專利名稱：電池充滿檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進的設(shè)置于電池充電器內(nèi)部的電池充滿檢測電路，特別涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、且又能利用充電池-△V的特性而準確地檢知電池是否充滿的新的電池充滿檢測電路。
現(xiàn)有技術(shù)中配置于充電器內(nèi)的電池充滿檢測電路，其檢測電池充滿與否的方式，較常用的有下述兩種一種是設(shè)定一固定電壓，使電池在充電至此固定電壓時，即令充電電源停止正常充電而改以微小電流補充;此種檢測方式所需的電路結(jié)構(gòu)雖然較為簡單而無需入投大量的設(shè)計成本，然而，由于每一個電池充電飽和時的電壓都不相同，甚至同一個電池在不同的情況下，其充電飽和電壓亦有差異，若被充電之電池的充電飽和電壓剛好略低于充電器的電池充滿檢測電路所設(shè)定的固定電壓，則該電池即使達到充電飽和狀態(tài)，所述電池充滿檢測電路亦無法檢知以使充電電源停止正常充電，于是，該電池就有充電過飽而損壞的危險;反之，若，若被充電之電池的充電飽和電壓剛好略高于充電器之電池充滿檢測電路所設(shè)定的固定電壓，則在該電池達到充電飽和狀態(tài)前，所述電池充滿檢測電路就會先檢測到與所設(shè)定之固定電壓相等的電池電壓，而使充電電源停止正常充電，如此，電池就一直無法充滿電而不能滿足使用要求。據(jù)前所述，乃足見這種設(shè)定固定電壓以檢測電池是否充滿電的方式，常常會發(fā)生誤動作而使電池充電過飽或充電不足，顯然有檢測準確度不足之弊端。
另一種較為準確的電池充滿檢測方式，則是利用電池充滿電時電壓會有不升反降之特性來實施的，亦即，每一個電池充電飽和時，其電壓并不會因充電的持續(xù)而繼續(xù)上升，反而會有逐漸下降的趨勢，因此，利用此特性的電池充滿檢測方式一般稱為-△V技術(shù)。而這種-△V技術(shù)一般要隨時記憶前一時間的電壓，并隨時將后一時間之電壓與所記憶之前一時間的電壓作比較，所述前一時間之電壓一大于所述后一時間之電壓，即可判定電壓已開始下降，此時乃表示電池已充飽，而可令充電電源停止對電池充電。這種檢測方式，雖有相當準確之檢測能力，不會有電池充電過飽或不足之顧慮，但是，目前運用此種檢測方式而發(fā)展的電路，一般不是運用CPU及其程式來達成，就是設(shè)計專用的IC。這樣，雖然可通過將前述-△V技術(shù)付諸實施，而使被充電之電池達到100%的完全充滿并正確而適時的停止充電，但其結(jié)構(gòu)復雜、且所付出之設(shè)計成本及制造成本都相當高，實非一經(jīng)濟實惠而合于消費需求的產(chǎn)品。
據(jù)上所述，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡單、投資成本低、且又有準確檢知電池已充飽并適時令之停止充電的電池充滿檢測電路。
本發(fā)明的目的是提供一種新的電池充滿檢測電路，該電路是利用所述具有精確檢測能力的-△V技術(shù)設(shè)計出的，其結(jié)構(gòu)簡單而能大幅度降低成本、且檢測準確而能適時停止充電及保證電池完全充飽。
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的構(gòu)思。


圖1為本發(fā)明的電路的原型。
圖2為本發(fā)明完整的電路結(jié)構(gòu)。
圖3為本發(fā)明的一個實施例的電路圖。
所述的電池充滿檢測電路的初始設(shè)計如圖1所示，將一比較器10的第一輸入端11接至電池20之充電端，以隨時檢測電池20之電壓V1，并以第一、二分壓電阻R1及R2自電池20之電壓V1上取一分壓V2到比較器10的第二輸入端12，以對接設(shè)在該第二輸入端12上的記憶電容30充電，至于比較器10的輸出端13則接至充電電源40，以控制該充電電源40的通斷。其中，第一分壓電阻R1跨接于比較器10之第一、二輸入端11及12之間，第二分壓電阻R2與記憶電容30并聯(lián)，且第二分壓電阻R2遠大于第一分壓電阻R1，以使比較器10的第一、二輸入端11及12之間保持一極小之壓差Vd，且Vd＝V1×{1-〔R2/(R1+R2)〕}當電池20充電時，記憶電容30借助第一、第二分壓電阻R1及R2的分壓被充電;而當電池20充電飽和時，其電壓V1即因-△V效應而開始下降，電壓V1一下降，記憶電容30的電壓V2即隨之開始下降，而由于記憶電容30的保持作用，使其電壓V2的下降速度比電池20之電壓V1的下降速度慢，且由于比較器10的第一、二輸入端11及12間的壓差Vd很小，使得電池電壓V1很容易地下降至比電容電壓V2低的程度。這樣，在電池電壓V1低于電容電壓V2時，比較器10的輸出端13的電位的極性改變，從而令充電電源40斷電，以停止對電池20的充電。因此而具有檢知電池充滿電并停止對電池充電的能力。
只是，上述電池充滿檢測電路中，因為所述的Vd并非定值，而會隨著電池20之電壓V1的增加而增加，所以，Vd愈大的結(jié)果是使記憶電容30所記憶保持的電壓與電池20的電壓相差愈大，使得記憶電容30最后所記憶的電池充滿電壓距離實際電池充滿電壓有一差距，而不是正確的記憶。再者，因為電池20在充滿電時，其電壓V1下降的速度非常緩慢，而前述Vd愈大，則使電壓V1的下降較難追上電壓V2的下降，亦即電壓V1較難低于V2，從而使得比較器10難以改變極性以令充電電源40適時停止對電池20充電。因此，圖1所示電路有待解決的問題是如何使記憶電容30正確地記憶電壓及使電壓V1較易低于電壓V2以令比較器10適時改變極性。
鑒于前段之所述，本發(fā)明者又提出如第二圖所示的電池充滿檢測電路，這是對圖1所述電路的改進。其主要是以一固定電壓降元件50與圖1中之第一、二分壓電阻R1及R2并聯(lián)，再以一接地電阻R3接地，其中，固定電壓元件50為二極管或齊納二極管…等等。以一、二極管為例，無論電池20之電壓V1多高(只要高于二極管的偏壓VD即可)，固定電壓降元件50兩端的壓差只有極小的變動，且都保持在VD附近。因此，比較器10之第一、二輸入端11及12之間的壓差Vd，乃能維持于一定值〔Vd＝V1-V2＝(R1×VD)÷(R1+R2)〕，且當R2遠大于R1時，Vd不但是個定值，而且可以很小，使得當-△V現(xiàn)象發(fā)生時，電池20之電壓V1可以很容易就下降至比記憶電容30之電壓V2低的狀態(tài)，以使比較器10的輸出改變極性而適時地令充電電源40停止對電池20充電。同時，因為Vd是定值且又很小，所以，記憶電容30每一時刻所記錄的電壓均與電池20的電壓相當接近，其記錄正確性因此提高，使得最后所記憶的充電飽和電壓幾乎就是電池的充電飽和電壓。因此，如圖2所示，只要適當?shù)乜刂频诙謮弘娮鑂2及記憶電容30的值，以使記憶電容30的電壓V2的下降速度能小于電池電壓V1的下降速度，并使第一分壓電阻R1遠小于第二分壓電阻R2(大致來講，R1以選在數(shù)千歐姆、R2選在數(shù)百萬歐姆的范圍為宜)，就能夠正確地反應出電池何時充滿及適時對之停止充電。又，由于其電路結(jié)構(gòu)相當簡單，成本低廉，因此，具有經(jīng)濟實用的效益。
據(jù)前段所述，本發(fā)明如圖2所示，包括一比較器10，具有取之于電池20之電壓的第一輸入端11、電壓略低于第一輸入端11之第二輸入端12、及接至充電電源40以控制其供電與否的輸出端13;
一第一分壓電阻R1，跨接于比較器10之第一、二輸入端11及12之間;
一第二分壓電阻R2，遠大于第一分壓電阻R1并接設(shè)于比較器10的第二輸入端12上，使能配合第一分壓電阻R1而將比較器10的第一輸入端11上的電壓分壓至第二輸入端12，以使得比較器10的第二端12的電壓僅微低于第一輸入端11的電壓(亦即電池20之電壓);
一記憶電容30，與前述第二分壓電阻R2并聯(lián)，經(jīng)由該第二分壓電阻R2進行充、放電，且其所記憶之電壓均略小于電池20之電壓;
一固定電壓降元件50，與前述第一、二分壓電阻R1及R2并聯(lián)，用以保持比較器120所屬第一、二輸入端11及12之間的壓差于一微小定值;
一接地電阻R3，其一端接于前述固定電壓降元件50，另一端則直接接地。
此外，因為少數(shù)電池充滿電時的電壓下降幅度并不十分明顯，而使得上述圖2所示的電池充滿檢測電路難以檢測到。所以，本發(fā)明者為提高其檢測靈敏度，在電池充電端與比較器第一輸入端之間，設(shè)置一放大裝置60，如圖3所示，將電池充滿電時的電壓下降情形予以放大后，再輸入至比較器10。如此，即使前述電壓下降幅度并不明顯，但對于比較器10而言，因為其第一輸入端11上的信號是事先經(jīng)過放大的，所以，仍能檢測到明顯的電壓下降。舉例言之，若該放大裝置60的放大增益為N，而電池充滿電時，其電壓VB下降了一小電壓差Va，則對比較器10而言，電池電壓VB是下降了N·VB-N(VB-Va)＝NVa，亦即下降了N倍Va電壓差，從而顯得較為明顯，使得比較器10足以檢測到電池電壓V1的下降情形。所述放大裝置60因差動放大器61的工作電壓受到限制而使其輸出電壓的放大倍率亦受到了限制，因此，在該差動放大器61之輸入端上又串聯(lián)了一個固定電壓降元件62(例如，齊納二極管)，使得電池電壓VB在輸入到差動放大器61之前先減掉一固定電壓Vb。這樣，在電池電壓VB下降一小電壓差Va時，對比較器10而言，電池電壓V1是下降了N((VB-Vb)-((VB-Va)-Vb)N＝NVa，仍舊是下降了N倍Va電壓差。但是，對放大裝置60而言，其輸出就不會再被差動放大器61的工作電壓所限制了。
綜上所述，可見本發(fā)明不但結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，而且更能準確地檢測到電池充滿電的狀態(tài)及適時地停止對電池充電，而具有實用效益。
權(quán)利要求
1.一種電池充滿檢測電路，包括-比較器，具有取之于電池電壓的第一輸入端、電壓略低于第一輸入端的第二輸入端、及接至充電電源以控制其供電與否的輸出端；-第一分壓電阻，跨接于比較器之第一、二輸入端之間；-第二分壓電阻，遠大于第一分壓電阻并連接于比較器之第二輸入端上，用于配合第一分壓電阻將比較器第一輸入端上的電壓分壓至第二輸入端，以使得比較器第二輸入端的電壓僅微低于第一輸入端的電壓(亦即電池電壓)；-記憶電容，與第二分壓電阻并聯(lián)，經(jīng)由此第二分壓電阻進行充、放電，且其所記憶之電壓均略小于電池電壓；-固定電壓降元件，與前述第一、二分壓電阻并聯(lián)，用以保持比較器所屬第一、二輸入端之間的壓差為一微小定值；-接地電阻，其一端接于前述固定電壓降元件，另一端則直接接地。
2.一種如權(quán)利要求1所述的電池充滿檢測電路，其中，所述電池的右端與比較器的第一輸入端之間設(shè)置一放大裝置，用以預先放大電池充滿電時的電壓下降幅度，使該電池電壓下降情形易于為比較器所檢知。
3.一種如權(quán)利要求2所述的電池充滿檢測電路，其中，所述放大裝置具有一差動放大器，及一端接于電池充電端、另端接至該差動放大器的固定電壓降元件，用于將電池電壓預先減去一個固定電壓，再由差動放大器放大以輸出至所述比較器，從而使得差動放大器的輸出不致于被其工作電壓所限制。
4.一種如權(quán)利要求1、2所述的電池充滿檢測電路，其中所述記憶電容用于保持較慢的電壓下降，以使電池充滿電時的電壓下降速度大于記憶電容的電壓下降速度;所述固定電壓降元件為二極管或齊納二極管，用于提供比較器第一、二輸入端一微小電壓差，以使電池充電飽和時的電壓容易地降低至比記憶電容的電壓還低的狀態(tài);所述第一分壓電阻最好在數(shù)千歐姆的范圍內(nèi)、而第二分壓電阻最好在數(shù)百萬歐姆的范圍內(nèi)，以使得比較器第一、二輸入端間的電壓差不但是個定值，且可以很小。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種改進的設(shè)置于電池充電器內(nèi)部的電池充滿檢測電路，以一比較器的第一輸入端隨時檢測充電電池的電壓，并經(jīng)電阻將充電電池的電壓分壓至比較器的第二輸入端以對一記憶電容充電，用一與電阻并聯(lián)的固定電壓降元件使比較器的第一、二輸入端間的壓差保持在一微小定值，在電池充飽而發(fā)生電壓下降時，比較器的輸出改變，從而停止充電，以防止電池充電過飽而損壞。
文檔編號G01R31/36GK1093466SQ9310388
公開日1994年10月12日 申請日期1993年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月6日
發(fā)明者陳錫勛 申請人:怡利電子工業(yè)股份有限公司