CN102270858A - 充电装置 - Google Patents
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Abstract
一种充电装置,包括充电单元与电压侦测电路。在操作模式下,充电单元参照输入电压调整输出电流,以对可充电蓄电装置进行充电。电压侦测电路参照输出电流产生回馈电压。充电单元更参照回馈电压判别跨压在可充电蓄电装置上的输出电压。当输出电压小于第一预设电压时,充电单元将降低输出电流。
Description
技术领域
本发明是有关于一种充电装置,且特别是有关于一种在输出电压小于预设电压时降低输出电流的充电装置。
背景技术
随着科技的进步,各类电子产品皆朝向高速度、高效能、且轻薄短小的趋势去发展。于是,各种可携式电子装置逐渐成为主流,例如:个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)、卫星导航器(GlobalPositioning System,GPS)、笔记型计算机(notebook)、多媒体播放器(multi-media player)、或是行动电话(mobile phone)等。
可携式电子装置的电力通常是由可充电蓄电装置所提供,因此可携式电子装置的使用时间是取决于可充电蓄电装置的蓄电能力。此外,可充电蓄电装置在使用上必须搭配一充电装置。其中,充电装置不仅可适时地提升可充电蓄电装置的电力,且其更影响可充电蓄电装置的使用寿命与使用者的安全性。因此,充电装置的设计也是可携式电子装置在应用上相当重要的一环。
在实际操作上,当可充电蓄电装置的电压越低,现有的充电装置所输出的充电电流就越大。但是,当可充电蓄电装置异常或是故障时,可充电蓄电装置的电压也会有过低的现象。此时,如果充电装置以大电流去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的发热损坏。严重的话,甚至会使可充电蓄电装置爆炸,进而产生安全的疑虑。
发明内容
本发明提供一种充电装置,在输出电压小于第一预设电压时,降低输出电流,以提升可充电蓄电装置的使用寿命。
本发明提出一种充电装置,适于电性连接一可充电蓄电装置,且充电装置包括一充电单元以及一电压侦测电路。其中,在操作模式下,充电单元参照输入电压调整输出电流的大小,以对可充电蓄电装置进行充电。电压侦测电路参照输出电流的大小产生一回馈电压。此外,充电单元还参照回馈电压判别跨压在可充电蓄电装置上的输出电压。由此,当输出电压小于第一预设电压时,充电单元将降低输出电流。
在本发明的一实施例中,上述的充电单元包括一电压转换电路、一电流感测电路与一控制电路。其中,电压转换电路会参照脉宽调变信号进行电压位准的转换,并提供输出电流。电流感测电路会参照输入电压提供多个感测电压。此外,控制电路会参照这些感测电压判别输入电流的大小,且当输入电流不大于额定电流时,控制电路将切换至操作模式,以参照输入电压调整脉宽调变信号的工作周期。
在本发明的一实施例中,当输入电流大于额定电流时,上述的充电装置将停止作动。此外,当输入电压大于额定电压时,上述的控制电路将停止作动,直到输入电压不大于额定电压为止。
在本发明的一实施例中,上述的充电装置还包括一过电压保护电路。其中,过电压保护电路电性连接电压转换电路与控制电路。此外,并在充电装置尚未电性连接可充电蓄电装置时,过电压保护电路将提供空载电压,以致使控制电路降低脉宽调变信号的工作周期。
基于上述,本发明的充电单元是参照电压侦测电路所产生的回馈电压来判别输出电压的大小。此外,当输出电压小于第一预设电压时,充电单元将会降低输出电流。如此一来,充电装置将不会因应可充电蓄电装置异常所导致的低压,而以大电流去对可充电蓄电装置进行充电,进而提升可充电蓄电装置的使用寿命,并确保了使用者的安全性。
附图说明
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,并配合附图作详细说明如下,其中:
图1为依据本发明的一实施例的充电装置的方块。
图2为依据本发明的一实施例的充电装置的电路图。
具体实施方式
图1为依据本发明的一实施例的充电装置的方块,其中图1更绘示出充电装置100在应用上所电性连接的连接器101与可充电蓄电装置102,且可充电蓄电装置102例如是一充电电池。参照图1,充电装置100包括一充电单元110与一电压侦测电路120。在操作模式下,充电单元110会参照连接器101所传送的输入电压VIN调整输出电流IOUT的大小,以对可充电蓄电装置102进行充电。
另一方面,电压侦测电路120会参照输出电压VOUT的大小产生回馈电压VFB。由此,充电单元110将可参照回馈电压VFB,判别跨压在可充电蓄电装置102上的输出电压VOUT的大小。此外,当输出电压VOUT小于第一预设电压时,充电单元110将会降低输出电流IOUT,且当输出电压VOUT大于第二预设电压时,充电单元110将会箝制住输出电压VOUT。
在此,第一预设电压就相当于一低压保护点。也就是说,当输出电压VOUT下降至第一预设电压时,即代表输出电压VOUT过低,且此过低的输出电压VOUT可能是可充电蓄电装置102异常或是故障所导致。因此,为了避免可充电蓄电装置102低压异常时的大电流充电,此时的充电单元110将降低输出电流IOUT。此外,当输出电压VOUT回升至第一预设电压时,充电单元110将回复到操作模式。再者,第二预设电压就相当于一高压保护点,因此当输出电压VOUT上升至第二预设电压时,充电单元110将会箝制住输出电压VOUT,以避免输出电压VOUT超过此最高值。
更进一步来看,充电单元110包括一电流感测电路111、一电压转换电路112、以及一控制电路113。其中,电压转换电路112电性连接电压侦测电路120,电流感测电路111电性连接电压转换电路112,且控制电路113电性连接电压转换电路112、电流感测电路111与电压侦测电路120。在此,电压转换电路112会通过电流感测电路111接收输入电压VIN,并参照脉宽调变信号PWM进行电压位准的转换,以提供输出电流IOUT给可充电蓄电装置102。此外,电压转换电路112例如是直流变换器(DC to DCconverter),但不以此为限。
另一方面,电流感测电路111会参照输入电压VIN提供多个感测电压至控制电路113并且电流感测电路111也会参照输入电流IIN供多个感测电流至控制电路113,其中,参照电压部分是由电流感测线路111与控制电路中的脉宽调变控制器U21接脚1达成;参照电流部分是由电流感测线路111与控制电路中的脉宽调变控制器U21接脚1以及接脚2达成。由此,控制电路113将可参照这些感测电流判别流经连接器101的输入电流IIN的大小。其中,若连接器101以通用序列总线(universal serial bus,USB)连接器为例来看,其最大电流规格为500毫安(mA)。因此,为了符合连接器101的上限电流值,控制电路113会将输入电流IIN与一额定电流(例如:500毫安)进行比对。
当输入电流IIN不大于额定电流时,则代表输入电流IIN在连接器101可接收的范围内,因此控制电路113将会切换至操作模式。在操作模式下,控制电路113将参照输入电压VIN调整脉宽调变信号PWM的工作周期(dutycycle)。此外,当输入电流IIN大于额定电流时,则代表输入电流IIN超出连接器101可操作的范围,因此充电装置100将停止作动。
再者,在操作模式下,控制电路113也会判别输入电压VIN的大小。其中,当输入电压VIN大于一额定电压时,控制电路113将停止作动,直到输入电压VIN不大于额定电压为止。主要的原因在于,过高的输入电压大VIN将导致输出电流IOUT过大,故此时的控制电路113必须关闭脉宽调变信号PWM,直到输入电压大VIN下降至额定电压为止。
另一方面,控制电路113更参照回馈电压VFB判别输出电压VOUT的大小。由此,当输出电压VOUT大于第二预设电压或是小于第一预设电压时,也就是输出电压VOUT超出高压保护点或是落入低压保护点以下时,控制电路113将调整脉宽调变信号PWM的工作周期,以避免过高的输出电压VOUT以及低压异常时的大电流。
图2为依据本发明的一实施例的充电装置的电路图,以下请参照图2来看充电装置100的各个电路方块的细部电路。在此,电流感测电路111通过保险丝201接收输入电压VIN,且电流感测电路111包括电阻R21。其中,电阻R21的第一端用以接收输入电压VIN,且电阻R21的第二端电性连接电压转换电路112与控制电路113。
电压转换电路112是以直流变换器为例,故包括一变压器T2、一电容C21、一肖特基二极管D21。其中,变压器T2的一次侧线圈T21的第一端电性连接电流感测电路111,且一次侧线圈T21的第二端电性连接控制电路113。变压器T2的二次侧线圈T22的第一端电性连接肖特基二极管D21的阳极端,且二次侧线圈T22的第二端电性连接至一接地端。肖特基二极管D21的阴极端用以提供输出电流IOUT。电容C21的第一端电性连接一次侧线圈T21的第二端,且电容C21的第二端电性连接二次侧线圈T22的第一端。
控制电路113包括一脉宽调变控制器U21与一电容CU。脉宽调变控制器U21包括接脚1-8。其中,接脚4与接脚5通过电容CU电性相连,以补偿脉宽调变控制器U21的内部电路。此外,脉宽调变控制器U21的接脚1与接脚2用以接收来自电流感测电路111的感测电压。由此,脉宽调变控制器U21将可计算出电阻R21的跨压,进而计算出输入电流IIN的大小。此外,脉宽调变控制器U21的接脚6电性连接至接地端。脉宽调变控制器U21的接脚7用以接收来自电压侦测电路120的回馈电压VFB,且其接脚8用以输出脉宽调变信号PWM。
此外,如图2所示,充电装置100还包括一电流调整电路220,且电流调整电路220包括电阻R22与电阻R23。其中,电阻R22的第一端电性连接脉宽调变控制器U21的接脚3,且电阻R22的第二端电性连接至接地端。电阻R23的第一端电性连接电阻R22的第一端,且电阻R23的第二端电性连接脉宽调变控制器U21的接脚4。在实际操作上,脉宽调变控制器U21将通过接脚4提供电压给电流调整电路220,以利用电阻R22来设定额定电流的大小。
更进一步来看,电压侦测电路120包括电阻R24、电阻R25、以及电容C22。其中,电阻R24的第一端电性连接电压转换电路112,且电阻R24的第二端电性连接控制电路113。电阻R25的第一端电性连接电阻R24的第二端,且电阻R25的第二端电性连接至接地端。电容C22的第一端电性连接电阻R24的第二端,且电容C22的第二端电性连接至接地端。在此,输出电压VOUT压降在电阻R24与电阻R25的分压将形成回馈电压VFB。
请继续参照图2。一般来说,当充电装置100尚未电性连接可充电蓄电装置102时,也就是系统处于空载状态时,输入电流IIN的回馈会很低。此时,控制电路113会将脉宽调变信号PWM的工作周期切换至最大,进而导致电压转换电路112产生过高的输出电压VOUT。为了避免上述状况,在一实施例中,充电装置100还包括一过电压保护电路210,且过电压保护电路210包括电容C23。
在此,电容C23的第一端电性连接电压转换电路112,第二端电性连接控制电路113。电容C23用以加快反应速度,以便实时箝制住输出电压VOUT。在整体操作上,当系统处于空载状态时,过电压保护电路210将立即回传一空载电压。由此,控制电路113将参照空载电压降低脉宽调变信号PWM的工作周期,进而避免过高的输出电压VOUT的产生。
另一方面,为了消除噪声与电磁干扰(electromagneticinterference,EMI),充电装置100还包括多个噪声滤波器241-243与多个电磁干扰滤波器231-233。其中,噪声滤波器241电性连接在电流感测电路111与控制电路113之间,噪声滤波器242电性连接在电流感测电路111与电压转换电路112之间,且噪声滤波器243电性连接电压转换电路112的输出端。此外,噪声滤波器241-243分别由电容CN21-CN23所构成,其中电容CN23可为一等效电容,亦即可由其它不同电容组合等效成为电容CN23。
再者,电磁干扰滤波器231是由一瞬时电压抑制(transient voltagesuppression,TVS)二极管所构成。由此,瞬时电压抑制二极管将可保护充电装置100不受静电放电(electrostatic discharge,ESD)与电磁干扰的突波的影响。此外,电磁干扰滤波器232由一电容CE21所构成,并电性连接在电压转换电路112与控制电路113之间。电磁干扰滤波器233电性连接电压转换电路112的输出端,并包括电感LE21与电容CE22。其中,电感LE21的第一端电性连接电压转换电路112。电容CE22的第一端电性连接电感LE21的第二端,且电容CE22的第二端电性连接至接地端。
综上所述,本发明是由电压侦测电路产生一回馈电压,以致使充电单元可判别输出电压的大小。此外,当输出电压小于第一预设电压时,充电单元将会降低输出电流。如此一来,充电装置将不会因应可充电蓄电装置异常所导致的低压,而以大电流去对可充电蓄电装置进行充电,进而提升可充电蓄电装置的使用寿命,并确保了使用者的安全性。
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所附的权利要求范围所界定的为准。
Claims (19)
1.一种充电装置,适于电性连接一可充电蓄电装置,其特征在于,该充电装置包括:
一充电单元,在一操作模式下参照一输入电压调整一输出电流的大小,以对该可充电蓄电装置进行充电;以及
一电压侦测电路,参照该输出电流的大小产生一回馈电压,其中该充电单元还参照该回馈电压判别跨压在该可充电蓄电装置上的一输出电压,并在该输出电压小于一第一预设电压时,降低该输出电流。
2.如权利要求1所述的充电装置,其特征在于,其中当该输出电压大于一第二预设电压时,该充电单元会箝制住该输出电压。
3.如权利要求1所述的充电装置,其特征在于,其中该充电单元包括:
一电压转换电路,电性连接该电压侦测电路,并参照一脉宽调变信号进行电压位准的转换,并提供该输出电流;
一电流感测电路,电性连接该电压转换电路,并参照该输入电压提供多个感测电压;以及
一控制电路,电性连接该电压转换电路、该电流感测电路与该电压侦测电路,并参照该些感测电压判别一输入电流的大小,且当该输入电流不大于一额定电流时,该控制电路切换至该操作模式,以参照该输入电压调整该脉宽调变信号的工作周期。
4.如权利要求3所述的充电装置,其特征在于,其中当该输入电流大于该额定电流时,该充电装置停止作动。
5.如权利要求3所述的充电装置,其特征在于,其中当该输入电压大于一额定电压时,该控制电路停止作动,直到该输入电压不大于该额定电压为止。
6.如权利要求3所述的充电装置,其特征在于,其中该控制电路更参照该回馈电压判别该输出电压的大小,并在该输出电压大于该第二预设电压或是小于该第一预设电压时,调整该脉宽调变信号的工作周期。
7.如权利要求3所述的充电装置,其特征在于,其中该电压转换电路包括:
一变压器,具有一一次侧线圈与一二次侧线圈,其中该一次侧线圈的第一端电性连接该电流感测电路,该一次侧线圈的第二端电性连接该控制电路,且该二次侧线圈的第二端电性连接至一接地端;
一第一电容,其第一端电性连接该一次侧线圈的第二端,且该第一电容的第二端电性连接该二次侧线圈的第一端;以及
一肖特基二极管,其阳极端电性连接该二次侧线圈的第一端,且该肖特基二极管的阴极端用以提供该输出电流。
8.如权利要求3所述的充电装置,其特征在于,其中该电流感测电路包括一第一电阻,该第一电阻的第一端用以接收该输入电压,且该第一电阻的第二端电性连接该电压转换电路与该控制电路。
9.如权利要求3所述的充电装置,其特征在于,还包括:
一电流调整电路,电性连接该控制电路,用以设定该额定电流的大小。
10.如权利要求9所述的充电装置,其特征在于,其中该电流调整电路包括:
一第二电阻,其第一端电性连接该控制电路,且该第二电阻的第二端电性连接至一接地端;以及
一第三电阻,其第一端电性连接该第二电阻的第一端,且该第三电阻的第二端电性连接该控制电路。
11.如权利要求3所述的充电装置,其特征在于,其中该电压侦测电路包括:
一第四电阻,其第一端电性连接该电压转换电路,且该第四电阻的第二端电性连接该控制电路;
一第五电阻,其第一端电性连接该第四电阻的第二端,且该第五电阻的第二端电性连接至一接地端;以及
一第二电容,其第一端电性连接该第四电阻的第二端,且该第二电容的第二端电性连接至该接地端。
12.如权利要求3所述的充电装置,其特征在于,还包括:
一过电压保护电路,电性连接该电压转换电路与该控制电路,并在该充电装置尚未电性连接该可充电蓄电装置时,提供一空载电压,以致使该控制电路降低该脉宽调变信号的工作周期。
13.如权利要求12所述的充电装置,其特征在于,其中该过电压保护电路包括:
一第三电容,其第一端电性连接该电压转换电路,第二端电性连接该控制电路。
14.如权利要求3所述的充电装置,其特征在于,还包括:
一第一噪声滤波器,电性连接在该电流感测电路与该控制电路之间。
15.如权利要求3所述的充电装置,其特征在于,还包括:
一第二噪声滤波器,电性连接在该电流感测电路与该电压转换电路之间。
16.如权利要求3所述的充电装置,其特征在于,还包括:
一第三噪声滤波器,电性连接该电压转换电路。
17.如权利要求3所述的充电装置,其特征在于,还包括:
一第一电磁干扰滤波器,电性连接在该电压转换电路与该控制电路之间。
18.如权利要求3所述的充电装置,其特征在于,还包括:
一第二电磁干扰滤波器,电性连接该电压转换电路。
19.如权利要求1所述的充电装置,其特征在于,其中该可充电蓄电装置为一充电电池。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111207 |