CN106166897B - 充放电电路、墨盒芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种打印机芯片技术领域，尤其涉及一种充放电电路、墨盒芯片。充放电电路的充放电单元包括设于其第一端口和第二端口之间的第一储能单元和第二储能单元、以及与第一储能单元和第二储能单元连接的控制单元，第一储能单元的电容值小于第二储能单元的电容值。控制单元控制充放电电路首先对第一储能单元充电，并在第一储能单元的电压达到预设值时对接入第二储能单元对第二储能单元充电。外部电源供电时，可以对储能单元快速进行通电，使得总输出端的电压快速上升至芯片的工作电压，提高芯片响应速度。

Description

充放电电路、墨盒芯片
技术领域
本发明涉及一种打印机芯片技术领域，尤其涉及一种充放电电路、墨盒芯片。
背景技术
现有的耗材容器，比如用于喷墨打印机的墨盒，当打印机端掉电后仍然需要对芯片进行供电。
现有技术中，可将外部电源信号通过芯片内置的单向导通单元和外部大电容再连入芯片给芯片供电。如图1所示，单向导通单元的输入端为IN,输出端为OUT,单向导通单元设置在外部电源输出端VIN和芯片输入端VIN_IC之间，起单向导通的作用，使电流只能由VIN向VIN_IC方向流动。 C1在VIN_IC与地之间起到储能的作用，使芯片在外部电源掉电后仍然可以通过C1上的电量工作一段时间。但是在使用过程中发现，使用该单向导通电路的芯片，容易出现不能被打印机识别的问题。
打印机在刚上电工作时，需要等待墨盒芯片发送的信息对墨盒进行认证。打印机只有在规定的时间内接收到墨盒发送的符合一定规则的数据信息，才能确认芯片通过验证。而打印机在工作时会经历长时间电源掉电（毫秒到秒级的掉电时间），这时墨盒芯片仍然需要工作。如图1所示的技术方案中，靠外部电容蓄电的话，需要上百微法（uf）级的外部电容，这会导致电容充电时间过长，如图2。芯片不能及时响应打印机命令而出错。
授权公告号CN 202513599 U，授权公告日2012年10月31日的实用新型专利公开了充电电路，电路的第一储能元件在外部电源供电时存储能量，在第一储能元件的电压达到预设值时，对第二储能元件储存能量。在外部电源掉电时利用第一储能元件和第二储能元件放电，为存储器供电，如图3，为该充电电路的充放电曲线图。但是，该充电电路的兼容性差，结构复杂，对于不同芯片电路需要针对性的调整其储能元件和可控开关的数量来匹配。并且，具有该充电电路的芯片，在利用该充电电路进行充电时，易出现芯片数据丢失的情况。
发明内容
本发明为解决上述技术问题提供一种充放电电路。本发明的技术方案如下：
一种充放电电路，包括总输入端、总输出端、第一单向导通单元、以及充放电单元，所述第一单向导通单元的输入端连接所述总输入端，所述第一单向导通单元的输出端连接所述总输出端，所述充放电单元的第一端口连接所述总输出端，所述充放电单元的第二端口接地，其特征在于：所述充放电单元包括设于其第一端口和第二端口之间的第一储能单元和第二储能单元、以及与所述第一储能单元和第二储能单元连接的控制单元，所述第一储能单元的电容值小于所述第二储能单元的电容值。所述控制单元控制充放电电路首先对所述第一储能单元充电，并在所述第一储能单元的电压达到预设值时对接入所述第二储能单元对所述第二储能单元充电。外部电源供电时，可以对储能单元快速进行通电，使得总输出端的电压快速上升至芯片的工作电压，提高芯片响应速度。
作为优选，所述第一储能单元设置在所述充放电单元的第一端口和第二端口之间，所述控制单元与所述第二储能单元串联于所述充放电单元的第一端口和第二端口之间。所述控制单元包括第一控制单元和第二控制单元，所述第二储能单元与所述第一控制单元组成所述总输出端与地之间的第一充放电回路，所述第二储能单元与所述第二控制单元组成所述总输出端与地之间的第二充放电回路，所述第一充放电回路中所述第二储能单元的充放电电流小于所述第二充放电回路中所述第二储能单元的充放电电流。所述控制单元根据不同的应用环境为第二储能单元选择不同的充放电回路，使得第二储能单元可以通过不同大小的电流进行充电和放电。
作为优选，放电时，所述控制单元控制所述第二储能单元通过所述第二充放电回路放电。外部电源掉电时，第二储能单元通过所述第二充放电回路为芯片提供大的工作电流，保证芯片工作稳定。
作为优选，所述第一控制单元包括串联在其第一端口和第二端口之间的第一受控开关和第一电阻；充电时，所述第一储能单元的电压高于预设值以后，所述第一受控开关闭合。
作为优选，所述第二控制单元包括第二单向导通单元，所述第二单向导通单元的输入端连接所述第二储能单元，所述第二单向导通单元的输出端连接所述总输出端。
作为优选，所述第二控制单元包括第二受控开关；放电时，所述第二受控开关闭合。
作为优选，充电时，所述第二储能单元的电源高于预设值以后，所述第二受控开关闭合。
作为优选，所述第一受控开关包括第一晶体管、第二晶体管、反相器，所述第一受控开关的控制端连接至所述第一晶体管的栅极和所述反相器的输入端，所述第一受控开关的第一端口连接所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极，所述第一受控开关的第二端口连接所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极。
作为优选，所述第二受控开关包括第一晶体管、第二晶体管、反相器，所述第二受控开关的控制端连接至所述第一晶体管的栅极和所述反相器的输入端，所述第二受控开关的第一端口连接所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极，所述第二受控开关的第二端口连接所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极。
本发明还提供一种墨盒芯片，其特征在于：包括前述的充放电电路，所述充放电电路的总输出端连接芯片的电源输入端，所述第一储能单元的电压预设值大于或者等于所述芯片的工作电压值。
本发明的充放电电路，通过所述控制单元，在打印机刚上电工作时采用大电流对电容值较小的第一储能单元进行充电，第一储能单元的电压值快速达到芯片的工作电压，大大提高芯片对打印机的响应速度。同时，通过所述控制单元，在打印机端掉电时采用电容值较大的第二储能单元大电流放电，为芯片提供良好的供电，使得芯片能够稳定工作。总体来说，本发明的充放电电路具有有益效果：
1. 电路简单，所需元器件少，大大缩小了芯片的体积；
2. 电路简单，所需元器件少，降低成本；
3. 从外部电源到芯片端的电压压降小；
4. 兼容性好，不同系列的芯片都可以适用；
5. 芯片响应时间快，大大减小打印机不能识别的风险；
6. 芯片供电稳定，大大减少存储数据丢失发生。
附图说明
图1现有技术充放电电路示意图；
图2 现有技术1的充放电电路的充放电曲线与理性曲线比较图；
图3 现有技术2的充放电电路的充放电曲线与理性曲线比较图；
图4实施例一的充放电电路示意图；
图5实施例二的充放电电路示意图；
图6实施例一、实施例二中的受控开关电路示意图；
图7 实施例一的充放电电路的充放电曲线与理性曲线比较图；
图8 实施例二的充放电电路的充放电曲线与理性曲线比较图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
一种墨盒包括墨盒芯片，墨盒芯片包括芯片、以及充放电电路。充放电电路的总输入端连接墨盒的电源输入端，通过所述电源输入端连接外部电源进行充电。充放电电路的总输出端连接芯片的电源输入端，在外部电源掉电时，放电为芯片供电。
实施例一
如图4，一种充放电电路。包括总输入端VIN、总输出端VIN_IC、单向导通单元A1、以及充放电单元。单向导通单元A1的输入端A1_IN连接总输入端VIN，单向导通单元A1的输出端A1_OUT连接总输出端VIN_IC。充放电单元的第一端口连接总输出端VIN_IC，充放电单元的第二端口接地。
充放电单元包括小电容C1、大电容C2、以及控制单元。小电容C1的第一端口通过充放电单元的第一端口连接至总输出端VIN_IC，小电容C1的第二端口通过充放电单元的第二端口接地。控制单元与大电容C2串联于充放电单元的第一端口和第二端口之间。控制单元的第一端口通过充放电单元的第一端口连接至总输出端VIN_IC，控制单元的第二端口连接至大电容C2的一端，小电容C2的另一端通过充放电单元的第二端口接地。
控制单元包括第一受控开关S1和电阻R1，第一受控开关S1的第一端口通过控制单元的第一端口连接至总输出端VIN_IC连接，第一受控开关S1的第二端口连接至电阻R1的第一端口，电阻R1的第二端口通过控制单元的第二端口连接至大电容C2的一端。第一受控开关S1、电阻R1以及大电容C2，组成了总输出端VIN_IC与地之间的第一充放电回路。控制单元还包括单向导通单元A2，单向导通单元A2的输入端通过控制单元的第二端口连接至大电容C2的一端，单向导通单元A2的输出端通过控制单元的第一端口连接至总输出端VIN_IC。单向导通单元A2和大电容C2，组成了总输出端VIN_IC和地之间的第二充放电回路。电阻R1使得第一充放电回路中，大电容C2的充放电电流小于第二充放电回路中大电容C2的充放电电流。
如图7中本实施例的充放电电路的充放电曲线图，可以得知，充放电电路的充放电时间均比较短，相比现有技术一、二，其充放电曲线与理想曲线更加接近：
来自打印机的外部电源信号VIN通过单向导通单元A1（可以为二极管或者专门的单向导通电路）和小电容C1相连给墨盒芯片提供电源信号VIN_IC。初始状态下，第一受控开关S1处于断开状态，外部电源信号通过VIN单独对小电容C1充电，直到小电容C1两端的电压高于墨盒芯片的工作电压。当小电容C1两端的电压高于墨盒芯片的工作电压以后，闭合第一受控开关S1，使得外部电源通过第一充放电回路对大电容C2充电，受电阻R1限制，充电电流比较小。闭合第一受控开关S1的瞬间，因为电容的均分效应，VIN_IC的电压会下降，通过选择合适的电阻R1，可以使VIN_IC的电压一直高于墨盒芯片的工作电压，保证芯片的正常工作（如图7中，开关S1闭合时刻）。这种方式相对现有技术在初次上电时，在给小电容C1充电时，VIN不用小电流对大电容C2充电，可以使VIN_IC更快的上升到芯片工作电压（如图7中，T0时刻达到芯片的工作电压，TA <T0<TC<TB）），使芯片更快就能正常工作。
该结构在大电容C2与VIN_IC之间接了一个单向导通单元A2（可以为二极管或者专门的单向导通电路），在外部电源掉电时，大电容C2可以通过第二充放电回路进行大电流放电，通过VIN_IC对墨盒芯片进行大电流供电，供电电流不受电阻R1的影响，放电最终大电容C2上的电压会比VIN_IC大一些。
实施例二
如图5，一种充放电电路。包括总输入端VIN、总输出端VIN_IC、单向导通单元A1、以及充放电单元。单向导通单元A1（可以为二极管或者专门的单向导通电路）的输入端A1_IN连接总输入端VIN，单向导通单元A1的输出端A1_OUT连接总输出端VIN_IC。充放电单元的第一端口连接总输出端VIN_IC，充放电单元的第二端口接地。
充放电单元包括小电容C1、大电容C2、以及控制单元。小电容C1的第一端口通过充放电单元的第一端口连接至总输出端VIN_IC，小电容C1的第二端口通过充放电单元的第二端口接地。控制单元与大电容C2串联于充放电单元的第一端口和第二端口之间。控制单元的第一端口通过充放电单元的第一端口连接至总输出端VIN_IC，控制单元的第二端口连接至大电容C2的一端，小电容C2的另一端通过充放电单元的第二端口接地。
控制单元包括第一受控开关S1和电阻R1，第一受控开关S1的第一端口通过控制单元的第一端口连接至总输出端VIN_IC连接，第一受控开关S1的第二端口连接至电阻R1的第一端口，电阻R1的第二端口通过控制单元的第二端口连接至大电容C2的一端。第一受控开关S1、电阻R1以及大电容C2，组成了总输出端VIN_IC与地之间的第一充放电回路。控制单元还包括第二受控开关S2，第二受控开关S2的第一端通过控制单元的第二端口连接至大电容C2的一端，第二受控开关S2的第二端通过控制单元的第一端口连接至总输出端VIN_IC。单向导通单元A2和大电容C2，组成了总输出端VIN_IC和地之间的第二充放电回路。由于电阻R1的存在，第一充放电回路中大电容C2的充放电电流小于第二充放电回路中大电容C2的充放电电流。
如图8中本实施例的充放电电路的充放电曲线图，可以得知，充放电电路的充放电时间均比较短，相比现有技术一、二，其充放电曲线与理想曲线更加接近：
来自打印机的外部电源信号VIN通过单向导通单元A1（可以为二极管或者专门的单向导通电路）和小电容C1相连给墨盒芯片提供电源信号VIN_IC。初始状态下，第一受控开关S1和第二受控开关S2均处于断开状态，外部电源信号通过VIN单独对小电容C1充电，直到小电容C1两端的电压高于墨盒芯片的工作电压。当小电容C1两端的电压高于墨盒芯片的工作电压以后，闭合第一受控开关S1，使得外部电源通过第一充放电回路对大电容C2充电，受电阻R1限制，充电电流比较小。闭合第一受控开关S1的瞬间，因为电容的均分效应，VIN_IC的电压会下降，通过选择合适的电阻R1，可以使VIN_IC的电压一直高于墨盒芯片的工作电压，保证芯片的正常工作（如图8中，开关S1闭合时刻）。当大电容C2上的电压上升到一定值后，闭合第二受控开关S2，使得外部电源通过第二充放电回路对大电容C2进行大电流充电。因为电容C2比C1大，会导致VIN_IC上的电压由于电容的均分效应显著下降，但由于大电容C2的电压已经通过小电流充电上升到一定值，通过合理的时间配置，使VIN_IC的电压下降后仍然高于墨盒芯片的工作电压，保证墨盒芯片的正常工作（如图8中，开关S2闭合时刻）。这种方式相对于提出的实施例一不仅在初次上电时，VIN_IC可以较快的上升到芯片正常工作电压，使芯片更快就能正常工作（如图8，在T1时刻达到芯片的工作电压，TA<T1<T0<TC<TB）。并且对大电容C2在闭合第二受控开关S2后也进行了大电流充电，使大电容C2的电量更快就能被充满。
该结构在外部电源掉电时，闭合第二受控开关S2。大电容C2可以通过第二充放电回路进行大电流放电，通过VIN_IC对墨盒芯片进行大电流供电，供电电流不受电阻R1的影响，放电最终大电容C2上的电压会与VIN_IC相同。
实施例一、二中的受控开关可以利用图6，所示的电路实现。受控开关包括第一端口PLUS、第二端口MINUS、用于接收外部控制信号的控制端SW_EN、以及设置在前述三个端口之间的第一晶体管MP1、第二晶体管MN1、反相器A3。第一受控开关的控制端SW_EN连接至第一晶体管MP1的栅极和反相器A3的输入端，第一受控开关的第一端口PLUS连接第一晶体管MP1的源极和第二晶体管MN1的源极，第一受控开关的第二端口MINUS连接第一晶体管MP1的漏极和第二晶体管MN1的漏极。当SW_EN为高时，MP1和MN1都不导通，该受控开关为断开状态，第一端口PLUS的信号不能传输到第二端口MINUS；当SW_EN为低时，MP1和MN1都导通，该受控开关为闭合状态，第一端口PLUS的信号可以传输到第二端口。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (9)

1.一种充放电电路，包括总输入端、总输出端、第一单向导通单元、以及充放电单元，所述第一单向导通单元的输入端连接所述总输入端，所述第一单向导通单元的输出端连接所述总输出端，所述充放电单元的第一端口连接所述总输出端，所述充放电单元的第二端口接地，其特征在于：所述充放电单元包括设于其第一端口和第二端口之间的第一储能单元和第二储能单元、以及与所述第一储能单元和第二储能单元连接的控制单元，所述第一储能单元的电容值小于所述第二储能单元的电容值；充电时，所述控制单元在所述第一储能单元的电压高于预设值以后，接入所述第二储能单元；所述第一储能单元设置在所述充放电单元的第一端口和第二端口之间，所述控制单元与所述第二储能单元串联于所述充放电单元的第一端口和第二端口之间；所述控制单元包括第一控制单元和第二控制单元，所述第二储能单元与所述第一控制单元组成所述总输出端与地之间的第一充放电回路，所述第二储能单元与所述第二控制单元组成所述总输出端与地之间的第二充放电回路，所述第一充放电回路中所述第二储能单元的充放电电流小于所述第二充放电回路中所述第二储能单元的充放电电流。
2.根据权利要求1所述的一种充放电电路，其特征在于：放电时，所述控制单元控制所述第二储能单元通过所述第二充放电回路放电。
3.根据权利要求2所述的一种充放电电路，其特征在于：所述第一控制单元包括串联在其第一端口和第二端口之间的第一受控开关和第一电阻；充电时，所述第一储能单元的电压高于预设值以后，所述第一受控开关闭合。
4.根据权利要求3所述的一种充放电电路，其特征在于：所述第二控制单元包括第二单向导通单元，所述第二单向导通单元的输入端连接所述第二储能单元，所述第二单向导通单元的输出端连接所述总输出端。
5.根据权利要求3所述的一种充放电电路，其特征在于：所述第二控制单元包括第二受控开关；放电时，所述第二受控开关闭合。
6.根据权利要求5所述的一种充放电电路，其特征在于：充电时，所述第二储能单元的电压高于预设值以后，所述第二受控开关闭合。
7.根据权利要求3所述的一种充放电电路，其特征在于：所述第一受控开关包括第一晶体管、第二晶体管、反相器，所述第一受控开关的控制端连接至所述第一晶体管的栅极和所述反相器的输入端，所述第一受控开关的第一端口连接所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极，所述第一受控开关的第二端口连接所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极。
8.根据权利要求5所述的一种充放电电路，其特征在于：所述第二受控开关包括第一晶体管、第二晶体管、反相器，所述第二受控开关的控制端连接至所述第一晶体管的栅极和所述反相器的输入端，所述第二受控开关的第一端口连接所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极，所述第二受控开关的第二端口连接所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极。
9.一种墨盒芯片，其特征在于：包括如权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的一种充放电电路，所述充放电电路的总输出端连接芯片的电源输入端，所述第一储能单元的电压预设值大于或者等于所述芯片的工作电压值。
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