TW200934042A - Charging and discharging control circuit and charging type power supply device - Google Patents

Description

200934042 九、發明說明 . 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種控制二次電池的充放電之充 制電路及內藏該充放電控制電路之充電式電源裝置与 【先前技術】 近年來，伴隨著電子機器的小型化、攜帶型化 Φ 二次電池的利用越來越盛行。可以舉出鋰二次電池 廣泛使用的二次電池。鋰二次電池係被指出有由： 電、過放電所造成之電池的破損、劣化、低壽命化 問題。尤其是超過安全的電池電壓範圍持續進行充 充電狀態的鋰二次電池係有加熱•破裂的危險性， ' 於保護此項的充放電控制電路係要求高信賴性。又 放電控制電路大多是搭載在攜帶用機器的電池上， 然要使電路小型化。 ❹ 充放電控制電路係檢測過充電、過放電、過電 、 狀態後控制充放電電流。一般而言，充放電控制電 了回避由於雜訊等的影響所造成的誤動作，當檢測 狀態時，分別有對應的延遲時間確定檢測。一般而 充電檢測的延遲時間係設定爲數百mS至數S程度》 然而在充電電流以脈衝狀間歇性供給時，正常 會有無法檢測出過充電的情況。第4圖係爲顯示供 狀的充電電流時之二次電池的電壓圖。區間tH爲 電電流的區間，區間tL爲不供給充電電流的區間 放電控

，使得 作爲最 於過充 等很多 電之過 因此對 因爲充 因此當 流等的 路係爲 出各種 言，過 情況下 給脈衝 供給充 。tCU -5- 200934042 ' 爲過充電檢測的延遲時間。在區間tH中’藉由將電流流 • 通二次電池內部阻抗，二次電池的電壓爲超過充電禁止電 壓。但是，在區間t L中由於沒有流通電流’因此二次電 池的電壓爲降低到過充電禁止電壓之下。此時’若是tCU >tH的話，因爲在延遲時間之間二次電池的電壓係降低到 充電禁止電壓之下，因此過充電檢測的訊號被重設。因 此，在沒檢測出過充電下，充電控制電路係無法禁止充 〇 電。 爲了解決該課題，開發了如第5圖所示之充放電控制 電路的控制方法（參照專利文獻1)。第5圖之充放電控 制電路的控制方法係爲在延遲時間tCU之間，設置比區間 tL更長的無視時間。藉此，在延遲時間tCU之間即使二 ' 次電池電壓一下子降低到充電禁止電壓之下，若是降低的 時間爲區間tL的話，充電控制電路係能夠禁止充電。 [專利文獻1]日本特開2003-257202號 ❹ 【發明內容】 (發明所欲解決之課題） 然而，在如第5圖所示之充電控制電路的控制方法 中，會發生以下的問題。換言之，在與脈衝狀充電的同 時，也進行脈衝狀的放電之情況下，一旦禁止充電後立即 解除充電禁止。該現象係如第6圖所示。藉由過充電檢測 禁止充電後，在利用脈衝放電將二次電池電壓降低到充電 禁止解除電壓之下的情況，解除充電禁止狀態。若是解除 -6 - 200934042 - 充電禁止狀態，利用充電器開始再度充電，在延遲時間 - tcu之間使得電池電壓再次上昇。爲了回避該問題，考量 了將充電禁止解除電壓變得更低。 在第7圖係爲顯示一般的充電式電源裝置的方塊圖。 充電式電源裝置11係具備二次電池2、充放電控制電路 100、及充放電電流控制電路10。在充電禁止狀態下，因 爲關閉充電控制用電晶體1 2，因此放電電流係經由充電控 D 制用電晶體12的寄生二極體14加以流通。在放電電流爲 多的情況下，對於寄生二極體14會造成過大的負載，而 有劣化或是破損的情況。因此，藉由將充電禁止解除電壓 變得更低，回避利用脈衝放電之充電禁止解除的方法係在 確保充電式電源裝置的安全性的觀點看來爲不適合的。 ' 本發明係有鑑於上述課題而開發出來的，以提供對應 脈衝放電之充放電控制電路，安全控制二次電池的充放電 爲目的。進一步，爲了解決上述課題，以不會導致充放電 〇 控制電路的電路規模過大增加，提供攜帶性優之小型充電 式電源爲目的。 (解決課題之手段） 爲了解決習知的課題，將本發明之充放電控制電路、 及具備其之充電式電源裝置如以下加以構成。 本發明之充放電控制電路，係爲控制二次電池的充放 電之充放電控制電路，其特徵爲具備：過充電電壓檢測手 段；接受前述過充電電壓檢測手段所輸出的訊號，在計算 200934042 既定的延遲時間後輸出前述訊號之延遲手段； 過充電電壓檢測手段所輸出的訊號、及前述延 出的訊號，切換前述延遲手段的延遲時間之延 手段，前述延遲手段係具有計算第1延遲時間 第1延遲時間更短的第2延遲時間之切換手段 時間切換手段係在從由於過充電之充電禁止狀 止解除後，將切換爲前述第2延遲時間的訊號 延遲電路，前述延遲手段係利用前述第2延遲 充電。 又本發明之充電式電源裝置係爲具備：串 接充放電器端子的二次電池與充放電電流控制 接前述二次電池的兩端端子與電壓檢測端子， 電電流控制電路與控制訊號輸出端子之如申請 1至4項中任一項之充放電控制電路的充電式霄 φ (發明之效果） 若是根據本發明的充放電控制電路及具備 電源裝置，提供對應脈衝放電之充放電控制電 安全控制二次電池的充放電。進一步，不會導 制電路的電路規模過大增加，而能夠提供攜帶 充電式電源。 【實施方式】 第1圖係爲本實施形態之充放電控制電路 及接受前述 遲手段所輸 遲時間切換 、及比前述 ，前述延遲 態的充電禁 輸出至前述 時間檢測過 聯連接在連 電路；及連 並連接充放 專利範圍第 i源裝置》 其之充電式 路，而能夠 致充放電控 性優之小型 、及具備其 200934042 • 之充電式電源裝置的方塊圖。 - 本實施形態之充電式電源裝置1係具備：二次電池 2、 充放電控制電路3、及充放電電流控制電路10。充放 電控制電路3係具備：電壓檢測電路5、延遲電路6、延 遲時間切換電路7、及控制訊號輸出電路8。充放電電流 控制電路1 〇係具備放電控制用電晶體1 1、及放電控制用 電晶體12。 φ 充放電控制電路3係連接二次電池2的兩端端子與電 壓檢測端子，連接充放電電流控制電路10與控制訊號輸 出電路端子。電壓檢測電路5係以檢測二次電池2的過充 電電壓或過放電電壓的方式，而具備在充放電控制電路 3。 本實施形態之電壓檢測電路5係爲檢測過充電電壓 " 者。延遲電路6係從電壓檢測電路5輸入已檢測的過充電 電壓之檢測訊號，在一定的延遲時間後將檢測訊號輸出至 控制訊號輸出電路8。控制訊號輸出電路8係因應檢測訊 Φ 號，將控制充電及放電的訊號輸出至充放電電流控制電路 10。 其中，延遲電路6係根據來自延遲時間切換電路7的 訊號具備切換延遲時間的機能。延遲時間切換電路7係根 據電壓檢測電路5及延遲電路6的訊號，將切換延遲電路 6的延遲時間之訊號輸出至延遲電路6。換言之，延遲時 間切換電路7係在充電禁止解除後，將切換爲比通常的延 遲時間之第1延遲時間更短的第2延遲時間之訊號輸出至 延遲電路6。延遲電路6係根據該訊號，利用第2延遲時 -9 - 200934042 - 間進行過充電檢測。又延遲電路6也計算比第1延遲時間 - 更短比第2延遲時間更長之用以復歸至第1延遲時間的定 時。定時係爲當解除充電禁止時計算一定時間，當在該期 間檢測出過充電時立即重設。又當在檢測出過充電前定時 計算已結束時，延遲電路6係使延遲時間切換電路7輸出 訊號。藉此，延遲時間切換電路7係停止切換爲第2延遲 時間的訊號之輸出。 φ 第2圖係爲顯示本實施形態之充放電控制電路的延遲 電路之一例的方塊圖。 延遲電路6係具備計算延遲時間之發振電路21、分頻 電路22、開關23及24。分頻電路22係利用複數段的正 反器電路FF1加以構成。 ' 發振電路21係使輸出與正反器電路FF1及開關24連 接。分頻電路22係利用開關23，分爲正反器電路FF1到 FFn、與正反器電路FFn+Ι到FFm。又正反器電路FFn+1 〇 的輸入係以能夠選擇介由閧關23輸入正反器電路FFn的 訊號、或是介由開關24輸入發振電路21的訊號之方式加 以連接。又正反器電路FFn、與正反器電路FFm的輸出係 與延遲時間切換電路7及控制訊號輸出電路8連接。發振 電路2 1係根據電壓檢測電路5的訊號控制動作的開始及 停止。開關23及24係根據延遲時間切換電路7的訊號控 制開/關。 如第2圖所示之充放電控制電路3係進行如下所示的 動作，並從由於脈衝放電電流的過充電具有保護電路的機 -10- 200934042 • 會巨。 - 首先，當根據來自低電壓的充電檢測出過充電時’將 訊號從電壓檢測電路5輸出至發振電路21 ’並開始發振。 又將訊號從電壓檢測電路5輸出至延遲時間切換電路7。 此時，延遲時間切換電路7係由於爲通常的過充電檢測’ 因此將開關23控制爲關’開關24控制爲開。換言之，在 第1延遲時間tCUl後將第1延遲訊號sCUl由正反器電 φ 路FFm輸出。在第1延遲時間tCUl之間，當使電壓檢測 電路5繼續檢測過充電時，延遲電路6係將第1延遲訊號 sCUl輸出至控制訊號輸出電路8。因此，充電放控制電路 3係以禁止充電的方式，控制放電控制用電晶體12。 其次，在利用放電從充電禁止狀態解除充電禁止之 ' 時，將訊號從電壓檢測電路5輸出至發振電路21 ’並開始

發振。又將訊號從電壓檢測電路5輸出至延遲時間切換電 路7。此時，延遲時間切換電路7係由於爲充電禁止解 φ 除，將開關23及24控制爲開。換言之’在定時時間tC 後將定時訊號sC由正反器電路FFn輸出’並在正反器電 路FFn+Ι之後不傳送訊號。 此時，當在充電禁止解除的狀態下經過定時時間tc 時，延遲時間切換電路7係重設爲通常的等待過充電檢測 之狀態。又當在經過定時時間tC之前檢測出過充電時’ 將訊號由電壓檢測電路5輸出至延遲時間切換電路7。延 遲時間切換電路7係由於爲充電禁止解除後之過充電檢 測，將開關24控制爲閉，並將發振電路21的訊號傳送到 -11 - 200934042 • 正反器電路FFn+l之後。換言之’在第2延遲時間tCU2 - 後將第2延遲訊號sCU2由正反器電路FFm輸出。在第2 延遲時間tCU2之間，當使電壓檢測電路5繼續檢測過充 電時，延遲電路6係將第2延遲訊號sCU2輸出至控制訊 號輸出電路8。因此，充放電控制電路3係以禁止充電的 方式，控制放電控制用電晶體1 2。 其中，第1延遲時間tcui '第2延遲時間tCU2、及 0 定時時間tc係設定爲滿足tCUl>tC>tCU2的關係。 在第3圖係顯示在具備上述之充放電控制電路3之充 電式電源裝置1連接脈衝充放電器4時之二次電池2的電 壓。在將脈衝充放電器4連接在充電式電源裝置1時，因 爲使二次電池2的電壓如第3圖所示加以控制，因此能夠 安全控制二次電池的充放電。 再者，藉由將充放電控制電路3如第2圖所示加以構 成，換言之利用分割分頻電路2後再使用，能夠同時計算 〇 tc及tCU2，不會招致電路規模的過大增加，而能夠提供 攜帶性優的小型充電式電源。 【圖式簡單說明】 第1圖係爲本實施形態之充放電控制電路、及具備其 之充電式電源裝置的方塊圖。 第2圖係爲顯示本實施形態之充放電控制電路的延遲 電路之一例的方塊圖。 第3圖係爲顯示將脈衝充放電器連接在具備本實施形 -12- 200934042 態之充放電控制電路的充電式電源裝置時之二次電池的電 * 壓圖。 第4圖係爲顯示將脈衝狀的充電電流供給至具備習知 的充放電控制電路之充電式電源裝置時之二次電池的電壓 圖。 第5圖係爲顯示將脈衝狀的充電電流供給至具備習知 的充放電控制電路之充電式電源裝置時之二次電池的電壓 © 圖。 第6圖係爲顯示將脈衝充放電器連接在具備習知的充 放電控制電路之充電式電源裝置時之二次電池的電壓圖。 第7圖係爲顯示充電式電源裝置的方塊圖。 【主要元件符號說明】 1 :充電式電源裝置 2 :二次電池 φ 3 :充放電控制電路 4 :脈衝充放電器 5 :電壓檢測電路 6 :延遲電路 7 :延遲時間切換電路 8 :控制訊號輸出電路 1 〇 :充放電電流控制電路 1 1 :放電控制用電晶體 1 2 :放電控制用電晶體 -13- 200934042 14 :寄生二極體 - 21 :發振電路 22 :分頻電路 23 :開關 24 :開關 1〇〇:充放電控制電路 tCUl :第1延遲時間 Q tCU2 :第2延遲時間 t C :定時時間 sCUl :第1延遲訊號 sCU2 :第2延遲訊號 sC :定時訊號 tH :供給充電電流區間 tL :沒供給充電電流區間 FF1、F F η > FFn+1、F F m ：正反器電路 ❹ -14-

Claims (1)

1. 200934042 十、申請專利範圍 ' 1· 一種充放電控制電路，係爲控制二次電池的充放電 之充放電控制電路，其特徵爲具備： 過充電電壓檢測手段； 接受前述過充電電壓檢測手段所輸出的訊號，在計算 既定的延遲時間後輸出前述訊號之延遲手段；及 接受前述過充電電壓檢測手段所輸出的訊號、及前述 〇 延遲手段所輸出的訊號，切換前述延遲手段的延遲時間之 延遲時間切換手段， 前述延遲手段係具有計算第1延遲時間、及比前述第 _ 1延遲時間更短的第2延遲時間之切換手段， 前述延遲時間切換手段係在從由於過充電之充電禁止 狀態的充電禁止解除後，將切換爲前述第2延遲時間的訊 號輸出至前述延遲電路， 前述延遲手段係利用前述第2延遲時間檢測過充電。 Φ 2.如申請專利範圍第1項之充放電控制電路，其中， 前述延遲手段係進一步具有用以由前述第2延遲時間 復歸至前述第1延遲時間之定時手段， 在前述定時手段計算結束後，係利用前述第1延遲時 間檢測過充電。 3. 如申請專利範圍第2項之充放電控制電路，其中， 前述定時手段所計算的定時時間係比前述第1延遲時 間更短，比前述第2延遲時間更長。 4. 如申請專利範圍第2項之充放電控制電路，其中， -15- 200934042 ' 前述延遲手段係具備複數個正反器電路及開關電路， 1 藉由利用前述開關電路分割前述複數個正反器電路， 同時計算前述第2延遲時間、及前述定時時間。 5.—種充電式電源裝置，係具備： 串聯連接在連接充放電器端子之二次電池與充放電電 流控制電路；及 連接前述二次電池的兩端端子與電壓檢測端子，並連 〇 接充放電電流控制電路與控制訊號輸出端子之如申請專利 範圍第1至4項中任一項之充放電控制電路。 ❹