TWI413337B - 具溫度控制功能之電池充電器電路及對電池充電的方法 - Google Patents

Description

具溫度控制功能之電池充電器電路及對電池充電的方法

本發明涉及一種電池充電器，具體而言，涉及一種能夠在電池充電過程中監視和調節充電晶片溫度從而防止積體電路(IC)過熱的電池充電器電路以及對電池充電的方法。

通常，在對電池進行充電時IC的溫度會升高。這種充電過程中的熱量是由IC功率消耗引起的，主要是由充電電流引起的。當充電電流減少時，熱量通常也會減少。這些年來業界有種種嘗試，試圖通過控制充電電流使其達到最優值，從而同時實現高效的充電且防止過熱。但其中某些方法被證明或是太複雜或是成本太高。因為大部分充電電池用於消費類電子產品，對於電子產品生產廠商來說，充電IC的成本是主要考慮的因素。本發明提出了一種能同時實現高效充電和過熱保護目的的高效且低廉的電路及其方法。

本發明揭示一種電池充電器，該電池充電器採用具有預定的最大溫度值的溫度感測器，通過來監視充電晶片溫度來監視IC溫度，或者直接監視IC溫度；並且還揭示一種電路，該電路可以在預定的最大溫度值時減少充電電流，從而實現防止IC溫度超過最大允許溫度值的目的。

儘管本發明的主要應用場合是控制充電晶片溫度和將充電IC溫度保持在預定的最大溫度值以下，但是本發明也可以用於其他類型的IC以控制其溫度。

本發明提供一種電池充電電路，包括：充電電流環路，用於對電池提供充電電流，其中所述充電電流隨調整電壓變化；控制環路，可根據充電晶片的溫度調節所述調整電壓；且其中當所述充電晶片溫度超過預定溫度閾值時，所述控制環路即通過降低所述調整電壓來減少所述充電電流。

本發明還提供一種對電池充電的方法，包括以下步驟：通過充電電路對所述電池提供充電電流，其中該充電電流隨調整電壓而變化；根據充電晶片溫度，通過控制環路來調節所述調整電壓；以及其中當所述充電晶片溫度超過預定溫度閾值時，由所述控制環路通過降低所述調整電壓來減少所述充電電流。

本發明還提供一種電池充電電路，包括：充電電流環路，通過積體電路對電池提供充電電流，其中所述充電電流隨調整電壓而變化；控制環路，用於根據積體電路溫度來調節所述調整電壓；且其中當所述積體電路溫度超過預定溫度閾值時，由所述控制環路通過降低所述調整電壓來減少所述充電電流。

本發明還提供一種對電池充電的方法，包括以下步驟：通過充電電路對所述電池提供充電電流，其中該充電 電流隨調整電壓而變化；根據具有所述充電電路和控制環路的積體電路的溫度，通過所述控制環路來調節所述調整電壓；以及其中當所述積體電路的溫度超過預定溫度閾值時，由所述控制環路通過降低所述調整電壓來減少所述充電電流。

本發明的目的在於監視充電IC的溫度。當充電IC的溫度超過某個預定溫度值時，本發明所述的電路將降低該IC的溫度。下面將具體描述實施方式。

如第1圖所示，溫度感測器(未示出)檢測充電晶片的溫度，並提供電壓信號Vdt至比較器U1的反相輸入端。電壓信號Vdt也可以通過直接監視IC溫度的溫度感測器(未示出)獲得。比較器U1的正相輸入端連接至參考電壓Vref和電阻R1的一端，電阻R1的另一端連接至電阻R2、金屬氧化物半導體場效應電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)M1的漏極以及放大器U2的正相輸入端。Vref是一個具有預定值的恒壓源所提供的參考電壓，Vdt是晶片溫度的一個函數，調整電壓Vreg為放大器U2的正相輸入端電壓。比較器U1的輸出端連接至MOSFET M1的柵極，MOSFET M1的源極接地，並連接至電阻R2的另一端。放大器U2的反相輸入端連接至MOSFET M2的源極以及電阻Rc的一端，放大器U2的輸出端連接至MOSFET M2的柵極。電 阻Rc的另一端接地。放大器U2和MOSFET M2一起組成一個電壓跟隨器，使得電阻Rc上的電壓Vx總是等於Vreg。MOSFET M2的漏極連接至電晶體Q1的集電極、基極以及電晶體Q2的基極。電晶體Q1和Q2的發射極均連接至輸入電壓Vsupply，Vsupply是由AC適配器提供的充電器電源。電晶體Q2的集電極連接至充電電池。I1為流過電阻Rc的電流，Iout為提供給充電電池的充電電流。電晶體Q1和Q2一起組成電流鏡，使得Iout與I1成比例關係。

當溫度感測器所檢測到的溫度上升時，其輸出的電壓信號Vdt的電平下降。當晶片溫度升高到一預定溫度，Vdt達到一預定值時，根據本發明的電路，晶片溫度將開始降低。其具體工作過程如下：當晶片溫度低於預定值時，Vdt高於Vref，MOSFET M1斷開，放大器U2的正相輸入端電壓Vreg由Vref經電阻R1、R2分壓獲得。當晶片溫度高於預定值時，Vdt低於Vref，MOSFET M1閉合，電阻R2被短路，Vreg降低。由於Iout=K×I1=K×Vx/Rc=K×Vreg/Rc，其中K為電流鏡設計常數。

故此時充電電流Iout也將減小。

上述的MOSFET也可以是連續可調電阻。

充電電流Iout對晶片溫度或IC溫度具有直接的影響，因為晶片溫度的熱量來源就是充電電流。在電池充電 過程中，晶片溫度的熱源由充電電流Iout和Q2處的電壓降△V產生。例如，熱源=Iout×△V。因此當充電電流Iout減少時，產生的熱量值也減少，從而充電晶片的溫度也降低。

在實施本發明時溫度感測器的選擇不是一個關鍵的評判標準，儘管不同的溫度感測器可能會產生不同電壓值。實施本發明時，可以調節電壓Vreg來獲得適合所選溫度感測器的最優值。

例如：最大晶片溫度設為120℃。

選擇符合條件的溫度感測器，當晶片溫度達到120℃時，Vdt為1.0V；當晶片溫度為0℃時，Vdt為1.35V。

Vref設為常量1.0V。

在給電池充電過程中，當晶片溫度達到121℃時，Vdt為0.95V，MOSFET M1閉合，Vreg降低，Vx降低，I1減少(I1=Vx/Rc)，最終Iout減少。因為充電電流減少，晶片溫度也會降低。

儘管本發明僅對幾種優選實施例進行討論，但是其他實施方式也是可能的。因此本發明權利要求所要保護的範圍不僅僅限於所揭示的幾種優選實施例。

Vreg‧‧‧調整電壓

Vref、Vx、Vreg‧‧‧電壓

Vdt‧‧‧電壓信號

Vsupply‧‧‧輸入電壓

U1‧‧‧比較器

U2‧‧‧放大器

R1、R2、RC‧‧‧電阻

Iout‧‧‧充電電流

參考說明書、附圖及權利要求書可更好地理解本發明的其他特徵、方案和優點，附圖中：

第1圖為本發明一個實施例的電池充電電路的示意圖。

Vreg‧‧‧調整電壓

Vref、Vx、Vreg‧‧‧電壓

Vdt‧‧‧電壓信號

Vsupply‧‧‧輸入電壓

U1‧‧‧比較器

U2‧‧‧放大器

R1、R2、RC‧‧‧電阻

Iout‧‧‧充電電流

Claims (20)

1. 一種電池充電電路，包括：充電電流環路，用於對電池提供充電電流，其中所述充電電流隨調整電壓變化；控制環路，能夠根據充電晶片溫度調節所述調整電壓；以及其中當所述充電晶片溫度超過預定溫度閾值時，所述控制環路通過降低所述調整電壓來減少所述充電電流。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電池充電電路，其特徵在於，其中所述電池充電電路是由輸入電壓供電的。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電池充電電路，其特徵在於，其中所述充電電流設為一個與調整電壓成比例的常量。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電池充電電路，其特徵在於，檢測所述充電晶片溫度，並將其作為晶片溫度指示電壓傳送給所述控制環路用於調節所述調整電壓。
5. 如申請專利範圍第1項所述的電池充電電路，其特徵在於，其中所述控制環路通過所述調整電壓來動態調製所述充電電流，以保持所述充電晶片溫度不超過所述預定溫度閾值。
6. 一種對電池充電的方法，包括以下步驟：通過充電電路對所述電池提供充電電流，其中該充電電流隨調整電壓而變化；根據充電晶片溫度，通過控制環路來調節所述調整電壓；以及其中當所述充電晶片溫度超過預定溫度閾值時，由所述控制環路通過降低所述調整電壓來減少所述充電電流。
7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟：以輸入電壓對所述充電電路供電。
8. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其特徵在於，其中所述充電電流設為一個與所述調整電壓成比例的常量。
9. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟：檢測所述充電晶片溫度；將所述充電晶片溫度轉化為晶片溫度指示電壓；將所述晶片溫度指示電壓傳送至所述控制環路；以及根據所述晶片溫度指示電壓來調節所述調整電壓。
10. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟：由所述控制環路通過所述調整電壓來動態調製所述充電電流，以保持所述充電晶片溫度不超過所述預定溫度閾值。
11. 一種電池充電電路，包括：充電電流環路，通過積體電路對電池提供充電電流，其中所述充電電流隨調整電壓而變化；控制環路，用於根據積體電路溫度來調節所述調整電壓；以及其中當所述積體電路溫度超過預定溫度閾值時，由所述控制環路通過降低所述調整電壓來減少所述充電電流。
12. 如申請專利範圍第11項所述的電池充電電路，其特徵在於，其中所述電路是由輸入電壓供電的。
13. 如申請專利範圍第11項所述的電池充電電路，其特徵在於，其中所述充電電流設為一個與所述調整電壓成比例的常量。
14. 如申請專利範圍第11項所述的電池充電電路，其特徵在於，檢測所述積體電路溫度，並將其作為積體電路溫度指示電壓傳送給所述控制環路用於調節所述調整電壓。
15. 如申請專利範圍第11項所述的電池充電電路，其特徵在於，其中所述控制環路通過所述調整電壓來動態調製所述充電電流，以保持所述積體電路溫度不超過所述預定溫度閾值。
16. 一種對電池充電的方法，包括以下步驟：通過充電電路對所述電池提供充電電流，其中該充電電流隨調整電壓而變化；根據具有所述充電電路和控制環路的積體電路的溫度，通過所述控制環路來調節所述調整電壓；以及其中當所述積體電路的溫度超過預定溫度閾值時，由所述控制環路通過降低所述調整電壓來減少所述充電電流。
17. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟：以輸入電壓對所述充電電路供電。
18. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其特徵在於，其中所述充電電流設為一個與調整電壓成比例的常量。
19. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟：檢測所述積體電路的溫度；將所述積體電路的溫度轉化為積體電路溫度指示電壓；將所述積體電路溫度指示電壓傳送至所述控制環路；以及根據所述積體電路溫度指示電壓來調節所述調整電壓。
20. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟：由所述控制環路通過所述調整電壓來動態調製所述充電電流，以保持所述積體電路的溫度不超過所述預定溫度閾值。