[發(fā)明專利]帶有電流調(diào)節(jié)的充電電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080039187.6
• 申請(qǐng)日: 2010-09-01
• 公開（公告）號(hào): CN102484380A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G.施奈德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H02J7/04
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李靜嵐;劉鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種充電電路，特別是一種用于對(duì)快速可充電儲(chǔ)能元件進(jìn)行充電的充電電路。

背景技術(shù)

超級(jí)電容器已經(jīng)成為針對(duì)鋰離子或NiMH可再充電電池的即將到來的替換方案。與傳統(tǒng)的可再充電電池相比，超級(jí)電容器的優(yōu)點(diǎn)在于非常低的自放電、非常低的源電阻、更多使用周期、沒有著火或爆炸的危險(xiǎn)以及沒有對(duì)充電電流的限制。

由于充電電池的優(yōu)點(diǎn)在于沒有對(duì)充電電流的限制，因此有可能借助于增大充電電流而對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)行非?？焖俚脑俪潆姟?/p>

發(fā)明內(nèi)容

通常來說，我們可以用來為某一設(shè)備充電的每一種電源在某些方面都具有受到限制的電流能力。舉例來說，墻壁插座可能具有500或1000mA的電流極限，并且不允許超出這一極限。USB端口常常被用來為移動(dòng)設(shè)備充電，其電流極限為500mA或者僅僅100mA（如果使用總線供電的集線器的話）。即使是市電也被斷路器限制到特定安培數(shù)。

鑒于電源的電流極限，將會(huì)有利的是獲得一種耦合到電源的充電電路，并且其可以在不超出電源的電流極限的情況下給出最大可用電流，以便在更短時(shí)間內(nèi)以更高功率效率為例如超級(jí)電容器的儲(chǔ)能元件充電。

為了更好地解決前述問題，提供一種根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的充電電路。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述充電電路包括控制模塊、開關(guān)模塊、存儲(chǔ)模塊和反饋模塊，其中

反饋模塊被配置成基于從電源汲取的輸入電流生成反饋信號(hào)，所述反饋信號(hào)被饋送到控制模塊；

控制模塊被配置成基于反饋信號(hào)生成控制信號(hào)，以便控制開關(guān)模塊；

存儲(chǔ)模塊被配置成在開關(guān)模塊接通時(shí)接收從電源汲取的輸入電流，并且在開關(guān)模塊關(guān)斷時(shí)提供輸出電流以便為儲(chǔ)能元件充電；

其中，控制模塊還被配置成在反饋信號(hào)顯著小于參考信號(hào)時(shí)調(diào)節(jié)控制信號(hào)以便增大開關(guān)模塊的接通-關(guān)斷比，或者在反饋信號(hào)顯著大于參考信號(hào)時(shí)調(diào)節(jié)控制信號(hào)以便減小開關(guān)模塊的接通-關(guān)斷比。

在一些實(shí)施例中，所述控制模塊、開關(guān)模塊、存儲(chǔ)模塊和反饋模塊構(gòu)成步降DC到DC轉(zhuǎn)換器。反饋模塊基于從電源汲取的輸入電流生成反饋信號(hào)，并且將其饋送到控制模塊。控制模塊基于反饋信號(hào)輸出控制信號(hào)，以便控制開關(guān)模塊接通或關(guān)斷。當(dāng)開關(guān)模塊接通時(shí)，存儲(chǔ)模塊被連接到電源，以便接收從電源汲取的輸入電流并且存儲(chǔ)能量。當(dāng)開關(guān)模塊關(guān)斷時(shí)，存儲(chǔ)模塊輸出輸出電流，以便為儲(chǔ)能元件充電。

此外，控制模塊將調(diào)節(jié)控制信號(hào)，以便在輸入電流顯著小于電源的電流極限時(shí)增大開關(guān)模塊的接通-關(guān)斷比。隨著開關(guān)模塊的接通-關(guān)斷比增大，更多輸出電流流入到儲(chǔ)能元件中，并因此使得儲(chǔ)能元件兩端的輸出電壓升高。

控制模塊將調(diào)節(jié)控制信號(hào)，以便在輸入電流顯著大于電源的電流極限時(shí)減小開關(guān)模塊的接通-關(guān)斷比。隨著開關(guān)模塊的接通-關(guān)斷比減小，更少輸出電流流入到儲(chǔ)能元件中，并因此使得儲(chǔ)能元件兩端的輸出電壓降低。

由于控制模塊基于來自反饋模塊的反饋信號(hào)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)控制信號(hào)，因此輸入電流被保持恒定在電源的電流極限，并且輸出電流總是被保持得盡可能大以便盡可能快速地為儲(chǔ)能元件充電。

此外，對(duì)于所述步降DC到DC轉(zhuǎn)換器，只要儲(chǔ)能元件兩端的輸出電壓小于從電源汲取的輸入電壓，用于為儲(chǔ)能元件充電的輸出電流就大于從電源汲取的輸入電流。其結(jié)果是，用于儲(chǔ)能元件的充電時(shí)間更短。

可選的是，所述充電電路還包括充電控制模塊，其中充電控制模塊被配置成在儲(chǔ)能元件兩端的充電電壓大于預(yù)定電壓閾值時(shí)控制存儲(chǔ)模塊停止為儲(chǔ)能元件充電。

可選的是，所述預(yù)定電壓閾值顯著小于儲(chǔ)能元件的最大允許充電電壓。

每一個(gè)儲(chǔ)能元件（例如超級(jí)電容器）都具有最大允許充電電壓，并且一旦儲(chǔ)能元件兩端的充電電壓大于該最大允許充電電壓，儲(chǔ)能元件就將被破壞。充電控制模塊可以在儲(chǔ)能元件兩端的充電電壓達(dá)到最大允許充電電壓時(shí)控制存儲(chǔ)模塊停止為儲(chǔ)能元件充電，從而以更加有效的方式防止對(duì)儲(chǔ)能元件造成破壞。

可選的是，所述充電電路還包括設(shè)置在存儲(chǔ)模塊與儲(chǔ)能元件之間的抗回流模塊，其被配置成在電源關(guān)斷時(shí)防止電流從儲(chǔ)能元件回流到存儲(chǔ)模塊中。

本發(fā)明的上述和其他方面將變得顯而易見并且將參照下文中描述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行闡述。

附圖說明

通過下面結(jié)合附圖考慮的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目的及特征將變得更加顯而易見，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的充電電路。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的充電電路的反饋模塊。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的充電電路。