专利名称：电池充电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池充电器。
背景技术：
现有的充电器市场中充斥着各式各样的充电器，其中部分充电器不具备逆接可充电功能，即当电池极性接反时不能对电池进行充电，需要手动或利用其他装置调整电池极性以完成正常充电功能；而部分充电器虽带有电池逆接可充电功能，但其电路均由分立器件搭成，所占PCB板面积较大，而且精确检测电池电压的要求会进一步增加电路成本。有鉴于此，本发明提出了一种可自动识别电池极性且电池逆接可充电的电池充电器并将该电路集成到芯片中，在实现电池逆接可充电功能的同时，大大降低了电路成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种可自动识别电池极性且电池逆接可充电的电池充电器，图1是本发明的简单示意图。该电池充电器包括状态/极性识别单元(200)、控制器(300)及充电驱动单元(100)。其中，状态/极性识别单元(200)，用以识别充电器空载、短路、过流、电池正接与电池逆接情况以及检测电池电压状态，产生相应的状态信号；控制器(300)，电连接于该状态/极性识别单元(200)，用以响应该状态/极性识别单元(200)的状态信号，并产生控制信号以控制充电驱动单元(100)的动作，同时在电池充满后切断充电回路；充电驱动单元(100)，电连接于控制器(300)，用于响应控制器(300)的输出控制信号，在电池充电状态下提供正确的充电回路及充电电流。该充电器采用半导体工艺制造，集成于同一芯片中。
该充电驱动单元(100)包括受控源1(110)，其具有第一输入输出端、第二输入输出端以及受控端，其中该受控源1(110)的第一输入输出端接节点A，受控端接控制器(300)的第一组输出；受控源2(120)，其具有第一输入输出端、第二输入输出端以及受控端，其中该受控源2(120)的第二输入输出端藕接受控源1(110)的第二输入输出端于节点X，受控源2(120)的第一输入输出端接节点B，受控端接控制器(300)的第二组输出；受控源3(130)，其具有第一输入输出端、第二输入输出端以及受控端，其中该受控源3(130)的第一输入输出端接节点C，受控端接控制器(300)的第三组输出；受控源4(140)，其具有第一输入输出端、第二输入输出端以及受控端，其中该受控源4(140)的第二输入输出端藕接受控源3(130)的第二输入输出端于节点Y，受控源4(140)的第一输入输出端接节点D，受控端接控制器(300)的第四组输出；节点A和节点C可以是直接连接到电源或者是通过电路单元连接到电源，节点B和节点D可以是直接连接到地或者是通过电路单元连接到地。受控源1(110)、受控源2(120)、受控源3(130)及受控源4(140)是控制开关器件，其导通与关断受控制器(300)输出控制，在充电状态下为电路提供正确的充电回路及充电电流。且充电回路包括①电源---(...)---节点A---受控源1---电池正极---电池负极---受控源4---节点D---(...)---地；②电源---(...)---节点C---受控源3---电池正极---电池负极---受控源2---节点B---(...)---地。该控制开关器件可以是场效应晶体管(FET)、双极性晶体管(BJT)、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)、晶闸管(Thyristor)或者是上述器件的组合。
在本发明较佳实施例中，上述受控源1使用一个P沟道MOS晶体管，其中该晶体管具有源极、漏极及栅极，源极接节点A，漏极接节点X，栅极接控制器第一组输出；受控源2使用一个N沟道MOS晶体管，其中该晶体管具有源极、漏极及栅极，源极接节点B，漏极接节点X，栅极接控制器第二组输出；受控源3使用一个P沟道MOS晶体管，其中该晶体管具有源极、漏极及栅极，源极接节点C，漏极接节点Y，栅极接控制器第三组输出；受控源4使用一个N沟道MOS晶体管，其中该晶体管具有源极、漏极及栅极，源极接节点D，漏极接节点Y，栅极接控制器第四组输出，节点A和节点C接电源，节点B和节点D接地。
而在本发明另一较佳实施例中，上述受控源1使用一个双极性PNP晶体管，其中该晶体管具有发射极、收集极及基极，发射极接节点A，收集极接节点X，基极接控制器第一组输出；受控源2使用一个双极性NPN晶体管，其中该晶体管具有发射极、收集极及基极，发射极接节点B，收集极接节点X，基极接控制器第二组输出；受控源3使用一个双极性PNP晶体管，其中该晶体管具有发射极、收集极及基极，发射极接节点C，收集极接节点Y，基极接控制器第三组输出；受控源4使用一个双极性NPN晶体管，其中该晶体管具有发射极、收集极及基极，发射极接节点D，收集极接节点Y，基极接控制器第四组输出，节点A和节点C接电源，节点B和节点D接地。
在本发明又一较佳实施例中，上述受控源1使用一个P沟道MOS晶体管，其中该晶体管具有源极、漏极及栅极，源极接节点A，漏极接节点X，栅极通过连线R连接节点Y；受控源2使用一个N沟道MOS晶体管，其中该晶体管具有源极、漏极及栅极，源极接节点B，漏极接节点X，栅极通过连线R连接节点Y；受控源3使用一个P沟道MOS晶体管，其中该晶体管具有源极、漏极及栅极，源极接节点C，漏极接节点Y，栅极通过连线Q连接节点X；受控源4使用一个N沟道MOS晶体管，其中该晶体管具有源极、漏极及栅极，源极接节点D，漏极接节点Y，栅极通过连线Q连接节点X，节点B和节点D接地，一P沟道MOS晶体管作为控制器的一部分，该晶体管具有源极、漏极及栅极，源极接电源，漏极耦接节点A和节点C。
综上所述，本发明的有益效果是，该充电器电路可自动识别充电器空载、短路、过流、电池正接和电池逆接情况以及检测电池电压状态，并提供正确的充电回路与充电电流，即无论电池正接、逆接均可实现充电功能，受控源可选择不同的控制开关器件或其组合，且电路集成在同一芯片内，大大减少了元器件数目及PCB板面积，从而节省了电路成本。
为进一步了解本发明的特征及技术内容，下面结合附图对本发明做详细说明，但所列附图仅仅作参考与说明之用，而并非对本发明的范围作限定。
图1本发明的简单示意2A本发明之较佳实施例的简单示意2B本发明之另一较佳实施例的简单示意2C本发明之又一较佳实施例的简单示意图具体实施方式
已知的电池充电器，大部分在电池逆接情况下需要手动或利用其他装置调整电池极性以完成正常充电功能，另有部分充电器虽然具有电池逆接可充电功能，但均采用分立器件搭成，所占PCB板面积较大，精确的检测电压会进一步提高电路成本。有鉴于此，本发明提出了一种可自动识别电池极性的电池逆接可充电的电池充电器。
如图2A所示，该图是本发明较佳实施例的简单示意图。本例中采用MOS场效应晶体管作为受控源，其中第一场效应晶体管(110)是P沟道MOS晶体管，其具有源极(113)、漏极(117)及栅极(115)，其中源极(113)接电源，漏极(117)接节点X，栅极(115)接控制器(300)的第一输出；第二场效应晶体管(120)是N沟道MOS晶体管，其具有源极(123)、漏极(127)及栅极(125)，其中源极(123)接地，漏极(127)藕接第一场效应晶体管(110)的漏极(117)于节点X，栅极(125)接控制器(300)的第二输出；第三场效应晶体管(130)是P沟道MOS晶体管，其具有源极(133)、漏极(137)及栅极(135)，其中源极(133)接电源，漏极(137)接节点Y，栅极(135)接控制器(300)的第三输出；第四场效应晶体管(140)是N沟道MOS晶体管，其具有源极(143)、漏极(147)及栅极(145)，其中源极(143)接地，漏极(147)藕接第三场效应晶体管的漏极(137)于节点Y，栅极(145)接控制器(300)的第四输出。在本发明较佳实施例中，状态/极性识别单元(200)将自动识别充电器空载、短路、过流、电池正接和电池逆接情况及检测电池电压状态，产生相应的状态信号至控制器(300)的输入。充电器接上电池且电池未饱和当连接节点X的电池端为电池正极，连接节点Y的电池端为电池负极时，第一场效应晶体管(110)与第四场效应晶体管(140)开启，第二场效应晶体管(120)与第三场效应晶体管(130)关断，此时电池充电回路为电源VDD---第一场效应晶体管(110)---电池正极---电池负极---第四场效应晶体管(140)---地；当连接节点X的电池端为电池负极，连接节点Y的电池端为电池正极时，第二场效应晶体管(120)与第三场效应晶体管(130)开启，第一场效应晶体管(110)与第四场效应晶体管(140)关断，此时电池充电回路为电源VDD---第三场效应晶体管(130)---电池正极---电池负极---第二场效应晶体管(120)---地。充电器接上电池且电池饱和控制器(300)控制四个MOS晶体管的开关动作，切断电池充电回路，以防止电池过充电。另外可利用集成电路布局中的跳线(Metal Option)来调整MOS晶体管的尺寸以获得所需要的充电电流值。
如图2B所示，该图是本发明的另一较佳实施例简单示意图。与图2A相比，本较佳实施例以双极性晶体管代替MOS场效应晶体管，即受控源1和受控源3均采用PNP晶体管、受控源2和受控源4均采用NPN晶体管，可以通过不同的工艺选择完成同样的电路功能。
如图2C所示，该图是本发明的又一较佳实施例简单示意图。与图2A相比，本较佳实施例同样以MOS场效应晶体管作为受控源，即受控源1和受控源3均采用P沟道MOS晶体管、受控源2和受控源4均采用N沟道MOS晶体管，只是第一场效应晶体管的栅极耦合第二场效应晶体管栅极并通过连线R连接到节点Y，第三场效应晶体管的栅极耦合第四场效应晶体管栅极并通过连线Q连接到节点X，增加了一第五场效应晶体管(150)，该晶体管为P沟道MOS晶体管，具有源极(153)、漏极(155)和栅极(157)，其中源极(153)接电源，漏极(157)耦接第一场效应晶体管的源极(113)和第三场效应晶体管的源极(133)。从功能上来说，第五场效应晶体管、连线Q和连线R属于状态/极性识别单元和控制器范畴，本实施例通过连线Q和连线R等简单电路连接实现了自动调整充电回路的目的，简化了电路结构。
以上只是本发明的较佳实施例，本发明亦可以选择其他控制开关器件及组合来作为充电驱动单元，在此不再一一列举。
由前，本发明的可自动识别电池极性的电池充电器，其优点在于1.可自动识别电池极性，实现电池逆接可充电功能；2.将该电路集成到芯片中，大大减小了元器件数目及PCB板面积，节约了电路成本。
综上所述，本发明的较佳实施例如上所述，但并非用以限制本发明的范围，本发明的保护范围应以权力要求所述为准，本发明可由本领域普通技术人员作任何修改和改型，但当仍属本发明之创作精神及所附权利要求限定的范围中。
权利要求
1.一种可自动识别电池极性且电池逆接可充电的电池充电器，其特征在于，包括状态/极性识别单元(200)，用以识别充电器空载、短路、过流、电池正接与电池逆接情况以及检测电池电压状态，产生相应的状态信号；控制器(300)，电连接于该状态/极性识别单元(200)，用以响应该状态/极性识别单元(200)的状态信号，并产生控制信号以控制充电驱动单元(100)的动作，同时在电池充满后切断充电回路；充电驱动单元(100)，电连接于控制器(300)，用于响应控制器(300)的输出控制信号，在电池充电状态下提供正确的充电回路及充电电流。其包括①受控源1(110)，其具有第一输入输出端、第二输入输出端以及受控端，其中该受控源1(110)的第一输入输出端接节点A，受控端接控制器(300)的第一组输出；②受控源2(120)，其具有第一输入输出端、第二输入输出端以及受控端，其中该受控源2(120)的第二输入输出端藕接受控源1(110)的第二输入输出端于节点X，受控源2(120)的第一输入输出端接节点B，受控端接控制器(300)的第二组输出；③受控源3(130)，其具有第一输入输出端、第二输入输出端以及受控端，其中该受控源3(130)的第一输入输出端接节点C，受控端接控制器(300)的第三组输出；④受控源4(140)，其具有第一输入输出端、第二输入输出端以及受控端，其中该受控源4(140)的第二输入输出端藕接受控源3(130)的第二输入输出端于节点Y，受控源4(140)的第一输入输出端接节点D，受控端接控制器(300)的第四组输出；
2.如权利要求1所述的可自动识别电池极性且电池逆接可充电的电池充电器，其特征在于，该充电器采用半导体工艺制造，集成于同一芯片中。
3.如权利要求1所述的可自动识别电池极性且电池逆接可充电的电池充电器，其特征在于，节点A和节点C可以是直接连接到电源或者是通过电路单元连接到电源，节点B和节点D可以是直接连接到地或者是通过电路单元连接到地。
4.如权利要求1所述的可自动识别电池极性且电池逆接可充电的电池充电器，其特征在于，该受控源1(110)、受控源2(120)、受控源3(130)及受控源4(140)是控制开关器件，其导通与关断受控制器(300)输出控制，在充电状态下为电路提供正确的充电回路及充电电流。
5.如权利要求4所述的可自动识别电池极性且电池逆接可充电的电池充电器，其特征在于，该充电回路包括①电源---(...)---节点A---受控源1---电池正极---电池负极---受控源4---节点D---(...)---地；以及②电源---(...)---节点C---受控源3---电池正极---电池负极---受控源2---节点B---(...)---地。
6.如权利要求4所述的可自动识别电池极性且电池逆接可充电的电池充电器，其特征在于该控制开关器件可以是场效应晶体管(FET)、双极性晶体管(BJT)、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)、晶闸管(Thyristor)或者是上述器件的组合。
全文摘要
一种可自动识别电池极性的电池充电器，其包括状态/极性识别单元(200)、控制器(300)及充电驱动单元(100)。其中状态/极性识别单元(200)自动识别充电器空载、短路、过流、电池正接和电池逆接情况及检测电池电压状态，产生相应的状态信号，控制器(300)根据此状态信号控制充电驱动单元(100)开关动作，从而选择正确的充电回路及充电电流，达到电池逆接可充电功能。该电路集成到芯片中，大大降低了电路成本。
文档编号H02H3/18GK101055998SQ20071007413
公开日2007年10月17日 申请日期2007年4月23日 优先权日2007年4月23日
发明者(发明人要求不公开姓名) 申请人:深圳市昊芯微电子有限公司