[發明專利]電池充電器的恒電流恒電壓及恒溫的電流供應器

有效

• 申請號: 200810131016.0
• 申請日: 2008-08-19
• 公開（公告）號: CN101383522A
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發明（設計）人: 黃啟嘉
• 申請（專利權）人: 晶鎂電子股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 蒲邁文

技術領域

本發明涉及一種充電器的電流供應器，且特別涉及一種可充電電池充電器的恒電流、恒電壓及恒溫的電流供應器。

背景技術

近年來，電池被廣泛地使用在可攜式電子裝置上，例如：膝上型計算機(laptop?computer)、手機、個人數字助理(personal?digital?assistant，PDA)、收音機、無線電話、立體聲卡帶播放器等。而電池可分為可充電式及不可充電式兩種類型。其最大的不同在于使用壽命結束時的電壓特性及等效串聯電阻。如堿性(alkaline)電池之類的不可充電式電池，其制造的目的不是作為可再次充電的電池。可充電式電池包括鎳鎘(nickel-cadmium，Ni-Cd)電池、鎳氫(nickel-hydrogen，Ni-H)電池、鋰(lithium-ion)電池、鎳金屬氫化物(nickel?metal-hydride，Ni-MH)電池，其應于不同的充電條件下會有不同的充電速率。

上述的電子裝置的電力來自可充電式電池，當充電式電池的電荷狀態過低時，會將可充電式電池裝進電池充電器中。

圖1用以繪示充電器的運作條件。在恒電壓(Constant?Voltage，CV)模式下，當電池電壓接近最終電壓時，充電電流幾乎為0。在恒電流(ConstantCurrent，CC)模式下，電池電壓會超過最終電壓很多，并且充電電流會一直維持在預設電流值。另外，在恒溫(constant?temperature)模式下，充電器會注重于利用充電電流控制其內部充電溫度，以固定其充電溫度。

圖2及圖3分別為傳統充電器的控制電路100和200的電路圖。圖2的控制電路100至少包括電阻110、電壓控制電流源120、130、放大器140、150及前置電路160。請參照圖2，前置電路160具有輸入端A及B與輸出端Out。前置電路160會將輸入端A及B中接收電壓較低的一端耦接輸出端Out。藉此，流過電壓控制電流源120及130的電流會等于流過電阻110以形成電壓V1的電流需求與流過負載Z1以形成電壓V2的電流需求的其?中之一，也就是誰電流最低就選誰。電壓節點V3最好為連續提供信息，以調整每一次充電電流的強度。此最高電流為選擇傳送至負載。

圖2中控制電路100的運作條件如下述。當負載為未充電時的電池時，則“V1/R110”(R110為參照電阻110的電阻值)為其需求電流，以及電壓V2為此電池所需求的最終浮動電壓。當開始充電時，電壓V4(為電池的電壓)會比電壓V2低很多，并且放大器150的輸出端會因為其需求最大電壓而轉動其正提供路徑。

接著，前置電路160耦接放大器140的輸出至電流源的控制電壓及忽略放大器150的輸出。接著，電流V1/R110被傳送到負載Z1。

如果電池為充電狀態及電壓V4接近電壓V2，則放大器150的輸出會開始減少。當電池電壓V4到達電壓V2時，負載的電壓會保持固定，其電流需求會開始減少至低于電流V1/R110。放大器140會嘗試以強迫電流V1/R110灌進電池里，但是由于電壓V4會大于電壓V2，會造成放大器150的輸出電壓會快速降低。放大器150輸出會減少是因為前置路電160會選擇放大器150的輸出作為電流源的控制電壓。此時，放大器140的輸出會被忽略。當電壓V4維持于電壓V2時，負載的電流需求會低于電壓V1/R110，所以電阻110的電壓V3會降低至低于電壓V1，以及放大器140的輸出會改變其正向路徑，并且前置電路160會持續選擇恒電壓回路以提供電流至負載Z1。總而言之，傳送至負載Z1的電流最好為電流V1/R110，直到負載Z1的電壓等于電壓V2。接著，傳送到負載Z1的電流會減少以維持負載Z1的電壓為電壓V2。到此完成恒電流/恒電壓的充電循環。

現在請參照圖3。圖3中控制電路200的PMOS晶體管210及220功能如電壓控制電流源。二極管230及240及下拉電流源250執行二極管性質的功能，以實現如圖2中的前置電路160執行的前置功能。

圖3的電路其運作方式如下述。PMOS晶體管210及220的柵極耦接二極管230及240。另外，由通常知識可以得知，當增加PMOS晶體管的柵極電壓，且保持其來源固定時，PMOS晶體管的漏極電流會減少。這就表示，鑒于電壓控制電流源120及130會相應于較高的電壓以提供較高的電流，而PMOS晶體管則會相應于較高的電壓以提供較低的電流。此外，圖3中的放大器140及150的極性連接方式與圖2中放大器140及150的極性連接方式相反。