專利名稱：電源設(shè)備、其方法、以及成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種為諸如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備或其它存儲(chǔ)設(shè)備的電路元件供電的電源設(shè)備、所述電源設(shè)備的一種方法、以及包括所述電源設(shè)備的成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
在各種電子設(shè)備中，為了阻止由突然的斷電或電源故障造成的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)遺失，通常需要備份其中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。特別地，在通過例如傳真機(jī)或其它的數(shù)據(jù)傳輸期間，非常需要備份存儲(chǔ)所接收的數(shù)據(jù)或要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器集成電路(IC)。在相關(guān)技術(shù)中，公知為此目的使用了各種技術(shù)，諸如通過使用超級(jí)電容器(super capacitor)的備份，或使用單節(jié)(single-cell)電池以增加電源電壓的電源電路技術(shù)。
近年來，隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進(jìn)步，集成電路(IC)的集成程度不斷增加，集成電路(IC)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越小型化。隨著集成電路(IC)的小型化，半導(dǎo)體的工作電壓趨于設(shè)置為低，以當(dāng)高電壓施加到半導(dǎo)體上時(shí)阻止半導(dǎo)體內(nèi)部的損害。另一方面，隨著由于半導(dǎo)體工藝的小型化的電子電路規(guī)模的增大和工作頻率的升高，消耗電源電流變大了。將來，隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)越來越進(jìn)步，期望集成電路(IC)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將更加小型化，工作電源電壓將更低，而消耗電源電流將更大。然而，在如上所述的相關(guān)技術(shù)中，當(dāng)保證長(zhǎng)時(shí)間備份時(shí)，保持低的工作電源電壓和大的消耗電源電流是困難的。
例如，在使用超級(jí)電容器的備份技術(shù)中，為了長(zhǎng)時(shí)間備份，需要增大所述電容器的電容，由此電容器的尺寸增大。因此，為了獲得長(zhǎng)的備份時(shí)間長(zhǎng)度，電子設(shè)備的尺寸變大了。而且，由于具有大電容的電容器目前非常昂貴，使用這樣的電容器增加電子設(shè)備的制造成本。
已知使用單節(jié)電池以增加電源電壓的電源電路技術(shù)與使用超級(jí)電容器的備份技術(shù)相比較，通常能夠備份較長(zhǎng)時(shí)間，而不增大電子設(shè)備的尺寸。
圖8是圖示實(shí)施以上的電源電路技術(shù)的一般電路結(jié)構(gòu)的框圖。
如圖8中所示，來自用作普通電源的主電源3的電源電壓V1、或來自輔助電源4的電源電壓V2，通過DC-DC轉(zhuǎn)換器2升壓，以生成備份設(shè)備1的工作電壓V0。
普通電源電壓V1在設(shè)備1的普通工作條件下使用，從交流(AC)電源生成，通過主電源3(即普通電源)供給。
輔助電源電壓V2在設(shè)備1的備份操作下使用，從直流(DC)電源生成，通過輔助電源4供給。輔助電源4可以是直流(DC)電源。另外，直流(DC)電源可以是電池或電容器，其輸出電壓隨著其放電狀態(tài)變化。
普通電源電壓V1和輔助電源電壓V2兩者都低于設(shè)備1的工作電壓V0，因此需要DC-DC轉(zhuǎn)換器2升高普通電源電壓V1和輔助電源電壓V2。
在電源電路技術(shù)的電路結(jié)構(gòu)中，為了響應(yīng)集成電路的低工作電壓工作和電流增大的要求，需要DC-DC轉(zhuǎn)換器2能夠在從備份電流到工作電流之間的寬的電流范圍內(nèi)(例如，從幾毫安到幾安培)工作，還需要DC-DC轉(zhuǎn)換器2不僅能夠電壓遞升(step-up)，還能夠電壓遞降(step-down)。當(dāng)設(shè)備1能夠在低電壓下工作時(shí)，普通電源電壓V1和輔助電源電壓V2通?？梢愿哂谠O(shè)備1的工作電壓V0，在這種情況下，需要DC-DC轉(zhuǎn)換器2將普通電源電壓V1和輔助電源電壓V2降低為工作電壓V0。如上所述，輔助電源電壓V2隨著單節(jié)電池的放電狀態(tài)逐漸降低。結(jié)果，當(dāng)輔助電源電壓V2低于工作電壓V0時(shí)，需要切換DC-DC轉(zhuǎn)換器2的工作模式以升高輔助電源電壓V2。
例如，日本的公開的專利申請(qǐng)9-65585(以下稱為“參考文獻(xiàn)1”)公開了一種能夠利用單節(jié)備份電池備份的電池備份電源電路。
圖9是圖示參考文獻(xiàn)1中公開的電池備份電源電路的實(shí)施例的電路圖。
圖10是圖示如圖9中所示的電池備份電源電路的功能結(jié)構(gòu)的框圖。
注意圖10中的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)分配給圖9中所示的電池備份電源電路的元件的附圖標(biāo)記。
根據(jù)圖9和圖10所示的結(jié)構(gòu)，電池備份電源電路能夠使至DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入在普通操作模式和備份操作模式之間切換，從而通過DC-DC轉(zhuǎn)換器為備份存儲(chǔ)器和其控制電路生成電力。
然而，由于參考文獻(xiàn)1中公開的電池備份電源電路能夠使至DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入在普通操作模式和備份操作模式之間切換、以實(shí)施在不同操作模式中所需的電壓遞升和電壓遞降，所以該電池備份電源電路非常依賴于所述的一個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器的性能。
在備份操作中，為了盡可能擴(kuò)大輔助電源4的備份時(shí)間長(zhǎng)度，需要使用低功耗并因而高效率的電源電路。另一方面，在普通操作中，需要使用能夠傳導(dǎo)大的電流的電源電路，以響應(yīng)由于小型化的半導(dǎo)體工藝而提高的電路規(guī)模和升高的工作頻率的要求。
然而，在參考文獻(xiàn)1中公開的電源電路中，所述的一個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器在備份操作和普通操作中共用，顯然優(yōu)化電源電路的性能是有限度的。
通常地，目前使用的DC-DC轉(zhuǎn)換器具有隨著其電流的大小而變化的效率。當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器在電源電路中使用以支持如上所述集成電路的低工作電壓操作和增大的電流時(shí)，需要DC-DC轉(zhuǎn)換器能夠在寬的電流范圍內(nèi)工作。結(jié)果，即使當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器被優(yōu)化以具有涉及小電流的備份操作中的高效率時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率也會(huì)在涉及大電流的普通操作中下降。從節(jié)能的觀點(diǎn)，這不是優(yōu)選的。
另一方面，即使當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器被優(yōu)化以具有涉及大電流的普通操作中的高效率時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率也會(huì)在涉及小電流的備份操作中下降，并且備份時(shí)間長(zhǎng)度變短。在現(xiàn)有的能夠遞升和遞降電壓、支持涉及大電流的操作并具有高效率的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，可用的最大電流只有1A左右；將來使用這些現(xiàn)有的DC-DC轉(zhuǎn)換器以響應(yīng)進(jìn)一步降低的電壓和增大的電流的要求、以及由半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進(jìn)一步進(jìn)步造成的額外的存儲(chǔ)器的安裝是困難的。此外，上面的DC-DC轉(zhuǎn)換器也是昂貴的，并導(dǎo)致高成本。
如上所述，在相關(guān)技術(shù)中，當(dāng)保證長(zhǎng)的備份時(shí)間長(zhǎng)度時(shí)，符合要被備份的設(shè)備所需要的各種條件是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可解決現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)問題。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例可提供一種能夠滿足連接的設(shè)備的要求并且具有高效率的電源設(shè)備、所述電源設(shè)備的方法、以及成像設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種電源設(shè)備，其包含第一電源；電壓遞升單元，用于遞升第一電源的輸出電壓；電壓遞降單元，用于遞降電壓遞升單元的輸出電壓；以及負(fù)載，其由電壓遞降單元的輸出電壓驅(qū)動(dòng)操作，其中電壓遞升單元將第一電源的輸出電壓遞升到電壓遞降單元的工作電壓的下限。
根據(jù)本發(fā)明，可能提供能夠滿足負(fù)載的要求和具有高效率的電源設(shè)備。例如，當(dāng)負(fù)載可以是存儲(chǔ)器IC(集成電路)并且第一電源可以是電池或電容器時(shí)，可能擴(kuò)大備份時(shí)間長(zhǎng)度。
作為一個(gè)實(shí)施例，工作電壓的下限與負(fù)載的工作電壓相關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，工作電壓的下限進(jìn)一步與電壓遞降單元上的壓降相關(guān)聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明，可能使在電壓遞降單元中的電力損失最小化。
作為一個(gè)實(shí)施例，電源設(shè)備還包括第二電源，用于在電源設(shè)備的普通操作中提供電力；以及電源切換裝置，用于當(dāng)?shù)诙娫赐Ｖ闺娏┙o并且第一電源開始供給電力時(shí)，將通過電壓遞升單元遞升的第一電源的輸出電壓切換為第二電源的輸出電壓，并將第一電源的輸出電壓提供給電壓遞降單元。
根據(jù)本發(fā)明，在第一電源作為輔助電源、并且第二電源作為主電源的電源設(shè)備中，電壓遞升和電壓遞降在單獨(dú)的部分中執(zhí)行，而在相關(guān)技術(shù)中電壓遞升和電壓遞降在同一個(gè)單元中執(zhí)行。由于這點(diǎn)，通過主電源的電力供給流和通過輔助電源的電力供給流彼此不同。因此，可能提供能夠滿足操作需要并保證高效率的電源設(shè)備。換言之，可能響應(yīng)作為負(fù)載的設(shè)備的低電壓和增加的電流的要求，并可能擴(kuò)大備份時(shí)間長(zhǎng)度。
優(yōu)選地，所述電源設(shè)備還包含開關(guān)，其被在第一電源的輸出側(cè)提供，并控制第一電源的輸出電壓。
根據(jù)本發(fā)明，可能阻止輔助電源不必要的功耗。
作為一個(gè)實(shí)施例，電源切換單元包括第一二極管，其被在第一電源的輸出側(cè)提供并處于正向狀態(tài)；以及第二二極管，其被在第二電源的輸出側(cè)提供并處于正向狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明，第一電源的輸出電壓和第二電源的輸出電壓可被比較，當(dāng)前者高于后者時(shí)，第一二極管導(dǎo)通，而第二二極管截止；當(dāng)前者低于后者時(shí)，第一二極管截止，而第二二極管導(dǎo)通。這樣，即使沒有單獨(dú)的控制設(shè)備，也可能切換第一電源的輸出電壓和第二電源的輸出電壓。
作為一個(gè)實(shí)施例，第一電源是電池或電容器。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種成像設(shè)備，其包含電源設(shè)備，其中，所述電源設(shè)備包括第一電源，電壓遞升單元，用于遞升第一電源的輸出電壓；電壓遞降單元，用于遞降電壓遞升電源的輸出電壓；以及負(fù)載，其由電壓遞降單元的輸出電壓驅(qū)動(dòng)操作，其中電壓遞升單元將第一電源的輸出電壓遞升到電壓遞降單元的工作電壓的下限。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的電源設(shè)備在成像設(shè)備中安裝。由于這點(diǎn)，當(dāng)有許多諸如存儲(chǔ)器的、當(dāng)成像設(shè)備斷電時(shí)應(yīng)該被備份的電路元件時(shí)，可能比相關(guān)技術(shù)中電池備份電源電路備份更多的電路元件，而不改變電路結(jié)構(gòu)和電路規(guī)模。另外，當(dāng)在降低工作電壓和增大電路元件的電流上做出進(jìn)一步的進(jìn)步時(shí)，可能容易地響應(yīng)降低的電壓和增大的電流的要求。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種包括第一電源并且用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載操作的電源設(shè)備的方法，所述方法包含以下步驟遞升第一電源的輸出電壓；遞降在遞升的步驟中遞升的第一電源的輸出電壓；以及用在遞降的步驟中遞降的電壓驅(qū)動(dòng)負(fù)載操作，其中在遞升的步驟中，將第一電源的輸出電壓遞升到與負(fù)載的工作電壓相關(guān)聯(lián)的值。
作為一個(gè)實(shí)施例，在遞升的步驟中，將第一電源的輸出電壓遞升到負(fù)載的工作電壓外加在遞降的步驟中發(fā)生的壓降。
作為一個(gè)實(shí)施例，所述電源設(shè)備還包括在電源設(shè)備的普通操作中供給電力的第一電源，所述方法還包含電源切換的步驟當(dāng)?shù)诙娫赐Ｖ构╇?、并且第一電源開始供給電力時(shí)，將第一電源的遞升的輸出電壓切換為第二電源的輸出電壓，其中在遞降的步驟中，在電源切換步驟中選擇第一電源的輸出電壓與第二電源的輸出電壓中的一個(gè)，并將其遞降。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種電源設(shè)備，包含第一電源，電壓遞降單元，用于遞降第一電源的輸出電壓；以及電壓遞升單元，用于遞升電壓遞降單元的輸出電壓，并將遞升的電壓輸出到負(fù)載，其中電壓遞降單元將第一電源的輸出電壓遞降到電壓遞升單元的工作電壓的下限。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種成像設(shè)備，包含電源設(shè)備，其中所述電源設(shè)備包括第一電源，電壓遞降單元，用于遞降第一電源的輸出電壓；以及電壓遞升單元，用于遞升電壓遞降單元的輸出電壓，并將遞升的電壓輸出到負(fù)載，其中電壓遞降單元將第一電源的輸出電壓遞降到電壓遞升單元的工作電壓的下限。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種包括第一電源并用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電源設(shè)備的方法，所述方法包含以下步驟遞降第一電源的輸出電壓；以及遞升在遞降的步驟中遞降的第一電源的輸出電壓；以及向負(fù)載輸出在遞升的步驟中遞升的電壓，其中在遞降的步驟中，將第一電源的輸出電壓遞降到與負(fù)載的工作電壓相關(guān)聯(lián)的值。
根據(jù)本發(fā)明，由于電壓遞升和遞降操作彼此分開，電壓遞升操作與遞降操作中較早的一個(gè)被優(yōu)化，使得電壓遞升操作與遞降操作中較晚的另一個(gè)的功率損失最小化。因此，可能在滿足連接的設(shè)備的要求的同時(shí)提高電源設(shè)備的效率。
根據(jù)參考附圖給出的優(yōu)選實(shí)施例的下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其它目標(biāo)、特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。


圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電源設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的例子的框圖；圖2是圖示當(dāng)將鋰蓄電池用作輔助電源401時(shí)的放電特性的曲線圖；圖3A是圖示圖1中所示的電源設(shè)備400的普通操作的流程圖；圖3B是圖示圖1中所示的電源設(shè)備400的備份操作的流程圖；圖4是圖示第一實(shí)施例的電源設(shè)備的框圖；圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電源設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的例子的框圖；圖6A是圖示圖5中所示的電源設(shè)備800的普通操作的流程圖；圖6B是圖示圖5中所示的電源設(shè)備800的備份操作的流程圖；圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的具有本發(fā)明的電源設(shè)備的成像設(shè)備的例子的原理圖；圖8是圖示用于實(shí)施上面的電源電路技術(shù)的一般電路結(jié)構(gòu)的框圖；圖9是在參考文獻(xiàn)1中公開的電池備份電源電路的實(shí)施例的電路圖；以及圖10是圖示圖9中所示的電池備份電源電路的功能性的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面，通過參考附圖解釋本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例。
第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電源設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的例子的框圖。
如圖1所示，電源設(shè)備400連接到一個(gè)或多個(gè)設(shè)備408，并供給電源電壓以驅(qū)動(dòng)設(shè)備408操作。電源設(shè)備400包括輔助電源401、普通電源(主電源)402、切換單元403、切換控制器404、遞升變壓器405、電源切換單元406、以及遞降變壓器407。
當(dāng)包括電源設(shè)備400的裝置的元件處于普通操作時(shí)，普通電源402為設(shè)備408供給電源電壓。在備份操作中，即當(dāng)普通電源402停止對(duì)設(shè)備408的電力供給時(shí)，輔助電源401為設(shè)備408供給電源電壓。例如，輔助電源401可以是電池或電容器。
在特定條件下，切換單元403將來自輔助電源401的電力供給切換為導(dǎo)通或切換為截止。
切換控制器404依照預(yù)置的條件控制切換單元403的切換操作。
遞升變壓器405將輔助電源401的輸出電壓遞升到特定的值。
電源切換單元406根據(jù)切換單元403的操作切換輔助電源401和普通電源402的輸出電壓。
遞降變壓器407在普通操作中將普通電源402的輸出電壓遞降到設(shè)備408的工作電壓，在備份操作中將輔助電源401的輸出電壓遞降到設(shè)備408的工作電壓。
圖2是圖示當(dāng)將鋰蓄電池用作輔助電源401時(shí)的放電特性的曲線圖。
圖2示出了蓄電池供給10mA的恒定電流時(shí)的放電特性。圖2顯示當(dāng)電池用作輔助電源401時(shí)，所述電池的輸出電壓逐漸地下降。當(dāng)輔助電源401的電壓由于輔助電源401的放電而變化時(shí)，為了獲得恒定電壓，需要將輔助電源401的電壓遞升到特定的值，然后遞降所述電壓。
操作下面參考圖3A和圖3B解釋電源設(shè)備400的操作。
圖3A是圖示圖1中所示的電源設(shè)備400的普通操作的流程圖。
在如上所述的普通操作中，普通電源402用于將電源電壓供給給設(shè)備408。
在步驟S611中，當(dāng)對(duì)未示出的具有電源設(shè)備400的裝置加電時(shí)，普通電源402供給從4AC(交流)電源生成的DC(直流)電壓。通常地，來自普通電源402的電壓高于要接收電力供應(yīng)的設(shè)備408的工作電壓。
在步驟S612中，作為由普通電源402供給的直流電壓的普通電源電壓通過電源切換單元406供給給遞降變壓器407。遞降變壓器407將普通電源電壓遞降到設(shè)備408的工作電壓。
在步驟S613中，降低的普通電源電壓作為設(shè)備408的工作電壓供給給設(shè)備408。
當(dāng)打開具有電源設(shè)備400的裝置時(shí)，接連執(zhí)行上面的操作。
圖3B是圖示圖1中所示的電源設(shè)備400的備份操作的流程圖。
在如上所述的備份操作中，輔助電源401用于將電源電壓供給給設(shè)備408。
在步驟S621中，當(dāng)具有電源設(shè)備400的裝置暫時(shí)地停止操作，并且來自普通電源402的電力供給被中斷時(shí)，輔助電源401供給輔助電源電壓。如圖2所示，輔助電源電壓會(huì)變化。
在步驟S622中，輔助電源電壓通過遞升變壓器405被遞升到特定的值。由于在后來的步驟中，遞升的輔助電源電壓遞降到設(shè)備408的工作電壓，優(yōu)選地，遞升的輔助電源電壓的所述特定的值不低于設(shè)備408的工作電壓，并導(dǎo)致在遞降變壓器407中最小的功率損失。例如，在本實(shí)施例中，設(shè)置使得所述特定的值等于設(shè)備408的工作電壓加上遞降變壓器407的壓降。
在步驟S623中，遞升的輔助電源電壓通過電源切換單元406供給給遞降變壓器407。遞降變壓器407將遞升的輔助電源電壓遞降到設(shè)備408的工作電壓。
在步驟S624中，遞升并遞降的輔助電源電壓作為工作電壓供給給設(shè)備408。
在具有電源設(shè)備400的裝置的備份操作中，接連執(zhí)行上面的操作。
電路結(jié)構(gòu)下面解釋本實(shí)施例的電源設(shè)備的例子。
圖4是圖示第一實(shí)施例的電源設(shè)備的框圖。
圖4中所示的電源設(shè)備為電池備份電源電路，其中存儲(chǔ)設(shè)備710，例如DDR-SDRAM(雙倍數(shù)據(jù)速率-同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)作為備份存儲(chǔ)器工作。
圖4中的電源設(shè)備包括充電電路701、輔助電源702、切換單元703、切換控制器704、電壓檢測(cè)器705、遞升變壓器706、普通電源707、電源切換單元708、以及遞降變壓器709。
充電電路701為輔助電源702充電，并使用由具有電池備份電源電路的裝置的單獨(dú)的未示出的電源電路從AC電壓生成的+5V DC電源電壓，為輔助電源702充電。
輔助電源702為具有圖4中的電源設(shè)備的裝置的備份操作中使用的電源。例如，在本實(shí)施例中，輔助電源702可以是單節(jié)鋰蓄電池。另外，例如，蓄電池的額定電壓為3.0V，而蓄電池的額定容量為100mAh。
切換單元703將從輔助電源702到存儲(chǔ)設(shè)備710的電力供給切換為導(dǎo)通或切換為截止。例如，本實(shí)施例中，切換單元703為pnp型晶體管。
切換控制器704根據(jù)普通電源707的導(dǎo)通/截止?fàn)顟B(tài)、存儲(chǔ)設(shè)備710的存儲(chǔ)狀態(tài)(即是否存儲(chǔ)了目標(biāo)數(shù)據(jù))、以及/或蓄電池702的電壓狀態(tài)的預(yù)置條件，控制切換單元703的導(dǎo)通/截止切換操作，然后切換控制器704將控制信號(hào)輸出到切換單元703。
在本實(shí)施例中，控制信號(hào)輸入到切換單元703的基極電極，使得切換單元703在備份操作中導(dǎo)通，而在普通操作中截止。另外，上述的條件可以通過軟件輸入，該軟件通過具有圖4中的電源設(shè)備的裝置的CPU(中央處理單元)執(zhí)行。
電壓檢測(cè)器705監(jiān)視蓄電池702的電壓，以防止蓄電池702的過放電。在本實(shí)施例中，電壓檢測(cè)器705連接到切換單元703的發(fā)射極電極，并檢測(cè)蓄電池702經(jīng)由切換單元703的輸出電壓。當(dāng)檢測(cè)到低于特定的值的電壓時(shí)，電壓檢測(cè)器705通過軟件將通知發(fā)送到切換控制器704，使得切換單元703截止。
遞升變壓器706將通過切換單元703供給的蓄電池702的輸出電壓遞升到特定的電壓。在本實(shí)施例中，為了將轉(zhuǎn)換效率保持在一個(gè)指定的值以上，使用相關(guān)技術(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器。另外，在本實(shí)施例中，所述“特定的電壓”設(shè)置為3.0V，即蓄電池702的額定電壓。由于升高的電壓值設(shè)置為盡可能小，提高了DC-DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。此外，在備份操作中，由于存儲(chǔ)設(shè)備710所需要的電流為mA級(jí)，通過選擇具有在低工作電流下的高效率的DC-DC轉(zhuǎn)換器，可以降低蓄電池702的功耗。
在具有圖4中的電源設(shè)備的裝置的普通操作中，普通電源707供給電源電壓。在本實(shí)施例中，+3.3V的DC電源電壓用作普通電源707，其由具有電池備份電源電路的裝置的單獨(dú)的未示出的電源電路從AC電壓生成。
電源切換單元708與切換單元703一起，在普通操作中和在備份操作中切換電力供給流。在本實(shí)施例中，電源切換單元708包括第一二極管D1和第二二極管D2。第一二極管D1在遞升變壓器706和遞降變壓器709之間以正向狀態(tài)提供，以在備份操作中將來自蓄電池702的電力供給整流。第二二極管D2在普通電源707和遞降變壓器709之間以正向狀態(tài)提供，以在普通操作中將來自普通電源707的電力供給整流。
根據(jù)上面的電路結(jié)構(gòu)，通過遞升變壓器706遞升的蓄電池702的輸出電壓和通過遞升變壓器706遞升的普通電源707的輸出電壓可被比較，當(dāng)通過遞升變壓器706遞升的蓄電池702的輸出電壓大于通過遞升變壓器706遞升的普通電源707的輸出電壓時(shí)，第一二極管D1導(dǎo)通，而第二二極管D2截止；當(dāng)通過遞升變壓器706遞升的蓄電池702的輸出電壓小于通過遞升變壓器706遞升的普通電源707的輸出電壓時(shí)，第一二極管D1截止，而第二二極管D2導(dǎo)通。
為了盡可能多地減少電力損失，肖特基勢(shì)壘二極管(Schottky barrierdiode)可被用作第一二極管D1和第二二極管D2。
遞降變壓器709在普通操作中將普通電源707的輸出電壓遞降到存儲(chǔ)設(shè)備710的工作電壓，并在備份操作中將蓄電池702的輸出電壓遞降到存儲(chǔ)設(shè)備710的工作電壓。在本實(shí)施例中，為了滿足存儲(chǔ)設(shè)備710的大電流的要求，例如，遞降變壓器709可以是在上至幾安培的電流上可操作的調(diào)節(jié)器的電路，諸如低飽和度調(diào)節(jié)器。為了盡可能多地減少調(diào)節(jié)器中的功率損失，優(yōu)選地使用每個(gè)具有小消耗電流、以及其輸入電壓和輸出電壓之差小的調(diào)節(jié)器。
存儲(chǔ)設(shè)備710為通過第一實(shí)施例的電源設(shè)備備份的備份存儲(chǔ)器。例如，存儲(chǔ)設(shè)備710可以是SDR-SDRAM(單倍數(shù)據(jù)速率-同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、DDR-SDRAM(雙倍數(shù)據(jù)速率-同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、DDR2-SDRAM、或DDR3-SDRAM?；蛘撸鎯?chǔ)設(shè)備710也可以是外部DIMM(雙列直插式存儲(chǔ)器模塊)存儲(chǔ)器。在本實(shí)施例中，例如，存儲(chǔ)設(shè)備710包括兩個(gè)具有2.5V工作電壓的DDR-SDRAM。通常地，在DDR-SDRAM中，當(dāng)輸入自刷新(self-refresh)信號(hào)時(shí)，所述DDR-SDRAM被設(shè)置為處于自刷新狀態(tài)。在自刷新狀態(tài)的DDR-SDRAM可在低至幾mA的電流下保留數(shù)據(jù)。
下面，解釋圖4中所示的電源設(shè)備的操作。
在未示出的具有如圖4所示的電源設(shè)備的裝置的普通操作中，普通電源707用于向存儲(chǔ)設(shè)備710供給電力。因此，在這種狀態(tài)中，切換單元703由切換控制器704切換為截止，以停止來自輔助電源(即蓄電池702)的電力供給。
普通電源707的輸出電壓通過電源切換單元708的第二二極管D2供給給遞降變壓器，即調(diào)節(jié)器電路709。在本實(shí)施例中，存儲(chǔ)設(shè)備710由具有2.5V工作電壓的DDR-SDRAM組成，普通電源707的3.3V輸出電壓通過調(diào)節(jié)器電路709降低為2.5V。
由于在具有如圖4所示的電源設(shè)備的裝置的普通操作中大約1安培的電流在電路中流動(dòng)，使用能夠承受這樣大的電流的調(diào)節(jié)器電路和二極管。特別的，在如上所述的本實(shí)施例中，由于2.5V的電壓從3.3V的電壓生成，考慮到以后級(jí)的調(diào)節(jié)器的輸入電壓和輸出電壓之差，使用肖特基勢(shì)壘二極管作為電源切換單元708的第二二極管D2，其特征在于輸入電壓和輸出電壓之間小的差異。
因此，在所述裝置的普通操作中，本實(shí)施例的電源設(shè)備被配置為傳導(dǎo)大的電流。
另一方面，在具有如圖4所示的電源設(shè)備的裝置的普通操作中，輔助電源，即蓄電池702用于向存儲(chǔ)設(shè)備710供給電源電壓。因此，在這種狀態(tài)中，切換單元703由切換控制器切換為導(dǎo)通，蓄電池702的輸出電壓通過切換單元703供給給遞升變壓器，即DC-DC轉(zhuǎn)換器706。
在本實(shí)施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器706將蓄電池702的輸出電壓遞升到蓄電池702的額定輸出電壓。遞升的蓄電池702的輸出電壓通過電源切換單元708的第一二極管D1供給給遞降變壓器，即調(diào)節(jié)器電路709，與普通操作相同，調(diào)節(jié)器電路709將遞升的蓄電池702的輸出電壓降低為2.5V。
由于當(dāng)蓄電池向存儲(chǔ)設(shè)備710供給電力時(shí)，即當(dāng)蓄電池702放電時(shí)，用作輔助電源702的蓄電池具有有限的功率容量，蓄電池702的功率容量逐漸地降低。清楚的是功率容量的消耗越小，備份時(shí)間長(zhǎng)度越長(zhǎng)。
當(dāng)存儲(chǔ)設(shè)備710由DDR-SDRAM組成時(shí)，在備份操作中，在電路中流動(dòng)的電流為幾安培。因此，本實(shí)施例的電源設(shè)備被配置為能夠通過使用具有相對(duì)于低至幾mA電流的高效率的DC-DC轉(zhuǎn)換器706而減少蓄電池702的功耗。根據(jù)本實(shí)施例，由于在普通操作中的電力供給流不經(jīng)過DC-DC轉(zhuǎn)換器706，當(dāng)選擇所述DC-DC轉(zhuǎn)換器時(shí)只考慮備份操作就足夠了。
另外，具有小壓降的肖特基勢(shì)壘二極管用作二極管，并且低飽和度晶體管用作電源切換單元708的晶體管，在備份操作中可能減少功率損失，并提高電源設(shè)備的效率。此外，由于具有小的消耗電流以及其輸入電壓和輸出電壓之間的小的差異的低飽和度調(diào)節(jié)器用于用作遞升變壓器706的調(diào)節(jié)器電路中，可能進(jìn)一步減少功率損失。
因此，由于在普通操作中電力供給的流動(dòng)與在備份操作中電力供給的流動(dòng)彼此不同，可能配置滿足不同對(duì)象的要求的電路，而且因此可能向DDR-SDRAM持續(xù)穩(wěn)定地供給2.5V工作電壓，并可能備份DDR-SDRAM，使得存儲(chǔ)在DDR-SDRAM中的數(shù)據(jù)保留更長(zhǎng)的時(shí)間。
第二實(shí)施例圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電源設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的例子的框圖。
在本實(shí)施例中，相同的附圖標(biāo)記被分配給如前面所述的相同的元件，并省略重復(fù)的敘述。
如圖5所示，當(dāng)設(shè)備408的工作電壓高于普通電源402的輸出電壓時(shí)，使用電源設(shè)備800。電源設(shè)備800具有與第一實(shí)施例的電源設(shè)備400基本上相同的結(jié)構(gòu)，除了遞升變壓器405和遞降變壓器407的排列交換了。
下面，通過參考圖6A和圖6B解釋電源設(shè)備800的操作。
圖6A是圖示圖5中所示的電源設(shè)備800的普通操作的流程圖。
在普通操作中，普通電源402用于向設(shè)備408供給電源電壓。
在步驟S911中，當(dāng)打開未示出的具有電源設(shè)備800的裝置時(shí)，普通電源402供給從AC(交流)電源生成的DC(直流)電壓。此DC電壓稱為“普通電源電壓”。
在本實(shí)施例中，來自普通電源402的電壓(普通電源電壓)低于要接收電力供給的設(shè)備408的工作電壓。
在步驟S912中，普通電源電壓通過電源切換單元406供給給遞升變壓器405。遞升變壓器405將普通電源電壓遞升到設(shè)備408的工作電壓。
在步驟S913中，升高的普通電源電壓作為設(shè)備408的工作電壓供給給設(shè)備408。
當(dāng)打開具有電源設(shè)備800的裝置時(shí)，接連執(zhí)行上面的操作圖6B是圖示圖5中所示的電源設(shè)備800的備份操作的流程圖。
在備份操作中，輔助電源401用于向設(shè)備408供給電源電壓。
在步驟S921中，當(dāng)具有電源設(shè)備800的裝置暫時(shí)地停止操作，并且來自普通電源402的電力供給中斷時(shí)，輔助電源401供給輔助電源電壓。如圖2所示，輔助電源電壓會(huì)變化。
在步驟S922中，遞降變壓器407將輔助電源電壓遞降到特定的電壓。由于在后來的步驟中，遞降的輔助電源電壓遞升到設(shè)備408的工作電壓，優(yōu)選地，遞降的輔助電源電壓的所述特定的電壓不高于設(shè)備408的工作電壓，并導(dǎo)致在遞升變壓器405中最小的功率損失。例如，在本實(shí)施例中，設(shè)置使得所述的特定的電壓等于普通電源402的輸出電壓。
在步驟S923中，遞降的輔助電源電壓通過電源切換單元406供給給遞升變壓器405。遞升變壓器405將遞降的輔助電源電壓遞升到設(shè)備408的工作電壓。
在步驟S924中，遞降并遞升的輔助電源電壓作為工作電壓供給給設(shè)備408。
在具有電源設(shè)備800的裝置的備份操作中，接連執(zhí)行上面的操作。
因此，根據(jù)本發(fā)明，即使當(dāng)設(shè)備408的工作電壓高于普通電源402的輸出電壓時(shí)，由于在普通操作中電力供給的流動(dòng)與在備份操作中電力供給的流動(dòng)彼此不同，可能配置滿足不同的操作對(duì)象的要求的電路，而且因此可能使電路的電力損失最小化，并獲得高效率。當(dāng)電源設(shè)備具有如圖5所示的結(jié)構(gòu)時(shí)，在普通操作中電力供給的流動(dòng)只經(jīng)過遞升變壓器405。
優(yōu)選地，遞降變壓器407不是調(diào)節(jié)器電路，而是DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器在低工作電流下具有高效率。
第三實(shí)施例圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的具有本發(fā)明的電源設(shè)備的成像設(shè)備的例子的原理圖。
在本實(shí)施例中，本發(fā)明的電源設(shè)備安裝在成像設(shè)備上，其具有備份存儲(chǔ)器的功能，以防止由突然的斷電或電源故障造成的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)遺失。
圖7中所示成像設(shè)備為多功能外部設(shè)備，具體地是具有多種功能的全彩色數(shù)字復(fù)印機(jī)。所述成像設(shè)備包括彩色打印機(jī)10、饋紙臺(tái)20、掃描儀30、自動(dòng)文檔饋紙器(ADF)40、以及操作板60。
彩色打印機(jī)10打印彩色圖像數(shù)據(jù)。
饋紙臺(tái)20為彩色打印機(jī)10的彩色打印供給紙張。
掃描儀30讀取原稿并獲得圖像數(shù)據(jù)。
自動(dòng)文檔饋紙器(ADF)40自動(dòng)饋送原稿，以被掃描儀30讀取。
操作板60允許用戶操作所述成像設(shè)備。
圖7中所示的成像設(shè)備包括未示出的內(nèi)置的系統(tǒng)控制器，通過系統(tǒng)控制器，成像設(shè)備連接到與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)相連的局域網(wǎng)(LAN)。例如，系統(tǒng)控制器可與如因特網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)相連。因此，成像設(shè)備可與在位于遠(yuǎn)端的管理中心中提供的管理服務(wù)器(未示出)通過通信網(wǎng)絡(luò)通信，并與管理服務(wù)器交換數(shù)據(jù)。
成像設(shè)備還可以包括傳真控制單元(FCU)(未示出)。成像設(shè)備可與成像設(shè)備外的交換設(shè)備PBX相連，與公共通信網(wǎng)絡(luò)(PN)通過傳真控制單元相連，并執(zhí)行傳真通信。
例如，考慮當(dāng)成像設(shè)備處于傳真發(fā)送而且電源關(guān)閉時(shí)發(fā)生突然的電源故障的情況，本發(fā)明的電源設(shè)備操作以備份存儲(chǔ)所接收的數(shù)據(jù)或要發(fā)送的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。
根據(jù)本實(shí)施例，本發(fā)明的電源設(shè)備包括在成像設(shè)備中。由于這點(diǎn)，當(dāng)存在諸如存儲(chǔ)器的、應(yīng)在成像設(shè)備的電源關(guān)閉時(shí)被備份的許多電路元件時(shí)，可能比相關(guān)技術(shù)的電池備份電源電路備份更多的電路元件，而不用改變電路結(jié)構(gòu)和電路規(guī)模。另外，即使當(dāng)做出使工作電壓降低和電路元件的電流增大的進(jìn)一步進(jìn)步時(shí)，還可能容易地滿足降低的電壓和增大的電流的要求。
根據(jù)本發(fā)明，由于電壓遞升和遞降操作彼此獨(dú)立，電壓遞升操作和遞降操作中較早的一個(gè)被優(yōu)化，使得電壓遞升操作和遞降操作中處于較晚級(jí)的另一個(gè)的功率損失最小化。因而，可能在滿足連接的設(shè)備的要求的同時(shí)提高電源設(shè)備的效率。
盡管本發(fā)明參考為了說明的目的而選擇的特定的實(shí)施例進(jìn)行描述，應(yīng)顯而易見的是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，在不偏離本發(fā)明的基本概念和范圍的情況下本領(lǐng)域技術(shù)人員可在其中做出許多的修改。
例如，描述了單節(jié)鋰蓄電池用作輔助電源，但是也可使用聚合鋰蓄電池或其它種類的蓄電池。此外，還可使用錳干電池或其它原電池以及電容器。
本發(fā)明申請(qǐng)基于2006年5月16日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?006-136610以及2007年4月3日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?007-097532的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)，其整體內(nèi)容通過引用而被合并于此。
權(quán)利要求
1.一種電源設(shè)備，包含第一電源，電壓遞升單元，其遞升所述第一電源的輸出電壓；以及電壓遞降單元，其遞降所述電壓遞升單元的輸出電壓，并向負(fù)載輸出遞降的電壓，其中所述電壓遞升單元將所述第一電源的輸出電壓遞升到所述電壓遞降單元的工作電壓的下限。
2.如權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備，其中所述工作電壓的下限與所述負(fù)載的工作電壓相關(guān)聯(lián)。
3.如權(quán)利要求2所述的電源設(shè)備，其中所述工作電壓的下限還與在所述電壓遞降單元上的壓降相關(guān)聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備，還包含第二電源，其在所述電源設(shè)備的普通操作中供給電力。電源切換單元，當(dāng)所述第二電源停止電力供給、并且所述第一電源開始供給電力時(shí)，所述電源切換單元將由所述電壓遞升單元遞升的第一電源的輸出電壓切換為所述第二電源的輸出電壓，并向所述電壓遞降單元供給所述第一電源的輸出電壓。
5.如權(quán)利要求4所述的電源設(shè)備，還包含開關(guān)，其在所述第一電源的輸出側(cè)提供，并控制所述第一電源的輸出電壓。
6.如權(quán)利要求4所述的電源設(shè)備，其中所述電源切換單元包括第一二極管，其在所述第一電源的輸出側(cè)提供并處于正向狀態(tài)；以及第二二極管，其在所述第二電源的輸出側(cè)提供并處于所述正向狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備，其中所述第一電源是電池或電容器。
8.成像設(shè)備，其包含電源設(shè)備，其中所述電源設(shè)備包括第一電源，電壓遞升單元，其遞升所述第一電源的輸出電壓；以及電壓遞降單元，其遞降所述電壓遞升單元的輸出電壓，并向負(fù)載輸出遞降的電壓，其中所述電壓遞升單元將所述第一電源的輸出電壓遞升到所述電壓遞降單元的工作電壓的下限。
9.如權(quán)利要求7所述的成像設(shè)備，其中所述工作電壓的下限與所述負(fù)載的工作電壓相關(guān)聯(lián)。
10.如權(quán)利要求8所述的成像設(shè)備，其中所述工作電壓的下限還與所述電壓遞降單元上的壓降相關(guān)聯(lián)。
11.如權(quán)利要求8所述的成像設(shè)備，其中所述電源設(shè)備還包含第二電源，其在所述電源設(shè)備的普通操作中供給電力；以及電源切換單元，當(dāng)所述第二電源停止電力供給、并且所述第一電源開始供給電力時(shí)，所述電源切換單元將由所述電壓遞升單元遞升的第一電源的輸出電壓切換為所述第二電源的輸出電壓，并向所述電壓遞降單元供給所述第一電源的輸出電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的成像設(shè)備，所述電源設(shè)備還包含開關(guān)，其在所述第一電源的輸出側(cè)提供，并控制所述第一電源的輸出電壓。
13.如權(quán)利要求11所述的成像設(shè)備，其中所述電源切換單元包括第一二極管，其在所述第一電源的輸出側(cè)提供并處于正向狀態(tài)；以及第二二極管，其在所述第二電源的輸出側(cè)提供并處于所述正向狀態(tài)。
14.如權(quán)利要求8所述的成像設(shè)備，其中所述第一電源是電池或電容器。
15.一種包括第一電源并且用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電源設(shè)備的方法，所述方法包含以下步驟遞升所述第一電源的輸出電壓；以及遞降在所述遞升的步驟中遞升的所述第一電源的輸出電壓；以及向所述負(fù)載輸出在所述遞降的步驟中遞降的電壓，其中在所述遞升的步驟中，將所述第一電源的輸出電壓遞升到與所述負(fù)載的工作電壓相關(guān)聯(lián)的值。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中在所述遞升的步驟中，將所述第一電源的輸出電壓遞升到在所述遞降的步驟中引起的壓降外加所述負(fù)載的工作電壓。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述電源設(shè)備還包括第一電源，其在所述電源設(shè)備的普通操作中供給電力，所述方法還包含電源切換的步驟當(dāng)所述第二電源停止電力供給、并且所述第一電源開始供給電力時(shí)，將遞升的第一電源的輸出電壓切換為所述第二電源的輸出電壓，其中在所述遞降的步驟中，在所述電源切換的步驟中選擇所述第一電源的輸出電壓和所述第二電源的輸出電壓中的一個(gè)，并將其遞降。
18.一種電源設(shè)備，其包含第一電源，電源遞降單元，其遞降所述第一電源的輸出電壓；以及電壓遞升單元，其遞升所述電壓遞降單元的輸出電壓，并向負(fù)載輸出遞升的電壓，其中所述電壓遞降單元將所述第一電源的輸出電壓遞降到所述電壓遞升單元的工作電壓的下限。
19.一種成像設(shè)備，其包含電源設(shè)備，其中所述電源設(shè)備包括第一電源，電壓遞降單元，其遞降所述第一電源的輸出電壓；以及電壓遞升單元，其遞升所述電壓遞降單元的輸出電壓，并向負(fù)載輸出遞升的電壓，其中所述電壓遞降單元將所述第一電源的輸出電壓遞降到所述電壓遞升單元的工作電壓的下限。
20.一種包括第一電源并且用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電源設(shè)備的方法，所述方法包含以下步驟遞降所述第一電源的輸出電壓；以及遞升在所述遞降的步驟中遞降的所述第一電源的輸出電壓；以及向所述負(fù)載輸出在所述遞升的步驟中遞升的所述電壓，其中在所述遞降的步驟中，將所述第一電源的輸出電壓遞降到與所述負(fù)載的工作電壓相關(guān)聯(lián)的值。
全文摘要
公開了一種能夠滿足連接的設(shè)備的要求并具有高效率的電源設(shè)備。所述電源設(shè)備包括第一電源、遞升第一電源的輸出電壓的電壓遞升單元、遞降電壓遞升單元的輸出電壓的電壓遞降單元、以及由電壓遞減單元的輸出電壓驅(qū)動(dòng)操作的負(fù)載。電壓遞升單元將第一電源的輸出電壓遞升到電壓遞降單元的工作電壓的下限。
文檔編號(hào)H02J9/06GK101075751SQ20071010258
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
發(fā)明者小屋大輔 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光