专利名称：用于燃料电池的稳压装置的制作方法
技术领域：
用于燃料电池的稳压装置技术领域本申请是利用电子电路来实现稳定电压的装置，其中该电子电路具有升 压与降压的功效，具有稳定燃料电池输出于负载的电压，使其得到定电压于负载。
技术背景在公知技术中，通过燃料电池(FUELCELL)的工作特性得知，当负载端为 低负载时，燃料电池输出电压为较高的电压，反之，当为高负载时，输出为 较低的电压，当欲得到较高或较低的稳定电压，需提供精确控制的电源电压。 例如负载为手机时，该稳压装置必须将电池的3.6V电压降到逻辑和I/O组件 所要求的3.3V,或处理器核心所要求的1.8V或1.2V。在另外一些情况下， 稳压装置必须将电压提升到4.5V以驱动背光、提升到5V以驱动USB接口 、 提升到9V以驱动CCD相机模块，或瞬间提升到氙闪光灯所要求的4kV高压。另外，由于燃料电池的输出电压易随着负载变化，使得无法仅以单一的 升压电路或降压电路来维持负载的定电压需求。故本申请有鉴于上述公知技艺的缺点，因而亟思发明，以一电路装置， 以提供一燃料电池升降压，并提供一稳定电压的输出，与之前公知技艺相比， 更能使电路做有效的运作。实用新型内容本申请的主要目的是提供一种用于燃料电池的稳压装置，用以提供一升 压电路(BOOST)与一低压差线性稳压电路(LDO)并联的稳压装置，且其中升压 电路更进一步具有开关手段，用以选择升压电路的开启或关闭。为了达成本申请上述目的用于燃料电池的稳压装置可包括并联的一升压电路与一降压电路，且该降压电路包括一低压差线性稳压器(LDO),且该LDO 包括一电子开关用以选择该LDO的开启或关闭。当负载较低时，燃料电池的 输出电压高于负载的电压，该LDO会将燃料电池的电压降压转换为负载所需 的电压，而该开关手段会关闭升压电路；而当负载增加时，燃料电池的llr出 电压将会低于负载所需的电压，此时该LDO会自动关闭，而升压电路会将燃 料电池的输出电压升压为负载所需的电压。本申请是一种用于燃料电池的稳压装置，该装置主要使用电子电路来实 现，并稳定输出于负载的电压，该稳压装置是由升压电路(BOOST)与低压差 线性稳压电路(LDO)所构成，该装置介于燃料电池与负载端之间。即若要输出 较高电压，可增加燃料电池堆栈数而提升电压，然而这会使得成本增加而且 也会減少燃料电池的可靠度。而对一般高科技电子产品的特殊规格的电源(如 3.3V),燃料电池的输出电压亦不容易达到此规格的电压，因燃料电池的输出 容易随着负载而变动，所以在应用到负载端时需要一个稳定的电压转换装置。 基本升压转换器，其基本电路亦是由金属氧化物半导晶体管开关(MOSFET)、 电感、二极管以及电容所组成，同样的，由金属氧化物半导体电晶开关与二 极管交替切换，就可得到比输入电压高的电压输出，而达成升压的目的，其 输入电压对输出电压的关系式为Vout/Vin=l/(l-D)又其中Vout是输出电压，Vin是输入电压，D是工作周期，且D^1,故输 出会比输入电压高。另外，若要输出较低的电压，可以采用低压差线性稳压器(LDO)的装置来 达成降压的目的。相较于常用的降压电路，其更适于与升压电路并联，而操 作于输入电压易随负载变动的系统中、其具有PCB面积占用率低、价格低和功 耗更低的优点，又低压差线性稳压器的工作原理是通过负反馈调整输出电压 使其保持不变，且LDO是一个降压型的DC/DC转换器。通过两者并联的形式，置于燃料电池与负载端间，将升压电路(BOOST) 及低压差线性稳压器(LDO)的输出设定为负载端所需的电压，其中最适合的操作条件为负载端电压的设定高于大部份燃料电池输出电压者。
图l是燃料电池稳压电路工作方块图 图2是升压电路的电路示意图。 符号说明110燃料电池130低压差线性稳压器 150稳压装置 200升压电路 220第一开关组件 240电容器 260主动式二才及管120升压电路 140负载 160二次电池 210电感器 230第二开关组件 250控制器具体实施方式
参考图1所显示，其是本申请用于燃料电池的稳压装置的电路方块图， 该燃料电池110电气连接一稳压装置150,且透过该稳压装置150,该燃料电 池110产生的电力因此以预定电压的电力形式供给至一负载端140。前述的燃料电池110是一利用富氢燃料与氧燃料的电化学反应产生电力 的电源产生装置，以直接甲醇燃料电池作为实施例来说，该燃料电池110可 以是利用曱醇燃料与氧气进行电化学反应并藉以产生电力者；该稳压装置150 是包括一升压手段以及一降压手段，且根据该负载140的电力的电压需求， 该稳压装置150可选择采用升压手段或是降压手段，用以调节该燃料电池110 输出电力的电压，其中该升压手段是用以提升该燃料电池110输出电力的电 压，该降压手段是用以降低该燃料电池110输出电力的电压，而该升压手賴二 与降压手^a可分别由一升压电路120以及一低压差线性稳压器130所达成，且该升压电路120与降压电路130是相互电气并联；以及该负载140是一电 子装置，该负载140会消耗该燃料电池110所产生的输出电力。前述的升压电路120是利用电子电路来达成升压手段，该升压电路120 的其一电路状态实施例将于说明书后文作进一步地详细说明，且该升压电路 120包括一开关手段，该开关手段是用以选择开启或关闭升压电路120,且该 开关手段可选择由二极管开关组件、金属氧化物半导晶体管开关组件以及其 它开关组件所达成；前述的低压差线性稳压器130也可同样是利用电子电路 而达成降压手段。因此，当该负载端140的电压需求高于该燃料电池110的 输出电压时，该升压电路120的开关手段会选择开启该升压电路120,该燃料 电池110的输出电力会透过该升压电路120进行电压转换，而输出对应该负 载端140所需求电压的电力；以及当该负载端140的电压需求低于该燃料电 池110的输出电压时，该升压电路120的开关手段会选择关闭该升压电路120, 该燃料电池110的输出电力会透过该低压差线性稳压器130进^f亍电压转换， 而输出对应该负载端140所需求电压的电力。再者，该低压差线性稳压器130是通过该低压差线性稳压器内的分压电 路与参考电压比较，而控制开启或关闭该低压差线性稳压器，进而输出稳定 的电压至该负载端140。另外，前述用于燃料电池的稳压装置的电路中，可进一步包括一二次电 池160,该二次电池160是一可充电式的电池装置，用以配合该燃料电池110, 而提供该负载端140所需的电力功率。参考图2所显示，其是本申请用于燃料电池的稳压装置的升压电路的电 路示意图，该升压电路200包括电感器210、第一开关组件220、第二开关组 件230、电容器240以及控制器250及主动式二极管260所组成。其中该第一 开关组件220是选择主动二极管组件以及其它开关组件所达成，该第二开关 组件230是选择由金属氧化物半导晶体管开关组件以及其它开关组件所达成； 以及该控制器250是用以选择该第一开关组件220与第二开关组件230及主 动式二极管260为开启状态或关闭状态，且该控制器250是根据稳压装置的输入电压对稳压装置的输出电压的关系式进行控制该第一开关组件220与主 动式二极管260同时启闭，但与第二开关组件230交替切换，此关系式为Vout/Vin=l/(l-D) 其中Vout是输出电压，Vin是输入电压，D是工作周期，且D^1。 经由上式可得知，随着该控制器250控制该第二开关组件230用于控制升 压电路200的工作周期，该第一开关组件220及主动式二极管260是用于控制当 升压电路200不需工作时将输出与输入截止，因此使得该稳压装置的输出电压 会产生相对的响应，而将燃料电池的输出电压转换为较高的电压输出，因此 达成升压的目的。基于前述的具体实施例，当负载电压设定较低时，燃料电池的输出电压 高于负载的电压，该控制器250控制会关闭该第一开关组件220及第二开关组 件230,并进一步关闭主动式二极管260,且该低压差线性稳压器会将燃料电 池的电压降压转换为负载所需的电压；而当负载电压设定较高时，燃料电池 的输出电压将会低于负载所需的电压，此时该低压差线性稳压器会自动关闭， 而升压电路会将燃料电池的输出电压转换为负载所需的电压。虽然本申请已以具体实施例揭露如上，然其所揭露的具体实施例并非用 以限定本申请，任何熟悉此技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，当 可作各种的更动与润饰，其所作的更动与润饰都属于本申请的范畴，本申请 的保护范围当根据权利要求所界定的为准。
权利要求1. 一种用于燃料电池的稳压装置，其特征在于，包括一燃料电池，是用于提供负载端所需要的电力源；一升压电路，是介于该燃料电池与该负载端之间，其主要用于提升燃料电池的输出电压；以及一降压电路，是介于该燃料电池与该负载端之间，其主要用于降低燃料电池的输出电压；其中该升压电路还包括一开关手段，用以选择该升压电路的开启状态以及关闭状态中的任一状态。
2、 如权利要求1所述的用于燃料电池的稳压装置，其特征在于，该升压电路 的开关手段进一步包括一第一开关组件，是该升压电路的内部组件，用于控制升压电路不需工作时 将输出与输入截止；一第二开关组件，是该升压电路的内部组件，用于控制升压电路的工作周期； 及一控制器，是该升压电路的内部组件，与该第一开关组件及该第二开关组件 有电性之联结，该控制器是用以选择该第 一开关组件及该第二开关组件为下 列任一状态开启状态及关闭状态；其中该升压电路是透过第一开关组件与第二开关组件交替切换，用以得到比 输入高的电压输出。
3、 如权利要求2所述的用于燃料电池的稳压装置，其特征在于，该第一开关 组件是包括主动二极管组件。
4、 如权利要求2所述的用于燃料电池的稳压装置，其特征在于，该第二开关 组件是选择为金属氧化物半导晶体管开关组件。
5、 如权利要求1所述的用于燃料电池的稳压装置，其特征在于，降压电路是 一低压差线性稳压器。
6、 如权利要求1所述的用于燃料电池的稳压装置，其特征在于，燃料电池是一直接甲醇燃料电池。
7、 如权利要求1所述的用于燃料电池的稳压装置，其特征在于，该燃料电池 还包括一二次电池，用以配合燃料电池在预定输出电压下供给负载端充足的 电力功率。
8、 如权利要求7所述的用于燃料电池的稳压装置，其特征在于，该二次电池是选择锂电池以及其它可提供负载端动作的电源装置中的任一 电池。
专利摘要利用电子电路来实现稳定电压的装置，其中该稳定电压装置可稳定燃料电池输出于负载时的电压，可稳定维持于负载端的电压，其包括有一升压电路和降压电路，即使用电子电路来实现，并维持燃料电池的输出电压，使得以定电压型态输出电力至负载。
文档编号H01M8/00GK201117719SQ20072016924
公开日2008年9月17日 申请日期2007年6月28日 优先权日2007年6月28日
发明者童俊卿, 简永烈 申请人:思柏科技股份有限公司;胜光科技股份有限公司