CN1191407A - 充放电控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明的充放电控制电路包括检测过流检测端的两种以上不同电压的电路。该电路的功能是通过所述电路电压的放电控制接收信号,针对两种以上不同的负载电流,经过适当的延迟时间使放电停止。具有上述结构的充放电控制电路在经过适当的延迟时间以后停止对负载放电,防止在负载损耗的电流引起的过流检测状态下使开关电路损坏,并继续对负载放电,改善了整体结构的可靠性和延迟时间之前脱离过流检测状态的操作稳定性。
Description
本发明涉及控制二次电池充放电的充放电控制电路，以及使用该电路的可充电电源装置。
在图2的电路框图中画出了现有技术的可充电电源装置。在图2中，二次电池201通过开关电路203和电流检测电阻204与外部端子-V0或+V0相连。开关控制电路202和过流检测电路205并联到二次电池201上。
开关控制电路202的作用是检测二次电池201的电压，从开关控制电路202产生一个信号，以便在二次电池201的任何过充电和过放电状态下使开关电路关断。比较器212监视电流检测电阻204的电压，并在由非正常负载引起的过流状态下比较基准电压电路206的基准电压。
假定基准电压电路206的基准电压为Vref(伏)，电流检测电阻204的电阻值为R(欧姆)(这时开关电路203的导通电阻应远远小于R)，流经的电流为I(安)，当
I＞＝Vref/R(安)……(1)
比较器212的输出从“高电平”到“低电平”，使开关电路关断。因此，甚至在过流状态下，开关电路203也类似地切断和停止对与外部端子-V0和+V0相连的负载供电。此外，在电容器313与负载相连的情况下，如图3所示，如果电容器313未充电荷，则二次电池301使得电流瞬间流动对电容器313充电，因此二次电池301的电压下降，并出现过流状态。为了避免这一状态，在检测过流时形成延迟时间，虽然对电容器充电，但不检测过流。这意味着开关控制电路302通过控制二次电池301和外部端子之间的开关电路303，防止二次电池301过放电，以及防止由于对从二次电池301连接到外部端子的负载供电引起的充电能力的瞬间下降。当不寻常的负载引起损耗过大的电流时，检测过流，开关电路303也关断，停止放电。
现有技术的充放电控制电路在检测过流时具有以下缺点。
过流检测电阻的电压检测电路的检测电压和延迟时间仅设置为一种组合，该组合取决于先前假定的负载损耗电流和损耗电流的时间。问题是过流检测电路经过延迟时间以后使开关电路关断，当连接的负载比先前估计的负载更大或损耗的电流比先前估计的电流更大时，在停止向负载供电之前产生的热量将会损坏开关电路。
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种充放电控制电路，该电路设置过流检测电阻的两种以上的不同检测电压和延迟时间，在取决于负载电流的延迟时间以后检测过流，以及在由于热量使开关电路损坏之前使放电停止。
为了解决上述问题，本发明的充放电控制电路包括检测过流检测端的两种以上不同电压的电路。该电路的功能是通过所述电路电压的放电控制接收信号，针对两种以上不同的负载电流，经过适当的延迟时间使放电停止。
具有上述结构的充放电控制电路在经过适当的延迟时间以后停止对负载放电，防止在负载损耗的电流引起的过流检测状态下使开关电路损坏，并继续对负载放电，改善了整体结构的可靠性和延迟时间之前脱离过流检测状态的操作稳定性。
图1是本发明的充放电控制电路的框图。
图2是现有技术的充放电控制电路的框图。
图3是另一个现有技术的充放电控制电路的框图。
图4是本发明的具有三组比较器电路和一个延迟电路的充放电控制电路的电路图。
图5是具有一个基准电压电路和两个关断设置电压变化的比较器电路的充放电控制电路的电路图。
图6是具有一个基准电压电路以及一个电阻和一个电容组合的本发明的充放电控制电路的电路图。
图7是具有一个基准电压电路以及一个恒流源和一个电容组合的本发明的充放电控制电路的电路图。
图8是另一个具有一个基准电压电路以及一个电阻和一个电容组合的本发明的充放电控制电路的电路图。
图9是再一个具有一个基准电压电路以及一个电阻和一个电容组合的本发明的充放电控制电路的电路图。
图10是本发明的充放电控制电路的电路图，具有一个基准电压电路，一个比较器电路，和一个延迟电路。
下面参照附图描述本发明的实施例。
图1是本发明的充放电控制电路的框图。二次电池101连接在电源端子+V0和-V0之间。外部端子-V0通过电流检测电阻104和开关电路103与二次电池101的负极相连。此外，开关控制电路102、基准电压电路105和106与二次电池101并联。基准电压电路105输出基准电压111，并与比较器电路107的正输入端相连。基准电压电路106输出基准电压112，并与比较器电路108的正输入端相连。比较器电路107的输出输入至延迟电路109，比较器电路108的输出输入至延迟电路110。延迟电路109和110的输出被输入至开关控制电路102。开关控制电路102中的过流检测电路和过放电检测电路检测二次电池101的电压，并从开关控制电路102的输出一个信号，以便在过充电和过放电状态下使开关电路103关断。对过流检测而言，比较器电路107将电流检测电阻104的电压与基准电压111进行比较，比较器电路108将电流检测电阻104的电压与基准电压112进行比较。开关电路103由FET(场效应晶体管)等构成。在这种情况下，不需要电流检测电阻104，因为开关电路本身具有限流电阻。
下面描述工作过程。
假定基准电压电路105的基准电压111设置得高于基准电压电路106的基准电压112，设置延迟电路109的延迟时间比延迟电路110的延迟时间短。通过这样的设置，当保持过流状态时，此时电流检测电阻104的电压高于基准电压112，而低于基准电压111，经过延迟电路110中预先设置的延迟时间以后，开关控制电路102使开关电路103关断。类似地，当保持过流状态时，此时电流检测电阻104的电压高于基准电压电路105的基准电压111，在延迟电路109中预先设置的延迟时间以后和延迟电路110的操作时间之前，开关控制电路102使开关电路103关断。延迟电路109和110可以是具有恒定延迟时间的任何类型的电路。通过控制逻辑信号，开关控制电路102可以根据开关电路103改变其输出形式。
在图4中，增加了一组基准电压电路，比较器电路和延迟电路，检测三种过流状态，开关控制电路402使开关电路403关断。假定基准电压电路406的基准电压412设置得高于基准电压电路407的基准电压413，基准电压电路407的基准电压413设置得高于基准电压电路408的基准电压414。假定设置延迟电路415的延迟时间比延迟电路416的延迟时间短，延迟电路416的延迟时间比延迟电路417的延迟时间短。通过这样的设置，当保持过流状态时，此时电流检测电阻404的电压高于基准电压414和低于基准电压413，经过延迟电路417中预先设置的延迟时间以后，开关控制电路402使开关电路403关断。类似地，当保持过流状态时，此时电流检测电阻404的电压高于基准电压413而低于基准电压412，在延迟电路416中预先设置的延迟时间以后和延迟电路417的操作时间之前，开关控制电路402使开关电路403关断。当保持在电流检测电阻404的电压高于基准电压412的状态时，在延迟电路415中预先设置的延迟时间以后和延迟电路416、延迟电路417的操作时间之前，开关控制电路402使开关电路403关断。
如果基准电压电路的基准电压输出和延迟电路的延迟时间增加，过流检测端的多个变化电压被检测到，针对多种不同负载电流，在一个适当的延迟时间停止放电。
图5是表示本发明的另一个实施例的电路框图。
在本实施例的基准电压电路中只有一个基准电压电路505。基准电压电路505的基准电压511与比较器电路507和508的各个正输入端相连。比较器电路507和508中的一个被偏置。假定设置偏置，使得比较器电路507的输入电压高于比较器电路508时，比较器的输出反相。此外，假定设置延迟电路509的延迟时间比延迟电路510的延迟时间短。通过这样的设置，当保持过流状态时，此时电流检测电阻504的电压高于比较器电路508的反相电压和高于比较器电路507的反相电压，经过延迟电路509中预先设置的延迟时间以后，开关控制电路502使开关电路503关断。类似地，当保持过流状态时，此时电流检测电阻504的电压高于比较器电路507的反相电压，在延迟电路509中预先设置的延迟时间以后和延迟电路510的操作时间之前，开关控制电路502使开关电路503关断。
如果偏置电压不同的比较器和不同延迟时间的延迟电路增加，过流检测端的多个变化电压被类似地检测到，针对多种不同负载电流，在一个适当的延迟时间停止放电。
图6表示这样一个实施例，其中图1的两个延迟电路被电阻和电容代替。
比较器电路607的输出被输入至P沟道FET609的栅极，比较器电路608的输出被输入至P沟道FET610的栅极。P沟道FET609的漏极与电阻614的一端相连，P沟道FET610的漏极与电阻615的一端相连。电阻614的另一端与电阻615的另一端相连，还与电容613相连，并输入至开关控制电路602。基准电压电路605的基准电压611假定设置得高于基准电压电路606的基准电压612。通过这样的设置，当保持过流状态时，此时电流检测电阻604的电压高于基准电压612和低于基准电压611，P沟道FET610导通，在经过由电阻615和电容613的时间常数预先设置的延迟时间以后，开关控制电路602使开关电路603关断。类似地，当保持过流状态时，此时电流检测电阻604的电压高于基准电压电路605的基准电压611，在经过P沟道FET609和610导通，以及由并联电阻614、615和电容613的时间常数预先设置的延迟时间以后，开关控制电路602使开关电路603关断。换句话说，这时的延迟时间比电阻615和电容613的时间常数预先设置的延迟时间短。
如果基准电压电路的基准电压输出以及P沟道FET和电阻的数目增加，过流检测端的多个变化电压被类似地检测到，针对多种不同负载电流，在一个适当的延迟时间停止放电。
图7是表示另一个实施例的电路图，其中分别用恒流源714和715代替图6中的电阻614和615，工作方式类似于图6。在图7中，即使增加基准电压电路的基准电压输出，P沟道FET和恒流源的数量，过流检测端的多个变化电压也被类似地检测到，针对多种不同负载电流，在一个适当的延迟时间停止放电。
标号701表示二次电池，标号702表示开关控制电路。
标号703表示开关电路，标号704表示电流检测电阻。
标号705和706分别表示基准电压电路。
标号707和708分别表示比较器电路。
标号711表示基准电压电路705的基准电压，标号712表示基准电压电路706的基准电压。
标号709和710分别表示P沟道FET。
标号714和715分别表示恒流源。
标号713表示电容。
图8表示另一个实施例，其中图1的两个延迟电路放在一起用电阻和电容代替。比较器电路807的输出被输入至P沟道FET 809的栅极，比较器电路808的输出被输入至P沟道FET 810的栅极。P沟道FET810的漏极与电阻814的一端和P沟道FET809的源极相连。P沟道FET809的漏极与电阻814的另一端和电阻815的一端相连。电阻815的另一端与电容813相连，并输入至开关控制电路802。基准电压电路805的基准电压811假定设置得高于基准电压电路806的基准电压812。通过这样的设置，当保持过流状态时，此时电流检测电阻804的电压高于基准电压812和低于基准电压811，P沟道FET810导通，在经过由串联电阻814、815和电容813的时间常数预先设置的延迟时间以后，开关控制电路802使开关电路803关断。类似地，当保持过流状态时，此时电流检测电阻804的电压高于基准电压电路805的基准电压811，在经过P沟道FET809和810导通，以及由串联电阻814、815和电容813的时间常数预先设置的延迟时间以后，开关控制电路802使开关电路803关断。换句话说，这时的延迟时间比串联电阻814、815和电容813的时间常数预先设置的延迟时间短。
如果基准电压电路的基准电压输出以及P沟道FET和电阻的数目增加，过流检测端的多个变化电压被类似地检测到，针对多种不同负载电流，在一个适当的延迟时间停止放电。
图9是表示另一个实施例的电路图，其中图6的电阻和电容的位置被颠倒了。基准电压电路905输出基准电压911，并与比较器电路907的负输入端相连。基准电压电路906输出基准电压912，并与比较器电路908的负输入端相连。比较器电路907的输出被输入至N沟道FET909，比较器电路908的输出被输入至N沟道FET910。N沟道FET909的漏极与电阻914的一端相连，N沟道FET910的漏极与电阻915的一端相连。电阻914的另一端与电阻915的另一端以及电容913相连，并输入至开关控制电路902。基准电压电路905的基准电压911假定设置得高于基准电压电路906的基准电压912。通过这样的设置，当保持过流状态时，此时电流检测电阻904的电压高于基准电压912和低于基准电压911，N沟道FET910导通，在经过由电阻915和电容913的时间常数预先设置的延迟时间以后，开关控制电路902使开关电路903关断。类似地，当保持过流状态时，此时电流检测电阻904的电压高于基准电压电路905的基准电压911，在经过N沟道FET909和910导通，以及由并联电阻914、915和电容913的时间常数预先设置的延迟时间以后，开关控制电路902使开关电路903关断。换句话说，这时的延迟时间比电阻915和电容913的时间常数预先设置的延迟时间短。
如果基准电压电路的基准电压输出以及N沟道FET和电阻的数目增加，过流检测端的多个变化电压被类似地检测到，针对多种不同负载电流，在一个适当的延迟时间停止放电。
如果用恒流源代替电阻，则电路的工作方式类似。
图10是表示在延迟电路中具有温度特性的电路，该电路包括基准电压电路、比较器电路和延迟电路，这些电路在图1中每种都有两个。假定在低温时延迟电路1009的延迟时间长，而在高温时延迟时间短，并置于能够受到开关电路的热量影响的位置。通过这样的设置，当保持过流状态时，此时电流检测电阻1004的电压高于基准电压电路1005的基准电压1011，在经过延迟电路1009预先设置的延迟时间以后，开关控制电路1002使开关电路1003关断。在所述延迟时间之前，当开关电路1003由于很大的过流值使得发热时，延迟电路1009的延迟时间缩短，在开关电路1003损坏之前使之关断。
标号1001表示二次电池，标号1007表示比较器电路。
如上所述，本发明的电路根据负载消耗的电流，经过一段时间的延迟，停止放电。因此，如果由于不寻常的负载(例如短路)出现过流时，在开关电路因过热而损坏之前，充电设备在很短的延迟时间使开关电路关断。因此，产品的应用范围广，可靠性高。
Claims (5)
1.一种充放电控制电路，用于检测一个元件两端的可检测电流值引起的电压，并将其输出检测信号延迟，包括：
电压检测电路，用于检测多个电压；以及
延迟电路，用于形成多个检测延迟时间。
2.根据权利要求1的充放电控制电路，其特征在于所述电压检测电路包括多个基准电压电路和多个比较器电路，每个所述基准电压电路的基准电压值是不同的。
3.根据权利要求1的充放电控制电路，其特征在于所述电压检测电路包括一个基准电压电路和多个比较器电路，以及每个比较器电路的偏置值各不相同。
4.根据权利要求1的充放电控制电路，其特征在于所述延迟电路包括多个恒流源和一个电容。
5.根据权利要求1的充放电控制电路，其特征在于检测所述延迟电路的延迟时间根据温度变化。
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