JPH1094247A - エネルギー蓄積器を有する電気機器 - Google Patents
エネルギー蓄積器を有する電気機器Info
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- JPH1094247A JPH1094247A JP9224742A JP22474297A JPH1094247A JP H1094247 A JPH1094247 A JP H1094247A JP 9224742 A JP9224742 A JP 9224742A JP 22474297 A JP22474297 A JP 22474297A JP H1094247 A JPH1094247 A JP H1094247A
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- voltage
- converter
- switch
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion 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
- H02M3/145—Conversion 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
- H02M3/155—Conversion 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
- H02M3/156—Conversion 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
- H02M3/158—Conversion 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
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- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 種々異なる放電特性を有する種々のエネルギ
ー蓄積器の使用可能性という点でフレキシビリティが高
いように構成する。 【解決手段】 ネルギー蓄積器から送出される電圧(U
E)を、電気機器の回路の電圧供給に用い、近似的に一
定で可変である少なくとも1つの供給電圧(Uout)
に変換するための回路装置(14)が設けられており、
該回路装置(14)は第1の回路状態(図6参照)では
ダウンコンバータとして、エネルギー蓄積器(6)から
送出される電圧(UE)を供給電圧(Uout)に降圧
し、該回路装置(14)は第2の回路状態(図5参照)
ではアップコンバータとして、エネルギー蓄積器(6)
から送出される電圧(UE)を供給電圧(Uout)に
昇圧し、回路装置(14)の構成素子(L、R、S、
D、C1)はダウンコンバータでも、アップコンバータ
でも使用されるように構成する。
ー蓄積器の使用可能性という点でフレキシビリティが高
いように構成する。 【解決手段】 ネルギー蓄積器から送出される電圧(U
E)を、電気機器の回路の電圧供給に用い、近似的に一
定で可変である少なくとも1つの供給電圧(Uout)
に変換するための回路装置(14)が設けられており、
該回路装置(14)は第1の回路状態(図6参照)では
ダウンコンバータとして、エネルギー蓄積器(6)から
送出される電圧(UE)を供給電圧(Uout)に降圧
し、該回路装置(14)は第2の回路状態(図5参照)
ではアップコンバータとして、エネルギー蓄積器(6)
から送出される電圧(UE)を供給電圧(Uout)に
昇圧し、回路装置(14)の構成素子(L、R、S、
D、C1)はダウンコンバータでも、アップコンバータ
でも使用されるように構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電流供給に用いる
エネルギー蓄積器を有する電気機器、例えば無線機器に
関する。
エネルギー蓄積器を有する電気機器、例えば無線機器に
関する。
【0002】
【従来の技術】移動無線機器の分野では、ますます小型
かつ軽量な端末機器が開発されている。機器重量の点で
は使用されるエネルギー蓄積器が重要な役割を果たし、
このエネルギー蓄積器は機器総重量の大部分を占める。
エネルギー蓄積器として通常は蓄電池が使用される。エ
ネルギー蓄積器の設計では同時に、エネルギー蓄積器に
蓄積可能なエネルギーによる使用時間ができるだけ長く
なるように努める。刊行物 Funkschau 2/95、52頁に
は、GSM規格(Global System of Mobile communicat
ions)に従ってリチウム電池を移動無線機器に使用する
ことが示されている。この種の電池により移動無線機器
を実現するための詳細は述べない。ここでの問題点は、
他のエネルギー蓄積器に対して異なる放電特性に適合さ
せることである。
かつ軽量な端末機器が開発されている。機器重量の点で
は使用されるエネルギー蓄積器が重要な役割を果たし、
このエネルギー蓄積器は機器総重量の大部分を占める。
エネルギー蓄積器として通常は蓄電池が使用される。エ
ネルギー蓄積器の設計では同時に、エネルギー蓄積器に
蓄積可能なエネルギーによる使用時間ができるだけ長く
なるように努める。刊行物 Funkschau 2/95、52頁に
は、GSM規格(Global System of Mobile communicat
ions)に従ってリチウム電池を移動無線機器に使用する
ことが示されている。この種の電池により移動無線機器
を実現するための詳細は述べない。ここでの問題点は、
他のエネルギー蓄積器に対して異なる放電特性に適合さ
せることである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に述べた形式の電気機器において、種々異なる放電特性
を有する種々のエネルギー蓄積器の使用可能性という点
でフレキシビリティが高いように構成することである。
に述べた形式の電気機器において、種々異なる放電特性
を有する種々のエネルギー蓄積器の使用可能性という点
でフレキシビリティが高いように構成することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、エネルギー蓄積器から送出される電圧を、電気機器
の回路の電圧供給に用い、近似的に一定で可変である少
なくとも1つの供給電圧に変換するための回路装置が設
けられており、該回路装置は第1の回路状態ではダウン
コンバータとして、エネルギー蓄積器(から送出される
電圧を供給電圧に降圧し、該回路装置(は第2の回路状
態ではアップコンバータとして、エネルギー蓄積器から
送出される電圧を供給電圧に昇圧し、回路装置の構成素
子はダウンコンバータでも、アップコンバータでも使用
されるように構成して解決される。
り、エネルギー蓄積器から送出される電圧を、電気機器
の回路の電圧供給に用い、近似的に一定で可変である少
なくとも1つの供給電圧に変換するための回路装置が設
けられており、該回路装置は第1の回路状態ではダウン
コンバータとして、エネルギー蓄積器(から送出される
電圧を供給電圧に降圧し、該回路装置(は第2の回路状
態ではアップコンバータとして、エネルギー蓄積器から
送出される電圧を供給電圧に昇圧し、回路装置の構成素
子はダウンコンバータでも、アップコンバータでも使用
されるように構成して解決される。
【0005】
【発明の実施の形態】とりわけ、ソフトウェア制御され
るスイッチが設けられ、このスイッチの切替位置は、ダ
ウンコンバータでもアップコンバータでも使用される構
成素子がダウンコンバータの一部として、またはアップ
コンバータの一部として作用するかに依存する。
るスイッチが設けられ、このスイッチの切替位置は、ダ
ウンコンバータでもアップコンバータでも使用される構
成素子がダウンコンバータの一部として、またはアップ
コンバータの一部として作用するかに依存する。
【0006】ダウンコンバータにより、所要の供給電圧
に対して過度に高い電圧がエネルギー蓄積器から送出さ
れても所要の値に低減される。相応にしてアップコンバ
ータにより、エネルギー蓄積器から送出される電圧が、
所要の供給電圧よりも低い場合にはこれが昇圧される。
このことは特に、リチウムエネルギー蓄積器が使用され
る場合に有利である。すなわちリチウム電池またはリチ
ウムバッテリーでは、その出力電圧が放電のときに低下
し、電子素子に対する通常の供給電圧の上側と下側にあ
る電圧領域を越え、そのため送出される電圧を所要の供
給電圧値に昇圧または降圧によって適合させる必要があ
る。構成部材をダウンコンバータに対してもアップコン
バータに対しても使用することによって、回路技術的コ
ストが低減される。またソフトウェア制御される、アッ
プコンバータとダウンコンバータとの間のスイッチによ
って、エネルギー蓄積器から送出される、降下する電圧
が所要の供給電圧値に達すると直ちに高速応答すること
ができる。ここでも通常の公差閾値が考慮される。ソフ
トウェア制御されるスイッチの代わりに、アナログ技術
で構成された制御スイッチも切り替えに適するが、その
フレキシビリティは非常に制限される。
に対して過度に高い電圧がエネルギー蓄積器から送出さ
れても所要の値に低減される。相応にしてアップコンバ
ータにより、エネルギー蓄積器から送出される電圧が、
所要の供給電圧よりも低い場合にはこれが昇圧される。
このことは特に、リチウムエネルギー蓄積器が使用され
る場合に有利である。すなわちリチウム電池またはリチ
ウムバッテリーでは、その出力電圧が放電のときに低下
し、電子素子に対する通常の供給電圧の上側と下側にあ
る電圧領域を越え、そのため送出される電圧を所要の供
給電圧値に昇圧または降圧によって適合させる必要があ
る。構成部材をダウンコンバータに対してもアップコン
バータに対しても使用することによって、回路技術的コ
ストが低減される。またソフトウェア制御される、アッ
プコンバータとダウンコンバータとの間のスイッチによ
って、エネルギー蓄積器から送出される、降下する電圧
が所要の供給電圧値に達すると直ちに高速応答すること
ができる。ここでも通常の公差閾値が考慮される。ソフ
トウェア制御されるスイッチの代わりに、アナログ技術
で構成された制御スイッチも切り替えに適するが、その
フレキシビリティは非常に制限される。
【0007】有利な実施例では、回路装置がインダクタ
ンス、抵抗、ダイオード、コンデンサ構成体、およびス
イッチを有し、このスイッチのスイッチング周波数はソ
フトウェア制御される。これらの素子は、回路装置の第
1の回路状態ではダウンコンバータとして動作し、第2
の回路状態ではアップコンバータとして動作する。ここ
では例えば回路装置の第1の回路状態では、エネルギー
蓄積器から送出される電圧がアース電位と、インダクタ
ンスおよび抵抗からなる直列回路の端子との間に印加さ
れ、インダクタンスと抵抗からなる直列回路の他方の端
子は、ソフトウェア制御されるスイッチング周波数を有
するスイッチの一方の端子と接続され、このスイッチの
他方の端子はアース電位に接続されている。また前記直
列回路の他方の端子はさらにダイオードのアノードと接
続されている。コンデンサ構成体はダイオードのカソー
ドとアース電位との間に接続され、供給電圧はコンデン
サ構成体から取り出される。回路装置の第2の回路状態
では、エネルギー蓄積器から送出される電圧がアース電
位と、ソフトウェア制御されるスイッチング周波数を有
するスイッチの一方の端子との間に印加される。このス
イッチの他方の端子はダイオードのカソードに接続さ
れ、さらにインダクタンスと抵抗からなる直列回路の端
子と接続されている。コンデンサ構成体は、インダクタ
ンスと抵抗からなる直列回路の他方の端子とアース電位
との間に接続され、供給電圧が同じようにコンデンサ構
成体から取り出される。これにより回路は非常に小さな
コストで実現される。必要な構成素子の数はスイッチ制
御のためのソフトウェア制御の実現のためのコストと同
じほど小さい。
ンス、抵抗、ダイオード、コンデンサ構成体、およびス
イッチを有し、このスイッチのスイッチング周波数はソ
フトウェア制御される。これらの素子は、回路装置の第
1の回路状態ではダウンコンバータとして動作し、第2
の回路状態ではアップコンバータとして動作する。ここ
では例えば回路装置の第1の回路状態では、エネルギー
蓄積器から送出される電圧がアース電位と、インダクタ
ンスおよび抵抗からなる直列回路の端子との間に印加さ
れ、インダクタンスと抵抗からなる直列回路の他方の端
子は、ソフトウェア制御されるスイッチング周波数を有
するスイッチの一方の端子と接続され、このスイッチの
他方の端子はアース電位に接続されている。また前記直
列回路の他方の端子はさらにダイオードのアノードと接
続されている。コンデンサ構成体はダイオードのカソー
ドとアース電位との間に接続され、供給電圧はコンデン
サ構成体から取り出される。回路装置の第2の回路状態
では、エネルギー蓄積器から送出される電圧がアース電
位と、ソフトウェア制御されるスイッチング周波数を有
するスイッチの一方の端子との間に印加される。このス
イッチの他方の端子はダイオードのカソードに接続さ
れ、さらにインダクタンスと抵抗からなる直列回路の端
子と接続されている。コンデンサ構成体は、インダクタ
ンスと抵抗からなる直列回路の他方の端子とアース電位
との間に接続され、供給電圧が同じようにコンデンサ構
成体から取り出される。これにより回路は非常に小さな
コストで実現される。必要な構成素子の数はスイッチ制
御のためのソフトウェア制御の実現のためのコストと同
じほど小さい。
【0008】コンデンサ構成体が複数のコンデンサを有
しており、そのうちの少なくとも1つのコンデンサがソ
フトウェア制御で作用しないように、コンデンサ構成体
の全体容量を第1または第2の回路状態の存在に応じて
切り替えることができれば、簡単、適切かつ十分に高速
にコンデンサ構成体の全体容量を所要の値に、アップコ
ンバータ構成部およびダウンコンバータ構成部として使
用する際に切り替えることができる。
しており、そのうちの少なくとも1つのコンデンサがソ
フトウェア制御で作用しないように、コンデンサ構成体
の全体容量を第1または第2の回路状態の存在に応じて
切り替えることができれば、簡単、適切かつ十分に高速
にコンデンサ構成体の全体容量を所要の値に、アップコ
ンバータ構成部およびダウンコンバータ構成部として使
用する際に切り替えることができる。
【0009】回路装置およびその回路状態を制御するた
めに設けられた手段をただ1つのチップに配置すれば、
大量生産に適した安価な本発明の実現が得られる。
めに設けられた手段をただ1つのチップに配置すれば、
大量生産に適した安価な本発明の実現が得られる。
【0010】本発明はさらに、可変第1電圧を少なくと
も近似的に一定で設定可能な第2電圧に変換するための
回路装置にも関する。この回路装置は第1の回路状態で
はダウンコンバータとして第1電圧を第2電圧に降圧
し、第2の回路状態ではアップコンバータとして第1の
電圧を第2の電圧に昇圧し、ダウンコンバータでもアッ
プコンバータでも用いられる構成素子が設けられてい
る。例えば、回路装置がソフトウェア制御によって制御
可能なスイッチを有しており、このスイッチの切替位置
は、ダウンコンバータでもアップコンバータでも用いら
れる構成素子がダウンコンバータの一部として動作する
か、またはアップコンバータの一部として動作するかに
依存している。
も近似的に一定で設定可能な第2電圧に変換するための
回路装置にも関する。この回路装置は第1の回路状態で
はダウンコンバータとして第1電圧を第2電圧に降圧
し、第2の回路状態ではアップコンバータとして第1の
電圧を第2の電圧に昇圧し、ダウンコンバータでもアッ
プコンバータでも用いられる構成素子が設けられてい
る。例えば、回路装置がソフトウェア制御によって制御
可能なスイッチを有しており、このスイッチの切替位置
は、ダウンコンバータでもアップコンバータでも用いら
れる構成素子がダウンコンバータの一部として動作する
か、またはアップコンバータの一部として動作するかに
依存している。
【0011】
【実施例】本発明を以下、図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
【0012】図1には、ここでは無線装置として構成さ
れた電気機器1が示されてる。この電気機器のデジタル
素子は機能ブロック2にまとめられている。機能ブロッ
ク2は例えばベースバンド変換器、デジタルシグナルプ
ロセッサ、マイクロプロセッサ、およびROM、RAM
のような記憶手段を有する。マイクロプロセッサも機能
ブロック2に含むことができる。機能ブロック2は、無
線機器1のデジタル信号処理を実行する素子を有する。
機能ユニット3は、RF部とIF部、および電力増幅回
路を備えた無線機器1の送/受信ユニット1を有する。
機能ユニット3の素子は機能ユニット2の素子に相当す
る。機能ユニット3の送/受信ユニットはアンテナ4と
結合しており、アンテナを介して無線信号が送受信され
る。無線機器1は、この実施例では別個のチップとして
実現された機能ユニット5を有する。この機能ユニット
5は、無線機器1の素子の電流供給に用いる供給電圧U
outを、エネルギー蓄積器6から送出された電圧UE
から形成するのに用いる。エネルギー蓄積器6は、この
実施例ではリチウム電池として実現されている。しかし
リチウムバッテリーとして実現することも、他のエネル
ギー蓄積器形式で実現することも可能である。装置7は
エネルギー蓄積器6の温度測定に用い、測定された温度
から制御電圧Uθ、Eを導出する。この制御電圧は後続
処理のために機能ユニット5に供給される。装置7は例
えば熱素子を有する。温度測定によって例えばエネルギ
ー蓄積器6の過熱を検知することができ、これによりエ
ネルギー蓄積器の損傷を回避するための別の措置を開始
することができる。さらに温度測定はエネルギー蓄積器
の充電時に必要である。この充電は、固定値メモリ9
(図2参照)に記憶された充電アルゴリズムを使用して
行われる。
れた電気機器1が示されてる。この電気機器のデジタル
素子は機能ブロック2にまとめられている。機能ブロッ
ク2は例えばベースバンド変換器、デジタルシグナルプ
ロセッサ、マイクロプロセッサ、およびROM、RAM
のような記憶手段を有する。マイクロプロセッサも機能
ブロック2に含むことができる。機能ブロック2は、無
線機器1のデジタル信号処理を実行する素子を有する。
機能ユニット3は、RF部とIF部、および電力増幅回
路を備えた無線機器1の送/受信ユニット1を有する。
機能ユニット3の素子は機能ユニット2の素子に相当す
る。機能ユニット3の送/受信ユニットはアンテナ4と
結合しており、アンテナを介して無線信号が送受信され
る。無線機器1は、この実施例では別個のチップとして
実現された機能ユニット5を有する。この機能ユニット
5は、無線機器1の素子の電流供給に用いる供給電圧U
outを、エネルギー蓄積器6から送出された電圧UE
から形成するのに用いる。エネルギー蓄積器6は、この
実施例ではリチウム電池として実現されている。しかし
リチウムバッテリーとして実現することも、他のエネル
ギー蓄積器形式で実現することも可能である。装置7は
エネルギー蓄積器6の温度測定に用い、測定された温度
から制御電圧Uθ、Eを導出する。この制御電圧は後続
処理のために機能ユニット5に供給される。装置7は例
えば熱素子を有する。温度測定によって例えばエネルギ
ー蓄積器6の過熱を検知することができ、これによりエ
ネルギー蓄積器の損傷を回避するための別の措置を開始
することができる。さらに温度測定はエネルギー蓄積器
の充電時に必要である。この充電は、固定値メモリ9
(図2参照)に記憶された充電アルゴリズムを使用して
行われる。
【0013】図2により機能ブロック5の構成を詳細に
説明する。この機能ブロックは本実施例では別個のチッ
プとして構成されており、このチップは書き込み/読み
出しメモリ(RAM)8,すでに述べたプログラムメモ
リとして用いる固定値メモリ(ROM)9,発振器1
0,2つのアナログ/デジタル変換器11,12、マイ
クロプロセッサ機能を実行する制御ユニット13および
回路装置14を有する。参照符号8から14により示さ
れた素子は、チップ内部バスシステム15を介して相互
に結合されており、これにより相互通信が可能である。
アナログ/デジタル変換器11はここでは、エネルギー
蓄積器6のちょうど存在する出力電圧UEのデジタル化
に用いる。アナログ/デジタル変換器12は温度測定電
圧Uθ、Eをデジタル化する。以下さらに詳細に説明す
る回路装置14は、固定値メモリ9に記憶されたプログ
ラムによってソフトウェア制御される。この回路装置
は、供給されるエネルギー蓄積器電圧UEから供給電圧
Uoutを形成する。この供給電圧は無線機器1の電流
供給に用いられる。供給電圧Uoutは後でさらに説明
するように可変である。さらに異なる供給電圧Uout
を形成するために、複数の回路装置を並列に駆動するこ
とができる。
説明する。この機能ブロックは本実施例では別個のチッ
プとして構成されており、このチップは書き込み/読み
出しメモリ(RAM)8,すでに述べたプログラムメモ
リとして用いる固定値メモリ(ROM)9,発振器1
0,2つのアナログ/デジタル変換器11,12、マイ
クロプロセッサ機能を実行する制御ユニット13および
回路装置14を有する。参照符号8から14により示さ
れた素子は、チップ内部バスシステム15を介して相互
に結合されており、これにより相互通信が可能である。
アナログ/デジタル変換器11はここでは、エネルギー
蓄積器6のちょうど存在する出力電圧UEのデジタル化
に用いる。アナログ/デジタル変換器12は温度測定電
圧Uθ、Eをデジタル化する。以下さらに詳細に説明す
る回路装置14は、固定値メモリ9に記憶されたプログ
ラムによってソフトウェア制御される。この回路装置
は、供給されるエネルギー蓄積器電圧UEから供給電圧
Uoutを形成する。この供給電圧は無線機器1の電流
供給に用いられる。供給電圧Uoutは後でさらに説明
するように可変である。さらに異なる供給電圧Uout
を形成するために、複数の回路装置を並列に駆動するこ
とができる。
【0014】図3に基づいて、リチウムエネルギー蓄積
器(リチウム電池またはリチウムバッテリー)のエネル
ギー蓄積器電圧UEの経過を充電状態Lzに依存して説
明する。リチウムエネルギー蓄積器6は実質的に線形の
放電曲線16を有する。完全充電状態(ポイント17)
では、リチウム電池は例えば約4Vの電圧UEを送出す
る。放電時には送出される電圧UEは約2.1Vに降下
する。閾値電圧Usが示されており、その値は無線機器
1の素子の電流ないし電圧供給に必要な供給電圧U
outに相当する。Usに対する典型値は2.7Vであ
る。この値は、無線機器1のデジタル素子に対する典型
的供給電圧から導出され、この値は3V±10%であ
る。閾値電圧Usに達すると、ポイント18により示さ
れた充電状態Lzに達する。この値は本実施例では40
%と50%の間である。閾値電圧Usの意味は以下の図
面についての説明から明らかである。
器(リチウム電池またはリチウムバッテリー)のエネル
ギー蓄積器電圧UEの経過を充電状態Lzに依存して説
明する。リチウムエネルギー蓄積器6は実質的に線形の
放電曲線16を有する。完全充電状態(ポイント17)
では、リチウム電池は例えば約4Vの電圧UEを送出す
る。放電時には送出される電圧UEは約2.1Vに降下
する。閾値電圧Usが示されており、その値は無線機器
1の素子の電流ないし電圧供給に必要な供給電圧U
outに相当する。Usに対する典型値は2.7Vであ
る。この値は、無線機器1のデジタル素子に対する典型
的供給電圧から導出され、この値は3V±10%であ
る。閾値電圧Usに達すると、ポイント18により示さ
れた充電状態Lzに達する。この値は本実施例では40
%と50%の間である。閾値電圧Usの意味は以下の図
面についての説明から明らかである。
【0015】図4により回路装置14の構成が示されて
る。回路装置14はインダクタンスL、抵抗R、ダイオ
ードD、スイッチSおよびコンデンサC1,C2を有す
る。スイッチSは、ソフトウェア制御される発振器10
(図2参照)により定められる周波数によって開閉され
る。さらに半導体スイッチとして構成されたスイッチS
1,S2,…S9が設けられている。これらスイッチの
位置は、回路装置14がアップコンバータとして動作す
るか、またはダウンコンバータとして動作するかに依存
する。スイッチS1とS2が位置02にあり、スイッチ
S5、S6およびS8が閉成されており、残りのスイッ
チS3,S4,S7およびS9が開放していると、回路
装置14はアップコンバータとして動作する。生じたア
ップコンバータは図5に明示されている。これに対し
て、スイッチS1とS2が位置01にあり、スイッチS
3,S4,S7およびS8が閉成されており、残りのス
イッチS5,S6およびS8が開放していると、回路装
置14はダウンコンバータとして動作する。ここで生じ
たダウンコンバータは図6に明示されている。
る。回路装置14はインダクタンスL、抵抗R、ダイオ
ードD、スイッチSおよびコンデンサC1,C2を有す
る。スイッチSは、ソフトウェア制御される発振器10
(図2参照)により定められる周波数によって開閉され
る。さらに半導体スイッチとして構成されたスイッチS
1,S2,…S9が設けられている。これらスイッチの
位置は、回路装置14がアップコンバータとして動作す
るか、またはダウンコンバータとして動作するかに依存
する。スイッチS1とS2が位置02にあり、スイッチ
S5、S6およびS8が閉成されており、残りのスイッ
チS3,S4,S7およびS9が開放していると、回路
装置14はアップコンバータとして動作する。生じたア
ップコンバータは図5に明示されている。これに対し
て、スイッチS1とS2が位置01にあり、スイッチS
3,S4,S7およびS8が閉成されており、残りのス
イッチS5,S6およびS8が開放していると、回路装
置14はダウンコンバータとして動作する。ここで生じ
たダウンコンバータは図6に明示されている。
【0016】スイッチS1〜S9の制御は制御ユニット
(図2参照)によって行われる。この制御は従って、固
定値メモリ9にファイルされているプログラム部分を用
いてソフトウェアで行われる。そのために機能ユニット
5はエネルギー蓄積器電圧UEを評価する。測定された
電圧UEがエネルギー蓄積器6の放電時に、図3の閾値
電圧Usに達すると、スイッチS1〜S9は次のように
切り替えられる。すなわちすでに上に述べたように、ダ
ウンコンバータとしての機能からアップコンバータとし
て機能に切り替えられる。有利には、閾値電圧Usを含
む公差領域ΔU(典型的には数十分の一V)が定められ
ており、電圧UEがこの閾値電圧に達するときに、ダウ
ンコンバータ機能からアップコンバータ機能に切り替え
られる。このことは実際には、電圧UEの測定が連続的
に行われるのではなく、規則的間隔をおいて行われる場
合に有利な構成である。このことによって、スイッチS
1〜S9の切り替えが、電圧UEが可能な限り閾値伝電
圧Usの近傍にあるときに行われることが保証される。
(図2参照)によって行われる。この制御は従って、固
定値メモリ9にファイルされているプログラム部分を用
いてソフトウェアで行われる。そのために機能ユニット
5はエネルギー蓄積器電圧UEを評価する。測定された
電圧UEがエネルギー蓄積器6の放電時に、図3の閾値
電圧Usに達すると、スイッチS1〜S9は次のように
切り替えられる。すなわちすでに上に述べたように、ダ
ウンコンバータとしての機能からアップコンバータとし
て機能に切り替えられる。有利には、閾値電圧Usを含
む公差領域ΔU(典型的には数十分の一V)が定められ
ており、電圧UEがこの閾値電圧に達するときに、ダウ
ンコンバータ機能からアップコンバータ機能に切り替え
られる。このことは実際には、電圧UEの測定が連続的
に行われるのではなく、規則的間隔をおいて行われる場
合に有利な構成である。このことによって、スイッチS
1〜S9の切り替えが、電圧UEが可能な限り閾値伝電
圧Usの近傍にあるときに行われることが保証される。
【0017】回路装置14が、アップコンバータとして
機能する回路状態にあるとき、その機能は図5の回路図
によって表される。電圧UEは、アース電位と、インダ
クタンスLおよび抵抗Rからなる直列回路の端子との間
に印加される。インダクタンスLおよび抵抗Rからなる
直列回路の他方の端子はスイッチSの端子、およびダイ
オードDのアノードと接続されている。スイッチSの他
方の端子はアース電位に接続されている。ダイオードD
のカソードはコンデンサC1およびC2からなる直列回
路の一方の端子と接続されている。コンデンサC1およ
びC2からなる直列回路の他方の端子はアース電位に接
続されている。この直列回路ないしダイオードDのカソ
ードとアース電位との間で供給電圧Uoutが取り出さ
れる。
機能する回路状態にあるとき、その機能は図5の回路図
によって表される。電圧UEは、アース電位と、インダ
クタンスLおよび抵抗Rからなる直列回路の端子との間
に印加される。インダクタンスLおよび抵抗Rからなる
直列回路の他方の端子はスイッチSの端子、およびダイ
オードDのアノードと接続されている。スイッチSの他
方の端子はアース電位に接続されている。ダイオードD
のカソードはコンデンサC1およびC2からなる直列回
路の一方の端子と接続されている。コンデンサC1およ
びC2からなる直列回路の他方の端子はアース電位に接
続されている。この直列回路ないしダイオードDのカソ
ードとアース電位との間で供給電圧Uoutが取り出さ
れる。
【0018】図6は、回路装置14がダウンコンバータ
として動作するときの回路図を示す。この場合、電圧U
Eはアース電位とスイッチS一方の端子との間に印加さ
れ、スイッチSの他方の端子はダイオードDのカソー
ド、およびインダクタンスLと抵抗Rからなる直列回路
の一方の端子に接続されている。ダイオードDのアノー
ドはアース電位に接続されており、インダクタンスLと
抵抗Rからなる直列回路の他方の端子はコンデンサC1
の一方の端子と接続されている。このコンデンサの他方
の端子はアース電位に接続されている。コンデンサC1
からは供給電圧Uoutが取り出される。スイッチS9
は閉成されているので、コンデンサC2は短絡されてお
り、作用しない。従ってこのコンデンサはこの回路図に
は示されていない。スイッチSのスイッチング周波数を
変化することによって、電圧Uoutのエネルギー蓄積
器電圧UEに対する比を、電圧UEの変化に適合させる
ことができる。適合はソフトウェア制御により、測定さ
れた電圧UEの評価によって、実質的に一定の供給電圧
Uoutが形成されるように行う。このために半導体ス
イッチとして構成されたスイッチSには発振器10か
ら、期間持続時間Tが可変であるデジタル信号15が供
給される。このデジタル信号は図7に概略的に示されて
いる。そこでは例えば、デジタル信号15の期間Tが示
されており、この期間Tは持続時間t1と持続時間t0
の加算から得られる。ここで持続時間t0は論理“0”
の存在に対するものであり、持続時間t1は論理“1”
の存在に対するものであり、それぞれの論理信号はここ
の図示されないスイッチSの制御入力側に供給される。
論理“1”の存在によりスイッチSは閉成し、論理
“0”の存在によりスイッチSは開放する。
として動作するときの回路図を示す。この場合、電圧U
Eはアース電位とスイッチS一方の端子との間に印加さ
れ、スイッチSの他方の端子はダイオードDのカソー
ド、およびインダクタンスLと抵抗Rからなる直列回路
の一方の端子に接続されている。ダイオードDのアノー
ドはアース電位に接続されており、インダクタンスLと
抵抗Rからなる直列回路の他方の端子はコンデンサC1
の一方の端子と接続されている。このコンデンサの他方
の端子はアース電位に接続されている。コンデンサC1
からは供給電圧Uoutが取り出される。スイッチS9
は閉成されているので、コンデンサC2は短絡されてお
り、作用しない。従ってこのコンデンサはこの回路図に
は示されていない。スイッチSのスイッチング周波数を
変化することによって、電圧Uoutのエネルギー蓄積
器電圧UEに対する比を、電圧UEの変化に適合させる
ことができる。適合はソフトウェア制御により、測定さ
れた電圧UEの評価によって、実質的に一定の供給電圧
Uoutが形成されるように行う。このために半導体ス
イッチとして構成されたスイッチSには発振器10か
ら、期間持続時間Tが可変であるデジタル信号15が供
給される。このデジタル信号は図7に概略的に示されて
いる。そこでは例えば、デジタル信号15の期間Tが示
されており、この期間Tは持続時間t1と持続時間t0
の加算から得られる。ここで持続時間t0は論理“0”
の存在に対するものであり、持続時間t1は論理“1”
の存在に対するものであり、それぞれの論理信号はここ
の図示されないスイッチSの制御入力側に供給される。
論理“1”の存在によりスイッチSは閉成し、論理
“0”の存在によりスイッチSは開放する。
【0019】アップコンバータに対しては、 Uout/UE=T/t0 が成り立ち、ダウンコンバータに対しては、 Uout/UE=t1/T が成り立つ。
【0020】従ってt0,t1およびTの変化によって
Uoutが必要に応じて変化される。回路装置14によ
り、形成された供給電圧Uoutを必要に応じて時折変
化させることも可能である。例えば、同時に作動するこ
とはなく異なる高さの供給電圧を必要とする無線機器1
の素子に、回路装置14のみを用いて給電することがで
きる。
Uoutが必要に応じて変化される。回路装置14によ
り、形成された供給電圧Uoutを必要に応じて時折変
化させることも可能である。例えば、同時に作動するこ
とはなく異なる高さの供給電圧を必要とする無線機器1
の素子に、回路装置14のみを用いて給電することがで
きる。
【0021】図5のアップコンバータのC1とC2から
なる直列回路の全体容量Cは、 C=T*IE,max/ΔUE である。図6のダウンコンバータの容量C1は、 C1=IE,min*T/(4*ΔUE) である。
なる直列回路の全体容量Cは、 C=T*IE,max/ΔUE である。図6のダウンコンバータの容量C1は、 C1=IE,min*T/(4*ΔUE) である。
【0022】ここで、IE,maxはエネルギー蓄積器
6から送出される最大システム電流に対するものであ
り、IE,minはエネルギー蓄積器6から送出される
最小システム電流に対するものである。最大および最小
システム電流は、無線機器1の素子の最大および最小電
流消費から得られる。ΔUEは、平滑コンデンサとして
のコンデンサC1とC2が補償する電圧偏偏位に対する
ものである。C2はここでは、値C1/4を有する。
6から送出される最大システム電流に対するものであ
り、IE,minはエネルギー蓄積器6から送出される
最小システム電流に対するものである。最大および最小
システム電流は、無線機器1の素子の最大および最小電
流消費から得られる。ΔUEは、平滑コンデンサとして
のコンデンサC1とC2が補償する電圧偏偏位に対する
ものである。C2はここでは、値C1/4を有する。
【図1】無線機器として構成された電気機器のブロック
回路図である。
回路図である。
【図2】エネルギー蓄積器から供給電圧を形成するため
の構成のブロック図である。
の構成のブロック図である。
【図3】リチウムエネルギー蓄積器の放電曲線を示す線
図である。
図である。
【図4】エネルギー蓄積器から供給電圧を形成するため
の回路装置の回路図である。
の回路装置の回路図である。
【図5】アップコンバータとして機能する図4の回路装
置の回路図である。
置の回路図である。
【図6】ダウンコンバータとして機能する図4の回路装
置の回路図である。
置の回路図である。
【図7】スイッチ制御のための制御信号の時間経過を示
す線図である。
す線図である。
1 無線電気機器 4 アンテナ 6 エネルギー蓄積器 9 固定値メモリ 10 発振器 11,12 アナログ/デジタル変換器 13 制御ユニット
Claims (9)
- 【請求項1】 電流供給に用いるエネルギー蓄積器
(6)を有する電気機器において、 エネルギー蓄積器から送出される電圧(UE)を、電気
機器の回路の電圧供給に用い、近似的に一定で可変であ
る少なくとも1つの供給電圧(Uout)に変換するた
めの回路装置(14)が設けられており、 該回路装置(14)は第1の回路状態(図6参照)では
ダウンコンバータとして、エネルギー蓄積器(6)から
送出される電圧(UE)を供給電圧(Uout)に降圧
し、 該回路装置(14)は第2の回路状態(図5参照)では
アップコンバータとして、エネルギー蓄積器(6)から
送出される電圧(UE)を供給電圧(Uout)に昇圧
し、 回路装置(14)の構成素子(L、R、S、D、C1)
はダウンコンバータでも、アップコンバータでも使用さ
れる、ことを特徴とする電気機器。 - 【請求項2】 回路装置(14)はソフトウェア制御さ
れるスイッチ(S1〜S9)を有し、 当該スイッチの切替位置は、ダウンコンバータでもアッ
プコンバータでも使用される構成素子(L、R、S、
D、C1)がダウンコンバータの一部として動作してい
るか、またはアップコンバータの一部として動作してい
るかに依存する、請求項1記載の電気機器。 - 【請求項3】 エネルギー蓄積器(6)はリチウムエネ
ルギー蓄積器である、請求項1または2記載の電気機
器。 - 【請求項4】 回路装置(14)は、インダクタンス
(L)、抵抗(R)、ダイオード(D)、コンデンサ
(C1,C2)およびスイッチ(S)を有し、 前記スイッチ(S)のスイッチング周波数はソフトウェ
ア制御され、 前記素子は回路装置(14)の第1の回路状態ではダウ
ンコンバータとして、第2の回路状態でアップコンバー
タとして動作する、請求項1から3までのいずれか1項
記載の電気機器。 - 【請求項5】 回路装置の第1の回路状態では、 エネルギー蓄積器(6)から送出される電圧(UE)が
アース電位と、インダクタンス(L)および抵抗(R)
からなる直列回路の一方の端子との間に印加され、 インダクタンス(L)および抵抗(R)からなる直列回
路の他方の端子は、ソフトウェア制御されるスイッチン
グ周波数を有するスイッチ(S)の一方の端子と接続さ
れ、該スイッチの他方の端子はアースに接続され、 前記直列回路の他方の端子はさらに、ダイオード(D)
のアノードと接続され、 コンデンサ構成体(C1,C2)はダイオード(D)の
カソードとアース電位との間に接続され、 供給電圧(Uout)はコンデンサ構成体(C1,C
2)から取り出され、 回路装置の第2の回路状態では、 エネルギー蓄積器(6)から送出される電圧
(Uout)はアース電位と、ソフトウェア制御される
スイッチング周波数を有するスイッチ(S)の一方の端
子との間に印加され、 該スイッチの他方の端子は、ダイオード(D)のカソー
ドと接続され、さらにインダクタンス(L)と抵抗
(R)からなる直列回路の一方の端子と接続され、コン
デンサ構成体(C1,C2)はインダクタンス(L)と
抵抗(R)からなる直列回路の他方の端子と、アース電
位との間に接続され、 供給電圧(Uout)は同じようにコンデンサ構成体
(C1,C2)から取り出される、請求項4記載の電気
機器。 - 【請求項6】 コンデンサ構成体(C1,C2)は複数
のコンデンサを有し、 当該コンデンサの少なくとも1つはソフトウェア制御に
よって作用しないように切り替えられ、 これによりコンデンサ構成体の全体容量は、第1の回路
状態または第2の回路状態が存在しているかに応じて変
化される、請求項4または5記載の電気機器。 - 【請求項7】 回路装置(14)と、回路状態を制御す
るために設けられた手段(8,9,10,11,12,
13,15)はただ1つのチップに配置されている、請
求項1から6までのいずれか1項記載の電気機器。 - 【請求項8】 可変の第1電圧(UE)を近似的に一定
で、設定可能な少なくとも1つの第2電圧(Uout)
に変換するための回路装置であって、 該回路装置は第1の回路状態では、ダウンコンバータと
して第1電圧(UE)を第2電圧(Uout)に降圧
し、 第2の回路状態では、アップコンバータとして第1電圧
(UE)を第2電圧(Uout)に昇圧し、 構成素子(L、R、S、D、C1)が設けられており、 当該構成素子は、ダウンコンバータでもアップコンバー
タでも使用される、ことを特徴とする回路装置。 - 【請求項9】 回路装置はソフトウェア制御により制御
可能なスイッチ(S1〜S9)を有し、 当該スイッチのスイッチ位置は、ダウンコンバータでも
アップコンバータでも使用される構成素子(L、R、
S、D、C1)がダウンコンバータの一部として動作す
るか、またはアップコンバータの一部として動作するか
に依存する、請求項8記載の回路装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19633664.3 | 1996-08-21 | ||
DE19633664A DE19633664A1 (de) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | Elektrisches Gerät mit Energiespeicher |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1094247A true JPH1094247A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=7803210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9224742A Pending JPH1094247A (ja) | 1996-08-21 | 1997-08-21 | エネルギー蓄積器を有する電気機器 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5966298A (ja) |
EP (1) | EP0825724A3 (ja) |
JP (1) | JPH1094247A (ja) |
DE (1) | DE19633664A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9209096B2 (en) | 2010-07-30 | 2015-12-08 | First Solar, Inc | Photoluminescence measurement |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19805545B4 (de) * | 1998-02-11 | 2010-12-02 | Palm, Inc. (n.d.Ges. d. Staates Delaware), Sunnyvale | Schaltungsanordnung zur Spannungsversorgung eines pulsförmig betriebenen Verbrauchers |
US6429632B1 (en) * | 2000-02-11 | 2002-08-06 | Micron Technology, Inc. | Efficient CMOS DC-DC converters based on switched capacitor power supplies with inductive current limiters |
DE102010048572A1 (de) * | 2010-10-18 | 2012-04-19 | Harzim Gmbh | Elektrische Schaltung und Verfahren zum Betrieb derselben |
DE102014012028A1 (de) * | 2014-08-13 | 2016-02-18 | Finepower Gmbh | Vorrichtung und ein Verfahren zum Laden oder Entladen eines elektrischen Energiespeichers mit beliebigen Betriebsspannungen |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4347474A (en) * | 1980-09-18 | 1982-08-31 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Solid state regulated power transformer with waveform conditioning capability |
JPS60215222A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-28 | Fuji Photo Film Co Ltd | 直流電源回路 |
US4654769A (en) * | 1984-11-02 | 1987-03-31 | California Institute Of Technology | Transformerless dc-to-dc converters with large conversion ratios |
DE3608082A1 (de) * | 1986-03-07 | 1987-09-10 | Licentia Gmbh | Schaltungsanordnung zur konstanthaltung der ausgangsgleichspannung bei wechselnder eingangsgleichspannung einer tiefsetz-hochsetzstellerkombination |
US5132895A (en) * | 1990-12-11 | 1992-07-21 | Motorola, Inc. | Variable charge pumping DC-to-DC converter |
DE4209053A1 (de) * | 1992-03-20 | 1993-09-23 | Telefunken Microelectron | Schaltreglersystem |
JPH06217532A (ja) * | 1992-12-15 | 1994-08-05 | Kokka O | 電源整流回路 |
US5345376A (en) * | 1993-02-19 | 1994-09-06 | Tescom Corporation | Switching power supply with electronic isolation |
US5596489A (en) * | 1994-01-14 | 1997-01-21 | Intel Corporation | Capacitive transformer having a switch responsive to clock signals |
US5414614A (en) * | 1994-06-06 | 1995-05-09 | Motorola, Inc. | Dynamically configurable switched capacitor power supply and method |
US5581454A (en) * | 1994-11-22 | 1996-12-03 | Collins; Hansel | High power switched capacitor voltage conversion and regulation apparatus |
-
1996
- 1996-08-21 DE DE19633664A patent/DE19633664A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-08-12 EP EP97202490A patent/EP0825724A3/de not_active Withdrawn
- 1997-08-19 US US08/914,472 patent/US5966298A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-08-21 JP JP9224742A patent/JPH1094247A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9209096B2 (en) | 2010-07-30 | 2015-12-08 | First Solar, Inc | Photoluminescence measurement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0825724A3 (de) | 2003-05-21 |
DE19633664A1 (de) | 1998-02-26 |
US5966298A (en) | 1999-10-12 |
EP0825724A2 (de) | 1998-02-25 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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