JP3130539U

JP3130539U - 燃料バッテリー用のレギュレーター

Info

Publication number: JP3130539U
Application number: JP2007000186U
Authority: JP
Inventors: 俊卿童; 永烈簡
Original assignee: Antig Technology Corp
Current assignee: Antig Technology Corp
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2017-01-17
Also published as: US20070218324A1; TWM298838U

Abstract

【課題】低圧差線性穏圧回路(ＬＤＯ)とさらにレギュレーターと並列した昇圧回路(ＢＯＯＳＴ)を有する燃料バッテリーを用いたレギュレーターにおいて、昇圧回路にさらにスイッチング手段を儲け、昇圧回路のオン、オフを選択することができるようにする。
【解決手段】レギュレーター装置は燃料バッテリーが負荷端に出力するときの電圧を安定させ、負荷端を維持する電圧を安定させ、昇圧回路と減圧回路を含み、即ち、電子回路により、燃料バッテリーの出力電圧を保持し、安定した電圧形態により電力を負荷端に出力する。
【選択図】図２

Description

本考案は電子回路により安定した電圧を実現するレギュレーターであり、その電子回路は昇圧と減圧の効果を有し、負荷端に出力する安定した燃料バッテリーを有し、電圧の負荷端を維持する。

既存の技術において、燃料バッテリー（ＦＵＥＬＣＥＬＬ）を利用した特徴は、負荷端が低負荷のとき、燃料バッテリーの出力電圧は高く、反対に、高負荷のとき、燃料バッテリーの出力電圧は低く、もしより高いもしくはより低い安定した電圧が必要なとき、正確に制御する電源電圧を提供しなければならない。たとえば、負荷が携帯電話の場合、そのレギュレーターは電池の３．６Ｖの電圧をロジック上I/O素子が要求する３．３Ｖまでか、もしくは処理器のコアが要求する１．８Ｖか１．２Ｖまで下げなければならない。その他の状況においては、レギュレーターは電圧を４．５Ｖまで上げてバックライトを駆動し、５Ｖまであげて駆動をＵＳＢインターフェイスに、９Ｖまであげて駆動ＣＣＤカメラモジュール、もしくは瞬間的にキセノンフラッシュの要求する４ｋＶの高圧まで上げなければならない。

そのほか、燃料バッテリーの出力電圧は負荷の変化に影響されやすいので、単一の昇圧回路もしくは減圧回路によって負荷の電圧を維持するという要求に応えることは難しい。

ゆえに本考案は上述の既存技術の欠点に鑑み、したがって速やかに発明されたもので、回路装置をもって、燃料バッテリーの上昇減少圧力を提供し、ならびに安定した電圧出力の供給を提供するので、既存の技術と比べて、回路を有効に利用することができる。

本考案の主な目的は燃料バッテリーを用いたレギュレーター、低圧差線性穏圧回路(ＬＤＯ)とさらにレギュレーターと並列した昇圧回路(ＢＯＯＳＴ)を提供し、そのうちの昇圧回路はさらにスイッチング手段を有し、昇圧回路のオン、オフを選択することができる。

本考案の上述の目的を達成するために燃料バッテリーのレギュレーターは並列した昇圧回路と減圧回路を有し、かつその減圧回路は、低圧差線性穏圧回路(ＬＤＯ)を含み、かつそのＬＤＯは前期ＬＤＯのオン、オフを選択する電子スイッチングを含む。負荷が比較的低いとき、燃料バッテリーの出力電圧は負荷の電圧より高く、前記ＬＤＯは燃料バッテリーの電圧を負荷の必要とする電圧まで下げ、そして前記スイッチング手段は昇圧回路をオフにする。また、負荷が増えたとき、燃料バッテリーの出力電圧は負荷の電圧より低く、このとき前記ＬＤＯは自動的にオフになり、昇圧回路は燃料バッテリーの出力電圧を負荷の必要とする電圧まで上げる。

本考案は燃料バッテリーを用いたレギュレーターで、そのレギュレーターは主に電子回路を使用しており、かつ負荷の電圧を安定して出力し、そのレギュレーターは昇圧回路(ＢＯＯＳＴ)と低壓差線性穩壓電路(ＬＤＯ)によって構成され、その燃料バッテリーと負荷端の間にそのレギュレーターは設置されている。もし、比較的高い電圧を出力したいとき、燃料バッテリーの量を増やし電圧を上げることができ、しかしこれはではコストが上がり、その上、燃料バッテリーの確実性を下げることになる。また一般にハイテクノロジー電子製品の特殊な規格の電源(例えば３．３V)にとって、燃料バッテリーの出力電圧はこの規格の電圧を満たしにくく、燃料バッテリーの出力は負荷の変化に影響されやすい。そこで、負荷端を応用する際、安定した電圧の変換装置が必要となる。基本高圧変換機は、その基本回路が金属酸化物による半導電晶体スイッチング(ＭＯＳＦＥＴ)、インダクタンス、ダイオードやコンデンサーにより構成されており、同様に、金属酸化物による半導電晶体スイッチングとダイオードを切り換えて、この入力高電圧の電圧を出力し、昇圧の目的を達し、その出力入力電圧が出力電圧に対する関係式は：
Ｖｏｕｔ/Ｖｉｎ=１/(１-Ｄ)
であり、またそのＶｏｕｔは出力電圧、Ｖｉｎは入力電圧で、Ｄは作業周期、かつＤ≦１であり、ゆえに出力は入力電圧より高くなる。

そのほかに、もし比較的低い電圧を出力したいなら、ＬＶＤＳ(ＬＤＯ)の装置を用いて減圧の目的を果たすことができる。よく見られる減圧回路に比べて、昇圧回路と並列するとさらにふさわしく、また電圧を入力する操作で負荷に影響を受けて変化しやすいシステムにおいて、ＰＣＢの面積の占める割合は低く、価格も低く、消耗も低いというメリットがあり、また、ＬＶＤＳの作業原理はマイナス反応調整によりネガティブフィードバック電圧を出力して変化しないように保ち、かつＬＤＯは減圧型のＤＣ/ＤＣ変換器である。

二つを並列する形式により、燃料バッテリー負荷端の間に、昇圧回路(ＢＯＯＳＴ)とＬＶＤＳ(ＬＤＯ)の出力設定が負荷の必要とする電圧を置き、そのうち最も適した操作条件は負荷端電圧の設定が燃料バッテリーの出力電圧より高いことである。

本考案は電子回路により安定した電圧を実現するレギュレーターである。前記レギュレーター装置は燃料バッテリーが負荷端に出力するときの電圧を安定させ、負荷端を維持する電圧を安定させ、昇圧回路と減圧回路を含み、即ち、電子回路により、燃料バッテリーの出力電圧を保持し、安定した電圧形態により電力を負荷端に出力する。

図１が示すのは、本考案が燃料バッテリーのレギュレーターの回路ブロック図であり、前記燃料バッテリー１１０はレギュレーター１５０に電気的に接続し、かつレギュレーター１５０をとおして、前記燃料バッテリー１１０の算出する電力は所定の電圧の電力形式により負荷端１４０に供給される。

前述の燃料バッテリー１１０は豊富な水素燃料と酸素燃料の電化学反応を利用して電力を算出する電源産出装置であり、直接メチルアルコール燃料バッテリーを実施例にすると、前記燃料バッテリー１１０メチルアルコール燃料と酸素を利用して電化学反応をさせ、これにより電力を産出する。前記レギュレーター１５０は昇圧手段と減圧手段を含み、負荷１４０の電力の電圧要求により、前記レギュレーター１５０は昇圧手段と減圧手段を選ぶことができ、燃料バッテリー１１０の出力する電力の電圧を調節することにより、そのうちの前記昇圧手段は前記燃料バッテリー１１０の出力する電力の電壓を上げ，前記減圧手段は前記燃料バッテリー１１０の出力する電力の電壓を下げ、また昇圧手段と減圧手段はそれぞれ昇圧回路１２０とＬＶＤＳ１３０に分けることができ、かつその昇圧回路１２０と減圧回路１３０は相互に電気的に並列している。また、負荷１４０は電子装置で、前記負荷１４０は前記燃料バッテリー１１０の産出する出力電力を消費する。

前述の昇圧回路１２０は電子回路を利用した昇圧手段で、前記昇圧回路１２０のその回路状態実施例をさらに詳細に説明する。かつ前記昇圧回路１２０はスイッチング手段を含み、前記スイッチング手段は昇圧回路１２０のオン、オフを選択でき、かつ前記スイッチング手段はダイオードのスイッチング素子、ＭＯＳおよびその他のスイッチング素子を選択できる。前述のＬＶＤＳ１３０もまた同様に電子回路を利用して減圧手段を果たす。そこで、前記負荷端１４０の電圧要求が前記燃料バッテリー１１０の出力する電圧より高いとき、前記昇圧回路１２０のスイッチング手段は前記昇圧回路１２０のオンを選択し、前記燃料バッテリー１１０の出力電力は前記昇圧回路１２０を通して電圧変換を行い、また前記負荷端１４０に対応する必要な電圧電力を出力する。また前記負荷端１４０の電圧要求が前記燃料バッテリー１１０の出力する電圧より低いとき、前記昇圧回路１２０のスイッチング手段は前記昇圧回路１２０のオフを選択し，前記燃料バッテリー１１０の出力電力は前記ＬＶＤＳ１３０を通して電圧変換を行い、また前記負荷端１４０に対応する必要な電圧電力を出力する。

さらに、前記ＬＶＤＳ１３０は前記ＬＶＤＳ内の分圧回路と参考電圧の比較により、前記ＬＶＤＳのオン、オフを制御し、ひいては前記負荷端１４０に安定した電圧を出力する。

そのほか、前述燃料バッテリーのレギュレーターを用いた回路において、さらに再生バッテリー１６０を含み、前記再生バッテリー１６０は充電式の電池裝置であり、前記燃料バッテリー１１０に合い，前記負荷端１４０が必要な電力効率を提供する。

図２が示すのは、本考案の燃料バッテリーを用いたレギュレーターの昇圧回路の回路概略図であり、前記昇圧回路２００は誘導子２１０、第一スイッチング素子２２０、第二スイッチング素子２３０、コンデンサ２４０、制御装置２５０およびアクティブダイオード２６０により構成されている。そのうち前記第一スイッチング素子２２０はアクティブダイオード素子とその他のスイッチング素子を含み、前記第二スイッチング素子２３０はＭＯＳスイッチング素子とその他のスイッチング素子を含む。また前記制御装置２５０は第一スイッチング素子２２０と第二スイッチング素子２３０とアクティブダイオード２６０がオン状態かオフ状態を選択し，かつ前記制御装置２５０はレギュレーターの入力電圧によりレギュレーターの出力電圧の関係式に対応し、前記第一スイッチング素子２２０とアクティブダイオード２６０を同時にオンに制御し、だが第二スイッチング素子２３０と切り換えるとき、この関係式は：
Ｖｏｕｔ/Ｖｉｎ=１/(１-Ｄ)
であり、そのうちＶｏｕｔは電力出力電壓で，Ｖｉｎは電圧入力、Ｄは作業周期、かつＤ≦１である。

上記の式で分かるように、前記制御装置２５０の制御に従って、前記第二スイッチング素子２３０は昇圧回路２００の作業周期を制御し、前記第一スイッチング素子
２２０とアクティブダイオード２６０は昇圧回路２００の制御を用いて作業が不要な際出力と入力を止め，そこで前記レギュレーターの出力電圧を対応させ、燃料バッテリーの出力電圧を比較的高い電圧出力に変換し、それにより昇圧の目的を達成させる。

前述の具体的実施例に基づき、負荷の電圧設定が比較的低いとき、燃料バッテリーの出力電圧が負荷の電壓より高く，前記制御装置２５０の制御が前記第一スイッチング素子２２０と第二スイッチング素子２３０をオフにし，さらにアクティブダイオード２６０もオフにし，かつ前記ＬＶＤＳは燃料バッテリーの電圧減圧を負荷の必要な電圧に変換する。また負荷電圧の設定が比較的高いとき、燃料バッテリーの出力電圧は負荷所の必要な電圧より低く、このとき前記ＬＶＤＳは自動的にオン・オフを行い、また昇圧回路は燃料バッテリーの出力電圧を負荷の必要な電圧に変換する。

本考案は具体的な実施例を挙げているが、掲載した具体的実施例は本考案を限定するものではなく、この分野に詳しい技術者が、本考案の精神の範囲を離脱しない範囲で行う各種の変化や装飾はすべて本考案の範囲内であり、本考案の保護範囲は付属の特許申請範囲の定めるものとする。

燃料バッテリーのレギュレーター回路の作業ブロック図である。昇圧回路の回路概略図である。

符号の説明

１１０燃料バッテリー
１２０昇圧回路
１３０ LVDS
１４０負荷
１５０レギュレーター
１６０再生バッテリー
２００昇圧回路
２１０誘導子
２２０第一スイッチング素子
２３０第二スイッチング素子
２４０コンデンサ
２５０制御装置
２６０アクティブダイオード

Claims

負荷端が必要とする電力源を提供するのに用いられる燃料バッテリーと、
燃料バッテリーの出力電圧を上げるのに用いられる昇圧回路と、
燃料バッテリーの出力電圧を下げるのに用いられる減圧回路を含み、
前記昇圧回路はさらに前記昇圧回路のオン状態とオフ状態のいずれかの状態を選択するスイッチング手段を含むことを特徴とする燃料バッテリー用のレギュレーター。
前記昇圧回路のスイッチング手段はさらに、
昇圧回路が働かないときに、出力と入力をオフにすることを制御するのに用いられる第一スイッチング素子と、
昇圧回路の作業周期を制御するのに用いられる第二スイッチング素子と、
制御装置を含み、
前記昇圧回路は第一スイッチング素子と第二スイッチング素子により交互に切替えられ、入力端の電圧より高い電圧を得ることを特徴とする請求項１に記載の燃料バッテリー用のレギュレーター。
前記第一スイッチング素子はアクティブダイオードを含むことを特徴とする請求項２に記載の燃料バッテリー用のレギュレーター。
前記第二スイッチング素子はMOSFETのスイッチング素子から選択することを特徴とする請求項２に記載の燃料バッテリー用のレギュレーター。
減圧回路はLVDSのレギュレーターであることを特徴とする請求項１に記載の燃料バッテリー用のレギュレーター。
燃料バッテリーは直接メタノール燃料バッテリーであることを特徴とする請求項１に記載の燃料バッテリー用のレギュレーター。
前記燃料バッテリーはさらに再生バッテリーを含み、燃料バッテリーが所定電圧下では負荷端に対して電力パワーを十分に供給することを特徴とする請求項１に記載の燃料バッテリー用のレギュレーター。
前記再生バッテリーはLiバッテリーと、他の負荷端を動作させる電源装置のいずれかのバッテリーから選択することを特徴とする請求項７に記載の燃料バッテリー用のレギュレーター。