专利名称:充放电控制电路的制作方法
发明领域本发明涉及一种充放电控制电路，该电路通过一个开关电路的开/关来控制蓄电池的充放电。
背景技术：
现有技术已经公开的一种充放电电路中，开关电路是和蓄电池串联在一起的并且这个开关电路是通过开/关控制来控制蓄电池的充放电的。例如，在锂蓄电池的控制充电和放电过程中，通过一个比较器比较电压来检测出锂电池的端电压是否比预置电平值大。当它检测出端电压比预置电平值大时，开关电路的开关元件就关闭从而停止充电。上述的结构是通常情况下介绍的，作为结果，过充电状态会被检测出来并且蓄电池的充电过程是被控制的以便于蓄电池不会变成不响应电池电压的瞬间变化的过充电状态。尽管控制停止从蓄电池列负载的电流供给以检测出过充电并且控制停止从蓄电池到负载的电流供给以检测出过电流的完成都是同样由充放电控制电路完成的，但是由于同样的理由，延迟电路分别在那些控制中被使用。
所以，现有的象这样的充放电控制电路中，它需要分别在每个过充电检测电路，过放电检测电路和过流检测电路中组成一个延迟电路，并且在这三个延迟电路中分别构成一个用于设立延迟时间的电容。在这种方式中，因为每个延迟电路中都需要这种在每个控制中用于设立延迟时间的电容，所以在充放电控制电路中会导致由此而引起的成本增加以及存在增加管脚面积的问题。
发明内容
所以本发明的一个目的是解决现有技术中的这些问题并且提供了一种充放电控制电路，该电路在每个控制电路中都使用一个公用电容来获得所需的延迟时间。
为了解决上述问题，本发明的充放电控制电路控制与一个额外的电源相连的蓄电池是通过一个开关电路实现的，该开关电路是用开/关控制所述的开关电路，并且进一步包括一个用于检测蓄电池是否处于过充电状态的过充电检测电路，一个用于检测蓄电池是否处于过充电状态的过放电检测电路，一个用于检测是否有过量电流从蓄电池流向负载的过流检测电路，一个延迟电路，该电路包括若干个电流源或一个电阻以及一个单独的电容从而获得有选择性的不同的延迟时间以响应从外面来的信号，第一控制装置，用于响应过充电检测电路，过放电检测电路和过流检测电路的每一个输出，以及用于运行延迟电路以便于获得在不同情况下输出的所需的延迟，第二控制装置，用于响应第一控制装置的输出和从延迟电路中输出的延迟，以及用于输出一个对开关电路进行开/关控制的控制信号。
第一控制装置响应过充电检测电路，过放电检测电路，以及过流检测电路的每一个输出，运行延迟电路以获得所需的延迟输出，并输出从延迟电路中输出的所需的延迟。例如，当过充电检测电路中的蓄电池的过充电状态被检测出来时；延迟电路被控制以便于根据过充电检测输出所需的延迟。第二控制装置处理延迟输出以便于通过开/关来控制过充电保护所需的开关电路。
由第一控制装置完成的对延迟电路的控制是遵循预先设定的控制表来完成的。由第二控制装置完成的开关电路的开/关控制是同样类似地完成的。特别是，当获得若干个检测输出时，开关电路的开/关控制是遵循在第一和第二控制装置中预先设置的控制表使得开关电路处于最佳开/关状态。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于通过一个开关电路控制和外部电源端相连的蓄电池的充放电的充放电控制电路，该控制是通过由开/关控制所述开关电路实现的，上述充放电控制电路包括用于检测所述蓄电池是否处于过充电状态的过充电检测电路；用于检测所述蓄电池是否处于过放电状态的过放电检测电路；延迟电路，包括若干个电流源或一个电阻以及一个单独的电容，用于有选择地获得不同延迟时间以响应来自外界的信号；第一控制装置，用于响应所述过充电检测电路和所述过放电检测电路的每一个输出，并且用于运行所述的延迟电路以便于获得一个所需的延迟输出；和，第二控制装置，用于响应第一控制装置的输出以及来自所述延迟电路的延迟输出，并且用于输出一个控制信号来开/关控制所述的开关电路。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于通过一个开关电路控制和外部电源端相连的蓄电池的充放电的充放电控制电路，该控制是通过由开/关控制所述开关电路实现的，上述充放电控制电路包括用于检测所述蓄电池是否处于过充电状态的过充电检测电路；用于检测是否有过量电流从所述蓄电池流向负载的过电流检测电路；延迟电路，包括若干个电流源或一个电阻以及一个单独的电容，用于有选择地获得不同延迟时间以响应来自外界的信号；第一控制装置，用于响应所述过充电检测电路和所述过电流检测电路的每一个输出，并且用于运行所述的延迟电路以便于获得一个所需的延迟输出；和第二控制装置，用于响应第一控制装置的输出以及来自所述延迟电路的延迟输出，并且用于输出一个控制信号来开/关控制所述的开关电路。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于通过一个开关电路控制和外部电源端相连的蓄电池的充放电的充放电控制电路，该控制是通过由开/关控制所述开关电路实现的，上述充放电控制电路包括用于检测所述蓄电池是否处于过放电状态的过放电检测电路；用于检测是否有过量电流从所述蓄电池流向负载的过电流检测电路；延迟电路，包括若干个电流源或一个电阻以及一个单独的电容，用于有选择地获得不同延迟时间以响应来自外界的信号；第一控制装置，用于响应所述过放电检测电路和所述过电流检测电路的每一个输出，并且用于运行所述的延迟电路以便于获得一个所需的延迟输出；和，第二控制装置，用于响应第一控制装置的输出以及来自所述延迟电路的延迟输出，并且用于输出一个控制信号来开/关控制所述的开关电路。
图1是一个电路方框图，显示了本发明的充放电控制电路的一个实施例。
图2是图1所示延迟单元的详细的电路框图。
图3是示意图，显示了图2所示的第一和第二控制电路的控制单元中的控制表。
图4是一个信号每部分的波形图，用于描述工作在图1至3中所示的充放电控制电路中的一个操作示例。
具体实施方式
参考图，下面将描述本发明中的一个实施例。
图1是本发明的充放电控制电路的电路方框图。一个蓄电池101的负极通过一个开关电路103和一个外部电源端-VO相连。在图中所示的实施例中，开关电路103包括2个N沟道FET，一个用于过放电控制和在蓄电池101形成的过流控制的场效应管FET 112，以及一个用于在外部电源端-VO设立的过充电控制的场效应管FET 113。蓄电池101的电压是通过下面所描述的充电和放电控制电路102来检测的，并且场效应管112和113的开/关是根据检测结果来控制的。充放电控制电路102包括过充电检测比较器119，过放电检测比较器118，参考电压电路116，该电路用于给过充电检测比较器119和过放电检测比较器118的每个输入端提供预置的参考电压Vr，一个分压电路120，该电路由用于将蓄电池101的端电压分压的电阻R1至R4构成，另一个分压电路121该电路包括将蓄电池101的端电压分压的电阻R5至R7，一个延迟单元130以及输出控制逻辑电路124。
输出控制逻辑电路的输出和相应的端点125A和125B相连，并且和带有信号线107A和107B的开关电路103的FET112和FET113的每个栅极相连。输出控制逻辑电路124输出开/关控制信号给FET112和113。在外部电源端子+VO和-VO之间接有用于给蓄电池101充电的充电器108和由蓄电池101驱动的负载109。
过充电检测比较器119有检测过充电状态的功能，它将参考电压电路116的参考电压Vr与反射蓄电池101的端电压的分压输出分压电压相比较，该端电压是产生在分压电路120的电阻R1和R2两端的电压。
当上述输入到过充电检测比较器119的正相输入端的分压输出电压的电平比参考电压Vr大时，过充电检测比较器119就变为一个高电平状态。过充电检测比较器119的输出A输入到延迟单元130，并且当过充电检测比较器119的输出A从低电平变为高电平时，延迟单元130的输出A在预置的延迟时间下由低电平变为高电压。
当延迟单元130的输出A变为高电平时，符号122表示的场效应管处于开状态从而将电阻R2短路，将过充电比较器119的正相输入端的电平改变，并且使过充电检测比较器119的工作状态滞后。
过放电检测比较器118有检测过放电状态的结构，它将参考电压电路116的参考电压Vr和反射蓄电池101端电压的被分压的输出相比较，被分压的输出是分压电路121中电阻R5两端的电压。
当输入到过充电检测比较器119正相输入端的上述被分压的输出电压的电平比参考电压Vr大时，过充电检测比较器119的输出变为低电平状态。过放电检测比较器118的输出端有一倒相电路129，当过放电检测比较器118从高电平变成低电平，即当过放电状态被检测到时，从例相电路129输出从低电平变为高电平的输出B。输出B输入到延迟电路130，并且当输出B例如从低电平变为高电平时，延迟单元130的输出B”按照预置的延迟时间从低电平变成高电平。
当延迟单元130的输出B变为高电平时，符号123表示的场数应管变为关状态使电阻R6短路，把过放电检测比较器118的正相输入端的电平变为低电平，并且使过放电检测比较器118的工作有一个滞后。
符号117表示的过流检测比较器检测是否有响应通过端子115获得的外部电源端VO的电压的过电流流过负载。过流检测比较器117的正相输入端和充放电控制电路102的端子115相连，参考电压电路114和它的负端相连，并且参考电压电路114给过电流检测比较器117的负端提供预置的恒定参考电压Vs。
由过流检测比较器117检测的过电流是按下述方式工作。当从蓄电池101流到负载109的电流增加并且变成过电流状态时，产生在开关电路103上的电压降增加。当提供给过电流检测比较器117的正输入端的电压比提供给它的负端的参考电压Vs大时，过电流检测比较器117的输出C变为高电平状态。过电流检测比较器117的输出C输入到延迟单元130，并且当过电流检测比较器117例如从低电平变成高电平时，延迟单元130按照预置的延迟时间从低电平变成高电平。当延迟单元130的输出C变成高电平时，符号127表示的场效应管变成开状态使电阻R4短路，将过电流检测比较器117的正输入端的电平变为高电平，并使过电流检测比较器的工作滞后。
输出控制逻辑电路124能用开/关来控制响应输出A”、B”和C”的开关电路103的场效应管112和113。在图中所示的实施例中，输出控制逻辑电路124能够用将FET113关闭来响应输出B的高电平并且用将FET112关闭以响应输出B”或C”的高电平。
下一步，参考图2，来描述延迟单元130。延迟单元130有一个延迟电路140，140包括几个电流源141至143和一个单独的电容144，并且延迟电路140还可响应从外界输入的信号而获得三个可选择的延迟输出S，第一控制电路150用于运行延迟电路140以便于在响应输出A，B和C的不同情况下获得所需的延迟输出S，以及第二控制电路160，用于输出控制信号A”，B”和C”来开/关控制开关电路103的场效应管112和113以响应第一控制电路150的输出A’、B’和C’和延迟输出S。
延迟电路140通常打开开关145至147用于将恒流源141，142和143的每个输出有选择地和电容144的一端相连，而电容的另一端则接地。如图2所示，通常打开的开关145至147是连接在每个恒流源141，142和143的每个输出和电容144之间。恒流源141，142和143分别恒定不同的电流I1至I3，并且通过关闭任何一个通常打开的开关145至147，随着时间的移动，电容144的端电压升高到预定的曲线图上的值。上升速率是由和电容144相连的恒流源的恒定电流决定的。因为恒流源141，142和143只是有提供预置的恒定电源的功能，它可以随意选择任何一种电路构成。所以，任何一种恒流源和电阻(CR的时间常数)都能构成该电路。
电容的另一端的电压是由电压比较器148的负输入端提供的。电压比较器148的正输入端提供了一个参考电压Ve，并且当电容144的另一端电压升高并且超过参考电压Ve时，延迟输出S就输出一个低电平。以符号SW表示的开关释放电容144上的充电电荷，并且它的开关由从复位电路170输出的复位信号D控制。复位电路170输出复位信号的响应从第二控制电路160输出的输出A”和从第一控制电路150出来的输出A’、B’和C’。复位信号D也被输入到第一控制电路150。
延迟电路140的结构如上述构成，在电容144上的充电电荷被开关SW充分放电的状态下，当恒流源141，142和143的任何一个开关由第一控制电路150关闭时，电容另一端的电压以依据第一控制电路150选择的开关的上升速率升高，并且根据从电压比较器148来的上升速率，在延迟时间以后输出延迟输出S。
第一控制电路150响应根据预置的控制表的输出A、B和C以及输出A’，B’和C’以便关闭任何一个打开的开关145至147。这意味着第一控制电路150把延迟输出S的延迟输出时间定在延迟电路140响应输出A，S和C的那个时间。
图3示出了控制表的一个例子。下述事情便于理解图3；只有当输出A至C中的一个被输出时，其响应输出A’至C’变为高电平；当输出A和C都变成高电平时，只有输出C’变为高电平；并且当输出B和C都变为高电平时，只有输出C’变为高电平。
回到图2，第二控制电路160响应从上述第一控制电路输出的输出A’、B’和C’，并且当延迟输出被输出时，根据输出A’、B’和C’的状态来决定输出A”、B”和C”的电平状态。
图3示出了用于决定输出A”、B”和C”电平状态的控制表和复位电路的输入A”与第二控制电路160中复位信号D之间的关系。在实施例中，输出A”、B”和C”遵循分别响应输出A’、B’和C’的逻辑。尽管复位电路170以开/关控制开关SW以响应从第二控制电路160输出的A”以及从第一控制电路150输出的A’、B’和C’，但基本的控制如下所述。开关SW通常是打开的并且电容处于放电状态。当通常打开的开关145至147中的任何一个变为导通时，开关SW打开并且执行通过给电容144充电而引起的延迟。当开关SW中的复位操作被复位电路170关闭时，已经被导通的通常被打开的开关145至147变为断开状态并且用于过充电延迟的电流源也与电容144断开。
下一步，参考图4，将描述图1和图2中所示的充放电控制电路102的工作。在时间T1之前，通常的工作情况下，复位信号D是高电平(见图3)，开关SW关闭。当在时间T1时产生过充电状态，输出A变为高电平。在这时候，复位信号变成低电平以便于打开开关SW。在通常打开的开关145变成导通状态的同时，从恒流源141向电容144提供预置的恒定电流I1。所以，电容144的充电电压升高，当充电电压超过参考电压Ve时，在T2从电压比较器148向第二控制电路160提供延迟输出S，并且输出A”也变为高电平。
结果是，场效应管113截止，并且在同一时间，复位信号D变成高电平以便于关闭开关SW。第一控制电路150将通常打开的开关145断开以响应复位信号D。结果，使电容144的电压快速变成零。然而，T2后当过充电状态仍然持续并且输出A处于高电平时，输出A”也保持高电平。
当在T3时刻过充电状态加上过流状态产生时，输出C变成高电平状态并且由输出C’将开关147关闭(见图3)。在这时从复位电路170来的复位信号D将开关SW断开。另一方面，当电容144的电压升高并且超过参考电压Ve时，输出C”并且场效应管112也被截止。在这种情况下，当复位信号D是低电平时。图3示出了电容的电压达到饱和状态并且在T4后进一步升高。所以，输出C和C’都保持在高电平状态。
根据本发明，因为若干个检测电路的每个输出都提供延迟时间，这些检测电路是在充放电控制电路中形成，并且形成的延迟电路有一个上述所述的电容，所以电容的数目和管脚都减少，制造成本降低，并且封装面积也降低。
权利要求
1.用于通过一个开关电路控制和外部电源端相连的蓄电池的充放电的充放电控制电路，该控制是通过由开/关控制所述开关电路实现的，上述充放电控制电路包括用于检测所述蓄电池是否处于过充电状态的过充电检测电路；其特征在于，上述充放电控制电路还包括用于检测所述蓄电池是否处于过放电状态的过放电检测电路；用于检测是否有过量电流从所述蓄电池流向负载的过电流检测电路；延迟电路，包括若干个电流源或一个电阻以及一个单独的电容，用于有选择地获得不同延迟时间以响应来自外界的信号；第一控制装置，用于响应所述过充电检测电路、所述过放电检测电路和过流检测电路的每一个输出，并且用于运行所述的延迟电路以便于获得一个所需的延迟输出；并且第二控制装置，用于响应第一控制装置的输出以及来自所述延迟电路的延迟输出，并且用于输出一个控制信号来开/关控制所述的开关电路。
2.用于通过一个开关电路控制和外部电源端相连的蓄电池的充放电的充放电控制电路，该控制是通过由开/关控制所述开关电路实现的，上述充放电控制电路包括用于检测所述蓄电池是否处于过充电状态的过充电检测电路；其特征在于，上述充放电控制电路还包括用于检测所述蓄电池是否处于过放电状态的过放电检测电路；延迟电路，包括若干个电流源或一个电阻以及一个单独的电容，用于有选择地获得不同延迟时间以响应来自外界的信号；第一控制装置，用于响应所述过充电检测电路和所述过放电检测电路的每一个输出，并且用于运行所述的延迟电路以便于获得一个所需的延迟输出；并且第二控制装置，用于响应第一控制装置的输出以及来自所述延迟电路的延迟输出，并且用于输出一个控制信号来开/关控制所述的开关电路。
3.用于通过一个开关电路控制和外部电源端相连的蓄电池的充放电的充放电控制电路，该控制是通过由开/关控制所述开关电路实现的，上述充放电控制电路包括用于检测所述蓄电池是否处于过充电状态的过充电检测电路；其特征在于，上述充放电控制电路还包括用于检测是否有过量电流从所述蓄电池流向负载的过电流检测电路；延迟电路，包括若干个电流源或一个电阻以及一个单独的电容，用于有选择地获得不同延迟时间以响应来自外界的信号；第一控制装置，用于响应所述过充电检测电路和所述过电流检测电路的每一个输出，并且用于运行所述的延迟电路以便于获得一个所需的延迟输出；并且第二控制装置，用于响应第一控制装置的输出以及来自所述延迟电路的延迟输出，并且用于输出一个控制信号来开/关控制所述的开关电路。
4.用于通过一个开关电路控制和外部电源端相连的蓄电池的充放电的充放电控制电路，该控制是通过由开/关控制所述开关电路实现的，上述充放电控制电路包括用于检测所述蓄电池是否处于过放电状态的过放电检测电路；其特征在于，上述充放电控制电路还包括用于检测是否有过量电流从所述蓄电池流向负载的过电流检测电路；延迟电路，包括若干个电流源或一个电阻以及一个单独的电容，用于有选择地获得不同延迟时间以响应来自外界的信号；第一控制装置，用于响应所述过放电检测电路和所述过电流检测电路的每一个输出，并且用于运行所述的延迟电路以便于获得一个所需的延迟输出；并且第二控制装置，用于响应第一控制装置的输出以及来自所述延迟电路的延迟输出，并且用于输出一个控制信号来开/关控制所述的开关电路。
专利摘要
为在每一控制电路中用一公用电容获得所需延迟时间，充放电控制电路102有过充电检测电路119、过放电检测电路118和过电流检测电路，由开/关控制蓄电池101的充放电。延迟电路140包括电流源145-147和的电容144，以获得不同延迟时间响应外界有选择形成的信号。充放电控制电路运行延迟电路以由第一控制装置150从延迟电路获得所需延时输出S，由第二控制装置160开/关控制开关电路以由延迟输出随着延迟执行所需的充放电控制。
文档编号G01R19/165GKCN1108655SQ98106406
公开日2003年5月14日 申请日期1998年2月10日
发明者浜口正直 申请人:精工电子有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan