TWI573369B - 充電裝置及控制方法 - Google Patents

Description

充電裝置及控制方法

本發明涉及一種充電裝置及控制方法。

隨著科技的發展，電池已成為不可或缺的電力來源，例如MP3、手機、筆記本電腦等，皆使用電池作為動力源。在電池充電過程中會出現虛電現象。所謂虛電是指當為電池充電時，電池電壓會高於實際標準，但是一旦停止充電時，電池電壓會低於實際標準，而造成電池電量使用時間减少，同時經常的充放電亦會縮短電池使用壽命。

為解决現有技術中電池充電時的虛電現象，有必要提供一種充電裝置及控制方法。

本發明提供一種充電裝置，其至少包括充電狀態與保護狀態兩種工作狀態；其包括一電源輸入端、一開關單元、一保護單元，該開關單元連接於該電源輸入端電與電池之間，該保護單元分別連接該開關單元與電池；該開關單元經導通與截止控制該充電裝置在充電狀態與保護狀態的切換，該保護單元還包括一偵測模組及一比較模組，該偵測模組用於偵測電池電壓並輸出相對應的偵測電壓，該比較模組接收該偵測電壓及一參考電壓，並將該偵測電壓與參考電壓作比較，並根據比較結果選擇性輸出第一控制信號 與第二控制信號以控制該開關單元的導通與截止，從而控制該充電裝置選擇性處於該充電狀態與保護狀態。

本發明提供一種充電控制方法，該充電控制方法包括以下步驟：偵測電池電壓，並輸出偵測電壓；將偵測電壓與參考電壓作比較，並輸出控制信號；充電裝置進入充電狀態；充電裝置進入保護狀態。

相較於先前技術，利用本發明提供充電裝置及充電控制方法可以有效避免電池充電過程中出現虛電現象，從而减少電池充電次數，延長電池使用壽命。

10‧‧‧充電裝置

20‧‧‧電池

30‧‧‧負載

110‧‧‧電源輸入端

130‧‧‧開關單元

150‧‧‧保護單元

151‧‧‧偵測模組

153‧‧‧比較模組

1301‧‧‧第一開關電晶體

1303‧‧‧控制端

1305‧‧‧第一導通端

1307‧‧‧第二導通端

1511‧‧‧第一電阻

1513‧‧‧第二電阻

1531‧‧‧運算放大器

1533‧‧‧第一輸入端

1535‧‧‧第二輸入端

1537‧‧‧輸出端

1539‧‧‧第三電阻

圖1是本發明充電裝置一實施例結構示意圖。

圖2是圖1充電裝置具體電路圖。

圖3是本發明具體實施方式的充電控制方法流程圖。

下面將結合附圖對本發明作具體介紹。

請參閱圖1，本發明充電裝置結構示意圖。該充電裝置10包括一電源輸入端110、一開關單元130、一保護單元150，該電源輸入端110經該開關單元130與電池20連接，該保護單元150串接於該開關單元130與電池20之間。該充電裝置10至少包括保護狀態與充電狀態兩種工作狀態。該充電裝置10處於工作狀態時該充電裝置10為電池20充電；該充電裝置10處於保護狀態時該充電裝置10 停止為電池充電。該保護單元150用於控制開關單元130的導通與截至。該開關單元130經導通與截止控制該充電裝置10處於工作狀態與保護狀態的狀態。該保護單元150進一步包括一偵測模組151及一比較模組153。該偵測模組151用於偵測電池電壓，該比較模組153用於將電池電壓與參考電壓作比較並根據比較結果輸出第一或第二控制信號。該第一控制信號可以是地電位信號，如0V；該第二控制信號可以是高電位信號，如5V。當比較模組153給出該第一控制信號時，該開關單元130將該充電裝置10由保護狀態切換為充電狀態；當該比較模組153給出該第二控制信號時，該開關單元130將該充電裝置10由充電狀態切換為保護狀態。

請參閱圖2，其是圖1充電裝置具體電路圖。該開關單元130包括一第一開關電晶體1301，該第一開關電晶體1301包括控制端1303、第一導通端1305、第二導通端1307，該第一導通端1305與該電源輸入端110電連接，該第二導通端1307與電池20的正極電連接，該控制端1303與比較模組153電連接。該偵測模組151包括第一電阻1511、第二電阻1513。該比較模組153包括一運算放大器1531、一第三電阻1539，其中該運算放大器1531及該第三電阻1539組成一施密特觸發電路，該運算放大器1531包括第一輸入端1533、第二輸入端1535及輸出端1537。電池20正極經該第一電阻1511連接至該運算放大器1531的第一輸入端1533，該第一電阻1511經該第二電阻1513接地，該第一輸入端1533經該第三電阻1539與輸出端1537電連接，該輸出端1537與第一開關電晶體1301的控制端1303電連接。該第二輸入端1535用於輸入一參考電壓。

當充電裝置10為電池20開始充電時，該開關單元130中該第一開 關電晶體1301導通，電源輸入端110輸入電信號經該第一開關電晶體1301為電池充電，此時該偵測模組151偵測電池電壓並給出相對應的偵測電壓。在本實施例中，偵測模組151偵測第二電阻1513上電壓值，並將該電壓信號作為偵測電壓傳輸至該運算放大器1531。當該偵測電壓低於該第二輸入端1535輸入的參考電壓時，該輸出端1537輸出該第一控制信號以使該第一開關電晶體1301持續導通，充電裝置進入工作狀態，電源輸入端110輸入電信號經該第一開關電晶體1301為電池充電。同時，該偵測模組151繼續偵測電池電壓並給出相對應的偵測電壓。當該偵測電壓高於該第二輸入端1535輸入的參考電壓時，由於該施密特電路的延遲作用，電池充電延長一段時間(從而可避免虛電現象的發生)後，該輸出端1537輸出該第二控制信號，使該第一開關電晶體1301截止，該充電裝置10由充電狀態切換到保護狀態。

當電池為負載30供電，偵測模組151實時偵測電池電壓，即該第二電阻1513上的電壓值並將該電壓信號傳輸至該運算放大器1531，當該第二電阻1513上的電壓低於該第二輸入端1535輸入的參考電壓時，該輸出端1537輸出第一控制信號，使該第一開關電晶體1301導通，該充電裝置10由保護狀態切換到充電狀態。

在本實施例中，該參考電壓根據該第一電阻1511與該第二電阻1513之比值設置且稍高於電池20標準電壓在該第二電阻1513上的分壓。例如當電池20標準電壓為24V，該第二電阻1513與該第一電阻1511阻值之比為1：9時，可優選地將該參考電壓設置為2.5V。該參考電壓可由一穩壓器輸入。

優選地，該第一開關電晶體1301為P型場效應電晶體，該控制端 1303、第一導通端1305、第二導通端1307分別對應於P型聲效應電晶體的源極、閘極、汲極。

請參閱圖3，其為本發明具體實施方式的充電控制方法流程圖。該充電控制方法包括以下步驟：S1：偵測模組151偵測電池電壓，並輸出相應的偵測電壓，將該偵測電壓傳送至比較模組153，執行步驟S3，S2：比較模組153將該偵測電壓與參考電壓作比較，並輸出相對應的控制信號，當偵測電壓小於參考電壓時執行步驟S3；當該偵測電壓大於或等於該參考電壓時，執行步驟S4；S3：比較模組153輸出第一控制信號至開關單元130，開關單元130導通，該充電裝置進入充電狀態為電池充電，並執行步驟S1；S4：比較模組153延遲一段時間輸出第二控制信號至開關單元130，開關單元130截止，將充電裝置10由充電狀態切換為保護狀態，並執行步驟S1。

在本實施例中，該參考電壓設置稍高於電池的標準電壓。

上述充電裝置及充電控制方法可以有效避免電池充電過程中出現虛電現象，從而减少電池充電次數，延長電池使用壽命。

雖然本發明以優選實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可做各種的變化，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求的保護範圍之內。

10‧‧‧充電裝置

20‧‧‧電池

30‧‧‧負載

130‧‧‧開關單元

150‧‧‧保護單元

151‧‧‧偵測模組

153‧‧‧比較模組

Claims (9)

1. 一種充電裝置，其至少包括充電狀態與保護狀態兩種工作狀態；其包括一電源輸入端、一開關單元、一保護單元，該開關單元連接於該電源輸入端電與電池之間，該保護單元分別連接該開關單元與電池；該開關單元經導通與截止控制該充電裝置在充電狀態與保護狀態的切換；該保護單元還包括一偵測模組及一比較模組，該偵測模組包括第一電阻和第二電阻，用於偵測電池電壓並輸出相對應的偵測電壓，該比較模組包括由一運算放大器和一第三電阻組成的一施密特觸發電路，用於接收該偵測電壓及一參考電壓，並將該偵測電壓與參考電壓作比較，當該偵測電壓小於該參考電壓時，該比較模組輸出第一控制信號以控制該開關單元導通，從而使該充電裝置選擇性處於充電狀態；當該偵測電壓大於該參考電壓時，在該電池充電延長一段時間後，該比較模組輸出第二控制信號以控制該開關單元截止，從而使該充電裝置選擇性處於保護狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述的充電裝置，該開關單元包括一開關電晶體，該開關電晶體包括控制端、第一導通端、第二導通端，該第一導通端與該電源輸入端電連接，該第二導通端與電池正極電連接，該控制端與比較模組電連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述充電裝置，該開關電晶體為一P型場效應電晶體，其中該P型場效應電晶體的閘極、源極及汲極分別對應於該開關電晶體的第一導通端、控制端、第二導通端，第一控制信號為地電位信號，第二控制信號為高電位信號。
4. 如申請專利範圍第1項所述的充電裝置，該運算放大器包括第一輸入端、第二輸入端及輸出端，電池正極經該第一電阻連接至該運算放大器的第 一輸入端，該第一電阻經該第二電阻接地，該第一輸入端經第三電阻與輸出端電連接，該輸出端與該開關單元的控制端電連接，該第二輸入端輸入一參考電壓，該第二電阻上的分壓作為該偵測電壓。
5. 如申請專利範圍第2或4項所述的充電裝置，當該偵測電壓高於該運算放大器的第二輸入端輸入的參考電壓時，由於該比較模組的施密特電路的延遲作用可使電池充電延長一段時間後，該運算放大器的輸出端輸出第二控制信號，使該開關單元截止，該充電裝置由充電狀態切換到保護狀態。
6. 如申請專利範圍第2或4項所述的充電裝置，當電池為負載供電，偵測模組偵測電池電壓並輸出相應的偵測電壓至該比較模組，當該偵測電壓低於該運算放大器的第二輸入端輸入的參考電壓時，該運算放大器的輸出端輸出第一控制信號，使該開關單元導通，該充電裝置由保護狀態切換到充電狀態。
7. 如申請專利範圍第1項所述的充電裝置，該參考電壓根據該第一電阻與該第二電阻之比值設置且稍高於電池標準電壓在該第二電阻上的分壓。
8. 一種利用如申請專利範圍第1項所述的充電裝置進行充電控制的方法，該方法包括以下步驟：偵測電池電壓，並輸出偵測電壓；將偵測電壓與參考電壓作比較，並輸出控制信號；充電裝置進入充電狀態；充電裝置進入保護狀態。
9. 如申請專利範圍第8項所述的充電控制的方法，當偵測電壓小於該參考電壓時，輸出第一控制信號，該充電裝置進入充電狀態；當偵測電壓大於該參考電壓時，輸出第二控制信號，該充電裝置進入保護狀態。