TWI591929B - 充電系統 - Google Patents

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TWI591929B
TWI591929B TW106100596A TW106100596A TWI591929B TW I591929 B TWI591929 B TW I591929B TW 106100596 A TW106100596 A TW 106100596A TW 106100596 A TW106100596 A TW 106100596A TW I591929 B TWI591929 B TW I591929B
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黃碩國
沈琦
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群光電能科技股份有限公司
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Description

充電系統
本創作是關於充電系統，且特別是有關於可指示電池是否完成充電的充電系統。
一般來說，用以對電池充電的充電座上設置有指示充電座工作狀態的指示燈，例如紅色指示燈點亮表示充電座正在給充電電池充電，綠色指示燈點亮表示充電座中的充電電池已接近充電完成；再者，當紅色指示燈及綠色指示燈皆不亮時，表示充電座上無電池。
然而，當傳統的充電座上的指示燈切換模組是使用紅光發光二極體及綠光發光二極體作為指示燈時，主要是設計兩組驅動電路以個別控制紅光發光二極體及綠光發光二極體的切換，這使得電路複雜度及元件使用量提高，並致使整體電路體積龐大。
依據本發明提供一種充電系統，其用以對一電池進行充電。充電系統包含：一第一發光二極體、一第二發光二極體、一電源轉換模組及一充電控制模組。電源轉換模組電連接於第一發光二極體及第二發光二極體，充電控制模組包含一控制單元、一比較器及一電晶體開關。比較器電連接於電源轉換模組，電晶體開關電連接於控制單元、第一發光二極體及第二發光二極體。當電池的電壓小於或等於一臨界電壓時，控制單元輸出一低位準信號予電晶體開關，藉以使第一發光二極體導通，第二發光二極體截止；當電池的電壓大於一臨界電壓時，控制單元輸出一高位準信號予電晶體開關，藉以使第一發光二極體截止，第二發光二極體導通。當電池的電壓小於或等於一額定電壓時，比較器輸出一第一信號以使電源轉換模組提供定電流對電池充電；當電池的電壓大於額定電壓時，控制單元提供一第二信號以使電源轉換模組提供定電壓對電池充電，額定電壓小於該臨界電壓。
在本創作之一實施方式中，控制單元包含一第一運算放大器及一稽納二極體；第一運算放大器之一輸入端電連接於一第一節點以接受一第一電壓，另一輸入端電連接於一第二節點以接受一第二電壓，一輸出端連接於電源轉換器；稽納二極體電連接於第二節點；稽納二極體於電池的電壓大於額定電壓時提供穩壓功能，第一運算放大器係於電池的電壓大於額定電壓時輸出第二信號以驅使電源轉換器以定電壓對電池充電。
在本創作之一實施方式中，充電控制模組更包含一第一二極體，電連接於電源轉換模組及第一運算放大器之輸出端之間，第一二極體於第一運算放大器之輸出端輸出第二信號時導通。
在本創作之一實施方式中，充電控制模組更包含一第一分壓電阻器及一第二分壓電阻器，第一分壓電阻器電連接於電源轉換模組及第一運算放大器之間，第二分壓電阻器與第一分壓電阻器串聯連接，電源轉換模組之充電電壓、第一分壓電阻器及第二分壓電阻器配合產生第一電壓。
在本創作之一實施方式中，充電控制模組更包含一感測電阻器，感測電阻器電連接於電池，藉以判定電池的電壓。控制單元更包含一第二運算放大器，其一輸入端電連接於電源轉換模組，另一輸入端電連接於感測電阻器，一輸出端連接於電晶體開關；第二運算放大器係於電池的電壓小於或等於臨界電壓時輸出低位準信號，藉以使第一發光二極體導通，並於電池的電壓大於臨界電壓時輸出高位準信號，藉以使第二發光二極體導通。
在本創作之一實施方式中，充電控制模組更包含一第一電容器，電連接於第一運算放大器之輸出端及第二運算放大器之輸出端之間。當電池的電壓小於或等於臨界電壓時，第一電容器充電；當電池的電壓大於臨界電壓時，第一電容器上儲存的電壓係施加於第一運算放大器之輸出端，使第一運算放大器之輸出端電壓升高。
在本創作之一實施方式中，充電系統更包含一第二二極體，電連接於電源轉換模組及比較器之輸出端之間，第二二極體於比較器之輸出端輸出第一信號時導通，以驅使電源轉換模組以定電流對電池充電。
在本創作之一實施方式中，充電控制模組更包含一第三分壓電阻器、一第四分壓電阻器及一第五分壓電阻器，第四分壓電阻器與第三分壓電阻器串聯連接，第五分壓電阻器電連接於電源轉換模組及第三分壓電阻器之間，電源轉換模組之充電電壓、第三分壓電阻器、第四分壓電阻器及第五分壓電阻器配合產生第二電壓及電連接於比較器之一輸入端之一比較電壓，比較器之另一輸入端電連接感測電阻器。
在本創作之一實施方式中，充電控制模組更包含一第二電容器，電連接於比較器之一輸出端及第一運算放大器與第一節點相連接之輸入端之間，藉以吸收比較器之轉態雜訊及電源雜訊。
在本創作之一實施方式中，電晶體開關為NMOS電晶體開關。
本創作之充電控制模組除了可依電池的電壓以驅動第一發光二極體發出紅光或驅動第二發光二極體發出綠光而指示電池充電狀態之外，更可依電池的電壓來決定以小電流、定電流或定電壓對電池充電，達到保護電池、延長電池的壽命及提升充電安全性之效果，並同時具備小體積之特點。
請參閱圖1，其繪示依照本創作之充電系統之電路方塊圖。在圖1中，充電系統1連接一電源供應端Vs及一電池BAT之間，並用以輸出一充電電流I對電池BAT充電。電源供應端Vs可為一般交流電源輸出端、電源供應器(power adapter)或其它具有電源輸出功能的電子裝置；在本文中，電源供應端Vs以提供一交流電源作為說明範例。
充電系統1包含一電源轉換模組10、一充電控制模組12、一第一發光二極體14，以及一第二發光二極體16。電源轉換模組10之一電源輸出端OUT連接於電池BAT的正端。電源轉換模組10包含一電源轉換器100、一控制器102及一光耦合器104。電源轉換器100連接於電源供應端Vs，並用以將電源供應端Vs提供之交流電源轉換為直流電源為電池BAT供電。控制器102電連接於電源轉換器100及光耦合器104之間，並可例如為脈衝寬度調變器(pulse width modulator)；控制器102用以依據光耦合器104的輸出調整提供給電源轉換器100之脈衝寬度調變信號的工作週期(duty cycle)，進而改變電源轉換器10輸出的充電電壓V及充電電流I。
光耦合器104包含一發光元件106及一收光元件108；發光元件106可例如為發光二極體。請參閱圖2A，發光二極體具有一陽極端A及一陰極端K，當陽極端A及陰極端K之間的順向電壓V LED小於發光二極體的切入電壓V F時，發光二極體截止，沒有電流通過發光二極體；反之，當陽極端A及陰極端K之間的順向電壓V LED大於前述切入電壓V F時，發光二極體導通，且由陽極端A進入發光二極體並從陰極端K流出發光二極體的順向電流I LED隨著順向電壓V LED上升而上升，如圖2B所示。
復參閱圖1，發光元件106的陽極通過一限流電阻器110連接於電源輸出端OUT，陰極電連接於充電控制模組12；限流電阻器110用以限制發光元件106的電流，藉以保護發光元件106。收光元件108可為光電晶體。收光元件108光學耦合於發光元件106，且(其集極)電連接於控制器102。發光元件106用以將輸入的電信號轉換為光信號發出，收光元件108用以接收發光元件106發出的光信號並轉換成電信號輸出；換言之，發光元件106及收光元件108並無直接地電性連接，以作單向性的信號傳輸，達到發光元件106及收光元件108兩側電路的電氣隔離及抗干擾。
請參見圖3，其繪示依照本創作之充電控制模組之電路圖。為了方便說明，圖3中同時繪示出電池BAT及電源轉換模組10中的發光元件106及限流電阻器110。充電控制模組12包含一感測電阻器120、一第一運算放大器122、一第二運算放大器124、一第一電容器126及一電晶體開關128。感測電阻器120可連接於電池BAT的負端及地端之間，其可具有一合適的電阻值以回應充電電流I(即通過電池BAT的電流)而提供一感應電壓以判定電池BAT的電壓。在圖3中，第一運算放大器122及第二運算放大器124配合構成一控制單元121。此外，充電控制模組12還包含一稽納二極體125，其陰極連接於第一運算放大器122的非反向輸入端，陽極接地。
第一運算放大器122包含一反向輸入端、一非反向輸入端及一輸出端。第一運算放大器122之反向輸入端電連接於具一第一電壓V 1的一第一節點處。在圖3中，第一分壓電阻器130及第二分壓電阻器132構成的一分壓電路接收電源輸出端OUT的電壓而產生耦接於第一運算放大器122之反向輸入端的第一電壓V 1。
第一運算放大器122之非反向輸入端電連接於具一第二電壓V 2的一第二節點處。更具體言之，第一運算放大器122之非反向輸入端除了通過第三分壓電阻器148及第四分壓電阻器150接地外，還通過第五分壓電阻器151電連接於電源輸出端OUT；第三分壓電阻器148、第四分壓電阻器150及第五分壓電阻器151構成的一分壓電路接收電源輸出端OUT的電壓而產生耦接於第一運算放大器122之非反向輸入端的第二電壓V 2。
充電控制模組12還包含一第一二極體152及限流電阻器156，第一二極體152的陽極連接於發光元件106的陰極，第一二極體152的陰極通過限流電阻器156連接於第一運算放大器122的輸出端。當第一運算放大器122的輸出端輸出低位準信號時，第一二極體152導通；反之，當第一運算放大器122的輸出端輸出高位準信號時，第一二極體152截止。限流電阻器156用以限制第一二極體152的電流。
第二運算放大器124包含一反向輸入端、一非反向輸入端及一輸出端。第二運算放大器124的反向輸入端通過偏壓電阻器134電連接於感測電阻器120及電池BAT的負端，以接收感應電壓。第二運算放大器124之非反向輸入端除了通過第六分壓電阻器160連接於第五分壓電阻器151外，還通過第七分壓電阻器162連接於地端；第五分壓電阻器151、第六分壓電阻器160及第七分壓電阻器162構成的一分壓電路接收電源輸出端OUT的電壓而產生耦合於第二運算放大器124之非反向輸入端的電壓。當第二運算放大器124的非反向輸入端的電壓大於反向輸入端的電壓時，第二運算放大器124的輸出端輸出高位準信號；反之，當第二運算放大器124的非反向輸入端的電壓小於反向輸入端的電壓時，第二運算放大器124的輸出端輸出低位準信號。充電控制模組12還可包含電容器163、164和165，電容器163連接於電源輸出端OUT及地端之間，藉以保持控制單元121的電壓，電容器164連接於第二運算放大器124之反向輸入端及地端之間，電容器165連接於第二運算放大器124之反向輸入端及輸出端之間，藉以提供隔離效果。
第一電容器126電連接於第一運算放大器122的輸出端及第二運算放大器124的輸出端之間，並可於第一運算放大器122之輸出端輸出高位準信號，且第二運算放大器124的輸出端輸出低位準信號時進行充電。
在圖3中，電晶體開關128為NMOS電晶體開關，其致能端(即閘極)於接收到低位準信號時截止，並於接收到高位準信號時導通。電晶體開關128的致能端除了通過第一電阻器136電連接於第二運算放大器124的輸出端，還通過第二電阻器138電連接於電源輸出端OUT。電晶體開關128的致能端更通過第三電阻器140連接於第二發光二極體16的陽極；第二發光二極體16的陰極接地。電晶體開關128的汲極除了通過第四電阻器142連接於電源輸出端OUT，還連接於第一發光二極體14的陽極；第一發光二極體14的陰極接地。電晶體開關128的源極接地。在此，第一電阻器136、第二電阻器138、第三電阻器140及第四電阻器142各自在電路中提供限流的作用，藉以保護電晶體開關128、第一發光二極體14及第二發光二極體16。
第一發光二極體14及第二發光二極體16分別設置為導通時發出紅光和綠光；其中，第一發光二極體14發出紅光時表示電池BAT正處於充電狀態，第二發光二極體16發出綠光時表示電池BAT將完成充電。在本創作中，歸因於第一發光二極體14及第二發光二極體16點亮時要提供不同光色以供使用者識別電池是否完成充電，因此第一發光二極體14及第二發光二極體16採用不同的半導體材料製成，且第一發光二極體14的切入電壓V F1會小於第二發光二極體16的導切入電壓V F2，如圖4所示。
充電系統1還可以包含一比較器144、一第二二極體154及限流電阻器158。比較器144包含反向輸入端、非反向輸入端及一輸出端。比較器144之反向輸入端通過偏壓電阻器134電連接感測電阻器120及電池BAT的負端，以接收感應電壓；比較器144之非反向輸入端電連接於一比較電壓V COMP。電源轉換器100經由第三分壓電阻器148、第四分壓電阻器150及第五分壓電阻器151構成的一分壓電路產生耦接於比較器144之非反向輸入端的比較電壓V COMP。當比較器144之反向輸入端的電壓小於比較電壓V COMP時，其輸出端輸出高位準信號；當比較器144之反向輸入端的電壓大於比較電壓V COMP時，其輸出端輸出低位準信號。充電控制模組12還包含電容器168和170，電容器168連接於比較器144的反向輸入端及非反向輸入端之間，電容器170連接於比較器144的非反向輸入端及地端之間。
第二二極體154的陽極連接於發光元件106的陰極，第二二極體154的陰極通過限流電阻器158連接於比較器144的輸出端。當比較器144的輸出端輸出低位準信號時，第二二極體154導通；反之，當比較器144的輸出端輸出高位準信號時，第二二極體154截止。限流電阻器158用以限制第二二極體154的電流。
充電系統1還可包含一第二電容器166，電連接於比較器144之輸出端及第一運算放大器122之反向輸入端之間，藉以吸收在比較器144之輸出端及第一運算放大器122之反向輸入端之間的雜訊，進而使比較器144的輸出端的電壓穩定。
請同時參閱圖1及圖3。一般來說，電池BAT進行充電時，可區分為三個階段:預充電區段(trickle charge phase)、定電流充電區段(constant current charge phase)及定電壓充電區段(constant voltage charge phase)。在預充電階段(如圖5所示線段A)，充電系統1採用小電流對電池BAT進行充電；此時，第一運算放大器122的反向輸入端的第一電壓V 1小於其非反向輸入端之第二電壓V 2，使第一運算放大器122的輸出端輸出高位準信號。如此一來，第一二極體152截止。
同一時間，因電池BAT的電壓小於臨界電壓Vc，第二運算放大器124的非反向輸入端的電壓小於反向輸入端的電壓，使第二運算放大器124的輸出端輸出低位準信號。藉此，第一發光二極體14導通以發出紅光，第一電容器126進行充電。此外，比較器144的反向輸入端的電壓小於非反向輸入端的電壓(即比較電壓V COMP)，以讓比較器144的輸出端輸出高位準信號；如此一來，第二二極體154截止。當第一二極體152及第二二極體154皆截止時，發光元件106截止而無光信號產生；藉此，控制器102輸出的脈衝寬度調變信號可讓電源轉換器100輸出的充電電壓V及充電電流I增加。
當充電電流I增加到如圖5所示的一設定電流It時，比較器144的反向輸入端的電壓會大於非反向輸入端的電壓(即比較電壓V COMP)，藉以讓比較器144的輸出端輸出低位準信號。藉此，第二二極體154導通，進而使發光元件106導通而發光。收光元件108接收發光元件106發出之光信號並轉換成相對應的電信號輸出給控制器102，使控制器102輸出脈衝寬度調變信號以驅使電源轉換模組10輸出固定的充電電流I(即設定電流It)對電池BAT進行充電(如圖5線段B所示)。在定電流充電階段，充電系統1讓電能快速地儲存於電池BAT中，使電池BAT的電壓快速地增加。
在本創作中，第一分壓電阻器130、第二分壓電阻器132、第三分壓電阻器148、第四分壓電阻器150及第五分壓電阻器151各別的電阻值經適當的設計使得當電池BAT的電壓上升到達額定電壓Vr (regulation voltage)時，第二電壓V 2洽好相等於稽納二極體125的崩潰電壓；如此一來，當電池BAT的電壓大於額定電壓Vr時，第二電壓V 2穩定於稽納二極體125的崩潰電壓。其次，第一運算放大器122之反向輸入端的第一電壓V1大於其非反向輸入端的第二電壓V2，其輸出端轉態而輸出低位準信號，藉以讓第一二極體152導通。同一時間，比較器144的輸出端會送出高位準信號以讓第二二極體154截止。
然而，歸因於第一運算放大器122的反向輸入端所耦接的第一電壓V 1是由第一分壓電阻器130及第二分壓電阻器132構成的一分壓電路接收電源輸出端OUT的充電電壓V所產生；因此，來自電源轉換模組10的電源雜訊會致使進入第一運算放大器122的第一電壓V 1不穩定，這可能導致第一運算放大器122在電池BAT的電壓在上升至額定電壓Vr時仍無法轉態的問題產生。為了克服前述問題，可利用電連接於比較器144之輸出端及第一運算放大器122之反向輸入端之間之第二電容器166來吸收電源雜訊，以讓第一運算放大器122在所設定的適當時機順利轉態。其次，第二電容器166同時可以吸收比較器144的輸出端由輸出低位準信號轉換為輸出高位準信號時的轉態雜訊，藉以避免第二二極體154因轉態雜訊而在導通與截止之間不斷切換，而讓電源轉換模組10無法穩定供電的問題產生。
當第一二極體152導通，第二二極體154截止時，發光元件106會隨之導通而產光信號；其中，第一運算放大器122的輸出端送出的低位準信號可例如是不同於比較器144的輸出端送出的低位準信號，藉以使發光元件106導通時產生不同光強度之光信號。收光元件108接收發光元件106發出的光信號並轉換為電信號輸出給控制器102；歸因於第一運算放大器122的輸出端是一個穩定的電壓，因此通過發光元件106的電流為一個穩定電流，使得發光元件106以相同光強度發出光信號(即發光強度無變化)，而收光元件108因接收發光元件106發出的光信號所產生的電信號亦無變化，這使得控制器102輸出固定工作週期的脈衝寬度調變信號以驅使電源轉換模組10輸出固定的電壓對電池BAT進行充電。
在定電壓充電區段(如圖5所示線段C)，電池BAT的電壓微幅增加，但充電電流I會持續下降，第六分壓電阻器160及第七分壓電阻器162經適當的設定，當電池BAT的電壓大於臨界電壓Vc時，充電電流I會小於臨界電流Ic，致使第二運算放大器124的非反向輸入端的電壓大於其反向輸入端的電壓，而讓第二運算放大器124的輸出端輸出高位準信號以驅使電晶體開關128導通；進而使第二發光二極體16導通而發出綠光。當第二運算放大器124的輸出端輸出高位準信號時，在前所述進行充電之第一電容器126上的電壓會施加於第一運算放大器122的輸出端，使第一運算放大器122的輸出端電壓升高(如圖6中t時所示)，藉以讓通過發光元件106的電流下降，致使發光元件106發出之光信號的強度減弱。如此一來，收光元件108因接收發光元件106發出的光信號所產生的電信號產生變化，藉以讓控制器102輸出不同工作週期的脈衝寬度調變信號以降低電源轉換模組10輸出的充電電壓V及充電電流I，最終電池充滿時，充電電流I降至零。
雖然本創作已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧充電系統
10‧‧‧電源轉換模組
100‧‧‧電源轉換器
102‧‧‧控制器
104‧‧‧光耦合器
106‧‧‧發光元件
108‧‧‧收光元件
110、156、158‧‧‧限流電阻器
12‧‧‧充電控制模組
120‧‧‧感測電阻器
121‧‧‧控制單元
122‧‧‧第一運算放大器
124‧‧‧第二運算放大器
125‧‧‧稽納二極體
126‧‧‧第一電容器
128‧‧‧電晶體開關
130‧‧‧第一分壓電阻器
132‧‧‧第二分壓電阻器
134‧‧‧偏壓電阻器
136‧‧‧第一電阻器
138‧‧‧第二電阻器
14‧‧‧第一發光二極體
140‧‧‧第三電阻器
142‧‧‧第四電阻器
144‧‧‧比較器
148‧‧‧第三分壓電阻器
150‧‧‧第四分壓電阻器
151‧‧‧第五分壓電阻器
152‧‧‧第一二極體
154‧‧‧第二二極體
16‧‧‧第二發光二極體
160‧‧‧第六分壓電阻器
162‧‧‧第七分壓電阻器
163、164、165、168、170‧‧‧電容器
A‧‧‧陽極端
BAT‧‧‧電池
I‧‧‧充電電流
ILED‧‧‧順向電流
Ic‧‧‧臨界電流
It‧‧‧設定電流
K‧‧‧陰極端
OUT‧‧‧電源輸出端
V‧‧‧充電電壓
Vc‧‧‧臨界電壓
VCOMP‧‧‧比較電壓
VF、VF1、VF2‧‧‧切入電壓
VLED‧‧‧順向電壓
Vr‧‧‧額定電壓
Vs‧‧‧電源供應端
V1‧‧‧第一電壓
V2‧‧‧第二電壓
圖1繪示依照本創作之充電系統之電路方塊圖；
圖2A繪示發光二極體的元件示意圖；
圖2B繪示發光二極體的特性曲線圖；
圖3繪示依照本創作之充電控制模組之電路圖；
圖4繪示第一發光二極體及第二發光二極體之特性曲線圖；
圖5繪示電池充電之特性曲線；以及
圖6繪示第一運放放大器之輸出端輸出電壓之波形圖。
1‧‧‧充電系統
10‧‧‧電源轉換模組
100‧‧‧電源轉換器
102‧‧‧控制器
104‧‧‧光耦合器
106‧‧‧發光元件
108‧‧‧收光元件
110‧‧‧限流電阻器
12‧‧‧充電控制模組
14‧‧‧第一發光二極體
16‧‧‧第二發光二極體
BAT‧‧‧電池
I‧‧‧充電電流
OUT‧‧‧電源輸出端
V‧‧‧充電電壓
Vs‧‧‧電源供應端

Claims (10)

  1. 一種充電系統，用以對一電池進行充電，該充電系統包含： 一第一發光二極體；      一第二發光二極體； 一電源轉換模組，電連接於該第一發光二極體及該第二發光二極體；以及 一充電控制模組，包含： 一控制單元； 一比較器，電連接於該電源轉換模組；以及 一電晶體開關，電連接於該控制單元、該第一發光二極體及該第二發光二極體， 其中，當該電池的電壓小於或等於一臨界電壓時，該控制單元輸出一低位準信號予該電晶體開關，藉以使該第一發光二極體導通，該第二發光二極體截止，當該電池的電壓大於該臨界電壓時，該控制單元輸出一高位準信號予該電晶體開關，藉以使該第一發光二極體截止，該第二發光二極體導通；以及 當該電池的電壓小於或等於一額定電壓時，該比較器輸出一第一信號以使該電源轉換模組提供定電流對該電池充電，當該電池的電壓大於該額定電壓時，該控制單元提供一第二信號以使該電源轉換模組提供定電壓對該電池充電，該額定電壓小於該臨界電壓。
  2. 如請求項第1項所述之充電系統， 其中該控制單元包含： 一第一運算放大器，該第一運算放大器之一輸入端電連接於一第一節點以接受一第一電壓，另一輸入端電連接於一第二節點以接受一第二電壓，一輸出端連接於該電源轉換模組；以及      一稽納二極體，連接於該第二節點， 其中，該稽納二極體於該電池的電壓大於該額定電壓時提供穩壓功能，該第一運算放大器係於該電池的電壓大於該額定電壓時輸出該第二信號以驅使該電源轉換模組以定電壓對該電池充電。
  3. 如請求項第2項所述之充電系統， 其中該充電控制模組更包含一第一二極體，電連接於該電源轉換模組及該第一運算放大器之該輸出端之間，該第一二極體於該第一運算放大器之該輸出端輸出該第二信號時導通。
  4. 如請求項第2項所述之充電系統，其中該充電控制模組更包含：      一第一分壓電阻器，電連接於該電源轉換模組及該第一運算放大器之間；以及      一第二分壓電阻器，與該第一分壓電阻器串聯連接，該電源轉換模組之充電電壓、該第一分壓電阻器及該第二分壓電阻器配合產生該第一電壓。
  5. 如請求項第2項所述之充電系統，其中該充電控制模組更包含一感測電阻器，電連接於該電池，用以感測通過該電池的電流，藉以判定該電池的電壓；以及 其中該控制單元更包含一第二運算放大器，該第二運算放大器之一輸入端電連接於該電源轉換模組，另一輸入端電連接於該感測電阻器，一輸出端連接於該電晶體開關，該第二運算放大器係於該電池的電壓小於或等於該臨界電壓時輸出該低位準信號，藉以使該第一發光二極體導通，並於該電池的電壓大於該臨界電壓時輸出該高位準信號，藉以使該第二發光二極體導通。
  6. 如請求項第5項所述之充電系統，其中該充電控制模組更包含一第一電容器，電連接於該第一運算放大器之該輸出端及該第二運算放大器之該輸出端之間，當該電池的電壓小於或等於該臨界電壓時，該第一電容器充電，當該電池的電壓大於該臨界電壓時，該第一電容器儲存之電壓係施加於該第一運算放大器之該輸出端，以使該第一運算放大器之該輸出端電壓升高。
  7. 如請求項第5項所述之充電系統，其中該充電控制模組更包含：      一第三分壓電阻器；      一第四分壓電阻器，與該第三分壓電阻器串聯連接；以及 一第五分壓電阻器，電連接於該電源轉換模組及該第三分壓電阻器之間，該電源轉換模組之充電電壓、該第三分壓電阻器、該第四分壓電阻器及該第五分壓電阻器配合產生該第二電壓及電連接於該比較器之一輸入端之一比較電壓，該比較器之另一輸入端電連接該感測電阻器。
  8. 如請求項第2項所述之充電系統，更包含： 一第二二極體，電連接於該電源轉換模組及該比較器之一輸出端之間，該第二二極體於該比較器之該輸出端輸出該第一信號時導通，以驅使該電源轉換模組以定電流對該電池充電。
  9. 如請求項第2項所述之充電系統，其中該充電控制模組更包含一第二電容器，電連接於該比較器之一輸出端及該第一運算放大器與該第一節點相連接之該輸入端之間，藉以吸收該比較器之轉態雜訊及電源雜訊。
  10. 如請求項第1項所述之充電系統，其中該電晶體開關為NMOS電晶體開關。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI688184B (zh) * 2018-01-03 2020-03-11 南韓商三星Ｓｄｉ股份有限公司 用於控制預充電電流的裝置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107332308A (zh) * 2017-07-18 2017-11-07 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 充电转灯电路
TWI674728B (zh) * 2018-08-10 2019-10-11 茂達電子股份有限公司 電池充電電路
CN116865405B (zh) * 2023-08-09 2024-10-29 深圳市宇昊电子科技有限公司 一种大功率快充充电器调压电路、单级pfc充电器电路

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6956487B2 (en) * 2002-08-23 2005-10-18 Motorola, Inc. Battery charging status indication circuit
TWI230494B (en) * 2002-11-18 2005-04-01 Hitachi Koki Kk Battery charger capable of indicating time remaining to achieve full charge
US8063606B2 (en) * 2007-05-11 2011-11-22 Research In Motion Limited Battery charger for a handheld computing device and an external battery
CN101470172A (zh) * 2007-12-28 2009-07-01 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 Cmos电池电压测试装置
CN102593904B (zh) * 2012-02-28 2013-09-04 湖南融和微电子有限公司 一种锂电池线性充电装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI688184B (zh) * 2018-01-03 2020-03-11 南韓商三星Ｓｄｉ股份有限公司 用於控制預充電電流的裝置
US11824397B2 (en) 2018-01-03 2023-11-21 Samsung Sdi Co., Ltd. Pre-charge current control device

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