配有電流和電壓監控器的照相閃光燈充電電路的製作方法
2023-05-22 10:12:06
專利名稱：配有電流和電壓監控器的照相閃光燈充電電路的製作方法
背景技術：
發明領域本發明一般涉及電子電路領域。本發明特別涉及成象系統中的充電電路。
背景信息採用照相閃光燈的照相機一般包括充電電路，該充電電路對裝入照相機中的照相閃光燈電容器充電。照相閃光燈電容器存儲以電荷形式的能量。隨後照相閃光燈利用這種能量，以便在進行照相時產生「閃光」。
充電電路一般由具有滿足充電電路電壓和電流要求的電池供給電力。儘管可攜式膠片攝影機不包括利用來自電池的電流和電壓的各種電子電路，但現代的照相機除了充電電路以外還包括各種電子電路，這些電路使用來自電池的電力。這種電子電路可以包括微控制器、圖象傳感器陣列等。為了適當發揮作用，這些電子電路需要在其上提供最小的電壓或電流，以適當發揮作用。
按照配有充電電路的照相機的一個實施例，電池在某一電壓下把電流提供給作為充電電路一部分的升壓變壓器。該變壓器把大約3伏的電壓(電池電壓)轉換成300伏電壓，在該電壓下，使照相閃光燈電容器充電。然後，照相閃光燈電容器把其上存儲的能量提供給觸發電路，該觸發電路有助於把照相閃光燈(閃光管)上的電壓提高到約400伏。該電壓使閃光管內部的氣體電離。當照相閃光燈被觸發時，照相閃光燈電容器的放電通過電離的閃光管產生很大的電流，從而在閃光管中產生光。
鹼性電池因其相對便宜的價格和廣泛應用而開始被越來越多地用於照相機。但是，由於鹼性電池有高輸出阻抗和低電壓，當電池產生的電流提高時，就會造成電池上電壓急劇地下降至照相機中其它電子電路不能接受的電壓等級。一般在照相閃光燈電容器的充電期間由變壓器引起電池電流的升高。因電流升高造成的電池電壓的下降可能引起照相機中共用相同電池的其它電子電路的誤動作。當使用的電池數被最小化以降低照相機重量時，這個問題變得更嚴重。與鹼性電池有關的另一個問題是，如果從這些電池拉出過多的電流，那麼這些電池可能變劣，從而縮短電池的壽命。
期望提供一種例如照相機這樣的成象系統，該系統使用不引起共用相同電池/電池組的其它電路功能出現問題的鹼性電池或其它類似的電源。還期望提供一種成象系統和方法，該系統和方法可以檢測電池/電池組的電壓達到與電池耦接的其它電路可能出現誤動作的某個預定電壓值時的情況，並且防止電池/電池組的電壓進一步下降至預定值以下。還期望提供一種成象系統和方法，該系統和方法可以檢測電池電流超過某個預定值時的情況，並且防止電池電流進一步上升。
發明的概述本發明提供一種照相機，該照相機包括電池，照相閃光燈電路和把來自電池的能量提供給照相閃光燈電路的充電電路。該照相機還包括與電池耦接的電壓監控器，當電池上電壓下降至預定電壓值以下時，從充電電路斷路電池。
在另一個實施例中，本發明提供一種照相機，該照相機包括電池，照相閃光燈電路和把來自電池的能量提供給照相閃光燈電路的充電電路。該照相機還包括與電池耦接的電流監控器，當流過電池的電流超過預定電流值時，從充電電路上將電池斷開。
附圖的簡要說明根據以下詳細的說明、所附權利要求書和附圖，本發明的特徵、形態和優點將變得更明確，其中
圖1表示本發明一實施例配有電壓監控器的照相機的方框圖；圖2表示本發明一實施例的照相機中電路的詳細關係，該照相機包括電壓監控器；圖3表示本發明一實施例的配有電流監控器的照相機的方框圖；圖4表示本發明一實施例的照相機中電路的詳細關係，該照相機包括電流監控器；和圖5表示本發明一實施例的配有電壓監控器和電流監控器的照相機的方框圖。
詳細說明在以下說明中，闡述許多特別的細節，以便於對本發明的完全理解。但是，本領域技術人員應該意識到本發明在沒有這些特別細節的情況下也可以實施。在一些情況下，未詳細示出眾所周知的電路、結構和技術，以避免使本發明的描述重點不突出。
本發明提供一種照相機，該照相機包括電池，閃光電路和把來自電池的能量提供給照相閃光燈電容器的充電電路。該照相機還包括與電池耦接的電壓監控器，當電池上電壓下降至預定電壓值以下時，從充電電路斷路電池。當電池電壓達到預定電壓值時，電壓監控器防止照相閃光燈電容器的進一步充電，從而進一步使電池產生的電流增加。因此，電壓監控器防止電池的電壓下降至預定電壓以下，否則預定電壓以下的電壓會導致共用電池的其它電子電路的誤動作。
圖1表示本發明照相機100的一個實施例的方框圖。照相機100包括電池(或電池組)102，該電池可以是能夠輸出大約3伏的鹼性電池。該照相機還包括與電壓監控器106耦接的開關108、與開關108耦接的充電電路110、和與充電電路耦接的閃光電路。電池102與本發明的電壓監控器106耦接。電壓監控器106確保電池電壓下降至預定電壓值以下時，開關108防止由裝入充電電路110中的照相閃光燈電容器(未示出)的充電電路100進行的進一步充電。
圖2表示本發明一實施例的包括電壓監控器106和充電電路110的詳細說明電路200。電池201通過線路202提供電壓VBAT。電壓監控器106與開關器件108耦接，該器件在這裡說明的本發明的電路實施例中利用MOSFET電晶體108來實現。開關器件108與充電電路110和電池201耦接。在這裡說明的本發明的一個實施例中，充電電路110為以下說明中論述的自激振蕩電路。
充電電路110包括升壓變壓器203，具有其正極與開關電晶體108的漏極耦接的初級線圈204。初級線圈204的負極與電容器206耦接。此外，變壓器203包括與照相閃光燈電容器214耦接的次級線圈212。當開關電晶體108導通時，傳導電流流過，NPN電晶體216和PNP電晶體218導通。開關電晶體108使電流流過到達PNP電晶體218，藉助流過電阻222的電晶體218的集電極電流產生電晶體216的基極-發射極結的偏置。初級線圈電流從初級線圈經電晶體216流向地。感應的次級線圈側電流流過電晶體218、電晶體218的基極端、變壓器203的次級線圈212、二極體D1，從而對電容器214充電。
變壓器的初級線圈和次級線圈電流按被變壓器203的電感控制的比率不斷增加，直至變壓器203接近飽和。當變壓器203飽和時，使流過初級線圈和次級線圈的電流增加減慢，變壓器的極性顛倒，當該電晶體基極電位變得比電晶體的發射極電位更大時，關斷電晶體218。一旦電晶體218截止，那麼由於沒有電流流過電晶體218和電阻222來偏置電晶體216的基極-發射極結，所以電晶體216也被截止。電容器214的電流充電和電流充電周期停止。一旦存儲在變壓器203中的過剩能量被電容器206吸收，那麼新的充電周期就自動地開始。電容器206可以有大約0.1微法的電容量，電阻222可以有大約10.0千歐的阻抗，而電容器214可以有大約250微法的電容量。
電壓監控器106監控電池201的電壓，以便在充電周期期間把該電池電壓維持在1.6伏以上。當電池電壓下降至預定值(在此說明的實施例中大約為1.6伏)以下時，電壓監控器從充電電路110上斷開電池。該斷路停止充電周期和防止電池供給的電流提高，從而防止電池電壓的下降。預定電壓值由電阻226和228組成的分壓器來設定。電壓監控器106包括電路230，該電路確定電池上電壓是大於還是小於預定電壓值。如果電池上電壓小於預定電壓值，那麼電路230防止電容器214的進一步充電。在本發明的一個實施例中，電路230按比較器電路的形式來實現，但本發明不限於這種實現形式。電阻226的一端與基準電壓VREF耦接，利用分壓器該基準電壓在比較器電路230的一個輸入端(倒相輸入端)上設定預定電壓值。在此說明的本發明的一個實施例中，比較器可以是National Semiconductor製造的LM339。一旦電池電壓達到預定電壓值，比較器電路230(該比較器與MOSFET電晶體108的柵極耦接)的輸出管腳(節點232)的電壓下降，使電晶體開關108截止。當電晶體開關108截止時，電容器214的當前充電周期停止。電阻235和237用於提供滯後裕度，以防止比較器電路230振蕩。在此說明的本發明的一個實施例中，電阻226為301千歐，電阻228為237千歐，而電阻232為1兆歐，而電阻237為10千歐。
本發明的電路200的實施例還包括利用與節點232耦接的電晶體265實現的選通脈衝開關控制部分。當通過線路238認定的控制信號PWRMOD6(在圖的底部左邊部分)被設定為零邏輯時，電晶體265截止，充電電路如上所述那樣工作。但是，當通過線路238認定為邏輯高電壓(3.3伏)時，電晶體265導通，使電晶體開關108的柵極接地，從而停止電路110對電容器214的充電。
電路200還包括電壓反饋部分240(虛線所示)。與照相閃光燈電容器214並聯耦接且包括電阻242和244的分壓器按比例減小照相閃光燈電容器的電壓。其比為245比1。節點246被反饋給比較器電路248，該比較器電路可以是包括比較器230的相同集成電路(LM339)部分。電阻250和252提供分別表示260和280伏的照相閃光燈電容器電壓的滯後值。當充電電壓(在電容器214上)高於280伏時，輸入管腳254上的電壓電平就高於輸入管腳256上設定至預定值的電壓。這將導致比較器電路248的輸出(節點260)降低。當節點260電位降低時，電晶體262和264都導通，而電晶體264把節點232電位拉向地電位，從而防止充電電路110進一步對電容器214充電。在充電停止後，照相閃光燈電容器214的電壓將不再增加，通過反饋電阻242和246以及內部洩漏被緩慢地消耗掉。
如果照相閃光燈操作指令在該消耗周期期間未被觸發，那麼照相閃光燈電容器的電壓最終會下降至260伏以下，而比較器248的管腳254上的電壓將低於管腳256上的電壓，使比較器248的節點260的電位升高，以致電晶體262和264將不導通，從而允許充電電路110對電容器214充電。這種開/關周期把照相閃光燈電容器的電壓維持在260伏和280伏之間。如果不發出照相閃光燈操作指令或由系統控制器關斷選通脈衝，那麼開/關周期就按這種方式繼續下去。
本發明電路的另一實施例採用如圖3所示的電流監控器306，該電流監控器檢測從電池302流向充電電路310的電流大小。當來自電池302的電流超過預定值時，電流監控器306切斷向充電電路310的電流。
圖4表示包括本發明一個實施例的電流監控器306的電路詳細展示圖。電池302通過線路403把電壓VBAT提供給充電電路310(虛線所示)和開關電晶體308。充電電路310有與結合圖2的實施例說明和展示的充電電路110相同的結構。上述充電電路的操作說明同樣用於圖4的充電電路410。
電路400還包括監控電池301的電流的電流監控器306，以防止該電池電流在充電周期期間升高至預定電流值以上。當電池電流達到預定電流值(在此說明的實施例中大約為2安培)時，電流監控器306使開關電晶體308截止，從而從充電電路310切斷電池電流。這使充電周期停止，並防止電池302供給的電流進一步升高。預定的電壓值(對應於預定的電流值)由電阻426和428組成的分壓器來設定。電阻426的一端與基準電壓VREF耦接，該基準電壓利用分壓器在比較器電路430的一個輸入端(倒相輸入端)上設定預定電壓值。在充電期間，電池電流通過初級線圈404、電晶體416和電阻429流動。包括在電流監控器306中的電阻429檢測流過的電池電流，並把該電流轉換成節點431上的電壓。由於節點431上的電壓大致與電池電流成正比，所以該電壓反映電池的測量，以致有與該預定電流值對應的電壓值(預定電壓值)。一旦流過電阻429的電流超過預定電流值，比較器430倒相輸入端上的電壓(與電阻429上的電壓相同)就超過由分壓器426和428產生的電壓，使比較器430(節點432)的輸出降低，從而使開關308截止。當電晶體開關308截止時，當前的充電周期被停止，電池電流的增加也被停止。電阻427用來提供滯後裕度，以防止電容器振蕩。電路400的實施例還可以包括結合圖2所述的選通脈衝開關部分和結合圖2所述的電壓反饋部分。
圖5表示本發明一個實施例的配有電壓監控器506和電流監控器505的照相機的方框圖。
在上述說明書中，參照特定的實施例說明了本發明。但是，在不脫離所附權利要求書所述的本發明的主要精神和範圍的情況下，顯然可以進行各種改進和變更。因此，說明書和附圖被認為是說明性的，而不是限定性的。因此，本發明的範圍應該僅受所附權利要求書的限制。
權利要求
1．一種照相機，包括電池；照相閃光燈電路；充電電路，把來自所述電池的能量提供給所述照相閃光燈電路；和電壓監控器，與所述電池耦接，當所述電池上的電壓下降至預定電壓值以下時，從所述充電電路斷路所述電池。
2．如權利要求1的照相機，還包括與所述電壓監控器和所述充電電路耦接的開關。
3．如權利要求2的照相機，所述電壓監控器包括確定所述電池上的所述電壓何時下降至預定電壓值以下的電路。
4．如權利要求3的照相機，確定何時所述電池上的所述電壓下降至預定電壓值以下的電路有與所述電池耦接的第一輸入，與基準電壓耦接的第二輸入，和與所述開關耦接的輸出。
5．如權利要求1的照相機，所述充電電路包括照相閃光燈電容器。
6．如權利要求1的照相機，還包括與所述電池耦接的電流監控器，當流過所述電池的電流超過預定電流值時從所述充電電路上斷開所述電池。
7．在照相機中監控與充電電路耦接的電池上的電壓的方法，該方法包括以下步驟確定所述電池上的電壓是否下降至預定電壓值以下；和如果所述電池上的所述電壓下降至所述預定電壓值以下，那麼從所述充電電路上斷開所述電池。
8．一種照相機，包括電池；照相閃光燈電路；充電電路，把來自所述電池的能量提供給所述照相閃光燈電路；和電流監控器，與所述電池耦接，當流過所述電池的電流超過預定電流值時，從所述充電電路上斷開所述電池。
9．如權利要求8的照相機，還包括與所述電流監控器和所述充電電路耦接的開關。
10．如權利要求9的照相機，所述電流監控器包括電阻，利用該電阻，檢測來自所述電池的電流。
11．如權利要求10的照相機，所述電流監控器包括確定何時電池產生的電流超過預定電流值的電路。
12．如權利要求11的照相機，確定何時電池產生的電流超過預定電流值的電路有與所述電阻耦接的第一輸入，與基準電壓耦接的第二輸入，和與所述開關耦接的輸出。
13．如權利要求8的照相機，所述充電電路包括照相閃光燈電容器。
14．在照相機中監控流過與充電電路耦接的電池的電流的方法，該方法包括以下步驟確定流過所述電池的電流是否超過預定電流值；和如果流過電池的電流超過所述預定電流值，那麼從充電電路上斷開電池。
15．一種照相機，包括電池；照相閃光燈電路；充電電路，把來自所述電池的能量提供給所述照相閃光燈電路；和電壓監控器，與所述電池耦接，當所述電池上的電壓下降至預定電壓值以下時，從所述充電電路上斷開所述電池；和電流監控器，與所述電池耦接，當流過所述電池的電流超過預定電流值時，從所述充電電路上斷開所述電池。
16．如權利要求15的照相機，還包括與電壓監控器、電流監控器和充電電路耦接的開關。
17．如權利要求16的照相機，電壓監控器包括確定何時所述電池上的所述電壓下降至預定電壓值以下的電路。
18．如權利要求16的照相機，電流監控器包括確定何時流過所述電池的所述電流超過預定電流值的電路。
19．如權利要求17的照相機，確定何時所述電池上的所述電壓下降至預定電壓值以下的電路有與所述電池耦接的第一輸入，與基準電壓耦接的第二輸入，和與所述開關耦接的輸出。
20．如權利要求18的照相機，確定何時通過電池產生的電流超過預定電流值的電路有與所述電阻耦接的第一輸入，與基準電壓耦接的第二輸入，和與所述開關耦接的輸出。
全文摘要
提供照相機(500),包括電池(502),照相閃光燈電路(512),和把來自電池的能量提供給照相閃光燈電路的充電電路(510)。該照相機還包括與電池耦接的電壓監控器(506),當電池上的電壓下降至預定電壓值以下時從充電電路上斷開電池。該照相機還包括與電池耦接的電流監控器(505),當通過電池產生的電流超過預定電流值時從充電電路斷路電池。
文檔編號G03B15/03GK1284175SQ98811931
公開日2001年2月14日 申請日期1998年11月16日 優先權日1997年12月8日
發明者P·P·詹格 申請人:英特爾公司