充电装置转让专利
申请号 : CN200910009871.9
文献号 : CN101789621A
文献日 : 2010-07-28
发明人 : 苏圣杰 , 陈荣泰
申请人 : 华硕电脑股份有限公司
摘要 :
本发明是一种充电装置，包括充电电路及监控电路。充电电路包括限流元件、整流元件、及直流电压供应单元。整流元件与限流元件串联。直流电压供应单元用以通过串联的限流元件及整流元件提供直流电压至电池，以对电池进行充电。监控电路包括温度感测单元及第一控制单元。温度感测单元用以感测电池的表面温度。第一控制单元用以当表面温度大于预定温度时，控制直流电压供应单元停止对电池进行充电。
权利要求 :
1.一种充电装置，其特征是，包括：
电池；
充电电路，包括：
限流元件；
整流元件，与所述限流元件串联；以及
直流电压供应单元，用以通过串联的所述限流元件及所述整流元件提供所述直流电压至所述电池，以对所述电池进行充电；以及监控电路，分别连接至所述电池及所述充电电路，所述监控电路包括：温度感测单元，用以感测所述电池的表面温度；以及第一控制单元，用以当所述表面温度大于预定温度时，控制所述直流电压供应单元停止对所述电池进行充电。
2.如权利要求1所述的充电装置，其特征是，其中所述第一控制单元包括：第一电压比较器，用以比较所述温度感测单元感测所述电池的所述表面温度后所产生的感测电压与第一预定电压；
其中所述第一控制单元是依据所述第一电压比较器的比较结果来判断所述表面温度是否大于所述预定温度。
3.如权利要求1所述的充电装置，其特征是，其中所述监控电路还包括：电压感测单元，用以感测所述电池两端的电池电压；以及第二控制单元，用以当所述电池电压大于第二预定电压时，控制所述直流电压供应单元停止对所述电池进行充电。
4.如权利要求3所述的充电装置，其特征是，其中所述第二控制单元包括：第二电压比较器，用以比较所述电池电压与所述第二预定电压；
其中所述第二控制单元是依据所述第二电压比较器的比较结果来判断所述电池电压是否大于所述第二预定电压。
5.如权利要求1所述的充电装置，其特征是，其中所述温度感测单元包括热敏电阻，配置于邻近所述电池的表面处，且所述热敏电阻的电阻值随着所述表面温度的改变而对应地改变；
其中所述温度感测单元依据所述热敏电阻的电阻值的大小产生对应至所述电池的所述表面温度的感测电压。
6.如权利要求1所述的充电装置，其特征是，其中所述限流元件为电阻器。
7.如权利要求1所述的充电装置，其特征是，其中所述整流元件为二极管。
说明书 :
技术领域
本发明是关于一种充电装置，且特别是有关于一种用以对一电池进行充电的充电装置。
背景技术
电子装置的应用广泛。一种常见的电子装置是充电装置。充电装置为一种能用以对一电池进行充电的装置。
充电装置通常必须能够稳定地产生提供至电池的充电电流，而且还需在充电的过程中，随着电池电压的提升而限制此充电电流的大小。如此，才不会对电池造成损害，且能避免发生危险。
请参照图1，其所示为传统的一充电装置的电路图。此充电装置100是揭露于中国实用新型专利授权公告号CN201051680中，其发明名称为：普通干电池自动调整电流充电器。
此充电装置100包括变压器1、整流器2、滤波和限流电路3、分流电路4、及防逆流元件5。滤波和限流电路3包括一滤波电容C与一限流电阻R1，而防逆流元件5是一二极管。此充电装置100的工作原理如下：交流市电Vac经变压器1降压，再经整流器2与滤波和限流电路3的整流与滤波后，便能提供流经限流电阻R1的输出电流io’。之后，输出电流io’经过分流电路4的分流后，成为流经逆流元件5的充电电流ic’，以对电池BT进行充电。
然而，由于充电装置100所提供的输出电流io’并不会全部用来对电池BT进行充电。如此，将会使得能源的利用率降低，从而降低了充电装置100的充电效率。
充电装置通常必须能够稳定地产生提供至电池的充电电流，而且还需在充电的过程中，随着电池电压的提升而限制此充电电流的大小。如此，才不会对电池造成损害，且能避免发生危险。
请参照图1，其所示为传统的一充电装置的电路图。此充电装置100是揭露于中国实用新型专利授权公告号CN201051680中，其发明名称为：普通干电池自动调整电流充电器。
此充电装置100包括变压器1、整流器2、滤波和限流电路3、分流电路4、及防逆流元件5。滤波和限流电路3包括一滤波电容C与一限流电阻R1，而防逆流元件5是一二极管。此充电装置100的工作原理如下：交流市电Vac经变压器1降压，再经整流器2与滤波和限流电路3的整流与滤波后，便能提供流经限流电阻R1的输出电流io’。之后，输出电流io’经过分流电路4的分流后，成为流经逆流元件5的充电电流ic’，以对电池BT进行充电。
然而，由于充电装置100所提供的输出电流io’并不会全部用来对电池BT进行充电。如此，将会使得能源的利用率降低，从而降低了充电装置100的充电效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种充电装置，能提高充电装置的能源利用率，增进充电效率，且能降低充电装置的电路复杂度。再者，此充电装置还能提高在对电池进行充电时的使用安全性。充电装置能不使用充电控制器(IC)，仅需简单的电路即可达成，故还具有低成本的优点。
根据本发明的一方面，提出一种充电装置，包括一充电电路及一监控电路。充电电路包括一限流元件、一整流元件、及一直流电压供应单元。整流元件是与限流元件串联。直流电压供应单元用以通过串联的限流元件及整流元件提供一直流电压至一电池，以对电池进行充电。监控电路包括一温度感测单元及一第一控制单元。温度感测单元用以感测电池的一表面温度。第一控制单元用以当表面温度大于一预定温度时，控制直流电压供应单元停止对电池进行充电。
根据本发明的一方面，提出一种充电装置，包括一充电电路及一监控电路。充电电路包括一限流元件、一整流元件、及一直流电压供应单元。整流元件是与限流元件串联。直流电压供应单元用以通过串联的限流元件及整流元件提供一直流电压至一电池，以对电池进行充电。监控电路包括一温度感测单元及一第一控制单元。温度感测单元用以感测电池的一表面温度。第一控制单元用以当表面温度大于一预定温度时，控制直流电压供应单元停止对电池进行充电。
附图说明
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下面将配合附图对本发明的较佳实施例作详细说明，其中：
图1所示为传统的一充电装置的电路图。
图2所示为依照本发明一实施例的充电装置的方块图。
图3所示为图2实施例的充电装置电路的一实施例示意图。
图1所示为传统的一充电装置的电路图。
图2所示为依照本发明一实施例的充电装置的方块图。
图3所示为图2实施例的充电装置电路的一实施例示意图。
具体实施方式
请参照图2，其所示为依照本发明一实施例的充电装置200的方块图。充电装置200包括一充电电路220及一监控电路240。
充电电路220包括一限流元件222、一整流元件224、及一直流电压供应单元226。整流元件224与限流元件222串联。直流电压供应单元226用以通过串联的限流元件222及整流元件224提供一直流电压Vdc至一电池260，以对电池260进行充电。
监控电路240包括一温度感测单元242及一第一控制单元244。温度感测单元242用以感测电池260的一表面温度。第一控制单元244用以判断电池260的表面温度是否大于一预定温度。
当电池260的表面温度大于预定温度时，代表电池260可能有异常状况产生。因此，为了安全起见，第一控制单元244将会控制直流电压供应单元226停止对电池260进行充电。
此外，如图2所示，于本发明的一实施例中，监控电路240可还包括一电压感测单元246及一第二控制单元248。电压感测单元246用以感测电池260的一电池电压Vch。当电池电压Vch大于一第二预定电压时，代表电池260已经充电到它应有的电压值了，而可以不需要继续充电。因此，第二控制单元248将于电池电压Vch大于第二预定电压时，控制直流电压供应单元226停止对电池260进行充电。
换言之，充电装置200在对电池260进行充电的过程中，若温度感测单元242感测出电池260的表面温度出现异常(如产生高温)时，第一控制单元244便可禁能直流电压供应单元226。如此，便能控制直流电压供应单元226停止对电池260继续进行充电。如此，将能提高充电装置200的使用安全性。
再者，若电压感测单元246感测出电池260的电池电压Vch出现异常(如电压遽增)时，第二控制单元248便可禁能直流电压供应单元226。如此，亦能控制直流电压供应单元226停止对电池260继续进行充电。如此，将能进一步地提高充电装置200的使用安全性。
请参照图3，其所示为图2实施例的充电装置电路的一实施例示意图。
于此实施例中，温度感测单元242可包括一热敏电阻(thermistor)，配置于邻近电池260的表面之处，且热敏电阻的电阻值随着表面温度的改变而对应地改变。如此，温度感测单元242便可依据热敏电阻的电阻值的大小产生对应至电池260表面温度的一感测电压Vt。
第一控制单元244可包括一第一电压比较器VC1，用以比较温度感测单元242感测电池260的表面温度后所产生的感测电压Vt与第一预定电压V1。如此，第一控制单元244便能依据第一电压比较器VC1的比较结果来判断表面温度是否大于预定温度。
第二控制单元248亦可包括一第二电压比较器VC2，用以比较电池电压Vch与第二预定电压V2。如此，第二控制单元248便能依据第二电压比较器VC2的比较结果来判断电池电压Vch是否大于第二预定电压V2。
于此实施例中，限流元件222是由电阻器R所实现，而整流元件224则是由二极管D所实现。电阻器R和二极管D串联于直流电压供应单元226与电池260之间。
直流电压供应单元226用以提供直流电压Vdc。直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc是通过电阻器R和二极管D来对电池260进行充电。直流电压供应单元226例如可由一直流转直流转换器、或交流转直流转换器所实现。直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc例如可依据不同类型的电池260来予以设定。
电阻器R可用以限制电池260的充电电流ic的电流大小。二极管D在电池电压Vch大于直流电压Vdc时，可避免电流从电池260回流至直流电压供应单元226而造成误动作。
现以一例将如何决定直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc与电阻器R的阻值说明如下。于此例中，假设电池260的充电饱和电压(即电池的电池电压Vch的最高值)为12.6伏特(Volts)，电池的放电截止电压(即电池的电池电压Vch的最低值)为11伏特，且充电电流ic的上限为600毫安(mA)。
首先，可依据放电截止电压11伏特来对应地设计直流电压Vdc。为了避免造成能量消耗在电阻器R上，直流电压Vdc不应设定得太高。再者，还应避免将直流电压Vdc设定得太低，否则不易对电池260进行充电。故于此例中，可将直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc先设计为13伏特。
再者，若二极管D的跨压为0.5伏特，依据充电电流ic的上限值600毫安，则电阻器R便可对应地设计为(13-0.5-11)/0.6＝2.5欧姆。
在决定电阻器R之后，充电电流ic的上限已可限制在600毫安。如此，在充电的过程中，电池260的电池电压Vch便会愈来愈高。若电池260的电池电压Vch已提升至12伏特，此时，充电电流ic为(13-12.5)/2.5＝200毫安。故知，随着电池的电池电压Vch的提升，充电电流ic也会越来越低，符合充电原理的需求。
此外，若要设计使得电池260的电池电压Vch能够充电至充电饱和电压12.6伏特，则可将直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc设计为12.6+0.5＝13.1伏特。之后，便能对应地重新决定出电阻器R的阻值，以满足充电电流ic的上限为600毫安的条件。
而且，若在充电的过程中电池260的电池电压Vch出现异常而提升至超过直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc，如提升至13.5伏特，此时，二极管D便会截止，而能避免电流从电池260回流至直流电压供应单元226。
故知，如果要对不同类型的电池(不同额定电压的电池，或锂电池或镍氢电池等不同种类的电池)进行充电时，可以视所设计的充电电流的大小，来使用不同阻值的电阻器R。
相较于图1的传统的充电装置100，本实施例的直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc会转换为输出电流io，且此输出电压io实质上相等于充电电流ic。换言之，充电装置200所提供的输出电流io会全部用来对电池260进行充电。因此，将能提高充电装置200的能源利用率，并增进充电效率。
再者，如图2所示，充电电路220不使用分流电路4，故与图1的传统的充电装置100相较，本实施例还能降低充电装置200的电路复杂度，而具有元件数目较少，消耗功率较少、成本较低等优点。而且，本实施例的充电装置200还因为具有监控电路，故更能提高充电过程中的安全性。
此外，于另一传统的作法中，在对电池进行充电时，充电装置使用一充电控制器(IC)。此充电控制器具有复杂的电路及多样的功能，而能够稳定地控制充电电流及电池的充电电压。然而，此种充电控制器却有电路复杂度高，成本高的问题。
于本发明的充电装置200中，直流电压供应单元226较佳地可为一无限流输出的电压源电路，例如：线性电源电路(Low Drive Out，LDO)，或利用脉宽调制(PulseWidth Modulation，PWM)的交换式(switching)电源电路。换言之，本发明的充电装置200可不使用充电控制器(IC)，故不会增加电路复杂度，并能降低成本。
而且，若能视充电电流的大小来予以设计电阻器R的电阻值，便能对不同类型的电池进行充电。如此，将能提高电路的设计弹性。再者，直流电压供应单元226并不限于只能利用交流转直流的转换方式，亦可利用直流转直流的转换方式，来产生可对电池260充电的直流电压Vdc。换言之，只要充电装置200能提供高于电池电压Vch的直流电压Vdc，便能对电池260进行充电。因此，将能进一步地提高的电路设计弹性。
本发明上述实施例所揭露的充电装置，能提高能源的利用率，增进充电装置的充电效率，且能简化充电装置的电路。再者，此充电装置利用一温度感测单元来感测电池的表面温度，能避免充电装置在电池的表面温度出现异常时继续对电池进行充电。如此，将能提高充电装置在对电池进行充电时的使用安全性。再者，本发明的充电装置具有快速充电的优点与较佳的电路设计弹性。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同的改变或替换。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定的为准。
充电电路220包括一限流元件222、一整流元件224、及一直流电压供应单元226。整流元件224与限流元件222串联。直流电压供应单元226用以通过串联的限流元件222及整流元件224提供一直流电压Vdc至一电池260，以对电池260进行充电。
监控电路240包括一温度感测单元242及一第一控制单元244。温度感测单元242用以感测电池260的一表面温度。第一控制单元244用以判断电池260的表面温度是否大于一预定温度。
当电池260的表面温度大于预定温度时，代表电池260可能有异常状况产生。因此，为了安全起见，第一控制单元244将会控制直流电压供应单元226停止对电池260进行充电。
此外，如图2所示，于本发明的一实施例中，监控电路240可还包括一电压感测单元246及一第二控制单元248。电压感测单元246用以感测电池260的一电池电压Vch。当电池电压Vch大于一第二预定电压时，代表电池260已经充电到它应有的电压值了，而可以不需要继续充电。因此，第二控制单元248将于电池电压Vch大于第二预定电压时，控制直流电压供应单元226停止对电池260进行充电。
换言之，充电装置200在对电池260进行充电的过程中，若温度感测单元242感测出电池260的表面温度出现异常(如产生高温)时，第一控制单元244便可禁能直流电压供应单元226。如此，便能控制直流电压供应单元226停止对电池260继续进行充电。如此，将能提高充电装置200的使用安全性。
再者，若电压感测单元246感测出电池260的电池电压Vch出现异常(如电压遽增)时，第二控制单元248便可禁能直流电压供应单元226。如此，亦能控制直流电压供应单元226停止对电池260继续进行充电。如此，将能进一步地提高充电装置200的使用安全性。
请参照图3，其所示为图2实施例的充电装置电路的一实施例示意图。
于此实施例中，温度感测单元242可包括一热敏电阻(thermistor)，配置于邻近电池260的表面之处，且热敏电阻的电阻值随着表面温度的改变而对应地改变。如此，温度感测单元242便可依据热敏电阻的电阻值的大小产生对应至电池260表面温度的一感测电压Vt。
第一控制单元244可包括一第一电压比较器VC1，用以比较温度感测单元242感测电池260的表面温度后所产生的感测电压Vt与第一预定电压V1。如此，第一控制单元244便能依据第一电压比较器VC1的比较结果来判断表面温度是否大于预定温度。
第二控制单元248亦可包括一第二电压比较器VC2，用以比较电池电压Vch与第二预定电压V2。如此，第二控制单元248便能依据第二电压比较器VC2的比较结果来判断电池电压Vch是否大于第二预定电压V2。
于此实施例中，限流元件222是由电阻器R所实现，而整流元件224则是由二极管D所实现。电阻器R和二极管D串联于直流电压供应单元226与电池260之间。
直流电压供应单元226用以提供直流电压Vdc。直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc是通过电阻器R和二极管D来对电池260进行充电。直流电压供应单元226例如可由一直流转直流转换器、或交流转直流转换器所实现。直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc例如可依据不同类型的电池260来予以设定。
电阻器R可用以限制电池260的充电电流ic的电流大小。二极管D在电池电压Vch大于直流电压Vdc时，可避免电流从电池260回流至直流电压供应单元226而造成误动作。
现以一例将如何决定直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc与电阻器R的阻值说明如下。于此例中，假设电池260的充电饱和电压(即电池的电池电压Vch的最高值)为12.6伏特(Volts)，电池的放电截止电压(即电池的电池电压Vch的最低值)为11伏特，且充电电流ic的上限为600毫安(mA)。
首先，可依据放电截止电压11伏特来对应地设计直流电压Vdc。为了避免造成能量消耗在电阻器R上，直流电压Vdc不应设定得太高。再者，还应避免将直流电压Vdc设定得太低，否则不易对电池260进行充电。故于此例中，可将直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc先设计为13伏特。
再者，若二极管D的跨压为0.5伏特，依据充电电流ic的上限值600毫安，则电阻器R便可对应地设计为(13-0.5-11)/0.6＝2.5欧姆。
在决定电阻器R之后，充电电流ic的上限已可限制在600毫安。如此，在充电的过程中，电池260的电池电压Vch便会愈来愈高。若电池260的电池电压Vch已提升至12伏特，此时，充电电流ic为(13-12.5)/2.5＝200毫安。故知，随着电池的电池电压Vch的提升，充电电流ic也会越来越低，符合充电原理的需求。
此外，若要设计使得电池260的电池电压Vch能够充电至充电饱和电压12.6伏特，则可将直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc设计为12.6+0.5＝13.1伏特。之后，便能对应地重新决定出电阻器R的阻值，以满足充电电流ic的上限为600毫安的条件。
而且，若在充电的过程中电池260的电池电压Vch出现异常而提升至超过直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc，如提升至13.5伏特，此时，二极管D便会截止，而能避免电流从电池260回流至直流电压供应单元226。
故知，如果要对不同类型的电池(不同额定电压的电池，或锂电池或镍氢电池等不同种类的电池)进行充电时，可以视所设计的充电电流的大小，来使用不同阻值的电阻器R。
相较于图1的传统的充电装置100，本实施例的直流电压供应单元226所提供的直流电压Vdc会转换为输出电流io，且此输出电压io实质上相等于充电电流ic。换言之，充电装置200所提供的输出电流io会全部用来对电池260进行充电。因此，将能提高充电装置200的能源利用率，并增进充电效率。
再者，如图2所示，充电电路220不使用分流电路4，故与图1的传统的充电装置100相较，本实施例还能降低充电装置200的电路复杂度，而具有元件数目较少，消耗功率较少、成本较低等优点。而且，本实施例的充电装置200还因为具有监控电路，故更能提高充电过程中的安全性。
此外，于另一传统的作法中，在对电池进行充电时，充电装置使用一充电控制器(IC)。此充电控制器具有复杂的电路及多样的功能，而能够稳定地控制充电电流及电池的充电电压。然而，此种充电控制器却有电路复杂度高，成本高的问题。
于本发明的充电装置200中，直流电压供应单元226较佳地可为一无限流输出的电压源电路，例如：线性电源电路(Low Drive Out，LDO)，或利用脉宽调制(PulseWidth Modulation，PWM)的交换式(switching)电源电路。换言之，本发明的充电装置200可不使用充电控制器(IC)，故不会增加电路复杂度，并能降低成本。
而且，若能视充电电流的大小来予以设计电阻器R的电阻值，便能对不同类型的电池进行充电。如此，将能提高电路的设计弹性。再者，直流电压供应单元226并不限于只能利用交流转直流的转换方式，亦可利用直流转直流的转换方式，来产生可对电池260充电的直流电压Vdc。换言之，只要充电装置200能提供高于电池电压Vch的直流电压Vdc，便能对电池260进行充电。因此，将能进一步地提高的电路设计弹性。
本发明上述实施例所揭露的充电装置，能提高能源的利用率，增进充电装置的充电效率，且能简化充电装置的电路。再者，此充电装置利用一温度感测单元来感测电池的表面温度，能避免充电装置在电池的表面温度出现异常时继续对电池进行充电。如此，将能提高充电装置在对电池进行充电时的使用安全性。再者，本发明的充电装置具有快速充电的优点与较佳的电路设计弹性。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同的改变或替换。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定的为准。