[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2009544264A - Power converter with integrated battery - Google Patents

Power converter with integrated battery Download PDF

Info

Publication number
JP2009544264A
JP2009544264A JP2009519451A JP2009519451A JP2009544264A JP 2009544264 A JP2009544264 A JP 2009544264A JP 2009519451 A JP2009519451 A JP 2009519451A JP 2009519451 A JP2009519451 A JP 2009519451A JP 2009544264 A JP2009544264 A JP 2009544264A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
power converter
power
voltage
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009519451A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ウイルスン,スカット
レナルズ,チャールズ,エム
スォーントン,ウォールタ
ヴァルデズ・ウルツ,クリスティー
Original Assignee
アイゴ、インク
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US11/510,965 external-priority patent/US20080012427A1/en
Application filed by アイゴ、インク filed Critical アイゴ、インク
Publication of JP2009544264A publication Critical patent/JP2009544264A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26Power supply means, e.g. regulation thereof
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/342The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/40Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries adapted for charging from various sources, e.g. AC, DC or multivoltage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

携帯型電子デバイスに電力を供給するように適合され、また、さらに、電力源が存在しない場合に携帯型電子デバイスを動作させ、かつ/または充電するための出力直流電圧を提供するように適合された高出力電池を備えた、携帯型で、かつ、軽量の電力変換器である。有利には、電力変換器は、極端に小型のデバイスとしてパッケージされた変換器回路ならびに高出力電池を備えており、また、さらに、携帯型電子デバイスの電池を再充電により複数回にわたって充電するように構成されている。変換器は、さらに、入力電力が接続されると変換器電池を充電するように構成された充電回路を備えることができる。  Adapted to supply power to the portable electronic device, and further adapted to provide an output DC voltage for operating and / or charging the portable electronic device in the absence of a power source. It is a portable and lightweight power converter equipped with a high output battery. Advantageously, the power converter comprises a converter circuit packaged as an extremely small device, as well as a high power battery, and further charges the portable electronic device battery multiple times by recharging. It is configured. The converter may further comprise a charging circuit configured to charge the converter battery when input power is connected.

Description

本出願は、2006年7月13日に出願した、MAC WITH INTEGRAL BATTERYという名称の米国仮出願第60/830,783号、および、同じく、2006年7月14日に出願した、MAC WITH INTEGRAL BATTERYという名称の米国仮出願第60/830,826号の優先権を主張するものである。   This application is filed on July 13, 2006, US Provisional Application No. 60 / 830,783, named MAC WITH INTERGRAL BATTERY, and MAC WITH INTERGARY BATTERY, also filed on July 14, 2006. Claims the priority of US Provisional Application No. 60 / 830,826.

本発明は、携帯型電力変換器を対象としており、より詳細には、PDA、携帯電話、MP3プレーヤ、計算デバイス、ディジタル・カメラ、ゲーム・デバイス、等を始めとする携帯型電子デバイスに電力を供給するのに適した携帯型電力変換器を対象としている。   The present invention is directed to portable power converters, and more particularly to powering portable electronic devices such as PDAs, cell phones, MP3 players, computing devices, digital cameras, game devices, and the like. Intended for portable power converters suitable for supply.

電力変換器は、従来、電池で動作する様々なデバイスを充電し、かつ/またはそれらを動作させるために使用されている。PDA、携帯電話、MP3プレーヤ、ディジタル・カメラ、計算デバイス、ゲーム・デバイス、等を始めとする携帯型電子デバイスに電力を供給するように適合された特定の電力変換器は、通常、交流入力電圧または直流入力電圧のいずれか、またはそれらの両方を受け取り、受け取った入力電圧を直流出力電圧に変換するように構成されている。直流出力電圧は、Arizona州Scottsdale在所の、本発明の譲受人であるMobility Electronics,Inc.がiTips(商標)として市場に出しているチップなどの交換可能プログラミング・モジュールを使用して確立することができる選択可能な値を有することができる。これらの電力変換器は、自動車、航空機および壁面電源を始めとする利用可能な様々な電力源から携帯型電子デバイスに電力を供給するのに非常に適している。使用者に必要なことは、交換可能プログラミング・モジュールと共に、単一の電力変換器と、直流出力電圧を確立し、かつ、適切な携帯型電子デバイスに電力を供給するのに適した1つまたは複数のプログラミング・モジュールとを持ち運ぶことのみである。   Power converters are conventionally used to charge and / or operate various devices that operate on batteries. Certain power converters adapted to supply power to portable electronic devices such as PDAs, cell phones, MP3 players, digital cameras, computing devices, gaming devices, etc. typically have an AC input voltage And / or receiving either or both of the DC input voltages and converting the received input voltage to a DC output voltage. The DC output voltage is available from Mobility Electronics, Inc. of Scottsdale, Arizona, the assignee of the present invention. Can have selectable values that can be established using interchangeable programming modules such as chips marketed as iTips ™. These power converters are well suited for powering portable electronic devices from a variety of available power sources including automobiles, aircraft and wall power sources. What the user needs is a single power converter with a replaceable programming module and one or more suitable for establishing a DC output voltage and supplying power to the appropriate portable electronic device. Only carry multiple programming modules.

発明の要約Summary of invention

場合によっては電力源から離れ、しかもその携帯型電子デバイスの電池が使い果たされることもある移動体の使用者を始めとする使用者に、より一層の利便性を提供するように適合された改良型携帯型電力変換器が提供されることが望ましい。   Improvements adapted to provide greater convenience to users, including mobile users, who may be away from the power source and possibly run out of the battery of the portable electronic device It is desirable to provide a portable power converter of the type.

本発明によれば、携帯型電子デバイスに電力を供給し、かつ/または充電するように適合され、また、さらに、電力源を利用することができない場合に携帯型電子デバイスを動作させ、かつ/または充電するための出力直流電圧を提供するように適合された高出力電池を備えた携帯型電力変換器としての技術的な利点が達成される。有利には、高出力電池を備えた電力変換器は、極端に小型で、かつ、軽量のデバイスとしてパッケージされており、また、さらに、携帯型電子デバイスの電池を再充電により複数回にわたって充電するように構成されている。   According to the present invention, the portable electronic device is adapted to supply and / or charge power, and further operates the portable electronic device when a power source is not available, and / or Alternatively, a technical advantage as a portable power converter with a high power battery adapted to provide an output DC voltage for charging is achieved. Advantageously, the power converter with a high power battery is packaged as an extremely small and lightweight device, and further charges the battery of the portable electronic device multiple times by recharging. It is configured as follows.

好ましい一実施形態による単一の入力および一体型電池を有する小型電力変換器を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a miniature power converter having a single input and an integrated battery according to a preferred embodiment. FIG. 交流入力電圧または直流入力電圧のいずれかを受け取るように構成された代替実施形態の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of an alternative embodiment configured to receive either an AC input voltage or a DC input voltage. 図1に示されているデバイスのための変換器回路の略ブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram of a converter circuit for the device shown in FIG. 一体型電池を充電するための一体型充電器を備えた、図1の実施形態のための代替変換器回路の略ブロック図である。2 is a schematic block diagram of an alternative converter circuit for the embodiment of FIG. 1 with an integrated charger for charging the integrated battery. FIG. 同じく直流電圧入力を備えることができる、高出力電池を備えたもう1つの電気回路の電気ブロック図である。FIG. 6 is an electrical block diagram of another electrical circuit with a high power battery that can also have a DC voltage input. 本発明の一実施形態の詳細な電気略図である。1 is a detailed electrical schematic diagram of one embodiment of the present invention. 図6のバック変換器の詳細略図である。FIG. 7 is a detailed schematic diagram of the buck converter of FIG. 6. 図6の制御回路の詳細略図である。FIG. 7 is a detailed schematic diagram of the control circuit of FIG. 6. 図6の交流/直流変換器の詳細略図である。FIG. 7 is a detailed schematic diagram of the AC / DC converter of FIG. 6. 図6のSEPIC変換器の詳細略図である。FIG. 7 is a detailed schematic diagram of the SEPIC converter of FIG. 6.

図1を参照すると、図3に示されているように、入力コネクタ12で交流電圧を受け取り、かつ、変換された電圧を直流電圧として出力14に提供するように構成された小型携帯型電力変換器が斜視図で全体的に10で示されている。図1には、さらに、変換器の両側に1つずつ配置され、全体的に18で示されているハウジングの透明部分を介して見ることができる複数の電池16が示されている。   Referring to FIG. 1, as shown in FIG. 3, a small portable power converter configured to receive an alternating voltage at an input connector 12 and provide the converted voltage as a direct voltage to an output 14 as shown in FIG. The vessel is shown generally at 10 in a perspective view. FIG. 1 further shows a plurality of cells 16, one on each side of the transducer, visible through a transparent portion of the housing, generally indicated at 18.

次に図2を参照すると、直流入力電圧を受け取るよう適合された入力22と、交流入力電圧を受け取るように適合された入力24の一対の入力を有する小型携帯型電力変換器を備えた本発明の代替実施形態が20で示されている。変換器20は、図5に示されているように、選択可能な直流出力電圧を26に提供するように構成された出力26を備えている。有利には、小型携帯型電力変換器10および20の各々は、電池および電子変換器回路のすべてが極めて微小なハウジングの中にパッケージされ、それにより極めて高い電力密度を実現している高出力電池を有している。   Referring now to FIG. 2, the present invention comprises a small portable power converter having a pair of inputs, an input 22 adapted to receive a DC input voltage and an input 24 adapted to receive an AC input voltage. An alternative embodiment is shown at 20. The converter 20 includes an output 26 configured to provide a selectable DC output voltage to 26, as shown in FIG. Advantageously, each of the small portable power converters 10 and 20 is a high power battery in which all of the battery and electronic converter circuits are packaged in a very small housing, thereby achieving a very high power density. have.

本発明によれば、電力変換器自体が携帯型であり、好ましくは電力を供給すべき典型的な携帯型電子デバイスの1/2のサイズであるよう、変換器回路と共に微小なハウジングの中に密閉された高出力で、かつ、軽量の電池、たとえばリチウム・イオン電池またはリチウム・ポリマー電池などを電力変換器が備えている点で技術的な利点が達成される。たとえば変換器は、PDAのサイズにすることができる。さらに、電池は、その電池自体の充電を必要とすることなく、多数回にわたって携帯型電子デバイスの電池を充電し、携帯型で、かつ、小型のデバイスを使用して、同じデバイスを繰返し充電し、または複数のデバイスを充電する能力を移動体使用者に提供するように構成される。さらに、電池は、充電回路によって電力源が提供されると、自動的に充電される。この高出力で、かつ、小型の電力変換器は、軽量で、他の携帯型電子デバイスと共に便利に持ち運ぶことができるため、いつでも、どこででも真の電力が使用者に提供される。   In accordance with the present invention, the power converter itself is portable, preferably in a small housing with the converter circuit so that it is half the size of a typical portable electronic device to be powered. A technical advantage is achieved in that the power converter comprises a sealed high power and lightweight battery, such as a lithium ion battery or a lithium polymer battery. For example, the converter can be the size of a PDA. In addition, the battery charges the portable electronic device's battery multiple times without the need to charge the battery itself, and repeatedly charges the same device using a portable and small device. Or configured to provide mobile users with the ability to charge multiple devices. Furthermore, the battery is automatically charged when a power source is provided by the charging circuit. This high power, small power converter is lightweight and can be conveniently carried with other portable electronic devices, thus providing true power to the user anytime, anywhere.

たとえば、好ましい一実施形態では、電力変換器は、入力電力または電池のいずれかを電力源として最大5ワットの連続電力を提供するように構成することができ、ハウジングは、少なくとも0.75ワット/立法インチの電力密度を実現するべく、たとえば1.10×2.05×3.0インチの寸法を有する6.80立法インチ未満の体積を有しており、また、その重量は3.5002オンスであり、動作温度は75℃未満である。例示的一実施形態では、電力密度は、1立法インチ当たり少なくとも1ワットであり、したがってパッケージは、約5立法インチの体積を有している。好ましい一実施形態では、ハウジングの体積が4.46立法インチになるよう、そのサイズを0.98×1.8×2.53インチにすることができ、それにより1立法インチ当たり1.12ワットの電力密度を実現することができる。ハウジングの重量は3.5オンス未満、動作温度は75℃未満である。これらの寸法および電力は、何ら制限されるものではない。   For example, in a preferred embodiment, the power converter can be configured to provide up to 5 watts of continuous power using either input power or batteries as the power source, and the housing is at least 0.75 watts / To achieve a power density of cubic inches, it has a volume of less than 6.80 cubic inches, for example having dimensions of 1.10 × 2.05 × 3.0 inches, and its weight is 3.5002 ounces. And the operating temperature is below 75 ° C. In one exemplary embodiment, the power density is at least 1 watt per cubic inch, and thus the package has a volume of about 5 cubic inches. In a preferred embodiment, the size can be 0.98 × 1.8 × 2.53 inches so that the housing volume is 4.46 cubic inches, thereby 1.12 Watts per cubic inch. The power density can be realized. The housing weighs less than 3.5 ounces and the operating temperature is less than 75 ° C. These dimensions and power are not limited in any way.

もう1つの好ましい実施形態では、電力変換器は、最大15ワットの連続電力を提供することができる。本発明は、少なくとも0.75ワット/立法インチ、好ましくは少なくとも1.0ワット/立法インチの電力密度を提供することが大いに望ましく、かつ、有利である。例示的一実施形態では、電力変換器は、最大10ワットの連続電力を提供しており、0.75ワット/立法インチの電力密度を実現する約13.33立法インチ未満の体積を有している。重量は8オンス未満であり、動作温度は75℃未満である。また、ハウジングは、7立法インチ未満の体積を有することも可能であり、たとえば6.48立法インチの体積を実現するべく1.09×1.99×2.97インチの寸法を有することができ、それにより10ワットの連続出力電力に対して1立法インチ当たり少なくとも1.23ワットの電力密度が得られる。重量は7オンス未満であり、75℃未満で動作する。   In another preferred embodiment, the power converter can provide up to 15 watts of continuous power. It is highly desirable and advantageous for the present invention to provide a power density of at least 0.75 watts / square inch, preferably at least 1.0 watts / square inch. In an exemplary embodiment, the power converter provides up to 10 watts of continuous power and has a volume of less than about 13.33 cubic inches to achieve a power density of 0.75 watts / cubic inch. Yes. The weight is less than 8 ounces and the operating temperature is less than 75 ° C. The housing can also have a volume of less than 7 cubic inches, for example, a dimension of 1.09 × 1.99 × 2.97 inches to achieve a volume of 6.48 cubic inches. This results in a power density of at least 1.23 watts per cubic inch for a continuous output power of 10 watts. It weighs less than 7 ounces and operates below 75 ° C.

体積、電力密度、重量および充電性は、外出中に電力を必要とする使用者に多くの技術的な利点を提供する本発明の有利な特徴の一部である。さらに、出力電圧を選択することができるため、携帯型電子デバイスを適切に動作させるために必要な適切な出力電圧および/または電流、および/または携帯型電子デバイスの電池を充電するために必要な適切な出力電圧および/または電流を提供することができる。   Volume, power density, weight and chargeability are some of the advantageous features of the present invention that provide many technical advantages to users who need power while on the go. In addition, the output voltage can be selected, so that it is necessary to charge the appropriate output voltage and / or current required for proper operation of the portable electronic device and / or the battery of the portable electronic device. Appropriate output voltage and / or current can be provided.

次に図3を参照すると、電力変換器10の中に具体化することができる回路15の一電気ブロック図が示されている。注目すべきことには、直列に構成された一対の電池16が、これらの電池によって提供される電圧を19で示されている携帯型電子デバイスの入力電圧要求事項に釣り合った適切な電圧に昇圧させるために適した昇圧回路30に結合されている。電池16は、必要に応じて充電することも、あるいは廃棄することも可能である。帰還回路32は、たとえば電池が消耗するときなど、電池16の電圧が時間と共に変化し、あるいは低下するようなことがあっても、昇圧回路30によってデバイス19に適切な出力電圧が提供されるように構成されている。交流入力電圧を直流電圧に変換している回路15は、図に示されているように、交流−直流変換器に典型的に使用されている従来のフライ・バック・トポロジーであってもよい。スイッチSW1は、入力12から引き出される直流電圧によってデバイス19に電力が供給される場合に閉じるが、電池16によってデバイス19に電力が供給されると閉じる。   Referring now to FIG. 3, an electrical block diagram of a circuit 15 that can be embodied in the power converter 10 is shown. It should be noted that a pair of batteries 16 configured in series boosts the voltage provided by these batteries to an appropriate voltage commensurate with the input voltage requirements of the portable electronic device, indicated at 19. It is coupled to a booster circuit 30 suitable for the purpose. The battery 16 can be charged or discarded as required. In the feedback circuit 32, even when the voltage of the battery 16 changes or decreases with time, for example, when the battery is depleted, an appropriate output voltage is provided to the device 19 by the booster circuit 30. It is configured. The circuit 15 converting AC input voltage to DC voltage may be a conventional flyback topology typically used in AC-DC converters, as shown in the figure. The switch SW1 is closed when power is supplied to the device 19 by the DC voltage drawn from the input 12, but is closed when power is supplied to the device 19 by the battery 16.

次に図4を参照すると、図に示されているように、スイッチSW4が開いているときは並列に構成され、あるいはスイッチSW4が閉じているときは直列に構成され、さらに、交流入力電圧が入力12に提供されると自動的に充電されるように構成された電池16を備えた、電力変換器10に使用することができる回路40の代替電気ブロック図が示されている。マイクロコントローラ42は、デバイス19に電力を引き渡す際の電池電圧、温度および出力電流の一次検出およびモニタリングを提供している。交流入力電圧が存在している場合、スイッチSW1、SW2およびSW3が閉じ、したがってデバイス19に出力直流電圧が提供され、また、それと同時に電池が充電される。個別チャネル充電および直列放電が提供される。適切な出力電圧を提供するために、放電の間、電池によって提供される電圧が昇圧される。   Next, referring to FIG. 4, as shown in the figure, when the switch SW4 is open, it is configured in parallel, or when the switch SW4 is closed, it is configured in series. An alternative electrical block diagram of a circuit 40 that can be used in the power converter 10 with a battery 16 configured to automatically charge when provided at the input 12 is shown. The microcontroller 42 provides primary detection and monitoring of battery voltage, temperature and output current when delivering power to the device 19. When an AC input voltage is present, switches SW1, SW2 and SW3 are closed, thus providing an output DC voltage to device 19 and simultaneously charging the battery. Individual channel charging and series discharging are provided. In order to provide an appropriate output voltage, the voltage provided by the battery is boosted during discharge.

次に図5を参照すると、高出力電池16を備えた変換器回路の好ましい一実施形態の電気ブロック図が50で示されている。高出力電池16は、たとえば、大量の電力を蓄積し、また、電力密度が高いリチウム・イオン電池またはリチウム・ポリマー電池からなっており、また、軽量である。交流電圧が入力24に提供されると、スイッチSW1およびSW2が閉じる。これらのスイッチが閉じている間、デバイス19および電池16の両方が充電される。回路50は、さらに、直流入力電圧を受け取り、かつ、共通ノードNに提供し、また、52で示されている共通出力回路に供給するように構成された直流入力32を備えている。充電器/電力経路管理回路54は、スイッチSW1およびSW2を制御するように構成されており、したがって入力22または24のいずれかに入力電圧が提供されていない場合、回路54によってスイッチが開く。昇圧回路56は、回路54によって提供される直流電圧を必要に応じて昇圧し、携帯型電子デバイス19の充電および/または動作に適した直流出力電圧を26に提供している。帰還回路58は、図に示されているように、昇圧回路56によって26に提供される出力電圧の関数として昇圧回路56を調整している。   Referring now to FIG. 5, an electrical block diagram of a preferred embodiment of a converter circuit with a high power battery 16 is shown at 50. The high power battery 16 is, for example, a lithium ion battery or a lithium polymer battery that accumulates a large amount of power and has a high power density, and is lightweight. When an alternating voltage is provided at input 24, switches SW1 and SW2 are closed. While these switches are closed, both device 19 and battery 16 are charged. The circuit 50 further includes a DC input 32 that is configured to receive and provide a DC input voltage to the common node N and to supply a common output circuit, indicated at 52. The charger / power path management circuit 54 is configured to control the switches SW1 and SW2, so that if no input voltage is provided to either the input 22 or 24, the circuit 54 opens the switch. The booster circuit 56 boosts the DC voltage provided by the circuit 54 as necessary, and provides a DC output voltage suitable for charging and / or operation of the portable electronic device 19 to 26. Feedback circuit 58 regulates boost circuit 56 as a function of the output voltage provided to 26 by boost circuit 56 as shown.

図3、図4および図5に示されているすべての回路を参照すると、帰還回路は、それぞれ、個々の昇圧回路を制御し、変換器回路出力26に提供される直流出力電圧を選択的に確立するように構成された交換可能デバイス・コネクタ・チップなどの交換可能プログラミング・コンポーネントを備えることができる。既に指摘したように、適切な直流出力電圧を使用者が確立することができ、また、携帯型電子デバイス19に接続し、かつ、動作させるための適切な機械的インタフェースを同じく使用者が確立することができるよう、Mobility Electronics,Inc.によって提供されるiTips(商標)などの交換可能プログラミング・チップ・コネクタを利用することができる。高出力電池バックアップを有する小型電力変換器に統合されたこの追加電圧プログラミング機能によれば、電力源を利用することができない場合に、異なるデバイスに電力を供給する柔軟性を必要とする移動体使用者に独自の解決法が提供される。本発明は、電池バックアップを備えた電力変換器以上のものである。それは、小型デバイスを備え、電力密度が高く、軽量であり、また、電力が存在している場合に自動的に電池を充電し、かつ、電力源が存在していない場合にオン・デマンドで電力を提供する解決法である。   Referring to all the circuits shown in FIGS. 3, 4 and 5, the feedback circuits each control individual boost circuits and selectively select the DC output voltage provided to the converter circuit output 26. A replaceable programming component such as a replaceable device connector chip configured to establish may be provided. As already pointed out, the user can establish an appropriate DC output voltage, and the user also establishes an appropriate mechanical interface for connecting to and operating the portable electronic device 19. To be able to do so, Mobility Electronics, Inc. Interchangeable programming chip connectors such as iTips ™ provided by the This additional voltage programming function integrated into a small power converter with high power battery backup allows mobile use that requires the flexibility to power different devices when a power source is not available Provide their own solution. The present invention is more than a power converter with a battery backup. It has a small device, high power density, lightweight, automatically charges the battery when power is present, and powers on demand when no power source is present Is a solution that provides.

次に図6を参照すると、本発明の好ましい例示的一実施形態の詳細な略図が示されており、同様の参照数表示は同様の構成要素を表している。電池16は、NCS 1400mAh電池であってもよく、また、変換器60は、最大8Wの連続直流電力を生成することができる。ほとんどのポリマーLi−イオン/Li−イオン電池は、同じ充電特性を有している。この実施形態では、電池は、温度、過電圧および過電流をモニタするあらゆる保護回路を備えていることが仮定されている。また、電池パックは、燃料ゲージを備えることも可能である。   Referring now to FIG. 6, a detailed schematic diagram of one preferred exemplary embodiment of the present invention is shown, with like reference number designations representing like components. The battery 16 may be an NCS 1400 mAh battery, and the converter 60 can generate up to 8 W of continuous DC power. Most polymer Li-ion / Li-ion batteries have the same charging characteristics. In this embodiment, it is assumed that the battery includes any protection circuitry that monitors temperature, overvoltage and overcurrent. The battery pack can also include a fuel gauge.

変換器60に取り付けられたデバイス19が存在している場合、約0.2Cすなわち280mAの定電流を使用して、電池電圧が4.2Vに到達するまで電池16を充電することができる。電池が4.2Vに到達すると、次に充電を定電圧に切り換えることができ、また、電流を40mA以下まで徐々に減少させることができる。総充電時間は、約5時間になる。この充電時間の間、携帯型電子デバイス19が利用することができる電流を約570mAに制限することができる。   If the device 19 attached to the transducer 60 is present, a constant current of about 0.2 C or 280 mA can be used to charge the battery 16 until the battery voltage reaches 4.2V. When the battery reaches 4.2V, the charge can then be switched to a constant voltage and the current can be gradually reduced to 40 mA or less. The total charging time is about 5 hours. During this charging time, the current available to the portable electronic device 19 can be limited to about 570 mA.

取り付けられたデバイス19が存在していない場合、充電速度は、電池電圧が4.2Vに到達するまで約0.6Cすなわち850mAにすることができる。電池16が4.2Vに到達すると、次に充電を定電圧に切り換えることができ、また、電流を40mA以下まで徐々に減少させることができる。これにより、充電時間は、約2時間になる。   In the absence of attached device 19, the charging rate can be about 0.6C or 850mA until the battery voltage reaches 4.2V. When the battery 16 reaches 4.2 V, charging can then be switched to a constant voltage, and the current can be gradually reduced to 40 mA or less. As a result, the charging time is about 2 hours.

MSP430マイクロコントローラ42は、外部センサを使用して電池温度を連続的にモニタし、また、充電電流および充電電圧を連続的にモニタしている。マイクロコントローラ42は、さらに、デバイス19などの負荷が取り付けられたことを確認するためにユニットをモニタしている。負荷が取り付けられると、マイクロコントローラ42はデバイス19に優先権を与え、電池16への充電電流を小さくする。   The MSP430 microcontroller 42 uses external sensors to continuously monitor the battery temperature and continuously monitor the charging current and charging voltage. Microcontroller 42 also monitors the unit to confirm that a load such as device 19 is attached. When a load is attached, the microcontroller 42 gives priority to the device 19 and reduces the charging current to the battery 16.

次に図7を参照すると、バック変換器62が示されている。交流/直流変換回路64からの最大開回路電圧は、6.42Vにすることができる。バック変換器62は、電池16を充電することができるよう、変換器回路64からの電圧を4.2Vに逓降している。MSP430は、電池電圧およびバック変換器の入力を常にモニタし、電池16を調整している。MSP430のスイッチング周波数は、173kHzにすることができる。これは、5ビットの分解能に基づいている。抵抗器R11は電池充電電流を知覚しており、一方、電池電圧は抵抗器R6ノードで知覚される。   Referring now to FIG. 7, the buck converter 62 is shown. The maximum open circuit voltage from the AC / DC conversion circuit 64 can be 6.42V. The buck converter 62 steps down the voltage from the converter circuit 64 to 4.2V so that the battery 16 can be charged. The MSP 430 constantly monitors the battery voltage and the input of the buck converter and adjusts the battery 16. The switching frequency of the MSP 430 can be 173 kHz. This is based on a 5-bit resolution. Resistor R11 perceives battery charging current, while battery voltage is perceived at resistor R6 node.

トランジスタQ1、Q4および関連する抵抗器は、交流/直流変換器64からチップ19へのパス・スルーとして作用している。トランジスタQ2、Q5およびQ6は、チップ19への電力源として電池16を使用する際のパス・スルーとして作用している。   Transistors Q1, Q4 and associated resistors act as pass through from the AC / DC converter 64 to the chip 19. Transistors Q2, Q5 and Q6 act as pass-throughs when using battery 16 as a power source to chip 19.

次に図8を参照すると、LDO80は、MSP430 42のVCCピンおよびすべての回路に3.3Vを提供している。回路U5は、交流/直流変換器64からの電池電流知覚の信号ならびに負荷知覚の信号を比較し、MSP430に情報を提供している。上で言及したように、電池16を充電している間に携帯型電子デバイス19が取り付けられると、MSP430は、電池充電電流を約0.2Cの標準速度まで小さくし、デバイス19に優先権を与えて最大570mAの電流を提供する。   Referring now to FIG. 8, LDO 80 provides 3.3V to the VCC pin of the MSP 430 42 and all circuitry. The circuit U5 compares the battery current perception signal and the load perception signal from the AC / DC converter 64 and provides information to the MSP 430. As mentioned above, when the portable electronic device 19 is attached while the battery 16 is being charged, the MSP 430 reduces the battery charging current to a standard rate of about 0.2 C, giving the device 19 priority. To provide up to 570 mA of current.

4つの二色LED D4〜D7は、25〜100%の充電状態および放電状態を消費者が目視することができる情報を提供している。MSP430は、電池燃料ゲージ70からの情報を処理し、処理した情報に基づいてLEDを駆動している。MSP430は、燃料ゲージと同じ機能を実行する能力を有しているため、必ずしも燃料ゲージを備える必要はない。   The four two-color LEDs D4 to D7 provide information that allows the consumer to visually check the charged and discharged states of 25 to 100%. The MSP 430 processes information from the battery fuel gauge 70 and drives the LEDs based on the processed information. Since the MSP 430 has the ability to perform the same function as a fuel gauge, it is not necessary to have a fuel gauge.

次に図9を参照すると、交流/直流変換器64の詳細な電気略図が示されている。次に図10を参照すると、SEPIC変換器100が示されている。図に102で示されているLTC1619デバイスは、SEPIC変換器として構成された低電圧PWM変換器である。この回路は、チップへの放電のための電力源として、また、交流/直流調整のための電圧知覚および電流知覚のための電力源として電池16が利用される場合に適用される。交流源が変換器64に提供されると、交流/直流変換器64によって電力が供給される電圧および電流知覚演算増幅器66および68を除き、すべての回路は電池によって電力が供給される。   Referring now to FIG. 9, a detailed electrical diagram of the AC / DC converter 64 is shown. Referring now to FIG. 10, a SEPIC converter 100 is shown. The LTC1619 device shown at 102 in the figure is a low voltage PWM converter configured as a SEPIC converter. This circuit is applied when the battery 16 is used as a power source for discharging to the chip and as a power source for voltage and current perception for AC / DC regulation. When an AC source is provided to the converter 64, all circuits are powered by batteries except for the voltage and current perception operational amplifiers 66 and 68 that are powered by the AC / DC converter 64.

以上、本発明について、好ましい特定の一実施形態に関連して説明したが、本出願を読めば、多くの変形形態および改変が当業者には明らかであろう。したがって添付の特許請求の範囲は、従来技術の観点から、このようなあらゆる変形形態および改変を包含するべく、可能な限り広義に解釈されるものとする。   Although the present invention has been described with reference to a preferred specific embodiment, many variations and modifications will become apparent to those skilled in the art upon reading this application. Accordingly, the appended claims are to be construed as broadly as possible in view of the prior art to include all such variations and modifications.

Claims (19)

ハウジングと、
前記ハウジングの中に配置された、交流電圧または直流電圧のいずれかを受け取り、かつ、変換された直流出力電圧を出力に提供するように構成された入力を有する電力変換器回路と、
前記ハウジングの中に配置された、前記入力に電圧が提供されていない場合に前記出力に直流電圧を提供するように構成された電池と
を備えた電力変換器であって、前記電池が、携帯型電子デバイスに電気的に結合され、前記携帯型電子デバイスを動作させるか、あるいは充電するように構成され、前記電池が、最大15ワットの電力を生成し、かつ、少なくとも0.75ワット/立法インチの電力密度を生成するように構成された電力変換器。
A housing;
A power converter circuit disposed in the housing and having either an input configured to receive either an alternating voltage or a direct current voltage and to provide a converted direct current output voltage to the output;
A power converter disposed in the housing and configured to provide a DC voltage to the output when no voltage is provided to the input, the battery being portable Electrically coupled to the electronic device and configured to operate or charge the portable electronic device, the battery producing up to 15 watts of power and at least 0.75 watts / legislation A power converter configured to produce a power density of inches.
少なくとも1.0ワット/立法インチの電力密度を有する、請求項1に記載の電力変換器。   The power converter of claim 1, having a power density of at least 1.0 watt per cubic inch. 前記電力密度が少なくとも1.2ワット/立法インチである、請求項2に記載の電力変換器。   The power converter of claim 2, wherein the power density is at least 1.2 watts per cubic inch. 前記電力変換器電池が最大10ワットの連続電力を生成するように構成され、また、前記ハウジングが約13.33立方インチ未満の体積を有する、請求項1に記載の電力変換器。   The power converter of claim 1, wherein the power converter battery is configured to generate up to 10 watts of continuous power and the housing has a volume of less than about 13.33 cubic inches. 前記電池が最大5ワットの電力を連続的に生成するように構成され、また、前記ハウジングが約6.67立方インチ未満の体積を有する、請求項4に記載の電力変換器。   The power converter of claim 4, wherein the battery is configured to continuously generate up to 5 watts of power and the housing has a volume of less than about 6.67 cubic inches. 少なくとも1.0ワット/立法インチの電力密度を有する、請求項4に記載の電力変換器。   5. The power converter of claim 4 having a power density of at least 1.0 watt per cubic inch. 少なくとも1.0ワット/立法インチの電力密度を有する、請求項5に記載の電力変換器。   6. The power converter of claim 5 having a power density of at least 1.0 watt / legal inch. 前記ハウジングが約6.48立方インチ未満の体積を有する、請求項6に記載の電力変換器。   The power converter of claim 6, wherein the housing has a volume of less than about 6.48 cubic inches. 前記ハウジングが約4.46立方インチ未満の体積を有する、請求項7に記載の電力変換器。   The power converter of claim 7, wherein the housing has a volume of less than about 4.46 cubic inches. 前記直流出力電圧が選択可能である、請求項1に記載の電力変換器。   The power converter according to claim 1, wherein the DC output voltage is selectable. 前記直流出力電圧の値を確立するように構成された取外し可能プログラム・モジュールをさらに備えた、請求項10に記載の電力変換器。   The power converter of claim 10, further comprising a removable program module configured to establish a value for the DC output voltage. 前記取外し可能プログラム・モジュールが、前記携帯型電子デバイスに機械的および電気的に結合されるように構成されたチップ・コネクタを備えた、請求項11に記載の電力変換器。   The power converter of claim 11, wherein the removable program module comprises a chip connector configured to be mechanically and electrically coupled to the portable electronic device. 前記電池が、前記電池の充電を必要とすることなく、前記携帯型電子デバイスの電池を少なくとも2回、完全に充電するように構成された、請求項1に記載の電力変換器。   The power converter of claim 1, wherein the battery is configured to fully charge the battery of the portable electronic device at least twice without requiring charging of the battery. 前記電圧が前記入力に提供されると前記電池を充電するように構成された充電回路をさらに備えた、請求項1に記載の電力変換器。   The power converter of claim 1, further comprising a charging circuit configured to charge the battery when the voltage is provided to the input. 前記電圧が前記入力に供給されると前記充電回路が前記電池を自動的に充電する、請求項14に記載の電力変換器。   The power converter of claim 14, wherein the charging circuit automatically charges the battery when the voltage is supplied to the input. 前記電池が使用者交換可能電池である、請求項13に記載の電力変換器。   The power converter of claim 13, wherein the battery is a user replaceable battery. 前記電池が使用者交換可能電池である、請求項11に記載の電力変換器。   The power converter of claim 11, wherein the battery is a user replaceable battery. 前記電池がアルカリ電池またはリチウム・イオン電池からなる、請求項16に記載の電力変換器。   The power converter according to claim 16, wherein the battery is an alkaline battery or a lithium ion battery. 前記電池がリチウム・イオン電池またはリチウム・ポリマー電池からなる、請求項17に記載の電力変換器。   The power converter of claim 17, wherein the battery comprises a lithium ion battery or a lithium polymer battery.
JP2009519451A 2006-07-14 2007-06-29 Power converter with integrated battery Pending JP2009544264A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US83082606P 2006-07-14 2006-07-14
US11/510,965 US20080012427A1 (en) 2006-07-13 2006-08-28 Power converter with integral battery
PCT/US2007/015176 WO2008008209A2 (en) 2006-07-14 2007-06-29 Power converter with integral battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009544264A true JP2009544264A (en) 2009-12-10

Family

ID=38758134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009519451A Pending JP2009544264A (en) 2006-07-14 2007-06-29 Power converter with integrated battery

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP2047353A2 (en)
JP (1) JP2009544264A (en)
KR (1) KR20090041386A (en)
AU (1) AU2007273166A1 (en)
CA (1) CA2657770A1 (en)
WO (1) WO2008008209A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010523074A (en) * 2007-03-26 2010-07-08 ザ ジレット カンパニー Small super high speed battery charger

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101364099B1 (en) * 2010-04-01 2014-02-19 주식회사 엘지화학 Battery pack for portable computer and method for charging external device using the same
US8550827B1 (en) 2012-07-25 2013-10-08 Targus Group International, Inc. Multi-sleeve power tips
US8821199B2 (en) 2012-07-25 2014-09-02 Targus Group International, Inc. Multi-prong power tip adaptor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08182191A (en) * 1994-12-26 1996-07-12 Hitachi Ltd Power source adapter
JPH10285829A (en) * 1997-04-02 1998-10-23 Sony Corp Adaptor for ac power source
JP2004304941A (en) * 2003-03-31 2004-10-28 Yutaka Denki Seisakusho:Kk Ac adapter power supply device
JP2004328835A (en) * 2003-04-22 2004-11-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Power supply apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3210044B2 (en) * 1991-11-21 2001-09-17 キヤノン株式会社 Power supply
US6137280A (en) * 1999-01-22 2000-10-24 Science Applications International Corporation Universal power manager with variable buck/boost converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08182191A (en) * 1994-12-26 1996-07-12 Hitachi Ltd Power source adapter
JPH10285829A (en) * 1997-04-02 1998-10-23 Sony Corp Adaptor for ac power source
JP2004304941A (en) * 2003-03-31 2004-10-28 Yutaka Denki Seisakusho:Kk Ac adapter power supply device
JP2004328835A (en) * 2003-04-22 2004-11-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Power supply apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010523074A (en) * 2007-03-26 2010-07-08 ザ ジレット カンパニー Small super high speed battery charger

Also Published As

Publication number Publication date
EP2047353A2 (en) 2009-04-15
AU2007273166A1 (en) 2008-01-17
KR20090041386A (en) 2009-04-28
CA2657770A1 (en) 2008-01-17
WO2008008209A3 (en) 2008-03-06
WO2008008209A2 (en) 2008-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101816110B (en) Circuit arrangement with multiple batteries
US8860371B2 (en) Series battery charger with the function of separate detection
US8643325B2 (en) Integrated battery charger
JP3666037B2 (en) battery pack
US6018229A (en) Lithium-ion battery pack with integral switching regulator using cutoff transistor
US10468898B2 (en) Implementation of high efficiency battery charger for electronic devices
US7535194B2 (en) Fuel cell system built as a system in which a fuel cell and an electric device are provided in parallel
WO2006108020A1 (en) Energy storage apparatus and related method
JPH07192770A (en) Battery unit with voltage converter
JP2010225283A (en) Battery pack
US6552512B1 (en) Portable device charger based on audio energy power
JPH09121461A (en) Self-charging battery and electric apparatus employing it
US20080012427A1 (en) Power converter with integral battery
JP2009544264A (en) Power converter with integrated battery
KR100321945B1 (en) Recharging of electronic devices and rechargeable power supplies with internal charge regulators for controlling the application of charging current
EP0545633A1 (en) Improvements in battery charging
KR100788595B1 (en) Portable auxiliary power supply
JP3188034U (en) Palm-type AC / DC portable power supply
CN215580414U (en) Direct current power supply
JP3204420U (en) Multifunction flashlight
JP2006020382A (en) Dc voltage supply
JP3100248U (en) Secondary battery storage and power supply device and secondary battery pack using the same
JP3642105B2 (en) Battery pack
JP2007151348A (en) Battery power supply
Knoth Simple Battery Charger ICs for Any Chemistry

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100628

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20100615

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100713

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120702

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120717

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20121218