CN1069366A - 电源供电电路 - Google Patents

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Abstract

使用电池作为电源的装置需要电池具有较长的 寿命。通过使内部电路工作在低电压和低电流下可 降低电池的负荷。本发明目的在于提供一个紧凑的 低功耗的装置。用作电源的电池直接驱动低压电路 系统，当电池电压变为预置值时，一个转换电路转换 电源。当电池电压较高时，用于高压电路系统的电池 间接/直接驱动电路直接由电池驱动，当电池电压低 时，该电路由升压电路的输出(例如1.5V)供电，电源 转换的方式实现了降低功耗，延长电池寿命，减小电 池及装置的尺寸的目的。

Description

本发明涉及向利用电池作为电源的装置供电的电路。
由电池构成的电源的电压是具有一定限制的。
在图1中，标号1代表电池;2代表低压电路系统;3代表电压并压电路;4代表高压电路系统。在这样构成的电源中，在电池电压下工作的电路直接由电池驱动，其它电路由升压电路提升的必需的电压驱动。
由高压电路系统消耗的电功率可表示为升高的电压，导通电流及升压电路效率的倒数的乘积。由低压电路系统消耗的电功率可表示为电池电压与导通电流的乘积。由于电池的寿命取决于图1中高压电路系统4所消耗功率，人们一直试图降低导通电流及增加升压电路3的效率。但是，这些努力是受到限制的。
当电池电压瞬间降低时保护电源的一种方法见述于日本专利申请（JP-A-2-51335，1990年2月21日公布）名称为“电池电源设备”。该装置的目的并不在于降低功耗而具有其它的优点。
本发明的目的在于提供可以克服上述缺点以及降低高压电路系统的平均电压并且即使在导通电流不变的情况下减少功耗的电源供电电路。
本发明的另一个目的在于提供一种适合于对移动通讯供电间歇控制及延长电池使用时间的供电电源。
为实现上述目的，本发明提供一种电源供电电路，该电路将电池电压与电源转换予置电压或予定的基准电压比较用于转换电源，当电池电压高于或低于基准电压时，分别将电源转换到电池或升压电路输出。
电源供电电路可由半导体电路构成。
本发明的电源供电电路当电池电压较高时（例如≥1.3V）可以直接驱动高压电路系统，而当电池电压降低时，由升压电路的输出进行驱动。由于电池电压较高时，不必使用升压电路，于是减少了功耗。因此，电池的寿命也得以延长。
图1为现有技术电源供电电路方框图;
图2为本发明电源供电电路第一实施例方框图;
图3为本发明电源供电电路第二实施例方框图;
图4为本发明电源供电电路第三实施例方框图;
图5为显示第三实施例电源供电电路操作定时的定时图;
图6为第二实施例中一部分被修改的电源供电电路的方框图;以及
图7为显示本发明中使用的比较器的滞后特性的实例的曲线图。
现在结合图2对本发明的一个实施例进行描述。在图2中，标号5代表电池;6代表低压电路系统;7代表转换电路用于转换电源;8代表高压电路系统或第二负载，靠转换电路7的输出供电;9代表升压电路用于将电池5的电压升高;10代表电压检测电路检测电池5电压用以产生检测信号。
现在描述本实施例的工作原理。
当电源供电电压仅限于1.5V的单个电池时，工作在不小于1V的予定范围电压下的电路被接于低压电路系统6。工作在不小于1.3V予定范围电压下的电路被接于高压电路系统8。电压检测电路10将电池电压与内部的1.3V基准电压比较，当电池电压等于或高于1.3V时，通过转换电路7将电池5与高压电路系统连接。当新换电池时，例如具有1.6～1.3V左右的电压，直接由电池进行驱动从而节省了功耗。当电池电压不高于1.3V时，由转换电路7电源被转换，由大约1.5V左右的升压电路的输出作为电源。在电压检测电路10中使用的比较器由一个IC制成的运算放大器构成，工作电压为1.5V，使得比较器有一个50mv的滞后特性。这样可以防止由于负载电流影响的电池电压在1.3V-供电转换予置电压-左右的变化引起的比较器内的颤动而造成的供电不稳。换句话说，当电池电压低于1.3V时电源被从电池转换到升压电路。为了将电源从升压电路转换回到电池，由于滞后的50mv电压，1.35V或更高的电池电压是必须的。既使电池电压在转换予置电压值附近的变化是50mv，供电系统也不会发生颤动。供电系统得以稳定，比较器的滞后特性见图7所示。
当由电池直接供电时，消耗的功率可表示为电池电压与导通电流的乘积，当通过升压电路供电时，消耗功率可表示为升压后的电压与导通电流及升压电路的效率的例数的乘积。如果支掉升压电路而由电池直接驱动的话，可减少功率消耗，延长电池使用时间。
现在结合图3描述本发明第二实施例。在图3中，标号11代表电池;12代表第二开关电路;13代表低压电路系统;14代表第一转换电路;15代表高压电路系统;16代表升压电路;17代表第一电压检测电路;18代表第二电压检测电路。
本实施例除了低压电路系统13接于第二转换电路12及第二电压检测电路18的输出之外，在结构上与第一实施例大体相似。第一及第二电压检测电路17和18将电池电压与内部的1.3V和1.0V基准电压比较，通过转换电路14和12来转换电源，使得当电池电压高于或等于1.3V时，低压和高压电路系统都直接由电池驱动，而当电池电压小于1.3V大于1.0V时，低压电路系统13直接由电池供电，高压电路系统15由升压电路16的输出供电，并且可通过转换电路12和14转换电源，使得低电、高压电路系统13和15都分别由升压电路16的输出供电。
与第一实施例相似，第二电压检测电路18也具有50nw的滞后特性，防止因负载电流引起的电池电压变化所造成的检测电路18的颤动。
电源从电池到升压电路16的转换可以使得低压和高压电路13和15一直工作到电池电压下降到接近升压电路的最低工作电压，既使电池电压不高于1V亦能工作，从而延长了电池使用时间。换句话说，即可达到节省功耗的相同的效果。
应当理解，本发明并不限于两个高压和低压电路系统而且也不限于单个的电池。
现在结合图4和图5描述本发明的第三实施例。
在图4和图5中，有一个由含有基准振荡器的CMOS电路构成的定时信号产生电路，接收t3到t5这段时间必须的信号数据并产生用于控制装置从t0至t6的操作的工作定时信号，以及产生用于将保持电路从t0到t1的数据复位的复位定时信号以及用于确定电源从t1到t2的转换的定时信号。
保持电路包括一个通用R-S触发器电路，并且当电压检测电路的输出处于高电平状态时，该电路保持高电平状态，在另外情况下，复位定时信号和电源转换确定定时信号处于低电平状态，电路保持低电平状态。
电压检测电路是响应于电源转换确定定时信号而被控制的，当电源转换确定定时信号处于高或低电平时，使得电压检测电路分别处于激活或非激活状态。
当电池电压等于或高于1.0V时，低压电路系统工作，当升压电路的输出等于或高于1.8V时，高压电路系统工作。中电压电路系统在1.2V或更高的电压下工作。
当保持电路处于高电平或低电平时，中电压电路系统分别由转换电路接于升压电路或电池。
当工作定时信号从低电平状态转变到高电平状态，高压和低压电路系统开始工作。当复位定时信号处于高电平时，保持电路的输出变为低电平而高压电路系统恢复到由电池供电的初始状态。在t1时刻本装置中的电路已经稳定，电压检测电路将电池电压与基准电压比较，如果基准电压高于电池电压，响应于确定定时信号改变其输出。改变后的状态由保持电路保持，使得供电电路将高压电路系统的电源从电池转换到DC/DC变换器，当确定定时信号在t2时刻从高电平状态转换到低电平状态，即使由于每个电压电路系统的负载或噪声变化而在t4时刻引起电池电原变化，保持电路也不再进行电源转换操作。因此，当装置工作时，由于来自供电中的噪声和类似拢动而造成的装置工作异常得以避免，使得装置可以正常工作。
图6显示了第三实施例的改进。在该功改进中，当电池电压降低时，低压电路系统也由一个DC/DC变换器供电。
如上所述，本发明一个电源供电电路，包括一个电池作为电源，一个用于提升电池电压的升压电路，及一个电源转换电路用于监测电池电压，当电池电压低于电源转换予置电压时，将电源从电池转换到升压电路。因此，减少了电源功耗，延长了电池的寿命。将电源供电电路制成集成电路即可提供简单而小巧的电源供电电路。

Claims (9)

1、一种从电池电源向至少第一和第二负载供电的电源供电电路，其中所述的第一负载当供电电压在予定的第一电压范围不小于予定的第一电压电平时是可工作的，而所述的第二负载当供电电压在予定的第二电压范围内不小于予定的第一电压电平高于所述的第一电压电平时是可工作的，其特征在于：包括
直接从所述的电源向所述的第一负载供电的装置；
当所述的电源的电压在第二电压电平基础上低于予定的基准电压时用于产生输出信号的电压检测电路；
用于提升所述电源的电压并输出提升的电压的升压电路；
用于从所述电源直接向所述第二负载供电的装置，包括一个当所述电压检测装置没有信号输出时用于将所述电源直接与所述第二负载连接以及当所述电压检测电路有输出信号时将所述升压电压连接于所述第二负载。
2、如权利要求1的电源供电电路，进一步向第三负载提供电源，当在予定的第三电压范围内不小于予定的第三电压电平高于所述的第二电压电平时，所述的第三负载工作，其特征在于：
当所述的电源电压变为低于在第三电压电平基础上予定的基准电压时用于产生输出信号的第二电压检测电路;以及
用于从所述电源向所述第三负载供电的装置，并且包括当所述第二电压检测电路没有信号输出时用于将所述电源直接与所述第三负载连接，及当所述第二电压检测电路有输出时将升压电路与第三负载连接的转换电路。
3、如权利要求1或2的电源供电电路，其特征在于电压检测电路对于输入电压具有滞后特性。
4、如权利要求1的电源供电电路，其特征在于：
用于产生控制信号的定时信号产生电路，该控制信号用于控制向若干个负载的供电，以及控制所述的电压检测电路及所述的转换电路间歇地工作，使得至少一个所述的多个负载不工作时所述的转换电路工作。
5、如权利要求4的电源供电电路，其特征在于：
在电压检测电路输出端一侧的电压保持电路，用于响应来自定时信号产生电路的控制信号将所述电压检测电路的输出信号保持一个予定的时间。
6、如权利要求5的电源供电电路，其特征在于用于所述电压保护电路的复位定时在供电转换确定定时之前。
7、如权利要求4的电源供电电路，其特征在于，保持时间是延续的，而不是当由电压检测电路检测到的电压变化超过给定范围时立即将保持电压复位。
8、用于从电压电池中向至少第一及第二负载供电的电源供电电路，其中当供电电压在予定的第一电压范围不低于予定的第一电压电平时，所述第一负载工作，当供电电压在予定的第二电压范围不低于第二电压电平高于所述第一电压电平时，第二负载工作，
其特征在于：
用于提升电源电压并输出提升的电压的升压电路;
当所述电源电压变为低于在第一电压电平基础上予定的第一基准电压时，用于产生输出信号的第一电压检测电路;
用于从所述电源向所述第一负载供电的装置包括一个转换电路，当第一电压检测电路没有信号输出时，将所述电源直接接于所述第一负载，当所述第一电压检测电路有输出信号时，将所述升压电路接于所述第一负载;
当所述电源电压变为低于在第二电压电平基础上予定的第二基准电压时，用于产生输出信号的第二电压检测电路;以及
用于从所述电源向所述第二负载供电的装置，包括一个转换电路，当第二电压检测电路没有信号输出时，将所述电源直接接于所述第二负载，当所述第二电压检测电路有输出信号时，将所述升压电路接于所述第二负载。
9、如权利要求8的电源供电电路，其特征在于：
定时信号产生电路，用于产生控制信号，控制电源向所述多个负载供电以及间歇地控制所述电压检测电路及转换电路，使得当至少一个所述多个负载工作时，所述转换电路工作。
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