CN1622422A - 充电装置和包括充电装置的便携式电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充电装置，即使存在蓄电池的电流倒流时，充电装置也能够防止从交流整流器提供电流的电流控制元件被断开，和防止指示充电正在进行的发光元件的光发射被终止。构成该充电装置的充电电路包括：从交流整流器的输出提供电流给负载和蓄电池的电流控制元件；检测从电流控制元件到蓄电池的充电电流的电流检测电阻；终止电流检测电路，它检测流过电流检测电阻的充电完成的终止电流；检测流过电流检测电阻的电流方向的充电电流方向检测电路；控制电流控制元件的充电电流控制电路；控制光发射元件的光发射元件控制电路；和驱动光发射元件的光发射元件驱动元件。

Description

充电装置和包括充电装置的便携式电子设备

技术领域

本发明涉及到一种允许操作设备的同时对内装蓄电池充电的充电装置，以及涉及到包含该充电装置的便携式电子设备。

背景技术

近几年来，在设备工作的同时允许对蓄电池进行充电的许多便携式电子设备，比如便携式电话，已经付诸实现(例如，日本专利申请公开号No.H8-106926)。图4是一种包括常规充电装置的电子设备方框图。例如，这种便携式电子设备101是由负载104和充电装置103构成，其负载104是实现便携式电子设备(比如收发电路或者语言处理电路)的功能而消耗电能的部件。充电装置103由蓄电池105、给蓄电池105充电的电路106以及在充电期间发亮(发光)的发光元件107构成。当蓄电池105充电时，便携式电子设备101与连接到交流市电电源线路109的交流整流器102的直流电输出连接。

在充电开始的预充电期间，充电电路106允许预充电电流流向蓄电池105，而且在后续的快速充电期间，允许快速充电电流流向蓄电池。充电电路106是由下列部分构成：电流控制元件111，它在充电电流控制电路113(随后描述)的控制下，控制蓄电池105的充电电流和负载104的负载电流；插接在电流控制元件111与蓄电池105之间允许充电电流流过的电流检测电阻112；充电电流监测电路114，它输出检测信号给充电电流控制电路113，以便在快速充电期间使流向电流检测电阻112的充电电流处于预定快速充电电流值；终止电流检测电路116，它检测流向电流检测器或者电阻112的充电电流达到预定终止电流值的状态；充电电压检测电路117，它检测蓄电池105达到预定电压值的状态；充电电流控制电路113，它借助于从充电电流监测电路114、终止电流检测电路116和充电电压检测电路117输入的检测信号来控制电流控制元件111；发光元件控制电路118，它借助于从终止电流检测电路116、充电电压检测电路117等输入的检测信号来控制发光元件107；和驱动发光元件107的发光元件驱动元件119。

当便携式电子设备101与交流整流器102的直流电输出连接时，充电装置103开始对蓄电池105充电，从而它的电压提高而且发光元件107亮。此外，蓄电池105的充电继续进行以致，当充电量接近最大值时充电电流减小。最后，在充电电流达到终止电流值时，终止电流检测电路116输出一个检测信号给充电电流控制电路113和发光元件控制电路118。因此，电流控制元件111不再允许电流从交流整流器102流出(断开电流)，发光元件107熄灭，而蓄电池105的充电完成。

因此，在便携式电子设备101的充电装置103中，蓄电池105的充电控制是由充电电路106来执行。此外，当便携式电子设备101工作同时又充电时，充电电流流向蓄电池105，而相关的大负载电流流向负载104。该充电电流和负载电流都是由交流整流器102经过电流控制元件111提供的。

然而，最近，已经开始有允许非常大的电流作为负载电流的便携式电子设备产品，例如，在移动电话发送、接收和显示活动图像的情况下。当负载电流大于交流整流器102的极限电流值(例如，900mA)时，例如在1A(安培)以上，将可能发生从蓄电池105倒流电流而且电流将提供给负载104。如果来自蓄电池105的电流倒流接近充电容量的极限值，终止电流检测电路116检测到充电电流已经达到终止电流值的状态，即使充电未完成，电流控制元件111也断开，发光元件107的光发射终止而且指示充电完成。

发明内容

鉴于上述考虑，本发明的目的是提供一种充电装置和包括该充电装置的便携式电子设备，其能够在便携式电子设备工作的同时，允许蓄电池充电，即使设备的负载电流较大而且存在从蓄电池提供电流给负载的电流倒流的情况下也是如此，以便防止从交流整流器提供电流的电流控制元件被断开，以及防止指示充电正在进行的发光元件指示充电完全。

为了解决上述问题，根据本发明的充电装置包括：蓄电池和给蓄电池充电的充电电路，为蓄电池充电的充电电流和为负载提供的负载电流都是由交流整流器提供，其中充电电路包括：控制蓄电池充电电流和控制负载电流的电流控制元件；插接在电流控制元件与蓄电池之间允许充电电流流过的电流检测电阻；充电电流方向检测电路，它检测流向电流检测电阻的电流是从蓄电池到负载的方向这一状态；终止电流检测电路，它检测流向电流检测电阻的充电电流达到预定终止电流值这一状态；和充电电流控制电路，它控制电流控制元件以致于在从终止电流检测电路输入检测信号时，使电流不流动，以及在检测信号是从充电电流方向检测电路输入时，使终止电流检测电路的检测信号无效。

更可取的是该充电装置还包括一个指示充电在进行中的发光元件，其中充电电路还包括发光元件控制电路，其控制发光元件，以至于在检测信号是从终止电流检测电路输入时指示充电完成，以及当检测信号是从充电电流方向检测电路输入时使终止电流检测电路的检测信号无效；和驱动发光元件的发光元件驱动元件。

此外，根据本发明的便携式电子设备包括充电装置，和在充电期间也执行预定功能从而消耗电能的负载。

根据本发明的充电装置和包括充电装置的便携式电子设备是如此构成的，即，在设备工作的同时允许蓄电池充电的情况下，即使存在来自蓄电池的倒流电流，该倒流电流通过充电电流方向检测电路来检测，以致在从终止电流检测电路输入终止电流检测信号到充电电流控制电路和发光元件控制电路时，使这个检测信号无效。因此，即使存在来自蓄电池的倒流电流时，也可以防止从交流整流器提供电流的电流控制元件被断开，而且也可以避免指示充电进行的发光元件指示充电完成。

附图说明

图1是根据本发明实施例的包括充电装置的便携式电子设备方框图。

图2显示充电装置充电期间相应的波形。

图3是充电装置的充电电流方向检测电路的电路图。

图4是一种根据已有技术的包括充电装置的便携式电子设备方框图。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的实施例。图1是根据本发明实施例的包括充电装置的便携式电子设备方框图。这种便携式电子设备1包括负载4和充电装置3。负载4是通过实现便携式电子设备的功能而消耗电能的部件，例如收发电路、语言处理电路和图像(活动图像与静止图像)处理电路。充电装置3包括：蓄电池5、给蓄电池5充电的电路6和为了指示充电进行中发亮(发光)的发光元件7。此外，当便携式电子设备1的蓄电池5充电时，便携式电子设备1与构成充电电源的交流整流器2的直流电输出连接。交流整流器2的输入一侧与民用市电交流电源9连接。交流整流器2的直流输出设置一个极限电流值(例如，900mA)，而且在达到极限电流值的直流输出的输出电压是一个正常电压，例如5.8V，因此如果电流达到或者超出该极限电流值时，电压就下降。

充电电路6包括：控制蓄电池5的充电电流和负载4的负载电流的电流控制元件11，它是在借助于充电电流控制电路13(随后描述)的控制下提供电源(即，交流整流器的输出)；插接在电流控制元件11与蓄电池5之间的电流检测电阻12，它允许充电电流流过；充电电流方向检测电路15，它检测流向电流检测电阻12的电流在从蓄电池5到负载4的方向上流动这一状态；终止电流检测电路16，它检测流向电流检测电阻的充电电流达到预定终止电流值这一状态；和充电电流控制电路13，它控制电流控制元件11以至于当检测信号是从终止电流检测电路输入时控制电流使其不流动，从而当检测信号是从充电电流方向检测电路15输入时，使终止电流检测电路16的检测信号无效。充电电流方向检测电路15的具体电路随后将根据图3详细描述。依据提供的这些组成元件，在便携式电子设备1中，在便携式电子设备1工作时允许对蓄电池5进行充电，即使在设备的负载电流较大而且存在从蓄电池5到负载4的倒流电流时，也可以防止允许电流从交流整流器2流出的电流控制元件11被断开。

此外，充电装置6包括：发光元件控制电路18，控制只是充电进程的发光元件7，以致当检测信号从终止电流检测电路16输入时，发光元件7指示充电完成；而当检测信号从充电电流方向检测电路15输入时，使终止电流检测电路16的检测信号无效；和驱动发光元件7的发光元件驱动元件19。在便携式电子设备1中，依据增加的这些组成元件，当便携式电子设备1工作时允许对蓄电池5充电，即使当设备的负载电流较大而且存在从蓄电池5提供给负载4的倒流电流时，也可以防止由发光元件7指示的充电完成(光发射的中断)。

此外，充电电路6包括：充电电流监测电路14，其向充电电流控制电路13输出检测信号，以致在快速充电期间，流向电流检测电阻12的充电电流处于预定的快速充电电流值；和充电电压检测电路11，它检测在预充电期间蓄电池5的电压变成预充电电压这一状态，检测在快速充电期间该电压变成处于或超过规定电压的状态，并且输出检测信号给充电电流控制电路13。依据增加的这种组成元件，充电电路6能够实现控制以便在充电开始的预充电期间允许预充电电流流向蓄电池5，然后在后续的快速充电期间允许快速充电电流流动。

接下来，将根据图2显示的波形图描述充电工作。当便携式电子设备1，具体地说是充电装置3连接到交流整流器2时，如果由交流整流器2为充电提供合适的电源而且蓄电池5的电压Vpat低于预定电压，则充电电流控制电路13控制电流控制元件11，以致于充电电流Ichg以固定的预充电电流(例如，100mA)流过电流控制元件11并且进入充电开始时的预充电状态。再者，发光元件控制电路18控制和驱动发光元件驱动元件19以便使发光元件7亮并且指示充电在进行中。

当蓄电池5的电压Vpat上升并且达到预充电电压(例如，2.9V)(充电时间t0)时，充电电压检测电路17检测到这个上升，输出检测信号给充电电流控制电路13，并且使预充电状态转变到快速充电状态。充电电流控制电路13控制电流控制元件11，以致于流过电流检测电阻12的充电电流Ichg是快速充电的固定的最大电流(快速充电电流)。这个固定的快速充电电流是根据交流整流器2的极限电流值确定的，例如900mA。当处于快速充电电流流动的状态时(即，当极限电流值的电流从交流整流器2流出时)，交流整流器2的输出电压Vad下降到接近蓄电池5的电压Vpat而且超过蓄电池的电压Vpat，达到与电流控制元件11的饱和电压(Vsat)相对应的程度。

再者，当蓄电池5接近充电容量的极限值时，能够流向蓄电池5的电流减小，结果蓄电池5处在快速充电状态但是充电电流Ichg开始减小(充电时间t₁)。于是，交流整流器2的输出电压Vad返回到正常电压(例如，5.8V)。在这种状态下，蓄电池5的电压Vpat继续逐渐地上升。此外，流向电流检测电阻12的充电电流Ichg减小而且达到终止电流值(例如，50mA)(充电时间t₂)，终止电流检测电路16检测到这个现象并且输出检测信号给充电电流控制电路13和发光元件控制电路18。在此，如果蓄电池5的电压Vpat超过规定电压值(例如，3.95V)，充电电压检测电路17检测这个现象并且输出一个检测信号给充电电流控制电路13和发光元件控制电路18。然后充电电流控制电路13关断电流控制元件11(因此没有电流流过)，而发光元件控制电路18控制和驱动发光元件驱动元件19，从而使发光元件7熄灭(终止光发射)以便指示充电完成，因此充电结束。

当便携式电子设备1工作同时进行充电时，充电电流流向蓄电池5而负载电流流向负载4。通常，充电电流和负载电流都是由交流整流器2经过电流控制元件11提供的。然而，当负载电流在1A以上时，例如大于交流整流器102极限电流值(例如，900mA)而且负载电流是由从蓄电池5向负载4的回流提供时，终止电流检测电路16输出一个检测信号给充电电流控制电路13和发光元件控制电路18，相当于充电电流达到终止电流值。在此，充电电流方向检测电路15在检测到倒流电流的同时还将该检测信号输出给充电电流控制电路13和发光元件控制电路18。结果，充电电流控制电路13和发光元件控制电路18使从终止电流检测电路16输入的检测信号无效。

因此，即使当来自蓄电池5的倒流电流接近充电容量的最大值(即，电压Vpat超过规定电压值(例如，3.95V))时，也能够防止电流控制元件11关断和发光元件7熄灭。此外，当便携式电子设备1使其转变到负载电流较小的工作状态或者工作停止状态时，蓄电池5的充电重新开始。

接下来，将参考图3描述充电电流方向检测电路15的具体电路例子。在图3中，电流检测电阻12两端的电压V₁和V₂分别输入到输入端SENSE1和SENSE2。当正向电流流向电流检测电阻12时，电压V₁高于电压V₂。指示充电电流方向的检测信号从输出端DIR输出到充电电流控制电路13和发光元件控制电路18。具有阻抗值Ra的电阻31与输入端SENSE2连接，而电阻31的另一端连接到具有电流值Ia的恒流源34和放大器35的同相输入端。P型金属氧化物(P-MOS)晶体管36的栅极连接到放大器35的输出，同时P-MOS晶体管36的源极经由具有阻抗值Rb的电阻32与输入端SENSE1连接，而P-MOS晶体管36的漏极经由具有阻抗值Rc的电阻33接地。此外，P-MOS晶体管36的源极与放大器35的反相输入端连接，而P-MOS半导体晶体管36的漏极与放大器38的反相输入端连接。放大器38的同相输入端连接到充电电流方向检测基准电源37，而放大器38的输出与输出端DIR连接。

由于流向恒流源34的电流流过电阻31，结果输入端SENSE2的输入电压V₂下降，而放大器35的同相输入端的电压则是V₂-Ia×Ra。该电压是P-MOS半导体晶体管的源极电压。如果输入端SENSE1和SENSE2的电压V₁与V₂分别相等(即，电流没有流向电流检测电阻12)，电流Ia×Ra/Rb则流向电阻32，而因为这个电流也流向电阻33，所以P-MOS半导体晶体管36的漏极电压是Ia×Ra×Rc/Rb。这个电压值设置为充电电流方向检测基准电源37的电压值。当输入端SENSE1的电压V₁高于输入端SENSE2的电压V₂(即，正向电流流向电流检测电阻12)时，输出端DIR的输出是低电平输出。当输入端SENSE1的电压V₁低于输入端SENSE2的电压V₂时(即，当倒流电流流向电流检测电阻12时)，输出端DIR的输出是高电平输出。因此，当倒流电流流向电流检测电阻12时，从输出端DIR输出一个检测信号。

如上所述，当充电电流方向检测电路15检测出倒流电流时，终止电流检测电路16的终止电流检测无效。因此，充电装置3是用于允许非常大的电流作为负载电流流动的便携式电子设备中，例如，在发送与接收活动图像与显示这些图像的移动电话等情况下，从而即使当充电未完成时也可以防止提供电流给负载和蓄电池的电流控制元件11被关断，以及可以防止指示充电进行中的发光元件7熄灭。

此外，本发明不局限于上述实施例。相反地，在权利要求中条款的范围内能够做出各种各样的设计修改。例如，虽然充电电压检测电路17检测到蓄电池5的电压如预充电电压和规定电压，而且输出一个检测信号给充电电流控制电路13，但是当终止电流检测电路16检测到终止电流值时，如果蓄电池5的电压被认为是已经达到规定电压，则该规定电压的检测可以省略。此外，发光元件控制电路18在充电期间使发光元件7发光而在充电完成时使其熄灭，相反地也可以在充电期间熄灭发光元件7而在充电完成时发光。此外，可以提供具有两种发射不同颜色光的发光元件7，以至于红色的发光元件在充电期间亮而绿色的发光元件在充电完成时亮。

Claims (4)

1.一种充电装置，其包括蓄电池和给蓄电池充电的充电电路，用于蓄电池充电的充电电流和用于负载的负载电流是由交流整流器提供，其中充电电路包括：

控制蓄电池充电电流和负载电流的电流控制元件；

插接在电流控制元件与蓄电池之间允许充电电流流过的电流检测电阻；

充电电流方向检测电路，它检测流向电流检测电阻的电流在从蓄电池到负载的方向上流动这一状态；

终止电流检测电路，它检测流向电流检测电阻的充电电流达到预定终止电流值这一状态；和

充电电流控制电路，它控制电流控制元件，以致在从终止电流检测电路输入一检测信号时，使电流不流动，和在从充电电流方向检测电路输入一检测信号时，使终止电流检测电路的检测信号无效。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于它还包括：

指示充电在进行中的发光元件，

其中充电电路还包括：

控制发光元件的发光元件控制电路，以至于在从终止电流检测电路输入一检测信号时指示充电完成，以及当从充电电流方向检测电路输入一检测信号时使终止电流检测电路的检测信号无效；和

驱动发光元件的发光元件驱动元件。

3.根据权利要求1或2所述的充电装置，其特征在于在充电开始的预充电期间所述充电电路允许预充电电流流向蓄电池，并且在后续的快速充电期间允许快速充电电流流动，所述充电电路包括：

充电电流监测电路，它将检测信号输出给充电电流控制电路，以致于在快速充电期间流向电流检测电阻的充电电流处于预定的快速充电电流值；和

充电电压检测电路，它检测在预充电期间蓄电池的电压变成预充电电压的状态，检测在快速充电期间所述电压变成等于或超过规定电压的状态，并且输出检测信号给充电电流控制电路。

4.一种便携式电子设备，其中包括：

根据权利要求1到3中的任何一项所述的充电装置；和

在充电期间还通过执行预定功能而消耗电能的负载。