CN101572402B - 可充式电池保护装置 - Google Patents

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Abstract

可充式电池保护装置具有电压检测器、逻辑电路、输出级、第一开关、第二开关以及反相电路。本装置可根据电池保护的目的来开启充电器以对可充式电池充电，或关闭充电器以避免对可充式电池充电。

Description

可充式电池保护装置
技术领域
本发明涉及可充式电池保护装置，尤其涉及一种开启充电器电路来对可充式电池充电或者关闭充电器电路使其无法对可充式电池进行充电的装置。
背景技术
可充式电池广泛应用于电子产品，诸如笔记型电脑、手机、MP3播放器、个人数字助理(PDA)等。根据产品不同的设计目的，可充式电池可分为拆卸式或不可拆卸式。当电力耗尽时，多数产品能将可充式电池加以充电。然而，部份设计者考虑到不可拆卸式电池的寿命存续等问题，进而不加以充电。
美国专利第7,068,484号专利公开了一种可充式电池保护装置(如图1所示)。该装置检测电力供给电路的电压和电流，在微电脑内具有保护电路。利用软件来判定电力供给电路为开启或关闭，因而保护可充式电池。即使将电路微型化为微电脑，仍须配合使用软件才能发挥作用。此外，当可充式电池没电而充电器已准备进行充电时，该专利无法开启/关闭电力供给电路。
有鉴于此，本发明于是提出一种可充式电池保护装置来解决目前现有技术所面临的问题。
发明内容
本部分摘述了本发明的某些特征，其他特征将叙述于后续的段落。本发明通过所附的权利要求书来被定义，其合并于此部分作为参考。
本发明的主要目的为提供一种可充式电池保护装置，该装置包括电压检测器，用于检测可充式电池的正极端和负极端的电压；连接至电压检测器的逻辑电路，用于输出等于可充式电池的正极端的电压的第一电压，以及等于可充式电池的负极端的电压的第二电压；耦接于可充式电池的正极端和负极端的输出级，用于从逻辑电路接收第一电压并将第一电压转换为第三电压；连接至逻辑电路和可充式电池的负极端的第一开关，当可充式电池的正极端和负极端间的电压差接近0V时，该第一开关用以从逻辑电路接收第二电压来开启自充电器的正极端到负极端的电流路径；连接至充电器的负极端并与第一开关串联的第二开关，当可充式电池的正极端和负极端间的电压差接近0V时，该第二开关用于开启自充电器的正极端到负极端的电流路径；以及至少两个连接至输出级、第二开关以及可充式电池的正极端的反相电路，用于从输出级接收第三电压，并输出第四电压至第二开关，以及输出第五电压至充电器。
根据本发明构想，其中第一开关包括并联的场效应晶体管(Field EffectTransistor，FET)和体二极管(body diode)。
根据本发明构想，其中场效应晶体管为金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFET)。
根据本发明构想，其中第二开关包括并联的场效应晶体管和体二极管。
根据本发明构想，其中场效应晶体管为金属氧化半导体场效应晶体管。
根据本发明构想，其中反相电路的个数为偶数。
本发明的另一主要目的为提供一种可充式电池保护装置，该装置包括电压检测器，用于检测可充式电池的正极端和负极端的电压；连接至电压检测器的逻辑电路，用于输出等于可充式电池的正极端的电压的第一电压，以及等于可充式电池的负极端的电压的第二电压；耦接于可充式电池的正极端和负极端的输出级，用于从逻辑电路接收第一电压并将第一电压转换为第三电压；连接至逻辑电路和可充式电池的负极端的第一开关，当可充式电池的正极端和负极端间的电压差接近0V时，该第一开关通过从逻辑电路接收第二电压来关闭自充电器的正极端到负极端的电流路径；连接至充电器负极端并与第一开关串联的第二开关，当可充式电池的正极端和负极端间的电压差接近0V时，该第二开关用于关闭自充电器的正极端到负极端的电流路径；以及至少一个反相电路连接至输出级、第二开关以及可充式电池的正极端，用于从输出级接收第三电压，并输出第四电压至第二开关，以及输出第五电压至充电器。
根据本发明构想，其中第一开关包括并联的场效应晶体管和体二极管。
根据本发明构想，其中场效应晶体管为金属氧化半导体场效应晶体管。
根据本发明构想，其中第二开关包括并联的场效应晶体管和体二极管。
根据本发明构想，其中场效应晶体管为金属氧化半导体场效应晶体管。
根据本发明构想，其中反相电路的个数为奇数。
附图说明
图1显示了现有的可充式电池保护装置；
图2显示了本发明可充式电池保护装置的第一实施例；
图3显示了本发明可充式电池保护装置的第二实施例；
图4显示了本发明可充式电池保护装置的第三实施例；
图5显示了本发明可充式电池保护装置的第四实施例；
图6显示了本发明可充式电池保护装置的第五实施例；以及
图7显示了本发明可充式电池保护装置的第六实施例。
主要元件符号说明
10电压检测器            20逻辑电路
30输出级                40第一反相器
40A第一反相器           40B第一反相器
41第一P型MOSFET         42第一电阻器
43第一N型MOSFET     44第三P型MOSFET
45第三电阻器        46第三N型MOSFET
47第五电阻器        50第二反相器
50A第二反相器       50B第二反相器
51第二P型MOSFET     52第二电阻器
53第二N型MOSFET     54第四P型MOSFET
55第四电阻器        56第四N型MOSFET
57第六电阻器        60第一外部MOSFET
62第一体二极管      70第二外部MOSFET
72第二体二极管      80可充式电池
90充电器            100集成电路
110电压检测器       120逻辑电路
130输出级           140反相器
140A反相器          140B反相器
141第一P型MOSFET    142第一电阻器
143第一N型MOSFET    144三P型MOSFET
145第三电阻器       146第三N型MOSFET
147第五电阻器       150第一外部MOSFET
152体二极管         160第二外部MOSFET
162第二体二极管     170可充式电池
180充电器           190集成电路
具体实施方式
请参阅图2，其显示了用于耗尽电力的可充式电池的可充式电池保护装置的第一实施例。本装置包括电压检测器10、逻辑电路20、输出级30、第一反相器40、第二反相器50、第一外部金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFET)60、第一体二极管(body diode)62、第二外部MOSFET 70、以及第二体二极管72。可充式电池80和充电器90在装置内耦接。为广泛应用本装置，电压检测器10、逻辑电路20、输出级30、第一反相器40和第二反相器50被集成在集成电路(IC)100中。
第一反相器40与输出级30串联。第一反相器40包括连接至VDD的第一P型MOSFET 41、连接至第一P型MOSFET 41的第一电阻器42、以及连接至第一电阻器42和CSI端的第一N型MOSFET 43。第一反相器40接收自输出级30输出的电压VX1，并输送电压VX2至第二反相器50。第二反相器50与第一反相器40串联。第二反相器50包括连接至VDD的第二P型MOSFET51、连接至第二P型MOSFET 51的第二电阻器52、以及连接至第二电阻器52和CSI端的第二N型MOSFET 53。第二反相器50接收自第一反相器40输出的电压VX2，并输出电压VX3至OC端。
电压检测器10检测可充式电池80正极与负极的电压，并将之回馈至逻辑电路20。逻辑电路20以电压形式将信号IN发送至连接于VDD和VSS的输出级30。当可充式电池80的正负极的电压差为0V时，则信号IN的电压应等于VDD，即为0V。所以电压VX1也等于VDD，为0V。当充电器90开始运作时，在CSI端的电压低于VSS。在此情况下，第一P型MOSFET41于是关闭，第一N型MOSFET 43则开启。因此，电压VX2等于CSI端的电压。第二P型MOSFET 51于是开启。第二N型MOSFET 53关闭。最后，OC端的电压等于VDD。
在OD端的电压等于VSS，并输送至第一外部MOSFET 60以将之关闭。当充电器90运作时，其负端电压(点P-)必须低于VSS。CSI端的电位与点P-相同。因此，OC端和CSI端的电压差大于第二外部MOSFET 70的开启电压。此时，经由可充式电池80的正负极、第一外部MOSFET 60的体二极管62以及第二外部MOSFET 70，电流得以自充电器90的正端(点P+)传送到负端，充电过程因而完成。
主要元件与布局详述如上。类似的设计也可有相同功效。图3和图4显示了本发明的第二和第三实施例。第二实施例与第一实施例的差异在于反相器的设计。第一反相器40A包括第三P型MOSFET 44和第三电阻器45。第二反相器50A包括第四P型MOSFET 54和第四电阻器55。其余元件则与第一实施例相同。第三实施例与第二实施例情况相同。第一反相器40B包括第三N型MOSFET 46和第五电阻器47。第二反相器50B包括第四N型MOSFET 56和第六电阻器57。其余元件则与如同第一实施例所示。
根据本发明的另一构想，当可充式电池电力耗尽时，可充式电池保护装置提供自动切断充电。
图5显示了本发明的第四实施例。第四实施例设有电压检测器110、逻辑电路120、输出级130、反相器140、第一外部MOSFET 150、体二极管152、第二外部MOSFET 160以及第二体二极管162。充电器180耦接于可充式电池170来对可充式电池170进行充电。为使本发明易于应用，电压检测器110、逻辑电路120、输出级130、反相器140集成在集成电路(IC)190中。
反相器140与输出级130串联。反相器140包括连接于VDD的第一P型MOSFET 141、连接于第一P型MOSFET 141的第一电阻器142、以及连接于第一电阻器142和CSI端的第一N型MOSFET 143。反相器140接收自输出级130输出的电压VX1，并将电压VX2输送至OC端。
电压检测器110检测可充式电池170正极与负极的电压，并将电压信息回馈至逻辑电路120。逻辑电路120发送电压形式的信号IN至连接于VDD和VSS的输出级130。当可充式电池170正负极的电压差为0V时，则信号IN的电压应等于VDD，均为0V。因此电压VX1也等于VDD，为0V。当充电器90开始运作时，CSI端的电压低于VSS。在此情况下，第一P型MOSFET 141因而关闭，第一N型MOSFET 143则开启。最后，OC端的电压与CSI端的电压相同。
同时，OD端的电压与VSS相同，并传送至第一外部MOSFET 150来关闭第一外部MOSFET 150。当充电器180运作时，负端(点P-)的电压必须低于VSS。CSI端的电位与P-相同。因此，OC端与CSI端的电压差保持低于第二外部MOSFET 160的开启电压。此时由于第二外部MOSFET 160关闭，电流无法自充电器180的正端(点P+)传送到负端。充电因而终止。
图6和图7显示了本发明的第五和第六实施例。第五实施例与上述第四实施例的差异在于反相器140A设计。反相器140A包括第三P型MOSFET144以及第三电阻器145。其余元件则相同。第六实施例和第五实施例情况雷同。反相器140B包括第三N型MOSFET 146以及第五电阻器147。其余元件则维持不变。
虽然本发明已由上述的实施例详细叙述，但可由本领域技术人员进行不脱离本申请的权利要求书所保护的范围的各种修改。

Claims (10)

1.一种可充式电池保护装置，该装置包括：
电压检测器，用于检测可充式电池的正极端和负极端的电压；
连接至电压检测器的逻辑电路，用于输出等于可充式电池的正极端的电压的第一电压，以及等于可充式电池的负极端的电压的第二电压；
耦接于可充式电池的正极端和负极端的输出级，用于从逻辑电路接收第一电压并将第一电压转换为第三电压；
连接至逻辑电路和可充式电池的负极端的第一开关，当可充式电池的正极端和负极端间的电压差接近0V时，该第一开关从逻辑电路接收第二电压来开启自充电器的正极端到负极端的电流路径；
连接至充电器负极端并与第一开关串联的第二开关，当可充式电池的正极端和负极端间的电压差接近0V时，该第二开关用以开启自充电器的正极端到负极端的电流路径；以及
至少两个反相电路，且反相电路的个数为偶数，所述的反相电路连接至输出级、第二开关以及可充式电池的正极端，用于从输出级接收第三电压，并输出第四电压至第二开关，以及输出第五电压至充电器。
2.根据权利要求1所述的可充式电池保护装置，其中所述第一开关包括并联的场效应晶体管以及体二极管。
3.根据权利要求2所述的可充式电池保护装置，其中所述场效应晶体管为金属氧化半导体场效应晶体管。
4.根据权利要求1所述的可充式电池保护装置，其中所述第二开关包括并联的场效应晶体管以及体二极管。
5.根据权利要求4所述的可充式电池保护装置，其中所述场效应晶体管为金属氧化半导体场效应晶体管。
6.一种可充式电池保护装置，该装置包括：
电压检测器，用于检测可充式电池的正极端和负极端的电压；
连接至电压检测器的逻辑电路，用于输出等于可充式电池的正极端的电压的第一电压，以及等于可充式电池的负极端的电压的第二电压；
耦接于可充式电池的正极端和负极端的输出级，用于从逻辑电路接收第一电压并将第一电压转换为第三电压；
连接至逻辑电路和可充式电池的负极端的第一开关，当可充式电池的正极端和负极端间的电压差接近0V时，该第一开关从逻辑电路接收第二电压来关闭自充电器的正极端到负极端的电流路径；
连接至充电器负极端并与第一开关串联的第二开关，当可充式电池的正极端和负极端间的电压差接近0V时，该第二开关用以关闭自充电器的正极端到负极端的电流路径；以及
至少一个反相电路，且反相电路的个数为奇数，所述的反相电路连接至输出级、第二开关以及可充式电池的正极端，用于从输出级接收第三电压，并输出第四电压至第二开关，以及输出第五电压至充电器。
7.根据权利要求6所述的可充式电池保护装置，其中所述第一开关包括并联的场效应晶体管和体二极管。
8.根据权利要求7所述的可充式电池保护装置，其中所述场效应晶体管为金属氧化半导体场效应晶体管。
9.根据权利要求6所述的可充式电池保护装置，其中所述第二开关包括并联的场效应晶体管和体二极管。
10.根据权利要求9所述的可充式电池保护装置，其中所述场效应晶体管为金属氧化半导体场效应晶体管。
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