CN1326342C - 电源电路和具有该电源电路的通信设备 - Google Patents

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CN1326342C CNB200310104582XA CN200310104582A CN1326342C CN 1326342 C CN1326342 C CN 1326342C CN B200310104582X A CNB200310104582X A CN B200310104582XA CN 200310104582 A CN200310104582 A CN 200310104582A CN 1326342 C CN1326342 C CN 1326342C
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Abstract

本发明提出了一种在TDMA(时分多址)或者TDD(时分双工)的便携式通信终端型的便携式通信设备中，能够延长电池的使用时间的电源电路，该电源电路使所述的通信设备小型并且轻便。由于通过使用控制电路，将已经限制成为预先设置的电流值的输出电流从电池提供给发射功率放大器，并且对所述的双电层电容器进行充电，以便在其中积累电能，并且由于将电能从双电层电容器同时施加到控制电路和发射功率放大器，即使在突发周期期间发射功率放大器的电能消耗增加，蓄电池的输出电压的下降也较小。因此，可以延长蓄电池的输出电压到达终止电压所需要的时间。同时，即使将电池放在低温环境下，并且其内阻增加时，也可以避免蓄电池的寿命的缩短。

Description

电源电路和具有该电源电路的通信设备
技术领域
本发明涉及一种电源电路、以及具有该电源电路的通信设备，更具体地说，本发明涉及一种适合在采用TDMA(时分多址)或者TDD(时分双工)通信方法的便携式蜂窝电话等中使用的电源电路，并且涉及一种具有该电源电路的通信设备。
本发明请求在2003年2月7日提出的日本专利申请No.2003-030454、以及在2003年6月26日提出的日本专利申请2003-183617的优先权，所述的申请被全文合并在此作为参考。
背景技术
在采用TDMA或者TDD通信方法的传统的便携式通信设备(例如便携式蜂窝电话)中，在已经由发射功率放大器放大之后，将具有按照重复的方式交替出现的突发周期和非突发周期的发射信号作为传输的无线电波发送。在突发周期期间，由于发射功率放大器发射无线电波，因此，电能消耗较大，在非突发周期期间，由于便携式蜂窝电话的无线电波接收部分对无线电波进行接收，因此，电能消耗较小。这样，负载电流按照突发的方式增加或者降低。此外，通常从蓄电池(battery)提供用于发射功率放大器的电能。该蓄电池与突发周期和非突发周期的重复周期同步地进行放电。
该蓄电池还向便携式蜂窝电话中的CPU(中央处理单元)等内部电路提供电能，然而，如果蓄电池电压变得低于CPU等的操作电压的下限值时，即使是片刻地，也会使CPU等处于冻住状态(frozen state)，从而使便携式蜂窝电话不能工作。因此，通过检测在各个工作状态中出现的最低电压值，并且设置通过依据对瞬时重负荷状态的预测来提供一定的余量而获得的稍高的终止电压(terminating voltage)，可以判断是否存在剩余的蓄电池容量。在这样的情况下，正在进行研究和开发，以便通过扩充蓄电池容量或者通过使用DC-DC(直流-直流)转换电路，将便携式蜂窝电话使用更长的时间。此外，TDMA通信方法包括在日本国内正在使用的PDC(个人数字蜂窝)方法、在欧洲等国家正在使用的GSM(全球移动通信系统)及/或GPRS(通用分组无线业务)方法。
如图15所示的这样的传统的便携式蜂窝电话包括：发射功率放大器1、电路块2、以及电源电路3。发射功率放大器1由放大器11、电容器12、放大器(AMP)13、电容器14、放大器(AMP)15、以及偏置电路16组成。放大器11、13、和15中的每一个由双极性晶体管、MOS(金属氧化物半导体)晶体管等构成。偏置电路16产生对这些放大器11、13和15进行常规操作的偏置电压。此外，发射功率放大器1和电路块2中的每一个具有正常操作所需要的操作电压的下限值。在发射功率放大器1中，将与GSM通信方法对应的具有按照重复方式交替出现的突发周期和非突发周期的发射信号RFIN输入到放大器11。由放大器11对发射信号RFIN进行放大，然后从放大器11中输出输出信号K。在电容器12截去输出信号K的DC(直流)分量之后，将输出信号K输入到放大器13，在放大器13中对信号K进行放大，并且从放大器13中将其作为输出信号M输出。在电容器14截去输出信号M的DC分量之后，将该输出信号M输入到放大器15，在放大器15中对该信号M进行放大，并且从放大器15中输出作为发射无线电波的无线电波信号RFOUT。
电路块2包括各个电路，其中所述的各种电路中的每一个使用几乎恒定不变的要被消耗的电能，执行除了由发射功率放大器1进行的放大操作之外的其他特定操作。所述的各个电路包括：例如，DC-DC转换器21、除了发射功率放大器1之外的其他负载22，并且将用于由各个负载22中的每一个所执行的特定操作的电压下限值设置得高于用于由发射功率放大器1所执行的操作的电压下限值。DC-DC转换器21提高或者降低电源电路3的输出电压。除了发射功率放大器1之外的负载22包括：例如：用于微型计算机的电源(power source)、用于DSP(数字信号处理器)的电源、用于SIM(用户标识模块)卡的电源、用于存储器的电源、用于人机接口设备(例如语音设备、输入/输出设备、图像拾取设备等)的电源，对所述的负载22中的每一个进行配置，从而将电源电路3的输出电压直接施加到能够在电源电路3的输出电压下工作的负载22，并且在由DC-DC转换器21对电源电路3的输出电压进行升高和降低之后，再将电源电路3的输出电压施加到不能够在电源电路3的输出电压下工作，并且需要进行输出电压转换的负载22。
电源电路3由蓄电池31、电源管理电路32、蓄电池充电电路33、以及电源旁路电容器(bypass condenser)34组成。蓄电池31是锂离子蓄电池，并且由单一的电池35、内部电阻器(internal resistor)36、以及保护电路37组成。电源管理电路32监控蓄电池31的输出电压，以便检测其剩余容量，当蓄电池31的剩余容量变低，并且当输出电压到达已设置得大于电路块2的工作电压的下限值的特定参考电平时，该电源管理电路32产生控制信号，以便显示诸如表示需要充电的警告，从而通告蓄电池31的输出电压已经下降(drop)的情况。电池充电电路33与外部电源(未示出)连接，以便依据从电源管理电路32中输出的控制信号，在特定的充电条件下对蓄电池31进行充电。电源旁路电容器34用于使在突发周期的开始时刻和结束时刻出现的蓄电池31的输出电流的增加或者降低延迟。
图16是解释图15所示的传统便携式蜂窝电话的操作的时序图。图17是示出图15所示的蓄电池31的容许放电电压、已经为图15所示的管理电路设置的用于检测蓄电池31剩余容量的参考，图15所示的发射功率放大器1的容许工作电压、以及图15所示的电路块2的容许工作电压的图。
下面将参考图16和17来描述图15所示的便携式蜂窝电话的操作。如图15所示，由于发射功率放大器1与电源电路3连接，因此，蓄电池31的输出电压变得等于发射功率放大器1的工作电压。首先，在时刻tα，当开始信号发射操作并且发射突发周期开始时，发射功率放大器1所消耗的电流快速地从电流值0A增加到电流值IPA。蓄电池31的输出电流也与发射突发周期的开始同步地从电流值IB0增加到电流值IBmax，然而，由于电源旁路电容器34的放电造成的电涌吸收(surge absorbing)作用，使电流的增加延迟。这用于抑制由于发射突发周期的开始造成的蓄电池31的输出电压的波动。由于在发射突发周期的开始时刻发生的蓄电池的输出电流的增加，并且由于在内部电阻器36和保护电路37之间存在串联的电阻成分，因此，蓄电池31的输出电压从电压值VB0(等于发射功率放大器1的工作电压VPA0)下降电压值ΔVBRx(＝VB0)。
在Tβ期间，即在发射突发周期期间，由于发射功率放大器1继续进行发射操作，因此，被消耗的电流不变地保持在电流值IPA的水平上。由于电源旁路电容器34所造成的延迟已经消失，因此，蓄电池31的输出电流变得稳定在电流值IBmax的水平上，该电流值等于发射功率放大器1所消耗的电流与电路块2所消耗的电流(大致保持不变并且等于电流值IB0)之和。由于存在与具有值IBmax的输出电流所导致的蓄电池31的静电电容成分的电压降低，因此，蓄电池31的输出电压以电压值ΔVBCx(＝ΔVCx)降低。因此，由于电压降的量ΔVBCx与在时刻tα出现的电压值VBRx相加，因此，在周期Tβ的终点的蓄电池31的输出电压的变化量为ΔVBx(＝ΔVPAx＝ΔVBRx+ΔVBCx)，并且蓄电池31的输出电压从电压值VB0下降到电压值VB1(＝VPA1)。
在时刻tβ，当终止发射操作并且发射突发周期结束时，由发射功率放大器1消耗的电流快速地从电流值IPA降低到几乎为0A。因此，蓄电池31的输出电流与发射突发周期的结束同步地降低到由电路块2所消耗的电流电平(具有值IB0)，然而，由对电源旁路电容器34进行充电造成的电涌吸收作用，使输出电流的降低延迟。这抑制了由于发射突发周期的结束造成的电池31的输出电压的波动。由于在内部电阻器36和保护电路37之间串联的电阻成分的存在所造成的电压降与发射突发周期的结束同步地降低，因此，蓄电池31的输出电压VB1以电压值ΔVBRx(＝ΔVRx)增加。
在周期Tα期间，即在接收非突发周期期间，由于便携式蜂窝电话的无线电波接收部分持续地进行接收操作，并且发射功率放大器1没有工作，因此，发射功率放大器1所消耗的电流几乎为0A。由于电源旁路电容器34所造成的延迟已经消失，因此，蓄电池31的输出电流稳定在电流值IB0的水平，该电流等于由电路块2所消耗的电流。由于蓄电池的输出电流已经快速地从电流值IBmax降低到电流值IB0，因此，由于在内部电阻器36和保护电路37之间串联的电阻成分的存在，并且由于蓄电池31的静电电容成分的存在，蓄电池31的输出依据时间常数而增加。
然后，再次使这些电压和电流处于在时刻tα已经出现的状态，然后，按照时刻tα、周期Tβ、时刻tβ、周期Tα、时刻tα……的顺序，重复相同的操作。因此，由于在发射突发周期中发射功率放大器消耗的电流，因此，在蓄电池31的输出电压中的变化量变为电压值ΔVBx，并且蓄电池31的输出电压从在接收非突发周期时间出现的电压值VB0下降到作为发射突发周期期间的最低电平的电压值VB1。如果该电压值VB1变得低于在便携式蜂窝电话中的诸如CPU的内部电路的工作电压的下限值，即使是瞬时地，由于便携式蜂窝电话变得不能够操作，因此，要依据该电压值VB1来判断蓄电池31的剩余生命。
当通过使用诸如典型地为TDMA型的便携式蜂窝电话的GSM型的便携式蜂窝电话来进行电话通话时，通过使用以下条件由仿真获得的电压值ΔVBx变为大约300mV。
仿真条件
内部电阻器36的电阻；150mΩ(毫欧)
发射突发周期；0.5msec(毫秒)
接收非突发周期；4.5msec
蓄电池31的输出电流；
IBmax；2.1A(安)
IB0；0.1A。
ΔVBRx＝0.15·(2.1-0.1)＝0.3V(伏特)
ΔVBCx＝(0.0005·2.1)/C＞0
其中“C”是蓄电池31的静电电容。
∴ΔVBx＝ΔVBRx+ΔVBCx＞300mv(毫伏特)。
也就是说，当蓄电池31的输出在接收非突发周期期间为诸如3.5V时，在发射突发周期期间，该输出变为3.2V或者3.2V以下，由于该值达到了依据图17所示的用于检测蓄电池31的剩余容量的参考，应该发出表示需要进行充电的警告的电平，因此，由电源管理电路32提供通告，以便通知蓄电池31的输出已经下降。
如图17所示，发射功率放大器1的容许工作电压为4.2V到2.7V，电路块2的容许工作电压为4.2V到3.0V，并且在发射功率放大器1和电路块2之间的工作电压之间的下限值中存在约为0.3V(ΔVM)的差。其原因在于：由于发射功率放大器1由模拟电路构成，因此发射功率放大器1可以在相对较低的电压下工作，而由于电路块2由CPU和/或数字电路构成，因此，该电路块2不能够在较低的电压下工作。
此外，除了以上所述的便携式蜂窝电话之外，在日本专利申请待审公开No.Hei 04-315320中公开了作为所述技术的一个实例的无线通信设备，其中，使用升压设备由蓄电池对电容器进行充电，以便具有10V的电压，并且在发射突发周期期间，使切换单元闭合，以便由电容器将电源施加到功率放大器。此时，由功率放大器对突发信号进行放大，并且进行发射，而在非突发周期期间，使切换单元开启，以便对电容进行充电。
然而，如上所述的传统技术具有以下问题。即，即使在接收非突发周期期间，蓄电池31的输出电压为诸如3.5V，而在发射突发周期期间，该输出电压也会变为3.2V或者更小(终止电压)，因此，该输出电压达到了发出需要进行充电的警告的电平，结果，由电源管理电路32提供通告，以便通知输出电压已经下降，并且在蓄电池31的输出电压到达实际的终止电压之前，传统的便携式蜂窝电话变得不可操作。为了解决整个问题，提出了增加蓄电池31的容量的想法。然而，如果增加了蓄电池31的容量，则不能够使便携式蜂窝电话在尺寸上变小并且重量变轻，此外，这会难以满足对能够长时间通话和小型且轻型的便携式蜂窝电话的市场需求。
此外，在日本专利申请待审公开No.Hei 04-315320中公开的突发无线通信设备中，由使用升压设备通过蓄电池充电的电容器将电源施加到功率放大器。然而，在现有的作为主流的许多功率放大器中，对其施加蓄电池电压(在锂离子蓄电池的情况下，平均约为3.7V)。因此，如果由电容器来施加大约10V的电压，则该电压超过了便携式蜂窝电话的功率放大器的耐压(大约5V)，这会造成可能损坏功率放大器内的元件的危险。此外，即使使用调节器使从电容器中输出的电压逐步降低，由于DC/DC转换器在两个阶段(stage)中使用，因此产生了使电源效率显著降低的另一问题。
同时，在此公开的突发无线通信设备中，在传输突发周期期间使切换单元闭合，并且在非突发周期期间使切换单元断开，然而，在此方法中，需要在非发射周期(非突发周期)期间的空闲时隙对电容器进行充电，因此，该方法只能够在发射时间相对较短(占空比约为1/8)的设备中使用。即，当发射时间的比率变大时，则必须在更短的时间内对电容器进行充电，当该比率超过50％时，切换单元产生不利的效果。近年来，致力于对便携式蜂窝电话的功能进行扩展，也就是说，虽然传统的功能只进行语音通话，而新近的功能包括数据传输。在TDMA型的便携式蜂窝电话中，这样的功能扩展导致发射时隙的增加、以及发射时间的比率的上升，因此，该切换单元在实现便携式蜂窝电话的长时间的通话时效率低下。
此外，诸如便携式蜂窝电话的便携式通信设备的一个最重要的性能能力是能够提供不会妨碍用户进行携带的满意的尺寸和重量。特别是近年来，由于折叠型便携式蜂窝电话是主流，因此，要求便携式蜂窝电话薄且重量轻。然而，在公开的突发无线通信设备中，升压设备是由线圈、电阻器、半导体等制成的DC-DC转换器，切换单元由机械切换元件或者半导体切换元件制成，并且电容器的尺寸大约为100mm3。如果将所有这些组件都包括在便携式蜂窝电话中，则便携式蜂窝电话会变得非常大而且重，从而会减弱便携式蜂窝电话的可携带特性。
发明内容
考虑上述的问题，本发明的目的是提出一种可以使便携式通信设备长时间通话，并且使该设备小型并且轻便的电源电路、以及具有该电源电路的通信设备。
依据本发明的一个方面，提出了一种在通信设备中使用的电源电路，所述的通信设备包括发射功率放大器，用于对具有按照重复方式交替出现的突发周期和非突发周期的发射信号进行放大，其中所述突发周期期间电能消耗较大而所述非突发周期期间电能消耗较小，所述的电源电路包括：
供电单元，用于向发射功率放大器提供第一电能；以及
电能存储部分，用于将在非突发周期期间从供电单元提供给发射功率放大器的第一电能的冗余积累为第二电能，并且在所述的突发周期期间，将除了从供电单元提供给发射功率放大器的第一电能之外的、积累的第二电能提供给发射功率放大器，以及
控制电路，用于控制将所述第一电能从所述的供电单元直接或经由所述电能存储部分提供给所述的发射功率放大器，
其中所述电能存储部分包括双电层电容器，以及
其中所述的发射功率放大器和所述的电能存储部分被配置为与所述控制电路并联。
根据本方面的第二方面，提出了一种通信设备，包括：
发射功率放大器，用于对具有按照重复方式交替出现的突发周期和非突发周期的发射信号进行放大，其中所述突发周期期间电能消耗较大而所述非突发周期期间电能消耗较小；以及
电源电路，包括：
供电单元，用于向发射功率放大器提供第一电能，以及
电能存储部分，用于在非突发周期期间，将从供电单元提供给发射功率放大器的所述第一电能的冗余，积累为第二电能，并且在突发周期期间，将除了从供电单元提供给发射功率放大器的所述第一电能之外的、积累的第二电能提供给发射功率放大器，以及
控制电路，用于控制将所述第一电能从所述的供电单元直接或经由所述电能存储部分提供给所述的发射功率放大器，
其中所述电能存储部分包括双电层电容器，以及
其中所述的发射功率放大器和所述的电能存储部分被配置为与所述控制电路并联。。
根据本发明的第三方面，提出了一种在通信设备中使用的电源电路，通信设备包括发射功率放大器，以便对具有按照重复方式交替出现的突发周期和非突发周期的发射信号进行放大，其中所述突发周期期间电能消耗较大而所述非突发周期期间电能消耗较小，通信设备还具有消耗进行操作所需要的电能的负载电路，该电源电路包括：
供电单元，用于向发射功率放大器和负载电路提供第一电能；以及
电压监控单元，用于监控所述供电单元的输出电压，以便当输出电压降低到特定的参考水平时，通知用户所述输出电压的下降；以及
电能存储部分，用于在非突发周期期间，将从供电单元提供给发射功率放大器的所述第一电能的冗余积累为第二电能，并且在突发周期期间，将除了从供电单元提供给发射功率放大器的第一电能之外的、积累的第二电能提供给发射功率放大器；以及
控制电路，用于控制将所述第一电能从所述的供电单元直接或经由所述电能存储部分提供给所述的发射功率放大器，
其中所述电能存储部分包括双电层电容器，以及
其中所述的发射功率放大器和所述的电能存储部分被配置为与所述控制电路并联。
根据本发明的第四方面，提出了一种通信设备，包括：
发射功率放大器，用于对具有按照重复方式交替出现的突发周期和非突发周期的发射信号进行放大，其中所述突发周期期间电能消耗较大而所述非突发周期期间电能消耗较小；
负载电路，其消耗进行操作所需要的电能；以及
电源电路，包括：
供电单元，用于向发射功率放大器和负载电路提供第一电能；
电压监控部分，用于监控所述供电单元的输出电压，以便当输出电压下降到特定的参考水平时，通知用户所述输出电压的下降；以及
电能存储部分，用于在非突发周期期间，将从供电单元提供给发射功率放大器的所述第一电能的冗余，积累为第二电能，并且在突发周期期间，将除了从供电单元提供给发射功率放大器的所述第一电能之外的、积累的第二电能提供给发射功率放大器，以及
控制电路，用于控制将所述第一电能从所述的供电单元直接或经由所述电能存储部分提供给所述的发射功率放大器，
其中所述电能存储部分包括双电层电容器，以及
其中所述的发射功率放大器和所述的电能存储部分被配置为与所述控制电路并联。
在前述的第三方面中，优选的方式是依据该电源电路，发射功率放大器具有用于使发射功率放大器正常工作的第一工作电压的下限值，负载电路具有使负载电路正常工作的第二工作电压的下限值，将所述第二工作电压的所述下限值设置得高于所述第一工作电压的所述下限值，将参考水平设置得不小于第二工作电压的所述下限值，并且供电单元由蓄电池或者直流电源组成，其中，对从中输出的电流加以上限值。
在前述的第一和第三方面中，优选的方式是依据该电源电路，对电能存储部分进行配置，以便当在突发周期期间电能存储部分的电压变得低于供电单元的电压时，在所述的突发周期之后出现的所述的非突发周期期间，对该电能存储部分进行充电，直到所述电能存储部分的电压变得几乎等于所述供电单元的电压。
另一优选的方式是依据该电源电路，还包括：
控制电路，用于控制将所述的第一电能从所述的供电单元提供给所述的发射功率放大器，
其中，电能存储部分在非突发周期期间，在控制电路的控制下，将从供电单元提供给发射功率放大器的所述第一电能的冗余积累为第二电能。
还有的另一优选方式是依据该电源电路，控制电路通过控制所述控制电路的输出电流，控制将第一电能从供电单元提供给发射功率放大器，输出电流被从供电单元提供给发射功率放大器。
还有的另一优选方式是依据该电源电路，对所述控制电路的所述输出电流设置为具有一定的电流值，从而可以将发射功率放大器在由一个突发周期和一个非突发周期组成的一帧周期期间需要消耗的几乎所有的电能的量提供给发射功率放大器。
还有的另一优选方式是依据该电源电路，当在突发周期期间由发射功率放大器需要消耗的电能大于在所述控制电路的控制下提供的第一电能时，电能存储单元通过放电，将第二电能提供给发射功率放大器；以及
当在非突发周期期间由发射功率放大器要消耗的电能小于在控制电路控制下提供的第一电能时，控制电路施加控制，以便对在突发周期期间已经放电的所述电能存储部分进行充电，从而将所述第一电能的冗余积累为第二电能。
还有的另一优选方式是依据该电源电路，延迟设备在所述突发周期的开始和结束时刻，对所述供电单元的输出电流的上升和下降进行延迟。
还有的另一优选方式是依据该电源电路，电能存储部分由双电层电容器组成。
还有的另一优选方式是依据该电源电路，双电层电容器具有构造为具有片状双电层结构的电容器的单元电池，单元电池构成层叠电池，其中，将任意数量的所述单元电池按层堆叠，以便能够提供特定的耐压和静电电容。
还有的另一优选方式是依据该电源电路，按照TDMA(时分多址)或者TDD(时分双工)的通信方法对发射信号进行发射。
按照以上的配置，由于通过控制电路的作用，将输出电流从供电单元提供给发射功率放大器，并且对电能存储部分进行充电，以便在其中积累电能，并且由于电能从电能存储部分同时施加到控制电路和发射功率放大器，因此，即使在突发周期期间发射功率放大器的电能消耗增加，供电单元的输出电压的下降也会较小。因此，可以延长在供电单元中输出电压到达终止电压所需要的时间。同时，即使将供电单元放在低温环境并且其内阻增加时，也可以避免供电单元的寿命的缩短。由于充当电能存储部分的双电层电容器由薄片状单元蓄电池成，并且按照使多个单元电池按层堆叠的方式构造，因此，使该电源电路变薄，从而使本发明的电源电路能够适当地安装在折叠型的便携式蜂窝电话上，而不会使便携式蜂窝电话的外壳的厚度增加。
同时，本发明的电源电路没有使用诸如在日本专利申请待审公开No.Hei 4-315320中公开的升压单元，因此，不会出现发射功率放大器的工作电压高于由供电单元提供的电压的情况。而且，本发明的电源电路配备有控制电路，以便将由供电单元提供的输出电流限制为预先设置的上限电流值，而与TDMA型或者TDD型通信系统的发射和接收定时无关，因此，不会由于发射时间比率的增加而降低效果。
此外，本发明的电源电路包括：控制电路、由电容器组成的延迟设备、以及具有双电层电容器的电能存储部分，其中，对电容器和控制电路进行构造，以使其成为表面安装型，并且将双电层电容器形成为较薄的形状，因此，可以实现该电源电路在折叠型便携式蜂窝电话上的安装，而不会增加当前作为主流的折叠型便携式蜂窝电话的厚度。
附图说明
从结合附图所采用的以下详细描述中，本发明的上述和其他目的、优点和特征将变得显而易见，
图1是示出配置有本发明的第一实施例的电源电路的通信设备的电学配置的示意方框图；
图2是示出都是图1中所采用的天线、天线开关、本地振荡器、发射机、无线部分接口、以及人机接口部分的图；
图3是示出图1所示的电源电路、发射功率放大器、以及电路块的主要组件的电学配置的电路图；
图4是示出图3中所示的电路安装部分(circuit mounting section)65的配置的图；
图5是示出图4中所示的双电层电容器的配置的图；
图6是示出图5中所示的单元电池的配置的图；
图7是用于解释图3中所示的电源电路和发射功率放大器的操作的时序图；
图8是用于解释依据本发明的第一实施例，延长蓄电池的寿命的效果的图；
图9也是用于解释依据本发明的第一实施例，延长蓄电池的寿命的效果的图；
图10是示出依据本发明的第二实施例的便携式蜂窝电话的电学配置的示意方框图；
图11是示出依据本发明的第三实施例的便携式蜂窝电话的电学配置的示意方框图；
图12是示出依据本发明的第四实施例，在电源电路中的电路安装部分的配置的图；
图13是示出依据本发明的第五实施例，在电源电路中的电路安装部分的配置的图；
图14是示出图13中的双电层电容器的配置的图；
图15是示出传统的便携式蜂窝电话的配置的示意方框图；
图16是用于解释图15所示的传统便携式蜂窝电话的操作的时序图；以及
图17是示出图15所示的蓄电池的放电电压的范围、与图15所示的电池管理电路连接的用于检测蓄电池的剩余容量的参考、图15所示的发射功率放大器的容许工作电压、以及图15中所示的电路块的容许操作电压的图。
具体实施方式
下面将参考附图，使用各个实施例对执行本发明的最好方式进行更详细地描述。
第一实施例
图1是示出配置有本发明的第一实施例的电源电路的通信设备电学配置的示意方框图。如图1所示，第一实施例的通信设备是便携式蜂窝电话，并且包括天线41、天线开关42、接收机43、本地振荡器44、发射机45、无线部分接口46、人机接口部分47、以及电源电路48。天线41用于向无线基站(未示出)发射无线电波，以及从该无线基站中接收无线电波，并且依据用于通信的无线电波的波长来设置该天线的长度。天线开关42或者选择接收机43、或者选择发射机45，以便建立与天线41的连接。
接收机43对接收到的信号进行放大、和/或频率转换等。本地振荡器44依据无线部分接口46的控制信号，产生具有接收信号或者发射信号的频率转换所需要的参考频率的信号。发射机45对发射信号进行频率转换、和/或进行放大。无线部分接口46对接收到的信号或者发射信号进行编码，并且将编码后的信号传输到人机接口部分47，并且始终对本地振荡器44进行控制。人机接口部分47与包括诸如扬声器、麦克风等(未示出)语音设备的模拟输入/输出设备、诸如键盘、显示器等(未示出)的输入/输出设备、以及诸如照相机(camera)(未示出)的图像拾取设备连接，并且该人机接口部分充当用户和便携式蜂窝电话之间的媒介(mediator)。电源电路48向上述组件中的每一个提供电能。
在本实施例的便携式蜂窝电话中，在接收无线电波期间，天线41通过天线开关42与接收机43连接。由接收机43对天线41接收到的无线电波进行放大，并且由本地振荡器44输出的信号对接收到的无线信号的频率进行降频转换。然后将其频率被进行降频转换的接收到的无线电波传输到无线部分接口46。由无线部分接口46对接收到的电波进行解调和解码，然后将该信号通过人机接口部分47传输到用户。此外，在发射无线电波期间，天线41通过天线开关42与发射机45连接。用户通过使用与人机接口部分47连接的麦克风、键盘、照相机等，输入该用户想要发送到目的地的、诸如语音、字符或者图像信息。将该输入信息传输到无线部分接口46，在无线部分接口46中，对输入的信息进行编码、和/或调制，然后将编码和调制后的信息传输到发射机45。在发射机45中，由从本地振荡器44输入的信号，对发射信号进行升频转换，以使其变为高频电波，然后对其进行放大，并且通过天线开关42，从天线41将其作为无线电波发射。
图2是示出都是图1所采用的天线41、天线开关42、本地振荡器44、发射机45、无线部分接口46、以及人机接口部分47，并且示出了发射机45和无线部分接口46中的主要组件的电学配置。如图2所示，无线部分接口46由信号处理部分51和中频(IF)电波部分52组成。信号处理部分51由DSP(数字信号处理器)等组成，并且执行数字信号处理，例如对从人机接口部分47中输出的要被发射的数据(语音信号、图像信号等)进行滤波。中频电波部分52对从信号处理部分51中输出的信号进行调制、以及中频电波放大。
发射机45包括：带通滤波器53、混频器(MIX)54、带通滤波器55、缓冲器(BUFF)56、以及发射功率放大器57。带通滤波器53消除从中频电波部分52中输入的被发射信号中所包含的噪声。混频器54通过使用从本地振荡器44输入的参考频率，对发射信号的频率进行升频转换，以使其变为高频电波。带通滤波器55消除从混频器54中输入的发射信号中所包含的噪声。缓冲器56以高输入阻抗接收已经被升频转换为高频电波的信号，并且以较低的输出阻抗，将该信号传输到发射功率放大器57中。发射功率放大器57对从缓冲器56输入的信号进行功率放大，以便将该信号用作发射无线电波。
在无线部分接口46，将从人机接口部分47输出的“要被发射的数据”输入到信号处理部分51中，在信号处理部分中，对“要被发射的数据”进行数字信号处理，然后由中频电波部分52对处理后的数据进行调制，在中频电波部分52中，在中频电波上对其进行放大，并且将其作为发射信号输出。由发射机45中的带通滤波器53来消除在中频电波上对信号进行放大时已经出现的包含于发射信号中的噪声。从带通滤波器53中输出的发射信号与混频器54中接收从本地振荡器44中输入的参考频率，并且将对信号频率进行升频转换，以使其变为高频电波。由带通滤波器55来消除由于高频转换而出现的、从混频器输出的发射信号中所包含的噪声。将从带通滤波器55中输入的发射信号通过缓冲器56，输出到发射功率放大器57。由发射功率放大器57对从缓冲器56中发出的信号进行功率放大，并且通过天线开关42，从天线41将该信号作为无线电波发射。
图3是示出图1所示的电源电路48、图3所示的发射功率放大器57、以及电路块58的主要组件的电学配置的电路图。如图3所示，发射功率放大器57包括：放大器(AMP)71、电容器72、放大器(AMP)73、电容器74、放大器(AMP)75、以及偏置电路76。放大器71、73和75中的每一个由双极型晶体管、MOS晶体管等组成。偏置电路76产生用来对这些放大器71、73和75进行正常操作的偏置电压。发射功率放大器57和电路块58中的每一个具有进行正常操作的操作电压的下限值。在发射功率放大器57中，将在其中按照重复的方式交替出现突发周期和非突发周期的TDMA通信方法(例如GSM方法)或者TDD通信方法中所使用的发射信号RFIN，输入到放大器71。由放大器71对发射信号RFIN进行放大，并且从放大器71中输出输出信号K。在由电容器72已经截取输出信号K中的DC(直流)分量之后，将来自放大器71的输出信号K输入到放大器73，在放大器73中，对该信号K进行放大，然后将其从放大器73中作为输出信号M输出。在由电容器74已经截取了输出信号M的DC分量之后，将该输出信号M输入到放大器75，在放大器75中，对该信号M进行放大，并且从放大器75中输出作为发射无线电波的无线电信号RFOUT。
电路块58包括除了在图2中所示的发射功率放大器57之外的其他各个电路，并且所述的电路块由诸如DC-DC转换电路81和除了发射功率放大器57之外的负载82组成，并且设置有具有比发射功率放大器57高的最低限制值的容许工作电压，并且消耗操作处理所需要的电能。DC-DC转换器电路81提高或者降低功率放大器48的输出电压。除了发射功率放大器57之外的负载82由诸如用于微型计算机、DSP、SIM卡、、存储器、人机接口设备(例如语音设备、输入/输出设备、图像拾取设备等)的电源组成，其中，将电源电路48的输出电压直接施加到工作在电源电路48的输出电压的、除了发射功率放大器57之外的负载82，并且将通过使用DC-DC转换电路81提高或者降低的电源电路48的输出电压而获得的电压，施加到不以电源电路48的输出电压工作并且需要电压转换的负载82。
电源电路48由蓄电池59、电源管理电路60、蓄电池充电电路61、以及电路安装部分65组成。电路安装部分65包括：控制电路63、作为延迟设备的输入电容器62、以及双电层电容器64。蓄电池59是诸如锂离子蓄电池，并且其放电电压范围通常为从大约4.2V到大约2.5V。蓄电池59包括单一的电池91、内部电阻器92、以及保护电路93，内部电阻器92的电阻由电解质和包括电极连接电阻的合成电阻、和/或电荷运动电阻等产生。保护电路93由晶体管、热敏电阻(thermistor)等组成，它检测过充电、过放电、过电流、过电流、过热等的出现，并且将蓄电池59与负载进行分离。
电源管理电路60监控蓄电池59的输出电压，并且依据图17所示的传统技术中采用的用于检测的参考，检测剩余容量，当剩余容量变小，并且输出电压变为已经被设置得大于电路块58的工作电压的下限值的特定的参考电平时，通过产生控制信号，提供通告来通知输出电压已经下降，例如显示进行充电的警告。如图17所示，当蓄电池59的输出电压为诸如大约4.2V时，剩余容量处于完全充电电平，并且蓄电池59具有足够的电压来驱动发射功率放大器57和电路块58。此外，当蓄电池59的输出电压为诸如大约3.7V时，剩余容量处于中间状态，并且蓄电池59具有足够的电压来驱动发射功率放大器57和电路块58。此外，当蓄电池59的输出电压为诸如大约3.2V时，剩余容量处于表示需要进行放电的警告水平。此时，虽然蓄电池59具有足够的电压来驱动发射功率放大器57，由于电路块58的输出电压已经到达了电路块58的容许输出电压的下限值(3.0V)，因此，出现了工作电压供应不足的状态。将3.2V的电压设置为蓄电池59的终止电压。
蓄电池充电电路61通过与未示出的外部电源进行连接，依据从电源管理电路60中输入的控制信号，以指定的电压和指定的电流对蓄电池59进行充电。当由发射功率放大器57消耗的电流快速地增加(上升)或者减少(降低)时，对输入电容器62进行充电或者放电，并且使在突发周期的上升时刻或者下降时刻出现的蓄电池59的输出电流的上升沿或者下降沿延迟。
控制电路63由P沟道MOSFET(金属氧化物场效应管)(此后被简称为“pMOS”)101、栅极控制块102、以及电流控制块103组成。电流控制块103依据pMOS 101的漏极和源极之间的电压，检测漏极电流，并且向栅极控制块102传输控制信号C，从而使漏极电流变为预设的值。栅极控制块102依据控制信号C，产生用来控制pMOS 101的漏极和源极之间的电阻值的栅极控制电压G。在pMOS 101中，依据栅极控制电压G控制漏极和源极之间的电阻，并且流动着依据该电阻的漏极电流。
控制电路63将被限制为预设的电流值的输出电流，从蓄电池59输入到发射功率放大器57，并且当在突发周期期间，双电层电容器64的电压变得低于蓄电池59的电压时，在随后的非突发周期期间对双电层电容器64进行充电，直到双电层电容器64的电压变得几乎等于蓄电池59的电压。而且，将控制电路63的输出电流(pMOS 101的漏极电流)设置为、可以将能够在由一个突发周期和一个非突发周期组成的一帧周期中要被消耗的几乎所有的电能提供给发射功率放大器57的电流值。在GSM型的便携式蜂窝电话的情况下，一帧周期为几个微秒。此外，当在非突发周期期间，在发射功率放大器57中被消耗的电能小于控制电路63能够提供的电能时，控制电路63对在突发周期期间已经放电的双电层电容器64进行充电。
双电层电容器64由诸如静电电容器111和内部电阻器112组成，并且由控制电路63的输出电流对其进行充电，并且对电能进行积累，以便将电能提供给控制电路63和发射功率放大器57。静电电容器111具有几十mF(毫法)或者更大的电容，内部电阻器112具有500mΩ或者更小的电阻。同时，当在突发周期期间由发射功率放大器57消耗的电能大于能够由控制电路63所提供的电能时，双电层电容器64通过放电，提供用于补充的电能。
电路安装部分65包括：输入电容器62、控制电路63、以及双电层电容器64，其中，将电源端(terminal)313和接地端314安装在输入侧，而将电源端311和接地端312安装在输出侧。
图4是示出图3所示的电路安装部分65的配置的图。如图4所示，电路安装部分65由诸如柔性印刷电路板(FPC板)制成，其中安装有被构造为表面安装型的输入电容器62、以及控制电路63，并且由于将双电层电容器64安装到电路安装部分65的一个接线端上，因此，该电路安装部分的厚度为2mm(毫米)或者更小，并且长度和宽度的乘积大约为200mm2。此外，将电源端313和接地端314安装到电路安装部分65的一个接线端，并且将电源端311和接地端312安装到该电路安装部分65的另一接线端。
图5是示出图4所示的双电层电容器64的配置的图。如图5所示，该双电层电容器64包括六块单元电池(unit cell)121，所述的单元电池具有双层结构，并且由薄片(thin sheet)制成，其中，这些单元电池121按层堆叠，从而构成能够提供作为发射功率放大器57的电源所需要的耐压和静电电容的层叠电池(stacked cell)122。同时，在设置在最上面部分上的单元电池121的端部安装有正电极123，在设置在最下面部分上的单元电池121的端部安装有负电极124。按照使正电极123和负电极124暴露的方式，将层叠电池122夹在绝缘膜125之间。
图6是示出图5所示的单元电池121的配置的图。如图6所示，单元电池121由集电器(current collector)131、隔离层132、活性碳层133、以及衬垫134组成。集电器131充当阳极或者阴极，隔离层132将阳极与阴极进行分离。活性碳层133积累电荷，并且由衬垫134来保持该电荷。通过形成层状的单元电池121，依据薄片状双电层的原理来构造电容器。双电层电容器64具有比陶瓷电容器、铝电解电容器、钽电解电容器等的静电电容大的静电电容，并且该静电电容器具有诸如：长度和宽度的乘积大约为1000mm2；厚度大约为2mm；电容为30mF或者更大(耐压：例如5V)。另一方面，在当前可用的便携式蜂窝电话中，外壳和组件安装部分之间的间隙的有效尺寸在高度上约为2mm，以及在面积上大约为1500mm2，由于本实施例的电路安装部分65和双电层电容器64形成的间隙可以落在当前可用的便携式蜂窝电话所采用的上述有效尺寸范围之内，因此，通过使用本发明的实施例的电路安装部分65和双电层电容器64，可以实现电源电路在便携式蜂窝电话中的安装，而不会减弱便携式蜂窝电话的可携带性。
图7是用于解释图3所示的电源电路48和发射功率放大器57的操作的时序图。图8是用于解释依据本发明的第一实施例，延长蓄电池59的寿命的效果的图。图9也是用于解释依据本发明的第一实施例，延长蓄电池59的寿命的效果的图。参考图7、8和9，对第一实施例的便携式蜂窝电话的操作进行描述。
首先，在时刻t0，当由于开始发射操作而使发射突发周期开始时，发射功率放大器57所消耗的电流快速地从0A增加到电流值IPA。将放电电流IDCG从双电层电容器64提供给发射功率放大器57。与发射突发周期的开始同步，从蓄电池59输出的电流增加到作为由控制电路63所设置的上限值的电流值IBmax，然而，由于对输入电容器62进行放电造成的电涌吸收的作用，在蓄电池59的输出电流的增加中存在延迟。该延迟用于抑制由于发射突发周期的开始造成的蓄电池59的输出电压的波动。然后，将双电层电容器64的具有值IDCG的电流与蓄电池59的具有值IBmax的电流进行组合，并且将组合后的电流作为电流值IPA提供给发射功率放大器57。与发射突发周期的开始同步，从双电层电容器64施加到发射功率放大器57的电压从由内部电阻器112的电阻和双电层电容器64的放电电流的量所确定的电压降导致的电压值VPA0，下降电压值ΔVRy。由于内部电阻器92和保护电路93之间串联的电阻成分的存在，蓄电池59的输出电压下降，并且从电压值VB0下降电压值ΔVBRy。
在周期T1期间，即在发射突发周期期间，由于发射功率放大器57持续地进行发射操作，因此，消耗电流在电流值IPA的水平上保持不变。将由双电层电容器64提供的放电电流(具有值IDCG的电流)连续地提供给发射功率放大器57。在由输入电容器62造成的延迟消失后，蓄电池59的输出电流保持在由控制电流63设置的电流值IBmax的水平。将通过对从双电层电容器64提供的放电电流(电流值IDCG)与蓄电池59的放电电流(具有值IBmax的电流)进行组合获得的电流(IPA＝IBmax+IDCG)，作为具有值IPA的电流，连续地提供给发射功率放大器57。由于双电层电容器64的放电造成的电压下降，从双电层电容器64施加到发射功率放大器57的电压下降电压值ΔVCy。因此，由于在时刻t0出现的具有值ΔVRy的电压的降低被与具有值ΔVCy的电压的降低相加，因此，在周期T1的终止时刻施加到发射功率放大器57上的电压下降了电压值ΔVPAy(＝ΔVRy+ΔVCy)，因而从电压值VPA0变为电压值VPA1。由于与由具有值IBmax的输出电流导致的蓄电池59的静电电容成分对应的电压下降，因此，蓄电池59的输出电压下降了通过将电压值ΔVBCy与在时刻t0的电压值的降低ΔVBRy相加而获得的电压值。
在时刻t1，当发射操作终止之后，发射突发周期结束时，发射功率放大器57所消耗的电流快速地从电流值IPA降低到几乎为0A。在双电层电容器64中，将放电状态切换到以具有电流值ICHG开始进行充电的状态。此时，蓄电池59的输出电流保持在已经由控制电流63设置的电流值IBmax的水平，以具有值ICHG的电流对双电层电容器64进行充电，并且将具有值IB0的电流提供给电路块58。在这种情况下，满足以下的关系等式：
IBmax＝ICHG+IB0。
与发射突发周期的结束(下降沿)同步，响应由双电层电容器64的内部电阻器112和双电层电容器64的充电电流的量确定的电压的增加，从双电层电容器64施加到发射功率放大器57上的电压被从具有值VPA1的电压提高了电压值ΔVRy。此外，由于等于在时刻t0出现的电压值ΔVBRy的电压的降低，并且由于与由具有值IBmax的输出电流导致的蓄电池59的静电电容成分的另外的电压降低，蓄电池59的输出电压已经进一步降低。
在周期T2期间，即在接收非突发周期期间，由于便携式蜂窝电话的无线电波接收部分连续地进行信号接收操作，而发射功率放大器57没有工作，因此，发射功率放大器57所消耗电流几乎为0A。双电层电容器64仍然处于以具有值ICHG的电流对其进行充电的状态。蓄电池59的输出电流保持在电流值IBmax的水平上。由于以具有值ICHG的电流对其进行充电，因此，从双电层电容器64提供给发射功率放大器57的电压呈指数形式提高。由于与由具有值IBmax的输出电流导致的蓄电池59的静电电容成分对应的电压的降低，蓄电池59的输出电压下降了电压值ΔVBCy。因此，由于除了在时刻t0出现的ΔVBRy的电压降低之外的电压降低ΔVBCy，在周期T2的结束时刻出现的蓄电池59的输出电压下降了电压值ΔVBy(＝ΔVBRy+ΔVBCy)，并且从电压值VB0下降到电压值VB1。
在时刻t2，即在接收非突发周期期间，由于接收机43连续地进行无线电波接收操作，并且发射功率放大器57没有工作，因此，发射功率放大器57所消耗的电流几乎为0A。在双电层电容器64中，充电电流开始从电流值ICHG的水平开始降低。与双电层电容器64的充电电流的降低同步，蓄电池59的输出电流从电流值IBmax的水平开始降低。此时，由于对输入电容器62进行充电导致的电涌吸收作用，使蓄电池59的输出电流的降低(下降时刻)延迟。由于以小于电流值ICHG的电流对双电层电容器64进行充电，因此从双电层电容器64施加到发射功率放大器57的电压逐渐提高。由于在内部电阻器92和保护电路93之间串联的电阻成分的存在限制了蓄电池59的输出电流，因此，蓄电池59的输出电压逐渐提高。
在周期T3期间，即在接收非发射周期期间，由于接收机43连续地进行无线电波接收操作，并且发射功率放大器57没有工作，因此，由发射功率放大器57所消耗电流几乎为0A。双电层电容器64的电压接近于蓄电池59的输出电压，并且充电正在被完成。这使充电电流接近于0A。与静电双层电容器64的充电电流的降低同步，蓄电池59的输出电流从电流值IBmax的水平开始降低，并且接近于电路块58的负载电流(具有值IB0的电流)。由于对双电层电容器64进行充电，因此，从双电层电容器64施加到发射功率放大器57的电压逐渐接近于蓄电池59的输出电压。随着其输出电流的降低，蓄电池59的输出电压依据静电电容和蓄电池59的电阻成分的时间常数，呈指数提高。
在时刻t3，即在接收非突发周期期间，由于无线电波接收部分连续地进行无线电波接收操作，并且发射功率放大器57没有进行操作，因此，发射功率放大器57所消耗的电流几乎为0A。在双电层电容器64中，已经完成了充电，并且充电电流变为0A。由于对双电层64的充电已经完成，因此，蓄电池59将具有值IB0的电流提供给电路块58。由于已经完成对双电层电容器64进行充电，因此，从双电层电容器64施加到发射功率放大器57的电压变为几乎等于蓄电池59的输出电压。蓄电池59的输出电压变为与具有值为IB0的电流的电压相当，以便提供给电路块58。
在周期T0期间，即在接收非突发周期期间，由于无线电波接收部分连续地进行无线电波接收操作，并且发射功率放大器57没有工作，因此，由发射功率放大器57所消耗的电流几乎为0A。在双电层电容器64中，充电已经完成，并且其充电电流仍然保持为0A。由于对双电层电容器64的充电已经完成，因此，蓄电池59的输出电压保持在具有值IB0的电流水平，以便提供给电路块58。由于对双电层电容器64的充电已经完成，因此，从双电层电容器64施加到发射功率放大器57的电压保持几乎与蓄电池59的输出电压相等。蓄电池59的输出电压保持与具有值IB0的电流的电压相当，以便提供给电路块58。然后，再次使这些电压和电流进入已经在时刻t0出现的状态，然后，按照时刻t0、周期T1、时刻t1、周期T2、时刻t2、周期T3、时刻t3、周期T0、时刻t0的顺序，重复相同的操作。
在本实施例的便携式蜂窝电话中，依据在发射突发周期期间出现的最低电压值VB1，对蓄电池59的寿命进行判断。如果使用以下的仿真条件，则用来获得上述电压值VB1的电压值ΔVBy的仿真值变为大约90mV(毫伏)，该值为传统值300mV的三分之一或者更小。
仿真条件；
内部电阻器92的电阻；150mΩ
发射突发周期；0.5msec
接收非突发周期；4.5msec
蓄电池59的输出电流；
Ibmax；0.7A。
IB0；0.1A。
双电层电容器64的放电电流；
IDCG＝1.4A
ΔVBRy＝0.15·(0.7-0.1)＝0.09V
ΔVBCy＝(0.0005·0.7)/电池59的静电电容＞0
ΔVBy＝ΔVBRy+ΔVBCy＞9mV
∴ΔVBy＜＜ΔVBx。
即，在本实施例的便携式蜂窝电话中，在发射突发周期期间，蓄电池59的输出没有变为3.2V或者更低，(终止电压)，直到在接收非突发周期期间，蓄电池59的输出才变为3.3V，直到蓄电池59的输出电压低于传统情况下的输出电压时，蓄电池59都是可用的，因此，可以延长电池的寿命。
下面将参考图8描述将其放在大约为20℃的室温的环境温度的情况下的蓄电池59的寿命。在图8中，曲线“A”示出在图16所示的传统情况下所采用的时刻tα出现的蓄电池31的电压值VB0(＝VPA0)的移动，以及在图7所示的时刻t0出现的蓄电池59的电压VB0的移动。曲线“B”示出在图7所示的时刻t2出现的蓄电池59的电压值VB1的移动。虚线的曲线C示出在图16所示的时刻tα出现的蓄电池31的电压值VB1(＝VPA1)的移动。虚线曲线D示出在图7所示的时刻T1出现的发射功率放大器57的工作电压VPA1的移动。
在传统的情况下，在发射突发周期期间出现的蓄电池31的输出电压按照虚线曲线C所示的方式移动，并且在时刻L1，判断蓄电池31的寿命已经结束。在本实施例中，在发射突发周期期间出现的蓄电池59的输出电压按照曲线B所示的方式移动，并且在时刻L2，判断蓄电池59的寿命已经结束，因此，可以提供寿命比蓄电池31要长的蓄电池59。此外，通过适当地设置电流值IBmax、双电层电容器64的内部电阻器112的电阻、以及静电电容器111的静电电容，如虚线曲线D所示，可以使工作电压VPA1到达发射功率放大器57的工作电压的下限值的时刻出现在时刻L2之后。这可以在外部尺寸和制造成本上都较好地匹配的用于发射功率放大器的电源电路。
下面将参考图9描述将其放在低于0℃的环境温度的情况下的蓄电池59的寿命，在蓄电池按照电化学反应工作的情况下，蓄电池的内阻随着环境温度的降低而增加。因此，蓄电池的输出电压随着内阻的增加而降低。另一方面，如图9所示，将在电源管理电路60中设置的蓄电池31的终止电压设置为与环境温度无关的常数，因此，在低温环境下，蓄电池31的寿命显著缩短。按照常规，在发射突发周期期间出现的放在低温中的蓄电池31的输出电压按照虚线曲线C所示的方式移动，并且在时刻L1LT，判断蓄电池31的寿命已经结束，与将蓄电池放在室温的情况相比，该寿命被显著地缩短。然而，在本发明的实施例中，在发射突发周期期间出现的蓄电池的输出电压如曲线B所示，由于在发射突发周期期间的电压降低较小，因此，在时刻L2LT，判断蓄电池59的寿命已经结束，并且寿命没有如同蓄电池31的情况那样极大地缩短。
因此，在第一实施例中，将已经限制成为预先设置的电流值的输出电流从蓄电池59提供给发射功率放大器57，对双电层电容器64进行充电，并且在控制电路63的控制下积累电能，由于将电能从双电层电容器64提供给控制电路63和发射功率放大器57，即使发射功率放大器57所消耗的电能在突发周期期间增加，蓄电池59的输出电压的降低也较小。结果，使输出电压到达蓄电池59的终止电压所需要的时间变长，并且延长了蓄电池59的寿命。此外，即使将蓄电池59放在低温的环境下，并且其内阻增加，也可以避免蓄电池59的寿命的缩短。此外，由于对双电层电容器64进行构造，以使其具有薄片状的单元电池121，并且使这些单元电池121按照层进行堆叠，可以将该双电层电容器64安装在折叠型便携式电话上，而不会引起厚度的增加。
第二实施例
图10是示出依据本发明的第二实施例的便携式蜂窝电话的电学配置的示意方框图。在图10中，将相同的参考符号分配给具有与图1所示的第一实施例相同功能的对应部分。本实施例的便携式蜂窝电话具有用来替换在图1所示的第一实施例中使用的无线部分接口46和人机接口部分47的无线部分接口46A和人机接口部分47A，无线部分接口46A和人机接口部分47A中的每一个添加了新的功能，此外，本实施例的便携式蜂窝电话还新包括：PAD(个人数字助理)功能块141。在PDA功能块141中，安装有操作系统(OS)，并且安装有软件。无线部分接口46A和人机接口部分47A中的每一个，除了具有在第一实施例中所采用的无线部分接口46和人机接口部分47的功能之外，还具有：与PDA功能块141交换特定数据的功能。图10所示的其他组件具有与图1所示的第一实施例相同的功能。
第二实施例的便携式蜂窝电话除了执行有第一实施例的便携式蜂窝电话所执行的操作之外，还执行诸如调度管理和计算的操作。
第三实施例
图11是示出依据本发明的第三实施例的便携式蜂窝电话的电学配置的示意方框图。第三实施例的便携式蜂窝电话具有用来替代图1所示的人机接口47的数字接口142。该数字接口142通过诸如USB(通用串行总线)端口或者PC(个人计算机)卡槽(card slot)，与个人计算机143连接。PC卡槽符合PCMCIA(个人计算机存储卡国际协会)。
在第三实施例的便携式蜂窝电话中，在一般情况下，从个人计算机143提供电能，如果个人计算机143是诸如蓄电池驱动的笔记本PC，通过使用电源电路48，可以延长依据TDMA系统的通信时间。此外，当使用其中对输出电流加以限制的诸如USB型总线电源的电源作为发射机45的电源时，在某些情况下，电源电流超过了在通信时的发射突发周期期间的限制电源电流，这会使正常的通信受到损害。在这种情况下，通过使用本发明的电源电路48，可以减少在发射突发周期期间的电源电流量，从而可以进行稳定的通信。
第四实施例
图12是示出依据本发明的第四实施例的电源电路的电路安装部分65A的配置的图。在图12中，将相同的参考符号分配给具有与图1所示的第一实施例相同功能的对应部分。设置电路安装部分65A来替换在图3中所示的电路安装部分65，所述的电路安装部分65A在两侧都具有双电层电容器64A和64B。为了获得特定的电特性，将这些双电层电容器64A和64B相互进行串联或者并联。
第五实施例
图13是示出依据本发明的第五实施例的电源电路的电路安装部分65B的配置的图。在第五实施例的电路安装部分65B中，如同图4所示的电路安装部分65的情况，将双电层电容器64C安装在电路安装部分65B的一端。
图14是示出图13所示的双电层电容器64C的配置的图。在图14中，将相同的参考符号分配给具有与图5所示的第一实施例相同功能的对应部分。如图14所示，该双电层电容器64C包括：诸如三块单元电池121，其中将这些单元电池121按照层来堆叠，从而构成层叠电池122A。将这些层叠电池122A放置在用于在它们之间建立连接的电池-电池连接板(coupling plate)126上。通过如上所述配置，可以使双电层电容器64C比图5所示的双电层电容器64更薄。
显然，本发明不局限于上述实施例，而是可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行改变和修改。例如，如果在图3所示的配置中，将原电池(primary cell)用作蓄电池59，则可以取消电池充电电路60。同时，图3所示的电路块58可以是任何类型电路块，只要它能够执行具有特定电能消耗的特定操作。此外，在上述实施例中，描述了将本发明应用到便携式蜂窝电话的实例，然而，本发明还可以应用于诸如无线电收发机(transceiver)等所有类型的便携式通信设备。

Claims (19)

1.一种在通信设备中使用的电源电路，所述的通信设备包括发射功率放大器，以便对具有按照重复方式交替出现的突发周期和非突发周期的发射信号进行放大，其中所述突发周期期间电能消耗较大而所述非突发周期期间电能消耗较小，所述的电源电路包括：
供电单元，用于向所述的发射功率放大器提供第一电能；
电能存储部分，用于将在所述的非突发周期期间从所述的供电单元提供给所述的发射功率放大器的所述第一电能的冗余积累为第二电能，并且在所述的突发周期期间，将除了从所述的供电单元提供给所述的发射功率放大器的所述第一电能之外的、积累的第二电能提供给所述的发射功率放大器，以及
控制电路，用于控制将所述第一电能从所述的供电单元直接或经由所述电能存储部分提供给所述的发射功率放大器，
其中所述电能存储部分包括双电层电容器，以及
其中所述的发射功率放大器和所述的电能存储部分被配置为与所述控制电路并联。
2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于：对所述的控制电路进行配置，以便当在所述的突发周期期间所述的电能存储部分的电压变得低于所述的供电单元的电压时，在所述的突发周期之后出现的所述的非突发周期期间，对所述的电能存储部分进行充电，直到所述电能存储部分的电压变得几乎等于所述供电单元的电压，由此将所述第二电能积累在所述的电能存储部分中。
3.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于：所述的控制电路通过控制所述控制电路的输出电流，控制将所述的第一电能从所述的供电单元提供给所述的发射功率放大器，并且使所述第二电能等于在所述电能存储部分中所积累的所述第一电能的冗余，其中所述的输出电流被直接或经由所述电能存储部分从所述的供电单元提供给所述的发射功率放大器。
4.根据权利要求3所述的电源电路，其特征在于：将所述控制电路的所述输出电流设置为具有一定的电流值，从而可以将所述的发射功率放大器在由一个突发周期和一个非突发周期组成的一帧周期期间需要消耗的几乎所有的电能的量提供给所述的发射功率放大器。
5.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于：
当在所述的突发周期期间由所述的发射功率放大器需要消耗的电能大于在所述控制电路的控制下提供的所述的第一电能时，所述的电能存储单元通过放电，将所述的第二电能提供给所述的发射功率放大器；以及
当在所述的非突发周期期间由所述的发射功率放大器要消耗的电能小于在所述的控制电路控制下提供的所述的第一电能时，所述的控制电路施加控制，以便对在所述的突发周期期间已经放电的所述电能存储部分进行充电，从而将所述第一电能的冗余积累为所述的第二电能。
6.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于：还包括延迟设备，所述的延迟设备在所述突发周期的开始和结束时刻，对所述供电单元的输出电流的上升和下降进行延迟。
7.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于：所述的双电层电容器具有构造为具有片状双电层结构的电容器的单元电池，所述的单元电池构成层叠电池，其中，将任意数量的所述单元电池按层堆叠，以便能够提供特定的耐压和静电电容。
8.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于：按照时分多址或者时分双工的通信方法对所述的发射信号进行发射。
9.一种通信设备，包括：
发射功率放大器，用于对具有按照重复方式交替出现的突发周期和非突发周期的发射信号进行放大，其中所述突发周期期间电能消耗较大而所述非突发周期期间电能消耗较小；以及
电源电路，包括：
供电单元，用于向所述的发射功率放大器提供第一电能，
电能存储部分，用于在所述的非突发周期期间，将从所述的供电单元提供给所述的发射功率放大器的所述第一电能的冗余，积累为第二电能，并且在所述的突发周期期间，将除了从所述的供电单元提供给所述的发射功率放大器的所述第一电能之外的、积累的第二电能提供给所述的发射功率放大器；以及
控制电路，用于控制将所述第一电能从所述的供电单元直接或经由所述电能存储部分提供给所述的发射功率放大器，
其中所述电能存储部分包括双电层电容器，以及
其中所述的发射功率放大器和所述的电能存储部分被配置为与所述控制电路并联。
10.一种在通信设备中使用的电源电路，所述的通信设备包括发射功率放大器，以便对具有按照重复方式交替出现的突发周期和非突发周期的发射信号进行放大，其中所述突发周期期间电能消耗较大而所述非突发周期期间电能消耗较小，所述的通信设备还具有消耗进行操作所需要的电能的负载电路，所述的电源电路包括：
供电单元，用于向所述的发射功率放大器和所述的负载电路提供第一电能；
电压监控单元，用于监控所述供电单元的输出电压，以便当所述的输出电压降低到特定的参考水平时，通知用户所述输出电压的下降；
电能存储部分，用于在所述的非突发周期期间，将从所述的供电单元提供给所述的发射功率放大器的所述第一电能的冗余积累为第二电能，并且在所述的突发周期期间，将除了从所述的供电单元提供给所述的发射功率放大器的所述第一电能之外的、积累的第二电能提供给所述的发射功率放大器；以及
控制电路，用于控制将所述第一电能从所述的供电单元直接或经由所述电能存储部分提供给所述的发射功率放大器，
其中所述电能存储部分包括双电层电容器，以及
其中所述的发射功率放大器和所述的电能存储部分被配置为与所述控制电路并联。
11.根据权利要求10所述的电源电路，其特征在于：所述的发射功率放大器具有用于使所述的发射功率放大器正常工作的第一工作电压的下限值，所述的负载电路具有使所述的负载电路正常工作的第二工作电压的下限值，将所述第二工作电压的所述下限值设置得高于所述第一工作电压的所述下限值，将所述的参考水平设置得不小于所述的第二工作电压的所述下限值，并且所述的供电单元由蓄电池或者直流电源组成，其中，对从中输出的电流加以上限值。
12.根据权利要求10所述的电源电路，其特征在于：对所述的控制电路进行配置，以便当所述电能存储部分的电压在所述的突发周期期间变得低于所述的供电单元的电压时，在所述突发周期之后出现的所述非突发周期期间对所述的电能存储部分进行充电，直到所述的电能存储部分的电压变得几乎等于所述供电单元的电压，由此将所述第二电能积累在所述的电能存储部分中。
13.根据权利要求10所述的电源电路，其特征在于：所述的控制电路通过控制所述控制电路的输出电流，控制将所述的第一电能从所述的供电单元提供给所述的发射功率放大器，，并且使所述第二电能等于在所述电能存储部分中所积累的所述第一电能的冗余，其中所述的输出电流被直接或经由所述电能存储部分从所述的供电单元提供给所述的发射功率放大器。
14.根据权利要求10所述的电源电路，其特征在于：将所述控制电路的所述输出电流设置为具有一定电流值，以便可以将在由一个突发周期和一个非突发周期组成的一帧周期期间，所述的发射功率放大器所需要消耗的几乎所有电能的量提供给所述的发射功率放大器。
15.根据权利要求10所述的电源电路，其特征在于：
当在所述的突发周期期间由所述的发射功率放大器需要消耗的电能大于在所述控制电路的控制下提供的所述第一电能时，所述的电能存储单元通过放电，向所述的发射功率放大器提供所述第二电能；以及
当在所述的非突发周期期间由所述的发射功率放大器所要消耗的电能小于在所述控制电路的控制下提供的所述第一电能时，所述的控制电路施加控制，从而对在所述的突发周期期间已经放电的所述电能存储部分进行充电，以便将所述第一电能的冗余积累为所述的第二电能。
16.根据权利要求10所述的电源电路，其特征在于：还包括延迟设备，所述的延迟设备在所述突发周期的开始和结束时刻，使所述供电单元的输出电流的上升和下降延迟。
17.根据权利要求10所述的电源电路，其特征在于：所述的双电层电容器具有构造为具有片状双电层结构的电容器的单元电池，所述的单元电池构成层叠电池，其中，将任意数量的所述单元电池按层堆叠，以便能够提供特定的耐压和静电电容。
18.根据权利要求10所述的电源电路，其特征在于：按照时分多址或者时分双工的通信方法对所述的发射信号进行发射。
19.一种通信设备，包括：
发射功率放大器，用于对具有按照重复方式交替出现的突发周期和非突发周期的发射信号进行放大，其中所述突发周期期间电能消耗较大而所述非突发周期期间电能消耗较小；
负载电路，其消耗进行操作所需要的电能；以及
电源电路，包括：
供电单元，用于向所述的发射功率放大器和所述的负载电路提供第一电能；
电压监控部分，用于监控所述供电单元的输出电压，以便当所述的输出电压下降到特定的参考水平时，通知用户所述输出电压的下降；
电能存储部分，用于在所述的非突发周期期间，将从所述的供电单元提供给所述的发射功率放大器的所述第一电能的冗余，积累为第二电能，并且在所述的突发周期期间，将除了从所述的供电单元提供给所述的发射功率放大器的所述第一电能之外的、积累的第二电能提供给所述的发射功率放大器，以及
控制电路，用于控制将所述第一电能从所述的供电单元直接或经由所述电能存储部分提供给所述的发射功率放大器，
其中所述电能存储部分包括双电层电容器，以及
其中所述的发射功率放大器和所述的电能存储部分被配置为与所述控制电路并联。
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