CN101286646A - 携带式装置的充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种携带式装置的充电装置，其运用于对携带式装置的一电池模块充电，充电装置包含一感测电路、一控制单元以及一线性充电电路。感测电路检测一电源转换器插入携带式装置时产生一感测信号，并传送至控制单元，控制单元依据感测信号与电池模块的电量产生一控制信号，其特征在于线性充电电路接收感测电路的一输出电源并依据控制信号对电池模块充电。

Description

携带式装置的充电装置

技术领域

本发明涉及一种充电装置，尤其是涉及一种携带式充电装置。

背景技术

在现今科技越来越进步的社会，许多的科技产品不断地推陈出新，比如手机(mobile phone)、个人数字助理(Personal Data Assistant，PDA)、手持式计算机(Hand-held computer)、笔记型计算机(notebook computer)等等携带式装置，其方便携带的特性，让使用者随时随地就能交流信息，沟通人际、存取数据、累积知识，进一步提升使用者生活质量与工作效率，因此，若要使该些携带式装置的使用时间长久，携带式装置的电池的使用与充电就显得特别重要。

请参考图1，其为已知技术的交换式充电装置的方块图。如图所示，其包含一感测电路12’、一交换式充电电路14’、一控制单元16’、一电池模块18’以及一电压转换器20’(DC/DC)。当一电源转换器22’插入携带式装置10’，感测电路12’检测到电源转换器的一输出电源时，产生一感测信号并传送至控制单元16’，且分别传送输出电源至电压转换器20’与交换式充电电路14’，其中，当携带式装置10’处于开机状态时，因负载大而使电压转换器20’须输出较大输出电源，相对于当携带式装置10’处于关机或是休眠状态时，其电压转换器20’需输出的输出电源较小，因此交换式充电电路14’可由此切换快速充电模式与慢速充电模式，当携带式装置10’处于开机状态时，则进行慢速充电模式，当携带式装置10’处于关机或是休眠状态时，则进行快速充电模式，当电池模块18’的电量充满时，则通过一系统管理总线(System Management Bus，SMBus)传送信号至控制单元，控制单元接收该信号时，则传送一关闭信号至交换式充电电路，以控制该交换式充电电路停止对电池模块18’进行充电。

请同时参考图2，其为已知技术的交换式充电装置的电路示意图，如图所示，其与图1不同之处在于一第一开关电路24’、一第二开关电路26’，一电阻28’与交换式充电电路14’。第一开关电路24’耦接于电源转换器22’与交换式充电电路14’之间，并依据感测信号而导通第一开关电路24’。第二开关电路26’耦接于交换式充电电路与电池模块18’之间，并依据控制单元16’传送的一致能信号而导通/截止，电阻28’耦接于第一开关电路与交换式充电电路之间，将输出电源为一输出电流转换为一输出电压。

交换式充电电路14’还包括一第一开关140’、一第二开关142’、一电感144’、一电容146’、一电阻148’以及一交换式控制器150’。第一开关140’耦接电阻28’，第二开关142’耦接第一开关140’与接地端，电感144’耦接第一开关140’与第二开关142’，电容146’耦接于电感144’与接地端之间，电阻148’耦接于电感144’与电容146’的交接处与第二开关电路26’之间。

交换式控制器140’耦接于第一开关电路24’与第二开关电路26’之间、并耦接第一开关140’、第二开关142’与控制单元16’，交换式控制器150’依据控制信号，控制第一开关140’与第二开关142’，以快速模式或是慢速模式对电池模块18’进行充电。

由于交换式控制器150’必须不断切换第一开关140’与第二开关142’，因此交换式控制器的电路复杂并且交换式充电电路14’内设置电感144’，因此功率损失大，而且，当第一开关140’与第二开关142’在电路的设计上，若位置相近时，容易产生电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)，所以在电路设计上较为复杂。

因此，如何针对上述问题而提出一种新颖携带式装置的充电装置，不仅可避免因过电流或过电压而损坏充电电路，另外功率损失低并电路设计简单且成本低，可解决上述的问题。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种携带式装置的充电装置，其电路设计简单，不需反复切换并无电感而功率损耗低。

本发明的次要目的，在于提供一种携带式装置的充电装置，其电路容易布局、成本低、效率高，电磁干扰小。

本发明的另一目的，在于提供一种携带式装置的充电装置，其设置开关电路避免过电流或过电压，以作为保护电路之用。

本发明的另一目的，在于提供一种携带式装置的充电装置，其设置保护电路避免过电流或过电压，以作为保护电路之用。

本发明的携带式装置的充电装置，其包含一感测电路、一控制单元以及一线性充电电路。感测电路检测一电源转换器插入携带式装置的电压而产生一感测信号，并传送至控制单元，控制单元依据感测信号与电池模块的电量产生一控制信号，其特征在于线性充电电路接收感测电路的一输出电源并依据控制信号对电池模块充电，又可依据电池模块的电压而切换快速充电模式或慢速充电模式。

附图说明

图1为已知技术的交换式充电装置的方块图；

图2为已知技术的交换式充电装置的电路示意图；

图3为本发明的一较佳实施例的方块图；及

图4为本发明的一较佳实施例的电路示意图。

附图符号说明

10’携带式装置

12’感测电路

14’交换式充电电路

140’第一开关

142’第二开关

144’电感

146’电容

148’电阻

150’交换式控制器

16’控制单元

18’电池模块

20’电压转换器

22’电源转换器

24’第一开关电路

26’第二开关电路

28’电阻

10充电电路

12感测电路

120传感器

122开关电路

1220第一开关

1222第四开关

1224第五开关

124转换组件

14控制单元

16线性充电电路

160充电开关

162线性控制器

164第一电组

166保护电路

1660保护开关

1662检测电阻

168开关电路

1680第四开关

1682第五开关

20电源转换器

30电池模块

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所实现的功效有更进一步的了解与认识，现以较佳的实施例并结合附图作详细说明如下。

请参考图3，其为本发明的一较佳实施例的方块图。如图所示，本发明的携带式装置的充电装置10，其包含一感测电路12、一控制单元14以及一线性充电电路16。携带式装置的充电装置10应用于对携带式装置的一电池模块20充电。携带式装置可为笔记型计算机或者个人数字助理(PersonalData Assistant，PDA)等携带式装置。感测电路12用于检测一电源转换器30是否插入于携带式装置，当感测电路12检测电源转换器30插入至携带式装置时，则对应产生一感测信号并传送至控制单元14，控制单元14依据感测信号与电池模块20的电量产生一控制信号。线性充电电路16，其接收电源转换器30通过感测电路12所传送的一输出电源并依据控制信号对电池模块20进行充电。

其中，控制单元14通过一系统管理总线(System Management Bus，SMBus)读取电池模块20的状态，以依据电池模块20的状态控制线性充电电路16对电池模块20进行充电。此外，电源转换器30的输出电源还传送至一电压转换器40，电压转换器40转换电源转换器30所传送的输出电源，并供给携带式装置的内部电路与组件所需的电源。

请参考图4，其为本发明的一较佳实施例的电路图。如图所示，感测电路12包括一传感器120与一开关电路122。传感器120设置于携带式装置并耦接开关电路122与控制单元14，开关电路122耦接于线性充电电路16。当电源转换器30插入至携带式装置时，传感器120即耦接于电源转换器30与控制单元14之间。传感器120用于感测电源转换器30是否有输出电源至携带式装置，以对应产生一感测信号并传送至控制单元14与开关电路122，而驱使开关电路122导通以传送输出电源至线性充电电路16。

由于电源转换器20最初插入携带式装置时，电源转换器30传送至携带式装置的输出电源会具有一弹跳现象，所以此时的输出电源处在不稳定的状态，因此传感器120检测电源转换器30的输出电源时，不会在最初检测到有输出电源时随即传送感测信号至控制单元14与开关电路122，传感器120会持续检测到输出电源为稳定电源后，例如输出电源的电压为固定电压时，才会发送感测信号至控制单元14与开关电路122，以导通开关电路122传送输出电源至线性充电电路16，如此即可避免传送不稳定的输出电源至线性充电电路16而影响充电效能。

开关电路122依据感测信号而导通，即当传感器120检测到电源转换器30输出有稳定的输出电源而传送感测信号至开关电路122时，开关电路122才会导通使输出电源可传送至线性充电电路16，如此可避免电源转换器20最初插入携带式装置时，由于输出电源不稳定而影响携带式装置的内部电路或组件，并可避免电源转换器30没插入携带式装置时，环境噪声干扰携带式装置。

如上所述，开关电路122包括一第一开关1220、一第二开关1222与一第三开关1224。第一开关1220，其耦接传感器120与接地端并依据感测信号而导通；第二开关1222，其耦接第一开关1220与线性充电电路16，并在第一开关1220导通下而导通；第三开关1224，其接收输出电源并耦接第一开关1220与第二开关1222，第三开关1224也在第一开关1220导通下而导通。此外，上述仅为本发明的一较佳实施例，开关电路122并不局限设置于感测电路12内，其也可设置于感测电路12外。

线性充电电路16具有两种充电模式，其分别为一快速充电模式与一慢速充电模式。线性充电电路16包括一充电开关160、一线性控制器162以及一充电电阻164。充电开关160，其耦接于感测电路12与电池模块30之间。线性控制器162，其依据控制单元14所传送的控制信号产生一第一信号而控制充电开关160导通/截止。充电电阻164并联于充电开关160。当充电开关160导通时，电源转换器30的输出电源可经充电开关160而对电池模块20充电，若充电开关160截止时，输出电源即会经由充电电阻164而对电池模块20进行充电。由上述比较可得知，由于充电开关160导通时，输出电源会经由阻抗小的路径对电池模块20进行充电，即由大电流对电池模块20进行充电而为快速充电模式。相对来说，当充电开关160截止时，输出电源会经由阻抗路径较大的充电电阻164，以小电流方式对电池模块20进行充电，而为慢速充电模式。

当电源转换器30插入至携带式装置时，控制单元14会检测电池模块20的状态而传送控制信号至线性控制器162，以决定使用快速充电模式或慢速充电模式对电池模块20充电，即是当控制单元14检测电池模块20的电量超过一阈值，也就是超过电池模块20的可储存电量的一固定百分比时，本发明的较佳实施例为70％-80％之间，控制单元14则传送控制信号至线性充电电路16，驱使线性充电电路16截止充电开关160而以慢速充电模式进行充电。反之，电池模块20的电量低于阈值时，则导通充电开关160而以快速充电模式进行充电。

此外，本发明决定线性充电电路16使用快速充电模式或慢速充电模式进行充电的另一较佳实施例为控制单元14检测携带式装置是否处于一休眠状态或是一关机状态，若是控制单元14则控制线性控制器162驱使充电开关160导通，而以快速充电模式进行充电。另外，线性控制器162在快速充电模式下，会检测电池模块20的储存电量，当储存电量达到阈值时，线性控制器162会截止充电开关160，而切换快速充电模式为慢速充电模式对该电池模块20充电。

一开关电路168，其耦接于充电开关160与电池模块20之间，线性控制器162依据控制信号产生第一信号，而导通/截止开关电路168，即开启或关闭线性充电电路16对电池模块20充电。当感测电路12检测到电源转换器30的输出电源而传送感测信号至控制单元14，会驱使控制单元14控制线性控制器162导通开关电路168而进行充电。之后，当控制单元14检测电池模块20已充满电能后，即会驱使线性控制器162截止开关电路168，使线性充电电路16停止对电池模块20充电。

上述开关电路168包括一第四开关1680与一第五开关1682。第四开关1680，其耦接线性控制器162与接地端，而依据控制信号而导通/截止；第五开关1682，其耦接于充电开关160与电池模块20之间，且耦接第四开关1680，第五开关1682依据第四开关1680的状态而导通/截止，当第四开关1680导通时第五开关1682也导通，如此输出电源即会对电池模块20进行充电。当控制单元检测电池模块20以充足电源时，则会驱使线性控制器162截止第四开关1680而截止第五开关1682。上述开关电路168仅为本发明的一实施例，其可设置于线性充电电路16外，并直接由控制单元14控制开关电路168导通/截止。

此外，电源转换器30所输出的输出电源等比于携带式装置的电源总消耗量，所以本发明通过线性控制器162检测输出电源，并对应产生一检测信号至控制单元14，以供控制单元14得知携带式装置的电源总消耗量，并进而判断目前电源转换器30所提供的输出电源是否已达电源转换器的额定供应量，以依据判断结果对应产生控制信号，控制开关电路168导通/截止。也就是说，当输出电源过大时，控制单元则会截止开关电路168，以提供充电用的电源至携带式装置内部的电路与组件，而维持携带式装置的运作效能，以避免影响携带式装置的运作，且可保护携带式装置。

由于电源转换器30在插入至携带式装置时，电池模块20的电压会与电源转换器30的输出电压有所差异，所以当开关电路168导通进行充电时，电源转换器30的输出电压会降至等于电池模块20的电压以进行充电，此时容易产生过大电流，因此容易使电路受到影响。基于此因素，本发明的线性充电电路16还包括一保护电路166，其接收输出电源并耦接于充电开关160、线性控制器162与接地端，线性控制器162会在开关电路168导通前，依据电池模块20的电源与电源转换器30的输出电源的差异，产生一第二信号以控制保护电路166导通/截止，以避免产生大电流。本发明在开关电路与保护电路166之间，用于转换电源转换器的一输出电流为一输出电压，以传送至线性控制器162，供线性控制器162依据输出电压与电池模块20的电压的差异，产生第二信号。

保护电路166，其包括一保护开关1660，用于接收输出电源并耦接于接地端、线性控制器16与充电开关160，且依据第二信号而导通/截止。线性控制器162会在开关电路168导通前，先判断电源转换器30的输出电压与电池模块20的电压是否有所差异，若有所差异时则产生第二信号导通保护开关1660，以降低输出电压。当输出电压等于电池模块20的电压时，线性控制器162则会截止保护开关1660且会导通开关电路168。为了避免输出电压降至过低电平而必须耗时再升高电压，因此本发明的保护电路166还包括一检测电阻1662，其耦接于保护开关1660与接地端之间且耦接线性控制器162，线性控制器162会检测该检测电阻1662的一电流，若电流达到一阈值时则截止保护开关1660。本发明上述所提及的开关都可为晶体管。

综上所述，本发明的携带式装置的充电装置，其包含一感测电路、一控制单元以及一线性充电电路。感测电路检测一电源转换器插入携带式装置时产生一感测信号，控制单元依据感测信号与电池模块的电量产生一控制信号，线性充电电路，接收感测电路的一输出电源并依据控制信号对电池模块充电。

以上所述，仅为本发明的一较佳实施例，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求所述的形状、构造、特征及精神所做的均等变化与修饰，均应包含于本发明的权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种携带式装置的充电装置，其运用于对一携带式装置的一电池模块充电，该充电装置包含一感测电路与一控制单元，该感测电路检测一电源转换器插入该携带式装置时产生一感测信号，并传送至该控制单元，该控制单元依据该感测信号与该电池模块的电量产生一控制信号，其特征在于：

一线性充电电路，接收该电源转换器的一输出电源并依据该控制信号对该电池模块充电。

2.如权利要求1所述的装置，其中该线性充电电路依据该控制信号，相对以一快速充电模式或一慢速充电模式对该电池模块充电。

3.如权利要求2所述的装置，其中该控制单元检测该携带式装置在一休眠状态或是一关机状态时，该控制单元传送该控制信号至该线性充电电路，控制该线性充电电路以该快速充电模式对该电池模块充电。

4.如权利要求2所述的装置，其中该线性充电电路以该快速充电模式对该电池模块进行充电时，该线性充电电路检测该电池模块的电量至一阈值时，切换该快速充电模式为该慢速充电模式对该电池模块充电。

5.如权利要求1所述的装置，其中该线性充电电路包括：

一充电开关，耦接于该电源转换器与该电池模块之间；

一线性控制器，依据该控制信号产生一第一信号控制该充电开关导通/截止，该充电开关导通时，该电源转换器的该输出电源经该充电开关快速对该电池模块充电；及

一充电电阻，并联于该充电开关，该充电开关截止时，该输出电源经该充电电阻慢速对该电池模块进行充电。

6.如权利要求5所述的装置，其中该线性充电电路快速对该电池模块进行充电时，该线性控制器检测该电池模块的电量至一阈值时，截止该充电开关。

7.如权利要求5所述的装置，其中该充电开关为一晶体管。

8.如权利要求5所述的装置，其中该线性充电电路还包括：

一保护电路，接收该输出电源并耦接于该充电开关、该线性控制器与一接地端，该线性控制器依据该电池模块的电源与该电源转换器的该输出电源的差异，产生一第二信号控制该保护电路导通/截止。

9.如权利要求5所述的装置，其中该开关电路还包括：

一第四开关，耦接该线性控制器与该接地端，依据该第一信号而导通/截止；以及

一第五开关，耦接于该充电开关与该电池模块之间，且耦接该第四开关，该第五开关依据该第四开关的状态而导通/截止。

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