TWM298838U - Voltage regulator for fuel cell - Google Patents

Description

M298838 八、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 之其中該電子電 負載的電 本創作係利用電子電路來實 路具有升壓與降壓之功效，罝^了裒置，其中 壓，使其得到定電壓於_。穩疋燃料電池輪出於 【先前技術】 在習知技術中’藉由燃料電池(fue 當負載端為低負載時，燃料電 ）的工作特性得知 當為高負載時，輸出為較較高之電壓，反之， 電壓，需提供精確控制的電源電屋較高或較低的穩马 裝置必須將電池的36V龍 列如負载為手機時，該穩· 或處理器核辦要求的L8V或^。^ 1/0树所要求的3.3V， 置必須將電壓提升到4.5V以驅動h ^外—些情況下’穩壓装 面、提升到W以職CCD相機、^升到5V队驅動腦介 要求的4kV高壓。 機拉組’或瞬間提升到氤閃光燈所 另外，由於燃料電池之輸出電 以單一的雌秘請壓化，使得無法僅 故本創作有鑑於上述習知技電壓需求。 ?々壯班 . 缺失’因而亟思發明，以一雷 路衣置，以扶供一燃料電池昇降壓， ^ 盥之前習知枯蓺4 U I亚棱供一穩定電壓的輸出， ”之引自4技_比，更能使電路做有效之運作。 【新型内容】 本創作的主要目的係提供—種用於燃料電池之穩壓裝置，用以 M298838 壓㈣路_並聯的 壓電路的開啟或^包路更進—步具有開關手段，用以選擇升 聯的為作上述目的用於燃料電池之穩壓裝置可包括並 ίfΓ降壓魏，域關包括—低壓差線性 γτη A 鋪電权輸出·高於貞載之電愿， 该LDO會將燃料電池之電壓降 兩 ；：1^ 合^料，此時該LD0會自動咖，而升壓電路 曰將燃〜池之輸出電壓升μ為負載所需之·。 作係—觀_料電池之穩職置，魏置主要使用電子 迅來貝現’亚穩定輸出於負載的電壓 =而t ’:爾使得成本增力，且也會減少燃料電池的 料w科技電子產品的特殊規格的電源(如3.3v)，_ 出:易=壓亦不容易達到此規格的電壓，因燃料電池的輸 電壓轉換裝置。基本升壓轉換器，轉 ^人，疋的 «^.(MOSFET) . . 卜於由ί屬魏物半導體電晶開關與二極體交替切換，就可广到 出二壓輸出，而達成升壓的目的，其輸入電壓;輸

Vout/Vin=l/(l-D) M298838 又其中v〇ut係輸出電壓，vin係輸入電壓，D係工作週期，助& 故輸出會比輸入電壓高。 的/置H要卩f較低的’可以_低壓差線性穩壓器(咖) 的衣置末達成降壓之目的。相較於常用的降壓電路， ) 升壓電路並聯，而操作於輸人電壓易隨負載變動之系統中、^ 有=面積佔用率低、價格低和功耗更低的優點，又低壓差: 駐作原理是藉由負反綱整 7 LDO是-個__DC/DC轉換器。 I、保持不文，且 聯的形式’置於燃料電池與負載端間，將升壓電路 131 ^ 壓器(LD〇)之輸出_ _咐 料電繼^攝賴貞載物微高於大部份燃 【實施方式】 +參考第-圖所顯示，其係本創作用於燃料電池之穩壓裝置的 屯路方顧，謝_池戰氣連接—碰輕⑽，且透過該 穩壓裝請’該燃料電謂產生的電力因此以預定賴的電力 形式供給至一負載端140。 刚述之燃料電池11G係—姻富氫_與氧燃料之電化學反 魅tl相電源產絲置，㈣接？醇_魏偶實施例來 現:该=電池11G可以係_ψ_:料與氧氣進行電化學反應 者；該穩壓裝置15(3係包括—升壓手段以及一降 i |又’且根據該負載140之電力的電壓需求，該穩壓裝置150 M298838 可選擇採用升壓手段或是降壓手段，用以調節該燃料電池训輸 ^电力之％其巾耕壓手段侧以提升該轉電池no輸出 電力的電壓，該降壓手段係用以降低該燃料電池ιι〇輸出電力的 電壓、’,而該升料段與降壓手段可分別由—倾電路120以及— 低壓I線性穩壓器13〇所達成，且該升壓電路12〇與降遷電路⑽ 係相互電氣並聯；以及該負載140係一電子裝置，該負載⑽备 消耗該燃料電池U0所產生的輸出電力。 曰 …前述之升«路⑽係軒電路來達耕好段， 壓電路120之其一電路狀態實施例將於說明書後文作進—步地 細說明’且該升㈣路12G包括__手段，該咖手段係肋 =開啟或_升壓電細，且該開關手段可選擇由二極體開關 :辨料晶體„元相及其它_元件所達 =’則述之健鎌性顏n 13G也可雌係彻電子電 110降^!段。因此，當該負载端⑽的電顧求高於_料電、、也 電路段會選擇開啟該升壓 千「 电1〇的輪出電力會透過該升_路120 t ^ ^ 14〇 ^ 該，的電壓需求低於該燃料電池二^ 升壓电路120之開關手段會選擇關閉該升壓 j。亥 110的輸出電力合透過兮彻颅、， 该燃料電池 輸出_ W 細編13G進行賴轉換，而 出对應该負载端140所需求電壓的電力。 而 再者，該繼__ m _____ M298838 内路與茶考電壓比較，而控制開啟或關閉該低壓差線性 穩壓器，進而輸_定的至該負載端140。 用於燃料電池之穩壓裝置的電路中，可進一步包 括—人兒池160,該二次電池16〇係一可充電式的電池裝置，用 以配合該辦、料雷、冰 ^ 针兒池110,而提供該負載端140所需之電力功率。 …二考第一圖所頒不，其係本創作用於燃料電池之穩壓裝置的

\兒路的私路不思圖，該升壓電路細包括電感器、⑽、第一開 關元件220、箆- pq μ - 、 乐—開關兀件230、電容器240以及控制器250及主 β式-極體260所組成。其中該第一開關元件22〇係選擇主動二 極^疋件以及其它開關元件所達成，該第二開關元件230係選擇 由金屬氧化物半導電晶體關元件以及其它_元件所達成；以 及該控制器250係用以選擇該第一開關元件220與第二開關元件 ^ 動式—極體26G為開啟狀態或關閉狀態，且該控制器250 係根據知壓裝置之輸入電屬 J私堙對^ ^I置之輸出電壓的關係式進行 控制該第一開關元件220與主動式二極體同時啟閉，但與第二 開關兀件23G交替切換，此關係式為·· 其中V⑽係細賴，Vin係輸人電壓，_二作職，且㈣。 5 230 %路之工作週期，該第一開關元件220及主動 ί 用於控制當升愿電路細不需工作時將輪出與: ，因此使得該穩壓裝置之輪出電壓會產生相對的響應，、: M298838 將燃料電池之輸出電壓轉換為較高的電壓輸出，因此達成升严 目的。 基於w述之具體實施例，當負載電壓設定較低時，燃料電池之 輸出電壓高於負載的電壓’該控制器250控制會關閉該第二開 凡件220及第二開關元件23〇，並進一步關閉主動式二極體細， 且該低壓差雜顧时龍料電池之電壓降轉 之電壓；而當負載電壓設定較高時，燃料電 、;^戰所而

娜需之電壓，此時該低壓差線性二 ==將會: 壓電路會將燃料電池之輸出電壓轉換為負裁所需之電壓'才而 =本創作已以具體實施例揭露如上，然 ^ 精神和耗圍内’當可作各種之更動與潤飾， = 圍所界定者為準。本们作之保護耗圍當視後附之申請專利範 【圖式簡單說明】 第-圖係燃料電池穩壓電路工作方塊圖 第二圖係升壓電路的麵示意圖。 【主要元件符號說明】 110燃料電池 120升壓電路 130低壓差線性穩壓器 140負載 M298838 150穩壓裝置 160二次電池 200升壓電路 210電感器 220第一開關元件 230第二開關元件 240電容器 250控制器 260主動式二極體

Claims (1)

1. M298838 九、申睛專利範圍： 1、一種用於燃料電池之穩壓裝置，包括·· -燃料電池’係用於提供負载端所需要之電力源； 一升壓電路，係用於提升燃料電池之輸出電壓「以及 -降壓電路’侧於降健料電池之輸出電壓； 其中該升壓電路更包括一開關手段 態以及_嶋m 擇树―路之開啟狀 2、如申請翻翻第！ 於轉電池之_裝置，其 之開關手段進一步包括： VI衣置 :第一開關元件，制於控制升壓電路不以作時將輪出與輪入截 及 —第二開關s件，係用於控制升壓電路之1作週期； 一控制器； 其中該升壓聚置係透過第一開關元件與第二開關元件交替切 以得到比輸入高的電壓輸出。 用 3 開關 如申明專利範圍第2項用於燃料電池之麵裝置，其中該第 元件係包括主動二極體元件。 、開關 4如申请專利範圍第2項用於燃料電池之麵袭置，其中該第 几件係選擇為金屬氧化物半導電晶賴關元件。 5、如申請專利範圍第i 於燃料電池之麵 一低壓差線性穩壓器。 -口仏兔路係 12