CN1104074C - 用于具有可充电电池的装置的电源系统和用于这种电源系统的电源单元与装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于具有可充电电池(B)的装置(SVR)的电源系统，该电源系统具有利用一个导线连接(PSA/SVA，PSB/SVB)与装置(SVR)连接的电源单元(PSU)。电源单元(PSU)包括：一个具有变压器(TR)的回扫变换器(DCC)，用于给电池(B)提供充电电流。在间断期间回扫变换器(DCC)周期地被停止，在该间断中装置(SVR)通过连接导线给电源单元提供一个状态信号(STS)。电源单元通过一个状态检测器(STD)检测该状态信号并且根据该状态信号的意义把该变换器转换到充电电流的另一个值。当电池充满电时，其中利用一个电池控制单元BMU来检测电池充满电，或当充电电流太大时，其中利用一个比较器(CMP)和一个电流检测电阻器(R2)来检测充电电流，能够从快速充电转换到慢速充电。在电流供电间断期间，根据该状态信号，装置(SVR)通过利用一个开关晶体管(T)使次级电路中的一个整流二极管(D5)瞬时短路来给一个辅助绕组(Ls2)提供一个电压脉冲。

Description

用于具有可充电电池的装置的电源系统 和用于这种电源系统的电源单元与装置
本发明涉及一种电源系统，它包括一个具有可充电电池的装置，和一种具有开关型电源的电源装置，其中电源单元能够与该装置连接以便给该装置提供电流。
本发明也涉及用于这种电源系统的一个电源单元和一个具有可充电电池的装置。
这电源系统是已知的，特别是从美国专利号4,77,827中已经公知了。在这个公知的电源系统中，电源单元包括一个DC-DC变换器，它把整流的主电压变换成一个低的直电压，利用该低电压对一个装置的电池进行充电。为了获得更大的设计自由度，具有一种趋势：即把电源单元与装置之间分开设置，电源单元构成一个适配器，该适配器能够插入到主电源的墙插座中，可充电装置通过一个导线与该适配器连接。此外，希望电源单元能够快速地对装置的电池进行充电。然而，它涉及了这样的危险：电池会过载并且变为有缺陷。为了防止这种过载，无论如何该装置应该能够通知电源单元：电池充满电了和应该停止充电以及利用一个小的安全电流继续充电，该小电流也称为慢速充电电流。这样通信需要在装置与电源单元之间设置一个通信信道。这个通信信道需要在连接导线中设置附加导线。
本发明的一个目的是提供一种简单电源系统，利用该电源系统能够进行供电和通信。为了这个目的，在开始段落中限定的电源系统的特征在于电源单元包括在间断期间使开关型电源停止供电的装置，其中在间断期间没有电流提供给装置；该装置包括用于在间断期间检测在电流供电中电流间断的装置和用于在间断期间把一个状态信号传送给电源单元的装置；和电源单元包括用于在间断期间检测装置信号的装置和用于根据状态信号改变该电流的电流强度的装置。
本发明的目的通过如下的装置实现：
一种电源系统，包括：一个具有可充电电池(B)的装置(SVR)，和一个具有开关型电源(DCC)的电源单元(PSU)，电源单元(PSU)能够与装置(SVR)连接以便通过两个导线(CRD)给装置(SVR)的可充电电池(B)提供充电电流，该装置(SVR)具有耦合到可充电电池(B)的装置(CMP，REF)用于测量可充电电池(B)的平均充电电流，并且具有耦合到可充电电池(B)的装置(BMU)用于测量可充电电池(B)的充电状态，其特征在于，电源单元(PSU)具有用于在间断期间使开关型电源(DCC)停止运行的装置(ICA，EN)，在间断期间没有由开关型电源(DCC)将充电电流通过两个导线(CRD)提供给装置(SVR)的可充电电池(B)，该装置(SVR)含有耦合到两个导线(CRD)的装置用于检测在充电电流供电中的间断，该装置(SVR)并且含有状态信号装置(T，CTL)，根据来自于装置(CMP，REF)的电流比较信号和来自于装置(BMU)的充电状态信号的至少之一，装置(CMP，REF)用于测量在状态信号装置(T，CTL)的第一输入端接收的电池(B)的平均电流，而装置(BMU)用于测量在状态信号装置(T，CTL)的第二输入端接收的电池(B)的充电状态，该状态信号装置(T，CTL)具有一个耦合到两个导线(CRD)的输出端，用于在间断期间通过两个导线(CRD)将一个状态信号(STS)传输到电源单元(PSU)；并且该电源单元(PSU)含有一个状态检测器(STD)，该检测器(STD)具有一个耦合到两个导线(CRD)的输入端用于检测在间断期间的状态信号(STS)并且具有一个连接到开关型电源(DCC)的一个控制器(ICA)输入端的输出端，用于根据在间断中状态信号的出现和消失在间断之间的时间间隔中改变开关型电源(DCC)的开关周期数。
一个含有开关型电源(DCC)的电源单元(PSU)，该电源单元(PSU)能够被连接到一个装置(SVR)用于通过两个导线(CRD)给装置(SVR)的可充电电池(B)提供充电电流，该装置(SVR)具有耦合到可充电电池(B)的装置(CMP，REF)用于测量可充电电池(B)的平均充电电流并且具有耦合到可充电电池(B)的装置(BMU)用于测量可充电电池(B)的充电状态，其特征在于，该电源单元(PSU)含有装置(ICA，EN)用于停止在间断期间的开关型电源(DCC)的运行，在间断期间没有充电电流通过开关型电源(DCC)由两个导线(CRD)提供到装置(SVR)的可充电电池；该装置(SVR)含有耦合到两个导线(CRD)的装置用于检测在充电电流供电中的间断，该装置(SVR)并且含有状态信号装置(T，CTL)，根据来自于装置(CMP，REF)的电流比较信号和来自于装置(BMU)的充电状态信号的至少之一，装置(CMP，REF)用于测量在状态信号装置(T，CTL)的第一输入端接收的电池(B)的平均电流，而装置(BMU)用于测量在状态信号装置(T，CTL)的第二输入端接收的电池(B)的充电状态，该状态信号装置(T，CTL)具有一个耦合到两个导线(CRD)的输出端，用于在间断期间通过两个导线(CRD)将一个状态信号(STS)传输到电源单元(PSU)；并且该电源单元(PSU)含有一个状态检测器(STD)，该检测器(STD)具有一个耦合到两个导线(CRD)的输入端用于检测在间断期间的状态信号(STS)并且具有一个连接到开关型电源(DCC)的一个控制器(ICA)输入端的输出端，用于根据在间断中状态信号的出现和消失在间断之间的时间间隔中改变开关型电源(DCC)的开关周期数。
一个含有可充电电池(B)的装置(SVR)，用于耦合到含有开关型电源(DCC)的电源单元(PSU)，该电源单元(PSU)能够被连接到一个装置(SVR)用于通过两个导线(CRD)给装置(SVR)的可充电电池(B)提供充电电流，该装置(SVR)具有耦合到可充电电池(B)的装置(CMP，REF)用于测量可充电电池(B)的平均充电电流并且具有耦合到可充电电池(B)的装置(BMU)用于测量可充电电池(B)的充电状态，该电源单元(PSU)含有装置(ICA，EN)用于停止在间断期间的开关型电源(DCC)的运行，在间断期间没有充电电流通过开关型电源(DCC)由两个导线(CRD)提供到装置(SVR)的可充电电池，其特征在于，该装置(SVR)含有耦合到两个导线(CRD)的装置用于检测在充电电流供电中的间断，该装置(SVR)并且含有状态信号装置(T，CTL)，根据来自于装置(CMP，REF)的电流比较信号和来自于装置(BMU)的充电状态信号的至少之一，装置(CMP，REF)用于测量在状态信号装置(T，CTL)的第一输入端接收的电池(B)的平均电流，而装置(BMU)用于测量在状态信号装置(T，CTL)的第二输入端接收的电池(B)的充电状态，该状态信号装置(T，CTL)具有一个耦合到两个导线(CRD)的输出端，用于在间断期间通过两个导线(CRD)将一个状态信号(STS)传输到电源单元(PSU)；并且该电源单元(PSU)含有一个状态检测器(STD)，该检测器(STD)具有一个耦合到两个导线(CRD)的输入端用于检测在间断期间的状态信号(STS)并且具有一个连接到开关型电源(DCC)的一个控制器(ICA)输入端的输出端，用于根据在间断中状态信号的出现和消失在间断之间的时间间隔中改变开关型电源(DCC)的开关周期数。
在插入的间断期间进行该装置与电源单元之间的通信，在该间断期间电源单元不给装置提供电流。在这些间断中，该装置给电源单元传送一个状态信号，所述状态信号的值、形式或内容表示电源的充电状态。因此，电源单元能够使充电电流适用于电池的充电状态。由于供电和通信在时间上是隔开的，所以借助于相同的导线能够分别进行供电和通信。因此，这个导线仅需要两根导线，它具有的优点是：这样的导线比三根导线或多根导线更可靠并且更便宜，此外，在装置侧上具有更多种类的两导线插头/插座的结合。
在电源单元中的开关型电源能够是任何一种适合的型式。根据本发明的电源系统的一种实施例，其特征是：开关型电源包括具有一个变压器的回扫变换器，该变压器的一个次级绕组能够通过一个整流二极管与至少一个可充电电池连接。该回扫变换器的结构适合于从主电源获得比较低的功率。变压器提供了在比较高的主电压与比较低的电池电压之间的匹配，并且在装置与主电压之间提供了一种安全的电绝缘。因此，该装置不再需要履行严格的安全要求，其结果是：获得了在该装置的设计中更大的自由度。除此之外，如果由于环境原因法律条款对它作出了规定，那么能够安全地替换可充电电池，而没有任何接触带电部件的危险。
为了产生状态信号，根据本发明的电源系统的一种实施例，其特征是：该装置包括一个电子开关，在间断期间该电子开关利用状态信号使整流二极管短路以便产生一个脉冲。在间断期间，在电源单元中的开关型电源是空载的。当在这样一个间断中在利用电子开关使次级电路中的整流二极管短路时，电池电压被提供给次级绕组。变压器把电压脉冲传送给初级绕组或传送给一个辅助绕组，利用在电源单元中的检测装置来检测该电压脉冲。因此，在间断期间通过给电源单元传送或不传送一个脉冲来进行在该装置与电源单元之间的通信。当接收到一个脉冲时，电源单元把平均电流的电流强度转换到另一值。如果在一个间断期间没有接收到脉冲，那么电源单元连续地提供相同的电流。通过在两个电流强度之间的转换，能够获得一个为电池充电的平均电流。
关于响应状态信号，根据本发明的电源系统的一种实施例，其特征是：在检测到一个脉冲之后回扫变换器适合于提供一个比较小的电流，而在没有脉冲时该回扫变换器适合于提供一个比较大的电流。当电池处在完全被放电的情况下，该装置不能产生一个脉冲。如果在这种情况下选择提供一个比较大的充电电流，那么能够实现：当起动电源系统时，对一个无电电池进行快速充电。
为了防止一个过充电电流，根据本发明的电源系统的一种实施例，其特征是：该装置包括用于检测电池的平均电流的装置和用于当平均电流值超过一个阈值时起动电子开关的装置。只要平均电流一旦变得太大，那么在下一个间断期间该装置就起动电子开关，并且给电源单元提供一个脉冲，其结果是：在目前的间断与下一个间断之间的一个时间间隔中电源单元转换到一个小电流。如果在该时间间隔之后平均电流仍然太大，那么在该时间间隔之后的间断中传送另一个脉冲。这个操作持续地进行直到平均电流已经变得比阈值小为止，在这之后停止传送脉冲。然后，电源单元转回到一个大的充电电流。
为了防止电池被过充电，根据本发明的电源系统的一种实施例，其特征是：该装置包括用于检测电池的充电状态的装置和用于当达到一个充电状态的预定值时起动电子开关的装置。只要电池一旦被充满电，就应该停止充电，或利用一个安全的小电流来连续地充电。用于检测充电状态的装置能够由例如已知的一个简单电池电压检测装置或一个复杂电池控制系统来构成，特别是由前面所提到的美国专利号4,775,827中的系统来构成。当电池充满电时，在每个间断中起动电子开关并且给电源单元传送一个脉冲，因此在每个间断之后总是迫使电源单元给电池提供一个比较小的电流。比较小的电流最好适合于电池的慢速充电，而比较大的电流最好适合于电池的快速充电。
根据本发明的电源系统适合于各种具有可充电电池的装置，该电池由主电源来进行充电。该电源系统特别适合于可充电的剃须刀。另外，目前装在剃须刀外壳内的许多电子部件能够被转变成适配器，而常规的两根导线能够被保留。
下面结合附图来详细描述本发明的这些和其它的方面。
图1是根据本发明的一种电源系统的方框图；
图2示出了根据本发明的电源系统的一种实施例的电路图，它包括了一个电源单元和一个具有可充电电池的装置；
图3是表示在图2所示的实施例中出现的信号波形图；
图4是在图2中所示的电源系统的电源单元的电路图；
图5是表示在图4所示的电源单元中出现的信号波形图；
图6是在图2中所示的具有可充电电池的装置的电路图；
图7示出了根据本发明的电源系统的一种实施例，其中具有可充电电池的装置是一个剃须刀。
图1示出了根据本发明的一种电源系统的方框图。该电源系统包括一个电源单元PSU和装置SVR，其中电源单元PSU包括一个开关型电源DCC，也被称为DC-DC变换器，对于装置SVR例如是一个可充电的剃须刀。此后，装置SVR将被称为“剃须刀”，但是装置SVR也可以是任何其它具有可充电电池的装置。剃须刀SVR包括一个电池B，例如电池是NiCd(镍镉)或NIMH(镍金属氢化物)型的电池。该电池B可以包括一个或多个串联和/或并联连接的电池单元，这取决于所需的容量和电压。此外装置SVR还包括一个电动机M，该电动机M通过一个导通/关断开关SW与电池B连接。电源单元PSU与装置SVR能够通过两个导线CRD相互连接起来，以便借助于电源单元PSU对电池B进行充电，为了充电的目的，把电源单元PSU插入到交流电源的一个墙插座上。两个导线CRD是便宜和可靠的，并且在剃须刀SVR侧上可选择地设置两个导线的插头/插座的接合。在电池B充电期间，一个充电电流从电源单元PSU通过导线CRD流入到剃须刀SVR中。为了防止过充电，当电池B被充满电时停止电池B的充电。而且，由于某种原因和在充电期间应该控制充电电流的幅值。由于电源单元PSU与电池B由两个导线CRD相互隔离开，所以无论怎样这两个导线允许从剃须刀SVR到电源单元PSU的信息交换，以便提供关于电池B的充电程度和充电电流的幅值的信息。根据本发明，一种通信方案被设置，利用把充电电流从电源单元PSU提供给剃须刀SVR使从剃须刀SVR到电源单元PSU的通信被时分多路。根据这个方案，电池B在一段时间被充电，接着，在一个间断期间功率传送被中断一段时间。在该间断期间进行通信，在该间断之后恢复功率传送直到下一个间断为止。根据一个固定的方式一个接着一个地产生间断，而在两个间断之间，电源单元PSU提供一个充电电流，该充电电流的幅值取决于一个在间断期间由剃须刀SVR传送给电源单元PSU的状态信号。根据这个方案，开关型电源DCC，如将在后面详细描述的，包括用于在间断期间关断开关型电源的装置，在该间断期间没有电流提供给剃须刀SVR。剃须刀SVR还包括用于检测电流源间断的装置和用于在间断期间把一个状态信号传送给电源单元PSU的装置。电源单元PSU还包括用于在间断期间检测状态信号的装置和用于根据状态信号改变充电电流的电流强度的装置。
开关型电源DCC可以是任何所需的类型，像正向(反向)变换器、回扫(反向升压)变换器和类似变换器这样类型的开关型电源。当电源单元PSU包括一个变压器时，剃须刀SVR不再被认为是一个主要被供电的装置，对于剃须刀SVR施加的安全要求将是不重要的或根本不施加要求。这在剃须刀SVR的设计中提供了一个更大的自由度。因此，变压器能够使剃须刀SVR简单地满足这样的要求：利用一种简单和安全的方法使可充电电池从剃须刀SVR上拆卸下来。为了满足这个要求，选择一个具有变压器的回扫变换器作为一个开关型电源DCC。在图2中示出了这个变换器的电路图。下面将参照这个图来描述根据一个具有变压器的回扫变换器的电源系统的基本操作。
在图2中的电源单元PSU包括一个主电压整流器D1和一个平滑滤波器C1，L1，C2。回扫变换器把一个在电容器C2上出现的直流电压变换成一个低的直流电压，该直流电压用于对剃须刀SVR中的电池B进行充电。该回扫变换器包括一个变压器TR，该变压器TR具有一个初级绕组Lp，该初级绕组Lp借助于一个开关晶体管跨接电容器C2上的直流电压。该开关晶体管构成了一种型号为TEA1400的开关型电源(SMPS)集成电路(IC)ICA的一部分电路，它们能够从PhilipsElectronics得到。变压器TR具有一个第一次级绕组Ls1，该第一次级绕组Ls1的端子PSA和端子PSB能够借助于两个导线(没有示出)与剃须刀SVR的对应端子SVA和SVB偶合。变压器TR具有一个第二次级绕组Ls2，该第二次级绕组Ls2与第一次级绕组Ls1具有良好的磁偶合，这种良好磁偶合的结果是：在第一次级绕组Ls1和第二次级绕组Ls2上的电压以一种满意的方式相互跟踪。第二次级绕组Ls2用于：(a)产生一个用于SMPS-IC ICA的操作电压，为了产生这个电压设置了整流二极管D4和平滑电容器C3；(b)在SMPS-ICICA的端子VAT上产生一个关于在第二次级绕组Ls2上的电压变化的指示；和(c)把一个状态信号STS提供给一个状态检测器STD，用于在剃须刀SVR与电源单元PSU之间进行通信。SMPS-IC ICA具有一个用于接收一个启动信号EN的输入端，借助于该启动信号EN能够是回扫变换器停止工作。当启动信号EN是低电平时，回扫变换器不起作用并且不对电池B进行充电。当启动信号EN是高电平时，回扫变换器起作用并且利用一个电流对电池B进行充电，该电流的平均值是由回扫变换器设计来确定。一个具有相对高的导通比的启动信号EN，即一个比较经常地是高电平的信号，产生一个具有比较大的平均值的充电电流，利用该充电电流能够快速地对电池进行充电(快速充电)。一个具有相对低的导通比的启动信号EN，即一个比较经常地是低电平的信号，产生一个具有比较小的平均值的充电电流，利用该充电电流能够相对慢地对电池进行充电(慢速充电)。假设一个回扫变换器的操作是公知的并且关于SMPS-IC TEA1400的操作更详细的说明可以参见Philips Electronics的相关文献。
剃须刀SVR包括电池B，该电池B通过一个电流检测电阻器R2和一个整流二极管D5借助于端子SVA和端子SVB与第一次级绕组Ls1连接。在整流二极管D5与电阻器R2之间的节点与剃须刀地点连接。这个剃须刀地点与电源单元PSU的地点是电绝缘的。利用一个比较器CMP来检测通过电池B的电流Is，该比较器CMP对电阻器R2上的电压进行积分并且把它与一个由基准电压源REF来的基准电压进行比较。比较的结果被提供给一个控制单元CTL。如果充电电流Is的平均值太大或如果电池B充满电，那么控制单元CTL借助于一个状态信号STS使一个开关晶体管T瞬时导通。然而，只有在充电电流Is的间断期间才允许这个短路。为了这个目的，设置了无电流检测器NCD，该无电流检测器NCD监视在端子SVA上的电压并且当回扫变换器是空载时指示控制单元CTL。当回扫变换器操作时，在端子SVA上的电压是脉动的，而当回扫变换器空载时，在端子SVA上的电压是恒定的。整流二极管D5的瞬时短路导致了在第一次级绕组Ls1上瞬时出现了电池电压。由于整流二极管D5的短路的结果使在第一次级绕组Ls1上产生的电压脉冲被传送给第二次级绕组，在第二次级绕组Ls2上借助于状态检测器STD来检测该电压脉冲。
图3中示出了在图2所示的电源系统中出现的一些信号的波形图。沿着时间轴已经画出了间断，该间断具有一个100μs的长度t0，在该间断期间，回扫变换器是空载的。两个间断之间的间隔具有一个900μs的长度t1，在该时间间隔期间，回扫变换器能够操作。明显地，间断长度t0的值和间断之间的间隔长度t1的值能够是不同的；这特别地取决于回扫变换器的一个振荡周期。利用在波形IV中所示的启动信号EN来确定在一个间隔t1期间回扫变换器操作多长时间或换句话说，确定在间隔t1中允许回扫变换器振荡多少个周期。波形V示出了回扫变换器二次电流Is。假设启动信号EN能够是下列两种型式中的一种型式：即如在波形I中所示的FST(快速充电)，或如在波形II中所示的SLW(慢速充电)，在下一个间隔t1选择两个型式中的哪一种型式取决于在前一个间断t0中由剃须刀SVR传送的状态信号STS的值、波形或内容。在这个实施例中，选择一个启动信号EN，该启动信号EN在缺电情况下采取信号FST的形式，除非在一个间断期间状态检测器STD检测到一个电压脉冲STS。在这种情况下，为下一个时间间隔选择一个SLW型式的启动信号EN。
如果启动信号EN是FST型式的信号，那么在时间间隔t1中适合产生相对大量的回扫变换器的振荡周期。为了清楚起见，在波形图V中只示出了七个周期，但是实际上这个数字能够是更大的。因此提供给电池B的平均电流是大的。如果在间断期间没有传送电压脉冲，那么在每个间断之后的时间间隔中回扫变换器进行操作，在该时间间隔中回扫变换器提供相对多的振荡周期。由于在间断期间的瞬时中断，所以对多个时间间隔t1和间断t0测量得到的充电电流的平均值比最大电流小大约百分之十，它占据了总时间的百分之十。充电电流的平均值能够采用这样的方式，即例如利用1.2A的一个快速充电电流对电池B进行充电。
如果在一个间断期间，检测到一个电压脉冲STS，那么在下一个时间间隔中选择SLW型的启动信号EN。在启动信号EN是高电平的相对短的时间内仅能够提供几个回扫变换器的振荡周期。波形图V示出了一个振荡周期，但是多个振荡周期也是可能的。在这个时间间隔期间的平均充电电流是非常小的。如果在每个间断期间检测到一个电压脉冲STS，那么在每个接着的时间间隔中提供这个小的平均充电电流。对多个时间间隔t1和间断t0测量得到的充电电流的平均值能够能够采用这样的方式，即例如利用25mA的一个慢速充电电流对电池B进行充电。
利用这个例子仅给出了用于快速充电电流和用于慢速充电电流的值，在实际中它们取决于电池的容量和类型。为了使该电源系统适合于不同的电池类型，也能够提高回扫变换器的最大充电电流。积分比较器CMP通过把电阻器R2上电压与一个基准电压比较来监视该平均充电电流。如果超过了该平均充电电流，那么在下一个间断期间，控制单元CTL把一个状态信号STS提供给晶体管T的控制极，其结果是，一个电压脉冲被传送给电源单元PSU。在后面的时间间隔中回扫变换器提供一个小的充电电流。因此，通过在大的充电电流(快速充电)和小的充电电流(慢速充电)之间进行转换能够控制平均充电电流。
利用电池控制单元BMU发出电池B充满状态的信号。在每个间断期间，控制单元CTL将给电源单元PSU提供一个脉冲，其结果是，利用一个小的慢速充电电流进行充电。在最简单的情况下，电池控制单元BMU是一个比较器，该比较器把电池电压与一个基准电压比较。然而，为了监视电池B的充电程度，也能够利用基于电流检测、时间检测、充电检测、具有或没有对温度和老化进行校正和类似检测的更复杂的系统。
由于缺电时启动信号是一种FST型式的信号，所以一个没有电的电池B也将被快速充电。如果SLW已经是缺电型式，那么剃须刀必须借助于脉冲来指示：需要转换到快速充电。然而，只要电池B是没有电的，就不可能提供脉冲。其结果是，在一个没电的电池的情况下该系统保持长时间的慢速充电方式，这将超过所需的充电时间。因此，一个FST型的缺电启动信号能够防止这种情况。
信号SLW的下降沿与一个时间间隔t1末端和一个间断t0的开始重合。然而，只要在间断期间不出现信号SLW的脉冲，对于电源系统的操作来说它与这个下降沿在时间间隔t1之内的位置不相关。
图4示出了图2的电源单元PSU的电路图。参考符号为R1、D1、C1、L1、C2、C3、Tr、Lp、Ls1、Ls2和ICA的部件与在图2中对应的参考符号表示的部件具有相同的功能。利用一个整流二极管D5和一个平滑电容器C4对在第二次级绕组Ls2上的电压进行整流，在整流二极管D5的阳极和电容器C4之间的节点接地。从SMPS-IC ICA的端子Vin上的整流电压获得一个内部供电电压，该内部电压可用在SMPS-IC ICA的端子VIC上并且由一个电容器C3来缓冲。SMPS-IC IC A的端子VAC1与电容器C4连接。如果在回扫变换器的操作期间电容器C4上的电压是足够高的，那么从端子VAC1上的电压来获得内部供电电压VIC。借助于一个串联连接的电阻器R3、齐纳二极管D7和一个平滑电容器C8，从端子VIC上的电压来获得用于电源单元PSU的其它电路的供电电压Vdd。SMPS-IC ICA的内部开关晶体管具有与初级绕组Lp连接的漏极连接端DRN和接地的源极连接端SRC。利用在检测端S1与S2之间的检测电阻器R4来监视通过开关晶体管的电流。
利用一个六位Schmitt触发器CD40106的变换器来产生信号FST和SLW。具有电阻器R5和电容器C5的第一变换器作为一个时针振荡器来操作，利用第二变换器来缓冲第一变换器的输出电压。该时针信号的导通比是50％。利用一个电容器C6和一个电阻器R6对信号SLW的下降沿进行微分并且把它提供给一个第三变换器，以便获得一个具有导通比大约2％的信号SLW。利用一个电容器C7和一个电阻器R7对信号SLW的下降沿再次进行微分并且把它提供给一个第四变换器，以便获得一个信号，该信号是一个100μS的高电平信号。利用一个第五变换器对该信号进行变换，该变换器提供一个信号FST。因此，间断直接地跟随着信号SLW的下降沿，如在图3中所示的。产生信号FST和信号SLW的方法具有下列优点：导通比不取决于供电电压Vdd并且所使用的部件不损耗大量的电流。
利用一个型号为HEF 4013的D触发器和一个型号为HEF 4081的AND门电路从信号SLW和信号FST中进行选择。利用信号SLW使D触发器复位并且利用信号STS使D触发器被计时。D输入端与供电电压Vdd连接而置位输入端接地。D触发器的输出端QN和信号FST被提供给AND门电路，该AND门电路把启动信号EN提供给SMPS-ICICA。图5所示了信号FST、SLW、STS、QN和EN的波形图。
利用六位Schmitt触发器的第六变换器和型号为HEF 4081的AND门电路周围的部件来检测状态信号。在间断期间，在剃须刀中产生的电压脉冲出现在第二次级绕组Ls2上并且在第二次级绕组Ls2与二极管D5之间的节点上被检测。在一个电阻器R9上能够得到该脉冲，该电阻器R9借助于一个电容器C10与该节点连接。利用齐纳二极管D8和D9来限制电阻器R9上的电压。在电阻器R9上的电压被提供给AND门电路的一个第一输入端。AND门电路的一个第二输入端接收一个变换的信号FST，利用一个电阻器R8、二极管D6和电容器C9来延迟该信号的下降沿，以便抑制不希望的任何附加振荡周期的影响，该附加振荡周期可能在启动信号EN变为0之后产生。当信号FST变为低信号时，即在一个间断的开始时，电容器C9借助于电阻器R8相对慢地放电。在间断结束时，信号FST变为高信号并且借助于二极管D6对电容器C9进行相对快速的充电。
图6示出了剃须刀SVR的电路图。借助于一个开关SW给一个电动机M供电的电池B与一个电流检测电阻器R5和一个整流二极管D4串联连接并且该串联电路借助于端子SVA和端子SVB与电源单元PSU的第一次级绕组Ls1连接，在电阻器R5与二极管D4的阳极之间的节点形成剃须刀SVR的接地信号。一个NMOS晶体管T2与二极管D4并联连接并且利用状态信号STS来驱动它的控制极。利用一个型号为HEF4538的可再触发的单稳触发器U1A来构成图2的无电流检测器NCD，该单稳触发器U1A由在输入端-T上的一个下降沿来触发。该触发信号是从在二极管D4的阴极与第一次级绕组Ls1之间的端子SVB上的电压获得的。当回扫变换器操作时，该电压是脉动的而当回扫变换器空载时该电压等于电池B的电压。利用一个串联电阻器R1、一个齐纳二极管D2和一个与齐纳二极管D2并联连接的电容器C1来限制该脉动电压。利用一个NPN晶体管T1来缓冲由齐纳二极管D2与容电器C1构成的并联电路上的电压，该NPN晶体管T1具有一个通过二极管D1与端子SVB连接的集电极，一个与齐纳二极管D2连接的基极，和一个与缓冲电容器C2连接的发射极。电容器C2上的电压起着剃须刀SVR的局部供电电压Vdd的作用。在一个下降沿上单稳触发器U1A的输出端Q变为高电平和输出端QN变为低电平并且持续由电阻器R2和电容器C3确定的一个时间T，电阻器R2和电容器C3与单稳触发器的输入端RC和输入端CX连接。
利用型号为TLC252的积分放大器U2A和比较器U2B来监视平均充电电流。利用一个低通滤波器R6/C6对电流检测电阻器R5上的电压进行滤波并且利用放大器U2A对滤波的电压进行放大，利用一个反馈电阻器R14把放大器U2A的放大因数调整到一个适合于电池类型的值。比较器U2B把放大器U2A的输出电压与由一个齐纳二极管D5产生的基准电压进行比较，该二极管D5借助于一个电阻器R9接收从供电电压Vdd来的偏流。如果提供的电压大于基准电压，那么该比较器的输出电压是高电位。在这种情况下，型号为HEF 4538的第二可再触发单稳触发器U1B的复位输入端R借助于一个Schottky二极管D7变成高电位。利用电池控制单元BMU来监视电池B的电压，该电池控制单元BMU发出一个关于电池充满电的低电平信号，利用一个NMOS晶体管T3和一个与NMOS晶体管T3的漏极串联的电阻器R11对该信号进行变换。在NMOS晶体管T3的漏极上的信号通过一个Schottky二极管D6也提供给单稳触发器U1B的复位输入端。单稳触发器U1B的输出端Q驱动NMOS晶体管T2的控制极，如果一个电压脉冲待提供给电源单元，那么在间断期间利用该晶体管T2使二极管D4被瞬时地短路。利用与单稳触发器U1B的输入端RC和输入端CX连接的电阻器R3和电容器C4来确定电压脉冲的持续时间。只有当单稳触发器U1B的复位输入端R是高电位，即只有当平均电流太大或只有当电池充满电时，才产生一个电压脉冲。
图7示出了图1的剃须刀SVR，它具有驱动剃须头SH的电动机M。利用开关SW来起动电动机M，该开关SW把电动机M与可充电电池连接起来，该开关SW与例如在图6中所示的其它电子部件一起被设置在剃须刀SVR中的一个印刷电路板PCB上。图7还示出了图2的电源单元PSU，该电源单元PSU具有一个成为一体的主插头PLG和导线CRD，利用一个电源插座OTL能够把该电源单元PSU与剃须刀SVR的一个插口(没有示出)连接。

Claims (7)

1.一种电源系统，包括：一个具有可充电电池(B)的装置(SVR)，和一个具有开关型电源(DCC)的电源单元(PSU)，电源单元(PSU)能够与装置(SVR)连接以便通过两个导线(CRD)给装置(SVR)的可充电电池(B)提供充电电流，该装置(SVR)具有耦合到可充电电池(B)的装置(CMP，REF)用于测量可充电电池(B)的平均充电电流，并且具有耦合到可充电电池(B)的装置(BMU)用于测量可充电电池(B)的充电状态，其特征在于，电源单元(PSU)具有用于在间断期间使开关型电源(DCC)停止运行的装置(ICA，EN)，在间断期间没有由开关型电源(DCC)将充电电流通过两个导线(CRD)提供给装置(SVR)的可充电电池(B)，该装置(SVR)含有耦合到两个导线(CRD)的装置用于检测在充电电流供电中的间断，该装置(SVR)并且含有状态信号装置(T，CTL)，根据来自于装置(CMP，REF)的电流比较信号和来自于装置(BMU)的充电状态信号的至少之一，装置(CMP，REF)用于测量在状态信号装置(T，CTL)的第一输入端接收的电池(B)的平均电流，而装置(BMU)用于测量在状态信号装置(T，CTL)的第二输入端接收的电池(B)的充电状态，该状态信号装置(T，CTL)具有一个耦合到两个导线(CRD)的输出端，用于在间断期间通过两个导线(CRD)将一个状态信号(STS)传输到电源单元(PSU)；并且该电源单元(PSU)含有一个状态检测器(STD)，该检测器(STD)具有一个耦合到两个导线(CRD)的输入端用于检测在间断期间的状态信号(STS)并且具有一个连接到开关型电源(DCC)的一个控制器(ICA)输入端的输出端，用于根据在间断中状态信号的出现和消失在间断之间的时间间隔中改变开关型电源(DCC)的开关周期数。
2.根据权利要求1的电源系统，其特征在于，该开关型电源包括具有一个变压器(TR)的回扫变换器(ICA)，该变压器(TR)的一个次级绕组(Ls1)由两个导线(CRD)通过与可充电电池(B)串联连接的装置(SVR)中的整流二极管(D5)被连接到装置(SVR)的可充电电池(B)。
3.根据权利要求2的电源系统，其特征在于，装置(SVR)含有与整流二极管(D5)并联连接的一个电子开关(T)，该电子开关被状态信号(STS)驱动以在间断期间短路该整流二极管(D5)，用于根据状态信号产生一个状态脉冲。
4.根据权利要求3的电源系统，其特征在于，开关型电源(DCC)的控制器(ICA)可操作地用于在检测到状态脉冲出现之后将开关型电源(DCC)的开关周期数改变到比较小的开关周期数并且用于在脉冲消失时提供比较大的开关周期数。
5.一个含有开关型电源(DCC)的电源单元(PSU)，该电源单元(PSU)能够被连接到一个装置(SVR)用于通过两个导线(CRD)给装置(SVR)的可充电电池(B)提供充电电流，该装置(SVR)具有耦合到可充电电池(B)的装置(CMP，REF)用于测量可充电电池(B)的平均充电电流并且具有耦合到可充电电池(B)的装置(BMU)用于测量可充电电池(B)的充电状态，其特征在于，该电源单元(PSU)含有装置(ICA，EN)用于停止在间断期间的开关型电源(DCC)的运行，在间断期间没有充电电流通过开关型电源(DCC)由两个导线(CRD)提供到装置(SVR)的可充电电池；该装置(SVR)含有耦合到两个导线(CRD)的装置用于检测在充电电流供电中的间断，该装置(SVR)并且含有状态信号装置(T，CTL)，根据来自于装置(CMP，REF)的电流比较信号和来自于装置(BMU)的充电状态信号的至少之一，装置(CMP，REF)用于测量在状态信号装置(T，CTL)的第一输入端接收的电池(B)的平均电流，而装置(BMU)用于测量在状态信号装置(T，CTL)的第二输入端接收的电池(B)的充电状态，该状态信号装置(T，CTL)具有一个耦合到两个导线(CRD)的输出端，用于在间断期间通过两个导线(CRD)将一个状态信号(STS)传输到电源单元(PSU)；并且该电源单元(PSU)含有一个状态检测器(STD)，该检测器(STD)具有一个耦合到两个导线(CRD)的输入端用于检测在间断期间的状态信号(STS)并且具有一个连接到开关型电源(DCC)的一个控制器(ICA)输入端的输出端，用于根据在间断中状态信号的出现和消失在间断之间的时间间隔中改变开关型电源(DCC)的开关周期数。
6.一个含有可充电电池(B)的装置(SVR)，用于耦合到含有开关型电源(DCC)的电源单元(PSU)，该电源单元(PSU)能够被连接到一个装置(SVR)用于通过两个导线(CRD)给装置(SVR)的可充电电池(B)提供充电电流，该装置(SVR)具有耦合到可充电电池(B)的装置(CMP，REF)用于测量可充电电池(B)的平均充电电流并且具有耦合到可充电电池(B)的装置(BMU)用于测量可充电电池(B)的充电状态，该电源单元(PSU)含有装置(ICA，EN)用于停止在间断期间的开关型电源(DCC)的运行，在间断期间没有充电电流通过开关型电源(DCC)由两个导线(CRD)提供到装置(SVR)的可充电电池，其特征在于，该装置(SVR)含有耦合到两个导线(CRD)的装置用于检测在充电电流供电中的间断，该装置(SVR)并且含有状态信号装置(T，CTL)，根据来自于装置(CMP，REF)的电流比较信号和来自于装置(BMU)的充电状态信号的至少之一，装置(CMP，REF)用于测量在状态信号装置(T，CTL)的第一输入端接收的电池(B)的平均电流，而装置(BMU)用于测量在状态信号装置(T，CTL)的第二输入端接收的电池(B)的充电状态，该状态信号装置(T，CTL)具有一个耦合到两个导线(CRD)的输出端，用于在间断期间通过两个导线(CRD)将一个状态信号(STS)传输到电源单元(PSU)；并且该电源单元(PSU)含有一个状态检测器(STD)，该检测器(STD)具有一个耦合到两个导线(CRD)的输入端用于检测在间断期间的状态信号(STS)并且具有一个连接到开关型电源(DCC)的一个控制器(ICA)输入端的输出端，用于根据在间断中状态信号的出现和消失在间断之间的时间间隔中改变开关型电源(DCC)的开关周期数。
7.一个电子剃须刀(SVR)，包括：一个可充电电池(B)、一个电动机(M)、一个用于把电动机(M)和电池(B)连接起来的开关(SW)和如权利要求1、2、3或者4所述的电源系统，该电源系统用于对电池(B)充电和/或给至少电动机(M)供电。
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