專利名稱：用于電池充電的裝置的制作方法
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及一種用于電池充電的裝置。該裝置尤其適用于電壓受控制地進(jìn)行充電的電池的充電，這種情況例如為鋰離子電池或鉛電池。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)按照本發(fā)明的用于電池充電的裝置具有一個(gè)第一晶體管，通過(guò)它使充電電流流到連接在該裝置上的電池中。在第一晶體管的控制輸入端連接著一個(gè)電流源，它這樣地控制第一晶體管的控制電流，以使得當(dāng)在電池上達(dá)到一個(gè)預(yù)定的最大充電電壓時(shí)關(guān)斷第一晶體管及由此中斷充電電流。
在此情況下它涉及一個(gè)充電電路，它可用非常少且成本合適的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的其它有利的構(gòu)成可由從屬權(quán)利要求中得到。
一個(gè)非常簡(jiǎn)化的電路可這樣得到在第一晶體管的控制輸入端上連接著一個(gè)齊納二極管，一旦當(dāng)鄰接在第一晶體管上的電池的充電電壓達(dá)到其預(yù)定最大值時(shí)，該齊納二極管的齊納電壓被超過(guò)及由此控制電流基本不再流到第一晶體管的控制輸入端，而由電流源通過(guò)齊納二極管流走。
合乎目的地，在第一晶體管上連接著一個(gè)第二晶體管，它在第一晶體管關(guān)斷后使第一晶體管的控制輸入端保持在一個(gè)電位上，該電位小于連接在第一晶體管上的電池的充電電壓的電位。由此可實(shí)現(xiàn)，在充電電流關(guān)斷后在任何情況下也不會(huì)有即使很小的充電電流通過(guò)第一晶體管流入電池。
在充電過(guò)程接通時(shí)可能出現(xiàn)流過(guò)很大的充電電流，它使第二晶體管導(dǎo)通及由此使充電過(guò)程中斷。為了排除該情況，第二晶體管的控制輸入端與一個(gè)R/C單元相連接，該R/C單元將引起第二晶體管的延時(shí)導(dǎo)通。
該電流源以小的電路成本這樣地被驅(qū)動(dòng)在一個(gè)導(dǎo)入充電電流的路徑中串聯(lián)多個(gè)二極管，及電流源取得在這些二極管上降落的電壓。
附1表示用于電池充電的裝置的一個(gè)實(shí)施例的電路圖。
實(shí)施例的描述在

圖1中所示的用于電池充電的電路具有兩個(gè)輸入端子1及2，在它們上面可以連接一個(gè)未示出的電源部分；及兩個(gè)輸出端子3及4，在它們上面連接待充電的電池B。該待充電的電池B例如為一個(gè)鋰離子電池。端子3連接到電池B的正電位，及端子4接地。在輸入端子1與輸出端子3之間連接著多個(gè)二極管D1，D2及D3以及一個(gè)第一晶體管T1的串聯(lián)電路。其中第一晶體管T1用其集電極-發(fā)射極段被連接在向電池B導(dǎo)入充電電流的路徑中。第二輸入端子2及第二輸出端子4兩者共同地連接在地電位上。
二極管D1，D2及D3的串聯(lián)電路在充電電流路徑中引起一個(gè)電壓降，借助該電壓降驅(qū)動(dòng)一個(gè)電流源。也可用電阻來(lái)代替這些二極管。但是二極管具有其優(yōu)點(diǎn)，即二極管壓降總是恒定的，與充電電流無(wú)關(guān)。而在普通歐姆電阻的情況下則非如此。此外電阻在大充電電流會(huì)發(fā)熱。
電流源具有兩個(gè)晶體管T3及T4，其中晶體管T3的基極與晶體管T4的集電極相連接，及晶體管T4的基極與晶體管T3的發(fā)射極相連接。晶體管T4的發(fā)射極與第一晶體管T1的控制輸入端(基極)相連接。此外晶體管T3的集電極，及其基極通過(guò)一個(gè)電阻R1與輸入端子1連接。晶體管T3的發(fā)射極及晶體管T4的基極通過(guò)一個(gè)電阻R2連接到晶體管T1的控制輸入端。一個(gè)連接在輸入端子1與晶體管T3的集電極之間的二極管D4以公知方式用于反極性保護(hù)。由兩個(gè)晶體管T3及T4與兩個(gè)電阻R1及R2組成的電流源-如下所述-這樣調(diào)節(jié)輸入到第一晶體管T1的控制輸入端的控制電流，以使得當(dāng)在電池B上達(dá)到一個(gè)預(yù)定的最大充電電壓時(shí)使第一晶體管關(guān)斷及由此使從輸入端子1流到輸出端子3的充電電流中斷。
一個(gè)接入在第一晶體管T1的控制輸入端及地之間的齊納二極管ZD與上述電流源協(xié)同地起到這樣的作用當(dāng)達(dá)到電池的預(yù)定最大充電電壓時(shí)使第一晶體管斷開(kāi)及由此使充電電流中斷。只要輸出端子3上的電池電壓即第一晶體管T1的基極-發(fā)射極電壓UBE1小于齊納二極管ZD的齊納電壓時(shí)，由電流源提供的控制電流幾乎全部流到第一晶體管T1的控制輸入端(基極)及保持其導(dǎo)通。僅有一小部分的控制電流通過(guò)與齊納二極管ZD并聯(lián)的電阻R3流到地。一旦端子3上電池B的充電電壓、即第一晶體管T1的基極-發(fā)射極電壓UBE1達(dá)到一個(gè)與齊納二極管ZD的齊納電壓相應(yīng)的值時(shí)，由電流源提供的控制電流的大部分通過(guò)齊納二極管ZD流到地。這意味著，第一晶體管T1的控制電流小到不再足以使第一晶體管T1導(dǎo)通。第一晶體管T1則被斷開(kāi)及對(duì)電池B的充電電流中斷。
因此保證了在達(dá)到電池B的最大預(yù)定充電電壓后第一晶體管T1不再導(dǎo)通及由此不再有充電電流流入電池B，在第一晶體管T1的集電極上通過(guò)由電阻R4及電容C組成的一個(gè)R/C單元連接到第二晶體管T2的基極，該第二晶體管的發(fā)射極與第一晶體管T1的基極相連接及其集電極與電流源相連接。當(dāng)現(xiàn)在如上所述地達(dá)到最大預(yù)定充電電流時(shí)第一晶體管T1的基極上的控制電流下降，第一晶體管T1的集電極與基極之間的電壓上升。其后果是，該電壓將使第二晶體管T2及電流源的第三晶體管T3導(dǎo)通。因此電流源關(guān)斷了用于第一晶體管T1的控制電流。此外，與電阻R1及R3構(gòu)成一個(gè)分壓器的第二晶體管T2現(xiàn)在確定了第一晶體管T1的基極的電位。電阻R1，R3及晶體管T2的參數(shù)值被這樣地選擇，使得第一晶體管T1的基極的電位明顯地小于電池B的端子3上的正電位。因此晶體管T1的基極-發(fā)射極區(qū)段被可靠地阻斷及不可能再有電流流入已充好電的該電池B。
連接在第二晶體管T2的基極上的R/C單元R4，C起到第二晶體管T2延時(shí)導(dǎo)通的作用。通過(guò)第二晶體管T2延時(shí)導(dǎo)通可防止當(dāng)充電裝置接通應(yīng)流過(guò)大的充電電流時(shí)，該第二晶體管T2接通及由此使電流源無(wú)意地關(guān)斷。
當(dāng)電池B例如僅由一個(gè)鋰離子電池單元組成時(shí)，它的開(kāi)路電壓約為4.1V，通常第一晶體管T1的基極-發(fā)射極反向電壓為-5V，對(duì)于該充電過(guò)程是足夠的。在兩個(gè)或多個(gè)電池單元串聯(lián)的情況下，必需在第一晶體管T1的發(fā)射極與電池B之間連接一個(gè)二極管(圖中未示出)，或必需使用具有更高的容許的基極-發(fā)射極反向電壓的第一晶體管T1。
有利的是，該齊納二極管ZD用多個(gè)串聯(lián)的具有較小齊納電壓的齊納二極管來(lái)代替，因?yàn)檫@些齊納二極管具有負(fù)的溫度系數(shù)，它們可補(bǔ)償?shù)谝痪w管T1的基極-發(fā)射極電壓UBE1及二極管D4的溫度歷過(guò)程。
也可不使用齊納二極管ZD的齊納電壓作為關(guān)斷第一晶體管T1的參考電壓，而使用其它的電路裝置來(lái)產(chǎn)生參考電壓。
權(quán)利要求
1.用于電池充電的裝置，其特征在于具有一個(gè)第一晶體管(T1)，通過(guò)它使充電電流流到連接在該裝置上的電池(B)中；及在第一晶體管(T1)的一個(gè)控制輸入端連接著一個(gè)電流源(T3，T4，R1，R2)，它這樣地控制第一晶體管(T1)的控制電流，以使得當(dāng)在電池(B)上達(dá)到一個(gè)預(yù)定的最大充電電壓時(shí)關(guān)斷第一晶體管(T1)及由此中斷充電電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于在該第一晶體管(T1)的控制電流上連接著一個(gè)齊納二極管(ZD)，一旦當(dāng)鄰接在第一晶體管(T1)上的電池(B)的充電電壓達(dá)到其預(yù)定最大值時(shí)，該齊納二極管的齊納電壓被超過(guò)及由此來(lái)自電流源(T3，T4，R1，R2)的控制電流基本不再流到第一晶體管(T1)的控制輸入端，而通過(guò)齊納二極管(ZD)流走。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于在該第一晶體管(T1)上連接著一個(gè)第二晶體管(T2)，它在第一晶體管(T1)關(guān)斷后使第一晶體管(T1)的該控制輸入端保持在一個(gè)電位上，該電位小于連接在第一晶體管(T1)上的該電池(B)的充電電壓的電位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于該第二晶體管(T2)的控制輸入端與一個(gè)R/C單元(R4，C)相連接，該R/C單元引起第二晶體管(T2)的延時(shí)導(dǎo)通。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的裝置，其特征在于在一個(gè)導(dǎo)入充電電流的路徑中串聯(lián)著多個(gè)二極管(D1，D2，D3)；及在這些二極管(D1，D2，D3)上降落的電壓驅(qū)動(dòng)電流源(T3，T4，R1，R2)。
全文摘要
一種可用少量成本合適的元件實(shí)現(xiàn)的充電電路具有一個(gè)第一晶體管(T1)，通過(guò)它使充電電流流到連接在該裝置上的電池(B)中。在第一晶體管(T1)的控制輸入端連接著一個(gè)電流源(T3，T4，R1，R2)，它這樣地控制第一晶體管(T1)的控制電流，以使得當(dāng)在電池(B)上達(dá)到一個(gè)預(yù)定的最大充電電壓時(shí)關(guān)斷該第一晶體管(T1)及由此中斷充電電流。
文檔編號(hào)H02J7/02GK1581634SQ20041006207
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月31日
發(fā)明者京特·洛爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博施有限公司