JP2003047238A - Battery-driven electronic apparatus and mobile communication apparatus - Google Patents

Battery-driven electronic apparatus and mobile communication apparatus

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JP2003047238A
JP2003047238A JP2002115356A JP2002115356A JP2003047238A JP 2003047238 A JP2003047238 A JP 2003047238A JP 2002115356 A JP2002115356 A JP 2002115356A JP 2002115356 A JP2002115356 A JP 2002115356A JP 2003047238 A JP2003047238 A JP 2003047238A
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voltage
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power supply
supply voltage
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JP2002115356A
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Japanese (ja)
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Hiroyuki Handa
浩之 半田
Takuya Ishii
卓也 石井
Yasufumi Nakajima
康文 中島
Yasuhiko Mifuji
靖彦 美藤
Shinji Kasamatsu
真治 笠松
Yoshiaki Nitta
芳明 新田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582Buck-boost converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery-driven electronic apparatus and a mobile communication apparatus which can realize an extended operation life of a battery. SOLUTION: Even if a time, when an output voltage of a battery 201 becomes lower than a power supply voltage required by a load 206 including a wireless communication power amplifier by discharge characteristics showing a battery voltage change rate of not less than 0.25, is earlier than that of a conventional lithium ion battery, while the output voltage of the battery is higher than the power supply voltage required by the load, a voltage of step-up/step-down converter 200 is set at a prescribed power supply voltage with a step-down operation mode and, if the output voltage of the battery is lowered to a value lower than the power supply voltage required by the load, the voltage of the step-up/ step-down converter 200 is set at a prescribed power supply voltage with a step-up operation mode. With such a constitution, even if a battery employing new material having a high energy density is used, an extended operation life of the battery can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電池を入力源とす
る電池駆動式電子装置およびかかる電池駆動式電子装置
が塔載された携帯電話、携帯通信端末等の移動体通信機
器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery-driven electronic device using a battery as an input source and a mobile communication device such as a mobile phone or a mobile communication terminal on which the battery-driven electronic device is mounted.

【0002】[0002]

【従来の技術】無線通信装置や情報端末をはじめとし、
携帯の利便性が求められる電池を電力源とした電子装置
は、小型、軽量化とともに、電池が2次電池であれば充
電後、あるいは1次電池であれば電池交換後における使
用可能な時間の長時間化が求められている。
2. Description of the Related Art Including wireless communication devices and information terminals,
An electronic device that uses a battery as a power source, which requires convenience of portability, is compact and lightweight, and has a usable time after charging if the battery is a secondary battery or after battery replacement if the battery is a primary battery. Longer time is required.

【0003】このような電池駆動式電子装置としては、
図19に示すような構成が一般的である。図19に示す
ように、従来の電池駆動式電子装置は、従来型のリチウ
ムイオン電池、具体的には、正極にコバルト酸リチウ
ム、負極にグラファイト、電解液にリチウム支持電解質
を含む非水溶媒を用い、放電特性として常温で平均電池
電圧が3.7Vであるものに代表される電池401を入
力源とし、スイッチング手段402と、整流スイッチン
グ手段403と、インダクタ404と、出力コンデンサ
405とから構成される降圧型コンバータを介して、負
荷406に所定の電源電圧Eoを供給する。
As such a battery-powered electronic device,
The configuration shown in FIG. 19 is general. As shown in FIG. 19, a conventional battery-powered electronic device includes a conventional lithium ion battery, specifically, a lithium cobalt oxide for a positive electrode, graphite for a negative electrode, and a nonaqueous solvent containing a lithium supporting electrolyte as an electrolytic solution. It uses a battery 401, which is typified by one having an average battery voltage of 3.7 V at room temperature as an input source, and comprises a switching means 402, a rectification switching means 403, an inductor 404 and an output capacitor 405. A predetermined power supply voltage Eo is supplied to the load 406 via the step-down converter.

【0004】ここで、用語の説明を行う。「平均電池電
圧」とは、定格充電状態から定格放電容量まで定格電流
で放電した際の電池電圧の時間積分を放電時間で割った
ものであり、「定格充電終止電圧」は、定格放電容量を
得るために必要な充電操作終了時の電池電圧、「定格放
電終止電圧」は、定格放電容量を得た時の電池電圧、
「定格放電末期電圧」は、定格電流で放電した際に放電
電圧特性の傾きに大きな変化が発生した時の電池電圧と
定義する。
Here, the terms will be explained. The "average battery voltage" is the time integral of the battery voltage when discharging at the rated current from the rated charge state to the rated discharge capacity divided by the discharge time.The "rated charge end voltage" is the rated discharge capacity. Battery voltage at the end of charging operation required to obtain, "rated discharge end voltage" is the battery voltage when the rated discharge capacity is obtained,
"Rated end-of-discharge voltage" is defined as the battery voltage when a large change occurs in the slope of the discharge voltage characteristic when discharging at the rated current.

【0005】まず、降圧型コンバータの動作について説
明する。電池401の電圧をEiとすると、スイッチン
グ手段402がオン状態となると、インダクタ404に
は、電池の出力電圧(以下、電池電圧と言う)Eiと、
電源電圧Eoとの差(Ei−Eo)が印加される。この
時、電池401からスイッチング手段402とインダク
タ404を介して出力コンデンサ405に電流が流れ
る。このインダクタ404の電流が増加することによ
り、インダクタ404には磁気エネルギーが蓄積されて
いく。この期間をTonとする。
First, the operation of the step-down converter will be described. When the voltage of the battery 401 is Ei, when the switching means 402 is turned on, the inductor 404 outputs the battery output voltage (hereinafter, referred to as battery voltage) Ei,
A difference (Ei-Eo) from the power supply voltage Eo is applied. At this time, current flows from the battery 401 to the output capacitor 405 via the switching means 402 and the inductor 404. As the current of the inductor 404 increases, magnetic energy is accumulated in the inductor 404. This period is Ton.

【0006】次に、スイッチング手段402がターンオ
フすると、インダクタ404の電圧は反転し、整流スイ
ッチング手段403が導通してインダクタ404には電
源電圧Eoが印加される。この時、インダクタ404の
電流は整流スイッチング手段403を介して出力コンデ
ンサ405へ流れる。この電流は減少していき、インダ
クタ404に蓄えられた磁気エネルギーは放出されてい
く。この期間をToffとする。
Next, when the switching means 402 is turned off, the voltage of the inductor 404 is inverted, the rectification switching means 403 becomes conductive, and the power supply voltage Eo is applied to the inductor 404. At this time, the current of the inductor 404 flows to the output capacitor 405 via the rectification switching means 403. This current decreases and the magnetic energy stored in the inductor 404 is released. This period is Toff.

【0007】このようなスイッチング手段402のオン
/オフ動作を通じて磁気エネルギーの蓄積と放出が均衡
していると、インダクタ404に流れる電流の増減も均
衡する。インダクタ404のインダクタンスをLとする
と、 (Ei−Eo)・Ton/L=Eo・Toff/L の関係が成り立つ。スイッチング周期T=Ton+To
ffとすると、降圧型コンバータの入出力間には Eo/Ei=Ton/T の関係がある。
When the storage and release of the magnetic energy are balanced through the on / off operation of the switching means 402, the increase / decrease in the current flowing through the inductor 404 is also balanced. When the inductance of the inductor 404 is L, the relationship of (Ei−Eo) · Ton / L = Eo · Toff / L is established. Switching cycle T = Ton + To
If ff, there is a relation of Eo / Ei = Ton / T between the input and output of the step-down converter.

【0008】即ち、降圧型コンバータはスイッチング手
段402のオン/オフ制御により、電池電圧Eiの変動
に対し、負荷406への電源電圧EoをEi>Eoの制
限下で調整することができる。
That is, the step-down converter can adjust the power supply voltage Eo to the load 406 under the restriction of Ei> Eo against the fluctuation of the battery voltage Ei by controlling the ON / OFF of the switching means 402.

【0009】逆に、負荷406に供給することを要求さ
れる電源電圧Eoが電池電圧Eiよりも高い場合には、
降圧型コンバータの代わりに昇圧型コンバータを用い
る。昇圧型コンバータを用いた構成は、例えば特開平4
−315320号公報に開示されている。
On the contrary, when the power supply voltage Eo required to be supplied to the load 406 is higher than the battery voltage Ei,
A step-up converter is used instead of the step-down converter. A configuration using a boost converter is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
-315320.

【0010】電池401としての従来型リチウムイオン
電池は、放電特性が平坦、即ち放電に伴う電池電圧の低
下が小さい(電池電圧変化率が小さい)といった特徴が
ある。これにより、電池電圧と負荷406に供給するた
めに要求される電源電圧とを近づけることができ、降圧
型コンバータでの損失を少なくでき、しかも、この関係
が放電とともに変化しないことにより、電池の持つエネ
ルギーを効率よく使用することができる。
The conventional lithium-ion battery as the battery 401 is characterized in that the discharge characteristic is flat, that is, the battery voltage drop due to discharge is small (the battery voltage change rate is small). As a result, the battery voltage and the power supply voltage required to supply to the load 406 can be brought close to each other, the loss in the step-down converter can be reduced, and this relationship does not change with discharge, so that the battery has Energy can be used efficiently.

【0011】上記従来の電池駆動式電子装置の構成で
は、降圧型コンバータを用いている場合は、電池電圧E
iは負荷へ供給するために要求される電源電圧Eoより
高くなければならない。一方、降圧型コンバータを効率
良く動作させるには電池電圧Eiは電源電圧Eoに近い
方が良い。逆に、昇圧型コンバータを用いている場合
は、電池電圧Eiは負荷へ供給するために要求される電
源電圧Eoより低くなければならない。昇圧型コンバー
タを効率良く動作させるのに電池電圧Eiは電源電圧E
oに近い方が良い点は降圧型コンバータの場合と同様で
ある。
In the configuration of the conventional battery-driven electronic device, when the step-down converter is used, the battery voltage E
i must be higher than the power supply voltage Eo required to supply the load. On the other hand, in order to operate the step-down converter efficiently, the battery voltage Ei should be close to the power supply voltage Eo. On the contrary, when the boost converter is used, the battery voltage Ei must be lower than the power supply voltage Eo required to supply the load. To operate the boost converter efficiently, the battery voltage Ei is equal to the power supply voltage Ei.
The point that it is better to be closer to o is the same as in the case of the step-down converter.

【0012】従って、電池に要求される特性は、電池電
圧Eiが電源電圧Eoより少し高く、あるいは少し低
く、放電特性が平坦なことである。電池はこのような特
性を満たしながらの大容量化が進められてきた。同じ重
量あるいは体積で大容量化することにより、放電に伴っ
て低下していく電池電圧が使用可能な下限電圧に達する
までの期間である電池使用時間を長時間化してきた。
Therefore, the characteristics required for the battery are that the battery voltage Ei is slightly higher or lower than the power source voltage Eo and the discharge characteristics are flat. Batteries have been increased in capacity while satisfying such characteristics. By increasing the capacity with the same weight or volume, the battery usage time, which is the period until the battery voltage that decreases with discharge reaches the lower limit voltage that can be used, has been lengthened.

【0013】尚、平坦な放電特性であるほど、放電末期
に近づくと電池電圧の低下が著しくなる傾向がある。つ
まり、この時点で残されたエネルギーは少ない。正極に
コバルト酸リチウム、負極にグラファイト、電解液にリ
チウム支持電解質を含む非水溶媒を用い、常温で平均電
池電圧が3.7Vである従来型のリチウムイオン電池
は、現状では放電特性が最も優れたものである。
It should be noted that the flatter the discharge characteristics, the more the battery voltage tends to decrease remarkably toward the end of discharge. In other words, there is little energy left at this point. The conventional lithium-ion battery, which uses lithium cobalt oxide for the positive electrode, graphite for the negative electrode, and a non-aqueous solvent containing a lithium-supporting electrolyte for the electrolyte and has an average battery voltage of 3.7 V at room temperature, has the best discharge characteristics at present. It is a thing.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電池駆
動式電子装置は小型・高性能化が進んでおり、電池の小
型・大容量化、つまりエネルギー密度の向上が求められ
ているが、上記のような従来型のリチウムイオン電池
は、大容量化にほぼ理論限界が近づいている。そこで、
電池のエネルギー密度の向上を可能とする新たな材料を
用いたリチウムイオン電池が必要であるが、この高エネ
ルギー密度を実現する材料を用いた電池は、従来型のリ
チウムイオン電池と比較して、平均電池電圧が低下す
る、電池電圧変化率が大きくなるといった問題がある。
However, as battery-driven electronic devices are becoming smaller and more sophisticated, there is a demand for smaller batteries and larger capacities, that is, improved energy density. The conventional lithium-ion battery is approaching the theoretical limit for increasing the capacity. Therefore,
A lithium ion battery using a new material that enables improvement of the energy density of the battery is required, but a battery using a material that realizes this high energy density is compared to conventional lithium ion batteries. There are problems that the average battery voltage drops and the battery voltage change rate increases.

【0015】このような新たな材料を用いたリチウムイ
オン電池を、従来型のリチウムイオン電池が用いられて
いる機器に組み込み、電子装置内の負荷が必要とする電
源電圧が電池の定格充電終止電圧と定格放電終止電圧の
間にある場合、放電に伴って電池電圧が低下し、負荷の
必要とする電源電圧を下回る時間は従来型のリチウムイ
オン電池よりも早くなり、新たな材料による高エネルギ
ー密度を生かすことができず、機器の使用時間は従来型
のリチウムイオン電池よりも短くなるという問題があっ
た。
A lithium ion battery using such a new material is incorporated into a device in which a conventional lithium ion battery is used, and the power supply voltage required by the load in the electronic device is the rated end-of-charge voltage of the battery. Between the battery and the rated end-of-discharge voltage, the battery voltage drops with discharge, and the time it takes to drop below the power supply voltage required by the load is faster than that of a conventional lithium-ion battery. However, there is a problem that the operating time of the device is shorter than that of the conventional lithium ion battery.

【0016】また、平均電池電圧が低く、電池電圧変化
率が大きいという新たな材料のリチウムイオン電池を2
セルとして電池電圧を高くし、降圧型コンバータと組み
合わせることも考えられる。しかし、入出力間の電圧差
が大きくなり、降圧型コンバータの高効率を実現するこ
とが難しいことや、入力電圧が高くなることにより、コ
ンデンサや半導体の耐圧を高くする必要が出てくるた
め、さらに効率が低下したり、部品が大きくなり小型化
できないなどの問題がある。
Further, a lithium ion battery made of a new material having a low average battery voltage and a large battery voltage change rate is used.
It is also possible to increase the battery voltage as a cell and combine it with a step-down converter. However, because the voltage difference between the input and output becomes large, it is difficult to achieve high efficiency of the step-down converter, and because the input voltage becomes high, it becomes necessary to increase the breakdown voltage of the capacitor and the semiconductor. Further, there are problems that efficiency is lowered, and the size of the component becomes large and the size cannot be reduced.

【0017】本発明は、電池のエネルギー密度の向上を
可能にする新たな材料のリチウムイオン電池は、平均電
池電圧が低下することや電池電圧変化率が大きいため、
この電池を電池駆動の電子装置に用いた場合、高容量化
したエネルギーを十分に活用できないという問題に対し
て、新たな材料のリチウムイオン電池と昇降圧コンバー
タとを組み合せることにより、電池のエネルギーを有効
に活用することができる点に着目してなされたものであ
る。
According to the present invention, the lithium ion battery, which is a new material that enables the energy density of the battery to be improved, has a low average battery voltage and a large battery voltage change rate.
When this battery is used in a battery-powered electronic device, the energy of the battery can be reduced by combining a lithium-ion battery and a buck-boost converter, which are new materials, against the problem that the energy with increased capacity cannot be fully utilized. It was made paying attention to the fact that can be effectively utilized.

【0018】すなわち、本発明の目的は、電池使用時間
の長時間化を可能とし、また様々な放電特性を有する電
池にも対応可能な電池駆動式電子装置およびかかる電池
駆動式電子装置が塔載された移動体通信機器を提供する
ことにある。
That is, an object of the present invention is to provide a battery-powered electronic device capable of prolonging the battery usage time and also compatible with batteries having various discharge characteristics, and the battery-powered electronic device mounted on the battery. To provide such a mobile communication device.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る第1の電池駆動式電子装置は、定格充
電終止電圧に達した後の開回路電圧をEc、定格放電終
止電圧に達した後の開回路電圧をEdとした時、電圧差
(Ec−Ed)を前記Ecで割った値である電池電圧変
化率が0.25以上となる放電特性を有する電池と、電
池の出力電圧を入力源とし、電池の出力電圧に応じて、
少なくとも降圧動作モードと昇圧動作モードを行い、所
定の電圧を出力する昇降圧コンバータと、昇降圧コンバ
ータの出力電圧が電源電圧として供給される負荷とを備
えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the first battery-powered electronic device according to the present invention has an open circuit voltage after reaching the rated charge cutoff voltage, Ec, and a rated discharge cutoff voltage. When the open circuit voltage after reaching the temperature is Ed, the voltage difference (Ec-Ed) is divided by the Ec, and the battery voltage change rate is 0.25 or more. Using the output voltage as the input source, depending on the output voltage of the battery,
At least a step-down operation mode and a step-up operation mode are provided to output a predetermined voltage, and a step-up / step-down converter is provided, and a load to which an output voltage of the step-up / step-down converter is supplied as a power supply voltage is provided.

【0020】この構成によれば、電池電圧変化率が0.
25以上となる放電特性により、電池の出力電圧が負荷
の必要とする電源電圧を下回る時間が、従来型のリチウ
ムイオン電池よりも早くても、昇降圧コンバータが、電
池の出力電圧が負荷の必要とする電源電圧よりも高い場
合は、降圧動作モードにより所定の電源電圧に設定し、
また電池の出力電圧が低下して、負荷の必要とする電源
電圧よりも低くなった場合は、昇圧動作モードにより所
定の電源電圧に設定する。これにより、エネルギー密度
が高い新材料を用いた、例えばリチウム2次電池であっ
ても、電池使用時間の長時間化を実現することができ
る。
According to this structure, the battery voltage change rate is 0.
Due to the discharge characteristic of 25 or more, even when the output voltage of the battery is lower than the power supply voltage required by the load for a shorter time than the conventional lithium-ion battery, the buck-boost converter needs the output voltage of the battery for the load. If it is higher than the power supply voltage to be set, set to the predetermined power supply voltage by the step-down operation mode,
When the output voltage of the battery drops and becomes lower than the power supply voltage required by the load, the voltage is set to a predetermined power supply voltage in the boosting operation mode. As a result, even for a lithium secondary battery, for example, using a new material having a high energy density, it is possible to realize a long battery usage time.

【0021】前記の目的を達成するため、本発明に係る
第2の電池駆動式電子装置は、定格充電終止電圧に達し
た後の開回路電圧をEc、定格放電終止電圧に達した後
の開回路電圧をEdとした時、電圧差(Ec−Ed)を
前記Ecで割った値である電池電圧変化率が0.25以
上となる放電特性を有する電池と、電池の出力電圧を入
力源とし、電池の出力電圧に応じて昇降圧動作モードを
行い、所定の電圧を出力する昇降圧コンバータと、昇降
圧コンバータの出力電圧が電源電圧として供給される負
荷とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the second battery-powered electronic device according to the present invention has an open circuit voltage Ec after reaching the rated charge cutoff voltage and an open circuit voltage after reaching the rated discharge cutoff voltage. When the circuit voltage is Ed, the voltage difference (Ec-Ed) is divided by the Ec, and the battery has a discharge characteristic such that the battery voltage change rate is 0.25 or more. The battery output voltage is used as an input source. A buck-boost converter that performs a buck-boost operation mode according to the output voltage of the battery and outputs a predetermined voltage, and a load to which the output voltage of the buck-boost converter is supplied as a power supply voltage are provided.

【0022】この構成によれば、電池電圧変化率が0.
25以上となる放電特性により、電池の出力電圧が負荷
の必要とする電源電圧を下回る時間が、従来型のリチウ
ムイオン電池よりも早くても、昇降圧コンバータが、昇
降圧動作モードにより、電池の出力電圧が負荷の必要と
する電源電圧に設定する。これにより、エネルギー密度
が高い新材料を用いた、例えばリチウム2次電池であっ
ても、電池使用時間の長時間化を実現することができ
る。
According to this structure, the battery voltage change rate is 0.
Due to the discharge characteristic of 25 or more, even if the output voltage of the battery is lower than the power supply voltage required by the load for a shorter time than the conventional lithium-ion battery, the buck-boost converter operates in the buck-boost operation mode. Set the output voltage to the power supply voltage required by the load. As a result, even for a lithium secondary battery, for example, using a new material having a high energy density, it is possible to realize a long battery usage time.

【0023】第1および第2の電池駆動式電子装置にお
いて、電池は角型電池であり、この角型電池の単位体積
当たりのエネルギー密度は460Wh/l以上であるこ
とが好ましい。
In the first and second battery-driven electronic devices, the battery is a prismatic battery, and the energy density per unit volume of the prismatic battery is preferably 460 Wh / l or more.

【0024】または、第1および第2の電池駆動式電子
装置において、電池は円筒型電池であり、この円筒型電
池の単位体積当たりのエネルギー密度は530Wh/l
以上であることが好ましい。
Alternatively, in the first and second battery-driven electronic devices, the battery is a cylindrical battery, and the energy density per unit volume of the cylindrical battery is 530 Wh / l.
The above is preferable.

【0025】第1および第2の電池駆動式電子装置にお
いて、負荷へ供給するために要求される電源電圧は、電
池の定格充電終止電圧と定格放電末期電圧との範囲内に
あり、この場合、電池の放電特性に伴う平均電池電圧
と、負荷への電源電圧との差が所定の範囲内にあること
が好ましい。
In the first and second battery-powered electronic devices, the power supply voltage required to supply the load is within the range between the rated end-of-charge voltage and the rated end-of-discharge voltage of the battery. The difference between the average battery voltage due to the discharge characteristics of the battery and the power supply voltage to the load is preferably within a predetermined range.

【0026】これにより、昇降圧コンバータでの損失を
低減し、電池使用時間のさらなる長時間化を実現するこ
とができる。
As a result, the loss in the buck-boost converter can be reduced, and the battery can be used for a longer time.

【0027】また、第1および第2の電池駆動式電子装
置において、負荷に供給するために要求される電源電圧
は、所定の変動範囲を有し、電源電圧の変動範囲の全部
またはその一部と、電池の定格充電終止電圧と定格放電
末期電圧との範囲の全部またはその一部とが一致し、こ
の場合、負荷に供給することを要求される電源電圧は、
所定の変動範囲を有し、この所定の変動範囲内における
前記要求電源電圧の発生分布がひとつのピーク値を有
し、発生分布のピーク時における要求電源電圧と電池の
放電特性に伴う平均電池電圧との差が所定の範囲内にあ
ることが好ましい。
In the first and second battery-driven electronic devices, the power supply voltage required to supply the load has a predetermined fluctuation range, and the whole or part of the fluctuation range of the power supply voltage. And all or part of the range between the rated end-of-charge voltage and the rated end-of-discharge voltage of the battery, and in this case, the power supply voltage required to be supplied to the load is
There is a predetermined fluctuation range, the generation distribution of the required power supply voltage in the predetermined fluctuation range has one peak value, the required power supply voltage at the peak of the generation distribution and the average battery voltage accompanying the discharge characteristics of the battery It is preferable that the difference between and is within a predetermined range.

【0028】これにより、昇降圧コンバータでの損失を
低減し、電池使用時間のさらなる長時間化を実現するこ
とができる。
As a result, the loss in the buck-boost converter can be reduced and the battery can be used for a longer time.

【0029】第1および第2の電池駆動式電子装置にお
いて、負荷が無線送信用電力増幅器を含み、かかる構成
の電池駆動式電子装置は移動体通信機器に塔載される。
In the first and second battery-powered electronic devices, the load includes a power amplifier for wireless transmission, and the battery-powered electronic device having such a configuration is mounted on mobile communication equipment.

【0030】第1の電池駆動式電子装置において、負荷
への電源電圧と電池の出力電圧との差が所定の範囲内で
ある場合、昇降圧コンバータはその入出力間に介在する
能動部品をオン状態に固定する機能を有することが、昇
降圧コンバータにおける損失をさらに低減し、電池使用
時間のさらなる長時間化を実現することができる点で好
ましい。
In the first battery-powered electronic device, when the difference between the power supply voltage to the load and the output voltage of the battery is within a predetermined range, the buck-boost converter turns on the active component interposed between its input and output. It is preferable to have a function of fixing to the state because the loss in the buck-boost converter can be further reduced and the battery can be used for a longer time.

【0031】この場合、第1の構成の昇降圧コンバータ
は、一端が電池の一端に接続された第1のスイッチング
手段と、一端が第1のスイッチング手段の他端に接続さ
れ、他端が電池の他端に接続された第1の整流スイッチ
ング手段と、一端が第1のスイッチング手段の他端に接
続されたインダクタと、一端がインダクタの他端に接続
され、他端が電池の他端に接続された第2のスイッチン
グ手段と、一端が第2のスイッチング手段の一端に接続
され、他端が負荷の一端に接続された第2の整流スイッ
チング手段と、一端が負荷の一端に接続され、他端が電
池の他端および負荷の他端に接続され、負荷に電源電圧
を供給する出力コンデンサと、出力コンデンサでの電源
電圧を検出し、検出した電源電圧と降圧動作モードを行
うための第1の設定値(Eoh)との誤差信号を第1の
制御信号(Ve1)として出力し、検出した電源電圧と
昇圧動作モードを行うための第2の設定値(Eol)と
の誤差信号を第2の制御信号(Ve2)として出力する
検出回路と、第1の制御信号に応じて、電源電圧が第1
の設定値に調整されるように、第1のスイッチング手段
をオン/オフ制御する第1の制御駆動回路と、第2の制
御信号に応じて、電源電圧が第2の設定値に調整される
ように、第2のスイッチング手段をオン/オフ制御する
第2の制御駆動回路とを備えることが好ましい。
In this case, the step-up / down converter of the first configuration has a first switching means having one end connected to one end of the battery, one end connected to the other end of the first switching means, and the other end connected to the battery. A first rectifying switching means connected to the other end of the inductor, an inductor having one end connected to the other end of the first switching means, one end connected to the other end of the inductor, and the other end connected to the other end of the battery. A second switching means connected to the second switching means, one end of which is connected to one end of the second switching means, the other end of which is connected to one end of the load; and one end of which is connected to one end of the load, The other end is connected to the other end of the battery and the other end of the load, the output capacitor that supplies the power supply voltage to the load, the power supply voltage at the output capacitor is detected, and the detected power supply voltage and the step-down operation mode are performed. 1 set The error signal with the value (Eoh) is output as the first control signal (Ve1), and the error signal with the detected power supply voltage and the second set value (Eol) for performing the boosting operation mode is controlled by the second control. According to the detection circuit that outputs as the signal (Ve2) and the first control signal, the power supply voltage is the first
In accordance with the first control drive circuit for ON / OFF controlling the first switching means and the second control signal, the power supply voltage is adjusted to the second set value. As described above, it is preferable to include a second control drive circuit that controls ON / OFF of the second switching unit.

【0032】また、検出回路は、電源電圧が印加され
る、第1の検出抵抗と第2の検出抵抗と第3の検出抵抗
との直列回路と、基準電圧を出力する基準電圧源と、第
1の検出抵抗と第2の検出抵抗との接続点電位と基準電
圧とが入力されて第1の制御信号を出力する第1の誤差
増幅器と、第2の検出抵抗と第3の検出抵抗との接続点
電位と基準電圧とが入力されて第2の制御信号を出力す
る第2の誤差増幅器とを含む。
The detection circuit includes a series circuit of the first detection resistor, the second detection resistor and the third detection resistor to which a power supply voltage is applied, a reference voltage source for outputting a reference voltage, and A first error amplifier that receives a connection point potential between the first detection resistor and the second detection resistor and a reference voltage and outputs a first control signal; a second detection resistor and a third detection resistor; A second error amplifier that receives the connection point potential and the reference voltage and outputs a second control signal.

【0033】上記の構成によれば、この第1の構成の昇
降圧コンバータは、まず、電池の出力電圧Eiが第1の
設定値Eohよりも高い場合は、降圧コンバータとして
動作し電源電圧を第1の設定値に調整する。そして、電
池の出力電圧Eiが低下して、電源電圧の第1の設定値
Eohよりも低く(第2の設定値Eolよりも高く)な
った場合は、降圧動作も昇圧動作も停止してスルーモー
ドとして機能する。さらに電池の出力電圧Eiが低下し
て、電源電圧の第2の設定値Eolよりも低くなった場
合は、昇圧コンバータとして動作し電源電圧を第2の設
定値に調整する。
According to the above structure, the step-up / down converter of the first structure operates as a step-down converter when the output voltage Ei of the battery is higher than the first set value Eoh, and the power supply voltage is set to the first value. Adjust to the set value of 1. When the output voltage Ei of the battery drops and becomes lower than the first set value Eoh of the power supply voltage (higher than the second set value Eol), both the step-down operation and the step-up operation are stopped and the through voltage is passed. Functions as a mode. When the output voltage Ei of the battery further decreases and becomes lower than the second set value Eol of the power supply voltage, it operates as a boost converter and adjusts the power supply voltage to the second set value.

【0034】これにより、電池の出力電圧Eiと負荷へ
の電源電圧Eoとの差が所定の範囲内(<(Eoh−E
ol))にある場合、降圧動作も昇圧動作も停止するス
ルーモードとして機能するので、昇降圧コンバータにお
ける損失を低減し、電池使用時間の長時間化を実現する
ことができる。
As a result, the difference between the output voltage Ei of the battery and the power supply voltage Eo to the load is within a predetermined range (<(Eoh-E
ol)), it functions as a through mode in which both the step-down operation and the step-up operation are stopped, so that the loss in the buck-boost converter can be reduced and the battery can be used for a long time.

【0035】第1の電池駆動式電子装置において、負荷
への電源電圧と電池の出力電圧との差が所定の範囲内で
ある場合、昇降圧コンバータはその入出力間に介在する
部品の一部または全部を短絡する機能を有することが、
昇降圧コンバータにおける損失をさらに低減し、電池使
用時間のさらなる長時間化を実現することができる点で
好ましい。
In the first battery-powered electronic device, when the difference between the power supply voltage to the load and the battery output voltage is within a predetermined range, the buck-boost converter is a part of the components interposed between its input and output. Or having the function of short-circuiting all,
This is preferable in that the loss in the buck-boost converter can be further reduced and the battery can be used for a longer time.

【0036】この場合、第2の構成の昇降圧コンバータ
は、一端が電池の一端に接続された第1のスイッチング
手段と、一端が第1のスイッチング手段の他端に接続さ
れ、他端が電池の他端に接続された第1の整流スイッチ
ング手段と、一端が第1のスイッチング手段の他端に接
続されたインダクタと、一端がインダクタの他端に接続
され、他端が電池の他端に接続された第2のスイッチン
グ手段と、一端が第1のスイッチング手段の一端に接続
され、他端がインダクタの他端に接続された第3のスイ
ッチング手段と、一端が第2のスイッチング手段の一端
に接続され、他端が負荷の一端に接続された第2の整流
スイッチング手段と、一端が負荷の一端に接続され、他
端が電池の他端および負荷の他端に接続され、負荷に電
源電圧を供給する出力コンデンサと、出力コンデンサで
の電源電圧を検出し、検出した電源電圧と降圧動作モー
ドを行うための第1の設定値との誤差信号を第1の制御
信号として出力し、検出した電源電圧と昇圧動作モード
を行うための第2の設定値との誤差信号を第2の制御信
号として出力する検出回路と、第1の制御信号に応じ
て、電源電圧が第1の設定値に調整されるように、第1
のスイッチング手段をオン/オフ制御する第1の制御駆
動回路と、第2の制御信号に応じて、電源電圧が第2の
設定値に調整されるように、第2のスイッチング手段を
オン/オフ制御する第2の制御駆動回路と、第1の制御
信号が第1のスイッチング手段をオン状態に固定するレ
ベルにあり、且つ第2の制御信号が第2のスイッチング
手段をオフ状態に固定するレベルにある時に、第3のス
イッチング手段をオン状態にする第3の制御駆動回路と
を備えることが好ましい。
In this case, the buck-boost converter of the second structure has a first switching means having one end connected to one end of the battery, one end connected to the other end of the first switching means, and the other end connected to the battery. A first rectifying switching means connected to the other end of the inductor, an inductor having one end connected to the other end of the first switching means, one end connected to the other end of the inductor, and the other end connected to the other end of the battery. Second switching means connected, one end of the first switching means is connected to one end of the first switching means, third switching means is connected to the other end of the inductor, and one end of the second switching means A second rectifying switching means connected to the load and the other end to one end of the load; one end connected to one end of the load; the other end connected to the other end of the battery and the other end of the load; Supply voltage The power supply voltage at the output capacitor and the output capacitor is detected, and an error signal between the detected power supply voltage and the first set value for performing the step-down operation mode is output as the first control signal to detect the detected power supply voltage. The power supply voltage is adjusted to the first set value in accordance with the detection circuit that outputs an error signal with respect to the second set value for performing the boosting operation mode as the second control signal, and the first control signal. So first
And a first control drive circuit for controlling on / off of the switching means and a second switching means so that the power supply voltage is adjusted to the second set value according to the second control signal. A second control drive circuit for controlling, and a level at which the first control signal fixes the first switching means in the ON state and the second control signal fixes the second switching means in the OFF state. And a third control drive circuit for turning on the third switching means.

【0037】この構成によれば、第1の構成の昇降圧コ
ンバータの利点に加えて、第3のスイッチング手段をオ
ン状態にすることで、DC抵抗成分が大きい、すなわち
損失となるインダクタを短絡することができるので、第
1の構成の昇降圧コンバータよりも損失を低減すること
ができ、電池使用時間のさらなる長時間化を実現するこ
とができる。
According to this configuration, in addition to the advantage of the first step-up / step-down converter, by turning on the third switching means, an inductor having a large DC resistance component, that is, a loss, is short-circuited. Therefore, it is possible to reduce the loss as compared with the buck-boost converter having the first configuration, and it is possible to further extend the battery usage time.

【0038】または、第1の電池駆動式電子装置におい
て、第3の構成の昇降圧コンバータは、一端が電池の一
端に接続された第1のスイッチング手段と、一端が第1
のスイッチング手段の他端に接続され、他端が電池の他
端に接続された第1の整流スイッチング手段と、一端が
第1のスイッチング手段の他端に接続されたインダクタ
と、一端がインダクタの他端に接続され、他端が電池の
他端に接続された第2のスイッチング手段と、一端が第
2のスイッチング手段の一端に接続され、他端が負荷の
一端に接続された第2の整流スイッチング手段と、一端
がインダクタの一端に接続され、他端が第2の整流スイ
ッチング手段の他端に接続された第3のスイッチング手
段と、一端が負荷の一端に接続され、他端が電池の他端
および負荷の他端に接続され、負荷に電源電圧を供給す
る出力コンデンサと、出力コンデンサでの電源電圧を検
出し、検出した電源電圧と降圧動作モードを行うための
第1の設定値との誤差信号を第1の制御信号として出力
し、検出した電源電圧と昇圧動作モードを行うための第
2の設定値との誤差信号を第2の制御信号として出力す
る検出回路と、第1の制御信号に応じて、電源電圧が第
1の設定値に調整されるように、第1のスイッチング手
段をオン/オフ制御する第1の制御駆動回路と、第2の
制御信号に応じて、電源電圧が第2の設定値に調整され
るように、第2のスイッチング手段をオン/オフ制御す
る第2の制御駆動回路と、第1の制御信号が第1のスイ
ッチング手段をオン状態に固定するレベルにあり、且つ
第2の制御信号が第2のスイッチング手段をオフ状態に
固定するレベルにある時に、第3のスイッチング手段を
オン状態にする第3の制御駆動回路とを備えることが好
ましい。
Alternatively, in the first battery-driven electronic device, the buck-boost converter of the third structure has a first switching means having one end connected to one end of the battery and one end having the first switching means.
First rectification switching means connected to the other end of the switching means, the other end connected to the other end of the battery, one end connected to the other end of the first switching means, and one end of the inductor Second switching means connected to the other end, the other end being connected to the other end of the battery, and a second switching means having one end connected to one end of the second switching means and the other end connected to one end of the load. Rectification switching means, one end connected to one end of the inductor, the other end connected to the other end of the second rectification switching means, one end connected to one end of the load, the other end connected to the battery Output capacitor connected to the other end of the load and the other end of the load to supply the power supply voltage to the load, and the first set value for detecting the power supply voltage at the output capacitor and performing the step-down operation mode with the detected power supply voltage With A detection circuit that outputs a difference signal as a first control signal and outputs an error signal between the detected power supply voltage and a second set value for performing the boosting operation mode as a second control signal; A first control drive circuit that controls ON / OFF of the first switching unit so that the power supply voltage is adjusted to the first set value according to the signal, and the power supply voltage according to the second control signal. So as to be adjusted to the second set value, a second control drive circuit for ON / OFF controlling the second switching means, and a level at which the first control signal fixes the first switching means in the ON state. And a third control drive circuit for turning on the third switching means when the second control signal is at a level that fixes the second switching means in the off state.

【0039】この構成によれば、第1の構成の昇降圧コ
ンバータの利点に加えて、第3のスイッチング手段をオ
ン状態にすることで、DC抵抗成分が大きい、すなわち
損失となるインダクタを短絡することができるので、第
1の構成の昇降圧コンバータよりも損失を低減すること
ができ、電池使用時間のさらなる長時間化を実現するこ
とができる。
According to this structure, in addition to the advantages of the first embodiment of the step-up / down converter, by turning on the third switching means, the inductor having a large DC resistance component, that is, a loss, is short-circuited. Therefore, it is possible to reduce the loss as compared with the buck-boost converter having the first configuration, and it is possible to further extend the battery usage time.

【0040】または、第2の電池駆動式電子装置におい
て、第4の構成の昇降圧コンバータは、一端が電池の一
端に接続された第1のインダクタと、一端が第1のイン
ダクタの他端に接続され、他端が電池の他端に接続され
たスイッチング手段と、一端が第1のインダクタの他端
に接続された結合コンデンサと、一端が結合コンデンサ
の他端に接続され、他端が電池の他端に接続された第2
のインダクタと、一端が第2のインダクタの一端に接続
され、他端が負荷の一端に接続された整流スイッチング
手段と、一端が負荷の一端に接続され、他端が電池の他
端および負荷の他端に接続され、負荷に電源電圧を供給
する出力コンデンサと、電源電圧を負荷へ供給するため
に要求される所定値に調整するために、スイッチング手
段をオン/オフ制御する制御駆動手段とを備えることが
好ましい。
Alternatively, in the second battery-driven electronic device, the buck-boost converter of the fourth structure has a first inductor having one end connected to one end of the battery and one end connected to the other end of the first inductor. Switching means connected to the other end of the battery, one end connected to the other end of the first inductor, one end connected to the other end of the coupling capacitor, and the other end connected to the battery Second connected to the other end of
Of the inductor, one end of which is connected to one end of the second inductor, the other end of which is connected to one end of the load, and one end of which is connected to one end of the load and the other end of which is the other end of the battery and the load. An output capacitor connected to the other end for supplying a power supply voltage to the load, and a control driving means for controlling on / off of the switching means for adjusting the power supply voltage to a predetermined value required for supplying the load. It is preferable to provide.

【0041】この構成によれば、入力電流のリップル成
分を低減することができる、即ち電池の放電電流から急
峻な変動を低減できるので、電池の特性劣化を防ぎ、短
寿命化の抑制とともに電池使用時間の長時間化を実現す
ることができる。
According to this structure, the ripple component of the input current can be reduced, that is, the abrupt change from the discharge current of the battery can be reduced, so that the characteristic deterioration of the battery can be prevented, the shortening of the life can be suppressed, and the battery can be used. A longer time can be realized.

【0042】または、第1の電池駆動式電子装置におい
て、第5の構成の昇降圧コンバータは、一端が電池の一
端に接続された第1のインダクタと、一端が第1のイン
ダクタの他端に接続され、他端が電池の他端に接続され
たスイッチング手段と、一端が第1のインダクタの他端
に接続された第1の整流スイッチング手段と、一端が第
1の整流スイッチング手段の他端に接続され、他端が電
池の他端に接続された第1のコンデンサと、一端が第1
の整流スイッチング手段の他端に接続された第2のスイ
ッチング手段と、一端が第2のスイッチング手段の他端
に接続され、他端が電池の他端に接続された第2の整流
スイッチング手段と、一端が第2の整流スイッチング手
段の一端に接続され、他端が負荷の一端に接続された第
2のインダクタと、一端が負荷の一端に接続され、他端
が電池の他端および負荷の他端に接続され、負荷に電源
電圧を供給する第2のコンデンサと、第1のコンデンサ
での中間電圧(E1)を検出し、検出した中間電圧と昇
圧動作モードを行うための中間電圧設定値との誤差信号
を第1の制御信号として出力する第1の検出回路と、第
2のコンデンサでの電源電圧(Eo)を検出し、検出し
た電源電圧と降圧動作モードを行うための電源電圧設定
値との誤差信号を第2の制御信号として出力する第2の
検出回路と、第1の制御信号に応じて、第1のコンデン
サでの中間電圧が中間電圧設定値に調整されるように、
第1のスイッチング手段をオン/オフ制御する第1の制
御駆動回路と、第2の制御信号に応じて、第2のコンデ
ンサでの電源電圧が電源電圧設定値に調整されるよう
に、第2のスイッチング手段をオン/オフ制御する第2
の制御駆動回路とを備えることが好ましい。
Alternatively, in the first battery-driven electronic device, the buck-boost converter of the fifth configuration has a first inductor having one end connected to one end of the battery and one end connected to the other end of the first inductor. A switching means connected to the other end of the battery, the other end connected to the other end of the battery, the first rectification switching means connected to the other end of the first inductor, and the other end of the first rectification switching means. And a first capacitor having one end connected to the other end of the battery
Second rectifying and switching means connected to the other end of the rectifying and switching means, and second rectifying and switching means having one end connected to the other end of the second switching means and the other end connected to the other end of the battery. A second inductor whose one end is connected to one end of the second rectification switching means and whose other end is connected to one end of the load; and one end which is connected to one end of the load and whose other end is connected to the other end of the battery and the load. Intermediate voltage setting value for detecting the intermediate voltage (E1) at the second capacitor connected to the other end and supplying the power supply voltage to the load and the first capacitor, and performing the boost operation mode And a power supply voltage setting for detecting the power supply voltage (Eo) in the second capacitor and outputting the detected error voltage signal as a first control signal and performing the step-down operation mode. Error signal with the value A second detection circuit for outputting a second control signal, in response to a first control signal, so that the intermediate voltage at the first capacitor is adjusted to an intermediate voltage set value,
A first control drive circuit for controlling ON / OFF of the first switching means, and a second control drive circuit for adjusting the power supply voltage of the second capacitor to the power supply voltage set value according to the second control signal. For controlling on / off of the switching means of the second
And a control drive circuit of

【0043】この構成によれば、第1から第4の構成の
昇降圧コンバータとは異なり、前段が昇圧コンバータ、
後段が降圧コンバータという構成にすることで、後段の
降圧コンバータは出力電流が連続型であるので、電源電
圧のリップル電圧の低減と第2のコンデンサの容量の低
減を両立させることが可能になる。これにより、短時間
で電源電圧を大きく変化させることが要求される用途に
対しても、適合させることができる。
According to this structure, unlike the buck-boost converter of the first to fourth structures, the preceding stage is a boost converter,
With the configuration in which the latter stage is the step-down converter, since the latter stage step-down converter has a continuous output current, it is possible to reduce the ripple voltage of the power supply voltage and the capacitance of the second capacitor at the same time. As a result, it can be adapted even to applications that require a large change in the power supply voltage in a short time.

【0044】この場合、中間電圧設定値は、第1のコン
デンサと第2のコンデンサとの間の抵抗成分に負荷が要
求する最大出力電流を乗じた電圧に、負荷が要求する最
大出力電圧を加えた電圧値に設定されることが好まし
い。
In this case, the intermediate voltage set value is obtained by adding the maximum output voltage required by the load to the voltage obtained by multiplying the resistance component between the first capacitor and the second capacitor by the maximum output current required by the load. It is preferable that the voltage values are set to different values.

【0045】これにより、負荷が最大出力電圧および最
大出力電流を要求する時に、後段の降圧コンバータは、
第2のスイッチング手段が常に導通状態という、効率の
良い状態で動作可能となる。
As a result, when the load demands the maximum output voltage and the maximum output current, the step-down converter in the subsequent stage is
The second switching means can be operated in an efficient state where the second switching means is always in the conductive state.

【0046】[0046]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0047】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1
の実施形態による電池駆動式電子装置の概略構成を示す
回路ブロック図である。図1において、1は正極にコバ
ルト酸リチウム、負極にグラファイト、電解液にリチウ
ム支持電解質を含む非水溶媒を用いた、放電特性として
常温で平均電池電圧が3.7Vの従来型のリチウムイオ
ン電池と比較して、電池電圧変化率が0.25以上とな
る経時的に傾斜した放電特性を有する電池である。ここ
で、「電池電圧変化率」とは、定格充電終止電圧に達し
た後の開回路電圧をEc、定格放電終止電圧に達した後
の開回路電圧をEdとした時、電圧差(Ec−Ed)を
前記Ecで割った値である。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
2 is a circuit block diagram showing a schematic configuration of a battery-driven electronic device according to the embodiment of FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 is a conventional lithium-ion battery using lithium cobalt oxide for the positive electrode, graphite for the negative electrode, and a non-aqueous solvent containing a lithium-supporting electrolyte for the electrolyte, and having an average battery voltage of 3.7 V at room temperature as discharge characteristics. Compared with, the battery has a discharge characteristic that is graded with time and has a battery voltage change rate of 0.25 or more. Here, the "battery voltage change rate" means a voltage difference (Ec-, where Ec is an open circuit voltage after reaching the rated charge cutoff voltage and Ed is an open circuit voltage after reaching the rated discharge cutoff voltage). It is a value obtained by dividing Ed) by the above Ec.

【0048】2は電池1を入力源とする昇降圧コンバー
タで、3は昇降圧コンバータ2の出力電圧が電源電圧と
して入力される負荷である。
Reference numeral 2 is a step-up / down converter using the battery 1 as an input source, and reference numeral 3 is a load to which the output voltage of the step-up / down converter 2 is input as a power supply voltage.

【0049】また、図2に、電池1の代表的な放電特性
(a)と負荷3に供給することを要求される電源電圧
(b)を示し、比較のため、従来型のリチウムイオン電
池の放電特性(c)を付記した。
Further, FIG. 2 shows a typical discharge characteristic (a) of the battery 1 and a power supply voltage (b) required to be supplied to the load 3. For comparison, a conventional lithium ion battery is shown. The discharge characteristic (c) is additionally shown.

【0050】図4は、電池1として作製した評価用コイ
ン型セルの構造を示す断面図である。図4について説明
する。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the coin cell for evaluation manufactured as the battery 1. FIG. 4 will be described.

【0051】負極粉末7.5gと導電剤としての黒鉛粉
末2g、結着剤としてポリエチレン粉末0.5gを混合
して負極合剤とした。正極粉末7.5gと導電剤2g、
結着剤としてポリフッ化ビニリデン粉末0.5gを混合
して正極合剤とした。この合剤0.1gを直径17.5
mmに加圧成型して電極5とし、ケース6の中に置い
た。次に、微孔性ポリプロピレンセパレータ7を電極5
の上に置いた。試験用対極8は、微孔性ポリプロピレン
セパレータ7により電極5とは隔離された状態で配置し
た。試験用対極8は、具体的には金属リチウムを用い
る。
A negative electrode mixture was prepared by mixing 7.5 g of the negative electrode powder, 2 g of graphite powder as a conductive agent, and 0.5 g of polyethylene powder as a binder. 7.5 g of positive electrode powder and 2 g of conductive agent,
0.5 g of polyvinylidene fluoride powder was mixed as a binder to prepare a positive electrode mixture. 0.1 g of this mixture was added to a diameter of 17.5.
The electrode 5 was pressure-molded to have a thickness of mm and placed in a case 6. Next, the microporous polypropylene separator 7 is attached to the electrode 5
Put it on. The test counter electrode 8 was arranged in a state of being separated from the electrode 5 by the microporous polypropylene separator 7. Specifically, the test counter electrode 8 uses metallic lithium.

【0052】1.5モル/リットルの支持塩LiPF6
を溶解したエチレンカーボネート(EC)とジエチルカ
ーボネート(DEC)の体積比で1:1の混合溶液を非
水電解質として評価用コイン型セルに注液した。この上
に、内側に直径17.5mmの金属Liを張り付け、外
周部にポリプロピレンガスケット9を付けた封口板10
を置いて、封口し試験セルとした。
1.5 mol / l of supporting salt LiPF 6
A mixed solution of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 1: 1 was poured as a non-aqueous electrolyte into a coin cell for evaluation. A sealing plate 10 in which metal Li having a diameter of 17.5 mm is adhered on the inside and a polypropylene gasket 9 is attached on the outer peripheral portion
Was placed and the test cell was sealed.

【0053】この評価用コイン型セルにおいて、負極合
剤を評価する場合、0.5mA/cm2の一定電流で端
子電圧が0Vになるまで定電流充電(活物質にリチウム
が挿入される反応)を行い、ひき続き電池電圧が1.5
Vになるまで0.5mA/cm2の電流密度で放電(活
物質からリチウムが放出される反応)を行い、充放電曲
線を得た。正極合剤を評価する場合、0.5mA/cm
2の一定電流で端子電圧が4.25Vになるまで定電流
充電(活物質からリチウムが放出される反応)を行い、
引き続き電池電圧が3.0Vになるまで0.5mA/c
2の電流密度で放電(活物質にリチウムが挿入される
反応)を行い、同様に充放電曲線を得た。これを用い
て、正極および負極の放電電圧の時間平均、平均的な放
電電位、特性形状あるいは容量を測った。この評価用コ
イン型セルを用いて、各種材料の電池放電平均電圧を測
定した結果を表1、表2、表3、表4に示す。
In this coin-type cell for evaluation, when the negative electrode mixture was evaluated, constant current charging (reaction in which lithium was inserted into the active material) was performed at a constant current of 0.5 mA / cm 2 until the terminal voltage became 0V. The battery voltage is 1.5.
Discharge (reaction in which lithium is released from the active material) was performed at a current density of 0.5 mA / cm 2 until the voltage reached V, and a charge / discharge curve was obtained. When evaluating the positive electrode mixture, 0.5 mA / cm
Perform constant current charging (reaction of releasing lithium from the active material) at a constant current of 2 until the terminal voltage reaches 4.25V,
Continue to 0.5mA / c until the battery voltage reaches 3.0V
Discharge (reaction in which lithium is inserted into the active material) was performed at a current density of m 2 , and a charge / discharge curve was similarly obtained. Using this, the time average of the discharge voltage of the positive electrode and the negative electrode, the average discharge potential, the characteristic shape or the capacity was measured. The results of measuring the battery discharge average voltage of various materials using this evaluation coin-type cell are shown in Table 1, Table 2, Table 3 and Table 4.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】[0055]

【表2】 [Table 2]

【0056】[0056]

【表3】 [Table 3]

【0057】[0057]

【表4】 [Table 4]

【0058】これらの材料から選ばれた材料を用いて円
筒型電池を試作した。この作製法について説明する。
A cylindrical battery was prototyped using a material selected from these materials. This manufacturing method will be described.

【0059】正極の活物質としては、酸化物系の正極活
物質であるLiNiO2、LiCoO2およびLiMn2
4を検討した。
As the positive electrode active material, oxide-based positive electrode active materials LiNiO 2 , LiCoO 2 and LiMn 2 are used.
O 4 was examined.

【0060】LiNiO2はLiOHとNi(OH)2
を所定のモル比で混合し、900℃の温度で空気中で加
熱することによって合成し、これを100メッシュ以下
に分級したものを用いた。LiCoO2はLi2CO3
Co(OH)2とを所定のモル比で混合し、800℃の
温度で空気中で加熱することによって合成し、これを1
00メッシュ以下に分級したものを用いた。LiMn2
4はLi2CO3とMnO 2とを所定のモル比で混合し、
800℃で加熱することによって合成し、これを100
メッシュ以下に分級したもの用いた。
LiNiO2Is LiOH and Ni (OH)2When
Are mixed in a prescribed molar ratio and heated in air at a temperature of 900 ° C.
Synthesized by heating, 100 mesh or less
What was classified into was used. LiCoO2Is Li2CO3When
Co (OH)2And at a predetermined molar ratio,
Synthesized by heating in air at a temperature of 1
The one classified to 00 mesh or less was used. LiMn2
OFourIs Li2CO3And MnO 2And are mixed at a predetermined molar ratio,
Synthesized by heating at 800 ° C.
A mesh classified below was used.

【0061】上記正極活物質100gに対して、導電剤
としてアセチレンブラックを10g、結着剤としてポリ
フッ化ビニリデン8gを加え、これにN,N−ジメチル
ホルムアミドを溶媒として添加し、十分混合することで
正極用ペーストを作製した。この正極用ペーストを、ア
ルミニウムの芯材に塗布し、乾燥、圧延して図5に示す
正極11を得た。
To 100 g of the above positive electrode active material, 10 g of acetylene black as a conductive agent and 8 g of polyvinylidene fluoride as a binder were added, and N, N-dimethylformamide was added as a solvent thereto, and they were sufficiently mixed. A positive electrode paste was prepared. This positive electrode paste was applied to an aluminum core material, dried and rolled to obtain a positive electrode 11 shown in FIG.

【0062】一方、非酸化物系の正極を用いる場合は、
硫黄もしくはチオール、チオレート基を有する有機化合
物を有機溶剤に溶かしたインクをアルミニウム箔上でコ
ーティングし、乾燥したものを用いた。
On the other hand, when a non-oxide type positive electrode is used,
An ink prepared by dissolving an organic compound having a sulfur, thiol or thiolate group in an organic solvent was coated on an aluminum foil and dried.

【0063】負極活物質としては、多元系合金と金属窒
化物とを検討した。これらの活物質を粉砕して粉末状と
したものと、導電剤としてのアセチレンブラック、結着
剤としてのスチレンブタジエンゴム(SBR)を重量比
で70:20:10の割合で混合し、N,N−ジメチルホ
ルムアミドを用いてペ−スト状とした。このペーストを
銅の芯材に塗布後、乾燥し図5に示す負極12とした。
金属リチウムの場合は箔を銅芯材に貼り付け負極とし
た。
As the negative electrode active material, multi-component alloys and metal nitrides were examined. These active materials were pulverized into powder, acetylene black as a conductive agent, and styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder were mixed in a weight ratio of 70:20:10, and N, It was made into a paste using N-dimethylformamide. This paste was applied to a copper core material and dried to obtain a negative electrode 12 shown in FIG.
In the case of metallic lithium, a foil was attached to a copper core material to give a negative electrode.

【0064】円筒型電池の作製手順を以下に図5を用い
て説明する。超音波溶接で正極芯材のアルミニウムにア
ルミニウムからなる正極リード14を取り付けた。同様
に負極芯材の銅に、同材質の負極リード15をレーザー
スポット溶接で接合した。正極と負極間に両極板より幅
の広い帯状の多孔性ポリプロピレン製のセパレータ13
を介して全体を渦巻状に捲回して構成した。さらに、上
記電極体の上下それぞれにポリプロピレン製の絶縁板1
6、17を配して電槽18に挿入し、電槽18の上部に
段部を形成させた後、非水電解液として、1.5モル/
リットルのLiPF6を溶解したECとDMCの等比体
積混合溶液を注入し、封口板19で密閉して電池とし
た。
The procedure for producing a cylindrical battery will be described below with reference to FIG. The positive electrode lead 14 made of aluminum was attached to aluminum of the positive electrode core material by ultrasonic welding. Similarly, the negative electrode lead 15 made of the same material was joined to the negative electrode core material copper by laser spot welding. A strip-shaped porous polypropylene separator 13 having a width between the positive electrode and the negative electrode, which is wider than both electrode plates.
The whole structure was wound in a spiral shape through. Further, insulating plates 1 made of polypropylene are provided above and below the electrode body, respectively.
After placing 6 and 17 into the battery case 18 and forming a step on the upper part of the battery case 18, 1.5 mol /
A liter of a mixed solution of EC and DMC in an equal volume, in which LiPF 6 was dissolved, was injected and sealed with a sealing plate 19 to obtain a battery.

【0065】このようにして作製した円筒型電池に対し
て環境温度20℃、充電電流0.2CmA(1Cは1時
間率電流)で正極に酸化物系、負極に黒鉛系を用いた比
較電池では4.2Vまで定電流充電を行った。同様に正
極に酸化物系、負極に合金系および窒化物系を用いた電
池はそれぞれ4.0V、3.8Vまで充電を行った。ま
た正極に硫黄を含むチオレートあるいはチオール基を有
する有機物系、負極に窒化物系および金属リチウムを用
いた電池はそれぞれ3.6Vおよび4.0Vまで充電を
行った。1回目の放電は0.2CmAの電流で正極に酸
化物系、負極に黒鉛系を用いた比較電池では3.0Vま
で放電を行った。同様に実施例で用いた電池については
全て1.5Vまで放電を行った。さらに上記条件で再度
充電した後、放電電流を2CmAの電流密度で所定の電
圧まで放電を行った。この円筒型電池を用いることによ
り種々の正負極活物質の組合せで得られる電池系につい
て電池電圧、放電形状、放電容量などを測定した。
In the comparative battery using an oxide system for the positive electrode and a graphite system for the negative electrode at an ambient temperature of 20 ° C. and a charging current of 0.2 CmA (1 C is a 1-hour rate current) for the cylindrical battery thus manufactured, Constant current charging was performed up to 4.2V. Similarly, batteries using an oxide system for the positive electrode and an alloy system and a nitride system for the negative electrode were charged to 4.0 V and 3.8 V, respectively. Batteries using a thiolate or thiol group-containing organic compound having sulfur for the positive electrode and a nitride system and metallic lithium for the negative electrode were charged to 3.6 V and 4.0 V, respectively. The first discharge was performed at a current of 0.2 CmA to 3.0 V in a comparative battery using an oxide system for the positive electrode and a graphite system for the negative electrode. Similarly, all the batteries used in the examples were discharged to 1.5V. After recharging under the above conditions, discharge current was discharged at a current density of 2 CmA to a predetermined voltage. The battery voltage, discharge shape, discharge capacity, etc. of the battery system obtained by combining various positive and negative electrode active materials by using this cylindrical battery were measured.

【0066】こうして得られた円筒型電池を用いて種々
の活物質の組み合わせにおける放電特性を図6に示す。
電池Aは正極に酸化物系、負極に黒鉛系を用いた比較的
電圧の高い電池の特性を示す。電池B,C,Dは正極に
酸化物系、負極に合金系あるいは窒化物系を用いた電池
の特性を示す。電池Eは正極に硫黄を含むチオレートあ
るいはチオール基を有する有機物系、負極に窒化物系を
用いた電池の特性を示す。
FIG. 6 shows the discharge characteristics of various combinations of active materials using the cylindrical battery thus obtained.
Battery A exhibits the characteristics of a battery having a relatively high voltage in which an oxide type is used for the positive electrode and a graphite type is used for the negative electrode. Batteries B, C, and D show the characteristics of batteries in which an oxide system is used for the positive electrode and an alloy system or a nitride system is used for the negative electrode. Battery E exhibits the characteristics of a battery in which a positive electrode is made of an organic material having a sulfur-containing thiolate or thiol group and a negative electrode is made of a nitride material.

【0067】一般に、充放電後の開回路状態は正負極活
物質が平衡電位に変化する過程で変化するため、設定さ
れた充放電の定格終止電圧に因らず充電側では電圧降
下、放電側では電圧上昇が見られる。図7に示すよう
に、定格充電終止電圧に達した後の開回路電圧をEc、
定格放電終止電圧に達した後の開回路電圧をEdとした
時、電圧差(Ec−Ed)を開回路電圧Ec割った値で
ある電池電圧変化率(Ec−Ed)/Ecで表わすと、
たとえば電池Aでは0.21、電池Eでは0.35を示
す。
In general, the open circuit state after charge and discharge changes in the process in which the positive and negative electrode active materials change to the equilibrium potential. Therefore, regardless of the set rated end voltage of charge and discharge, there is a voltage drop on the charge side and a discharge side. In the voltage rise is seen. As shown in FIG. 7, the open circuit voltage after reaching the rated end-of-charge voltage is Ec,
When the open circuit voltage after reaching the rated end-of-discharge voltage is Ed, the battery voltage change rate (Ec-Ed) / Ec, which is the value obtained by dividing the voltage difference (Ec-Ed) by the open circuit voltage Ec, is expressed as:
For example, battery A shows 0.21 and battery E shows 0.35.

【0068】本結果より、放電容量の大きい材料系は電
池電圧変化率が大きくなる、つまり経時的に傾斜した放
電特性となる傾向にあると言える。本発明においては、
電池電圧変化率が0.25以上となる放電特性を有する
電池を用いる。また、これらの材料系電池は平均電池電
圧が低下する傾向もある。
From these results, it can be said that a material system having a large discharge capacity tends to have a large rate of change in battery voltage, that is, to have a discharge characteristic inclined with time. In the present invention,
A battery having discharge characteristics with a battery voltage change rate of 0.25 or more is used. In addition, the average battery voltage of these material batteries tends to decrease.

【0069】以上のように構成された本実施形態の電池
駆動式電子装置について、図1、図2および図3を用い
て説明する。
The battery-powered electronic device of this embodiment having the above-described structure will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3.

【0070】本発明の構成要素である電池1に用いられ
る電池電圧変化率が0.25以上となる放電特性を有す
る新材料のリチウムイオン電池は、放電容量が大きい、
つまり単位体積あたりまたは単位重量あたりのエネルギ
ー密度を高めることが可能である。一方、図2に示すよ
うに、従来型リチウムイオン電池の放電特性(c)に比
べ、電池の放電特性が放電とともに電池電圧が低下する
といった経時的に傾斜する特性と平均電池電圧が低いな
どの特性(a)を有している。(d)は従来型リチウム
イオン電池の定格充電終止電圧、(e)は放電末期電圧
であり、(f)は新材料のリチウムイオン電池の定格充
電終止電圧、(g)は放電末期電圧である。別な表現方
法をすれば、(d)−(e)が従来型リチウムイオン電
池の放電による電圧低下であり、(f)−(g)が新材
料のリチウムイオン電池の放電による電圧低下である。
この電圧低下量は新材料のリチウムイオン電池のほうが
大きく、絶対レベルも小さい。このため、従来構成の電
池駆動式電子装置では負荷3に供給することを要求され
る電源電圧(b)を従来型リチウムイオン電池の放電特
性(c)の使用時間(T1)よりも早い時間(T2)で
下回ってしまう。
The lithium-ion battery, which is a new material and has a discharge characteristic with a battery voltage change rate of 0.25 or more, used in the battery 1 which is a constituent element of the present invention, has a large discharge capacity.
That is, it is possible to increase the energy density per unit volume or per unit weight. On the other hand, as shown in FIG. 2, as compared with the discharge characteristic (c) of the conventional lithium-ion battery, the discharge characteristic of the battery is inclined with time such that the battery voltage decreases with discharge, and the average battery voltage is low. It has the characteristic (a). (D) is a rated end-of-charge voltage of a conventional lithium-ion battery, (e) is an end-of-discharge voltage, (f) is a rated end-of-charge voltage of a lithium-ion battery made of a new material, and (g) is an end-of-discharge voltage. . In other words, (d)-(e) is the voltage drop due to the discharge of the conventional lithium ion battery, and (f)-(g) is the voltage drop due to the discharge of the lithium ion battery of the new material. .
This voltage drop is larger in the new material lithium-ion battery, and the absolute level is also smaller. Therefore, in the battery-driven electronic device having the conventional configuration, the power supply voltage (b) required to be supplied to the load 3 is shorter than the usage time (T1) of the discharge characteristic (c) of the conventional lithium ion battery (T1). It will fall below T2).

【0071】そこで、この電池1の出力電圧を昇降圧コ
ンバータ2に入力する回路構成とすることにより、図3
に示すように電池1の放電特性(a)が負荷3に供給す
ることを要求される電源電圧(b)よりも高い場合は昇
降圧コンバータ2は降圧動作し(矢印Dで示す)、電池
1の放電特性(a)が負荷3に供給することを要求され
る電源電圧(b)よりも低くなった場合は昇降圧コンバ
ータ2は昇圧動作する(矢印Uで示す)ことにより、昇
降圧コンバータを組み込まない場合の使用時間(T2)
を大幅に上回り従来型リチウムイオン電池における使用
時間(T1)を越える使用時間(T3)を実現し、電池
1の大きい放電容量つまり電池に蓄えられたエネルギー
を有効に活用でき長時間使用が可能となる。
Therefore, by adopting a circuit configuration in which the output voltage of the battery 1 is input to the step-up / down converter 2, as shown in FIG.
When the discharge characteristic (a) of the battery 1 is higher than the power supply voltage (b) required to be supplied to the load 3 as shown in (1), the buck-boost converter 2 performs a step-down operation (indicated by arrow D), and the battery 1 When the discharge characteristic (a) of (1) becomes lower than the power supply voltage (b) required to be supplied to the load 3, the buck-boost converter 2 performs a boosting operation (indicated by an arrow U), so that the buck-boost converter is operated. Usage time when not incorporated (T2)
The operating time (T3) that exceeds the operating time (T1) of the conventional lithium-ion battery is significantly exceeded, and the large discharge capacity of the battery 1, that is, the energy stored in the battery can be effectively used, enabling long-term use. Become.

【0072】ここで、負荷は3V、100mA、消費電
力0.3Wを想定する。常温での平均電池電圧3.7
V、放電容量800mAhの正極にコバルト酸リチウ
ム、負極にカーボン、電解液にリチウム支持電解質を含
む非水溶媒を用いた従来型のリチウムイオン電池と降圧
コンバータを組み合わせた従来構成の電池駆動式電子装
置の場合、電池使用時間は8時間となる。
Here, it is assumed that the load is 3 V, 100 mA, and the power consumption is 0.3 W. Average battery voltage at room temperature 3.7
V, a discharge capacity of 800 mAh, a positive electrode of lithium cobalt oxide, a negative electrode of carbon, a conventional lithium-ion battery using a non-aqueous solvent containing a lithium supporting electrolyte as an electrolyte and a conventional step-down converter battery-driven electronic device combined In this case, the battery usage time is 8 hours.

【0073】一方、常温での平均電池電圧3.3V、放
電容量1100mAhの正極の活物質としてLiNiO
2を用い、負極の活物質としてTi6Sn5を用いた新材
料のリチウムイオン電池と昇降圧コンバータ組み合わせ
た本実施形態の場合、電池使用時間は10時間となり、
2時間の長時間化が可能である。
On the other hand, LiNiO 2 was used as an active material for the positive electrode having an average battery voltage of 3.3 V at room temperature and a discharge capacity of 1100 mAh.
In the case of the present embodiment in which a lithium ion battery made of a new material using Ti 6 Sn 5 as a negative electrode active material is combined with a buck-boost converter, the battery usage time is 10 hours.
It can be extended to 2 hours.

【0074】(第2の実施形態)図8は、本発明の第2
の実施形態に係る電池駆動式電子装置及び移動体通信機
器の構成を示す図である。本実施形態では、負荷が時分
割多重化方式のようにバースト的な信号を送出する無線
送信用の電力増幅器を含む構成となっている。図8にお
いて、21は従来用いられている組成の電池よりも電力
密度が高いが経時的に傾斜した放電特性を有するという
特徴を有する電池であり、22は電池21を入力とする
昇降圧コンバータであり、23は昇降圧コンバータの出
力電圧が入力される電力増幅器である。25は電力増幅
器23の入力端子であり、26は電力増幅器23の出力
端子である。24は電力増幅器23が動作して送信信号
を増幅する期間に、昇降圧コンバータ22の出力電圧を
電力増幅器23の電源電圧として供給することを制御す
る制御手段である。
(Second Embodiment) FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the structure of the battery drive type electronic device and mobile communication apparatus which concern on embodiment of this. In the present embodiment, the load includes a power amplifier for wireless transmission that transmits a burst-like signal as in the time division multiplexing method. In FIG. 8, 21 is a battery having a characteristic that the power density is higher than that of a battery having a conventionally used composition, but has a discharge characteristic inclined with time, and 22 is a step-up / down converter having the battery 21 as an input. Yes, 23 is a power amplifier to which the output voltage of the buck-boost converter is input. Reference numeral 25 is an input terminal of the power amplifier 23, and 26 is an output terminal of the power amplifier 23. Reference numeral 24 is a control means for controlling the supply of the output voltage of the step-up / down converter 22 as the power supply voltage of the power amplifier 23 during the period in which the power amplifier 23 operates to amplify the transmission signal.

【0075】以下、本実施形態の電池駆動式電子装置お
よび移動体通信機器の動作について説明する。
The operations of the battery-driven electronic device and mobile communication device of this embodiment will be described below.

【0076】電力増幅器23はバースト的な信号を送出
するので、省電力化のため、制御手段24は電力増幅器
23の信号送出時のみ電力を供給する。電力増幅器23
は入力端子25から入力された信号を電力増幅して出力
する。この電力増幅のために電力増幅器23には、ある
程度以上の電源電圧が必要になる。一方、必要以上に電
源電圧が供給されると、電力増幅器23での電力損失が
増加する。例えばPDC(Personal Digital Cellula
r)方式の電力増幅器に必要とされる電源電圧は3Vで
あり、平均電池電圧3.7V、放電容量800mAhを
有する、正極にコバルト酸リチウム、負極にカーボン、
電解液にリチウム支持電解質を含む非水溶媒を用いた従
来型のリチウムイオン電池の出力電圧を直接電力増幅器
へ入力する構成としていた。しかしながら、多機能化す
る携帯電話の消費電力が増加傾向にある中で、携帯電話
の使用時間を伸ばすためには電池を大容量化する必要が
あることは前述のとおりである。
Since the power amplifier 23 sends out a burst-like signal, the control means 24 supplies power only when the power amplifier 23 sends out a signal for power saving. Power amplifier 23
Outputs power-amplified signals input from the input terminal 25. For this power amplification, the power amplifier 23 needs a power supply voltage above a certain level. On the other hand, if the power supply voltage is supplied more than necessary, the power loss in the power amplifier 23 increases. For example, PDC (Personal Digital Cellula)
The power supply voltage required for the r) type power amplifier is 3V, the average battery voltage is 3.7V, and the discharge capacity is 800mAh. The positive electrode is lithium cobalt oxide, the negative electrode is carbon,
The output voltage of a conventional lithium-ion battery using a non-aqueous solvent containing a lithium-supporting electrolyte as the electrolyte is directly input to the power amplifier. However, as the power consumption of multifunctional mobile phones tends to increase, as described above, it is necessary to increase the capacity of the battery in order to extend the usage time of the mobile phone.

【0077】そこで、図8に示す本実施形態の電池駆動
式電子装置および移動体通信機器の構成のように、平均
電池電圧3.3V、放電容量1100mAhを有する、
正極の活物質としてLiNiO2を用い、負極の活物質
としてTi6Sn5を用いた新材料のリチウムイオン電池
21と昇降圧コンバータ22を組み合わせることによ
り、電池21の電圧が電力増幅器23の電源電圧よりも
高い場合は、昇降圧コンバータ22は降圧動作により必
要な電源電圧を電力増幅器23へ供給するので電力増幅
器23の効率が良好となる。また、電池21の電圧が電
力増幅器23の電源電圧よりも低い場合は、昇降圧コン
バータ22は昇圧動作により電力増幅器23に必要な電
圧へ変換するので、電池21のエネルギーを有効に活用
でき使用時間の長時間化が達成できる。
Therefore, like the configurations of the battery-driven electronic device and the mobile communication device of this embodiment shown in FIG. 8, the battery has an average battery voltage of 3.3 V and a discharge capacity of 1100 mAh.
By combining the lithium-ion battery 21, which is a new material using LiNiO 2 as the positive electrode active material and Ti 6 Sn 5 as the negative electrode active material, and the buck-boost converter 22, the voltage of the battery 21 is the power supply voltage of the power amplifier 23. If it is higher than this, the step-up / down converter 22 supplies the necessary power supply voltage to the power amplifier 23 by the step-down operation, so that the efficiency of the power amplifier 23 becomes good. In addition, when the voltage of the battery 21 is lower than the power supply voltage of the power amplifier 23, the step-up / down converter 22 converts the voltage of the battery 21 into a voltage required for the power amplifier 23 by a boosting operation. Can be achieved for a long time.

【0078】(第3の実施形態)図9は、本発明の第3
の実施形態に係る電池駆動式電子装置および移動体通信
機器の構成図である。本実施形態では、負荷がCDMA
(Code Division Multiple Access)方式の無線送信用
電力増幅器を含む構成をとる。図9において、21は従
来用いられている組成の電池よりも電力密度が高いが経
時的に傾斜した放電特性を有するという特徴を有する電
池であり、22は電池21の出力電圧が入力される昇降
圧コンバータであり、23は昇降圧コンバータの出力電
圧を電源電圧とする電力増幅器である。25は電力増幅
器23の入力端子であり、26は電力増幅器23の出力
端子である。24は昇降圧コンバータ23の出力電圧を
制御する制御手段である。
(Third Embodiment) FIG. 9 shows the third embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of a battery-driven electronic device and a mobile communication device according to the embodiment of FIG. In this embodiment, the load is CDMA.
(Code Division Multiple Access) type wireless transmission power amplifier. In FIG. 9, reference numeral 21 denotes a battery having a characteristic that the power density is higher than that of a battery having a conventionally used composition, but the discharge characteristic is inclined with time. A voltage converter, and 23 is a power amplifier that uses the output voltage of the step-up / down converter as a power supply voltage. Reference numeral 25 is an input terminal of the power amplifier 23, and 26 is an output terminal of the power amplifier 23. Reference numeral 24 is a control means for controlling the output voltage of the step-up / down converter 23.

【0079】電力増幅器23は送信電力によってある程
度以上の電源電圧が必要であり、逆に電源電圧が高過ぎ
ると電力増幅器23での電力損失が増加する。即ち、電
力増幅器23には送信電力に応じた好適な電源電圧が存
在する。制御手段24は、電波状態や無線基地局との距
離といった本実施形態の電池駆動式電子装置の使用環境
に応じて、送信電力が変動する電力増幅器23への電源
電圧を制御する機能を有する。
The power amplifier 23 needs a power supply voltage higher than a certain level depending on the transmission power, and conversely, if the power supply voltage is too high, the power loss in the power amplifier 23 increases. That is, the power amplifier 23 has a suitable power supply voltage according to the transmission power. The control means 24 has a function of controlling the power supply voltage to the power amplifier 23 in which the transmission power fluctuates according to the usage environment of the battery-driven electronic device of this embodiment such as the radio wave condition and the distance from the radio base station.

【0080】以下、本実施形態の電池駆動式電子装置お
よび移動体通信機器の動作について、図10、図11A
および図11Bを用いて説明する。
The operation of the battery-driven electronic device and mobile communication equipment of this embodiment will be described below with reference to FIGS. 10 and 11A.
And it demonstrates using FIG. 11B.

【0081】図10において、(d)は電池21の放電
特性であり、(f)は負荷が必要とする電源電圧の可変
範囲である。(g)は比較用としての従来のリチウムイ
オン電池の一般的な放電特性である。図11Aは、電力
増幅器23の送信電力となる増幅器の出力電力と電力増
幅器23の必要とする電源電圧の関係を示した特性図、
図11Bは、電力増幅器23の送信電力となる増幅器の
出力電力とその出力電力の発生確率を示す特性図であ
る。図11Bに示すように、発生確率はほぼ中央が高
く、結果として電力増幅器23の必要とする電源電圧は
その可変範囲の中央の電圧が最も多く必要とされる。例
えばCDMA方式の電力増幅器23の電源電圧可変範囲
は約1.5Vから3.5Vの範囲である。
In FIG. 10, (d) is the discharge characteristic of the battery 21, and (f) is the variable range of the power supply voltage required by the load. (G) is a general discharge characteristic of a conventional lithium-ion battery for comparison. FIG. 11A is a characteristic diagram showing the relationship between the output power of the amplifier, which is the transmission power of the power amplifier 23, and the power supply voltage required by the power amplifier 23,
FIG. 11B is a characteristic diagram showing the output power of the amplifier which is the transmission power of the power amplifier 23 and the probability of occurrence of the output power. As shown in FIG. 11B, the probability of occurrence is high in the center, and as a result, the power supply voltage required by the power amplifier 23 is most required in the center of the variable range. For example, the variable range of the power supply voltage of the CDMA power amplifier 23 is about 1.5V to 3.5V.

【0082】従来では、図10の放電特性(g)に示す
ような平均電池電圧3.7V、放電容量800mAhを
有する、正極にコバルト酸リチウム、負極にカーボン、
電解液にリチウム支持電解質を含む非水溶媒を用いた従
来型のリチウムイオン電池の出力電圧を、降圧コンバー
タを介して電力増幅器へ入力する構成としていた。
Conventionally, lithium cobalt oxide is used for the positive electrode, carbon is used for the negative electrode, and has an average battery voltage of 3.7 V and a discharge capacity of 800 mAh as shown in the discharge characteristic (g) of FIG.
The output voltage of a conventional lithium-ion battery using a non-aqueous solvent containing a lithium-supporting electrolyte as an electrolyte is input to a power amplifier via a step-down converter.

【0083】これに対し、本実施形態では、図10の
(d)に示すような平均電池電圧3.3V、放電容量1
100mAhを有する、正極の活物質としてLiNiO
2を用い、負極の活物質としてTi6Sn5を用いた新材
料のリチウムイオン電池21と昇降圧コンバータ22を
組み合わせる構成とする。これにより、電池21の電圧
変化幅が大きく、電力増幅器23の電源電圧の可変範囲
が大きい場合においても、昇降圧コンバータ22は降圧
動作、昇圧動作のいずれにも対応できるので、大容量化
された電池21のエネルギーを有効に活用でき、電池2
1の使用時間の長時間化が達成できる。
On the other hand, in the present embodiment, the average battery voltage 3.3 V and the discharge capacity 1 as shown in FIG.
LiNiO as the active material of the positive electrode having 100 mAh
2 , a lithium ion battery 21 made of a new material using Ti 6 Sn 5 as the negative electrode active material and a buck-boost converter 22 are combined. Thus, even when the voltage change width of the battery 21 is large and the variable range of the power supply voltage of the power amplifier 23 is large, the buck-boost converter 22 can handle both the step-down operation and the step-up operation, so that the capacity is increased. The energy of the battery 21 can be effectively used, and the battery 2
It is possible to achieve a longer usage time of 1.

【0084】通常、コンバータは入出力電圧差が大きい
ほど変換効率が悪化の方向となる。本実施形態によれ
ば、電池21の出力電圧は電力増幅器23に印加される
昇降圧コンバータ22の出力電圧と近くなるので効率面
でも良好となる。
Generally, in the converter, the conversion efficiency deteriorates as the input / output voltage difference increases. According to the present embodiment, the output voltage of the battery 21 is close to the output voltage of the step-up / down converter 22 applied to the power amplifier 23, so that the efficiency is also good.

【0085】図12は、試作した昇降圧コンバータの変
換効率の特性図である。図12においては、出力電圧を
3.5V、出力電流を142mAと固定し、入力電圧を
2.5Vから5Vまで変化させた場合の変換効率の変化
を示している。この効率特性からわかるように、入出力
の電圧が近い場合に昇降圧コンバータの効率が良好とな
る。
FIG. 12 is a characteristic diagram of the conversion efficiency of the prototype buck-boost converter. FIG. 12 shows changes in conversion efficiency when the output voltage is fixed at 3.5 V, the output current is fixed at 142 mA, and the input voltage is changed from 2.5 V to 5 V. As can be seen from this efficiency characteristic, the efficiency of the buck-boost converter becomes good when the input and output voltages are close.

【0086】図13は、同じ昇降圧コンバータにおい
て、入力電圧を3.5V、出力電力を0.5Wで固定
し、出力電圧を2.5Vから4.5Vまで変化させた場
合の変換効率の特性図である。図13からわかるよう
に、同様に入出力の電圧差が少ないほど効率が良くな
る。さらに、昇降圧コンバータ22に入出力電圧差が所
定の電圧範囲内の時、電池21と負荷23を直結状態と
することにより高効率化ができるので、電池使用時間の
より長時間化を実現できる。
FIG. 13 shows the conversion efficiency characteristics when the input voltage is fixed at 3.5 V and the output power is fixed at 0.5 W and the output voltage is changed from 2.5 V to 4.5 V in the same buck-boost converter. It is a figure. As can be seen from FIG. 13, similarly, the smaller the voltage difference between input and output, the better the efficiency. Further, when the voltage difference between the input and output of the step-up / down converter 22 is within a predetermined voltage range, the battery 21 and the load 23 are directly connected to each other, so that the efficiency can be improved, so that the battery can be used for a longer time. .

【0087】(第4の実施形態)図14は、本発明の第
4の実施形態に係る電池駆動式電子装置の構成を示す回
路図である。図14に示すように、本実施形態の電池駆
動式電子装置に用いられる昇降圧コンバータ200は、
第1のスイッチング手段221と、第1の整流スイッチ
ング手段222と、インダクタ223とからなる降圧コ
ンバータ部と、インダクタ223を降圧コンバータ部と
共有し、第2のスイッチング手段224と、第2の整流
スイッチング手段225とからなる昇圧コンバータ部と
から構成される。
(Fourth Embodiment) FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of a battery-driven electronic device according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 14, the buck-boost converter 200 used in the battery-driven electronic device of the present embodiment is
The step-down converter unit including the first switching unit 221, the first rectification switching unit 222, and the inductor 223, and the inductor 223 are shared with the step-down converter unit, the second switching unit 224, and the second rectification switching unit. Means 225 and a boost converter section.

【0088】さらに、昇降圧コンバータ200は、検出
回路226と、第1の制御駆動回路227と、第2の制
御駆動回路228とを有する。検出回路226は、出力
コンデンサ205での電圧を、抵抗値R1を有する第1
の検出抵抗261と、抵抗値R2を有する第2の検出抵
抗262と、抵抗値R3を有する第3の検出抵抗263
とによって分割して検出し、基準電圧源260から出力
される基準電圧Ebと比較する。
Further, the step-up / down converter 200 has a detection circuit 226, a first control drive circuit 227, and a second control drive circuit 228. The detection circuit 226 converts the voltage at the output capacitor 205 into a first voltage having a resistance value R1.
Detection resistance 261, a second detection resistance 262 having a resistance value R2, and a third detection resistance 263 having a resistance value R3.
It is detected by dividing by and compared with the reference voltage Eb output from the reference voltage source 260.

【0089】誤差増幅器264は、第2の検出抵抗26
2と第3の検出抵抗263との接続点電圧E1=Eo・
R3/(R1+R2+R3)と基準電圧Ebとを入力と
し、その誤差信号を増幅して第1の制御信号Ve1とし
て出力する。誤差増幅器265は、第1の検出抵抗26
1と第2の検出抵抗262との接続点電圧E2=Eo・
(R2+R3)/(R1+R2+R3)と基準電圧Eb
とを入力とし、その誤差信号を増幅して第2の制御信号
Ve2として出力する。ここで、出力コンデンサ205
の電圧として負荷206への供給を要求される電源電圧
の許容範囲内において、電源電圧の第1の設定値をEo
h=Eb・(R1+R2+R3)/R3、この第1の設
定値よりも低い電源電圧の第2の設定値をEol=Eb
・(R1+R2+R3)/(R2+R3)とする。
The error amplifier 264 includes a second detection resistor 26
2 and the third detection resistor 263 connection point voltage E1 = Eo.
R3 / (R1 + R2 + R3) and the reference voltage Eb are input, and the error signal is amplified and output as the first control signal Ve1. The error amplifier 265 includes the first detection resistor 26
1 and the second detection resistor 262 connection point voltage E2 = Eo ·
(R2 + R3) / (R1 + R2 + R3) and reference voltage Eb
Are input, and the error signal is amplified and output as the second control signal Ve2. Here, the output capacitor 205
The first set value of the power supply voltage is Eo within the allowable range of the power supply voltage required to be supplied to the load 206 as the voltage of
h = Eb · (R1 + R2 + R3) / R3, and the second set value of the power supply voltage lower than the first set value is Eol = Eb
・ (R1 + R2 + R3) / (R2 + R3)

【0090】第1の制御駆動回路227は、第1のスイ
ッチング手段221を第1の制御信号Ve1に応じたデ
ューティ比で周期的にオン/オフする。すなわち、第1
の制御駆動回路227は、第1の制御信号Ve1のレベ
ルが低下すると、第1のスイッチング手段221のデュ
ーティ比を小さくし、出力コンデンサ205の電圧をE
oh=Eb・(R1+R2+R3)/R3に安定化する
ように、第1のスイッチング手段21をオン/オフ制御
する。
The first control drive circuit 227 periodically turns on / off the first switching means 221 with a duty ratio according to the first control signal Ve1. That is, the first
When the level of the first control signal Ve1 decreases, the control drive circuit 227 of the first control circuit 227 reduces the duty ratio of the first switching unit 221 and changes the voltage of the output capacitor 205 to E.
The first switching means 21 is on / off controlled so as to stabilize at oh = Eb · (R1 + R2 + R3) / R3.

【0091】第2の制御駆動回路228は、第2のスイ
ッチング手段224を第2の制御信号Ve2に応じたデ
ューティ比で周期的にオン/オフする。すなわち、第2
の制御駆動回路228は、第2の制御信号Ve2のレベ
ルが低下すると、出力コンデンサ205の電圧をEol
=Eb・(R1+R2+R3)/(R2+R3)に安定
化するように、第2のスイッチング手段224をオン/
オフ制御する。
The second control drive circuit 228 periodically turns on / off the second switching means 224 at a duty ratio according to the second control signal Ve2. That is, the second
When the level of the second control signal Ve2 is lowered, the control drive circuit 228 of Eol changes the voltage of the output capacitor 205 to Eol.
= Eb · (R1 + R2 + R3) / (R2 + R3) so that the second switching means 224 is turned on /
Turn off.

【0092】以上のように構成された本実施形態の電池
駆動式電子装置、特にその昇降圧コンバータ200の動
作について以下に説明する。
The operation of the battery-driven electronic device of the present embodiment configured as described above, and particularly the buck-boost converter 200 thereof, will be described below.

【0093】まず、電池電圧Eiが電源電圧の第1の設
定値Eohよりも高い場合、降圧コンバータ部では、第
1の制御駆動回路227が、出力コンデンサ205の電
圧EoがEohに調整されるように、第1のスイッチン
グ手段221をオン/オフする。このため、電圧Eoが
第2の設定値Eolよりも高くなり、検出回路226で
は、第2の制御信号Ve2が「L」レベルに引き下げら
れる。昇圧コンバータ部では、第2の制御信号Ve2が
「L」レベルであるので、第2の制御駆動回路228
が、第2のスイッチング手段224を0%デューティ
比、即ちオフ状態に固定する。従って、昇降圧コンバー
タ200は、第1のスイッチング手段221とそれに伴
ってオン/オフ動作する第1の整流スイッチング手段2
22とが、インダクタ223に対して磁気エネルギーを
蓄積・放出することにより、第2の整流スイッチング手
段225を介して出力コンデンサ205から負荷206
に電源電圧Eohを供給する降圧型コンバータとして動
作する。
First, when the battery voltage Ei is higher than the first set value Eoh of the power supply voltage, in the step-down converter section, the first control drive circuit 227 adjusts the voltage Eo of the output capacitor 205 to Eoh. Then, the first switching means 221 is turned on / off. Therefore, the voltage Eo becomes higher than the second set value Eol, and the detection circuit 226 lowers the second control signal Ve2 to the “L” level. In the boost converter section, the second control signal Ve2 is at the “L” level, so the second control drive circuit 228
Fixes the second switching means 224 at 0% duty ratio, that is, in the off state. Therefore, the step-up / down converter 200 includes the first switching means 221 and the first rectification switching means 2 that is turned on / off accordingly.
22 accumulates and releases magnetic energy to and from the inductor 223, so that the output capacitor 205 to the load 206 via the second rectification switching means 225.
It operates as a step-down converter that supplies the power supply voltage Eoh to the.

【0094】電池電圧Eiが低下していき、電源電圧の
第1の設定値Eohを下回るようになると、検出回路2
26では、第1の制御信号Ve1が「H」レベルに引き
上げられる。このため、降圧コンバータ部では、第1の
制御駆動回路227が、第1のスイッチング手段221
を100%デューティ比、即ちオン状態に固定する。し
かし、電池電圧Eiが電源電圧の第2の設定値Eolよ
りも高いと、昇圧コンバータ部での0%デューティ比動
作は変わらない。従って、電池電圧Eiが第1のスイッ
チング手段221、インダクタ223、および第2の整
流スイッチング手段225を介して出力コンデンサ20
5に直結される。各構成要素での電圧降下を無視できる
ものとすると、Eo=Eiとなる。
When the battery voltage Ei drops and falls below the first set value Eoh of the power supply voltage, the detection circuit 2
At 26, the first control signal Ve1 is raised to the "H" level. Therefore, in the step-down converter unit, the first control drive circuit 227 causes the first switching means 221 to operate.
Is fixed at 100% duty ratio, that is, in the ON state. However, when the battery voltage Ei is higher than the second set value Eol of the power supply voltage, the 0% duty ratio operation in the boost converter unit does not change. Therefore, the battery voltage Ei passes through the first switching means 221, the inductor 223, and the second rectification switching means 225, and the output capacitor 20.
Directly connected to 5. Assuming that the voltage drop in each component can be ignored, Eo = Ei.

【0095】さらに電池電圧Eiが低下し、電源電圧の
第2の設定値Eolを下回るようになると、検出回路2
26では、第2の制御信号Ve2が「L」レベルから上
昇していく。昇圧コンバータ部では、第2の制御駆動回
路228が、出力コンデンサ205の電圧Eoが第2の
設定値Eolに調整されるように、第2のスイッチング
手段224をオン/オフする。一方、降圧コンバータ部
での100%デューティ比動作は変わらない。従って、
昇降圧コンバータ200は、第2のスイッチング手段2
24とそれに伴ってオン/オフ動作する第2の整流スイ
ッチング手段225とが、インダクタ223に対して磁
気エネルギーを蓄積・放出することにより、出力コンデ
ンサ205から負荷206に電源電圧Eolを供給する
昇圧型コンバータとして動作する。
When the battery voltage Ei further decreases and falls below the second set value Eol of the power supply voltage, the detection circuit 2
At 26, the second control signal Ve2 rises from the "L" level. In the boost converter section, the second control drive circuit 228 turns on / off the second switching means 224 so that the voltage Eo of the output capacitor 205 is adjusted to the second set value Eol. On the other hand, the 100% duty ratio operation in the step-down converter unit does not change. Therefore,
The buck-boost converter 200 includes the second switching unit 2
24 and a second rectifying / switching means 225 that performs on / off operation accordingly store and release magnetic energy with respect to the inductor 223 to supply the power supply voltage Eol from the output capacitor 205 to the load 206. Operates as a converter.

【0096】以上のように、本実施形態によれば、負荷
206に供給する電源電圧の許容範囲内において、電源
電圧の第1の設定値Eohと、第1の設定値よりも低い
電源電圧の第2の設定値Eolとを設けた場合、電池電
圧EiがEol<Ei<Eohの時には、電池201と
負荷206との間に介在する昇降圧コンバータ200
が、直結状態となるようにすることができる。このよう
な直結状態では、いずれのスイッチング手段もスイッチ
ング動作を行わないので、スイッチング損失が発生しな
い高効率な特性を示す。このように、昇降圧コンバータ
200が高効率化できると、電池使用時間を延ばすこと
ができる。
As described above, according to the present embodiment, within the allowable range of the power supply voltage supplied to the load 206, the first set value Eoh of the power supply voltage and the power supply voltage lower than the first set value Eoh are set. When the second set value Eol is set and the battery voltage Ei is Eol <Ei <Eoh, the buck-boost converter 200 interposed between the battery 201 and the load 206.
However, a direct connection can be made. In such a direct connection state, none of the switching means perform a switching operation, and thus a highly efficient characteristic that switching loss does not occur is exhibited. As described above, if the efficiency of the buck-boost converter 200 is improved, the battery usage time can be extended.

【0097】尚、図14において、第1の整流スイッチ
ング手段222及び第2の整流スイッチング手段225
としてダイオードを使用したが、導通時のオン電圧を低
下して導通損失を低減するために、MOSFETなどに
代表されるスイッチング手段を用いた同期整流スイッチ
ング手段としても構わない。
Incidentally, in FIG. 14, the first rectification switching means 222 and the second rectification switching means 225 are used.
Although a diode is used as the above, a synchronous rectification switching unit using a switching unit represented by a MOSFET or the like may be used in order to reduce the ON voltage at the time of conduction and reduce the conduction loss.

【0098】(第5の実施形態)図15は、本発明の第
5の実施形態に係る電池駆動式電子装置の構成を示す回
路図である。本実施形態は、図14に示した第4の実施
形態による効果をさらに向上させるために、第4の実施
形態に構成要素を追加したものである。図15におい
て、図14と異なるのは、第1のスイッチング手段22
1とインダクタ223に跨る第3のスイッチング手段2
29と、第1の制御信号Ve1が第1のスイッチング手
段221をオン状態に固定するようなレベルにあり、且
つ第2の制御信号Ve2が第2のスイッチング手段22
4をオフ状態に固定するようなレベルにある時に、第3
のスイッチング手段229をオン状態とする第3の制御
駆動回路290とが追加されている点にある。
(Fifth Embodiment) FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of a battery-driven electronic device according to a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, in order to further improve the effect of the fourth embodiment shown in FIG. 14, constituent elements are added to the fourth embodiment. 15 is different from FIG. 14 in that the first switching means 22 is different.
1 and the third switching means 2 across the inductor 223
29, and the first control signal Ve1 is at a level that fixes the first switching means 221 in the ON state, and the second control signal Ve2 is the second switching means 22.
When it is at a level that locks 4 in the off state,
The third control drive circuit 290 for turning on the switching means 229 is added.

【0099】以上のような構成を有する本実施形態の電
池駆動式電子装置、特に昇降圧コンバータ200の動作
について以下に説明する。
The operation of the battery-driven electronic device of the present embodiment having the above-described structure, particularly the buck-boost converter 200, will be described below.

【0100】まず、昇降圧コンバータ200が降圧型コ
ンバータあるいは昇圧型コンバータとして動作する場合
には、第3のスイッチング手段229はオフ状態にあっ
て動作に関与しない。
First, when the step-up / down converter 200 operates as a step-down converter or a step-up converter, the third switching means 229 is in the off state and does not participate in the operation.

【0101】電池電圧EiがEol<Ei<Eohの時
には、電池電圧Eiが第1のスイッチング手段221、
インダクタ223、および第2の整流スイッチング手段
225を介して出力コンデンサ205に直結される点
は、第4の実施形態と同様である。加えて、第1の制御
信号Ve1が第1のスイッチング手段221をオン状態
に固定するようなレベルにあり、且つ第2の制御信号V
e2が第2のスイッチング手段224をオフ状態に固定
するようなレベルにあるので、第3のスイッチング手段
229がオン状態となる。
When the battery voltage Ei is Eol <Ei <Eoh, the battery voltage Ei is the first switching means 221,
It is similar to the fourth embodiment in that it is directly connected to the output capacitor 205 via the inductor 223 and the second rectifying / switching means 225. In addition, the first control signal Ve1 is at a level that fixes the first switching means 221 in the ON state, and the second control signal V1
Since e2 is at a level that fixes the second switching means 224 in the off state, the third switching means 229 is in the on state.

【0102】第4の実施形態における説明では、各構成
要素での電圧降下を無視できるものとしたが、実際には
各スイッチング手段には導通時に発生するオン電圧や、
インダクタ223の直流抵抗分による電圧降下が発生
し、これらが導通損失となる。これに対し、本実施形態
の場合、第1のスイッチング手段221とインダクタ2
23とに並列に接続された第3のスイッチング手段22
9がオン状態となるので、このような導通損失はさらに
低減され、昇降圧コンバータ200を高効率化すること
ができる。
In the description of the fourth embodiment, it is assumed that the voltage drop in each constituent element can be ignored, but in reality, each switching means has an ON voltage generated at conduction, and
A voltage drop occurs due to the direct current resistance of the inductor 223, and these become conduction losses. On the other hand, in the case of the present embodiment, the first switching means 221 and the inductor 2
Third switching means 22 connected in parallel with 23
Since 9 is turned on, such conduction loss is further reduced, and the buck-boost converter 200 can be made highly efficient.

【0103】尚、第3のスイッチング手段229は、第
1のスイッチング手段221の代わりに、第2の整流ス
イッチング手段225とインダクタ223に跨って接続
されても構わない。どちらに接続されるかは、第1のス
イッチング手段221の導通損失と第2の整流スイッチ
ング手段225の導通損失との比較によって、より大き
な導通損失をカバーできるように接続すればよい。
Note that the third switching means 229 may be connected across the second rectification switching means 225 and the inductor 223 instead of the first switching means 221. The connection may be made by comparing the conduction loss of the first switching means 221 and the conduction loss of the second rectification switching means 225 so that a larger conduction loss can be covered.

【0104】また、第3のスイッチング手段229を、
第1のスイッチング手段221、インダクタ223、お
よび第2の整流スイッチング手段225に跨って接続す
る構成も当然考えられる。しかしながら、昇降圧コンバ
ータ200は、降圧型コンバータとしても昇圧型コンバ
ータとしても動作する。この場合、第3のスイッチング
手段229は、オフ状態において入力端子と出力端子間
の電圧差が正負いずれでもオン/オフを制御できるスイ
ッチング手段、例えばリレーあるいは2個のFETをそ
のボディダイオードが逆向きになるように直列接続した
ものでなくてはならない。当然のことながら、その用途
からオン電圧は低い方が好ましい。
Further, the third switching means 229 is
A configuration in which the first switching means 221, the inductor 223, and the second rectification switching means 225 are connected to each other is naturally conceivable. However, the buck-boost converter 200 operates as both a step-down converter and a step-up converter. In this case, the third switching means 229 is a switching means that can control ON / OFF in the OFF state regardless of whether the voltage difference between the input terminal and the output terminal is positive or negative, for example, a relay or two FETs whose body diodes are in opposite directions. Must be connected in series so that As a matter of course, it is preferable that the on-voltage is low from the use.

【0105】(第6の実施形態)図16は、本発明の第
6の実施形態に係る電池駆動式電子装置の構成を示す回
路図である。図16に示すように、本実施形態の電池駆
動式電子装置に用いられる昇降圧コンバータ300は、
第1のインダクタ331と、スイッチング手段332
と、結合コンデンサ333と、整流スイッチング手段3
35と、第2のインダクタ334と、出力コンデンサ3
05と、制御駆動回路336とを有する。
(Sixth Embodiment) FIG. 16 is a circuit diagram showing the structure of a battery-driven electronic device according to a sixth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 16, the buck-boost converter 300 used in the battery-driven electronic device of the present embodiment is
First inductor 331 and switching means 332
, Coupling capacitor 333, and rectification switching means 3
35, the second inductor 334, and the output capacitor 3
05 and a control drive circuit 336.

【0106】第1のインダクタ331とスイッチング手
段332は直列回路を形成して電池301に接続され、
結合コンデンサ333と第2のインダクタ334は直列
回路を形成してスイッチング手段332の両端に接続さ
れ、整流スイッチング手段335と出力コンデンサ30
5は直列回路を形成して整流スイッチング手段335の
両端に接続される。このような構成のコンバータはSe
pic(Single EndedPrimary Inductive Converter)
と称される昇降圧コンバータである。制御駆動回路33
6は、出力コンデンサ305での電圧を負荷306へ供
給するよう要求される所定値に調整するように、スイッ
チング手段332をオン/オフ制御する機能を有する。
The first inductor 331 and the switching means 332 form a series circuit and are connected to the battery 301,
The coupling capacitor 333 and the second inductor 334 form a series circuit and are connected to both ends of the switching means 332, and the rectification switching means 335 and the output capacitor 30 are connected.
5 forms a series circuit and is connected to both ends of the rectification switching means 335. The converter with such a configuration is Se
pic (Single EndedPrimary Inductive Converter)
It is a buck-boost converter called. Control drive circuit 33
6 has a function of controlling ON / OFF of the switching means 332 so that the voltage at the output capacitor 305 is adjusted to a predetermined value required to be supplied to the load 306.

【0107】以上のように構成された本実施形態の電池
駆動式電子装置の動作、特に昇降圧コンバータSepi
cの動作について以下に説明する。尚、説明を容易にす
るため、結合コンデンサ333の静電容量は充分大き
く、結合コンデンサ333はその電圧Ecの電圧源と見
なす。
The operation of the battery-driven electronic device of the present embodiment configured as described above, particularly the buck-boost converter Sepi
The operation of c will be described below. For ease of explanation, the capacitance of the coupling capacitor 333 is sufficiently large, and the coupling capacitor 333 is regarded as the voltage source of the voltage Ec.

【0108】まず、スイッチング手段332がオン状態
の時、第1のインダクタ331には電池電圧Eiが印加
され、第1のインダクタ331には電池301から電流
が流れるとともに、磁気エネルギーが蓄積される。同時
に第2のインダクタ334には、結合コンデンサ333
の電圧Ecが印加され、第2のインダクタ334には結
合コンデンサ333から電流が流れるとともに、磁気エ
ネルギーが蓄積される。整流スイッチング手段335は
逆方向に電圧印加されているためオフ状態にあり、負荷
306へは出力コンデンサ305に蓄えられた静電エネ
ルギーが放電されて供給される。この期間をTonとす
る。
First, when the switching means 332 is in the ON state, the battery voltage Ei is applied to the first inductor 331, the current flows from the battery 301 to the first inductor 331, and the magnetic energy is accumulated. At the same time, the second inductor 334 has a coupling capacitor 333.
Is applied to the second inductor 334, current flows from the coupling capacitor 333 to the second inductor 334, and magnetic energy is accumulated. The rectification switching means 335 is in the OFF state because the voltage is applied in the reverse direction, and the electrostatic energy stored in the output capacitor 305 is discharged and supplied to the load 306. This period is Ton.

【0109】次に、スイッチング手段332がオフ状態
になると、第1のインダクタ331の電圧は反転する。
同時に、結合コンデンサ333が接続された第2のイン
ダクタ334の電圧も反転する。その結果、整流スイッ
チング手段335が導通し、電池301から第1のイン
ダクタ331、結合コンデンサ333、および整流スイ
ッチング手段335を介して出力コンデンサ305を充
電する電流が流れる。この電流は第1のインダクタ33
1に蓄えられた磁気エネルギーを放出していく。一方、
第2のインダクタ334には出力コンデンサ305の電
圧Eoが印加され、整流スイッチング手段335を介し
て第2のインダクタ334から出力コンデンサ305へ
電流が流れるとともに、蓄えられた磁気エネルギーが放
出される。この期間をToffとする。
Next, when the switching means 332 is turned off, the voltage of the first inductor 331 is inverted.
At the same time, the voltage of the second inductor 334 connected to the coupling capacitor 333 is also inverted. As a result, the rectification switching means 335 becomes conductive, and a current for charging the output capacitor 305 flows from the battery 301 via the first inductor 331, the coupling capacitor 333, and the rectification switching means 335. This current is applied to the first inductor 33
The magnetic energy stored in 1 is released. on the other hand,
The voltage Eo of the output capacitor 305 is applied to the second inductor 334, a current flows from the second inductor 334 to the output capacitor 305 via the rectification switching means 335, and the stored magnetic energy is released. This period is Toff.

【0110】以上のようなオン/オフ動作の繰り返しに
より、第1のインダクタ331と第2のインダクタ33
4には磁気エネルギーの蓄積・放出が繰返され、結合コ
ンデンサ333と出力コンデンサ305には充電・放電
が繰返される。これらエネルギーの蓄積・放出が均衡す
る条件は、第1のインダクタ331と第2のインダクタ
334を流れる電流が均衡することである。ここで、第
1のインダクタ331のインダクタンスをL1とする
と、 Ei・Ton/L1=(Ec+Eo−Ei)・Toff
/L1 が成り立ち、第2のインダクタ334のインダクタンス
をL2とすると、 Ec・Ton/L2=Eo・Toff/L2 が成り立つ。これらの式を整理すると、 Ec=Ei,Eo/Ei=Ton/Toff の関係が得られる。即ち、昇降圧コンバータSepic
は、制御駆動回路336によって第1のスイッチング手
段332をオン/オフ制御することにより、その出力電
圧である負荷306への電源電圧Eoを理論上任意の電
圧に調整することが可能となる。
By repeating the on / off operation as described above, the first inductor 331 and the second inductor 33 are
4, the accumulation and release of magnetic energy is repeated, and the coupling capacitor 333 and the output capacitor 305 are repeatedly charged and discharged. The condition for balancing the storage and release of these energy is that the currents flowing through the first inductor 331 and the second inductor 334 are balanced. Here, when the inductance of the first inductor 331 is L1, Ei · Ton / L1 = (Ec + Eo−Ei) · Toff
/ L1 holds, and the inductance of the second inductor 334 is L2, then Ec · Ton / L2 = Eo · Toff / L2 holds. By rearranging these equations, the relationship of Ec = Ei, Eo / Ei = Ton / Toff can be obtained. That is, the buck-boost converter Sepic
Can control the first switching means 332 to be turned on / off by the control drive circuit 336, so that the power supply voltage Eo to the load 306, which is the output voltage, can theoretically be adjusted to an arbitrary voltage.

【0111】さて、このような昇降圧コンバータSep
icの特徴は、コンバータの入力部に第1のインダクタ
331が設けられているため、その入力電流を変動の少
ない連続状態にすることができる点である。尚、詳細な
説明は省略するが、第1のインダクタ331と第2のイ
ンダクタ334を磁気結合し、その結合係数を調節する
ことにより、入力電流をゼロリップルにできることも知
られている。一方、電池301の特性として、パルス状
の急峻に変動する電流に対して弱く、短寿命化とともに
容量低下の傾向がある。従って、本実施形態によれば、
昇降圧コンバータとして、入力電流の急峻な変動が少な
いSepicを用いることにより、上記のような電池3
01の特性上のデメリットをカバーして、短寿命化の抑
制とともに使用時間の長時間化を図ることができる。
Now, such a buck-boost converter Sep
The feature of ic is that since the first inductor 331 is provided in the input part of the converter, the input current can be kept in a continuous state with little fluctuation. Although detailed description is omitted, it is also known that the input current can be set to zero ripple by magnetically coupling the first inductor 331 and the second inductor 334 and adjusting the coupling coefficient. On the other hand, the characteristic of the battery 301 is that it is weak against a pulse-like sharply varying current, and tends to have a short life and a decrease in capacity. Therefore, according to the present embodiment,
By using Sepic, which has a small steep change in input current, as the buck-boost converter, the battery 3
It is possible to cover the demerits of the characteristics of No. 01 and suppress the shortening of the service life and prolong the usage time.

【0112】尚、図16において、整流スイッチング手
段335としてダイオードを使用したが、導通時のオン
電圧を低下して導通損失を低減するために、MOSFE
Tなどに代表されるスイッチング手段を用いた同期整流
スイッチング手段としても構わない。
Although a diode is used as the rectification switching means 335 in FIG. 16, in order to reduce the on-voltage during conduction and reduce the conduction loss, the MOSFE is used.
A synchronous rectification switching means using a switching means represented by T may be used.

【0113】(第7の実施形態)図17は、本発明の第
7の実施形態7に係る電池駆動式電子装置の構成を示す
回路図である。図17に示すように、本実施形態の電池
駆動式電子装置に用いられる昇降圧コンバータは500
は、第1のスイッチング手段524と、第1の整流スイ
ッチング手段525と、インダクタ523と、第1のコ
ンデンサ504とからなる昇圧コンバータと、この昇圧
コンバータの出力電圧である中間電圧E1を入力とし、
第2のスイッチング手段521と、第2の整流スイッチ
ング手段522と、第2のインダクタ526と、第2の
コンデンサ505とからなる降圧コンバータとから構成
される。
(Seventh Embodiment) FIG. 17 is a circuit diagram showing the structure of a battery-driven electronic device according to a seventh embodiment of the present invention. As shown in FIG. 17, the buck-boost converter used in the battery-powered electronic device of the present embodiment is 500.
Is a boost converter including a first switching unit 524, a first rectification switching unit 525, an inductor 523, and a first capacitor 504, and an intermediate voltage E1 which is an output voltage of the boost converter as an input,
It is composed of a second switching means 521, a second rectification switching means 522, a second inductor 526, and a step-down converter including a second capacitor 505.

【0114】昇圧コンバータでは、第1のコンデンサ5
24での中間電圧を検出し、所定の中間電圧E1に安定
化するように制御が行われ、降圧コンバータでは、昇降
圧コンバータ500の出力電圧Eoとなる第2のコンデ
ンサ505での電圧を検出し、負荷に必要な電圧に安定
化するように制御が行われる。
In the boost converter, the first capacitor 5
The intermediate voltage at 24 is detected, and control is performed so as to stabilize it at a predetermined intermediate voltage E1. In the step-down converter, the voltage at the second capacitor 505 that becomes the output voltage Eo of the step-up / down converter 500 is detected. The control is performed so as to stabilize the voltage required for the load.

【0115】電池501の出力電圧が中間電圧E1より
も高い場合、中間電圧E1は昇圧コンバータによらず電
池501の出力電圧に近い電圧となる。電池501の電
圧が中間電圧E1よりも低くなった場合は、昇圧コンバ
ータにより中間電圧E1を安定化するよう制御される。
負荷へ供給する出力電圧Eoは降圧コンバータにより安
定化される。
When the output voltage of battery 501 is higher than intermediate voltage E1, intermediate voltage E1 becomes a voltage close to the output voltage of battery 501 regardless of the boost converter. When the voltage of the battery 501 becomes lower than the intermediate voltage E1, the boost converter is controlled to stabilize the intermediate voltage E1.
The output voltage Eo supplied to the load is stabilized by the step-down converter.

【0116】本実施形態の回路構成が第4の実施形態と
異なるのは、第4の実施形態では、前段が降圧コンバー
タ、後段が昇圧コンバータであるのに対し、本実施形態
では、前段が昇圧コンバータ、後段が降圧コンバータで
ある点にある。第4の実施形態のように、昇圧コンバー
タが後段となった場合、図14に示した昇降圧コンバー
タ200の出力コンデンサ205へ流れる電流が不連続
であるため、出力電圧のリップルを低減するためにはこ
の出力コンデンサ205の容量を大きくする必要があ
る。例えば第3世代のCDMA(Code Division Multip
le Access)方式の無線送信用電力増幅器を負荷とした
場合、電源電圧のリップル電圧は無線送信用電力増幅器
の歪みの原因となるため極力低くする必要がある。また
音声モードからデータ送信モードに変化する場合、無線
送信用電力も最大に近い変化を行うため、電源電圧つま
り昇降圧コンバータの出力電圧も小さい値から大きい値
へ変化させる必要があり、送信時間を極力長くするため
には、この電源電圧の移行を速く行う必要がある。
The circuit configuration of this embodiment is different from that of the fourth embodiment in that in the fourth embodiment, the former stage is a step-down converter and the latter stage is a step-up converter, whereas in the present embodiment, the former stage is a step-up converter. The converter and the latter stage are the step-down converters. When the boost converter is in the latter stage as in the fourth embodiment, the current flowing to the output capacitor 205 of the step-up / down converter 200 shown in FIG. 14 is discontinuous, so that the ripple of the output voltage is reduced. Needs to increase the capacity of the output capacitor 205. For example, third generation CDMA (Code Division Multip
When a wireless access power amplifier of the le access type is used as a load, the ripple voltage of the power supply voltage causes distortion of the wireless transmission power amplifier, and therefore must be minimized. Also, when changing from voice mode to data transmission mode, the power for wireless transmission also changes close to the maximum, so it is necessary to change the power supply voltage, that is, the output voltage of the buck-boost converter from a small value to a large value. In order to make the length as long as possible, it is necessary to shift the power supply voltage quickly.

【0117】電源電圧のリップル電圧を少なくするため
には出力コンデンサ容量205を大きくする必要がある
が、この容量を大きくした場合、出力コンデンサのエネ
ルギー量が増加するため電源電圧を大幅に変化させるの
に時間がかかるという相反する問題がある。
In order to reduce the ripple voltage of the power supply voltage, it is necessary to increase the output capacitor capacity 205. However, when this capacity is increased, the energy amount of the output capacitor increases, so that the power supply voltage is changed significantly. There is a conflicting problem that it takes time.

【0118】そこで、本実施形態のように、昇降圧コン
バータの構成を前段が昇圧コンバータ、後段が降圧コン
バータとすることにより、後段の降圧コンバータは出力
電流が連続型であるので、リップル電圧の低減と出力コ
ンデンサ容量の低減を両立させることが可能である。
Therefore, as in the present embodiment, the step-up / step-down converter is configured so that the former stage is the step-up converter and the latter stage is the step-down converter, so that the latter-stage step-down converter has a continuous output current, so that the ripple voltage is reduced. It is possible to achieve both reduction of the output capacitor capacity.

【0119】中間電圧E1は、負荷506が要求する最
大出力電圧、最大出力電流時にこの出力を得ることので
きる電圧、つまり第1のコンデンサ504と第2のコン
デンサ505との間の抵抗成分と最大出力電流を乗じた
値に最大出力電圧を加えた電圧を下限とし、この電圧に
近い値を設定することにより、後段の降圧コンバータは
この時第2のスイッチング手段521が常に導通状態と
いう効率の良い状態で動作可能となる。
The intermediate voltage E1 is the maximum output voltage required by the load 506, the voltage that can obtain this output at the maximum output current, that is, the resistance component between the first capacitor 504 and the second capacitor 505 and the maximum value. The voltage obtained by adding the maximum output voltage to the value obtained by multiplying the output current is set as the lower limit, and by setting a value close to this voltage, the second-stage step-down converter is efficient in that the second switching means 521 is always in the conducting state at this time. It becomes operable in the state.

【0120】尚、図17において、第1の整流スイッチ
ング手段525及び第2の整流スイッチング手段522
としてダイオードを使用したが、導通時のオン電圧を低
下して導通損失を低減するために、MOSFETなどに
代表されるスイッチング手段を用いた同期整流スイッチ
ング手段としても構わない。
In FIG. 17, the first rectification switching means 525 and the second rectification switching means 522 are used.
Although a diode is used as the above, a synchronous rectification switching unit using a switching unit represented by a MOSFET or the like may be used in order to reduce the ON voltage at the time of conduction and reduce the conduction loss.

【0121】(第8の実施形態)図18は、本発明の第
8の実施形態に係る移動体通信機器として、本発明の第
1から第7の実施形態による電池駆動式電子装置が塔載
される携帯電話の回路構成を示すブロック図である。
(Eighth Embodiment) FIG. 18 shows a battery-powered electronic device according to any of the first to seventh embodiments of the present invention as a mobile communication device according to the eighth embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of a portable telephone to be used.

【0122】図18において、送信時には、ベースバン
ド部1803で生成されたデータが変調部1804で変
調され、変調部1804から出力された信号は増幅部1
805で所要電力まで増幅され、送受分離回路1808
を介してアンテナ1809から放射される。
In FIG. 18, at the time of transmission, the data generated by the baseband unit 1803 is modulated by the modulation unit 1804, and the signal output from the modulation unit 1804 is the amplification unit 1.
The power is amplified to the required power in 805, and the transmission and reception separation circuit 1808
It is radiated from the antenna 1809 via the.

【0123】一方、受信時には、アンテナ1809で受
信された信号が送受分離回路1808を介して受信回路
1807で所要電力まで増幅、必要であれば周波数変換
され、復調部1806でベースバンド信号に復調され、
ベースバンド部1803に入力される。
On the other hand, at the time of reception, the signal received by the antenna 1809 is amplified through the transmission / reception separation circuit 1808 to the required power in the reception circuit 1807, frequency converted if necessary, and demodulated into a baseband signal in the demodulation unit 1806. ,
It is input to the baseband unit 1803.

【0124】なお、昇降圧コンバータ1802は、電池
1801の出力電圧を入力とし増幅部1805に電源電
圧を供給しており、増幅部1805が出力する電力に応
じて電源電圧を変化させ、増幅部1805の効率を高め
ている。
The step-up / down converter 1802 receives the output voltage of the battery 1801 as an input and supplies the power supply voltage to the amplification section 1805. The power supply voltage is changed according to the power output from the amplification section 1805, and the amplification section 1805 is changed. Is increasing the efficiency of.

【0125】なお、第4から第7の実施形態において、
電池と昇降圧コンバータとの間に電池と並列にコンデン
サーを挿入しても良い。コンデンサーを挿入することに
より昇降圧コンバータのリップル電流が電池に流れるこ
とを抑制できるので電池の使用時間が長くなる。また、
電池と昇降圧コンバータとの間に発生するリップル電圧
の低減も可能となる。
In the fourth to seventh embodiments,
A capacitor may be inserted in parallel with the battery between the battery and the buck-boost converter. By inserting a capacitor, the ripple current of the buck-boost converter can be suppressed from flowing to the battery, so that the battery can be used for a long time. Also,
It is also possible to reduce the ripple voltage generated between the battery and the buck-boost converter.

【0126】[0126]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来型のリチウムイオン電池と比較し、放電容量が大き
い(単位体積あたりまたは単位重量あたりのエネルギー
密度を高い)反面、電池電圧の電池電圧変化率が0.2
5以上と大きい、平均電池電圧が低いといった特性を有
する電池と昇降圧コンバータとを組み合わせることで、
電池の放電特性が負荷の必要とする電源電圧よりも高い
場合は昇降圧コンバータが降圧動作し、電池の放電特性
が負荷の必要とする電源電圧よりも低い場合は昇降圧コ
ンバータが昇圧動作し、電池の大きい放電容量(高エネ
ルギー密度)を有効に活用でき、電池駆動式電子装置お
よび移動体通信機器の使用時間の長時間化が実現でき
る。
As described above, according to the present invention,
Compared to conventional lithium-ion batteries, the discharge capacity is large (energy density per unit volume or unit weight is high), but the battery voltage change rate of battery voltage is 0.2.
By combining a battery having characteristics such as a large value of 5 or more and a low average battery voltage with a buck-boost converter,
If the discharge characteristic of the battery is higher than the power supply voltage required by the load, the buck-boost converter will step down, and if the discharge characteristic of the battery is lower than the power supply voltage required by the load, the buck-boost converter will step up, The large discharge capacity (high energy density) of the battery can be effectively utilized, and the battery-driven electronic device and the mobile communication device can be used for a long time.

【0127】また、負荷への電源電圧が、電池の放電に
伴う電池の電池電圧変化範囲内にあること、さらには、
負荷への電源電圧に電池の放電に伴う平均電池電圧を合
わせ込むことにより、昇降圧コンバータをさらに高効率
に動作させることができ、電池駆動式電子装置の電池使
用時間を延ばすことができるという有利な効果が得られ
る。
Further, the power supply voltage to the load is within the battery voltage change range of the battery due to the discharge of the battery, and further,
By adjusting the power supply voltage to the load to the average battery voltage associated with battery discharge, the buck-boost converter can be operated with higher efficiency, and the battery usage time of the battery-driven electronic device can be extended. Can be obtained.

【0128】また、負荷への電源電圧が所定の変動範囲
を有する場合、その変動範囲の全部またはその一部と、
電池の電池電圧変化範囲の全部またはその一部とが一致
すること、さらには、負荷に供給することを要求される
電源電圧は、所定の変動範囲を有し、その変動範囲内に
おける要求電源電圧の発生分布がひとつのピーク値を有
し、この発生分布のピーク時における要求電源電圧と電
池の平均電池電圧とが所定の電位差内にあることで、昇
降圧コンバータを高効率に動作させることができ、電池
駆動式電子装置の電池使用時間を延ばすことができると
いう有利な効果が得られる。
When the power supply voltage to the load has a predetermined fluctuation range, all or part of the fluctuation range,
The whole or part of the battery voltage change range of the battery matches, and the power supply voltage required to be supplied to the load has a predetermined fluctuation range, and the required power supply voltage within the fluctuation range. Has a single peak value, and the required power supply voltage and the average battery voltage of the battery at the peak of this generation distribution are within a predetermined potential difference, the buck-boost converter can be operated with high efficiency. Therefore, there is an advantageous effect that the battery usage time of the battery-driven electronic device can be extended.

【0129】また、本発明によれば、負荷への電源電圧
と電池の出力電圧が所定の電位差内である場合、昇降圧
コンバータはその入出力間に介在する能動部品をオン状
態に固定する機能を有することにより、スイッチング損
失が発生しない高効率な特性を示し、電池駆動式電子装
置の電池使用時間を延ばすことができるという有利な効
果が得られる。
Further, according to the present invention, when the power supply voltage to the load and the output voltage of the battery are within a predetermined potential difference, the step-up / down converter has a function of fixing the active component interposed between the input and output to the ON state. By having the above, it is possible to obtain an advantageous effect that a highly efficient characteristic that switching loss does not occur and a battery use time of a battery-driven electronic device can be extended.

【0130】さらに、昇降圧コンバータがその入出力間
に介在する部品の一部または全部を短絡する機能を有す
ることにより、負荷への電源電圧と電池の出力電圧が所
定の電位差内である場合には、スイッチング損失が発生
しないことに加えて導通損失も低減でき、さらに効率を
向上することができ、電池駆動式電子装置および移動体
通信機器の電池使用時間を延ばすことができるという有
利な効果が得られる。
Further, since the buck-boost converter has a function of short-circuiting a part or all of the components interposed between the input and output thereof, when the power supply voltage to the load and the output voltage of the battery are within a predetermined potential difference. Has the advantageous effect that conduction loss can be reduced in addition to the occurrence of switching loss, efficiency can be further improved, and battery usage time of battery-powered electronic devices and mobile communication devices can be extended. can get.

【0131】また、本発明によれば、昇降圧コンバータ
としてSepicを用いることにより、昇降圧コンバー
タの入力電流のリップル成分を低減することができる。
即ち、電池の放電電流から急峻な変動を低減できるの
で、電池の特性劣化を防ぎ、短寿命化の抑制とともに使
用時間の長時間化を図ることができるという有利な効果
が得られる。
Further, according to the present invention, by using Sepic as the buck-boost converter, the ripple component of the input current of the buck-boost converter can be reduced.
That is, since it is possible to reduce abrupt changes from the discharge current of the battery, it is possible to obtain the advantageous effects of preventing deterioration of the characteristics of the battery, suppressing the shortening of the life, and extending the operating time.

【0132】別な観点による本発明によれば、昇降圧コ
ンバータとして前段に昇圧コンバータ、後段に降圧コン
バータという組み合わせすることにより、電池使用時間
を延ばすことができるという有利な効果に加えて、出力
リップルの低減と出力電圧切り替えの高速化を実現で
き、CDMA(Code Division Multiple Access)方式
の無線送信用電力増幅器を負荷とした場合に最適とな
る。
According to the present invention from another point of view, the combination of a step-up / down converter as a step-up / step-down converter and a step-down converter as a subsequent step can advantageously prolong the battery usage time, and in addition to the output ripple. Can be realized and the output voltage can be switched at high speed, which is optimal when a CDMA (Code Division Multiple Access) type wireless transmission power amplifier is used as a load.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1の実施形態による電池駆動式電
子装置の概略構成を示す回路ブロック図
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a schematic configuration of a battery-powered electronic device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施形態における電池の放電
特性および負荷へ供給する電源電圧を示す図
FIG. 2 is a diagram showing discharge characteristics of a battery and a power supply voltage supplied to a load in the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第1の実施形態における電池の放電
特性と負荷へ供給する電源電圧との大小関係で降圧動作
(矢印D)から昇圧動作(矢印U)に移行する様子を示
す図
FIG. 3 is a diagram showing a transition from a step-down operation (arrow D) to a step-up operation (arrow U) depending on the magnitude relationship between the discharge characteristic of the battery and the power supply voltage supplied to the load in the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第1の実施形態における評価用コイ
ン型電池の構造を示す断面図
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the evaluation coin cell battery according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第1の実施形態における円筒型電池
の構造を示す断面図
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a cylindrical battery according to the first embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第1の実施形態における種々の活物
質の組み合わせにおける放電特性を示す図
FIG. 6 is a diagram showing discharge characteristics in a combination of various active materials according to the first embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第1の実施形態における電池の充放
電による電池電圧の時間に対する変化を示す図
FIG. 7 is a diagram showing changes with time in battery voltage due to charge / discharge of the battery in the first embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第2の実施形態による電池駆動式電
子装置が塔載されるPDC方式の移動体通信機器の部分
構成図
FIG. 8 is a partial configuration diagram of a PDC type mobile communication device on which a battery-powered electronic device according to a second embodiment of the present invention is mounted.

【図9】 本発明の第3の実施形態による電池駆動式電
子装置が塔載されるCDMA方式の移動体通信機器の部
分構成図
FIG. 9 is a partial configuration diagram of a CDMA mobile communication device on which a battery-powered electronic device according to a third embodiment of the present invention is mounted.

【図10】 図9の移動体通信機器における電池の放電
特性と負荷が要求する電圧範囲を示す図
FIG. 10 is a diagram showing a discharge characteristic of a battery and a voltage range required by a load in the mobile communication device of FIG.

【図11A】 図9の移動体通信機器における電力増幅
器の出力電力と電源電圧との関係を示す図
FIG. 11A is a diagram showing the relationship between the output power of the power amplifier and the power supply voltage in the mobile communication device of FIG. 9.

【図11B】 図9の移動体通信機器における電力増幅
器の出力電力とその発生確率を示す図
FIG. 11B is a diagram showing output power of the power amplifier and its occurrence probability in the mobile communication device of FIG. 9;

【図12】 図9の移動体通信機器における昇降圧コン
バータの出力電圧を一定にした場合の入力電圧に対する
変換効率の特性図
12 is a characteristic diagram of conversion efficiency with respect to input voltage when the output voltage of the buck-boost converter in the mobile communication device of FIG. 9 is constant.

【図13】 図9の移動体通信機器における昇降圧コン
バータの入力電圧を一定にした場合の出力電圧に対する
変換効率の特性図
13 is a characteristic diagram of the conversion efficiency with respect to the output voltage when the input voltage of the buck-boost converter in the mobile communication device of FIG. 9 is constant.

【図14】 本発明の第4の実施形態による電池駆動式
電子装置の構成を示す回路図
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of a battery-powered electronic device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の第5の実施形態による電池駆動式
電子装置の構成を示す回路図
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of a battery-powered electronic device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図16】 本発明の第6の実施形態による電池駆動式
電子装置の構成を示す回路図
FIG. 16 is a circuit diagram showing the configuration of a battery-powered electronic device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図17】 本発明の第7の実施形態による電池駆動式
電子装置の構成を示す回路図
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration of a battery-powered electronic device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図18】 本発明の第1から第7の実施形態による電
池駆動式電子装置が塔載される移動体通信機器として携
帯電話の回路構成を示すブロック図
FIG. 18 is a block diagram showing a circuit configuration of a mobile phone as a mobile communication device on which the battery-powered electronic device according to the first to seventh embodiments of the present invention is mounted.

【図19】 従来の電池駆動式電子装置の構成を示す回
路図
FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional battery-driven electronic device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21、201、301、501、1801 電池 2、22、200、300、500、1802 昇降圧
コンバータ 3、206、306、506 負荷 23 電力増幅器 24 制御手段 221 第1のスイッチング手段 222 第1の整流スイッチング手段 223 インダクタ 224 第2のスイッチング手段 225 第2の整流スイッチング手段 226 検出回路 227 第1の制御駆動回路 228 第2の制御駆動回路 229 第3のスイッチング手段 290 第3の制御駆動回路 305 第2のコンデンサ 331 第1のインダクタ 332 スイッチング手段 333 第1のコンデンサ 334 第2のインダクタ 335 整流スイッチング手段 504 第1のコンデンサ 505 第2のコンデンサ 522 第2の整流スイッチング手段 523 第1のインダクタ 524 第1のスイッチング手段 525 第1の整流スイッチング手段 526 第2のインダクタ 527 第1の制御駆動回路 528 第2の制御駆動回路 1803 ベースバンド部 1804 変調部 1805 増幅部 1806 復調部 1807 受信回路 1808 送受分離回路 1809 アンテナ
1, 21, 201, 301, 501, 1801 Battery 2, 22, 200, 300, 500, 1802 Buck-boost converter 3, 206, 306, 506 Load 23 Power amplifier 24 Control means 221 First switching means 222 First Rectification switching means 223 Inductor 224 Second switching means 225 Second rectification switching means 226 Detection circuit 227 First control drive circuit 228 Second control drive circuit 229 Third switching means 290 Third control drive circuit 305 Second capacitor 331 first inductor 332 switching means 333 first capacitor 334 second inductor 335 rectification switching means 504 first capacitor 505 second capacitor 522 second rectification switching means 523 first inductor 524 1st switching means 525 1st rectification switching means 526 2nd inductor 527 1st control drive circuit 528 2nd control drive circuit 1803 baseband section 1804 modulation section 1805 amplification section 1806 demodulation section 1807 reception circuit 1808 transmission / reception separation Circuit 1809 Antenna

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 康文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 美藤 靖彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 笠松 真治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 新田 芳明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AK03 AL01 AL11 AM06 HJ18 5H030 AA00 AS11 BB21 FF44 5H730 AA14 AS01 BB13 BB14 BB18 BB57 DD32 EE02 EE07 EE23 FD01 FG02 5K067 AA43 BB04 EE02 KK05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yasufumi Nakajima             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhiko Mito             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Shinji Kasamatsu             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Yoshiaki Nitta             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 5H029 AK03 AL01 AL11 AM06 HJ18                 5H030 AA00 AS11 BB21 FF44                 5H730 AA14 AS01 BB13 BB14 BB18                       BB57 DD32 EE02 EE07 EE23                       FD01 FG02                 5K067 AA43 BB04 EE02 KK05

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 定格充電終止電圧に達した後の開回路電
圧をEc、定格放電終止電圧に達した後の開回路電圧を
Edとした時、電圧差(Ec−Ed)を前記Ecで割っ
た値である電池電圧変化率が0.25以上となる放電特
性を有する電池と、 前記電池の出力電圧を入力源とし、前記電池の出力電圧
に応じて、少なくとも降圧動作モードと昇圧動作モード
を行い、所定の電圧を出力する昇降圧コンバータと、 前記昇降圧コンバータの出力電圧が電源電圧として供給
される負荷とを備えたことを特徴とする電池駆動式電子
装置。
1. The voltage difference (Ec-Ed) is divided by the Ec, where Ec is the open circuit voltage after the rated charge cutoff voltage is reached and Ed is the open circuit voltage after the rated discharge cutoff voltage is reached. A battery having a discharge characteristic such that the rate of change of battery voltage is 0.25 or more, and an output voltage of the battery as an input source, and at least a step-down operation mode and a step-up operation mode are set according to the output voltage of the battery. A battery-driven electronic device comprising: a buck-boost converter that outputs a predetermined voltage and a load to which an output voltage of the buck-boost converter is supplied as a power supply voltage.
【請求項2】 定格充電終止電圧に達した後の開回路電
圧をEc、定格放電終止電圧に達した後の開回路電圧を
Edとした時、電圧差(Ec−Ed)を前記Ecで割っ
た値である電池電圧変化率が0.25以上となる放電特
性を有する電池と、 前記電池の出力電圧を入力源とし、前記電池の出力電圧
に応じて昇降圧動作モードを行い、所定の電圧を出力す
る昇降圧コンバータと、 前記昇降圧コンバータの出力電圧が電源電圧として供給
される負荷とを備えたことを特徴とする電池駆動式電子
装置。
2. The voltage difference (Ec-Ed) is divided by the Ec, where Ec is the open circuit voltage after the rated charge cutoff voltage is reached and Ed is the open circuit voltage after the rated discharge cutoff voltage is reached. A battery having a discharge characteristic such that the rate of change of the battery voltage is 0.25 or more, and an output voltage of the battery as an input source, and a buck-boost operation mode is performed according to the output voltage of the battery to set a predetermined voltage. A battery-driven electronic device, comprising: a buck-boost converter that outputs a voltage;
【請求項3】 前記電池はリチウム2次電池であること
を特徴とする請求項1または2記載の電池駆動式電子装
置。
3. The battery-powered electronic device according to claim 1, wherein the battery is a lithium secondary battery.
【請求項4】 前記電池は角型電池であり、前記角型電
池の単位体積当たりのエネルギー密度が460Wh/l
以上であることを特徴とする請求項1または2記載の電
池駆動式電子装置。
4. The battery is a prismatic battery, and the energy density per unit volume of the prismatic battery is 460 Wh / l.
It is above, The battery drive type electronic device of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
【請求項5】 前記電池は円筒型電池であり、前記円筒
型電池の単位体積当たりのエネルギー密度が530Wh
/l以上であることを特徴とする請求項1または2記載
の電池駆動式電子装置。
5. The battery is a cylindrical battery, and the energy density per unit volume of the cylindrical battery is 530 Wh.
/ L or more, The battery-powered electronic device according to claim 1 or 2, characterized in that.
【請求項6】 前記負荷へ供給するために要求される電
源電圧は、前記電池の定格充電終止電圧と定格放電末期
電圧との範囲内にあることを特徴とする請求項1または
2記載の電池駆動式電子装置。
6. The battery according to claim 1, wherein the power supply voltage required to supply the load is within a range between the rated end-of-charge voltage and the rated end-of-discharge voltage of the battery. Driven electronic device.
【請求項7】 前記電池の放電特性に伴う平均電池電圧
と、前記負荷への電源電圧との差が所定の範囲内にある
ことを特徴とする請求項6記載の電池駆動式電子装置。
7. The battery-driven electronic device according to claim 6, wherein the difference between the average battery voltage according to the discharge characteristics of the battery and the power supply voltage to the load is within a predetermined range.
【請求項8】 前記負荷に供給するために要求される電
源電圧は、所定の変動範囲を有し、前記電源電圧の変動
範囲の全部またはその一部と、前記電池の定格充電終止
電圧と定格放電末期電圧との範囲の全部またはその一部
とが一致することを特徴とする請求項1または2記載の
電池駆動式電子装置。
8. The power supply voltage required to be supplied to the load has a predetermined fluctuation range, and all or part of the fluctuation range of the power supply voltage, the rated end-of-charge voltage of the battery and the rated voltage. The battery-driven electronic device according to claim 1 or 2, wherein the entire range of the end-of-discharge voltage or a part thereof matches.
【請求項9】 前記負荷に供給することを要求される電
源電圧は、所定の変動範囲を有し、前記所定の変動範囲
内における前記要求電源電圧の発生分布がひとつのピー
ク値を有し、前記発生分布のピーク時における前記要求
電源電圧と前記電池の放電特性に伴う平均電池電圧との
差が所定の範囲内にあることを特徴とする請求項8記載
の電池駆動式電子装置。
9. The power supply voltage required to be supplied to the load has a predetermined fluctuation range, and the generation distribution of the required power supply voltage within the predetermined fluctuation range has one peak value. 9. The battery-driven electronic device according to claim 8, wherein the difference between the required power supply voltage and the average battery voltage due to the discharge characteristics of the battery at the peak of the distribution is within a predetermined range.
【請求項10】 前記負荷が無線送信用電力増幅器を含
むことを特徴とする請求項1または2記載の電池駆動式
電子装置。
10. The battery-powered electronic device according to claim 1, wherein the load includes a power amplifier for wireless transmission.
【請求項11】 請求項10記載の電池駆動式電子装置
が塔載されたことを特徴とする移動体通信機器。
11. A mobile communication device comprising the battery-driven electronic device according to claim 10 mounted on a tower.
【請求項12】 前記負荷への電源電圧と前記電池の出
力電圧との差が所定の範囲内である場合、前記昇降圧コ
ンバータはその入出力間に介在する能動部品をオン状態
に固定する機能を有する請求項1記載の電池駆動式電子
装置。
12. The buck-boost converter has a function of fixing an active component interposed between its input and output to an on state when a difference between a power supply voltage to the load and an output voltage of the battery is within a predetermined range. The battery-powered electronic device according to claim 1, further comprising:
【請求項13】 前記昇降圧コンバータは、 一端が前記電池の一端に接続された第1のスイッチング
手段と、 一端が前記第1のスイッチング手段の他端に接続され、
他端が前記電池の他端に接続された第1の整流スイッチ
ング手段と、 一端が前記第1のスイッチング手段の他端に接続された
インダクタと、 一端が前記インダクタの他端に接続され、他端が前記電
池の他端に接続された第2のスイッチング手段と、 一端が前記第2のスイッチング手段の一端に接続され、
他端が前記負荷の一端に接続された第2の整流スイッチ
ング手段と、 一端が前記負荷の一端に接続され、他端が前記電池の他
端および前記負荷の他端に接続され、前記負荷に電源電
圧を供給する出力コンデンサと、 前記出力コンデンサでの電源電圧を検出し、検出した電
源電圧と前記降圧動作モードを行うための第1の設定値
との誤差信号を第1の制御信号として出力し、検出した
電源電圧と前記昇圧動作モードを行うための第2の設定
値との誤差信号を第2の制御信号として出力する検出回
路と、 前記第1の制御信号に応じて、前記電源電圧が前記第1
の設定値に調整されるように、前記第1のスイッチング
手段をオン/オフ制御する第1の制御駆動回路と、 前記第2の制御信号に応じて、前記電源電圧が前記第2
の設定値に調整されるように、前記第2のスイッチング
手段をオン/オフ制御する第2の制御駆動回路とを備え
たことを特徴とする請求項12記載の電池駆動式電子装
置。
13. The step-up / down converter has a first switching means having one end connected to one end of the battery, and one end connected to the other end of the first switching means.
A first rectifying switching means having the other end connected to the other end of the battery; an inductor having one end connected to the other end of the first switching means; one end connected to the other end of the inductor; A second switching means having an end connected to the other end of the battery, and one end connected to one end of the second switching means,
A second rectification switching means having the other end connected to one end of the load; one end connected to one end of the load; the other end connected to the other end of the battery and the other end of the load; An output capacitor for supplying a power supply voltage, a power supply voltage at the output capacitor is detected, and an error signal between the detected power supply voltage and a first set value for performing the step-down operation mode is output as a first control signal. A detection circuit that outputs an error signal between the detected power supply voltage and a second set value for performing the boosting operation mode as a second control signal; and the power supply voltage according to the first control signal. Is the first
A first control drive circuit that controls ON / OFF of the first switching unit so that the power supply voltage is adjusted to the second set value.
13. The battery-powered electronic device according to claim 12, further comprising a second control drive circuit that controls ON / OFF of the second switching means so as to be adjusted to the set value of.
【請求項14】 前記検出回路は、 前記電源電圧が印加される、第1の検出抵抗と第2の検
出抵抗と第3の検出抵抗との直列回路と、 基準電圧を出力する基準電圧源と、 前記第1の検出抵抗と前記第2の検出抵抗との接続点電
位と前記基準電圧とが入力されて前記第1の制御信号を
出力する第1の誤差増幅器と、 前記第2の検出抵抗と前記第3の検出抵抗との接続点電
位と前記基準電圧とが入力されて前記第2の制御信号を
出力する第2の誤差増幅器とを含むことを特徴とする請
求項13記載の電池駆動式電子装置。
14. The detection circuit includes a series circuit of a first detection resistor, a second detection resistor, and a third detection resistor, to which the power supply voltage is applied, and a reference voltage source that outputs a reference voltage. A first error amplifier that receives the connection point potential between the first detection resistor and the second detection resistor and the reference voltage, and outputs the first control signal; and the second detection resistor. 14. The battery drive according to claim 13, further comprising: a second error amplifier that receives the connection point potential between the third detection resistor and the third detection resistor and the reference voltage and outputs the second control signal. Electronic device.
【請求項15】 前記負荷への電源電圧と前記電池の出
力電圧との差が所定の範囲内である場合、前記昇降圧コ
ンバータはその入出力間に介在する部品の一部または全
部を短絡する機能を有する請求項1記載の電池駆動式電
子装置。
15. The buck-boost converter short-circuits some or all of the components interposed between its input and output when the difference between the power supply voltage to the load and the output voltage of the battery is within a predetermined range. The battery-powered electronic device according to claim 1, which has a function.
【請求項16】 前記昇降圧コンバータは、 一端が前記電池の一端に接続された第1のスイッチング
手段と、 一端が前記第1のスイッチング手段の他端に接続され、
他端が前記電池の他端に接続された第1の整流スイッチ
ング手段と、 一端が前記第1のスイッチング手段の他端に接続された
インダクタと、 一端が前記インダクタの他端に接続され、他端が前記電
池の他端に接続された第2のスイッチング手段と、 一端が前記第1のスイッチング手段の一端に接続され、
他端が前記インダクタの他端に接続された第3のスイッ
チング手段と、 一端が前記第2のスイッチング手段の一端に接続され、
他端が前記負荷の一端に接続された第2の整流スイッチ
ング手段と、 一端が前記負荷の一端に接続され、他端が前記電池の他
端および前記負荷の他端に接続され、前記負荷に電源電
圧を供給する出力コンデンサと、 前記出力コンデンサでの電源電圧を検出し、検出した電
源電圧と前記降圧動作モードを行うための第1の設定値
との誤差信号を第1の制御信号として出力し、検出した
電源電圧と前記昇圧動作モードを行うための第2の設定
値との誤差信号を第2の制御信号として出力する検出回
路と、 前記第1の制御信号に応じて、前記電源電圧が前記第1
の設定値に調整されるように、前記第1のスイッチング
手段をオン/オフ制御する第1の制御駆動回路と、 前記第2の制御信号に応じて、前記電源電圧が前記第2
の設定値に調整されるように、前記第2のスイッチング
手段をオン/オフ制御する第2の制御駆動回路と、 前記第1の制御信号が前記第1のスイッチング手段をオ
ン状態に固定するレベルにあり、且つ前記第2の制御信
号が前記第2のスイッチング手段をオフ状態に固定する
レベルにある時に、前記第3のスイッチング手段をオン
状態にする第3の制御駆動回路とを備えたことを特徴と
する請求項15記載の電池駆動式電子装置。
16. The step-up / down converter has a first switching means having one end connected to one end of the battery, and one end connected to the other end of the first switching means,
A first rectifying switching means having the other end connected to the other end of the battery; an inductor having one end connected to the other end of the first switching means; one end connected to the other end of the inductor; A second switching means having an end connected to the other end of the battery, and one end connected to one end of the first switching means,
Third switching means having the other end connected to the other end of the inductor, and one end connected to one end of the second switching means,
A second rectification switching means having the other end connected to one end of the load; one end connected to one end of the load; the other end connected to the other end of the battery and the other end of the load; An output capacitor for supplying a power supply voltage, a power supply voltage at the output capacitor is detected, and an error signal between the detected power supply voltage and a first set value for performing the step-down operation mode is output as a first control signal. A detection circuit that outputs an error signal between the detected power supply voltage and a second set value for performing the boosting operation mode as a second control signal; and the power supply voltage according to the first control signal. Is the first
A first control drive circuit that controls ON / OFF of the first switching unit so that the power supply voltage is adjusted to the second set value.
A second control drive circuit for controlling ON / OFF of the second switching means so as to be adjusted to a set value of, and a level at which the first control signal fixes the first switching means in an ON state. And a third control drive circuit for turning on the third switching means when the second control signal is at a level that fixes the second switching means in the off state. 16. The battery-powered electronic device according to claim 15.
【請求項17】 前記昇降圧コンバータは、 一端が前記電池の一端に接続された第1のスイッチング
手段と、 一端が前記第1のスイッチング手段の他端に接続され、
他端が前記電池の他端に接続された第1の整流スイッチ
ング手段と、 一端が前記第1のスイッチング手段の他端に接続された
インダクタと、 一端が前記インダクタの他端に接続され、他端が前記電
池の他端に接続された第2のスイッチング手段と、 一端が前記第2のスイッチング手段の一端に接続され、
他端が前記負荷の一端に接続された第2の整流スイッチ
ング手段と、 一端が前記インダクタの一端に接続され、他端が前記第
2の整流スイッチング手段の他端に接続された第3のス
イッチング手段と、 一端が前記負荷の一端に接続され、他端が前記電池の他
端および前記負荷の他端に接続され、前記負荷に電源電
圧を供給する出力コンデンサと、 前記出力コンデンサでの電源電圧を検出し、検出した電
源電圧と前記降圧動作モードを行うための第1の設定値
との誤差信号を第1の制御信号として出力し、検出した
電源電圧と前記昇圧動作モードを行うための第2の設定
値との誤差信号を第2の制御信号として出力する検出回
路と、 前記第1の制御信号に応じて、前記電源電圧が前記第1
の設定値に調整されるように、前記第1のスイッチング
手段をオン/オフ制御する第1の制御駆動回路と、 前記第2の制御信号に応じて、前記電源電圧が前記第2
の設定値に調整されるように、前記第2のスイッチング
手段をオン/オフ制御する第2の制御駆動回路と、 前記第1の制御信号が前記第1のスイッチング手段をオ
ン状態に固定するレベルにあり、且つ前記第2の制御信
号が前記第2のスイッチング手段をオフ状態に固定する
レベルにある時に、前記第3のスイッチング手段をオン
状態にする第3の制御駆動回路とを備えたことを特徴と
する請求項15記載の電池駆動式電子装置。
17. The step-up / down converter has a first switching means having one end connected to one end of the battery, and one end connected to the other end of the first switching means,
A first rectifying switching means having the other end connected to the other end of the battery; an inductor having one end connected to the other end of the first switching means; one end connected to the other end of the inductor; A second switching means having an end connected to the other end of the battery, and one end connected to one end of the second switching means,
Second rectification switching means having the other end connected to one end of the load, and third switching having one end connected to one end of the inductor and the other end connected to the other end of the second rectification switching means. Means, one end of which is connected to one end of the load, the other end of which is connected to the other end of the battery and the other end of the load, and which supplies a power supply voltage to the load, and a power supply voltage at the output capacitor For outputting the error signal between the detected power supply voltage and the first set value for performing the step-down operation mode as a first control signal, and detecting the power supply voltage and the first set value for performing the step-up operation mode. A detection circuit that outputs an error signal with respect to the set value of 2 as a second control signal;
A first control drive circuit that controls ON / OFF of the first switching unit so that the power supply voltage is adjusted to the second set value.
A second control drive circuit for controlling ON / OFF of the second switching means so as to be adjusted to a set value of, and a level at which the first control signal fixes the first switching means in an ON state. And a third control drive circuit for turning on the third switching means when the second control signal is at a level that fixes the second switching means in the off state. 16. The battery-powered electronic device according to claim 15.
【請求項18】 前記昇降圧コンバータは、 一端が前記電池の一端に接続された第1のインダクタ
と、 一端が前記第1のインダクタの他端に接続され、他端が
前記電池の他端に接続されたスイッチング手段と、 一端が前記第1のインダクタの他端に接続された結合コ
ンデンサと、 一端が前記結合コンデンサの他端に接続され、他端が前
記電池の他端に接続された第2のインダクタと、 一端が前記第2のインダクタの一端に接続され、他端が
前記負荷の一端に接続された整流スイッチング手段と、 一端が前記負荷の一端に接続され、他端が前記電池の他
端および前記負荷の他端に接続され、前記負荷に電源電
圧を供給する出力コンデンサと、 前記電源電圧を前記負荷へ供給するために要求される所
定値に調整するために、前記スイッチング手段をオン/
オフ制御する制御駆動手段とを備えたことを特徴とする
請求項2記載の電池駆動式電子装置。
18. The buck-boost converter has a first inductor having one end connected to one end of the battery, one end connected to the other end of the first inductor, and the other end connected to the other end of the battery. Connected switching means, a coupling capacitor having one end connected to the other end of the first inductor, one end connected to the other end of the coupling capacitor, and the other end connected to the other end of the battery Two inductors, one end of which is connected to one end of the second inductor and the other end of which is connected to one end of the load, and one end of which is connected to one end of the load and which is the other end of the battery. An output capacitor connected to the other end and the other end of the load for supplying a power supply voltage to the load; and the switching for adjusting the power supply voltage to a predetermined value required to supply the load. On the stage /
3. The battery-driven electronic device according to claim 2, further comprising a control drive means for performing an off control.
【請求項19】 前記昇降圧コンバータは、 一端が前記電池の一端に接続された第1のインダクタ
と、 一端が前記第1のインダクタの他端に接続され、他端が
前記電池の他端に接続されたスイッチング手段と、 一端が前記第1のインダクタの他端に接続された第1の
整流スイッチング手段と、 一端が前記第1の整流スイッチング手段の他端に接続さ
れ、他端が前記電池の他端に接続された第1のコンデン
サと、 一端が前記第1の整流スイッチング手段の他端に接続さ
れた第2のスイッチング手段と、 一端が前記第2のスイッチング手段の他端に接続され、
他端が前記電池の他端に接続された第2の整流スイッチ
ング手段と、 一端が前記第2の整流スイッチング手段の一端に接続さ
れ、他端が前記負荷の一端に接続された第2のインダク
タと、 一端が前記負荷の一端に接続され、他端が前記電池の他
端および前記負荷の他端に接続され、前記負荷に電源電
圧を供給する第2のコンデンサと、 前記第1のコンデンサでの中間電圧を検出し、検出した
中間電圧と前記昇圧動作モードを行うための中間電圧設
定値との誤差信号を第1の制御信号として出力する第1
の検出回路と、 前記第2のコンデンサでの電源電圧を検出し、検出した
電源電圧と前記降圧動作モードを行うための電源電圧設
定値との誤差信号を第2の制御信号として出力する第2
の検出回路と、 前記第1の制御信号に応じて、前記第1のコンデンサで
の中間電圧が前記中間電圧設定値に調整されるように、
第1のスイッチング手段をオン/オフ制御する第1の制
御駆動回路と、 前記第2の制御信号に応じて、前記第2のコンデンサで
の電源電圧が前記電源電圧設定値に調整されるように、
第2のスイッチング手段をオン/オフ制御する第2の制
御駆動回路とを備えたことを特徴とする請求項1記載の
電池駆動式電子装置。
19. The buck-boost converter has a first inductor having one end connected to one end of the battery, one end connected to the other end of the first inductor, and the other end connected to the other end of the battery. Connected switching means, first rectification switching means having one end connected to the other end of the first inductor, one end connected to the other end of the first rectification switching means, and the other end connected to the battery A first capacitor connected to the other end of the second switching means, one end of which is connected to the other end of the first rectification switching means, and one end of which is connected to the other end of the second switching means ,
Second rectification switching means having the other end connected to the other end of the battery, and a second inductor having one end connected to one end of the second rectification switching means and the other end connected to one end of the load. A second capacitor, one end of which is connected to one end of the load, the other end of which is connected to the other end of the battery and the other end of the load, and which supplies a power supply voltage to the load, and the first capacitor. Detecting an intermediate voltage of the output voltage and outputting an error signal between the detected intermediate voltage and an intermediate voltage setting value for performing the boosting operation mode as a first control signal
Second detection circuit for detecting a power supply voltage at the second capacitor, and outputting an error signal between the detected power supply voltage and a power supply voltage setting value for performing the step-down operation mode as a second control signal.
Of the detection circuit, and the intermediate voltage at the first capacitor is adjusted to the intermediate voltage set value according to the first control signal,
A first control drive circuit for controlling ON / OFF of the first switching means, and a power supply voltage of the second capacitor is adjusted to the power supply voltage set value according to the second control signal. ,
2. A battery-driven electronic device according to claim 1, further comprising a second control drive circuit for controlling ON / OFF of the second switching means.
【請求項20】 前記中間電圧設定値は、前記第1のコ
ンデンサと前記第2のコンデンサとの間の抵抗成分に前
記負荷が要求する最大出力電流を乗じた電圧に、前記負
荷が要求する最大出力電圧を加えた電圧値に設定される
ことを特徴とする請求項19記載の電池駆動式電子装
置。
20. The intermediate voltage set value is a maximum voltage required by the load, which is a voltage obtained by multiplying a resistance component between the first capacitor and the second capacitor by a maximum output current required by the load. 20. The battery-powered electronic device according to claim 19, wherein the voltage value is set to a value obtained by adding an output voltage.
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