CN102064566B - 充电装置、电子装置以及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充电装置、电子装置以及充电方法。该充电装置包括一充电接口、一电压检测器及一控制电路。充电接口用以接收一第一电源并据以提供一充电电源对可充电蓄电装置进行充电。电压检测器用以检测可充电蓄电装置的一充电电压。控制电路分别耦接至充电接口与电压检测器，当充电电压小于一预设电压，控制电路使充电电压与充电电源的一充电电流成一比例关系。本发明亦提供一种电子装置及充电方法。

Description

充电装置、电子装置以及充电方法

技术领域

本发明涉及充电装置、电子装置以及充电方法，特别是关于一种控制充电电流的充电装置、电子装置以及充电方法。

背景技术

行动装置改变了世界上大多数人的生活型态，现在几乎每个人都有可携式行动装置，例如个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、卫星导航器(Global Positioning System，GPS)、笔记本电脑(notebook)、精简型笔记本电脑(netbook)或是行动电话(mobile phone)等，而可携式行动装置通常包括提供行动装置电力的可充电蓄电装置。

可携式行动装置大多向「轻、薄、短、小」的理想目标迈进。因此重量轻、体积小、带电量高的可充电蓄电装置也就显得特别的重要。此外，除了体积小与储电量高的需求外，影响可充电蓄电装置的使用寿命与使用者安全的充电装置也是相当的重要。

当可充电蓄电装置的电压愈低，现有的充电装置所输出的充电电流愈大。但是，当可充电蓄电装置异常或是故障，可充电蓄电装置的电压会有过低的现象，此时以大电流对可充电蓄电装置进行充电，不但无法达到充电的效果，还会使可充电蓄电装置发生不当发热损坏，甚至会使可充电蓄电装置爆炸，因而产生安全的疑虑。

发明内容

本发明提供一种充电装置、电子装置以及充电方法，可避免可充电蓄电装置发生不当发热损坏或爆炸的疑虑并有机会将暂时性过放的可充电蓄电装置完成充电。

本发明提出一种电子装置。电子装置包括一可充电蓄电装置及一充电装置。

本发明提出一种充电装置。充电装置包括一充电接口、一电压检测器及一控制电路。充电接口用以接收一第一电源并据以提供一充电电源对一可充电蓄电装置进行充电。电压检测器用以检测可充电蓄电装置的一充电电压。控制电路分别耦接至充电接口与电压检测器，当充电电压小于一预设电压，控制电路使充电电压与充电电源的一充电电流成一比例关系。

在本发明的一实施例中，控制电路使充电电压与充电电流成一片段线性关系。

在本发明的一实施例中，充电装置还包括一电流检测器，分别耦接至充电接口与控制电路，用以检测第一电源的一第一电流，并且控制电路根据第一电流调整比例关系。

在本发明的一实施例中，控制电路包括一与门(AND gate)、一低电压控制脉宽调变产生器及一脉宽调变产生器。与门耦接至充电界面，根据一第二脉宽调变信号和一第三脉宽调变信号来输出一第一脉宽调变信号给充电接口。低电压控制脉宽调变产生器分别耦接至与门和电压检测器，当充电电压小于预设电压，则降低第三脉宽调变信号的工作周期。脉宽调变产生器分别耦接至与门、电流检测器和电压检测器，根据充电电压及第一电流来调整第二脉宽调变信号的工作周期。

在本发明的一实施例中，充电接口包括一变压器、一第一电容、一第二电容、一第三电容及一第一肖特基二极管，变压器的第一端接地，变压器的第二端分别耦接至第一电容的第一端及第一肖特基二极管的第一端，第一电容的第二端耦接至变压器的第四端，变压器的第三端耦接至第二电容的第一端，第二电容的第二端接地，第一肖特基二极管的第二端耦接至第三电容的第一端，第三电容的第二端接地，第三电容的第一端耦接至可充电蓄电装置的第一端。

在本发明的一实施例中，电流检测器包括一电流检测模块、一第一电阻、一第二电阻及一第三电阻，第一电阻分别耦接至电流检测模块的第四端及第五端，第二电阻的第一端耦接至电流检测模块的第一端，第三电阻的第一端耦接至电流检测模块的第一端，第三电阻的第二端接地，电流检测模块的第二端接地，电流检测模块的第三端耦接至电流检测模块的第五端，电流检测模块的第四端耦接至第二电容的第一端，电流检测模块的第五端接收第一电源。

在本发明的一实施例中，控制电路包括一控制模块及一第四电容，控制模块的第一端及第二端分别耦接至电流检测模块的第五端，第四电容分别耦接至控制模块的第三端及第四端，控制模块的第四端耦接至第二电阻的第二端，控制模块的第七端接地，控制模块的第八端耦接至变压器的第四端。

在本发明的一实施例中，电压检测器包括一低电压检测模块及一高电压检测模块，低电压检测模块包括一第四电阻及一第五电阻，第四电阻的第一端耦接至蓄电装置的第一端，第四电阻的第二端分别耦接至控制电路的第六端及第五电阻的第一端，第五电阻的第二端接地，高电压检测模块包括一第六电阻及一第二肖特基二极管，第六电阻的第一端耦接至第四电容的第二端，第六电阻的第二端耦接至第二肖特基二极管的第一端，第二肖特基二极管的第二端耦接至可充电蓄电装置的第一端。

在本发明的一实施例中，充电装置还包括一电压保护模块，包括一第七电阻及一第八电阻，第七电阻的第一端耦接至电流检测模块的第五端，第七电阻的第二端分别耦接至控制模块的第五端及第八电阻的第一端，第八电阻的第二端接地。

在本发明的一实施例中，电流检测器包括一第一电阻，第一电阻的第一端耦接至第二电容的第一端，第一电阻的第二端接收第一电源。

在本发明的一实施例中，控制电路包括一控制模块、一第四电容、一第二电阻及一第三电阻，控制模块的第一端耦接至第一电阻的第二端，控制模块的第二端耦接至第一电阻的第一端，第四电容分别耦接至控制模块的第四端及第五端，第二电阻分别耦接至控制模块的第三端及第四端，第三电阻的第一端耦接至控制模块的第三端，第三电阻的第二端接地，控制模块的第六端接地，控制模块的第八端耦接至变压器的第四端。

在本发明的一实施例中，电压检测器包括一第四电阻及一第五电阻，第四电阻的第一端耦接至可充电蓄电装置的第一端，第四电阻的第二端分别耦接至控制电路的第七端及第五电阻的第一端，第五电阻的第二端接地。

在本发明的一实施例中，第一电源可为一交流电或一直流电。

在本发明的一实施例中，充电接口具有一通用序列总线接口，用以接收第一电源。

本发明提出一种充电方法。充电方法包括：提供一充电接口以接收一第一电源并据以提供一充电电源对一蓄电装置进行充电；提供一电压检测器以检测可充电蓄电装置的一充电电压；以及提供一控制电路以当充电电压小于一预设电压，使充电电压与充电电源的一充电电流成正比。

在本发明的一实施例中，充电方法还包括控制电路使充电电压与充电电流成一片段线性关系。

基于上述，本发明提供一种充电装置、电子装置及充电方法，针对可充电蓄电装置的异常或故障，电压检测器检测到充电电压低于预设电压时，控制电路限制充电电流。因此，充电装置可避免可充电蓄电装置发生不当发热损坏或爆炸的疑虑。另一方面，针对可充电蓄电装置的暂时性过放，电压检测器检测到充电电压低于预设电压时，控制电路限制充电电流。充电装置有机会将充电电压回复至预设电压的上，再以普通的充电方式将可充电蓄电装置完成充电。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1绘示为本发明的一实施例的电子装置的方块图；

图2绘示为本发明的一实施例的充电装置的方块图；

图3绘示为本发明的一实施例的充电装置的充电电压对充电电流的关系图；

图4绘示为本发明的另一实施例的充电装置的方块图；

图5绘示为本发明的另一实施例的控制电路的方块图；

图6绘示为本发明的一实施例的充电装置的电路图；

图7绘示为本发明的另一实施例的充电装置的电路图；

图8绘示为本发明的一实施例的充电方法的流程图。

【主要元件符号说明】

1000、1000A、1000B、1000C：充电装置

500、500B、500C：可充电蓄电装置

2000：电子装置

1100、1100A、1100B、1100C：充电界面

1200、1200B、1200C：电压检测器

1300、1300A、1300B、1300C：控制电路

1310：与门

1320：低电压控制脉宽调变产生器

1330：脉宽调变产生器

1400、1400B、1400C：电流检测器

1500B：电压保护模块

PWM1～PWM3：脉宽调变信号

LV：低电压检测模块

HV：高电压检测模块

R1～R8、R1’～R5’：电阻

C1～C4、C1’～C4’：电容

U1、U1’：控制模块

U2：电流检测模块

D1～D2、D1’：肖特基二极管

T1、T1’：变压器

S3100～S3300：步骤

3000：充电方法

具体实施方式

图1绘示为本发明的一实施例的电子装置的方块图。请参照图1。电子装置2000包括可充电蓄电装置500以及充电装置1000。电子装置2000例如是行动电话、个人行动助理、多媒体播放器、笔记本电脑或精简型笔记本电脑等可携式行动装置，但不限于此。图2绘示为本发明的一实施例的充电装置的方块图。请参照图2。充电装置1000包括充电接口1100、电压检测器1200和控制电路1300。第一电源可为交流电。充电接口1100用以接收第一电源并将其转换为直流电并调整以提供充电电源来对可充电蓄电装置500进行充电。电压检测器1200用以检测可充电蓄电装置500的充电电压。控制电路1300分别耦接充电接口1100与电压检测器1200。同样的。第一电源也可为直流电。充电接口1100用以接收并调整第一电源以提供充电电源来对可充电蓄电装置500进行充电。其中，可充电蓄电装置500可以是可充电电池。

图3绘示为本发明的一实施例的充电装置的充电电压对充电电流的关系图。请合并参照图2和图3。充电电压与预设电压相等时，图3中的点TP为转折点(turning point)。电压检测器1200检测到充电电压低于预设电压(在本实施例中约1.2V)时，控制电路1300限制充电电流，而控制电路1300使充电电压与充电电源的充电电流成比例关系(点TP下方线)，也就是说，当充电电压低于预设电压愈多，则控制电路1300使充电电流愈低。当充电电压大于于预设电压，则以普通的充电方式将可充电蓄电装置500完成充电(点TP上方线)。

上述预设电压约为1.2V，但不限于此，其可为任意的电压准位。此外，上述可充电蓄电装置500通常为充电电池。另外，充电接口可接收为直流电的第一电源，而充电接口可使用通用序列总线(USB)接口。值得一提的是，控制电路1300更可使充电电压与充电电流成正比或/且片段线性(piece-wise linear)关系。

在本发明的实施例中，针对可充电蓄电装置500的异常或故障，电压检测器1200检测到充电电压低于预设电压时，控制电路1300即会限制充电电流。当充电电压低于预设电压愈多，则控制电路1300调整充电电流使其愈低。如此，充电装置1000便可避免可充电蓄电装置500发生不当发热损坏或爆炸的疑虑。另一方面，针对可充电蓄电装置500的暂时性过放，电压检测器1200检测到充电电压低于预设电压时，控制电路1300调整限制充电电流。充电接口1100以低电流对可充电蓄电装置500充电。充电装置1000有机会将充电电压回复至预设电压的上，再以普通的充电方式将可充电蓄电装置500完成充电。

在本发明的实施例中，电子装置2000利用充电装置1000对可充电蓄电装置500充电，可避免可充电蓄电装置500发生不当发热损坏或爆炸的疑虑并有机会将暂时性过放的可充电蓄电装置500完成充电。

图4绘示为本发明的另一实施例的充电装置的方块图。请参照图4。图4中的充电装置1000A与图2中的充电装置1000大致相同。但充电装置1000A相较于图2中的充电装置1000更包括电流检测器1400。电流检测器1400分别耦接于充电接口1100A与控制电路1300A。电流检测器1400检测第一电源的第一电流。控制电路1300A根据第一电流调整充电电压与充电电流的比例关系。

在本发明的实施例中，针对可充电蓄电装置500的异常或故障，电压检测器1200检测到充电电压低于预设电压时，控制电路1300会根据第一电流而限制充电电流。当充电电压低于预设电压愈多，则控制电路1300控制充电电流愈低。因此，充电装置1000可避免可充电蓄电装置500发生不当发热损坏或爆炸的疑虑。另一方面，针对可充电蓄电装置500的暂时性过放，电压检测器1200检测到充电电压低于预设电压时，控制电路1300根据第一电流而限制充电电流。充电接口1100以低电流对可充电蓄电装置500充电。充电装置1000有机会将充电电压回复至预设电压的上，再以普通的充电方式将可充电蓄电装置500完成充电。其中，可充电蓄电装置500可以是可充电电池。

图5绘示为本发明的另一实施例的控制电路的方块图。请参考图4和图5。控制电路1300包括与门1310(AND gate)、低电压控制脉宽调变产生器1320(low-voltage control and pulse width modulation generator)和脉宽调变产生器1330(pulse width modulation generator)。与门1310耦接至充电界面1100A，并根据第二脉宽调变信号PWM2和第三脉宽调变信号PWM3来输出第一脉宽调变信号PWM1给充电接口1100A。低电压控制脉宽调变产生器1320分别耦接至与门1310和电压检测器1200，当充电电压小于预设电压，则降低第三脉宽调变信号PWM3的工作周期(duty cycle)。脉宽调变产生器1330分别耦接至与门1310、电流检测器1400和电压检测器1200，根据充电电压及第一电流来调整第二脉宽调变信号PWM2的工作周期(duty cycle)以控制充电接口1100A。

图6绘示为本发明的一实施例的充电装置的电路图。请参考图6。充电装置1000B包括充电接口1100B、电压检测器1200B、控制电路1300B、电流检测器1400B及电压保护模块1500B。电压保护模块1500B检测第一电源是否超过设计规格。若电压保护模块1500B检测到第一电源超过设计规格，则控制电路1300B会将充电装置1000B控制停止。

充电接口1100B包括变压器T1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3及第一肖特基二极管D1，变压器T1的第一端接地，变压器T1的第二端耦接至第一电容C1的第一端及第一肖特基二极管D1的第一端，第一电容C1的第二端耦接至变压器T1的第四端，变压器T1的第三端耦接至第二电容C2的第一端，第二电容C2的第二端接地，第一肖特基二极管D1的第二端耦接至第三电容C3的第一端，第三电容C3的第二端接地，第三电容C3的第一端同时耦接至可充电蓄电装置500B的第一端。

电流检测器1400B包括电流检测模块U2、第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3，第一电阻R1分别耦接至电流检测模块U2的第三端及第四端，第二电阻R2的第一端耦接至电流检测模块U2的第一端，第三电阻R3的第一端耦接至电流检测模块U2的第一端，第三电阻R3的第二端接地，电流检测模块U2的第二端接地，电流检测模块U2的第三端耦接至电流检测模块U2的第五端，电流检测模块U2的第四端耦接至第二电容C2的第一端，电流检测模块U2的第五端同时耦接第一电源。

控制电路1300B包括控制模块U1及第四电容C4，控制模块U1的第一端及第二端耦接至电流检测模块U2的第五端，第四电容C4分别耦接至控制模块U1的第三端及第四端，控制模块U1的第四端耦接至第二电阻R2的第二端，控制模块U1的第七端接地，控制模块U1的第八端耦接至变压器T1的第四端。

电压检测器1200B包括低电压检测模块LV及高电压检测模块HV，低电压检测模块LV包括第四电阻R4及第五电阻R5，第四电阻R4的第一端耦接至可充电蓄电装置500B的第一端，第四电阻R4的第二端同时耦接至控制模块U1的第六端及第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端接地，高电压检测模块HV包括第六电阻R6及第二肖特基二极管D2，第六电阻R6的第一端耦接至第四电容R4的第二端，第六电阻R6的第二端耦接至第二肖特基二极管D2的第一端，第二肖特基二极管D2的第二端耦接至可充电蓄电装置500B的第一端。

电压保护模块1500B包括第七电阻R7及第八电阻R8，第七电阻R7的第一端耦接至电流检测模块U2的第五端，第七电阻R7的第二端同时耦接至控制模块U1的第五端及第八电阻R8的第一端，第八电阻R8的第二端接地。

图7绘示为本发明的另一实施例的充电装置的电路图。请参考图7。充电装置1000C包括充电接口1100C、电压检测器1200C、控制电路1300C、电流检测器1400C。图7中的充电接口1100C与图6中的充电接口1100B相同，在此不再赘述。

电流检测器1400C包括第一电阻R1’，第一电阻R1’的第一端耦接至第二电容C2’的第一端，第一电阻R1’的第二端耦接第一电源。

控制电路1300C包括控制模块U1’、第四电容C4’、第二电阻R2’及第三电阻R3’，控制模块U1’的第一端耦接至第一电阻R1’的第二端，控制模块U1’的第二端耦接至第一电阻R1’的第一端，第四电容C4’分别耦接至控制模块U1’的第四端及第五端，第二电阻R2’耦接至控制模块U1’的第三端及第四端，第三电阻R3’的第一端耦接至控制模块U1’的第三端，第三电阻R3’的第二端接地，控制模块U1’的第六端接地，控制模块U1’的第八端耦接至变压器T1’的第四端。

电压检测器1200C包括第四电阻R4’及第五电阻R5’，第四电阻R4’的第一端耦接至可充电蓄电装置500C的第一端，第四电阻R4’的第二端分别耦接至控制模块U1’的第七端及第五电阻R5’的第一端，第五电阻R5’的第二端接地。其中，可充电蓄电装置500C可以是充电电池。第一电源可为一交流电或一直流电。

图8绘示为本发明的一实施例的充电方法的流程图。请参照图2和图8。充电方法3000包括步骤S3100～S3300。步骤S3100中，提供充电接口1100以接收第一电源并据以提供充电电源对可充电蓄电装置500进行充电。步骤S3200中，提供电压检测器1200以检测可充电蓄电装置500的充电电压。步骤S3300中，提供控制电路1300以当充电电压小于预设电压，使充电电压与充电电源的一充电电流成正比。此外，充电方法3000更包括控制电路1300使充电电压与充电电流成比例段线性关系。

综上所述，在本发明的实施例中，针对可充电蓄电装置的异常或故障，电压检测器检测到充电电压低于预设电压时，控制电路即会限制充电电流。当充电电压低于预设电压愈多，则控制电路即会使充电电流愈低。因此，充电装置可避免可充电蓄电装置发生不当发热损坏或爆炸的疑虑。另一方面，针对可充电蓄电装置的暂时性过放，电压检测器检测到充电电压低于预设电压时，控制电路即会限制充电电流。充电接口以低电流对可充电蓄电装置充电。充电装置有机会将充电电压回复至预设电压的上，再以普通的充电方式将可充电蓄电装置完成充电。在本发明的实施例中，电子装置利用本充电装置对可充电蓄电装置充电，可避免可充电蓄电装置发生不当发热损坏或爆炸的疑虑并有机会将暂时性过放的可充电蓄电装置完成充电。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (12)

1.一种电子装置，其特征在于包括：

一可充电蓄电装置；以及

一充电装置，包括：

一充电接口，用以接收一第一电源并据以提供一充电电源对该可充电蓄电装置进行充电；

一电压检测器，用以检测该可充电蓄电装置的一充电电压；以及

一控制电路，耦接该充电接口与该电压检测器，当该充电电压小于一预设电压，该控制电路使该充电电压与该充电电源的一充电电流成一比例关系；

该充电装置还包括一电流检测器，耦接该充电接口与该控制电路，用以检测该第一电源的一第一电流，该控制电路根据该第一电流调整该比例关系；

其中，该控制电路包括：

一与门，耦接至充电界面，根据一第二脉宽调变信号和一第三脉宽调变信号来输出一第一脉宽调变信号给该充电接口；

一低电压控制脉宽调变产生器，耦接至该与门和该电压检测器，当该充电电压小于该预设电压，则降低该第三脉宽调变信号的工作周期；以及

一脉宽调变产生器，耦接至该与门、该电流检测器和该电压检测器，根据该充电电压及该第一电流来调整该第二脉宽调变信号的工作周期。

2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该控制电路使该充电电压与该充电电流成一片段线性关系。

3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该充电接口包括一变压器、一第一电容、一第二电容、一第三电容及一第一肖特基二极管，该变压器的第一端接地，该变压器的第二端耦接至该第一电容的第一端及该第一肖特基二极管的第一端，该第一电容的第二端耦接至该变压器的第四端，该变压器的第三端耦接至该第二电容的第一端，该第二电容的第二端接地，该第一肖特基二极管的第二端耦接至该第三电容的第一端，该第三电容的第二端接地，该第三电容的第一端耦接至该可充电蓄电装置的第一端。

4.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于，该电流检测器包括第一电阻，第一电阻的第一端耦接至第二电容的第一端，第一电阻的第二端耦接第一电源。

5.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，该控制电路包括一控制模块及一第四电容，该控制模块的第一端及第二端耦接至该电流检测模块的第五端，该第四电容分别耦接至该控制模块的第三端及第四端，该控制模块的第四端耦接至该第二电阻的第二端，该控制模块的第六端接地，该控制模块的第八端耦接至该变压器的第四端。

6.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，该电压检测器包括第四电阻及第五电阻，第四电阻的第一端耦接至可充电蓄电装置的第一端，第四电阻的第二端分别耦接至控制模块的第七端及第五电阻的第一端，第五电阻的第二端接地。

7.如权利要求6所述的电子装置，其特征在于，该控制电路包括一控制模块、一第四电容、一第二电阻及一第三电阻，该控制模块的第一端耦接至该第一电阻的第二端，该控制模块的第二端耦接至该第一电阻的第一端，该第四电容分别耦接至该控制模块的第四端及第五端，该第二电阻分别耦接至该控制模块的第三端及第四端，该第三电阻的第一端耦接至该控制模块的第三端，该第三电阻的第二端接地，该控制模块的第六端接地，该控制模块的第八端耦接至该变压器的第四端。

8.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该第一电源为一交流电或一直流电。

9.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该充电接口具有一通用序列总线接口，用以接收该第一电源。

10.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该可充电蓄电装置为一充电电池。

11.一种充电方法，其特征在于包括：

提供一充电接口以接收一第一电源并据以提供一充电电源对一可充电蓄电装置进行充电；

提供一电压检测器以检测该可充电蓄电装置的一充电电压；以及

提供一控制电路以当该充电电压小于一预设电压，使该充电电压与该充电电源的一充电电流成正比；

提供一电流检测器，耦接该充电接口与该控制电路，用以检测该第一电源的一第一电流，该控制电路根据该第一电流调整该比例关系；

其中，该控制电路包括：

一与门，耦接至充电界面，根据一第二脉宽调变信号和一第三脉宽调变信号来输出一第一脉宽调变信号给该充电接口；

一低电压控制脉宽调变产生器，耦接至该与门和该电压检测器，当该充电电压小于该预设电压，则降低该第三脉宽调变信号的工作周期；以及

一脉宽调变产生器，耦接至该与门、该电流检测器和该电压检测器，根据该充电电压及该第一电流来调整该第二脉宽调变信号的工作周期。

12.如权利要求11所述的充电方法，其特征在于，还包括该控制电路使该充电电压与该充电电流成一片段线性关系。

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