專利名稱：快速充電裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速充電裝置及其方法，尤其是利用限流控制單元以提高限流電 壓電源對超級電容的充電效率。
背景技術(shù)：
超級電容(Supercapacitor或Ultracapacitor)又名法拉電容，具有超高電容值 的特性。與只能提供微法拉(microfarad)范圍電容值的傳統(tǒng)介電電容比較，超級電容一 般可達(dá)數(shù)法拉至十幾法拉，且具有體積小的優(yōu)點(diǎn)，因此具有實(shí)用性的儲能功能，尤其適合提 供瞬時高功率的高電流，以補(bǔ)償一般電池?zé)o法提供瞬間高電流的缺點(diǎn)。此外，超級電容的 工作溫度范圍可達(dá)-40°C 85°C，遠(yuǎn)大于二次電池約0°C 40°C的使用溫度，或一般電池 約-20°C 60°C的使用溫度。目前，超級電容被廣泛的應(yīng)用于智能三用電表、搖控發(fā)射機(jī)、音訊驅(qū)動器、太陽能 燈、玩具、電磁閥、發(fā)光二極管(LED)顯示器、電動車、混合動力車、汽車音響、電動工具、風(fēng) 力發(fā)電設(shè)備、不斷電系統(tǒng)(Uninterruptible Power Supply，UPS)、峰值功率補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備上。對于儲能應(yīng)用領(lǐng)域，超級電容需與電池配合使用，其中電池提供平均功率給負(fù)載， 同時負(fù)責(zé)對超級電容充電，而超級電容可將所儲存的電能瞬間放電至負(fù)載，使負(fù)載獲得瞬 間大電流。比如電池提供手機(jī)通信所需的功耗，而超級電容提供手機(jī)驅(qū)動喇叭所需的電力， 以解決喇叭在被驅(qū)動時，因瞬間高功率的功耗所產(chǎn)生的低頻噪聲而產(chǎn)生雜音，影響手機(jī)通 話的播音質(zhì)量。通用序列總線(USB)是目前相當(dāng)主流的計(jì)算機(jī)連接接口，該接口具有5V的電源， 因此常常被利用來當(dāng)作手機(jī)電池的充電電源。且USB的5V電源可經(jīng)簡單的降壓電路產(chǎn)生 適當(dāng)?shù)某潆婋妷海恍璐笮偷淖儔浩?，比如將IlOV的市電轉(zhuǎn)換成低壓充電電源，所以利 用USB的5V電源當(dāng)作充電電源的充電器，可設(shè)計(jì)得非常輕薄短小而便于攜帶。在現(xiàn)有技術(shù)中，超級電容的充電方式主要是利用線性降壓電路，將USB的5V電壓 電源調(diào)降至適當(dāng)電壓，并依據(jù)USB2. O規(guī)范可提供最高達(dá)500mA的充電電流，用以對超級電 容進(jìn)行充電。另一方式如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的超級電容充電裝置的示意圖，是利用限流單元 10接收USB電壓電源VBUS并提供限流功能，再由降壓轉(zhuǎn)換單元20將5V電壓電源調(diào)降至適 當(dāng)電壓而對超級電容90進(jìn)行充電，則充電電流可超過500mA，且充電電流的大小隨降壓轉(zhuǎn) 換單元20的轉(zhuǎn)換效率而變化。上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是，經(jīng)限流單元限流后，降壓轉(zhuǎn)換單元的充電電流通常是固 定值，亦即定電流充電。因此雖然充電電流可大于USB電壓電源所提供的500mA輸出電 流，但是在開始充電時，超級電容的電壓較小，所以USB電壓電源只需提供較小的輸出電流 給限流單元，隨著超級電容的電壓因充電而上升時，USB的5V電壓電源的輸出電流才會變 大。因此在整體充電過程中，USB的5V電壓電源所提供的輸出電流并非一直維持在最大值 500mA，所以現(xiàn)有技術(shù)的充電方式并未達(dá)成USB電壓電源的最佳利用率，且整體充電時間拉長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種快速充電裝置及其方法，是利用限流單元接收限 流電壓電源所提供的電壓電源，并吸取限流電壓電源的最大輸出電流，再由降壓轉(zhuǎn)換單元 轉(zhuǎn)換成低壓定電流電源供給防止逆流單元并產(chǎn)生代表低壓定電流電源的顯示信號給充電 顯示單元，防止逆流單元對超級電容進(jìn)行充電并防止超級電容對快速充電裝置的逆向放 電。同時限流控制單元感測超級電容的電壓，產(chǎn)生限流控制信號，以調(diào)節(jié)限流單元的輸出， 并利用充電顯示單元顯示超級電容的充電狀態(tài)。本發(fā)明的特點(diǎn)在于，整個充電過程中持續(xù)吸取限流電壓電源的最大輸出電流，用 以產(chǎn)生最大充電電流，供超級電容充電用。因此能克服現(xiàn)有技術(shù)中一開始充電時無法提高 充電電流的問題，用以縮短整體充電時間實(shí)現(xiàn)快速充電，并提高充電效率。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的超級電容充電裝置的示意圖。圖2是本發(fā)明快速充電裝置第一實(shí)施例的示意圖。圖3是本發(fā)明快速充電裝置第一實(shí)施例的電路示意圖。圖4是本發(fā)明快速充電裝置第二實(shí)施例的示意圖。圖5是本發(fā)明快速充電裝置第二實(shí)施例的電路示意圖。圖中，10.限流單元，20.降壓轉(zhuǎn)換單元，30.防止逆流單元，40.限流控制單元， 50.充電顯示單元，90.超級電容，Cl.第一電容，C2.第二電容，C3.第三電容，C4.第四電 容，Dl.第一二極管，Jl. USB接頭，Li.第一電感，Ql.第一晶體管，Q2.第二晶體管，Q3.第 三晶體管，Rl.第一電阻，R2.第二電阻，R3.第三電阻，R4.第四電阻，R5.第五電阻，R6.第 六電阻，R7.第七電阻，R8.第八電阻，R9.第九電阻，RF.濾波電阻，Ul.直流至直流轉(zhuǎn)換器， VIN.限流電壓電源，VBUS. USB電壓電源。
具體實(shí)施例方式以下配合圖式和組件符號對本實(shí)用新型的實(shí)施方式做更詳細(xì)的說明。請參閱圖2，其是本發(fā)明快速充電裝置第一實(shí)施例的示意圖。如圖2所示，本發(fā)明 第一實(shí)施例快速充電裝置包括限流單元10、降壓轉(zhuǎn)換單元20、防止逆流單元30、限流控制 單元40以及充電顯示單元50，用以利用限流電壓電源VIN對超級電容90進(jìn)行充電。其中 限流電壓電源VIN可為USB的5V電壓電源，而限流單元10、降壓轉(zhuǎn)換單元20、防止逆流單 元30、超級電容90以及限流控制單元40形成反饋控制回路。限流單元10接收限流電壓電源VIN產(chǎn)生限流電源信號，降壓轉(zhuǎn)換單元20依據(jù)限 流電源信號將限流電壓電源降壓而產(chǎn)生低壓電源以及對應(yīng)到該低壓電源的顯示信號，防止 逆流單元30將低壓電源提供給超級電容90并進(jìn)行充電，同時防止超級電容90產(chǎn)生逆流放 電，亦即防止超級電容90將所儲存的電力以逆向電流的方式流回本發(fā)明的快速充電裝置。限流控制單元40感測超級電容90的電壓，從而產(chǎn)生限流控制信號，而限流單元10 接收該限流控制信號，用以調(diào)節(jié)限流電源。因此，限流單元10、降壓轉(zhuǎn)換單元20、防止逆流單元30、超級電容90以及限流控制單元40所形成的反饋控制回路可依據(jù)超級電容90的 電壓，動態(tài)調(diào)節(jié)防止逆流單元30對超級電容90的充電電流大小，同時由限流單元10持續(xù) 從限流電壓電源VIN吸取最大額定電流，比如USB的5V電壓電源所能提供的最大輸出電流 500mA，從而達(dá)到USB電壓電源的最佳利用率，并縮短整體充電時間。此外，充電顯示單元50接收降壓轉(zhuǎn)換單元20的顯示信號，從而顯示代表充電狀 態(tài)的充電訊息，該充電狀態(tài)可為充電進(jìn)行中/充電已完成、目前充電電壓值、目前充電完成 百分率、所需充電時間或總計(jì)充電時間，而該充電信息可為數(shù)字、文字以及圖案的至少其中 之一。例如，利用至少一指示燈顯示充電訊息，以指示燈打開時表示充電進(jìn)行中，并以指示 燈關(guān)閉時表示充電已完成。另一方式是，以顯示屏顯示充電訊息，以至少一數(shù)字表示目前充 電電壓值、目前充電完成百分率、所需充電時間或總計(jì)充電時間，且該顯示屏可為液晶顯示 屏、發(fā)光二極管顯示屏、有機(jī)發(fā)光二極管或電子紙顯示屏。也可利用顯示屏顯示至少一圖案 以代表充電訊息，比如以閃爍圖案代表充電進(jìn)行中，而靜止圖案代表充電完成?；蛘?，利用 顯示屏顯示文字，比如”充電進(jìn)行中”或”充電完成”。綜上所述，本發(fā)明的主要特點(diǎn)是在整個充電期間一直從限流電壓電源VIN吸取最 大電流，并在一開始充電時，提供最大充電電流，該最大充電電流的大小取決于降壓轉(zhuǎn)換單 元，而隨著超級電容的電壓因充電而上升，防止逆流單元的充電電流也會下降，但防止逆流 單元的最小充電電流是不低于降壓轉(zhuǎn)換單元所能提供的最大輸出電流。以下將以示范性的實(shí)例詳細(xì)說明本發(fā)明第一實(shí)施的特征。請參閱圖3，其是本發(fā)明第一實(shí)施例快速充電裝置的電路示意圖。如圖3所示，限 流電壓電源VIN可由USB接頭Jl的第1腳所提供，且與一端為接地的第一電容Cl、第二電 容C2與濾波電阻RF的另一端并聯(lián)連接后，供電給限流單元10與降壓轉(zhuǎn)換單元20。限流單元10包括串接的第一電阻Rl和第二電阻R2，第一電阻Rl的未串接的一 端連接限流電壓電源VIN，第一電阻Rl與第二電阻R2的串接點(diǎn)為第一輸入端，第二電阻R2 的未串接的一端為第一輸出端，第一輸入端連接限流控制單元40，而第一輸出端連接降壓 轉(zhuǎn)換單元20與限流控制單元40。降壓轉(zhuǎn)換單元20包括直流至直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC ConverteiOUl、第三電容C3、第 四電容C4、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一二極管D1、第一晶體 管Ql以及第一電感Li，其中第一晶體管Ql具有雪崩二極管，且雪崩二極管的正極連接第一 晶體管Ql的漏極，雪崩二極管的負(fù)極連接第一晶體管Ql的源極，用以導(dǎo)通大電流以保護(hù)第
一晶體管Ql。直流至直流轉(zhuǎn)換器Ul可使用摩托摩拉公司(Motorola)的產(chǎn)品MC34063A、富微科 技公司的產(chǎn)品AMC34063A、快捷半導(dǎo)體公司(FAIRCHILD)的產(chǎn)品MC34063A、安森美半導(dǎo)體公 司(ON Semiconductor)的產(chǎn)品 MC34063A 或意法半導(dǎo)體公司(STMicroelectronics)的產(chǎn) 品 MC34063A。直流至直流轉(zhuǎn)換器Ul具有八接腳，分別為第一腳至第八腳，用以提供降壓轉(zhuǎn)換功 能，其中第二腳與第四腳為接地，第六腳為直流至直流轉(zhuǎn)換器Ul的電源輸入端且連接至限 流電壓電源VIN，第七腳連接限流單元10的第一輸出端。第三電阻R3與第四電阻R4串接， 且串接點(diǎn)連接第一晶體管Ql的柵極，第三電阻R3的未串接之一端連接第一晶體管Ql的源 極，第四電阻R4的未串接的一端連接直流轉(zhuǎn)換器Ul的第一腳與第八腳，第一晶體管Ql的漏極連接第一二極管Dl的負(fù)極與第一電感Ll的一端，并提供顯示信號給充電顯示單元50。 第五腳連接串接的第五電阻R5與第六電阻R6的串接點(diǎn)，第五電阻R5的未串接的一端為接 地，而第六電阻R6的未串接的一端連接第一電感Ll的另一端與第三電容C3的一端，并提 供低壓電源給防止逆流單元30。第三電容C3的另一端為接地，第三腳連接第四電容C4的 一端，且第四電容C4的另一端為接地。防止逆流單元30包括第七電阻R7與第二晶體管Q2，其中第二晶體管Q2具有雪崩 二極管，其功能是與第一晶體管Ql的雪崩二極管相同。第七電阻R7的一端連接限流電壓 電源VIN，第七電阻R7的另一端連接第二晶體管Q2的柵極，第二晶體管Q2的源極連接降壓 轉(zhuǎn)換單元20所提供的低壓電源。第二晶體管Q2的漏極提供充電電流，并連接超級電容90 的正端及限流控制單元40。超級電容90的負(fù)端接地。限流控制單元40包括第三晶體管Q3以及串接的第八電阻R8與第九電阻R9，其 中第三晶體管Q3具有雪崩二極管，其功能與第一晶體管Ql的雪崩二極管相同。第三晶體 管Q3的柵極連接第八電阻R8與第九電阻R9的串接點(diǎn)，第八電阻R8的未串接的一端連接 限流電壓電源VIN，第九電阻R9的未串接的一端連接超級電容90的正端。第三晶體管Q3 的源極為限流控制單元40的第一輸出端，并連接限流單元10的第一輸入端，而第三晶體管 Q3的漏極為限流控制單元40的第二輸出端，并連接降壓轉(zhuǎn)換單元20中第一晶體管Ql的源 極以及限流單元10的第一輸出端。要注意的是，圖3的實(shí)例只是用以說明本發(fā)明特點(diǎn)的實(shí)例，并非用以限制本發(fā)明 的范圍，因此具有相同功能的不同電路，皆應(yīng)包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)，即直流至直流轉(zhuǎn)換器 Ul可選用其它具相同降壓功能的整合芯片或數(shù)個分立的組件，或限流控制單元40的第八 電阻R8與第九電阻R9可以用多個晶體管取代，以實(shí)現(xiàn)相同功能。以下將說明本發(fā)明快速充電方法的處理流程。本發(fā)明的快速充電方法是利用限流單元接收限流電壓電源，并產(chǎn)生限流電源信 號；利用降壓轉(zhuǎn)換單元將限流電源降壓而產(chǎn)生低壓電源，以及產(chǎn)生對應(yīng)到低壓電源的顯示 信號；利用充電顯示單元接收顯示信號，以顯示代表超級電容的充電狀態(tài)的充電訊息；利 用防止逆流單元接收低壓電源，并提供充電電流對超級電容進(jìn)行充電，同時防止超級電容 產(chǎn)生逆向放電；利用限流控制單元感測超級電容的電壓，并產(chǎn)生產(chǎn)生限流控制信號；以及 利用限流單元接收該限流控制信號，用以調(diào)節(jié)供應(yīng)給降壓轉(zhuǎn)換單元的限流電源。如果超級電容在完成充電后可與充電裝置分離，則可不需要防止超級電容將所儲 存的電力以逆向電流的方式流回本發(fā)明，即不需要防止逆流單元，而可直接由降壓轉(zhuǎn)換單 元的低壓電源對超級電容進(jìn)行充電，從而簡化電路設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升充電的可靠度。本發(fā)明 的第二實(shí)施例即用以實(shí)現(xiàn)上述充電功能。請參閱圖4，本發(fā)明第二實(shí)施例快速充電裝置的示意圖。如圖2所示，除不包括圖 2的防止逆流單元30外，其它部分都與圖2的第一實(shí)施例相同，主要差別在于本發(fā)明的第二 實(shí)施例是由降壓轉(zhuǎn)換單元20所產(chǎn)生的低壓電源直接對超級電容90充電，不提供防止逆流 的功能，且限流單元10、降壓轉(zhuǎn)換單元20、超級電容90以及限流控制單元40形成反饋控制 回路。請參閱圖5，本發(fā)明第二實(shí)施快速充電裝置的電路示意圖。除不包括圖3的防止逆 流單元30外，其它部分都與圖3的第一實(shí)施例相同，亦即超級電容90的正端是連接降壓轉(zhuǎn)換單元20所提供的低壓電源以獲得充電。以下將說明本發(fā)明另一快速充電方法的處理流程。本發(fā)明的另一快速充電方法是利用限流單元接收限流電壓電源，并產(chǎn)生限流電源 信號；利用降壓轉(zhuǎn)換單元將限流電源降壓而產(chǎn)生低壓電源，以及產(chǎn)生對應(yīng)到低壓電源的顯 示信號；利用充電顯示單元接收顯示信號，以顯示代表超級電容的充電狀態(tài)的充電訊息； 利用低壓電源提供充電電流而對超級電容進(jìn)行充電；利用限流控制單元感測超級電容的電 壓，并產(chǎn)生限流控制信號；利用限流單元接收該限流控制信號，用以調(diào)節(jié)供應(yīng)給降壓轉(zhuǎn)換單 元的限流電源；以及完成充電后將超級電容脫離開。以上所述者僅為用以解釋本創(chuàng)作的較佳實(shí)施例，并非企圖據(jù)以對本創(chuàng)作做任何形 式上的限制。因此，凡有在相同的創(chuàng)作精神下所作有關(guān)本創(chuàng)作的任何修飾或變更，都仍應(yīng)包 括在本創(chuàng)作意圖保護(hù)的范疇。
權(quán)利要求
一種快速充電裝置，用以通過一限流電壓電源對一超級電容進(jìn)行快速充電，其特征在于該快速充電裝置包括一限流單元，接收該限流電壓電源，并經(jīng)限流以產(chǎn)生一限流電源信號，且該限流單元具一第一輸入端與一第一輸出端；一降壓轉(zhuǎn)換單元，接收該限流電源信號，并將限流電壓電源降壓而產(chǎn)生一低壓電源，以及產(chǎn)生對應(yīng)到該低壓電源的一顯示信號；一充電顯示單元，接收該顯示信號，以顯示代表該超級電容的充電狀態(tài)的一充電訊息；一防止逆流單元，接收該低壓電源，并提供一充電電流給該超級電容以進(jìn)行充電，且防止該超級電容逆流放電；以及一限流控制單元，感測該超級電容的電壓，從而產(chǎn)生一限流控制信號，該限流控制單元并具有一第一輸出端與一第二輸出端，分別連接該限流單元的第一輸入端與第一輸出端；其中該限流單元接收該限流控制信號，用以調(diào)節(jié)該限流電源信號，該限流電壓電源具有一最大輸出電流，該快速充電裝置在對該超級電容進(jìn)行充電的過程中，持續(xù)吸取該限流電壓電源的最大輸出電流。
2.如權(quán)利要求1所述的快速充電裝置，其特征在于該充電狀態(tài)包括充電進(jìn)行中/充 電已完成、目前充電電壓值、目前充電完成百分率、所需充電時間以及總計(jì)充電時間的至少 其中之一。
3.如權(quán)利要求1所述的快速充電裝置，其特征在于該充電訊息包括數(shù)字、文字以及圖 案的至少其中之一。
4.如權(quán)利要求1所述的快速充電裝置，其特征在于該充電顯示單元包括至少一指示 燈，以代表該充電訊息，該充電訊息包括該指示燈打開時表示充電進(jìn)行中，而該指示燈關(guān)閉 時表示充電已完成。
5.如權(quán)利要求1所述的快速充電裝置，其特征在于該充電顯示單元包括一顯示屏， 顯示至少一數(shù)字，以代表該充電訊息，該充電訊息包括目前充電電壓值、目前充電完成百分 率、所需充電時間及總計(jì)充電時間的至少其中一。
6.如權(quán)利要求1所述的快速充電裝置，其特征在于該充電顯示單元包括一顯示屏，顯 示至少一圖案，以代表該充電訊息，該充電訊息包括在該圖案為一閃爍圖案時代表充電進(jìn) 行中，而該圖案為一靜止圖案時代表充電完成。
7.如權(quán)利要求1所述的快速充電裝置，其特征在于該充電顯示單元包括一顯示屏，顯 示至少一文字，以代表該充電訊息。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的快速充電裝置，其特征在于該顯示屏為液晶顯 示屏，或發(fā)光二極管顯示屏，或有機(jī)發(fā)光二極管，或電子紙顯示屏。
9.如權(quán)利要求1所述的快速充電裝置，其特征在于該限流電壓電源為序列總線(USB) 的電壓電源，且與一端為接地的一第一電容、一第二電容與一濾波電阻的另一端并聯(lián)連接。
10.如權(quán)利要求1所述的快速充電裝置，其特征在于該限流單元包括串接的一第一電 阻與一第二電阻，該第一電阻的未串接的一端連接該限流電壓電源，該第一電阻與該第二 電阻的一串接點(diǎn)為該第一輸入端，該第二電阻的未串接的一端為該第一輸出端。
11.如權(quán)利要求1所述的快速充電裝置，其特征在于該降壓轉(zhuǎn)換單元包括一直流至直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC Converter)、一第三電容、一第四電容、一第三電阻、一第四電阻、一第五 電阻、一第六電阻、一第一二極管、一第一晶體管以及一第一電感，該第一晶體管具有一雪 崩二極管，該雪崩二極管的正極連接該第一晶體管的漏極，該雪崩二極管的負(fù)極連接該第 一晶體管的源極，用以導(dǎo)通大電流以保護(hù)該第一晶體管，該直流至直流轉(zhuǎn)換器具有降壓轉(zhuǎn) 換功能且具有八接腳，分別為一第一腳至一第八腳，該降壓轉(zhuǎn)換單元的連接方式包括 該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第二腳與第四腳接地；該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第六腳為直流至直流轉(zhuǎn)換器的電源輸入端且連接至限流電壓 電源；該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第七腳連接該限流單元的第一輸出端； 該第三電阻與該第四電阻串接，且該第三電阻與該第四電阻的一串接點(diǎn)連接該第一晶 體管的柵極，該第三電阻的未串接的一端連接該第一晶體管的源極，該第四電阻的未串接 的一端連接該直流轉(zhuǎn)換器的第一腳與第八腳；該第一晶體管的漏極連接該第一二極管的負(fù)極與該第一電感的一端，并提供該顯示信 號給該充電顯示單元；該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第五腳連接串接的該第五電阻與該第六電阻的一串接點(diǎn)，該第 五電阻的未串接的一端為接地，而該第六電阻的未串接的一端連接該第一電感的另一端與 該第三電容的一端，并提供該低壓電源給該防止逆流單元；以及該第三電容的另一端為接地，該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第三腳連接該第四電容的一端， 且該第四電容的另一端為接地。
12.如權(quán)利要求1所述的快速充電裝置，其特征在于該防止逆流單元包括一第七電阻 與一第二晶體管，該第二晶體管具有一雪崩二極管，該雪崩二極管的正極連接該第二晶體 管的漏極，該雪崩二極管的負(fù)極連接該第二晶體管的源極，用以導(dǎo)通大電流以保護(hù)該第二 晶體管，該第七電阻的一端連接該限流電壓電源，該第七電阻的另一端連接該第二晶體管 的柵極，該第二晶體管的源極連接該降壓轉(zhuǎn)換單元所提供的低壓電源，該第二晶體管的漏 極提供該充電電流，并連接該超級電容的正端及該限流控制單元，而該超級電容的負(fù)端為 接地。
13.如權(quán)利要求1所述的快速充電裝置，其特征在于該限流控制單元包括一第三晶體 管以及串接的一第八電阻與一第九電阻，該第三晶體管具有一雪崩二極管，該雪崩二極管 的正極連接該第三晶體管的漏極，該雪崩二極管的負(fù)極連接該第三晶體管的源極，用以導(dǎo) 通大電流以保護(hù)該第三晶體管，該第三晶體管的柵極連接該第八電阻與該第九電阻的一串 接點(diǎn)，該第八電阻的未串接的一端連接該限流電壓電源，該第九電阻的未串接的一端連接 該超級電容的正端，該第三晶體管的源極為該限流控制單元的第一輸出端，并連接該限流 單元的第一輸入端，而該第三晶體管的漏極為該限流控制單元的第二輸出端，并連接該降 壓轉(zhuǎn)換單元中該第一晶體管的源極以及該限流單元的第一輸出端。
14.一種快速充電方法，用以通過一限流電壓電源對一超級電容進(jìn)行充電，其特征在 于該方法包括利用一限流單元以接收該限流電壓電源，并產(chǎn)生一限流電源信號，且該限流單元具一 第一輸入端與一第一輸出端；利用一降壓轉(zhuǎn)換單元將該限流電電壓源降壓而產(chǎn)生一低壓電源，以及產(chǎn)生對應(yīng)到該低壓電源的一顯示信號；利用一充電顯示單元，接收該顯示信號，以顯示代表該超級電容之充電狀態(tài)的一充電 訊息；利用一防止逆流單元以接收該低壓電源，并提供充一電電流對該超級電容進(jìn)行充電， 同時防止該超級電容產(chǎn)生逆流放電；利用一限流控制單元以感測該超級電容的電壓，并產(chǎn)生產(chǎn)生一限流控制信號；以及 利用該限流單元以接收該限流控制信號，用以調(diào)節(jié)供應(yīng)給該降壓轉(zhuǎn)換單元的限流電源 信號，該限流控制單元并具有一第一輸出端與一第二輸出端，分別連接該限流單元的第一 輸入端與第一輸出端；其中該限流電壓電源具有一最大輸出電流，該快速充電方法在對該超級電容進(jìn)行充電 的過程中，持續(xù)吸取該限流電壓電源的最大輸出電流。
15.如權(quán)利要求14所述的快速充電方法，其特征在于該限流電壓電源為序列總線 (USB)的電壓電源，且與一端為接地的一第一電容、一第二電容與一濾波電阻的另一端并聯(lián) 連接。
16.如權(quán)利要求14所述的快速充電方法，其特征在于該限流單元包括串接的一第一 電阻與一第二電阻，該第一電阻的未串接的一端連接該限流電壓電源，該第一電阻與該第 二電阻的一串接點(diǎn)為該第一輸入端，該第二電阻的未串接的一端為該第一輸出端。
17.如權(quán)利要求14所述的快速充電方法，其特征在于該降壓轉(zhuǎn)換單元包括一直流至 直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC Converter)、一第三電容、一第四電容、一第三電阻、一第四電阻、一第 五電阻、一第六電阻、一第一二極管、一第一晶體管以及一第一電感，該第一晶體管具有一 雪崩二極管，該雪崩二極管的正極連接該第一晶體管的漏極，該雪崩二極管的負(fù)極連接該 第一晶體管的源極，用以導(dǎo)通大電流以保護(hù)該第一晶體管，該直流至直流轉(zhuǎn)換器具有降壓 轉(zhuǎn)換功能且具有八接腳，分別為一第一腳至一第八腳，該降壓轉(zhuǎn)換單元的連接方式包括該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第二腳與第四腳為接地；該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第六腳為直流至直流轉(zhuǎn)換器的電源輸入端且連接至限流電壓 電源；該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第七腳連接該限流單元的第一輸出端； 該第三電阻與該第四電阻串接，且該第三電阻與該第四電阻的一串接點(diǎn)連接該第一晶 體管的柵極，該第三電阻的未串接的一端連接該第一晶體管的源極，該第四電阻的未串接 的一端連接該直流轉(zhuǎn)換器的第一腳與第八腳；該第一晶體管的漏極連接該第一二極管的負(fù)極與該第一電感的一端，并提供該顯示信 號給該充電顯示單元；該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第五腳連接串接的該第五電阻與該第六電阻的一串接點(diǎn)，該第 五電阻的未串接的一端為接地，而該第六電阻的未串接的一端連接該第一電感的另一端與 該第三電容的一端，并提供該低壓電源給該防止逆流單元；以及該第三電容的另一端為接地，該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第三腳連接該第四電容的一端， 且該第四電容的另一端為接地。
18.如權(quán)利要求14所述的快速充電方法，其特征在于該防止逆流單元包括一第七電 阻與一第二晶體管，該第二晶體管具有一雪崩二極管，該雪崩二極管的正極連接該第二晶體管的漏極，該雪崩二極管的負(fù)極連接該第二晶體管的源極，用以導(dǎo)通大電流以保護(hù)該第 二晶體管，該第七電阻的一端連接該限流電壓電源，該第七電阻的另一端連接該第二晶體 管的柵極，該第二晶體管的源極連接該降壓轉(zhuǎn)換單元所提供的低壓電源，該第二晶體管的 漏極提供該充電電流，并連接該超級電容的正端及該限流控制單元，而該超級電容的負(fù)端 為接地。
19.如權(quán)利要求14所述的快速充電方法，其特征在于該限流控制單元包括一第三晶 體管以及串接的一第八電阻與一第九電阻，該第三晶體管具有一雪崩二極管，該雪崩二極 管的正極連接該第三晶體管的漏極，該雪崩二極管的負(fù)極連接該第三晶體管的源極，用以 導(dǎo)通大電流以保護(hù)該第三晶體管；該第三晶體管的柵極連接該第八電阻與該第九電阻的一 串接點(diǎn)，該第八電阻的未串接的一端連接該限流電壓電源，該第九電阻的未串接的一端連 接該超級電容的正端，該第三晶體管的源極為該限流控制單元的第一輸出端，并連接該限 流單元的第一輸入端，而該第三晶體管的漏極為該限流控制單元的第二輸出端，并連接該 降壓轉(zhuǎn)換單元中該第一晶體管的源極以及該限流單元的第一輸出端。
20.一種快速充電裝置，用以通過一限流電壓電源對一超級電容進(jìn)行快速充電，其特征 在于該快速充電裝置包括一限流單元，接收該限流電壓電源，并經(jīng)限流以產(chǎn)生一限流電源信號，且該限流單元具 一第一輸入端與一第一輸出端；一降壓轉(zhuǎn)換單元，接收該限流電源信號，并將限流電壓電源降壓而產(chǎn)生一低壓電源，以 及產(chǎn)生對應(yīng)到該低壓電源的一顯示信號，該低壓電源連接該超級電容，用以提供一充電電 流而對該超級電容進(jìn)行快速充電；一充電顯示單元，接收該顯示信號，以顯示代表該超級電容的充電狀態(tài)的一充電訊息；以及一限流控制單元，感測該超級電容的電壓，從而產(chǎn)生一限流控制信號，該限流控制單元 并具有一第一輸出端與一第二輸出端，分別連接該限流單元的第一輸入端與第一輸出端；其中該限流單元接收該限流控制信號，用以調(diào)節(jié)該限流電源信號，該限流電壓電源具 有一最大輸出電流，該快速充電裝置在對該超級電容進(jìn)行充電的過程中，持續(xù)吸取該限流 電壓電源的最大輸出電流。
21.如權(quán)利要求20所述的快速充電裝置，其特征在于該充電狀態(tài)包括充電進(jìn)行中/ 充電已完成、目前充電電壓值、目前充電完成百分率、所需充電時間以及總計(jì)充電時間的至 少其中之一。
22.如權(quán)利要求20所述的快速充電裝置，其特征在于該充電訊息包括數(shù)字、文字以及 圖案的至少其中之一。
23.如權(quán)利要求20所述的快速充電裝置，其特征在于該充電顯示單元包括至少一指 示燈，以代表該充電訊息，該充電訊息包括該指示燈打開時表示充電進(jìn)行中，而該指示燈關(guān) 閉時表示充電已完成。
24.如權(quán)利要求20所述的快速充電裝置，其特征在于該充電顯示單元包括一顯示屏， 顯示至少一數(shù)字，以代表該充電訊息，該充電訊息包括目前充電電壓值、目前充電完成百分 率、所需充電時間及總計(jì)充電時間的至少其中一。
25.如權(quán)利要求20所述的快速充電裝置，其特征在于該充電顯示單元包括一顯示屏，顯示至少一圖案，以代表該充電訊息，該充電訊息包括在該圖案為一閃爍圖案時代表充電 進(jìn)行中，而該圖案為一靜止圖案時代表充電完成。
26.如權(quán)利要求20所述的快速充電裝置，其特征在于該充電顯示單元包括一顯示屏， 顯示至少一文字，以代表該充電訊息。
27.如權(quán)利要求24-26項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的快速充電裝置，其特征在于該顯示屏為液晶 顯示屏、或發(fā)光二極管顯示屏、或有機(jī)發(fā)光二極管或電子紙顯示屏。
28.如權(quán)利要求20所述的快速充電裝置，其特征在于該限流電壓電源為序列總線 (USB)的電壓電源，且與一端為接地的一第一電容、一第二電容與一濾波電阻的另一端并聯(lián) 連接。
29.如權(quán)利要求20所述的快速充電裝置，其特征在于該限流單元包括串接的一第一 電阻與一第二電阻，該第一電阻的未串接的一端連接該限流電壓電源，該第一電阻與該第 二電阻的一串接點(diǎn)為該第一輸入端，該第二電阻的未串接的一端為該第一輸出端。
30.如權(quán)利要求20所述的快速充電裝置，其特征在于該降壓轉(zhuǎn)換單元包括一直流至 直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC Converter)、一第三電容、一第四電容、一第三電阻、一第四電阻、一第 五電阻、一第六電阻、一第一二極管、一第一晶體管以及一第一電感，該第一晶體管具有一 雪崩二極管，該雪崩二極管的正極連接該第一晶體管的漏極，該雪崩二極管的負(fù)極連接該 第一晶體管的源極，用以導(dǎo)通大電流以保護(hù)該第一晶體管，該直流至直流轉(zhuǎn)換器具有降壓 轉(zhuǎn)換功能且具有八接腳，分別為一第一腳至一第八腳，該降壓轉(zhuǎn)換單元的連接方式包括該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第二腳與第四腳為接地；該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第六腳為直流至直流轉(zhuǎn)換器的電源輸入端且連接至限流電壓 電源；該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第七腳連接該限流單元的第一輸出端；該第三電阻與該第四電阻串接，且該第三電阻與該第四電阻的一串接點(diǎn)連接該第一晶 體管的柵極，該第三電阻的未串接的一端連接該第一晶體管的源極，該第四電阻的未串接 的一端連接該直流轉(zhuǎn)換器的第一腳與第八腳；該第一晶體管的漏極連接該第一二極管的負(fù)極與該第一電感的一端，并提供該顯示信 號給該充電顯示單元；該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第五腳連接串接的該第五電阻與該第六電阻的一串接點(diǎn)，該第 五電阻的未串接的一端為接地，而該第六電阻的未串接的一端連接該第一電感的另一端與 該第三電容的一端，并提供該低壓電源給該超極電容；以及該第三電容的另一端為接地，該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第三腳連接該第四電容的一端， 且該第四電容的另一端為接地。
31.如權(quán)利要求20所述的快速充電裝置，其特征在于該限流控制單元包括一第三晶 體管以及串接的一第八電阻與一第九電阻，該第三晶體管具有一雪崩二極管，該雪崩二極 管的正極連接該第三晶體管的漏極，該雪崩二極管的負(fù)極連接該第三晶體管的源極，用以 導(dǎo)通大電流以保護(hù)該第三晶體管；該第三晶體管的柵極連接該第八電阻與該第九電阻的一 串接點(diǎn)，該第八電阻的未串接的一端連接該限流電壓電源，該第九電阻的未串接的一端連 接該超級電容的正端，該第三晶體管的源極為該限流控制單元的第一輸出端，并連接該限 流單元的第一輸入端，而該第三晶體管的漏極為該限流控制單元的第二輸出端，并連接該降壓轉(zhuǎn)換單元中該第一晶體管的源極以及該限流單元的第一輸出端。
32.一種快速充電方法，用以通過一限流電壓電源對一超級電容進(jìn)行充電，其特征在 于該方法包括利用一限流單元以接收該限流電壓電源，并產(chǎn)生一限流電源信號，且該限流單元具一 第一輸入端與一第一輸出端；利用一降壓轉(zhuǎn)換單元將該限流電電壓源降壓而產(chǎn)生一低壓電源，以及產(chǎn)生對應(yīng)到該低 壓電源的一顯示信號，該低壓電源連接該超級電容，用以提供一充電電流而對該超級電容 進(jìn)行快速充電；利用一充電顯示單元，接收該顯示信號，以顯示代表該超級電容的充電狀態(tài)的一充電 信息；利用一限流控制單元以感測該超級電容的電壓，并產(chǎn)生產(chǎn)生一限流控制信號；利用該限流單元以接收該限流控制信號，用以調(diào)節(jié)供應(yīng)給該降壓轉(zhuǎn)換單元的限流電源 信號，該限流控制單元并具有一第一輸出端與一第二輸出端，分別連接該限流單元的第一 輸入端與第一輸出端；以及完成充電后將超級電容脫離開；其中該限流電壓電源具有一最大輸出電流，該快速充電方法在對該超級電容進(jìn)行充電 的過程中，持續(xù)吸取該限流電壓電源的最大輸出電流。
33.如權(quán)利要求32所述的快速充電方法，其特征在于該限流電壓電源為序列總線 (USB)的電壓電源，且與一端為接地的一第一電容、一第二電容與一濾波電阻的另一端并聯(lián) 連接。
34.如權(quán)利要求32所述的快速充電方法，其特征在于該限流單元包括串接的一第一 電阻與一第二電阻，該第一電阻的未串接的一端連接該限流電壓電源，該第一電阻與該第 二電阻的一串接點(diǎn)為該第一輸入端，該第二電阻的未串接的一端為該第一輸出端。
35.如權(quán)利要求32所述的快速充電方法，其特征在于該降壓轉(zhuǎn)換單元包括一直流至 直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC Converter)、一第三電容、一第四電容、一第三電阻、一第四電阻、一第 五電阻、一第六電阻、一第一二極管、一第一晶體管以及一第一電感，該第一晶體管具有一 雪崩二極管，該雪崩二極管的正極連接該第一晶體管的漏極，該雪崩二極管的負(fù)極連接該 第一晶體管的源極，用以導(dǎo)通大電流以保護(hù)該第一晶體管，該直流至直流轉(zhuǎn)換器具有降壓 轉(zhuǎn)換功能且具有八接腳，分別為一第一腳至一第八腳，該降壓轉(zhuǎn)換單元的連接方式包括該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第二腳與第四腳為接地；該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第六腳為直流至直流轉(zhuǎn)換器的電源輸入端且連接至限流電壓 電源；該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第七腳連接該限流單元的第一輸出端；該第三電阻與該第四電阻串接，且該第三電阻與該第四電阻的一串接點(diǎn)連接該第一晶 體管的柵極，該第三電阻的未串接的一端連接該第一晶體管的源極，該第四電阻的未串接 的一端連接該直流轉(zhuǎn)換器的第一腳與第八腳；該第一晶體管的漏極連接該第一二極管的負(fù)極與該第一電感的一端，并提供該顯示信 號給該充電顯示單元；該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第五腳連接串接的該第五電阻與該第六電阻之一串接點(diǎn)，該第五電阻的未串接的一端為接地，而該第六電阻的未串接的一端連接該第一電感的另一端與 該第三電容的一端，并提供該低壓電源給該超級電容；以及該第三電容的另一端為接地，該直流至直流轉(zhuǎn)換器的第三腳連接該第四電容的一端， 且該第四電容的另一端為接地。
36.如權(quán)利要求32所述的快速充電方法，其特征在于該限流控制單元包括一第三晶 體管以及串接的一第八電阻與一第九電阻，該第三晶體管具有一雪崩二極管，該雪崩二極 管的正極連接該第三晶體管的漏極，該雪崩二極管的負(fù)極連接該第三晶體管的源極，用以 導(dǎo)通大電流以保護(hù)該第三晶體管；該第三晶體管的柵極連接該第八電阻與該第九電阻的一 串接點(diǎn)，該第八電阻的未串接的一端連接該限流電壓電源，該第九電阻的未串接的一端連 接該超級電容的正端，該第三晶體管的源極為該限流控制單元的第一輸出端，并連接該限 流單元的第一輸入端，而該第三晶體管的漏極為該限流控制單元的第二輸出端，并連接該 降壓轉(zhuǎn)換單元中該第一晶體管的源極以及該限流單元的第一輸出端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快速充電裝置及其方法，是利用限流單元接收限流電壓電源所提供的電壓電源，并吸取限流電壓電源的最大輸出電流，再由降壓轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成低壓定電流電源供給防止逆流單元并產(chǎn)生代表低壓定電流電源的顯示信號給充電顯示單元，防止逆流單元對超級電容進(jìn)行充電并防止超級電容對快速充電裝置的逆向放電。同時限流控制單元感測超級電容的電壓，產(chǎn)生限流控制信號，以調(diào)節(jié)限流單元的輸出，提高對超級電容的充電電流并縮短充電時間，實(shí)現(xiàn)快速充電功能，并利用充電顯示單元顯示超級電容的充電狀態(tài)。
文檔編號H02J15/00GK101997342SQ20091004194
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者鄭國書 申請人:鄭國書