HK1041371B - 充放电控制电路以及可充电类型的电源设备 - Google Patents

Description

充放电控制电路以及可充电类型的电源设备

技术领域

本发明涉及一种能控制蓄电池充放电操作的充放电控制电路以及用于该蓄电池并包括该充放电控制电路的可充电类型电源设备。

背景技术

作为一种通用的用于蓄电池充电类型的电源设备，在图5的电路框图中示出了一种公知的电源设备。例如，在日本专利申请公开号为No.平4-75430的“充电类型的电源设备”中公开了上述电源设备的结构。即，一个外部端口-V0或+V0经一个开关电路102与蓄电池101相连。同样，充放电控制电路110与该蓄电池101并联。该充放电控制电路110具有检测该蓄电池101两端电压的功能。在其中该蓄电池处于过充电状态(该状态是指其中电池电压高于一个给定电压值，在下文中被称为“过充电保护状态”)或过放电状态(该状态是指其中电池电压低于一个给定电压值，在下文中被称为“过放电保护状态”)的情况中，从该充放电控制电路110中输出一个信号以便于断开开关电路102。同样，当外部端口+V0达到某个电压时，该开关电路102断开，并停止放电操作，并因而可以限制流入开关电路102中的电流。

换言之，当过量电流流入开关电路102中时，可以停止放电操作(过电流控制)。在下文中，这种状态被称为“过电流保护状态”。这种充放电控制电路用于保护电池避免这些状态。

例如，一般采用下列结构。即，在控制锂电池的充放电操作的情况中，为了保护锂电池使之免于过充电，当检测到端电压等于或高于给定电平时，在由延迟电路所给出的一段给定时间之后断开开关电路的开关元件从而禁止充电操作。

其结果，确实检测到过充电状态而没有与电池电压中的跃变相对应，并且控制了蓄电池的充电操作从而没有将该蓄电池带入过充电状态。此外，在该充放电控制电路中，同样执行这两种控制：在检测到过放电时用于停止将来自蓄电池的电流提供给负载的控制以及在检测到过电流从蓄电池流到负载中时用于停止将电流从蓄电池提供给负载的控制。在这些控制中，出于同样的理由而在每个控制过程中使用延迟电路。例如，在控制锂电池充放电操作的情况中，需要几百mS到几个S的延迟时间。

但是，在其中包括延迟电路的充放电控制电路情况中，存在这样一种情况：由于电路端口数的限制，因此不能准备来自外部的使该延迟时间得以改变的端口。在这种情况中，当检测过充电检测电压和过放电检测电压时，直到在相应检测过程中流逝的时间等于或长于相应的延迟时间时才输出一个输出信号。为了识别该输出信号，需要经过等于或长于相应延迟时间的一段时间，其结果增加了充放电控制电路的检测时间，并因此可能增加电路制造成本。

发明内容

本发明可以解决现有技术中存在的上述问题，因此，本发明的一个目的是：在将等于或高于一个规定值的电压施加到充电类型电源的充电器连接端的情况中，通过输入缩短内部控制电路延迟时间的一个测试模式从而可以减少检测时间并减少了制造成本。

为了获得上述目的，根据本发明，提供了一种充放电控制电路，包括：用于蓄电池的过充电电压检测装置、过放电电压检测装置或过电流电压检测装置；一个内部控制电路，输入并处理来自所述过充电电压检测装置、所述过放电电压检测装置或所述过电流电压检测装置的信号并输出用于控制充放电操作的信号；以及，一个内部延迟电路，用于输入来自所述内部控制电路的所述信号并且在一个恒定延迟时间之后输出一个信号；其中，当将等于或高于一个规定值的电压施加到充电器连接端时，所述内部控制电路进入一个测试模式并且可以缩短所述内部延迟电路的延迟时间。

在上述充放电控制电路中，所述内部延迟电路包括：受到一个第一输入信号控制的一个第一晶体管；受到一个第二输入信号控制的一个第二晶体管；连接至所述第一晶体管的一个第一恒流源；连接至所述第二晶体管的一个第二恒流源；连接至所述第一恒流源和第二恒流源的一个电容器；一个参考电压源；一个连接至所述电容器和所述参考电压源的比较器；和，一个连接至所述电容器并且受到一个第三输入信号控制的第三晶体管。

附图说明

从下面参考附图的详细描述中将使本发明的这些和其它目的、特征以及效果变得更显著，其中：

图1是显示根据本发明的充电类型电源装置的电路框图的示意图；

图2是显示本发明中所使用的延迟电路一个例子的示意图；

图3是显示根据本发明的充电类型电源装置的另一个电路框图的示意图；

图4是显示根据本发明的充电类型电源装置的另一个电路框图的示意图；

图5是显示通用充电类型电源装置的电路框图的示意图。

具体实施方式

现在，将详细给出参考附图对本发明的一个最佳实施例进行的描述。

图1是显示包括根据本发明的充放电控制电路的充电类型电源装置的框图。在下文中，将参考图1描述本发明的一个实施例。图1的电路图仅显示了一个过充电检测电路。一个外部电源端+V0经一个开关电路102与蓄电池101的正极相连。通过充放电控制电路110来检测蓄电池101两端的电压，并响应该检测结果来开/关控制这个开关电路102。

充放电控制电路110包括用于将一个给定参考电压Vr提供给过充电检测比较器113的一个输入端的参考电压电路116，由电阻R0和R1组成的用于将蓄电池101端电压分压的分压电路111，由电阻R2、R3和R4组成的用于将过电流检测端电压分压的分压电路112，用于给出一个给定参考电压Vr到电压检测比较器114和115的参考电压电路117和118，以及内部控制电路120以及一个内部延迟电路121。在开关电路102和充电器连接端之间连接有过电流检测端。

通过充放电控制电路110的输出来控制开关电路102。在外部电源端+V0和-V0之间连接有用于给蓄电池101和负载103充电的充电器104，并且蓄电池101将电流提供到该充电器104上。

过充电检测比较器113比较通过分压电路111的电阻R0和R1来分压蓄电池101端电压所获得的被分压电压输出和参考电压电路116的参考电压Vr从而检测过充电状态。当输入到其正相输入端的分压输出电压电平大于参考电压Vr时，过充电检测比较器113输出一个高电平。

电压检测比较器114和115比较通过分压电路112的电阻R2、R3和R4来分压过电流检测端电压所获得的被分压电压输出和参考电压电路117和118的参考电压Vr从而检测该电压。当输入到其正相输入端的分压输出电压电平大于参考电压Vr时，电压检测比较器114输出一个低电平。当输入到其正相输入端的分压输出电压电平大于参考电压Vr时，电压检测比较器115输出一个高电平。

内部控制电路120将过充电检测比较器113和电压检测比较器114以及115的输出作为输入信号输入并输出一个信号到内部延迟电路121上。该内部延迟电路121将内部控制电路120的输出作为输入信号输入并在一个规定延迟时间之后输出控制开关电路102的一个信号。

在过充电状态中，过充电检测比较器113输出一个高电平，而内部控制电路120输出一个控制信号到内部延迟电路121。该内部延迟电路121将该输出电压作为输入信号输入并在一段规定延迟时间t1之后输出控制开关电路102的信号。

当过电流检测端的电压变得等于或高于规定电压V1时，电压检测比较器115的输出就变成高电平。当电压检测比较器115的输出变成高电平时，内部控制电路120变成能输出用于缩短内部延迟电路121延迟时间的控制信号的状态，并保持该状态。在过充电状态中，过充电检测比较器113输出高电平，而内部控制电路120将控制信号输出到内部延迟电路121中。内部延迟电路121将该输出电压作为输入信号输入并且在一段规定延迟时间t2之后输出控制开关电路102的信号。为了此目的，一旦过电流检测端变成等于或高于规定电压的电压V1时，将该延迟时间保持得较短。此后，在过充电延迟时间较短的状态中，可以检测过充电检测电压。

当过电流检测端电压变得等于或低于规定电压V2时，电压检测比较器114的输出变成高电平。当电压检测比较器114的输出变为高电平时，内部控制电路120消除输出用于缩短内部延迟电路121延迟时间的控制信号的状态，并且设置一个常规延迟时间t1。因此，一旦过电流检测端变成等于或低于规定电压的电压V2时，内部控制电路120就消除测试模式并变成常规状态。使用这种电路结构，在连接具有不正常高电压的充电器并且过电流检测端的电压变成等于或高于规定电压V1的情况中，断开假设与不正常充电器相连的开关电路102。在这种情况中，充放电控制电路110的延迟时间变得短了，并且可以缩短将高电压施加到蓄电池101上的持续时间以便于保护蓄电池101。

将参考图2描述该内部延迟电路的一个例子。恒定电流源203和204分别提供电流i1和i2。i1和i2的电流值不同以便于使i2大于i1。Pch晶体管201和202分别通过输入信号1和2在接通/断开状态之间改变。内部延迟电路控制着Pch晶体管201和202中哪个应该被接通/断开。如果不需要延迟时间，则Nch晶体管就给电容205放电并且使电压检测比较器207的输出变为低电平。

在正常状态中，一旦检测到过充电，该内部控制电路就向内部延迟电路输出一个控制信号，该控制信号断开Nch晶体管、接通Pch晶体管201并断开Pch晶体管202。用时间恒定电流i1给电容205充电，并使电压上升。当电容205两端电压超过参考电压源206的输出电压Vr时，电压检测比较器207的输出就变成高电平。该信号控制开关电路。此时，延迟时间变成

t1＝CVr/i1

当过电流检测端的电压等于或高于规定电压V1时，内部控制电路120变成延迟时间变短的测试模式。在这种情况下，一旦检测到过充电，该内部控制电路就向内部延迟电路输出一个控制信号，该控制信号断开Nch晶体管、接通Pch晶体管202并断开Pch晶体管201。用时间恒定电流i2给电容205充电，并使电压上升。当电容205两端电压超过参考电压源206的输出电压Vr时，电压检测比较器207的输出就变成高电平。该信号使开关电路断开。此时，延迟时间变成

t2＝CVr/i2在这种情况中，满足t1＞t2，并且可以改变延迟时间。

上述说明是延迟电路的一个例子，而在由时钟频率发生电路和一个计数器所组成的延迟电路中，计数器中的计数量可以改变，因此可以改变延迟时间。

同样，可以使用能够通过另外装置来改变延迟时间的延迟电路。另外，可以将一个开关设置在VSS一侧从而可以构造成如图3所示的充电类型的电源装置。

在这种情况中，当过电流检测端的电压变得等于或低于规定电压V1时，电压检测比较器115的输出就变成高电平。当电压检测比较器115的输出变成高电平时，内部控制电路120变成能输出用于缩短内部延迟电路121延迟时间的控制信号的状态，并保持该状态。为了此目的，一旦过电流检测端变成等于或低于规定电压的电压V1时，将该延迟时间保持得较短。此后，在过充电延迟时间较短的状态中，可以检测过充电检测电压。

当过电流检测端电压变得等于或高于规定电压V2时，电压检测比较器114的输出变成高电平。当电压检测比较器114的输出变为高电平时，内部控制电路120消除其中内部延迟电路121延迟时间变短的控制状态，并且设置一个常规延迟时间t1。出于此目的，一旦过电流检测端变成等于或低于规定电压的电压V2时，内部控制电路120就消除测试模式并变成常规状态。

所给出的上述描述仅是过充电情况，但是可以将相同的电路用于过放电情况。同样，可以将比较器用做电压检测装置，甚至通过用于使用CMOS晶体管的门限电压来检测电压的电压检测装置来构造相同的电路。同样，即使在其中以如图4所示那样串联一些蓄电池的情况中，也可以构造相同的电路。

如上所述，在将等于或高于规定电压的电压施加到充电类型电源装置的充电器连接端的情况中，可以引入用于缩短内部控制电路延迟时间的测试模式，并因此能够缩短检测时间并减少制造成本。同样，在其中连接带有不正常电压的充电器的情况中，可以缩短延迟时间从而保护蓄电池，并因此能够防止长时间地将过量电压施加到蓄电池上的情况发生。

上述对于本发明这些最佳实施例的说明体现出示意性和说明的目的。但是，这不倾向于穷尽或将本发明限制在所公开的准确形式中，根据上述教导各种修改和变型都是可能的，或者说从本发明的实践中可以获得的。选择并描述这些实施例是为了解释本发明的原理和其实际应用从而可以使本领域技术人员将本发明用于各种实施例中并且可以具有适合于所希望特定应用的各种变型。通过随后的权利要求以及其等效替代可以确定本发明的范围。

Claims (2)

1.一种充放电控制电路，包括：

用于蓄电池的过充电电压检测装置、过放电电压检测装置或过电流电压检测装置；

一个内部控制电路，输入并处理来自所述过充电电压检测装置、所述过放电电压检测装置或所述过电流电压检测装置的信号并输出用于控制充放电操作的信号；以及

一个内部延迟电路，用于输入来自所述内部控制电路的所述信号并且在一个恒定延迟时间之后输出一个信号；

其中，当将等于或高于一个规定值的电压施加到充电器连接端时，所述内部控制电路进入一个测试模式并且可以缩短所述内部延迟电路的延迟时间。

2.根据权利要求1的充放电控制电路，其中，所述内部延迟电路包括：

受到一个第一输入信号控制的一个第一晶体管；

受到一个第二输入信号控制的一个第二晶体管；

连接至所述第一晶体管的一个第一恒流源；

连接至所述第二晶体管的一个第二恒流源；

连接至所述第一恒流源和第二恒流源的一个电容器；

一个参考电压源；

一个连接至所述电容器和所述参考电压源的比较器；和

一个连接至所述电容器并且受到一个第三输入信号控制的第三晶体管。