專利名稱：充電裝置和包括充電裝置的便攜式電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種允許操作設(shè)備的同時對內(nèi)裝蓄電池充電的充電裝置，以及涉及到包含該充電裝置的便攜式電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
近幾年來，在設(shè)備工作的同時允許對蓄電池進(jìn)行充電的許多便攜式電子設(shè)備，比如便攜式電話，已經(jīng)付諸實(shí)現(xiàn)(例如，日本專利申請公開號No.H8-106926)。圖4是一種包括常規(guī)充電裝置的電子設(shè)備方框圖。例如，這種便攜式電子設(shè)備101是由負(fù)載104和充電裝置103構(gòu)成，其負(fù)載104是實(shí)現(xiàn)便攜式電子設(shè)備(比如收發(fā)電路或者語言處理電路)的功能而消耗電能的部件。充電裝置103由蓄電池105、給蓄電池105充電的電路106以及在充電期間發(fā)亮(發(fā)光)的發(fā)光元件107構(gòu)成。當(dāng)蓄電池105充電時，便攜式電子設(shè)備101與連接到交流市電電源線路109的交流整流器102的直流電輸出連接。
在充電開始的預(yù)充電期間，充電電路106允許預(yù)充電電流流向蓄電池105，而且在后續(xù)的快速充電期間，允許快速充電電流流向蓄電池。充電電路106是由下列部分構(gòu)成電流控制元件111，它在充電電流控制電路113(隨后描述)的控制下，控制蓄電池105的充電電流和負(fù)載104的負(fù)載電流；插接在電流控制元件111與蓄電池105之間允許充電電流流過的電流檢測電阻112；充電電流監(jiān)測電路114，它輸出檢測信號給充電電流控制電路113，以便在快速充電期間使流向電流檢測電阻112的充電電流處于預(yù)定快速充電電流值；終止電流檢測電路116，它檢測流向電流檢測器或者電阻112的充電電流達(dá)到預(yù)定終止電流值的狀態(tài)；充電電壓檢測電路117，它檢測蓄電池105達(dá)到預(yù)定電壓值的狀態(tài)；充電電流控制電路113，它借助于從充電電流監(jiān)測電路114、終止電流檢測電路116和充電電壓檢測電路117輸入的檢測信號來控制電流控制元件111；發(fā)光元件控制電路118，它借助于從終止電流檢測電路116、充電電壓檢測電路117等輸入的檢測信號來控制發(fā)光元件107；和驅(qū)動發(fā)光元件107的發(fā)光元件驅(qū)動元件119。
當(dāng)便攜式電子設(shè)備101與交流整流器102的直流電輸出連接時，充電裝置103開始對蓄電池105充電，從而它的電壓提高而且發(fā)光元件107亮。此外，蓄電池105的充電繼續(xù)進(jìn)行以致，當(dāng)充電量接近最大值時充電電流減小。最后，在充電電流達(dá)到終止電流值時，終止電流檢測電路116輸出一個檢測信號給充電電流控制電路113和發(fā)光元件控制電路118。因此，電流控制元件111不再允許電流從交流整流器102流出(斷開電流)，發(fā)光元件107熄滅，而蓄電池105的充電完成。
因此，在便攜式電子設(shè)備101的充電裝置103中，蓄電池105的充電控制是由充電電路106來執(zhí)行。此外，當(dāng)便攜式電子設(shè)備101工作同時又充電時，充電電流流向蓄電池105，而相關(guān)的大負(fù)載電流流向負(fù)載104。該充電電流和負(fù)載電流都是由交流整流器102經(jīng)過電流控制元件111提供的。
然而，最近，已經(jīng)開始有允許非常大的電流作為負(fù)載電流的便攜式電子設(shè)備產(chǎn)品，例如，在移動電話發(fā)送、接收和顯示活動圖像的情況下。當(dāng)負(fù)載電流大于交流整流器102的極限電流值(例如，900mA)時，例如在1A(安培)以上，將可能發(fā)生從蓄電池105倒流電流而且電流將提供給負(fù)載104。如果來自蓄電池105的電流倒流接近充電容量的極限值，終止電流檢測電路116檢測到充電電流已經(jīng)達(dá)到終止電流值的狀態(tài)，即使充電未完成，電流控制元件111也斷開，發(fā)光元件107的光發(fā)射終止而且指示充電完成。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述考慮，本發(fā)明的目的是提供一種充電裝置和包括該充電裝置的便攜式電子設(shè)備，其能夠在便攜式電子設(shè)備工作的同時，允許蓄電池充電，即使設(shè)備的負(fù)載電流較大而且存在從蓄電池提供電流給負(fù)載的電流倒流的情況下也是如此，以便防止從交流整流器提供電流的電流控制元件被斷開，以及防止指示充電正在進(jìn)行的發(fā)光元件指示充電完全。
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的充電裝置包括蓄電池和給蓄電池充電的充電電路，為蓄電池充電的充電電流和為負(fù)載提供的負(fù)載電流都是由交流整流器提供，其中充電電路包括控制蓄電池充電電流和控制負(fù)載電流的電流控制元件；插接在電流控制元件與蓄電池之間允許充電電流流過的電流檢測電阻；充電電流方向檢測電路，它檢測流向電流檢測電阻的電流是從蓄電池到負(fù)載的方向這一狀態(tài)；終止電流檢測電路，它檢測流向電流檢測電阻的充電電流達(dá)到預(yù)定終止電流值這一狀態(tài)；和充電電流控制電路，它控制電流控制元件以致于在從終止電流檢測電路輸入檢測信號時，使電流不流動，以及在檢測信號是從充電電流方向檢測電路輸入時，使終止電流檢測電路的檢測信號無效。
更可取的是該充電裝置還包括一個指示充電在進(jìn)行中的發(fā)光元件，其中充電電路還包括發(fā)光元件控制電路，其控制發(fā)光元件，以至于在檢測信號是從終止電流檢測電路輸入時指示充電完成，以及當(dāng)檢測信號是從充電電流方向檢測電路輸入時使終止電流檢測電路的檢測信號無效；和驅(qū)動發(fā)光元件的發(fā)光元件驅(qū)動元件。
此外，根據(jù)本發(fā)明的便攜式電子設(shè)備包括充電裝置，和在充電期間也執(zhí)行預(yù)定功能從而消耗電能的負(fù)載。
根據(jù)本發(fā)明的充電裝置和包括充電裝置的便攜式電子設(shè)備是如此構(gòu)成的，即，在設(shè)備工作的同時允許蓄電池充電的情況下，即使存在來自蓄電池的倒流電流，該倒流電流通過充電電流方向檢測電路來檢測，以致在從終止電流檢測電路輸入終止電流檢測信號到充電電流控制電路和發(fā)光元件控制電路時，使這個檢測信號無效。因此，即使存在來自蓄電池的倒流電流時，也可以防止從交流整流器提供電流的電流控制元件被斷開，而且也可以避免指示充電進(jìn)行的發(fā)光元件指示充電完成。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括充電裝置的便攜式電子設(shè)備方框圖。
圖2顯示充電裝置充電期間相應(yīng)的波形。
圖3是充電裝置的充電電流方向檢測電路的電路圖。
圖4是一種根據(jù)已有技術(shù)的包括充電裝置的便攜式電子設(shè)備方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括充電裝置的便攜式電子設(shè)備方框圖。這種便攜式電子設(shè)備1包括負(fù)載4和充電裝置3。負(fù)載4是通過實(shí)現(xiàn)便攜式電子設(shè)備的功能而消耗電能的部件，例如收發(fā)電路、語言處理電路和圖像(活動圖像與靜止圖像)處理電路。充電裝置3包括蓄電池5、給蓄電池5充電的電路6和為了指示充電進(jìn)行中發(fā)亮(發(fā)光)的發(fā)光元件7。此外，當(dāng)便攜式電子設(shè)備1的蓄電池5充電時，便攜式電子設(shè)備1與構(gòu)成充電電源的交流整流器2的直流電輸出連接。交流整流器2的輸入一側(cè)與民用市電交流電源9連接。交流整流器2的直流輸出設(shè)置一個極限電流值(例如，900mA)，而且在達(dá)到極限電流值的直流輸出的輸出電壓是一個正常電壓，例如5.8V，因此如果電流達(dá)到或者超出該極限電流值時，電壓就下降。
充電電路6包括控制蓄電池5的充電電流和負(fù)載4的負(fù)載電流的電流控制元件11，它是在借助于充電電流控制電路13(隨后描述)的控制下提供電源(即，交流整流器的輸出)；插接在電流控制元件11與蓄電池5之間的電流檢測電阻12，它允許充電電流流過；充電電流方向檢測電路15，它檢測流向電流檢測電阻12的電流在從蓄電池5到負(fù)載4的方向上流動這一狀態(tài)；終止電流檢測電路16，它檢測流向電流檢測電阻的充電電流達(dá)到預(yù)定終止電流值這一狀態(tài)；和充電電流控制電路13，它控制電流控制元件11以至于當(dāng)檢測信號是從終止電流檢測電路輸入時控制電流使其不流動，從而當(dāng)檢測信號是從充電電流方向檢測電路15輸入時，使終止電流檢測電路16的檢測信號無效。充電電流方向檢測電路15的具體電路隨后將根據(jù)圖3詳細(xì)描述。依據(jù)提供的這些組成元件，在便攜式電子設(shè)備1中，在便攜式電子設(shè)備1工作時允許對蓄電池5進(jìn)行充電，即使在設(shè)備的負(fù)載電流較大而且存在從蓄電池5到負(fù)載4的倒流電流時，也可以防止允許電流從交流整流器2流出的電流控制元件11被斷開。
此外，充電裝置6包括發(fā)光元件控制電路18，控制只是充電進(jìn)程的發(fā)光元件7，以致當(dāng)檢測信號從終止電流檢測電路16輸入時，發(fā)光元件7指示充電完成；而當(dāng)檢測信號從充電電流方向檢測電路15輸入時，使終止電流檢測電路16的檢測信號無效；和驅(qū)動發(fā)光元件7的發(fā)光元件驅(qū)動元件19。在便攜式電子設(shè)備1中，依據(jù)增加的這些組成元件，當(dāng)便攜式電子設(shè)備1工作時允許對蓄電池5充電，即使當(dāng)設(shè)備的負(fù)載電流較大而且存在從蓄電池5提供給負(fù)載4的倒流電流時，也可以防止由發(fā)光元件7指示的充電完成(光發(fā)射的中斷)。
此外，充電電路6包括充電電流監(jiān)測電路14，其向充電電流控制電路13輸出檢測信號，以致在快速充電期間，流向電流檢測電阻12的充電電流處于預(yù)定的快速充電電流值；和充電電壓檢測電路11，它檢測在預(yù)充電期間蓄電池5的電壓變成預(yù)充電電壓這一狀態(tài)，檢測在快速充電期間該電壓變成處于或超過規(guī)定電壓的狀態(tài)，并且輸出檢測信號給充電電流控制電路13。依據(jù)增加的這種組成元件，充電電路6能夠?qū)崿F(xiàn)控制以便在充電開始的預(yù)充電期間允許預(yù)充電電流流向蓄電池5，然后在后續(xù)的快速充電期間允許快速充電電流流動。
接下來，將根據(jù)圖2顯示的波形圖描述充電工作。當(dāng)便攜式電子設(shè)備1，具體地說是充電裝置3連接到交流整流器2時，如果由交流整流器2為充電提供合適的電源而且蓄電池5的電壓Vpat低于預(yù)定電壓，則充電電流控制電路13控制電流控制元件11，以致于充電電流Ichg以固定的預(yù)充電電流(例如，100mA)流過電流控制元件11并且進(jìn)入充電開始時的預(yù)充電狀態(tài)。再者，發(fā)光元件控制電路18控制和驅(qū)動發(fā)光元件驅(qū)動元件19以便使發(fā)光元件7亮并且指示充電在進(jìn)行中。
當(dāng)蓄電池5的電壓Vpat上升并且達(dá)到預(yù)充電電壓(例如，2.9V)(充電時間t0)時，充電電壓檢測電路17檢測到這個上升，輸出檢測信號給充電電流控制電路13，并且使預(yù)充電狀態(tài)轉(zhuǎn)變到快速充電狀態(tài)。充電電流控制電路13控制電流控制元件11，以致于流過電流檢測電阻12的充電電流Ichg是快速充電的固定的最大電流(快速充電電流)。這個固定的快速充電電流是根據(jù)交流整流器2的極限電流值確定的，例如900mA。當(dāng)處于快速充電電流流動的狀態(tài)時(即，當(dāng)極限電流值的電流從交流整流器2流出時)，交流整流器2的輸出電壓Vad下降到接近蓄電池5的電壓Vpat而且超過蓄電池的電壓Vpat，達(dá)到與電流控制元件11的飽和電壓(Vsat)相對應(yīng)的程度。
再者，當(dāng)蓄電池5接近充電容量的極限值時，能夠流向蓄電池5的電流減小，結(jié)果蓄電池5處在快速充電狀態(tài)但是充電電流Ichg開始減小(充電時間t1)。于是，交流整流器2的輸出電壓Vad返回到正常電壓(例如，5.8V)。在這種狀態(tài)下，蓄電池5的電壓Vpat繼續(xù)逐漸地上升。此外，流向電流檢測電阻12的充電電流Ichg減小而且達(dá)到終止電流值(例如，50mA)(充電時間t2)，終止電流檢測電路16檢測到這個現(xiàn)象并且輸出檢測信號給充電電流控制電路13和發(fā)光元件控制電路18。在此，如果蓄電池5的電壓Vpat超過規(guī)定電壓值(例如，3.95V)，充電電壓檢測電路17檢測這個現(xiàn)象并且輸出一個檢測信號給充電電流控制電路13和發(fā)光元件控制電路18。然后充電電流控制電路13關(guān)斷電流控制元件11(因此沒有電流流過)，而發(fā)光元件控制電路18控制和驅(qū)動發(fā)光元件驅(qū)動元件19，從而使發(fā)光元件7熄滅(終止光發(fā)射)以便指示充電完成，因此充電結(jié)束。
當(dāng)便攜式電子設(shè)備1工作同時進(jìn)行充電時，充電電流流向蓄電池5而負(fù)載電流流向負(fù)載4。通常，充電電流和負(fù)載電流都是由交流整流器2經(jīng)過電流控制元件11提供的。然而，當(dāng)負(fù)載電流在1A以上時，例如大于交流整流器102極限電流值(例如，900mA)而且負(fù)載電流是由從蓄電池5向負(fù)載4的回流提供時，終止電流檢測電路16輸出一個檢測信號給充電電流控制電路13和發(fā)光元件控制電路18，相當(dāng)于充電電流達(dá)到終止電流值。在此，充電電流方向檢測電路15在檢測到倒流電流的同時還將該檢測信號輸出給充電電流控制電路13和發(fā)光元件控制電路18。結(jié)果，充電電流控制電路13和發(fā)光元件控制電路18使從終止電流檢測電路16輸入的檢測信號無效。
因此，即使當(dāng)來自蓄電池5的倒流電流接近充電容量的最大值(即，電壓Vpat超過規(guī)定電壓值(例如，3.95V))時，也能夠防止電流控制元件11關(guān)斷和發(fā)光元件7熄滅。此外，當(dāng)便攜式電子設(shè)備1使其轉(zhuǎn)變到負(fù)載電流較小的工作狀態(tài)或者工作停止?fàn)顟B(tài)時，蓄電池5的充電重新開始。
接下來，將參考圖3描述充電電流方向檢測電路15的具體電路例子。在圖3中，電流檢測電阻12兩端的電壓V1和V2分別輸入到輸入端SENSE1和SENSE2。當(dāng)正向電流流向電流檢測電阻12時，電壓V1高于電壓V2。指示充電電流方向的檢測信號從輸出端DIR輸出到充電電流控制電路13和發(fā)光元件控制電路18。具有阻抗值Ra的電阻31與輸入端SENSE2連接，而電阻31的另一端連接到具有電流值Ia的恒流源34和放大器35的同相輸入端。P型金屬氧化物(P-MOS)晶體管36的柵極連接到放大器35的輸出，同時P-MOS晶體管36的源極經(jīng)由具有阻抗值Rb的電阻32與輸入端SENSE1連接，而P-MOS晶體管36的漏極經(jīng)由具有阻抗值Rc的電阻33接地。此外，P-MOS晶體管36的源極與放大器35的反相輸入端連接，而P-MOS半導(dǎo)體晶體管36的漏極與放大器38的反相輸入端連接。放大器38的同相輸入端連接到充電電流方向檢測基準(zhǔn)電源37，而放大器38的輸出與輸出端DIR連接。
由于流向恒流源34的電流流過電阻31，結(jié)果輸入端SENSE2的輸入電壓V2下降，而放大器35的同相輸入端的電壓則是V2-Ia×Ra。該電壓是P-MOS半導(dǎo)體晶體管的源極電壓。如果輸入端SENSE1和SENSE2的電壓V1與V2分別相等(即，電流沒有流向電流檢測電阻12)，電流Ia×Ra/Rb則流向電阻32，而因?yàn)檫@個電流也流向電阻33，所以P-MOS半導(dǎo)體晶體管36的漏極電壓是Ia×Ra×Rc/Rb。這個電壓值設(shè)置為充電電流方向檢測基準(zhǔn)電源37的電壓值。當(dāng)輸入端SENSE1的電壓V1高于輸入端SENSE2的電壓V2(即，正向電流流向電流檢測電阻12)時，輸出端DIR的輸出是低電平輸出。當(dāng)輸入端SENSE1的電壓V1低于輸入端SENSE2的電壓V2時(即，當(dāng)?shù)沽麟娏髁飨螂娏鳈z測電阻12時)，輸出端DIR的輸出是高電平輸出。因此，當(dāng)?shù)沽麟娏髁飨螂娏鳈z測電阻12時，從輸出端DIR輸出一個檢測信號。
如上所述，當(dāng)充電電流方向檢測電路15檢測出倒流電流時，終止電流檢測電路16的終止電流檢測無效。因此，充電裝置3是用于允許非常大的電流作為負(fù)載電流流動的便攜式電子設(shè)備中，例如，在發(fā)送與接收活動圖像與顯示這些圖像的移動電話等情況下，從而即使當(dāng)充電未完成時也可以防止提供電流給負(fù)載和蓄電池的電流控制元件11被關(guān)斷，以及可以防止指示充電進(jìn)行中的發(fā)光元件7熄滅。
此外，本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例。相反地，在權(quán)利要求中條款的范圍內(nèi)能夠做出各種各樣的設(shè)計(jì)修改。例如，雖然充電電壓檢測電路17檢測到蓄電池5的電壓如預(yù)充電電壓和規(guī)定電壓，而且輸出一個檢測信號給充電電流控制電路13，但是當(dāng)終止電流檢測電路16檢測到終止電流值時，如果蓄電池5的電壓被認(rèn)為是已經(jīng)達(dá)到規(guī)定電壓，則該規(guī)定電壓的檢測可以省略。此外，發(fā)光元件控制電路18在充電期間使發(fā)光元件7發(fā)光而在充電完成時使其熄滅，相反地也可以在充電期間熄滅發(fā)光元件7而在充電完成時發(fā)光。此外，可以提供具有兩種發(fā)射不同顏色光的發(fā)光元件7，以至于紅色的發(fā)光元件在充電期間亮而綠色的發(fā)光元件在充電完成時亮。
權(quán)利要求
1.一種充電裝置，其包括蓄電池和給蓄電池充電的充電電路，用于蓄電池充電的充電電流和用于負(fù)載的負(fù)載電流是由交流整流器提供，其中充電電路包括控制蓄電池充電電流和負(fù)載電流的電流控制元件；插接在電流控制元件與蓄電池之間允許充電電流流過的電流檢測電阻；充電電流方向檢測電路，它檢測流向電流檢測電阻的電流在從蓄電池到負(fù)載的方向上流動這一狀態(tài)；終止電流檢測電路，它檢測流向電流檢測電阻的充電電流達(dá)到預(yù)定終止電流值這一狀態(tài)；和充電電流控制電路，它控制電流控制元件，以致在從終止電流檢測電路輸入一檢測信號時，使電流不流動，和在從充電電流方向檢測電路輸入一檢測信號時，使終止電流檢測電路的檢測信號無效。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于它還包括指示充電在進(jìn)行中的發(fā)光元件，其中充電電路還包括控制發(fā)光元件的發(fā)光元件控制電路，以至于在從終止電流檢測電路輸入一檢測信號時指示充電完成，以及當(dāng)從充電電流方向檢測電路輸入一檢測信號時使終止電流檢測電路的檢測信號無效；和驅(qū)動發(fā)光元件的發(fā)光元件驅(qū)動元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的充電裝置，其特征在于在充電開始的預(yù)充電期間所述充電電路允許預(yù)充電電流流向蓄電池，并且在后續(xù)的快速充電期間允許快速充電電流流動，所述充電電路包括充電電流監(jiān)測電路，它將檢測信號輸出給充電電流控制電路，以致于在快速充電期間流向電流檢測電阻的充電電流處于預(yù)定的快速充電電流值；和充電電壓檢測電路，它檢測在預(yù)充電期間蓄電池的電壓變成預(yù)充電電壓的狀態(tài)，檢測在快速充電期間所述電壓變成等于或超過規(guī)定電壓的狀態(tài)，并且輸出檢測信號給充電電流控制電路。
4.一種便攜式電子設(shè)備，其中包括根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任何一項(xiàng)所述的充電裝置；和在充電期間還通過執(zhí)行預(yù)定功能而消耗電能的負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明提供一種充電裝置，即使存在蓄電池的電流倒流時，充電裝置也能夠防止從交流整流器提供電流的電流控制元件被斷開，和防止指示充電正在進(jìn)行的發(fā)光元件的光發(fā)射被終止。構(gòu)成該充電裝置的充電電路包括從交流整流器的輸出提供電流給負(fù)載和蓄電池的電流控制元件；檢測從電流控制元件到蓄電池的充電電流的電流檢測電阻；終止電流檢測電路，它檢測流過電流檢測電阻的充電完成的終止電流；檢測流過電流檢測電阻的電流方向的充電電流方向檢測電路；控制電流控制元件的充電電流控制電路；控制光發(fā)射元件的光發(fā)射元件控制電路；和驅(qū)動光發(fā)射元件的光發(fā)射元件驅(qū)動元件。
文檔編號H02J7/02GK1622422SQ200410096368
公開日2005年6月1日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者橫溝伊知郎, 唐澤良幸 申請人:羅姆股份有限公司