CN1578052A - Ac适配器及其充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为了抑制主体内部的充电控制单元的发热，在AC适配器(10A)的次级端电路上设置的－ΔI检测电路(45)，在检测到充电电流(Ic)减少到设定电流值以下后，输出检测信号。电压控制电路(42A)反复执行将适配器电压(VADP)慢慢下降的步骤以及响应检测信号将适配器电压暂时上升的步骤。

Description

AC适配器及其充电方法
技术领域
本发明涉及AC适配器。
背景技术
该种AC适配器用作为对在便携电话等主体上内置或安装的可充电电池进行充电。可充电电池可以是锂离子电池。
图1中表示了AC适配器10与便携电话机等的主体20进行连接的状态。AC适配器10通过带有电阻值的电缆与主体20进行连接。AC适配器10具有阳极(负极)11和阴极(正极)12，在此端子之间产生适配器电压VADP。
另一方面，主体20具有防止逆流的二极管D、作为充电控制单元的三极管等充电控制单元Q、可充电电池21、充电控制电路22。充电控制电路22在图中未被示出，而在其内部具有稳压器。可充电电池21产生电池电压(充电电压)VBATT。
如图2所示的，AC适配器的V-I特性是遵循恒定电流/恒定电压特性的。
在对主体20的可充电电池进行充电控制的情况下，对于恒定电压从图1可以明白，在AC适配器10和可充电电池21之间，由于具有电缆、接触电阻的损失、具有防止逆流的二极管D的Vf等，难以得出充电电压VBATT的精度。由此，如上所述的充电控制电路具有稳压器。
并且，AC适配器10的适配器电压VADP，为了使得在发生上述的电压损失的主要原因为最大的情况下也能够提供可充电的电压，这样就成为较高的电压。
该种AC适配器具有：将施加在变压器的初级线圈上的直流电压通过开关单元进行开关操作的初级端电路、将变压器的次级线圈上的感应电流进行整流平滑并输出次级端输出电压的次级端电路。
在这样的AC适配器中，初级端电路和次级端电路为了防止触电等事故的发生，进行电绝缘分离是必要的。电绝缘分离的方式一般为使用光电耦合器或绝缘变压器。并且，在AC适配器中，有必要进行恒定电流控制和恒定电压控制。因此，将在次级端电路上流过的电流的变化作为恒定电流控制信号，或将次级端输出电压的变化作为恒定电压信号返回初级端电路是必要的。在该情况下，恒定电流控制信号和恒定电压控制信号，从次级端电路通过光电耦合器返回到初级端电路(被反馈)。
以下，参照图3对现有技术的AC适配器进行说明。图示的开关式AC适配器，作为初级端电路其包括有整流/平滑电路31、变压器T的初级线圈Np、开关控制电路32、和开关(SW)单元33。
从AC电源提供的输入AC电压，通过整流/平滑电路31进行整流/平滑，变换为输入直流电压。该输入直流电压被施加在变压器T的初级线圈Np上，通过开关单元33进行开关操作。该开关单元33的开关通过从开关控制电路32提供的开关控制信号来控制。
并且，图示的AC适配器电路作为次级端电路包含变压器T的次级线圈Ns和整流/平滑电路41。变压器T的次级线圈Ns上感应的AC电压通过整流/平滑电路41被整流/平滑，输出适配器电压VADP。
在次级端电路上设置有恒定电压控制电路42、恒定电流控制电路43、和基准电压产生电路44。恒定电压控制电路42检测适配器电压VADP的变化，输出恒定电压控制信号。该恒定电压控制信号通过或门G和光电耦合器PC，作为反馈信号反馈回设置在初级电路上的开关控制电路32。恒定电流控制电路43检测出流经次级端电路的电流，输出恒定电流控制信号。该恒定电流控制信号也通过或门G和光电耦合器PC，作为反馈信号反馈到设置在初级端电路上的开关控制电路32上。基准电压产生电路44是为了向恒定电压控制电路42和恒定电流控制电路43提供电压的。
在正极12上连接电阻器R1、R2的一端，电阻器R1的另外一端与电阻器R2的另外一端和恒定电流控制电路43相连接。并且在负极11与电阻器R2的另外一端之间，串联地连接用来分压适配器电压VADP的电阻器R3和R4。从电阻器R3和R4的连接点给恒定电压控制电路42供给适配器电压VADP的分压电压。基准电压产生电路44与负极11相连，在基准电压产生电路44与电阻器R2的另一端之间，串联地连接用来分压基准电压的电阻器R5、R6。将从电阻器R5和R6之间的连接点得到的基准电压的分压电压提供给恒定电流控制电路43。
并且，在变压器T上缠绕有辅助线圈NB，在辅助线圈NB的一端连接开关单元33、整流/平滑电路31和开关控制电路32，在辅助线圈NB的另外一端连接到开关控制电路32和光电耦合器PC的光电晶体管的集电极上。
总之，在现有技术的AC适配器10中使用恒定基准电压进行恒定电压控制。
图4示意现有技术的AC适配器10的充电特性。由横轴表示时间t[h]，纵轴表示电压V、电流I。在电池电压VBATT较低的时侯，以一定的恒定电流Ic对其进行充电，电池电压VBATT在达到一定的电压后进行恒定电压充电。如图4所示，适配器电压VADP通常比电池电压VBATT高。
然而，在现有技术的AC适配器10的构成中，在恒定电压充电的范围内，在适配器电压VADP和电池电压VBATT之间产生较高的电压差ΔV’，具有使得主体20内部充电控制三极管(充电控制单元)Q发热的问题。并且，该跳变电压(ΔV’-ΔV)根据种类/产品的不同大约为0.5V。
其次，参照图5，说明在从恒定电流充电范围向恒定电压充电范围切换时，产生电压跳变的原因。在图5(A)、(B)、(C)中，AC适配器10的V-I特性通过粗的实线，充电控制电路22的V-I特性通过细的实线来表示。
如图5(A)所示，在电池电压VBATT较低的时侯，处于恒定电流充电状态，电池电压VBATT和适配器电压VADP保持最低限度必要的电位差ΔV徐徐上升。
如图5(B)所示，进行充电，电池电压VBATT到达充电控制电路22的V-I特性的转折处(充电控制模式从恒定电流充电控制模式向恒定电压充电控制模式切换的时刻)，电池电压VBATT和适配器电压VADP保持最低限度必要的电位差ΔV徐徐上升的状态。
如图5(C)所示，电池电压VBATT成为进入充电控制电路22的V-I特性的恒定电压部分。在该情况下，AC适配器10的充电电流Ic和流经可充电电池21的充电电流相同，因而自然而然地，适配器电压VADP也进入到AC适配器10的V-I特性的恒定电压充电范围。因此，适配器电压VADP从图5(B)跳变到图5(C)的点上。
这就是在恒定电压充电范围上适配器电压VADP与电池电压VBATT之间产生较高电压差ΔV’的原因。
特别地如图2所示的A点(从恒定电流充电范围切换到恒定电压充电范围点)上，充电电流Ic为最大，因而，充电控制三极管(充电控制单元)Q的发热就达到最高点。
从而，本发明的目的是提供一种能够抑制主体内部的充电控制单元发热的AC适配器。
发明内容
按照本发明，为了充电使用的内置或安装在主体(20)上的可充电电池(21)的AC适配器(10A)，具有通过开关单元(33)将施加在变压器(T)的初级线圈(Np)上的输入直流电压进行开关处理的初级端电路；将在所述变压器的次级线圈(Ns)上感应的AC电压进行整流平滑输出适配器电压(VADP)的次级端电路；检测所述适配器电压的变化并输出电压控制信号的电压控制电路(42A)；检测流经前述次级端电路的充电电流并输出恒定电流控制信号的恒定电流控制电路(43)；将前述电压控制信号以及前述恒定电压控制信号作为反馈信号向前述初级端电路反馈的光电耦合器(PC)；应答前述反馈信号，对前述开关单元进行开关控制的开关控制电路(32)，其特征在于：具有设置在前述次级端电路上，检测出前述充电电流减少在设恒定电流值以下后，将检测信号输出的检测装置(45)；前述的电压控制电路(42A)反复进行缓慢地下降前述适配器电压，响应前述检测信号暂时地将前述的适配器电压上升的操作。
上述的AC适配器中，另外还具有：为了向恒定电流控制电路(43)供给第一基准电压的第一基准电压产生电路(44)；为了向电压控制电路(42A)供给第二基准电压的第二基准电压供给电路(44A)；该第二基准电压产生电路的构成是从具有的第二基准电压进行徐徐地下降，接收所检测出的所述设恒定电流值的检测信号，使其上升一定的电压，第二基准电压产生电路(44A)通过对第二基准电压的变化，以使得电压控制电路(42A)控制适配器电压(VADP)的变化。并且，主体例如可以为便携电话。
并且，按照本发明，通过适配器电压(VADP)对在主体(20)上内置或安装的可充电电池(21)进行充电的方法，包括：a)缓缓下降适配器电压的步骤；b)检测到向前述的可充电电池的充电电流减少到设定电流值以下(45)后，将前述的适配器电压暂时地上升(42A)的步骤；c)反复操作步骤a)、b)。
上述的括号内的符号是为了使得本发明容易理解而附加的，本发明并不限定于该一种实施例。
在本发明中，适配器电压徐徐下降，将充电电流急剧地减少后，使得适配器电压暂时上升，将所述的操作重复，进行可充电电池的充电，因而，可以保持恒定电流充电时的适配器电压和电池电压的电位差在必要的最低限度下进行恒定电压充电。其结果是，能够抑制主体内部的充电控制单元的发热，达到了所述的效果。
另外，因为上述动作是输出电压自动调整功能，在现有技术中对于各公司各自的主体是专用的适配器，因为输出电压等不同，改变适配器防止错误连接，但是在本发明中可以在所有的主体中共同一个AC适配器，可以实现AC适配器的共同化。
附图说明
图1是示意AC适配器连接在内置可充电电池的主体上的状态的模块图；
图2是示意AC适配器的V-I特性的特性图；
图3示意现有技术的AC适配器结构的模块图；
图4示意在图3中所示的现有技术的AC适配器的充电特性图；
图5说明在图3所示现有技术的AC适配器中，在从恒定电流充电范围向恒定电压充电范围切换时，电压跳变产生的原因；
图6是示意涉及本发明的一种实施形态的AC适配器的结构模块图；
图7是图6所示的AC适配器的充电特性的示意图。图中
10A-AC适配器；20-主体(便携电话机)；21-充电电池；22-充电控制电路；31-整流/平滑电路；32-开关控制电路；33-开关单元；41-整流/平滑电路；42A-电压控制电路；43-恒定电流控制电路；44-基准电压产生电路(第1基准电压产生电路)；44A-第2基准电压产生电路；45A--ΔI检测电路；T-变压器；Np-初级线圈；Ns-次级线圈；NB-辅助线圈。
具体实施方式
以下参考附图对本发明的实施形态进行详细的说明。
参考图6，说明本发明的一个实施形态的AC适配器10A。图示的AC适配器10A除在现有技术的基准电压产生电路(以下称作为第一基准电压产生电路)44上附加使用第二基准电压产生电路的同时，使用电压控制电路42A来代替恒定电压控制电路42，另外，附加了-ΔI检测电路45这几点外，具有与如图3所示的现有技术的AC适配器10相同的结构。与图3所示的构成单元具有相同功能的部件使用同一附图标记，为了使说明简洁而对它们的说明进行省略。
第二基准电压产生电路44A在充电状态的基本操作是要缓慢地降低第二基准电压而进行电压的调整。响应该第二基准电压的下降，电压控制电路42A进行降低适配器电压VADP的控制。
-ΔI检测电路45通过电阻器R7连接在正极12上。当-ΔI检测电路45检测到充电电流Ic减少到设定电流值以下后，向第二基准电压产生电路44A提供检测信号。
第二基准电压产生电路44A响应该检测信号，将第二基准电压暂时上升到一定的电压。响应该第二基准电压的上升，电压控制电路42进行将适配器电压VADP暂时上升到规定电压的操作。
以下，参考图6并图7，对AC适配器10A的操作进行说明。图7为图6所示的AC适配器10A的充电特性示意图。横轴表示时间t[h]，纵轴表示电压V、电流I。
在恒定电流充电范围，恒定电流控制电路43常常监视充电电流Ic。于是，要使该充电电流Ic为一定的值，恒定电流控制电路43输出电流控制信号。该恒定电流控制信号通过或门G以及光电耦合器PC作为反馈信号反馈到初级端电路的开关控制电路32。
此时，电压控制电路42A响应从第二基准电压产生电路44A所供给的第二基准电压，缓慢地降低适配器电压VADP。在该时刻上充电电流Ic保持为一定的值。然而，适配器电压VADP和电池电压VBATT之间的电位差(VADP-VBATT)插入必要最低限度电压ΔV后，就不会使充电电流Ic流过，急剧地减少了充电电流Ic。通过该充电电流Ic的急剧减少，由-ΔI检测电流45检测出降到设定电流值以下，-ΔI检测电路45向第二基准电压产生电路44A提供检测信号。应答该检测信号，第二基准电压产生电路44A将第二基准电压暂时地上升到规定的电压。恒定电压控制电路42A响应该第二基准电压的上升，进行将该适配器电压VADP暂时上升到规定的电压的操作。
随后反复进行该操作，进行对该可充电电池21的充电。由此，能够经常保持必要最低限度电位差ΔV。并且，反复操作的周期例如约为100毫秒，上升到的规定电压例如约为100mV。并且，充电电流Ic的急剧减少的值例如为30～50mA的范围。
因此，在现有技术的AC适配器10中，恒定电压充电范围内，适配器电压VADP保持为规定的电压值(参考图4)，在根据本实施形态的AC适配器10A中，是一边随时调整到必要最低限度电位差ΔV一边进行充电的。因此，在根据本实施形态的AC适配器10A中没有现有技术的AC适配器10中所出现的问题，即从恒定电流充电范围向恒定电压充电范围移动时所产生的适配器电压VADP的跳变。换句话说，本实施形态的AC适配器10A中，作为恒定电流充电时的适配器电压VADP与电池电压VBATT之间的电位差(VADP-VBATT)的必要最低限度电压ΔV保持不变，来进行恒定电压充电。其结果是能够抑制主体20内部的充电单元Q的发热。
以上为对本发明的实施形态进行的举例说明，而本发明显然不限制于上述的实施形态。例如，在上述的实施形态中，是对本发明在便携电话AC适配器适用的范围上进行举例说明，而其显然也可以适用于便携电话机以外的向充电电路供电的AC适配器中。
本发明的主旨是使得AC适配器的适配器电压VADP进行上升/下降，将充电电流Ic的变化进行反馈，来控制适配器电压VADP的方式。从而，上述的实施形态中，对向电压控制电路42A提供的基准电压进行变化的方法进行说明，而也可以固定该基准电压，将电阻器R3、R4的比R3/R4的比率进行变化来改变适配器电压VADP也是可以的。另外，在上述的实施形态中，说明了使适配器电压VADP缓慢下降，检测充电电流Ic的急剧减小的方法，而也可以使用将适配器电压VADP缓慢上升，检测充电电流急剧增加的方法。

Claims (4)

1、一种用于向内置或安装在主体内的可充电电池充电的AC适配器，其特征在于，具有通过开关单元元将施加在变压器的初级线圈上的输入直流电压进行开关处理的初级端电路；将在所述变压器的次级线圈上感应的AC电压进行整流平滑输出适配器电压的次级端电路；检测所述适配器电压的变化输出电压控制信号的电压控制电路；检测流经前述次级端电路的充电电流输出恒定电流控制信号的恒定电流控制电路；将前述电压控制信号和前述恒定电流控制信号作为反馈信号向前述初级端电路反馈的光电耦合器；应答前述反馈信号，对前述开关单元进行开关控制的开关控制电路，其特征在于：
具有设置在前述次级端电路上，检测前述充电电流减少在设定电流值以下后，输出检测信号的检测装置；
前述的电压控制电路反复进行缓慢地下降前述适配器电压，响应前述检测信号暂时地将前述的适配器电压上升的操作。
2、根据权利要求1所述的AC适配器，其特征在于：另外还具有向前述电压控制电路提供基准电压的基准电压产生电路，该基准电压产生电路具有能够变化前述的基准电压的结构，前述基准电压产生电路通过前述基准电压的变化，电压控制电路进行使所述适配器电压变化的控制。
3、根据权利要求1或2所述的AC适配器，所述的主体为便携电话。
4、一种通过适配器电压对在主体上内置或安装的可充电电池进行充电的方法，包括：
a)将前述适配器电压缓缓下降的步骤；
b)检测到向前述的可充电电池的充电电流减少到设定电流值以下后，将前述的适配器电压暂时上升的步骤；
c)反复操作步骤a)，b)。
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