专利名称：带有电池分离器的电源的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及设备电源领域，并具体地涉及既有外部电源又有具有电池充电能力的电池组件的便携设备。
便携设备常备有由一次电池或二次电池组成的电源。若设备所在处有固定的电源，设备可由外电源供电。在由外电源供电的同时，若在电源单元中设有二次电池，则也应对其充电。若在电源单元中装有一次电池，则外部电源不应对其充电，这是因为若对一次电池充电的话，它们会受到不可修复的损坏，有时还会爆炸。
对此问题以往的解决办法是，或者警告用户在接上电源时不要装上一次电池，或者采用机械互锁的电源插座。这些机械互锁的电源插座在将外电源与负载相连的同时，将电池与负载断开。这种方法的问题，在于断开机构会磨损且难以密封。若没有适当的密封，便携设备中的电路就会被损坏。此外，用此方法，若装有二次电池，则它们就不会在外电源供电时同时被充电。
需要的是一种改进的便携设备电源，它能以外部电源供电，同时对二次电池电力单元进行充电但却能防止向一次电池电力单元充电。
带有电池分离器的电源有包括充电端的电池电源终端装置。电池电源终端装置从一待提供的电池接受电池电力。此外，还有用于从待提供的外电源接收外部电力的外电源终端装置。充电装置在外电源终端装置和充电端之间提供一充电通路。一选通电路有与外电源终端装置连接的输入端、与电池电源终端装置连接的输出端、及与外电源终端装置连接的控制输入端。选通电路的输出端根据外电源与外电源终端的连接而与输入端分离。电池电源终端装置、外电源终端装置、及选通电路的输入端相结合，并经外电源终端装置从外电源或经电池电源终端装置及选通电路的输入端从电池向负载提供电源，同时，根据外电源的连接，选通电路和充电装置对与充电终端和电池电源终端装置相连接的二次电池进行充电，且根据外电源的连接，选通电路阻止对与电池电源终端装置相连的一次电池进行充电。
图1是本发明的带有电池分离器的电源的示意框图;
图2是进一步显示图1的示意框图的细节的示意图。
图1显示了电源的示意框图，它带有电池分离器并克服了先有技术的缺陷。如前所述，表为100的设备可由三个电源之一供电。这包括外电源115、一次电池111、或二次电池119。注意术语“一次电池装置”表示不可再充电的电池，而术语“二次电池装置”表示可再充电的电池。若装有一次电池111，它应向负载101提供电源。若装有二次电池119而不是一次电池111，它应向负载101提供电源。若连接并接通了外电源115，它应向负载101提供电源。注意，当外电源115被连上时，也就假定它被接通了;而且外电源115被分离亦等价于它被关断。若装有一次电池111或二次电池119之一，则它在连接了外电源115时必须与负载相分离并不向后者提供电源。此外，若装有二次电池119，则它应被充电。注意这里假定外电源115的电压高于二次电池119的电压。若装有一次电池111，它当然不能被充电。为此，对装置100描述如下。
正电池端105与一次111或二次119电池的正端相连，在第一或正负载端129向负载101提供电源。负电池端109为一次111或二次119电池提供了负极通路，在第二或负负载端131向负载101提供电源。为二次电池119的充电连接提供了一第三或充电端121。还设有包括正外电源端107和负外电源端103的外电源终端，从外电源115向负载101提供电源。电阻137连接在负端103和充电端121之间，为二次电池119提供充电通路。选通电路113有连到负负载端131的输入端123、连到负电池端109的输出端125、及连到正外电源端107的控制输入端127。根据外电源115与端103和107的电连接，输入端123与输出端125相分离。一半导体二极管117有连到正外电源端107的阳极133和连到负载101的正负载端129的阴极135。
若装有一次电池111，且外电源115未连在端103和107之间，则一次电池111将向负载101提供电源。这是由于选通电路113在外电源115未连接时闭合，从而在负电池端109、输出端125、输入端123及负负载端131之间提供了连接。注意一次电池111是一两终端装置，它把一正端连到正电池端105，并把一负端连到负电池端109，它在设备100中占据单独的电源单元位置。因此每次只能装上并连接一个电池。
若外源115与端103和107相连，则选通电路113的控制输入端127使输入端123与输出端125分离。这使一次电池111不再向负载101提供电源。由于一次电池111仅有两个端，它不与充电端121相连，因而没有充电通路。因此，没有与充电端121的连接加上选通电路113的作用，阻止了对一次电池111的充电，并同时在没有外电源115的情况下能向负载101提供电源。
若装有二次电池119，而不一次电池111，且外电源115未连在端103和107之间，二次电池119将向负载101提供电源。这是由于在未连接外电源115时，选通电路113闭合，因而在负电池端109、输出端125、输入端123及负负载端131之间提供了连接。若外电源115与端103和107相连，则选通电路113的控制输入端127使输入端123与输出端125分离。这使二次电池119不再向负载101提供电源。
二次电池119有与充电端121相连的第三端。由于这一连接，提供了经电阻137的充电通路。因而，充电端121加上选通电路113的作用，使得能对二次电池119进行充电，同时在没有外电源115的情况下能由二次电池119向负载101提供电源。
若连上了外电源115，它将向负载101提供电源。电源是经过包括正外电源端107、二极管117、正负载端129、负负载端131及负外电源端103的通路提供的。二极管117阻止了一次电池111或二次电池119对选通电路113的控制输入端127的控制。
图2是显示图1示意框图进一步细节的示意图。特别地，选通电路113进一步包括晶体管205(最好为N沟道FET)、电阻207、NPN晶体管209、电阻211、及电阻213。电阻207的目的是在有一次电池111或二次电池119且未连有外电源115时，导通FET205并使之饱和。当FET205导通时，选通电路113闭合并在负电池端109、输出端125、输入端123及负负载端131间提供连接。若外电源115与端103和107相连，则NPN晶体管209在电阻211和213的作用下导通，从而把电压从FET205分走，使FET205关断或截止，并断开选通电路113。这使输入端123与输出端125分离。一次电池111或二次电池119不再向负载101提供电源。
最后，整个装置处于一封闭外壳中。正电池端、负电池端、充电端、正外电源端、及负外电源端均被插入铸造到封闭外壳中，并且一部分露在封闭外壳之外。这些终端最好镀金，以防止腐蚀。
当然，可以改变电路的极性，或代以其他等效的开关机构，并提供与所公布的装置同样的优点。这对本领域的技术人员是很明显的。或者用一种装置来代替电阻，以对二次电池119充电。
本发明的装置100克服了先有技术的缺陷，因为它不受磨损且较易密封。这就能保护设备中的电路。此外，以此方法，若装有二次电池119，它们能在外电源115向负载101提供电源的同时被充电。且同一电路，在装有一次电池111而不是二次电池119时，阻止了对电池111的充电。若装有二次电池119或一次电池111，且没有外电源115时，则电池111、119将为负载101提供电源。
权利要求
1.一种带有电池分离器的电源，包括包括充电端的电池电源终端装置，用于从待设置的电池接收电池电力；外电源终端装置，用于从待提供的外电源接收外部电力；充电装置，用于在所述外电源终端装置和所述电池电源终端装置的充电端之间提供充电通路；具有输入端、输出端及控制输入端的选通装置，其中输入端与所述外电源终端装置相连接、输出端与所述电池电源终端装置相连接，且控制输入端与所述外电源终端装置相连接，且其中输出端根据外电源与外电源终端装置的连接而与输入端相分离；用于将电池电源终端装置、外电源终端装置、及所述选通装置的输入端结合起来并用于经所述外电源终端装置从外电源或经所述电池电源终端装置及所述选通装置的输入端从电池向负载提供电源的装置，其中所述选通装置和所述充电装置根据外电源的连接允许对与所述电池电源终端装置相连接的二次电池进行充电，且所述选通装置根据外电源的连接阻止对与所述电池电源终端装置相连的一次电池进行充电。
2.根据权利要求1的装置，其中用于结合的所述装置包括用于将所述选通装置的控制输入端与所述电池电源终端装置相隔离的装置。
3.根据权利要求2的装置，其中用于隔离的所述装置包括半导体二极管。
4.根据权利要求1的装置，其中所述选通装置包括晶体管。
5.根据权利要求4的装置，其中所述晶体管根据外电源的连接而截止，从而通过在电池电源终端装置和负载之间提供一高电阻，而使选通装置的输入端与选通装置的输出端相分离并把电池电源终端装置与负载相电分离。
6.根据权利要求1的装置，它被包围在封闭外壳中，其中，电池电源终端装置和外电源终端装置均设在所述封闭外壳之外。
7.一种带有电池分离器的电源，包括第一终端装置，用于从一待设置的电池接收正电池电力;第二终端装置，用于从该电池接收负电池电力;与所述第一和第二终端装置相电隔离的充电终端装置，用于为电池提供充电连接;带有正外电源终端和负外电源终端的外电源终端装置，其中所述外电源终端装置从一待提供的外电源接收电力;充电装置，用于在所述外电源终端装置的负外电源终端和充电终端装置之间提供充电通路;具有输入端、输出端、及控制输入端的选通装置，其中输入端与所述外电源终端装置的负外电源终端相连接，输出端与第二终端装置连接，且控制输入端与所述外电源终端装置的正外电源终端相连接，其中输出端根据外电源与外电源终端装置的电连接而与输入端分离，且其中输出端根据外电源与外电源终端装置的分离而与输入端相连接;具有第一负载端和第二负载端的负载，其中第一负载端与第一终端装置和所述外电源终端装置的正外电源终端相连接，其中第二负载端与所述选通装置的输入端及所述外电源终端装置的负外电源终端相连接，且其中所述负载经所述正外电源终端和所述负外电源终端从所述外电源或经所述第一终端装置或所述选通装置的输入端从电池来接收电力，且其中所述选通装置及所述充电装置根据外电源的连接而允许对与所述第一终端装置、所述第二终端装置、及所述充电终端装置相连接的二次电池进行充电，且所述选通装置根据外电源的连接而阻止对与所述第一终端装置和所述第二终端装置相连的一次电池进行充电。
8.根据权利要求7的装置，其中所述充电装置包括电阻。
9.根据权利要求7的装置，其中所述选通装置包括晶体管。
10.根据权利要求9的装置，其中所述晶体管根据外电源的分离而饱和并在第二终端装置与所述负载的第二负载端之间提供一低电阻，从而把选通装置的输入端与选通装置的输出端相连接并把第二终端装置与所述负载的第二负载端相电连接。
11.根据权利要求10的装置，其中所述晶体管根据外电源的连接而截止，从而把选通装置的输入端与选通装置的输出端相分离，并通过在第一和第二终端装置和所述负载之间提供一高电阻通路而把第二终端装置与负载相电分离。
12.根据权利要求9的装置，其中所述晶体管根据外电源的连接而截止，从而把选通装置的输入端与选通装置的输出端相分离，并通过在第一和第二终端装置和所述负载间提供一高电阻通路而把第二终端装置与负载相电分离。
13.根据权利要求7的装置，它被包围在封闭外壳中，其中，第一终端装置、第二终端装置、充电终端装置、正外电源终端、及负外电源终端设在所述封闭外壳之外。
全文摘要
带有电池分离器的电源，根据外电源(115)的连接，在向负载(101)提供电源的同时，或者阻止对一次电池(111)的充电，或者对二次电池(119)充电。
文档编号H02J7/34GK1081791SQ9310808
公开日1994年2月9日 申请日期1993年7月5日 优先权日1992年7月6日
发明者肯尼思·S·哈钦森 申请人:莫托罗拉公司