便携式电话终端和供电方法 【技术领域】
本发明涉及能够有效地利用安装在终端中的电源(电池)的电能的便携式电话终端和供电方法。
背景技术
作为近年来半导体制造方法特别是微制造技术进步的结果，代表数字集成电路(IC)如半导体器件的处理器等日益小型化，它们的最小线宽每年都越变越窄。由于这种更细微线宽的趋势，器件本身的运行电压也不断地降低。在便携式电话终端的数字系统中所使用的器件也不例外，便携式电话终端应用以较低的电压运行的微处理器、信号处理器等。
在另一方面，便携式电话终端应用以传输放大器和模拟IC为代表的电子器件。为了使在该模拟系统中的电路的性能最佳，模拟系统有效地利用安装在电话终端中的电池的最大电压。在另一方面，在用于最佳地控制到每个器件的功率的以功率保存控制IC为代表的电源系统中的器件要求绝对的耐压以使该器能够满意地经得住电池的最大电压。
因此，运行在低于电池电压的器件和使用电池电压本身电压的器件混合地使用在便携式电话终端中。所谓的串联电源(恒压电源)用作低电压电源以将电池电压降低到所需的电压电平并给指定的电路输送低压。
然而，当应用串联电源(串联调节器)给便携式电话终端的器件输送低压时，由于串联电源地特性在串联电源输送低压(恒压)时会产生功率损失。这就表明作为电源的串联电源消耗了应该输送给IC或其它的器件的功率。因此，存在的问题是不能有效地利用电源(例如锂电池)的电能。
此外，在多数情况下在使电压恒定的过程中串联电源消耗了比在便携式电话终端中的器件所消耗的更多的热功率，这取决于串联电源所使用的状态。
此外，由于便携式电话终端本身降低了尺寸，增加了在便携式电话终端中的部件的包装密度。这就使它更难以将由串联电源所产生的热量散发到便携式电话终端的外部。
【发明内容】
本发明就是为了解决上述问题。因此本发明的一个目的是提供一种便携式电话终端和供电方法，其能够有效地利用作为在便携式电话终端的电源管理中的电源的电池，由此降低了电池的功率消耗。
本发明的另一个目的是提供一种便携式电话终端和供电方法，其能够降低在包括电源单元的整个便携式电话终端中所产生的热量，由此使它更容易地采取辐射热量的措施。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种便携式电话终端，该便携式电话终端具有负载部分，该负载部分的功率消耗根据便携式电话终端的运行状态变化，该便携式电话终端包括：第一电源电路；第二电源电路；确定便携式电话终端的运行状态的确定电路；以及控制电路，该控制电路根据所确定的运行状态实施控制以在第一供电模式和第二供电模式之间切换，在第一供电模式中该第一电源电路给该负载部分输送功率，在第二供电模式中该第二电源电路给该负载部分输送功率。
根据本发明的另一方面，提供一种便携式电话终端的供电方法，该便携式电话终端具有第一电源电路、第二电源电路、和其功率消耗根据便携式电话终端的运行状态变化的负载部分，该供电方法包括如下的步骤：确定运行状态；以及根据所确定的运行状态在第一供电模式和第二供电模式之间切换，在第一供电模式中该第一电源电路给该负载部分输送功率，在第二供电模式中该第二电源电路给该负载部分输送功率。
【附图说明】
附图1所示为根据本发明的实施例的便携式电话终端的结构的方块图；
附图2所示为根据该实施例的便携式电话终端的供电切换处理的流程图；
附图3所示为在切换该电源的过程中在控制信号和电源输出之间的关系的时序图；
附图4所示为根据第一变型实施例用于切换供电电源的控制的方块图；以及
附图5所示为根据第二变型实施例便携式电话终端的主要部件的结构的方块图。
【具体实施方式】
下文参考附图详细地描述本发明的优选实施例。附图1所示为根据本发明的便携式电话终端的结构的方块图。在该附图中所示的便携式电话终端具有作为给终端输送工作电源的单元的电池1(例如具有3.6伏特的输出电压VB的锂离子电池)。电池1与串联电源单元2和DC/DC变换器3连接。电池1直接给模拟单元5输送功率。还通过选择器开关(SW)4从串联电源单元2或DC/DC变换器3给数字单元6输送功率，该选择器开关4根据将在下文中描述的开关选择处理形成电源路径。
串联电源单元2将电池1的直流输出电压VB(3.6伏特)转换为直流电压Vs＝1.2伏特。DC/D变换器3也将电池1的直流输出电压VB＝3.6伏特转换为直流电压Vc＝1.2伏特。
模拟单元5包括：处理在经过天线单元11所接收或发射的射频段中的信号的RF单元21；使所传输的信号经过特定调制或执行解调处理以从所接收的信号中抽取所需的信号的调制解调单元22；以及处理用于电话通话的声频信号的声频处理单元23。声频处理单元23例如具有放大从麦克风7中输入的声频信号的放大器23a和将所接收的声频信号放大到可听到的水平然后从扬声器(耳塞受话器)8中输出声音的功率放大器23b。
因此，模拟单元5是一种涉及通过语音等通话的部件。因此，为了确保声频信号的动态范围，由此保持特定的性能，模拟单元5需要具有较高的供电电压。因此，经常需要直接从电池1给模拟单元5输送功率，如附图1所示。
数字单元6包括：对包括将在下文中描述的开关选择处理的整个便携式电话终端实施控制的中央处理单元(CPU)31；处理与发射和接收相关的各种数字信号的数字信号处理器(DSP)32；以及提供用于寄存电话号码的存储器区域和由CPU31所使用以执行处理的工作区域等区域的存储器单元33。
此外，数字单元6与键输入单元9相连接以通过使用者等进行拨号输入，以及与例如由大面积的LCD(液晶显示器)所形成的显示单元10相连接以显示所接收的信息和控制屏。
下文参考流程图和时序图描述根据本发明的便携式电话终端的电源开关处理。
附图2所示为根据本发明的便携式电话终端的电源开关处理的流程图。附图3所示为在开关该电源的过程中在控制信号和电源输出之间的关系的时序图。
当通过操作便携式电话终端等的电源开关接通该电源时，在附图2的步骤S21中初始化该电话终端。在接下来的步骤S22中，CPU31监测并确定运行状态。在这种情况下“运行状态”表示等待通信的状态(下文中称为等待状态)或其它的状态(是指正在执行的键操作和通话的状态以及其它运行状态，下文中简单地称为通话状态)。
当CPU31确定便携式电话终端处于“通话”状态时，与先前的“等待”状态相比，在便携式电话终端中的处理器比如CPU31和DSP32进入忙操作状态(换句话说，满荷运行状态等)。因此，CPU31实施控制以将给数字单元6供电的电源从串联电源单元2切换到DC/D变换器3。
串联电源要求在输入和输出电压之间存在一定的电压差以使它的电路工作(在不存在一定值的电压差或高于在输入和输出之间的电压差的情况下该串联电源并不工作)。当串联电源降低降低输入电压时(当串联电源使输入电压恒定时)，该串联电源执行实际上与流经串联(可变的)电阻器的电流的流动相对应的操作。因此不可避免地产生功率损失。
考虑到这个问题，为了避免这种功率损失，根据本实施例的便携式电话终端实施控制以在电源负载要求较大的电流时(如上文所述在处理器处于忙的工作状态时)从串联电源切换到没有功率损失的电源。
因此，在步骤S23中，在如附图3中所示的时刻t1时CPU31给变换器控制单元12输送控制信号CNT1(参见附图1)。更具体地说，CPU31将CNT1信号从逻辑“H”改变到“L”。变换器控制单元12实施DC/DC变换器3的接通/切断控制。响应来自CPU31的CNT1信号从逻辑“H”改变到逻辑“L”，变换器控制单元12启动已经处于非运行状态中的DC/DC变换器3。
CPU31在时刻t1时启动定时器(在附图2中步骤S24)，并在接下来的步骤S25中确定是否经过了指定的时间(在这种情况下如在附图3中所示的Δt)。然后，为了停止从串联电源单元2中供电，在从时刻t1经过了Δt之后的时刻t2时CPU31给选择器SW4输出从逻辑“H”改变到“L”的控制信号CNT2。
响应控制信号CNT2，选择器SW4将它的开关位置改变到在附图1中的“通话”侧(步骤S27)。结果，在通话的过程中来自串联电源单元2的电源输出Vs不输送到数字单元6，输送到数字单元6中的电压Vs变为0伏特，如在附图3中的参考标号302所示。同时，将DC/DC变换器3的电源输出VC输送到数字单元6，如在附图3中的参考标号301所示。
当输送到数字单元6的电源从串联电源单元2切换到DC/DC变换器3时，因为在DC/DC变换器3输出一定的电压电平之前DC/DC变换器3的电路操作(例如自激励或外部激励)通常要求一定的上升时间，所以产生了延迟时间Δt。因此，在从时刻t1经过了Δt之后的时刻t2时或在完全启动了DC/DC变换器3之后，本实施例旋转选择器SW4以停止从串联电源单元2供电，如附图3所示。这个处理使它在切换时能够避免瞬时中断电源。
另一方面，当在步骤S22中CPU31确定便携式电话终端处于“等待”状态时，在步骤S30中CPU31将控制信号CNT2从逻辑“L”改变到“H”，并在步骤S31中将选择器SW4的开关位置改变到“等待”侧(在附图3中的时刻t3上)。在接下来的步骤S32中，CPU31输出CNT1以停止DC/DC变换器3到变换器控制单元12的操作(在这种情况下切断信号从逻辑“L”改变到“H”)。
在上文所描述的控制之后，将便携式电话终端切换到等待电源状态。因此，DC/DC变换器3停止运行，串联电源单元2便成为给由处理器比如CPU和其它数字电路所形成的数字单元6供电的电源。因此，在等待的过程中，给数字单元6输送来自串联电源单元2的电源输出Vs，而来自DC/DC变换器3的电源输出Vc变为Vc＝0伏特，如附图3所示。
因为在没有负载的条件下DC/DC变换器3的运行造成了内部功率损失，所以实施这种控制以使在等待的过程中根本不运行DC/DC变换器3。因此，在等待状态下或在处理器等处于不满荷运行的状态下，便携式电话终端停止了DC/DC变换器3，由此防止DC/DC变换器3的内部电路的空载运行造成的不需要的功率消耗。
如上文所描述，在等待的过程中，便携式电话终端并不运行DC/DC变换器3并应用串联电源作为电源。仅在通话或键操作的过程中，即，在处理器比如DSP和CPU进入忙运行状态而由此增加了它们的功率消耗的状态中，便携式电话终端运行DC/DC变换器并应用DC/DC变换器作为供电电源。下文通过应用等式专门研究在执行这种切换时的功率损失。
(a)在“等待”过程中的功率消耗
当假设电池1(锂离子电池)的输出电压VB为3.6伏特时，串联电源单元2的输出电压Vs为1.2伏特，在等待的过程中输出电流I0A从串联电源单元2流到数字单元6，通过如下的等式计算串联电源单元2消耗的功率：
(3.6V-1.2V)×I0＝2.4I0[W] (1)
在这种情况下，DC/DC变换器3处于非运行状态，如上文所描述。因此，在DDC/DC变换器3中并没有空载电流流动，因此在DC/DC变换器3中不会造成功率损失。
(b)在“通话”的过程中的功率消耗
当假设在通话的过程中电流I1A从DC/DC变换器3流到数字单元6，DC/DC变换器的效率(功率转换效率)为90％，DC/DC变换器3造成了如下的功率损失：
I1×0.1＝0.1I1[W] (2)
当通过串联电源单元2输送电流I1时，通过与上文等式(1)类似的等式等式获得在串联电源单元2中的功率损失：
(3.6V-1.2V)×I1＝2.4I1[W] (3)
因此，从上文的等式(2)和(3)中获得在串联电源单元2给数字单元6输送功率时的功率损失和在DC/DC变换器3给数字单元6输送功率时的功率损失之间的差值：
(3.6V-1.2V)×I1-I1×0.1＝2.3I1[W] (4)
从上文的等式(2)和(3)中还可以获得在串联电源单元2给数字单元6输送功率时的功率损失和在DC/DC变换器3给数字单元6输送功率时的功率损失之比：
(I1×0.1)/{(3.6V-1.2V)×I1)
＝0.1/2.4
＝1/24(≈0.0417) (5)
通过上述等式(5)所获得的结果表明在通话的过程中在使用DC/DC变换器3给数字单元6输送电源而不是使用串联电源单元2时可以更有效地利用电源(电池)。在这些供电方法之间的功率损失比为1∶24，这意味着根据本实施例的供电方法可以将功率损失降低到1/24。
如上文所描述，根据本实施例的便携式电话终端具有控制机构，在便携式电话终端处于通话状态等以及处理器处于忙运行状态时，该控制机构能够将输送到处理器比如DSP和CPU的电源从串联电源切换到DC/DC变换器电源，而在等待的过程中能够停止DC/DC变换器的运行并将输送到处理器的电源从DC/DC变换器切换到串联电源。因此，在等待的过程中，DC/DC变换器停止运行，由此可以防止在变换器内造成不需要的功率消耗(空载运行造成的不需要的功率消耗)。
当处理器处于忙运行状态以使串联电源输送的功率造成不需要的热功率消耗时，将给处理器供电的电源切换到DC/DC变换器。这就可以防止串联电源产生热消耗，因此比在仅使用串联电源时更有效地利用电池的能量。因此可以保存整个便携式电话终端的功率。
此外，作为防止如上文所描述的作为热量的功率消耗的结果，电池的电能并没有浪费。因此，延长了便携式电话终端的通话时间，此外降低了在较长的通话过程中所产生的热量。因此这就不需要例如在电源单元中占用一定的空间的散热片，由此在便携式电话终端中更容易提供散热的更小的装置。
在便携式电话终端的等待的过程中，根据本实施例的便携式电话终端并不运行所安装的DC/DC变换器。因此，至于作为终端的性能测量的等待时间，可以确保与常规的终端的等待时间相同的等待时间。此外，便携式电话终端的整个通话时间比仅使用串联电源的常规的终端的整个通话时间更长。
应该注意本发明并不限于在上文所描述的实施例，在本发明脱离的精神范围的前提下可以作出各种变型。
<第一种变型>
当将给数字单元6供电的电源从串联电源2切换到DC/DC变换器3时上述实施例应用定时器产生延迟Δt。然而，如附图4所示，可以通过硬件提供延迟块41以延迟控制信号一定的时间。
具体地说，在附图4中的延迟块41给输入信号提供Δt的时间延迟，然后输出该信号。在这种情况下，从CPU31中输出的切换电源的控制信号CNT用作延迟块41的输入信号。因此，通过延迟块41将信号CNT输送到选择器SW4，因此以Δt的时间延迟实施从串联电源单元2切换到DC/DC变换器3的控制。
将信号CNT直接输入到DC/DC变换器3的变换器控制单元12。因此，实施DC/DC变换器3的控制而不需要延迟。结果，可以实施控制以与在附图3中所示的时序相同的时间关系切换电源。
<第二种变型>
附图5所示为根据第二种变型的便携式电话终端的主要部件的结构方块图。便携式电话终端应用串联电源和DC/DC变换器(每个都具有输出控制输入端)实施控制以切换电源。在该附图中，与根据附图1中所示的前述的实施例的便携式电话终端相同的部件以相同的参考标号表示。
如附图5所示，串联电源块51具有输出控制输入端53，而DC/DC变换器块52具有输出控制输入端54。电池1分别直接连接到串联电源块51和DC/DC变换器块52的输入61和62。从串联电源块51和DC/DC变换器块52的输出63和64中分别给负载65输送功率。
负载65与在前面根据在附图1中所述的实施例的便携式电话终端内的数字单元6或其它等效的电路相同。
CPU31控制从串联电源块51和DC/DC变换器块52给负载65供电。通过在通信等待的过程中的逻辑“H”和在通话过程中的逻辑“L”控制每个输出控制输入端53和54。控制信号CNT直接输入到DC/DC变换器块52的输出控制输入端54。在另一方面，经过延迟块55将控制信号CNT输送到串联电源块51的输出控制输入端53，该延迟块55给输入信号提供时间延迟Δt。
应用上述的结构，根据第二种变型的便携式电话终端控制DC/DC变换器块52的输出而不需要时间延迟，并以相对于DC/DC变换器块52的输出以Δt的时间延迟控制串联电源块51的输出。因此，便携式电话终端还可以实施控制以与在附图3中所示的时序相同的时间关系切换电源。
<第三种变型>
根据上述的实施例，串联电源单元2在整个通信等待的时间周期中都输送功率，而DC/DC变换器3在其它的时间周期中输送功率。可以将这种等待的时间周期作如下的划分。
具体地说，CPU31监测所接收的无线电波，并实施控制以切换电源以使仅在如下的周期中串联电源单元2输送功率而在其它的时间周期中DC/DC变换器3输送功率：在便携式电话终端的等待时间周期内除了监测所接收的无线电波的包围无线电波的监测状态(接收时间周期状态)的时间周期以外的时间周期。
切换电源的这种精细的控制模式能够进一步降低不需要的功率消耗。
勿需指出的是，当在前述的实施例中使用DC/DC变换器或DC/DC变换器块时，第一变型实施例、第二变型实施例和第三变型实施例在输出特定电压电平之前并不需要上升时间，即DC/DC变换器或DC/DC变换器块在与启动控制信号的输入基本同时启动电源，不再需要考虑上文所描述的延迟时间。在这种情况下，在附图1中所示的便携式电话终端通过来自CPU31的单个控制信号切换输送到数字单元6的电源。
如上文所述，根据便携式电话终端的运行状态，根据本发明的便携式电话终端实施控制以在第一供电模式和在第二供电模式之间切换，在第一供电模式中第一电源电路给负载部分输送功率，该负载部分的功率消耗根据运行状态变化，在第二供电模式中第二电源电路给该负载输送功率。因此，例如在等待的过程中停止第二电源电路的运行以防止在第二电源电路内消耗功率。因此可以有效地利用在安装在便携式电话终端中的电池的电能，由此可以节省整个便携式电话终端的功率。
作为根据运行状态实施控制以在供电模式之间切换并停止特定的电源电路的运行来防止热功率消耗的结果，延长了便携式电话终端的通话时间，此外还降低了在较长的通话中所产生的热量。这就使得可以更容易地采取措施辐射在便携式电话终端中所产生的热量。
此外，根据本发明的供电方法包括如下的步骤：确定运行状态；以及根据所确定的运行状态在第一供电模式和在第二供电模式之间进行切换，在第一供电模式中第一电源电路给负载部分输送功率，该负载部分的功率消耗根据运行状态变化，在第二供电模式中第二电源电路给该负载输送功率。因此，可以提供一种能够有效地利用电池的电能的供电方法，由此可以保存整个便携式电话终端的功率。