CN1284175A - 配有电流和电压监控器的照相闪光灯充电电路 - Google Patents

配有电流和电压监控器的照相闪光灯充电电路 Download PDF

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Abstract

提供照相机(500),包括电池(502),照相闪光灯电路(512),和把来自电池的能量提供给照相闪光灯电路的充电电路(510)。该照相机还包括与电池耦接的电压监控器(506),当电池上的电压下降至预定电压值以下时从充电电路上断开电池。该照相机还包括与电池耦接的电流监控器(505),当通过电池产生的电流超过预定电流值时从充电电路断路电池。

Description

配有电流和电压监控器的照相闪光灯充电电路
发明背景
发明领域
本发明一般涉及电子电路领域。本发明特别涉及成象系统中的充电电路。
背景信息
采用照相闪光灯的照相机一般包括充电电路，该充电电路对装入照相机中的照相闪光灯电容器充电。照相闪光灯电容器存储以电荷形式的能量。随后照相闪光灯利用这种能量，以便在进行照相时产生“闪光”。
充电电路一般由具有满足充电电路电压和电流要求的电池供给电力。尽管便携式胶片摄影机不包括利用来自电池的电流和电压的各种电子电路，但现代的照相机除了充电电路以外还包括各种电子电路，这些电路使用来自电池的电力。这种电子电路可以包括微控制器、图象传感器阵列等。为了适当发挥作用，这些电子电路需要在其上提供最小的电压或电流，以适当发挥作用。
按照配有充电电路的照相机的一个实施例，电池在某一电压下把电流提供给作为充电电路一部分的升压变压器。该变压器把大约3伏的电压(电池电压)转换成300伏电压，在该电压下，使照相闪光灯电容器充电。然后，照相闪光灯电容器把其上存储的能量提供给触发电路，该触发电路有助于把照相闪光灯(闪光管)上的电压提高到约400伏。该电压使闪光管内部的气体电离。当照相闪光灯被触发时，照相闪光灯电容器的放电通过电离的闪光管产生很大的电流，从而在闪光管中产生光。
碱性电池因其相对便宜的价格和广泛应用而开始被越来越多地用于照相机。但是，由于碱性电池有高输出阻抗和低电压，当电池产生的电流提高时，就会造成电池上电压急剧地下降至照相机中其它电子电路不能接受的电压等级。一般在照相闪光灯电容器的充电期间由变压器引起电池电流的升高。因电流升高造成的电池电压的下降可能引起照相机中共用相同电池的其它电子电路的误动作。当使用的电池数被最小化以降低照相机重量时，这个问题变得更严重。与碱性电池有关的另一个问题是，如果从这些电池拉出过多的电流，那么这些电池可能变劣，从而缩短电池的寿命。
期望提供一种例如照相机这样的成象系统，该系统使用不引起共用相同电池/电池组的其它电路功能出现问题的碱性电池或其它类似的电源。还期望提供一种成象系统和方法，该系统和方法可以检测电池/电池组的电压达到与电池耦接的其它电路可能出现误动作的某个预定电压值时的情况，并且防止电池/电池组的电压进一步下降至预定值以下。还期望提供一种成象系统和方法，该系统和方法可以检测电池电流超过某个预定值时的情况，并且防止电池电流进一步上升。
发明的概述
本发明提供一种照相机，该照相机包括电池，照相闪光灯电路和把来自电池的能量提供给照相闪光灯电路的充电电路。该照相机还包括与电池耦接的电压监控器，当电池上电压下降至预定电压值以下时，从充电电路断路电池。
在另一个实施例中，本发明提供一种照相机，该照相机包括电池，照相闪光灯电路和把来自电池的能量提供给照相闪光灯电路的充电电路。该照相机还包括与电池耦接的电流监控器，当流过电池的电流超过预定电流值时，从充电电路上将电池断开。
附图的简要说明
根据以下详细的说明、所附权利要求书和附图，本发明的特征、形态和优点将变得更明确，其中：
图1表示本发明一实施例配有电压监控器的照相机的方框图；
图2表示本发明一实施例的照相机中电路的详细关系，该照相机包括电压监控器；
图3表示本发明一实施例的配有电流监控器的照相机的方框图；
图4表示本发明一实施例的照相机中电路的详细关系，该照相机包括电流监控器；和
图5表示本发明一实施例的配有电压监控器和电流监控器的照相机的方框图。
详细说明
在以下说明中，阐述许多特别的细节，以便于对本发明的完全理解。但是，本领域技术人员应该意识到本发明在没有这些特别细节的情况下也可以实施。在一些情况下，未详细示出众所周知的电路、结构和技术，以避免使本发明的描述重点不突出。
本发明提供一种照相机，该照相机包括电池，闪光电路和把来自电池的能量提供给照相闪光灯电容器的充电电路。该照相机还包括与电池耦接的电压监控器，当电池上电压下降至预定电压值以下时，从充电电路断路电池。当电池电压达到预定电压值时，电压监控器防止照相闪光灯电容器的进一步充电，从而进一步使电池产生的电流增加。因此，电压监控器防止电池的电压下降至预定电压以下，否则预定电压以下的电压会导致共用电池的其它电子电路的误动作。
图1表示本发明照相机100的一个实施例的方框图。照相机100包括电池(或电池组)102，该电池可以是能够输出大约3伏的碱性电池。该照相机还包括与电压监控器106耦接的开关108、与开关108耦接的充电电路110、和与充电电路耦接的闪光电路。电池102与本发明的电压监控器106耦接。电压监控器106确保电池电压下降至预定电压值以下时，开关108防止由装入充电电路110中的照相闪光灯电容器(未示出)的充电电路100进行的进一步充电。
图2表示本发明一实施例的包括电压监控器106和充电电路110的详细说明电路200。电池201通过线路202提供电压VBAT。电压监控器106与开关器件108耦接，该器件在这里说明的本发明的电路实施例中利用MOSFET晶体管108来实现。开关器件108与充电电路110和电池201耦接。在这里说明的本发明的一个实施例中，充电电路110为以下说明中论述的自激振荡电路。
充电电路110包括升压变压器203，具有其正极与开关晶体管108的漏极耦接的初级线圈204。初级线圈204的负极与电容器206耦接。此外，变压器203包括与照相闪光灯电容器214耦接的次级线圈212。当开关晶体管108导通时，传导电流流过，NPN晶体管216和PNP晶体管218导通。开关晶体管108使电流流过到达PNP晶体管218，借助流过电阻222的晶体管218的集电极电流产生晶体管216的基极-发射极结的偏置。初级线圈电流从初级线圈经晶体管216流向地。感应的次级线圈侧电流流过晶体管218、晶体管218的基极端、变压器203的次级线圈212、二极管D1，从而对电容器214充电。
变压器的初级线圈和次级线圈电流按被变压器203的电感控制的比率不断增加，直至变压器203接近饱和。当变压器203饱和时，使流过初级线圈和次级线圈的电流增加减慢，变压器的极性颠倒，当该晶体管基极电位变得比晶体管的发射极电位更大时，关断晶体管218。一旦晶体管218截止，那么由于没有电流流过晶体管218和电阻222来偏置晶体管216的基极-发射极结，所以晶体管216也被截止。电容器214的电流充电和电流充电周期停止。一旦存储在变压器203中的过剩能量被电容器206吸收，那么新的充电周期就自动地开始。电容器206可以有大约0.1微法的电容量，电阻222可以有大约10.0千欧的阻抗，而电容器214可以有大约250微法的电容量。
电压监控器106监控电池201的电压，以便在充电周期期间把该电池电压维持在1.6伏以上。当电池电压下降至预定值(在此说明的实施例中大约为1.6伏)以下时，电压监控器从充电电路110上断开电池。该断路停止充电周期和防止电池供给的电流提高，从而防止电池电压的下降。预定电压值由电阻226和228组成的分压器来设定。电压监控器106包括电路230，该电路确定电池上电压是大于还是小于预定电压值。如果电池上电压小于预定电压值，那么电路230防止电容器214的进一步充电。在本发明的一个实施例中，电路230按比较器电路的形式来实现，但本发明不限于这种实现形式。电阻226的一端与基准电压VREF耦接，利用分压器该基准电压在比较器电路230的一个输入端(倒相输入端)上设定预定电压值。在此说明的本发明的一个实施例中，比较器可以是National Semiconductor制造的LM339。一旦电池电压达到预定电压值，比较器电路230(该比较器与MOSFET晶体管108的栅极耦接)的输出管脚(节点232)的电压下降，使晶体管开关108截止。当晶体管开关108截止时，电容器214的当前充电周期停止。电阻235和237用于提供滞后裕度，以防止比较器电路230振荡。在此说明的本发明的一个实施例中，电阻226为301千欧，电阻228为237千欧，而电阻232为1兆欧，而电阻237为10千欧。
本发明的电路200的实施例还包括利用与节点232耦接的晶体管265实现的选通脉冲开关控制部分。当通过线路238认定的控制信号PWRMOD6(在图的底部左边部分)被设定为零逻辑时，晶体管265截止，充电电路如上所述那样工作。但是，当通过线路238认定为逻辑高电压(3.3伏)时，晶体管265导通，使晶体管开关108的栅极接地，从而停止电路110对电容器214的充电。
电路200还包括电压反馈部分240(虚线所示)。与照相闪光灯电容器214并联耦接且包括电阻242和244的分压器按比例减小照相闪光灯电容器的电压。其比为245比1。节点246被反馈给比较器电路248，该比较器电路可以是包括比较器230的相同集成电路(LM339)部分。电阻250和252提供分别表示260和280伏的照相闪光灯电容器电压的滞后值。当充电电压(在电容器214上)高于280伏时，输入管脚254上的电压电平就高于输入管脚256上设定至预定值的电压。这将导致比较器电路248的输出(节点260)降低。当节点260电位降低时，晶体管262和264都导通，而晶体管264把节点232电位拉向地电位，从而防止充电电路110进一步对电容器214充电。在充电停止后，照相闪光灯电容器214的电压将不再增加，通过反馈电阻242和246以及内部泄漏被缓慢地消耗掉。
如果照相闪光灯操作指令在该消耗周期期间未被触发，那么照相闪光灯电容器的电压最终会下降至260伏以下，而比较器248的管脚254上的电压将低于管脚256上的电压，使比较器248的节点260的电位升高，以致晶体管262和264将不导通，从而允许充电电路110对电容器214充电。这种开/关周期把照相闪光灯电容器的电压维持在260伏和280伏之间。如果不发出照相闪光灯操作指令或由系统控制器关断选通脉冲，那么开/关周期就按这种方式继续下去。
本发明电路的另一实施例采用如图3所示的电流监控器306，该电流监控器检测从电池302流向充电电路310的电流大小。当来自电池302的电流超过预定值时，电流监控器306切断向充电电路310的电流。
图4表示包括本发明一个实施例的电流监控器306的电路详细展示图。电池302通过线路403把电压VBAT提供给充电电路310(虚线所示)和开关晶体管308。充电电路310有与结合图2的实施例说明和展示的充电电路110相同的结构。上述充电电路的操作说明同样用于图4的充电电路410。
电路400还包括监控电池301的电流的电流监控器306，以防止该电池电流在充电周期期间升高至预定电流值以上。当电池电流达到预定电流值(在此说明的实施例中大约为2安培)时，电流监控器306使开关晶体管308截止，从而从充电电路310切断电池电流。这使充电周期停止，并防止电池302供给的电流进一步升高。预定的电压值(对应于预定的电流值)由电阻426和428组成的分压器来设定。电阻426的一端与基准电压VREF耦接，该基准电压利用分压器在比较器电路430的一个输入端(倒相输入端)上设定预定电压值。在充电期间，电池电流通过初级线圈404、晶体管416和电阻429流动。包括在电流监控器306中的电阻429检测流过的电池电流，并把该电流转换成节点431上的电压。由于节点431上的电压大致与电池电流成正比，所以该电压反映电池的测量，以致有与该预定电流值对应的电压值(预定电压值)。一旦流过电阻429的电流超过预定电流值，比较器430倒相输入端上的电压(与电阻429上的电压相同)就超过由分压器426和428产生的电压，使比较器430(节点432)的输出降低，从而使开关308截止。当晶体管开关308截止时，当前的充电周期被停止，电池电流的增加也被停止。电阻427用来提供滞后裕度，以防止电容器振荡。电路400的实施例还可以包括结合图2所述的选通脉冲开关部分和结合图2所述的电压反馈部分。
图5表示本发明一个实施例的配有电压监控器506和电流监控器505的照相机的方框图。
在上述说明书中，参照特定的实施例说明了本发明。但是，在不脱离所附权利要求书所述的本发明的主要精神和范围的情况下，显然可以进行各种改进和变更。因此，说明书和附图被认为是说明性的，而不是限定性的。因此，本发明的范围应该仅受所附权利要求书的限制。

Claims (20)

1．一种照相机，包括：
电池；
照相闪光灯电路；
充电电路，把来自所述电池的能量提供给所述照相闪光灯电路；和
电压监控器，与所述电池耦接，当所述电池上的电压下降至预定电压值以下时，从所述充电电路断路所述电池。
2．如权利要求1的照相机，还包括与所述电压监控器和所述充电电路耦接的开关。
3．如权利要求2的照相机，所述电压监控器包括确定所述电池上的所述电压何时下降至预定电压值以下的电路。
4．如权利要求3的照相机，确定何时所述电池上的所述电压下降至预定电压值以下的电路有与所述电池耦接的第一输入，与基准电压耦接的第二输入，和与所述开关耦接的输出。
5．如权利要求1的照相机，所述充电电路包括照相闪光灯电容器。
6．如权利要求1的照相机，还包括与所述电池耦接的电流监控器，当流过所述电池的电流超过预定电流值时从所述充电电路上断开所述电池。
7．在照相机中监控与充电电路耦接的电池上的电压的方法，该方法包括以下步骤：
确定所述电池上的电压是否下降至预定电压值以下；和
如果所述电池上的所述电压下降至所述预定电压值以下，那么从所述充电电路上断开所述电池。
8．一种照相机，包括：
电池；
照相闪光灯电路；
充电电路，把来自所述电池的能量提供给所述照相闪光灯电路；和
电流监控器，与所述电池耦接，当流过所述电池的电流超过预定电流值时，从所述充电电路上断开所述电池。
9．如权利要求8的照相机，还包括与所述电流监控器和所述充电电路耦接的开关。
10．如权利要求9的照相机，所述电流监控器包括电阻，利用该电阻，检测来自所述电池的电流。
11．如权利要求10的照相机，所述电流监控器包括确定何时电池产生的电流超过预定电流值的电路。
12．如权利要求11的照相机，确定何时电池产生的电流超过预定电流值的电路有与所述电阻耦接的第一输入，与基准电压耦接的第二输入，和与所述开关耦接的输出。
13．如权利要求8的照相机，所述充电电路包括照相闪光灯电容器。
14．在照相机中监控流过与充电电路耦接的电池的电流的方法，该方法包括以下步骤：
确定流过所述电池的电流是否超过预定电流值；和
如果流过电池的电流超过所述预定电流值，那么从充电电路上断开电池。
15．一种照相机，包括：
电池；
照相闪光灯电路；
充电电路，把来自所述电池的能量提供给所述照相闪光灯电路；和
电压监控器，与所述电池耦接，当所述电池上的电压下降至预定电压值以下时，从所述充电电路上断开所述电池；和
电流监控器，与所述电池耦接，当流过所述电池的电流超过预定电流值时，从所述充电电路上断开所述电池。
16．如权利要求15的照相机，还包括与电压监控器、电流监控器和充电电路耦接的开关。
17．如权利要求16的照相机，电压监控器包括确定何时所述电池上的所述电压下降至预定电压值以下的电路。
18．如权利要求16的照相机，电流监控器包括确定何时流过所述电池的所述电流超过预定电流值的电路。
19．如权利要求17的照相机，确定何时所述电池上的所述电压下降至预定电压值以下的电路有与所述电池耦接的第一输入，与基准电压耦接的第二输入，和与所述开关耦接的输出。
20．如权利要求18的照相机，确定何时通过电池产生的电流超过预定电流值的电路有与所述电阻耦接的第一输入，与基准电压耦接的第二输入，和与所述开关耦接的输出。
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