，附图和说明应当被认为是说明性质而不是限定性的。
图2是表示根据本发明最佳实施例的使用电容器的直流电源装置图。如图2所示，根据本发明最佳实施例的使用电容器的直流电源装置包括：电池B，与电池串联的第一电容器C21，及以控制电池直流电压向第一电容充电的充电控制器100。
电池B的一端接地，另一端并联到第一电容器C21，并经由第二节点T2与充电控制器100的一端连接而输出第一直流电压。
第一电容器C21通过第一节点T1与充电控制器100及负载连接，并经由第二节点T2与电池B的一端连接，向负载输出比第一直流电压大的，提升了的第二直流电压。
充电控制器100由电压检测器110、磁振荡器120、第二电容器C22及开关130构成，充电控制器100检测第一电容器C21另一端的电压，若检测出的电压低于规定电平时，执行磁振荡而把电池B的第一直流电压向第二电容器C22充电，并根据规定的开关动作，把充电于第二电容器C22内的能源转移到第一电容器C21。
当检测的电压等于或大于规定的电平时，充电控制器中止磁振荡。
具体地说，电压检测器110检测第一电容器C21的充电电压电平，并把高或低电平信号输出到磁振荡器120。
当电压检测器110的检测电压在规定电平以下时，磁振荡器120进行磁振荡，当电压检测器110的检测电压等于或大于规定电平时，磁振荡器120中止磁振荡。
第二电容器C22与开关130并联，并根据磁振荡器120的振荡动作，用通过电池充电的第一直流电压进行充电，并把所充的电压转移至第一电容器。
开关130由第一模拟开关SW1和第二模拟开关SW2构成，并分别设置于第二电容器C22的两端，根据由于磁振荡器120振动产生的开/关动作，把储存于电池B中的第一直流电压充到第二电容器C22上。当磁振荡器120处于非振荡时，把储存于第二电容器C22的第一直流电压向第一电容器C21充电。
下面，对根据本发明的使用电容器的直流电源装置的最佳实施例的使用做详细说明。
在第一电容器C21初始没有被充电的情况下，电池连接到装置上。此时，因第一节点T1的电压低于4.5V，因此电压检测器110的输出为低电平信号，而与电压检测器110连接的磁振荡器120进行振荡。
若磁振荡器120振荡，则与第二电容器C22相连接的两个模拟开关SW1和SW2交替切换，从而把电池B的直流电压向第二电容器C22充电。
转移到第二电容器C22的充电能量，由于两个模似开关SW1和SW2的切换而通过第一及第二节点T1和T2转移到第一电容器C21。
反复进行第一电容器C21以及第二电容器C22的充电动作，一直到第一节点T1电压达到规定的4.5V电压，当达到规定4.5V电压，则电压检测器110的输出变成高电平信号，磁振荡器120的振荡停止，从而第一电容器C21的充电动作也停止。
如上所述，在现有的使用电感器的升压电路中，当施加过量电流，而且电容器的电完全放完时，则电容器就不能再放电了。与此相反，根据本发明，可在限制电流的同时，减少噪音的发生量。
另外，在现有的使用电感器的升压电路中，由于开关噪音产生的频谱对音频或中频部分的动作产生影响而引发问题，但在本发明中因采用了开关电容的方式，因此可最大限度地减少电磁干扰噪音的产生，所以与过去使用电感器的开关型电源相比具有很好的电磁干扰和开关噪音特性。
另外，可使用低内压电容器。即，因现有的装置是采用与电池并联的方式，故需要与输出电压相同的电压，然而，因本发明中电容器与电池是串联的，可以采用低的内压，从而可使电容器的价格降低以及体积减少，所以，与现有技术相比，电路可在小的面积内完成。
另外，可延长电池的使用寿命。具体的说，因现有的电路是采用电感器的开关方式，转换效率随输出电流发生很大变化，但在本发明中，除了开关时发生的损失以及连接通路的阻抗以外没有他损失。
另外，当从充电电容器转移能量时，因使用了开关电容的方式，所以与过去的使用开关型电源相比可减少启动电流，因此可延长电池的寿命。以上参照本发明的优选实施例做了说明，但因当明确，本发明并不被揭示的实施例所限定，在不超出专利申请范围的思想及领域的范围内，本发明可有多种修改及等同替换。
Claims (3)
1．一种使用电容器的直流电源装置，其包括：
电池，其一端接地，且输出第一直流电压；
第一电容器，其与上述电池的另一端以及负载连接，且输出比上述第一直流电压高的第二直流电压；及，
充电控制器，其检测上述第一电容器的另一端的电压，若该检测出的电压低于预定电平时，使上述第一直流电压对内设的第二电容器充电，根据预定的开关动作把充电于上述第二电容器的能量转移到上述第一电容器，当检测出的电压等于或大于规定的电平时，中止磁振荡。
2．根据权利要求1所述的使用电容器的直流电源装置，其特征在于，上述充电控制器包括：
电压检测器，检测上述第一电容器充电电压电平；
磁振荡器，若上述电压检测器检测出的电压为规定电平以下，则进行磁振荡，若上述电压检测器检测出的电压等于或大于规定电平，则中止磁振荡；
第二电容器；及，
开关，其连接到第二电容器，并且根据上述由于磁振荡器的振荡产生的开/关动作，把储存于上述电池中的第一直流电压向上述第二电容器充电，当上述磁振荡器不进行振荡时，把充电于第二电容器的第一直流电压向第一电容器充电。
3．根据权利要求2所述的使用电容器的直流电源装置，其特征在于，上述开关包括：
第一开关，其根据上述磁振荡器的振荡动作，变成开的状态时，把储存于上述电池内的第一直流电压向上述第二电容器充电，根据上述磁振荡器的非振荡动作，变成关的状态时，中止上述第二电容器充电动作；及，
第二开关，其根据上述磁振荡器的振荡动作变成关的状态，而根据上述磁振荡器的非振荡动作的变成开的状态，从而把充电于上述第二电容器内的电压向上述第一电容器充电。
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