脉冲电池充电器电路和电池充电方法技术

一种用于电池（２８）充电的脉冲电池充电器电路（１１）。控制电路（１７）控制检测电路（１６），并使第一电流源（２５）或第二电流源（２０）产生脉冲。运算放大器（１４）控制诸电流源（２５，２０）以在驱动输出端（１２）和检测输入端（１３）之间产生第一与第二预定电压。当检测电路（１６）分别检测到电池电压低于第一阈值电压时，开启第一电流源（２５）；高于第一阈值电压时，开启第二电流源（２０）；当检测到电池电压大于第二阈值电压时，第一与第二电流源都被关断。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及电池充电器电路，进一步说涉及输出级电路。电池充电器的一种类型是脉冲电池充电器。脉冲电池充电器以间歇或周期为基础地为电池充电。一般来说，此类充电器包括电压检测电路、控制电路、以及驱动器电路。电压检测电路检测电池的电压，控制电路确定如何根据所检测到的电池电压对电池进行充电，驱动器电路提供对电池充电所需的电流。利用开关式电流源实现周期或间歇式充电。需要脉冲电池充电器的应用之一是为可再充电碱性电池充电。可再充电碱性电池需要精确地被充电到一预定电压，以在各次充电之间获得最大的使用。此类电池如果过量充电超过几毫伏特就会造成电池的损坏。可再充电碱性电池具有高的串联电阻，它在与电池电压相串联时产生一电压降。在充电时不易实现对电池电压的检测。脉冲充电提供一种准确地检测电池电压的方法。当电池没有被充电时，可以在脉冲之间对电压进行检测，以提供对电池电压的准确测量。可以通过脉冲充电系统的占空系数控制电池充电器的平均充电电流。大多数电池充电器的制造要求制作简单，并且降低成本。标准电池充电器不能提供在不损坏或不减少电池的可充电次数所要求的条件下对可再充电碱性电池的精确控制。所以，如果提供一个能将电池充电至一精确电压的电池充电器输出极电路，是非常有意义的。附图说明图1是根据本专利技术的一个脉冲电池充电器电路的方框图;图2是根据本专利技术的检测电路与控制电路的方框图;图3是用于表示可能影响脉冲电池充电器电路的演示基片注入的外延岛剖视图;图4是图3所示的寄生横向npn晶体管的符号表示;和图5是根据本专利技术的一个电池充电器输出级电路的示意图。图1是脉冲电池充电器电路11的方框图。脉冲电池充电器电路11制成一个集成电路，其包括驱动输出端12和检测输入端13。在一个最佳实施例中，一外部驱动电路被用于提高脉冲电池充电器电路11的电流驱动。该外部驱动电路包括晶体管26和一个电阻27。分立元件(晶体管26和电阻27)用于降低生产成本。另一种替代方案是集成晶体管26及电阻27以使互连和元件达到最少。电池28被连接到检测输入端13用于充电。检测输入端13检测电池28上的电压并确定诸如电池28的电压极性(正或负电压)、高电流或低电流充电及充电完成的时间等事项。脉冲电池充电器电路11在驱动输出端12与检测输入端13之间产生一个受控电压，用于向电池28提供一预定电流。当电池28的电压接近满充电时，提供给电池28的平均电流将减少。脉冲电池充电器电路11包括检测电路16、控制电路17、放大器14、电流源15、20、25、电阻21和22、检测负载18、和漏泄电路19。放大器14是一个运算放大器，包括一连接到结点23的正相或非倒相输入端，一连接到结点24的负相或倒相输入端，及一连接到驱动输出端12的输出端。电阻21连接在驱动输出端12和结点24之间。电阻22连接在检测输入端13和结点23之间。检测电路16包括一个与检测输入端13相连的输入端，一个第一输出端，和一个第二输出端。控制电路17包括分别与检测电路16的第一输出端和第二输出端相连的第一和第二输入端，一个时钟输入端29，以及第一与第二输出端。电流源20连接到结点23，并且包括一个连接到控制电路17的第一输出的控制输入端。电流源25与结点23相连，并且包括一个与控制电路17的第二输出端相连的控制输入端。漏泄电路19与驱动输出端12相连。检测负载18与检测输入端13相连。外部驱动电路的晶体管26是一种电压跟随器的配置。晶体管26是一个具有分别与第一电极、控制极、和第二电极相对应的集电极、基极和发射极的npn晶体管。晶体管26的基极与驱动输出端12相连，集电极则被连接而用于接收一供电电压。电阻27连接在晶体管26的发射极与检测输入端13之间。检测电路16监测电池上的电压以确定充电函数的模式。当电池电压低于一预定值时，对电池进行充电。如果电池电压较低，但并未低于一已定义的欠压值时，检测电路则指示控制电路以正常的充电电流对电池进行充电。如果电池电压低于欠压值，则以降低的速率对电池进行充电，直到其电压达到正常充电速率所需的值。如果电池电压高于预定值或者电池不在充电器中时，将防止充电电流出现。下面描述脉冲电池充电器电路11的工作情况。检测电路16监测电池28上的电压以确定脉冲电池充电器电路11的工作方式。在正常充电方式下，电池28上的电压在一规定的窗口之内。该规定的窗口有一个下阈值电压和一个上阈值电压。检测电路经过其第一输出端指示控制电路17以正常充电电流给电池28充电。在较佳实施例中，由检测电路16在充电周期的非充电部分对电池28的电压进行检测。在非充电周期内对电池电压进行测量的第一个原因是某些类型电池具有高的内阻。电阻在0.5Ω-3.0Ω之间并不常见。如果在充电期间检测电池电压，由于电池内阻引起的附加电压降，检测电路16将产生对电池28充电值读出的失败。电池28的电化学状态与其开路电路电压有关。于是在充电周期的非充电部分可以由检测电路16产生一个更精确的比较。在充电周期的非充电部分进行电压比较的第二个原因是检测何时无电池与检测输入端13相连接。在这种情况下，检测负载18将检则输入端13拉向地。在充电周期的充电部分检测输入端的电压被驱动至一实际上大于地的电压。在充电周期对在检测输入端13的电压差值进行检测，并将其用于确定电池未与输入端13相连接。在欠压充电方式中，检测电路16检测到电池28的电压低于下阈值电压。检测电路16经过其第一与第二输出端使控制电路17以其幅度低于正常充电电流值的充电电流向电池28充电。电池28被以降低的充电电流充电，直到电池28的电压高于下阈值电压。当电池28的电压高于上阈值电压时，电池28被完全充电。检测电路16检测何时电池28的电压高于上阈值电压，并通过其第一与第二输出端使控制电路17停止对电池28的充电。控制电路17通过其第一与第二输出端控制开关电流源15、20和25。控制电路17还根据供电电压Vcc的幅度设定电流源15、20及25的占空系数。在每个工作周期之内，每个电流源15、20及25在其操作持续期间都以预定的恒定值工作。当为电池28提供脉冲电流时，运算放大器14在驱动输出端12和检测输入端13之间提供一恒定电压。该恒定电压的幅度由电流源15、20及25所确定。驱动输出端12和检测输入端13之间的恒定电压将通过晶体管26和电阻27产生一个恒定电流。由晶体管26提供这一恒定电流对电池28进行充电。在正常工作方式下，当电池28上的电压(Vbattery)处于下阈值和上阈值之间时，控制电路17启动电流源20工作。电流源15与25被关断。运算放大器14被设置成一个电压跟随器。电流源20提供的电流(I20)将通过电阻22(R22)产生一个电压降。电阻21上的电压接近于零。在运算放大器14的非倒相输入端(V+)出现的电压将在驱动输出端12上重新产生。于是，运算放大器的非倒相与倒相(V-)输入端和驱动输出端12(V12)的电压大约相等。非倒相输入端的电压值由等式1表示。经过驱动输出端12和检测输入端13而产生的一个第一预定电压(VF1)由等式2表示。V+＝(I20＊R22)+Vbattery＝V-＝V(12)(1)VF1＝V(12)-Vbattery＝I20＊R22(2)晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有一个驱动输出端（１２）和一个检测输入端（１３）的脉冲电池充电器电路，包括：一个运算放大器（１４），其含有一个第一输入端，一个第二输入端和一个与所述脉冲电池充电器电路的驱动输出端相连接的输出端，所述第二输入端与所述运算放大器（１４ ）的所述输出端相连接；一个用于检测施加于脉冲电池充电器电路的检测输入端的电池电压的检测电路（１６），其含有一个与该检测输入端相连的输入端，一个第一输出端和一个第二输出端；一个控制电路（１７），其包含分别与所述检测电路（１６）的所述第 一与第二输出端相连的第一与第二输入端，一个用于接收时钟信号的时钟输入端，一个第一输出端和一个第二输出端；一个第一电流源（２０），其具有与所述控制电路的所述第一输出端相连的控制输入端和与所述放大器（１４）的所述第一输入端相连的输出端，其中 所述控制电路（１７）开启和关断所述第一电流源以提供第一电流脉冲；一个第二电流源（２５），其含有与所述控制电路（１７）的所述第二输出端相连的控制输入端和与所述运算放大器（１４）的所述第一输入端相连的输出端，其中所述控制电路（１７）开启和关 断所述第二电流源以提供第二电流脉冲；和一个第一电阻（２２），其含有一个与所述运算放大器（１４）的所述第一输入端相连的第一端，和与脉冲电池充电器电路（１１）的检测输入端相连的第二端。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1993-12-6 1616271.一种含有一个驱动输出端(12)和一个检测输入端(13)的脉冲电池充电器电路，包括一个运算放大器(14)，其含有一个第一输入端，一个第二输入端和一个与所述脉冲电池充电器电路的驱动输出端相连接的输出端，所述第二输入端与所述运算放大器(14)的所述输出端相连接；一个用于检测施加于脉冲电池充电器电路的检测输入端的电池电压的检测电路(16)，其含有一个与该检测输入端相连的输入端，一个第一输出端和一个第二输出端；一个控制电路(17)，其包含分别与所述检测电路(16)的所述第一与第二输出端相连的第一与第二输入端，一个用于接收时钟信号的时钟输入端，一个第一输出端和一个第二输出端；一个第一电流源(20)，其具有与所述控制电路的所述第一输出端相连的控制输入端和与所述放大器(14)的所述第一输入端相连的输出端，其中所述控制电路(17)开启和关断所述第一电流源以提供第一电流脉冲；一个第二电流源(25)，其含有与所述控制电路(17)的所述第二输出端相连的控制输入端和与所述运算放大器(14)的所述第一输入端相连的输出端，其中所述控制电路(17)开启和关断所述第二电流源以提供第二电流脉冲；和一个第一电阻(22)，其含有一个与所述运算放大器(14)的所述第一输入端相连的第一端，和与脉冲电池充电器电路(11)的检测输入端相连的第二端。2.如权利要求1所述的脉冲电池充电器电路(11)，进一步包括一个晶体管(26)，其包含用于接收第一供电电压的第一电极，与脉冲电池充电器电路(11)的驱动输出端(12)相连的控制电极和一个第二电极;和一个电阻(27)，其包含与所述晶体管(26)的发射极相连的第一端和与脉冲电池充电电路(11)的检测输入端(13)相连的第二端。3.如权利要求2所述的脉冲电池充电器电路(11)，还包括与脉冲电池充电器电路(11)的检测输入端(13)相连的电池(28)，所述电池(28)由脉冲电池充电器电路(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰斐逊W霍尔，托马斯D佩蒂，伦温K伊，罗伯特L维纳，特罗伊L斯托克斯塔，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]