CN104167768B - 一种充电装置及充电方法 - Google Patents

一种充电装置及充电方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104167768B
CN104167768B CN201310181894.4A CN201310181894A CN104167768B CN 104167768 B CN104167768 B CN 104167768B CN 201310181894 A CN201310181894 A CN 201310181894A CN 104167768 B CN104167768 B CN 104167768B
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy storage
capacitor
resistor
charging
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310181894.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104167768A (zh
Inventor
刘可靖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZTE Corp
Original Assignee
ZTE Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to CN201310181894.4A priority Critical patent/CN104167768B/zh
Application filed by ZTE Corp filed Critical ZTE Corp
Priority to EP13807071.9A priority patent/EP2991186A4/en
Priority to KR1020157035651A priority patent/KR101731754B1/ko
Priority to PCT/CN2013/081230 priority patent/WO2013189327A2/zh
Priority to RU2015152495A priority patent/RU2631265C2/ru
Priority to AU2013279955A priority patent/AU2013279955B2/en
Priority to US14/891,444 priority patent/US9876384B2/en
Publication of CN104167768A publication Critical patent/CN104167768A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104167768B publication Critical patent/CN104167768B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/025—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种充电装置，包括：充电电路、储能电路和控制开关；所述充电电路，用于对待充电对象进行充电；所述储能电路，用于在所述充电电路对所述待充电对象充电时进行储能，并在所述充电电路处于断开状态时，对所述待充电对象进行充电；所述控制开关，用于根据周期性地接收到的控制指令交替接通、断开所述充电电路，并在接通所述充电电路时断开所述储能电路，在断开所述充电电路时接通所述储能电路。本发明还同时公开了一种前述充电装置的充电方法。采用本发明的技术方案，能提高充电效率，进而也能提升了用户体验。

Description

一种充电装置及充电方法
技术领域
本发明涉及电子设备的充电技术，尤其涉及一种充电装置及充电方法。
背景技术
通用串行总线(USB，Universal Serial Bus)充电功能是指通过个人计算机(PC，Personal Computer)或者笔记本电脑的USB端口对终端进行充电的功能。目前，许多MP3、手机等手持设备均配备有USB充电器，由数据线作为电源线，插入到PC端或笔记本电脑的USB端口上自动开始充电，大大方便了人们的生活。所述充电过程需经恒压充电、恒流充电、涓流充电三个充电阶段。
PC端或笔记本电脑的USB端口输出电压一般为5V，较为精准；但是USB端口输出电流小，而在充电的最后阶段，需要有涓流充电。所述涓流充电是用来弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失。电池在充满电后，由于自放电损失的容量大约是标称容量的5％。从理论上讲，以C/500的电流持续充电即可弥补自放电造成的容量损失。但是，由于涓流电流太小，进而涓流充电过程很慢，增加了充电的时间，充电效率非常低。
图1为现有技术中通过USB接口充电的电路原理示意图，在实际应用中，在电子设备的充电过程中，一般限流为400mA，输入总功率为2W，从金属-氧化层-半导体-场效晶体管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)输出的电压被电子设备的电池拉低至某个电压区间，所述电压区间一般为3.6V至4.3V之间，此时输出功率在1.44W-1.72W之间，并且接近4.3V时电流是低于400mA的，因此，在涓流充电阶段，起限流作用的MOSFET消耗了功耗，如何提高涓流充电阶段的充电效率是亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种充电装置及充电方法，能提高充电效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种充电装置，所述装置包括充电电路、储能电路和控制开关；
所述充电电路，用于对待充电对象进行充电；
所述储能电路，用于在所述充电电路对所述待充电对象充电时进行储能，并在所述充电电路处于断开状态时，对所述待充电对象进行充电；
所述控制开关，用于根据周期性地接收到的控制指令交替接通、断开所述充电电路，并在接通所述充电电路时断开所述储能电路，在断开所述充电电路时接通所述储能电路。
优选地，所述储能电路包括储能滤波电感、储能滤波电容和整流二极管；其中，
所述储能滤波电容的一端连接所述储能滤波电感的一端，另一端与所述充电电源的负极连接；所述储能滤波电感的另一端通过所述控制开关与所述充电电源的正极连接，并通过所述整流二极管与所述充电电源的负极连接；其中，所述整流二极管对所述充电电源正极至负极方向截止。
优选地，所述控制开关为晶体管功率开关；
所述储能滤波电感的另一端通过所述控制开关与所述充电电源的正极连接，为：所述储能滤波电感的另一端与所述晶体管功率开关的集电极连接，所述晶体管功率开关的发射极与所述充电电源的正极连接。
优选地，所述储能电路进行储能，包括：
在所述晶体管功率开关导通时，所述储能滤波电感抑制超过预设门限值的电流流经所述储能滤波电感，并将流经所述储能滤波电感的电流转化成磁能进行能量存储；所述储能滤波电容将流经所述储能滤波电感的部分电流转化成电荷进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：
在所述晶体管功率开关关断时，所述储能滤波电感将存储的磁能转换成电流，并经所述整流二极管继续对所述待充电对象充电；所述储能滤波电容将存储的电荷转换成电流继续对所述待充电对象充电。
优选地，所述储能电路包括：限流电容、限流电阻、第一储能电容、第二储能电容、第三储能电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一稳压管、第二稳压管、第一二极管、第二二极管，晶体管、MOSFET；其中，
所述限流电容的一端与控制开关的一端连接，另一端分别与所述限流电阻和所述第一二极管的正极端连接，所述限流电阻的另一端与所述第一稳压管的负极端连接，所述第一稳压管的正极端分别与所述第一电阻的一端以及晶体管的一端连接，所述第一电阻的一端与充电电源的负极连接，所述第一二极管的负极端分别与所述第一储能电容的一端、第二电阻一端、第三电阻一端、第二二极管的负极端连接，所述第一储能电容的另一端接所述充电电源的负极，所述晶体管的第三端接所述充电电源的负极，所述MOSFET的集电极与所述第三电阻的一端连接，所述MOSFET的发射极分别于所述第二电阻的一端以及第二稳压管的负极端连接，所述第二稳压管的正极端接所述充电电源的负极，所述MOSFET的基极分别于所述第二二极管的正极端、所述第二储能电容的一端以及所述第三储能电容的一端连接，所述第二储能电容的另一端以及所述第三储能电容的另一端均与所述充电电源的负极连接。
优选地，所述储能电路进行储能，包括：
在所述控制开关导通时，所述第二储能电容与所述第三储能电容利用所述第二稳压管、所述第二电阻、所述第三电阻及所述MOSFET形成的回路进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：
在所述控制开关关断时，所述第二储能电容与所述第三储能电容利用所述第二二极管、所述第二电阻、所述第三电阻及所述MOSFET形成的回路对所述待充电对象充电。
本发明还提供了一种应用于上文所述的充电装置的充电方法，所述方法包括：
控制开关根据周期性地接收到的控制指令交替接通、断开充电电路，并在接通所述充电电路时断开储能电路，在断开所述充电电路时接通所述储能电路；
在所述充电电路对所述待充电对象充电时，所述储能电路进行储能，并在所述充电电路处于断开状态时，所述储能电路对所述待充电对象进行充电。
优选地，所述储能电路包括储能滤波电感、储能滤波电容和整流二极管时，
所述储能电路进行储能，包括：在所述晶体管功率开关导通时，所述储能滤波电感抑制超过预设门限值的电流流经所述储能滤波电感，并将流经所述储能滤波电感的电流转化成磁能进行能量存储；所述储能滤波电容将流经所述储能滤波电感的部分电流转化成电荷进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：在所述晶体管功率开关关断时，所述储能滤波电感将存储的磁能转换成电流，并经所述整流二极管继续对所述待充电对象充电；所述储能滤波电容将存储的电荷转换成电流继续对所述待充电对象充电。
优选地，所述储能电路包括限流电容、限流电阻、第一储能电容、第二储能电容、第三储能电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一稳压管、第二稳压管、第一二极管、第二二极管，晶体管和MOSFET时，
所述储能电路进行储能，包括：在所述控制开关导通时，所述第二储能电容与所述第三储能电容利用所述第二稳压管、所述第二电阻、所述第三电阻及所述MOSFET形成的回路进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：在所述控制开关关断时，所述第二储能电容与所述第三储能电容利用所述第二二极管、所述第二电阻、所述第三电阻及所述MOSFET形成的回路对所述待充电对象充电。
本发明所提供的充电装置及充电方法，控制开关根据周期性地接收到的控制指令交替接通、断开充电电路，并在接通所述充电电路时断开储能电路，在断开所述充电电路时接通所述储能电路；在所述充电电路对所述待充电对象充电时，所述储能电路进行储能，并在所述充电电路处于断开状态时，所述储能电路对所述待充电对象进行充电。如此，本发明利用储能释能使电压降低的原理，通过对电路的改造，缩短了涓流充电阶段的充电时间，提高了涓流充电效率，进而也就缩短了恒压、恒流、涓流三个充电阶段的总的充电时间，提高了充电效率，提升了用户体验。此外，本发明装置可设置于电子设备内，用于对所述电子设备内的充电电池进行充电，所述电子设备包括MP3、手机等手持设备，以及移动电源、充电器等充电设备。
附图说明
图1为现有技术中通过通用串行总线接口充电的电路原理示意图；
图2为本发明充电装置的组成结构示意图；
图3为本发明实施例充电装置的电路原理图；
图4为本发明图3所示电路原理图的等效电路示意图；
图5为本发明图3所示电路原理图的电压及电流波形示意图；
图6为本发明实施例充电装置的另一电路原理图；
图7为本发明充电方法的实现流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图2为本发明充电装置的组成结构示意图，如图2所示，该装置包括充电电路21、储能电路22和控制开关23；其中，
所述充电电路21，用于对待充电对象进行充电；
所述储能电路22，用于在所述充电电路21对所述待充电对象充电时进行储能，并在所述充电电路21处于断开状态时，对所述待充电对象进行充电；
所述控制开关23，用于根据周期性地接收到的控制指令交替接通、断开所述充电电路21，并在接通所述充电电路21时断开所述储能电路22，在断开所述充电电路21时接通所述储能电路22。
具体的，所述PC端或笔记本电脑的USB端口为所述装置提供电压。
这里，所述控制开关可由可编程芯片控制。
这里，所述装置设置于电子设备内，用于对所述电子设备内的充电电池进行充电。
图3为本发明实施例充电装置的电路原理图，如图3所示，所述电路中的储能电路包括储能滤波电感L、储能滤波电容C和整流二极管D；其中，
所述储能滤波电容C的一端连接所述储能滤波电感L的一端，另一端与所述充电电源的负极连接；所述储能滤波电感L的另一端通过所述控制开关与所述充电电源的正极连接，并通过所述整流二极管与所述充电电源的负极连接；其中，所述整流二极管对所述充电电源正极至负极方向截止。
这里，所述控制开关可为晶体管功率开关VT；所述充电电源可为由PC端或笔记本电脑的USB端口提供的5V电压。
具体的，所述储能滤波电感L的另一端通过所述控制开关与所述充电电源的正极连接，为：
所述储能滤波电感L的另一端与所述晶体管功率开关VT的集电极连接，所述晶体管功率开关VT的发射极与所述充电电源的正极连接。
具体的，所述储能电路进行储能，包括：
在所述晶体管功率开关VT导通时，所述储能滤波电感L抑制超过预设门限值的电流流经所述储能滤波电感L，并将流经所述储能滤波电感L的电流转化成磁能进行能量存储；所述储能滤波电容C将流经所述储能滤波电感L的部分电流转化成电荷进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：
在所述晶体管功率开关VT关断时，所述储能滤波电感L将存储的磁能转换成电流，并经所述整流二极管D继续对所述待充电对象充电；所述储能滤波电容C将存储的电荷转换成电流继续对所述待充电对象充电。
优选的，所述晶体管功率开关VT的频率为20MHz。
这里，当晶体管功率开关VT导通时，储能滤波电感L限制大电流通过，以防止开关导通时电压直接加到待充电对象上，也即防止开关导通时电压直接加到负载R上。
这里，所述待充电对象一般为充电电池，相当于图3中的负载R。
这里，当晶体管功率开关VT关断时，所述整流二极管D起续流作用，为储能滤波电感L释放能量提供电流通路。
图4为本发明图3所示电路原理图的等效电路示意图，图4(a)为晶体管功率开关VT导通时的等效电路图，图4(b)为晶体管功率开关VT关断时的等效电路图，图4(c)为图3所示电路原理图的总的等效电路示意图。
下面，结合图4中所示的等效电路图以及图5所示的电压及电流波形示意图对图3所示的电路原理图进行说明。
(1)、在控制晶体管功率开关VT关断期间，储能滤波电感L将产生反电动势，流过储能电感L的电流iL由反电动势的正极流出，通过负载R，再经过整流二极管D的正极，然后从整流二极管D的负极流出，最后回到反电动势的负极，所述等效电路能使脉动直流电压通过平滑滤波输出其平均值，达到降压效果。
(2)、从图4(c)可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，所述低通滤波器的设计原则是使us(t)的直流分量可以通过，而抑制us(t)的谐波分量通过；电容上的输出电压Uo为us(t)的直流分量再加上微小纹波uripple(t)。由于电路工作频率很高，一个开关周期内，由电容充放电引起的纹波uripple(t)很小，相对于电容上输出的直流电压Uo有：|uripple(t)|＜＜Uo，因此，电容上输出电压可以看作恒定，符合现有技术中的开关电路稳态分析中的小纹波近似原理。
(3)、电容上电压调整的过渡过程为：一个周期内，电容充电电荷高于放电电荷时，电容电压升高，导致后面周期内充电电荷减小、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，此时电压维持不变；反之，如果一个周期内放电电荷高于充电电荷，将导致后面周期内充电电荷增加、放电电荷减小，使电容电压下降速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，最终维持电压不变；即在电路稳态工作时，满足电容上充放电也达到平衡的普遍规律。
(4)、等效开关S置于1端时，电感电流增加，电感储能；而当开关S置于2端时，电感电流减小，电感释能。假定电流增加量大于电流减小量，则一个开关周期内电感上磁链增量为ΔΨ＝L(Δi)大于零，此增量将产生一个平均感应电势u＝ΔΨ/T大于零，此平均感应电势将减小电感电流的上升速度，并同时降低电感电流的下降速度，最终将导致一个周期内电感电流平均增量为零；同理，一个开关周期内电感上磁链增量ΔΨ＝L(Δi)小于零时，最终也将导致一个周期内电感电流平均增量为零。在稳态状况下，一个周期内电感电流平均增量即磁链平均增量为零，符合电感伏秒平衡原理。
(5)、设0到t2为一个周期，且0到t1为晶体管功率开关VT导通期间，t1到t2为晶体管功率开关VT关断期间；则电感电流连续工作模式(CCM，Continuous Conduction Mode)下的稳态工作过程分析如下：
1.晶体管功率开关VT导通状态(0≤t≤t1＝dt)
当等效开关S与1端连接时，也即当晶体管功率开关VT导通时，根据图4(a)所示等效电路，有：
uL＝Ud-Uo＝L(diL/dt)且uVT≈0；
其中，uVT为晶体管功率开关上的电压；Ud为外界充电电源提供的电压，所述外界充电电源一般为PC端或笔记本电脑的USB端口输出电压，Ud一般为5V；Uo为电容上的输出电压。
由于电路工作频率很高，在一个周期内，Ud和Uo基本维持不变，可以视为恒定值，即(Ud-Uo)可视为常数，则电流变化呈线性变化，uL及uVT的电压变化图如图5所示。
根据uL＝Ud-Uo＝L(diL/dt)且uVT≈0，得到：
uL＝Ud-Uo＝L(I2-I1)/Δt＝L(ΔIL/dt)；
ΔIL＝(Ud-Uo)t1/L；
iVT＝iL；
iC＝iL-io＝iL-Uo/R；
其中，io恒定，iC与iL同斜率，iVT为晶体管功率开关上的电流，iC为电容C上的电流，iL为电感L上的电流，io为负载R上的电流；iC、iL以及iVT的电流变化图如图5所示。
2.晶体管功率开关关断状态(t1＜t≤t2)
当等效开关S与2端连接时，也即当晶体管功率开关关断时，整流二极管VD导通，根据图4(b)所示等效电路，有：
uL＝-Uo＝L(di/dt)且uVT≈Ud。
同理，由于将Uo视为基本维持不变，得到：
-Uo＝L(diL/dt)＝LΔIL/(t2-t1)；
ΔIL＝-Uo(t2-t1)/L；
iVT＝0；
iC＝iL-io＝iL-Uo/R；
其中io恒定，iC与iL同斜率；uL、uVT的电压变化图以及iC、iL、iVT的电流变化如图5所示。
综上所述，可知：可通过降低Uo来使iC增大。可编程的控制芯片通过控制晶体管功率开关的导通时间和关断时间来控制Uo，以达到充电电压降低，充电电流增加的目的，进而提高充电效率。
本着储能释能原理，本发明还提供了充电装置的另一种电路原理图，如图6所示，其中，所述电路的储能电路包括：限流电容C0、限流电阻R0、第一储能电容C1、第二储能电容C2、第三储能电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一稳压管D1、第一二极管D2、第二稳压管D3、第二二极管D4，晶体管T1和MOSFET；其中，
所述限流电容C0的一端与控制开关S1的一端连接，另一端分别与所述限流电阻R0和所述第一二极管D2的正极端连接，所述限流电阻R0的另一端与所述第一稳压管D1的负极端连接，所述第一稳压管D1的正极端分别与所述第一电阻R1的一端以及晶体管T1的一端连接，所述第一电阻R1的一端与充电电源的负极连接，所述第一二极管D2的负极端分别与所述第一储能电容C1的一端、第二电阻R2一端、第三电阻R3一端、第二二极管D4的负极端连接，所述第一储能电容C1的另一端接所述充电电源的负极，所述晶体管T1的第三端接所述充电电源的负极，所述MOSFET的集电极与所述第三电阻R3的一端连接，所述MOSFET的发射极分别于所述第二电阻R2的一端以及第二稳压管D3的负极端连接，所述第二稳压管D3的正极端接所述充电电源的负极，所述MOSFET的基极分别于所述第二二极管D4的正极端、所述第二储能电容C2的一端以及所述第三储能电容C3的一端连接，所述第二储能电容C2的另一端以及所述第三储能电容C3的另一端均与所述充电电源的负极连接。
具体的，所述储能电路进行储能，包括：
在所述控制开关S1导通时，所述第二储能电容C2与所述第三储能电容C3利用所述第二稳压管D3、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3及所述MOSFET形成的回路进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：
在所述控制开关S1关断时，所述第二储能电容C2与所述第三储能电容C3利用所述第二二极管D4、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3及所述MOSFET形成的回路对所述待充电对象充电。
这里，所述控制开关S1可为晶体管功率开关。
具体的，当控制开关S1导通时，C0，R0限制主回路流入控制电路板电流，以防止过大电流损坏储能电路元件；当储能电容电压达到所需电压时，晶体管T1导通，旁路主回路电流靠储能电容能量维持和控制电路板工作，直到主回路电源下一周期对储能电路充电；D3与R2、R3、MOSFET形成储能电容C2、C3的充电回路，D4为储能电容C2和C3放电用的二极管；其中，所述MOSFET在图6中用Q1表示；所述C1为金属化聚酯膜电容，所述C2和C3均为铝电解电容，所述电容容量可根据具体情况进行设定。
在控制电路板正常工作时，C1每个周期充电一次，仅靠C1电容储存能量足以维持控制负载充电，但是当出现主回路S1闭合，电压降到0V，主回路不对储能电容充电，此时要靠C1、C2、C3继续对负载充电。
通过以上电路的储能释能方式也能使充电电压降低，充电电流增加，进而能够提高充电效率。
图7为本发明充电方法的实现流程示意图，如图7所示，该方法包括以下步骤：
步骤701：控制开关根据周期性地接收到的控制指令交替接通、断开充电电路，并在接通所述充电电路时断开储能电路，在断开所述充电电路时接通所述储能电路；
步骤702：在所述充电电路对所述待充电对象充电时，所述储能电路进行储能，并在所述充电电路处于断开状态时，所述储能电路对所述待充电对象进行充电。
进一步的，所述储能电路包括储能滤波电感、储能滤波电容和整流二极管时，
所述储能电路进行储能，包括：在所述晶体管功率开关导通时，所述储能滤波电感抑制超过预设门限值的电流流经所述储能滤波电感，并将流经所述储能滤波电感的电流转化成磁能进行能量存储；所述储能滤波电容将流经所述储能滤波电感的部分电流转化成电荷进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：在所述晶体管功率开关关断时，所述储能滤波电感将存储的磁能转换成电流，并经所述整流二极管继续对所述待充电对象充电；所述储能滤波电容将存储的电荷转换成电流继续对所述待充电对象充电。
进一步的，所述储能电路包括限流电容、限流电阻、第一储能电容、第二储能电容、第三储能电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一稳压管、第二稳压管、第一二极管、第二二极管，晶体管和MOSFET时，
所述储能电路进行储能，包括：在所述控制开关导通时，所述第二储能电容与所述第三储能电容利用所述第二稳压管、所述第二电阻、所述第三电阻及所述MOSFET形成的回路进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：在所述控制开关关断时，所述第二储能电容与所述第三储能电容利用所述第二二极管、所述第二电阻、所述第三电阻及所述MOSFET形成的回路对所述待充电对象充电。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种充电装置，其特征在于，所述装置包括充电电路、储能电路和控制开关；
所述充电电路，用于对待充电对象进行充电；
所述储能电路，用于在所述充电电路对所述待充电对象充电时进行储能，并在所述充电电路处于断开状态时，对所述待充电对象进行充电；
所述控制开关，用于根据周期性地接收到的控制指令交替接通、断开所述充电电路，并在接通所述充电电路时断开所述储能电路，在断开所述充电电路时接通所述储能电路；
所述储能电路包括：限流电容、限流电阻、第一储能电容、第二储能电容、第三储能电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一稳压管、第二稳压管、第一二极管、第二二极管，晶体三级管、MOSFET；
其中，所述限流电容的一端与控制开关的一端连接，另一端分别与所述限流电阻和所述第一二极管的正极端连接，所述限流电阻的另一端与所述第一稳压管的负极端连接，所述第一稳压管的正极端分别与所述第一电阻的一端以及晶体三级管的一端连接，所述第一电阻的一端与充电电源的负极连接，所述第一二极管的负极端分别与所述第一储能电容的一端、第二电阻一端、第三电阻一端、第二二极管的负极端连接，所述第一储能电容的另一端接所述充电电源的负极，所述晶体三级管的第三端接所述充电电源的负极，所述MOSFET的集电极与所述第三电阻的一端连接，所述MOSFET的发射极分别于所述第二电阻的一端以及第二稳压管的负极端连接，所述第二稳压管的正极端接所述充电电源的负极，所述MOSFET的基极分别于所述第二二极管的正极端、所述第二储能电容的一端以及所述第三储能电容的一端连接，所述第二储能电容的另一端以及所述第三储能电容的另一端均与所述充电电源的负极连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述储能电路包括储能滤波电感、储能滤波电容和整流二极管；其中，
所述储能滤波电容的一端连接所述储能滤波电感的一端，另一端与所述充电电源的负极连接；所述储能滤波电感的另一端通过所述控制开关与所述充电电源的正极连接，并通过所述整流二极管与所述充电电源的负极连接；其中，所述整流二极管对所述充电电源正极至负极方向截止。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制开关为晶体管功率开关；
所述储能滤波电感的另一端通过所述控制开关与所述充电电源的正极连接，为：所述储能滤波电感的另一端与所述晶体管功率开关的集电极连接，所述晶体管功率开关的发射极与所述充电电源的正极连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述储能电路进行储能，包括：
在所述晶体管功率开关导通时，所述储能滤波电感抑制超过预设门限值的电流流经所述储能滤波电感，并将流经所述储能滤波电感的电流转化成磁能进行能量存储；所述储能滤波电容将流经所述储能滤波电感的部分电流转化成电荷进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：
在所述晶体管功率开关关断时，所述储能滤波电感将存储的磁能转换成电流，并经所述整流二极管继续对所述待充电对象充电；所述储能滤波电容将存储的电荷转换成电流继续对所述待充电对象充电。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述储能电路进行储能，包括：
在所述控制开关导通时，所述第二储能电容与所述第三储能电容利用所述第二稳压管、所述第二电阻、所述第三电阻及所述MOSFET形成的回路进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：
在所述控制开关关断时，所述第二储能电容与所述第三储能电容利用所述第二二极管、所述第二电阻、所述第三电阻及所述MOSFET形成的回路对所述待充电对象充电。
6.一种应用于权利要求1至5任一项所述充电装置的充电方法，其特征在于，所述方法包括：
控制开关根据周期性地接收到的控制指令交替接通、断开充电电路，并在接通所述充电电路时断开储能电路，在断开所述充电电路时接通所述储能电路；
在所述充电电路对所述待充电对象充电时，所述储能电路进行储能，并在所述充电电路处于断开状态时，所述储能电路对所述待充电对象进行充电；
所述储能电路包括限流电容、限流电阻、第一储能电容、第二储能电容、第三储能电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一稳压管、第二稳压管、第一二极管、第二二极管，晶体三级管和MOSFET时；
所述储能电路进行储能，包括：在所述控制开关导通时，所述第二储能电容与所述第三储能电容利用所述第二稳压管、所述第二电阻、所述第三电阻及所述MOSFET形成的回路进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：在所述控制开关关断时，所述第二储能电容与所述第三储能电容利用所述第二二极管、所述第二电阻、所述第三电阻及所述MOSFET形成的回路对所述待充电对象充电。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述储能电路包括储能滤波电感、储能滤波电容和整流二极管时，
所述储能电路进行储能，包括：在所述控制开关导通时，所述储能滤波电感抑制超过预设门限值的电流流经所述储能滤波电感，并将流经所述储能滤波电感的电流转化成磁能进行能量存储；所述储能滤波电容将流经所述储能滤波电感的部分电流转化成电荷进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：在所述控制开关关断时，所述储能滤波电感将存储的磁能转换成电流，并经所述整流二极管继续对所述待充电对象充电；所述储能滤波电容将存储的电荷转换成电流继续对所述待充电对象充电。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述储能电路包括储能滤波电感、储能滤波电容和整流二极管时，
所述储能电路进行储能，包括：在所述晶体管功率开关导通时，所述储能滤波电感抑制超过预设门限值的电流流经所述储能滤波电感，并将流经所述储能滤波电感的电流转化成磁能进行能量存储；所述储能滤波电容将流经所述储能滤波电感的部分电流转化成电荷进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：在所述晶体管功率开关关断时，所述储能滤波电感将存储的磁能转换成电流，并经所述整流二极管继续对所述待充电对象充电；所述储能滤波电容将存储的电荷转换成电流继续对所述待充电对象充电。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述储能电路包括限流电容、限流电阻、第一储能电容、第二储能电容、第三储能电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一稳压管、第二稳压管、第一二极管、第二二极管，晶体三级管和MOSFET时，
所述储能电路进行储能，包括：在所述控制开关导通时，所述第二储能电容与所述第三储能电容利用所述第二稳压管、所述第二电阻、所述第三电阻及所述MOSFET形成的回路进行电荷存储；
所述储能电路对所述待充电对象充电，包括：在所述控制开关关断时，所述第二储能电容与所述第三储能电容利用所述第二二极管、所述第二电阻、所述第三电阻及所述MOSFET形成的回路对所述待充电对象充电。
CN201310181894.4A 2013-05-16 2013-05-16 一种充电装置及充电方法 Expired - Fee Related CN104167768B (zh)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310181894.4A CN104167768B (zh) 2013-05-16 2013-05-16 一种充电装置及充电方法
KR1020157035651A KR101731754B1 (ko) 2013-05-16 2013-08-09 충전 장치 및 충전 방법
PCT/CN2013/081230 WO2013189327A2 (zh) 2013-05-16 2013-08-09 一种充电装置及充电方法
RU2015152495A RU2631265C2 (ru) 2013-05-16 2013-08-09 Зарядное устройство и способ зарядки
EP13807071.9A EP2991186A4 (en) 2013-05-16 2013-08-09 CHARGE DEVICE AND METHOD
AU2013279955A AU2013279955B2 (en) 2013-05-16 2013-08-09 Charging device and charging method
US14/891,444 US9876384B2 (en) 2013-05-16 2013-08-09 Charging device and charging method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310181894.4A CN104167768B (zh) 2013-05-16 2013-05-16 一种充电装置及充电方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104167768A CN104167768A (zh) 2014-11-26
CN104167768B true CN104167768B (zh) 2018-05-15

Family

ID=49769495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310181894.4A Expired - Fee Related CN104167768B (zh) 2013-05-16 2013-05-16 一种充电装置及充电方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9876384B2 (zh)
EP (1) EP2991186A4 (zh)
KR (1) KR101731754B1 (zh)
CN (1) CN104167768B (zh)
AU (1) AU2013279955B2 (zh)
RU (1) RU2631265C2 (zh)
WO (1) WO2013189327A2 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105656108A (zh) * 2015-07-28 2016-06-08 宁波萨瑞通讯有限公司 一种充电电路系统
US20170193737A1 (en) * 2016-01-02 2017-07-06 Diane De Cicco Electronic device for playing bingo and method
WO2018158640A1 (en) 2017-03-02 2018-09-07 Awesense Wireless Inc. Selectable power scavenging systems and methods
CN108880241B (zh) 2017-05-12 2022-03-18 北京纳米能源与系统研究所 摩擦纳米发电机的电源管理模块、管理方法及能源系统
CN110199464B (zh) * 2017-12-26 2024-08-23 雅达电子国际有限公司 限流电路
CN110446312B (zh) * 2019-06-25 2022-02-18 杭州艾芯智能科技有限公司 一种关于提高光源性能的电路设计方法
CN114799376A (zh) * 2022-05-13 2022-07-29 哈尔滨工业大学 微细电火花加工的lc高频脉冲电源

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101026316A (zh) * 2006-02-17 2007-08-29 新电源系统株式会社 电容器蓄电电源用充电装置和电容器蓄电电源用放电装置
WO2008030398A2 (en) * 2006-09-05 2008-03-13 Summit Microelectronics, Inc Circuits and methods for controlling power in a battery operated system
CN201549907U (zh) * 2009-10-21 2010-08-11 深圳市中兴移动通信有限公司 一种电池充电电路
CN102820775A (zh) * 2011-06-07 2012-12-12 台达电子工业股份有限公司 充电装置的整合式升降压转换器
CN102946122A (zh) * 2003-02-21 2013-02-27 捷讯研究有限公司 便携电子设备、电路和控制电源的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA873558A (en) * 1968-10-28 1971-06-15 Westinghouse Air Brake Company Digital to analog conversion circuit
SU799077A1 (ru) * 1979-04-12 1981-01-23 Предприятие П/Я А-7449 Устройство дл зар да аккумул торнойбАТАРЕи OT иСТОчНиКА пОСТО ННОгО TOKA
DE4218852A1 (de) * 1992-06-09 1993-12-16 Bosch Gmbh Robert Stromversorgungsschaltung für ein Funkgerät
JP3219524B2 (ja) * 1993-01-19 2001-10-15 三洋電機株式会社 二次電池の過放電保護回路
JP2511633B2 (ja) * 1993-06-28 1996-07-03 日本電気株式会社 充電回路
US6160389A (en) * 1999-08-27 2000-12-12 Black & Decker Inc. Battery charger with low heat dissipation
RU18026U1 (ru) * 2000-12-18 2001-05-10 Коротков Артур Юрьевич Зарядное устройство
US7791319B2 (en) * 2003-02-21 2010-09-07 Research In Motion Limited Circuit and method of operation for an electrical power supply
JP3922649B1 (ja) 2006-02-20 2007-05-30 株式会社パワーシステム キャパシタ蓄電電源用充電装置
EP1821386A2 (en) 2006-02-17 2007-08-22 Power Systems Co., Ltd. Charging apparatus for capacitor storage type power source and discharging apparatus for capacitor storage type power source
KR20080109497A (ko) 2007-06-13 2008-12-17 삼성전자주식회사 컴퓨터시스템 및 그 제어방법
WO2013097815A1 (zh) * 2011-12-31 2013-07-04 深圳市比亚迪汽车研发有限公司 电动汽车及在充放电和驱动功能之间切换的动力系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102946122A (zh) * 2003-02-21 2013-02-27 捷讯研究有限公司 便携电子设备、电路和控制电源的方法
CN101026316A (zh) * 2006-02-17 2007-08-29 新电源系统株式会社 电容器蓄电电源用充电装置和电容器蓄电电源用放电装置
WO2008030398A2 (en) * 2006-09-05 2008-03-13 Summit Microelectronics, Inc Circuits and methods for controlling power in a battery operated system
CN201549907U (zh) * 2009-10-21 2010-08-11 深圳市中兴移动通信有限公司 一种电池充电电路
CN102820775A (zh) * 2011-06-07 2012-12-12 台达电子工业股份有限公司 充电装置的整合式升降压转换器

Also Published As

Publication number Publication date
AU2013279955A1 (en) 2015-12-03
US20160126773A1 (en) 2016-05-05
RU2631265C2 (ru) 2017-09-20
EP2991186A4 (en) 2016-06-29
RU2015152495A (ru) 2017-06-21
WO2013189327A2 (zh) 2013-12-27
AU2013279955B2 (en) 2016-07-07
CN104167768A (zh) 2014-11-26
KR20160009058A (ko) 2016-01-25
KR101731754B1 (ko) 2017-04-28
WO2013189327A3 (zh) 2014-04-24
EP2991186A2 (en) 2016-03-02
US9876384B2 (en) 2018-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104167768B (zh) 一种充电装置及充电方法
US8674663B2 (en) Converter and method for extracting maximum power from piezo vibration harvester
US11394318B2 (en) Power management circuit and power management method for triboelectric nanogenerator, and energy system
US8120323B2 (en) High efficiency charging circuit and power supply system having such high efficiency charging circuit
CN107408892B (zh) 电源控制用半导体装置
JP6152241B2 (ja) 電力システム、携帯式電子機器および電力の供給方法
CN103580000A (zh) 开关电源输出过压保护方法及电路及带该电路的开关电源
WO2015096613A1 (zh) 在线互动式不间断电源及其控制方法
CN110417101B (zh) 电池充电电路和电池充电方法
JP2016127656A (ja) 環境発電素子で発生した電力を蓄電する蓄電装置
CN104167783A (zh) 一种电池持续供电的直流电源低纹波实现方法与电路
CN104348202A (zh) 充电控制电路、方法及电子设备
JP4907312B2 (ja) 定電圧定電流電源
CN108832710B (zh) 用于不间断电源的充放电平衡变换器
CN101378228B (zh) 一种电源转换控制装置及电源电路
US10263446B2 (en) Battery control circuit for power generation system using renewable energy
CN203491731U (zh) 充电控制电路及电子设备
Rakhi et al. Simulation analysis of half bridge series parallel resonant converter based battery charger for photovoltaic system
CN102810888A (zh) 用于稳定能量存储器的电压的装置
TWI422114B (zh) 針對保護電子儲能裝置之自供電前饋充電電路及設計方法
US20150256098A1 (en) Mains power converter, and methods of operating and equipment incorporating the same
JP3929454B2 (ja) 充電器および充電制御方法
CN201256356Y (zh) 一种新型的降压供电电路
Madhuri et al. Low Voltage Energy Harvesting by an Efficient AC-DC Step-Up Converter
CN217522740U (zh) 一种直流调压电路、电路板以及电器装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180515

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee