專利名稱：一種手機(jī)充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及充電器，尤其是鋰電池的充電器。
背景技術(shù)：
無(wú)線移動(dòng)通信手機(jī)普遍使用鋰電池，為解決鋰電池的充電問(wèn)題，市售的每部手機(jī)都配備一個(gè)利用市電對(duì)鋰電池充電的充電器。常用的充電器使用工頻電源變壓器將市電變?yōu)榈蛪汉蠼?jīng)全波整流成為直流，再經(jīng)過(guò)具有過(guò)壓、過(guò)流等采樣控制的穩(wěn)壓電路向手機(jī)鋰電池充電。這類充電器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但工頻電源變壓器體積和重量比較大，外出攜帶不方便。為解決使用工頻電源變壓器體積和重量比較大問(wèn)題，國(guó)外集成電路生產(chǎn)廠家開(kāi)發(fā)了專用的離線開(kāi)關(guān)器件，如POWERintegrations公司開(kāi)發(fā)的TNY264。將這種離線開(kāi)關(guān)器件與高頻變壓器的初級(jí)串接在高壓直流供電回路中，高頻變壓器的次級(jí)一端串接高速整流二極管形成低壓直流充電輸出回路；又在充電輸出的兩端點(diǎn)之間串接由一只穩(wěn)壓二極管和一只電阻串接而成的采樣環(huán)節(jié)；一個(gè)光電耦合器，它的輸入部分處于低壓直流充電回路中，它的輸出部分處于高壓直流供電回路中；穩(wěn)壓二極管和電阻的接點(diǎn)為采樣環(huán)節(jié)的輸出連接光電耦合器的控制輸入端，該光電耦合器的控制輸出端連接離線開(kāi)關(guān)器件的控制輸入端；利用離線開(kāi)關(guān)器件如此連接便構(gòu)成了一個(gè)將高壓直流變換為低壓直流的恒流穩(wěn)壓變換單元。人們可以采用對(duì)市電進(jìn)整流產(chǎn)生高壓直流的整流單元連接上述恒流穩(wěn)壓變換單元組成無(wú)工頻電源變壓器的手機(jī)鋰電池充電器?？墒窃跊](méi)有市電的場(chǎng)合，這種充電器還是無(wú)法給手機(jī)鋰電池充電。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型旨在提供一種便于攜帶的，既能使用市電又能在沒(méi)有市電的場(chǎng)合仍可給手機(jī)鋰電池充電的手機(jī)充電器。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的手機(jī)充電器，它包括對(duì)市電進(jìn)全波整流產(chǎn)生高壓直流的整流單元、使用離線開(kāi)關(guān)器件組構(gòu)的將高壓直流變換為低壓直流的恒流穩(wěn)壓變換單元；整流單元的輸出端連接恒流穩(wěn)壓變換單元的電源輸入端；恒流穩(wěn)壓變換單元的輸出端經(jīng)第一反向隔離單元連接手機(jī)充電端；其特征是它還包括一組由后備電池向手機(jī)充電的電路組合；該電路組合包括后備電池、由恒流穩(wěn)壓變換單元向后備電池充電的充電單元、由后備電池對(duì)手機(jī)充電的放電單元和控制放電單元工作的切換控制單元；充電單元和切換控制單元的輸入端連接恒流穩(wěn)壓變換單元的輸出端；充電單元的輸出端連接后備電池；后備電池還連接放電單元的輸入端；放電單元內(nèi)包含第二反向隔離單元；切換控制單元的輸出端連接放電單元的控制輸入端；放電單元的輸出端連接手機(jī)充電端。
所述的充電單元包括串接在恒流穩(wěn)壓變換單元的輸出端正極與后備電池正極之間的一只限流電阻和一只反向隔離二極管。
所述的放電單元包括一只電感、一只NPN開(kāi)關(guān)三極管、一只耦合電阻、一只耦合電容和一只伏-頻調(diào)制升壓直流變換集成塊及第二反向隔離單元；所述的第二反向隔離單元為二極管；電感的一端作為放電單元的輸入端連接后備電池的正極，另一端連接開(kāi)關(guān)三極管的集電極和二極管的陽(yáng)極；耦合電阻與耦合電容相并聯(lián)，一端連接開(kāi)關(guān)三極管的基極，另一端連接直流變換集成塊驅(qū)動(dòng)輸出腳；直流變換集成塊的片選腳作為放電單元的控制輸入端；直流變換集成塊的電壓輸出腳連接二極管的陰極并作為放電單元的輸出端連接手機(jī)充電端正極；后備電池的負(fù)極、開(kāi)關(guān)三極管的發(fā)射極、直流變換集成塊接地腳和手機(jī)充電端負(fù)極接地。
所述的切換控制單元包括兩只基極偏置電阻、一只偏置電阻和一只NPN三極管；兩只基極偏置電阻相互串接，其一端接在恒流穩(wěn)壓變換單元的輸出端正極，另一端接地，中間的連接點(diǎn)接三極管的基極；三極管的發(fā)射極接地；三極管的的集電極連接偏置電阻的一端并作為切換控制單元的輸出端；偏置電阻的另一端連接手機(jī)充電端正極。
所述的后備電池為鋰電池且在其正極與負(fù)極之間還接有鋰電池保護(hù)單元。
所述的鋰電池保護(hù)單元包括一只鋰電池保護(hù)集成塊、兩只MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管、兩只限位電阻、兩只限位電容和一只延時(shí)電容；第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極接鋰電池保護(hù)集成塊的放電檢測(cè)輸出腳Dout，漏極接后備電池負(fù)極，源極接第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極；第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極接鋰電池保護(hù)集成塊的充電檢測(cè)輸出腳Cout，源極接手機(jī)充電端負(fù)極；第一限位電阻的一端接手機(jī)充電端負(fù)極，另一端接第一限位電容和鋰電池保護(hù)集成塊的充電器負(fù)輸入腳V-，第一限位電容的另一端接后備電池負(fù)極；第二限位電阻的一端接后備電池正極，另一端接第二限位電容和鋰電池保護(hù)集成塊的電源腳Vdd，第二限位電容的另一端接后備電池負(fù)極；延時(shí)電容的一端接后備電池負(fù)極，另一端接鋰電池保護(hù)集成塊的外接電容腳Ct；鋰電池保護(hù)集成塊的接地腳Vss接后備電池負(fù)極。
本實(shí)用新型手機(jī)充電器，利用切換控制單元檢測(cè)恒流穩(wěn)壓變換單元的輸出，在外接市電，它正常工作時(shí)，使放電單元不工作，從而后備電池也就不能向手機(jī)放電；當(dāng)不接市電，恒流穩(wěn)壓變換單元不工作時(shí)，使放電單元工作，從而后備電池向手機(jī)放電。并利用第一反向隔離單元和充電單元的反向隔離二極管保證切換后將恒流穩(wěn)壓變換單元隔離。切換工作無(wú)需人工參與，方法和結(jié)構(gòu)都簡(jiǎn)單，可靠。放電單元利用升壓直流變換的方式，使得后備電池電壓下降時(shí)仍可以規(guī)定的電壓向手機(jī)放電，這是一般后備電池充電器所做不到的。后備電池采用鋰電池，體積小，容量大，便于與手機(jī)內(nèi)部的電池匹配。后備電池正極與負(fù)極之間還接有鋰電池保護(hù)單元，整機(jī)安全性好。
圖1是本實(shí)用新型手機(jī)充電器一個(gè)實(shí)施例的電結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1實(shí)施例電路原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型手機(jī)充電器一個(gè)實(shí)施例的電結(jié)構(gòu)，請(qǐng)參見(jiàn)圖1。它包括對(duì)市電進(jìn)全波整流產(chǎn)生高壓直流的整流單元1、使用離線開(kāi)關(guān)器件組構(gòu)的將高壓直流變換為低壓直流的恒流穩(wěn)壓變換單元2、后備電池5、由恒流穩(wěn)壓變換單元2向后備電池5充電的充電單元6、由后備電池5對(duì)手機(jī)4充電的放電單元7和控制放電單元7工作的切換控制單元8。整流單元1的輸出端連接恒流穩(wěn)壓變換單元2的電源輸入端；恒流穩(wěn)壓變換單元2的輸出端經(jīng)第一反向隔離單元3連接手機(jī)4充電端。充電單元6和切換控制單元8的輸入端連接恒流穩(wěn)壓變換單元2的輸出端；充電單元6的輸出端連接后備電池5。后備電池5還連接放電單元7的輸入端。放電單元7內(nèi)包含第二反向隔離單元9。切換控制單元8的輸出端連接放電單元7的控制輸入端。放電單元7的輸出端連接手機(jī)4充電端。
本實(shí)施例電路原理圖，參見(jiàn)圖2。
整流單元1由四只二極管D1～D4組成全橋整流器，該全橋整流器的一個(gè)交流輸入端串接保護(hù)電阻R1后與市電連接，該全橋整流器的直流輸出端并接濾波電容C1。
恒流穩(wěn)壓變換單元2利用POWER integrations公司開(kāi)發(fā)的離線開(kāi)關(guān)器件TNY264構(gòu)成將高壓直流變換為低壓直流的恒流穩(wěn)壓變換器。離線開(kāi)關(guān)器件U1與高頻變壓器Tr的初級(jí)串接在高壓直流供電回路中，離線開(kāi)關(guān)器件U1的源極腳S接地，漏極腳D接高頻變壓器Tr初級(jí)的一端；高頻變壓器Tr初級(jí)另一端接整流單元1直流輸出端正極。高頻變壓器Tr初級(jí)兩端之間并聯(lián)一個(gè)由兩只二極管D5、D6反向串接而成的保護(hù)環(huán)節(jié)。高頻變壓器Tr的次級(jí)一端接地，另一端接高速整流二極管D7的陽(yáng)極，二極管D7的陰極接有濾波電容C3的正極形成低壓直流充電輸出回路的正極；濾波電容C3的負(fù)極接地，形成低壓直流充電輸出回路的負(fù)極。在充電輸出的兩端點(diǎn)之間串接由一只穩(wěn)壓二極管W1和一只電阻R3串接而成的采樣環(huán)節(jié)；穩(wěn)壓二極管W1和電阻R3的接點(diǎn)為采樣環(huán)節(jié)的輸出連接光電耦合器U5的控制輸入端發(fā)光二極管的陰極腳，光電耦合器U5輸入端發(fā)光二極管的陽(yáng)極腳串接限流電阻R2后接充電輸出回路的正極。光電耦合器U5的控制輸出端光敏三極管集電極腳連接離線開(kāi)關(guān)器件U1的控制輸入端EN/UV腳；光電耦合器U5的控制輸出端光敏三極管發(fā)射極腳接地。離線開(kāi)關(guān)器件U1的旁路電容連接端BP腳串接旁路電容C2后接地。低壓直流充電輸出回路的正極接第一反向隔離單元3即二極管D12的陽(yáng)極，二極管D12的陰極連接手機(jī)4充電端的正極。手機(jī)4充電端的負(fù)極接地。
本實(shí)施例中后備電池5為鋰電池，為使之安全，正常工作，故在其正極與負(fù)極之間接有鋰電池保護(hù)單元10。若采用其它可充電電池，則不必安裝鋰電池保護(hù)單元10，而將后備電池5的負(fù)極直接接地。
鋰電池保護(hù)單元10包括一只RICOH公司生產(chǎn)的R5421N151F鋰電池保護(hù)集成塊U4、兩只MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1、T2、兩只限位電阻R6、R7、兩只限位電容C5、C6和一只延時(shí)電容C7。第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1的柵極接鋰電池保護(hù)集成塊U4的放電檢測(cè)輸出腳Dout，漏極接后備電池5負(fù)極，源極接第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管T2的漏極；第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管2)的柵極接鋰電池保護(hù)集成塊U4的充電檢測(cè)輸出腳Cout，源極接手機(jī)4充電端負(fù)極。第一限位電阻R6的一端接手機(jī)4充電端負(fù)極，另一端接第一限位電容C5和鋰電池保護(hù)集成塊U4的充電器負(fù)輸入腳V-，第一限位電容C5的另一端接后備電池5負(fù)極。第二限位電阻R7的一端接后備電池5正極，另一端接第二限位電容C6和鋰電池保護(hù)集成塊U4的電源腳Vdd，第二限位電容C6的另一端接后備電池5負(fù)極；延時(shí)電容C7的一端接后備電池5負(fù)極，另一端接鋰電池保護(hù)集成塊U4的外接電容腳Ct；鋰電池保護(hù)集成塊U4的接地腳Vss接后備電池5負(fù)極。
充電單元6由一只限流電阻R8和一只反向隔離二極管D10組成。限流電阻R8一端接在恒流穩(wěn)壓變換單元2低壓直流充電輸出回路的輸出端正極，另一端接二極管D10的陽(yáng)極，二極管D10的陰極連接后備電池5正極。
放電單元7包括一只電感L1、一只NPN開(kāi)關(guān)三極管Q2、一只耦合電阻R12、一只耦合電容C8和一只RICOH公司生產(chǎn)的RN5RK552B伏-頻調(diào)制升壓直流變換集成塊U3及一只反向隔離二極管D11。電感L1的一端作為放電單元7的輸入端連接后備電池5的正極，另一端連接開(kāi)關(guān)三極管Q2的集電極和二極管D11的陽(yáng)極。耦合電阻R12與耦合電容C8相并聯(lián)，一端連接開(kāi)關(guān)三極管Q2的基極，另一端連接直流變換集成塊U3驅(qū)動(dòng)輸出EXT腳。直流變換集成塊U3的片選CE腳作為放電單元7的控制輸入端。直流變換集成塊U3的電壓輸出Vout腳連接二極管D11的陰極并作為放電單元7的輸出端連接手機(jī)4充電端正極。開(kāi)關(guān)三極管Q2的發(fā)射極、直流變換集成塊U3接地腳和手機(jī)(4)充電端負(fù)極接地。
切換控制單元8包括兩只基極偏置電阻R10、R11、一只偏置電阻R13和一只NPN三極管Q1。兩只基極偏置電阻R10、R11相互串接，其一端接在恒流穩(wěn)壓變換單元2的輸出端正極，另一端接地，中間的連接點(diǎn)接三極管Q1的基極；三極管Q1的發(fā)射極接地；三極管Q1的的集電極連接偏置電阻R13的一端并作為切換控制單元8的輸出端連接放電單元7的控制輸入端，即直流變換集成塊U3的片選CE腳；偏置電阻R13的另一端連接手機(jī)4充電端正極。
本實(shí)施例的工作過(guò)程是當(dāng)手機(jī)4連接到充電端上后，整流單元1接通交流市電，恒流穩(wěn)壓變換單元2的離線開(kāi)關(guān)器件U1在正常工作時(shí)以132KHZ的頻率作開(kāi)關(guān)操作，產(chǎn)生的高壓方波經(jīng)高頻變壓器Tr降壓后由整流二極管D7整流為低壓直流，經(jīng)第一反向隔離單元3即二極管D12向手機(jī)4充電。利用穩(wěn)壓二極管的調(diào)整在所需要的電壓對(duì)手機(jī)恒壓充電，此時(shí)若后備電池5的電壓不足，恒流穩(wěn)壓變換單元2同時(shí)經(jīng)充電單元6向后備電池5充電。切換控制單元8的三極管Q1導(dǎo)通，將放電單元7的控制輸入端，即直流變換集成塊U3的片選CE腳拉到低電平，直流變換集成塊U3不工作，后備電池5不能向手機(jī)4放電。
當(dāng)手機(jī)4連接到充電端上后，整流單元1不與交流市電接通，恒流穩(wěn)壓變換單元2的離線開(kāi)關(guān)器件U1不能正常工作，恒流穩(wěn)壓變換單元2無(wú)輸出，其輸出端正極為低電平，充電單元6的反向隔離二極管D10起作用，將后備電池5正極與恒流穩(wěn)壓變換單元2輸出端正極隔離，同時(shí)第一反向隔離單元3即二極管D12使手機(jī)4正極與恒流穩(wěn)壓變換單元2輸出端正極隔離。恒流穩(wěn)壓變換單元2被隔離，不會(huì)干擾后備電池5向手機(jī)4放電。此時(shí)，切換控制單元8的三極管Q1截止，將放電單元7的控制輸入端，即直流變換集成塊U3的片選CE腳抬到高電平，直流變換集成塊U3工作，利用U3自身的內(nèi)部的恒壓，后備電池5向手機(jī)4恒壓充電。
在后備電池5充電或放電的過(guò)程中，鋰電池保護(hù)單元10的作用是根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管的管壓降大小，決定是否對(duì)后備電池充電或關(guān)斷，于是達(dá)到對(duì)后備電池的保護(hù)。
權(quán)利要求1.一種手機(jī)充電器，它包括對(duì)市電進(jìn)全波整流產(chǎn)生高壓直流的整流單元(1)、使用離線開(kāi)關(guān)器件組構(gòu)的將高壓直流變換為低壓直流的恒流穩(wěn)壓變換單元(2)；整流單元(1)的輸出端連接恒流穩(wěn)壓變換單元(2)的電源輸入端；恒流穩(wěn)壓變換單元(2)的輸出端經(jīng)第一反向隔離單元(3)連接手機(jī)(4)充電端；其特征是它還包括一組由后備電池(5)向手機(jī)(4)充電的電路組合；該電路組合包括后備電池(5)、由恒流穩(wěn)壓變換單元(2)向后備電池(5)充電的充電單元(6)、由后備電池(5)對(duì)手機(jī)(4)充電的放電單元(7)和控制放電單元(7)工作的切換控制單元(8)；充電單元(6)和切換控制單元(8)的輸入端連接恒流穩(wěn)壓變換單元(2)的輸出端；充電單元(6)的輸出端連接后備電池(5)；后備電池(5)還連接放電單元(7)的輸入端；放電單元(7)內(nèi)包含第二反向隔離單元(9)；切換控制單元(8)的輸出端連接放電單元(7)的控制輸入端；放電單元(7)的輸出端連接手機(jī)(4)充電端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手機(jī)充電器，其特征是所述的充電單元(6)包括串接在恒流穩(wěn)壓變換單元(2)的輸出端正極與后備電池(5)正極之間的一只限流電阻(R8)和一只反向隔離二極管(D10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手機(jī)充電器，其特征是所述的放電單元(7)包括一只電感(L1)、一只NPN開(kāi)關(guān)三極管(Q2)、一只耦合電阻(R12)、一只耦合電容(C8)和一只伏-頻調(diào)制升壓直流變換集成塊(U3)及第二反向隔離單元(9)；所述的第二反向隔離單元(9)為二極管(D11)；電感(L1)的一端作為放電單元(7)的輸入端連接后備電池(5)的正極，另一端連接開(kāi)關(guān)三極管(Q2)的集電極和二極管(D11)的陽(yáng)極；耦合電阻(R12)與耦合電容(C8)相并聯(lián)，一端連接開(kāi)關(guān)三極管(Q2)的基極，另一端連接直流變換集成塊(U3)驅(qū)動(dòng)輸出腳；直流變換集成塊(U3)的片選腳作為放電單元(7)的控制輸入端；直流變換集成塊(U3)的電壓輸出腳連接二極管(D11)的陰極并作為放電單元(7)的輸出端連接手機(jī)(4)充電端正極；后備電池(5)的負(fù)極、開(kāi)關(guān)三極管(Q2)的發(fā)射極、直流變換集成塊(U3)接地腳和手機(jī)(4)充電端負(fù)極接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手機(jī)充電器，其特征是所述的切換控制單元(8)包括兩只基極偏置電阻(R10、R11)、一只偏置電阻(R13)和一只NPN三極管(Q1)；兩只基極偏置電阻(R10、R11)相互串接，其一端接在恒流穩(wěn)壓變換單元(2)的輸出端正極，另一端接地，中間的連接點(diǎn)接三極管(Q1)的基極；三極管(Q1)的發(fā)射極接地；三極管(Q1)的的集電極連接偏置電阻(R13)的一端并作為切換控制單元(8)的輸出端；偏置電阻(R13)的另一端連接手機(jī)(4)充電端正極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的手機(jī)充電器，其特征是所述的后備電池(5)為鋰電池且在其正極與負(fù)極之間還接有鋰電池保護(hù)單元(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手機(jī)充電器，其特征是所述的鋰電池保護(hù)單元(10)包括一只鋰電池保護(hù)集成塊(U4)、兩只MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管(T1、T2)、兩只限位電阻(R6、R7)、兩只限位電容(C5、C6)和一只延時(shí)電容(C7)；第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管(T1)的柵極接鋰電池保護(hù)集成塊(U4)的放電檢測(cè)輸出腳Dout，漏極接后備電池(5)負(fù)極，源極接第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管(T2)的漏極；第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管(T2)的柵極接鋰電池保護(hù)集成塊(U4)的充電檢測(cè)輸出腳Cout，源極接手機(jī)(4)充電端負(fù)極；第一限位電阻(R6)的一端接手機(jī)(4)充電端負(fù)極，另一端接第一限位電容(C5)和鋰電池保護(hù)集成塊(U4)的充電器負(fù)輸入腳V-，第一限位電容(C5)的另一端接后備電池(5)負(fù)極；第二限位電阻(R7)的一端接后備電池(5)正極，另一端接第二限位電容(C6)和鋰電池保護(hù)集成塊(U4)的電源腳Vdd，第二限位電容(C6)的另一端接后備電池(5)負(fù)極；延時(shí)電容(C7)的一端接后備電池(5)負(fù)極，另一端接鋰電池保護(hù)集成塊(U4)的外接電容腳Ct；鋰電池保護(hù)集成塊(U4)的接地腳Vss接后備電池(5)負(fù)極。
專利摘要本實(shí)用新型一種手機(jī)充電器，涉及交、直流兩種電源向手機(jī)內(nèi)鋰電池充電的充電器。它利用切換控制單元檢測(cè)恒流穩(wěn)壓變換單元的輸出，在外接市電正常工作時(shí)，使放電單元不工作，從而后備電池不能向手機(jī)放電；當(dāng)不接市電，恒流穩(wěn)壓變換單元不工作時(shí)，使放電單元工作，后備電池向手機(jī)放電。并利用第一反向隔離單元和充電單元的反向隔離二極管保證切換后將恒流穩(wěn)壓變換單元隔離。切換工作無(wú)需人工參與，方法和結(jié)構(gòu)都簡(jiǎn)單，可靠。放電單元利用升壓直流變換的方式，使得后備電池電壓下降時(shí)仍可以規(guī)定的電壓向手機(jī)放電。后備電池采用鋰電池，體積小，容量大，便于與手機(jī)內(nèi)部的電池匹配。后備電池正極與負(fù)極之間還接有鋰電池保護(hù)單元，整機(jī)安全性好。
文檔編號(hào)H02J7/02GK2610549SQ0321516
公開(kāi)日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者陳建宏 申請(qǐng)人:陳建宏