專利名稱：充放電極性自適應(yīng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充放電裝置，尤其涉及充放電裝置的極性自適應(yīng)電路。
背景技術(shù)：
隨著手機(jī)、剃須刀等多種電器或小家電的廣泛使用，各種各樣的充電電池及其配套的充電器日益普及。在充電過程中容易出現(xiàn)的問題是，由于電池裝反反向充電帶來的電池毀損。為此，現(xiàn)有技術(shù)也提出了一些在電池極性裝反情況下仍能保證正常充電的措施。
中國專利ZL 200320118971.3公開了如圖1所示的技術(shù)方案。該方案中的充電器輸出電路包括4個(gè)NPN三極管(T1～T4)和兩個(gè)運(yùn)算放大器(以下簡稱“運(yùn)放”)，用來接觸充電電池的電極P1連接第一運(yùn)放的反向輸入端和第二運(yùn)放的正向輸入端、電極P2連接第一運(yùn)放的正向輸入端和第二運(yùn)放的反向輸入端；經(jīng)AC/DC變換后的充電電源VCC，一路經(jīng)三極管T1的集電極、發(fā)射極，以及電極P1、三極管T4的集電極、發(fā)射極到地(第一通路)，另一路經(jīng)三極管T3的集電極、發(fā)射極，以及電極P2、三極管T2的集電極、發(fā)射極到地(第二通路)；所述第一運(yùn)放、第二運(yùn)放的輸出分別連接T3和T4、T1和T2的基極并控制它們的導(dǎo)通與否。這樣，無論待充電電池正極接的是電極P1或電極P2，均可以通過運(yùn)放來選擇相應(yīng)的第一通路或第二通路進(jìn)行導(dǎo)通，從而保證充電電流的正確流向。
中國專利ZL 200420044160.8還公開了如圖2所示，電路更為簡化的技術(shù)方案。將充電器經(jīng)AC/DC變換后的充的電源設(shè)置成雙極性(+/-)VCC；將所述電極P1接地，P2分別電連接一個(gè)NPN三極之和一個(gè)PNP三極管的發(fā)射極、運(yùn)放的正、反向輸入端；運(yùn)放的輸出端分別電連接所述NPN三極管和PNP三極管的基極；所述NPN三極管的集電極連接+VCC，PNP三極管的集電極連接-VCC。從而利用運(yùn)放來識(shí)別實(shí)際放置的充電電池的極性，并控制選擇相應(yīng)通路進(jìn)行導(dǎo)通，從而保證充電電流的正確流向。
上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于需要復(fù)雜的檢測(cè)或驅(qū)動(dòng)電路(用運(yùn)放來實(shí)現(xiàn))，從而存在較大的額外功耗。此外，當(dāng)把直流電源(或已經(jīng)充電的電池)提供給外接電路時(shí)，極性不能反接也是一個(gè)必須考慮的問題；上述現(xiàn)有技術(shù)的輸出電路不能逆換，即所述電極P1或P2連接所述直流電源，以保證所述直流電源的輸出方向。因此，對(duì)可放置充電電池并具有充電功能的電子產(chǎn)品來說，現(xiàn)有技術(shù)不能可逆地解決極性自適應(yīng)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足處，而提出一種極性自適應(yīng)電路，便于包括充電電池在內(nèi)的儲(chǔ)能設(shè)備得到高效率充電的同時(shí)不必考慮極性接反。還能便于所述儲(chǔ)能設(shè)備不顧慮極性地連接在該電路上進(jìn)行逆向放電。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的基本構(gòu)思為設(shè)計(jì)使充電電極通過具有高輸入電阻的元件來電連接充電電路，并使該元件具有低導(dǎo)通電阻；任何電極連接的情況下，該充電或放電電路中總有一條支路導(dǎo)通。為此可以選用場(chǎng)效應(yīng)管。
作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案是，提供一種充放電極性自適應(yīng)電路，包括一對(duì)直流電源供應(yīng)端Vcc和GND；還包括一對(duì)充電電極P1和P2，用來電連接待電儲(chǔ)能設(shè)備；還包括兩對(duì)晶體管Q1和Q3、Q2和Q4，尤其是，所述晶體管Q1和Q3、Q2和Q4分別為類型互補(bǔ)的單極型晶體管，所述電極P1設(shè)置在所述晶體管Q1和Q3的漏極連接處，并分別電連接所述晶體管Q2和Q4的柵極；所述電極P2設(shè)置在所述晶體管Q2和Q4的漏極連接處，并分別電連接所述晶體管Q1和Q3的柵極；所述晶體管Q1和Q2的源極相連，晶體管Q3和Q4的源極相連，并分別連接所述電源供應(yīng)端Vcc和GND。
上述方案中，所述晶體管Q1和Q2為絕緣柵型P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，它們的源極連接所述電源供應(yīng)端Vcc；所述晶體管Q3和Q4為絕緣柵型N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，它們的源極連接所述電源供應(yīng)端GND。
上述方案中，所述電極P1是通過電阻R1連接所述晶體管Q2和Q4的柵極；所述電極P2是通過電阻R2連接所述晶體管Q1和Q3的柵極。
上述方案中，所述電極P1通過電阻R4連接所述晶體管Q2的柵極，通過電阻R6連接所述晶體管Q4的柵極；所述電極P2通過電阻R3連接所述晶體管Q1的柵極，通過電阻R5連接所述晶體管Q3的柵極；所述晶體管Q1和Q2的柵極還分別通過連接穩(wěn)壓二極管D1和D2的陽極而電連接所述電源供應(yīng)端Vcc，所述晶體管Q3和Q4的柵極還分別通過連接穩(wěn)壓二極管D3和D4的陰極而電連接所述電源供應(yīng)端GND。
采用上述技術(shù)方案，極性自適應(yīng)電路既可用于儲(chǔ)能設(shè)備的無極性充電，也可以用于儲(chǔ)能設(shè)備的無極性放電，并保證相關(guān)電路的正常工作。它具有電路簡單、易于實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的輸出電路圖之一圖2是現(xiàn)有技術(shù)的輸出電路圖之二圖3是本發(fā)明極性自適應(yīng)電路實(shí)施例a、b、c圖4是圖3電路的充電應(yīng)用示意圖具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
如圖3a所示，本發(fā)明極性自適應(yīng)電路包括一對(duì)直流電源供應(yīng)端Vcc和GND，如圖5所示。還包括一對(duì)充電電極P1和P2，該電極P1和P2不區(qū)分正負(fù)級(jí)，用來電連接待電儲(chǔ)能設(shè)備，例如充電電池的兩端；多節(jié)充電電池可以以串聯(lián)的形式接入所述充電電極P1和P2。兩對(duì)晶體管Q1和Q3、Q2和Q4分別為類型互補(bǔ)的單極型晶體管，可以如圖所示分別為絕緣柵型P溝道場(chǎng)效應(yīng)管(Q1、Q2例如但不限于采用CET公司的CEM9424型號(hào))和絕緣柵型N溝道場(chǎng)效應(yīng)管(Q3、Q4例如但不限于采用CET公司的CEM8912型號(hào))。所述晶體管Q1和Q2的源極連接所述電源供應(yīng)端Vcc；所述晶體管Q3和Q4的源極連接所述電源供應(yīng)端GND。所述電極P1設(shè)置在所述晶體管Q1和Q3的漏極連接處，并分別電連接所述晶體管Q2和Q4的柵極；所述電極P2設(shè)置在所述晶體管Q2和Q4的漏極連接處，并分別電連接所述晶體管Q1和Q3的柵極。本實(shí)施例的晶體管Q1～Q4也可以選用除絕緣柵型之外的其它場(chǎng)效應(yīng)管，因這種替代屬于現(xiàn)有技術(shù)，不另贅述。
這樣，當(dāng)充電電池的正極連接所述充電電極P1時(shí)，所述N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q4因柵極和源極之間受正壓而導(dǎo)通，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1因柵極和源極之間受負(fù)壓而導(dǎo)通，從而電流依次經(jīng)VCC、Q1、P1、P2、Q4給連接在所述電極P1和P2之間的充電電池充電。反之，當(dāng)充電電池的負(fù)極連接所述充電電極P1時(shí)，所述N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q3因柵極和源極之間受正壓而導(dǎo)通，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q2因柵極和源極之間受負(fù)壓而導(dǎo)通，從而電流依次經(jīng)VCC、Q2、P2、P1、Q3給連接在所述電極P2和P1之間的充電電池充電。
為了避免所述各場(chǎng)效應(yīng)管的柵極被擊穿，還可以如圖3b所示，將所述電極P1通過電阻R1連接所述晶體管Q2和Q4的柵極；所述電極P2通過電阻R2連接所述晶體管Q1和Q3的柵極。
上述實(shí)施例中，電源供應(yīng)端Vcc的充電電壓取決于Q1和Q2的特性參數(shù)，以小于Q1，Q2最小柵極極限電壓Vgs的65％為例，該實(shí)施例的Vcc范圍可小于5.2V。為了使電路適應(yīng)更寬的電壓范圍，可以如圖3c所示，將所述電極P1通過電阻R4連接所述晶體管Q2的柵極，通過電阻R6連接所述晶體管Q4的柵極；所述電極P2通過電阻R3連接所述晶體管Q1的柵極，通過電阻R5連接所述晶體管Q3的柵極；所述晶體管Q1和Q2的柵極還分別通過連接穩(wěn)壓二極管D1和D2的陽極而電連接所述電源供應(yīng)端Vcc，所述晶體管Q3和Q4的柵極還分別通過連接穩(wěn)壓二極管D3和D4的陰極而電連接所述電源供應(yīng)端GND。
上述各實(shí)施例如圖4所示意，用于對(duì)充電電池的充電時(shí)，交流電源經(jīng)AC/DC電路轉(zhuǎn)換后向所述電源供應(yīng)端Vcc和GND提供充電電能，因?yàn)樗鰣?chǎng)效應(yīng)管Q1～Q4只需極低的驅(qū)動(dòng)電流，具有節(jié)省功耗的優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)所述電源供應(yīng)端Vcc和GND無外接電源輸入時(shí)，圖3所示各實(shí)施例可以逆換成電源輸出電路，即所述電極P1和P2為儲(chǔ)能設(shè)備，例如充電電池的無極性接入端，從而確保電源供應(yīng)端Vcc電連接充電電池的正向輸出，電源供應(yīng)端GND電連接充電電池的負(fù)向輸出。具體以圖3a為例，當(dāng)所述充電電池的正極連接所述電極P1、負(fù)極連接電極P2時(shí)，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q1和Q4中的穩(wěn)壓二極管可導(dǎo)通，從而所述充電電池通過電源供應(yīng)端Vcc(正端)和GND向外接電子電路供電。而當(dāng)充電電池的正極連接電極P2、負(fù)極連接電及P1時(shí)，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2和Q3中的穩(wěn)壓二極管可導(dǎo)通，從而所述充電電池通過電源供應(yīng)端Vcc(正端)和GND向外接電子電路供電。圖3b、3c的工作原理類似，不再贅述。
上述各實(shí)施例中的晶體管Q1～Q4還可以以集成電路的形式來提供。還可以將各實(shí)施例的充放電極性自適應(yīng)電路以厚膜電路的形式來封裝。
本發(fā)明經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，明顯可降低充電時(shí)的電路功耗?；谏鲜稣f明的等同修改替代方案均將在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種充放電極性自適應(yīng)電路，包括一對(duì)直流電源供應(yīng)端Vcc和GND；還包括一對(duì)充電電極P1和P2，用來電連接電儲(chǔ)能設(shè)備；還包括兩對(duì)晶體管Q1和Q3、Q2和Q4，其特征在于，所述晶體管Q1和Q3、Q2和Q4分別為類型互補(bǔ)的單極型晶體管，所述電極P1設(shè)置在所述晶體管Q1和Q3的漏極連接外，并分別電連接所述晶體管Q2和Q4的柵極；所述電極P2設(shè)置在所述晶體管Q2和Q4的漏極連接處，并分別電連接所述晶體管Q1和Q3的柵極；所述晶體管Q1和Q2的源極相連，晶體管Q3和Q4的源極相連，并分別連接所述電源供應(yīng)端Vcc和GND。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充放電極性自適應(yīng)電路，其特征在于所述晶體管Q1和Q2為絕緣柵型P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，它們的源極連接所述電源供應(yīng)端Vcc；所述晶體管Q3和Q4為絕緣柵型N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，它們的源極連接所述電源供應(yīng)端GND。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充放電極性自適應(yīng)電路，其特征在于所述晶體管Q1～Q4的漏極和源極分別并聯(lián)連接有穩(wěn)壓二極管；所述晶體管Q1和Q2的漏極各自連接對(duì)應(yīng)穩(wěn)壓二極管的陽極，晶體管Q3和Q4的漏極各自連接對(duì)應(yīng)穩(wěn)壓二極管的陰極。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充放電極性自適應(yīng)電路，其特征在于所述晶體管Q1和Q2為CEM9424；所述晶體管Q3和Q4為CEM8912。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的充放電極性與適應(yīng)電路，其特征在于所述電極P1是通過電阻R1連接所述晶體管Q2和Q4的柵極；所述電極P2是通過電阻R2連接所述晶體管Q1和Q3的柵極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的充放電極性自適應(yīng)電路，其特征在于所述電極P1通過電阻R4連接所述晶體管Q2的柵極，通過電阻R6連接所述晶體管Q4的柵極；所述電極P2通過電阻R3連接所述晶體管Q1的柵極，通過電阻R5連接所述晶體管Q3的柵極；所述晶體管Q1和Q2的柵極還分別通過連接穩(wěn)壓二極管D1和D2的陽極而電連接所述電源供應(yīng)端Vcc，所述晶體管Q3和Q4的柵極還分別通過連接穩(wěn)壓二極管D3和D4的陰極而電連接所述電源供應(yīng)端GND。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的充放電極性自適應(yīng)電路，其特征在于所述晶體管Q1～Q4集成于同一集成電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的充放電極性自適應(yīng)電路，其特征在于該電路以厚膜電路的形式來封裝。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充放電極性自適應(yīng)電路，其特征在于所述電儲(chǔ)能設(shè)備為充電電池。
全文摘要
一種充放電極性自適應(yīng)電路，包括一對(duì)直流電源供應(yīng)端Vcc和GND；還包括一對(duì)充電電極P1和P2，用來電連接電儲(chǔ)能設(shè)備；還包括兩對(duì)類型互補(bǔ)的單極型晶體管Q1和Q3、Q2和Q4。所述電極P1設(shè)置在所述晶體管Q1和Q3的漏極連接處，并分別電連接所述晶體管Q2和Q4的柵極；所述電極P2設(shè)置在所述晶體管Q2和Q4的漏極連接處，并分別電連接所述晶體管Q1和Q3的柵極；所述晶體管Q1和Q2的源極相連，晶體管Q3和Q4的源極相連，并分別連接所述電源供應(yīng)端Vcc和GND。采用本發(fā)明，具有充電功耗低，電路簡單的優(yōu)點(diǎn)；還允許可逆地用于電子產(chǎn)品的電池充電或放電。
文檔編號(hào)H02H11/00GK1967962SQ20061006176
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月24日
發(fā)明者鄭林全 申請(qǐng)人:鄭林全