專利名稱：電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池充電器，特別是在移動(dòng)無線終端的電池領(lǐng)域中的專門應(yīng)用。
控制電路14根據(jù)通過連接15，16獲得信息，控制充電開關(guān)13關(guān)閉或開啟，啟動(dòng)或停止電池6充電。對于一個(gè)鋰離子電池，控制電路14將使用電池電壓信息，當(dāng)是鎳-金屬氫電池時(shí)，將使用電池溫度信息。在兩種情況下，控制電路14接收與充電器輸出電壓相應(yīng)的充電器8的信息，并由此可檢測充電器的存在。當(dāng)開關(guān)13打開時(shí)，該電壓可相對升高，因?yàn)殡姵匾巡怀潆?；電壓可從十幾伏特達(dá)到二十多伏特。這樣一種電壓不能被用于集成電路中的某些元件，比如CMOS元件。
一種解決方案在于，在充電控制電路中使用能夠承受較高電壓的BICMOS雙極元件。
然而，使用這樣一種解決方案存在某些困難，因?yàn)锽ICMOS元件的價(jià)格要比CMOS元件昂貴的多。而且，CMOS技術(shù)比BICMOS技術(shù)更普遍和標(biāo)準(zhǔn)。
另外，越來越難區(qū)分充電器的類型，尤其是面對走私類型。重要的是能夠確定充電器的真實(shí)性，特別出于安全原因和使用標(biāo)準(zhǔn)。
一種解決方案在于測試充電器的無負(fù)載電壓，當(dāng)該電壓處于預(yù)定固定區(qū)域中時(shí)，則視為不涉及一種走私品。
然而，這樣一種確定，由于測試時(shí)所有充電器具有相對接近的無負(fù)載電壓，因此出現(xiàn)誤差的機(jī)會(huì)大。
因此，本發(fā)明提出一種用于產(chǎn)生輸出電壓和輸出電流來為電池充電的充電器，所述充電器包括第一調(diào)節(jié)器，第二調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)輸出電壓到一個(gè)預(yù)定值，檢測輸出電流的檢測裝置，和具有至少下述兩種狀態(tài)的起動(dòng)裝置第一種狀態(tài)，當(dāng)檢測裝置檢測輸出電流為負(fù)或正時(shí)，起動(dòng)第一調(diào)節(jié)器，第二狀態(tài)，當(dāng)檢測裝置檢測輸出電流基本上為零時(shí)，起動(dòng)第二調(diào)節(jié)器。
由于本發(fā)明，當(dāng)電池不充電時(shí)，充電器的輸出電壓被限制到由第二調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的預(yù)定電壓值。該預(yù)定值可固定在比電池充電時(shí)充電器常用的輸出電壓值低。第一調(diào)節(jié)器可傳輸電池充電所需要的電壓或電流。第一調(diào)節(jié)器只有在電池有效充電時(shí)才起動(dòng)。在充電時(shí)，充電器的輸出電壓略低于電池的電壓。這樣，控制電池充電的電路元件至多必須承受電池電壓；該元件從不需要承受當(dāng)?shù)谝徽{(diào)節(jié)器起動(dòng)時(shí)與充電器的無負(fù)載輸出電壓相應(yīng)的電壓，這樣一種電壓可能是有害的。
通常，電池電壓，甚至放電時(shí)，也高于預(yù)定調(diào)節(jié)電壓值，這樣當(dāng)電池充電時(shí)將導(dǎo)致負(fù)電流在充電器中流動(dòng)。在這種情況下，檢測裝置檢測該負(fù)電流，并且起動(dòng)裝置將充電器切換到充電狀態(tài)中的第一調(diào)節(jié)器。
最后，充電器的無負(fù)載輸出電壓的簡單測試給出了一個(gè)有關(guān)充電器真實(shí)性的精確指示。已調(diào)節(jié)的輸出電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于通常用于電池充電無負(fù)載輸出電壓值，要知道充電器是真還是假變得非常簡單。加之，在終端或電池中配備保護(hù)電路，以便防止來自充電器的電流太高。本發(fā)明同樣不需要這些保護(hù)電路。
第一調(diào)節(jié)器最好是一個(gè)功率或電流調(diào)節(jié)器。
這樣，由充電電池電壓確定輸出電壓。同樣可使用一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器，但它使用的調(diào)節(jié)電壓要高于電池電壓。
在一個(gè)實(shí)施方式中，起動(dòng)裝置包括開關(guān)和控制裝置，該控制裝置控制開關(guān)，并與檢測裝置的輸出端相連。
檢測裝置優(yōu)選地包括至少第一比較器，比如微分放大器和一個(gè)檢測電阻，該電阻的每個(gè)端子分別與第一微分放大器的一個(gè)輸入端連接。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，檢測裝置包括第二比較器，比如一個(gè)微分放大器，第二微分放大器的同向輸入端與第一微分放大器的反向輸入端連接，而第二微分放大器的反向輸入端與第一微分放大器的同向輸入端連接。
優(yōu)選地，充電器包括充電裝置，比如電阻或晶體管，以便負(fù)電流能流經(jīng)充電裝置。
優(yōu)選地，充電器是一個(gè)移動(dòng)無線終端電池充電器。
本發(fā)明同樣提供一種通過產(chǎn)生輸出電壓和輸出電流的充電器向電池充電的方法，該方法包括一個(gè)調(diào)節(jié)步驟，還包括下列步驟檢測輸出電流，當(dāng)輸出電流為負(fù)或正時(shí)，通過第一調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)輸出電流基本上為零時(shí)，用第二調(diào)節(jié)器將輸出電壓調(diào)節(jié)至一個(gè)預(yù)定值。
優(yōu)選地，當(dāng)電池充電時(shí)，輸出電壓的所述預(yù)定值低于充電器的輸出電壓。
最后，本發(fā)明還涉及一種用于識別根據(jù)本發(fā)明充電器的方法，該方法包括測量充電器的無負(fù)載輸出電壓的步驟，以及，將無負(fù)載輸出電壓與第二調(diào)節(jié)器固定的預(yù)定值相比較的步驟。
通過例子，本發(fā)明的其他益處和特點(diǎn)將在以下本發(fā)明的一種實(shí)施方式的說明中顯現(xiàn)出來。


圖1已描述了與現(xiàn)有技術(shù)的關(guān)系。
圖2表示充電裝置11，包括一個(gè)為移動(dòng)無線終端26電池提供輸出電壓Vout和輸出電流Iout的充電器8。
終端26包括一個(gè)電池6，一個(gè)由微控制器14和諸如功率MOSFET的充電開關(guān)13組成的充電控制電路。微控制器14控制開關(guān)13，并通過連接17測試充電器的輸出電壓Vout來檢測充電器的存在。
充電器8包括
一個(gè)備有初級線圈21和次級線圈22的變壓器，一個(gè)電流或功率調(diào)節(jié)器23，一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器27，一個(gè)開關(guān)25，如功率MOSFET，一個(gè)充電電阻2，一個(gè)檢測電阻28，兩個(gè)比較器29和30，如微分放大器，和一個(gè)微控制器24。
調(diào)節(jié)器23和27并行地連在次級線圈22輸出端與開關(guān)25之間，并根據(jù)本領(lǐng)域現(xiàn)在技術(shù)實(shí)施，例如使用來自微控制器24的反饋信息。
開關(guān)25由微控制器24控制。
開關(guān)25與檢測電阻28的一個(gè)端子串聯(lián)安裝。輸出電壓Vout處于檢測電阻28的另一端子。
所述檢測電阻28的每一端子分別與第一微分放大器29的同向和反向輸入端連接。
第二微分放大器30的同向輸入端與第一微分放大器29的反向輸入端連接，而第二微分放大器30的反向輸入端與第一微分放大器29的同向輸入端連接。
微分放大器29和30的輸入端與微控制器24連接。
充電電阻2在檢測電阻28和充電器8的地線之間串聯(lián)。
充電器8的操作將借助表示按照時(shí)間變化的充電器的輸出電流Iout和輸出電壓Vout的圖3進(jìn)行描述。以一個(gè)鋰離子電池為例，其充電電壓約為4.2V，其放電電壓約為3V。
如果開關(guān)13由充電控制微控制器14打開，輸出電流Iout為零。該狀態(tài)與B階段對應(yīng)。電阻28端子的電壓同樣為零，而微分放大器29和30都在輸出端提供一種與低邏輯狀態(tài)相應(yīng)的零電壓。微控制器24起動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器27，將輸出電壓Vout固定在約2.5V附近的一個(gè)預(yù)定電壓，低于電池充電時(shí)充電器8的輸出電壓。
如果開關(guān)13處于閉合位置，等于2.5V的輸出電壓Vout低于電池電壓。輸出電流Iout變?yōu)樨?fù)值(未示出)，而電池向電阻28和2放電。這時(shí)微分放大器30提供一個(gè)與邏輯1狀態(tài)相應(yīng)的正輸出電壓，并且微控制器24起動(dòng)電流調(diào)節(jié)器23。然后，充電器處于充電狀態(tài)，輸出電流Iout保持在300mA和1A之間的一個(gè)恒定值I1。該步驟與階段A相應(yīng)。在階段A期間，輸出電壓Vout在從2.5V到4V左右的V1之間變化，總是低于電池的電壓，因?yàn)殡妷涸陂_關(guān)13中下降。充電電阻2必須為一個(gè)足夠高的值，以便不影響進(jìn)行充電。
在這個(gè)階段，放大器29在輸出端提供一種高邏輯狀態(tài)，而放大器30輸出端處于一種與低邏輯狀態(tài)相應(yīng)的負(fù)電壓。微控制器24維持電流調(diào)節(jié)器23的啟動(dòng)。
如果開關(guān)13由微控制器14再一次打開，電流Iout將變?yōu)榱?，且該步驟與階段B相應(yīng)。
這樣，輸出電壓Vout總是低于電池電壓，當(dāng)電流調(diào)節(jié)器23起動(dòng)時(shí)，從也達(dá)不到充電器的無負(fù)載電壓。所以微控制器14的邏輯元件無需保持太高的電壓。
當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于剛剛描述的實(shí)施方式。
尤其是，所使用微控制器可用具有同樣功能的類似裝置代替。
同樣，當(dāng)電池放電時(shí)，接收負(fù)電流的充電電阻可用變量電阻，如線性雙極晶體管代替。這樣的晶體管可作為反向電流的功能調(diào)節(jié)電阻值，而無需從開始必須具有太高的充電電阻。
最后，已經(jīng)與包括微分放大器的比較器一起描述了充電器，這些比較器同樣可以用模擬元件如晶體管來實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生輸出電壓和輸出電流來為電池充電的充電器，所述充電器包括第一調(diào)節(jié)器，第二調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)所述輸出電壓到一個(gè)預(yù)定值，檢測所述輸出電流的檢測裝置，和具有至少下述兩種狀態(tài)的起動(dòng)裝置第一種狀態(tài)，當(dāng)所述檢測裝置檢測輸出電流為負(fù)或正時(shí)，起動(dòng)所述第一調(diào)節(jié)器，第二狀態(tài)，當(dāng)所述檢測裝置檢測輸出電流基本上為零時(shí)，起動(dòng)所述第二調(diào)節(jié)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電器，其特征在于，所述第一調(diào)節(jié)器是一個(gè)功率或電流調(diào)節(jié)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電器，其特征在于，所述起動(dòng)裝置包括開關(guān)和控制裝置，所述控制裝置控制所述開關(guān)，并與所述檢測裝置的輸出端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電器，其特征在于，所述檢測裝置包括至少一個(gè)比較器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的充電器，其特征在于，所述比較器是第一微分放大器，所述檢測裝置包括一個(gè)檢測電阻，并且所述電阻的每個(gè)端子分別與所述第一微分放大器的一個(gè)輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電器，其特征在于，所述檢測裝置包括第二比較器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的充電器，其特征在于，所述第二比較器是第二微分放大器，所述第二微分放大器的同向輸入端與所述第一微分放大器的反向輸入端連接，而所述第二微分放大器的反向輸入端與所述第一微分放大器的同向輸入端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的所述的充電器，其特征在于，所述控制裝置包括一個(gè)微控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的充電器，其特征在于，包括充電裝置，以便使負(fù)電流能夠流經(jīng)所述充電裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的充電器，其特征在于，所述充電器是一個(gè)移動(dòng)無線終端電池充電器。
11.一種通過產(chǎn)生輸出電壓和輸出電流的充電器向電池充電的方法，所述方法包括一個(gè)調(diào)節(jié)步驟，還包括下列步驟檢測所述輸出電流，當(dāng)所述輸出電流為負(fù)或正時(shí)，通過第一調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)所述輸出電流基本上為零時(shí)，用第二調(diào)節(jié)器將輸出電壓調(diào)節(jié)至一個(gè)預(yù)定值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的所述的電池充電方法，其特征在于，當(dāng)所述電池充電時(shí)，所述輸出電壓的所述預(yù)定值低于所述充電器的輸出電壓。
13.一種用于識別如權(quán)利要求1所述充電器的方法，其特征在于，所述方法包括測量所述充電器的無負(fù)載輸出電壓的步驟，以及，將所述無負(fù)載輸出電壓與所述第二調(diào)節(jié)器固定的所述預(yù)定值相比較的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于產(chǎn)生輸出電壓和輸出電流來為電池充電的充電器，所述充電器包括第一調(diào)節(jié)器，第二調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)所述輸出電壓到一個(gè)預(yù)定值，檢測所述輸出電流的檢測裝置，和具有至少下述兩種狀態(tài)的起動(dòng)裝置第一種狀態(tài)，當(dāng)所述檢測裝置檢測輸出電流為負(fù)或正時(shí)，起動(dòng)所述第一調(diào)節(jié)器，第二狀態(tài)，當(dāng)所述檢測裝置檢測輸出電流基本上為零時(shí)，起動(dòng)所述第二調(diào)節(jié)器。
文檔編號H02J7/00GK1476143SQ0315011
公開日2004年2月18日 申請日期2003年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月18日
發(fā)明者克里斯托夫·魯韋蘭德, 樊尚·隆巴, 克里斯托夫 魯韋蘭德, 隆巴 申請人:阿爾卡特公司