CN1236194A - 延迟电路 - Google Patents

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向中野浩志
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Abstract

在一使用对电容器充电/放电的延迟电路中,即使在电容器被短路或被断开的状态中延迟时间被缩短也能实现输出电压的反相以将一信号传送到外部。在使用对电容器的充电/放电以设置一延迟时间的一延迟电路中,增添了一电压检测电路,用来检测超过一预置电压范围的电容器端。

Description

延迟电路
本发明涉及一种用于电容器充电/放电的延迟电路和一种使用该延迟电路的器件。
图2中示出了一种用来电容器充电/放电的常规延迟电路。首先说明这种延迟电路的工作。
在一初始状态，因为开关1接通(闭合)和开关2断开(打开)，所以连接到电容7的端点A具有(V1-V2)的电位。为了启动这个延迟电路的工作，将一信号加到输入端11。当该信号加到输入端11时，控制电路8将开关1断开和将开关2接通。恒流源12连接到端A，并且连接到端A的电容器7的电荷被放电。
当端A的电位变为参考电压5的电位V3时，比较器9的输出被反相。因为它需要一定的时间去放电，所以这个电路被用作延迟电路。这里，从该控制电路8的工作开始到比较器9的输出被反相的时间成为一延迟时间。
这些状态示于图3中。图3的水平轴表示时间而垂直轴表示电压。在初始状态，虽然在图2中的端A处的电位是(V1-V2)，当该信号被输入到输入端11时该电容自时间ta开始通过恒定电流被放电，从而使端A处电位下降。此后，当在端A处的电位达到参考电压5的电位V3时，比较器的输出电压被反相。
当电容7的电容值为CO，并且恒流源12的恒流值IO时，延迟时间TO变为如下所示：[等式1]
    TO=CO×(V1-V2-V3)×IO
当该电容值CO变大或恒流值IO变小时，该延迟时间可被延长。另一方面，当该电容值CO变小或恒流值IO变大时，该延迟时间可被缩短。
在作为已有技术的如图2所示的用作对电容器充电/放电的该延迟电路的情况中，存在有如下所述的问题。
在上述的延迟电路中，在被连接到电容器7的端A被短路为电位V1的状态时出现一麻烦。在被连接到电容器7的端A达到具有属于(V1-V2)电压的情况中，比较器9的反相输入端不会变为低于V3。因此，比较器9的输出不被反相。这意味着不会实现延迟，并且该延迟时间被无限地延长。图4示出了在这时的电位。与电容器7相连的端A以一异常状态被连接并且具有电位V1。因此，在端A处的电压总是电位V1，并且反相器9的输出不被反相。
这种延迟电路还用作保护电路或误操作防止电路。例如，在一锂离子电池中，当一电压变高时，可能有着火的危险。因此，提供一过充电保护电路。延迟电路可以用于过充电保护电路。此外，该延迟电路还用于锂离子电池的充电器中以设置一充电时间(充电停止电路)等。因此，当如图1所示的与电容器7连接的端A被短路到一高于(V1-V2)的电压时，过充电保护电路或充电停止电路不工作，并且呈现一非常危险状态。如果该充电器的延迟不工作，则充电永久地继续进行，并且充电器和锂离子电也发热。这就会导致一非常危险的状态从而可能出现着火或装置发热。
在一提供保护或改善安全的电路中，如果出现一故障，则某种保护必须工作。必须实现所谓的故障保险。在本发明的情况中，即使延迟时间被缩短，也要求输出电压被反相并将一信号传送到外部。
在用于对一电容器充电/放电以设置一延迟时间的延迟电路中，增加了用来检测超过一予置电压范围的电容器的一端电压的电压检测电路。
图1示出了本发明一延迟电路的一实施例。
图2示出了一常规延迟电路。
图3示出了该常规延迟电路的状态变化。
图4示出了该常规延迟电路的状态变化。
图5示出了本发明的一延迟电路的一实施例的状态变化。
图6示出了本发明的该延迟电路的该实施例的状态变化。
图7示出了本发明的一延迟电路的另一实施例。
图8示出了本发明的该延迟电路的另一实施例的状态变化。
图9示出了本发明的该延迟电路的另一实施例的状态变化。
在使用电容器充电/放电以设置一个延迟时间的延迟电路中，增加了一个用于检测所述电容器的一端是否超过执行充、放电过程中的一个电压范围，从而成功地完成所述延迟时间。
图1示出了这种延迟电路的一个例子并说明了这种延迟电路的操作。
在初始状态，开关1被接通(闭合)，而开关2被断开(打开)。与电容器7相连的端A具有一从电源电压3的电位V1中减去参考电压4的电位V2所得到的值。为了启动该延迟电路的工作，一信号加到输入端11。当该信号进入该输入端11时，控制电路8断开开关1并且接通开关2。假设比较器9和13总是接通的。一恒流源12被连接到端A，并且电容7连接到端A而被放电。
当端A的电位达到参考电压5的电位V3时，比较器9的输出被反相。因为它需要一定时间去放电，所以该电路可用作延迟电路。这里，从控制电路8的工作开始到比较器9的输出反相的时间变为一延迟时间。
当电容器7的电容为CO，并且恒流源12的恒流值为IO时，该延迟时间TO变为如下所示：[等式2]
    TO=CO×(V1-V2-V3)×IO
在该端和输出端电压变化如图3所示。
现在，让我们考虑这样一种异常工作的情况，即在电容器7和端A之间的连接由-外部因素而被断开。在这种断开状态中，在控制电路8工作的同时，在端A处电位通过恒流源12而降低，并且比较器9的反相输入端变为V3或更低。因而，比较器9的输出被反相，在这种状态几乎没有延迟时间。即使在通过一外部因素而将端A与所连接的电容器7连接到地电位的情况中，当控制电路8工作时，因为端A的电压为V3或更低，所以比较器9的输出被反相，在这种情况中几乎没有延迟时间，并且安全增加。这种情况示于图5中。
另一方面，存在有通过一外部因素而将端A与连接的电容器7连接到高于(V1-V2)的一电位的情况。在已有技术中，在这种情况中，该输出端电压永远不会被反相。在本发明的该实施例中，这种情况被改进。也就是，当连接到电位V4的端A高于(V1-V2)时，输出电压被反相，在这种情况中几乎没有延迟寸间，并且安全增加。
作为一特殊的例子，将说明电容器7被短路为电源的电位V1的情况。
在这种状态中，当控制电路8开始工作时，因为端A的电位变为高于(V1-V2)的V4，可以在本发明中所提供比较器13的输出被反相。在上述的该状态中，几乎不存在延迟时间并且比较器的输出电压被反相。这时的电压变化如图6所示。
图7示出了另一实施例。虽然这种电路以与图2的电路相同方式工作，但是这种电路电容和恒定电路的连接与图1不同。
在初始状态，开关1接通(闭合)，而开关2断开(打开)。电容7预先具有参考电压的一电位V2。
为了开始该延迟电路的工作，一信号输入到输入端11。当该信号加到输入端11时，控制电路8断开开关1并接通开关2。一恒流源12被连接到端A，并且连接到端A的电容器7被放电。当端A处的电位达到一由从电源电压的电位V1减法参考电压5的电位V3所得到的一值时，比较器13的输出被反相。这时的电压变化如图8所示。
当通过一外部因素将与该电容器相连的端A连接到低于V4的一电位或连接到高于(V1-V3)的一电位时，比较器9或比较器13的输出被反相，在这种青况下几乎不存在有延迟时间。
在图1的例子中，虽然端A的电位被预先设置为(V1-V2)的电位，但这个电位可以是V1到地的任何电位。
在输入端的电压被改变之前，即使该电容器的电位是V1或地电位，也可实现本发明。这可以由图1所示电路来说明。在初始状态，开关1和2被断开。电容器7被予置为地电位。这时，所有开关1和2，以及比较器9和13均被断开。为了开始这个延迟电路的工作，将一信号加到输入端11。当该信号输入到输入端11时，控制电路8接通该开关1，从而该电容器7首先被充电到(V1-V2)的电位。之后，开关1被断开，开关2被接通，并且比较器9和13被引入一可工作状态。恒流源12与端A连接，并且连接到端A的电容器7放电。当在端A的电位达到参考电压5的电位V3时，比较器9的输出被反相。这时端A电压和输出端的电位变化如图9所示。
如果在初始阶段该电容器的电位不是VSS也没有关系。也就是，只要在初始状态该比较器为断开，电容器4的电位可以为任何状态。
虽然描述了上述实施例，但即使比较器的输入端或输入逻辑是以任何方式安装的也可执行本发明。
上述实施例可由一半导体集成电路所构成。这时，电容难于安装在该集成电路中，并连接到外部。因此，本发明显示了效果。
根据本发明，如上所述，仅仅增添了一简单电路，这样一种工作使得即使在一异常时间当一电容变为断开状态或短路为电源电压电位或地电位时输出电位也发生变化，从而提供了增加该整个装置的可靠性并且改善了安全的效果。

Claims (2)

1、一种使用电容器的充电/放电以设置一延迟时间的延迟电路，其中该延迟电路的特征是当电容器端点中的一个被短路、断开和短路到另一导线时，在一短的延时中完成一操作。
2、一种使用电容器的充电/放电以设置一延迟时间的延迟电路，其中该延迟电路的特征是包括一比较器，用来将在电容器一端的电压与至少二个电压值相比较。
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