CN1581634A - 用于电池充电的装置 - Google Patents

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Abstract

一种可用少量成本合适的元件实现的充电电路具有一个第一晶体管(T1)，通过它使充电电流流到连接在该装置上的电池(B)中。在第一晶体管(T1)的控制输入端连接着一个电流源(T3，T4，R1，R2)，它这样地控制第一晶体管(T1)的控制电流，以使得当在电池(B)上达到一个预定的最大充电电压时关断该第一晶体管(T1)及由此中断充电电流。

Description

用于电池充电的装置
现有技术
本发明涉及一种用于电池充电的装置。该装置尤其适用于电压受控制地进行充电的电池的充电，这种情况例如为锂离子电池或铅电池。
本发明的优点
按照本发明的用于电池充电的装置具有一个第一晶体管，通过它使充电电流流到连接在该装置上的电池中。在第一晶体管的控制输入端连接着一个电流源，它这样地控制第一晶体管的控制电流，以使得当在电池上达到一个预定的最大充电电压时关断第一晶体管及由此中断充电电流。
在此情况下它涉及一个充电电路，它可用非常少且成本合适的元件来实现。
本发明的其它有利的构成可由从属权利要求中得到。
一个非常简化的电路可这样得到：在第一晶体管的控制输入端上连接着一个齐纳二极管，一旦当邻接在第一晶体管上的电池的充电电压达到其预定最大值时，该齐纳二极管的齐纳电压被超过及由此控制电流基本不再流到第一晶体管的控制输入端，而由电流源通过齐纳二极管流走。
合乎目的地，在第一晶体管上连接着一个第二晶体管，它在第一晶体管关断后使第一晶体管的控制输入端保持在一个电位上，该电位小于连接在第一晶体管上的电池的充电电压的电位。由此可实现，在充电电流关断后在任何情况下也不会有即使很小的充电电流通过第一晶体管流入电池。
在充电过程接通时可能出现：流过很大的充电电流，它使第二晶体管导通及由此使充电过程中断。为了排除该情况，第二晶体管的控制输入端与一个R/C单元相连接，该R/C单元将引起第二晶体管的延时导通。
该电流源以小的电路成本这样地被驱动：在一个导入充电电流的路径中串联多个二极管，及电流源取得在这些二极管上降落的电压。
附图
图1：表示用于电池充电的装置的一个实施例的电路图。
实施例的描述
在图1中所示的用于电池充电的电路具有：两个输入端子1及2，在它们上面可以连接一个未示出的电源部分；及两个输出端子3及4，在它们上面连接待充电的电池B。该待充电的电池B例如为一个锂离子电池。端子3连接到电池B的正电位，及端子4接地。在输入端子1与输出端子3之间连接着多个二极管D1，D2及D3以及一个第一晶体管T1的串联电路。其中第一晶体管T1用其集电极-发射极段被连接在向电池B导入充电电流的路径中。第二输入端子2及第二输出端子4两者共同地连接在地电位上。
二极管D1，D2及D3的串联电路在充电电流路径中引起一个电压降，借助该电压降驱动一个电流源。也可用电阻来代替这些二极管。但是二极管具有其优点，即二极管压降总是恒定的，与充电电流无关。而在普通欧姆电阻的情况下则非如此。此外电阻在大充电电流会发热。
电流源具有两个晶体管T3及T4，其中晶体管T3的基极与晶体管T4的集电极相连接，及晶体管T4的基极与晶体管T3的发射极相连接。晶体管T4的发射极与第一晶体管T1的控制输入端(基极)相连接。此外晶体管T3的集电极，及其基极通过一个电阻R1与输入端子1连接。晶体管T3的发射极及晶体管T4的基极通过一个电阻R2连接到晶体管T1的控制输入端。一个连接在输入端子1与晶体管T3的集电极之间的二极管D4以公知方式用于反极性保护。由两个晶体管T3及T4与两个电阻R1及R2组成的电流源-如下所述-这样调节输入到第一晶体管T1的控制输入端的控制电流，以使得当在电池B上达到一个预定的最大充电电压时使第一晶体管关断及由此使从输入端子1流到输出端子3的充电电流中断。
一个接入在第一晶体管T1的控制输入端及地之间的齐纳二极管ZD与上述电流源协同地起到这样的作用：当达到电池的预定最大充电电压时使第一晶体管断开及由此使充电电流中断。只要输出端子3上的电池电压即第一晶体管T1的基极-发射极电压UBE1小于齐纳二极管ZD的齐纳电压时，由电流源提供的控制电流几乎全部流到第一晶体管T1的控制输入端(基极)及保持其导通。仅有一小部分的控制电流通过与齐纳二极管ZD并联的电阻R3流到地。一旦端子3上电池B的充电电压、即第一晶体管T1的基极-发射极电压UBE1达到一个与齐纳二极管ZD的齐纳电压相应的值时，由电流源提供的控制电流的大部分通过齐纳二极管ZD流到地。这意味着，第一晶体管T1的控制电流小到不再足以使第一晶体管T1导通。第一晶体管T1则被断开及对电池B的充电电流中断。
因此保证了：在达到电池B的最大预定充电电压后第一晶体管T1不再导通及由此不再有充电电流流入电池B，在第一晶体管T1的集电极上通过由电阻R4及电容C组成的一个R/C单元连接到第二晶体管T2的基极，该第二晶体管的发射极与第一晶体管T1的基极相连接及其集电极与电流源相连接。当现在如上所述地达到最大预定充电电流时第一晶体管T1的基极上的控制电流下降，第一晶体管T1的集电极与基极之间的电压上升。其后果是，该电压将使第二晶体管T2及电流源的第三晶体管T3导通。因此电流源关断了用于第一晶体管T1的控制电流。此外，与电阻R1及R3构成一个分压器的第二晶体管T2现在确定了第一晶体管T1的基极的电位。电阻R1，R3及晶体管T2的参数值被这样地选择，使得第一晶体管T1的基极的电位明显地小于电池B的端子3上的正电位。因此晶体管T1的基极-发射极区段被可靠地阻断及不可能再有电流流入已充好电的该电池B。
连接在第二晶体管T2的基极上的R/C单元R4，C起到第二晶体管T2延时导通的作用。通过第二晶体管T2延时导通可防止：当充电装置接通应流过大的充电电流时，该第二晶体管T2接通及由此使电流源无意地关断。
当电池B例如仅由一个锂离子电池单元组成时，它的开路电压约为4.1V，通常第一晶体管T1的基极-发射极反向电压为-5V，对于该充电过程是足够的。在两个或多个电池单元串联的情况下，必需在第一晶体管T1的发射极与电池B之间连接一个二极管(图中未示出)，或必需使用具有更高的容许的基极-发射极反向电压的第一晶体管T1。
有利的是，该齐纳二极管ZD用多个串联的具有较小齐纳电压的齐纳二极管来代替，因为这些齐纳二极管具有负的温度系数，它们可补偿第一晶体管T1的基极-发射极电压UBE1及二极管D4的温度历过程。
也可不使用齐纳二极管ZD的齐纳电压作为关断第一晶体管T1的参考电压，而使用其它的电路装置来产生参考电压。

Claims (5)

1.用于电池充电的装置，其特征在于：具有一个第一晶体管(T1)，通过它使充电电流流到连接在该装置上的电池(B)中；及在第一晶体管(T1)的一个控制输入端连接着一个电流源(T3，T4，R1，R2)，它这样地控制第一晶体管(T1)的控制电流，以使得当在电池(B)上达到一个预定的最大充电电压时关断第一晶体管(T1)及由此中断充电电流。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于：在该第一晶体管(T1)的控制电流上连接着一个齐纳二极管(ZD)，一旦当邻接在第一晶体管(T1)上的电池(B)的充电电压达到其预定最大值时，该齐纳二极管的齐纳电压被超过及由此来自电流源(T3，T4，R1，R2)的控制电流基本不再流到第一晶体管(T1)的控制输入端，而通过齐纳二极管(ZD)流走。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于：在该第一晶体管(T1)上连接着一个第二晶体管(T2)，它在第一晶体管(T1)关断后使第一晶体管(T1)的该控制输入端保持在一个电位上，该电位小于连接在第一晶体管(T1)上的该电池(B)的充电电压的电位。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于：该第二晶体管(T2)的控制输入端与一个R/C单元(R4，C)相连接，该R/C单元引起第二晶体管(T2)的延时导通。
5.根据以上权利要求中一项的装置，其特征在于：在一个导入充电电流的路径中串联着多个二极管(D1，D2，D3)；及在这些二极管(D1，D2，D3)上降落的电压驱动电流源(T3，T4，R1，R2)。
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