CN1065368C - 充电控制电路 - Google Patents

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Abstract

一种充电控制电路，包括：接收输入电源的第一连接器；向被充电的或第一种或第二种电池提供充电电流，并接收来自或第一种或第二种电池的放电电流的第二连接器；电池种类检测装置；电压检测装置；电流检测装置；产生基准信号的基准信号发生装置；提供所述基准信号与所测电动势之间之差值的差值提供装置；以及根据所述差值提供装置的输出产生所述由输入电源提供的充电电源的充电电源发生装置。

Description

充电控制电路
本发明涉及一种充电控制电路，通过外部电源向便携式装置内多种电池中的一种电池充电。
通过外部电源向便携式装置内的或第一种或第二种电池充电的充电控制电路已为众所周知。
图5是一种现有技术的充电控制电路的方框图。当电池20采用镍镉电池时，开关29切换到触点C1，如果电池20采用锂离子电池，开关29则在该锂离子电池的电动势达到4．1伏后，根据微处理器25的控制而切换到触点C2，该微处理器25可测定电池20的种类。然后，镍镉电池由恒流充电，而锂离子电池则在其电动势达到4．1伏后由恒流和恒压充电。微处理器25根据来自端点23的信号检测所配电池的种类。FET(场效应晶体管)驱动器24根据所测电池的种类，在控制电路26的控制下利用来自触点C1或稳压器210的电源产生充电电源。
但现有技术的充电控制电路需要开关29、具有四个端口的连接器211和27以及稳压器210。
本发明的目的在于提供一种改进的充电控制电路。
根据本发明，提供一种充电控制电路，它包括：
接收输入电源的第一连接器；
向被充电的或第一种或第二种电池提供充电电流，并接收来自或第一种或第二种电池的放电电流的第二连接器；
检测是所述第一种电池还是所述第二种电池为被充电电池的电池种类检测装置；
检测所述第一种或第二种被充电电池电动势的电压检测装置；
检测至所述第一种或第二种被充电电池的充电电流的电流检测装置；
根据所述电池种类检测装置、电流检测装置和电压检测装置的输出，产生基准信号的基准信号发生装置；
提供所述基准信号与所测电动势之间之差值的差值提供装置；以及
根据所述差值提供装置的输出产生所述由输入电源提供的充电电源的充电电源发生装置。
该充电控制电路中，所述基准信号发生装置产生的所述基准信号使所述第一种电池被充电时，所述充电电源发生装置产生由所述输入电源提供的实际上无压降的充电电源。
该充电控制电路中，所述基准信号发生装置产生的所述基准信号使所述第二种电池被充电时，所述充电电源发生装置在所述电动势检测装置检测到一个预定电压之前，产生恒流的所述充电电源；在所述电压检测装置检测到所述预定电压之后，产生保持所述预定电压的所述充电电源。
本充电控制电路可以进一步包括充电完成检测部件，它具有一个存储器存储电动势数据，当所测电动势与存储器中的电动势数据相比减少一个预定的差值时，检测已完成对第一种电池的充电。一旦完成充电，基准信号发生部件即产生基准信号，于是，充电电源发生部件实际上不再产生充电电流。
本充电控制电路可以进一步包括一个充电完成检测部件，当所测放电电流小于一个预定值时，检测已完成对第二种被充电电池的充电。一旦完成充电，基准信号发生部件即产生基准信号，于是，充电电源实际上不再产生充电电流。
该充电控制电路中，第一种电池可以是镍镉电池。
该充电控制电路中，第一种电池可以是镍氢电池。
该充电控制电路中，第二种电池为锂离子电池。
该充电控制电路中，充电电源发生部件包括一个FET及根据差值部件的输出控制该FET偏置的偏置控制电路。
根据以下结合附图所作的详细描述，本发明的目的和特点将变得更加清楚。
图1是本发明一个实施例的充电控制电路的方框图；
图2A和2B是该实施例的特性曲线图；
图3是一个电池组的电路图，它包括本实施例的镍镉电池；
图4是本实施例的流程图；以及
图5是现有技术的充电控制电路的方框图。
所有附图中，相同或相应的元件部件用相同的标号表示。
以下将描述本发明的一个实施例。
图1是本发明的一个实施例充电控制电路的方框图。
一个便携式电话机11作为便携式装置，包括充电控制电路10和用于通信的其它电路32。其中，充电控制电路包括接收电源装置18所供电源的第一连接器17，以及将电池组12(12a或12b)耦合到该充电控制电路10的第二连接器30。
电源装置18包括大体上提供恒流的恒流源18a以及拥有触点19a和19b的连接器19。电缆110将连接器19耦合到第一连接器17，后者提供由电源装置18供应的电源。
电池组12包括将充电控制电路10耦合到电池组12的连接器31，电池33a或33b，以及电池种类信号发生器37，后者提供电池种类信号表示至第二连接器30的电池33a和33b的种类。图3是一个电路图，它表示包括镍镉电池33a的电池组12a。在本实施例中，无论属镍镉电池的电池33a和属锂离子电池的电池33b都能使用。即，用户可以将或者含有镍镉电池33a的电池组12a，或者含有锂离子电池33b的电池组12b连接到便携式电话机11。当然，镍氢电池也可以用来替代镍镉电池33a。图1表示电池组12b包含锂离子电池33b的情况。电池种类信号发生器37包括一电阻器，并根据锂离子电池33b的电动势产生电池种类信号37a。
图3中，电池组12a的电池种类信号发生器37’将连接器31的触点30c接地，向充电控制电路中的微处理器15提供L(低)电平，表示被充电(被连接)的电池种类为镍镉电池33a。反之，如图1所示，由电池种类信号发生器37向微处理器15提供H(高)电平，表示被充电(被连接)的电池种类为锂离子电池33b。
充电控制电路10包括：第一连接器17，它经由触点17a接收输入电源34；第二连接器30，它输出充电电流35，对第一或第二种电池，即镍镉电池33a或锂离子电池33b充电，并在便携式电话机工作时接收来自电池盒中电池的放电电流；微处理器(mpu)15，它包含电池种类检测装置和基准信号发生装置的功能，前者经输入端口15a，通过检验表示电池33a或33b种类的电池种类信号，检测所述第一种和第二种电池的哪一种电池被充电或安置到便携式电话机11，后者根据所测电池33的种类、被充电池的电动势以及充电电流35产生一基准信号38；差值提供电路111，它提供该电动势与来自微处理器15之基准信号之间的差值；偏置控制电路16，它根据来自差值提供电路111的差值产生一偏置信号；以及FET驱动器14，它根据偏置控制电路16的偏置信号，产生由输入电源提供的充电电流35。因此，FET驱动器14和偏置控制电路16构成了充电电流发生装置。充电电源所产生的充电电流35由电阻器R构成的电流检测装置检测，后者串联连接到FET驱动器14和第二连接器30的触点30b。电阻器R的一端连接到微处理器15的A／D转换输入端15b，后者作为电池电动势的输入端，另一端连接到微处理器15的A／D转换输入端15c。
微处理器15进一步的功能是通过经A／D转换输入端15b和15c检测电阻器R两端的电压差Vr测定充电电流的强度，并通过当电池为镍镉电池33a时测得电动势饱和后(峰值电压)电压的降低，以及当电池为锂离子电池时测得充电电源的充电电流35下降到一个预定值V1时，测定充电结束。
图2A和2B是该实施例的特性曲线图。图2A表示镍镉电池33a或镍氢电池的充电电压(电动势)特性和充电电流特性。图2B表示锂离子电池33b的充电电压(电动势)特性和充电电流特性。
微处理器15还具有电压检测装置和充电完成检测装置的功能，前者用以检测第一种或第二种被充电电池的电动势，后者用以检测第一种或第二种被充电电池的充电完成状态。镍镉电池33a由恒流充电。镍镉电池的电压(电动势)在充电饱和后有稍微的下降。因此，当电压检测装置测得镍镉电池33a的电压下降，即-△V时，微处理器15即关断FET驱动器14。
另一方面，锂离子电池33b在其电压达到4．1伏前由恒流充电。当锂离子电池33b的电压达到4．1伏时，该锂离子电池33b即由4．1伏的恒压充电。于是，微处理器监视由电阻器R两端的电压差所表示的充电电流，当充电电流降低到一预定值V1时，充电完成检测装置判断充电结束。然后，微处理器15产生基准信号，表示充电结束。据此，差值提供电路111产生偏置控制信号，表示充电结束。据此，偏置控制电路16产生偏置信号表示充电结束。据此，FET驱动器14停止充电，即FET驱动器14产生的充电电源实际上无充电电流。
差值提供电路111通常包括差分放大器，提供基准信号38与电池33之电动势之间的差值。
图4是本实施例中微处理器15的操作流程图。
步骤S1，微处理器15检测电池种类信号，并判断被充电的电池是镍镉电池33a(L电平)还是锂离子电池33b(H电平)。
如果被充电电池为镍镉电池33a，程序进入步骤S2。步骤S2，微处理器15产生基准信号38，表示完全接通FET驱动器14。尤其是，微处理器15包括了一个只读存储器(ROM)，用以存储程序和产生该基准信号38的一张表。因此，微处理器15参照该表产生表示完全导通FET驱动器14的基准信号，并读取与镍镉电池33a充电情况相对应的数据。即，FET驱动器14产生由输入电源提供的、实际上无压降的充电电源。
接下来的步骤S3，微处理器15每隔预定的时间间隔检测并在其随机存取存储器(RAM)内存储被充电电池的电动势Ve，并测定该电动势Ve的峰值。接下来的步骤S4，微处理器15再次检测电动势Ve，并计算其峰值与当前值之间的差值△Ve。如果该△Ve未大于预定值V2，程序返回步骤S4并重复上述程序，直至该△Ve大于预定值V2。
如果步骤S5中该△Ve大于预定值V2，微处理器15判断完成对该镍镉电池33a的充电，并在步骤S15中由微处理器15产生基准信号，表示充电结束。
步骤S1，如果被充电电池为锂离子电池33b，程序进入步骤S6。步骤S6，微处理器15产生基准信号38，表示适当导通FET驱动器14。
下一步骤S7，微处理器15检测压差Vr并确定基准信号，以获得恒定的充电电流。
下一步骤S9，微处理器15检测电动势Ve，并判断电动势Ve是否达到4．1伏。如果电动势未达到4．1伏，程序返回步骤S7并重复上述程序，直至电动势Ve达到4．1伏。
如果步骤S10判断电动势Ve达到4．1伏，步骤S11，微处理器15根据所测电动势产生表示4．1伏恒压的基准信号。下一步骤S12，微处理器15检测压差Vr和电动势Ve。于是，步骤S13，微处理器15判断是否完成对锂离子电池33b的充电，即压差Vr是否小于预定值V1。如果充电未完成，程序返回步骤S11。如果充电完成，即充电电流降低到一预定值，微处理器15在步骤S14产生表示停止充电的基准信号，并结束该程序。
如上所述，微处理器15根据所测电动势Ve和所测压差Vr即充电电流产生基准信号，用该基准信号与电动势之间的差值信号控制FET驱动器14，这样，充电电流恒定，充电期间其电动势恒定，充电停止。
电源装置18产生电压为5至7伏之间的电源，因为电源装置18的电源电压应当比三节串联连接的镍镉电池的电动势的3倍还要大。即其电压应当大于4．68伏(1．2V×3×1．3)。然后考虑FET驱动器14或类似元件的压降。故电源装置18的电源电压应大于5V。而如果对锂电池33b充电，则充电电源的电压应当保持等于或小于4．1伏，这样，FET驱动器14就形成一个转换为热的压降，提供该4．1伏。因此，电源装置的电源电压应当小于7伏。
如上所述，差值提供电路111根据被充电电池的电动势、充电电流和电池种类，提供由微处理器15所产生的基准信号与该电动势之间的差值。此种结构仅仅通过电缆110所包含的两根线，利用由电源装置18所提供的简单电源，即可控制充电电压或充电电流。

Claims (9)

1．一种充电控制电路，其特征在于包括：
接收输入电源的第一连接器；
向被充电的或第一种或第二种电池提供充电电流，并接收来自或第一种或第二种电池的放电电流的第二连接器；
检测是所述第一种电池还是所述第二种电池为被充电电池的电池种类检测装置；
检测所述第一种或第二种被充电电池电动势的电压检测装置；
检测至所述第一种或第二种被充电电池的充电电流的电流检测装置；
根据所述电池种类检测装置、电流检测装置和电压检测装置的输出，产生基准信号的基准信号发生装置；
提供所述基准信号与所测电动势之间之差值的差值提供装置；以及
根据所述差值提供装置的输出产生所述由输入电源提供的充电电源的充电电源发生装置。
2．如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述基准信号发生装置产生的所述基准信号使所述第一种电池被充电时，所述充电电源发生装置产生由所述输入电源提供的实际上无压降的充电电源。
3．如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述基准信号发生装置产生的所述基准信号使所述第二种电池被充电时，所述充电电源发生装置在所述电动势检测装置检测到一个预定电压之前，产生恒流的所述充电电源；在所述电压检测装置检测到所述预定电压之后，产生保持所述预定电压的所述充电电源。
4．如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于进一步包括充电完成检测装置，它具有一个存储器存储所述电动势数据，当所测电动势与存储器中的所述电动势数据相比减少一个预定的差值时，测定已完成对第一种电池的充电，一旦完成充电，所述基准信号发生装置即产生所述基准信号，于是，所述充电电源发生装置实际上不再产生充电电流。
5．如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于进一步包括充电完成检测装置，当所测充电电流小于一个预定值时，测定已完成对第二种被充电电池的充电，一旦完成充电，所述基准信号发生装置即产生所述基准信号，于是，所述充电电源实际上不再产生充电电流。
6．如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述第一种电池是镍镉电池。
7．如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述第一种电池是镍氢电池。
8．如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述第二种电池为锂离子电池。
9．如权利要求1所述的充电控制电路，所述充电电源发生装置包括场效应晶体管及根据所述差值装置的输出控制该场效应晶体管偏置的偏置控制电路。
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