充電控制電路的製作方法

2023-11-07 16:16:52

專利名稱：充電控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種充電控制電路，通過外部電源向可攜式裝置內多種電池中的一種電池充電。
通過外部電源向可攜式裝置內的或第一種或第二種電池充電的充電控制電路已為眾所周知。
圖5是一種現有技術的充電控制電路的方框圖。當電池20採用鎳鎘電池時，開關29切換到觸點C1，如果電池20採用鋰離子電池，開關29則在該鋰離子電池的電動勢達到4.1伏後，根據微處理器25的控制而切換到觸點C2，該微處理器25可測定電池20的種類。然後，鎳鎘電池由恆流充電，而鋰離子電池則在其電動勢達到4.1伏後由恆流和恆壓充電。微處理器25根據來自端點23的信號檢測所配電池的種類。FET(場效應電晶體)驅動器24根據所測電池的種類，在控制電路26的控制下利用來自觸點C1或穩壓器210的電源產生充電電源。
但現有技術的充電控制電路需要開關29、具有四個埠的連接器211和27以及穩壓器210。
本發明的目的在於提供一種改進的充電控制電路。
根據本發明，提供一種充電控制電路，它包括接收輸入電源的第一連接器；向被充電的或第一種或第二種電池提供充電電源，並接收來自或第一種或第二種電池的放電電源的第二連接器；檢測第一種和第二種電池的那一種電池為被充電的電池種類檢測部件；檢測第一種或第二種被充電電池電動勢的電壓檢測部件；檢測至第一種或第二種被充電電池的充電電流的電流檢測部件；根據電池種類檢測部件、電流檢測部件和電壓檢測部件的輸出，產生基準信號的基準信號發生部件；提供基準信號與所測電動勢之間之差值的差值提供部件；以及根據差值提供部件的輸出產生由輸入電源提供的充電電源的充電電源發生部件。
該充電控制電路中，基準信號發生部件產生基準信號，使得，如果第一種電池被充電，則充電電源發生部件產生由輸入電源提供的實際上無電壓降的充電電源。
該充電控制電路中，基準信號發生部件產生基準信號，使得，如果第二種電池被充電，則充電電源發生部件在電動勢檢測部件檢測到一個預定電壓之前，產生恆流的充電電源；在電動勢檢測部件檢測到這個預定電壓之後，產生保持該預定電壓的充電電源。
本充電控制電路可以進一步包括充電完成檢測部件，它具有一個存儲器存儲電動勢數據，當所測電動勢與存儲器中的電動勢數據相比減少一個預定的差值時，檢測已完成對第一種電池的充電。一旦完成充電，基準信號發生部件即產生基準信號，於是，充電電源發生部件實際上不再產生充電電流。
本充電控制電路可以進一步包括一個充電完成檢測部件，當所測放電電流小於一個預定值時，檢測已完成對第二種被充電電池的充電。一旦完成充電，基準信號發生部件即產生基準信號，於是，充電電源實際上不再產生充電電流。
該充電控制電路中，第一種電池可以是鎳鎘電池。
該充電控制電路中，第一種電池可以是鎳氫電池。
該充電控制電路中，第二種電池為鋰離子電池。
該充電控制電路中，充電電源發生部件包括一個FET及根據差值部件的輸出控制該FET偏置的偏置控制電路。
根據以下結合附圖所作的詳細描述，本發明的目的和特點將變得更加清楚。


圖1是本發明一個實施例的充電控制電路的方框圖；圖2A和2B是該實施例的特性曲線圖；圖3是一個電池組的電路圖，它包括本實施例的鎳鎘電池；圖4是本實施例的流程圖；以及圖5是現有技術的充電控制電路的方框圖。
所有附圖中，相同或相應的元件部件用相同的標號表示。
以下將描述本發明的一個實施例。
圖1是本發明的一個實施例充電控制電路的方框圖。
一個可攜式電話機11作為可攜式裝置，包括充電控制電路10和用於通信的其它電路32。其中，充電控制電路包括接收電源裝置18所供電源的連接器17，以及將電池組12(12a或12b)耦合到該充電控制電路10的連接器30。
電源裝置18包括大體上提供恆流的恆流源18a以及擁有觸點19a和19b的連接器19。電纜110將連接器19耦合到連接器17，後者提供由電源裝置18供應的電源。
電池組12包括將充電控制電路10耦合到電池組12的連接器31，電池33a或33b，以及電池種類信號發生器37，後者提供電池種類信號表示至連接器30c的電池33a和33b的種類。圖3是一個電路圖，它表示包括鎳鎘電池33a的電池組12a。在本實施例中，無論屬鎳鎘電池的電池33a和屬鋰離子電池的電池33b都能使用。即，用戶可以將或者含有鎳鎘電池33a的電池組12a，或者含有鋰離子電池33b的電池組12b連接到可攜式電話機11。當然，鎳氫電池也可以用來替代鎳鎘電池33a。圖1表示電池組12b包含鋰離子電池33b的情況。電池種類信號發生器37包括一電阻器，並根據鋰離子電池33b的電動勢產生電池種類信號37a。
圖3中，電池組12a的電池種類信號發生器37』將連接器31的觸點30c接地，向充電控制電路中的微處理器15提供L(低)電平，表示被充電(被連接)的電池種類為鎳鎘電池33a。反之，如圖1所示，由電池種類信號發生器37向微處理器15提供H(高)電平，表示被充電(被連接)的電池種類為鋰離子電池33b。
充電控制電路10包括連接器17，它經由觸點17a接收輸入電源34；連接器30，它輸出充電電源35，對第一或第二種電池，即鎳鎘電池33a或鋰離子電池33b充電，並在可攜式電話機工作時接收來自電池盒中電池的放電電源；微處理器(mpu)15，它經輸入埠15，通過檢驗表示電池33a或33b種類的電池種類信號，檢測所述第一種和第二種電池的那一種電池被充電或安置到可攜式電話機11，並根據所測電池33的種類、被充電池的電動勢以及充電電流35產生一基準信號38；差值提供電路111，它提供該電動勢與來自微處理器15之基準信號之間的差值；偏置控制電路16，它根據來自差值提供電路111的差值產生一偏置信號；以及FET驅動器14，它根據偏置控制電路16的偏置信號，產生由輸入電源提供的充電電源35。充電電流35由電阻器R檢測，後者串聯連接到FET驅動器14和連接器30的觸點30b。電阻器R的一端連接到微處理器15的A/D轉換輸入端15b，後者作為電池電動勢的輸入端，另一端連接到微處理器15的A/D轉換輸入端15c。
微處理器15通過經A/D轉換輸入端15b和15c檢測電阻器R兩端的電壓差Vr測定充電電流的強度，並通過當電池為鎳鎘電池33a時測得電動勢飽和後(峰值電壓)電壓的降低，以及當電池為鋰離子電池時測得充電電源35的充電電流下降到一個預定值V1時，測定充電結束。
圖2A和2B是該實施例的特性曲線圖。圖2A表示鎳鎘電池33a或鎳氫電池的充電電壓(電動勢)特性和充電電流特性。圖2B表示鋰離子電池33b的充電電壓(電動勢)特性和充電電流特性。
鎳鎘電池33a由恆流充電。鎳鎘電池的電壓(電動勢)在充電飽和後有稍微的下降。因此，當微處理器15測得電動勢35下降，即-ΔV時，微處理器15即關斷FET驅動器14。
另一方面，鋰離子電池33b在其電動勢35達到4.1伏前由恆流充電。當其電動勢35達到4.1伏時，該鋰離子電池33b即由4.1伏的恆壓充電。於是，微處理器監視由電阻器R兩端的電壓差所表示的充電電流，當充電電流降低到一預定值V1時，微處理器15判斷充電結束。然後，微處理器15產生基準信號，表示充電結束。據此，差值提供電路111產生偏置控制信號，表示充電結束。據此，偏置控制電路16產生偏置信號表示充電結束。據此，FET驅動器14停止充電，即FET驅動器14產生的充電電源實際上無充電電流。
差值提供電路111通常包括差分放大器，提供基準信號38與電池33之電動勢之間的差值。
圖4是本實施例中微處理器15的操作流程圖。
步驟S1，微處理器15檢測電池種類信號，並判斷被充電的電池是鎳鎘電池33a(L電平)還是鋰離子電池33b(H電平)。
如果被充電電池為鎳鎘電池33a，程序進入步驟S2。步驟S2，微處理器15產生基準信號38，表示完全接通FET驅動器14。尤其是，微處理器15包括了一個只讀存儲器(ROM)，用以存儲程序和產生該基準信號38的一張表。因此，微處理器15參照該表產生表示完全導通FET驅動器14的基準信號，並讀取與鎳鎘電池33a充電情況相對應的數據。即，FET驅動器14產生由輸入電源提供的、實際上無壓降的充電電源。
接下來的步驟S3，微處理器15每隔預定的時間間隔檢測並在其隨機存取存儲器(RAM)內存儲被充電電池的電動勢Ve，並測定該電動勢Ve的峰值。接下來的步驟S4，微處理器15再次檢測電動勢Ve，並計算其峰值與當前值之間的差值ΔVe。如果該ΔVe未大於預定值V2，程序返回步驟S4並重複上述程序，直至該ΔVe大於預定值V2。
如果步驟S5中該ΔVe大於預定值V2，微處理器15判斷完成對該鎳鎘電池33a的充電，並在步驟S15中由微處理器15產生基準信號，表示充電結束。
步驟S1，如果被充電電池為鋰離子電池33b，程序進入步驟S6。步驟S6，微處理器15產生基準信號38，表示適當導通FET驅動器14。
下一步驟S7，微處理器15檢測壓差Vr並確定基準信號，以獲得恆定的充電電流。
下一步驟S9，微處理器15檢測電動勢Ve，並判斷電動勢Ve是否達到4.1伏。如果電動勢未達到4.1伏，程序返回步驟S7並重複上述程序，直至電動勢Ve達到4.1伏。
如果步驟S10判斷電動勢Ve達到4.1伏，步驟S11，微處理器15根據所測電動勢產生表示4.1伏恆壓的基準信號。下一步驟S12，微處理器15檢測壓差Vr和電動勢Ve。於是，步驟S13，微處理器15判斷是否完成對鋰離子電池33b的充電，即壓差Vr是否小於預定值V1。如果充電未完成，程序返回步驟S11。如果充電完成，即充電電流降低到一預定值，微處理器15在步驟S14產生表示停止充電的基準信號，並結束該程序。
如上所述，微處理器15根據所測電動勢Ve和所測壓差Vr即充電電流產生基準信號，用該基準信號與電動勢之間的差值信號控制FET驅動器14，這樣，充電電流恆定，充電期間其電動勢恆定，充電停止。
電源裝置18產生電壓為5至7伏之間的電源，因為電源裝置18的電源電壓應當比三節串聯連接的鎳鎘電池的電動勢的3倍還要大。即其電壓應當大於4.68伏(1.2V×3×1.3)。然後考慮FET驅動器14或類似元件的壓降。故電源裝置18的電源電壓應大於5V。而如果對鋰電池33b充電，則充電電源的電壓應當保持等於或小於4.1伏，這樣，FET驅動器14就形成一個轉換為熱的壓降，提供該4.1伏。因此，電源裝置的電源電壓應當小於7伏。
如上所述，差值提供電路111根據被充電電池的電動勢、充電電流和電池種類，提供由微處理器15所產生的基準信號與該電動勢之間的差值。此種結構僅僅通過電纜110所包含的兩根線，利用由電源裝置18所提供的簡單電源，即可控制充電電壓或充電電流。
權利要求
1.一種充電控制電路，其特徵在於包括接收輸入電源(34)的第一連接器(17)；向被充電的或第一種或第二種電池(33a或33b)提供充電電源(35)，並接收來自或第一種或第二種電池的放電電源(36)的第二連接器(30)；檢測所述第一種和第二種電池的那一種電池為被充電電池的電池種類檢測裝置(15)；檢測所述第一種或第二種被充電電池電動勢的電壓檢測裝置；檢測至所述第一種或第二種被充電電池的充電電流的電流檢測裝置(R)；根據所述電池種類檢測裝置、電流檢測裝置和電壓檢測裝置的輸出，產生基準信號(38)的基準信號發生裝置(15)；提供所述基準信號與所測電動勢之間之差值的差值提供裝置(111)；以及根據所述差值提供裝置(111)的輸出產生所述由輸入電源提供的充電電源的充電電源發生裝置。
2.如權利要求1所述的充電控制電路，其特徵在於，所述基準信號發生裝置產生所述基準信號，使得，如果所述第一種電池(33a)被充電，則所述充電電源發生裝置產生由所述輸入電源提供的實際上無壓降的充電電源。
3.如權利要求1所述的充電控制電路，其特徵在於，所述基準信號發生裝置產生所述基準信號，使得，如果所述第二種電池(33b)被充電，則所述充電電源發生裝置在所述電動勢檢測裝置檢測到一個預定電壓之前，產生恆流的所述充電電源；在所述電動勢檢測裝置檢測到所述預定電壓之後，產生保持所述預定電壓的所述充電電源。
4.如權利要求1所述的充電控制電路，其特徵在於進一步包括充電完成檢測裝置，它具有一個存儲器存儲所述電動勢數據，當所測電動勢與存儲器中的所述電動勢數據相比減少一個預定的差值時，測定已完成對第一種電池的充電，一旦完成充電，所述基準信號發生裝置即產生所述基準信號，於是，所述充電電源發生裝置實際上不再產生充電電流。
5.如權利要求1所述的充電控制電路，其特徵在於進一步包括充電完成檢測裝置，當所測充電電流小於一個預定值時，測定已完成對第二種被充電電池的充電。一旦完成充電，所述基準信號發生裝置即產生所述基準信號，於是，所述充電電源實際上不再產生充電電流。
6.如權利要求1所述的充電控制電路，其特徵在於，所述第一種電池是鎳鎘電池。
7.如權利要求1所述的充電控制電路，其特徵在於，所述第一種電池是鎳氫電池。
8.如權利要求1所述的充電控制電路，其特徵在於，所述第二種電池為鋰離子電池。
9.如權利要求1所述的充電控制電路，所述充電電源發生裝置包括場效應電晶體及根據所述差值裝置的輸出控制該場效應電晶體偏置的偏置控制電路。
全文摘要
一種充電控制電路,包括:接收輸入電源(34)的第一連接器(17);向被充電的或第一種或第二種電池(33a或33b)提供充電電源(35),並接收來自或第一種或第二種電池的放電電源(36)的第二連接器(30);電池種類檢測裝置(15);電壓檢測裝置;電流檢測裝置;產生基準信號(38)的基準信號發生裝置(15);差值提供裝置(111);以及產生所述由輸入電源提供的充電電源的充電電源發生裝置。
文檔編號H02J7/00GK1175107SQ9612179
公開日1998年3月4日 申請日期1996年11月29日 優先權日1995年11月30日
發明者林貴廣, 國友浩一 申請人:松下電器產業株式會社