CN1967962A

CN1967962A - 充放电极性自适应电路

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Publication number: CN1967962A
Application number: CN 200610061761
Authority: CN
Inventors: 郑林全
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2007-05-23

Abstract

一种充放电极性自适应电路，包括一对直流电源供应端Vcc和GND；还包括一对充电电极P1和P2，用来电连接电储能设备；还包括两对类型互补的单极型晶体管Q1和Q3、Q2和Q4。所述电极P1设置在所述晶体管Q1和Q3的漏极连接处，并分别电连接所述晶体管Q2和Q4的栅极；所述电极P2设置在所述晶体管Q2和Q4的漏极连接处，并分别电连接所述晶体管Q1和Q3的栅极；所述晶体管Q1和Q2的源极相连，晶体管Q3和Q4的源极相连，并分别连接所述电源供应端Vcc和GND。采用本发明，具有充电功耗低，电路简单的优点；还允许可逆地用于电子产品的电池充电或放电。

Description

充放电极性自适应电路

技术领域本发明涉及充放电装置，尤其涉及充放电装置的极性自适应电路。

背景技术随着手机、剃须刀等多种电器或小家电的广泛使用，各种各样的充电电池及其配套的充电器日益普及。在充电过程中容易出现的问题是，由于电池装反反向充电带来的电池毁损。为此，现有技术也提出了一些在电池极性装反情况下仍能保证正常充电的措施。

中国专利ZL 200320118971.3公开了如图1所示的技术方案。该方案中的充电器输出电路包括4个NPN三极管(T1～T4)和两个运算放大器(以下简称“运放”)，用来接触充电电池的电极P1连接第一运放的反向输入端和第二运放的正向输入端、电极P2连接第一运放的正向输入端和第二运放的反向输入端；经AC/DC变换后的充电电源VCC，一路经三极管T1的集电极、发射极，以及电极P1、三极管T4的集电极、发射极到地(第一通路)，另一路经三极管T3的集电极、发射极，以及电极P2、三极管T2的集电极、发射极到地(第二通路)；所述第一运放、第二运放的输出分别连接T3和T4、T1和T2的基极并控制它们的导通与否。这样，无论待充电电池正极接的是电极P1或电极P2，均可以通过运放来选择相应的第一通路或第二通路进行导通，从而保证充电电流的正确流向。

中国专利ZL 200420044160.8还公开了如图2所示，电路更为简化的技术方案。将充电器经AC/DC变换后的充的电源设置成双极性(+/-)VCC；将所述电极P1接地，P2分别电连接一个NPN三极之和一个PNP三极管的发射极、运放的正、反向输入端；运放的输出端分别电连接所述NPN三极管和PNP三极管的基极；所述NPN三极管的集电极连接+VCC，PNP三极管的集电极连接-VCC。从而利用运放来识别实际放置的充电电池的极性，并控制选择相应通路进行导通，从而保证充电电流的正确流向。

上述现有技术的不足之处在于：需要复杂的检测或驱动电路(用运放来实现)，从而存在较大的额外功耗。此外，当把直流电源(或已经充电的电池)提供给外接电路时，极性不能反接也是一个必须考虑的问题；上述现有技术的输出电路不能逆换，即所述电极P1或P2连接所述直流电源，以保证所述直流电源的输出方向。因此，对可放置充电电池并具有充电功能的电子产品来说，现有技术不能可逆地解决极性自适应问题。

发明内容本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足处，而提出一种极性自适应电路，便于包括充电电池在内的储能设备得到高效率充电的同时不必考虑极性接反。还能便于所述储能设备不顾虑极性地连接在该电路上进行逆向放电。

为解决上述技术问题，本发明的基本构思为：设计使充电电极通过具有高输入电阻的元件来电连接充电电路，并使该元件具有低导通电阻；任何电极连接的情况下，该充电或放电电路中总有一条支路导通。为此可以选用场效应管。

作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种充放电极性自适应电路，包括一对直流电源供应端Vcc和GND；还包括一对充电电极P1和P2，用来电连接待电储能设备；还包括两对晶体管Q1和Q3、Q2和Q4，尤其是，所述晶体管Q1和Q3、Q2和Q4分别为类型互补的单极型晶体管，所述电极P1设置在所述晶体管Q1和Q3的漏极连接处，并分别电连接所述晶体管Q2和Q4的栅极；所述电极P2设置在所述晶体管Q2和Q4的漏极连接处，并分别电连接所述晶体管Q1和Q3的栅极；所述晶体管Q1和Q2的源极相连，晶体管Q3和Q4的源极相连，并分别连接所述电源供应端Vcc和GND。

上述方案中，所述晶体管Q1和Q2为绝缘栅型P沟道场效应管，它们的源极连接所述电源供应端Vcc；所述晶体管Q3和Q4为绝缘栅型N沟道场效应管，它们的源极连接所述电源供应端GND。

上述方案中，所述电极P1是通过电阻R1连接所述晶体管Q2和Q4的栅极；所述电极P2是通过电阻R2连接所述晶体管Q1和Q3的栅极。

上述方案中，所述电极P1通过电阻R4连接所述晶体管Q2的栅极，通过电阻R6连接所述晶体管Q4的栅极；所述电极P2通过电阻R3连接所述晶体管Q1的栅极，通过电阻R5连接所述晶体管Q3的栅极；所述晶体管Q1和Q2的栅极还分别通过连接稳压二极管D1和D2的阳极而电连接所述电源供应端Vcc，所述晶体管Q3和Q4的栅极还分别通过连接稳压二极管D3和D4的阴极而电连接所述电源供应端GND。

采用上述技术方案，极性自适应电路既可用于储能设备的无极性充电，也可以用于储能设备的无极性放电，并保证相关电路的正常工作。它具有电路简单、易于实施的优点。

附图说明图1是现有技术的输出电路图之一

图2是现有技术的输出电路图之二

图3是本发明极性自适应电路实施例a、b、c

图4是图3电路的充电应用示意图

具体实施方式下面，结合附图所示之最佳实施例进一步阐述本发明。

如图3a所示，本发明极性自适应电路包括一对直流电源供应端Vcc和GND，如图5所示。还包括一对充电电极P1和P2，该电极P1和P2不区分正负级，用来电连接待电储能设备，例如充电电池的两端；多节充电电池可以以串联的形式接入所述充电电极P1和P2。两对晶体管Q1和Q3、Q2和Q4分别为类型互补的单极型晶体管，可以如图所示分别为绝缘栅型P沟道场效应管(Q1、Q2例如但不限于采用CET公司的CEM9424型号)和绝缘栅型N沟道场效应管(Q3、Q4例如但不限于采用CET公司的CEM8912型号)。所述晶体管Q1和Q2的源极连接所述电源供应端Vcc；所述晶体管Q3和Q4的源极连接所述电源供应端GND。所述电极P1设置在所述晶体管Q1和Q3的漏极连接处，并分别电连接所述晶体管Q2和Q4的栅极；所述电极P2设置在所述晶体管Q2和Q4的漏极连接处，并分别电连接所述晶体管Q1和Q3的栅极。本实施例的晶体管Q1～Q4也可以选用除绝缘栅型之外的其它场效应管，因这种替代属于现有技术，不另赘述。

这样，当充电电池的正极连接所述充电电极P1时，所述N沟道场效应管Q4因栅极和源极之间受正压而导通，P沟道场效应管Q1因栅极和源极之间受负压而导通，从而电流依次经VCC、Q1、P1、P2、Q4给连接在所述电极P1和P2之间的充电电池充电。反之，当充电电池的负极连接所述充电电极P1时，所述N沟道场效应管Q3因栅极和源极之间受正压而导通，P沟道场效应管Q2因栅极和源极之间受负压而导通，从而电流依次经VCC、Q2、P2、P1、Q3给连接在所述电极P2和P1之间的充电电池充电。

为了避免所述各场效应管的栅极被击穿，还可以如图3b所示，将所述电极P1通过电阻R1连接所述晶体管Q2和Q4的栅极；所述电极P2通过电阻R2连接所述晶体管Q1和Q3的栅极。

上述实施例中，电源供应端Vcc的充电电压取决于Q1和Q2的特性参数，以小于Q1，Q2最小栅极极限电压Vgs的65％为例，该实施例的Vcc范围可小于5.2V。为了使电路适应更宽的电压范围，可以如图3c所示，将所述电极P1通过电阻R4连接所述晶体管Q2的栅极，通过电阻R6连接所述晶体管Q4的栅极；所述电极P2通过电阻R3连接所述晶体管Q1的栅极，通过电阻R5连接所述晶体管Q3的栅极；所述晶体管Q1和Q2的栅极还分别通过连接稳压二极管D1和D2的阳极而电连接所述电源供应端Vcc，所述晶体管Q3和Q4的栅极还分别通过连接稳压二极管D3和D4的阴极而电连接所述电源供应端GND。

上述各实施例如图4所示意，用于对充电电池的充电时，交流电源经AC/DC电路转换后向所述电源供应端Vcc和GND提供充电电能，因为所述场效应管Q1～Q4只需极低的驱动电流，具有节省功耗的优点。

当所述电源供应端Vcc和GND无外接电源输入时，图3所示各实施例可以逆换成电源输出电路，即所述电极P1和P2为储能设备，例如充电电池的无极性接入端，从而确保电源供应端Vcc电连接充电电池的正向输出，电源供应端GND电连接充电电池的负向输出。具体以图3a为例，当所述充电电池的正极连接所述电极P1、负极连接电极P2时，所述场效应管Q1和Q4中的稳压二极管可导通，从而所述充电电池通过电源供应端Vcc(正端)和GND向外接电子电路供电。而当充电电池的正极连接电极P2、负极连接电及P1时，所述场效应管Q2和Q3中的稳压二极管可导通，从而所述充电电池通过电源供应端Vcc(正端)和GND向外接电子电路供电。图3b、3c的工作原理类似，不再赘述。

上述各实施例中的晶体管Q1～Q4还可以以集成电路的形式来提供。还可以将各实施例的充放电极性自适应电路以厚膜电路的形式来封装。

本发明经过试验验证，明显可降低充电时的电路功耗。基于上述说明的等同修改替代方案均将在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种充放电极性自适应电路，包括一对直流电源供应端Vcc和GND；还包括一对充电电极P1和P2，用来电连接电储能设备；还包括两对晶体管Q1和Q3、Q2和Q4，其特征在于，所述晶体管Q1和Q3、Q2和Q4分别为类型互补的单极型晶体管，所述电极P1设置在所述晶体管Q1和Q3的漏极连接外，并分别电连接所述晶体管Q2和Q4的栅极；所述电极P2设置在所述晶体管Q2和Q4的漏极连接处，并分别电连接所述晶体管Q1和Q3的栅极；所述晶体管Q1和Q2的源极相连，晶体管Q3和Q4的源极相连，并分别连接所述电源供应端Vcc和GND。

2.根据权利要求1所述的充放电极性自适应电路，其特征在于：

所述晶体管Q1和Q2为绝缘栅型P沟道场效应管，它们的源极连接所述电源供应端Vcc；

所述晶体管Q3和Q4为绝缘栅型N沟道场效应管，它们的源极连接所述电源供应端GND。

3.根据权利要求2所述的充放电极性自适应电路，其特征在于：

所述晶体管Q1～Q4的漏极和源极分别并联连接有稳压二极管；所述晶体管Q1和Q2的漏极各自连接对应稳压二极管的阳极，晶体管Q3和Q4的漏极各自连接对应稳压二极管的阴极。

4.根据权利要求2所述的充放电极性自适应电路，其特征在于：

所述晶体管Q1和Q2为CEM9424；所述晶体管Q3和Q4为CEM8912。

5.根据权利要求1～4任一项所述的充放电极性与适应电路，其特征在于：

所述电极P1是通过电阻R1连接所述晶体管Q2和Q4的栅极；所述电极P2是通过电阻R2连接所述晶体管Q1和Q3的栅极。

6.根据权利要求1～4任一项所述的充放电极性自适应电路，其特征在于：

所述电极P1通过电阻R4连接所述晶体管Q2的栅极，通过电阻R6连接所述晶体管Q4的栅极；所述电极P2通过电阻R3连接所述晶体管Q1的栅极，通过电阻R5连接所述晶体管Q3的栅极；所述晶体管Q1和Q2的栅极还分别通过连接稳压二极管D1和D2的阳极而电连接所述电源供应端Vcc，所述晶体管Q3和Q4的栅极还分别通过连接稳压二极管D3和D4的阴极而电连接所述电源供应端GND。

7.根据权利要求1～4任一项所述的充放电极性自适应电路，其特征在于：

所述晶体管Q1～Q4集成于同一集成电路。

8.根据权利要求1～4任一项所述的充放电极性自适应电路，其特征在于：

该电路以厚膜电路的形式来封装。

9.根据权利要求1所述的充放电极性自适应电路，其特征在于：

所述电储能设备为充电电池。