專利名稱：充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充電裝置。
背景技術(shù)：
目前，許多電子設(shè)備利用可充電的電池組所提供的電能進(jìn)行工作，例如數(shù)碼照相機(jī)、移動(dòng)終端等。因此，在可充電的電池組的電能被消耗之后，需要對(duì)其進(jìn)行充電。圖1示出了現(xiàn)有的一種充電裝置的示意圖。在該充電裝置中，依靠串聯(lián)在主回路中的電阻限制對(duì)電池組進(jìn)行充電的電流，并且隨著電池組的電壓逐漸升高，流過電池組的電流逐漸減小，電阻上的壓降也逐漸減小，最終把電池組的電壓充到與電源的電壓相等。然而，由于利用電阻來限制充電電流，因此，該充電裝置存在充電發(fā)熱量大、限流效率不高、充電可靠性不高大和把電池組的電壓充到與電源的電壓相等所需要的充電時(shí)間較長的缺點(diǎn)。圖2示出了現(xiàn)有的另一種充電裝置的示意圖。在該充電裝置中，利用變壓器來限制對(duì)電池組進(jìn)行充電的電流，并且最終把電池組的電壓充到與電源的電壓相等。然而，由于利用變壓器來限制充電電流，因此，該充電裝置存在充電發(fā)熱量大、體積大和成本高的缺點(diǎn)ο圖3示出了現(xiàn)有的又一種充電裝置的示意圖。該充電裝置包括主電路、脈寬調(diào)制 (PWM)控制器和驅(qū)動(dòng)單元。其中，主電路連接在電源和電池組之間并且包括作為開關(guān)器件的 MOS管。PWM控制器根據(jù)流過電池組的電流的大小輸出相應(yīng)的P麗信號(hào)，以限制流過電池組的電流的大小在預(yù)定范圍內(nèi)。驅(qū)動(dòng)電路把PWM控制器所輸出的PWM信號(hào)的幅值放大到足夠大并輸出給主電路中的MOS管的門極，以便驅(qū)動(dòng)主電路的MOS管導(dǎo)通或關(guān)斷。當(dāng)主電路的 MOS管被導(dǎo)通時(shí)，主電路允許電源向電池組供電，而當(dāng)主電路的MOS管被關(guān)斷時(shí)，主電路中斷電源向電池組供電。由于利用PWM控制器輸出PWM信號(hào)來限制充電電流，因此該充電裝置具有成本低、效率高、體積小和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。然而，由于PWM控制器不能輸出具有100% 占空比的PWM信號(hào)，因此，該充電裝置不能把電池組的電壓充到與電源的電壓相同，從而電池組不能完全充滿電。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種充電裝置，其能夠把被充電設(shè)備的電壓充到與電源的電壓相同，并且成本低、效率高、體積小和可靠性高。按照本發(fā)明實(shí)施例的一種充電裝置，包括主電路，其可連接到電源和被充電設(shè)備并且包括第一可控開關(guān)器件，用于當(dāng)?shù)谝豢煽亻_關(guān)器件被導(dǎo)通時(shí)，允許電源向被充電設(shè)備供電，以及當(dāng)?shù)谝豢煽亻_關(guān)器件被關(guān)斷時(shí)，中斷電源向被充電設(shè)備供電；脈寬調(diào)制控制器， 其與主電路連接，用于根據(jù)從主電路檢測(cè)的流過被充電設(shè)備的電流的大小，輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號(hào)；以及占空比放大模塊，其連接在脈寬調(diào)制控制器和第一可控開關(guān)器件的控制極之間，用于延長脈寬調(diào)制信號(hào)的工作電平的持續(xù)時(shí)間以放大脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，并把占空比已被放大的脈寬調(diào)制信號(hào)輸出給第一可控開關(guān)器件的控制極，以控制第一可控開關(guān)器件的導(dǎo)通或關(guān)斷。按照上述技術(shù)方案，充電裝置利用脈寬調(diào)制控制器輸出脈寬調(diào)制信號(hào)來限制充電電流，并且把脈寬調(diào)制控制器所輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比進(jìn)行放大后再送給主電路的可控開關(guān)器件的控制極，使得送給主電路的可控開關(guān)器件的脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比最終可以達(dá)到100%，因此，被充電設(shè)備的電壓能夠充到與電源的電壓相同，同時(shí)充電裝置的成本低、效率高、體積小和可靠性高。


本發(fā)明的特征、特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和益處通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將變得更加顯而易見。其中圖1示出了現(xiàn)有的一種充電裝置的示意圖；圖2示出了現(xiàn)有的另一種充電裝置的示意圖；圖3示出了現(xiàn)有的又一種充電裝置的示意圖；圖4示出了按照本發(fā)明第一實(shí)施例的充電裝置的功能模塊示意圖；圖5示出了按照本發(fā)明第一實(shí)施例的充電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出了按照本發(fā)明第二實(shí)施例的占空比放大模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例提供一種充電裝置，其利用PWM控制器輸出PWM信號(hào)來限制充電電流，并且把PWM控制器所輸出的PWM信號(hào)的占空比進(jìn)行放大后再送給主電路的可控開關(guān)器件的控制極，使得送給主電路的可控開關(guān)器件的PWM信號(hào)的占空比最終可以達(dá)到100%，因此，被充電設(shè)備的電壓能夠充到與電源的電壓相同，同時(shí)充電裝置的成本低、效率高、體積
小和可靠性高。下面，將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例?！吹谝粚?shí)施例〉現(xiàn)在參考圖4，其示出了按照本發(fā)明第一實(shí)施例的充電裝置的功能模塊示意圖。如圖4所示，充電裝置10包括主電路20、脈寬調(diào)制(PWM)控制器30、占空比放大模塊40和驅(qū)動(dòng)模塊50。主電路20可連接到電源60和被充電設(shè)備70，以使用電源60向被充電設(shè)備70進(jìn)行充電，其中，被充電設(shè)備70可以是但不局限于電池組。主電路20包括可控開關(guān)器件S，其可以是但不局限于MOS管。其中，當(dāng)可控開關(guān)器件S被導(dǎo)通時(shí)，主電路20允許電源60向被充電設(shè)備70充電，而當(dāng)可控開關(guān)器件S被關(guān)斷時(shí)，中斷電源60向被充電設(shè)備70充電。PWM控制器30與主電路20連接。PWM控制器30根據(jù)從主電路20檢測(cè)的流過被充電設(shè)備70的電流的大小，輸出相應(yīng)的PWM信號(hào)，該輸出的PWM信號(hào)能夠使得流過被充電設(shè)備70的電流的大小處于指定范圍之內(nèi)。PWM控制器30可以利用現(xiàn)有的各種PWM控制芯片來實(shí)現(xiàn)，例如德州儀器制造的SG3524或TL494等。占空比放大模塊40連接在PWM控制器30和驅(qū)動(dòng)模塊50之間。占空比放大模塊40延長PWM控制器30所輸出的PWM信號(hào)中的工作電平的持續(xù)時(shí)間以放大該P(yáng)WM信號(hào)的占空比，并把占空比已被放大的該P(yáng)WM信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)模塊50。其中，該工作電平可以是高電平或低電平。驅(qū)動(dòng)模塊50連接在占空比放大模塊40和主電路20的可控開關(guān)器件S的控制極之間。驅(qū)動(dòng)模塊50放大占空比放大模塊40所輸出的PWM信號(hào)的電流并把電流已被放大的 PWM信號(hào)輸出到主電路20的可控開關(guān)器件S的控制極，以控制可控開關(guān)器件S的導(dǎo)通和關(guān)斷。驅(qū)動(dòng)模塊50可以利用現(xiàn)有的各種可控開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)，例如National半導(dǎo)體公司制造的LM5111等。現(xiàn)在參考圖5，其示出了按照本發(fā)明第一實(shí)施例的充電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，主電路20可連接到電源60和被充電設(shè)備70。主電路20包括作為可控開關(guān)器件的MOS管Q1、二極管D1-D2、電感Ll和電容C1-C4。其中，MOS管Ql的陰極連接電源60的負(fù)極，MOS管Ql的陽極連接電感Ll的一端 (以下稱為A端)，即MOS管Ql連接在電源60的負(fù)極和電感Ll之間，電感Ll的另一端(以下稱為B端)連接被充電設(shè)備70的負(fù)極。二極管Dl和D2各自的陽極連接MOS管Ql的陽極和電感Ll的A端，即連接在MOS 管Ql和電感Ll之間，二極管Dl和D2各自的陰極連接電源60和被充電設(shè)備70的正極。電容Cl、C2、C3和C4各自的一端連接電感Ll的B端和被充電設(shè)備70的負(fù)極，以及電容Cl、C2、C3和C4各自的另一端連接電源60和被充電設(shè)備70的正極。 PWM控制器30連接主電路20的電感Ll的B端和被充電設(shè)備70的負(fù)極，以檢測(cè)流過被充電設(shè)備70的電流的大小，并根據(jù)所檢測(cè)的流過被充電設(shè)備70的電流的大小，輸出相應(yīng)的PWM信號(hào)。具體地，當(dāng)所檢測(cè)的流過被充電設(shè)備70的電流大于指定的上限閾值時(shí)，PWM 控制器30輸出非工作電平的PWM信號(hào)，而當(dāng)所檢測(cè)的流過被充電設(shè)備70的電流小于指定的下限閾值時(shí)，PWM控制器30輸出工作電平的PWM信號(hào)，其中，該指定的上限閾值大于該指定的下限閾值。占空比放大模塊40包括電阻R2和電容C5。電阻R2的一端(以下稱為A端)連接PWM控制器30以接收PWM控制器30輸出的PWM信號(hào)，電阻R2的另一端(以下稱為B端) 連接驅(qū)動(dòng)模塊50。電容C5的一端(以下稱為A端)連接電阻R2的B端和驅(qū)動(dòng)模塊50， 電容C5的另一端(以下稱為B端)連接地。電阻R2和電容C5形成延時(shí)電路，用于延長從 PWM控制器30接收的PWM信號(hào)中的工作電平的持續(xù)時(shí)間，以放大該P(yáng)WM信號(hào)的占空比。驅(qū)動(dòng)模塊50是一個(gè)具有兩通道的驅(qū)動(dòng)器LM5111，其第一通道的輸入端IN_A連接電阻R2的B端和電容C5的A端，以及其第一通道的輸出端0UT_A連接主電路20的MOS管 Ql的控制極(即門極)。驅(qū)動(dòng)器LM5111放大占空比放大模塊40所輸出的PWM信號(hào)的幅值， 然后輸出給主電路20的MOS管Ql的控制極，以控制主電路20的MOS管Ql的導(dǎo)通和關(guān)閉。以下描述圖5所示的充電裝置的工作過程。在PWM控制器30根據(jù)流過被充電設(shè)備70的電流的大小輸出相應(yīng)的PWM信號(hào)后， 占空比放大模塊40利用電阻R2和電容C5所形成的延時(shí)電路，延長PWM控制器30所輸出的PWM信號(hào)中的工作電平的持續(xù)時(shí)間，以放大該P(yáng)WM信號(hào)的占空比。驅(qū)動(dòng)模塊50對(duì)來自占空比放大模塊40的占空比已被放大的PWM信號(hào)的電流進(jìn)行放大，然后把該電流已被放大的PWM信號(hào)輸出給主電路20的MOS管Ql的控制極。
如果主電路20的MOS管Ql的控制極從驅(qū)動(dòng)模塊50收到的PWM信號(hào)為工作電平 (高電平或低電平)，則主電路20的MOS管Ql被導(dǎo)通，電源60向被充電設(shè)備70充電。在電源60向被充電設(shè)備70進(jìn)行充電的過程中，由于電感Ll的作用，流過被充電設(shè)備70的充電電流逐漸增大。當(dāng)流過被充電設(shè)備70的充電電流增大到超過指定的上限閾值時(shí)，PWM控制器30輸出非工作電平的PWM信號(hào)。如果主電路20的MOS管Ql的控制極從驅(qū)動(dòng)模塊50收到的PWM信號(hào)為非工作電平，則主電路20的MOS管Ql被關(guān)斷，電源60不能向被充電設(shè)備70充電。在這種情況下， 主電路20的電容C1-C4放電從而被充電設(shè)備70被充電。在主電路20的電容C1-C4向被充電設(shè)備70進(jìn)行充電的過程中，由于電感Ll的作用，流過被充電設(shè)備70的充電電流逐漸減少。當(dāng)流過被充電設(shè)備70的充電電流減少到小于指定的下限閾值時(shí)，PWM控制器30輸出的PWM信號(hào)為工作電平。從上面的描述可以看出，在本本發(fā)明的第一實(shí)施例中，充電裝置利用PWM控制器輸出PWM信號(hào)來限制充電電流，并且把PWM控制器所輸出的PWM信號(hào)的占空比進(jìn)行放大后再送給主電路的可控開關(guān)器件的控制極，使得送給主電路的可控開關(guān)器件的PWM信號(hào)的占空比最終可以達(dá)到100%，因此，被充電設(shè)備的電壓能夠充到與電源的電壓相同，同時(shí)充電裝置的成本低、效率高、體積小和可靠性高。<第二實(shí)施例>本發(fā)明的第二實(shí)施例與本發(fā)明的第一實(shí)施例不同的地方在于，占空比放大模塊40 并不是一開始放大PWM控制器所輸出的PWM信號(hào)的占空比，而是當(dāng)PWM控制器所輸出的PWM 信號(hào)的占空比達(dá)到預(yù)定閾值(例如98% )時(shí)，才開始延長PWM控制器所輸出的PWM信號(hào)中的工作電平的持續(xù)時(shí)間，以放大該P(yáng)WM信號(hào)的占空比。為了簡單起見，以下僅對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施例不同于本發(fā)明的第一實(shí)施例的地方進(jìn)行詳細(xì)描述，兩者相同之處不再贅述。現(xiàn)在參考圖6，其示出了按照本發(fā)明第二實(shí)施例的占空比放大模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖6所示，除了包括電阻R2和電容C5之外，占空比放大模塊40還包括作為可控開關(guān)器件的MOS管Q2和Q3。電阻R2的一端(以下稱為A端)和MOS管Q2的陽極連接在一起并連接到PWM控制器30，電阻R2的另一端(以下稱為B端)和MOS管Q2的陰極連接在一起并連接到驅(qū)動(dòng)模塊50。MOS管Q3的陽極連接電阻R2的B端、MOS管Q2的陰極和驅(qū)動(dòng)模塊50，MOS管Q3 的陰極連接電容C5的一端，以及電容C5的另一端連接地。其中，在PWM控制器30所輸出的PWM信號(hào)的占空比還沒有達(dá)到指定閾值時(shí)，MOS管 Q2被導(dǎo)通，而MOS管Q3被關(guān)斷。在這種情況下，電阻R2和電容C5不能形成延時(shí)電路來放大PWM信號(hào)的占空比。在PWM控制器30所輸出的PWM信號(hào)的占空比達(dá)到指定閾值時(shí)，MOS管Q2被關(guān)閉， 而MOS管Q3被導(dǎo)通。在這種情況下，電阻R2和電容C5形成延時(shí)電路來放大PWM信號(hào)的占空比。<其它變型>本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然在上面的實(shí)施例中，充電裝置10包括驅(qū)動(dòng)模塊 50，然而，本發(fā)明并不局限于此。在本發(fā)明的其它一些實(shí)施例中，如果PWM控制器30所輸出的PWM信號(hào)的電流已經(jīng)足以驅(qū)動(dòng)主電路20的MOS管Ql導(dǎo)通和關(guān)斷，則充電裝置10不需要包括驅(qū)動(dòng)模塊50。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然在上面的實(shí)施例中，使用一個(gè)MOS管Q1、兩個(gè)二極管D1-D2、一個(gè)電感Ll和四個(gè)電容C1-C4來構(gòu)成主電路20，然而，本發(fā)明并不局限于此。在本發(fā)明的其它一些實(shí)施例中，也可以使用其它的方式來構(gòu)成主電路20，例如，主電路20也可以僅包括MOS管Ql、二極管Dl、電感Ll和電容Cl。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然在上面的實(shí)施例中，占空比放大模塊40使用電阻和電容來形成延時(shí)電路，以放大PWM控制器30所輸出的PWM信號(hào)，然而，本發(fā)明并不局限于此。在本發(fā)明的其它一些實(shí)施例中，占空比放大模塊40也可以利用其它的方式來形成延時(shí)電路，只要其能放大PWM控制器30所輸出的PWM信號(hào)即可。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上面所公開的各個(gè)實(shí)施例可以在沒有偏離發(fā)明實(shí)質(zhì)的情況下做出各種改變和變型，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書來定義。
權(quán)利要求
1.一種充電裝置，包括主電路，其可連接到電源和被充電設(shè)備并且包括第一可控開關(guān)器件，用于當(dāng)所述第一可控開關(guān)器件被導(dǎo)通時(shí)，允許所述電源向所述被充電設(shè)備供電，以及當(dāng)所述第一可控開關(guān)器件被關(guān)斷時(shí)，中斷所述電源向所述被充電設(shè)備供電；脈寬調(diào)制控制器，其與所述主電路連接，用于根據(jù)從所述主電路檢測(cè)的流過所述被充電設(shè)備的電流的大小，輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號(hào)；以及占空比放大模塊，其連接在所述脈寬調(diào)制控制器和所述第一可控開關(guān)器件的控制極之間，用于延長所述脈寬調(diào)制信號(hào)的工作電平的持續(xù)時(shí)間以放大所述脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，并把占空比已被放大的所述脈寬調(diào)制信號(hào)輸出給所述第一可控開關(guān)器件的控制極，以控制所述第一可控開關(guān)器件的導(dǎo)通或關(guān)斷。
2.如權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中所述占空比放大模塊包括電阻和電容，其中，所述電阻的一端和所述電容的一端連接在一起并連接到所述第一可控開關(guān)器件的控制極，所述電阻的另一端連接到所述脈寬調(diào)制控制器，以及，所述電容的另一端連接地。
3.如權(quán)利要求1所述的充電裝置，其中在所述脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比達(dá)到預(yù)定閾值后，所述占空比放大模塊才開始延長所述脈寬調(diào)制信號(hào)的工作電平的持續(xù)時(shí)間以放大所述脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比。
4.如權(quán)利要求3所述的充電裝置，其中所述占空比放大模塊包括第二可控開關(guān)器件、第三可控開關(guān)器件、電阻和電容，其中， 所述第二可控開關(guān)器件的陽極和所述電阻的一端連接在一起并連接到所述脈寬調(diào)制控制器，所述第二可控開關(guān)器件的陰極和所述電阻的另一端連接在一起并連接到所述第一可控開關(guān)器件的控制極，所述第三可控開關(guān)器件的陽極連接到所述第二可控開關(guān)器件的陰極和所述電阻的所述另一端，以及所述第三可控開關(guān)器件的陰極連接到所述電容的一端，以及， 所述電容的另一端連接地，其中，在所述脈寬調(diào)制控制器所輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比達(dá)到指定閾值之前，所述第二可控開關(guān)器件被導(dǎo)通和所述第三可控開關(guān)器件被關(guān)斷，以及當(dāng)所述脈寬調(diào)制控制器所輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比達(dá)到所述指定閾值時(shí)，所述第二可控開關(guān)器件被關(guān)斷和所述第三可控開關(guān)器件被導(dǎo)通。
5.如權(quán)利要求1-4中的任意一個(gè)所述的充電裝置，其中，還包括驅(qū)動(dòng)模塊，其連接在所述占空比放大模塊和所述第一可控開關(guān)器件的控制極之間，用于放大所述占空比放大模塊所輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)的電流并輸出給所述第一可控開關(guān)器件的控制極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種充電裝置，包括主電路，其可連接到電源和被充電設(shè)備并且包括第一可控開關(guān)器件，用于當(dāng)?shù)谝豢煽亻_關(guān)器件被導(dǎo)通時(shí)，允許電源向被充電設(shè)備供電，以及當(dāng)?shù)谝豢煽亻_關(guān)器件被關(guān)斷時(shí)，中斷電源向被充電設(shè)備供電；脈寬調(diào)制控制器，其與主電路連接，用于根據(jù)從主電路檢測(cè)的流過被充電設(shè)備的電流的大小，輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號(hào)；以及，占空比放大模塊，其連接在脈寬調(diào)制控制器和第一可控開關(guān)器件的控制極之間，用于延長脈寬調(diào)制信號(hào)的工作電平的持續(xù)時(shí)間以放大脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，并把占空比已被放大的脈寬調(diào)制信號(hào)輸出給第一可控開關(guān)器件的控制極，以控制第一可控開關(guān)器件的導(dǎo)通或關(guān)斷。利用該充電裝置，被充電設(shè)備的電壓能夠充到與電源的電壓相同，同時(shí)該充電裝置的成本低、效率高、體積小和可靠性高。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102403769SQ201110399658
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者劉新宇 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司