電源的製作方法

2024-02-10 05:07:15 2

專利名稱：：電源的製作方法電源
技術領域：
本申請涉及電源，特別是用於對至少一個負載進行供電的電源。開發本發明主要用於具有機栽(onboard)數位相機一一其帶有閃光燈一一的蜂窩電話等可攜式電子裝置，並在下文參照這種應用對本發明進行介紹。將會明了，本發明不限於這種特定的應用領域，也適用於PDA、膝上型電腦、數位相機、MP3播放器等其他便攜電子裝置，或適用於具有多個負栽一一其在一個或一個以上的額定電壓下具有相應的峰值功率需求一一的其他計算裝置，無論這些裝置是否是可攜式的。本發明還適用於混合電氣車輛以及電氣車輛等大功率裝置。
背景技術：
：可攜式電子裝置包含用於對包含在該裝置內的電子電路進行供電的機栽功率源。通常，該功率源為二次電池或多個這樣的電池。這些可攜式裝置的設計通常對裝置的尺寸、必須對電池進行再充電之間所需的有效運行時間、能夠提供的功能以及構建該裝置所需部件的成本特別敏感。典型地，趨勢為小的尺寸、更長的運行時間、增多的功能、降低的成本。將會明了，這些趨勢是彼此對立的。例如，獲得較長運行時間的一種選擇是包含較大容量的電池，其為了提供給定的功能通常會增大裝置的尺寸和成本。隨著技術在可攜式裝置中日益增長的匯聚一一也就是說，在給定裝置中包含附加功能以及^^供這些功能所需的多更件與電路一一，存在對更高的電池負載電流、特別是對更高的電池峰值負載電流的需要。典型地由於電池必須同時向揭:供相應功能的分立電5^#給電流而產生了這一點。在解決這種矛盾的努力中，已經找到了一種不完全的解決方案，其僅僅涉及允許不同功能的互斥4吏用。儘管如此，峰值負載電流常常仍舊太高，且裝置的運轉時間仍由於當前未在使用的電路所吸取的待機電流(standbycurrent)而受到很大的影響。對於提供蜂窩電話的裝置來說，這特別成問題。先前的降低峰值電池電流的努力包括與電池並聯皿置超級電容器，或採用電池與超級電容器之間的某種電流限制電路以限制對被放完電的超級電容器的浪湧電流。在這種情況下，特別是在被供電的負載中有一個為高電流LED閃光燈的情況下，超級電容器位於到LED閃光燈驅動器的輸入上。這導致LED閃光燈驅動器必須支持非常高的電流並做出在蜂窩電話等小的可攜式應用中不實際的實現。貫穿本說明書對現有技術的任何討論決不應被看作是認可該現有技術廣為人知或構成本領域公知常識的一部分。
發明內容本發明的一個目的在於克服或改善現有技術的至少一個缺點，或提供有用的替代方案。本說明書中所用的術語"超級電容性裝置(supercapacitivedevice)"旨在包括通常被稱為"超級電容器"的儲能裝置。超級電容性裝置在電場中存儲電荷，並典型地具有高的電容和高的功率密度。將會明了，除其他的以外，"超級電容器"也用"超大容量電容器"、"雙電層電容器"、"電化學電容器"等術語表示，所有這些術語包含在本說明書中所用的術語"超級電容性裝置"中。超級電容性裝置的一個子集為所謂的"混合裝置"，其包含與燃料電池元件或電池元件結合的超級電容性元件.例如，混合超級電容器/電池典型地包含一個封裝，其中包括了用於在一個或一個以上的電場中以及在一個或一個以上的電化學電池中儲能的元件。在某些情況下，超級電容性裝置包含串聯或並聯或串並聯結合連接的多個超級電容性單元。實際上，對本說明書來說，超級電容性裝置旨在包括超級電容器與產生淨超級電容性效應的其他部件的任何合理組合。這種"多單元"超級電容性裝置常常包含用於對在相應的單元上獲得的電壓進行平衡的其他元件。這些其他元件包括有源和/或無源電子部件。根據本發明的第一實施形態，提供了一種對至少一個負載進行供電的電源，該電源包含超級電容性裝置，其用於對所述至少一個負栽供電；以及調節器單元，其用於對超級電容性裝置進行充電。優選為，調節器單元將超級電容器的充電電流限制到第一預定值。進一步優選的是，該預定值小於大約2安培。更為優選的是，該預定值小於大約1安培。甚至更為優選的是，該預定值小於大約100mA。然而，在其他實施例中，該預定值為大約2安培以外的值。優選為，電源單元將電池的電流限制到第二預定值。更為優選的是，該預定值小於大約2安培。然而，在其他實施例中，該預定值為大約2安培以外的值。優選為，調節器單元包含電壓調節器。更為優選的是，該電壓調節器為電壓升壓器(voltagebooster)。然而，在其他實施例中，該電壓調節器為降壓調節器，例如為線性調節器或降壓(buck)調節器。優選為，電源包含用於有選擇地將調節器連接到功率源的輸入。另外優選的是，當超級電容性裝置對負栽或各負栽進行供電時，輸入將調節器從功率源隔離開。在某些實施例中，超級電容性裝置與至少一個負載並聯。另外優選的是，當超級電容性裝置對負載或各負栽進行供電時，調節器從功率源吸^L限制到預定值的、用於超級電容性裝置的充電電流.在某些實施例中，超級電容性裝置與至少一個負栽並聯。更為優選的是，在這些實施例中，調節器與功率源串聯，且它們一起與超級電容性裝置並聯。然而，在替代性實施例中，超級電容性裝置與功率源串聯。也就是說，在這些替代性實施例中，超級電容性裝置與功率源的串聯組合一起與負栽並聯。在又一實施例中，超級電容性裝置被有選擇地與功率源並聯以及串聯連接。在優選實施例中，電源從功率源吸取電源電流，且所述至少一個負栽包括從電源吸糾目應負栽電流的兩個脈動(pulsed)負載，其中，電源將電源電流抑制到小於預定閾值。典型地，超級電容性裝置使得電源在電源電流保持為小於該預定閾值的同時能夠滿足脈動負載。更為優選的是，負載電流中的至少一個受到控制，以4更將電源電流抑制為小於預定閾值。然而，在某些實施例中，超級電容性裝置提供全部或大部分負載電流，並使遠遠高於能由功率源供給的預定最大電流的負載電流成為可能。在優選形式中，在存在一個以上的脈動負栽的情況下，負栽中的一個具有高的優先級而其餘負栽具有低的優先級，其中，為了抑制電源電流，調節器單元優選為對具有較低優先級的負載控制負載電流。在其他實施例中，負栽電流均被控制。在進一步的實施例中，負載的優先級隨時間變化或跟隨由用戶進行的配置。另外優選的是，負栽中的一個為蜂窩電話發射器電路，負栽中的另一個為閃光燈電路。更為優選的是，蜂窩電話電路具有高優先級，閃光燈電路具有低優先級。儘管兩負栽能夠同時運行一一雖然負載僅將互斥地吸^應的負栽電流一一，通過確保到閃光燈電路的負載電流受到控制來對電源電流進行抑制，或作為替代的是，到閃光燈電路的負栽電流由超級電容性裝置供給，且到閃光燈電路的電源電流分配受到控制。對到閃光燈電路的負載電流的控制是響應於由蜂窩電話電路吸取的負載電流的。也就是說，當負載電流被蜂窩電話電路吸取時，到閃光燈電路的負載電流被降低到^為零。也就是說，電源電流總;l被保持為低於預定閾值，就高優先級負載與低優先級負載同時請求可能導致超過閾值的負栽電流的情況，低優先級負載電流被降低。在某些實施例中，低優先級負載電流被降低到在沒有高優先級負栽電流時被提供的電流的一部分，而在其他實施例中，低優先級負栽電流被降低到基本為零。在其他實施例中，高優先級負栽可直接從功率源被供電，而低優先級負栽由電源供電。優選為，電源包含用於對至少一個其他的負載進行供電的調節器。根據本發明的第二實施形態，提供了一種電源，其包含調節器單元，其用於對第一負栽供電；以及超級電容性裝置，其可由調節器單元充電，用於對第二負栽供電。優選為，對超級電容性裝置充電以及對第二負載供電是互斥進4亍的。更為優選的是，電源被包含在蜂窩電話中，所述蜂窩電話包含分別定義了第一與第二負載的通信模塊和閃光燈驅動電路。優選為，電源包含用於連接到功率源的輸入。在某些實施例中，超級電容性裝置與至少一個負栽並聯。更為優選的是，在這些實施例中，調節器與功率源串聯且它們一起與超級電容性裝置並聯。然而，在替代性實施例中，超級電容性裝置與功率源串聯。也就是說，在替代性實施例中，超級電容性裝置與功率源的串^M合一起與負栽並聯。在又一實施例中，超級電容性裝置被有選擇地與功率源並聯以及串聯。在某些實施例中，第一與第二負載被互斥地供電。在其他實施例中，第一與第二負載被同時供電。優選為，第二負載為脈動負栽。優選為，電源可有選擇地以多種模式運行，這些模式包括第一模式，其中，調節器單元對第一負栽供電；第二模式，其中，調節器單元對超級電容性裝置充電；以及第三模式，其中，超級電容性裝置抝故電以便對第二負栽供電。優選為，超級電容性裝置在第一模式下從功率源隔離。另外優選的是，調節器單元在第三模式下不向超級電容器供給充電電流。另外優選的是，第一負栽在第二與笫三模式下被供電。照此，調節器單元保證在第二模式下從功率源吸取並供到超級電容性裝置的電流或在第三模式下從功率源吸取並供到第二負栽的電流受到限制，使得功率源能充分對第一負栽供電。在某些實施例中，第一負栽在第二以及笫三模式下從功率源隔離。優選為，調節器單元將超級電容器的充電電流限制到預定值。進一步優選的是，該預定值小於大約2安培。更為優選的是，該預定值小於大約l安培。甚至更為優選的是，該預定值小於大約100mA。在某些實施例中，調節器單元為電壓調節器。優選為，電壓調節器對由功率源供給的電壓進行升壓.在某些實施例中，調節器單元包含電壓調節器和旁路電路。優選為，旁路電路與電壓調節器被互斥地使用。更為優選的是，旁路電路在第一模式中使用，電壓調節器在第二模式中使用。將會明了，調節器單元可在第三模式下從功率源隔離，或者，調節器單元可在第三模式下仍向超級電容性裝置供給受限的充電電流。根據本發明的第三實施形態，提供了一種用於對多個負載供電的電源，該電源包含輸入，其用於連接到功率源；第一輸出，其用於連接到第一負載；第二輸出，其用於連接到第二負載；超級電容性裝置，其被連接到輸出中的至少一個以便對相應的負栽供電；以及調節器單元，其被連接到輸入，以便對超級電容性裝置充電。優選為，第一輸出限制第二輸出。優選為，調節器單元將超級電容器的充電電流限制到預定值。進一步優選的是，該預定值小於大約2安培。更為優選的是，該預定值小於大約l安培。甚至更為優選的是，該預定值小於大約100mA。在某些實施例中，超級電容性裝置與第二負栽並聯。更為優選的是，在這些實施例中，調節器與功率源串聯，且它們一起與超級電容性裝置並聯。然而，在替代性實施例中，超級電容性裝置與輸入串聯。也就是說，在這些替代性實施例中，超級電容性裝置與功率源的串聯組合一起與負栽並聯。在更進一步的實施例中，超級電容性裝置有選擇地與功率源並聯以及串聯連接，優選為，調節器單元可有選擇地以多種模式運行，這些模式包括充電模式，其中，調節器單元對超級電容性裝置充電；以及放電模式，其中，超級電容性裝置被放電以便對第二負栽供電。優選為，調節器單元在放電模式下M級電容性裝置隔離。在某些實施例中，第一與第二負載被互斥地供電。在其他實施例中，第一與第二負載同時被供電。根據本發明的第四實施形態，提供了一種用於吸糾目應的負栽電流的多個負栽的電源，該電源包含輸入，其用於連接到功率源，該功率源在屬於預定範圍的源電壓下提供預定的最大源電流；輸出，其用於有選擇地與負栽連接，並提供輸出電壓；與輸出並聯的超級電容性裝置；以及控制電路，其被布置在輸入與輸出之間，用於對輸出電壓進行控制，使得負載電流在保持源電流小於預定值的同時被提供。優選為，負栽中的至少一個為J^動負載。在其他實施例中，負栽中的一個或一個以上為在待M式與可運行模式一—其中，負載電流分別相對較低和相對較高一一之間切換的脈動負栽。更為優選的是，脈動負栽具有小於大約50%的忙閒比(dutycycle)。甚至更為優選的是，對於任何給定的時間間隔，負栽電流中僅有一個為其峰值或接近其峰值，同時，由任何其他負栽吸取的電流為其非活動電流等級或接近其非活動電流等級。也就是說，在任何給定的負栽周期中，由所有負栽吸取的平均功率小於預定最大源電流乘以源電壓。更為優選的是，超級電容性裝置對負載電流中的至少一個有貢獻。在某些實施例中，超級電容性裝置對所有負載電j5^r貢獻。在至少一個負載為脈動負載的實施例中，超級電容性裝置優選為在從源接收直到其預定值的電流並保持負栽運行的足夠電壓的同時具有供給^p負載電流達一個脈動負載周期的足夠容量。將會明了，在某些實施例中，對於給定的時間間隔，僅一個負栽電流具有非零值.在這種情況下，超級電容性裝置的容量僅需要足夠供給在周期中要求最多能量的負栽的一個周期。另外優選的是，至少一個負栽被開關連接到輸出，該開關在分別用於將負栽從輸出隔離以及與輸出連接的斷開與閉合配置之間行進。也就是說，當開關處於斷開配置且負栽從輸出隔離時一一其中，負栽不被啟用一一，該負載的負栽電流將為零。相反，當開關處於閉合配置且相應的負栽與輸出連接時一一其中，負載被啟用一一，該負栽的負栽電流不為零.在優選實施例中，開關對控制電路做出響應，以便在斷開與閉合配置之間行進。這使得淨皮呈現到負載的電壓可被改變。如果驅動一個負栽所需的電壓對於任何其他負栽來說太高，所述任何其他負載被斷開，以便降低對它們造成損壞的風險。開關優選為電晶體，更為優選的是FET。在某些實施例中，超級電容性裝置總被電氣連接到輸出。然而，在其他實施例中，超級電容性裝置被有選擇地從輸出電氣斷開。更為優選的是，超級電容性裝置對負栽電流總和低於預定閾值達一預定時間段做出響應地從輸出有選擇地電氣斷開。這節省了超級電容器漏電流以及與多單元超級電容器結^使用的任何超級電容器平衡電路電流從功率源吸取能量。相應地，對於具有包含二次電池的功率源的電子裝置，裝置的運轉時間得到增長。優選為，負栽包含相應的運行電壓，且這些運行電壓中的至少一個與所有其他運行電壓不同。也就是說，負栽在運行電壓V"V2，……Vn下吸W目應的負載電流Ii，12，……IN,其中，N》2且Vi承V2，……，Vj*VN。更為優選的是，控制電路對輸出電壓進行控制，以便有選擇地在輸出上提供VnV2，……VN。在優選方式中，V"V2，……Vrv中的至少一個大於預定源電壓。更為優選的是，控制電路包含調節器，其可用於有選擇地將輸出電壓保持為V"V2，……Vw中大於源電壓的所述至少一個或大約為V"V2，……Vn中大於源電壓的所述至少一個。甚至更為優選的是，如果源電壓大於VnV2，……Vn中被逸捧的一個，用開關有選擇地將調節器旁路以及停用。在優選實施例中，開關為FET，而在其他實施例中，使用作為替代的電晶體.在某些實施例中，調節器為升壓電路，而在其他實施例中，調節器為降壓-升壓電路。如果使用降壓-升壓電路，如果源電壓大於所需負栽電壓，不需要用開關對調節器進行旁路。這省去了開關及其相關聯的控制邏輯。在優選實施例中，預定源電壓隨時間變化。更為優選的是，功率源為用於^更攜式電子裝置的AC適配器、電池或電池組，負栽為該可攜式電子裝置的相應的電路。將會明了，由於電池的放電特性、電池的內阻以及電池組中使用的任何相關電子保護電路，供自電池或電池組的電壓隨著時間有相當大的變化。AC適配器提供的電壓也將不同於由電池或電池組提供的電壓。在其他實施例中，功率源為燃料電池或其他可攜式儲能裝置。在進一步的實施例中，功率源為幹線(mains)功率源。更為優選的是，功率源為可調功率源。根據本發明的第五實施形態，提供了用於吸取相應的負栽電流In12，……lN的多個負載的電源，其中，N>2，該電源包含輸入，其用於連接到功率源，該功率源在預定最大源電流Is下提供屬於預定範圍的源電壓Vs;輸出，其用於有選擇地與一個或一個以上的負栽相連，以便在相應的預定負栽電壓V"V2，……VN下提供負載電流I,，12，……IN，其中，W#V2，一，V一Vn;與輸出並聯的超級電容性裝置；以及控制電路，其被布置在輸入與輸出之間，用於將v"v2，……Vn中的一個有選擇地施加到輸出。優選為，Vi，V2，Vn中的一個或一個以上^Vs。更為優選的是，負栽被有選擇地連接到輸出，只要負栽接收輸出上的電壓。相應地，在某些實施例中，負載全部被互斥地連接到輸出，而在其他實施例中，一個以上的負栽被同時連接到輸出。根據本發明的第六實施形態，提供了一種電源，其包含輸入，其用於連接到功率源，該功率源在源電流下提供屬於預定範圍的源電壓；輸出，其用於與負栽相連，該負栽吸取具有峰值(ILP)的脈動負栽電流(Ili);控制電路，其被布置在輸入與輸出之間，用於向輸出供給具有預定峰值(iOP)的輸出電流(i0)，其中，iop2,該方法包含將輸入連接到功率源，該功率源在具有預定最大值Is的源電流下提供屬於預定範圍的源電壓Vs;有選擇地將輸出與一個或一個以上的負載連接，用於在相應的預定負載電壓v"v2，……vn下提供負栽電流H……In，其中，V一V2，.......提供與輸出並聯的超級電容性裝置；以及在輸入與輸出之間布置控制電路，用於有選擇地將Vt，V2，……VN中的一個施加到輸出。根據本發明的第十五實施形態，提供了一種供電方法，該方法包含將輸入連接到功率源，該功率源在源電流下提供屬於預定範圍的源電壓；將輸出與吸取具有峰值(ILP)的脈動負載電流(Iu)的負栽相連；在輸入與輸出之間布置控制電路，用於向輸出供給輸出電流(Io)，該電流具有預定峰值(IOP)，其中，IOP2，該電源包含輸入，其用於連接到提供最小源電壓Vs的功率源；輸出，其用於有選擇地與一個或一個以上的負載連接，以便在相應的預定負栽電壓V"V2，……，VN下提供負載電流Ip12，……，IN，其中，V一V2，……，V一Vn;超級電容性裝置，其與輸出並聯；以及控制電路，其被布置在輸入與輸出之間，用於有選擇地將VpV2,……，VN中的一個施加到輸出。優選為，V"V2，……，Vn的一個或一個以上〉Vs。下面將參照附圖介紹本發明的優選實施例，這些實施例僅作為舉例，在附圖中圖1為根據本發明一實施例的電源的原理圖；圖2為根據本發明另一實施例的電源的原理圖；圖3為根據本發明一實施例的電源的原理圖；圖4為相L據本發明另一實施例的電源的原理圖；圖5為用於向圖中電路的升壓控制器提供基準電壓的可變電阻分壓器的原理表l示出了控制塊為運行圖2中的電路所用的邏輯；圖6為包含降壓-升壓調節器的本發明替代性實施例的原理圖；圖7示出了本發明一實施例所用的限制到超級電容器的浪湧電流的硬體實現方式；圖8示出了當圖4的超級電容器在防止浪湧電流的同時被充電時超級電容器電壓與電池電流的實驗波形；圖9示出了對於圖7的硬體實現方式的替代性硬體實現方式；圖IO示出了圖79的電路的實驗波形；圖11為^^發明替代性實施例的與圖3中類似的原理圖12為根據本發明另一實施例的電源的原理圖13為根據本發明另一實施例的電源的原理圖14為根據本發明另一實施例的電源的原理圖15為根據本發明另一實施例的電源的原理圖16為根據本發明另一實施例的電源的原理圖17為才艮據本發明另一實施例的電源的原理圖18為現有技術的電源的原理圖19為根據本發明另一實施例的電源的原理圖20為根據本發明另一實施例的電源的原理圖。具體實施方式參照圖1與圖2，拔>供了相應的電源1與20,這些電源各自用於對負栽供電，負載採用了用於數位相機(未示出)的閃光燈驅動電路4的形式。各電源包含用於對電路4供電的、採用了超級電容器8的形式的超級電容性裝置。採用了電感調節器10的形式的調節器單元對超級電容器8充電。各電源包含輸入5，輸入5用於連接到採用了鋰離子電池6的形式的功率源。在其他實施例中使用了替代性的功率源，包括但不限於替代性的電池類型。在圖l的實施例中，調節器10與電池6串聯，且它們一起與超級電容器8並聯，而在圖2的實施例中，超級電容器8與電池6串聯。調節器單元將超級電容器的充電電流限制到預定值。在圖2的實施例中，預定值為大約0.5安培，而在圖l的實施例中，其為大約0.1安培。在其他的實施例中使用了替代性的預定值。在所示出的實施例中，調節器10為電壓調節器，特別是電壓升壓調節器。在某些實施例中使用了降壓或降壓-升壓調節器。在其他實施例中，調節器單元採用了電荷泵(chargepump)的形式。在某些實施例中，視情況可選的控制塊9用於管理貫穿整個電路的功能、邏輯和/或選擇性的方面。在某些實施例中，控制塊9由電源外部的處理器定義。在其他實施例中，電源1或20被設計用於固有的自身管理.在圖1的實施例中，開關11與13在斷開與閉合狀態之間行進，以便管理超級電容器8的充電/放電以及電路4的供電。將會明了，當開關11斷開且開關13閉合時，電路4從電池6隔離，且調節器10對超級電容器8充電，當開關ll閉合時，超級電容器8被放電以便對電路4供電。在某些實施例中，開關13被斷開以便將超級電容器8從電池6隔離，以^"更減小電流洩漏。然而，將會明了，在許多實施例中，開關13用短接電路(shortcircuit)代替。在圖1以及本說明書的多個其他附圖中，有選擇的連接用開關表示。儘管如此，應當明了，在某些實施例中，為對負載有選擇地供電使用了替代機構。例如，在某些實施例中，與被物理連接或斷開形成對照地對負載進行有選擇的啟用或停用。將會明了，這提供了同樣的功能儘管負載總是在物理上^L電氣連接的，但其僅被有選擇地供電。其他的機構包括使用包括一個或一個以上的FET、電晶體等等在內的開關，或啟用/停用調節器10。對於本公開，考慮到便利的可視化表示，將開關用於示意性表示用於使得有選擇的連接性成為可能的這些或其他合適機構中的任何一個或一個以上。在圖2中的實施例中，三個開關15、16、17有選擇地在它們相應的斷開與閉合狀態之間行進，以便管理電源20的功能。在某些實施例中，不使用所有這些開關。在其他實施例中，^^用更多的開關。開關15、16、17允許電源有選擇地在充電模式和放電模式下運行，在充電模式下，調節器單元對超級電容器8充電，在放電模式下，超級電容器8枕改電以1更對負栽4供電。在充電模式下，開關15和16處於閉合狀態，開關17處於斷開狀態。當希望對電路4供電時，開關17行進到閉合狀態，允許超級電容器8的放電，以便對電路4供電。在本實施例中，在放電模式下，調節器10M級電容器8隔離，且照此，每當開關17行進到閉合狀態時，開關15行進到斷開狀態。在某些實施例中，當開關17行進到閉合狀態時，開關15保持處於閉合狀態。將會明了，在這樣的實施例中，調節器10在超級電容器8放電的同時提供某些負栽電流。這允許使用較小的超級電容器，但通過電池6上增大的壓力一一或從之吸取的電流--存在折中，圖1與2的實施例示出了用於實現本發明的實施例的兩種主要選擇方案■與電路4並聯地放置超級電容器8。■與電路4並聯且與電池6串聯地放置超級電容器8。這些選擇方案各自具有相應的獨特優點。貫穿說明書，通過對進一步的實施例的介紹，涉及這些主要選擇方案各自的優點。圖17示出了適用於使用兩種上述選擇方案的電源120的示意圖。圖17以類似於圖2的方式布置，但開關17現在是在三種狀態之間行進，並包含了另一個開關121。本領域技術人員將會意識到，電源120的布置考慮到在上面提到的串聯與並聯選擇方案中對超級電容器8的極性進行適當的配置。參照圖3，提供了電源1的一種替代性實施例，其也使用了調節器10與電池6串乾l它們一起與超級電容器8並聯的選擇方案。在該實施例中，電源1用於蜂窩電話2，該電話具有多個內部電脈動負載，這些負栽採用了用於電話的無線發射器3、用於與電話集成在一起的數位相機(未示出)的閃光燈驅動電路4的形式，它們吸^目應的負載電流。電源l包含用於連接到電話2的功率源的輸入5，該功率源採用了可分離且可再充電的多單元鋰離子電池組6的形式。在該實施例中，電池組6在屬於預定範圍的源電壓下提供預定的最大源電流。輸出7有選擇地與發射器3以及驅動電路4連接，並提供輸出電壓。超級電容性裝置一一其採用了500mF超級電容器8的形式一一與輸出7並聯。在其他情況下，使用具有其他值的超級電容性裝置。控制電路一一其採用了控制塊9與調節器10的形式一一被布置在輸入5與輸出7之間，用於對輸出電壓進行控制，使得在保持源電流小於預定值的同時負栽電流被提供.每個負載到輸出7的連接是有選擇的，以便使負載能被有選擇地供電。在圖3的實施例中，發射器3與驅動電路4通過相應的狀態開關11與12——其被控制塊9在斷開與閉合狀態之間行進一一被有選擇地連接到輸出7。在該實施例中，控制塊9是包含在電話2中的微控制器固件的一部分，並保證負載被互斥地連接到輸出7。也就是說，當發射器3與驅動電路4中的一個被連接到輸出7時，另一個不被連接。發生了這一點是■為了限制必須向總負載提供的峰值電流以及因此必須由電池組6傳送的峰值電流。■由於調節器IO在任何給定時間在輸出上提供多個電壓中的一個。在本實施例中，當發送器3以及電路4分別被連接時，調節器10在輸出上提供3.6伏或5.5伏。發射器3暴露於5.5伏如果不是毀滅性的也將是有害的，照此，在輸出上的電壓升到較高電壓的情況下，其通過將開關11行進到斷開狀態來從輸出7隔離。在實踐中，用戶不能同時使用這兩種功能沒有不利之處。注意到僅當對於閃光攝影需要高亮度光時電路4需要高於5伏也是有用的。如果低亮度光^L夠的，則電路4在較低的電壓下吸取較低的電流。例如，在"閃光模式"下，電路4典型地在3.6伏吸取大約200mA。在該模式下，電路4能夠與發射器3組^^吏用，假設所吸取的總平均電流小於預定最大電流的話。將會明了，在其他實施例中，附加負栽與發射器3以及電路4同時或互斥地被有選擇地與輸出連接.超級電容器8通過狀態開關13有選擇地與輸出7連接。該開關由控制塊9操作，主要用於在負栽需求的電流低的時候將超級電容器8與輸出7隔離。這對電池組6的運行壽命的增加有貢獻，因為重新充電之間的持續時間增加了。這是由於消耗降低一一因為對電池組供給超級電容器8漏電流的需要的降4氐一一引起的。如果負栽要求的電流並非對於足夠長的時間段保持為低，則省去開關13,且超級電容器總是保持與負栽並聯連接。或者，如果超級電容器支持的負栽不被有規則地使用、且常見長期的閒置，則使用圖11中的布置。特別地，開關13被定位為同時將超級電容器8、發射器3和電路4從調節器10斷開。將會明了，在圖11中，與圖3對應的特徵用對應的參考標號表示'將會明了，對於蜂窩電話以及其他可攜式數字裝置，一個或一個以上的負栽是在負栽電流分別相對較低與相對較高的待M式與可運行模式之間切換的脈動負載。例如，發射器3包含這樣的負載，因為其在功糾目對較高的發射模式與功糾目對較低的待機模式之間行進。進一步地，用發射器3——其為GPRSClass12發射器——表示的脈動負栽具有大約50%的忙閒比。本實施例中討論的另一特殊負載即驅動電路4在使用時具有大約2到10%(典型地為大約4-5%)的忙閒比.本領域技術人員將會明了，在其他實施例中，替代性負載具有不同的忙閒比。圖3的電源允許電池組6和調節器10被設計為用於相對較低的峰值電流。這是因為■負載典型地具有相對較低的忙閒比。■控制塊9進行的開關11與12的操作允許對於任何給定的時間間隔，至少一個負載電流為零或接i^。■控制塊9進行的開關13的操作允許對於任何給定的時間間隔，電池組在向超級電容器供給漏電流中的損M最小化。■當發射器3與電路4中的一個從輸出7吸料目應的負載電流且超級電容器8與輸出相連時，超級電容器對負栽電5^T貢獻。因此，存在從控制電路的輸出需要的峰值負栽電流的降低，特別地，存在從調節器10需要的峰值電流的降低，以>^電池組6需要的峰值電流的降低。超級電容器8具有在從調節器IO接收最大允許電流的同時供給總負栽電流達一個脈動負栽周期的足夠電容。由於發射器3與電路4不與輸出7同時連接，這允許調節器10被設計為供給與當在相對較高的電力模式中時發射器需要的平均電流更接近的峰值電流，在^i^樣的實施例中，對於給定的時間間隔，僅一個負載電流將具有非零值。在這種情況下，超級電容器的容量只需足夠供給在這樣的周期中需要最多能量的負栽的一個周期。然而，在某些實施例中，一個以上的負載被同時連接到輸出，照此，電池組6和調節器10必須被配置為提供在負栽的這種組合中固有的所需峰值電流。在這種情況下，電池組6與調節器10所供給的電流將是組合負載的一個周期中的平均電流，同時，超級電容器8將向組合負載供給電池組6及調節器10所供給的電流與負栽組合所需峰值電流之間的差值。開關ll、12、13對控制塊9做出響應，用於在斷開與閉合配置之間行進。優選為，開關為相應的電晶體，更為優選的是相應的FET。控制塊9對用於判定開關11、12、13的狀態的多個變量做出響應。例如，在本實施例中，控制塊9對低於用於判定是否使超級電容器8與輸出相連的預定閾值的負載電流做出響應。然而，在其他實施例中，當負載電流低於閾值達一預定時間段時，超級電容性裝置被有選擇地從輸出電氣斷開。在其他實施例中，當負載電流低於閾值且輸出電壓小於源電壓時，超級電容性裝置被有選擇地從輸出斷開。在其他實施例中，控制塊9取決於用戶已選擇的功能——例如用相機電話拍照——來設置開關11、12、13的狀態。上述實施例的某些關鍵原理能夠如下表達。首先，負載包括相應的運行電壓，這些運行電壓中的至少一個與所有其他的運行電壓不同。具體而言，負載在運行電壓VpV2，……，Vn下吸W目應的負載電流Ii，12，……，In，其中，N》2且Vj-V2，……，^承VN。控制電i^制輸出電壓，以便有選擇地在輸出上提供V"V2，……，VN。具體而言，控制塊9控制調節器10以及開關11、12、13，以便有選擇地在輸出上提供V"V2，……，VN。將會明了，在輸出上提供的這些不同的負載電壓在一個超級電容器被典型地保持與輸出並聯的同時被如此提供。第二，V"V2,……，Vw中的至少一個大於預定的源電壓。也就是說，控制電路包含適用於有選擇地將輸出電壓保持為或大約為V"V2,……，VN中大於電池組6所拔^供源電壓的所述至少一個的調節器10。在其他實施例中，調節器被有選擇地停用，以便使得由電池組6所提供的電壓能被直接施加到負栽兩端。對於情況允許這種連接的時候，這提供了增大的效率，因為不需要調節器。在本發明的某些實施例中，調節器10為升壓電路，其提供大於由電池組6所提供電壓的輸出電壓。在其他實施例中，調節器10為降壓-升壓電路，其提供大於、小於或大約等於電池組6所提供電壓的輸出電壓。電池組6提供的電壓和電流隨著時間變化。例如，由於電池組中電池的放電特性，電池的內阻以及電池組中所用的任何相關聯的電子保護電路。總之，電池組將被用完，且電話2將不能運行。然而，由於由電池組6供電的不同負載所吸取的峰值電流中小得多的*——因為使用了與負栽並聯的超級電容器8，可以從電池組獲得與否則的情況下相比更多的運轉時間。在其他實施例中，功率源為燃料電池或其他可攜式能量存儲器。在進一步的實施例中，功率源為幹線功率源。更為優選的是，功率源為可控功率源。在所有情況下，與負載並聯的超級電容器8——或其他超級電容性裝置一一的使用具有這樣的效果■降低功率源對於給定的脈動負栽所經受的峰值電流。■降低功率源由於不同的負栽所經受的碎，值電流tHt。本領域技術人員將會明了，大的電^供電流與電力平均效應。重要的是，圖3的電源中的主要電容一一其為由超級電容器8提供的電容一一不僅被布置在電池組的下遊、而且被布置在調節器的下遊。相應地，所獲得的平均效應涉及需要由電池組6傳送到輸入5的電流以及需要由調節器IO傳送到輸出7的電流。這使得下列中的一個或組合成為可能■電池組與調節器尺寸的減小，因此，電話2尺寸的減小。■用電池2提供相同功能，但在再充電之間有更長的時間段。■在電話2中4^供附加功能。超級電容器8提供的電容的值為大於或高於傳統電容器一一其在蜂窩電話或其他電器中佔據對應的體積一一所提供大小的數量級。發明者認識到，如同在前一實施例中所做的那樣向調節器的負栽側應用大的電容是良直覺的，更不用說用超級電容性裝置對之產生影響。原因在於調節器負載側上的這種低阻抗裝置將產生浪湧電流，其將對調節器和/或電池產生過載。然而，發明者也認識到，採用超過所需調節器與開關ll、12、13的最小硬體複雜度，可以防止這樣的電流，同時也獲得相當大的附加效果。這些效果將參照本發明下面的實施例進一步介紹。參照圖4，其中原理性地示出了作為具有集成數位相機的電池供電蜂窩電話(稱為"相機電話")的一部分的電路21。本領域技術人員將會明了，同樣的原理能夠應用到具有蜂窩電話與相機功能的PDA。電路21的功能是向LED——其在本實施例中被用作相機閃光燈一一或GPRS通信模塊提供峰值功率。在其他實施例中，通信模塊根據GSM或CDMA標準中的一個或一個以上運行。回到本實施例，電路21適用於例如下列通信模塊■SiemensMC45。■WavecommQ2400。在進一步的實施例中，電路21被配置為用於GSM、GPRS、CDMA通信用RF功率放大器，例如用於■MororolaMRFIC0970。■MororolaMRFIC1870。■扭tachiPF08122B。電池與調節器一一其採用了"升壓控制"的形式一一不能同時提供既運行通信模塊又運行LED所需的峰值電力.為方免t見，V"用於表示輸入圖4中的不同電路塊的電力。然而，將會明了，到不同的電路塊的這些輸入不是在所有情況下都相等。具體而言，某些電路塊一一具有低峰值電流的那些一一使V持續直接連接到電池正端，也就是說，到調節器的輸入。然而，其他的電路塊，例如通信模塊，V^被有選擇地連接到調節器的輸出。該電壓——也即兩單元超級電容器SCAP兩端的電壓——被稱為Vscap,相機電話、PDA以及類似的可攜式電子裝置具有實現大多數其功能的微控制器。在這種實施例中，控制塊22被實現為微控制器固件的一部分.然而，在微控制器具有少於兩個的A/D輸入以及不足的數字I/O的實施例中，該功能可被實現為微控制器固件與外部接口的硬體的組合。在更進一步的實施例中，除任何微控制器以外，該功能通過以硬體方式的實施方式提供。下面介紹電路21的關鍵特徵。這些特徵應在表1中的信息的背景下閱讀。電路21包含電壓調節器，其採用了基於被稱為升壓控制23的標準晶片的升壓轉換器的形式。升壓轉換器將電壓設置為在任何時候驅動以下所列中的一種所需要的電壓■LEDD2，當需要閃光燈功能時(在表l中#^示為F1ASH模式中的VFLASH);或■通信模塊24，當需要通信時(在表l中M示為COMMS模式中的VcOMMS)。在某些實施例中，LEDD24皮並聯的多個LED定義。在進一步的實施例中，LEDD2被串聯的多個LED定義，然而，可以明了，這將需要多單元超級電容性裝置。升壓轉換器所產生的電壓在圖4中被標記為Vboost,該電壓減去FETQ3兩端的任何電壓降將被施加到任意負載。將會明了，對於感興趣的負載一一LEDD2和通信模塊24，所需負載電壓的值一一分別為Vfla紐和VcoMMS的值一一是不同的。在該實施例中，VFLASH和VcoMMS的值分別為大約5.5伏和3.6伏。在其他實施例中，包括了附加的負栽，其要求Vroost被有選擇地設置在不同於Vflash以及Vco畫s的電壓。取決於存在的負栽，升壓控制器將vboost選擇為Vflash或Vcomms。該電壓的值通過設置升壓轉換器的基準電壓輸入VreF受到控制。儘管在本實施例中該電壓直接從控制塊22受到控制，在其他實施例中使用了替代性的布置。一種替代方案是將有關輸入連接到由電阻分壓器提供的電壓基準，並按照需JH吏用FET將另一電阻接入或不接入電路。它的一個實例在圖5中示意性地示出.將會明了，其他的布置是可行的，包括使用D/A轉換器或其他部件。圖4中的升壓轉換器具有FETQ2，其在升壓控制23外部，且與用於開關的二極體Dl結合地被包含。本領域技術人員將會明了，結合其他部件，進行開關以便使電感器L1產生大於V^的VBoosT的值。FETQ2與二極體Dl的組合的其他替代方式包括■用PFET代替Dl的同步升壓轉換器。■在IC內部包括類似部件的升壓轉換器IC。採用文中教授的效果，其他的組合對本領域的讀者來說是顯而易見的。如果電池電壓Vbatt小於對於給定負載的VBOOST，則控制塊22將會通過將升壓控制23的腳EN保持為高來啟用升壓轉換器。同時，控制塊22將FETQl的柵極驅動為高，使得FETQl被關斷。相反，如果電池電壓Vbatt大於或等於所需VBOOST，則升壓轉換器被停用，Ql被開通。當電池處於高充電狀態時，事件的這種組合提高了電路21的效率，但也允許電路21在電池處於低充電狀態時繼續運行。另外，由於在調節器負栽側使用超級電容器減小了電池上的峰值電流負載，這將對從電池吸取更多能量的增強能力做出貢獻。特別地，由於電池的內阻，Vbatt中的峰值下降得到降低。在某些實施例中，可以運行電路21與相關聯的蜂窩電話，直到Vbatt為大約1.5伏。在鋰離子電池的情況下，為防止損壞電池，其不枕故電到這種水平。然而，其將被典型地故電到大約3伏，在該點上，電池中留下很少的能量。其還具有這樣的好處允許電池21被替代性電池一一例如串聯的兩個AA電池或串聯的三個AA電池一一供電。這種功能允許電話用戶在正常電池放完電且在希望的使用前不能重新充電的情況下尋求成本節約的短期電源。這在緊急情況下具有特殊的優點.用於俊^攜式電子裝置的電池組典型地包含一個或一個以上的可再充電的電池以及用於在充電、再充電和使用期間降低損壞電池的風險的保護電路。保護電路對電壓Vbatt下降到用於防止電池的任何進一步放電的"停止電壓"做出響應。這對某些電池來說是重要的，因為放電到太低的水平增加了電池損壞的風險。然而，對於一次電池(primarybattery)，電路21將運行到電池電壓低於用於升壓轉換器的最小輸入電壓，典型地為大約1.5伏。電路21包含以兩單元超級電容器SCAP形式出現的一個超級電容性裝置。這種超級電容器由CAP-XX製造，並被稱為GS206。將會明了，在其他的實施例中，使用了替代性的超級電容器。超級電容器SCAP向LEDD2供給脈動電流——當需要閃光燈時——或向通信模塊24供給脈動電流一一當需要通信時。超級電容器SCAP通過升壓控制23與FETQ3被充電。這種組合允許由調節器提供的電流受到控制，並因此限制當超級電容器SCAP處於低充電狀態時對其的任何浪湧電流。將會明了，升壓控制22中的電流限制功能僅在調節器輸出電壓高於到調節器的輸入電壓(Vbatt)減去二極體Dl兩端電壓降時工作。由於二極體01兩端的電壓降典型地為大約0.5伏，調節器僅在此時對限制電流有效VBOOST>Vbatr0.5伏直到滿足該條件時，二極體Dl導通，電流通過電感器Ll與二極體Dl流到負載。如果超級電容器SCAP需要被充電，控制塊23關斷FETQ3，直到VBOOST>Vbatt,於是，開通FETQ3。一旦處於這種狀態，超級電容器SCAP被漸漸充電到VBOOST的水平。FETQ3與相關聯的控制邏輯的一種替代方案是如圖9所示使用PNP電晶體。為便於參照，PNP電晶體被稱為電晶體Q3。這種電晶體不會導通，直到V恥osT大約為比Vbatt大0.7伏，在該點上有足夠的^-發射極電壓來開通電晶體Q3。圖10示出了在升壓電流限制被設置為大約600mA的情況下對於該實施例的充電電流和超級電容器電壓。如果FLASH模式所需的VBoosT值大於通信模塊24的電力輸入上可允許的最大電壓，則FETQ4被包含以便在電路21處於FLASH模式時隔離模塊24。如果FLASH模式所需的VBoosT值可能縮短超級電容器SCAP的運行壽命，則在不需要FLASH模式時，Vboost被降低。例如，在該實施例中，控制塊22包含超時(timeout)時間段。如果從發生上一次用戶活動開始相機電話保持在FLASH模式下達到超時時間段，則該單元恢復到非FLASH模式且VBoosT被降低到對於COMMS模式需要的水平。在該實施例中，超時時間段為一分鐘，而在其他實施例中，超時時間段是不同的。通常，超時時間段在大約30秒到大約五分鐘的範圍內。上面提到的用戶活動包括例如對相機進行對焦、拍照、選擇相枳模式等活動。在圖4所示的實施例中，FETQ5和電阻器R3被包含，以便快速將超級電容器從vflash放電到VCOMMS。在其他實施例中，FETQ5和電阻器R3被省略，超級電容器通過二極體D2、FETQ6和電阻器R4被放電。在另一實施例中，驅動LEDD2所需的前向電壓足夠低，以至於VFLASH小於通信模塊24的最大運行電壓。這樣，電路21包含下列簡化■Vboost被固定在一個植，因為Vboost=Vflash=Vcomms。這允許到升壓轉換器(或其他實施例中的降壓-升壓轉換器)的電壓基準被固定。也就是說，對控制塊22不再存在選擇基準電壓以保證VBOOST與目前正在從升壓控制23吸取電流的負栽匹配的需要。■表l中的務降7到12不再需要。■FETQ4不再需要，因為通信模塊24的V+能被直接連接到VSCAp。■不再需要FETQ5及其相關聯的控制邏輯將超級電容器SCAP從Vflash放屯到VCOMMS。相應地，除了FETQ5以外，還可以省去控制塊22中電阻器R3;M目關聯的控制邏輯.如果控制塊22、相機電話中使用的其他電路27以及LED電流控制28的最大運行電壓都小於VFtjASH，則相應的電力供給腳在某些實施例中被直接連接到VBOOST而不是Vbatt，以便提供更好的可調功率源。另外，這種替代方案允許電路21甚至在電池處於非常低的充電狀態時運行，因為升壓轉換器能夠運行以將Vroost保持在高於Vbatt的水平。相機電話內任何進一步的電路還能從升壓控制器的輸出側吸取電力，而不是直接從電池吸取電力.這些其他的電路包括例如其他的電壓調節器、DC-DC轉換器或其他的電源。如上所述，超級電容器SCAP為多單元超級電容器，其中，兩個單元串聯連接。每個單元具有大約2.5伏的標稱運行電壓。可以超過此電壓而不對超級電容器造成永久損壞，但在較高電壓下長時間的運行能降低超級電容器的有效壽命。一旦施加足夠大的電壓，超級電容器最終損壞。當保持在電壓下時，超級電容器SCAP吸取漏電流。另外，為了獲得超級電容器中的單元之間的電壓平衡，使用平衡電路31。電路31的目的在於防止任何一個單元過電壓並損壞超級電容器。該實施例包含平衡電路的最簡單形式之一，其包含與超級電容器SCAP各單元並聯的、兩個串聯連接的等值電阻器R1與R2。電阻器R1與R2被稱為平衡電阻器。平衡電路31也吸取電流。當相機電話被關閉或處於待,式時，超級電容器SCAP的漏電流與電路31吸取的電流的組合是電池上的不想要的放電。一種選擇是對於控制塊22，在這些低負載電流需求時，關斷升壓控制23和FETQ3。當控制塊22檢測到相機電話可能進行發射——例如，當用戶開始輸入待撥號的電話號碼時一一，超級電容器SCAP通過FETQ3被逐漸充電到所需要的電壓。進行逐漸充電以控制超級電容器浪湧電流。在該實施例中，控制塊22與相機電話的其他電路27直接從Vbatt被供電，且因此獨立於超級電容器SCAP的充電狀態地被啟用。在其他實施例中，如上面所提到的，控制塊22、其他電路27以及LED電流控制28從VBOOST被供電。在這些實施例中，在低負載電流需求時間段中，通過使升壓控制23啟用並使FETQ3關斷，實現了來自平衡電阻器以a級電容器的漏電流的損耗的降低。作為替代的是，如果周期性地需要通信模塊28以進行發射，使FETQ3開通。這對例如來自網絡的輪詢做出響應地發生。在這種情況下，電池或其他功率源必須容許圖4所示平衡電路的能量損耗。對它的一種改進:^i使用極低電流有源(active)平衡電路。典型地，包^級電容器漏電流在內的，低電流有源電路的電流將小於大約5/tA。在其他的實施例中，FETQ3如圖12所示地放置。其將超級電容器以及相關聯的平衡電路從升壓控制23的輸出斷開，同時，使通信模塊24被供電並能響應來自網絡的輪詢.對輪詢的響應典型地為^(3l僅一個GPRS時隙(其為577#s)，其在某些實施例中由與超級電容器SCAP所提供的電斜目比較小的電容支持。表1提供了電路21中所用的邏輯.為了協助讀者，提供以下評論Vbatt為電池電壓，其可大於或小於通信模塊24的標稱或所需負載電壓VcOMMS。假設通信才莫塊24直接從Vbatt的最大可能值運行，當Vbatt>VC0MMS時，通信模塊直接由電池和超級電容器SCAP供電。也就是說，FETQ1、Q3、Q4為導通，升壓控制23被停用。圖6所示的降壓-升壓調節器拓樸在某些實施例中代替圖4的僅僅升壓調節器拓樸使用。這消除了對旁路FETQl以及相關聯的邏輯的需要。另外，如果在電感器通路中有電流檢測，這消除了對於FETQ3以及相關聯的邏輯的需要。然而，在某些實施例中，希望將超級電容器從降壓-升壓調節器的輸出斷開(如上所述)，且照此，FETQ3被保留。超級電容器為了向LEDD2供給脈動電力所需要被充電達到的最小電壓大於在仍保持電路完全可工作的同時電池將枕故電達到的最小電壓.因此，使用以升壓轉換器或降壓-升壓轉換器形式的調節器。當使用升壓轉換器時，對於FETQ3的控制的、Vbatt與Vboost之同比較的實施方式最好包括對滯後效應的^Ht。DV是在開啟相關FET之前超級電容器必須被充電達到的目標電壓的容許誤差(tolerance)。對於所有的情況使用了一個標註即"DV"，但是，將會明了，在不同的情況下，DV對於每一所列條件將具有同樣的或不同的值。為了控制峰值電流，當對放完電的超級電容器充電時，必須控制浪湧電流。在PCT/AU02/01762中公開了為了做到這一點的某些方法，其主題以交叉引用的形式包含在本文中。升壓轉換器或調節器中電流限制功能的典型實現方式不對超級電容器浪湧電流進行限制，直到由調節器提供的升壓電壓大於到該調節器的輸入電壓。這是因為有用的電流檢測功能常常在FETQ2的接一上實現。如圖4所示，接一為FETQ2的源極。當調節器的輸出電壓小於調節器輸入電壓減去二極體Dl兩端的二極體壓降時■FETD2將被關斷。■不存在有效的電流檢測。■電流將流經L1與D1。本發明的實施例被配置為保證浪湧電流被防止或至少被控制。本說明書中包含的兩個解決方案是分別在圖4和圖6中換:供的。首先轉到圖4，電路21包含FETQ3與將輸入電壓(Vbatt)與輸出電壓(Vboost)進行比較的具有滯後的比較器。將會明了，儘管本實施例中的輸入電壓由二次電池提供，在其他實施例中，其由不同的電壓源提供，不必為由電,供。滯後值被j殳置在VD1的兩倍，其中，VD1為當Dl開始導通時Dl兩端的電壓降。如同從圖4確定的一樣，二極體Dl為肖特基二極體，並具有大約500mV的典型電壓降VD1。在其他實施例中，使用作為替代的二極體以及滯後值。當VBoos^(Vbatt+VDl)時，FETQ3被開通。這將電容器C2放電到超級電容器SCAP中。當VBoosT〈(Vbatt-VDl)時，FETQ3被關斷。這允許升壓控制23再一次對電容器C2充電。其還防止了過大的浪湧電流，因為二極體Dl將僅在VBOOST〈(Vbatt-VDl)時開始導通。該循環一直持續到超級電容器SCAP上的電荷使得Vbatt與VBOOST之間的電壓差小到足夠防止浪湧電流。圖7示出了本發明的實施例中所用的浪湧電流限制功能的一種可能的硬體實現方式。圖8為超級電容器被充電時超級電容器電壓與電池電流的SPICE仿真。在其他的實施例中，滯後值被設置為小於VDl,結果，對超級電容器充電用了更長的時間。在其他的實施例中使用A/D轉換器和微控制器實現比較功能。微控制器實現下面的算法■當VBoosT>KVbatt+VDl)時，開通FETQ3。■當VBoosT〉(VbatrVDl)時，關斷FETQ3。在某些實施例中，A/D轉換器和將一個以上的輸入通道切換到A/D的能力已在孩i控制器中可獲得。在這些實施例中，完整的功能因此在固件中實現。在僅一個輸入通道對微控制器A/D可用的替代性實施例中，使用微控制器外部的兩個FET或模擬開關，V融和VBOOST被切換到該輸入通道。另一種替代方案是使用微控制器外部的A/D轉換器。微控制器視情況地將Vbatt或Vboost切換到A/D的輸入並讀取結果。FETQ3的柵極於是根據上面的算法受到控制。使用FETQ3限制電流的優點在於■對於浪湧電流控制的硬體實施方式VBoosT能被設置得與(Vbatt+比較器所用滯後電壓的一半)一樣低。■對於浪湧電流控制的固件實施方式滯後能在VBOos^Vbatt時通過開通FETQ3以碌VBOOST(Vbatt+0.6伏)，在電晶體Q3的集電極與超級電容器之間放置與Dl類似的另一肖特基二極體以防止流經由電晶體Q3的基極與集電極構成的p-n結的電流是有利的。圖10示出了當被充電的超級電容器為CAP-XXGW201超級電容器時電路41的實驗波形。該超級電容器的特性為300mF的電容；80mOhms的ESR。超級電容器被布置在調節器的輸出側，並由具有3伏Vbatt以及500mA電池電流限制的電池充電到3.8伏。上面的實施例中有一些使用了與用於控制FETQ3的比較功能的滯後結合的電流限制功能。適當地採用這種結合，對用於直接從電池對通信模塊24供電的最小電池電壓以及VBOOST的選擇給予某些考慮。取這樣的情況，其中，FETQ3由下面的邏輯控制■當VBoos戶Vbatt+VH時，開通FETQ3■當VBoos-VbatrVL時，關斷FETQ3其中，Vh與VL分別為高滯後電壓與低滯後電壓。如果VcoMMS為當通信模塊24由升壓控制23供電而不是由電池直接供電時來自升壓控制23的輸出電壓，最好通過下面的邏輯控制升壓控制23和FETQl:■當Vba—VcoMMs-VL時，停用升壓控制23並開通FETQl■當Vbat-VcoMMS-VL時，啟用升壓控制23並關斷Ql為了實現這一點，相應地改變控制塊22中的條件。表l:控制塊22的功能tableseeoriginaldocumentpage37tableseeoriginaldocumentpage38作為圖4提供的升壓控制加旁路FETQl配置的替代方案，使用了以降壓-升壓控制器形式出現的調節器。本發明的一個包括由降壓-升壓控制器提供的調節的實施例在圖6中示出，其中，對應的特徵用對應的參考標號標註。圖6提供了具有以下主要優點的電路51:■相對於圖4中的電路，消除了FETQ1及其相關聯的控制邏輯。■如果降壓-升壓轉換器檢測到流入電感器Ll的電流，對於電流控制不再需要FETQ3，因為能夠由轉換器自身進行控制。在所示出的實施例中，所用的轉換器為LTC3441,其能夠被配置為檢測電感器中的電流。如果降壓-升壓轉換器檢測到流入電感器Ll的電流，FETQ3可仍被包含在內，如果希望將超級電容器從功率源一一其在本實施例中為電池——斷開以在以下時候消除超級電容器漏電流與平衡電路電流的話■通信模塊24處於待機模式；以及■當相機電話不必準備好進行發射或拍攝閃光燈照片時；以及■降壓-升壓轉換器仍被啟用。作為替代的是，如果降壓-升壓轉換器不需要在待機模式下被啟用，可在待W^式下停用降壓-升壓轉換器，以便消除超級電容器漏電流.在這種情況下，FETQ3被省略，且VscAP被直接連接到VBOOST。也就是說，Vscap=VboostVBOOST時付出輕微的效率成本。電路51因此也適合於Vbatt2，該電源包含輸入，其用於連接到^^最小源電壓Vs的功率源；輸出，其用於有選擇地與一個或一個以上的所述負栽相連，用於在相應的預定負載電壓VpV2,……，VN下提供所述負栽電流Ii，12，……，In，其中，Vi-V2，……，V^VN;超級電容性裝置，其與所述輸出並聯；以及控制電路，其被布置在所述輸入與所述輸出之間，用於有選擇地將V"V2，……，VN中的一個提供給所述輸出。20.根據權利要求19的電源，其中，VnV2，……，Vn中的一個或一個以上^Vs。全文摘要用於對負載供電的電源(1)，該負載為用於數位相機(未示出)的閃光燈驅動電路(4)的形式。該電源包含用於對電路(4)供電的、採用了超級電容器(8)的形式的超級電容性裝置。採用了電感調節器(10)的形式的調節器單元對超級電容器(8)進行充電。文檔編號H02M9/00GK101120618SQ200680003925公開日2008年2月6日申請日期2006年2月2日優先權日2005年2月2日發明者P·馬爾斯,T·史密斯申請人:Cap-Xx有限公司