专利名称：供电设备、供电方法和成像设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及供电设备、供电方法和成像设备。具体地讲，本发明涉及用于增加例如包括负载电路中的电机的成像设备的电子设备的工作时间的供电设备和供电方法。
背景技术：
近些年，由数字静物相机、数字摄像机、数字单镜头相机、移动电话、便携式音频播放器等等代表的移动电子设备的功能已经变得非常先进。此外，随着对移动电子设备的极高需求，移动电子设备的用户对移动电子设备的更加先进功能的需求不断攀升。另外，移动电子设备的用户对减小移动电子设备的尺寸的需求也高度攀升。减小移动电子设备的尺寸还需要减小用作移动电子设备的电源的电池的尺寸。因此，尽管随着移动电子设备的功能变得先进功耗增加，但是移动电子设备的开发者处于这样一种状态，即几乎不期待安装在移动电子设备上的电池的电池容量增加。例如，在数字静物相机的情况下，当通过减小电池的大小降低电池容量时，在数字静物相机中能够拍摄的照片的数目减少。因此，假设使用具有预定电容的电池，尝试增加能够在数字静物相机中拍摄的照片的数目。已经提出了多种方法作为用于延长移动电子设备的工作时间的方法。例如，第一方法是降低移动电话设备自身的功耗的方法。然而，由于移动电子设备自身的功耗的降低与移动电子设备的先进功能处于权衡关系，所以采用第一方法通常不实际。第二方法是尽可能对接近电池的放电终止电压的端子电压的变化(放电曲线的下降曲线)进行平滑处理的方法。根据第二方法，能够尽可能使用电池的容量，但是接近电池的放电终止电压的端子电压的变化是电池的固有特性之一，并且需要开发电池的电极材料等等。因此，需要开发新电池以利用第二方法并且用于开发电池的成本增加。第三方法是尽可能降低终止移动电子设备的工作的电压(下文恰当称作“停止电压”)的方法。降低移动电子设备的停止电压并且使得尽可能接近电池的放电终止电压，从而能够使用电池的电池的容量的范围增加，这使得增加了移动电子设备的驱动时间。第三方法是用于高效使用具有预定容量的电池的方法并且在诸如数字静物相机的移动电子设备的开发中成本效益很高。基于包括在移动电子设备的负载电路中的集成电路(IC)的输入电压范围的下限确定移动电子设备的停止电压。为了使得移动电子设备正确工作，从电池输入到负载电路的输入电压需要不下降到低于移动电子设备的停止电压。在这种情况下，电池具有内阻等等，移动电子设备的工作期间的电池的端子电压根据流过移动电子设备的负载电路的电流量发生变化。因此，当流过移动电子设备的负载电路的电流量瞬间增加时，电池的端子电压明显下降。也就是说，为了使得移动电子设备正确工作，施加到IC的电压需要不下降到低于IC的输入电压范围的下限，即使当流过负载电路的电流量瞬间增加并且电池的端子电压瞬间明显下降时。换言之，如果能够抑制电池的端子电压随着流过负载电路的电流量的瞬间增加而瞬间下降，则能够降低移动电子设备的停止电压。作为抑制电池的端子电压随着流过负载电路的电流量的瞬间增加而瞬间下降的方法，已知例如将电容器与具有低等效串联电阻的电池进行并联的方法。日本专利申请公布No. 2008-206357公开了一种供电设备，当在电池与电容器之间的连接点处设置开关并且电容器的电压高于电池的电压时，这种供电设备通过关闭开关防止向与电容器并联的电池施加过多电压。此外，日本专利No. 3526028公开了一种供电电路，它将流过负载电路的电流量和电容器的电压与设置值进行比较并且根据它们之间的大小关系确定电池和电容器中的哪一个进行供电。
发明内容
期望延长移动电子设备的驱动时间。根据本发明的第一有利实施例，提供了一种供电设备，包括电容器；电压控制设备；限流电路；第一开关元件和第二开关元件。电容器与电池并联。电压控制设备被配置为控制用于对电容器进行充电的电压。限流电路被配置为控制要提供给电容器的电流量。第一开关元件被配置为控制用于对电容器进行充电的电流的供应。第二开关元件被配置为控制从电容器到至少一个电机的电流的供应。根据本发明的第二有利实施例，提供了一种供电方法，包括在对电容器停止放电期间，打开第一开关元件，并且经由电压控制设备和限流电路由与电容器并联的电池对电容器进行充电；以及在开始操作包括在负载电路中的至少一个电机之一时，打开第二开关元件，并且从电容器向使得开始操作的电机进行供电。根据本发明的第三有利实施例，提供了一种成像设备，包括一个或多个电机；电容器；电压控制设备；限流电路；第一开关元件；第二开关元件和控制单元。一个或多个电机被配置为驱动镜头、光圈、反射镜和快门中的至少一个。电容器与电池并联。电压控制设备被配置为控制用于对电容器进行充电的电压。限流电流被配置为控制要提供给电容器的电流量。第一开关元件被配置为控制用于对电容器进行充电的电流的供应。第二开关元件被配置为控制从电容器到一个或多个电机的电流的供应。控制单元被配置为控制第一开关元件和第二开关元件的打开和关闭之一。在本发明中，例如，当包括在负载电路中的电机被驱动时，针对负载电流的瞬间增加，从与电池并联的电容器向包括在负载电路中的电机供电。因此，防止了从电池流出的电流的瞬间增大并且抑制了电池的端子电压的瞬间下降。由于抑制了电池的端子电压的瞬间下降，所以能够降低电子设备的停止电压并且增加电子设备的驱动时间。在本发明中，通过电压控制设备从与电容器并联的电池对电容器进行充电。因此，在被充电以后电容器的电压不取决于电池的端子电压，并且电容器的电压在满充电状态下不会波动。由于电容器的电压在满充电状态下不会波动，所以包括在负载电路中的电机的操作是稳定的。在本发明中，通过限流电路从与电容器并联的电池对电容器进行充电。因此，即使当累积在电容器中的电量小时对电容器进行充电，突入电流(inrush current)也不会从电池流到电容器。即，即使当累积在电容器中的电量小时对电容器进行充电，仍防止了电池的端子电压的快速下降。根据至少一个实施例，可以增加例如在负载电路中包括电机的成像设备的电子设备的驱动时间。通过在下文详细描述如附图中所示的本发明的具体实施方式
，本发明的这些和其他目的、特征和优点将变得更加清楚。
图1是示出根据实施例的成像设备的结构例子的框图；图2是示出根据实施例的供电设备的结构例子的框图；图3A是示出恒流电路的例子的电路图，图3B是示出双向开关的例子的电路图；图4是示出根据实施例的供电设备的另一个结构例子的框图；图5A示出了电容器的放电曲线的例子，图5B是用于解释由控制单元执行的对供电设备的控制的例子的框图；图6是示出由控制单元执行的处理的流程的流程图；图7A用于解释当向电机施加电压时流过电机的电流量的变化，图7B示出了电机的等效电路；以及图8A和图8B均示出了电池的放电曲线的例子。
具体实施例方式将在下文描述供电设备、供电方法和成像设备的实施例。在下文中基于下面顺序进行描述。O.电池的放电曲线与电子设备的停止电压之间的关系1.实施例[成像设备的结构例子](供电单元)(控制单元)(电机)[成像设备的工作][供电设备的结构](电容器)(电压控制设备)(限流电路)(开关元件)[供电设备的另一个结构例子][控制的例子]
2.变型例子应该注意，下面描述的实施例是供电设备、供电方法和成像设备的有利特定例子。在下面描述中，多种技术有利的限制被应用到实施例。然而，除非在下面描述中特别说明本发明受限，供电设备、供电方法和成像设备的例子不限于下文描述的实施例。O.电池的放大曲线与电子设备的停止电压之间的关系首先，为了帮助理解本发明的实施例，将描述电池的放电曲线与电子设备的停止电压之间的关系。在下文中，应该注意，采用包括负载电路中的电机并且由作为电源的电池进行驱动的电子设备作为例子。图7A解释当向电机施加电压时流过电机的电流量的变化。图7B示出了电机的等效电路图。在图7A中，垂直轴表示当向电机施加电压时的消耗电流Ce [A]，水平轴表示从向电机施加电压开始消逝的电机驱动时间T[h]。如图7A所示，当向电机施加电压时，在施加电压以后流入电机的电流量迅速增力口，然后逐渐下降并且在某点饱和。
如图7B所示，这是因为电机的等效电路Me具有与电感器L7对应的部件和与电阻器R7对应的部件。也就是说，在向电机施加电压的初始阶段电机能够被视为电阻器，并且通过电阻器R7的接线电阻确定的初始电流流入电机。当电机开始旋转时，在电感器L7产生的反电动势的影响下电流不会容易地流入电机。因此，在向电机施加电压的初始阶段，在向电机施加电压时的消耗电流量具有峰值。由于在向电机施加电压时的消耗电流量在向电机施加电压的初始阶段具有峰值，所以例如当尝试通过作为电源的电池驱动电机时，在向电机施加电压的初始阶段从电池流出大电流作为初始电流。然后，电池具有内部电阻，从而电池的端子电压迅速下降与与初始电流成比例的电压Λ Vd对应的量。图8Α和图8Β示出了电池的放电曲线的例子。在图8Α和图8Β中，垂直轴表示电池的端子电压￥1[幻，水平轴表示当从电池汲取电流时的时间1(1[11]。在图8Α和图8Β中，实曲线Cl是显示电池的放电曲线的曲线。如由实曲线Cl所示，随着电池放电进行，电池的端子电压从额定电压Vr逐渐下降。在图8Α中，Vdc表示电池的放电终止电压，并且根据标准在电池的额定电压Vr与放电终止电压Vdc之间(图8Α和图8Β中的阴影区域)保证电池的工作。在图8Α中，Vs表示电子设备的停止电压。通常，在电子设备中，直流到直流(DC-DC)转换器、中央处理单元(CPU)等等包括1C。IC在输入电压范围内具有下限并且当施加到IC的电压下降到低于下限时，IC关机。也就是说，当施加给IC的电压下降到低于下限时，电子设备的工作突然停止。因此，停止电压Vs被设置为使得高于IC的输入电压范围的下限的电压能够被确保作为施加给IC的电压。通常，即使如图8A所示建立Vs>Vdc并且根据电池的标准电池能够被一直用到放电终止电压Vdc，当电池的端子电压达到停止电压Vs时，电子设备将电池视作没有容量并且提示电子设备的用户替换或对电池充电。尽管如图8A所示的实曲线Cl是示出当从电池连续流出恒电流时的电压的变化的曲线，但是能够从电池的放电曲线与表示停止电压的直线之间的交点估计电子设备的驱动时间。例如，在电池的端子电压根据曲线Cl变化的情况下，直到电池的端子电压达到停止电压Vs的时间TO对应于电子设备的驱动时间。如上所述，电子设备被设计为使得施加到IC的电压高于在电子设备的工作期间IC的输入电压范围的下限。换言之，即使当电池的端子电压随流过负载电路的电流量的瞬间增大而瞬间下降时，仍必须确保高于IC的输入电压范围的下限的电压作为施加给IC的电压。在这种情况下，当电子设备包括负载电路中的电机并且由作为电源的电池进行驱动时，认为在向电机施加电压的初始阶段负载电流最大。因此，为了防止电子设备的突然的工作停止，即使在向电机施加电压的初始阶段电池的端子电压下降，仍必须确保高于IC的输入电压范围的下限的电压作为施加给IC的电压。现在，假设IC的输入电压范围的下限是Vm，并且当由于启动驱动电机始电流开始从电池流动时导致的电池的端子电压的减量是Δ Vdl。此时，能够认为电子设备的停止电压近似为Vsl=Vm+Λ Vdl+A (A是常数)。在这种情况下，假设一个IC被包括在电子设备中。参照图SB，当根据曲线Cl与表示停止电压Vsl的直线之间的交点估计电子设备的驱动时间时，如图8B所示直到电池的端子电压达到停止电压Vsl的时间是Tl。接下来，考虑电池的端子电压的减量是AVd2 ( AVd2〈AVdl)，此时电子设备的停止电压近似为Vs2=Vm+ Δ Vd2+A,并且满足Vs2〈Vsl。与上述过程类似，当根据曲线Cl与表示停止电压Vs2的直线之间的交点估计电子设备的驱动时间时，如图8B所示直到电池的端子电压达到停止电压Vs2的时间是T2。从图8B显而易见，满足Τ2ΧΓ1。 也就是说，如果当由于启动驱动电机导致电池的端子电压下降时能够减小电池的端子电压的减量，则可以延长直到电池的端子电压达到电子设备的停止电压的时间。换言之，如果能够减小由于启动驱动电机导致的电池的端子电压的减量，则电池可以在更长时间段内驱动电子设备。直到在向电机施加电压的初始阶段的电流饱和为恒流的时间取决于施加给电机的电压、电机的接线电阻和电机的绕组的数目，但是通常是大约几十毫秒的非常短时间。也就是说，如果在初始电流流入电机的非常短时间内没有从电池向电机进行供电，则从电池流出的电流的最大值能够被减小并且电子设备的驱动时间增大。1.实施例[成像设备的结构例子]图1是示出根据实施例的成像设备的结构例子的框图。如图1所示，成像设备21包括具有供电设备I的供电单元10、控制单元23以及一个或多个电机。图1示出了结构例子，其中，成像设备21包括用于驱动镜头31的电机Ml、用于驱动光圈32的电机M2、用于驱动反射镜33的电机M3和用于驱动快门34的电机M4。应该注意供电单元10可被配置为可针对成像设备21进行替换的附件。尽管图1所示的结构例子是成像设备21被配置为数字单镜头反射相机的例子，但是成像设备的例子不限于数字单镜头反射相机。只要成像设备具有作为电源的电池并且包括一个或多个电机，则能够应用本发明的技术。本发明的技术还可以应用到模拟相机。在下文中，参照图1,将顺序描述供电单元10、控制单元23以及电机Ml、M2、M3和M4。(供电单元)供电单元10提供电子设备的每个部件所需的电力。例如，供电单元10向电机(以后描述)、控制单元23 (以后描述)等等供电。例如，供电单元10包括电池和供电设备I。供电设备I包括电容器、电压控制设备、限流电路以及第一和第二开关元件。例如，供电设备I连接在布置到供电单元10的电池与包括电机的负载电路之间。将在以后详细描述供电设备I。(控制单元)控制单元23是包括处理器的处理设备，并且例如被配置为数字信号处理器(DSP)或CPU，并且控制成像设备21的每个部件。例如，控制单元23监视布置到供电单元10的电池的容量，向一个或多个电机(以后描述)发送驱动信号，执行对来自成像装置37的输入信号的运算处理，并且计算曝光量和对焦量。此外，控制单元23执行供电设备I中的第一和第二开关元件的开/关控制。(电机)用于执行各种操作(例如，自动对焦操作、光圈操作、反射镜33的缩回操作(retraction operation)和返回操作以及快门操作)的致动器安装在成像设备21上。例如，电机用于驱动这些致动器。图1所示的电机M1、M2、M3和M4形成镜头驱动机构的一部分、光圈驱动机构的一部分、反射镜驱动机构的一部分以及快门驱动机构(快门充电机构)的一部分。当然，电机的数目不受到限制。例如，成像设备21还可以包括驱动用于图像稳定的致动器的电机。[成像设备的操作]这里，将简要描述成像设备21的操作。首先，当成像设备21的用户打开电源按钮Pw时，开始从布置到供电单元10的电池进行供电，并且电力被提供给包括控制单元23的成像设备21的每个部分。透过镜头31和光圈32入射在成像设备21上的光由反射镜33进行反射并且然后被导至五棱镜39。被导至五棱镜39的光在五棱镜39中进行重复反射并且然后被射向目镜41。成像设备21的用户能够通过布置到取景器的目镜41检查图像拍摄目标。被导至五棱镜39的光的一部分被导至光度传感器43。来自光度传感器43的输出变成由控制单元23计算曝光量的输入。当反射镜33是半反射镜时，透过反射镜33的光由子反射镜35进行反射并且被导至自动对焦传感器45。自动对焦传感器45的输出变成由控制单元23计算对焦量的输入。接下来，当用户按下快门按钮Sh时，控制单元23向反射镜驱动机构发送控制信号并且电机M3被驱动。例如，驱动电机M3上掀反射镜33并且入射在成像设备21上的光被导至成像装置37。此外，控制单元23向快门控制电路47发送控制信号并且驱动电机M4。驱动电机M4卷起快门屏幕并且入射在成像设备21上的光通过光滤波器49到达诸如电荷耦合器件(CXD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)的成像装置37。替代按下快门按钮Sh，电机M3、电机M4等等可由来自触摸面板Tp的输入进行驱动。通过由成像装置37执行光电转换获得的电信号通过放大器51、模拟到数字转换电路53、图像数据控制器55等等输入到控制单元23。应该注意图1所示的定时脉冲产生电路57、图像存储器59和温度传感器61对于本发明不是不可缺少的并且由此省去了它们的描述。例如，由控制单元23处理的图像信号通过驱动器63被发送至诸如液晶显示器(IXD)和有机EL (电致发光效应)显示器的显示器65。此外，例如，根据用户的指令，图像信号通过图像记录电路67被发送到图像数据记录介质69并且存储为图像数据。应该注意，在图像拍摄过程中，控制单元23基于计算的曝光量和对焦量向镜头驱动机构和光圈驱动机构发送控制信号。镜头驱动机构的电机Ml和光圈驱动机构的电机M2被驱动，从而镜头31的位置(对焦)和光圈被调整。对焦和光圈的调整可以通过控制单元23的控制自动执行或者可以根据用户的指令执行。如以后所述，在本发明中，从供电设备I的电容器提供在驱动电机M1、M2、M3或M4的初始阶段所需的电力。因此，在向电机施加电压的初始阶段，大电流没有从电池流出作为初始电流。[供电设备的结构]图2是示出根据本实施例的供电设备的结构例子的框图。如图2所示，供电设备I包括电容器3、电压控制设备5、限流电路7、开关元件SI和开关元件S2。供电设备I例如连接在布置到供电单元10的电池2与包括一个或多个电机的负载电路100之间。图1和图2示出了 4个电机包括在负载电路100中的例子，但是电机的数目不限于此。当然，可以使用4个或更多电机。供电设备I是可有利应用于在负载电路中包括至少一个电机的电子设备中的供电设备。在下文中，参照图2、图3A和图3B，将按照电容器3、电压控制设备5、限流电路7、开关元件SI和开关元件S2的顺序描述。(电容器)当包括在负载电路100中的一个或多个电机中的至少一个被驱动时，电容器3是在开始操作被驱动的电机时向被驱动的电机供电的电容器。具体地讲，例如，电容器3包括双电层电容器、陶瓷电容器、薄膜电容器、铝电解电容器、组电容器、nanogate 电容器(“nanogate”是 Nanogate Aktiengesellschaft 的注册商标)、锂离子电容器和聚并苯(polyacenic)半导体(PAS)电容器。鉴于低内部电阻和电容的大小，双电层电容器被有利地选择为电容器3。这是因为通过向电容器3提供非常小的内部电阻可以快速地对该电容器进行充电或放电。此外，这是因为通过向电容器3提供足够大的容量，一个电容器可以驱动多个电机。如图2所示，电容器3与布置到供电单元10的电池2进行并联。电池2的高电势侧和电容器3的高电势侧通过电压控制设备5 (以后描述)和限流电路7 (以后描述)进行连接。即，由电池2通过电压控制设备5和限流电路7对电容器3进行充电。由于电池2的高电势侧和电容器3的高电势侧通过电压控制设备5和限流电路7进行连接，所以电池2的类型没有受到特别限制。例如，诸如锂离子电池的二次电池或一次电池能够用作电池2。(电压控制设备)电压控制设备5是将用于对电容器3进行充电的电压控制在恒压的控制设备。如图2所示，例如，电压控制设备5串联在电池2与限流电路7 (以后描述)之间。作为用于连接电压控制设备5的位置，电压控制设备5可以布置在其它位置，只要电压控制设备5布置在电池2与电容器3之间即可。具体地讲，DC-DC转换器能够用作电压控制设备5。包括升压型、升降压型和降压型的任何DC-DC转换器可用作DC-DC转换器。鉴于向用于对电容器3充电的电压提供高于电池的端子电压的电压，有利的是，升压型或升降压型DC-DC转换器被选择为电压控制设备5。例如，由电池2通过升压型DC-DC转换器对电容器3进行充电，从而用于对电容器3进行充电的电压可以设置成高于电池2的端子电压的电压。此外，例如，由电池2通过升降压型DC-DC转换器对电容器3进行充电，从而即使电池2的端子电压由于某种原因下降，仍能够以恒定电压对电容器3进行稳定充电。电容器3通过电压控制设备5进行充电，从而充电后的电容器3的输出电压不取决于充电期间电池2的端子电压。因此，在开始操作要被驱动的电机时，要被驱动的电机的操作是稳定的。此外，由于电容器3能够以高于充电期间电池2的端子电压的电压进行稳定充电，所以在开始操作要被驱动的电机时要被驱动的电机的操作是快速和稳定的。施加到电机的电压设置成高于电池的端子电压的电压，这使得与直接施加电池的输出电压的情况相比可以增加电机的每分钟转数(r. p.m.)并且由此增加要被驱动的电机的扭矩。即，可以迅速地执行自动对焦、光圈调整、连拍、图像稳定、等等。(限流电路)限流电路7是用于控制要提供给电容器3的电流量的电路。如图2所示，例如，限流电路7串联在电压控制设备5与开关元件SI (以后描述)之间。作为用于连接限流电路7的位置，限流电路7可以布置在其它位置，只要限流电路7布置在电池2与电容器3之间即可。限流电路7没有受到特别限制。能够采用多种结构。例如，与用于限流的电阻器串联的恒流电路，组合晶体管与电阻器的恒流电路以及组合晶体管、电阻器和运算放大器的恒流电路能够用作限流电路7。图3A是示出恒流电路的例子的电路图。在图3A所示的电路中，当晶体管71的基极接地时，图3A中的D点的电势比图3A中的E点的电势高了对应于晶体管71的基极与发射极之间的电压VBE。因此，通过用通过从图3A中的A点的电压值减去VBE获得的电压值(图3A中的C点的电压值)除以电阻器Rl的电阻获得从图3A中的B点汲取的电流的大小，并且通过调整电阻器Rl的电阻可以从图3A中的B点汲取期望的电流的大小。在本发明中，通过限流电路7对电容器3进行充电。这是因为如果当累积在电容器3中的电量小时没有通过限流电路7对电容器3进行充电，则突入电流从电池2流到电容器3并且没有实现防止从电池流动的电流瞬间增大的期望需求。例如，在双电层电容器用作电容器3的情况下，双电层电容器具有非常小的内部电阻，从而当向每个装置提供累积在双电层电容器中的电量时响应速度非常高。然而，当内部电阻非常小时，如果充电期间的电流量没有受限，则在初始充电期间突入电流流动，这导致从电池流动的电流量的增大。根据本发明的结构，由于电容器3通过限流电路7进行充电，所以可以防止在初始充电期间产生突入电流。(开关元件)如图2所示，供电设备I包括开关元件SI和开关元件S2。在下文中，将按照开关元件SI和开关元件S2的顺序描述。开关元件SI是用于控制电容器3的充电的开始和停止的开关。具体地讲，开关元件SI例如是晶体管但不限于此。晶体管例如包括双极晶体管、场效应晶体管和静电感应晶体管。如图2中所示，例如，开关元件SI串联在限流电路7与电容器3之间。当然，作为用于连接开关元件Si的位置，开关元件SI可以布置在其它位置，只要开关元件SI能够控制电容器3的充电的开始和停止即可。 例如，当图3A所示的电路被用作限流电路7时，用于切换到接地或者晶体管71的基极浮置的开关元件S3例如可以被布置在图3A中的F点等等作为开关元件SI。应该注意，电容器3的充电的开始和停止由控制单元23进行控制。也就是说，开关元件SI和开关元件S3的开关由控制单元23进行控制。开关元件S2是用于控制从电容器3向包括在负载电路100中的电机提供电流的开始和停止的开关。如图2中所示，例如，开关元件S2串联在电容器3的高电势侧上的端子与负载电路100之间。具体地讲，例如，开关元件S2是晶体管但不限于此。例如，晶体管包括双极晶体管、场效应晶体管和静电感应晶体管。当然，开关元件SI和开关元件S2不需要是相同类型的开关元件。例如，当P沟道场效应晶体管被布置为开关元件S2时，P沟道场效应晶体管的寄生二极管的正向对应于从电池2朝向电容器3的高电势侧上的端子的方向。因此，例如，在P沟道场效应晶体管被布置为开关元件S2的情况下，当累积在电容器3中的电量小时，来自电池2的电流可以直接流入电容器3。例如，在尝试从电池2向包括在负载电路2中的电机供电并且在电池2与电机之间进行连接的情况下，当在电容器3中累积的电量小时，来自电池2的电流直接流入电容器3。因此，例如，在P沟道场效应晶体管被布置为开关元件S2的情况下，整流元件D2有利地串联在电容器3的高电势侧上的端子与包括在负载电路100中的电机之间。例如，具有相对小压降的PN结二极管或肖特基势垒二极管可以用作整流元件D2。此时二极管的正向是从电容器3的高电势侧上的端子朝向包括在负载电路100中的电机的方向。或者，当P沟道场效应晶体管被布置在电容器3的高电势侧上的端子与包括在负载电路100中的电机之间时，有利的是，开关元件2是双向开关。图3B中所示的双向开关Sd是这样一种开关元件，其中，η沟道场效应晶体管与连接在电容器3的高电势侧上的端子和包括在负载电路100中的电机之间的P沟道场效应晶体管进行串联。此时，η沟道场效应晶体管Sn和p沟道场效应晶体管Sp的两个漏极或源极进行连接。在本发明中，进行串联从而两个漏极或源极进行连接的P沟道和η沟道场效应晶体管组被称作“双向开关”。应该注意，从电容器3向包括在负载电路100中的电机提供电流的开始和停止由控制单元23进行控制。即，与开关元件SI的开关一样，开关元件S2的开关由控制单元23进行控制。图2示出了通过整流元件Dl的在电池2与包括在负载电路100中的电机之间的其他连接的结构例子。与整流元件D2 —样，例如，具有相对小的压降的PN结二极管或肖特基势垒二极管能够用作整流元件D1。此时二极管的正向是从电池2朝向包括在负载电路100中的电机的方向。通过经由整流元件Dl在电池2与包括在负载电路100中的电机之间进行连接，累积在电容器3中的电量减小并且即使当电容器3的输出电压下降时电池2仍能够向负载电路100中的电机供电。例如，当用户在几分钟内持续执行连拍从而持续驱动快门驱动电机Μ4并且用户在几分钟内重复放大或缩小从而持续驱动镜头驱动电机Ml时，累积在电容器3中的电量迅速下降。当对电容器3的充电与从电容器3的放电之间的平衡失去时，在一些情况下包括在负载电路100中的电机不由电容器3被驱动。当整流元件D2被布置在电容器3的高电势侧上的端子与电机之间并且整流元件Dl被布置在电池2与电机之间时，从电池2或电容器3之中的高输出电压侧向包括在负载电路100中的电机进行供电。因此，即使当用户特殊使用成像设备21并且电容器3的输出电压下降时，仍可以从电池2向包括在负载电路100中的电机进行供电并且防止出现电机没有驱动的现象。另外，由于从电池2或电容器3之中的高输出电压侧自动向包括在负载电路100中的电机进行供电，所以不需要监视电容器3的输出电压。因此，能够减小供电设备I的电路尺寸。应该注意，在以上情况下，由于从电池2向电机提供电力，所以从电池2流过的电流增大。然而，这种特殊情况是非常罕见的，并且成像设备21的压降仅仅需要暂时增加。[供电设备的另一个结构例子]图4是示出根据实施例的供电设备的另一个结构例子的框图。在图4所示的供电设备11中，电容器3的低电势侧上的端子连接到低压降(LDO)调节器9的输出端子。即，电容器3的基准电势等于低压降调节器9的输出电势。替代将电容器3的基准电势设置成地电势，电容器3的基准电势被有利地设置成比限流电路7的输出侧上的电势低了与恒定电压对应的量的电势。对此有两个原因。将在下面逐个解释原因。第一个原因在于放电结束时电容器的输出电压取决于电容器的基准电势。图5Α示出了电容器的放电曲线的例子。在图5Α中，垂直轴表示电容器的端子电压Vt [V]，水平轴表示当从电容器汲取电流时的时间Td [S]。图5Α中的曲线C2表示当充电电压是8[V]时的放电曲线，电容器的基准电势是地电势。图5A中的曲线C3表示当充电电压是8 [V]时的放电曲线，电容器的基准电势是恒定电势Vg (Vg>0 [V])。曲线C3对应于当电容器的低电势侧上的端子连接到低压降调节器的输出端子时的放电曲线。
如图5A中所示，当累积的电量由于放电而下降时，电容器的端子电压下降。在电容器的基准电势是地电势的情况下，当电容器被完全放电时端子电压是0[v]。另一方面，在电容器的基准电势是Vg的情况下，当电容器被完全放电时端子电压是Vg [V]。即，通过将电容器的低电势侧上的端子连接到低压降调节器的输出端子，即使当累积在电容器中的电量下降时，仍能够保持较高电势作为端子电压。在这种情况下，在能够驱动电机的最低电压是Vd (Vd〈8[V])的情况下，由电容器能够驱动电机的端子电压的范围在Vd[V]到8[V]的范围内。将曲线C2与曲线C3进行比较，当电容器的基准电势是地电势时，能够看出端子电压下降至Vd并且即使累积在电容器中的电量的减少是小的，电机没有由电容器被驱动。另一方面，当电容器的基准电压是Vg时，能够看出即使累积在电容器中的电量减少，电容器仍能够在较长时间段内对电机被驱动。第二个原因在于，向电容器的两端处的端子施加的电压不超过电容器的耐受电压是必需的。具体地讲，当双电层电容器用作电容器时，向双电层电容器的两端处的端子施加的电压不超过电解液的电解开始的电压是必需的。锂离子电池的标称电压大约是4. 0[V]。现在假设电容器的耐受电压是5[V]。由一个单元的锂离子电池对电容器进行充电没有问题。然而，当锂离子电池进行串联并且尝试通过两个单元的锂离子电池对电容器进行充电时，向电容器的两端处的端子施加的电压是8. O [V]并且超过5 [V]即电容器的耐受电压。为了防止向电容器的两端处的端子施加的电压超过电容器的耐受电压，例如，多个电容器必须进行串联。然而，当多个电容器串联时，如果在电容器之间存在差别，则向一些电容器的两端处的端子施加的电压可能超过电容器的耐受电压。此外，当尝试多个电容器进行串联时，部件的数目增加并且由多个电容器占据的空间也增大。即，减小移动电子设备的尺寸也是困难的并且制造成本也增加。因此，假设通过将电容器的低电势侧上的端子连接到低压降调节器的输出端子，电容器的基准电势例如是Vg=4 [V]。然后，向电容器的两端处的端子施加的电压的范围被抑制在8[V]-4[V] =4[V]的范围内并且向电容器的两端处的端子施加的电压的范围没有超过5 [V]即电容器的耐受电压。因此，通过将电容器3的低电势侧上的端子连接到低压降调节器9的输出端子，可以抑制电容器3的输出电压随累积在电容器3中的电量的减小而下降。由于抑制了电容器3的输出电压随累积在电容器3中的电量的减小的下降，能够有效使用累积在电容器3中的电量。此外，通过将电容器3的低电势侧上的端子连接到低压降调节器9的输出端子，能够减小电容器3的负电极与正电极之间的电势差。由于电容器3的负电极与正电极之间的电势差被减小，所以即使电容器具有相对小的耐受电压，电容器3能够由具有较高输出电压的两个单元等等的锂离子电池进行充电。由于电容器3的负电极与正电极之间的电势差被减小，所以双电层电容器能够容易地用作电容器3并且在电容器3的尺寸被减小时供电设备的尺寸能够被减小。
[控制的例子]接下来，参照图5B到图6，将描述包括本发明的供电设备的成像设备的控制的例子。图5B是用于解释由控制单元执行的供电设备的控制的例子的框图。如上所述，供电设备I例如连接在布置到供电单元10的电池2与包括一个或多个电机的负载电路100。此外，供电设备I的电压控制设备5、开关元件SI和开关元件S2以及包括在负载电路100中的每个电机由控制单元23进行控制。控制单元23向电压控制设备5发送控制信号，从而控制电压控制设备5的开始或停止。控制单元23向开关元件SI发送开关控制信号，从而控制对电容器3的充电的开始或停止。控制单元23向开关元件S2发送开关控制信号，从而控制从电容器3向包括在负载电路100中的电机提供电流的开始和停止。此外，控制单元23向包括在负载电路100中的电机发送电机控制信号，从而控制驱动包括在负载电路100中的每个电机的开始或停止。图6是示出由控制单元执行的处理的流程的流程图。首先，在步骤Stl中，当成像设备21的用户打开电源按钮Pw时，例如，布置到供电单元10的电池2向控制单元23的IC供电并且控制单元23的IC被启动。当控制单元23的IC被启动时，控制单元23的IC向电压控制设备5发送控制信号，从而启动电压控制设备5 ο在这个阶段，开关元件SI被关闭并且电容器3没有被充电。接下来，在步骤St2中，控制单元23将成像设备21的模式切换到“图像拍摄预备模式”。在这种情况下，“图像拍摄预备模式”代表能够通过按下快门按钮Sh立即拍摄静止图像和运动图像的状态。例如，在用户打开电源按钮Pw以后，在一定时间段过去以后控制单元23执行到图像拍摄预备模式的切换。或者，例如，在用户打开电源按钮Pw以后，控制单元23可以根据用户的操作将成像设备21转移到图像拍摄预备模式。接下来，在步骤St3中，开关控制单元23向开关元件SI发送控制信号并且打开开关元件SI。当开关元件SI被打开时，电容器3由与电容器3并联的电池2进行充电。在对电容器3进行放电的停止期间通过电压控制设备5和限流电路7对电容器3进行充电。应该注意，当双电层电容器用作电容器3时，有利的是，针对电容器3的电压的施加时间设置成更短。这是因为双电层电容器的内部电解液在持续施加恒定电压的状态下蒸发，并且它的性能恶化。因此，例如，当成像设备21处于图像拍摄预备模式时控制单元23可以使得开关元件SI打开，并且当用户接收用于在成像设备21上再现图像数据的输入信号时可以使得开关元件SI关闭。接下来，在步骤St4中，例如，假设由用户按下变焦按钮Zm。控制单元23接收用户发出的缩小或放大的指令作为输入信号。接下来，在步骤St5中，控制单元23向用于驱动镜头31的电机Ml发送电机控制信号。接下来，在步骤Ste中，控制单元23向开关元件SI发送开关控制信号并且关闭开关元件SI。此外，控制单元23向开关元件S2发送开关控制信号并且打开开关元件S2。因此，当对电容器3的充电被终止时，电容器3开始向包括在负载电路100中的电机提供电流。因此，用于开始驱动包括在负载电路100中的每个电机的电机控制信号的发送、用于停止对电容器3进行充电的开关控制信号的发送以及用于开始从电容器3进行放电的开关控制信号的发送是同步的。换言之，驱动包括在负载电路100中的每个电机的开始与电容器3的充电的停止以及电容器3的放电的开始同步。由于驱动包括在负载电路100中的每个电机的开始与电容器3的充电的停止以及电容器3的放电的开始同步，所以在向电机施加电压的初始阶段电容器3能够向包括在负载电路100中的电机提供电流。因此，可以减小从电池流出的电流的最大值而不会在驱动电机的开始时从电池流出大电流。应该注意，供电设备的制造商或成像设备的制造商能够任意设置停止从电容器3进行放电的定时。例如，在从电容器3开始放电起过去预定时间以后，从电容器3的放电被停止。例如，在步骤St7中，控制单元23确定从对电容器3开始放电起是否过去需要大电流来驱动电机的时间Tt。应该注意，需要大电流来驱动电机的时间Tt是与图7所示的0[h]到Th[h]对应的时间。当从电容器3开始放电起过去需要大电流来驱动电机的时间Tt时，处理进入步骤St8，并且控制单元23将开关控制信号发送到开关元件S2并且关闭开关元件S2。如上所述，需要大电流来驱动电机的时间取决于向电机施加的电压、电机的接线电阻和电机的绕组的数目，但是通常是大约几十毫秒[ms]的非常短时间。因此，供电设备的制造商或者成像设备的制造商能够将从电容器3停止放电的定时设置为当从开始驱动电机开始过去需要大电流来驱动电机的大约几十毫秒的时间时。电容器3向包括在负载电路100中的电机供电的时间设置成需要大电流来驱动电机的大约几十毫秒的时间，从而从电容器3的供电能够被抑制到最小所需水平。由于从电容器3的供电被抑制到最小所需水平，所以电容大约为大约几百毫法拉[mF]的相对小电容器能够用作电容器3。成像设备21包括用于驱动光圈32的电机M2、用于驱动反射镜33的电机M3、用于驱动快门34的电机M4、等等。供电设备的制造商或者成像设备的制造商能够预先知道每个电机的特性。因此，供电设备的制造商或者成像设备的制造商能够独立地将直到对电机M1、M2、
M3.......进行放电的停止的时间设置成tl、t2、t3........也就是说，能够根据包括在负
载电路100中的一个或多个电机之中的哪个电机被驱动设置从电容器3停止放电的定时。应该注意，由于成像设备21的每个部分由控制单元23进行控制，所以控制单元23能够基于从用户到控制单元23的输入信号等等确定哪个电机要被驱动。考虑电容器3的容量或经年劣化设置直到对电机放电的停止的时间tl、t2、t3、......ο在这种情况下，由于通过电压控制设备5对电容器3进行充电并且用于驱动包括在负载电路100中的电机的电压恒定，所以能够基于这些时间执行从对电机进行放电的开始到停止的管理。由于电机的驱动导致的电流量的变化取决于向电机施加的电压。因此，如果从电容器3提供的用于驱动电机的电压恒定，则可以预先知道用于驱动电机的近似峰值电流量和当需要大电流来驱动电机时的近似时间。基于这些时间执行从对电机放电的开始到停止的管理消除了测量电机的电流量的需求，由此还消除了布置与多个电机的数目一样多的电流测量电路的需求并且有利于减小电路的尺寸。在从当电容器3停止向包括在负载电路100中的电机提供电流时到当停止电机的驱动时的时间内，可对电容器3进行充电或者不需要对电容器3进行充电。例如，开关元件SI被设置为根据停止从电容器3进行放电的定时来进行开启并且电容器3可以开始充电。例如，当电机的驱动被停止时，在这种情况下能够设置停止对电容器3进行放电的定时。从电容器3放电的停止与对电容器3充电的开始同步，这由此使得可以在下一次放电之前在电容器3中累积电量。例如，通过在下一次放电之前在电容器3中累积电量，使得电容器3可以可靠地向电机供电并且以连拍的短时间间隔重复电机的驱动和停止的情况下是有利的。另一方面，同样在从当电容器3停止供应电流时到当停止电机的驱动时的时间段内，当电容器3没有被充电时，电池2能够避免同时向电机和电容器3进行供电。在上述的一系列处理以后，例如假设用户按下快门按钮Sh。然后，控制单元23向镜头驱动机构、光圈驱动机构等等发送控制信号，并且驱动电机Ml、电机M2等等，从而调整对焦、光圈等等。以与上述一系列处理类似的方式执行当控制单元23驱动包括在负载电路中的电机Ml、电机M2等等时的控制。在由控制单元23调整对焦、光圈等等以后，反射镜33的缩回、快门34的旋紧以及成像设备的成像被执行并且一系列图像拍摄操作完成。显而易见，当控制单元23驱动反射镜驱动机构的电机M3、快门驱动机构的电机M4等等时的控制与上述的一系列处理类似。此夕卜，图2、图4等等示出了开关元件布置在电容器3与多个电机之间的例子。然而，可以分别对应于多个电机布置多个开关元件。在一系列图像拍摄操作完成以后，例如，处理返回到步骤St2并且成像设备21再次处于图像拍摄预备模式下。如上所述，根据本发明，从供电设备的电容器提供在驱动包括在负载电路中的电机的初始阶段所需的电力。因此，在向电机施加电压的初始阶段，大电流没有从电池流出作为初始电流并且能够防止电池的端子电压的瞬间下降。根据本发明，由于在向电机施加电压的初始阶段防止电池的端子电压的瞬间下降，所以可以将成像设备的停止电压设置为较低并且减小电池的容量的浪费。即，成像设备的驱动时间增加并且能够在成像设备中拍摄的照片的数目增加。此外，根据本发明，通过电压控制设备对电容器进行充电。因此，电容器的输出电压不取决于充电期间电池的端子电压，并且防止了电容器的输出电压的波动。因此，电容器能够向包括在负载电路中的电机提供恒定电压，并且能够防止对焦速度、光圈的调整速度和成像设备的连拍速度的波动。
另外，根据本发明，通过限流电路对电容器进行充电。因此，在开始对电容器3进行充电时突入电流没有流入电容器并且防止了电池的端子电压的迅速下降。由于即使在开始对电容器进行充电时电池的端子电压也不会迅速下降，所以可以将成像设备的停止电压设置成较低。当电容器的低电势侧上的端子连接到低压降调节器的输出端子时，可以抑制随累积在电容器中的电量的下降导致的电容器的输出电压的下降。因此，能够有效使用累积在电容器中的电量。2.变型例子尽管以上描述了有利实施例，但是有利特定例子不限于以上例子并且各种变型是可行的。通过应用本发明的技术可以提供能够保持致动器的驱动速度恒定的供电设备，对移动电子设备设置致动器。例如，本发明的技术能够应用到在负载电路中包括至少一个电机的多种电子设备。在负载电路中包括至少一个电机的电子设备包括计算机以及包括冷却扇、盘驱动器等等的伺服设备，音频设备，电动自行车，便携式吸尘器、电力工具、等等。尽管以上实施例描述了成像设备被配置为数字单镜头反射相机的结构例子，但是成像设备的例子不限于数字单镜头反射相机。当然，例如，本发明的技术还可以应用到安装在移动电话、智能电话、膝上型个人计算机、台式个人计算机、个人数字助手(PDA)等等中的作为成像设备的相机。此外，尽管以上实施例描述了仅仅向包括在负载电路中的一个或多个电机提供从电容器提供的电力的结构例子，但是从电容器提供的电力可以被提供给诸如电子设备的控制单元的每个部分。应该注意，通过举例简单描述了在以上实施例中描述的结构、方法、形状、材料、数值等等，并且每当需要时，可以使用与上述这些不同的结构、方法、形状、材料、数值等等。另夕卜，在不脱离本发明的精神的情况下，上述实施例中的结构、方法、形状、材料、数值等等可以彼此组合。例如，本发明可以被配置如下。(I)、一种供电设备，包括电容器，与电池并联；电压控制设备，被配置为控制用于对电容器进行充电的电压；限流电路，被配置为控制要提供给电容器的电流量；第一开关元件，被配置为控制用于对电容器进行充电的电流的供应；以及第二开关元件，被配置为控制从电容器到至少一个电机的电流的供应。( 2 )、根据(I)的供电设备，其中，电容器是双电层电容器。(3)、根据(I)的供电设备，其中，电压控制设备是升压型直流到直流DC-DC转换器和升降压型DC-DC转换器之一。(4)、根据(I)的供电设备，还包括低压降调节器，其中，电容器具有与低压降调节器的输出电势相等的基准电势。(5)、根据(I)的供电设备，还包括第一整流元件，被配置为对来自电池的电流进行整流；以及
第二整流元件，被配置为对从电池到至少一个电机的电流进行整流，其中电池与至少一个电机通过第一整流元件彼此连接。(6)、根据(I)的供电设备，还包括第一整流元件，被配置为对来自电池的电流进行整流，其中第二开关元件是双向开关，以及电池与至少一个电机通过第一整流元件彼此连接。(7)、一种供电方法，包括在对电容器停止放电期间，打开第一开关元件，并且经由电压控制设备和限流电路，由与电容器并联的电池对电容器进行充电；以及在开始操作包括在负载电路中的至少一个电机之一时，打开第二开关元件，并且从电容器向使得开始操作的电机进行供电。(8)、根据(7)的供电设备，其中根据至少一个电机中的哪一个被操作，设置从打开第二开关元件到关闭第二开关元件之间的时间。(9)、一种成像设备，包括—个或多个电机，被配置为驱动镜头、光圈、反射镜和快门中的至少一个；电容器，与电池并联；电压控制设备，被配置为控制用于对电容器进行充电的电压；限流电路，被配置为控制要提供给电容器的电流量；第一开关元件，被配置为控制用于对电容器进行充电的电流的供应；第二开关元件，被配置为控制从电容器到一个或多个电机的电流的供应；以及控制单元，被配置为控制第一开关元件和第二开关元件的打开和关闭之一。本发明包含与2011年10月5日提交给日本专利局的日本优先权专利申请JP2011-220817中公开的主题相关的主题，该专利申请的全部内容通过引用包含于此。
权利要求
1.一种供电设备，包括 电容器，与电池并联； 电压控制设备，被配置为控制用于对电容器进行充电的电压； 限流电路，被配置为控制要提供给电容器的电流量； 第一开关元件，被配置为控制用于对电容器进行充电的电流的供应；以及 第二开关元件，被配置为控制从电容器到至少一个电机的电流的供应。
2.根据权利要求1的供电设备，其中，电容器是双电层电容器。
3.根据权利要求1的供电设备，其中，电压控制设备是升压型直流到直流DC-DC转换器和升降压型DC-DC转换器之一。
4.根据权利要求1的供电设备，还包括低压降调节器，其中，电容器具有与低压降调节器的输出电势相等的基准电势。
5.根据权利要求1的供电设备，还包括 第一整流元件，被配置为对来自电池的电流进行整流；以及 第二整流元件，被配置为对从电池到至少一个电机的电流进行整流，其中 电池与至少一个电机通过第一整流元件彼此连接。
6.根据权利要求1的供电设备，还包括 第一整流元件，被配置为对来自电池的电流进行整流，其中 第二开关元件是双向开关，以及 电池与至少一个电机通过第一整流元件彼此连接。
7.—种供电方法,包括 在对电容器停止放电期间，打开第一开关元件，并且经由电压控制设备和限流电路，由与电容器并联的电池对电容器进行充电；以及 在开始操作包括在负载电路中的至少一个电机之一时，打开第二开关元件，并且从电容器向使得开始操作的电机进行供电。
8.根据权利要求7的供电设备，其中 根据至少一个电机中的哪一个被操作，设置从打开第二开关元件到关闭第二开关元件之间的时间。
9.一种成像设备，包括 一个或多个电机，被配置为驱动镜头、光圈、反射镜和快门中的至少一个； 电容器，与电池并联； 电压控制设备，被配置为控制用于对电容器进行充电的电压； 限流电路，被配置为控制要提供给电容器的电流量； 第一开关元件，被配置为控制用于对电容器进行充电的电流的供应； 第二开关元件，被配置为控制从电容器到一个或多个电机的电流的供应；以及 控制单元，被配置为控制第一开关元件和第二开关元件的打开和关闭之一。
全文摘要
一种供电设备，包括电容器，与电池并联；电压控制设备，被配置为控制用于对电容器进行充电的电压；限流电路，被配置为控制要提供给电容器的电流量；第一开关元件，被配置为控制用于对电容器进行充电的电流的供应；以及第二开关元件，被配置为控制从电容器到至少一个电机的电流的供应。
文档编号H02J7/34GK103036298SQ20121036923
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月27日 优先权日2011年10月5日
发明者滑川主康 申请人:索尼公司