JP2008061488A

JP2008061488A - 遠隔制御回路を備える電源システム及び電源システム動作方法

Info

Publication number: JP2008061488A
Application number: JP2006329039A
Authority: JP
Inventors: Chih-Tarng Chuang; 志堂莊; Shih-Chin Lu; 世欽呂
Original assignee: Compal Electronics Inc
Current assignee: Compal Electronics Inc
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2008-03-13
Also published as: US20080054863A1; TW200814486A; US7793116B2; TWI323064B

Abstract

【課題】遠隔制御回路を備える電源システム及び電源システム動作方法が提供される。
【解決手段】電源システムは、遠隔制御電源デバイス及びバッテリを用いて、システムに電力を供給し、一方、遠隔制御回路が第１の抵抗器と、第１の演算増幅器と、第２の演算増幅器と、選択回路とを備える。ここで、第１の抵抗器は遠隔制御電源デバイスとバッテリとの間に接続される。第１の演算増幅器は、第１の抵抗器の中に流れる電流を検出し、第１の制御信号を出力する。第２の演算増幅器は、バッテリ電圧を検出し、第２の制御信号を出力する。選択回路は、第１の制御信号及び第２の制御信号のうちの電圧が低い方の制御信号を出力し、その出力信号は、遠隔制御電源デバイスの電圧を調整するための遠隔制御信号としての役割を果たす。
【選択図】図２

Description

本発明は包括的には、電源システム及び電源システム動作方法に関する。より詳細には、本発明は、遠隔制御回路を備える電源システム、並びに電源デバイス及びバッテリを通してシステムに電力を同時に供給することができる電源システム動作方法に関する。

現在の電子製品にとって、電源の安定性は極めて重要である。電子製品が不安定な電源によって電力を供給される場合には、その製品そのものの安定性及び信頼性に悪影響が及ぼされるであろう。それゆえ、電源安定性を改善するために、電子製品によっては、図１に示されるように、電源デバイス及びバッテリを備えており、要求される電力を製品に同時に与えるようにしているものもある。

図１は、従来の電源システムの図である。図１を参照すると、図１の従来の電源システムは、従来の電源デバイス１０１と、第１のスイッチ１０２と、チャージャ１０３と、第２のスイッチ１０４と、バッテリ１０５と、システム１０６とを備え、従来の電源デバイス１０１の出力電力は４５Ｗと想定される。従来の電源デバイス１０１は、第１のスイッチ１０２を通して、システム１０６に電力を供給し、その一方で、従来の電源デバイス１０１は、第１のスイッチ１０２及びチャージャ１０３を通して、バッテリ１０５を充電する。

図１によって示されるような従来技術は、従来の電源デバイス１０１の電圧をバッテリ１０５の電圧を調整することによって同じ電圧にしておくことができないので、従来の電源デバイス１０１及びバッテリ１０５は、システム１０６に電力を同時に供給することはできない。システム１０６の負荷が５０Ｗまで高められるときでも、バッテリ１０５は依然としてシステムに電力を並列に供給することはできない。それは、電流Ｉがその中に流れる第２のスイッチ１０４が、ボディダイオードを含むＰ型金属酸化膜半導体トランジスタ（ＰＭＯＳトランジスタ）を用いており、そのトランジスタが分離スイッチとしての役割を果たし、バッテリ１０５への供給電力を制御するためである。従来の電源デバイス１０１が保護動作を実行する（たとえば、電力を供給されるシステムの負荷が従来の電源デバイス１０１の定格出力電力を超える場合）か、又は存在しないときに、第２のスイッチ１０４がオンになるであろう。さらに、システム１０６の負荷が高くなるとき、ボディダイオードを含む通常のＰＭＯＳトランジスタは、電流Ｉを実効的に整流できないので、結果として、第２のスイッチ１０４が燃えて、バッテリ１０５及び従来の電源デバイス１０１がそれ以上、システム１０６に電力を同時に供給できないようになる。

さらに、従来技術は、従来の電源デバイス１０１の出力電圧を変更することができないので、バッテリ１０５の電圧に近づけるために出力電圧を９〜１３Ｖの範囲内に調整することができず、したがって、インテル（Ｉｎｔｅｌ）社によって提唱された「ＮａｒｒｏｗＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔＶｏｌｔａｇｅ２」（「ＮａｒｒｏｗＶＤＣ２」又は「ＮＶＤＣ２」とも呼ばれる）の要件に準拠することができない。一方、従来の電源デバイス１０１は少なくとも、システム１０６の負荷の電力を供給することが要求されるが、他の電源を用いて、並列に電力を供給することによって、その目標を達成することはできないので、従来技術は、従来の電源デバイス１０１の容量を柔軟に設計することはできない。

したがって、本発明は、遠隔制御回路を備える電源システムを提供することを対象とし、遠隔制御回路によって、電源デバイス及びバッテリがシステムに電力を同時に供給できるようになる。

本発明の別の目的は、電源システム動作方法を提供することであり、その方法は、電源デバイス及びバッテリを通してシステムに電力を供給することができる。

本明細書において具現され、大まかに説明されるように、本発明は、遠隔制御回路を備える電源システムを提供し、遠隔制御回路によって、遠隔制御電源デバイス（たとえば、遠隔制御ＡＣ／ＤＣアダプタ）及びバッテリがシステムに電力を供給できるようになる。遠隔制御回路は、第１の抵抗器と、第１の演算増幅器と、第２の演算増幅器と、選択回路とを備え、第１の抵抗器は、遠隔制御電源デバイスとバッテリとの間に接続される。第１の演算増幅器は、第１の抵抗器の中に流れる電流を検出し、それに応じて、第１の制御信号を出力する。第２の演算増幅器は、バッテリの電圧を検出し、それに応じて、第２の制御信号を出力する。選択回路は、第１の制御信号及び第２の制御信号の２つの制御信号のうちの電圧が低い方の制御信号を出力し、選択回路から出力される制御信号は、遠隔制御電源デバイスの電圧を調整するための遠隔制御信号としての役割を果たし、遠隔制御電源デバイスの電圧がバッテリの電圧に近づくようにし、バッテリが予め設定された値を超えない程度に充電されるようにする。

本明細書において具現され、大まかに説明されるように、本発明はさらに電源システム動作方法を提供し、その方法は、第１の制御信号を出力するために、第１の演算増幅器を用いることによって、バッテリの充電電流を検出すること、第２の制御信号を出力するために、第２の演算増幅器を用いることによって、バッテリの電圧を検出すること、選択回路を用いることによって、第１の制御信号及び第２の制御信号の２つの制御信号のうちの電圧が低い方の制御信号を出力することであって、その出力された制御信号は遠隔制御信号としての役割を果たし、遠隔制御電源デバイスに供給される、出力すること、並びに遠隔制御信号に基づいて遠隔制御電源デバイスの電圧を調整することであって、それによって、遠隔制御電源デバイスの電圧がバッテリの電圧に近づくようにし、バッテリが予め設定された値を超えない程度に充電されるように制御されるようにする、調整することを含む。

本発明の一実施形態における電源システムによれば、上記の第１の演算増幅器の両方の入力端子が、第１の抵抗器の両端にそれぞれ接続され、第２の演算増幅器の第１の入力端子が第１の抵抗器及びバッテリに接続され、第２の演算増幅器の第２の入力端子が第２の基準電圧を受信する。さらに、遠隔制御回路は、第２の抵抗器と、第３の抵抗器と、第４の抵抗器と、第５の抵抗器と、第６の抵抗器と、第７の抵抗器とをさらに備える。

本明細書では、第２の抵抗器の一方の端子は第１の抵抗器及びバッテリに接続され、第２の抵抗器の別の端子は第１の演算増幅器の反転入力端子に接続される。第３の抵抗器は、第１の基準電圧と第３の演算増幅器の反転入力端子との間に接続される。第４の抵抗器の一方の端子は第１の抵抗器及び遠隔制御電源デバイスに接続され、一方、第４の抵抗器の別の端子は第１の演算増幅器の非反転入力端子に接続される。第５の抵抗器の一方の端子は、第１の演算増幅器の非反転入力端子に接続され、一方、第５の抵抗器の別の端子は接地される。第６の抵抗器の一方の端子は第１の抵抗器及びバッテリに接続され、一方、第６の抵抗器の別の端子は第２の演算増幅器の非反転入力端子に接続される。第７の抵抗器の一方の端子は第２の演算増幅器の非反転入力端子に接続され、一方、第７の抵抗器の別の端子は接地される。第２の演算増幅器の反転入力端子は、第２の基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２に接続される。

本発明の一実施形態における電源システムによれば、電源システム内の選択回路が第１のダイオード及び第２のダイオードを備える。ここでは、第１のダイオードのカソードは第１の制御信号を受信し、第２のダイオードのカソードは第２の制御信号を受信し、上記の２つのダイオードのアノードは、遠隔制御信号が出力されるノードに接続される。

本発明の一実施形態における電源システムによれば、その電源システムは、第１のスイッチ及び第２のスイッチをさらに備えており、第１のスイッチの一方の端子が遠隔制御電源デバイスに接続され、第１のスイッチの別の端子がバッテリ及びシステムに接続される。遠隔制御電源デバイスが存在する場合には、第１のスイッチはオンであり、存在しない場合には、第１のスイッチはオフである。第２のスイッチの第１の端子は第１の抵抗器及びシステムに接続され、第２のスイッチの第２の端子はバッテリに接続され、第２のスイッチは充電制御信号を受信する。充電制御信号が充電状態をとる場合には、第２のスイッチは二方向に導通するようにオンになり、一方、充電制御信号が非充電状態をとる場合には、第２のスイッチを通るバッテリからシステムまでの電流経路が、一方向に導通するようにオンになる。

本発明の一実施形態における電源システムによれば、第２のスイッチは、ショットキーダイオード及びＰＭＯＳトランジスタを備える。ここで、ショットキーダイオードは、第２のスイッチの第１の端子と第２の端子との間に接続される。ＰＭＯＳトランジスタのドレインが第２のスイッチの第１の端子に接続され、ＰＭＯＳトランジスタのソースが第２のスイッチの第２の端子に接続され、第２のスイッチは充電制御信号に応じて、オン又はオフに切り替えられる。

本発明の一実施形態における電源システムによれば、第２のスイッチは、ＰＭＯＳトランジスタ、論理回路及び第３の演算増幅器を備える。ここで、ＰＭＯＳトランジスタのドレインが第２のスイッチの第１の端子に接続され、一方、ＰＭＯＳトランジスタのソースが第２のスイッチの第２の端子に接続される。論理回路は、充電制御信号に関する論理演算を実行し、論理演算後に、ＰＭＯＳトランジスタのゲートに充電制御信号を与える。充電制御信号が非充電状態をとるとき、第３の演算増幅器が、その２つの入力端子を通して、ＰＭＯＳトランジスタのドレインとソースとの間の電圧を検出し、ＰＭＯＳトランジスタのゲートに信号を出力し、その出力信号を用いて、上記の電圧が予め設定された電圧よりも高くならないようにし、且つバッテリからシステムまでの電流経路を一方向に導通するようにオンにしておく。

本発明の一実施形態における電源システム動作方法によれば、ここで、電源システムはスイッチをさらに備え、そのスイッチの第１の端子が遠隔制御電源デバイス及びシステムに接続され、そのスイッチの第２の端子がバッテリに接続され、そのスイッチは充電制御信号を受信する。充電制御信号が充電状態をとる場合には、スイッチは二方向に導通するようにオンになり、一方、充電制御信号が非充電状態をとる場合には、スイッチは、バッテリからシステムまで一方向に導通するようにオンになる。

本発明の一実施形態における電源システム動作方法によれば、ここで、スイッチはＰＭＯＳトランジスタを備え、ＰＭＯＳトランジスタのドレインはスイッチの第２の端子に接続され、ＰＭＯＳトランジスタのソースはスイッチの第１の端子に接続される。電源システム動作方法は、充電制御信号に関する論理演算を実行するとともに、ＰＭＯＳトランジスタのゲートにその演算された充電制御信号を供給すること、及び充電制御信号が非充電状態をとるときに、ＰＭＯＳトランジスタのソースとドレインとの間の電圧に基づいて、第３の演算増幅器によってＰＭＯＳトランジスタのゲートに出力信号を与えることをさらに含み、出力信号は、ＰＭＯＳトランジスタを制御して二方向に導通するようにオンになるようにし、上記電圧を予め設定された電圧以下にしておくのに用いられる。

本発明の一実施形態における電源システム及び電源システム動作方法によれば、ここで充電制御信号は、内蔵コントローラ（ＥＣ）からもたらされ、ＥＣは、バッテリ容量に基づいて充電制御信号を与える。

本発明の一実施形態における電源システム動作方法によれば、その動作方法は、システムの負荷が遠隔制御電源デバイスの最大出力電力を超えている場合には、遠隔制御電源デバイスによって、最大出力電力をシステムに与えるとともに、バッテリによって、必要とされる電力の不足分を与えること、バッテリ容量が予め設定された値よりも高く、且つシステムの負荷が遠隔制御電源デバイスの最大出力電力を超えていない場合には、バッテリを充電することなく、遠隔制御電源デバイスによってシステムに電力を与えること、バッテリ容量が予め設定された値よりも低く、且つシステムの負荷が遠隔制御電源デバイスの最大出力電力を超えていない場合には、遠隔制御電源デバイスによってシステムに電力を与え、且つバッテリを充電すること、及びバッテリ容量が予め設定された値よりも低く、且つシステムの負荷が遠隔制御電源デバイスの最大出力電力を超えている場合には、遠隔制御電源デバイスがバッテリを充電できないようにし、遠隔制御電源デバイスによって、最大出力電力をシステムに与え、バッテリによって、必要とされる電力の不足分を与えることをさらに含む。

本発明は、２つの演算増幅器を用いて、バッテリの充電電流及びバッテリの電圧をそれぞれ検出し、２つの演算増幅器の出力のうち、遠隔制御電源デバイスの電圧を調整するために遠隔制御電源デバイスに供給されるべき一方の出力を選択するので、遠隔制御電源デバイスの電圧がバッテリの電圧に近づけられ、バッテリの充電電流が、予め設定された値を超えないように制御され、それゆえ、本発明の電源システム及び電源システム動作方法によれば、遠隔制御電源デバイス及びバッテリが、システムに電力を同時に供給できるようになり、さらに、遠隔制御電源デバイスの容量も柔軟に設計することができる。

さらに、本発明においてバッテリに接続されるスイッチは、演算増幅器及びＰＭＯＳトランジスタを用いることによって実装され、充電制御信号が非充電状態をとるとき、演算増幅器の２つの入力端子が、ＰＭＯＳトランジスタのドレインとソースとの間の電圧を検出し、その後、演算増幅器が、ＰＭＯＳトランジスタのゲートに出力信号を与える。低い電圧降下を保持し、且つスイッチが燃えるのを避けるために、その出力信号は、上記の電圧を、スイッチの予め設定された電圧よりも高くならないようにしておくことができる。それゆえ、本発明は、バッテリ及び従来の遠隔制御電源デバイスがシステムに電力を同時に供給することができないという、従来技術の問題を解決することができる。

添付の図面は、本発明の理解をさらに深めるために与えられており、本明細書に援用され、且つ本明細書の一部を構成する。それらの図面は、本発明の実施形態を例示しており、その説明とともに、本発明の原理を説明するための役割を果たす。

ここで、本発明の現時点で好ましい実施形態が詳細に参照されることになり、その例が添付の図面に例示される。可能であればいつでも、同じ参照符号が図面において用いられ、その記述は、同じ又は類似の部品を指している。

図２は、本発明の一実施形態による、遠隔制御回路を用いる電源システムの回路ブロック図である。その電源システムは、遠隔制御電源デバイス２０１と、システム２０２と、バッテリ２０３と、第１のスイッチ２０４と、第２のスイッチ２０５と、遠隔制御回路２１０とを備える。遠隔制御回路２１０は、第１の抵抗器２１１と、第１の演算増幅器２１２と、第２の演算増幅器２１３と、選択回路２１４と、第２の抵抗器２１５と、第３の抵抗器２１６と、第４の抵抗器２１７と、第５の抵抗器２１８と、第６の抵抗器２１９と、第７の抵抗器２２０とを備える。

ここで、第２のスイッチ２０５の第１の端子２３１が、第１の抵抗器２１１を通して、システム２０２に接続される。第２のスイッチ２０５の第１の端子２３１は、第１の抵抗器２１１及び第１のスイッチ２０４を通して、遠隔制御電源デバイス２０１にも接続され、一方、第２のスイッチの第２の端子２３２はバッテリ２０３に接続される。遠隔制御電源デバイス２０１が存在するとき、第１のスイッチ２０４はオンであり、存在しない場合には、第１のスイッチ２０４はオフである。第２のスイッチ２０５は、内蔵コントローラ（ＥＣ、図２には示されない）から、充電制御信号ｃｃｓを受信する。充電制御信号ｃｃｓが充電状態をとる場合には、第２のスイッチ２０５は、二方向に導通するようにオンになる。充電制御信号ｃｃｓが非充電状態をとる場合には、第２のスイッチ２０５は、バッテリ２０３からシステム２０２まで一方向に導通するようにオンになる。

上記の充電制御信号ｃｃｓは、バッテリ２０３の情報に基づいてＥＣによって与えられ、バッテリ２０３の情報は、バッテリ容量、電流、温度及び電圧のうちの１つであってもよい。一例としてバッテリ容量の情報を選ぶとき、バッテリ残量の予め設定された値が９５％であると仮定すると、バッテリ２０３の容量が９５％未満である場合には、充電制御信号ｃｃｓは充電状態をとり、９５％を上回る場合には、充電制御信号ｃｃｓは非充電状態をとる。上記の充電状態は、論理「０」及び論理「１」のうちの一方であり、非充電状態は、論理「０」及び論理「１」のうちの、充電状態と同じ論理値でない論理値である。

第１の演算増幅器２１２は、バッテリ２０３に供給される充電電流を検出するために、第１の抵抗器２１１の両端間の電圧降下を利用する。より詳細には、第１の演算増幅器２１２の反転入力端子２３３が、第２の抵抗器２１５を通して、第１の抵抗器２１１及び第２のスイッチ２０５の第１の端子２３１に接続され、また第１の演算増幅器２１２の反転入力端子２３３は、第３の抵抗器２１６を通して第１の基準電圧Ｖ_ＲＥＦ１に接続され、第１の演算増幅器２１２の非反転入力端子２３４は、第４の抵抗器２１７を通して、第１の抵抗器２１１及びシステム２０２に接続され、第１の演算増幅器２１２の非反転入力端子２３４は、第５の抵抗器２１８を通して、グランド電位ＧＮＤに接続される。上記の配線方式によれば、第１の演算増幅器２１２は、バッテリ２０３に供給される充電電流を検出し、その後、検出結果に応じて、第１の制御信号ｆｃｓを出力することができる。しかしながら、本実施形態は、第１の演算増幅器２１２が上記の抵抗器による上記の配線方式を選ぶことに限定されない。実際には、バッテリ２０３に供給される充電電流を検出するために、他の実現可能な配線方式を用いることができる。

第２の演算増幅器２１３が、バッテリ２０３の電圧を検出する。より詳細には、第２の演算増幅器２１３の非反転入力端子２３５が、第６の抵抗器２１９を通してバッテリ２０３に接続され、また第２の演算増幅器２１３の非反転入力端子２３５は、第７の抵抗２２０を通してグランド電位ＧＮＤに接続され、第２の演算増幅器２１３の反転入力端子２３６は、第２の基準電圧Ｖ_ＲＥＦ２に接続され、第２の演算増幅器２１３は、検出結果に応じて、第２の制御信号ｓｃｓを出力する。しかしながら、本実施形態は、第２の演算増幅器２１３が上記の抵抗器による上記の配線方式を選ぶことに限定されない。実際には、バッテリ２０３の電圧を検出するために、他の実現可能な配線方式を用いることができる。

選択回路２１４は、第１の制御信号ｆｃｓ及び第２の制御信号ｓｃｓを受信し、２つの制御信号のうちの電圧が低い方の制御信号を出力する。選択回路２１４から出力される制御信号は、遠隔制御電源デバイス２０１の電圧を調整して、遠隔制御電源デバイス２０１の電圧をバッテリ２０３の電圧に近づけ、バッテリの充電電流が予め設定された値を超えないように制御するための遠隔制御信号ｆｅｓとしての役割を果たす。このようにして、本発明の遠隔制御回路を備える電源システムによれば、遠隔制御電源デバイス２０１が、システム２０２に電力を供給し、且つバッテリを充電することができるようになり、システム２０２の負荷が遠隔制御電源デバイス２０１よりも大きくないときには、遠隔制御電源デバイス２０１及びバッテリ２０３がシステム２０２に電力を同時に供給する。さらに、本発明の遠隔制御回路を備える電源システムは、バッテリ２０３の容量に応じて、適時に第２のスイッチ２０５をオンに切り替えて、バッテリ２０３を充電又は放電することもできる。

この実施形態では、上記の選択回路２１４は、第１のダイオード２２１及び第２のダイオード２２２を含む。第１のダイオード２２１のカソードは、第１の制御信号ｆｃｓを受信し、第２のダイオード２２２のカソードは第２の制御信号ｓｃｓを受信し、２つのダイオードのアノードは、遠隔制御信号ｆｅｓが遠隔制御電源デバイス２０１に出力されるノードに接続され、遠隔制御電源デバイス２０１が、遠隔制御信号ｆｅｓに応じて、出力電圧を調整して、バッテリ２０３の電圧に近づけることができ、且つバッテリ充電電流が予め設定された値を超えないように制御することができる。しかしながら、その実施形態は、第１の制御信号ｆｃｓ及び第２の制御信号ｓｃｓを選択するためにダイオードを利用することだけに、選択回路２１４を限定しない。当業者であれば、実用上の要件に応じて、上記の構成を変更することができる。

図３は、本発明の一実施形態による第２のスイッチ２０５の回路図３００である。図３及び図２を参照すると、図３の第２のスイッチ２０５は、ショットキーダイオード３０１及びＰＭＯＳトランジスタ３０２を代替的に備えることができる。ここでは、ショットキーダイオード３０１のアノードは第２のスイッチ２０５の第１の端子２３１に接続され、ショットキーダイオード３０１のカソードは、第２のスイッチ２０５の第２の端子２３２と、ＰＭＯＳトランジスタ３０２との間のノードに接続される。ショットキーダイオード３０１のアノード電圧が、そのカソード電圧よりも高い場合には、バッテリ２０３が、ショットキーダイオード３０１を通して、システム２０２に電力を与える。

ＰＭＯＳトランジスタ３０２のソースは、第２のスイッチ２０５の第１の端子２３１に接続され、ＰＭＯＳトランジスタ３０２のドレインは、第２のスイッチ２０５の第２の端子２３２に接続され、ＰＭＯＳトランジスタ３０２は、充電制御信号ｃｃｓに応じて、オン又はオフに切り替えられる。たとえば、バッテリ２０３の容量が予め設定された値（たとえば、９５％）よりも低い場合には、ＥＣは論理「０」（すなわち、充電状態）を有する充電制御信号ｃｃｓを与え、ＰＭＯＳトランジスタ３０２をオンに切り替えて、遠隔制御電源デバイス２０１にバッテリ２０３を充電させる。バッテリ２０３の容量が９５％よりも高い場合には、ＥＣは、論理「１」（すなわち、非充電状態）を有する充電制御信号ｃｃｓを与え、ＰＭＯＳトランジスタ３０２をオフに切り替えて、遠隔制御電源デバイス２０１がバッテリ２０３を充電できないようにする。

図４は、本発明の一実施形態による第２のスイッチ２０５の別の回路図４００である。図４及び図２を参照すると、図４の第２のスイッチ２０５は、ＰＭＯＳトランジスタ４０１と、論理回路４０２と、第３の演算増幅器４０３とを備える。ここでは、ＰＭＯＳトランジスタ４０１のソースは、第２のスイッチ２０５の第１の端子２３１に接続され、一方、ＰＭＯＳトランジスタのドレインは、第２のスイッチ２０５の第２の端子２３２に接続される。論理回路４０２は、充電制御信号ｃｃｓに関して論理演算を実行し、その後、ＰＭＯＳトランジスタ４０１のゲートに、演算された充電制御信号ｃｃｓを供給し、論理回路４０２の演算後に得られた充電制御信号ｃｃｓに応じて、ＰＭＯＳトランジスタ４０１がオン又はオフに切り替わることができるようにする。この実施形態では、論理回路４０２はインバータである。

第３の演算増幅器４０３の反転入力端子は、ＰＭＯＳトランジスタ４０１のドレイン電圧信号を受信し、一方、ＰＭＯＳトランジスタ４０１の非反転入力端子は、ＰＭＯＳトランジスタ４０１のソース電圧信号を受信する。このようにして、第３の演算増幅器４０３は、ＰＭＯＳトランジスタ４０１のソースとドレインとの間の電圧を検出し、ＰＭＯＳトランジスタ４０１のゲートに出力信号を供給することができ、充電制御信号ｃｃｓが論理「０」であるとき（その時には、「０」は非充電状態を意味する）、ＰＭＯＳトランジスタ４０１は、その出力信号を用いて、上記の電圧を、第２のスイッチ２０５の予め設定された電圧（その実施形態では３３ｍＶ）以下にしておくことができる。それゆえ、システム２０２の負荷が瞬時に高くなる場合には、第２のスイッチ２０５は、ショットキーダイオードとして応答して、第２のスイッチ２０５の両端間の電圧降下を３３ｍＶに保持し、バッテリ２０３が、電力供給中に電力損を低減できるようにし、第２のスイッチ２０５が過大な電力損に起因して損傷を受けるのを避け、第２のスイッチ２０５の放熱の問題を解決する。

図５は、本発明の一実施形態による電源システム動作方法の流れ図である。図５及び図２を参照すると、この電源システムでは、まず、第１の制御信号ｆｃｓを出力するために、第１の演算増幅器２１２を用いて、バッテリ２０３の充電電流を検出する（図５のステップ５０１）。次に、第２の演算増幅器２１３が、バッテリ２０３の電圧を検出し、第２の制御信号ｓｃｓを出力する（図５のステップ５０２）。その後、選択回路２１４を用いて、第１の制御信号ｆｃｓ及び第２の制御信号ｓｃｓのうちの電圧が低い方の制御信号を出力し、その出力信号は、遠隔制御電源デバイス２０１に供給されるべき遠隔制御信号ｆｅｓとしての役割を果たす（図５のステップ５０３）。さらに、遠隔制御電源デバイス２０１の電圧が、遠隔制御信号ｆｅｓに応じて調整され、遠隔制御電源デバイス２０１の電圧がバッテリ２０３の電圧に近づくようにし（図５のステップ５０４）、バッテリ充電電流が、予め設定された値を超えないように制御される。

図５によって示される電源システムはさらに、スイッチ（すなわち、図２、図３及び図４の第２のスイッチ２０５）を備える（したがって、そのスイッチはこれ以降、第２のスイッチ２０５と呼ばれる）。スイッチ２０５の動作方法及び回路は、簡単にするために本明細書では省略されるが、第２のスイッチ２０５と、遠隔制御電源デバイス２０１及びバッテリ２０３との間の動作上の関係が図６によって説明される。

図６は、本発明の一実施形態による、電源システム動作方法の別の流れ図である。図６及び図２を参照すると、まず、電源システムのＥＣが、バッテリ２０３が充電される必要があるか否かを判定する（図６のステップ６０２）。より詳細には、ＥＣは、バッテリ２０３の情報、すなわちバッテリ容量、電流、温度及び電圧のうちの１つに基づいて、バッテリ２０３が充電される必要があるか否かを判定する。一例としてバッテリ容量の情報を選ぶとき、バッテリ２０３の残量の予め設定された値が９５％であるものと仮定すると、バッテリ２０３の残量が９５％未満である場合には、ＥＣは、バッテリ２０３が充電される必要があると判定するであろう。その時点で、ＥＣが、バッテリ２０３が充電されるべきでないと判定する場合には、ＥＣは充電制御信号ｃｃｓを非充電状態と設定することになり、第３の演算増幅器４０３が、第２のスイッチ２０５を、一方向に導通するようにオンに切り替えるであろう（図６のステップ６０３）。その後、ＥＣは、システム２０２の負荷が遠隔制御電源デバイス２０１の最大出力電力を超えているか否かを判定するであろう（図６のステップ６０４）。システム２０２の負荷が遠隔制御電源デバイス２０１の最大出力電力を超えていない場合には、遠隔制御電源デバイス２０１は、システム２０２に電力を供給するが、バッテリ２０３を充電しないであろう（図６のステップ６０５）。システム２０２の負荷が遠隔制御電源デバイス２０１の最大出力電力を超えている場合には、遠隔制御電源デバイス２０１は、システム２０２に最大出力電力を供給し、バッテリ２０３が、システム２０２に電力の不足分を供給するであろう（図６のステップ６０６）。その時点で、第２のスイッチ２０５が第３の演算増幅器４０３によって駆動され、順方向において低い電圧降下を有し、一方向において導通するようにオンに切り替えられ、低い電力損特性を示す。

しかしながら、ＥＣが、バッテリ２０３が充電されるべきであると判定する場合には、ＥＣは充電制御信号ｃｃｓを充電状態と設定し、第２のスイッチ２０５を開くように設定し、それにより、第２のスイッチ２０５が二方向に導通するようにオンにされる（図６のステップ６０７）。その後、システム２０２の負荷が、遠隔制御電源デバイス２０１の最大出力電力を超えているか否かが判断される（図６のステップ６０８）。システム２０２の負荷が遠隔制御電源デバイス２０１の最大出力電力を超えていない場合には、遠隔制御電源デバイス２０１は、システム２０２に電力を供給し、且つバッテリ２０３を充電するであろう（図６のステップ６０９）。

システム２０２の負荷が遠隔制御電源デバイス２０１の最大出力電力を超えている場合には、この時点でシステム２０２の負荷が既に遠隔制御電源デバイス２０１の最大出力電力を超えており、遠隔制御電源デバイス２０１からの出力電圧レベルが降下し、遠隔制御電源デバイス２０１は、バッテリ２０３を充電するための余分な電力を持たないので、それゆえ、遠隔制御電源デバイス２０１は、バッテリ２０３を充電できないようにされ（図６のステップ６１０）、一方、遠隔制御電源デバイス２０１は依然として、システム２０２に電力を供給し続ける。一方、バッテリ２０３は、システム２０２に電力の不足分を供給し、バッテリは、充電状態ではなく、放電状態にある。

要約すると、本発明は２つの演算増幅器を用いて、バッテリ充電電流及びバッテリ電圧をそれぞれ検出し、２つの演算増幅器のうちの一方を選択して、遠隔制御電源デバイスの電圧を調整するために遠隔制御電源デバイスへのフィードバックを出力し、それにより遠隔制御電源デバイスの電圧がバッテリ電圧に近づくようにし、バッテリ充電電流が予め設定された値を超えないように制御されるようにする。それゆえ、本発明の電源システム及び電源システム動作方法によれば、遠隔制御電源デバイス及びバッテリが、システムに電力を同時に供給できるようになる。さらに、適当に設計することによって、遠隔制御電源デバイスの出力電圧を９〜１３Ｖの範囲内で変更して、バッテリ出力電圧を近似できるようになり、インテル社によって提唱されている提案「Narrow VDC2」の要件を満たすことができ、遠隔制御電源デバイスの容量も柔軟に設計することができる。

さらに、演算増幅器及びＰＭＯＳトランジスタを用いて、バッテリに接続されるスイッチを形成する、本発明の別の構成の場合、充電制御信号が非充電状態をとるとき、演算増幅器の２つの入力端子を用いて、ＰＭＯＳトランジスタのソースとドレインとの間の電圧が検出され、その後、演算増幅器が、ＰＭＯＳトランジスタのゲートに出力信号を与える。その出力信号は、一方向に（バッテリからシステムへの方向だけに）導通するようにスイッチをオンにすることができ、スイッチの２つの端子間の電圧降下を、スイッチの予め設定された電圧以下にしておくことができ、それゆえ、その構成は、スイッチが燃えるのを避けることもでき、バッテリ及び遠隔制御電源デバイスがシステムに電力を同時に供給することができないという従来技術の問題を解決することもできる。

本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、本発明の構造に対して種々の変更及び変形を行うことができることは当業者には明らかになるであろう。上記の事柄に鑑みて、本発明の変更及び変形が添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内に入るという条件で、本発明がそれらの変更及び変形を網羅することが意図されている。

従来の電源システムの図である。本発明の一実施形態による、遠隔制御回路を備える電源システムの回路ブロック図である。本発明の一実施形態による、第２のスイッチ２０５の回路図３００である。本発明の一実施形態による、第２のスイッチ２０５の回路図４００である。本発明の一実施形態による、電源システム動作方法の流れ図である。本発明の一実施形態による、電源システム動作方法の別の流れ図である。

Claims

遠隔制御回路を備える電源システムであって、該遠隔制御回路は、
遠隔制御電源デバイスとバッテリとの間に接続される第１の抵抗器と、
該第１の抵抗器の中に流れる前記電流を検出して、第１の制御信号を出力するために、該第１の抵抗器に接続される第１の演算増幅器と、
前記バッテリの前記電圧を検出して、第２の制御信号を出力するために、該バッテリに接続される第２の演算増幅器と、
前記第１の制御信号及び前記第２の制御信号のうちの電圧が低い方の制御信号を出力するために、前記第１の演算増幅器、前記第２の演算増幅器及び前記遠隔制御電源デバイスの間に接続される選択回路と
を備え、前記出力信号は、前記遠隔制御電源デバイスの前記電圧を調整するための遠隔制御信号としての役割を果たし、該遠隔制御電源デバイスの該電圧が前記バッテリの前記電圧に近づくようにする、遠隔制御回路を備える電源システム。
前記遠隔制御信号は、前記バッテリの前記充電電流が、予め設定された値を超えないようにさらに制御する、請求項１に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
前記第１の演算増幅器の両方の入力端子がそれぞれ、前記第１の抵抗器の両端に接続される、請求項１に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
前記遠隔制御回路はさらに、
第２の抵抗器であって、該第２の抵抗器の一方の端子が前記第１の抵抗器及び前記バッテリに接続され、一方、該第２の抵抗器の別の端子が前記第１の演算増幅器の前記反転入力端子に接続される、第２の抵抗器と、
第１の基準電圧と前記第１の演算増幅器の前記反転入力端子との間に接続される第３の抵抗器と、
第４の抵抗器であって、該第４の抵抗器の一方の端子が前記第１の抵抗器及び前記遠隔制御電源デバイスに接続され、一方、該第４の抵抗器の別の端子が前記第１の演算増幅器の前記非反転入力端子に接続される、第４の抵抗器と、
第５の抵抗器であって、該第５の抵抗器の一方の端子が前記第１の演算増幅器の前記非反転入力端子に接続され、一方、別の端子が接地される、第５の抵抗器と
を備える、請求項３に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
前記第２の演算増幅器の前記非反転入力端子が、前記第１の抵抗器及び前記バッテリに接続され、一方、前記第２の演算増幅器の前記反転入力端子が第２の基準電圧を受信する、請求項１に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
前記遠隔制御回路はさらに、
第６の抵抗器であって、該第６の抵抗器の一方の端子が前記第１の抵抗器及び前記バッテリに接続され、一方、該第６の抵抗器の別の端子が前記第２の演算増幅器の前記非反転入力端子に接続される、第６の抵抗器と、
第７の抵抗器であって、該第７の抵抗器の一方の端子が前記第２の演算増幅器の前記非反転入力端子に接続され、一方、該第７の抵抗器の別の端子が接地される、第７の抵抗器と
を備える、請求項５に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
前記選択回路は、
第１のダイオードであって、該第１のダイオードの前記カソードが前記第１の制御信号を受信する、第１のダイオードと、
第２のダイオードであって、該第２のダイオードの前記カソードが前記第２の制御信号を受信する、第２のダイオードと
を備え、該２つのダイオードの前記アノードが１つのノードに接続され、該ノードは前記遠隔制御信号を出力する、請求項１に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
第１のスイッチをさらに備え、該第１のスイッチの一方の端子が前記遠隔制御電源デバイスに接続され、該第１のスイッチの別の端子が前記バッテリ及びシステムに接続され、前記遠隔制御電源デバイスが存在する場合には、該第１のスイッチはオンであり、存在しない場合には、該第１のスイッチはオフである、請求項１に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
第２のスイッチをさらに備え、該第２のスイッチの前記第１の端子が前記第１の抵抗器及び前記システムに接続され、該第２のスイッチの前記第２の端子が前記バッテリに接続され、充電制御信号を受信し、該充電制御信号が充電状態をとる場合には、該第２のスイッチは二方向に導通するようにオンになり、該充電制御信号が非充電状態をとる場合には、該第２のスイッチは、前記バッテリから前記システムに一方向に導通するようにオンになる、請求項１に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
前記充電状態は論理「０」及び論理「１」のうちの一方であり、前記非充電状態は、論理「０」及び論理「１」のうちの、前記充電状態でない方の論理値である、請求項９に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
前記充電制御信号は内蔵コントローラからもたらされ、該内蔵コントローラは、前記バッテリの前記情報に基づいて、前記充電制御信号を与える、請求項９に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
前記バッテリの前記情報は、バッテリ容量、電流、温度及び電圧のうちの１つである、請求項１１に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
前記バッテリの前記容量が最初に予め設定された値よりも低い場合には、前記充電制御信号は前記充電状態をとり、そうでない場合には、該充電制御信号は前記非充電状態をとる、請求項９に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
前記第２のスイッチは、
該第２のスイッチの前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されるショットキーダイオードと、
ＰＭＯＳトランジスタと
を備え、該ＰＭＯＳトランジスタの前記ソースは前記第２のスイッチの前記第１の端子に接続され、該ＰＭＯＳトランジスタの前記ドレインは前記第２のスイッチの前記第２の端子に接続され、前記充電制御信号に応じて、該ＰＭＯＳトランジスタはオン又はオフになる、請求項９に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
前記第２のスイッチは、
ＰＭＯＳトランジスタであって、該ＰＭＯＳトランジスタの前記ソースは前記第２のスイッチの前記第１の端子に接続され、一方、該ＰＭＯＳトランジスタの前記ドレインは該第２のスイッチの前記第２の端子に接続される、ＰＭＯＳトランジスタと、
前記充電制御信号に関する論理演算を実行するとともに、前記ＰＭＯＳトランジスタの前記ゲートに該演算された充電制御信号を供給するために用いられる論理回路と、
第３の演算増幅器と
を備え、前記充電制御信号が前記非充電状態をとるとき、前記第３の演算増幅器の２つの入力端子が、前記ＰＭＯＳトランジスタの前記ソースと前記ドレインとの間の前記電圧を検出し、該ＰＭＯＳトランジスタの前記ゲートに出力信号が与えられ、該出力信号は、該ＰＭＯＳトランジスタを制御して、一方向に導通するようにオンになるようにし、前記導通時の電圧降下を予め設定された値以下にしておく、請求項９に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
前記論理回路はインバータを含む、請求項１５に記載の遠隔制御回路を備える電源システム。
遠隔制御電源デバイス及びバッテリによってシステムに電力を供給するための電源システム動作方法であって、
第１の演算増幅器によって前記バッテリ充電電流を検出することであって、それによって、第１の制御信号を出力する、バッテリ充電電流を検出すること、
第２の演算増幅器によって前記バッテリ電圧を検出することであって、それによって、第２の制御信号を出力する、バッテリ電圧を検出すること、
選択回路を用いることであって、それによって、前記第１の制御信号及び前記第２の制御信号のうちの電圧が低い方の制御信号を出力し、該出力信号を、前記遠隔制御電源デバイスに供給される遠隔制御信号として用いる、選択回路を用いること、並びに
前記遠隔制御信号に基づいて、前記遠隔制御電源デバイスの前記電圧を調整し、該遠隔制御電源デバイスの該電圧が前記バッテリ電圧に近づくようにすること
を含む、遠隔制御電源デバイス及びバッテリによってシステムに電力を供給するための電源システム動作方法。
前記バッテリの前記充電電流が、予め設定された値を超えないように制御することをさらに含む、請求項１７に記載の遠隔制御電源デバイス及びバッテリによってシステムに電力を供給するための電源システム動作方法。
前記電源システムは、スイッチをさらに備え、該スイッチの前記第１の端子は前記遠隔制御電源デバイス及び前記システムに接続され、該スイッチの前記第２の端子は前記バッテリに接続され、充電制御信号を受信し、該充電制御信号が充電状態をとる場合には、該スイッチは二方向に導通するようにオンになり、該充電制御信号が非充電状態をとる場合には、該スイッチは、前記バッテリから前記システムへの一方向に導通するようにオンになる、請求項１７に記載の遠隔制御電源デバイス及びバッテリによってシステムに電力を供給するための電源システム動作方法。
前記充電状態は論理「０」及び論理「１」のうちの一方であり、前記非充電状態は、論理「０」及び論理「１」のうちの、前記充電状態でない方の論理値である、請求項１９に記載の遠隔制御電源デバイス及びバッテリによってシステムに電力を供給するための電源システム動作方法。
前記充電制御信号は内蔵コントローラからもたらされ、該内蔵コントローラは、前記バッテリの情報の一部に基づいて、前記充電制御信号を与える、請求項２０に記載の遠隔制御電源デバイス及びバッテリによってシステムに電力を供給するための電源システム動作方法。
前記バッテリの前記情報は、バッテリ容量、電流、温度及び電圧のうちの１つである、請求項２１に記載の遠隔制御電源デバイス及びバッテリによってシステムに電力を供給するための電源システム動作方法。
前記バッテリの前記容量が予め設定された値よりも低い場合には、前記充電制御信号は前記充電状態をとり、そうでない場合には、該充電制御信号は前記非充電状態をとる、請求項１９に記載の遠隔制御電源デバイス及びバッテリによってシステムに電力を供給するための電源システム動作方法。
前記システムの前記負荷が前記遠隔制御電源デバイスの前記最大出力電力を超えている場合には、該遠隔制御電源デバイスによって該システムに該最大出力電力を与え、前記バッテリによって、前記必要とされる電力の前記不足分を前記システムに与えること、
前記バッテリ容量が前記予め設定された値よりも高く、前記システムの前記負荷が前記遠隔制御電源デバイスの前記最大出力電力を超えていない場合には、前記バッテリを充電することなく、該遠隔制御電源デバイスによって前記システムに電力を与えること、及び
前記バッテリ容量が前記予め設定された値よりも低く、前記システムの前記負荷が前記遠隔制御電源デバイスの前記最大出力電力を超えていない場合には、該遠隔制御電源システムによって前記システムに電力を与え、且つ前記バッテリを充電すること
をさらに含む、請求項２３に記載の遠隔制御電源デバイス及びバッテリによってシステムに電力を供給するための電源システム動作方法。
前記バッテリ容量が前記予め設定された値よりも低く、且つ前記システムの前記負荷が前記遠隔制御電源デバイスの前記最大出力電力を超えている場合には、該遠隔制御電源デバイスが前記バッテリを充電できないようにすることをさらに含む、請求項２４に記載の遠隔制御電源デバイス及びバッテリによってシステムに電力を供給するための電源システム動作方法。
前記スイッチはＰＭＯＳトランジスタを備え、該ＰＭＯＳトランジスタの前記ソースは前記スイッチの前記第１の端子に接続され、一方、該ＰＭＯＳトランジスタの前記ドレインは前記スイッチの前記第２の端子に接続され、前記電源システム動作方法は、
前記充電制御信号に関する論理演算を実行するとともに、前記ＰＭＯＳトランジスタの前記ゲートに該演算された充電制御信号を供給すること、及び
前記充電制御信号が前記非充電状態をとるときに、前記ＰＭＯＳトランジスタの前記ソースと前記ドレインとの間の前記電圧に基づいて、第３の演算増幅器によって該ＰＭＯＳトランジスタの前記ゲートに出力信号を与えること
をさらに含み、該出力信号は、該ＰＭＯＳトランジスタを制御して一方向に導通するようにオンになるようにし、前記導通時の電圧降下を予め設定された電圧以下にしておく、請求項２０に記載の遠隔制御電源デバイス及びバッテリによってシステムに電力を供給するための電源システム動作方法。
前記論理演算は反転演算を含む、請求項２６に記載の遠隔制御電源デバイス及びバッテリによってシステムに電力を供給するための電源システム動作方法。