專利名稱：充電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種充電裝置，且特別是有關于一種在輸出電壓小于預設電壓時降低輸出電流的充電裝置。
背景技術：
隨著科技的進步，各類電子產品皆朝向高速度、高效能、且輕薄短小的趨勢去發(fā)展。于是，各種可攜式電子裝置逐漸成為主流，例如個人數字助理(Personal Digital Assistant, PDA)、衛(wèi)星導航器(GlobalPositioning System, GPS)、筆記型計算機 (notebook)(multi-media player)(mobile phone)等?？蓴y式電子裝置的電力通常是由可充電蓄電裝置所提供，因此可攜式電子裝置的使用時間是取決于可充電蓄電裝置的蓄電能力。此外，可充電蓄電裝置在使用上必須搭配一充電裝置。其中，充電裝置不僅可適時地提升可充電蓄電裝置的電力，且其更影響可充電蓄電裝置的使用壽命與使用者的安全性。因此，充電裝置的設計也是可攜式電子裝置在應用上相當重要的一環(huán)。在實際操作上，當可充電蓄電裝置的電壓越低，現有的充電裝置所輸出的充電電流就越大。但是，當可充電蓄電裝置異?；蚴枪收蠒r，可充電蓄電裝置的電壓也會有過低的現象。此時，如果充電裝置以大電流去對可充電蓄電裝置進行充電，不但無法達到充電的效果，還會使可充電蓄電裝置發(fā)生不當的發(fā)熱損壞。嚴重的話，甚至會使可充電蓄電裝置爆炸，進而產生安全的疑慮。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種充電裝置，在輸出電壓小于第一預設電壓時，降低輸出電流，以提升可充電蓄電裝置的使用壽命。本發(fā)明提出一種充電裝置，適于電性連接一可充電蓄電裝置，且充電裝置包括一充電單元以及一電壓偵測電路。其中，在操作模式下，充電單元參照輸入電壓調整輸出電流的大小，以對可充電蓄電裝置進行充電。電壓偵測電路參照輸出電流的大小產生一回饋電壓。此外，充電單元還參照回饋電壓判別跨壓在可充電蓄電裝置上的輸出電壓。由此，當輸出電壓小于第一預設電壓時，充電單元將降低輸出電流。在本發(fā)明的一實施例中，上述的充電單元包括一電壓轉換電路、一電流感測電路與一控制電路。其中，電壓轉換電路會參照脈寬調變信號進行電壓位準的轉換，并提供輸出電流。電流感測電路會參照輸入電壓提供多個感測電壓。此外，控制電路會參照這些感測電壓判別輸入電流的大小，且當輸入電流不大于額定電流時，控制電路將切換至操作模式， 以參照輸入電壓調整脈寬調變信號的工作周期。在本發(fā)明的一實施例中，當輸入電流大于額定電流時，上述的充電裝置將停止作動。此外，當輸入電壓大于額定電壓時，上述的控制電路將停止作動，直到輸入電壓不大于額定電壓為止。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的充電裝置還包括一過電壓保護電路。其中，過電壓保護電路電性連接電壓轉換電路與控制電路。此外，并在充電裝置尚未電性連接可充電蓄電裝置時，過電壓保護電路將提供空載電壓，以致使控制電路降低脈寬調變信號的工作周期。基于上述，本發(fā)明的充電單元是參照電壓偵測電路所產生的回饋電壓來判別輸出電壓的大小。此外，當輸出電壓小于第一預設電壓時，充電單元將會降低輸出電流。如此一來，充電裝置將不會因應可充電蓄電裝置異常所導致的低壓，而以大電流去對可充電蓄電裝置進行充電，進而提升可充電蓄電裝置的使用壽命，并確保了使用者的安全性。



為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下，其中圖1為依據本發(fā)明的一實施例的充電裝置的方塊。圖2為依據本發(fā)明的一實施例的充電裝置的電路圖。
具體實施例方式圖1為依據本發(fā)明的一實施例的充電裝置的方塊，其中圖1更繪示出充電裝置100 在應用上所電性連接的連接器101與可充電蓄電裝置102，且可充電蓄電裝置102例如是一充電電池。參照圖1，充電裝置100包括一充電單元110與一電壓偵測電路120。在操作模式下，充電單元110會參照連接器101所傳送的輸入電壓Vin調整輸出電流Iqut的大小，以對可充電蓄電裝置102進行充電。另一方面，電壓偵測電路120會參照輸出電壓Vott的大小產生回饋電壓VFB。由此， 充電單元110將可參照回饋電壓Vfb，判別跨壓在可充電蓄電裝置102上的輸出電壓Vqut的大小。此外，當輸出電壓Vtm小于第一預設電壓時，充電單元110將會降低輸出電流IOTT，且當輸出電壓Vtm大于第二預設電壓時，充電單元110將會箝制住輸出電壓VQUT。在此，第一預設電壓就相當于一低壓保護點。也就是說，當輸出電壓Vtm下降至第一預設電壓時，即代表輸出電壓Vtm過低，且此過低的輸出電壓Vtm可能是可充電蓄電裝置 102異?；蚴枪收纤鶎е隆Ｒ虼?，為了避免可充電蓄電裝置102低壓異常時的大電流充電， 此時的充電單元110將降低輸出電流IOTT。此外，當輸出電壓Vtm回升至第一預設電壓時， 充電單元110將回復到操作模式。再者，第二預設電壓就相當于一高壓保護點，因此當輸出電壓Vott上升至第二預設電壓時，充電單元110將會箝制住輸出電壓Vott，以避免輸出電壓 Vout超過此最高值。更進一步來看，充電單元110包括一電流感測電路111、一電壓轉換電路112、以及一控制電路113。其中，電壓轉換電路112電性連接電壓偵測電路120，電流感測電路111 電性連接電壓轉換電路112，且控制電路113電性連接電壓轉換電路112、電流感測電路 111與電壓偵測電路120。在此，電壓轉換電路112會通過電流感測電路111接收輸入電壓 VIN,并參照脈寬調變信號PWM進行電壓位準的轉換，以提供輸出電流Itm給可充電蓄電裝置102。此外，電壓轉換電路112例如是直流變換器(DC to DCconverter)，但不以此為限。另一方面，電流感測電路111會參照輸入電壓Vin提供多個感測電壓至控制電路113并且電流感測電路111也會參照輸入電流Iin供多個感測電流至控制電路113，其中， 參照電壓部分是由電流感測線路111與控制電路中的脈寬調變控制器U21接腳1達成；參照電流部分是由電流感測線路111與控制電路中的脈寬調變控制器U21接腳1以及接腳2 達成。由此，控制電路113將可參照這些感測電流判別流經連接器101的輸入電流Iin的大小。其中，若連接器101以通用序列總線(universal serial bus, USB)連接器為例來看， 其最大電流規(guī)格為500毫安(mA)。因此，為了符合連接器101的上限電流值，控制電路113 會將輸入電流Iin與一額定電流(例如500毫安)進行比對。當輸入電流Iin不大于額定電流時，則代表輸入電流Iin在連接器101可接收的范圍內，因此控制電路113將會切換至操作模式。在操作模式下，控制電路113將參照輸入電壓Vin調整脈寬調變信號PWM的工作周期(dutycycle)。此外，當輸入電流Iin大于額定電流時，則代表輸入電流Iin超出連接器101可操作的范圍，因此充電裝置100將停止作動。再者，在操作模式下，控制電路113也會判 別輸入電壓Vin的大小。其中，當輸入電壓Vin大于一額定電壓時，控制電路113將停止作動，直到輸入電壓Vin不大于額定電壓為止。主要的原因在于，過高的輸入電壓大Vin將導致輸出電流Iott過大，故此時的控制電路 113必須關閉脈寬調變信號PWM，直到輸入電壓大Vin下降至額定電壓為止。另一方面，控制電路113更參照回饋電壓Vfb判別輸出電壓Vott的大小。由此，當輸出電壓Vott大于第二預設電壓或是小于第一預設電壓時，也就是輸出電壓Vot超出高壓保護點或是落入低壓保護點以下時，控制電路113將調整脈寬調變信號PWM的工作周期，以避免過高的輸出電壓Vot以及低壓異常時的大電流。圖2為依據本發(fā)明的一實施例的充電裝置的電路圖，以下請參照圖2來看充電裝置100的各個電路方塊的細部電路。在此，電流感測電路111通過保險絲201接收輸入電壓Vin，且電流感測電路111包括電阻R21。其中，電阻R21的第一端用以接收輸入電壓Vin， 且電阻R21的第二端電性連接電壓轉換電路112與控制電路113。電壓轉換電路112是以直流變換器為例，故包括一變壓器T2、一電容C21、一肖特基二極管D21。其中，變壓器T2的一次側線圈T21的第一端電性連接電流感測電路111，且一次側線圈T21的第二端電性連接控制電路113。變壓器T2的二次側線圈T22的第一端電性連接肖特基二極管D21的陽極端，且二次側線圈T22的第二端電性連接至一接地端。肖特基二極管D21的陰極端用以提供輸出電流IQUT。電容C21的第一端電性連接一次側線圈 T21的第二端，且電容C21的第二端電性連接二次側線圈T22的第一端?？刂齐娐?13包括一脈寬調變控制器U21與一電容⑶。脈寬調變控制器U21包括接腳1-8。其中，接腳4與接腳5通過電容CU電性相連，以補償脈寬調變控制器U21的內部電路。此外，脈寬調變控制器U21的接腳1與接腳2用以接收來自電流感測電路111的感測電壓。由此，脈寬調變控制器U21將可計算出電阻R21的跨壓，進而計算出輸入電流Iin 的大小。此外，脈寬調變控制器U21的接腳6電性連接至接地端。脈寬調變控制器U21的接腳7用以接收來自電壓偵測電路120的回饋電壓Vfb，且其接腳8用以輸出脈寬調變信號 PWM0此外，如圖2所示，充電裝置100還包括一電流調整電路220，且電流調整電路220 包括電阻R22與電阻R23。其中，電阻R22的第一端電性連接脈寬調變控制器U21的接腳3， 且電阻R22的第二端電性連接至接地端。電阻R23的第一端電性連接電阻R22的第一端，且電阻R23的第二端電性連接脈寬調變控制器U21的接腳4。在實際操作上，脈寬調變控制器U21將通過接腳4提供電壓給電流調整電路220，以利用電阻R22來設定額定電流的大小。更進一步來看，電壓偵測電路120包括電阻R24、電阻R25、以及電容C22。其中，電阻R24的第一端電性連接電壓轉換電路112，且電阻R24的第二端電性連接控制電路113。 電阻R25的第一端電性連接電阻R24的第二端，且電阻R25的第二端電性連接至接地端。電容C22的第一端電性連接電阻R24的第二端，且電容C22的第二端電性連接至接地端。在此，輸出電壓Vqut壓降在電阻R24與電阻R25的分壓將形成回饋電壓VFB。請繼續(xù)參照圖2。一般來說，當充電裝置100尚未電性連接可充電蓄電裝置102時， 也就是系統(tǒng)處于空載狀態(tài)時，輸入電流Iin的回饋會很低。此時，控制電路113會將脈寬調變信號PWM的工作周期切換至最大，進而導致電壓轉換電路112產生過高的輸出電壓VOTT。 為了避免上述狀況，在一實施例中，充電裝置100還包括一過電壓保護電路210，且過電壓保護電路210包括電容C23。在此，電容C23的第一端電性連接電壓轉換電路112，第二端電性連接控制電路 113。電容C23用以加快反應速度，以便實時箝制住輸出電壓VOT。在整體操作上，當系統(tǒng)處于空載狀態(tài)時，過電壓保護電路210將立即回傳一空載電壓。由此，控制電路113將參照空載電壓降低脈寬調變信號PWM的工作周期，進而避免過高的輸出電壓Vott的產生。另一方面，為了消除噪聲與電磁干擾(electromagneticinterference，EMI)，充電裝置100還包括多個噪聲濾波器241-243與多個電磁干擾濾波器231-233。其中，噪聲濾波器241電性連接在電流感測電路111與控制電路113之間，噪聲濾波器242電性連接在電流感測電路111與電壓轉換電路112之間，且噪聲濾波器243電性連接電壓轉換電路112 的輸出端。此外，噪聲濾波器241-243分別由電容CN21-CN23所構成，其中電容CN23可為一等效電容，亦即可由其它不同電容組合等效成為電容CN23。再者，電磁干擾濾波器231是由一瞬時電壓抑制(transient voltagesuppression, TVS) 二極管所構成。由此，瞬時電壓抑制二極管將可保護充電裝置 100不受靜電放電(electrostatic discharge, ESD)與電磁干擾的突波的影響。此外，電磁干擾濾波器232由一電容CE21所構成，并電性連接在電壓轉換電路112與控制電路113 之間。電磁干擾濾波器233電性連接電壓轉換電路112的輸出端，并包括電感LE21與電容 CE22。其中，電感LE21的第一端電性連接電壓轉換電路112。電容CE22的第一端電性連接電感LE21的第二端，且電容CE22的第二端電性連接至接地端。綜上所述，本發(fā)明是由電壓偵測電路產生一回饋電壓，以致使充電單元可判別輸出電壓的大小。此外，當輸出電壓小于第一預設電壓時，充電單元將會降低輸出電流。如此一來，充電裝置將不會因應可充電蓄電裝置異常所導致的低壓，而以大電流去對可充電蓄電裝置進行充電，進而提升可充電蓄電裝置的使用壽命，并確保了使用者的安全性。雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當視所附的權利要求范圍所界定的為準。
權利要求
1.一種充電裝置，適于電性連接一可充電蓄電裝置，其特征在于，該充電裝置包括一充電單元，在一操作模式下參照一輸入電壓調整一輸出電流的大小，以對該可充電蓄電裝置進行充電；以及一電壓偵測電路，參照該輸出電流的大小產生一回饋電壓，其中該充電單元還參照該回饋電壓判別跨壓在該可充電蓄電裝置上的一輸出電壓，并在該輸出電壓小于一第一預設電壓時，降低該輸出電流。
2.如權利要求1所述的充電裝置，其特征在于，其中當該輸出電壓大于一第二預設電壓時，該充電單元會箝制住該輸出電壓。
3.如權利要求1所述的充電裝置，其特征在于，其中該充電單元包括一電壓轉換電路，電性連接該電壓偵測電路，并參照一脈寬調變信號進行電壓位準的轉換，并提供該輸出電流；一電流感測電路，電性連接該電壓轉換電路，并參照該輸入電壓提供多個感測電壓；以及一控制電路，電性連接該電壓轉換電路、該電流感測電路與該電壓偵測電路，并參照該些感測電壓判別一輸入電流的大小，且當該輸入電流不大于一額定電流時，該控制電路切換至該操作模式，以參照該輸入電壓調整該脈寬調變信號的工作周期。
4.如權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，其中當該輸入電流大于該額定電流時， 該充電裝置停止作動。
5.如權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，其中當該輸入電壓大于一額定電壓時， 該控制電路停止作動，直到該輸入電壓不大于該額定電壓為止。
6.如權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，其中該控制電路更參照該回饋電壓判別該輸出電壓的大小，并在該輸出電壓大于該第二預設電壓或是小于該第一預設電壓時， 調整該脈寬調變信號的工作周期。
7.如權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，其中該電壓轉換電路包括一變壓器，具有一一次側線圈與一二次側線圈，其中該一次側線圈的第一端電性連接該電流感測電路，該一次側線圈的第二端電性連接該控制電路，且該二次側線圈的第二端電性連接至一接地端；一第一電容，其第一端電性連接該一次側線圈的第二端，且該第一電容的第二端電性連接該二次側線圈的第一端；以及一肖特基二極管，其陽極端電性連接該二次側線圈的第一端，且該肖特基二極管的陰極端用以提供該輸出電流。
8.如權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，其中該電流感測電路包括一第一電阻， 該第一電阻的第一端用以接收該輸入電壓，且該第一電阻的第二端電性連接該電壓轉換電路與該控制電路。
9.如權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，還包括一電流調整電路，電性連接該控制電路，用以設定該額定電流的大小。
10.如權利要求9所述的充電裝置，其特征在于，其中該電流調整電路包括一第二電阻，其第一端電性連接該控制電路，且該第二電阻的第二端電性連接至一接地端；以及一第三電阻，其第一端電性連接該第二電阻的第一端，且該第三電阻的第二端電性連接該控制電路。
11.如權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，其中該電壓偵測電路包括一第四電阻，其第一端電性連接該電壓轉換電路，且該第四電阻的第二端電性連接該控制電路；一第五電阻，其第一端電性連接該第四電阻的第二端，且該第五電阻的第二端電性連接至一接地端；以及一第二電容，其第一端電性連接該第四電阻的第二端，且該第二電容的第二端電性連接至該接地端。
12.如權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，還包括一過電壓保護電路，電性連接該電壓轉換電路與該控制電路，并在該充電裝置尚未電性連接該可充電蓄電裝置時，提供一空載電壓，以致使該控制電路降低該脈寬調變信號的工作周期。
13.如權利要求12所述的充電裝置，其特征在于，其中該過電壓保護電路包括 一第三電容，其第一端電性連接該電壓轉換電路，第二端電性連接該控制電路。
14.如權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，還包括一第一噪聲濾波器，電性連接在該電流感測電路與該控制電路之間。
15.如權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，還包括一第二噪聲濾波器，電性連接在該電流感測電路與該電壓轉換電路之間。
16.如權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，還包括 一第三噪聲濾波器，電性連接該電壓轉換電路。
17.如權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，還包括一第一電磁干擾濾波器，電性連接在該電壓轉換電路與該控制電路之間。
18.如權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，還包括 一第二電磁干擾濾波器，電性連接該電壓轉換電路。
19.如權利要求1所述的充電裝置，其特征在于，其中該可充電蓄電裝置為一充電電池。
全文摘要
一種充電裝置，包括充電單元與電壓偵測電路。在操作模式下，充電單元參照輸入電壓調整輸出電流，以對可充電蓄電裝置進行充電。電壓偵測電路參照輸出電流產生回饋電壓。充電單元更參照回饋電壓判別跨壓在可充電蓄電裝置上的輸出電壓。當輸出電壓小于第一預設電壓時，充電單元將降低輸出電流。
文檔編號H02J7/00GK102270858SQ201010194478
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權日2010年6月1日
發(fā)明者林久淵, 洪建邦, 胡智杰 申請人:碩頡科技股份有限公司