專利名稱：電池充電電路和電池充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄電池充電電路和充電裝置，具體講，涉及鋰離子型蓄電池的蓄電池充電電路，其中因產(chǎn)生用于對充電電路或充電裝置進(jìn)行充電控制所測出的充電電流值的離散性得到抑制，并實(shí)現(xiàn)了最佳的充電效果。
假定蓄電池是在放過電之后，對諸如鋰電池的充電首先是以諸如300mA的恒定電流充電，隨后，在充電進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段后，充電操作就切換到恒壓充電。隨后，在恒定充電電壓下，當(dāng)充電電流降至低于30mA以下時或充電電壓高于預(yù)定值時，就確定電池充滿且結(jié)束充電。
圖2為常規(guī)的電池充電電路。標(biāo)號8為充電裝置，其中標(biāo)號1為由諸如微機(jī)構(gòu)成的控制電路，標(biāo)號2為充電電流饋給電路，它根據(jù)來自控制電路1的控制信號開始充電操作，執(zhí)行恒流操作，并根據(jù)控制信號進(jìn)行恒壓充電和結(jié)束充電，它是由驅(qū)動電路2a和以MOS場效應(yīng)晶體管形式的充電電流的輸出晶體管2b構(gòu)成的。標(biāo)號3為鋰蓄電池(以下簡稱電池)，它經(jīng)檢測電阻R從充電電流饋給電路2接收充電電流并由此而被充電，標(biāo)號4為包括上述檢測器電阻R的充電電流檢測電路，而標(biāo)號5為一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)。D為充電電流饋送電路2的輸出晶體管2b和電阻R之間的用于防止過充的二極管。
上述電路的充電是如下進(jìn)行的，當(dāng)由開關(guān)(未示出)測出電池3裝在了電路上時，控制電路1向充電電流饋送電路2送出控制信號以根據(jù)此控制信號啟動充電操作并控制驅(qū)動電路2a。這樣，充電電流饋送電路2工作以對電池3充電。在此充電過程中，由充電電流檢測電路4測出恒定充電電流值。由A/D轉(zhuǎn)換器5將所測出的值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換，并送到控制電路1上?？刂齐娐?將恒流值與基準(zhǔn)值比較并判定電流充電狀態(tài)，根據(jù)判定后的充電狀態(tài)，將恒流充電操作改變?yōu)楹銐撼潆姴僮?，隨后，當(dāng)狀態(tài)達(dá)到充完電的狀態(tài)后，控制電路1就結(jié)束充電電流饋送電路2的工作。
充電電流檢測電路4通常是由減法電路構(gòu)成，它在檢測器電阻R的兩端接收端子電壓。此減法電路是由運(yùn)算放大器或差分放大電路4a構(gòu)成，在其(+)端有一個由分壓電阻R1和R2構(gòu)成的分壓電路，而在(-)端則有一個由分壓電阻R3和R4構(gòu)成的分壓電路。各分壓電路具有相同的分壓比。因此，由充電電流檢測電路產(chǎn)生一個代表檢測電阻R的兩端6和7處的電壓V1和V2之間電壓差的輸出電壓V0。
在分壓電阻R3和R4中，分壓電阻R4用作反饋電阻，而分壓電阻R3用作差分放大器電路4a的基準(zhǔn)電阻在此例中，差分放大電路4a用作反相和非反相操作的電路，且在其輸出端的檢測電壓V0由下式表示V0=V1(R3+R4)R2/(R1+R2)R3-V2(R4/R3)當(dāng)R1=R2=R3=R4時，V0=V1-V2關(guān)系成立，其中R1、R2、R3和R4分別為分壓電阻R1、R2、R3和R4的電阻值。
但當(dāng)使用了上述充電電流檢測電路后，檢測電壓V0=V1-V2的關(guān)系就不能再保持，因?yàn)槊看沃圃斐龅某潆婋娐坊虺潆娧b置的電阻R1、R2、R3和R4是離散的，從而因各電阻值的離散性使表示充電改變完成的檢測電壓也不同。
結(jié)果，所測出的充電電流值會依各充電電路和充電裝置而有所不同。在此例中，對于其中的電流值離散性趨向較低值時的電路和裝置，對電池的充電會在實(shí)際充電完之前完結(jié)，由于此種不完全的充電使其可用時間被縮短。在另一種離散性趨向較高值時的情況，盡管有防過充二極管，電池仍會輕微過充，過充電池的工作時間反過來會受影響。
本發(fā)明的一個目的在于解決上述問題，并為諸如鋰蓄電池的電池提供充電電路，其中在充電電路中充電電流值的離散性受到抑制并實(shí)現(xiàn)最佳充電。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種諸如鋰蓄電池的電池充電電路，其中檢測電路中充電電流值的離散性受到抑制并實(shí)現(xiàn)最佳充電。
根據(jù)本發(fā)明的蓄電池充電電路和電池充電裝置包括充電電流饋送電路，用于經(jīng)檢測充電電流值的電阻將充電電流饋到蓄電池上，并且根據(jù)經(jīng)電阻所測出的充電電流值對蓄電池充電；電壓跟隨器，其中在電源測的基準(zhǔn)線被接到所述充電電流饋送電路側(cè)的電阻的第一端上以接收電源，從而參照基準(zhǔn)線而工作，其輸入端還接到蓄電池側(cè)的電阻的第二端上；以及具有一個電阻的轉(zhuǎn)換器電路，它根據(jù)基準(zhǔn)線與所述電壓跟隨器輸出間的電壓差接收電流值，并且通過將接地端作為基準(zhǔn)端而將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，該電壓信號被用作充電電流值的檢測信號。
根據(jù)本發(fā)明所進(jìn)行的說明，電壓跟隨器以電源的基準(zhǔn)線作為工作基準(zhǔn)而工作，并且還連接到檢測電阻的第二端子上以接收輸入信號，在其下游用于測充電電流值的檢測電阻的第二端子可以獲得與電壓跟隨器的輸出電壓相同的電壓值。另外，在電源上的電壓跟隨器的基準(zhǔn)線接其上游的檢測電阻的第一端，并從其上接收電源而工作。因此在電源上的基準(zhǔn)線上的和電壓跟隨器輸出端上的各電壓與檢測電阻兩端的電壓相等。由于電壓的相等而由轉(zhuǎn)換器電路以地為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成電壓，從而可以獲得檢測電阻的原電壓或成一定比例的電壓。此外，在此例中由于轉(zhuǎn)換電路具有電阻，因此具有一個電阻或兩個電阻就足夠了，從而可以減少由電阻的離散性而引起的充電電流檢測值的離散性。
以此電路，可以方便地實(shí)現(xiàn)諸如鋰離子型蓄電池的二次電池的電池充電裝置，其中可以減小檢測電流離散性并實(shí)現(xiàn)最佳的充電。


圖1為代表一個實(shí)施例的電流充電裝置的方框圖，其中利用了根據(jù)本發(fā)明的電池充電電路；
圖2為常規(guī)電池充電裝置的方框圖。
圖1中的電池充電裝置10包括一個代替圖2中的充電電流檢測電路4的充電電流檢測電路9。圖1的其它結(jié)構(gòu)與圖2的基本相同。在圖1中，與圖2相同的部分標(biāo)以相同的標(biāo)號并省略相應(yīng)的描述。
充電電流檢測電路9是由差分放大器11和射極跟隨器12構(gòu)成，對射隨器12輸出的全反饋的電路以其整體形成一個電壓跟隨器。另外，由于電源端的電壓跟隨器的基準(zhǔn)線+Vc接檢測器電阻R上游處的端子6，則從充電電流饋送電路2的一側(cè)接收電源。此外，射隨器12的輸出信號的基準(zhǔn)線使用接地線之外的電源一側(cè)的基準(zhǔn)線+Vc。
差分放大器電路11包括NPN型差分晶體管Q4和Q5，在電流鏡電路中的有源負(fù)載PNP型晶體管Q6和Q7，晶體管Q6和Q7被設(shè)在NPN型差分晶體管Q4和Q5的上游并在電源側(cè)的基準(zhǔn)線+Vc與晶體管Q4和Q5的公共射極與地GND之間設(shè)置的電阻之間。從晶體管Q7和Q5的集電極的連接點(diǎn)取出差分放大電路11的輸出并送到射極跟隨器12中的晶體管Q1的基極。此外，連在晶體管Q4和Q5的集電極之間連接的電容C用于消除噪聲。
差分放大器電路11在晶體管Q4的前級設(shè)有用作小電流放大電路的晶體管Q2，而Q2的基極接用作電池3的充電端的檢測器電阻R的端子7，其集電極接電源基準(zhǔn)線+Vc，發(fā)射極經(jīng)也用于晶體管Q4基極的電阻Rb接地GND。另外，在晶體管Q5前設(shè)晶體管Q3以形成與晶體管Q2對稱的結(jié)構(gòu)。晶體管Q3的基極接射隨器12的晶體管Q1的射極(換言之，為插入到其射極一側(cè)的負(fù)載電阻R5的輸出)，集電極接電源基準(zhǔn)線+Vc，射極經(jīng)也用于晶體管Q5基極的電阻Rc接地GND。
作為上述電路的變型，包括電阻Ra和電阻Rb和Rc的差分放大電路11的接地GND端的電阻可分別用作恒流源。
如之前所解釋的，電源線+Vc接連在充電電流饋送電路2輸出端的檢測電阻R的端子6上，并經(jīng)此端子6接收電源。結(jié)果，插在前級和差分放大電路11的晶體管Q1和Q2由充電電流饋送電路2上接收的電源驅(qū)動。
射隨器12的射極經(jīng)負(fù)載電阻R5接電源線+Vc，而其集電極經(jīng)電阻R6接地GND。另外，由于其射極還接晶體管Q3的基極，射隨器12就由充電電流饋送電路2接收的電源驅(qū)動，且以+Vc作基準(zhǔn)電源的射極上的輸出被全反饋到差分放大器電路11上。經(jīng)此全反饋，形成一個電壓跟隨器，它由用+Vc作為基準(zhǔn)電源情況下從充電電流饋送電路2接收的電源驅(qū)動的，并且還包括晶體管Q1和Q2，差分放大器11和射隨器12。
在電壓跟隨器中，在晶體管Q3的基極產(chǎn)生與晶體管Q2的基極電壓相同的電壓。結(jié)果，晶體管Q3基極的電位等于端子7處的電壓，在負(fù)載電阻R5產(chǎn)生的輸出電壓以相同量跟隨于檢測電阻R的端子7的電壓。另外，在電壓跟隨器中，電源基準(zhǔn)線+Vc接端子6。因此，+Vc的電壓與檢測電阻R的端子6上的電壓相對應(yīng)。在電源基準(zhǔn)線+Vc和電阻R5射極上獲得與檢測電阻R的兩端6和7上的電壓V1和V2相同的電壓。當(dāng)然，在此實(shí)例中，與將被充電的電池3相類似，經(jīng)充電電流檢測用電阻R的端子6從充電電流饋送電路2上接收加給充電電流檢測電阻9的電源。
由流經(jīng)電阻R5的電流而測出與產(chǎn)生電壓V1和V2相同的電壓的電阻R5的端電壓。因此，下游電阻R6的電壓是與上述電壓V1和V2的差對應(yīng)的電壓。在電阻R6上的端電壓為以接地GND端為基準(zhǔn)的電壓值。也就是說，在此例中，射隨器12的射極將接其集電極的電阻R6測出的電壓轉(zhuǎn)換成以地GND為基準(zhǔn)的電壓值。由電阻R6測出的電壓根據(jù)電阻R5和R6的比值而用作電壓值，它形成了充電電流檢測電路9的輸出電壓V0并輸出到A/D轉(zhuǎn)換器電路5上。
由于此時從A/D轉(zhuǎn)換器電路5中所獲的信號其值與電阻R5和R6的比值對應(yīng)，如果R5和R6值相同而使其比值為1∶1，則可獲得V0=V1-V2的關(guān)系。如果比值不為1∶1，在從A/D轉(zhuǎn)換電路5接收檢測電壓V0的數(shù)字值之后，控制電路執(zhí)行相應(yīng)的控制。
在此例中，檢測電壓V0的離散性是由電阻R5和R6的值決定的。此外，由于信號是依比例取出的，如果電阻R5和R6同時集成起來，所測出的電壓的離散可被抑制到單一電阻R5離散的程度加另一輕微離散的程度。另外，由于檢測電路形成電壓跟隨器，可根據(jù)電阻的離散性來確定輸出電壓的離散性。因此，所測電流值的離散性可被限制到大約一個電阻的電阻值離散性的程度。
此外，在本實(shí)施例中由于充電電流檢測電路9之外的電路以如圖2的方式形成，因而省略對其進(jìn)行的描述。
現(xiàn)在，根據(jù)本實(shí)施例的射極跟隨器構(gòu)造成一個能產(chǎn)生與作為全反饋放大器的電壓跟隨器的輸出電壓與電源基準(zhǔn)線的電壓之間的電壓差對應(yīng)的電流值的電路，且在本實(shí)施例中，由射隨器集電極的電阻將此電流值轉(zhuǎn)換成以地GND為基準(zhǔn)的電壓值。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，電壓跟隨器和轉(zhuǎn)換器電路是由具有負(fù)載電阻的轉(zhuǎn)換器電路和全反饋放大器構(gòu)成的，但本發(fā)明并不局限于此，任何包括能將電壓跟隨器與電源端之間的電壓差對應(yīng)的電流轉(zhuǎn)換成以地為基準(zhǔn)的電壓的電阻的轉(zhuǎn)換器電路都可利用。
此外，在實(shí)施例中，將由轉(zhuǎn)換器電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換的檢測電壓值是以地線GND為基準(zhǔn)的，但本發(fā)明并不局限于以GND線為基準(zhǔn)，與地線有預(yù)定電壓的任何線都可用作基準(zhǔn)線。
權(quán)利要求
1．一種蓄電池充電電路，包括充電電流饋送電路，用于經(jīng)檢測充電電流值的電阻將充電電流饋到蓄電池上，并且根據(jù)經(jīng)電阻所測出的充電電流值對蓄電池充電；電壓跟隨器，其中在電源側(cè)的基準(zhǔn)線被接到所述充電電流饋送電路側(cè)的電阻的第一端上以接收電源，從而參照基準(zhǔn)線而工作，其輸入端還接到蓄電池側(cè)的電阻的第二端上；以及具有一個電阻器的轉(zhuǎn)換器電路，它根據(jù)基準(zhǔn)線與所述電壓跟隨器輸出間的電壓差接收電流值，并且通過將接地端作為基準(zhǔn)端而將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，該電壓信號被用作充電電流值的檢測信號。
2．如權(quán)利要求1的蓄電池充電電路，其中所述電壓跟隨器包括差分放大器電路和射極跟隨器電路，其中差分放大器電路的輸入端之一接收與來自第二端的電壓信號對應(yīng)的信號，而射極跟隨器接收所述差分放大器電路的輸出，參照基準(zhǔn)線工作并在插在其射極的負(fù)載電阻上產(chǎn)生輸出，所述射極跟隨器的輸出全反饋至所述差分放大器電路的其它輸入端上，所述轉(zhuǎn)換器電路包括所述射極跟隨器和在所述射極跟隨器的集電極與以地為基準(zhǔn)的線之間的電阻，并轉(zhuǎn)換電壓信號。
3．如權(quán)利要求2的蓄電池充電電路，其中在電源側(cè)的基準(zhǔn)線為電源線，所述差分放大器電路包括一對在用于執(zhí)行差分的晶體管前級的作為信號放大級的對稱的一對晶體管，在前級的晶體管之一從在其基極的第二端上接收電壓信號，而在前級的其它晶體管則接收在其基極的所述射極跟隨器的輸出信號。
4．如權(quán)利要求3的蓄電池充電電路，其中插在所述射極跟隨器射極上的負(fù)載電阻和用于轉(zhuǎn)換電壓信號之用的電阻的阻值基本相同。
5．如權(quán)利要求2的蓄電池充電電路，其中所述差分放大器電路為運(yùn)算放大器。
6．一種電池充電裝置，包括充電電流饋送電路，用于經(jīng)檢測充電電流值用的電阻將充電電流饋送到蓄電池上；檢測電路，用于經(jīng)電阻產(chǎn)生充電電流值的檢測信號；以及控制電路，用于根據(jù)來自所述檢測電路的檢測電壓信號，控制所述充電電流饋送電路；其中，所述檢測器電路包括電壓跟隨器和轉(zhuǎn)換器電路，其電壓跟隨器在電源側(cè)的基準(zhǔn)線接所述充電電流饋送電路側(cè)的電阻的第一端以接收電源，從而參照基準(zhǔn)線而工作，其輸入端接蓄電池側(cè)的電阻的第二端，而轉(zhuǎn)換器電路具有一個電阻，該轉(zhuǎn)換器根據(jù)基準(zhǔn)線與所述電壓跟隨器之間的電壓差而接收電流值，并通過以地為基準(zhǔn)而將其轉(zhuǎn)換成電壓信號，該電壓信號被用作充電電流值的檢測信號。
7．如權(quán)利要求6的電池充電裝置，其中所述電壓跟隨器包括一個差分放大器電路和一個射極跟隨器，差分放大電路輸入端之一接收與第二端上的電壓信號對應(yīng)的信號，而射隨器則接收所述差分放大器電路的輸出以參照基準(zhǔn)線工作并在插在射極的負(fù)載電阻上產(chǎn)生輸出，所述射隨器的輸出全反饋到所述差分放大器電路的其它輸入上，所述轉(zhuǎn)換器電路包括所述射極跟隨器和所述射極跟隨器的集電極與用作基準(zhǔn)的接地端的線之間的電阻，并轉(zhuǎn)換電壓信號。
8．如權(quán)利要求7的電池充電裝置，其中在電源側(cè)的基準(zhǔn)線為電源線，所述差分放大器電路包括在用作差分運(yùn)算的一對晶體管前級的作為信號放大級的對稱的一對晶體管，在前級提供的晶體管之一從其基極的第二端上接收電壓信號，而在前級提供的其它晶體管則接收在其基極的所述射極跟隨器的輸出信號。
9．如權(quán)利要求7的電池充電裝置，其中所述差分放大電路為運(yùn)算放大器。
10．如權(quán)利要求8的電池充電裝置，其中還包括一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，它從所述檢測器電路接收所測出的電壓信號，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將所測出的電壓信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的信號送到所述控制電路。
全文摘要
一種蓄電池充電電路和電池充電裝置,它包括電壓跟隨器和具有電阻的轉(zhuǎn)換器電路,電壓跟隨器電源的基準(zhǔn)線接用于測充電電流值的電阻的第一端以接收電源,從而相對于基準(zhǔn)線而工作,其輸入端接蓄電池側(cè)的電阻的第二端,轉(zhuǎn)換電路根據(jù)基準(zhǔn)線與電壓跟隨器的輸出之間的電壓差而接收電流值并將其轉(zhuǎn)換成以地為基準(zhǔn)的電壓信號,而該電壓信號即用作充電電流值的檢測信號。
文檔編號H02J7/10GK1218322SQ9812302
公開日1999年6月2日 申請日期1998年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月25日
發(fā)明者橫溝伊知郎, 中川英二 申請人:羅姆股份有限公司