專利名稱：交替回路式充電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種交替回路式充電裝置，尤指一種利用定電壓模式與定電流模式交替對電池充電的充電裝置。
背景技術：
一般公知鋰電池的充電需經(jīng)過預先充電階段(precharge)、定電流充電階段(normal charge)、及定電壓充電階段(top-off)、最后始完成充電而自動結(jié)束充電。請參考圖1，為公知電池各階段充電的示意圖。當電池曾深度放電時，電池充電應先進入預先充電階段，在預先充電階段中，電源部份提供一個小的定電流IP對電池充電，直到電池電壓到達一正常電壓值Vn。在預先充電階段后則進入定電流充電階段，電源部份提供額定的定電流In以快速的對電池充電。在快速充電后，電池達到一臨界電壓Vc，電源部份停止提供額定的定電流It轉(zhuǎn)成定電壓充電(CV)。在定電壓充電階段，充電電流I會逐漸下降，等下降到一充電電流終結(jié)值It時，電池電壓V已經(jīng)非常接近電池電壓的一充電目標值Vt，始完成充電而自動結(jié)束充電。
從上面所述可知，公知電池充電的過程中，需執(zhí)行以下各功能動作1.設定預先充電階段與定電流充電階段時的電流值。
2.設定正常電池電壓與目標電池電壓的電壓值。
3.偵測電池電壓。
4.偵測充電電流。
請參考圖2，為公知電池充電裝置示意圖。轉(zhuǎn)換單元110將市電電源111轉(zhuǎn)換成為一充電電源112以對電池30進行充電，同時提供輔助電源113提供電源給電路中的各電子組件使用。轉(zhuǎn)換單元110有兩個回授輸入端點(114、115)，是用來接受回授信號，以調(diào)節(jié)充電電源112的輸出。
電壓誤差放大器120比較充電電源112與一參考電壓121用以輸出一電壓回授信號，該電壓回授信號輸入到回授輸入端點114以調(diào)整穩(wěn)定充電電源112的電壓輸出。電流誤差放大器130比較電池30的充電電流信號131與一電流參考值132用以輸出一電流回授信號，該電流回授信號輸入到回授輸入端點115，以調(diào)整穩(wěn)定充電電源112的電流輸出。電壓偵測比較電路150擷取電池30的電壓，并且將的與一參考電壓151做比較運算，以輸出一數(shù)字位階信號152。電流偵測比較電路160擷取電池30的電流信號(131)，并且將的與一參考電壓161做比較運算，以輸出一數(shù)字位階信號162。控制器170分別提供參考電壓151、161到該電壓偵測比較電路150與該電流偵測比較電路160，同時提供控制信號143、144給一控制開關組140使用?？刂菩盘?43、144分別控制開關141、142互補交替的切換，用以提供充電電源112對電池30充電的不同阻力的充電路徑。
公知的電池充電裝置所需耗費的電子組件甚多，使其無法有效的縮小封裝的尺寸，同時所使用的控制器170其輸出/輸入接腳也相對的多，使的控制電路更為復雜，所需耗費的價格也昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明使用簡易的充電裝置拓樸，用以減少公知充電裝置架構(gòu)中復雜的電子組件，是利用定電壓模式與定電流模式交替的對電池充電。
本發(fā)明交替回路式充電裝置，包括有一個可以提供一第一參考電壓與一第二參考電壓的控制器；一電壓誤差放大器，連接于電池與該控制器，是偵測取得一電池電壓信號與該第一參考電壓，并將該電池電壓信號與該第一參考電壓進行比較運算，以輸出一電壓誤差信號；一電流誤差放大器，連接于該電池與該控制器，是取得一電池電流信號與該第二參考電壓，并將該電池電流信號與該第二參考電壓進行比較運算，以輸出一電流誤差信號；一信號選擇器，連接于該電壓誤差放大器與該電流誤差放大器，接收該電壓誤差信號與該電流誤差信號，用以選擇其中的一輸出作為回授信號；及一轉(zhuǎn)換器，連接于市電電源與該電池，是根據(jù)該信號選擇器輸出的回授信號，用以將該市電電源轉(zhuǎn)換成為一合適的充電電源。
以上的概述與接下來的詳細說明都為示范性質(zhì)，是為了進一步說明本發(fā)明的保護范圍。而有關本發(fā)明的其它目的與優(yōu)點，將在后續(xù)的說明與附圖加以闡述。


圖1為公知電池各階段充電的示意圖；圖2為公知電池充電裝置示意圖；圖3為本發(fā)明電路示意圖。
圖號說明公知轉(zhuǎn)換單元110 市電電源111充電電源112 輔助電源113回授輸入端點(114、115)電壓誤差放大器120參考電壓121 電流誤差放大器130充電電流信號131 電流參考值132控制開關組140 開關141、142控制信號143、144 電壓偵測比較電路150參考電壓151 數(shù)字位階信號152電流偵測比較電路160 參考電壓161數(shù)字位階信號162 控制器170電池30本發(fā)明轉(zhuǎn)換器210 市電電源211充電電源212 輔助電源213回授信號214 電壓誤差放大器220
第一參考電壓221電壓誤差信號222電池電壓信號223電流誤差放大器230電池電流信號231第二參考電壓232電流誤差信號233控制器270信號選擇器280 電池40具體實施方式
請參考圖3，為本發(fā)明電路示意圖。本發(fā)明交替回路式充電裝置，包括有一個可以提供一第一參考電壓221與一第二參考電壓232的控制器270；一電壓誤差放大器220，連接于電池40與該控制器270，是偵測取得一電池電壓信號223與該第一參考電壓221，并將該電池電壓信號223與該第一參考電壓221進行比較運算，以輸出一電壓誤差信號222；一電流誤差放大器230，連接于該電池40與該控制器270，是取得一電池電流信號231與該第二參考電壓232，并將該電池電流信號231與該第二參考電壓232進行比較運算，以輸出一電流誤差信號233；一信號選擇器280，連接于該電壓誤差放大器220與該電流誤差放大器230，接收該電壓誤差信號222與該電流誤差信號233，用以選擇其中之一輸出作為回授信號214；及一轉(zhuǎn)換器210，連接于市電電源211與該電池40，是根據(jù)該信號選擇器280輸出的回授信號214，用以將該市電電源211轉(zhuǎn)換成為一穩(wěn)定的充電電源212。
該信號選擇器280是由二個二極管D1、D2連接組成，接收該電壓誤差信號232與該電流誤差信號233，并根據(jù)該兩信號的強度，將較強的誤差信號予以輸出，成為一回授信號214。
轉(zhuǎn)換器210將市電211轉(zhuǎn)換成為充電電源212，用來對電池40充電，并且同時輸出輔助電源213以提供本發(fā)明充電裝置其它電子組件工作所需的電力。轉(zhuǎn)換器210透過一回授輸入端連接該信號選擇器280，用來接收該回授信號214。轉(zhuǎn)換器210可根據(jù)該回授信號214，用以調(diào)整輸出充電電源212。
控制器270利用一輸入端連接于電壓誤差放大器220的輸出端，用來偵測該電壓誤差信號222，然后根據(jù)該電壓誤差信號222，以輸出并調(diào)整該第一參考電壓221與第二參考電壓232。
請配合圖1，再參考圖3，在預先充電階段中，控制器270提供一低的第二參考電壓232給該電流誤差放大器230，同時提供一正常的第一參考電壓221給該電壓誤差放大器220。當電池40曾深度放電時，電池40的電壓小于第一參考電壓221，所以電壓誤差放大器220輸出一低電位的電壓誤差信號222。信號選擇器280將選擇電位較高、來至電流誤差放大器230的誤差信號233作為其輸出信號214，轉(zhuǎn)換器210會以該信號214為回授信號，把從電池40偵測到的電池電流信號231穩(wěn)定于第二參考電壓232所設定的水平，以固定的低電流對電池40充電。
充電電源對電池40充電，且電池40漸漸地建立起電壓，當電池電壓到達第一參考電壓221時，電壓誤差放大器220輸出的電壓誤差信號222回升，當控制器270偵測到該信號回升，可得知預先充電階段已告完成，進而提高第一參考電壓221與第二參考電壓232、分別至一目標電壓值與一額定電流值，以進入定電流充電階段。在進入定電流充電階段后，第一參考電壓221(即目標電壓(cut-off voltage))比電池40電壓高，所以在電壓誤差放大器220輸出端的誤差信號222回落到低電位。此時，信號選擇器會選取電位較高的電流誤差信號233，作為回授信號214。轉(zhuǎn)換器210取得該回授信號214，把充電電源穩(wěn)定于額定的定電流以快速的對電池40充電。
額定的定電流快速對電池40充電，使得電池40電壓逐漸上升到目標電壓，當電池40電接近目標電壓時，電壓誤差放大器220輸出的電壓誤差信號222回升趕過電流誤差放大器230輸出的電流誤差信號233。所以信號選擇器會選取電位較高的電壓誤差信號222，作為回授信號214。轉(zhuǎn)換器210取得該回授信號214，把充電電源穩(wěn)定于目標電壓對電池40充電。同時，當控制器270偵測到電壓誤差信號222的回升，可得知定電流充電階段已告完成，從而開始定電壓充電階段。
在定電壓充電階段，控制器270需不時檢測終結(jié)電流。為此，控制器270首先把第二參考電壓232的值往充電電流終結(jié)值(termination level)逐步調(diào)低。此時，只要充電電流在終結(jié)值以上，電流誤差放大器230的輸出電位，也即電流誤差信號233，將往高電位回升，趕過電壓誤差信號222，而主導控制回授控制系統(tǒng)，把轉(zhuǎn)換器210的輸出電力調(diào)低。電壓誤差放大器220的輸出電位，也即電壓誤差信號222，將往低電位回落。當控制器270撿測到該電位回落，可得知充電電流仍在終結(jié)值的上，也即充電過程尚未完成。
注意在此時由于轉(zhuǎn)換器210的輸出電力已被調(diào)低，充電過程也因而受阻。控制器270在完成電流檢測之后，應馬上把把第二參考電壓232調(diào)回高電位(目標電壓值)，以便充電過程繼續(xù)進行。由此撿測過程所引致的充電阻延，因其為時短暫，不會對整體充電過程構(gòu)成實質(zhì)的影響。
以上的電流檢測過程，可在定電壓充電階段重復施行，直至在控制器270已把第二參考電壓232的值往低調(diào)至充電電流終結(jié)值而還未能夠撿測到電壓誤差信號222往低電位回落時為止。至此，充電過程可視為完成?？刂破?70得把第一參考電壓221調(diào)至一較低電位，以降低充電電壓，終止充電電流，而結(jié)束充電。
綜上所述，控制器270根據(jù)電壓誤差放大器220輸出的電壓誤差信號222分別輸出并調(diào)整第一參考電壓221與第二參考電壓232到電壓誤差放大器220與電流誤差放大器230。電壓誤差放大器220與電流誤差放大器230分別產(chǎn)生電壓誤差信號222與電流誤差信號233，且由一信號選擇器280依據(jù)該兩信號的強度，將較強的誤差信號傳送到轉(zhuǎn)換器210，以調(diào)節(jié)電源，提供各階段電池充電所需。
按照以上所述的電壓跟電流檢測原理，控制器270一樣可以根據(jù)電流誤差放大器230輸出的電流誤差信號233來決定電池的充電狀態(tài)，從而輸出適當?shù)牡谝粎⒖茧妷?21與第二參考電壓232，以達到相同的充電效果。
綜上所述，僅為本發(fā)明最佳的一的具體實施例的詳細說明與附圖，但本發(fā)明的特征并不局限于此，并非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明的所有范圍應以權利要求為準，凡合于本發(fā)明保護范圍的精神與其類似變化的實施例，都應包含于本發(fā)明的范疇中，任何熟悉該項技術者在本發(fā)明的領域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾都可涵蓋在本發(fā)明的權利要求中。
權利要求
1.一種交替回路式充電裝置，是接收一市電電源，用以對一電池充電，包括有一控制器，是提供一第一參考電壓與一第二參考電壓；一電壓誤差放大器，連接于該電池與該控制器，是取得一電池電壓信號與該第一參考電壓，并將該電池電壓信號與該第一參考電壓進行比較運算，進而輸出一電壓誤差信號；一電流誤差放大器，連接于該電池與該控制器，是取得一電池電流信號與該第二參考電壓，并將該電池電流信號與該第二參考電壓進行比較運算，進而輸出一電流誤差信號；一信號選擇器，連接于該電壓誤差放大器與該電流誤差放大器，接收該電壓誤差信號與該電流誤差信號，用以選擇其中的一輸出，作為回授信號；及一轉(zhuǎn)換器，連接于該電池與該市電電源，是根據(jù)該回授信號，用以將該市電電源轉(zhuǎn)換成為一合適的充電電源；其特征在于，該控制器提供的該第一參考電壓與該第二參考電壓，是根據(jù)該電壓誤差信號的位階而調(diào)整。
2.一種交替回路式充電裝置，是接收一市電電源，用以對一電池充電，包括有一控制器，是提供一第一參考電壓與一第二參考電壓；一電壓誤差放大器，連接于該電池與該控制器，是取得一電池電壓信號與該第一參考電壓，并將該電池電壓信號與該第一參考電壓進行比較運算，進而輸出一電壓誤差信號；一電流誤差放大器，連接于該電池與該控制器，是取得一電池電流信號與該第二參考電壓，并將該電池電流信號與該第二參考電壓進行比較運算，進而輸出一電流誤差信號；一信號選擇器，連接于該電壓誤差放大器與該電流誤差放大器，接收該電壓誤差信號與該電流誤差信號，用以選擇其中的一輸出，作為回授信號；及一轉(zhuǎn)換器，連接于該電池與該市電電源，是根據(jù)該回授信號，用以將該市電電源轉(zhuǎn)換成為一合適的充電電源；其特征在于，該控制器提供的該第一參考電壓與該第二參考電壓，是根據(jù)該電流誤差信號的位階而調(diào)整。
3.如權利要求1或2所述的交替回路式充電裝置，其特征在于，該轉(zhuǎn)換器進一步將該市電電源轉(zhuǎn)換成為一輔助電源，用以提供該控制器使用。
4.如權利要求1或2所述的交替回路式充電裝置，其特征在于，該信號選擇器是由二個二極管連接組成。
5.如權利要求1或2所述的交替回路式充電裝置，其特征在于，該電池為一鋰電池。
全文摘要
本發(fā)明交替回路式充電裝置，包括有一提供第一參考電壓與第二參考電壓的控制器；一電壓誤差放大器，連接于電池與控制器，是取得一電池電壓信號與第一參考電壓，并進行比較運算，以輸出一電壓誤差信號；一電流誤差放大器，連接于電池與控制器，取得一電池電流信號與第二參考電壓，并進行比較運算，以輸出一電流誤差信號；一信號選擇器，連接于電壓誤差放大器與電流誤差放大器，接收電壓誤差信號與電流誤差信號，用以選擇其中之一輸出作為回授信號；及一轉(zhuǎn)換器，連接于市電電源與電池，是根據(jù)信號選擇器輸出的回授信號，將該市電電源轉(zhuǎn)換成為合適的充電電源。
文檔編號H02J7/10GK1897394SQ20051008415
公開日2007年1月17日 申請日期2005年7月14日 優(yōu)先權日2005年7月14日
發(fā)明者何國斌 申請人:栢怡國際股份有限公司