TWI597916B - 充電電路與電子裝置 - Google Patents

Description

充電電路與電子裝置

本發明係指一種充電電路與電子裝置，尤指一種透過線性穩壓器處理寬壓輸入電源的充電電路與電子裝置。

相較於消費型平板電腦，強固型平板電腦（Rugged Tablet）的應用環境較複雜，設計上的考量較多。舉例來說，消費型平板電腦的輸入電源電壓一般為固定值，因此可透過簡單的電阻分壓電路將電源電壓轉換為固定的充電電壓，供消費型平板電腦偵測。相較之下，強固型平板電腦（例如軍規平板電腦）被應用在車上時，需透過車用電瓶充電，然而，各式車用電瓶規格不盡相同，其提供的電源電壓範圍在10.8～19伏特不等，因此無法透過簡單的電阻分壓電路將電源電壓轉換為充電電壓。

在此限制下，為了處理10.8～19伏特的電源電壓，強固型平板電腦需採用支援寬壓輸入的充電晶片，才能提供正確的充電電壓與充電電流至強固型平板電腦的電池。然而，支援寬壓輸入的充電晶片價格昂貴且取得不易。因此，為了降低製造成本，現有的強固型平板電腦的供電方式實有改良之必要。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種不需要使用支援寬壓輸入之充電晶片，也可以正確處理寬壓輸入的充電電路與電子裝置。

本發明揭露一種充電電路，用來提供一充電電流至一電池，該充電電路包含有一線性穩壓器，用來轉換一電源電壓為一第一指示電壓；一分壓電路，電性耦接於該線性穩壓器，用來提供一頻率響應，以將該第一指示電壓轉換為一第二指示電壓；以及一充電器，電性耦接於該分壓電路，用來於該第二指示電壓位於一偵測範圍內時，提供該充電電流至該電池；其中，該電源電壓係於一寬壓範圍內，且該第一指示電壓係一固定值。

本發明另揭露一種電子裝置，包含有一功能模組，用來執行該電子裝置的功能；一電池，電性耦接於該功能模組，用來供應該功能模組之電力；以及一充電電路，包含有一線性穩壓器，用來轉換一電源電壓為一第一指示電壓；一分壓電路，電性耦接於該線性穩壓器，用來提供一頻率響應，以將該第一指示電壓轉換為一第二指示電壓；以及一充電器，電性耦接於該分壓電路，用來於該第二指示電壓位於一偵測範圍內時，提供該充電電流至該電池；其中，該電源電壓係於一寬壓範圍內，且該第一指示電壓係一固定值。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一充電電路10之示意圖。充電電路10用來提供一充電電流Ichr至一電池11。充電電路10包含有一線性穩壓器（linear regulator）100、一分壓電路110以及一充電器120。線性穩壓器100用來轉換一電源電壓VDD為一第一指示電壓VFB。電源電壓VDD之值位於一寬壓範圍（例如10.8～19伏特）內。相較之下，第一指示電壓VFB則為一固定值。分壓電路110進一步提供一頻率響應，將第一指示電壓VFB轉換為一第二指示電壓ACDET（例如2.7伏特）。若第二指示電壓ACDET之值位於充電器120之一偵測範圍（例如2.4～3.15伏特）內，充電器120提供充電電流Ichr至電池11。

有鑑於支援寬壓輸入的充電晶片價格昂貴，本發明實施例先利用線性穩壓器100（例如PU4407晶片）將電壓值不固定的電源電壓VDD轉換為電壓值固定的第一指示電壓VFB，再透過分壓電路110，將第一指示電壓VFB轉換為充電器120可偵測的第二指示電壓ACDET。如此一來，充電器120不需要用到支援寬壓輸入的充電晶片，可以規格較低的充電晶片實現，進而達到降低充電電路10成本的目的。舉例來說，寬壓輸入的充電晶片支援的輸入電壓範圍是10.8～19伏特，而本發明的充電器120只需要支援輸入電壓範圍2.4～3.15伏特，規格大幅降低，可以較便宜的料件實現，例如PU4404充電晶片。

進一步而言，分壓電路110包含有電容C1、C2、電阻R1、R2，彼此之間按照第1圖所示的方式連接，可提供特定的頻率響應，將第一指示電壓VFB轉換為充電器120可偵測的第二指示電壓ACDET。

需注意的是，為了更靈活的控制充電電路10，可另外透過一啟動訊號EN來啟動或關閉線性穩壓器100。也就是說，線性穩壓器100於接收到啟動訊號EN之指示時（例如訊號為高電位），才將電源電壓VDD轉換為第一指示電壓VFB。

詳細來說，請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一充電電路20之示意圖。充電電路20係由充電電路10所衍伸，故相同的元件以相同的符號表示。相較於充電電路10，充電電路20另包含一指示電路200，指示電路200包含有一電容C3、電阻R3、R4、R5、R6、電晶體M1、M2以及一齊納（Zener）二極體D1，該些元件按照第2圖所示的方式彼此連接，能達到當電源電壓VDD被關閉（例如插頭被拔掉）時，關閉啟動訊號EN（例如切換為低電位）的功能。簡單來說，由於齊納二極體D1能提供一跨壓（例如3.6伏特），配合適當地設計一參考電壓Vref（例如3伏特），10.8～19伏特的電源電壓VDD被移除時，指示電路200能提供啟動訊號EN一個立即的放電路徑，使啟動訊號EN立刻被切換至低電位，如第3圖所示。在第3圖中，於一時間點t1，電源電壓VDD被移除，啟動訊號EN亦立即被切換至低電位，以關閉線性穩壓器100。一旦線性穩壓器100被關閉，第二指示電壓ACDET亦立即被拉至低電位，表示充電器120停止供應充電電流Ichr至電池11，可避免充電器120的誤充電操作。

在實際應用時，充電電路10、20可以單獨電路的形式實現，或是被整合在電子裝置（例如強固型平板電腦）中。舉例來說，請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一電子裝置40之示意圖。電子裝置40包含有充電電路10（或20）、電池11及一功能模組400。功能模組400用來執行電子裝置40的功能，例如平板電腦的功能。電池11用來供應功能模組400之電力。如此一來，即使電源電壓VDD隨著應用環境變化，充電電路10（或20）還是能正確地對電池11充電，以確保功能模組400之運作正確無虞。

綜上所述，為了避免使用昂貴的寬壓輸入充電晶片，本發明利用線性穩壓器，先將寬壓輸入轉換為電壓值固定的第一指示電壓，再透過分壓電路，將第一指示電壓轉換為充電器可偵測的第二指示電壓，指示充電器產生充電電流。因此，本發明可以採用較便宜的非寬壓輸入充電器，卻能達到相同的寬壓輸入充電功能，進而達到降低強固型電子裝置成本的目的。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧充電電路

11‧‧‧電池

100‧‧‧線性穩壓器

110‧‧‧分壓電路

120‧‧‧充電器

200‧‧‧指示電路

VDD‧‧‧電源電壓

VFB‧‧‧第一指示電壓

ACDET‧‧‧第二指示電壓

Ichr‧‧‧充電電流

C1、C2、C3‧‧‧電容

R1、R2、R3、R4、R5、R6‧‧‧電阻

M1、M2‧‧‧電晶體

D1‧‧‧齊納二極體

Vref‧‧‧參考電壓

t1‧‧‧時間點

第1圖為本發明實施例一充電電路之示意圖。        第2圖為本發明實施例一充電電路之示意圖。        第3圖為第2圖之充電電路之訊號時序圖。        第4圖為本發明實施例一電子裝置之示意圖。

10‧‧‧充電電路

11‧‧‧電池

100‧‧‧線性穩壓器

110‧‧‧分壓電路

120‧‧‧充電器

VDD‧‧‧電源電壓

VFB‧‧‧第一指示電壓

ACDET‧‧‧第二指示電壓

Ichr‧‧‧充電電流

C1、C2‧‧‧電容

R1、R2‧‧‧電阻

Claims (14)

1. 一種充電電路，用來提供一充電電流至一電池，該充電電路包含有：一線性穩壓器，用來轉換一電源電壓為一第一指示電壓；一分壓電路，電性耦接於該線性穩壓器，用來提供一頻率響應，以將該第一指示電壓轉換為一第二指示電壓；以及一充電器，電性耦接於該分壓電路，用來於該第二指示電壓位於一偵測範圍內時，提供該充電電流至該電池；其中，該電源電壓係於一寬壓範圍內，且該第一指示電壓係一固定值。
2. 如請求項1所述之充電電路，其中該寬壓範圍係10.8~19伏特，該偵測範圍係2.4~3.15伏特。
3. 如請求項1所述之充電電路，其中該分壓電路包含有：一第一電容，包含有：一第一端，電性耦接於該線性穩壓器，用來接收該第一指示電壓；以及一第二端，電性耦接於該充電器，用來輸出該第二指示電壓；一第一電阻，包含有：一第一端，電性耦接於該第一電容之該第一端；以及一第二端，電性耦接於該第一電容之該第二端；一第二電阻，電性耦接於該第一電容之該第一端及一地端之間；以及一第二電容，電性耦接於該第一電容之該第二端及該地端之間。
4. 如請求項1所述之充電電路，其中該線性穩壓器係於接收到一啟動訊號之指示時，轉換該電源電壓為該第一指示電壓。
5. 如請求項4所述之充電電路，另包含有一指示電路，電性耦接於該線性穩壓器，用來於該電源電壓被關閉時，關閉該啟動訊號。
6. 如請求項5所述之充電電路，其中該指示電路包含有： 一第三電容，包含有：一第一端，電性耦接於該線性穩壓器，用來輸出該啟動訊號；以及一第二端，電性耦接於一地端；一第三電阻，電性耦接於該第三電容之該第一端及該地端之間；一第四電阻，電性耦接於該第三電容之該第一端及該電源電壓之間；一第一電晶體，包含有：一源極，電性耦接於該地端；一汲極，電性耦接於該第三電容之該第一端；以及一閘極；一齊納二極體，包含有：一陰極，電性耦接於該電源電壓；以及一陽極；一第五電阻，電性耦接於該陽極與該地端之間；一第六電阻，電性耦接於一參考電壓與該第一電晶體之該閘極之間；以及一第二電晶體，包含有：一源極，電性耦接於該地端；一汲極，電性耦接於該第一電晶體之該閘極；以及一閘極，電性耦接於該陽極。
7. 如請求項6所述之充電電路，其中該參考電壓係3伏特。
8. 一種電子裝置，包含有：一功能模組，用來執行該電子裝置的功能；一電池，電性耦接於該功能模組，用來供應該功能模組之電力；以及一充電電路，包含有：一線性穩壓器，用來轉換一電源電壓為一第一指示電壓； 一分壓電路，電性耦接於該線性穩壓器，用來提供一頻率響應，以將該第一指示電壓轉換為一第二指示電壓；以及一充電器，電性耦接於該分壓電路，用來於該第二指示電壓位於一偵測範圍內時，提供一充電電流至該電池；其中，該電源電壓係於一寬壓範圍內，且該第一指示電壓係一固定值。
9. 如請求項8所述之電子裝置，其中該寬壓範圍係10.8~19伏特，該偵測範圍係2.4~3.15伏特。
10. 如請求項8所述之電子裝置，其中該分壓電路包含有：一第一電容，包含有：一第一端，電性耦接於該線性穩壓器，用來接收該第一指示電壓；以及一第二端，電性耦接於該充電器，用來輸出該第二指示電壓；一第一電阻，包含有：一第一端，電性耦接於該第一電容之該第一端；以及一第二端，電性耦接於該第一電容之該第二端；一第二電阻，電性耦接於該第一電容之該第一端及一地端之間；以及一第二電容，電性耦接於該第一電容之該第二端及該地端之間。
11. 如請求項8所述之電子裝置，其中該線性穩壓器係於接收到一啟動訊號之指示時，轉換該電源電壓為該第一指示電壓。
12. 如請求項11所述之電子裝置，另包含有一指示電路，電性耦接於該線性穩壓器，用來於該電源電壓被關閉時，關閉該啟動訊號。
13. 如請求項12所述之電子裝置，其中該指示電路包含有：一第三電容，包含有：一第一端，電性耦接於該線性穩壓器，用來輸出該啟動訊號；以及一第二端，電性耦接於一地端； 一第三電阻，電性耦接於該第三電容之該第一端及該地端之間；一第四電阻，電性耦接於該第三電容之該第一端及該電源電壓之間；一第一電晶體，包含有：一源極，電性耦接於該地端；一汲極，電性耦接於該第三電容之該第一端；以及一閘極；一齊納二極體，包含有：一陰極，電性耦接於該電源電壓；以及一陽極；一第五電阻，電性耦接於該陽極與該地端之間；一第六電阻，電性耦接於一參考電壓與該第一電晶體之該閘極之間；以及一第二電晶體，包含有：一源極，電性耦接於該地端；一汲極，電性耦接於該第一電晶體之該閘極；以及一閘極，電性耦接於該陽極。
14. 如請求項13所述之電子裝置，其中該參考電壓係3伏特。