專利名稱：脈沖式充電器及充電方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種充電器及充電方法，特別是涉及一種運用計數器與電池電壓反饋來控制充電電壓的脈沖式充電器及充電方法。
電池的正確充電技巧，由于其屬人為操作的部分，在此不細談，以下將焦點集中在充電器的部分。一般來講，充電器的設計難點主要有三項電池壽命長、充電時間短與電路復雜性低。然而，在實際設計上很難兼顧三者。于是，有些充電器強調其快速充電(使用大電流)的能力，其電路簡單，不過卻有損電池壽命；有些充電器則強調電池壽命的延長，而設計為智能型充電，如此又必須在電路上費工夫而充電時間自然會比較久。所以，目前市面上的充電器，多半無法完全同時達到以上三項需求。
因此，如何能在以上三項充電器的基本要求下，取得一平衡點來設計充電器，成為研發(fā)人員的著重焦點。
本發(fā)明所解決的技術問題是提供一種脈沖式充電方法，其依據二次電池的電壓值，控制充電器的輸出為脈沖，對所述二次電池進行充電，其特征在于所述脈沖輸出頻率正比于所述二次電池電壓值，且每次所述脈沖輸出時間相同。
依據上述的方法，本發(fā)明所解決的技術問題是提供一種脈沖式充電器，其包括一電源；一切換開關，與所述電源及所述二次電池相連接，用以切換所述電源與所述二次電池的導通，以產生一脈沖輸出以對所述二次電池進行充電；一計數控制電路，與所述二次電池相連接，用以檢測所述二次電池的電壓值，并且產生一正比于所述電壓值的震蕩頻率輸出；以及，一開關控制電路，與所述切換開關及所述計數控制電路相連接，用以接收所述震蕩頻率輸出以控制所述切換開關的切換速率。
具體地講，本發(fā)明提供一種脈沖式充電器，用于對一二次電池充電，包括一電源；一切換開關，與所述電源及所述二次電池相連接，用以切換所述電源與所述二次電池的導通，以產生一脈沖輸出對所述二次電池進行充電；一計數控制電路，與所述二次電池相連接，用以檢測所述二次電池電壓值，并產生一正比于所述電壓值震蕩頻率輸出；及一開關控制電路，與所述切換開關及所述計數控制電路相連接，用以接收所述震蕩頻率輸出以控制所述切換開關的切換速率。
所述電源包括一整流器與一變壓器。
所述計數控制電路系包括一震蕩器，用以依據所述二次電池之電壓值以產生所述震蕩頻率輸出。
所述震蕩器為一NE555震蕩器。
所述開關控制電路包括一計數器，用以接收所述震蕩頻率，并輸出一切換控制信號。
所述計數器為一4520計數器。
請參見圖2A，其為二次電池的自然充電曲線。通過此圖可知，二次電池的較佳充電方法為持續(xù)供應穩(wěn)定的電流，最后再供給剩余的電流將電池充滿。然而，此種充電方式并不容易。因此，可采用另一種充電方式。請參見圖2B，其為本發(fā)明所采用的充電曲線。先通過小電流的充電，再逐漸增加電流量。如此，可確保二次電池的壽命以及飽和狀態(tài)。
采取圖2B充電的理由，是為了降低二次電池充電時所產生的內阻，可針對二次電池的電壓值來做充電的動作。將二次電池內阻視為固定值(constant)結果，當電壓上升時，即代表了電流值上升。通過此種方式，可將二次電池在穩(wěn)定的內阻下作充電的動作，而不會有

圖1A二次電池內阻增加的問題發(fā)生。
此外，為了要改進以往充電過程所可能發(fā)生的充電死態(tài)的問題(即充電過程所產生的充電不均勻，而使二次電池無法發(fā)揮完全充電的效果，進而產生電池內部部分區(qū)域的高阻抗問題，也就是，化學藥劑無法充分分離的問題)，可采用脈沖式充電的方法。通過脈沖式的波動形充電，可讓二次電池不會產生死態(tài)的問題。
依據上述的理念，本發(fā)明提出一套充電解決方法，通過計數器的使用，來產生脈沖式的充電；另外，再通過電池電壓的反饋，以控制輸出的電流。欲產生脈沖式充電的方式，可運用計數器，加上一個控制電路來控制電源為開或關的狀態(tài)。即，運用一個切換開關，可產生脈沖式電源。產生了脈沖式電源之后，再設法將二次電池的正極端的電壓作為計數器的計數頻率輸出控制，即可控制計數器的時間常數，進而控制切換開關的開關次數，而控制電流的輸出為圖2B的情形。
依據以上所述，本發(fā)明的脈沖式充電器，請參見圖3。其包括了幾個主要的組件電源10、切換開關20、開關控制電路30與計數控制電路40。其中各組件的關系說明如下電源10通過切換開關20輸出電壓至二次電池50以進行充電。切換開關20則受控于開關控制電路30而做開與關的動作。開關控制電路30又接收計數控制電路40的信號來控制切換開關的切換速度，亦即，切換頻率以控制輸出的電流(平均)。而計數控制電路40的計數功能，則受控于二次電池50的電壓輸出。
通過圖3的說明，當可清楚了解本發(fā)明的解決方法。其中，電源10的部分可采用一A/C整流器與變壓器來制作，以產生穩(wěn)定的直流輸出。計數控制電路40可運用如NE555震蕩器及相關的反饋電路，只要將二次電池50的輸出作為NE555震蕩器的輸出控制，即可控制NE555震蕩器的震蕩頻率，此震蕩頻率正比于二次電池50的電壓值。由NE555震蕩器所產生的震蕩頻率，即由開關控制電路30所接收并轉換為控制切換開關20的切換動作。
開關控制電路則可采用如4520計數器來進行計數脈沖的產生，當NE555震蕩器的震蕩頻率低時，4520計數器的計數頻率(單位時間的脈沖數)將會比較低，于是，可輸出切換開關控制信號為低切換頻率的切換控制信號，亦即，在單位時間內開關為開的時間較短；反過來，當4520計數器的計數頻率較高時，也就是二次電池50的電壓較高時，即輸出切換開關控制信號為高切換頻率的切換控制信號。其具體做法可為，當4520計數器產生一次循環(huán)時，輸出一個切換開關為開的信號，每一次循環(huán)送出一個，如此，即可依據NE555震蕩器的震蕩頻率來控制切換開關20以控制電源10的輸出。
此外，切換開關20則可采用如2N7002金氧半導體(MOS)配套制作。
通過運用本發(fā)明脈沖式充電器，可產生能彌補自然電池的物理特性，讓二次電池充電能完全充滿，并且，不會有電池內阻升高的情形。
雖然本發(fā)明以上述較佳實施例公開，然并非用以限定本發(fā)明，任何本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內，作一些變動和改動，屬于本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求書申請專利范圍所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種脈沖式充電器，用于對一二次電池充電，包括一電源；一切換開關，與所述電源及所述二次電池相連接，用以切換所述電源與所述二次電池的導通，以產生一脈沖輸出對所述二次電池進行充電；一計數控制電路，與所述二次電池相連接，用以檢測所述二次電池電壓值，并產生一正比于所述電壓值震蕩頻率輸出；及一開關控制電路，與所述切換開關及所述計數控制電路相連接，用以接收所述震蕩頻率輸出以控制所述切換開關的切換速率。
2.如權利要求1所述脈沖式充電器，其特征在于，所述電源包括一整流器與一變壓器。
3.如權利要求1所述脈沖式充電器，其特征在于，所述計數控制電路系包括一震蕩器，用以依據所述二次電池電壓值以產生所述震蕩頻率輸出。
4.如權利要求3所述脈沖式充電器，其特征在于，所述震蕩器為一NE555震蕩器。
5.如權利要求1所述脈沖式充電器，其特征在于，所述開關控制電路包括一計數器，用以接收所述震蕩頻率，并輸出一切換控制信號。
6.如權利要求5所述脈沖式充電器，其特征在于，所述計數器為一4520計數器。
7.一種脈沖式充電方法，依據二次電池電壓值，以控制充電器的輸出為脈沖，對二次電池進行充電，其特征在于所述脈沖輸出頻率正比于所述二次電池電壓值，且每次所述脈沖輸出時間相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脈沖式充電器及充電方法，在充電方法上采取一種彌補二次電池的物理特性的方式，亦即，依據二次電池的電壓值來作為供給二次電池電流量的依據；依據上述概念，本發(fā)明所提供的脈沖式充電器可主要包括幾個部分電源、切換開關、開關控制電路與計數控制電路；計數控制電路與二次電池相接以產生正比于二次電池電壓的震蕩輸出，開關控制電路即依據此一震蕩輸出來控制切換開關的開與關，以切換電源和二次電池的導通。本發(fā)明可廣泛用于各種需要充電電池的電子產品。
文檔編號H02J7/00GK1431750SQ0210097
公開日2003年7月23日 申請日期2002年1月10日 優(yōu)先權日2002年1月10日
發(fā)明者韋景川 申請人:英業(yè)達股份有限公司