CN1476143A - 电池充电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于产生输出电压和输出电流来为电池充电的充电器，所述充电器包括：第一调节器，第二调节器，用于调节所述输出电压到一个预定值，检测所述输出电流的检测装置，和具有至少下述两种状态的起动装置：第一种状态，当所述检测装置检测输出电流为负或正时，起动所述第一调节器，第二状态，当所述检测装置检测输出电流基本上为零时，起动所述第二调节器。

Description

电池充电器

技术领域

本发明涉及一种电池充电器，特别是在移动无线终端的电池领域中的专门应用。

背景技术

图1示出的是一种先前技术中使用的移动无线终端的传统充电设备。充电设备11包括一个具有两个与AC电源12连接的二个输入端的充电器8。充电器8的两个输出端通过充电开关13与电池6连接。充电设备11还包括一个与电池6相连的充电控制集成电路14，通过连接16与一个用于检测电池6的温度的检测器10相连。充电控制电路14通过连接15同样接收与电池电压相应的信息。控制电路14控制充电开关13的启动与关闭，以便启动或停止电池6充电。控制电路14同样与充电器8相连，以便检测充电器8是否存在。充电器存在的检测是通过连接17测试充电器的输出电压进行的。控制电路14，检测器10和开关13均处于移动无线终端内部。充电器8承担滤波和调节的双重整流功能，以便从AC电源12获得适合电池6充电的电流和电压。

控制电路14根据通过连接15，16获得信息，控制充电开关13关闭或开启，启动或停止电池6充电。对于一个锂离子电池，控制电路14将使用电池电压信息，当是镍-金属氢电池时，将使用电池温度信息。在两种情况下，控制电路14接收与充电器输出电压相应的充电器8的信息，并由此可检测充电器的存在。当开关13打开时，该电压可相对升高，因为电池已不充电；电压可从十几伏特达到二十多伏特。这样一种电压不能被用于集成电路中的某些元件，比如CMOS元件。

一种解决方案在于，在充电控制电路中使用能够承受较高电压的BICMOS双极元件。

然而，使用这样一种解决方案存在某些困难，因为BICMOS元件的价格要比CMOS元件昂贵的多。而且，CMOS技术比BICMOS技术更普遍和标准。

另外，越来越难区分充电器的类型，尤其是面对走私类型。重要的是能够确定充电器的真实性，特别出于安全原因和使用标准。

一种解决方案在于测试充电器的无负载电压，当该电压处于预定固定区域中时，则视为不涉及一种走私品。

然而，这样一种确定，由于测试时所有充电器具有相对接近的无负载电压，因此出现误差的机会大。

发明内容

本发明试图提供一种电池充电器，首先能在充电控制电路中使用只能承受低电压的诸如CMOS元件的元件，其次，能有效地确定其可靠性。

因此，本发明提出一种用于产生输出电压和输出电流来为电池充电的充电器，所述充电器包括：

第一调节器，

第二调节器，用于调节输出电压到一个预定值，

检测输出电流的检测装置，和

具有至少下述两种状态的起动装置：

第一种状态，当检测装置检测输出电流为负或正时，起动第一调节器，

第二状态，当检测装置检测输出电流基本上为零时，起动第二调节器。

由于本发明，当电池不充电时，充电器的输出电压被限制到由第二调节器调节的预定电压值。该预定值可固定在比电池充电时充电器常用的输出电压值低。第一调节器可传输电池充电所需要的电压或电流。第一调节器只有在电池有效充电时才起动。在充电时，充电器的输出电压略低于电池的电压。这样，控制电池充电的电路元件至多必须承受电池电压；该元件从不需要承受当第一调节器起动时与充电器的无负载输出电压相应的电压，这样一种电压可能是有害的。

通常，电池电压，甚至放电时，也高于预定调节电压值，这样当电池充电时将导致负电流在充电器中流动。在这种情况下，检测装置检测该负电流，并且起动装置将充电器切换到充电状态中的第一调节器。

最后，充电器的无负载输出电压的简单测试给出了一个有关充电器真实性的精确指示。已调节的输出电压值远远低于通常用于电池充电无负载输出电压值，要知道充电器是真还是假变得非常简单。加之，在终端或电池中配备保护电路，以便防止来自充电器的电流太高。本发明同样不需要这些保护电路。

第一调节器最好是一个功率或电流调节器。

这样，由充电电池电压确定输出电压。同样可使用一个电压调节器，但它使用的调节电压要高于电池电压。

在一个实施方式中，起动装置包括开关和控制装置，该控制装置控制开关，并与检测装置的输出端相连。

检测装置优选地包括至少第一比较器，比如微分放大器和一个检测电阻，该电阻的每个端子分别与第一微分放大器的一个输入端连接。

在一个优选实施方式中，检测装置包括第二比较器，比如一个微分放大器，第二微分放大器的同向输入端与第一微分放大器的反向输入端连接，而第二微分放大器的反向输入端与第一微分放大器的同向输入端连接。

优选地，充电器包括充电装置，比如电阻或晶体管，以便负电流能流经充电装置。

优选地，充电器是一个移动无线终端电池充电器。

本发明同样提供一种通过产生输出电压和输出电流的充电器向电池充电的方法，该方法包括一个调节步骤，还包括下列步骤：

检测输出电流，

当输出电流为负或正时，通过第一调节器进行调节，

当输出电流基本上为零时，用第二调节器将输出电压调节至一个预定值。

优选地，当电池充电时，输出电压的所述预定值低于充电器的输出电压。

最后，本发明还涉及一种用于识别根据本发明充电器的方法，该方法包括测量充电器的无负载输出电压的步骤，以及，将无负载输出电压与第二调节器固定的预定值相比较的步骤。

通过例子，本发明的其他益处和特点将在以下本发明的一种实施方式的说明中显现出来。

附图说明

图1用于给移动无线终端充电的现有技术充电设备，

图2是包括本发明充电器的用于给移动无线终端充电的设备，

图3是随着时间变化的充电器输出电流或电压的变化图。

具体实施方式

在所有的附图中，相同的元件使用相同标号。

图1已描述了与现有技术的关系。

图2表示充电装置11，包括一个为移动无线终端26电池提供输出电压V_out和输出电流I_out的充电器8。

终端26包括一个电池6，一个由微控制器14和诸如功率MOSFET的充电开关13组成的充电控制电路。微控制器14控制开关13，并通过连接17测试充电器的输出电压V_out来检测充电器的存在。

充电器8包括：

一个备有初级线圈21和次级线圈22的变压器，

一个电流或功率调节器23，

一个电压调节器27，

一个开关25，如功率MOSFET，

一个充电电阻2，

一个检测电阻28，

两个比较器29和30，如微分放大器，和

一个微控制器24。

调节器23和27并行地连在次级线圈22输出端与开关25之间，并根据本领域现在技术实施，例如使用来自微控制器24的反馈信息。

开关25由微控制器24控制。

开关25与检测电阻28的一个端子串联安装。输出电压V_out处于检测电阻28的另一端子。

所述检测电阻28的每一端子分别与第一微分放大器29的同向和反向输入端连接。

第二微分放大器30的同向输入端与第一微分放大器29的反向输入端连接，而第二微分放大器30的反向输入端与第一微分放大器29的同向输入端连接。

微分放大器29和30的输入端与微控制器24连接。

充电电阻2在检测电阻28和充电器8的地线之间串联。

充电器8的操作将借助表示按照时间变化的充电器的输出电流I_out和输出电压V_out的图3进行描述。以一个锂离子电池为例，其充电电压约为4.2V，其放电电压约为3V。

如果开关13由充电控制微控制器14打开，输出电流I_out为零。该状态与B阶段对应。电阻28端子的电压同样为零，而微分放大器29和30都在输出端提供一种与低逻辑状态相应的零电压。微控制器24起动电压调节器27，将输出电压V_out固定在约2.5V附近的一个预定电压，低于电池充电时充电器8的输出电压。

如果开关13处于闭合位置，等于2.5V的输出电压V_out低于电池电压。输出电流I_out变为负值(未示出)，而电池向电阻28和2放电。这时微分放大器30提供一个与逻辑1状态相应的正输出电压，并且微控制器24起动电流调节器23。然后，充电器处于充电状态，输出电流I_out保持在300mA和1A之间的一个恒定值I₁。该步骤与阶段A相应。在阶段A期间，输出电压V_out在从2.5V到4V左右的V1之间变化，总是低于电池的电压，因为电压在开关13中下降。充电电阻2必须为一个足够高的值，以便不影响进行充电。

在这个阶段，放大器29在输出端提供一种高逻辑状态，而放大器30输出端处于一种与低逻辑状态相应的负电压。微控制器24维持电流调节器23的启动。

如果开关13由微控制器14再一次打开，电流I_out将变为零，且该步骤与阶段B相应。

这样，输出电压V_out总是低于电池电压，当电流调节器23起动时，从也达不到充电器的无负载电压。所以微控制器14的逻辑元件无需保持太高的电压。

当然，本发明并不局限于刚刚描述的实施方式。

尤其是，所使用微控制器可用具有同样功能的类似装置代替。

同样，当电池放电时，接收负电流的充电电阻可用变量电阻，如线性双极晶体管代替。这样的晶体管可作为反向电流的功能调节电阻值，而无需从开始必须具有太高的充电电阻。

最后，已经与包括微分放大器的比较器一起描述了充电器，这些比较器同样可以用模拟元件如晶体管来实现。

Claims (13)

1.一种用于产生输出电压和输出电流来为电池充电的充电器，所述充电器包括：

第一调节器，

第二调节器，用于调节所述输出电压到一个预定值，

检测所述输出电流的检测装置，和

具有至少下述两种状态的起动装置：

第一种状态，当所述检测装置检测输出电流为负或正时，起动所述第一调节器，

第二状态，当所述检测装置检测输出电流基本上为零时，起动所述第二调节器。

2.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述第一调节器是一个功率或电流调节器。

3.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述起动装置包括开关和控制装置，所述控制装置控制所述开关，并与所述检测装置的输出端相连。

4.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述检测装置包括至少一个比较器。

5.根据权利要求4所述的充电器，其特征在于，所述比较器是第一微分放大器，所述检测装置包括一个检测电阻，并且所述电阻的每个端子分别与所述第一微分放大器的一个输入端连接。

6.根据权利要求5所述的充电器，其特征在于，所述检测装置包括第二比较器。

7.根据权利要求6所述的充电器，其特征在于，所述第二比较器是第二微分放大器，所述第二微分放大器的同向输入端与所述第一微分放大器的反向输入端连接，而所述第二微分放大器的反向输入端与所述第一微分放大器的同向输入端连接。

8.根据权利要求3的所述的充电器，其特征在于，所述控制装置包括一个微控制器。

9.根据权利要求1的所述的充电器，其特征在于，包括充电装置，以便使负电流能够流经所述充电装置。

10.根据权利要求1的所述的充电器，其特征在于，所述充电器是一个移动无线终端电池充电器。

11.一种通过产生输出电压和输出电流的充电器向电池充电的方法，所述方法包括一个调节步骤，还包括下列步骤：

检测所述输出电流，

当所述输出电流为负或正时，通过第一调节器进行调节，

当所述输出电流基本上为零时，用第二调节器将输出电压调节至一个预定值。

12.根据权利要求11的所述的电池充电方法，其特征在于，当所述电池充电时，所述输出电压的所述预定值低于所述充电器的输出电压。

13.一种用于识别如权利要求1所述充电器的方法，其特征在于，所述方法包括测量所述充电器的无负载输出电压的步骤，以及，将所述无负载输出电压与所述第二调节器固定的所述预定值相比较的步骤。

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