專(zhuān)利名稱(chēng)：具有升壓電路的電子儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子儀器的升壓電路，尤其涉及這樣一種電子儀器，其中輸入電壓低于普通升壓電路的啟動(dòng)電壓。
背景技術(shù)：
當(dāng)電源提供給電子儀器的電源電壓小于執(zhí)行所需功能的負(fù)荷電路的電壓時(shí)，必須要使用升壓電路將電源功率轉(zhuǎn)換成負(fù)荷電路能夠工作的升壓功率，并且使用該升壓功率使負(fù)荷電路工作。然而，在近些年來(lái)，作為出于對(duì)小型化、輕型化、降低成本、設(shè)計(jì)、及方便的考慮的結(jié)果，其中所提供的電源電壓均小于升壓電路啟動(dòng)電壓的電源有所增加。因此，由上述電源提供的功率不能用于使負(fù)荷電路工作，而且這種情況正變得越來(lái)越多。
例如，單電池型太陽(yáng)能電池或燃料電池適用于上述情形。這樣，在燃料電池中所提供的電源電壓為0.5V到0.9V，以及在太陽(yáng)能電池中為O.3V到0.7V，而升壓電路不能在這種電壓下啟動(dòng)。因此，這些電池的功能不能用于使負(fù)荷電路工作。
此外，在諸如雙電荷層電容器這樣的電容器已經(jīng)放電至小于升壓電路啟動(dòng)電壓的情況下，剩余功率不能用于使負(fù)荷電路工作。
又此外，考慮到以上內(nèi)容，給使用賽貝克(Seebeck)效應(yīng)的熱電元件提供這樣一種電壓的功率，在該電壓下不能使常見(jiàn)的負(fù)荷電路啟動(dòng)，因此所產(chǎn)生的功率不能用于使負(fù)荷電路工作。
因此，如果可以降低升壓電路的啟動(dòng)電壓，那么在所提供的電源電壓較低的情況下，電源功率可以用于使負(fù)荷電路工作。然而，通常為了降低升壓電路的啟動(dòng)電壓，必須要降低升壓電路中的激勵(lì)晶體管等的閥值電壓。這樣，激勵(lì)晶體管等的漏電流增加，并且由于該漏電流引起的功率損耗而造成升壓效率的降低。具體地，在使用上述電源的情況下，會(huì)降低使負(fù)荷電路工作的電源的利用率。
與此相關(guān)，設(shè)計(jì)了如下所述的電子儀器。如果采用傳統(tǒng)電子儀器的構(gòu)造，可以使升壓電路的啟動(dòng)電壓降低，而幾乎不會(huì)降低升壓電路的升壓效率。
圖6示出了具有上述特征的傳統(tǒng)電子儀器的電路原理框圖。
如圖6所示，傳統(tǒng)的電子儀器(例如，參照J(rèn)P11-18419A(圖2))包括電源101，其中所提供的電源電壓小于普通升壓電路的啟動(dòng)電壓；第一升壓電路102，其中在啟動(dòng)電壓低時(shí)升壓效率低；第二升壓電路103，其中在啟動(dòng)電壓高時(shí)升壓效率高；電容器105；以及執(zhí)行所需功能的負(fù)荷電路104。電源101的輸出端121分別連到第一升壓電路102的輸入端122、第二升壓電路103的輸入端125、以及第一升壓電路102的電源端123上。第一升壓電路102的輸出端124分別連到電容器105的一個(gè)電極、第二升壓電路103的電源端126、第二升壓電路103的輸出端127、以及負(fù)荷電路104的電源端128上，其中電容器105的另一個(gè)電極連接到GND端108上。各個(gè)電路和電源101的GND輸入端連接到GND端108上。傳統(tǒng)電子儀器按照上述方式構(gòu)造。
由于上述構(gòu)造，即使電源101提供的電源電壓小于第二升壓電路103的啟動(dòng)電壓，并且如果該相關(guān)電壓等于或大于第一升壓電路102的啟動(dòng)電壓，那么都通過(guò)使用電源101的功率而啟動(dòng)第一升壓電路102，并且電源101的功率能夠被轉(zhuǎn)換成第一升壓功率，其電壓高于相關(guān)電源的電壓并且等于或高于第二升壓電路103的啟動(dòng)電壓。此外，借助使用第一升壓功率啟動(dòng)第二升壓電路103，并且電源101的功率能夠被轉(zhuǎn)換成第二升壓功率，其電壓高于相關(guān)電源電壓并且等于或高于負(fù)荷電路104的工作電壓。因此，可以通過(guò)使用第二升壓功率而驅(qū)動(dòng)負(fù)荷電路104。
具體地，在上述的傳統(tǒng)電子儀器中，通過(guò)使用第一升壓功率啟動(dòng)在啟動(dòng)電壓高時(shí)升壓效率高的第二升壓電路，該第一升壓功率是通過(guò)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)電壓低時(shí)升壓效率低的第一升壓電路的電源功率而獲得的。之后，在啟動(dòng)第二升壓電路后，通過(guò)使用第二升壓功率而使負(fù)荷電路工作，該第二升壓功率是通過(guò)轉(zhuǎn)換第二升壓電路的電源功率而獲得的。因此，即使來(lái)自提供低壓功率的電源功率也可有效用于使負(fù)荷電路工作。
具有上述構(gòu)造的傳統(tǒng)電子儀器具有這樣一種構(gòu)造，其中，諸如負(fù)荷電路和第二升壓電路的電源端的各個(gè)部件連接到第一升壓電路的輸出端。因此，第一升壓功率不僅被消耗用于給上述電容器充電而且被上述各個(gè)部件消耗。應(yīng)該注意雖然現(xiàn)在不是描述傳統(tǒng)電子儀器的構(gòu)造，但是也設(shè)計(jì)成當(dāng)電容器用第一升壓功率充電時(shí)，停止第二升壓電路和各個(gè)部件的工作。然而電路規(guī)模和各個(gè)元件的尺寸大，并且因此即使停止相關(guān)的元件，其功率消耗也不小。
因此，在具有上述構(gòu)造的傳統(tǒng)電子儀器中，當(dāng)?shù)谝簧龎弘娐份敵龅牡谝簧龎汗β氏陆抵列∮诟鱾€(gè)元件的功率消耗時(shí)，電容器的電壓不會(huì)升高成等于或大于可以啟動(dòng)第二升壓電路的電壓。因此，不能啟動(dòng)第二升壓電路。這樣，必須要將第一升壓電路的能力設(shè)置成輸出第一升壓功率的能力，該第一升壓功率超出各個(gè)元件的功率消耗。具體地，在具有上述構(gòu)造的傳統(tǒng)電子儀器中，必須要使第一升壓電路的能力超過(guò)連接在第一升壓電路輸出端上的部件的電流消耗。在一般的升壓電路中，升壓能力越高，升壓電路的安裝面積和成本也相應(yīng)增加越多。因此，不能減小第一升壓電路的安裝面積和成本，從而導(dǎo)致的結(jié)果是有這樣一個(gè)問(wèn)題也不能減少傳統(tǒng)電子儀器的安裝面積和成本。
此外，在具有上述構(gòu)造的傳統(tǒng)電子儀器中，通過(guò)各個(gè)元件的功率消耗量來(lái)降低電容器的充電速度。結(jié)果是，從電源供電到第二升壓電路啟動(dòng)要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。
具體地，在具有上述構(gòu)造的傳統(tǒng)電子儀器中，有另外一個(gè)問(wèn)題，即從電源供電到通過(guò)使用相關(guān)功率而使負(fù)荷電路工作要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方案，提供一種電子儀器，其特征在于包括供電的電源；使用電源能量啟動(dòng)的第一升壓電路；用于存儲(chǔ)第一升壓電路能量的電容器；使用電容器中的能量啟動(dòng)的第二升壓電路；使用第二升壓電路的能量工作的負(fù)荷電路；用于檢測(cè)電容器電壓的電壓檢測(cè)電路；以及受電壓檢測(cè)信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)元件，其中，當(dāng)確定電容器電壓等于或大于預(yù)定電壓時(shí)，電壓檢測(cè)電路閉合開(kāi)關(guān)元件并且通過(guò)使用電容器能量啟動(dòng)第二升壓電路。
由于上述這種構(gòu)造，可以降低第一升壓電路的能力，并因此可以減小第一升壓電路的實(shí)際測(cè)量面積和成本。結(jié)果是，可以降低電子儀器的安裝面積和成本。此外，當(dāng)不降低第一升壓電路能力時(shí)，電容器的充電速度得以增加。這樣，可以加速第二升壓電路的啟動(dòng)。因此，可以縮短從電源供電到使用能量用于使負(fù)荷電路工作的時(shí)間。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二方案，除去第一方案外，提供一種電子儀器，其特征在于當(dāng)確定電容器的電壓等于或高于預(yù)定電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)元件直到第二升壓電路啟動(dòng)結(jié)束為止一直閉合。
由于上述這種構(gòu)造，可以更加可靠地啟動(dòng)第二升壓電路，并且因此可以使電源能量更加可靠地用于使負(fù)荷電路工作。
又進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的第三方案，除去第一方案外，提供一種電子儀器，其特征在于第一升壓電路采用使用電容器的升壓方式。
由于上述這種構(gòu)造，第一升壓電路可以將各個(gè)電路和電容器組裝在同一個(gè)芯片上。因此，可以進(jìn)一步減小第一升壓電路的安裝面積和成本，并且結(jié)果是可以進(jìn)一步減小電子儀器的安裝面積和成本。
如上所述，在用第一升壓電路的第一升壓功率給電容器充電時(shí)，本發(fā)明的電子儀器可以借助開(kāi)關(guān)元件將電容器與第二升壓電路和負(fù)荷電路分離開(kāi)。因此，與沒(méi)有設(shè)置開(kāi)關(guān)元件的傳統(tǒng)電子儀器相比，沒(méi)有必要將第一升壓電路的容量設(shè)置成等于或大于第二升壓電路和負(fù)荷電路的功率消耗量，并且第一升壓電路的能力可以由此而極大程度地降低。當(dāng)不降低第一升壓電路的能力時(shí)，可以提高電容器的充電速度而不會(huì)受到第二升壓電路和負(fù)荷電路功率消耗的影響。因此，可以縮短從電源供電到第二升壓電路啟動(dòng)的時(shí)間。因而，本發(fā)明的電子儀器可以解決在傳統(tǒng)電子儀器中固有的問(wèn)題，即由于不可以降低第一升壓電路的能力而使得不可能減小第一升壓電路的安裝面積和成本，以及從電源供電到使用能量使負(fù)荷電路工作要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。


在附圖中圖1是示出用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的電路框圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電子儀器的電路框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電子儀器的CP升壓電路的電路圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電子儀器的SWR升壓電路的電路圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電子儀器的電壓檢測(cè)電路的電路圖。
圖6是示出傳統(tǒng)電子儀器的電路框圖。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電子義器的電路框圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電子儀器的ENCP升壓電路的電路圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電子儀器的第二電壓檢測(cè)電路的電路圖。
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電子儀器的電路框圖。
具體實(shí)施例方式
下面基于附圖，將描述執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式。
圖1是示意示出根據(jù)執(zhí)行本發(fā)明最佳方式的電子儀器的電路框圖。如圖1所示，電子儀器具有如下構(gòu)造。電子儀器包括用于供電的電源101、第一升壓電路102、啟動(dòng)電壓高于第一升壓電路102的啟動(dòng)電壓的第二升壓電路103、電壓檢測(cè)電路106、電容器105、開(kāi)關(guān)元件107、以及負(fù)荷電路104。電源101的輸出端121與第一升壓電路102的輸入端122、第一升壓電路102的電源端123、以及第二升壓電路103的輸入端125連接。第一升壓電路102的輸出端124與電壓檢測(cè)電路106的電壓監(jiān)控端129、電容器105的一個(gè)電極、以及開(kāi)關(guān)元件107的一個(gè)電極相連接。開(kāi)關(guān)元件107的另一個(gè)電極與第二升壓電路103的電源端126、第二升壓電路103的輸出端127、以及負(fù)荷電路104的電源端128相連接。電容器105的另一個(gè)電極和各個(gè)電路的GND輸入端與GND端108相連接。從電壓檢測(cè)電路106的信號(hào)輸出端130輸出用于控制開(kāi)關(guān)元件107通/斷的信號(hào)。
接下來(lái)，將描述具有上述構(gòu)造的本發(fā)明實(shí)施例的工作過(guò)程。
首先，從電源101的輸出端向第一升壓電路102提供低于第二升壓電路103啟動(dòng)電壓的電壓的功率，并且通過(guò)使用該功率而啟動(dòng)第一升壓電路102。然后，第一升壓電路102將功率轉(zhuǎn)換成第一升壓功率，并且用第一升壓功率開(kāi)始給電容器105充電。這時(shí)，充電電容器105的電壓沒(méi)有到達(dá)預(yù)定電壓，并且因此電壓檢測(cè)電路106確定電容器電壓小于預(yù)定電壓，并且輸出用于關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件107的電壓。因此，開(kāi)關(guān)元件107被關(guān)斷。然后，當(dāng)電壓檢測(cè)電路106已經(jīng)檢測(cè)到電容器105的電壓升高至預(yù)定電壓時(shí)，電壓檢測(cè)電路106輸出用于接通開(kāi)關(guān)元件107的信號(hào)，因而開(kāi)關(guān)元件107閉合。由于開(kāi)關(guān)元件107閉合，因此給第二升壓電路103的電源輸入端126提供在電容器105中的存儲(chǔ)能量，并且通過(guò)使用存儲(chǔ)在電容器105中的能量而啟動(dòng)第二升壓電路103。當(dāng)啟動(dòng)第二升壓電路103時(shí)，第二升壓電路103將來(lái)自電源101的功率轉(zhuǎn)換成第二升壓功率。第二升壓功率用于使負(fù)荷電路104工作，并且此外第二升壓功率也提供給第二升壓電路103的電源端126從而用于使第二升壓電路103連續(xù)工作。
應(yīng)該注意當(dāng)開(kāi)關(guān)元件107閉合時(shí)，電容器105的電壓設(shè)置成不下降低于第二升壓電路103的啟動(dòng)電壓，這是由于考慮到以下內(nèi)容而定的。即在第二升壓電路103啟動(dòng)之前的期間內(nèi)由第二升壓電路103和負(fù)荷電路104所消耗的功率而引起電容器105的壓降；連接在第二升壓電路103的電源端126等的節(jié)點(diǎn)上的寄生電容；以及在提供有第二升壓電路103的電源端126或輸出端127、或負(fù)荷電路104的電源端128的平滑電容器的情況下，由于用在電容器105中的存儲(chǔ)能量給平滑電容器充電而導(dǎo)致電容器105的壓降。
正如在問(wèn)題部分中已經(jīng)描述過(guò)的，在傳統(tǒng)電子儀器中，當(dāng)用第一升壓電路輸出的第一升壓功率給電容器充電時(shí)，第一升壓功率也被連接在電容器上的各個(gè)元件所消耗，并且因此必須要將第一升壓功率設(shè)置成大于各個(gè)元件的電流消耗，從而可以對(duì)電容器充電。因而不能減小第一升壓電路的安裝面積和成本。此外，由于電容器的充電速度慢，因此從電源供電到啟動(dòng)第二升壓電路要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。傳統(tǒng)的電子儀器具有上面所描述的問(wèn)題。因此，在傳統(tǒng)的電子儀器中，所存在的問(wèn)題是不能減少電子儀器的安裝面積和成本，并且從電源供電到使用能量使負(fù)荷電路工作要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。然而，在圖1中示出的根據(jù)用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的電子儀器中，采用了如上所述的構(gòu)造，并且因此允許進(jìn)行上述的工作。這樣，當(dāng)用第一升壓電路輸出的第一升壓功率給電容器充電時(shí)，上述電容器和各個(gè)元件之間的連接可以通過(guò)開(kāi)關(guān)元件而斷開(kāi)，并且因此各個(gè)元件就不會(huì)消耗第一升壓功率。因此，即使第一升壓功率小，只要有時(shí)間或是可以加速電容器的充電時(shí)間電容器就可以被充電，。具體地，可以盡可能地加長(zhǎng)第二升壓電路的啟動(dòng)時(shí)間，由此可能縮小第一升壓電路的規(guī)模。結(jié)果是，可以縮小在圖1中示出的根據(jù)用于執(zhí)行本發(fā)明最佳方式的電子儀器的規(guī)模，并且縮短從電源供電到使用能量使負(fù)荷電路工作的時(shí)間。具體地，在圖1中示出的根據(jù)用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的電子儀器可以解決傳統(tǒng)電子儀器中固有的問(wèn)題。
值得指出的是，在考慮到小型化、輕型化、縮減成本、設(shè)計(jì)、以及方便的情況下，在圖1中示出的根據(jù)用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的電子儀器的電源對(duì)于使其中所提供的電源電壓下降至小于第二升壓電路的啟動(dòng)電壓的電源是有效的。例如，上述電源對(duì)單電池太陽(yáng)能電池、單電池燃料電池、或是諸如雙電荷層電容器的電容器是有效的。
此外，對(duì)于圖1所示的根據(jù)執(zhí)行本發(fā)明最佳方式的電子儀器中的第一升壓電路，推薦使用利用線圈和變壓器的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，或是使用電荷泵方式或開(kāi)關(guān)電容器方式的升壓電路，其利用電容器。特別是，在使用電荷泵方式或開(kāi)關(guān)電容器方式的利用電容器的升壓電路時(shí)，由于可以降低升壓電路的升壓能力，因此可以采用低電容值的電容器。這樣，可以在升壓電路所使用的芯片上結(jié)合作為外部部件而占有空間的電容器。由此，使得可能進(jìn)一步使第一升壓電路小型化，并且結(jié)果是可能進(jìn)一步使上述的電子儀器小型化。
進(jìn)一步，圖1所示的根據(jù)執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的電子儀器的電壓檢測(cè)電路，被構(gòu)造成提供對(duì)檢測(cè)的電壓的滯后作用，或是在檢測(cè)出電壓之后提供延遲時(shí)間。照這樣，所提供的電路操作在從接通開(kāi)關(guān)元件到第二升壓電路起動(dòng)完成不會(huì)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件，由此可能使第二升壓電路更加可靠地啟動(dòng)。
又進(jìn)一步，對(duì)于圖1所示的根據(jù)執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的電子儀器中的第二升壓電路，推薦采用這樣一種構(gòu)造的電路，只要一旦啟動(dòng)某一輸入電源就通過(guò)使用第二升壓功率而繼續(xù)工作。更進(jìn)一步，雖然沒(méi)有在用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式中進(jìn)行描述，但可以肯定的是來(lái)自電源的能量可以通過(guò)在第二升壓電路啟動(dòng)之后停止第一升壓電路的工作，而更加有效地用于使負(fù)荷電路工作。
第一實(shí)施例圖2是示出本發(fā)明電子儀器的第一實(shí)施例的電路原理框圖。
下面將基于附圖2對(duì)本發(fā)明電子儀器的第一實(shí)施例進(jìn)行描述。
如圖2所示，電子儀器具有以下構(gòu)造。具體地，單電池太陽(yáng)能電池201用作圖1所示的電源101，電荷泵方式的升壓電路(此后，縮寫(xiě)為CP升壓電路)202用作圖1所示的第一升壓電路102，P-溝道型MOSFET(比后，縮寫(xiě)為PMOS)207用作圖1所示的開(kāi)關(guān)元件107，以及使用線圈的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器方式的升壓電路(此后，縮寫(xiě)為SWR升壓電路)203用作圖1所示的第二升壓電路103。單電池太陽(yáng)能電池201的輸出端221與CP升壓電路202的輸入端222、CP升壓電路202的電源端223、以及SWR升壓電路203的輸入端225連接。CP升壓電路202的輸出端224與電壓檢測(cè)電路106的電壓監(jiān)控端129、電容器105的一個(gè)電極、PMOS 207的源極、以及基片電極相連。PMOS 207的漏極與SWR升壓電路203的電源端226、SWR升壓電路203的輸出端227、以及負(fù)荷電路104的電源端128相連。電容器105的另一個(gè)電極以及各個(gè)電路的GND輸入端連接至GND端108。
此外，對(duì)于單電池太陽(yáng)能電池201，采用這樣一種電池，其啟動(dòng)時(shí)刻的輸出電壓近似為0.6V，從該電池可以獲得近似1.2W的功率并且在此時(shí)刻的輸出電壓成為0.4V。CP升壓電路202從輸入端222接收到0.3V或是更高的電壓功率。然后，這樣，可以啟動(dòng)電子儀器，并且可能輸出近似1.5V的電壓的輸出功率。進(jìn)一步，輸出功率降低至近似5μW，由此減小升壓電容器的電容值從而將相關(guān)的升壓電容器結(jié)合在芯片內(nèi)。單電池太陽(yáng)能電池201按照上述方式構(gòu)造。電壓檢測(cè)電路106操作用于監(jiān)控電容器105的電壓，接通在電容器105的電壓達(dá)到1.5V時(shí)已經(jīng)被關(guān)斷的PMOS207，在PMOS207導(dǎo)通之后一直到電容器105的電壓下降到1.0V時(shí)為止持續(xù)導(dǎo)通PMOS207，當(dāng)電容器105的電壓下降至1.0V以下時(shí)關(guān)斷PMOS207，并且一旦PMOS207被關(guān)斷后一直到電容器105的電壓超過(guò)近1.5V之前持續(xù)關(guān)斷PMOS207。SWR升壓電路203構(gòu)造成，當(dāng)給電源端226在電壓近似為1.0V或更多的情況下輸入50μW的功率近似0.1秒時(shí)，SWR升壓電路203被啟動(dòng)，并且將單電池太陽(yáng)能電池201的輸入功率轉(zhuǎn)換成在電壓近似為1.5V時(shí)近似1W的功率，并且然后從輸出端227輸出這樣轉(zhuǎn)換的功率。此外，SWR升壓電路203構(gòu)造成通過(guò)使用近似50μW的這樣轉(zhuǎn)換的功率而繼續(xù)進(jìn)行升壓操作。負(fù)荷電路104構(gòu)造成通用由SWR升壓電路203輸出的電壓為1.5V時(shí)近似為1W的功率而進(jìn)行所需的工作。注意，如果PMOS207的導(dǎo)通電阻為近似2千歐或更小，那么在啟動(dòng)SWR升壓電路203時(shí)不會(huì)有問(wèn)題發(fā)生。
圖3是示出在圖2中示出的本發(fā)明電子儀器的第一實(shí)施例的CP升壓電路202的電路原理圖的視圖。
下面將基于圖3對(duì)CP升壓電路202的構(gòu)造進(jìn)行描述。
如圖3所示，CP升壓電路202由振蕩器電路320、使用SOI晶片的全耗盡N溝道型MOSFET(此后，縮寫(xiě)為FD-SOI型NMOS)301至306、以及升壓電容器307至311組成。CP升壓電路202按照下述方式構(gòu)造。各個(gè)FD-SOI型NMOS 301至306分別與二極管連接。在CP升壓電路202的輸入端222和輸出端224之間，二極管被串聯(lián)連接成使輸入端222到輸出的224的方向?yàn)檎?。升壓電容?07的一個(gè)電極連接至FD-SOI型NMOS301和FD-SOI型302之間的節(jié)點(diǎn)。升壓電容器308的一個(gè)電極連接至FD-SOI型NMOS302和FD-SOI型NMOS303之間的節(jié)點(diǎn)。升壓電容器309的一個(gè)電極連接至FD-SOI型NMOS303和FD-SOI型NMOS304之間的節(jié)點(diǎn)。升壓電容器310的一個(gè)電極連接至FD-SOI型NMOS304和FD-SOI型NMOS305之間的節(jié)點(diǎn)。升壓電容器311的一個(gè)電極連接至FD-SOI型NMOS305和FD-SOI型NMOS306之間的節(jié)點(diǎn)。
在此指出FD-SOI型NMOS301至306的閥值電壓近似為O.15V，并且振蕩器電路320由使用SOI晶片的全耗盡CMOSFET組成(此后，縮寫(xiě)為FID-SOI型CMOS)。這樣，當(dāng)給電源端321輸入極低的電壓，即0.3V或更高電壓的功率時(shí)，CP升壓電路202可以工作。
此外，由振蕩器電路320輸出的時(shí)鐘信號(hào)A(CLKA)和時(shí)鐘信號(hào)B(CLKB)的頻率設(shè)置成近似1MHz，并且如果從CP升壓電路202的輸出端224輸出的功率近似為5μW，那么這就足夠了。因此，如果每個(gè)升壓電容器307至311的電容都近似為100pF，那么這是令人滿(mǎn)意的。這樣，升壓電容器307至311能被組裝在FID-SOI型NMOS301至306和振蕩器電路320的同一芯片上。
具體地，采用具有上述構(gòu)造的CP升壓電路。這樣，可以實(shí)現(xiàn)安裝面積小的CP升壓電路，并且當(dāng)CP升壓電路的輸入端和電源端彼此連接時(shí)功率近似為5μW，電壓是通過(guò)將0.3V或高至1.5V的電壓升壓而獲得的。
圖4是的電路原理圖，其可以組裝在FD-SOI型NMOS301至306和振蕩電路320的同一芯片上。
具體地，采用具有上述構(gòu)造的CP升壓電路。這樣，可以實(shí)現(xiàn)安裝面積小的CP升壓電路，并且當(dāng)CP升壓電路的電源端和輸入端輸入0.3V或更高的電壓時(shí)，功率近似為5μW，電壓是通過(guò)將0.3V或高至1.5V的電壓升壓而獲得的。
圖4是示出圖2所示的本發(fā)明電子儀器第一實(shí)施例的SWR升壓電路203的電路原理圖的視圖。
下面將基于圖4對(duì)SWR升壓電路203的構(gòu)造進(jìn)行描述。
如圖4所示，SWR升壓電路203由振蕩器電路406、旁漏電阻器410、Vref電路408、誤差放大器409、PWM電路411、NMOS晶體管402、線圈401、以及Schottky二極管403組成，其中，振蕩器電路406用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)(CLK)，旁漏電阻410用于輸出通過(guò)分割SWR升壓電路203輸出端227上的電壓而獲得的分壓電壓，Vref電路408用于輸出參考電壓，誤差放大器409用于輸出每個(gè)分壓電壓和參考電壓之間的差的放大信號(hào)，PWM電路411用于響應(yīng)于該放大信號(hào)而輸出切換信號(hào)來(lái)作為通過(guò)改變輸入時(shí)鐘信號(hào)的工作(on-duty)周期而獲得的信號(hào)，NMOS晶體管402用于通過(guò)接收其柵極上的切換信號(hào)而進(jìn)行切換操作。SWR升壓電路203構(gòu)造如下。SWR升壓電路203的輸入端225與線圈401的一個(gè)電極相連，而線圈401的另一個(gè)電極與MNOS晶體管402的漏極和Schottky二極管403的P型電極相連。Schottky二極管403的N型電極連接至旁漏電阻器的正側(cè)輸入端和SWR升壓電路203的輸出端227。SWR升壓電路203的電源端226連接至振蕩器電路406的電源端412、PWM電路的電源端411、以及誤差放大器的電源端413。GND端連接至NMOS晶體管402的源極、旁漏電阻器的GND輸入端、誤差放大器的GND輸入端、以及上述各個(gè)電路的GND端。
采用具有上述構(gòu)造的SWR升壓電路。因此，每次當(dāng)反復(fù)導(dǎo)通和截止的NMOS晶體管402截止時(shí)，每次在NMOS晶體管402導(dǎo)通時(shí)累積在線圈401中的能量通過(guò)Schottky二極管403輸出至SWR升壓電路203的輸出端227。這樣，從SWR升壓電路203的輸出端227輸出電壓功率，該電壓高于從SWR升壓電路203的輸入端225輸入的電壓。此外，預(yù)先設(shè)置旁漏電阻器410的電阻比，使得當(dāng)SWR升壓電路203輸出端227上的電壓近似為1.5V時(shí)，由旁漏電阻器410輸出的每個(gè)分壓電壓和由Vref電路408輸出的參考電壓彼此相等。這樣，當(dāng)NMOS晶體管402導(dǎo)通的時(shí)刻由誤差放大器409和PWM電路405調(diào)節(jié)工作(on-duty)周期，從而使得SWR升壓電路203的輸出端227近似為1.5V，由此調(diào)節(jié)線圈401中累積的能量，即提供給SWR升壓電路203的輸出端227的能量。這樣，SWR升壓電路203輸出端227上的電壓被控制成近似1.5V。
在此指出，為了將SWR升壓電路203的輸出功率設(shè)置成1W，使用電感為近似5μH并且直流電阻為近似50毫歐的線圈作為線圈401，使用導(dǎo)通電阻近似50毫歐的NMOS晶體管作為NMOS晶體管402，并且使用當(dāng)0.8A的電流流過(guò)時(shí)正向壓降近似為0.1V的Schottky二極管作為Schottky二極管403。由振蕩器電路406輸出的時(shí)鐘信號(hào)(CLK)頻率設(shè)置成近似1MHz。
圖5是示出圖2所示的本發(fā)明電子儀器的第一實(shí)施例的電壓檢測(cè)電路106的電路原理圖的視圖。
下面將基于附圖5對(duì)電壓檢測(cè)電路106的構(gòu)造進(jìn)行描述。
如圖5所示，電壓檢測(cè)電路106構(gòu)造如下。電壓檢測(cè)電路106包括電阻器501、502和503，比較器電路509，Vref電路508，以及NMOS504。電阻器501的一個(gè)電極和比較器電路509的電源端513分別連接至電壓檢測(cè)電路的監(jiān)控端129。電阻器501的另一電極與電阻器502的一個(gè)電極和比較器電路509的負(fù)輸入端相連。電阻器502的另外一個(gè)電極和電阻器503的一個(gè)電極以及NMOS504的漏極相連。Vref電路508輸出的參考電壓輸入至比較器電路509的正輸入端，并且電壓檢測(cè)電路106的信號(hào)輸出端130分別與比較器電路509的輸出端和NMOS504的棚極相連。GND端與電阻器503的另一個(gè)電極、NMOS504的源極、以及Vref電路508和比較器電路509的GND輸入端相連。
由于上述構(gòu)造，電壓檢測(cè)電路106可以執(zhí)行下述操作。具體地，當(dāng)NMOS504導(dǎo)通時(shí)，比較器電路509將分壓電壓與通過(guò)Vref電路508輸出的參考電壓相比較，該分壓電壓是通過(guò)由電阻器501和電阻器502分割從電壓監(jiān)控端129輸入的電壓而得到的。同時(shí)，當(dāng)NMOS504截止時(shí)，比較器電路509將分壓電壓與通過(guò)Vref電路508輸出的參考電壓相比較，該分壓電壓是通過(guò)電阻器501以及將電阻器503串聯(lián)連接至電阻器502之后所形成的電阻器時(shí)通過(guò)電壓監(jiān)控端129輸入的電壓進(jìn)行分割而得到的。當(dāng)上述的各個(gè)分壓電壓低于參考電壓時(shí)，比較器電路509可以給信號(hào)輸出端130輸出一個(gè)電壓，該電壓等于電壓監(jiān)控端129上的電壓。同時(shí)，當(dāng)各個(gè)分壓電壓高于參考電壓時(shí)，比較器電路509可以給信號(hào)輸出端130輸出一個(gè)電壓，該電壓等于GND端上的電壓。
在此指出要預(yù)先將電阻器501和電阻器502的電阻比設(shè)置成，當(dāng)電壓監(jiān)控端129上的電壓達(dá)到1.5V時(shí)由電阻器501和電阻器502所分割的電壓與參考電壓相等。電阻器503的值預(yù)先設(shè)置成，當(dāng)電壓監(jiān)控端129的電壓下降至1.0V時(shí)，由電阻器501以及通過(guò)將電阻器503和電阻器502串聯(lián)連接而形成的電阻器所分割的電壓可以與參考電壓相等。
這樣，當(dāng)電壓監(jiān)控端129的電壓小于1.5V時(shí)，電壓檢測(cè)電路106從信號(hào)輸出端130輸出一個(gè)電壓，該電壓等于電壓監(jiān)控端129上的電壓。同時(shí)，當(dāng)電壓監(jiān)控端129的電壓達(dá)到1.5V或更高時(shí)，電壓檢測(cè)電路106從信號(hào)輸出端130輸出一個(gè)電壓，該電壓等于GND端上的電壓。然后，一旦電壓監(jiān)控端129的電壓達(dá)到1.5V或是更高時(shí)，電壓檢測(cè)電路106可以執(zhí)行用以從信號(hào)輸出端130輸出與GND端上的電壓相等的電壓的操作，即直到電壓監(jiān)控端129的電壓下降至小于1.0V以前具有0.5V滯后作用的檢測(cè)操作。當(dāng)電壓監(jiān)控端129的電壓下降至小于1.0V時(shí)，電壓檢測(cè)電路106可以執(zhí)行用以輸出與電壓監(jiān)控端129的電壓相等的電壓的操作。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)發(fā)明電子儀器的第一實(shí)施例中，采用如上所述的構(gòu)造。這樣，即使通過(guò)使用輸出功率的電壓低至約0.5V的單個(gè)太陽(yáng)能電池，相關(guān)輸出功率也能夠轉(zhuǎn)換成負(fù)荷電路可以工作利用的近似1.5V的電壓功率?？梢允褂眠@樣轉(zhuǎn)換的功率使負(fù)荷電路工作。
進(jìn)一步，在使用上述CP升壓電路的輸出功率對(duì)上述電容器進(jìn)行充電的情況下，電容器與SWR升壓電路或是與負(fù)荷電路之間的連接可以通過(guò)PMOS晶體管207斷開(kāi)。這樣，即使是CP升壓電路的輸出功率沒(méi)有設(shè)置成超過(guò)SWR升壓電路或負(fù)荷電路功率消耗的功率，電容器的電壓也能夠上升至可以啟動(dòng)SWR升壓電路的電壓。這樣，CP升壓電路的輸出功率能力可以極大地減小，并且CP升壓電路的升壓電容器可以結(jié)合在芯片上。因而，外部零件很少的CP升壓電路就可以得以實(shí)現(xiàn)，并且安裝面積非常小。因此，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電子儀器變得極其緊湊。
第二實(shí)施例圖7是示出本發(fā)明電子儀器的第二實(shí)施例的電路原理框圖。
下面將基于附圖7對(duì)本發(fā)明電子儀器的第二實(shí)施例進(jìn)行描述。
第二實(shí)施例按照下述方式構(gòu)造。首先，在圖2所示的第一實(shí)施例的構(gòu)造中增加第二電壓檢測(cè)電路706、第一Schottky二極管731、以及第二Schottky二極管732。然后，使用ENCP升壓電路702來(lái)取代圖2所示的CP升壓電路202，該升壓電路702具有這樣的功能，即可以響應(yīng)輸入至停止信號(hào)輸入端725的信號(hào)而選擇電子儀器是否工作的功能。如圖7所示，電子儀器按照下述方式構(gòu)造。第二電壓檢測(cè)電路706的電壓監(jiān)控端730連接至SWR升壓電路203的輸出端227和負(fù)荷電路104的電源端128。第二電壓檢測(cè)電路706的信號(hào)輸出端729連接至ENCP升壓電路702的停止信號(hào)輸入端725。在PMOS207的漏極和SWR升壓電路203的電源端226之間設(shè)置第一Schottky二極管731，使得從PMOS207的漏極朝向SWR升壓電路203的電源端226的方向?yàn)檎?。在SWR升壓電路203的電源端226和SWR升壓電路203的輸出端227之間設(shè)置第二Schottky二極管732，使得由SWR升壓電路203的輸出端227朝向SWR升壓電路203的電源端226的方向?yàn)檎颉?br> 由于上述構(gòu)造，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，除去本發(fā)明第一實(shí)施例的上述特征以外，第二電壓檢測(cè)電路706監(jiān)控SWR升壓電路203的輸出端227的電壓以及負(fù)荷電路104的電源端電壓。當(dāng)已經(jīng)確定產(chǎn)生了所需要的電壓功率時(shí)，給ENCP升壓電路702的停止信號(hào)輸入端725輸出停止信號(hào)，由此可能停止ENCP升壓電路702的操作。這樣，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，在SWR升壓電路203啟動(dòng)之后，ENCP升壓電路702的操作可以停止，并且因此，就其數(shù)量來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明第二實(shí)施例中可以比在本發(fā)明第一實(shí)施例中更加有效地利用單電池太陽(yáng)能電池201的功率。此外，通過(guò)第一Schottky二極管731，在SWR升壓電路203啟動(dòng)之后輸出端227上的電壓設(shè)置成高于約3V，即高于ENCP升壓電路702的擊穿電壓。即使SWR升壓電路203輸出端227上的電壓達(dá)到高于3.0V，施加在ENCP升壓電路702輸出端724上的電壓也能降至3.0V或更低。因此，與本發(fā)明第一實(shí)施例相比，本發(fā)明第二實(shí)施例中的SWR升壓電路203的輸出電壓可以增加地更多。這樣，可以驅(qū)動(dòng)工作電壓較高的負(fù)荷電路104。進(jìn)一步，當(dāng)PMOS207被第二Schottky二極管732導(dǎo)通并且電容器105的能量用于啟動(dòng)SWR升壓電路203時(shí)，電容器105的能量?jī)H提供給SWR升壓電路203的電源端226，而不提供給SWR升壓電路203的輸出端227和負(fù)荷電路104的電源端128。由此，即使在負(fù)荷電路104的電流消耗大、或是必須要附加到SWR升壓電路203輸出端227上的輸出平滑電容器的電容值大的情況下，可以不用增加電容器105中的存儲(chǔ)能量而啟動(dòng)SWR升壓電路203。由此，即使SWR升壓電路203的輸出平滑電容大并且負(fù)荷電路104的功率消耗大，本發(fā)明第二實(shí)施例中存儲(chǔ)在電容器105中的能量值也能比本發(fā)明第一實(shí)施例中的小。因而，可以縮短啟動(dòng)SWR升壓電路203所需的時(shí)間。
具體地，如上所述，與本發(fā)明第一實(shí)施例不同，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，可以更加有效地利用作為電源的單電池太陽(yáng)能電池的能量，并且可以驅(qū)動(dòng)工作電壓較高的負(fù)荷電路，而且還可以縮短從單電池太陽(yáng)能電池開(kāi)始發(fā)電到驅(qū)動(dòng)負(fù)荷電路的時(shí)間。
在此指出，雖然已經(jīng)對(duì)作為示例的在本發(fā)明第二實(shí)施例中使用Schottky二極管作為整流元件的情況進(jìn)行了描述，但可以肯定的是只要所使用的元件具有整流功能那么這個(gè)元件就可以使用。
圖8是圖7所示的本發(fā)明第二實(shí)施例中的ENCP升壓電路702的電路原理圖。該ENCP升壓電路702的構(gòu)造幾乎和圖3所示的CP升壓電路202的電路圖相同，而不同之處僅在于使用EN振蕩器電路820取代了振蕩器路320，以及新設(shè)置了停止信號(hào)輸入端725，并且該輸入端725連接至EN振蕩器電路820的EN端822上。
由于上述構(gòu)造，除圖3所示的CP升壓電路202的功能之外，可能增加響應(yīng)于從停止信號(hào)輸入端725輸入的信號(hào)來(lái)停止ENCP升壓電路202工作的功能。圖9是圖7所示的本發(fā)明第二實(shí)施例中的第二電壓檢測(cè)電路706的電路原理圖。第二電壓檢測(cè)電路706的構(gòu)造幾乎和圖5所示的電壓檢測(cè)電路106相同，而不同之處在于斷開(kāi)了電阻器503和NMOS晶體管504，以及電阻器502和電阻器503的連接部分連接到GND端上。
由于上述構(gòu)造，可以實(shí)現(xiàn)消除對(duì)于檢測(cè)電壓的滯后作用的普通電壓檢測(cè)電路，該滯后作用用于圖5所示的電壓檢測(cè)電路106。
第三實(shí)施例圖10是是示出本發(fā)明電子儀器的第三實(shí)施例的電路原理框圖。
下面將基于附圖10對(duì)本發(fā)明電子儀器的第三實(shí)施例進(jìn)行描述。
第三實(shí)施例按照下述方式構(gòu)造。首先，在圖7所示的第二實(shí)施例的構(gòu)造中增加作為開(kāi)關(guān)元件的NMOS晶體管1002、倒相電路1003、以及對(duì)于負(fù)荷電路104的輸出功能、輸入停止信號(hào)，作為用于停止來(lái)自SWR升壓電路203和ENCP升壓電路702中的電源的功率消耗的信號(hào)。此外，在第二實(shí)施例的構(gòu)造中增加用于輸出輸入停止信號(hào)的輸入停止信號(hào)輸出端1004，并且設(shè)置單電池燃料電池1001取代單電池太陽(yáng)能電池201來(lái)作為電源。第三實(shí)施例的電子儀器按照下述方式構(gòu)造。單電池燃料電池1001的輸出端1021連接至ENCP升壓電路702的電源端223和輸入端222以及NMOS1002的漏極。NMOS1002的源極連接至SWR升壓電路203的輸入端225。負(fù)荷電路104的輸入停止信號(hào)輸出端1004連接至ENCP升壓電路702的停止信號(hào)輸入端725、第二電壓檢測(cè)電路706的信號(hào)輸出端729、以及倒相電路1003的輸入端。倒相電路1003的輸出端連接至NMOS1002的柵極，而倒相電路1003的電源與SWR升壓電路203的電源是共用的。其余構(gòu)造與圖7所示的本發(fā)明第二實(shí)施例相同。在此指出，在此構(gòu)造中，與從第二信號(hào)檢測(cè)電路706的信號(hào)輸出端729輸出的信號(hào)相比，從負(fù)荷電路104的輸入停止信號(hào)輸出端1004輸出的輸入停止信號(hào)享有更高的優(yōu)先級(jí)。
接下來(lái)，除去上面已經(jīng)描述過(guò)的實(shí)施例的工作外，還執(zhí)行下述工作。在停止單電池燃料電池1001對(duì)ENCP升壓電路702和SWR升壓電路203的供電時(shí)，從負(fù)荷電路104的輸入停止信號(hào)輸出端1004輸出“高”電壓，該電壓是等于負(fù)荷電路104的電源端128的電壓的電壓，ENCP升壓電路702根據(jù)該“高”信號(hào)停止其工作，并且倒相電路1003的輸出端輸出“低”電壓，該電壓等于GND端108的電壓。因此，操作使NMOS晶體管1002截止。同時(shí)，在不停止由單電池燃料電池1001給ENCP升壓電路702和SWR升壓電路203進(jìn)行供電的情況下，從負(fù)荷電路104的輸入停止信號(hào)輸出端1004輸出“低”電壓，該電壓是等于GND端108的電壓的電壓，ENCP升壓電路702繼續(xù)其在該“低”電壓下工作，并且倒相電路1003的輸出端輸出“高”電壓，該電壓等于SWR升壓電路203的電源端226上的電壓。因此，操作使NOMS晶體管1002導(dǎo)通。
具體地，在圖10所示的本發(fā)明的第三實(shí)施例中，采用如上所述的構(gòu)造。這樣，可以在圖7所示的本發(fā)明第二實(shí)施例的特征中增加這樣一個(gè)特征，負(fù)荷電路104可能控制電源的功率是否提供給ENCP升壓電路702和SWR升壓電路203。因此，在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，相對(duì)于本發(fā)明的第二實(shí)施例的特征，增加了這樣一個(gè)特征，即當(dāng)不是必須要給負(fù)荷電路等提供功率時(shí)，在ENCP升壓電路和SWR升壓電路中不會(huì)消耗電源功率。因此，在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，相對(duì)于本發(fā)明的第二實(shí)施例的特征還增加了這樣的特征，即在使用諸如燃料電池或雙電荷層電容器等這些功率有限的電源時(shí)，可能長(zhǎng)時(shí)間地使負(fù)荷電路工作，而另外一個(gè)特征是當(dāng)電源是燃料電池時(shí)可以使提供燃料時(shí)的功率消耗最少，這使得耐用性得以改進(jìn)。
進(jìn)一步，使得倒相電路1003的電源和SWR升壓電路203電源端226的電源共用。這樣，在不是由燃料電池1001供電的情況下，升壓功率不提供給負(fù)荷電路104，而當(dāng)由燃料電池1001供電時(shí)，能夠確保產(chǎn)生升壓功率，使得負(fù)荷電路104可以工作。這也是本發(fā)明第三實(shí)施例的一個(gè)特征。這是由于NMOS晶體管1002的閥值電壓對(duì)于減小泄漏電流來(lái)說(shuō)是高的，因此不能通過(guò)使用其電壓過(guò)低的單電池燃料電池1001等提供的功率導(dǎo)通NMOS晶體管。因此，必須要在由ENCP升壓電路702或是SWR升壓電路提供的升壓功率的電壓下，導(dǎo)通NMOS晶體管1002。此外，必須要從ENCP升壓電路702的輸出端224、SWR升壓電路203的輸出端227、以及SWR升壓電路203的電源端226中任一端提取用于倒相電路1003的電源。然而，在使倒相電路1003的電源和ENCP升壓電路702輸出端224的電源共用的情況下，當(dāng)從SWR升壓電路203輸出升壓功率時(shí)，ENCP升壓電路702被停止。因此，從ENCP升壓電路702的輸出端224不輸出升壓功率，并且NMOS晶體管1002截止。從SWR升壓電路203不產(chǎn)生升壓功率同時(shí)NMOS晶體管1002處于截止，并且因而負(fù)荷電路104的工作保持停止。進(jìn)一步，在使倒相電路1003的電源和SWR升壓電路203的輸出端227電源共用的情況下，當(dāng)在SWR升壓電路203的輸出端227上不產(chǎn)生升壓功率時(shí)，NMOS晶體管1002必定被截止。當(dāng)NMOS晶體管1002截止時(shí)，在SWR升壓電路203的輸出端227中不產(chǎn)生升壓功率。因此，在SWR升壓電路203的輸出端227上從不產(chǎn)生升壓功率，并且負(fù)荷電路也保持不工作狀態(tài)。相關(guān)地，如果使倒相電路1003的電源與SWR升壓電路203電源端226的電源共用，那么首先當(dāng)給SWR升壓電路203的電源端226提供ENCP升壓電路702的升壓功率時(shí)，NMOS晶體管1002導(dǎo)通。這樣，從SWR升壓電路203產(chǎn)生升壓功率，并且通過(guò)Schotky二極管732給SWR升壓電路203的電源端226提供相關(guān)升壓功率。因此，通過(guò)使用該相關(guān)升壓功率可以一直使NMOS晶體管1002保持導(dǎo)通。結(jié)果，負(fù)荷電路104可以開(kāi)始工作，并且此后能繼續(xù)工作。
進(jìn)一步，采用這種構(gòu)造，當(dāng)從負(fù)荷電路104的輸入停止信號(hào)輸出端1004輸出的電壓為和GND端108上的電壓相等的“低”電壓時(shí)，ENCP升壓電路702工作，并且NMOS晶體管1002導(dǎo)通。更進(jìn)一步，當(dāng)在不由燃料電池1001供電的情況下不給負(fù)荷電路104提供升壓功率，而當(dāng)由燃料電池1001供電時(shí)，必定產(chǎn)生升壓功率，由此使得負(fù)荷電路104工作。這也是本發(fā)明第三實(shí)施例的一個(gè)特征。這是因?yàn)樵谙喾吹臈l件下，即使從作為電源的燃料電池1001中輸出所需的功率，除非由外部給負(fù)荷電路104供給功率，否則各個(gè)升壓電路不能工作，不能獲得升壓功率，并且負(fù)荷電路104也不能工作。具體地，原因如下。當(dāng)不給負(fù)荷電路104供電時(shí)，即使負(fù)荷電路104將要工作，從負(fù)荷電路104的輸入停止信號(hào)輸出端1004輸出的電壓也變?yōu)榕cGND端108上的電壓相等的“低”電壓。然后，ENCP升壓電路702被帶入停止?fàn)顟B(tài)，并且NMOS晶體管1002也被帶入截止?fàn)顟B(tài)。因此，無(wú)論可能等候了多長(zhǎng)時(shí)間也不會(huì)給負(fù)荷電路104供電，并且負(fù)荷電路104不能工作。
更進(jìn)一步，對(duì)于NMOS晶體管1002，不能使用PMOS晶體管。對(duì)于PMOS晶體管來(lái)說(shuō)，為了提供低電壓功率，必須增加用于負(fù)升高其棚極電壓的電路或者降低閥值的絕對(duì)值，盡管泄漏電流增加。相關(guān)地，必須要增加電路規(guī)模或是允許單電池燃料電池功率的利用效率可以降低。相反，對(duì)于NMOS晶體管1002，使用電路規(guī)模不增加、并且不降低單電池燃料電池的功率利用效率的NMOS晶體管。仍進(jìn)一步，NMOS晶體管1002中的單電池燃料電池1001的電源控制不用于ENCP升壓電路702和SWR升壓電路203這兩個(gè)升壓電路的電源，而是只用于SWR升壓電路203的電源。這樣，即使在兩升壓電路都不產(chǎn)生升壓功率的情況下也能使負(fù)荷電路104可靠工作，這是本發(fā)明第三實(shí)施例的另一個(gè)特征。
在此指出，本發(fā)明的電源并不限于各個(gè)實(shí)施例中所描述的電源?？梢钥隙ǖ氖?，即使電源是用于僅產(chǎn)生輸入電壓功率的電源，其中該功率不能由普通的升壓電路轉(zhuǎn)換成普通負(fù)荷電路可以工作的升壓功率，那么如果采用該相關(guān)電源來(lái)作為本發(fā)明每個(gè)實(shí)施例中的電源，則電源可以使負(fù)荷電路工作。
進(jìn)一步，可以肯定的是本發(fā)明上述每個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造都產(chǎn)生負(fù)荷電路在低輸入電壓下工作的特征。如果其他構(gòu)造包括用于啟動(dòng)和使啟動(dòng)電壓低的SWR升壓電路工作的構(gòu)造，該構(gòu)造也包括在本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例中，即便是其余構(gòu)造不同，那么在相關(guān)構(gòu)造中增加該其余構(gòu)造。這樣，除去如上所述負(fù)荷電路可以在低輸入電壓下工作的特征以外可能增加別的特征。
權(quán)利要求
1.一種電子儀器，包括用于供電的電源；使用來(lái)自所述電源的能量啟動(dòng)的第一升壓電路；用于存儲(chǔ)第一升壓電路的能量的電容器；使用存儲(chǔ)在所述電容器中的能量啟動(dòng)的第二升壓電路；使用第二升壓電路的能量工作的負(fù)荷電路；用于檢測(cè)所述電容器的電壓的電壓檢測(cè)電路；受電壓檢測(cè)信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)元件；其中當(dāng)確定所述電容器電壓為預(yù)定電壓或更大時(shí)，所述電壓檢測(cè)電路閉合所述開(kāi)關(guān)元件并且使用所述電容器的能量啟動(dòng)第二升壓電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電子儀器，其中直到第二升壓電路的啟動(dòng)結(jié)束前，所述開(kāi)關(guān)元件一直閉合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電子儀器，其中在第二升壓電路啟動(dòng)之后，第一升壓電路停止其工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電子儀器，其中所述電壓檢測(cè)電路具有滯后作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電子儀器，第一升壓電路采用使用電容器的升壓方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電子儀器，其中第一升壓電路由使用SOI晶片的全耗盡N溝道型MOSFET和升壓電容器形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電子儀器，其中所述開(kāi)關(guān)元件包括MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的電子儀器，其中所述電源可以是單電池太陽(yáng)能電池、單電池燃料電池、諸如雙電荷層電容器之類(lèi)的電容器、以及使用賽貝克效應(yīng)的熱電元件中的任意一種。
全文摘要
提供一種電子儀器，其中電源的啟動(dòng)電壓低于普通升壓電路的啟動(dòng)電壓，并且能夠有效地啟動(dòng)。該電子儀器包括用于供電的電源；使用電源能量而啟動(dòng)的第一升壓電路；用于存儲(chǔ)第一升壓電路的能量的電容器；使用電容器中的能量而啟動(dòng)的第二升壓電路；使用第二升壓電路的能量工作的負(fù)荷電路；用于檢測(cè)電容器電壓的電壓檢測(cè)電路；以及受電壓檢測(cè)信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)元件，其中當(dāng)確定電容器的電壓為預(yù)定電壓或是更高時(shí)，電壓檢測(cè)電路閉合開(kāi)關(guān)元件并且使用電容器的能量啟動(dòng)第二升壓電路。
文檔編號(hào)H02M3/04GK1705216SQ20051008375
公開(kāi)日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2005年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月1日
發(fā)明者宇都宮文靖 申請(qǐng)人:精工電子有限公司