專利名稱：充電和放電控制電路及充電型電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于蓄電池的充電和放電控制電路，該控制電路包括利用一個電容器的延遲電路，并且還涉及一種利用該充電和放電控制電路的充電型電源裝置。
在圖2中示出了一種常規(guī)的用于蓄電池的充電和放電控制電路，該控制電路包括利用一個電容器的延遲電路，和一種利用該充電和放電控制電路的充電型電源裝置。通常，充電型電源裝置作為在筆記本PCs、攝象集成VTRs等中使用的電池組件已投放市場。
一個充電器從外部與外部端子106和107連接，以便對一個蓄電池103進(jìn)行充電。當(dāng)在充電已經(jīng)被進(jìn)行之后蓄電池103處于一種過充電狀態(tài)時，一個比較器被轉(zhuǎn)換以致于延遲電路102開始對一個電容器104進(jìn)行充電。當(dāng)電容器達(dá)到一個規(guī)定的電壓時，延遲電路102輸出一個信號，該信號使一個開關(guān)元件101關(guān)斷以便停止對蓄電池103的充電。
在圖2中所示利用電容器的充電和放電的延遲電路會遇到下列問題。
在上述的延遲電路中，當(dāng)電容器104損壞和并且變?yōu)槎搪窢顟B(tài)時，一個與電容器104連接的端子108總是被固定到一個地電位。
在這種情況下，當(dāng)蓄電池103開始被充電并且蓄電池被過充電時，電容器104必須開始被充電。然而，由于電容器104是故障狀態(tài)，所以端子108上的電壓處于地電位并且不上升。因此，延遲電路102不輸出一個使開關(guān)元件101關(guān)斷的信號。結(jié)果充電操作被繼續(xù)進(jìn)行，并且例如在鋰離子蓄電池的情況下蓄電池103將著火。
通常，在一個設(shè)置用于保護(hù)或改進(jìn)安全的電路中，即使故障發(fā)生也必須進(jìn)行一些保護(hù)。也就是，必須進(jìn)行所謂的“故障保險”。
為了解決上述的問題，根據(jù)本發(fā)明，在利用一個電容器的充電和放電操作以便設(shè)置一個延遲時間的延遲電路中，設(shè)置用于根據(jù)一個外部信號來監(jiān)視電容器兩端電壓的裝置，以便識別出電容器上的端電壓是否是一個正常電壓。


圖1是一個表示根據(jù)本發(fā)明的利用一個充電和放電控制電路的充電型電源裝置的電路圖。
圖2是一個表示利用一個充電和放電控制電路的常規(guī)充電型電源裝置的電路圖。
在圖1中示出了本發(fā)明的一個實(shí)施例，外部端子106和107是用于從外部連接一個充電器的端子。外部端子106通過一個充電停止開關(guān)元件101與一個蓄電池103連接，然后與外部端子107連接。蓄電池103的正電壓輸入給一個充電和放電控制電路105。充電和放電控制電路105能夠被形成到一個集成電路中。蓄電池103的正電壓被輸入給一個比較器109，該比較器109將蓄電池103的正電壓與一個基準(zhǔn)電壓電路的基準(zhǔn)電壓Vref比較。比較器109的輸出被提供給晶體管110的柵極以便使晶體管110導(dǎo)通/關(guān)斷。晶體管110的一端與一個恒流源111連接。它們的節(jié)點(diǎn)A通過一個開關(guān)112與一個電容器104連接，并且也與一個微機(jī)或類似裝置連接，電容器104連接到端子108。此外，節(jié)點(diǎn)A與一個比較器113連接，該比較器113將節(jié)點(diǎn)A的電壓與基準(zhǔn)電壓電路的基準(zhǔn)電壓Vref比較以便控制開關(guān)元件101的導(dǎo)通/關(guān)斷操作。另一方面，從一個微機(jī)或類似裝置來的信號被提供給一個端子114并且通過一個逆變器、一個電阻器和一個開關(guān)115連接到端子108。同樣，從一個微機(jī)或類似裝置來的另一個信號被提供給一個端子116以便控制開關(guān)112和115的打開和關(guān)閉操作。
下面將描述這個實(shí)施例的操作。利用與外部端子106和107連接的充電器對蓄電池103進(jìn)行充電。在這種情況下，開關(guān)元件101是導(dǎo)通的。隨著充電的進(jìn)行，當(dāng)蓄電池103兩端上的電壓上升到電壓達(dá)到一個充電停止電壓時，也就是，一個過充電狀態(tài)時，比較器109被轉(zhuǎn)換到一個低電壓。結(jié)果，晶體管110被關(guān)斷。在這種狀態(tài)下，開關(guān)112被閉合，并且由恒流源111來的電流開始對電容器104進(jìn)行充電。這個充電允許在節(jié)點(diǎn)A上的電壓上升，并且當(dāng)該電壓超過提供給比較器113的基準(zhǔn)電壓電路上的基準(zhǔn)電壓Vref時，比較器113被轉(zhuǎn)換到一個高電壓以便使開關(guān)元件101關(guān)斷。比較器109被轉(zhuǎn)換到低電壓的時間周期和比較器113被轉(zhuǎn)換到高電壓的時間周期與一個延遲時間相對應(yīng)。結(jié)果，對蓄電池103充電的操作停止。上面的描述適合于一種系統(tǒng)正常操作的情況。
然而，在由于一些原因使電容器104損壞和產(chǎn)生內(nèi)部短路的情況下該系統(tǒng)不能正常地操作。換句話說，由于端子108接地，即使由恒流源111來的電流流過節(jié)點(diǎn)A，節(jié)點(diǎn)A上的電壓也不能上升。這就使開關(guān)元件101不能被關(guān)斷，由此繼續(xù)對蓄電池103進(jìn)行充電，這就導(dǎo)致了非常危險的情況。然而，在本發(fā)明中，從微機(jī)或類似裝置來的并且輸入給端子114和116的信號能夠防止這種危險的情況。特別是，由端子116輸入的信號使開關(guān)112關(guān)斷并且使開關(guān)115導(dǎo)通。接著，由端子114輸入的信號被設(shè)置成低電平信號，而高電平信號被提供給端子108。在這種情況下，如果由于內(nèi)部短路使電容器104損壞，那么端子108維持低電壓。這個低電壓被提供給像微機(jī)這樣的一個A/D變換器，由A/D變換器讀出這個電壓。由于微機(jī)把該低電平信號輸出給端子114，所以在端子108上的電壓預(yù)期是高電壓。然而，由于短路的原因使在端子108上的電壓是低電壓，所以微機(jī)判斷出電容器104損壞了。在這種情況下，微機(jī)能夠通過一些裝置采取報警，以致于充電操作被立即停止或停止使用該蓄電池。另一方面，甚至在端子108不正常地被短接到高電壓，例如VDD的情況下，本發(fā)明也是有效的。也就是說，當(dāng)微機(jī)把高電平信號輸入給端子114時，雖然端子108應(yīng)該變?yōu)榈碗妷?，但是由于一些異常性使高電壓被提供給微機(jī)。微機(jī)判斷出這是個異常，并且能夠進(jìn)行如上所述的相同處理。
在這個實(shí)施例中，利用比較器113來進(jìn)行充電操作停止的判斷。另外，利用由端子108提供給微機(jī)的一個信號也可以判斷充電操作的停止。特別是，檢測電容器104的端電壓是否被提供給像微機(jī)這樣的A/D變換器并且檢測其是否變?yōu)橐粋€規(guī)定的電壓。如果端電壓達(dá)到規(guī)定的電壓，那么微機(jī)使充電器停止充電操作，或發(fā)出一個控制信號以致于使開關(guān)元件101被關(guān)斷，不過在圖1中沒有示出它的連接。
該實(shí)施例利用一個例子來描述，在該例子中充電和放電控制電路105只有充電控制功能。然而，通常充電和放電控制電路105附加地提供對過電流的抑制功能或通過設(shè)置一個用于對過放電抑制的開關(guān)元件來提供一個過放電抑制功能。在這個例子中，與過充電抑制功能的情況一樣，該實(shí)施例適合用在需要一個延遲電路的情況。
雖然上面描述了本發(fā)明，但是不管比較器的輸入端和輸出邏輯怎樣變型或變化，本發(fā)明都能夠被實(shí)現(xiàn)。
上述的實(shí)施例能夠由一個半導(dǎo)體集成電路來構(gòu)成。在這種情況下，在該集成電路中設(shè)置一個電容器并且電容器與外部連接是很困難的。因此，本發(fā)明的效果被顯示出來。
如上所述，由于只外加一個簡單電路就能夠檢測一個異常狀態(tài)，在該異常狀態(tài)中電容器內(nèi)部被短路或端子被短接到電源電壓的電位或地電位，所以本發(fā)明增加了整個裝置的可靠性并且改進(jìn)了安全性。
權(quán)利要求
1．一種充電和放電控制電路，用于控制一個蓄電池的充電和放電操作，該充電和放電控制電路包括用于檢測蓄電池過充電、過放電和過電流狀態(tài)的裝置，用于延遲來自所述狀態(tài)檢測裝置的信號的裝置，和用于給一個開關(guān)元件提供一個延遲信號的裝置，其特征是還包括用于檢查所述延遲裝置的功能是否在正常工作的裝置。
2．一種充電型電源裝置，包括一個通過一個開關(guān)元件與一個外部端子連接的蓄電池和一個用于控制所述開關(guān)元件的充電和放電控制電路，該充電和放電控制電路包括一個與所述蓄電池并聯(lián)連接的延遲裝置，其特征是還包括用于檢查所述延遲裝置的功能是否在正常工作的裝置。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述充電和放電控制電路，其特征是所述用于檢查所述延遲裝置的功能是否在正常操作的所述裝置從像一個微機(jī)這樣的控制裝置接收第一信號，以便響應(yīng)該第一信號將第二信號輸出給像一個微機(jī)這樣的所述控制裝置。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述充電型電源裝置，其特征是所述用于檢查所述延遲裝置的功能是否在正常工作的所述裝置從像一個微機(jī)這樣的控制裝置接收第一信號，以便響應(yīng)該第一信號將二信號輸出給像一個微機(jī)這樣的所述控制裝置。
全文摘要
在利用一個電容器的充電和放電以便設(shè)置一個延遲時間的延遲電路中,設(shè)置用于監(jiān)視電容器兩端電壓的裝置,并且利用一個外部信號能夠識別出電容器上的端電壓是否是一個正常電壓。
文檔編號H02J7/00GK1233100SQ9910722
公開日1999年10月27日 申請日期1999年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月17日
發(fā)明者下田貞之 申請人:精工電子工業(yè)株式會社