專利名稱：控制電路裝置和電源電路控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制電路裝置，具體而言，本發(fā)明涉及一種利用薄膜扼流線圈來提高其電壓轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率，從而達到降低功耗的電路控制裝置。
背景技術：
在數(shù)碼照相機、數(shù)碼攝像機等典型的電子控制裝置中，低功耗技術正不斷發(fā)展。
關于電子裝置中的這種低功耗，例如，有人提出，直接用模擬PWM(脈寬調(diào)制)控制電路對可通過控制次級有源箝位電路的操作而進行操作的恒定電壓的電路系統(tǒng)進行驅(qū)動，從而降低其電壓控制電路系統(tǒng)的輸入功率，提高功率轉(zhuǎn)換效率，并實現(xiàn)低功耗(例如，專利文獻1日本專利申請公開第2002-027744號)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，按照這種技術，其電路不可避免會變成大規(guī)模電路，因而小型輕質(zhì)式的設計成為一項難題。
通常而言，在電子控制裝置中，由電源提供的輸出電壓會立即轉(zhuǎn)換成預定電壓，并供給進行各種處理的負荷端。然而，在數(shù)碼攝像機、HDD(硬盤驅(qū)動器)、DVD(數(shù)碼通用盤)驅(qū)動裝置等此類產(chǎn)品中，其輸出負載電流的波動非常大，并且負載端的功耗也很不穩(wěn)定。所以，在設計階段就得考慮最大負載進行電壓轉(zhuǎn)換電路的設計。為此，在施加最大負載情況下，其電壓轉(zhuǎn)換效率變得最高，然而當負載不在最大值時，電壓轉(zhuǎn)換效率將會下降。當然，操作并不是經(jīng)常在最大負載條件下運行的。因而，這種情況下存在無法實現(xiàn)低功耗的問題。
鑒于上述情況，本發(fā)明特別旨在通過在控制電路裝置的電壓轉(zhuǎn)換器及其負載端之間設置恒定電流電路，來提高其電壓轉(zhuǎn)換效率，從而實現(xiàn)控制電路裝置的低功耗。
本發(fā)明的控制電路裝置的特征在于包括第一電壓轉(zhuǎn)換器，該第一電壓轉(zhuǎn)換器采用薄膜扼流線圈，使提供給后級中的負載的功率的電壓從第一電壓轉(zhuǎn)換成第二電壓；以及，恒定電流電路，用于不管負載中的功耗如何，使從電壓轉(zhuǎn)換器以第二電壓提供的功率的電流值保持在預定電流值。
上述控制電路裝置中可進一步包括計算電路，用于計算負載中消耗的功率的電流值；以及，充電電池，它可用第一電壓轉(zhuǎn)換器供給的部分功率充電，或向負載提供功率；其中，如果計算電路算出的功耗的電流值小于預定電流值，則恒定電流電路以相應于預定電流值與功耗電流值間的差值的功率向充電電池充電；而如果計算電路算出的功耗的電流值大于預定電流值，則恒定電流電路使充電電池提供相應于電流預定值與功耗的電流值間的差值的功率。
上述負載可以配置為第二電壓轉(zhuǎn)換器，以將恒定電流電路提供的功率的電壓從第二電壓轉(zhuǎn)換成第三電壓。
本發(fā)明的電源電路控制方法包括以下步驟通過采用薄膜扼流線圈的第一電壓轉(zhuǎn)換器，將提供給后級的負載的功率的電壓從第一電壓轉(zhuǎn)換成第二電壓；以及，不管負載中的功耗如何，通過采用恒定電流電路，使從電壓轉(zhuǎn)換器以第二電壓提供的功率的電流值保持為預定電流值。
上述電源電路控制方法可進一步包括以下步驟通過計算電路算出負載中消耗的功率的電流值；以第一電壓轉(zhuǎn)換器提供的部分功率向充電電池充電，或者充電電池向負載提供功率；其中，如果計算電路算出的功耗的電流值小于預定電流值，則恒定電流電路以相應于預定電流值與功耗的電流值間的差值的功率向充電電池充電；而如果計算電路算出的功耗的電流值大于預定電流值，則恒定電流電路使充電電池提供相應于預定電流值與功耗的電流值間的差值的功率。
本發(fā)明中所涉及的控制裝置可在更高的電壓轉(zhuǎn)換效率情況中使用，因而能降低其中功耗。


圖1為根據(jù)本發(fā)明具體實施例的電子控制電路的方框圖；圖2為圖1中的控制IC及DC/DC轉(zhuǎn)換器的結構示意圖；圖3為圖1中DC/DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率示意圖；圖4為圖1中恒定電流電路的結構示意圖；以及圖5為恒定電流控制中處理步驟的流程圖。
具體實施例方式
下文將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行描述。本說明書中描述的發(fā)明與本發(fā)明的實施例之間的對應關系在下面進行闡述。以下描述旨在確認支持本說明書中所描述的發(fā)明的實施例將在本說明書中得以描述。因此，即使存在與本發(fā)明所要求的范圍一致但未在本發(fā)明的實施例中進行明確描述的其他實施例，應該知道，這不意味著其他的實施例不符合本發(fā)明。相反地，即使一個示例性的實施例作為符合本發(fā)明的實施例進行描述，也不意味著這個實施例不符合除了這個發(fā)明之外的其他發(fā)明。
此外，本描述并不旨在包含本說明書中適當要求的本發(fā)明的全部內(nèi)容和范圍。換言之，雖然本描述涉及本說明書中的發(fā)明，但并不排除存在未被本申請要求的其他發(fā)明，以后可能會以分案、修正或附加的權利要求申請出現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的一個方面的控制電路裝置的特征在于包括第一電壓轉(zhuǎn)換器(例如，圖1中的DC/DC轉(zhuǎn)換器4)，該第一電壓轉(zhuǎn)換器采用薄膜扼流線圈，使提供給后級負載的功率的電壓從第一電壓轉(zhuǎn)換成第二電壓；以及，恒定電流電路(例如，圖1中的恒定電流電路5)，用于不管所述負載中的功耗如何，使從電壓轉(zhuǎn)換器以第二電壓提供的功率的電流值保持在預定電流值。
該控制電路裝置可進一步包括計算電路(例如，圖4中的功耗監(jiān)控單元32)，用于計算負載消耗的功率的電流值；以及，充電電池，它可以用第一電壓轉(zhuǎn)換器提供的部分功率充電，或向負載提供功率；其中，如果計算電路算出的功耗的電流值小于預定電流值，則恒定電流電路以相應于預定電流值與功耗的電流值間的差值的功率向使充電電池充電；而如果計算電路算出的功耗的電流值大于預定電流值，則恒定電流電路使充電電池提供相應于電流預定值與功耗的電流值間的差值的功率。
本發(fā)明的電源電路控制方法包括以下步驟通過采用薄膜扼流線圈的第一電壓轉(zhuǎn)換器，將提供給后級的負載的功率的電壓從第一電壓轉(zhuǎn)換成第二電壓；以及，不管負載中的功耗如何，通過采用恒定電流電路，使從電壓轉(zhuǎn)換器以第二電壓提供的功率的電流值保持為預定電流值。
該電源電路控制方法可進一步包括以下步驟通過計算電路算出負載中消耗的功率的電流值；以第一電壓轉(zhuǎn)換器提供的部分功率向充電電池充電，或者充電電池向負載提供功率；其中，如果計算電路算出的功耗的電流值小于預定電流值，則恒定電流電路以相應于預定電流值與功耗的電流值間的差值的功率向充電電池充電；而如果計算電路算出的功耗的電流值大于預定電流值，則恒定電流電路使充電電池提供相應于預定電流值與功耗的電流值間的差值的功率。
上述負載可以設置為第二電壓轉(zhuǎn)換器(例如，圖1中的DC/DC轉(zhuǎn)換器7)，用于將恒定電流電路提供的功率的電壓從第二電壓轉(zhuǎn)換成第三電壓。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的控制電路裝置，將參照附圖描述如下。
圖1所示的控制電路裝置被嵌入各種類型的電子控制設備中，用來對電子控制設備中的各種驅(qū)動單元的操作進行電子控制。該控制電路裝置中的微機1由CPU(中央處理單元)、RAM(隨機存儲器)及ROM(只讀存儲器)構成，其中CPU讀出嵌入在ROM中的程序，并根據(jù)需要將其在RAM中展開運行。此外微機1還起到控制整個控制電路裝置的作用，并通過發(fā)送預定命令給控制IC 2來發(fā)送指令使后述的負載6、9運行。
控制IC 2響應微機1發(fā)出的命令，控制DC/DC(直流電流到直流電流)轉(zhuǎn)換器4或7的開或關，以使后級的負載6或9實際運作。
DC/DC轉(zhuǎn)換器4，在控制IC 2的控制下將從電源3提供的功率電壓從8.4V轉(zhuǎn)換成1.5V，并輸送給恒定電流電路5。為使DC/DC轉(zhuǎn)換器4在確保能獲得最高電壓轉(zhuǎn)換效率的狀態(tài)下接收功率供給，恒定電流電路5監(jiān)控在負載6中以及通過DC/DC轉(zhuǎn)換器7在負載9中所消耗的功率(電流值)。當有盈余功率存在時，恒定電流電路5將盈余功率提供給充電電池8使其充電，而當功率不足時，恒定電流電路5將充電電池8的功率提供給負載6及DC/DC轉(zhuǎn)換器7。
負載6經(jīng)恒定電流電路5接收從DC/DC轉(zhuǎn)換器4提供的1.5V的功率而驅(qū)動，它可以是電動機等類似負載。DC/DC轉(zhuǎn)換器7將DC/DC轉(zhuǎn)換器4通過恒定電流電路5提供的1.5V功率轉(zhuǎn)換成1.2V功率，并提供給在1.2V功率下運行的負載9。
圖1中所示的控制電路裝置的操作將在下文中描述。微機1發(fā)出指令給控制IC 2，以使負載6、9工作?？刂艻C 2使DC/DC轉(zhuǎn)換器4、7設定在外加電壓的狀態(tài)，以提供功率給負載6和負載9(設定在開狀態(tài))。
DC/DC轉(zhuǎn)換器4將電源3的8.4V功率轉(zhuǎn)換成1.5V的電源電壓，并提供給恒定電流電路5。恒定電流電路5將1.5V功率提供給負載6，以使其執(zhí)行預定操作，同時將1.5V功率提供給DC/DC轉(zhuǎn)換器7。然后DC/DC轉(zhuǎn)換器7將恒定電流電路5提供的1.5V功率轉(zhuǎn)換成1.2V的功率，再提供給負載9以使其執(zhí)行操作。
舉例說明，恒定電流電路5在向負載6及DC/DC轉(zhuǎn)換器7提供功率時，監(jiān)控負載6中以及通過DC/DC轉(zhuǎn)換器7提供功率的負載9中所消耗的功率，并進行控制使其電流保持在使DC/DC轉(zhuǎn)換器4可實現(xiàn)最高轉(zhuǎn)換效率的電流值。具體而言，當從DC/DC轉(zhuǎn)換器4提供的功率存在盈余時，恒定電流電路5將盈余功率提供給充電電池8使其充電，或者當功率不足時，恒定電流電路5從充電電池8接收功率供給。
下面參照圖2，對控制IC 2和DC/DC轉(zhuǎn)換器4的詳細結構進行說明。
控制IC 2中的比較器11將通過端子A從DC/DC轉(zhuǎn)換器4供給的反饋信號提供給PWM(脈寬調(diào)制)比較器13。SCP(短路保護功能)比較器12利用電源16提供的電壓，將控制IC 2的短路保護信號提供給主控制器17。
通過將比較器11的反饋信號調(diào)制成PWM信號并改變其負荷比，PWM比較器13將該PWM信號提供給與電路14。當從主控制器17向與電路14輸送啟動信號時，則該與電路通過放大器15將反饋信號作為驅(qū)動脈沖提供給DC/DC轉(zhuǎn)換器4，由此相應地控制DC/DC轉(zhuǎn)換器4并向其提供反饋信號。
基于從控制IC 2輸入到柵極端21a的脈沖，DC/DC轉(zhuǎn)換器4中的FET(場效應晶體管)21將從電源3通過漏極端21b供給的8.4V直流功率經(jīng)由源極端21c提供給薄膜扼流線圈23。二極管22、薄膜扼流線圈23及電容器24共同作用將FET 21供給的8.4V電壓轉(zhuǎn)換成1.5V電壓，并經(jīng)整流后提供給恒定電流電路5。與此同時，端子A提供反饋信號給控制IC 2。
DC/DC轉(zhuǎn)換器4的電壓轉(zhuǎn)換比以及電壓轉(zhuǎn)換效率取決于薄膜扼流線圈23的特性。雖然通?？梢酝ㄟ^改變扼流線圈的纏繞數(shù)來改變其特性，但由于扼流線圈采用薄膜加工制造而成，因而不太可能去調(diào)整其纏繞數(shù)，所以改變扼流線圈的特性非常困難。
圖3為DC/DC轉(zhuǎn)換器4的轉(zhuǎn)換效率示意圖。當負載6與負載9中消耗的電流值為50mA時，其轉(zhuǎn)換效率約為63％，而當負載中消耗電流值為100mA時，轉(zhuǎn)換效率約為79％，消耗電流200mA對應的轉(zhuǎn)換效率約為93％，300mA時轉(zhuǎn)換效率約為94％，而當消耗電流增大到400mA時，其轉(zhuǎn)換效率變成約92％，增大到500mA時轉(zhuǎn)換效率下降至約88％。
也就是說，由圖示可知，當作為負載6和負載9中消耗的功率電流的負載電流在200mA至400mA范圍內(nèi)時，可使轉(zhuǎn)換效率高于90％。此外，當負載電流為300mA時，可獲得最高的轉(zhuǎn)換效率，然而，當其負載電流在200mA至400mA范圍之外時，其轉(zhuǎn)換效率顯著下降。
參照圖4所示，恒定電流電路5的詳細結構將在下文中描述。
功耗監(jiān)控單元32監(jiān)控輸入至負載6的功率的電流值及通過DC/DC轉(zhuǎn)換器7輸送至負載9上消耗的電流值的總電流值。功耗監(jiān)控單元32對分配器31進行控制，如總電流值低于實現(xiàn)最高轉(zhuǎn)換效率時的300mA時，盈余的功率電流將提供給充電電池8充電，而當總電流值高于300mA時，分配器將從充電電池8接收功率供給。
分配器31響應功耗監(jiān)控單元32的指令，分別向負載6、經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換器7后向負載9、以及向充電電池8分配和提供功率，同時按照要求從充電電池8接收功率供給。
參照圖5，由恒定電流電路5執(zhí)行的恒定電流控制過程如下文所述。
在S1步驟中(圖5所示)，功耗監(jiān)控單元32計算供給負載6的電流值和經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換器7后供給負載9的電流值的總電流值。
在S2步驟中，功耗監(jiān)控單元32確定計算出的功耗的總電流值是否小于300mA。舉例來說，當確定總電流值小于300mA時，則在S3步驟中控制分配器31，將相應于實際消耗的功率與300mA間的差值的盈余功率供給充電電池8，并將剩余功率分配給負載6和DC/DC轉(zhuǎn)換器7，而后處理過程返回至S1步驟。
如果功耗監(jiān)控單元32確定出總電流值不低于300mA，則功耗監(jiān)控單元32按照S4步驟確定總電流值是否大于300mA，如確定大于300mA，則處理步驟跳到S5。
在S5步驟中，功耗監(jiān)控單元32控制分配器31從充電電池8抽取相應于超出300mA的負載電流的功率，并將其提供給負載6和DC/DC轉(zhuǎn)換器7。而后處理過程返回至S1步驟。
在S4步驟中，如果確定總負載電流不大于300mA，即電流消耗值為300mA，處理過程返回至S1步驟而重復隨后的各個步驟。
通過上述處理過程，可使DC/DC轉(zhuǎn)換器4以最高效的狀態(tài)持續(xù)進行電壓的轉(zhuǎn)換。也就是說，如圖3所示，當負載電流為50mA時，雖然因電壓轉(zhuǎn)換造成的功率損耗為27.75(mW)(＝1.5(V)×50(mA)×(1-0.63))，但當通過從充電電池8供給功率，使其在最高轉(zhuǎn)換效率時的300mA運行時，功率損耗變?yōu)?7(mW)(＝1.5(V)×300(mA)×(1-0.94))，由此降低了功率損耗。
按照上述結構，恒定電流電路5對從DC/DC轉(zhuǎn)換器4提供的功率的電流值進行控制，以使DC/DC轉(zhuǎn)換器4始終保持最高轉(zhuǎn)換效率。因此，即使采用的是與使用薄膜線圈的DC/DC轉(zhuǎn)換器4一樣無法通過改變其纏繞數(shù)而改變其特性的DC/DC轉(zhuǎn)換器，也可在最大轉(zhuǎn)換效率條件下仍然持續(xù)使用，從而達到降低功耗的目的。
雖然DC/DC轉(zhuǎn)換器4是為最大輸出(最大電流)時達到最高轉(zhuǎn)換效率的情況下設計而成，但其很少在最大輸出條件下工作。因此，在通常運行條件下，充電電池8將始終保持滿電量，因而根據(jù)需要也可允許其作為如頻閃觀測器的電源使用。此外，通過在后級中設置額外的DC/DC轉(zhuǎn)換器來將1.5V電壓轉(zhuǎn)換成接近1.2V的電壓，如DC/DC轉(zhuǎn)換器7，此時其轉(zhuǎn)換效率比由8.4V轉(zhuǎn)換至1.2V時的效率要高(通常而言，轉(zhuǎn)換前后間的電壓差越小，可獲得的轉(zhuǎn)換效率越高)。由此可進一步降低功耗。
另外，在上面的描述中，以將8.4V轉(zhuǎn)換成1.5V的DC/DC轉(zhuǎn)換器4作為應用例子來加以說明。然而，本文并不僅限于此，將其他任意電壓轉(zhuǎn)換成另一電壓的任何DC/DC轉(zhuǎn)換器都可采用。此時，可采用能相應于該轉(zhuǎn)換器特性而保持實現(xiàn)最高轉(zhuǎn)換效率的電流值的恒定電流電路。因此，雖然通過應用實例說明了恒定電流電路5在比較負載電流與300mA的大小關系后，在充電電池充電或從充電電池接收功率供給之間進行協(xié)調(diào)，但必須注意并不僅限于此，它也可以比較負載電流與其他電流值的大小關系。
如上所述，通過在采用薄膜線圈的DC/DC轉(zhuǎn)換器的后級設置恒定電流電路，以將對應于該DC/DC轉(zhuǎn)換器特性的電流值提供給后級的負載，使得可以始終在接近DC/DC轉(zhuǎn)換器中的最高轉(zhuǎn)換效率的條件下利用功率。因而，能降低整個系統(tǒng)的功耗。
必須了解的是，本說明書中對處理順序進行描述的各個步驟不僅包括上文所述的按時間序列執(zhí)行的過程，還包括不按時間序列執(zhí)行的并行或獨立的過程。
權利要求
1.一種控制電路裝置，包括第一電壓轉(zhuǎn)換器，所述第一電壓轉(zhuǎn)換器采用薄膜扼流線圈，用于將提供給后級負載的功率的電壓從第一電壓轉(zhuǎn)換成第二電壓；以及恒定電流電路，用于不管所述負載中的功耗如何，使從所述電壓轉(zhuǎn)換器以所述第二電壓提供的功率的電流值保持在預定電流值。
2.根據(jù)權利要求1所述的控制電路裝置，還包括計算電路，用于計算在所述負載中消耗的功率的電流值；以及充電電池，它可以用所述第一電壓轉(zhuǎn)換器供給的部分功率充電，或向所述負載提供功率；其中如果所述計算電路算出的所述功耗的電流值小于預定電流值，則所述恒定電流電路以相應于所述預定電流值與所述功耗的電流值間的差值的功率向所述充電電池充電；并且如果所述計算電路算出的所述功耗的電流值大于所述預定電流值，則所述恒定電流電路使所述充電電池提供相應于所述電流預定值與所述功耗的電流值間的差值的功率。
3.根據(jù)權利要求1所述的控制電路裝置，其中所述負載為將所述恒定電流電路提供的功率的電壓從所述第二電壓轉(zhuǎn)換成第三電壓的第二電壓轉(zhuǎn)換器。
4.一種電源電路控制方法，包括以下步驟通過采用薄膜扼流線圈的第一電壓轉(zhuǎn)換器，將提供給后級中的負載的功率的電壓從第一電壓轉(zhuǎn)換成第二電壓；以及，不管所述負載中的功耗如何，通過采用恒定電流電路，使從所述電壓轉(zhuǎn)換器以所述第二電壓提供的功率的電流值保持為預定電流值。
5.根據(jù)權利要求4所述的電源電路控制方法，進一步包括以下步驟通過所述計算電路算出所述負載中消耗的功率的電流值；以所述第一電壓轉(zhuǎn)換器提供的部分功率向所述充電電池充電，或者從所述充電電池向所述負載提供功率；其中如果所述計算電路算出的所述功耗的電流值小于某一預定電流值，則所述恒定電流電路以相應于所述預定電流值與所述功耗的電流值間的差值的功率向所述充電電池充電；并且如果所述計算電路算出的所述功耗的電流值大于所述預定電流值，則所述恒定電流電路使所述充電電池提供相應于所述預定電流值與所述功耗的電流值間的差值的功率。
全文摘要
微機向控制IC輸出指令以操作第一負載與第二負載。該控制IC啟動第一和第二DC/DC轉(zhuǎn)換器，以使第一和第二負載運行。第一DC/DC轉(zhuǎn)換器將由電源提供的8.4V功率的電壓轉(zhuǎn)換成1.5V，并提供給恒定電流電路。該恒定電流電路計算出第一負載和經(jīng)第二DC/DC轉(zhuǎn)換器提供功率的第二負載所消耗的負載電流的電流值，并將其與第一DC/DC轉(zhuǎn)換器的最高轉(zhuǎn)換效率時的電流值進行比較。如該負載電流更小，則該恒定電流電路向充電電池供給盈余功率，而當該負載電流更大，則該恒定電流電路從充電電池接收功率供給。
文檔編號H02M3/157GK1641965SQ200510002099
公開日2005年7月20日 申請日期2005年1月17日 優(yōu)先權日2004年1月16日
發(fā)明者小林常雄 申請人:索尼公司