專利名稱：諸如電池充電器的電子裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子裝置，例如電池充電器，尤其涉及一種電子裝置及相關的電路。
背景技術：
電子裝置，如典型的電池充電器，包括電路，如可與電源連接的電池充電電路。該電池充電電路能夠與可充電電池相連并對電池充電。

發(fā)明內容
在一些現(xiàn)有的電池充電器，其電池充電電路不能在不同的交流(AC)電源下持續(xù)運行。
在一些現(xiàn)有的電池充電器，其電池充電電路不能盡可能有效地為電池提供充電電流。
一些現(xiàn)有的電池充電器不能既用于對鎳鎘(NiCd)電池充電，又用于對鎳氫(NiMH)電池充電。
為了對兩種類型的鎳化學電池充電，一些現(xiàn)有的電池充電器需要特殊的識別元件。
在現(xiàn)有的電池充電器中，如果電池充電電路的一個元件出現(xiàn)故障或誤動作，電池充電電路不能切斷。特別是，其它一些現(xiàn)有的電池充電器使用充電和控制元件是分開的拓撲結構。在這樣的電池充電器中，印刷電路板或電池上的一個故障就會導致不受控制的充電，并由此造成過充電。
對于現(xiàn)有的電子裝置，如電池充電器，要求提供一個獨立的低電壓以控制電路，如電池充電電路。
對于一些現(xiàn)有的電池充電器，幾個獨立的元件和電路對于執(zhí)行電池充電器的必要功能是必不可少的，這增加了電池充電器的成本和復雜性。
本發(fā)明提供了一種電子裝置，如電池充電器，緩解了現(xiàn)有電子裝置和/或現(xiàn)有電池充電器中存在的一個或多個獨立的問題。在一些方面，本發(fā)明總的來說提供了一種電池充電器，用于對不同類型的電池充電并能夠在交流電源交替源(alternate source)或直流電源交替源下運行。而且，在一些方面，本發(fā)明總的來說提供了一種電路，如電池充電電路，其在電源、電能儲存裝置如電池、電源開關裝置和控制裝置(包括微控制器)之一誤動作時不會運行。
另外，在某些方面，本發(fā)明總的來說提供了一種電路，如電池充電電路，其中電能儲存裝置，如充電狀態(tài)下的電池，導通電路；并在某些結構中，激活、啟動微控制器的運行和/或為微控制器提供動力。在這種結構下，即使例如電能儲存裝置向微控制器提供相對很小的動力(如充電狀態(tài)下的電池處于低電量或耗盡的狀態(tài))，電路(如電池充電電路)也會運行。
在一個方面，本發(fā)明提供了一種電池充電器，其通常包括可與電源和電池電連接并可對電池充電的電池充電電路，該電路包括電源開關裝置，可從電源供電以對電池充電；和控制裝置，用于使電路運行，該控制裝置與電路電連接并向電源開關裝置提供控制信號以控制電源開關裝置，電源、電池、電源開關裝置和控制裝置可通過電路電連接，以便當電源、電池、電源開關裝置和控制裝置之一誤動作時，電路不執(zhí)行對電池充電的運行。優(yōu)選地，電路以串聯(lián)方式電子地與電源、電池、電源開關裝置和控制裝置相連接。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種對電池充電的方法，該方法通常包括以下步驟提供電池充電器；將電池充電器連接至電源；將電池連接至電池充電器；電連接電源、電池、電源開關裝置和微控制器，以便當電池連接在電路中時，如果電源、電池、電源開關裝置和微控制器之一誤動作，電路不會執(zhí)行對電池充電的運行；對電池充電；監(jiān)視電路以確定何時電源、電池、電源開關裝置和微控制器之一有誤動作，并在電源、電池、電源開關裝置和微控制器之一誤動作時，阻止電路對電池充電。優(yōu)選地，電子地連接電源、電池、電源開關裝置和微控制器的步驟包括以串聯(lián)方式電子地連接電源、電池、電源開關裝置和控制裝置。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種電池充電器，其通常包括可與電源和電池相連接并可對電池充電的電池充電電路，和與電路電連接并控制電路的微控制器。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種電子裝置，如電池充電器，通常包括一個電路，例如電池充電電路，可為電能儲存裝置如電池，當電池連接至電路時，充電，電能儲存裝置能導通電路。該電子裝置可能包括一個微控制器，并且電能儲存裝置可以導通、激活、啟動運行和/或給微控制器提供動力以導通電路。
另一方面，本發(fā)明提供了一種方法，用于操作電子裝置，如電池充電器。該方法通常包括以下步驟提供電能儲存裝置，如電池；將電能儲存裝置連接至電路，如電池充電電路；并用電能儲存裝置激活微控制器。激活行為可能包括從電能儲存裝置向微控制器供電以激活該微控制器。
在另一方面，本發(fā)明總的來說提供了一個軟件程序，用于運行電子裝置，如電池充電器。
在本發(fā)明的某些方面，電池充電器會在交流電源交替源下連續(xù)運行，如交流電機、發(fā)電機、反相器和焊接機。
在本發(fā)明的某些方面，電池充電電路盡可能有效地為電池提供電流。
在本發(fā)明的某些方面，電池充電器能夠對同一個充電器中的兩種類型的鎳化學電池充電。
在本發(fā)明的某些方面，電池充電器能夠對兩種類型的鎳化學電池充電而無需任何特殊的識別電路和/或電子元件。
在本發(fā)明的某些方面，電源、電源開關裝置、電能儲存裝置和微控制器連接在一個電路中，以便當這些元件中任一個故障時，電路不運行和/或切斷(如電池充電電路不執(zhí)行對電池充電的運行)。
在本發(fā)明的某些方面，電能儲存裝置，如正充電的電池，激活(如向低壓電源供電)以導通電路(如電池充電電路)。
在本發(fā)明的某些方面，微控制器包括集成元件，其執(zhí)行電池充電器的許多必要功能，以降低電池充電器的成本和復雜性。
通過閱讀以下詳細說明、權利要求書和附圖，本發(fā)明的獨特特征和獨特優(yōu)勢對于本領域的技術人員會是很明顯的。


圖1是實現(xiàn)本發(fā)明的各方面的電子裝置，如電池充電器的透視圖。
圖2是電池充電器和電池充電電路的框圖。
圖3是圖2所示電池充電電路部分的示意圖。
圖4是圖2所示電池充電電路的一個替代結構的示意圖。
圖5是圖2所示電池充電電路的一個替代結構的示意圖。
圖6是用直流電源供電的電池充電電路的一個替代結構的示意圖。
圖7是圖3和圖4所示元件的放大視圖。
圖8-10是實現(xiàn)本發(fā)明的各方面的電子裝置的一個替代結構的示意圖。
在對至少一個本發(fā)明的實施例進行詳細介紹之前，應該認識到，本發(fā)明不限于在以下說明或附圖中所示的詳細結構和元件布置。本發(fā)明能夠用于其它的實施例并以各種方式實施。而且，應該認識到，這里所用的措辭和術語是為了說明的目的并不能認為是限制性的。這里所用的“包括”及類似的詞意味著要涵蓋其后所列出的項和與之相當?shù)钠渌棥?br> 具體實施例方式
圖1、圖2的框圖和圖3的示意圖說明了表達本發(fā)明的各方面的一種電子裝置，如電池充電器10。該電池充電器10可連接至任何類型的交流電源(未示出)，如交流電機、發(fā)電機、反相器、焊接機等等，用于給電池14充電。電池14可以是任意電壓的，如從9.6V(或更低)到24V(或更高)，并可以是任何類型的電池。在圖示的結構中，電池14是鎳鎘(NiCd)、鎳氫(NiMH)或鋰(Li)電池。電池充電器10包括支撐電池14的外殼16，和包括電路，如電池充電電路18，其可與電源和電池14連接，并且在圖示結構中，可用于對電池14充電。
電池充電電路18包括EMI濾波電路22(電容器C6，電感器L2)，其過濾電池充電器10運行時輸入電源的電子噪聲。電池充電電路18還包括橋式整流器26(二極管D1-D4)，其對經過EMI濾波電路22的交流電流(AC)和電壓進行整流或轉換為直流電流和電壓，用于產生適合于電池14的充電電流。輸入濾波器30(電容器C1)過濾或使由橋式整流器26的AC至DC整流功能產生的DC電壓(波動)平滑。
電池充電電路18還包括“補償調節(jié)器(buck regulator)”。該補償調節(jié)器包括電源開關裝置34(即MOSFET晶體管Q1)、整流器(二極管D7)、電感器(L1)和充電狀態(tài)的電池14。通常，電源開關裝置34電連接至輸入濾波器30并且除了在電子控制狀態(tài)下，像機械開關一樣起作用。應該認識到，在其它結構中(未示出)，另一個電子開關元件，如繼電器或SCR開關，或機械開關可以包括在電源開關裝置34中。
當電源開關裝置34關閉時，整流器(D7)“增壓(free wheel)”或導通，以連通電路。電源開關裝置34接通或切斷給電感器(L1)的電流和電壓。電感器(L1)具有磁性，與電池14的電容性合作以在電源開關裝置34關閉時儲存能量。
電池充電電路18還包括電流感應比較器電路46(電阻器R18、R17，電容器C10，電阻器R19，電容器C16、C9，電阻器R16、R15)以測量電池充電電流和向微控制器(U1)提供信息。微控制器(U1)是可編程的集成元件，其整合并控制電池充電器10的許多功能。微控制器(U1)監(jiān)視電池14充電前、中、后的狀態(tài)，并通過在充電前、中、后向補償調節(jié)器輸出控制信號來監(jiān)視和控制電池充電電路18的運行狀態(tài)。
電池充電電路18還包括電池斷開電路54(電阻器R4、R5，晶體管Q7，電阻器R30、R31，晶體管Q8)，如果電池充電器10未插在電源上或線路電壓太低，其就將電池充電器控制電路斷開。當電感器(L1)輸出端存在過高電壓時，過壓斷開電路58(晶體管Q6，電阻器R13，電容器C21)就關閉電源開關裝置34。
電源、電池14、電源開關裝置34和微控制器(U1)通過電池充電電路18電連接，以便當電池14連接至電池充電電路18時，如果電源、電池14、電源開關裝置34和微控制器(U1)中任一個誤動作，電池充電電路18將不會執(zhí)行對電池14充電的運行。
電池充電電路18還包括低壓饋電電路62(電阻器R29，電容器C5，電壓調節(jié)器VR1，電容器C8、C12)，其降壓、調節(jié)并提供低壓電源以向控制電路特別是微控制器(U1)供電。三倍壓電路66(電阻器R7、R8，電容器C2、C3、C4，二極管D8、D9、D10)產生取決于微控制器(U1)的低壓電源。三倍壓電路66向開關驅動器電路70(MOSFET驅動器U2，二極管D6，電容器C7，二極管D5，電阻器R3，二極管D12、D13，電阻器R6)供電。開關驅動器電路70輸出驅動信號以使電源開關裝置34根據(jù)從微控制器接收的控制信號開或關。開關驅動器電路70還傳輸和調節(jié)從微控制器(U1)到電源開關裝置34的要求狀態(tài)和電平的控制信號。
熱敏電阻感應電路74(電阻器R22、R23、R32，晶體管Q9)提供了識別連接至電池充電電路18的電池14類型(即NiCd或NiMH)的裝置。熱敏電阻感應電路74感應并調節(jié)來自NiCd電池或NiMH電池的熱敏電阻信號，以應用到微控制器(U1)(作為識別信號)。電池電壓A/D電路78(電阻器R27，晶體管Q5，電阻器R24、R25，電容器C14，電阻器R11)與微處理器(U1)合作完成電壓轉換功能。該轉換過程要求精確地測量電池14充電周期前和中的電壓。電池電壓A/D電路78與電池14電連接。用戶接口電路82(發(fā)光二極管LED，電阻器R1)向用戶提供反饋電池充電器10的狀態(tài)和電池充電過程。
以下段落描述獨立電路模塊的功能。每一個模塊代表一種電路功能。參考圖2的框圖和圖3的示意圖，其顯示了模塊的位置和內部連接信息。
EMI濾波器、橋式整流器、輸入濾波電路EMI濾波器22(電容器C6，電感器L2)、橋式整流器26(二極管D1-D4)和輸入濾波器30(電容器C1)提供了一種標準方法，用于將交流線電源轉換為“直流總線”電壓，該電壓被用作補償調節(jié)器(電源開關裝置34，整流器(二極管D7)，電感器(L1)和電池14)的輸入。
電源開關、整流器、電感器、電流感應比較器電路當電源開關裝置34(即MOSFET晶體管Q1)開啟時，電流由“直流總線”通過電感器(L1)供給電池14。電感器(L1)建立一個上升時間，并且在預定的峰值，電源開關裝置34關閉。在電源開關裝置34關閉的時刻，整流器(二極管D7)導通或者“增壓”以提供由整流器(二極管D7)、電感器(L1)和電池14組成的閉合回路。這使得電感器(L1)釋放其儲存的電能給電池14。電流衰減至預定的最小值，在該點，電源開關裝置34再次開啟，充電周期重復進行。
電流的開/關值是通過電流感應比較器電路46(電阻器R18、R17，電容器C10，電阻器R19，電容器C16、C9，電阻器R16、R15)的滯后控制確定的。微控制器(U1)包含集成比較器，其用于同其它電路元件一起執(zhí)行該功能。比較器的輸出由微控制器“門控制”以允許控制和監(jiān)視電源電路(EMI濾波器22、橋式整流器26、輸入濾波器30、電源開關裝置34、電感器(L1)、整流器(二極管D7))。微控制器(U1)控制電源電路以執(zhí)行電路開啟延遲、為測量電池電壓和溫度將電路關閉、充電終止。電源電路監(jiān)視也由微控制器(U1)執(zhí)行以檢測正確的接通時間和電源開關裝置34的頻率。比較器的門控信號是以一種不斷變化的脈沖串的形式，其用于調節(jié)電源開關裝置34的接通時間，該接通時間又調節(jié)充電電流。
三倍壓電路電路66(電阻器R7、R8，電容器C2、C3、C4，二極管D8、D9、D10)的元件起三倍壓器的功能。這通過接收來自以固定的50％的占空比和頻率運行的微控制器(U1)的兩路獨立互補的輸出來實現(xiàn)。三倍壓電路66產生一個取決于微控制器(U1)的具有足夠電平的低壓電源。該低壓電源用于向高壓端MOSFET驅動器電路(開關驅動器電路70)提供電壓。由于三倍壓電路提供一個13VDC電平(15VDC減去三個二極管D8-D10的壓降)，來自于微控制器(U1)的多個互補的5VDC方波信號被電容性地耦合。
這種方法提供了一種有力的錯誤防護手段。軟件控制固定的頻率方波輸出。如果由于任何原因微控制器(U1)誤動作、出現(xiàn)小故障或鎖定了，并造成軟件程序停止運行或運行不正常，方波就會停止或變化(非50％占空比)而且三倍輸出電壓(見于電容器C4)會衰減并落至低于由MOSFET驅動器(U2)確定的電壓閾值，從而關閉電源開關裝置34和充電電流。這種三倍壓的方法僅依賴50％的占空比維持方波，并且其也是依賴頻率的。如果微控制器(U1)在一個更快的時鐘頻率上運行，三倍壓電路66也將衰減并導致關閉。另外，三倍壓電路66只能提供一個特定值的電能。如果MOSFET開關驅動器(U2)以過高的頻率或過長的開啟時間運行，三倍壓器電平(見于電容器C4)將會耗盡并且電源開關裝置34將再次關閉而充電電流將終止。
開關驅動器電路三倍壓電路66向開關驅動器電路70或高壓端MOSFET驅動器電路70(MOSFET驅動器U2，二極管D6，電容器C7，二極管D5，電阻器R3，二極管D12、D13，電阻器R6)供電。高壓端開關驅動器電路70為電源開關裝置34提供需要的門電壓。該電壓需要高于在電感器(L1)檢測到的“直流總線”電壓大約10VDC。因此，實際上，電源開關裝置34的門電壓以10V疊加在電感器(L1)的直流電壓的端部。這使得電源開關裝置34成為完全增強的或開啟的。
MOSFET驅動器(U2)具有它自身的電荷泵功能以完成獲取電壓三倍變壓并將其疊加在“直流總線”電壓(二極管D6，電容器C7)上的任務。MOSFET驅動器(U2)還具有低壓和過流保護及反饋給微控制器(U1)的錯誤輸出信號。電阻器(R3、R10)設置電源開關裝置34的上升和下降時間以幫助控制開關損耗。電阻器(R6)是電流感應電阻器，用于提供附加的MOSFET保護(即差的電能質量、波動，等等)。
低壓饋電電路低壓饋電電路62(電阻器R29，電容器C5，電壓調節(jié)器VR1，電容器C8、C20)向微控制器(U1)和外部控制電路(電流感應比較器電路46，電池斷開電路54，低壓饋電電路62，三倍壓電路66，開關驅動器電路70，熱敏電阻感應電路74，電池電壓A/D電路78和用戶接82)提供調節(jié)過的5VDC電源。供給低壓饋電電路62的輸入的電源由正在充電的電池14提供。
電池斷開電路如果電池充電器10未插在電源上或線路電壓太低，電池斷開電路54(電阻器R4、R5，晶體管Q7，電阻器R30、R31，晶體管Q8)就將電池充電器控制電路(微控制器(U1)和外部控制電路)斷開。這樣如果電池留在電池充電器10內并且交流線電壓歸零或電池充電器10未插在電源上時，防止電池14放電。另外，當沒有電池連接在電池充電器10中時，電池充電器10僅使AC輸入降低幾毫瓦的電能。
過壓斷開電路當電感器(L1)的輸出端存在過壓情況時，過壓斷開電路58(晶體管Q6，電阻器R13，電容器C21)關閉電源開關裝置34。過壓斷開電路58電連接至開關驅動器電路70。當電池14在充電過程中從電池充電電路18中取出時和/或錯誤情況下會產生過壓情況。過壓斷開電路58經開關驅動器電路70通過對來自微控制器(U1)的控制信號進行“鉗位”來將電源開關裝置34關閉。
微控制器微控制器(U1)的功能是作為電池充電器10的“心臟”存在。微控制器(U1)是可編程的、并運行以提供五項主要功能在充電之前識別電池14；監(jiān)視并控制電源電路和供給電池14的充電電流；確定電池4充電時的電壓；確定電池14在充電前、中、后的溫度；向用戶發(fā)出電池充電器10的充電狀態(tài)信號。
應該認識到，在其它結構中(未示出)，由微控制器(U1)執(zhí)行的功能能夠由分離的電子元件和電路執(zhí)行。
電池電壓A/D電路電池電壓A/D電路78(電阻器R27，晶體管Q5，電阻器R24、R25，電容器C14，電阻器R11)將模擬電池電壓轉換為數(shù)字表示以被微控制器(U1)處理。它基于雙斜率模擬至數(shù)字轉換器技術，由此電容器(C14)先在固定長度的時間由已知的基準電壓充電(積分)，然后向同樣已知的基準電壓放電(反積分)。電容器(C14)向基準電壓放電的時間被微控制器(U1)測量并轉換為電池電壓。
熱敏電阻感應電路熱敏電阻感應電路74(電阻器R22、R23、R32，晶體管Q9)調節(jié)并提供施加和移除測量鎳鎘和鎳氫電池熱敏電阻阻抗所需的電壓電源的能力?；阪囨k和鎳氫電池具有不同的熱敏電阻阻抗值的事實，當電壓電源施加到電池14時，通過熱敏電阻產生的電壓降是不同的。電壓降由微控制器(U1)內電路板上的A/D轉換器測量出，并且將結果與存儲在微控制器(U1)中的計算值進行對比。從對比結果得出確定電池化學特性(鎳鎘或鎳氫)、電池14的溫度和熱敏電阻是否斷開或短接的能力。
用戶接口用戶接口82(發(fā)光二極管LED，電阻器R1)向用戶發(fā)出電池充電器10的充電狀態(tài)的信號。用戶接口82是形式為發(fā)光二極管(LED)的裝置。LED的狀態(tài)有“滅”、“亮”和“閃爍”。當沒有電池時，當電池充電器處于充電就緒狀態(tài)時，當充電完成時，或在充電維持中，LED是滅的。在充電過程中，LED是亮的。當電池14太熱或太涼而不能充電時，LED是閃爍的。
電路工作當電池14放入并且電池充電器10插到電源上時，其運行狀態(tài)如下電池14被放入電池充電器10內。電壓調節(jié)器(VR1)和相關的電路開啟并向微控制器(U1)提供調節(jié)過的5VDC。微控制器(U1)初始化一個啟動序列。經過一個延遲之后，三倍壓電路66運轉至達到它的大約為13VDC的穩(wěn)定態(tài)電平，以使MOSFET驅動器(U2)擺脫低壓鎖定狀態(tài)。微控制器(U1)門控(gates)充電電流比較器為“開”，而且一個5VDC信號倍供給MOSFET驅動器(U2)，MOSFET驅動器(U2)又在電源開關裝置34(即MOSFET晶體管Q1)上從門到電源提供一個12V信號。電源開關裝置34開啟，使電流開始經電感器(L1)流入電池14。
在啟動過程中，熱敏電阻感應電路74根據(jù)電池14的熱敏電阻值，識別連接至電池充電電路18的電池14的類型(即鎳鎘或鎳氫)。熱敏電阻感應電路74將電池類型識別信號提供給微控制器(U1)，以便微控制器(U1)能夠控制電池充電電路18以適于給定電池類型的方式對電池14充電。
電流感應比較器電路46監(jiān)視電流電平并適當?shù)亻_啟和關閉電源開關裝置34，以調節(jié)電流。在關閉時間內，三倍壓電路66補充電容器(C4)的電荷，以保持必要的電壓電平為高。微控制器(U1)監(jiān)視電池14的電壓和溫度以在適合電池14類型(即鎳鎘或鎳氫)的時間(終止點)終止充電過程。
如果電池14從電池充電器10取出，過壓斷開電路58將立即關閉電源開關裝置34，以阻止在輸出端出現(xiàn)高電壓。低壓饋電電路62的輸入端的電阻器(R29)和電容器(C5)用于在調節(jié)過程中保護低壓饋電電路62的電壓調節(jié)器(VR1)。
電池充電器10的一個獨特特征是控制和感應電路是經微控制器(U1)與電池充電電路18串連。如上所述，某些其它現(xiàn)有的電池充電器使用拓撲結構，其充電和控制元件是分離的。在這樣的現(xiàn)有充電器中，印刷電路板或電池上的一個故障會導致不可控制的充電，從而造成過充電。
當沒有使用卻插在電源上(與電源連接)時，電池充電器10實際上時是關閉和沒有供電的。當連接在交流電源上時，微控制器(U1)沒有機會被損壞或鎖定(即由于差的電源質量(電壓尖脈沖和/或波動))。這是因為控制電路和微控制器(U1)從電池14接收電源，而沒有電池存在。控制電路，包括微控制器(U1)是關閉的并且與任何電源斷開。
當電壓施加到輸入電源時，除非電池14連接在電池充電電路18中，電池充電電路18將保持不激活狀態(tài)，并僅從交流線輸入電源耗用幾毫瓦電能。當電池14連接到直流輸出時，電池充電電路18成為可運行的。因為電池充電電路18保持不激活狀態(tài)直到連接上電池14，所以電池充電電路18是非常高效的，即使電池充電器10連接在交流線但沒放電池或沒用于給電池14充電。
因為電池14被用作包括微控制器(U1)的控制電路的電源，當電池14被放入時，電池充電電路18成為激活的。電池14供電給低壓饋電電路62，低壓饋電電路62又供電給微控制器(U1)。當微控制器(U1)激活時，在阻止或開始給電池14充電之前，經電池電壓A/D電路78和熱敏電阻感應電路74，微控制器(U1)對電池14進行檢測和/或調節(jié)。如果充電開始，微控制器(U1)向開關驅動器電路70發(fā)出信號，以開始將電源開關裝置34開啟和關閉，從而經補償調節(jié)器(電源開關裝置34，整流器(二極管D7)，電感器(L1)和電池14)產生充電電流。如果微控制器(U1)沒有向開關驅動器電路70發(fā)出信號，電池充電電路18和電源開關裝置34保持不激活狀態(tài)。因為從微控制器(U1)發(fā)出的開/關信號被用于產生給開關驅動器電路70的電能，如果開關驅動器電路70沒有電能，電源開關裝置34就不能開啟。
圖4表示包括電池充電電路18’的電池充電器10’的另一種結構。共有的元件用同樣的參考數(shù)字標識。電池充電電路18’與上述電池充電電路18相似，其不同在于以下幾點(1)電池充電電路18’不包括電容器(C12)；(2)過壓斷開電路58’不包括電容器(C21)；(3)開關驅動器電路70’不包括電阻器(R10和R14)和電容器(C13)；和
(4)熱敏電阻感應電路74’包括TEMP SENSE(溫度感應)#2。
電池充電電路18’的運行狀況上述電池充電電路18的運行狀況相似。
圖5也表示表達本發(fā)明的各方面的另一種結構。在這種結構中，即使在電池充電器10”中放入一塊深度放電的電池14，電池充電器10”也會運行。例如，如果電池14的初始電壓至少是0.5伏，電池充電器10”也會運行。
對于圖5所示的結構，三倍壓電路66’還包括與輸入濾波器30電連接的電阻器R20和與電容器C4電跨越連接的齊納二極管D14。由R20產生的連接使得電流從輸入濾波器30流向三倍壓電路66’，并由此使得從交流電源向充電電容器C4供電。齊納二極管D14保持或冠以(cap)跨越電容器C4的電壓至齊納二極管擊穿電壓(如15伏)。該冠加電壓是使開關驅動器電路70的MOSFET驅動器U2運行所必需的電壓。由于從輸入濾波器30提供的電能，由三倍壓器66’提供的電源信號電壓是不依賴微處理器U1的輸出電壓的。因此，三倍壓電路66’并非是真的三倍壓器，而是電壓調節(jié)器或控制器。
在運行狀態(tài)下，當電池14放入電池充電器10時，電壓調節(jié)器和相關電路開啟并產生經調節(jié)的Vcc信號。該Vcc信號以類似于上述前一個結構的方式供電給或激活或啟動微控制器U1的運行。在圖示結構中，如果從低壓電源的電壓(即Vcc)足以發(fā)動微控制器U1，微控制器U1將會運行。例如，如果微控制器U1需要一個最小三伏的電壓以運行，那么發(fā)動微控制器U1就只需一個三伏的Vcc，而且由此，電池14只需一個三伏的電壓以使電池充電電路18”運行。再進一步，如果微控制器U1需要一個最小一伏的電壓以運行，那么發(fā)動微控制器U1就只需一個一伏的Vcc，而且由此，電池14只需一個一伏的電壓以使電池充電電路18”運行。
然而，需要一個比微控制器U1的Vcc電壓高的電壓來運行或驅動MOSFET驅動器U2。如上所述在其它結構中，微控制器U1的輸出被加到三倍壓電路66’以控制三倍壓器66’。但是，與電池充電器10或10’不同，額外的電能從輸入濾波器30提供給電容器C4，而且三倍壓器66’產生必需的電能或電壓信號以使開關驅動器70運行。因此，即使電池14處于深度放電狀態(tài)(如只有低至一伏的電壓)，只要電池14有足夠的電壓發(fā)動微控制器U1，電池充電器10”就會給電池14充電。
圖6示意性地說明了體現(xiàn)本發(fā)明各方面的另一個電池充電器10。電池充電器10可與任何類型的直流電源或供應源(未示出)連接，包括車載直流電源(如汽車點火器插座)。電池充電器10對電池14充電，電池14可以是任意電壓，例如從9.6V(或更低)到24V(或更高)中的之一電壓，并可以是任何電池類型。與電池充電器10類似，電池充電器10被設計成同時要有一個直流電源或輸入Vin’和電池14存在才啟動充電。這樣如果充電器10插在電源上并且不存在電池，會保持電流消耗是低的。它還確保每次放入電池而加電時，微控制器U1’(在下面論述)被復位。
對于圖6所示的結構，電池充電電路18通常包括輸入電路100’(二極管D1’、電容器C1’和變阻器Z1’)、升壓電路105’(電阻器R1’、R2’、R6’、R7’、R8’、R9’、R31’、R32’、R33’、R38’、R39’、R40’和R44’、電容器C2’、C3’、C4’、C11’、C21’、C22’、C23’和C24’、電感器L1’、二極管D2’、齊納二極管Z4’、場效應晶體管Q1’和Q10’、晶體管Q11’、Q12’和Q13’、驅動器U2’)、補償電路110’(晶體管Q2’、二極管D3’和D4’、電感器L2’)、電流調節(jié)電路115’(晶體管R15’、R16’、R17’、R18’和R19’、電容器C9’和C10’)、電源電路120’(電阻器R4’、R5’、R28’、R29’和R30’、電容器C7’、C8’和C12’、晶體管Q7’和Q8’、電壓調節(jié)器VR1’、齊納二極管Z22’)、電池A/D電路125’(電阻器R24’、R25’和R27’、電容器C14’和C16’、晶體管Q5’和二極管D8’)、熱敏電阻感應電路130’(電阻器R22’、R23’、R26’、R35’和R36’、晶體管Q9’)、充電控制電路135’(電阻器R10’、R12’、R13’、R14、R20’和R34’、電容器C5’、C13’和C15’、晶體管Q3’、Q4’和Q6’、二極管D5’、D6’和D7’、齊納二極管Z3’)和微控制器電路(電阻器R11’、R21’、R42’和R43’、電容器C18’、C19’、C20’和C25’、微控制器U1’、LED1)。
以下段落描述了各個電路模塊的功能。每一個模塊代表一種電路功能。參考示意圖(圖6)，其顯示了模塊位置和內部連接信息。
輸入電路輸入電路包括二極管D1’、電容器C1’、變阻器Z1’和裝有保險絲的電源線(未示出)。二極管D1’阻止由升壓電路105’產生的電能通過直流電源(如車載電池)，并阻止電池系統(tǒng)從C1’耗用電能。來自直流電源的電流在Vin+處經二極管D1’流向電容器C1’。電容器C1’充電至低于Vin+電平的電壓(如約0.4V)。當晶體管Q1’和Q10’開啟時，電容器C1’幫助提供升壓電路105’所需的大電流。電容器C1’優(yōu)選地是一個低ESR高波動電流電容器，其在高度充電/放電時只有較低溫度上升而被選用。變阻器Z1’吸收可能在從直流電源輸入產生的電壓尖峰值。電源線包括車載適配器插頭、保險絲和SPT-2電纜。如果充電器輸入時發(fā)生短路，保險絲會保護車載電子系統(tǒng)。
在一個結構中，充電器輸入是由線繩裝置插頭保險絲保護的，以防止車載電子系統(tǒng)的損壞，并保護接在插頭上的每一個外部裝置，如充電器和電線。當放生輸出短路時，電路中的另一個元件，如Q2’，必定首先出現(xiàn)故障。
升壓電路對于升壓電路105’，驅動器U2’控制晶體管Q1’和Q10’的導通以維持在電容器C4’和C11’處為期望的電壓。驅動器U2’經分壓器(電阻器R7’和R9’)可檢測到在電容器C4’處的一部分電壓。驅動器U2’檢測到的電壓與一個內部基準電壓進行比較。驅動器U2’以一個由電阻器R6’和電容器C3’設定的頻率循環(huán)開啟晶體管。這些循環(huán)的頻率優(yōu)選地設置為高于兩倍的最大充電頻率，以減少電路中的干擾和噪聲。每一個循環(huán)，驅動器U2’保持晶體管Q1’和Q10’輸出足夠長以控制電容器C4’的電壓為期望的電平。如果直流輸入低于保持充電所需的電壓(如九伏)，調節(jié)器U2’就產生使裝置不運行的內部斷開。
由于晶體管Q1’和Q10’導通，電流從輸入電路流經電感器L1’和晶體管Q1’或Q10’。電能儲存在電感器L1’的磁場中。當每一個循環(huán)中晶體管關閉時，這些電能的大部分經二極管D2’被卸到電容器C4’和C11’。晶體管Q1’和Q10’并聯(lián)用于保持其內部溫度更低。
升壓轉換器的電流模式運行可以通過增加斜率補償電路、并且通過利用串聯(lián)增加電阻器R44’來增加電流感應電阻R1’的值得到提高，該斜率補償電路包括晶體管Q11’、電容器C22’和電阻器R38’、R39’。斜率補償電路將加在振蕩器電容C3’上的電壓的一部分注入調節(jié)器U2’(管腳3)的電流感應輸入。輸入信號幫助使晶體管Q1’和Q10’在由電阻器R6’和電容器C3’確定的頻率上開關。電流感應電阻器R1’和R44’的阻值越大，就需要越多的電感器L1’充電電流導入到驅動器U2’并允許更好的反復循環(huán)運行調整。電容器C21’的增加放慢了電流感應輸入響應，以減少電路中的噪聲影響。
兩個存儲電容器C4’和C11’優(yōu)選地是低ESR高波動電流電容器，用于向補償電路110’提供充電電流。該兩個電容器用于提高波動電流容量和保持內部溫度更低。當然，任何數(shù)量的電容器都可以使用。
電阻器R1’和R44’與晶體管Q1’和Q10’控制升壓電路105’在任何時刻都關閉直到通過設置微控制器U1’為高(管腳18)從而微控制器U1’允許電路18運行。這樣，除非放入一個電池，一直保持從直流電源耗用的電流為最小值。
電路中的地平面是這樣設計的，所有的升壓面都一起連結在J2的末端(Vin-)。因此，高電流升壓面可以從驅動器U2’接地點分離開。
補償電路補償電路110’將電能輸送給正在充電的電池。當晶體管Q2’開啟時，電流從電容器C4’或C11’流經晶體管Q2’，經電感器L2’和二極管D4’到電池14。在存儲電能的電感器L2’內建立一個磁場。當晶體管Q2’關閉時，隨著電流從電感器L2’流向電池14和二極管D3’，該電能釋放給電池14。晶體管Q2’在由電流調節(jié)電路(在下面論述)確定的頻率上開關。如果直流電源被取掉，二極管D4’阻止電池14向電池電路18供電。
電池電路18這樣設計，晶體管Q2’由微控制器U1’驅動。如果電池14取出，微控制器U1’失去電源，晶體管Q2’保持關閉。補償電路110’和充電控制電路135’的接地點是共同的，并從其它接地點分離開。而且，充電電流經過電阻器R15’流經該接地點。該接地點在J2’處與其它接地點連接。
電流調節(jié)電路對于電流調節(jié)電路115’，由于充電電流流經電池14，在電阻R15’上形成一個電壓。微控制器U1’的內部比較器利用這個電壓控制充電電流為開或關。電阻器R15’上的電壓經電阻器R16’和電容器C9’濾波。比較器基準和反饋電平由電阻器R17’、R18’和R19’設定。電容器C10’對在電阻器R17’上形成的基準電壓進行濾波。
電源電路電源電路120’由直流電源Vin’驅動。還必須將充電的電池14提供給電池充電器10以運行。當放入電池14時，晶體管Q7’導通，晶體管Q7’又使晶體管Q8’導通。來自于直流輸入的電流提供電壓給調節(jié)器VR1’，其提供經調節(jié)的Vcc(如五伏)。如果電池電壓大于一個低電壓(大約2伏但甚至低至最小約0.5伏)并且電流大于一個低電流(大約800毫安培)，晶體管Q7’就使電路運行。這使得深度放電的電池可以充電。另外，晶體管Q7’被設計為僅從留在未通電充電器中的充過電的電池中耗用1mA至2mA。
電池A/D電路對于電池A/D電路125’，電池電壓利用微控制器的A/D輸入和由電阻器R24’、R25’、電容器C14’、晶體管Q5’組成的電路來測量。當測量電池電壓時，充電器的運行被打斷以獲得一個更精確的測量結果。電容器C14可以經電阻器R24’和R25’充電至某一確定的電平，然后通過電阻器R25’和晶體管Q5’放電。比較電容器C14的充電和放電速率可更好地分辨電池的真實電壓。利用箝位電容器C14(如約5.5伏)，二極管D5’用于在高電壓時保護微控制器U1’。
熱敏電阻感應電路對于熱敏電阻感應電路130’，利用熱敏電阻感應電路130’產生電池14的溫度讀數(shù)。當微控制器U1復位之后時，在末端J5’和J6’之間的電壓被測量出。測量結果顯示是否放入了鎳鎘或鎳氫電池，或熱敏電阻連接是否開路。電池14的溫度從管腳J5’的電壓推出。電壓由電阻R22’、熱敏電阻(對應于鎳鎘電池)或電阻R23’、熱敏電阻(對應于鎳氫電池)構成的分壓器產生的。
充電控制電路充電控制電路135’控制Q2’的導通。微控制器U1’可控制地開關晶體管Q2’、Q3’和Q4’。晶體管Q3’和Q6、電阻器R10’、R12’、R13’和R14，二極管D5’和電容器C5’快速地開啟和關閉晶體管Q2’以減少開關損耗。僅當晶體管Q6’驅動電路激活時，晶體管Q2’被開啟。電容器C13’、C15’、二極管D7’、D8’和電阻器R34’組成一個倍壓電路，其驅動晶體管Q6’。該倍壓電路要求微控制器U1’的管腳19從Vcc振蕩到0伏，以在齊納二極管Z3’產生一個大于Vcc的電壓(如約6.2V)。該電壓使齊納二極管Z3’和晶體管Q6’導通并使晶體管Q2’控制電路完整。
微控制器電路對于微控制器電路135’，微控制器U1’利用從充電器的其它部分，如電池A/D電路125’和熱敏電阻感應電路135’得到的信息來控制充電。在加電、激活或啟動運行時，微控制器U1’使熱敏電阻感應電路130’可運行，從該電路讀取信息，并確定電池14的類型。如果沒有感應到熱敏電阻，在充電電路可運行之前，將運行停止。
微控制器U1’還計算電池14的溫度。在圖示的結構中，如果電池14介于5℃到45℃之間，正常的快速充電將被允許。如果電池低于-10℃或高于60℃，則進行點滴式充電(trickle charge)。在快速充電和點滴式充電之間的溫度時，對電池進行階梯式充電。微控制器U1’還利用電池A/D電路125’測量電池14的電壓。
微控制器U1’使電流調節(jié)電路115’中的比較器可運行，使管腳19’振蕩并開啟晶體管Q6’。其還通過設定管腳18’為高使得升壓電路105’運行。在這一點，經晶體管Q2’開始進行充電。
除了在計算間隙(如5秒)進行測量時，微控制器U1’的電流調節(jié)電路115’獨立地運行。由電阻器R42’和R43’構成的分壓器允許在10伏電源以下運行。微控制器U1’經該由電阻器R42’和R43’構成的分壓器測量在電容器C1’的輸入電壓。如果電壓降至低于10伏，補償電路110’在電流調節(jié)限制之外運行。這使得充電器10在輸入電壓低至9伏時也可運行。
微控制器電路135’和其它的噪聲敏感電路，如熱敏電阻感應電路130’和電池A/D電路125’，具有分離的低電流接地點，該接地點與其它接地點在管腳J2’處連接。
為了開始向電池14充電，電源電路120’和微控制器U1’都必須正確地運行。如果充電控制電路135’中的倍壓器沒有被微控制器U1’驅動，那么Q2’不能被開啟。當微控制器U1’在放入電池14而被復位時，其經電阻器R41’和晶體管Q13’使升壓電路105’可運行。如果電池14不存在，補償電路110’的電壓將比直流電源低。而且，如果直流電源電壓低于9伏，電路將不會運行。
如上所述，電池充電器10連接至電源，如一個直流或交流電源，以對電池14進行充電。當連接至充電器10時，電池14的殘余電壓，通過低壓電源62或電源電路120’供電給微控制器U1’，或激活或啟動圖示結構中微控制器U1’的運行。微控制器U1’依賴于特殊的結構，又控制晶體管Q1或Q2’，以從電源向電池14提供電能。
圖8表示體現(xiàn)本發(fā)明的各方面的電子裝置200的另一種結構。電子裝置200包括微控制器204，如上面所述的U1或U1’。微控制器204與電能儲存裝置208連接。
在某些結構中，電能儲存裝置208允許、激活、啟動微控制器204的運行(如電能儲存裝置208向微控制器提供信號)。在某些結構中，電能儲存裝置208供電給或啟動微控制器204(如電能儲存裝置208向微控制器204提供電壓、電流、電壓信號或電流信號)。
在某些結構中，當電能儲存裝置208與電子裝置200連接時(如在此期間或之后)，電能儲存裝置208能夠允許、激活、啟動微控制器204的運行或發(fā)動微控制器204。在某些結構中，電能儲存裝置208可與電子裝置200連接，并且電能儲存裝置208在運行(例如，在操作者控制之下，(如通過電能儲存裝置208中的開關、元件等等))之后，能夠允許、激活、啟動微控制器204的運行或發(fā)動微控制器204。
電子裝置200還包括可運行電路212，即在上述結構中所示的子電路，至少它的一部分被微控制器204控制?？蛇\行電路212被用于從電源200接收電能并產生和輸出至少一個電路信號224。可運行電路212可能包括開關216。一旦電能儲存裝置208允許、激活、啟動微控制器204的運行或發(fā)動微控制器204，微控制器204控制可運行電路212(如通過輸出信號給至少可運行電路212的一部分)。在某些結構中，電能儲存裝置208允許、激活、啟動微控制器204的運行或發(fā)動微控制器204，并向可運行電路212供電(具有或不具有來自電源220的電能)以產生和輸出電路信號224。
在某些結構中，電能儲存裝置208可能引起微控制器204(如可以使微控制器204不激活)關閉可運行電路212以停止產生和輸出電路信號224。在某些結構中，電能儲存裝置208可以使可運行電路212不激活以停止產生和輸出電路信號224。在某些結構中，電能儲存裝置208激活開關216移動到一個位置以切斷來自電源220的供電。然后在這樣的結構中，可運行電路212停止運行及產生和輸出電路信號224。
在運行中，電能儲存裝置208與電子裝置200相連接。電能儲存裝置208允許、激活、啟動微控制器204的運行或發(fā)動微控制器204。微控制器204激活并控制可運行電路212以產生電路信號224。在某些結構中，電路信號224從電源220向電能儲存裝置208提供電能(在可運行電路212和電能儲存裝置208之間用虛線表示)以給電能儲存裝置208再充電或補充至可運行狀態(tài)。在其它結構中，電路信號224是由電子裝置200輸出的關聯(lián)信號(在下面論述)或允許、激活、啟動其它裝置、元件或系統(tǒng)的運行，以執(zhí)行特定的功能。當相關的運行完成時，在操作者的控制下(如通過開關、其它用戶接口等)，在電能儲存裝置208的控制下，等等，可運行電路212可以在微控制器204的控制下停止運行。
在一個結構中，電子裝置200是電池充電器，如上面所述的電池充電器10、10’、10”或10。在某些結構中，電能儲存裝置208是電池，如上面所述的電池14，將被電池充電器充電。而且，在這樣的結構中，可執(zhí)行電路212是電池充電電路，如電池充電電路18，其可運行產生電路信號224以給電池充電(如從電源220向電池提供電源以給電池充電)，如同在可運行電路212(如電池充電電路)和電能儲存裝置208(如正在充電的電池)之間用虛線表示的。
在這個結構中，如上所述關于電池充電器10、10’、10”或10，當電池連接到電子裝置200時，電池向微控制器204供電以允許、激活或啟動微控制器204的運行。微控制器204控制可運行電路212(電池充電電路)，例如，通過輸出控制信號激活開關216，以使可運行電路212從電源220向電池傳輸電能給電池充電。根據(jù)由微控制器204、可運行電路212的元件、電能儲存裝置208等提供的充電終止程序(如在充電結束時、發(fā)生故障時，等等)，可運行電路212可以停止運行。在這樣的結構中，電池充電器可以用于對某種裝置的電池充電，如動力工具、移動電話、視頻設備、其它的電池供電裝置，等等。
在其它結構中，電子裝置200可以是另一種類型的電子裝置，如立體聲收音機、視頻磁帶錄象機、數(shù)字視頻硬盤播放器、數(shù)字視頻錄象機、電視機、小型硬盤播放器、磁帶重放機、MP3播放器、計算機、移動電話、咖啡壺、烤面包機、攪拌機、面包機、食品加工機、烤箱、洗碗機、微波爐、電爐、其它的電子設備、動力工具，等等。在這樣的結構中，可運行電路212是與電子裝置200相關聯(lián)的可運行電路(如音頻電路、視頻電路、家用電路、工具電路，等等)。至少可運行電路的一部分被微控制器204控制(當微控制器被電能儲存裝置208允許、激活、啟動或供電時)以輸出電子裝置200的相關的電路信號224，如可運行電路212開啟并輸出相關的電路信號224(從可運行電路212延伸用帶箭頭的虛線表示)(電池充電、產生音頻/視頻信號、沖咖啡，等等)。當相關的運行完成時(電池充電完畢、音頻/視頻信號(歌曲、影片等)結束、咖啡沖好等)，在微控制器204的控制下、在操作者的控制(如通過開關、其它的用戶接口等)下、在電能儲存裝置的控制下等等，可運行電路212可以停止運行。
在其它結構中，電能儲存裝置208可以是或可以包括電池(上述要充電的電池、或獨立的電池或電源)、電容器、電感器、變壓器、磁體或任何其它能夠儲存電能和/或向微控制器204提供信號的裝置、元件或系統(tǒng)。
電能儲存裝置208還可以是或可以包括電能發(fā)生裝置，如壓電元件。通過按鈕或開關操作、通過將電能儲存裝置208與電子裝置200連接等，這樣的電能儲存裝置208可以產生信號以允許、激活、啟動微控制器204的運行或發(fā)動微控制器204。
如上所述，電源220可以是交流(AC)或直流(DC)。電源220還可以是燃料的、太陽能電池、燃料電池或任何其它能夠向可運行電路212提供電能的裝置、元件或系統(tǒng)。
典型地，電子裝置、儀表和其它電子控制系統(tǒng)保持與電源220連接(如操作者保持電子裝置200插在墻上的插座上)。在本發(fā)明的各方面，電子裝置、儀表和系統(tǒng)，當與電源連接時，現(xiàn)在只從電源220耗用幾毫瓦電能直到電能儲存裝置208允許、激活、啟動微控制器204的運行或發(fā)動微控制器204，然后微控制器204控制可運行電路212。這提供了能源節(jié)約、環(huán)境保護等等。對于存儲相對有限的電源，如電池、燃料、燃料電池、太陽能電池等，在有些裝置用于遙遠的地區(qū)時(遠離線路電源、遠離電源補給站(氣站)、極短的電源補充時間(即對于太陽能電源，天氣惡劣、晚上等等))，能量節(jié)約可能是很重要的。
這種電子裝置的一個例子是燃料供應的、發(fā)電機供電的電池充電器，如在2001年8月28日提交的，名稱為“PORTABLE BATTERYCHARGER(便攜式電池充電器)”，申請?zhí)枮?9/941,192的未決美國專利申請中公開的，該申請以引用方式融入本說明書。這樣的電池充電器可以是電子裝置200，并且電能儲存裝置208可以是要充電的電池。在這樣的結構中，一旦允許、激活、啟動微控制器204或發(fā)動微控制器204，其可以操作電子點火器(未示出)以啟動從發(fā)電機經充電電路給要充電電池的電源供給。在充電結束時，發(fā)電機可以自動關閉。這種運行將存儲便攜式電池充電器的燃料供應。
如圖8中以仿真方式所示，在另一種結構中，微控制器204、電能儲存裝置208和可運行電路212可以與電子裝置合為一體作為一個系統(tǒng)228。系統(tǒng)228可以包括上述任意電子裝置。
在運行中，在這樣的結構中，系統(tǒng)228被激活(如按下“開”按鈕、利用計時器等)以允許、激活、啟動微控制器204的運行(如電能儲存裝置208向微控制器204提供信號、電能等)。微控制器204又控制可運行電路212以運行系統(tǒng)228(如電池充電、產生音頻/視頻信號、沖咖啡等)。
在另一個結構中，電子裝置228可以是適配器，其連接在電源220和另一個電子裝置(未示出)之間，如立體聲收音機、視頻磁帶錄象機、數(shù)字視頻硬盤播放器、數(shù)字視頻錄象機、電視機、小型硬盤播放器、磁帶重放機、MP3播放器、計算機、移動電話、咖啡壺、烤面包機、攪拌機、面包機、食品加工機、烤箱、洗碗機、微波爐、電爐、其它的電子設備、動力工具，等等。例如，電子裝置200可以包括插頭(未示出)，用于連接在墻壁插座上，和插孔(未示出但類似于墻壁插口)，用于接入其它電子裝置的電源線(未示出)。
在這樣的結構中，電子裝置228包括電能儲存裝置208、微控制器204和可運行電路212。在運行中，可運行電路212從電源220接收電能并且可運行以從電源向其它電子裝置輸送電能，從而使其它電子裝置運行。
在一個結構中，其它電子裝置可以通過遙控來運行，并且適配器電子裝置228可以包括必需的電路，用于接收來自遙控裝置的信號(如紅外線端口和相關電路用于接收來自遙控器的紅外線信號)。在這樣的結構中，遙控信號使電能儲存裝置208允許、激活、啟動微控制器204的運行或發(fā)動微控制器204。然后微控制器204控制可運行電路212以從電源220向其它電子裝置輸送電能。
在其它結構中，適配器電子裝置228可以包括按鈕、開關等，用于使電能儲存裝置208允許、激活、啟動微控制器204的運行或發(fā)動微控制器204，然后微控制器204控制可運行電路212。
這樣的適配器允許使用當前市場上的產品，如立體聲收音機、視頻磁帶錄象機、數(shù)字視頻硬盤播放器、數(shù)字視頻錄象機、電視機、小型硬盤播放器、磁帶重放機、MP3播放器、計算機、移動電話、咖啡壺、烤面包機、攪拌機、面包機、食品加工機、烤箱、洗碗機、微波爐、電爐、其它的電子設備、動力工具，等等。這些現(xiàn)有的產品可以經過改進以適應本發(fā)明提供的能源節(jié)約、成本節(jié)約等。
圖9表示實施本發(fā)明的各方面的電子裝置300的另一種結構。電子裝置300是并聯(lián)布置的。電子裝置300可以包括除圖所示路徑之外的附加的并聯(lián)路徑而且不限于所示的三個并聯(lián)路徑。電子裝置300包括微控制器304，如上面所述的U1或U1’。微控制器304可與多個電能儲存裝置308連接。
在某些結構中，單個電能儲存裝置308允許、激活、啟動微控制器304的運行等(如電能儲存裝置308向微控制器304提供信號)。在某些結構中，電能儲存裝置308供電給或啟動微控制器304(如電能儲存裝置308向微控制器304提供電壓、電流、電壓信號或電流信號)。
在某些結構中，當電能儲存裝置308與電子裝置300連接時(在此期間或之后)，單個電能儲存裝置308能夠允許、激活、啟動微控制器304的運行或發(fā)動微控制器304。在某些結構中，電能儲存裝置308能夠與電子裝置300連接，并且在經過一個運行(例如，在操作者控制下(如通過電能儲存裝置308中的開關或任何元件))后，電能儲存裝置308能夠允許、激活、啟動微控制器304的運行或啟動微控制器304。
電子裝置300還包括多個可運行電路312，即上述結構中所示的子電路，至少其中的一部分被微控制器304控制。替代地，電子裝置300可以包括一個可運行電路，其由多個獨立的可運行子電路312組成。每一個可運行電路312用于從電源320接收電能并產生和輸出電路信號324。每一個可運行電路312可以包括開關316。一旦電能儲存裝置308允許、激活、啟動微控制器304的運行或發(fā)動微控制器304，微控制器304控制相應的可運行電路312(如通過向至少相應可運行電路312的一部分輸出控制信號)。替代地，一旦電能儲存裝置308允許、激活、啟動微控制器304的運行或給微控制器304上電，微控制器304控制一個以上的可運行電路312(如通過向至少相應可運行電路312的一部分輸出控制信號)。
在某些結構中，電能儲存裝置308可以使微控制器304控制一個以上的可運行電路312(或可運行子電路)。在某些結構中，電能儲存裝置308允許、激活、啟動微控制器304的運行或給微控制器304上電，并向相應的可運行電路312(具有或沒有來自電源320的電能)提供電能以產生和輸出相應的電路信號324。
在某些結構中，電能儲存裝置308可以使微控制器304(如可以不激活微控制器304)關閉可運行電路312從而停止產生和輸出電路信號324。在某些結構中，電能儲存裝置308可以不激活相應的可運行電路312從而停止產生和輸出相應的電路信號324。在某些結構中，電能儲存裝置308激活相應的開關316以移至一個位置，切斷來自電源320的供電。在這樣的結構中，相應的可運行電路312停止運行及產生和輸出相應的電路信號324。
在運行中，電能儲存裝置308(或一個以上的電能儲存裝置308)與電子裝置300連接。電能儲存裝置308允許、激活、啟動微控制器304的運行或發(fā)動微控制器304。微控制器304激活并控制相應的可運行電路312以產生相應的電路信號324。在某些結構中，電路信號324從電源320向電能儲存裝置308提供電能(在可運行電路312和電能儲存裝置308之間用虛線表示)，以給電能儲存裝置308再充電或補充至可運行狀態(tài)。在其它結構中，電路信號324是由電子裝置300輸出的相關信號(在下面論述)或者允許、激活、啟動另一個裝置、元件或系統(tǒng)的運行以執(zhí)行特定的功能。當相應的運行完成時，在微控制器304的控制下、在操作者的控制下(如通過開關、其它用戶接口等)、在電能儲存裝置308的控制下等，可運行電路312可以停止運行。
在一個結構中，電子裝置300是電池充電器，如上面所述的電池充電器10、10’、10”或10。在某些結構中，至少一個電能儲存裝置308是電池，如上面所述的電池14，將被電池充電器充電。在這樣的結構中，電池充電器可運行以同時給多個電池14充電。而且，在這樣的結構中，至少一個可執(zhí)行電路312是電池充電電路，如電池充電電路18，其可運行產生電路信號324以給每一個電池充電(如從電源320向電池提供電源以給電池充電)，如同在可運行電路312(如電池充電電路)和電能儲存裝置308(如正在充電的電池)之間用虛線表示的。
在這個結構中，如上所述關于電池充電器10、10’、10”或10，當電池連接到電子裝置300時，電池向微控制器304供電以允許、激活或啟動微控制器304的運行。微控制器304控制相應的可運行電路312(電池充電電路)，例如，通過輸出控制信號激活相應的開關316，以使可運行電路312從電源320向相應的電池14傳輸電能給電池充電。根據(jù)由微控制器304、可運行電路312的元件、電能儲存裝置308等提供的充電終止程序(如在充電結束時、發(fā)生故障時，等等)，可運行電路312可以停止運行。在這樣的結構中，電池充電器可以用于對某種裝置的電池充電，如動力工具、移動電話、視頻設備、其它的電池供電裝置，等等。
圖10表示實施本發(fā)明的各方面的電子裝置400的另一種結構。電子裝置400以級聯(lián)方式布置。電子裝置400可以包括除圖示之外的附加的級聯(lián)路徑且不限于所示的三個級聯(lián)路徑。電子裝置400包括微控制器404，如上面所述的U1或U1’。微控制器404可與多個電能儲存裝置408連接。
在某些結構中，單個電能儲存裝置408允許、激活、啟動微控制器404的運行等(如電能儲存裝置408向微控制器404提供信號)。在某些結構中，電能儲存裝置408供電給或發(fā)動微控制器404(如電能儲存裝置408向微控制器404提供電壓、電流、電壓信號或電流信號)。
在某些結構中，當電能儲存裝置408與電子裝置400連接時(在此期間或之后)，單個電能儲存裝置408能夠允許、激活、啟動微控制器404的運行或給微控制器404上電。在某些結構中，電能儲存裝置408能夠與電子裝置400連接，并且在經過一個運行(例如，在操作者控制下(如通過電能儲存裝置408中的開關或任何元件))后，電能儲存裝置408能夠允許、激活、啟動微控制器404的運行或給微控制器404上電。
電子裝置400還包括多個可運行電路412，即上述結構中所示的子電路，至少其中的一部分被微控制器404控制。替代地，電子裝置400可以包括一個可運行電路，其由多個獨立的可運行子電路412組成。每一個可運行電路412用于從電源420接收電能并產生和輸出電路信號424。每一個可運行電路412可以包括開關416。一旦電能儲存裝置408允許、激活、啟動微控制器404的運行或給微控制器404上電，微控制器404控制任何的可運行電路412(如通過向可運行電路412的至少一部分輸出控制信號)。替代地，一旦電能儲存裝置408允許、激活、啟動微控制器404的運行或給微控制器404上電，微控制器404控制一個以上的可運行電路412(如通過向可運行電路412的至少一部分輸出控制信號)。
在某些結構中，電能儲存裝置408可以使微控制器404控制一個以上的可運行電路412(或可運行子電路)。在某些結構中，電能儲存裝置408允許、激活、啟動微控制器404的運行或給微控制器404上電，并向相應的可運行電路412(具有或沒有來自電源420的電能)提供電能以產生和輸出相應的電路信號424。
在某些結構中，單個電能儲存裝置408可以使微控制器404(如可以不激活微控制器404)關閉可運行電路412從而停止產生和輸出電路信號424。在某些結構中，電能儲存裝置408可以不激活相應的可運行電路412從而停止產生和輸出相應的電路信號424。在某些結構中，電能儲存裝置408激活相應的開關416以移至一個位置，切斷來自電源420的供電。在這樣的結構中，相應的可運行電路412停止運行及產生和輸出相應的電路信號424。
在運行中，電能儲存裝置408(或一個以上的電能儲存裝置408)與電子裝置400連接。電能儲存裝置408允許、激活、啟動微控制器404的運行或給微控制器404上電。微控制器404激活并控制相應的可運行電路412以產生相應的電路信號424。在某些結構中，電路信號424從電源420向電能儲存裝置408提供電能(在可運行電路412和電能儲存裝置408之間用虛線表示)，以給電能儲存裝置408再充電或補充至可運行狀態(tài)。在其它結構中，電路信號424是由電子裝置400輸出的相關信號(在下面論述)或者允許、激活、啟動另一個裝置、元件或系統(tǒng)的運行以執(zhí)行特定的功能。當相關的運行完成時，在微控制器404的控制下、在操作者的控制下(如通過開關、其它用戶接口等)、在電能儲存裝置408的控制下等，可運行電路412可以停止運行。
在一個結構中，電子裝置400是電池充電器，如上面所述的電池充電器10、10’、10”或10。在某些結構中，至少一個電能儲存裝置408是電池，如上面所述的電池14，將被電池充電器充電。在這樣的結構中，電池充電器可運行以同時給多個電池14充電。而且，在這樣的結構中，至少一個可執(zhí)行電路412是電池充電電路，如電池充電電路18，其可運行產生電路信號424以給每一個電池充電(如從電源420向電池提供電源以給電池充電)，如同在可運行電路412(如電池充電電路)和電能儲存裝置408(如正在充電的電池)之間用虛線表示的。
在這個結構中，如上所述關于電池充電器10、10’、10”或10，當電池連接到電子裝置400時，電池向微控制器404供電以允許、激活或啟動微控制器404的運行。微控制器404控制任何的可運行電路412(電池充電電路)，例如，通過輸出控制信號激活相應的開關416，以使可運行電路412從電源420向相應的可運行電路412(通過任何其它必需的可運行電路412)傳輸電能給電池14充電。根據(jù)由微控制器404、可運行電路412的元件、電能儲存裝置408等提供的充電終止程序(如在充電結束時、發(fā)生故障時，等等)，可運行電路412可以停止運行。在這樣的結構中，電池充電器可以用于對某種裝置的電池充電，如動力工具、移動電話、視頻設備、其它的電池供電裝置，等等。
應該認識到，在其它結構中，電子裝置300或400可以是上述任何可替代的電子裝置。在這樣的結構中，至少一個可運行電路312或412可能是與電子裝置300或400相關的可運行電路。還應該認識到，在其它結構中，電能儲存裝置308或408可以是上述任何電能儲存裝置。另外，應該認識到，在其它的結構中，電源320或420可以是上述任何電源。
權利要求書中闡述了本發(fā)明的一個或多個的獨特的特征和優(yōu)點。
權利要求
1.一種用于給電能儲存裝置補充電能的裝置，該裝置包括可與電源連接并包括開關的電路；和由所述電能儲存裝置激活的控制器，所述控制器在被激活時可操作地激活所述開關。
2.如權利要求1所述的裝置，其中，所述電能儲存裝置是電池，并且所述電路是充電電路，所述充電電路可操作地從所述電源向所述電池供電從而對該電池充電。
3.如權利要求1所述的裝置，其中，為了被激活，所述控制器從所述電能儲存裝置接收電能。
4.如權利要求1所述的裝置，其中，當激活所述開關時，所述電路可操作地從所述電源向所述電能儲存裝置供電從而為該電能儲存裝置補充電能。
5.一種用于為電能儲存裝置補充電能的裝置，該裝置包括可與電源電連接的電路；和可與所述電路電連接的控制器，所述控制器由所述電能儲存裝置激活，所述電路由所述控制器激活、并可操作地從所述電源向所述電能儲存裝置輸送電能，從而為所述電能儲存裝置補充電能。
6.如權利要求5所述的裝置，其中，所述電能儲存裝置是電池，并且所述電路是充電電路，所述充電電路可操作地從所述電源向該電池供電從而對該電池充電。
7.如權利要求5所述的裝置，其中，為了被激活，所述控制器從所述電能儲存裝置接收電能。
8.如權利要求5所述的裝置，其中，所述電路包括開關，當被激活時，所述控制器可操作地激活所述開關，并且，當激活所述開關時，所述電路可操作地從所述電源向所述電能儲存裝置供電從而為該電能儲存裝置補充電能。
9.一種裝置，其包括包括開關的電路，所述電路可操作地從電源接收電能并產生電路信號；和與所述電路電連接、并可與電能儲存裝置連接的控制器，所述控制器是由該電能儲存裝置激活的，當激活時，所述控制器可操作地激活所述開關。
10.如權利要求9所述的裝置，其中，所述電路可操作地從所述電源向所述電能儲存裝置輸送電能從而為該電能儲存裝置補充電能。
11.如權利要求10所述的裝置，其中，所述電能儲存裝置是電池，并且所述電路是充電電路，所述充電電路可操作地從所述電源向該電池供電從而對該電池充電。
12.如權利要求9所述的裝置，其中，為了被激活，所述控制器從所述電能儲存裝置接收電能。
13.一種裝置，其包括電路，其響應控制信號，可操作地從電源接收電能并產生電路信號；和與所述電路電連接、并可與電能儲存裝置連接的控制器，所述控制器是由該電能儲存裝置激活，并可操作地產生控制信號。
14.如權利要求13所述的裝置，其中，所述電路可操作地從所述電源向所述電能儲存裝置輸送電能從而為該電能儲存裝置補充電能。
15.如權利要求14所述的裝置，其中，所述電能儲存裝置是電池，并且所述電路是充電電路，所述充電電路可操作地從所述電源向該電池供電從而對該電池充電。
16.如權利要求13所述的裝置，其中，為了被激活，所述控制器從所述電能儲存裝置接收電能。
17.一種電子組合設備，其包括電能儲存裝置；和包括如下部件的裝置電路，其響應控制信號，可操作地從電源接收電能并產生電路信號；和與所述電路電連接、并可與電能儲存裝置連接的控制器，所述控制器是由電能儲存裝置激活，并可操作地產生控制信號。
18.如權利要求17所述的組合設備，其中，所述裝置包括用于支撐所述電路和控制器的裝置外殼。
19.如權利要求18所述的組合設備，其中，所述電能儲存裝置包括與所述裝置外殼分離的設備外殼，和由所述設備外殼支撐的電能儲存元件，所述電能儲存元件可與所述控制器電連接、并可操作地激活所述控制器。
20.如權利要求17所述的組合設備，其中，所述電路可操作地從所述電源向所述電能儲存裝置輸送電能從而為該電能儲存裝置補充電能。
21.如權利要求20所述的組合設備，其中，所述電能儲存裝置是電池，并且所述電路是充電電路，所述充電電路可操作地從所述電源向該電池供電從而對該電池充電。
22.如權利要求17所述的組合設備，其中，為了被激活，所述控制器從所述電能儲存裝置接收電能。
23.一種對一裝置進行操作的方法，所述裝置包括可操作地從電源接收電能并產生電路信號的電路；和與所述電路電連接并可與電能儲存裝置連接的控制器，所述控制器可操作地產生控制信號，該方法包括以下步驟將所述控制器連接至所述電能儲存裝置；由所述電能儲存裝置激活所述控制器；當激活所述控制器時，產生控制信號；將所述控制信號傳輸?shù)剿鲭娐?；和響應所述控制信號，從電源接收電能并輸出電路信號?br> 24.如權利要求23所述的方法，其中，所述激活步驟包括用所述電能儲存裝置給所述控制器加電。
25.如權利要求23所述的方法，其中，所述輸出步驟包括從所述電源向所述電能儲存裝置提供充電信號以給該電能儲存裝置補充電能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子裝置，如電池充電器，一種操作電子裝置的方法，一種對電池充電的方法，一種用于操作電子裝置和/或電池充電器的軟件程序。在某些方面，電池充電器能夠對不同類型的電池充電，并能在交流電源交替源或直流電源交替源下運行。而且，如果電源、電池、電源開關裝置和控制裝置(包括微控制器)之一誤動作時，電池充電電路不會工作。另外，在電池充電電路中，正在充電的電池使電池充電電路能夠工作。
文檔編號H02J7/00GK1592030SQ20041005670
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月11日 優(yōu)先權日2003年8月11日
發(fā)明者羅伯特·克里斯普, 凱文·格拉斯哥, 約瑟夫·威爾海德, 格倫·C·斯彭斯, 小喬治·L·桑塔娜 申請人:密爾沃基電動工具公司