專利名稱：用于電池供電設(shè)備的保護(hù)開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及可充電電池領(lǐng)域，特別涉及用于可充電電池的電池過電壓保護(hù)電路。
隨著電子電路集成化為更小、更高效的具體設(shè)備，諸如雙路收音機(jī)，移動電話和計算機(jī)等復(fù)雜電子設(shè)備越來越多地變?yōu)楸銛y式。與此同時，對于向便攜式設(shè)備供電的優(yōu)質(zhì)電池系統(tǒng)的需求量日益增長。對于諸如移動電話和便攜式計算機(jī)之類大功率的設(shè)備，可充電電池系統(tǒng)，特別是鎳-鎘和鎳金屬氫化物系統(tǒng)是最經(jīng)濟(jì)的選擇。然而，電池的使用對這些設(shè)備的設(shè)計人員提出了重要的挑戰(zhàn)，不使用穩(wěn)壓電源，設(shè)備不是運(yùn)行在其一特定電壓下，而是必須運(yùn)行在一個輸入電壓范圍內(nèi)。此外，隨著設(shè)備中不同子系統(tǒng)的接通和開斷，電池電壓連續(xù)地變化著，因此，問題是當(dāng)電子電路的偏壓在連續(xù)不斷變化時，使設(shè)備能夠始終如一地運(yùn)行。
無論在設(shè)備中或者在電池本身中，調(diào)節(jié)電池電壓的手段和知識確實(shí)是現(xiàn)有的。將未經(jīng)處理的電池電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定電壓而供給設(shè)備的集成化線性電壓調(diào)節(jié)器也是可以得到的。然而，鑒于運(yùn)行時間是一個關(guān)鍵的市場特性這個事實(shí)，線性調(diào)節(jié)器除了用于設(shè)備的小電流子系統(tǒng)外，均為很不經(jīng)濟(jì)的。投切式調(diào)節(jié)器(switched mode regulator)可以提供更有效的電池電壓調(diào)節(jié)手段，但是價格和復(fù)雜性也阻礙此種手段用于低電流子系統(tǒng)。因此，電池電壓可以以完全放電狀態(tài)到正在充電時的峰值電壓之間100％變化是留給便攜式設(shè)備的設(shè)計人員的競爭。
充電過程可以花費(fèi)一小時或更長的時間，當(dāng)電池正在充電時允許設(shè)備運(yùn)行便是十分有利的。其結(jié)果是設(shè)備容易受充電器電壓的影響。如前所述，最佳充電所需的峰值電壓可以是非常高的。允許設(shè)備有效地運(yùn)行在電池的運(yùn)行電壓范圍內(nèi)的解決方法因此可能會使設(shè)備在加以峰值充電器電壓時發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的損壞。對于手持通訊設(shè)備更是如此，它的無線電頻率放大器通常是直接跨接到未經(jīng)加工的電池電壓上。有經(jīng)驗(yàn)的電池系統(tǒng)設(shè)計人員通過限制充電器電壓來保護(hù)設(shè)備，以避免損壞，但是犧牲了充電時間作為補(bǔ)償。然而，第三方電池充電器的制造商可能并未認(rèn)識到這樣的限制，仍然生產(chǎn)和出售可能會損壞設(shè)備的充電器。出現(xiàn)這種情況時，用戶卻認(rèn)為是設(shè)備有缺陷，并未意識到問題戶是由充電器造成的。
設(shè)備可能受到過高充電器電壓影響的另一種情況出現(xiàn)于使用基于鋰離子的電池時?；诖祟惖碾姵貑卧谀芰棵芏确矫姹孺嚮姵赜酗@著的優(yōu)點(diǎn)，能向用戶提供較長的運(yùn)行時間，重量輕，或者是兩者兼而有之。然而，這類電池單元對電壓靈敏，為了安全起見，絕對不能在超過某一安全限制電壓下充電。為了確保安全，必須提供一個安全開關(guān)與電池單元串聯(lián)，在必要時切斷充電電流。安全開關(guān)用對電池電壓敏感的電路控制，當(dāng)電池電壓達(dá)到安全限制電壓時，電路便起動安全開關(guān)。在為鋰離子電池設(shè)計的充電器中，這種情況極少發(fā)生。然而，現(xiàn)有的事實(shí)是許多用戶并不愿買一個新的充電器僅僅是用在鋰離子電池充電，如果鋰離子電池設(shè)計成可以使用現(xiàn)有的鎳基系統(tǒng)充電器來充電將是有利的。在用鎳基系統(tǒng)充電器中充電的鋰離子電池的安全開關(guān)在每一個充電周期中都會切斷，因?yàn)殇囯x子電池的安全限制電壓大約為同樣用途的鎳基電池在充電時可以達(dá)到的電壓的三分之二。當(dāng)安全開關(guān)跳開時，鎳基系統(tǒng)充電器將提高其輸出電壓，以保持恒定電流調(diào)節(jié)。由于電池和安全開關(guān)形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)與設(shè)備并聯(lián)，最大充電器電壓便加在正在由電池供電的設(shè)備上。
因而，對于鎳基電池系統(tǒng)以及更特別的鋰離子電池，都需要在電池充電過程中保護(hù)相聯(lián)的設(shè)備免受充電器產(chǎn)生的過電壓。這種裝置應(yīng)駐存在電池組件內(nèi)，使電池可用于任何充電器中。


圖1為電池組件原理圖，其中包括根據(jù)本發(fā)明的過電壓保護(hù)電路；圖2為保護(hù)電路第一選擇方案的原理性電路圖；圖3為保護(hù)電路第二選擇方案的原理性電路圖；圖4為保護(hù)電路第三選擇方案的原理性電路圖。
說明書以及權(quán)利要求書中限定了本發(fā)明的被認(rèn)為新穎的特征，相信從以下的說明與附圖一起的研究中，將會更好地理解本發(fā)明。在附圖中，相同的標(biāo)號貫徹始終。
現(xiàn)在參考圖1，圖1中示出電池組件10，充電器12和所供電的設(shè)備14。電池組件10包括了至少一個電池單元16，保護(hù)開關(guān)28，響應(yīng)電池電壓和充電器電壓的控制電路26以及安全開關(guān)49，其中，電池單元16是鋰離子型。向設(shè)備供電的放電電流從電池單元16沿箭頭52的方向通過正設(shè)備接點(diǎn)20，然后從負(fù)設(shè)備接點(diǎn)24返回。當(dāng)電流從充電器沿箭頭54的方向流過正充電器接點(diǎn)18，然后通過負(fù)充電器接點(diǎn)22返回到充電器時，電池單元16由充電器12充電。無論是充電器的接點(diǎn)18，還是接點(diǎn)22都可以包括例如二極管19的阻斷器件，使電流只能沿充電方向流動，防止電池通過充電器接點(diǎn)放電。
保護(hù)開關(guān)28是由一個包括源極46，漏極48和柵極50的P溝道增強(qiáng)型金屬氧化物場效應(yīng)晶體管44組成，源極46連接到正充電器接點(diǎn)18，漏極48連接到電池單元16的正端，柵極50連接到帶有比較器輸出的控制電路26的輸出上；就是說，該輸出是在高電壓值和低電壓值之間切換。當(dāng)保護(hù)開關(guān)28允許電流流入電池組件10時，控制電路26的輸出吸引電流通過上拉電阻64，產(chǎn)生電壓并且使金屬氧化物場效應(yīng)晶體管MOSFET44偏置為最低電阻狀態(tài)，稱之為“接通”。當(dāng)控制電路26起動保護(hù)開關(guān)28，電流停止通過上拉電阻64流入控制電路26和流入MOSFET44的柵極50，因此，從MOSFET44上去掉使之變?yōu)楦唠娮璧钠珘?，稱之為“開斷”。其作用正如電氣接點(diǎn)被打開，從而防止電流和充電器電壓加在電池單元16和設(shè)備14上。
在采用鋰離子電池作為電池單元16的實(shí)施例中，安全開關(guān)49是由N溝道增強(qiáng)型MOSFET47組成，其位置是在電池單元的負(fù)端17和負(fù)接點(diǎn)22和24之間與電池單元16串聯(lián)。MOSFET47的柵極55通過由電阻51和電容53所形成的延遲電路，接到控制電路26的輸出上，使得MOSFET47接通或斷開動作緊接著保護(hù)開關(guān)28投切到同一對應(yīng)狀態(tài)以后。利用MOSFET作為安全開關(guān)49的優(yōu)點(diǎn)在于它利用本征二極管58，仍然允許設(shè)備14運(yùn)行。本征二極管58是生產(chǎn)MOSFET的副產(chǎn)品，是此類器件的一個眾所周知的特點(diǎn)。甚至在MOSFET47開斷時，放電電流將流過二極管58。在開關(guān)49開斷期間，充電器10通過提高它的輸出電壓，企圖繼續(xù)充電。如果沒有保護(hù)開關(guān)28，設(shè)備14可能被損壞。
控制電路26包括有反相輸入31，非反相輸入35和輸出39的運(yùn)算放大器作為比較器30；向運(yùn)算放大器非反相輸入35提供穩(wěn)定電壓的電壓參考腳33；以及向運(yùn)算放大器的反相輸入31提供與充電器電壓成比例的電壓的分壓器腳37。電壓參考腳33包括一個連接在運(yùn)算放大器非反相輸入35和負(fù)充電器接點(diǎn)22之間的電壓參考32，以及連接在運(yùn)算放大器非反相輸入35和正充電器接點(diǎn)18之間的電壓參考偏壓電阻34。盡管此處所示電壓參考偏壓電阻34是連接到正充電器接點(diǎn)18上，它也可以連接到任何充足的正電壓上，只要有足量電流通過它，使電壓參考32偏壓，以產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓。
分壓器腳37包括連接在負(fù)充電器接點(diǎn)22和運(yùn)算放大器反相輸入31之間的第一電阻38和連接在運(yùn)算放大器反相輸入31和一對相對二極管40和42陰極的公共接點(diǎn)41之間的第二電阻36，二極管40和42以跨立形式跨接在保護(hù)開關(guān)28上。二極管40的陽極連接到保護(hù)開關(guān)的源極46上，二極管42的陽極連接到保護(hù)開關(guān)的漏極48上。運(yùn)算放大器的輸出39提供了第一比較器輸出，它連接到安全開關(guān)49的延遲電阻51上，以及驅(qū)動晶體管57上。驅(qū)動晶體管57提供第二比較器輸出，去控制保護(hù)開關(guān)28，它最好是N溝道MOSFET，但是，用NPN型雙極晶體管也可以一樣有效。
跨接二極管40和42與包括安全開關(guān)49的電池組件一起使用，電池單元16是具有最大充電電壓的鋰離子型或其它類型。在鎳基電池系統(tǒng)中，電阻36可以連接到保護(hù)開關(guān)的源極46上，而不是二極管40上。由于這里有充電器通過設(shè)備的接點(diǎn)20和24向電池充電，用這一類充電器充電的鋰離子電池當(dāng)電池單元16達(dá)到安全限制電壓時，必須切斷充電電流。假如沒有二極管42，電阻36會是連接到保護(hù)開關(guān)MOSFET44的源極46上，如果保護(hù)開關(guān)28斷開，電壓通過保護(hù)開關(guān)MOSFET44的本征二極管43，仍然加在分壓器腳37上。其結(jié)果將是由于本征二極管43的正向偏轉(zhuǎn)電壓誤差，使加于運(yùn)算放大器反相輸入31上的電壓降低。控制電路26繼而會重新接通全部開關(guān)，并且周期性重復(fù)，使電路在接通和開斷之間振蕩。如圖所示設(shè)置二極管40和42，這種情況會消除，因?yàn)殡妷菏峭ㄟ^有相同誤差值的電壓，即二極管的正向偏壓的兩個二極管中任何一個加上的。如果電池是通過充電器接點(diǎn)18和22充電，然后，當(dāng)保護(hù)開關(guān)28開斷時，在充電器12企圖繼續(xù)充電時，充電器接點(diǎn)18和22將會提供更高的電壓。如果電池是通過設(shè)備接頭20和24充電，則，當(dāng)安全開關(guān)49開斷時，電壓從設(shè)備接頭20和24以相同的誤差加在分壓器腳37上，就像從充電器接點(diǎn)18和22一樣。
為了說明電池組件如何運(yùn)行，參考圖1，假設(shè)跨接于電池單元16上的電壓小于極限電壓。鎳基系統(tǒng)的極限電壓是設(shè)備不受損壞可以經(jīng)受的最大電壓。鋰離子基系統(tǒng)的極限電壓是電池單元的安全限制電壓，約為每單元4.3伏。選擇分壓器電阻38和36，使得電池電壓低于極限值時，供運(yùn)算放大器的反相輸入31的電壓低于供運(yùn)算放大器的非反相輸入35的電壓參考32的電壓。結(jié)果，運(yùn)算放大器的輸出39為如前所定義的高電壓。這樣引起保護(hù)開關(guān)28接通，如果是鋰離子基電池，安全開關(guān)49也將接通。在此期間，由于全部開關(guān)接通，充電器12加在電池單元16上的電壓與加在設(shè)備14上的電壓相同。
如果電池/充電器電壓達(dá)到極限電壓，分壓器腳37的電阻36和38值是使得運(yùn)算放大器反相輸入31的電壓剛好超過電壓參考32供給運(yùn)算放大器非反相輸入35的電壓。其結(jié)果是運(yùn)算放大器輸出39接通到非常低的電壓，稱之為“低”，同時全部開關(guān)開斷。在使用鋰離子基電池的情況下，保護(hù)開關(guān)28開斷以后，安全開關(guān)49便開斷。隨著保護(hù)開關(guān)28開斷，充電器接點(diǎn)18和20之間的電壓上升到充電器12的最大輸出電壓，通過二極管40加于分壓器電阻36和38上，使運(yùn)算放大器輸出39保持低電壓狀態(tài)，并且保持全部開關(guān)開斷。
現(xiàn)在參考圖2，圖中示出圖1所示電池組件10的第一選擇實(shí)施例。在本實(shí)施例中，保護(hù)開關(guān)28包括至少一個雙極晶體管，最好是兩個晶體管，圖中為晶體管70和72，代替了圖1中的P溝道增強(qiáng)型MOSFET44。雙極晶體管70的射極74連接到正充電器接點(diǎn)18，集電極76連接到電池單元16和正設(shè)備接點(diǎn)20。雙極晶體管70的基極78連接到雙極晶體管72的射極80。晶體管72的集電極82連接到晶體管70的集電極。兩個同樣極性PNP或NPN的雙極晶體管的安排被稱為“達(dá)林頓結(jié)線”(darlingtonconfiguration)。按照這一結(jié)線，效應(yīng)晶體管(effective transistor)有射極74，集電極76，基極84。效應(yīng)晶體管的基極84連接到驅(qū)動晶體管57上。圖2的實(shí)施例不需要圖1中的上拉電阻64可能是可取的。
在圖1和圖2中，保護(hù)開關(guān)28電氣連接到接點(diǎn)18和20之間。這些接點(diǎn)限定了電池組件10的最大電氣上正側(cè)。此線也被稱為“高側(cè)”。電流從充電器12進(jìn)入電池組10，首先經(jīng)過高側(cè)線進(jìn)入電池單元16，由接點(diǎn)22和24規(guī)定的線返回充電器12。第二條線是最小電氣上正側(cè)，被稱為“低側(cè)”。相應(yīng)地，圖1和圖2的實(shí)施例是安排為高側(cè)結(jié)線。
相反地，如圖3和4所示，圖1和2中所示的保護(hù)開關(guān)在電氣上連接在低側(cè)結(jié)線。更準(zhǔn)確地說，在圖3中特殊的N溝道MOSFET60的源極62和漏極68電氣上連接于接點(diǎn)22和24之間。柵極66電氣上連接到控制電路26的運(yùn)算放大器30的輸出端，以及電阻64和安全開關(guān)49上(在電池單元16為鋰離子型的情況下)。類似地在圖4中，保護(hù)開關(guān)28連接在低側(cè)結(jié)線上，為至少一個NPN型雙極晶體管，如圖中所示為兩個70和72，按圖2所示的達(dá)林頓結(jié)線連接，構(gòu)成一個效應(yīng)晶體管。在采用保護(hù)開關(guān)28的低側(cè)結(jié)線實(shí)施例中，與鋰離子電池配套所用的跨步二極管40和42連接在分壓器電阻38(它們的陽極構(gòu)成一個公共陽極)及跨接在保護(hù)開關(guān)28上的它們的陰極之間。電阻36連接到正的充電接頭。
在說明和敘述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例后，可清楚看到本發(fā)明不是很局限的。有許多改進(jìn)、變化、變異、替代以及等效，在不離開由附上的本發(fā)明的權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，對于熟悉本技術(shù)的人是可以做到這一點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種可充電電池組件，有接受充電電流的正充電接點(diǎn)；返回所述充電電流的負(fù)充電接點(diǎn)；向連接到所述電池組件上設(shè)備供電的設(shè)備接點(diǎn)，其中，所述電池組件是通過所述充電接點(diǎn)充電，同時通過所述設(shè)備接點(diǎn)向所述設(shè)備供電，所述電池組件包括至少一個帶有正端和負(fù)端的電池單元；電氣上串聯(lián)在所述充電接點(diǎn)和所述至少一個電池單元之間的保護(hù)開關(guān)裝置；和控制電路，其中的比較器輸出根據(jù)所述充電接點(diǎn)的電壓起動所述保護(hù)開關(guān)裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的電池組件，其中，所述保護(hù)開關(guān)裝置由增強(qiáng)型MOSFET組成，它包括源極，漏極和柵極，所述源極電氣上連接到所述正充電接點(diǎn)，所述漏極電氣上連接到至少一個電池單元，所述柵極電氣上連接到所述控制電路的所述比較器輸出上。
3.如權(quán)利要求2所述的電池組件，其中，所述增強(qiáng)型MOSFET是P溝道型，在高側(cè)結(jié)線中，它在電氣上連接于所述充電接點(diǎn)和所述至少一個電池單元之間。
4.如權(quán)利要求2所述的電池組件，其中，所述增強(qiáng)型MOSFET是N溝道型，在低側(cè)結(jié)線中，它在電氣上連接于所述充電接點(diǎn)和所述至少一個電池單元之間。
5.如權(quán)利要求1所述的電池組件，其中，所述保護(hù)開關(guān)裝置由包括發(fā)射極，集電極和基極的雙極晶體管組成，所述發(fā)射極電氣上連接到所述正充電接點(diǎn)，所述集電極連接到所述至少一個電池單元，所述基極連接到所述控制電路的所述比較器輸出。
6.如權(quán)利要求5所述的電池組件，其中，所述雙極晶體管為PNP型，它在高側(cè)接線中電氣上連接在所述充電接點(diǎn)和所述至少一個電池單元之間。
7.如權(quán)利要求5所述的電池組件，其中，所述雙極晶體管為NPN型，它在低側(cè)結(jié)線中，電氣上連接在所述充電接點(diǎn)和所述至少一個電池單元之間。
8.如權(quán)利要求1所述的電池組件，其中，所述保護(hù)開關(guān)裝置由一對按達(dá)林頓結(jié)線布置的雙極晶體管組成，形成一個具有發(fā)射極，集電極和基極的效應(yīng)晶體管，所述發(fā)射極電氣上連接到所述正充電接點(diǎn)，所述集電極連接到所述至少一個電池單元，所述基極連接到所述控制電路的所述比較器輸出上。
9.如權(quán)利要求8所述的電池組件，其中，所述一對雙極晶體管是PNP型，它在高側(cè)結(jié)線中電氣連接在所述充電接點(diǎn)和所述至少一個電池單元之間。
10.如權(quán)利要求8所述的電池組件，其中，所述一對雙極晶體管是NPN型，它在低側(cè)結(jié)線中，電氣上連接在所述充電接點(diǎn)和所述至少一個電池單元之間。
11.如權(quán)利要求1所述的電池組件，其中，所述控制電路包括比較器裝置，它具有反相輸入，非反相輸入和使比較器在所述輸入的相對電壓值基礎(chǔ)上運(yùn)行的輸出；向所述比較器裝置的所述非反相輸入提供參考電壓的電壓參考裝置；和向所述比較器裝置的所述反相輸入提供與所述電池組件的電壓成比例的電壓的分壓器裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的電池組件，其中，所述電壓參考裝置包括連接在所述比較裝置的非反相輸入和所述至少一個電池單元的所述負(fù)端之間的電壓參考；和向所述電壓參考提供偏置電流的偏置電阻，它連接在所述比較器裝置的所述非反相輸入及正電壓之間。
13.如權(quán)利要求11所述的電池組件，其中，所述分壓器裝置包括連接在所述比較器裝置的所述反相輸入和所述至少一個電池單元的所述負(fù)端之間的第一電阻；和連接在所述比較器裝置的所述反相輸入和所述正充電接點(diǎn)之間的第二電阻。
14.如權(quán)利要求1所述的電池組件，其中所述至少一個電池單元是鋰離子型電池單元，并且所述電池組件還包括安全開關(guān)，其包括電耦接到所述控制電路和所述設(shè)備接點(diǎn)的MOSFET和所述至少一個電池單元。
15.一種可充電電池組件，包括有接受充電電流的正接點(diǎn)和返回所述充電電流的負(fù)接點(diǎn)的充電器接點(diǎn)；還包括有向設(shè)備提供電流對所述設(shè)備供電的正接點(diǎn)和接受從所述設(shè)備流出電流的負(fù)接點(diǎn)的設(shè)備接點(diǎn)，其中，所述電池組件是通過所述充電接點(diǎn)裝置充電，同時通過所述設(shè)備接點(diǎn)裝置向所述設(shè)備供電，所述電池組件包括有預(yù)先規(guī)定上限充電電壓的至少一個鋰電池單元；電氣上串聯(lián)在所述充電接點(diǎn)裝置和所述至少一個電池單元之間的保護(hù)開關(guān)裝置；電氣上串聯(lián)在所述至少一個電池單元和所述負(fù)設(shè)備接點(diǎn)之間的安全開關(guān)裝置；和控制電路裝置，有連接到所述安全開關(guān)裝置，根據(jù)所述至少一個電池單元的電壓起動所述安全開關(guān)的第一比較器輸出以及連接到所述保護(hù)開關(guān)，根據(jù)所述至少一個電池單元電壓，起動所述保護(hù)開關(guān)的第二比較器輸出。
16.如權(quán)利要求15所述的電池組件，其中，所述保護(hù)開關(guān)裝置由增強(qiáng)型MOSFET組成，它包括源極，漏極和柵極，所述源極電氣上連接到所述充電接點(diǎn)，所述漏極電氣上連接到所述至少一個電池單元，所述柵極電氣上連接到所述控制電路裝置的所述第二比較器輸出上。
17.如權(quán)利要求16所述的電池組件，其中，所述增強(qiáng)型MOSFET是P溝道型，在高側(cè)結(jié)線中，它在電氣上連接在所述充電接點(diǎn)和所述至少一個電池單元之間。
18.如權(quán)利要求16所述的電池組件，其中，所述增強(qiáng)型MOSFET是N溝道型，在低側(cè)結(jié)線中，它在電氣上連接在所述充電接點(diǎn)裝置和所述至少一個電池單元之間。
19.如權(quán)利要求15所述的電池組件，其中，所述保護(hù)開關(guān)裝置由包括發(fā)射極，集電極和基極的雙極晶體管組成，所述發(fā)射極電氣上連接到所述充電接點(diǎn)裝置，所述集電極電氣上連接到所述至少一個電池單元，所述基極電氣上連接到所述控制電路裝置的所述第二比較器輸出。
20.如權(quán)利要求19所述的電池組件，其中，所述雙極晶體管是PNP型，在高側(cè)結(jié)線中，它在電氣上連接到所述充電接點(diǎn)和所述至少一個電池單元之間。
21.如權(quán)利要求19所述的電池組件，其中，所述雙極晶體管是NPN型，在低側(cè)結(jié)線中，它在電氣上連接到所述充電接點(diǎn)和所述至少一個電池單元之間。
22.如權(quán)利要求15所述的電池組件，其中，所述保護(hù)開關(guān)裝置由一對按達(dá)林頓結(jié)線布置的雙極晶體管組成，形成一個具有發(fā)射極，集電極和基極的效應(yīng)晶體管，所述發(fā)射極電氣上連接到所述充電接點(diǎn)裝置，所述集電極電氣上連接到所述至少一個電池單元，所述基極電氣上連接到所述控制電路裝置的所述第二比較器輸出上。
23.如權(quán)利要求22所述的電池組件，其中，所述一對雙極晶體管是PNP型，在高側(cè)結(jié)線中，它在電氣上連接在所述充電接點(diǎn)和所述至少一個電池單元之間。
24.如權(quán)利要求22所述的電池組件，其中，所述一對雙極晶體管是NPN型，在低側(cè)結(jié)線中，它在電氣上連接在所述充電接點(diǎn)和所述至少一個電池單元之間。
25.如權(quán)利要求15所述的電池組件，其中，所述控制電路包括比較器裝置，它具有反相輸入，非反相輸入和使比較器在所述輸入的相對電壓值基礎(chǔ)上運(yùn)行的輸出，所述輸出提供所述第一比較器輸出；電壓參考裝置，向所述比較器裝置的所述非反相輸入提供參考電壓；分壓器裝置，向所述比較器裝置的所述反相輸入提供與所述電池組件的電壓成比例的電壓。
26.如權(quán)利要求25所述的電池組件，其中，所述電壓參考裝置包括連接在所述比較器裝置的非反相輸入和所述負(fù)接點(diǎn)之間的電壓參考；和連接在所述比較器裝置的所述非反向輸入和正電壓之間，向所述電壓參考提供偏置電流的偏置電阻。
27.如權(quán)利要求26所述的電池組件，其中，所述保護(hù)開關(guān)裝置以高側(cè)結(jié)線連接，所述分壓器裝置包括第一和第二二極管，各有陽極和陰極，所述第一二極管的陽極連接到所述正充電接點(diǎn)，所述第二二極管的陽極連接到所述至少一個電池單元的所述正端，所述第一和所述第二二極管的所述陰極連接到公共節(jié)點(diǎn)；第一電阻，連接在所述比較器裝置的所述反相輸入和所述至少一個電池單元的所述負(fù)端之間；和第二電阻，連接在所述比較器裝置的所述反相輸入和所述公共節(jié)點(diǎn)之間。
28.如權(quán)利要求15所述的電池組件，其中，所述安全開關(guān)裝置包括N溝道增強(qiáng)型MOSFET，具有柵極，漏極和源極，所述漏極連接到所述至少一個電池單元，所述源極連接到所述負(fù)設(shè)備接點(diǎn)；連接在所述N溝道增強(qiáng)型MOSFET的所述柵極和所述負(fù)設(shè)備接點(diǎn)之間的電容器；和連接在所述N溝道增強(qiáng)型MOSFET的所述柵極和所述控制電路的所述第一比較器輸出之間的電阻。
全文摘要
供電給對輸入電壓敏感的設(shè)備14的電池組件12包括保護(hù)開關(guān)28和控制電路26。當(dāng)電池件12由充電器10充電時，電池組件的電壓達(dá)到設(shè)備14的最大安全值，控制電路26使保護(hù)開關(guān)28電氣上開斷，以保護(hù)設(shè)備14防止充電器輸出可能的過電壓。如果電池單元16是鋰離子型電池或有最大安全電壓的類型電池，還要包括安全開關(guān)49去切斷通過電池單元16的充電電流52。采用電阻/電容結(jié)線51，53，使安全開關(guān)49延遲動作，所以，它在保護(hù)開關(guān)28以后開斷。安全開關(guān)49包括二極管58，在安全開關(guān)切斷充電電流的同時，允許設(shè)備14繼續(xù)供電。此外，如果電池組件12通過設(shè)備接點(diǎn)20和24充電，需要二極管40和42來消除控制電路26的測量誤差。
文檔編號H02J7/00GK1163019SQ95196000
公開日1997年10月22日 申請日期1995年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月31日
發(fā)明者約瑟·M·佛南德, 斯考特·M·伽勒特, 沃諾·米多斯 申請人:摩托羅拉公司