CN101331660B - 用于小型电器设备的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于由蓄电池驱动的小型电器设备的电子电路,该小型电器设备能够通过外置电源感应式地供电。所述电路包括用于给蓄电池(A)充电的充电电路,该充电电路具有整流二极管(D2)和用于生成交流电的充电线圈(L2),其中,蓄电池(A)与整流二极管(D2)和充电线圈(L2)串联连接。此外,该电路还包括具有作为用于显示蓄电池(A)的充电过程和/或充电状态的显示装置的发光二极管(LED)和用于控制发光二极管(LED)和蓄电池(A)的充电过程的控制电路(uC),其中,充电线圈(L2)的端部或者与整流二极管(D2)的阳极以及发光二极管(LED)的阴极连接,或者与整流二极管(D2)的阴极以及发光二极管(LED)的阳极连接。如果控制电路(uC)不工作,蓄电池(A)也能够被充电。

Description

用于小型电器设备的电路
技术领域
本发明涉及一种用于由蓄电池驱动的小型电器设备,例如电动牙刷或者电动剃须刀,的电子电路,充电器能够感应式地给该小型电器设备的蓄电池充电,并且该小型电器设备优选具有用于显示蓄电池的充电过程和/或充电状态的显示装置。
背景技术
EP 0 875 978公开了一种由蓄电池驱动的设备,其具有电子电路和蓄电池,蓄电池可以通过充电装置来充电。在这里可能会出现这样的情况,即,在已被放电的蓄电池情况下,由充电装置提供的电压可能会断开,并且该电子电路不再工作。为了避免这种情况,在蓄电池充电过程中以来自电容器的足够高的电压给该电子电路供电,该电容器借助二极管由充电装置充电。对电容器的充电这样实现,即电子开关不断重复地、短时间地中断蓄电池的充电过程,由此给充电装置卸去负载,并且充电装置的电压将上升到使得能够通过二极管给所述电容器充电的程度。在蓄电池充电过程中,所述电容器于是给该电子电路供电。电容器是这样选择参数的,即在其放电过程中(即蓄电池充电过程中)其电压仅在一个允许的范围内下降。
发明内容
本发明的任务在于,提供一种用于由蓄电池驱动的小型电器设备的电子电路,该电子电路具有尽可能少的构件,从而具有少的空间需求,并且是廉价的。
根据本发明的电子电路被构想用于由蓄电池驱动的小型电器设备,例如用于电动牙刷或者电动剃须刀,该小型电器设备具有两种不同的运行状态,即第一状态和第二状态,在该第一状态中小型电器设备被使用者操作,在该第二状态中小型电器设备与充电站感应式地连接。显示装置能够在蓄电池充电时,把充电过程以信号表示;和/或在充电结束后,把蓄电池的充电状态以信号表示。
发光二极管被设计为用于显示蓄电池的充电过程和/或充电状态的显示装置,其中该电子电路具有重要的优点:能够使用这样的发光二极管,其正向电压大于蓄电池电压。这样,例如能够通过蓝色发光二极管表示充电过程和/或充电状态,尽管该小型电器设备是以仅具有一个电池单元的蓄电池驱动的。此外该电路这样构造,即发光二极管肯定不会被施加反向的电压。
根据本发明的电子电路包括其自身为已知的串联电路,该串联电路包括蓄电池、整流二极管和充电线圈。如果充电线圈与充电器耦合,则该充电线圈供应交流电,该交流电通过整流二极管被整流,并且给蓄电池充电。根据蓄电池的极性或者所应用的电子构件的类型(例如以npn型晶体管代替pnp型晶体管),充电线圈的端部或者与整流二极管的阳极和发光二极管的阴极连接,或者与整流二极管的阴极和发光二极管的阳极连接。该电子电路还包括用于控制发光二极管、控制蓄电池充电过程以及负载的控制电路,所述负载在电动牙刷或电动剃须刀的情况下例如由电动马达组成。该控制电路由蓄电池供以电流。该电子电路的基本优点在于,即使在蓄电池深度放电的情况下(这也意味着,当控制电路不工作时),也能够给蓄电池充电。当蓄电池电压足够大时,该控制电路工作并在需要时结束蓄电池的充电,这通过控制电路控制可控开关来实现,该可控开关一定程度地短接由充电线圈提供的交流电,这意味着,充电电流不再能流入到蓄电池中,而是仅流经可控开关、整流二极管以及如需要时流经发光二极管。该发光二极管能够由控制电路通过另一个可控开关接通和关断。充电过程的停止将结合其自身为已知的判断条件来实现,例如蓄电池电压、充电和/或放电时间、充电和/或放电电流,和/或蓄电池温度等等。
附图说明
下面将结合实施例阐述图中所示的根据本发明的电子电路,其中,相同的构件以相同的附图标记示出。其他构造方式将在说明中描述。附图中:
图1示出第一电子电路;
图2示出第二电子电路;
图3示出第三电子电路。
具体实施方式
图1中所示的第一电子电路包括全波整流器,该全波整流器具有第一二极管D1、第二二极管D2和带有中间抽头的充电线圈,该充电线圈因而包括第一部分绕组L1和第二部分绕组L2。充电线圈的中间抽头与另一个二极管D3的阳极连接,二极管D3的阴极与蓄电池A的正极连接。蓄电池A的负极与第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阳极连接,并通过第一晶体管T1与充电线圈的中间抽头连接。第一二极管D1的阴极与第一部分绕组L1连接,而第二二极管D2的阴极与第二部分绕组L2和发光二极管LED的阳极连接。发光二极管LED的阴极通过电阻R和可控开关S(例如晶体管)与蓄电池A的负极连接。由第二晶体管T2和电动马达M构成的串联电路连接到蓄电池A。当然也可以将其他的负载通过电子开关与蓄电池A连接。由蓄电池A供以电流的控制电路uC控制可控开关S和第一晶体管T1以及第二晶体管T2。控制电路uC还与充电线圈的中间抽头连接,以检测充电电压的存在或不存在。
该电子电路的工作方式将在下面阐述。如果充电线圈与充电器(图中未示出)感应式地耦合,则全波整流器在它的中间抽头上提供脉冲式的直流电压,且相应的脉冲式直流电流通过另外的二极管D3流入蓄电池A,该蓄电池A由此被充电。如果蓄电池A在充电开始时是已被深度放电的,那么在蓄电池上的电压就非常低,以致控制电路uC无法工作。如果在短时间充电后蓄电池电压上升到使得控制电路uC“醒来”的程度,那么控制电路uC检测脉冲式直流电压的存在,并通过可控开关S接通发光二极管LED,其可视地示出蓄电池A的充电。此外,控制电路uC持续地把蓄电池电压的电势与对应于充满电的蓄电池电压的参考值进行比较。如果控制电路uC发现蓄电池A已经充满电,那么它借助第一晶体管T1把充电电流按照一定程度地短接,这就意味着把充电线圈的中间抽头与第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阳极连接。当第一晶体管T1被选通时,另外的二极管D3避免蓄电池A也被短路。
如果充电线圈仍然与充电器感应式地连接,那么只要可控开关S是被接通的,脉冲式直流电流的一个半波仍旧能够流经第一二极管D1、第一部分绕组L1、第二部分绕组T2和发光二极管LED。优选的是,控制电路uC现在这样控制可控开关S,使得发光二极管LED闪烁,并以此表示蓄电池A充满电的状态。脉冲式直流电流的另一半波现在仅流经第二二极管D2、第二部分绕组L2和第一晶体管T1。如果充电线圈从充电器上断开,那么脉冲式直流电流不再流动,且发光二极管LED熄灭。
如果控制电路uC选通第一晶体管T1,则由于另外的二极管D3蓄电池A与全波整流器解除耦合,此外蓄电池A仍然给控制电路uC和电动马达M供电,控制电路uC借助第二晶体管T2接通或关断电动马达M。
在上述的电子电路的一个变形例中,可以用跳线代替可控开关S。在这种情况下,如果充电线圈与充电器耦合,发光二极管LED始终发光;使用者因此无法区分:蓄电池A是否仍然在充电或者已经被充满。
在上述的电子电路的另一个变形例中,其在图2中示出,缺少第一二极管D1和第一部分绕组L1,并且用n沟道MOSFET代替第一晶体管T1。这种晶体管按照已知方式具有保护二极管。如果控制电路uC选通第一晶体管T1,以结束蓄电池A的充电,那么发光二极管LED显示蓄电池A的充满电的状态,其中,为此所需的电流(即脉冲式直流电流的一个半波)流经充电线圈L2、保护二极管、被控制电路uC接通的可控开关S和电阻R。脉冲式直流电流的另一半波将流经充电线圈L2、第二二极管D2和第一晶体管T1。
图3中所示的第三电子电路包括与图1中所示的电子电路中相同的全波整流器,该全波整流器具有第一二极管D1、第二二极管D2和带有中间抽头的充电线圈,该充电线圈因而包括第一部分绕组L1和第二部分绕组L2。第一二极管D1的阴极与第一部分绕组L1连接,而第二二极管D2的阴极与第二部分绕组L2和发光二极管LED的阳极连接。发光二极管LED的阴极通过电阻R和可控开关S(例如晶体管)与蓄电池A的负极和第一二极管D1的阳极以及第二二极管D2的阳极连接。控制电路uC控制可控开关S,蓄电池A给控制电路uC供以电流。控制电路uC还与充电线圈的中间抽头连接,以检测充电电压的存在或不存在。
图3中所示的电子电路与图1所示的电子电路的区别在于:充电线圈的中间抽头与一个桥式电路的横向支路连接,该桥式电路具有四个晶体管T1、T2、T3、T4,并且电动马达M或者其他负载布置在该桥式电路的横向支路内。这四个晶体管T1、T2、T3、T4是MOSFET,所述晶体管由控制电路uC控制,并且所述晶体管按照已知的方式分别具有一个保护二极管。第一晶体管T1和第二晶体管T2是n沟道MOSFET,其源极端子与蓄电池A的负极连接;第三晶体管T3和第四晶体管T4是p沟道MOSFET,其源极端子与蓄电池A的正极连接。第一MOSFET T1和第三MOSFET T3的漏极端子都与全波整流器的中间抽头和马达M的一端连接,而第二MOSFET T2和第四MOSFET T4的漏极端子与马达M的另一端连接。
与图1中所示的电路相比,晶体管T3的保护二极管接管了另外的二极管D3的功能,也就是说在这个电路中,在充电线圈的中间抽头上存在脉冲式直流电流的情况下,蓄电池A被充电,而控制电路uC不必工作。图1中所示的电路的第一晶体管T1的功能(即关断蓄电池A的充电),在图3中所示的电路中同样通过第一晶体管T1来接管。当第一晶体管T1选通时,控制电路uC服务于截止第三晶体管T3,由此,蓄电池A不会短路。
在图3中所示的电子电路的一个变形例中不存在第一二极管D1和第一部分绕组L1。该电子电路的运行类似于图2或者图3中所示的电路。

Claims (6)

1.用于由蓄电池驱动的小型电器设备的电子电路,所述小型电器设备能够通过外置电源感应式地供电,所述电子电路包括:
充电电路,用于给蓄电池(A)充电,所述充电电路具有充电线圈(L2)和二极管(D2),其中,所述蓄电池(A)与所述二极管(D2)和所述充电线圈(L2)串联连接;
发光二极管(LED),作为用于显示所述蓄电池(A)的充电过程和/或充电状态的显示装置;
控制电路(uC),由所述蓄电池供电;
电子开关(T1),所述电子开关(T1)能够由所述控制电路(uC)控制,并且通过所述电子开关(T1)所述蓄电池(A)的所述充电过程能够结束;
其中,当所述蓄电池(A)充电时和/或当所述蓄电池(A)的所述充电过程结束后,所述控制电路(uC)接通所述发光二极管(LED);
其中,所述充电线圈(L2)的端部与所述二极管(D2)的阴极以及所述发光二极管(LED)的阳极连接,所述蓄电池(A)的负极与所述二极管(D2)的阳极连接。
2.根据权利要求1所述的电子电路,其特征在于:
所述电子电路具有另外的充电线圈(L1)和另外的二极管(D1),它们连同所述二极管(D2)和所述充电线圈(L2)一起构成全波整流器。
3.根据权利要求1或2所述的电子电路,其特征在于:
所述电子开关(T1)与所述充电电路并联连接,第三二极管(D3)连接在所述充电电路与所述蓄电池(A)之间,并且通过选通所述电子开关(T1)来结束所述蓄电池(A)的充电。
4.根据权利要求3所述的电子电路,其特征在于:
所述蓄电池(A)能够经由在桥式电路中的多个电子开关(T1、T2、T3、T4)对负载(M)供电,其中,通过其能够结束所述蓄电池(A)充电过程的电子开关(T1)是通过所述桥式电路的所述电子开关之一(T1)构成的。
5.根据权利要求4所述的电子电路,其特征在于:
所述电子开关(T1、T2、T3、T4)由分别具有内置保护二极管的MOSFET构成,并且所述第三二极管(D3)由所述桥式电路的所述电子开关中的另一电子开关(T3)的保护二极管构成。
6.根据权利要求1或2所述的电子电路,其特征在于:
所述电子电路具有可控开关(S),所述可控开关(S)能够由所述控制电路(uC)控制,并且通过所述可控开关(S)所述发光二极管(LED)能够接通和关断。
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