ITMI20120333A1 - Caricatore di batterie. - Google Patents

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Agatino Antonino Alessandro
Liliana Arcidiacono
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Description

DESCRIZIONE
della presente invenzione dal titolo:
“Caricatore di batterieâ€
La presente invenzione si riferisce a un caricatore di batterie.
Oggigiorno, telefoni cellulari, fotocamere digitali, notebook, netbook, tablet, eccetera sono diventati dispositivi elettronici di uso quotidiano. La potenza delle batterie di questi dispositivi elettronici decide la lunghezza temporale di utilizzo del dispositivo elettronico. I dispositivi elettronici quali telefoni cellulari, fotocamere digitali, notebook, netbook, tablet, eccetera, devono essere utilizzati con corrispondenti caricatori di batterie. In generale, questi caricatori di batterie sono unici per i corrispondenti dispositivi elettronici.
Normalmente, ciascun caricatore di batterie à ̈ fornito di un terminale di ingresso, come un terminale USB, per il collegamento alla linea elettrica per caricare la batteria e contemporaneamente fornire energia elettrica al dispositivo collegato alla batteria, come mostrato nella figura 1.
Il caricatore di batterie 20 della figura 1 comprende il terminale di ingresso USB IN, un blocco di controllo 10 configurato per controllare i transistori primo MI e secondo M2, disposti nel percorso tra il terminale di ingresso IN e i terminali di uscita SYS ed Ld, e i transistori terzo M3 e quarto M4, disposti nel percorso tra il terminale di ingresso IN e la batteria BAT a valle dei transistori MI, M2. Quando à ̈ presente una tensione di alimentazione in corrispondenza del terminale di ingresso IN, il blocco di controllo 10 accende i transistori M1-M4 per fornire energia elettrica ai carichi collegati ai terminali SYS ed Ld e per caricare la batteria BAT. Quando non à ̈ presente una tensione di alimentazione in corrispondenza del terminale di ingresso IN, il blocco di controllo 10 accende i transistori M3-M4 e spegne M1-M2, pertanto l’energia elettrica proveniente dalla batteria BAT alimenta i carichi collegati ai terminali SYS ed Ld e lo stesso caricatore di batterie.
Il blocco di controllo acquisisce un segnale di abilitazione CEN e un segnale di interruzione SD e comprende un blocco di modulazione della corrente atto a controllare il transistore M4. Inoltre, il blocco di controllo 10 Ã ̈ in grado di inviare un segnale di abilitazione EN a un blocco LDO configurato per alimentare un carico esterno con una tensione costante per mezzo del terminale di uscita Ld.
Inoltre, il caricatore di batterie comprende alcuni circuiti per effettuare la disconnessione della batteria quando si presenta un allarme, come la scarica di sovracorrente (OCD) o la scarica di sovratensione (OVD), specie nel caso di batterie economiche senza protezione interna, o quando la batteria non verrà utilizzata per un lungo periodo per evitare una scarica della batteria, vale a dire la cosiddetta “modalità di spedizione†.
Alla luce dello stato della tecnica, uno scopo della presente invenzione à ̈ fornire un dispositivo caricatore di batterie che riduca la scarica di una batteria quando si verifica un allarme della batteria oppure durante la modalità di spedizione.
In accordo con la presente invenzione, questo scopo à ̈ raggiunto per mezzo di un caricatore di batterie comprendente un terminale di alimentazione di ingresso configurato per acquisire un segnale di alimentazione, un terminale di batteria configurato per essere collegato a una batteria e almeno un terminale di uscita, un†̃ interruttore disposto nel percorso elettrico tra il terminale di batteria e detto almeno un terminale di uscita, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento configurato per memorizzare dati informativi indicativi di una condizione di allarme della batteria e per aprire Γ interruttore quando si verifica detta condizione di allarme, il segnale di alimentazione essendo assente e la batteria alimentando detto almeno un terminale di uscita, e per chiudere Γ interruttore quando detto segnale di alimentazione viene acquisito sul terminale di alimentazione di ingresso .
Le caratteristiche e i vantaggi della presente invenzione diventeranno evidenti a partire dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione della stessa, illustrata soltanto a titolo di esempio non limitante nei disegni allegati, in cui:
la figura 1 mostra un dispositivo caricatore di batterie in accordo con la tecnica anteriore;
la figura 2 mostra un dispositivo caricatore di batterie in accordo con la presente invenzione;
la figura 3 mostra un diagramma a blocchi del funzionamento del caricatore di batterie in accordo con la presente invenzione;
la figura 4 Ã ̈ un diagramma temporale di alcuni segnali in gioco nel dispositivo caricatore di batterie nella figura 2.
Un dispositivo caricatore di batterie in accordo con la presente invenzione à ̈ mostrato nella figura 2.
Il caricatore di batterie comprende un terminale di alimentazione di ingresso IS, per esempio un terminale USB, configurato per acquisire un segnale di alimentazione Vdd, un terminale di batteria BT configurato per essere collegato a una batteria 100, almeno un terminale di uscita SYS, Ld, un’interruttore M3 disposto nel percorso elettrico 11 tra l’almeno un terminale di uscita SYS, Ld e detto terminale di batteria BT.
Preferibilmente, il caricatore di batterie comprende due terminali di uscita SYS ed Ld e due interruttori MI e M2 disposti nel percorso elettrico 12 tra il terminale di alimentazione di ingresso IS e i terminali di uscita SYS, Ld. Preferibilmente, un blocco di circuito LDO Ã ̈ collegato al percorso elettrico 12, a valle dei interruttori MI e M2, e provvede ad alimentare il terminale di uscita Ld con una tensione costante. Gli interruttori MI e M2 sono controllati mediante un blocco di circuito di controllo 40.
Il caricatore di batterie comprende un elemento 30, per esempio un latch, configurato per memorizzare un’informazione di dati indicativa di una condizione di allarme, dove la condizione di allarme à ̈ una condizione di cattivo funzionamento della batteria quando la batteria 100 alimenta il blocco LDO e il terminale di uscita SYS, oppure una condizione di spedizione, vale a dire quando la batteria non à ̈ utilizzata per un lungo periodo.
La condizione di cattivo funzionamento à ̈ una condizione di scarica di sovraconente (OCD) oppure una condizione di scarica di sovratensione (OYD) che sono rilevate mediante i primi 41 e i secondi 42 mezzi, preferibilmente appartenenti al caricatore di batterie; la condizione di spedizione à ̈ controllata mediante un segnale esterno SD. Ne consegue che, in presenza del segnale SD o quando i primi 41 o secondi 42 mezzi emettono segnali OC, OV indicativi della condizione OCD o OVD e la batteria 100 alimenta il blocco LDO e il terminale di uscita SYS, si verifica la condizione di allarme e il latch 30 memorizza i dati indicativi di detta condizione di allarme e apre il interruttore M3 quando si verifica detta condizione di allarme, con il segnale di alimentazione Ydd assente.
Un ulteriore interruttore M4 à ̈ disposto nel percorso 11 tra il terminale BT e rintenuttore M3; l’interruttore M4 consente il caricamento della batteria 100 quando la tensione di alimentazione Vdd à ̈ presente in corrispondenza del terminale di alimentazione di ingresso IS ed à ̈ controllato mediante un circuito di controllo 45. Gli interruttori M3 ed M4 sono preferibilmente transistori PMOS e i primi mezzi 41 comprendono un comparatore avente i terminali di ingresso invertente e non invertente collegati ai terminali di drain dei transistori M3 ed M4 e che emette il segnale OC quando il segnale in corrispondenza dell’ingresso invertente à ̈ più alto del segnale in corrispondenza del terminale di ingresso non invertente, vale a dire che vi à ̈ una condizione di scarica di sovracorrente.
I secondi mezzi 42 comprendono un comparatore avente i terminali di ingresso invertente e non invertente collegati al terminale di drain del transistore M4 e un riferimento di tensione REF e che emette il segnale OY quando il segnale in corrispondenza dell’ingresso invertente à ̈ più alto del segnale REF, vale a dire che vi à ̈ una condizione di scarica di sovratensione.
Un blocco di circuito logico 15 Ã ̈ configurato per acquisire il segnale OC e OV dai primi e secondi mezzi 41 , 42 e il segnale SD e per generare un segnale S_SH in risposta al segnale acquisito soltanto quando la batteria 100 alimenta il blocco LDO e il terminale di uscita SYS; il segnale S_SH Ã ̈ inviato al latch 30 per memorizzare le informazioni.
Inoltre, il blocco di circuito logico 15 à ̈ configurato per azzerare il latch 30 per mezzo di un segnale R_SH quando il segnale di alimentazione Vdd à ̈ acquisito in corrispondenza del terminale di alimentazione di ingresso IS. Il caricatore di batterie in accordo con l’invenzione comprende un rilevatore di tensione 43 configurato per rilevare la presenza della tensione di alimentazione Vdd in corrispondenza del terminale di ingresso di alimentazione IS e per emettere un segnale Dect-Vdd in risposta al rilevamento,.
II blocco logico à ̈ alimentato mediante il blocco LDO e acquisisce il segnale SH in corrispondenza dell’uscita dal latch 30. Il blocco di circuito logico 15 à ̈ preferibilmente un blocco di circuito digitale configurato per acquisire un segnale di clock CLK proveniente da un oscillatore 46 alimentato dal blocco LDO; preferibilmente, il blocco di circuito digitale à ̈ implementato mediante un microcontrollore, ed un elemento di memoria che memorizza un firmware in grado di impostare il microcontrollore.
I segnali S_SH, R SH ed SD sono preferibilmente segnali a impulsi, come mostrato nella figura 4; il latch 30 comprende un primo e un secondo invertitore 31, 32 aventi il terminale di ingresso collegato rispettivamente ai terminali di drain dei transistori NMOS MR e MS aventi i terminali di source collegati a massa GND e pilotati rispettivamente dai segnali R_SH e S_SH; i resistori Rr e Rs sono collegati tra i gate di controllo dei transistori MR e MS e la massa GND. Il caricatore di batterie comprende i diodi D3 e D4 aventi i catodi in comune e collegati ai terminali di source di M3 ed M4 e gli anodi collegati ai terminali di drain dei transistori M3 ed M4; il collegamento dei terminali di source di M3 ed M4 con il latch 30 consente Γ alimentazione del latch 30.
Quando à ̈ presente l’impulso dei segnali S_SH e SD in corrispondenza del terminale di gate del transistore MS, il latch 30 à ̈ impostato e il segnale SH spegne il transistore M3, mentre quando à ̈ presente l’impulso del segnale R_SH in corrispondenza del terminale di gate del transistore MR, il latch 30 à ̈ azzerato e il segnale SH accende il transistore M3.
Il caricatore di batterie in accordo con la presente invenzione funziona secondo il seguente metodo, come mostrato nella figura 3.
Quando, nella fase Al, à ̈ presente una condizione di OCD, OVD o di modalità di spedizione, vale a dire quando à ̈ acquisito uno tra i segnali OC, OV ed SD dal blocco di circuito 15 e la batteria 100 alimenta il blocco LDO e il terminale di uscita SYS, il blocco di circuito 15 imposta il latch 30 mediante il segnale S_SH; il latch 30 spegne il transistore M3 .
Se à ̈ rilevata la tensione di alimentazione Vdd in corrispondenza del terminale di ingresso IS mediante il segnale Dect-Vdd, il circuito di controllo 40 accende i transistori MI ed M2 così che i terminali SYS e il blocco LDO siano alimentati dalla tensione Vdd nella fase Al .
Il blocco LDO alimentato dal segnale Vdd alimenta a sua volta il blocco di circuito digitale 15 nella fase A3; quest’ultimo invia un segnale di azzeramento R_SH al terminale di gate del transistore MR per azzerare il latch 30 e il segnale SH accende il transistore M3. Il transistore M4 à ̈ acceso dal blocco caricatore 45 alimentato dal blocco caricatore 45 alimentato dal blocco LDO; in questo modo, la batteria 100 à ̈ alimentata mediante la tensione Vdd per mezzo del percor so elettrico 11.
Se il terminale di ingresso IS Ã ̈ disconnesso dalla tensione di alimentazione Vdd nella fase A4, il terminale SYS e il blocco LDO sono alimentati dalla batteria 100 con i transistori M3 ed M4 accesi.
Il vantaggio del caricatore di batterie in accordo con la presente invenzione à ̈ che il consumo di corrente nel caso di detta condizione di allarme à ̈ vicino allo zero.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Caricatore di batterie comprendente un terminale di alimentazione di ingresso (IS) configurato pei acquisire un segnale di alimentazione (Vdd), un terminale di batteria (BT) configurato per essere collegato a una batteria (100) e almeno un terminale di uscita (SYS, Ld), un’interruttore (M3) disposto nel percorso elettrico (11) tra il terminale di batteria (BT) e detto almeno un terminale di uscita (SYS, Ld), caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento (30) configurato per memorizzare un’informazione indicativa di una condizione di allarme (OCD, OVD, SM) della batteria e per aprire l’interruttore quando si verifica detta condizione di allarme, il segnale di alimentazione essendo assente e la batteria alimentando detto almeno un terminale di uscita, e per chiudere l’interruttore quando detto segnale di alimentazione à ̈ acquisito sul terminale di alimentazione di ingresso.
  2. 2. Caricatore di batterie secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento (30) Ã ̈ un latch.
  3. 3. Caricatore di batterie secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta condizione di allarme à ̈ una scarica di sovracorrente o una scarica di sovratensione o una modalità di spedizione della batteria.
  4. 4. Caricatore di batterie secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di comprendere primi mezzi (41) configurati per rilevare la condizione di scarica di sovracorrente e secondi mezzi (42) configurati per rilevare la condizione di scarica di sovratensione, detti primi e secondi mezzi essendo atti a emettere un primo (OC) e un secondo (OV) segnale di uscita in risposta ai rilevamenti.
  5. 5. Caricatore di batterie secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di comprendere un circuito di controllo (15) configurato per acquisire segnali di uscita primo (OC) e secondo (OV) dei mezzi primo (41) e secondo (42) e un segnale esterno (SD) indicativo della condizione di modalità di spedizione, detto circuito di controllo (15) essendo configurato per emettere un segnale di set (S_SH) per il latch (30) in risposta alla ricezione di uno tra il primo (OC) o il secondo (OV) segnale di uscita o il segnale esterno (SD) quando la batteria alimenta detto almeno un terminale di uscita, detto circuito di controllo (15) essendo configurato per emettere un segnale di reset (S_SH) per il latch (30) in risposta alla ricezione di un ulteriore segnale indicativo della presenza di una tensione di alimentazione (Vdd) sul terminale di alimentazione di ingresso (IS).
  6. 6. Caricatore di batterie secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo (LDO) configurato per emettere una tensione costante, detto dispositivo essendo collegato a detto almeno un terminale di uscita ed essendo alimentato dal segnale di alimentazione (Vdd) o dalla batteria (100), il segnale di alimentazione essendo assente, detto dispositivo essendo configurato per alimentare detto circuito di controllo (15).
  7. 7. Caricatore di batterie secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un altro percorso elettrico (12) tra il terminale di alimentazione di ingresso (IS) e detto almeno un terminale di uscita e un ulteriore percorso tra il terminale di alimentazione (IS) e detto terminale di batteria (BT).
  8. 8. Caricatore di batterie secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto interruttore à ̈ un transistore MOS (M3) avente un primo diodo intrinseco (D3), detto percorso elettrico comprendendo un altro transistore MOS (M4) che include un secondo diodo intrinseco (D4) avente il catodo in comune con il primo diodo intrinseco e con i terminali di source dei transistori MOS, detto caricatore di batterie comprendendo una linea di collegamento elettrico tra il catodo del primo e del secondo diodo intrinseco e il latch per alimentare il latch.
  9. 9. Gruppo batteria comprendente una batteria (100) e un caricatore di batterie secondo quanto definito in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
  10. 10. Metodo di funzionamento di un caricatore di batterie, detto caricatore di batterie come un terminale di alimentazione di ingresso (IS) configurato per acquisire un segnale di alimentazione (Vdd), un terminale di batteria (BT) configurato per essere collegato a una batteria (100) e almeno un terminale di uscita (SYS, Ld), un’interruttore (M3) disposto nel percorso elettrico (11) tra il terminale di batteria (BT) e detto almeno un terminale di uscita (SYS, LD), caratterizzato dal fatto di comprendere: - memorizzare (Al) informazioni rappresentative di una condizione di allarme (OCD, OVD, SM) della batteria e aprire il interruttore quando si verifica detta condizione di allarme, il segnale di alimentazione essendo assente e la batteria alimentando detto almeno un terminale di uscita, - chiudere (A2, A3) l’interruttore quando detto segnale di alimentazione à ̈ acquisito in corrispondenza del terminale di alimentazione di ingresso.
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