TWI691158B - 交流充電及供電電路 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種交流充電及供電電路包含降壓區塊、整流器區塊、開關電池區塊以及控制器。降壓區塊接收交流電，整流器區塊電性連接降壓區塊，整流器區塊具有整流電壓輸出端與接地端，開關電池區塊電性連接於供電端與接地端之間，開關電池區塊包含第一二極體、電控開關與電池，第一二極體的陽極電性連接整流電壓輸出端，第一二極體的陰極電性連接供電端，電控開關與電池電性連接於第一二極體與接地端之間。控制器電性連接於供電端與接地端之間，控制器用於控制電控開關的啟閉。

Description

交流充電及供電電路

本發明是有關於一種電路，且特別是有關於一種交流充電及供電電路。

目前市面上的充電電蚊拍主要用鉛酸電池，因為鉛酸電池成本低。依使用習慣，不少人覺得充電電蚊拍的電池壽命短。因為電蚊拍被當成廉價的消耗品，當電池壞掉時，一般人是直接丟棄電蚊拍買新的，造成浪費。鉛酸電池電池直接進焚化爐或掩埋場可能造成重金屬汙染。

電池壽命短的重要原因之一是電池過充，沒被吸收的電能電解水產生的氫氧導致電池漏液或傷害電極板。因為電蚊拍是低價的生活用品，而且有體積的限制，所以一般充電線路是用簡單的電阻+電容+整流器，沒有充飽電斷電的保護。為了避免有爆炸的風險，一般是用20-40mA左右的電流慢速充電，充飽要數小時。因為充電時間長，很容易忘記。一般鉛酸電池電蚊拍沒有充飽電的顯示，使用者不知道要充電多久；或是有些人習慣睡前充電，充電時間過長。

本發明提出一種交流充電及供電電路，改善先前技術的問題。

在本發明的一實施例中，本發明所提出的交流充電及供電電路包含降壓區塊、整流器區塊、開關電池區塊以及控制器。降壓區塊電性連接交流電源，整流器區塊電性連接降壓區塊，整流器區塊具有整流電壓輸出端與接地端，開關電池區塊電性連接於供電端與接地端之間，開關電池區塊包含第一二極體、電控開關與電池，第一二極體的陽極電性連接整流電壓輸出端，第一二極體的陰極電性連接供電端，電控開關與電池電性連接於第一二極體與接地端之間。控制器電性連接於供電端與接地端之間，控制器用於控制電控開關的啟閉。

在本發明的一實施例中，交流充電及供電電路更包含稽納二極體。稽納二極體的陽極電性連接接地端，稽納二極體的陰極電性連接供電端。

在本發明的一實施例中，交流充電及供電電路更包含穩壓電容。穩壓電容電性連接於供電端與接地端之間。

在本發明的一實施例中，交流充電及供電電路更包含第一電阻以及第二電阻。第一電阻的一端電性連接於整流電壓輸出端，第二電阻的一端電性連接第一電阻的另一端，第二電阻的另一端電性連接接地端，其中控制器的輸入接腳電性連接該第一電阻的該另一端與該第二電阻的該端。

在本發明的一實施例中，開關電池區塊更包含手動開關。手動開關與電池串接。

在本發明的一實施例中，開關電池區塊更包含電阻器。電阻器的兩端分別電性連接控制器與電控開關，電控開關為NPN型雙載子接面電晶體，NPN型雙載子接面電晶體的集極電性連接第一二極體的陰極，NPN型雙載子接面電晶體的基極電性連接電阻器，NPN型雙載子接面電晶體的射極電性連接電池的一端，電池的另一端電性連接接地端，手動開關的兩端分別電性連接NPN型雙載子接面電晶體的集極與射極。

在本發明的一實施例中，開關電池區塊更包含電阻器。電阻器的兩端分別電性連接控制器與電控開關，電控開關為PNP型雙載子接面電晶體，電池的一端電性連接第一二極體的陰極，電池的另一端電性連接PNP型雙載子接面電晶體的射極，PNP型雙載子接面電晶體的基極電性連接電阻器，PNP型雙載子接面電晶體的集極電性連接接地端，手動開關的兩端分別電性連接PNP型雙載子接面電晶體的射極與集極。

在本發明的一實施例中，開關電池區塊更包含電阻器。電阻器的兩端分別電性連接控制器與電控開關，電控開關為NPN型雙載子接面電晶體，NPN型雙載子接面電晶體的集極電性連接第一二極體的陽極，NPN型雙載子接面電晶體的基極電性連接電阻器，NPN型雙載子接面電晶體的射極電性連接電池的一端，電池的另一端電性連接接地 端，手動開關的兩端分別電性連接第一二極體的陰極與電池的該端。

在本發明的一實施例中，開關電池區塊更包含第二二極體。電控開關為N型金氧半導體，電池的一端電性連接第一二極體的陰極，電池的另一端電性連接第二二極體的陽極，第二二極體的陰極電性連接N型金氧半導體的汲極，N型金氧半導體的一閘極電性連接控制器，N型金氧半導體的源極電性連接接地端，手動開關的兩端分別電性連接第二二極體的陽極與N型金氧半導體的源極。

在本發明的一實施例中，開關電池區塊更包含第二二極體。電控開關為P型金氧半導體，P型金氧半導體的一源極電性連接第一二極體的陰極，P型金氧半導體的閘極電性連接控制器，P型金氧半導體的汲極電性連接第二二極體的陽極，第二二極體的一陰極電性連接電池的一端，電池的另一端電性連接接地端，手動開關的兩端分別電性連接P型金氧半導體的源極與第二二極體的陰極。

在本發明的一實施例中，開關電池區塊更包含第二二極體。電控開關為P型金氧半導體，P型金氧半導體的一源極電性連接第一二極體的陽極，P型金氧半導體的閘極電性連接控制器，P型金氧半導體的汲極電性連接第二二極體的陽極，第二二極體的陰極電性連接電池的一端，電池的另一端電性連接接地端，手動開關的兩端分別電性連接第一二極體的陰極與第二二極體的陰極。

在本發明的一實施例中，開關電池區塊更包含第 二二極體以及電阻器。電阻器的兩端分別電性連接控制器與電控開關，電控開關為NPN型雙載子接面電晶體，第一二極體的陰極電性連接電池的一端，電池的另一端電性連接第二二極體的陽極，第二二極體的陰極電性連接NPN型雙載子接面電晶體的集極，NPN型雙載子接面電晶體的基極電性連接電阻器，NPN型雙載子接面電晶體的射極電性連接接地端，手動開關的兩端分別電性連接第二二極體的陽極與NPN型雙載子接面電晶體的射極。

在本發明的一實施例中，開關電池區塊更包含第二二極體以及電阻器。電阻器的兩端分別電性連接控制器與電控開關，電控開關為一PNP型雙載子接面電晶體，第一二極體的陰極電性連接PNP型雙載子接面電晶體的一射極，PNP型雙載子接面電晶體的一基極電性連接電阻器，PNP型雙載子接面電晶體的一集極電性連接第二二極體的一陽極，第二二極體的一陰極電性連接電池的一端，電池的另一端電性連接接地端，手動開關的兩端分別電性連接PNP型雙載子接面電晶體的射極與電池的該端。

在本發明的一實施例中，開關電池區塊更包含第二二極體以及電阻器。電阻器的兩端分別電性連接控制器與電控開關，電控開關為PNP型雙載子接面電晶體，第一二極體的陽極電性連接PNP型雙載子接面電晶體的射極，PNP型雙載子接面電晶體的基極電性連接電阻器，PNP型雙載子接面電晶體的集極電性連接第二二極體的陽極，第二二極體的陰極電性連接電池的一端，電池的另一端電性連接接地 端，手動開關的兩端分別電性連接第一二極體的陰極與電池的該端。

在本發明的一實施例中，開關電池區塊更包含第二二極體。電控開關為N型金氧半導體，第二二極體的陽極電性連接第一二極體的陰極，第二二極體的一陰極電性連接N型金氧半導體的汲極，N型金氧半導體的閘極電性連接控制器，N型金氧半導體的源極電性連接電池的一端，電池的另一端電性連接接地端，手動開關的兩端分別電性連接第二二極體的陽極與N型金氧半導體的源極。

在本發明的一實施例中，開關電池區塊更包含第二二極體。電控開關為P型金氧半導體，第一二極體的陰極電性連接電池的一端，電池的另一端電性連接P型金氧半導體的源極，P型金氧半導體的閘極電性連接控制器，P型金氧半導體的汲極電性連接第二二極體的陽極，第二二極體的陰極接地端，手動開關的兩端分別電性連接P型金氧半導體的源極與第二二極體的陰極。

在本發明的一實施例中，開關電池區塊更包含第二二極體。電控開關為N型金氧半導體，第一二極體的陽極電性連接第二二極體的陽極，第二二極體的陰極電性連接N型金氧半導體的汲極，N型金氧半導體的閘極電性連接控制器，N型金氧半導體的源極電性連接電池的一端，電池的另一端電性連接接地端，手動開關的兩端分別電性連接第一二極體的陰極與N型金氧半導體的源極。

在本發明的一實施例中，交流充電及供電電路更 包含發光元件。發光元件電性連接控制器。

在本發明的一實施例中，降壓區塊為電容器。

在本發明的一實施例中，降壓區塊包含電容器與電阻器，電阻器並聯電容器。

綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。相較於傳統的作法，本發明的技術方案的特點：1.充飽斷電；2.充電中、充飽電的顯示；3.充電/一般使用時不需要手動切換開關，自動切換；4.線路簡單。

以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：

100‧‧‧交流充電及供電電路

110‧‧‧降壓區塊

120‧‧‧整流器區塊

121‧‧‧整流電壓輸出端

122‧‧‧接地端

130‧‧‧開關電池區塊

140‧‧‧控制器

210‧‧‧電阻器

220‧‧‧NPN型雙載子接面電晶體

230‧‧‧電池

310‧‧‧電阻器

320‧‧‧PNP型雙載子接面電晶體

330‧‧‧電池

410‧‧‧電阻器

420‧‧‧NPN型雙載子接面電晶體

430‧‧‧電池

520‧‧‧N型金氧半導體

530‧‧‧電池

620‧‧‧P型金氧半導體

630‧‧‧電池

720‧‧‧P型金氧半導體

730‧‧‧電池

810‧‧‧電阻器

820‧‧‧NPN型雙載子接面電晶體

830‧‧‧電池

910‧‧‧電阻器

920‧‧‧PNP型雙載子接面電晶體

930‧‧‧電池

1010‧‧‧電阻器

1020‧‧‧PNP型雙載子接面電晶體

1030‧‧‧電池

1120‧‧‧N型金氧半導體

1130‧‧‧電池

1220‧‧‧P型金氧半導體

1230‧‧‧電池

1320‧‧‧N型金氧半導體

1330‧‧‧電池

AC_IN‧‧‧輸入接腳

CHA‧‧‧充電接腳

‧‧‧充電接腳

C1‧‧‧穩壓電容

D1‧‧‧第一二極體

D2‧‧‧第二二極體

LED1‧‧‧發光元件

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

SW‧‧‧手動開關

VDD‧‧‧供電端

VSS‧‧‧接地端

ZD‧‧‧稽納二極體

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是依照本發明一實施例之一種交流充電及供電電路的電路方塊圖；第2圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊的電路方塊圖；第3圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊的電路方塊圖；第4圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊的電路方塊圖； 第5圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊的電路方塊圖；第6圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊的電路方塊圖；第7圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊的電路方塊圖；第8圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊的電路方塊圖；第9圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊的電路方塊圖；第10圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊的電路方塊圖；第11圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊的電路方塊圖；第12圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊的電路方塊圖；第13圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊的電路方塊圖；以及第14圖是依照本發明一實施例之一種降壓區塊的電路方塊圖。

為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表 相同或相似之元件。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。

於實施方式與申請專利範圍中，涉及『連接』之描述，其可泛指一元件透過其他元件而間接耦合至另一元件，或是一元件無須透過其他元件而直接連結至另一元件。

於實施方式與申請專利範圍中，涉及『連接』之描述，其可泛指一元件透過其他元件而間接與另一元件進行間接連結，或是一元件無須透過其他元件而實體連結至另一元件。

於實施方式與申請專利範圍中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或複數個。

本文中所使用之『約』、『大約』或『大致』係用以修飾任何可些微變化的數量，但這種些微變化並不會改變其本質。於實施方式中若無特別說明，則代表以『約』、『大約』或『大致』所修飾之數值的誤差範圍一般是容許在百分之二十以內，較佳地是於百分之十以內，而更佳地則是於百分五之以內。

第1圖是依照本發明一實施例之一種交流充電及供電電路100的電路方塊圖。如第1圖所示，整流器區塊120電性連接降壓區塊110，整流器區塊120具有整流電壓輸出端121與接地端122，接地端122對應於接地端VSS，開關電池區塊130電性連接於供電端VDD與接地端122之間，控制器140電性連接於供電端VDD與接地端122之間。

在本發明的一實施例中，控制器140為微控制器(MCU)，控制器140的輸入接腳AC_IN(代表整流電壓的輸入接腳)與充電接腳CHA(代表用於控制開關電池區塊130充電的接腳)所採用的元件符號是方便解說用，把通用輸出入腳依功能取名，不代表MCU接腳的實際代號。

於運作時，若降壓區塊110用於接收交流電AC，整流器區塊120的整流電壓輸出端121提供整流電壓對開關電池區塊130進行充電，控制器140判斷供電端VDD的電壓是否大於目標電壓時，當供電端VDD的電壓大於或等於目標電壓時，控制器140關斷開關電池區塊130，使開關電池區塊130停止接受整流電壓輸出端121所提供的整流電壓。

實務上，為了降低成本且方便充電及電蚊拍供電使用，控制器140可直接偵測閉路(closed circuit)充電時的電壓，只適用於約電池容量1/20-1/10的慢速充電電流，太大的電流會影響電池電壓的讀取。例如400mAh可充電電流是20-40mA。開關電池區塊130中的電池剛充完電時電壓最高，在數小時後會逐漸下降到一穩定電壓，接下來是自放電的緩慢電壓下降。一般電池閉路充電到4.4-4.5v時，開路電壓可以穩定維持4.2v。應瞭解到，以上電壓可能因為電池狀況不一樣需要靜態/動態調整。可以用偵測電壓上昇幅度的方式決定是否要調整目標電壓。

第2圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊130的電路方塊圖。如第2圖所示，第一二極體D1的陽極電性連接整流電壓輸出端121，第一二極體D1的陰極電性連 接供電端VDD，電控開關(如：NPN型雙載子接面電晶體220)與電池230電性連接於第一二極體D1與接地端之間。手動開關SW與電池230串接。控制器140用於控制電控開關的啟閉。

於第2圖中，電阻器210的兩端分別電性連接控制器140與電控開關，電控開關為NPN型雙載子接面電晶體220，NPN型雙載子接面電晶體220的集極電性連接第一二極體D1的陰極，NPN型雙載子接面電晶體220的基極電性連接電阻器210，NPN型雙載子接面電晶體220的射極電性連接電池230的一端，電池230的另一端電性連接接地端，手動開關SW的兩端分別電性連接NPN型雙載子接面電晶體220的集極與射極。

第3圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊130的電路方塊圖。如第3圖所示，第一二極體D1的陽極電性連接整流電壓輸出端121，第一二極體D1的陰極電性連接供電端VDD，電控開關(如：PNP型雙載子接面電晶體320)與電池330電性連接於第一二極體D1與接地端之間。手動開關SW與電池330串接。應瞭解到，本案中充電接腳CHA的電壓與充電接腳

的電壓互為反相，熟習此項技藝者當視當時需要，彈性選擇之。

於第3圖中，電阻器310的兩端分別電性連接控制器140與電控開關，電控開關為PNP型雙載子接面電晶體320，電池330的一端電性連接第一二極體D1的陰極，電池330的另一端電性連接PNP型雙載子接面電晶體320的射 極，PNP型雙載子接面電晶體320的基極電性連接電阻器310，PNP型雙載子接面電晶體320的集極電性連接接地端，手動開關SW的兩端分別電性連接PNP型雙載子接面電晶體320的射極與集極。

第4圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊130的電路方塊圖。如第4圖所示，第一二極體D1的陽極電性連接整流電壓輸出端121，第一二極體D1的陰極電性連接供電端VDD，電控開關(如：NPN型雙載子接面電晶體420)與電池430電性連接於第一二極體D1與接地端之間。手動開關SW與電池串接。

於第4圖中，電阻器410的兩端分別電性連接控制器140與電控開關，電控開關為NPN型雙載子接面電晶體420，NPN型雙載子接面電晶體420的集極電性連接第一二極體D1的陽極，NPN型雙載子接面電晶體420的基極電性連接電阻器410，NPN型雙載子接面電晶體420的射極電性連接電池430的一端，電池430的另一端電性連接接地端，手動開關SW的兩端分別電性連接第一二極體D1的陰極與電池430的該端。

比較第2、4圖的結構，開關電池區塊130如第2圖的虛線內，充電迴路上有電池、NPN型雙載子接面電晶體220串聯接在供電端VDD與接地端之間，所以供電端VDD的電壓=V電池+V_CE，其中V電池為電池230的電壓，V_CE為NPN型雙載子接面電晶體220的集極到射極的電壓。在NPN型雙載子接面電晶體220(如：2N3904)線路 中V_CE大約0.88v左右。所以假設要充電到4.4v，控制器140要偵測的供電端VDD停止充電電壓是4.4+0.88=5.28v。NPN型雙載子接面電晶體220的基極至射極的PN結構可以防止沒充電時電池漏電到供電端VDD。實際量測阻抗計算，用NPN型雙載子接面電晶體220(如：2N3904)的漏電流約1.002nA，以電池400mAh容量計算，需要45570年電才會漏光，所以可忽略。如果像第4圖把充電的迴路放在第一二極體D1的陽極，電池430充電的電壓會提高，但是電池430的電壓讀取會比較不準一些。手動開關SW必須能直接連接電池430到供電端VDD，經過第一二極體D1會減弱電流，電蚊拍的輸出會弱很多。

第5圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊130的電路方塊圖。如第5圖所示，第一二極體D1的陽極電性連接整流電壓輸出端121，第一二極體D1的陰極電性連接供電端VDD，電控開關(如：N型金氧半導體520)與電池530電性連接於第一二極體D1與接地端之間。手動開關SW與電池串接。

於第5圖中，電控開關為N型金氧半導體520，電池的一端電性連接第一二極體D1的陰極，電池530的另一端電性連接第二二極體D2的陽極，第二二極體D2的陰極電性連接N型金氧半導體520的汲極，N型金氧半導體520的閘極電性連接控制器140，N型金氧半導體520的源極電性連接接地端，手動開關SW的兩端分別電性連接第二二極體D2的陽極與N型金氧半導體520的源極。

開關電池區塊130若是如第5圖用N型金氧半導體520+第二二極體D2，供電端VDD的電壓=V電池+V_DS+V_D2，其中V電池為電池530的電壓，V_DS為N型金氧半導體520的汲極到源極的電壓，V_D2為第二二極體D2的電壓。V_DS+V_D2大約0.76V。壓降比較低，所以充電效率會上面第2~4圖的雙載子接面電晶體(BJT)高一些。迴路裡面的第二二極體D2是防止沒充電時，電池530的電經由N型金氧半導體520內部的汲極至源極的本體二極體導通放電。一般200mA的二極體漏電流約0.1uA，以電池400mAh容量計算，需要約456年電才會漏光，所以可忽略。

第6圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊130的電路方塊圖。如第6圖所示，第一二極體D1的陽極電性連接整流電壓輸出端121，第一二極體D1的陰極電性連接供電端，電控開關(如：P型金氧半導體620)與電池630電性連接於第一二極體D1與接地端之間。手動開關SW與電池630串接。

於第6圖中，電控開關為P型金氧半導體620，P型金氧半導體620的源極電性連接第一二極體D1的陰極，P型金氧半導體620的閘極電性連接控制器140，P型金氧半導體620的汲極電性連接第二二極體D2的陽極，第二二極體D2的陰極電性連接電池630的一端，電池630的另一端電性連接接地端，手動開關SW的兩端分別電性連接P型金氧半導體620的源極與第二二極體D2的陰極。

第7圖是依照本發明一實施例之一種開關電池 區塊130的電路方塊圖。如第7圖所示，第一二極體D1的陽極電性連接整流電壓輸出端121，第一二極體D1的陰極電性連接供電端VDD，電控開關(如：P型金氧半導體720)與電池730電性連接於第一二極體D1與接地端之間。手動開關SW與電池730串接。

於第7圖中，電控開關為P型金氧半導體720，P型金氧半導體720的源極電性連接第一二極體D1的陽極，P型金氧半導體720的閘極電性連接控制器140，P型金氧半導體720的汲極電性連接第二二極體D2的陽極，第二二極體D2的陰極電性連接電池730的一端，電池730的另一端電性連接接地端，手動開關SW的兩端分別電性連接第一二極體D1的陰極與第二二極體D2的陰極。

底下第8~10圖的線路是前面的雙載子接面電晶體(BJT)線路的電晶體變換位置。此順序BJT的基極至集極為PN接面順向導通，電池的電可能會經由控制器140的接腳CHA形成迴路漏電，所以需要一個第二二極體D2。如果控制器140的接腳沒有漏電的問題，就不需要第二二極體D2。

第8圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊130的電路方塊圖。如第8圖所示，第一二極體D1的陽極電性連接整流電壓輸出端121，第一二極體D1的陰極電性連接供電端VDD，電控開關(如：NPN型雙載子接面電晶體820)與電池830電性連接於第一二極體D1與接地端之間。手動開關SW與電池830串接。

於第8圖中，電阻器810的兩端分別電性連接控制器140與電控開關，電控開關為NPN型雙載子接面電晶體820，第一二極體D1的陰極電性連接電池830的一端，電池830的另一端電性連接第二二極體D2的陽極，第二二極體D2的陰極電性連接NPN型雙載子接面電晶體820的集極，NPN型雙載子接面電晶體820的基極電性連接電阻器810，NPN型雙載子接面電晶體820的射極電性連接接地端，手動開關SW的兩端分別電性連接第二二極體D2的陽極與NPN型雙載子接面電晶體820的射極。

第9圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊130的電路方塊圖。如第9圖所示，第一二極體D1的陽極電性連接整流電壓輸出端121，第一二極體D1的陰極電性連接供電端VDD，電控開關(如：PNP型雙載子接面電晶體920)與電池930電性連接於第一二極體D1與接地端之間。手動開關SW與電池930串接。

於第9圖中，電阻器910的兩端分別電性連接控制器140與電控開關，電控開關為一PNP型雙載子接面電晶體920，第一二極體D1的陰極電性連接PNP型雙載子接面電晶體920的射極，PNP型雙載子接面電晶體920的基極電性連接電阻器910，PNP型雙載子接面電晶體920的集極電性連接第二二極體D2的陽極，第二二極體D2的陰極電性連接電池930的一端，電池930的另一端電性連接接地端，手動開關SW的兩端分別電性連接PNP型雙載子接面電晶體920的射極與電池930的該端。

第10圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊130的電路方塊圖。如第10圖所示，第一二極體D1的陽極電性連接整流電壓輸出端121，第一二極體D1的陰極電性連接供電端VDD，電控開關(如：PNP型雙載子接面電晶體1020)與電池1030電性連接於第一二極體D1與接地端之間。手動開關SW與電池1030串接。

於第10圖中，電阻器1010的兩端分別電性連接控制器140與電控開關，電控開關為PNP型雙載子接面電晶體1020，第一二極體D1的陽極電性連接PNP型雙載子接面電晶體1020的射極，PNP型雙載子接面電晶體1020的基極電性連接電阻器1010，PNP型雙載子接面電晶體1020的集極電性連接第二二極體D2的陽極，第二二極體D2的陰極電性連接電池1030的一端，電池1030的另一端電性連接接地端，手動開關SW的兩端分別電性連接第一二極體D1的陰極與電池1030的該端。

底下第11~13圖的線路是前面的金氧半導體(MOSFET)線路的電晶體變換位置。應瞭解到，若電池造成閘極至源極的電壓差(V_GS)太小(約1.0v)而汲極至源極的電流(I_DS)不足，可以採用低臨界電壓(V_th)規格的MOSFET。

第11圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊130的電路方塊圖。如第11圖所示，第一二極體D1的陽極電性連接整流電壓輸出端121，第一二極體D1的陰極電性連接供電端VDD，電控開關(如：N型金氧半導體1120)與 電池1130電性連接於第一二極體D1與接地端之間。手動開關SW與電池1130串接。

於第11圖中，電控開關為N型金氧半導體1120，第二二極體D2的陽極電性連接第一二極體D1的陰極，第二二極體D2的陰極電性連接N型金氧半導體1120的汲極，N型金氧半導體1120的閘極電性連接控制器140，N型金氧半導體1120的源極電性連接電池1130的一端，電池1130的另一端電性連接接地端，手動開關SW的兩端分別電性連接第二二極體D2的陽極與N型金氧半導體1120的源極。

第12圖是依照本發明一實施例之一種開關電池區塊130的電路方塊圖。如第12圖所示，第一二極體D1的陽極電性連接整流電壓輸出端121，第一二極體D1的陰極電性連接供電端，電控開關(如：P型金氧半導體1220)與電池1230電性連接於第一二極體D1與接地端之間。手動開關SW與電池1230串接。

於第12圖中，電控開關為P型金氧半導體1220，第一二極體D1的陰極電性連接電池1230的一端，電池1230的另一端電性連接P型金氧半導體1220的源極，P型金氧半導體1220的閘極電性連接控制器140，P型金氧半導體1220的汲極電性連接第二二極體D2的陽極，第二二極體D2的陰極接地端，手動開關SW的兩端分別電性連接P型金氧半導體1220的源極與第二二極體D2的陰極。

第13圖是依照本發明一實施例之一種開關電 池區塊130的電路方塊圖。如第13圖所示，第一二極體D1的陽極電性連接整流電壓輸出端121，第一二極體D1的陰極電性連接供電端VDD，電控開關(如：N型金氧半導體1320)與電池1330電性連接於第一二極體D1與接地端之間。手動開關SW與電池1330串接。

於第13圖中，電控開關為N型金氧半導體1320，第一二極體D1的陽極電性連接第二二極體D2的陽極，第二二極體D2的陰極電性連接N型金氧半導體1320的汲極，N型金氧半導體1320的閘極電性連接控制器140，N型金氧半導體1320的源極電性連接電池1330的一端，電池1330的另一端電性連接接地端，手動開關SW的兩端分別電性連接第一二極體D1的陰極與N型金氧半導體1320的源極。

於第1~13圖中，可以採取間歇式充電，亦即控制器140間歇式啟閉電控開關(如：雙載子接面電晶體或氧半導體)，例如充電10秒，休息3秒，讓電能被更完整吸收，有機會更延長電池的壽命。

回到第1圖，發光元件LED1(如：發光二極體)電性連接控制器140。於一實施例中，發光元件LED1是充電及電蚊拍一般使用電源的指示燈。充電時，控制器140控制發光元件LED1用慢速(如2秒)閃爍。充飽後，控制器140控制發光元件LED1用快速(如0.5v秒)閃爍。傳統電蚊拍需要兩個發光元件，一個充電指示、一個電池電源，本案的電蚊拍可以簡化成單一個發光元件LED1。

關於如何測量供電端VDD的電壓。如果控制器140是微晶片(Microchip)(型號：PIC12F1571)，參考電壓(VRPOS)直接選擇供電端VDD的電壓，類比數位轉換器(ADC)的通道選擇(channel selection)可以選擇控制器140內部的固定電壓參考(FVR；Fixed Voltage Reference)，有1.024v等電壓可選擇。或是ADC通道選擇一個接到發光元件LED1的接腳，用發光元件LED1的正向電壓(Vf)來當固定電壓，Vf在電流數十%的變化範圍接近固定值。ADC讀取的值是65535* FVR/VDD的電壓。

於第1圖中，稽納二極體(Zener diode)ZD的陽極電性連接接地端VSS，稽納二極體ZD的陰極電性連接供電端VDD。於一實施例中，如果沒導通開關電池區塊130內的充電迴路時，由於控制器140是低耗電高阻抗，串聯中的分壓很高，此時供電端VDD的電壓非常接近整流電壓輸出端121所提供的整流電壓(如：100v或200v)，為了有效避免控制器140燒毀。所以需要一個工作電流約15-50mA,5.5v的稽納二極體ZD來當負載降低電壓，工作電流大小依降壓區塊110而定。舉例而言，5.5v可以是一般控制器140的最大工作電壓。充電時，控制器140的充電接腳CHA開啟，開關電池區塊130內的電控開關(如：電晶體)導通，20mA大部份由電池消耗，所以供電端VDD的電壓會降到約4.9-5.2v左右，依電池充飽的程度而變化。

於第1圖中，第一電阻R1的一端電性連接於整 流電壓輸出端121，第二電阻R2的一端電性連接第一電阻R1的另一端，第二電阻R2的另一端電性連接接地端。控制器140的輸入接腳AC_IN電性連接第一電阻R1的該另一端與第二電阻R2的該端；換言之，控制器140透過第一電阻R1電性連接整流器區塊120的整流電壓輸出端121，控制器140透過第二電阻R2電性連接整流器區塊120的接地端122。藉此，控制器140能夠快速判別當前是在充電或是一般的使用。於第2~13圖中，整流器區塊120的整流電壓輸出端121(+極)輸出接第一二極體D1造成單向導通，控制器140可以判別輸入接腳AC_IN是否有電壓(如：數位的1或0)來判別有沒有接整流電壓。由於第一二極體D1的順向電壓(Vf)造成壓降，供電端VDD的電壓比第一二極體D1輸入端低0.6v。但是控制器140(如：PIC12F1571)的輸入腳電壓如果大於供電端VDD的電壓可能會造成運作不正常，所以採用第一電阻R1、第二電阻R2分壓降低。

於第2~13圖中，使用者按下手動開關SW時，電池會直接接到供電端VDD或接地端VSS，此時第一二極體D1防止電流流到輸入接腳AC_IN，加上第二電阻R2的下拉到接地端，控制器140讀到輸入接腳AC_IN電壓接近於零，可判斷非充電狀態，是一般使用狀態。

實務上，手動開關SW可以是一個按鈕開關。或者，手動開關SW可以用一個按鈕開關串聯一個滑動開關，以防止使用者誤按，這兩個串聯的開關可以被視為同一個手動開關SW。

於第1圖中，穩壓電容C1電性連接於供電端VDD與接地端VSS之間。於實驗中，因為輸入接腳AC_IN被第一二極體D1阻隔了穩壓電容C1，可能仍帶有交流雜訊(50/60Hz)，實際實驗結果有機會發生交流電仍存在，卻讀到輸入接腳AC_IN的電壓=0的情況。於一實施例中，並聯濾波電容是一個方法。或者，可以在控制器140的韌體解決，用連續多次(例如：100次)讀取輸入接腳AC_IN的電壓，就可以避免誤判的情形。

於第1圖中，為了最佳能源效率，整流器區塊120可以用全波橋式整流器(bridge rectifier)；或者，整流器區塊120用單一二極體也是可以。兩種整流器都需要一個穩壓電容C1變成直流電，使控制器140得以正常執行。

第14圖是依照本發明一實施例之一種降壓區塊110的電路方塊圖。如第14圖所示，降壓區塊110包含電容器C與電阻器R，電阻器R並聯電容器C。

舉例而言，降壓區塊110是用0.47-1.0uF的400V的電容器C(如：塑膠電容)並聯一個電阻器R。頻率為f的交流通過電容器C的電抗(reactance)可以用1/(2 π fC)計算。如果是0.47uF,60Hz電抗是5.6k Ω，50Hz電抗約6.8k Ω。電容器C的電抗不會像電阻器R一樣造成明顯的熱消耗，且塑膠電容體積大，較容易散熱。市面上的電蚊拍充電電路的降壓電路是電容(0.47-1uF)，並聯820-1000K的電阻。電阻器R的作用應該是與電容器C的相位差90度，有些平緩電流的作用。因為電容器C、電阻器 R的阻抗倍數差太多，差了大約140倍，主要電流是由電容器C供應。由於本案的供電端VDD與接電端VSS之間有穩壓電容C1，所以沒有此電阻器R也可以。因此，在本發明的另一實施例中，降壓區塊110僅為電容器C，無需電阻器R。

實驗中，用降壓區塊110的阻抗計算及三用電表量測，此線路平均最大電流<50mA。但是實際實驗，第一二極體D1用型號BAS21平均電流200mA,250V的二極體多次充電會出現衰退的損壞，雖然沒有發熱的現象。原因可能是瞬間電流超過。必須用如型號1N4007平均電流1A規格的二極體以增加最大瞬間電流上限。整流器區塊120也相應用1A規格的架構。

實務上，本案的控制器140、稽納二極體ZD、穩壓電容C1、發光元件LED1可以與電蚊拍電擊輸出線路共用，可以增加省電等多功能應用，所以可以用較低成本實現更多功能。

舉例而言，電蚊拍電擊輸出線路可包含電網(未繪示)，電網電性連接供電端VDD/接電端VSS。於使用時，使用者可操作手動開關SW，使電池供電至使電網上電，藉以電擊害蟲(如：蚊子、蒼蠅…等)。實作上，電網可以是網狀結構、柵欄結構、柵欄與網狀的混合結構、孔洞結構或其他類似結構，熟習此項技藝者可視當時需要彈性選擇之。

綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。相較於傳統的作法，本發明的技術方案的特點：1.控制器140控制開關電池區塊130充飽斷 電；2.充電中、充飽電的發光元件LED1顯示；3.充電/一般使用時不需要手動切換，開關電池區塊130自動切換；4.整體線路簡單。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧交流充電及供電電路

110‧‧‧降壓區塊

120‧‧‧整流器區塊

121‧‧‧整流電壓輸出端

122‧‧‧接地端

130‧‧‧開關電池區塊

140‧‧‧控制器

AC_IN‧‧‧輸入接腳

CHA‧‧‧充電接腳

C1‧‧‧穩壓電容

LED1‧‧‧發光元件

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

VDD‧‧‧供電端

VSS‧‧‧接地端

ZD‧‧‧稽納二極體

Claims (17)

1. 一種交流充電及供電電路，包含：一降壓區塊，接收一交流電；一整流器區塊，電性連接該降壓區塊，該整流器區塊具有一整流電壓輸出端與一接地端；一開關電池區塊，電性連接於一供電端與該接地端之間，該開關電池區塊包含一第一二極體、一電控開關與一電池，該第一二極體的一陽極電性連接該整流電壓輸出端，該第一二極體的一陰極電性連接該供電端，該電控開關與該電池電性連接於該第一二極體與該接地端之間；一控制器，電性連接於該供電端與該接地端之間，該控制器用於控制該電控開關的啟閉；一稽納二極體，其一陽極電性連接該接地端，該稽納二極體的一陰極電性連接該供電端；以及一穩壓電容，電性連接於該供電端與該接地端之間，其中該開關電池區塊更包含：一手動開關，與該電池串接。
2. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，更包含：一第一電阻，其一端電性連接於該整流電壓輸出端；以及一第二電阻，其一端電性連接該第一電阻的另一端，該第二電阻的另一端電性連接該接地端，其中該控制器的 一輸入接腳電性連接該第一電阻的該另一端與該第二電阻的該端。
3. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該開關電池區塊更包含：一電阻器，其兩端分別電性連接該控制器與該電控開關，該電控開關為一NPN型雙載子接面電晶體，該NPN型雙載子接面電晶體的一集極電性連接該第一二極體的該陰極，該NPN型雙載子接面電晶體的一基極電性連接該電阻器，該NPN型雙載子接面電晶體的一射極電性連接該電池的一端，該電池的另一端電性連接該接地端，該手動開關的兩端分別電性連接該NPN型雙載子接面電晶體的該集極與該射極。
4. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該開關電池區塊更包含：一電阻器，其兩端分別電性連接該控制器與該電控開關，該電控開關為一PNP型雙載子接面電晶體，該電池的一端電性連接該第一二極體的該陰極，該電池的另一端電性連接該PNP型雙載子接面電晶體的一射極，該PNP型雙載子接面電晶體的一基極電性連接該電阻器，該PNP型雙載子接面電晶體的一集極電性連接該接地端，該手動開關的兩端分別電性連接該PNP型雙載子接面電晶體的該射極與該集極。
5. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該開關電池區塊更包含：一電阻器，其兩端分別電性連接該控制器與該電控開關，該電控開關為一NPN型雙載子接面電晶體，該NPN型雙載子接面電晶體的一集極電性連接該第一二極體的該陽極，該NPN型雙載子接面電晶體的一基極電性連接該電阻器，該NPN型雙載子接面電晶體的一射極電性連接該電池的一端，該電池的另一端電性連接該接地端，該手動開關的兩端分別電性連接該第一二極體的該陰極與該電池的該端。
6. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該開關電池區塊更包含：一第二二極體，其中該電控開關為一N型金氧半導體，該電池的一端電性連接該第一二極體的該陰極，該電池的另一端電性連接該第二二極體的一陽極，該第二二極體的一陰極電性連接該N型金氧半導體的一汲極，該N型金氧半導體的一閘極電性連接該控制器，該N型金氧半導體的一源極電性連接該接地端，該手動開關的兩端分別電性連接該第二二極體的該陽極與該N型金氧半導體的該源極。
7. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該開關電池區塊更包含：一第二二極體，其中該電控開關為一P型金氧半導 體，該P型金氧半導體的一源極電性連接該第一二極體的該陰極，該P型金氧半導體的一閘極電性連接該控制器，該P型金氧半導體的一汲極電性連接該第二二極體的一陽極，該第二二極體的一陰極電性連接該電池的一端，該電池的另一端電性連接該接地端，該手動開關的兩端分別電性連接該P型金氧半導體的該源極與該第二二極體的該陰極。
8. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該開關電池區塊更包含：一第二二極體，其中該電控開關為一P型金氧半導體，該P型金氧半導體的一源極電性連接該第一二極體的該陽極，該P型金氧半導體的一閘極電性連接該控制器，該P型金氧半導體的一汲極電性連接該第二二極體的一陽極，該第二二極體的一陰極電性連接該電池的一端，該電池的另一端電性連接該接地端，該手動開關的兩端分別電性連接該第一二極體的該陰極與該第二二極體的該陰極。
9. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該開關電池區塊更包含：一第二二極體；以及一電阻器，其兩端分別電性連接該控制器與該電控開關，該電控開關為一NPN型雙載子接面電晶體，該第一二極體的該陰極電性連接該電池的一端，該電池的另一端電性連接該第二二極體的一陽極，該第二二極體的一陰極 電性連接該NPN型雙載子接面電晶體的一集極，該NPN型雙載子接面電晶體的一基極電性連接該電阻器，該NPN型雙載子接面電晶體的一射極電性連接該接地端，該手動開關的兩端分別電性連接該第二二極體的該陽極與該NPN型雙載子接面電晶體的該射極。
10. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該開關電池區塊更包含：一第二二極體；以及一電阻器，其兩端分別電性連接該控制器與該電控開關，該電控開關為一PNP型雙載子接面電晶體，該第一二極體的該陰極電性連接該PNP型雙載子接面電晶體的一射極，該PNP型雙載子接面電晶體的一基極電性連接該電阻器，該PNP型雙載子接面電晶體的一集極電性連接該第二二極體的一陽極，該第二二極體的一陰極電性連接該電池的一端，該電池的另一端電性連接該接地端，該手動開關的兩端分別電性連接該PNP型雙載子接面電晶體的該射極與該電池的該端。
11. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該開關電池區塊更包含：一第二二極體；以及一電阻器，其兩端分別電性連接該控制器與該電控開關，該電控開關為一PNP型雙載子接面電晶體，該第一二極體的該陽極電性連接該PNP型雙載子接面電晶體的一 射極，該PNP型雙載子接面電晶體的一基極電性連接該電阻器，該PNP型雙載子接面電晶體的一集極電性連接該第二二極體的一陽極，該第二二極體的一陰極電性連接該電池的一端，該電池的另一端電性連接該接地端，該手動開關的兩端分別電性連接該第一二極體的該陰極與該電池的該端。
12. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該開關電池區塊更包含：一第二二極體，其中該電控開關為一N型金氧半導體，該第二二極體的一陽極電性連接該第一二極體的該陰極，該第二二極體的一陰極電性連接該N型金氧半導體的一汲極，該N型金氧半導體的一閘極電性連接該控制器，該N型金氧半導體的一源極電性連接該電池的一端，該電池的另一端電性連接該接地端，該手動開關的兩端分別電性連接該第二二極體的該陽極與該N型金氧半導體的該源極。
13. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該開關電池區塊更包含：一第二二極體，其中該電控開關為一P型金氧半導體，該第一二極體的該陰極電性連接該電池的一端，該電池的另一端電性連接該P型金氧半導體的一源極，該P型金氧半導體的一閘極電性連接該控制器，該P型金氧半導體的一汲極電性連接該第二二極體的一陽極，該第二二極 體的一陰極該接地端，該手動開關的兩端分別電性連接該P型金氧半導體的該源極與該第二二極體的該陰極。
14. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該開關電池區塊更包含：一第二二極體，其中該電控開關為一N型金氧半導體，該第一二極體的該陽極電性連接該第二二極體的一陽極，該第二二極體的一陰極電性連接該N型金氧半導體的一汲極，該N型金氧半導體的一閘極電性連接該控制器，該N型金氧半導體的一源極電性連接該電池的一端，該電池的另一端電性連接該接地端，該手動開關的兩端分別電性連接該第一二極體的該陰極與該N型金氧半導體的該源極。
15. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，更包含：一發光元件，電性連接該控制器。
16. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該降壓區塊為一電容器。
17. 如請求項1所述之交流充電及供電電路，其中該降壓區塊包含一電容器與一電阻器，該電阻器並聯該電容器。

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