過充電保護(hù)裝置及防止手機過充電的方法
【專利摘要】一種過充電保護(hù)裝置，耦接于一充電設(shè)備與一手機的電池組之間，包括電壓偵測單元、控制單元及由繼電器構(gòu)成的開關(guān)電路；藉由電壓偵測單元感測充電設(shè)備與電池組之間的電壓，并輸出一對應(yīng)的電流訊號至控制單元，控制單元根據(jù)該電流訊號而輸出一電源啟閉訊號至開關(guān)電路，進(jìn)而驅(qū)動其繼電器斷開或?qū)ǔ潆娫O(shè)備與手機的電池組，達(dá)到電池組的過電流保護(hù)。本發(fā)明另提供一種防止手機過充電的方法。
【專利說明】過充電保護(hù)裝置及防止手機過充電的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種保護(hù)裝置，特別是指一種使用于充電設(shè)備與電池組之間的過充電保護(hù)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]請參考圖1，為習(xí)用手機充電的架構(gòu)圖，手機I’ 一般是透過電源傳輸線(如USBcable) 2’連接電源供應(yīng)3’充電，此電源供應(yīng)3’通常為+5伏輸出的變壓器或計算機上USB接口的+5伏電源，當(dāng)手機I’的電源充飽后，使用者需主動拔下電源傳輸線2’始可令電源供應(yīng)3’停止對手機I’充電。
[0003]惟，習(xí)用充電電池(如鋰電池)在進(jìn)行充電時，往往會因為過度充電而使得電池芯溫度升高，除了會有縮短電池壽命或提早損壞的情形外，電池芯本身亦可能產(chǎn)生自燃、爆炸等危安情事。
[0004]為了避免手機I’過度充電，習(xí)用手機I’可加裝一保護(hù)電路4’(如圖2所示)，該保護(hù)電路4’包含有一用以偵測電量的偵測單元40’，當(dāng)其偵測到手機I ’的電池電量已達(dá)到高點時即會停止充電動作。然而，為令保護(hù)電路4’產(chǎn)生效用，傳統(tǒng)作法是利用偵測單元40’常態(tài)連接于手機I’的電池以測得其電量多寡，即便偵測單元40’ 一般耗電較少，長時間累積下來仍可消耗相當(dāng)電量。
[0005]因此，如何進(jìn)一步針對電池保護(hù)電路進(jìn)行改良，自是本業(yè)界人士亟欲解決的課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明之主要目的，在于提供一種過充電保護(hù)裝置，其通過一開關(guān)電路配合電壓偵測單元及控制單元，可對電池進(jìn)行安全可靠的過充電保護(hù)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明之一實施例，所述過充電保護(hù)裝置連接于一充電設(shè)備的一供電端與一手機的一電池組之間，包括一控制單元、包含一繼電器的一開關(guān)電路及一電壓偵測單元。
[0008]其中，該繼電器具有一開關(guān)部及一線圈部，該開關(guān)部耦接該充電設(shè)備的供電端，并經(jīng)由一串聯(lián)電阻耦接該手機的電池組，該線圈部耦接該充電設(shè)備的供電端與該開關(guān)部之間，并經(jīng)由一驅(qū)動電路耦接該控制單元；該電壓偵測單元具有一第一偵測端、一第二偵測端及一訊號輸出端，該第一偵測端與該第二偵測端分別耦接該電阻的兩端，該訊號輸出端通過一傳輸接口耦接該控制單元，用以偵測該串聯(lián)電阻兩端的電壓差，并根據(jù)該電壓差輸出一數(shù)字電流訊號至該控制單元；并且，該控制單元根據(jù)該數(shù)字電流訊號輸出一電源啟閉訊號至該開關(guān)電路，進(jìn)而該開關(guān)電路的繼電器根據(jù)該電源啟閉訊號斷開或?qū)ㄔ摮潆娫O(shè)備的供電端與該手機的電池組。
[0009]本發(fā)明另提供一種防止手機過充的方法，包括以下步驟:
[0010]首先，將一手機的一電池組經(jīng)由一如權(quán)利要求1所述的過充電保護(hù)裝置耦接一充電設(shè)備的一供電端；
[0011]接著，該控制單元輸出一高準(zhǔn)位訊號至該開關(guān)電路，使該繼電器呈閉合狀態(tài)以導(dǎo)通該供電端與該電池組；
[0012]隨后，該電壓偵測單元感測該串聯(lián)電阻兩端的電壓差并輸出一對應(yīng)該電壓差的數(shù)字電流訊號，以及控制單元經(jīng)由該傳輸接口接收該數(shù)字電流訊號；
[0013]之后，該控制單元判斷該數(shù)字電流訊號是否小于一預(yù)定數(shù)值；
[0014]若否，重新執(zhí)行步驟(C);以及若是，該控制單元輸出一低準(zhǔn)位訊號至該開關(guān)電路，使該繼電器呈斷開狀態(tài)以切斷該供電端與該電池組之間的連結(jié)。
[0015]在本發(fā)明的一實施例中，該開關(guān)部具有一第一受控端及一第二受控端，該第一受控端經(jīng)由該串聯(lián)電阻連接至該手機的電池組與該電壓偵測單元之間，該第二受控端連接該充電設(shè)備的供電端。
[0016]在本發(fā)明的一實施例中，該線圈部具有一第一控制端及一第二控制端,該第一控制端連接至該充電設(shè)備的供電端與該開關(guān)部的第二受控端之間，該第二控制端經(jīng)由該驅(qū)動電路連接該控制單元。
[0017]在本發(fā)明的一實施例中，該控制單兀為一微處理器,該傳輸接口為I2C總線,該微處理器具有一第一端及一第二端，該第一端連接該驅(qū)動電路，該第二端經(jīng)由該I2C總線連接該電壓偵測單元的訊號輸出端。
[0018]在本發(fā)明的一實施例中，該驅(qū)動電路包括一雙極性接面型晶體管及一保護(hù)電阻，該雙極性接面型晶體管具有一射極、一基極接面及一集極，該集極耦接該繼電器的線圈部，該基極接面經(jīng)由該保護(hù)電阻連接該控制單元的第一端，該射極耦接至一接地電位。
[0019]在本發(fā)明的一實施例中，該開關(guān)電路更包括一二極管，該二極管連接至該雙極性接面型晶體管的集極與該繼電器的線圈部之間。
[0020]本發(fā)明具有下列有益效果:
[0021]利用本發(fā)明過充電保護(hù)裝置進(jìn)行充電的手機，于充飽電后即可自動斷開電源，除了可達(dá)到省電功效之外，還可防止手機過度充電而縮短電池壽命或提早損壞，更可避免因電池電量達(dá)到高點后仍持續(xù)充電，造成電池芯本身的溫度升高而發(fā)生自燃、爆炸等危安情事。
[0022]為了讓本發(fā)明之上述及其他目的、特征、優(yōu)點能更明顯易懂，下文將特舉本發(fā)明的較佳實施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為習(xí)用的手機充電架構(gòu)的示意圖；
[0024]圖2為習(xí)用的手機充電架構(gòu)的變化實施態(tài)樣的示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的手機充電架構(gòu)的示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明的過電流保護(hù)裝電置的電路圖；以及
[0027]圖5為本發(fā)明的防止手機過充的方法的流程示意圖。
[0028]主要組件符號說明
[0029](先前技術(shù))
[0030]I ’ 手機
[0031]2’電源傳輸線
[0032]3’電源供應(yīng)
[0033]4’保護(hù)電路
[0034]40’偵測單元
[0035](本發(fā)明)
[0036]I 手機
[0037]11電池組
[0038]2充電設(shè)備
[0039]21供電端
[0040]3過充電保護(hù)裝置
[0041]31開關(guān)電路
[0042]311繼電器
[0043]312線圈部
[0044]3121第一控制端
[0045]3122第二控制端
[0046]313開關(guān)部
[0047]3131第一受控端
[0048]3132第二受控端
[0049]314串聯(lián)電阻
[0050]315 二極管
[0051]32電壓偵測單元
[0052]321第一偵測端
[0053]322第二偵測端
[0054]323訊號輸出端
[0055]33控制單元
[0056]331 第一端
[0057]332 第二端
[0058]34驅(qū)動電路
[0059]341雙極性接面型晶體管
[0060]3411 射極
[0061]3412基極接面
[0062]3413 集極
[0063]342保護(hù)電阻
[0064]3512C 總線
[0065]4電源傳輸線

【具體實施方式】
[0066]請參考圖3，本發(fā)明主要是在一手機I的USB接口與一充電設(shè)備2的USB接口之間加設(shè)一過充電保護(hù)裝置3，當(dāng)其偵測到電流變得很小時即自動斷開充電設(shè)備2與手機I的電池組11之間的導(dǎo)通，除非是重新插入供應(yīng)電源的一電源傳輸線4才會再次對手機I的電池組11進(jìn)行充電。以下，將詳細(xì)描述本發(fā)明過充電保護(hù)裝置3的具體實施架構(gòu)。
[0067]請參考圖4，為本發(fā)明較佳實施例之過充電保護(hù)裝置3之電路圖。所述過充電保護(hù)裝置3包括一開關(guān)電路31、一電壓偵測單元32、一控制單元33及一驅(qū)動電路34。
[0068]在本發(fā)明的較佳實施例中，充電設(shè)備2可以是+5伏輸出的變壓器或是可通過USB接口輸出+5伏電源的計算機，本發(fā)明非對此限制；開關(guān)電路31包含有一繼電器311，所述繼電器311包含有一線圈部312及一開關(guān)部313，其中開關(guān)部313耦接充電設(shè)備2的一供電端21，并經(jīng)由一串聯(lián)電阻314耦接該手機I的電池組11，線圈部312則耦接至充電設(shè)備2的供電端21與開關(guān)部之間，并經(jīng)由驅(qū)動電路34耦接控制單元33。
[0069]更具體地說，所述線圈部312具有一第一控制端3121及一第二控制端3122，其中第一控制端3121連接至充電設(shè)備2的供電端21與開關(guān)部313之間，第二控制端3122經(jīng)由驅(qū)動電路34耦接控制單元33 ;換言之，第二控制端3122系連接驅(qū)動電路34的一端，而驅(qū)動電路34的另一端進(jìn)一步連接控制單元。所述開關(guān)部313具有一第一受控端3131及一第二受控端3132，其中第一受控端3131經(jīng)由串聯(lián)電阻314連接至手機I的電池組11與電壓偵測單元32之間，第二受控端3132則連接充電設(shè)備2的供電端21。
[0070]電壓偵測單元32可以是電流/電壓監(jiān)視電路(current/power monitor),但非限制于此；所述電壓偵測單兀32具有一第一偵測端321、一第二偵測端322及一訊號輸出端323，其中第一偵測端321與第二偵測端322系分別耦接至串聯(lián)電阻314的兩端，用于測得兩端電壓差，進(jìn)而得知電流大小(因為電阻值為定值，如0.02 Ω )，訊號輸出端323則經(jīng)由I2C總線35耦接控制單元33。
[0071]控制單元33可以是一微處理器(如microchip PIC12LF1552)，但非限制于此；所述控制單元33具有一第一端331及一第二端332，其中第一端331連接驅(qū)動電路34，第二端332經(jīng)由I2C總線35耦接電壓偵測單元32，亦即電壓偵測單元32的訊號輸出端323系經(jīng)由所述I2C總線35而與控制單元33的第二端相連接。
[0072]驅(qū)動電路34包含有一雙極性接面型晶體管(bipolar junct1n transistor,BJT) 341及一保護(hù)電阻342，可用于放大電流，而其中的保護(hù)電阻342可限流以保護(hù)雙極性接面型晶體管341 ;所述雙極性接面型晶體管341具有一射極(Emitter) 3411、一基極接面(Base) 3412及一集極(Collector) 3413。詳細(xì)而言，集極3413耦接繼電器311的線圈部312，基極接面3412經(jīng)由保護(hù)電阻342連接控制單元33的第一端331，而射極3411耦接至接地電位。
[0073]如此，電壓偵測單元32可測得串聯(lián)電阻314兩端的電壓差，并根據(jù)該電壓差輸出一電流訊號至控制單元33 ;再者，控制單元33可進(jìn)一步根據(jù)該電流訊號而輸出一電源啟閉訊號至開關(guān)電路31。當(dāng)所述電源啟閉訊號為一高準(zhǔn)位訊號時，繼電器311的線圈部312可供電流流通以產(chǎn)生電磁效應(yīng)，使得開關(guān)部313受到線圈部312的磁吸而呈閉合狀態(tài)，進(jìn)而充電設(shè)備2的供電端21可持續(xù)對手機I的電池組11進(jìn)行充電；若所述電源啟閉訊號為一低準(zhǔn)位訊號時，繼電器311的開關(guān)部313由于線圈部312停止驅(qū)動而呈斷開狀態(tài)，進(jìn)而切斷充電設(shè)備2與手機I的電池組11之間的連結(jié)。
[0074]此外，本實施例的開關(guān)電路31可進(jìn)一步包含有一二極管315，所述二極管315連接至雙極性接面型晶體管341的集極3413與繼電器311的線圈部312之間，可防止繼電器311關(guān)閉時產(chǎn)生的反動電勢對雙極性接面型晶體管341造成影響。
[0075]請參閱圖5，為本發(fā)明防止手機過充電的方法之流程示意圖。所述防止手機的電池組過充的方法包括以下步驟:
[0076]首先如方塊SI所示，一手機I的電池組11經(jīng)由本發(fā)明的過充電保護(hù)裝置3耦接至一充電設(shè)備2的一供電端21 ;接著如方塊S2所示，控制單元33輸出一高準(zhǔn)位訊號至開關(guān)電路31，使得繼電器311呈閉合狀態(tài)以導(dǎo)通供電端21與電池組11 ;隨后如方塊S3所示，電壓偵測單元32感測串聯(lián)電阻314兩端的電壓差并輸出一對應(yīng)該電壓差的數(shù)字電流訊號，以及控制單元33經(jīng)由I2C總線35接收該數(shù)字電流訊號。
[0077]之后如方塊S4所示，控制單元33判別該數(shù)字電流訊號是否小于一預(yù)定數(shù)值(如10);若否即重新執(zhí)行方塊S3，此時充電設(shè)備2持續(xù)對手機I的電池組11充電；若是則執(zhí)行方塊S5，控制單元33輸出一低準(zhǔn)位訊號至開關(guān)電路31，使得繼電器311呈斷開狀態(tài)以切斷供電端21與電池組11之間的連結(jié)。
[0078]綜上所述，相較于傳統(tǒng)手機的充電架構(gòu)，利用本發(fā)明過充電保護(hù)裝置進(jìn)行充電的手機，除了可達(dá)到省電功效之外，還可于充飽電后即可自動斷開電源，以防止手機過度充電而縮短電池壽命或提早損壞，更可避免因電池電量達(dá)到高點后仍持續(xù)充電，造成電池芯本身的溫度升高而發(fā)生自燃、爆炸等危安情事。
[0079]本發(fā)明雖以較佳實施例方式揭露，然其并非用以限制本發(fā)明，任何熟習(xí)此項技藝人士，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動與修飾，因此本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視后附之申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種過充電保護(hù)裝置，連接于一充電設(shè)備的一供電端與一手機的一電池組之間，其特征在于，所述電流保護(hù)裝置包括: 一控制單兀； 包含一繼電器的一開關(guān)電路，該繼電器具有一開關(guān)部及一線圈部，該開關(guān)部耦接該充電設(shè)備的供電端，并經(jīng)由一串聯(lián)電阻耦接該手機的電池組，該線圈部耦接該充電設(shè)備的供電端與該開關(guān)部之間，并經(jīng)由一驅(qū)動電路耦接該控制單元；以及 一電壓偵測單兀，具有一第一偵測端、一第二偵測端及一訊號輸出端，該第一偵測端與該第二偵測端分別耦接該電阻的兩端，該訊號輸出端通過一傳輸接口耦接該控制單元，用以偵測該串聯(lián)電阻兩端的電壓差，并根據(jù)該電壓差輸出一數(shù)字電流訊號至該控制單元； 其中，該控制單元根據(jù)該數(shù)字電流訊號輸出一電源啟閉訊號至該開關(guān)電路，進(jìn)而該開關(guān)電路的繼電器根據(jù)該電源啟閉訊號斷開或?qū)ㄔ摮潆娫O(shè)備的供電端與該手機的電池組。
2.如權(quán)利要求1所述的過充電保護(hù)裝置，其特征在于，該開關(guān)部具有一第一受控端及一第二受控端，該第一受控端經(jīng)由該串聯(lián)電阻連接至該手機的電池組與該電壓偵測單元之間，該第二受控端連接該充電設(shè)備的供電端。
3.如權(quán)利要求2所述的過充電保護(hù)裝置，其特征在于，該線圈部具有一第一控制端及一第二控制端，該第一控制端連接至該充電設(shè)備的供電端與該開關(guān)部的第二受控端之間，該第二控制端經(jīng)由該驅(qū)動電路連接該控制單元。
4.如權(quán)利要求3所述的過充電保護(hù)裝置，其特征在于，該控制單元為一微處理器，該傳輸接口為I2C總線，該微處理器具有一第一端及一第二端，該第一端連接該驅(qū)動電路，該第二端經(jīng)由該I2C總線連接該電壓偵測單元的訊號輸出端。
5.如權(quán)利要求4所述的過充電保護(hù)裝置，其特征在于，該驅(qū)動電路包括一雙極性接面型晶體管及一保護(hù)電阻，該雙極性接面型晶體管具有一射極、一基極接面及一集極，該集極耦接該繼電器的線圈部，該基極接面經(jīng)由該保護(hù)電阻連接該控制單元的第一端，該射極耦接至一接地電位。
6.如權(quán)利要求5所述的過充電保護(hù)裝置，其特征在于，該開關(guān)電路更包括一二極管，該二極管連接至該雙極性接面型晶體管的集極與該繼電器的線圈部之間。
7.一種防止手機過充電的方法，其特征在于，包括以下步驟: (A)將一手機的一電池組經(jīng)由一如權(quán)利要求1所述的過充電保護(hù)裝置耦接一充電設(shè)備的一供電端； (B)該控制單元輸出一高準(zhǔn)位訊號至該開關(guān)電路，使該繼電器呈閉合狀態(tài)以導(dǎo)通該供電端與該電池組； (C)該電壓偵測單元感測該串聯(lián)電阻兩端的電壓差并輸出一對應(yīng)該電壓差的數(shù)字電流訊號，以及控制單元經(jīng)由該傳輸接口接收該數(shù)字電流訊號； (D)該控制單元判斷該數(shù)字電流訊號是否小于一預(yù)定數(shù)值； 若否，重新執(zhí)行步驟(C);以及 若是，該控制單元輸出一低準(zhǔn)位訊號至該開關(guān)電路，使該繼電器呈斷開狀態(tài)以切斷該供電端與該電池組之間的連結(jié)。
【文檔編號】H02H7/18GK104078943SQ201310237515
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月17日
【發(fā)明者】林俊佑 申請人:蘇州天趣信息科技有限公司