TW201616767A - 電池充放電裝置 - Google Patents

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劉增群
孫銘騏
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碩頡科技股份有限公司
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply

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  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract

一種電池充放電裝置，包括充電單元、偵測單元以及放電單元。充電單元反應與充電單元之電壓輸入端耦接的充電電壓而對電池進行充電。偵測單元偵測充電電壓與充電單元的耦接狀態，於充電電壓移離充電單元時導通放電單元所提供的放電路徑，以使電池透過放電路徑對負載進行供電，並於充電電壓耦接至充電單元時關閉放電路徑，以使電池無法對負載進行供電。

Description

電池充放電裝置
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種電池充放電裝置。
隨著科技的發展，電池已成為可攜式電子裝置不可或缺的電力來源，例如MP3隨身聽、行動電話與筆記型電腦等，皆使用電池為主要電力來源。
目前可攜式電子裝置之電源供應方式主要分為兩種，一種是藉由其外接之電源供應器所提供，另一種則是由電池提供。由於可攜式電子裝置一般的使用地點多是位於戶外，在這種無法外接電源的情況下，可攜式電子裝置的電力就只能依靠其安裝的電池來供應，因此對於可攜式電子裝置來說，電池是最主要的電力供應來源。目前對於電池的充放電一般皆為透過在可攜式電子裝置內設置控制晶片來進行控制管理，然此種方式將使得電路結構變得較為複雜，且會花費較多的製造成本。
本發明提供一種電池充放電裝置，可有效簡化充放電電路，降低電池充放電裝置的製造成本。
本發明的電池充放電裝置，包括充電單元、偵測單元以及放電單元。其中充電單元耦接電池，藉由與充電單元之電壓輸入端耦接的充電電壓而對電池進行充電。偵測單元耦接充電單元之電壓輸入端，偵測充電電壓與充電單元的耦接狀態。放電單元耦接偵測單元與負載，偵測單元於充電電壓移離充電單元時導通放電單元所提供的放電路徑，以使電池透過放電路徑對負載進行供電，並於充電電壓耦接至充電單元時關閉放電路徑，以使電池無法對負載進行供電。
基於上述，本發明的實施例的充電單元與放電單元可直接反應與該充電單元之電壓輸入端耦接的充電電壓來進行電池的充電與放電管理，而不需藉由額外增加控制晶片來進行電池充放電的控制管理，因此可有效簡化充放電的電路，降低電池充放電裝置的採購與製造成本。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
102‧‧‧充電單元
104‧‧‧放電單元
106‧‧‧偵測單元
108‧‧‧整流單元
202‧‧‧限流單元
204‧‧‧分壓單元
206‧‧‧整流單元
C1‧‧‧電容
T1‧‧‧電壓輸入端
L1‧‧‧負載
D1‧‧‧蕭特基二極體
D2‧‧‧整流二極體
Dp‧‧‧寄生二極體
B1‧‧‧電池
VCC‧‧‧充電電壓
N1‧‧‧接點
V1‧‧‧電源電壓
Q1‧‧‧PNP雙載子電晶體
Rs‧‧‧可變電阻
R1、R2‧‧‧電阻
M1‧‧‧P型金屬氧化物半導體電晶體
G‧‧‧閘極
D‧‧‧汲極
S‧‧‧源極
A、B‧‧‧端點
圖1繪示本發明一實施例之電池充放電裝置的示意圖。
圖2繪示本發明一實施例之電池充放電裝置的線路圖。
圖1繪示本發明一實施例之電池充放電裝置的示意圖。請參照圖1，電池充放電裝置包括充電單元102、放電單元104、偵測單元106、整流單元108以及電容C1，其中整流單元108的陽極與陰極分別耦接充電單元102的電壓輸入端T1與負載L1，電容C1耦接於整流單元108的陰極與接地之間。在本實施例中整流單元108為以一個蕭特基二極體D1來實施，然並不以此為限。此外充電單元102耦接電池B1，且充電單元102的電壓輸入端T1可耦接至充電電壓VCC，以對電池B1進行充電，其中電池B1可例如為鋰電池，然不以此為限。放電單元104耦接偵測單元106、電池B1以及整流單元108與電容C1的共同接點N1，偵測單元106則更耦接充電單元102的電壓輸入端T1。
進一步來說，當充電電壓VCC耦接至充電單元102的電壓輸入端T1時，充電單元102可直接地反應與其耦接充電電壓VCC而對電池B1進行充電，且充電電壓VCC還可同時地透過整流單元108(蕭特基二極體D1)提供電源電壓V1給負載L1使用。另外，偵測單元106可偵測充電單元102的電壓輸入端T1是否耦接至充電電壓VCC。當充電電壓VCC移離充電單元102時，偵測單元106可導通放電單元104所提供的放電路徑，以使電池B1可透過放電路徑對負載L1進行供電。相反地，當充電電壓VCC耦 接至充電單元102時，偵測單元106可關閉放電路徑，使電池B1無法同時對負載L1進行供電。如此藉由充電單元102及/或放電單元104直接地與充電單元102之電壓輸入端T1耦接的充電電壓VCC來進行電池B1的充電與放電，可不需如習知技術般藉由額外增加控制晶片來進行電池B1充放電的控制管理，可有效簡化充放電的電路，降低電池充放電裝置的採購與製造成本。
圖2繪示本發明一實施例之電池充放電裝置的線路圖。 請參照圖2，詳細來說，圖1實施例之充電單元102在本實施例中可包括PNP雙載子電晶體Q1以及限流單元202，其中PNP雙載子電晶體Q1的射極耦接充電單元102的電壓輸入端T1，PNP雙載子電晶體Q1的集極耦接電池B1，另外限流單元202則耦接於PNP雙載子電晶體Q1的基極與集極之間。在本實施例中，限流單元202可例如以可變電阻Rs來實施，然並不以此為限。另外，放電單元104在本實施例中可由一P型金屬氧化物半導體電晶體M1來實施，P型金屬氧化物半導體電晶體M1的汲極耦接電池B1，源極耦接整流單元108與電容C1的共同接點N1，而P型金屬氧化物半導體電晶體M1的閘極則耦接偵測單元106。此外，P型金屬氧化物半導體電晶體M1具有寄生二極體Dp，其陽極與陰極分別耦接P型金屬氧化物半導體電晶體M1的汲極與源極。
另外，偵測單元106在本實施例中包括分壓單元204與整流單元206，其中分壓單元204耦接於整流單元108與電容C1的共同接點N1與接地之間，其可分壓電源電壓V1，以產生分壓 電壓至P型金屬氧化物半導體電晶體M1之閘極。而整流單元206之陽極與陰極分別耦接充電單元102的電壓輸入端T1以及P型金屬氧化物半導體電晶體M1之閘極。在本實施例中，分壓單元204為以電阻R1、R2來實施，電阻R1、R2串接於接點N1以及接地之間，且電阻R1、R2的共同接點耦接P型金屬氧化物半導體電晶體M1之閘極。另外，整流單元206在本實施例中為以一整流二極體D2來實施。
當充電電壓VCC耦接至充電單元102時，充電電壓VCC可透過整流單元108(蕭特基二極體D1)提供電源電壓V1給負載L1使用，並同時透過PNP雙載子電晶體Q1對電池B1進行充電，亦即藉由PNP雙載子電晶體Q1的集極電流對電池B1進行充電。其中PNP雙載子電晶體Q1的集極電流大小可藉由改變可變電阻Rs的電阻大小來進行調整，當可變電阻Rs的電阻越大時，PNP雙載子電晶體Q1的基極與集極電流越小。製造者可依據實際需求來調整可變電阻Rs的電阻大小，以使充電電流(亦即PNP雙載子電晶體Q1的集極電流)符合所使用之電池B1的規格。
此外，在充電電壓VCC耦接至充電單元102時，P型金屬氧化物半導體電晶體M1為截止的狀態。舉例來說，假設充電電壓VCC的電壓值為5V、蕭特基二極體D1的導通電壓為0.3V、整流二極體D2的導通電壓為0.7V，而P型金屬氧化物半導體電晶體M1的臨界電壓為1V。當充電電壓VCC耦接至充電單元102時，P型金屬氧化物半導體電晶體M1的閘極電壓為4.3V，而P 型金屬氧化物半導體電晶體M1的源極電壓則為5-0.3=4.7V，亦即P型金屬氧化物半導體電晶體M1的閘極與源極間的電壓差只有0.4V，其小於P型金屬氧化物半導體電晶體M1的臨界電壓(1V)，因此P型金屬氧化物半導體電晶體M1此時處於截止狀態。
另外，當充電電壓VCC自充電單元102的電壓輸入端T1被移除時，電池B1可透過P型金屬氧化物半導體電晶體M1對負載L1進行放電，以提供電源電壓V1至負載L1。舉例來說，假設電池B1飽和電壓為4.2V，P型金屬氧化物半導體電晶體M1的寄生二極體Dp的導通電壓為0.7V，而電阻R2、R1的電阻值相同，則當充電電壓VCC被移除時，P型金屬氧化物半導體電晶體M1在A點電壓約為3.5V，在B點電壓約為1.75V，兩者電壓差約為1.75V，其大於P型金屬氧化物半導體電晶體M1的臨界電壓(1V)，因此此時P型金屬氧化物半導體電晶體M1將處於導通狀態，電池B1可透過P型金屬氧化物半導體電晶體M1提供電源電壓V1至負載L1。
綜上所述，本發明的實施例可藉由充電單元與放電單元直接地反應與充電單元之電壓輸入端耦接的充電電壓來進行電池的充電與放電管理，藉由簡單的電路即可達到控制電池充放電的目的，而不需如習知技術般額外增加控制晶片來進行電池的充放電管理，因此相較於習知技術具備有效簡化充放電的電路，降低電池充放電裝置的採購與製造成本等優點。
102‧‧‧充電單元
104‧‧‧放電單元
106‧‧‧偵測單元
108‧‧‧整流單元
C1‧‧‧電容
T1‧‧‧電壓輸入端
L1‧‧‧負載
D1‧‧‧蕭特基二極體
B1‧‧‧電池
VCC‧‧‧充電電壓
N1‧‧‧接點
V1‧‧‧電源電壓

Claims (9)

  1. 一種電池充放電裝置，包括：一充電單元，耦接一電池，反應與該充電單元之電壓輸入端耦接的一充電電壓而對該電池進行充電；一偵測單元，耦接該充電單元之電壓輸入端，偵測該充電電壓與該充電單元的耦接狀態；以及一放電單元，耦接該偵測單元與一負載，該偵測單元於該充電電壓移離該充電單元時導通該放電單元所提供的一放電路徑，以使該電池透過該放電路徑對該負載進行供電，並於該充電電壓耦接至該充電單元時關閉該放電路徑，以使該電池無法對該負載進行供電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電池充放電裝置，其中該充電單元包括：一PNP雙載子電晶體，其射極耦接該充電單元的電壓輸入端，該PNP雙載子電晶體的集極耦接該電池；以及一限流單元，耦接於該PNP雙載子電晶體的基極與集極之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電池充放電裝置，其中該限流單元包括一可變電阻。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電池充放電裝置，更包括：一第一整流單元，其陽極與陰極分別耦接該充電單元的電壓輸入端與該負載；以及一電容，耦接於該第一整流單元的陰極與一接地之間，該第 一整流單元與該電容的共同接點反應該充電電壓提供一電源電壓給該負載。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的電池充放電裝置，其中該第一整流單元包括一蕭特基二極體。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的電池充放電裝置，其中該放電單元包括：一P型金屬氧化物半導體電晶體，其汲極耦接該電池，該P型金屬氧化物半導體電晶體之源極耦接該第一整流單元與該電容的共同接點，該P型金屬氧化物半導體電晶體之閘極耦接該偵測單元，該P型金屬氧化物半導體電晶體具有一寄生二極體，其陽極與陰極分別耦接該P型金屬氧化物半導體電晶體之汲極與源極。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的電池充放電裝置，其中該偵測單元包括：一分壓單元，耦接於該第一整流單元與該電容的共同接點以及該接地之間，分壓該電源電壓，以產生一分壓電壓給該P型金屬氧化物半導體電晶體之閘極；以及一第二整流單元，其陽極與陰極分別耦接該充電單元的電壓輸入端以及該P型金屬氧化物半導體電晶體之閘極。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的電池充放電裝置，其中該分壓單元包括：一第一電阻；以及一第二電阻，與該第一電阻串接於該第一整流單元與該電容 的共同接點以及該接地之間，該第一電阻與該第二電阻的共同接點耦接該P型金屬氧化物半導體電晶體之閘極以及該第二整流單元之陰極。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的電池充放電裝置，其中該第二整流單元包括一整流二極體。
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