專利名稱：充電裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充電裝置及方法，特別涉及一種充電電池的充電裝置及方法。
技術(shù)背景隨著電子產(chǎn)品的小型化、便攜化，很多的電子產(chǎn)品都采用電池供電的方式，如MP3、手 機(jī)和筆記本電腦等。這些產(chǎn)品通常具有電池供電的同時(shí)還設(shè)有外接電源供電的方式，如通過(guò) USB或者火線等接口為電子設(shè)備供電。由于電子產(chǎn)品系統(tǒng)通常不能直接使用交流電源，外接電源就必須通過(guò)電源適配器來(lái)完成 ，其作用是將交流電轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的直流電，且在為電子產(chǎn)品系統(tǒng)提供工作電源時(shí)還同時(shí)為電 池進(jìn)行充電。以手機(jī)為例，與其配套的電源適配器的輸出電壓為12V直流電壓，手機(jī)接收到 12V直流電壓的電源后，先通過(guò)DC-DC開(kāi)關(guān)降壓器將12V直流電壓降壓至5V輸出，該5V電源分 為二路傳送 一路傳送到系統(tǒng)電源管理芯片中，經(jīng)由多路變壓器將其變壓成1.2V和1.8V等各 組電壓，以供系統(tǒng)各個(gè)工作模塊使用；另一路5V電源則進(jìn)入電池充電電路，對(duì)鋰離子電池進(jìn) 行充電，鋰離子電池所需的充電電壓在3. (T4. 2V的范圍內(nèi)。如圖1所示，上述充電方式可歸納為交流電源從交流輸入端20輸入，經(jīng)過(guò)整流器22轉(zhuǎn) 化為直流電源，然后由變壓器24將其變壓為12V直流電源輸出。電子產(chǎn)品中的DC-DC開(kāi)關(guān)降壓 器26將12V直流電源降壓成5V并分別傳送給系統(tǒng)電源管理器28和充電電源管理器30。最后充 電電源管理器30將5V的直流電源調(diào)變成電池32所需的充電電壓為電池32充電。這樣就產(chǎn)生了 兩個(gè)問(wèn)題第一是變壓器24輸出的12V電壓一定先要由DC-DC開(kāi)關(guān)降壓器26將其降壓到5V，這 樣就增加了手機(jī)充電電路的成本，占用了手機(jī)系統(tǒng)空間；第二是5V的電壓為固定值，且對(duì)于 系統(tǒng)的工作電壓(1.2V， 1.8V)和電池的充電電壓(3.(T4.2V)都相對(duì)較高，系統(tǒng)功耗被提 升，增加了系統(tǒng)發(fā)熱量，給系統(tǒng)帶來(lái)隱患。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種輸出電壓隨電池電壓變化的充電裝置。 還有必要提供一種輸出電壓隨電池電壓變化的充電方法。一種充電裝置包括交流輸入端、整流器、變壓器和直流輸出端。交流電源經(jīng)由所述交流 輸入端傳送給所述整流器。所述整流器用于將交流電源轉(zhuǎn)化為直流電源并輸出給所述變壓器 。所述變壓器用于對(duì)所述直流電源進(jìn)行變壓處理，產(chǎn)生輸出電壓并經(jīng)由所述直流輸出端輸出為電池充電。所述充電裝置還包括控制器，用于根據(jù)所述電池兩端的電壓控制所述變壓器的 變壓工作，使所述輸出電壓隨著所述電池兩端的電壓變化而改變。一種充電方法，包括如下步驟接收交流電源的輸入；對(duì)輸入的交流電源進(jìn)行整流，輸出直流電源； 檢測(cè)待充電電池兩端的電壓；根據(jù)所述電池兩端的電壓大小來(lái)對(duì)所述整流產(chǎn)生的直流電源進(jìn)行變壓處理，生成隨著所 述電池兩端的電壓變化而改變的輸出電壓；將所述輸出電壓調(diào)變?yōu)樗鲭姵厮璧某潆婋妷海?利用所述充電電壓對(duì)所述電池進(jìn)行充電。上述充電裝置和方法可通過(guò)在充電過(guò)程中將電池電壓反饋給控制器，以控制輸出電壓的 大小，使輸出電壓隨著電池電壓保持同步的變化調(diào)整，輸出電壓不再固定，相應(yīng)提高了電源 管理效率，減少了功耗和發(fā)熱量。


圖l為通常電子產(chǎn)品中電池的充電方式示意圖。圖2為一較佳實(shí)施例的充電裝置與待充電電子產(chǎn)品的系統(tǒng)架構(gòu)圖。圖3為另一較佳實(shí)施例的充電裝置架構(gòu)圖。圖4為一較佳實(shí)施例的充電方法步驟流程圖。
具體實(shí)施方式
基于目前充電方式存在的問(wèn)題，本實(shí)施例是在去掉DC-DC開(kāi)關(guān)降壓器的情況下，增加電 壓檢測(cè)裝置來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)電池兩端的電壓，并實(shí)時(shí)通過(guò)電池兩端的電壓變化來(lái)控制變壓器的工 作，使得變壓器輸出的電壓隨著電池兩端的電壓變化而變化，而不是固定在12V或者某個(gè)固 定值上。請(qǐng)參閱圖2， 一較佳實(shí)施例的充電裝置40與待充電電子產(chǎn)品60的系統(tǒng)架構(gòu)圖，充電裝置 40包括交流輸入端42、整流器44、變壓器46、直流輸出端48、輸出電壓檢測(cè)器50、比較器 52和控制器54。電子產(chǎn)品60包括供電開(kāi)關(guān)62、系統(tǒng)電源管理器64、系統(tǒng)工作單元66、充電 電源管理器68、電池70和電池電壓檢測(cè)器72。交流電源從交流輸入端42傳送給整流器44。整流器44通過(guò)整流電橋?qū)⒔涣麟娫崔D(zhuǎn)化為直 流電源，并傳送給變壓器46。變壓器46為可調(diào)變壓器，用于對(duì)接收到的直流電源進(jìn)行變壓處 理，產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓，該變壓器46在變壓工作同時(shí)還受到控制器54的控制，以調(diào)節(jié)所述輸出電壓的大小值。所述輸出電壓經(jīng)由直流輸出端48傳送給電子產(chǎn)品60。電子產(chǎn)品60的供電開(kāi)關(guān)62用于選擇系統(tǒng)工作電源的提供方式，即選擇電池供電或外接電 源供電。本實(shí)施例中供電開(kāi)關(guān)62用于接收充電裝置40輸出之所述輸出電壓，并將輸出電壓分 為二路傳輸， 一路提供給系統(tǒng)電源管理器64，用于為系統(tǒng)工作單元66的工作提供電能支持， 另一路輸出電壓提供給充電電源管理器68為電池70充電。所述系統(tǒng)電源管理器64用于將所述 輸出電壓轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)工作單元66需要的多個(gè)不同的工作電壓。所述充電電源管理器68用于將 所述輸出電壓轉(zhuǎn)化為適合電池70的充電電壓值。根據(jù)各種電池70的性能不同，其對(duì)應(yīng)的充電 電源管理器68及合理的充電電壓值都會(huì)有所不同，部分充電電源管理芯片還同時(shí)控制充電電 流。充電裝置40的輸出電壓檢測(cè)器50用于檢測(cè)直流輸出端48的電壓，并傳送給比較器52。電 池電壓檢測(cè)器72用于檢測(cè)電池70兩端的電壓，并傳送給充電裝置40的比較器52。比較器52用 于將直流輸出端48的電壓和電池70兩端的電壓進(jìn)行比較，得到二者電壓的差別信號(hào)并傳送給 控制器54。因?yàn)殡姵?0兩端的電壓會(huì)隨著放電和充電而變化，所以所述差別信號(hào)也在隨著變 化。控制器58根據(jù)所述差別信號(hào)控制所述變壓器46的變壓工作，使直流輸出端48的電壓與電 池70兩端的電壓保持同步變化的關(guān)系，如電池70所需的充電電壓在3.(T4.2V的范圍內(nèi)，通常 讓直流輸出端48的電壓總大于充電電壓0. 5V，則可以控制變壓器46的輸出電壓在3. 5 4. 7V的 范圍。上述同步變化是指所述輸出電壓隨著所述電池兩端的電壓變化而改變，其二者電壓的 變化關(guān)系會(huì)因不同情況而有所變化。變壓器46可為開(kāi)關(guān)變壓器，其通過(guò)控制開(kāi)/關(guān)時(shí)間調(diào)節(jié)輸出電壓的大小?？刂破?4為 PWM (Pulse Width Modulation)脈沖寬度調(diào)制器，通過(guò)對(duì)電壓脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等 效地獲得所需要波形，以控制開(kāi)關(guān)變壓器的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間。比較器52為常用的電壓比較器 即可。如此，上述充電裝置40通過(guò)在充電過(guò)程中將電池70的電壓反饋給控制器54，以控制輸 出電壓的大小，使充電裝置40的輸出電壓與電池70的電壓保持同步的變化調(diào)整，省去了 DC-DC開(kāi)關(guān)降壓器，而且輸出電壓根據(jù)工作系統(tǒng)和電池的需要而變化，提高了電源管理效率 ，減少了功耗和發(fā)熱量。另外，有時(shí)候電池70可以脫離電子產(chǎn)品來(lái)充電，也就是通常說(shuō)的座充，那么，充電電源 管理器68以及電池電壓檢測(cè)器72就需要設(shè)置于充電裝置40內(nèi)。請(qǐng)參閱圖3， 一種充電裝置80 包括交流輸入端82、整流器84、變壓器86、直流輸出端88、充電電源管理器90、輸出電壓檢 測(cè)器92、電池電壓檢測(cè)器94、比較器96和控制器98。交流輸入端82、整流器84、變壓器86、直流輸出端88、輸出電壓檢測(cè)器92、比較器96和控制器98的工作方式與圖2所示的交流輸入端42、整流器44、變壓器46、直流輸出端48、輸 出電壓檢測(cè)器50、比較器52和控制器54相同，不再贅述。充電電源管理器90和電池電壓檢測(cè) 器94的功能與圖2所示的充電電源管理器68和電池電壓檢測(cè)器72相同，只是充電電源管理器 90和電池電壓檢測(cè)器94都設(shè)置于充電裝置80內(nèi)，且充電電源管理器90直接接收直流輸出端 88輸出的電壓信號(hào)。其中，圖2和圖3中都采用電壓比較的方式來(lái)得出控制器的控制信號(hào)，這 僅僅是本實(shí)施例的一種較佳實(shí)施方式，也可以是將電池電壓檢測(cè)器94所測(cè)得的電壓反饋給控 制器98，控制器98直接根據(jù)當(dāng)前電池70兩端的電壓值來(lái)控制變壓器86的輸出電壓。上述充電裝置80通過(guò)在充電過(guò)程中將電池70的電壓反饋給控制器98，以控制輸出電壓的 大小，使充電裝置80的輸出電壓隨著電池70的電壓保持同步的變化調(diào)整，輸出電壓根據(jù)電池 的需要而變化，減少了功耗和發(fā)熱量。請(qǐng)參閱圖4，其為一較佳實(shí)施例的充電方法步驟流程圖，包括如下步驟步驟SIOI，接收交流電源的輸入；步驟S103，對(duì)輸入的交流電源進(jìn)行整流，輸出直流電源； 步驟S105，檢測(cè)待充電電池兩端的電壓；步驟S107，根據(jù)電池兩端的電壓大小來(lái)對(duì)所述整流產(chǎn)生的直流電源進(jìn)行變壓處理，生成 與電池電壓保持同步變化的輸出電壓；步驟S 109，將所述輸出電壓調(diào)變?yōu)殡姵厮璧某潆婋妷海?步驟Slll，利用所述充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電。所述步驟S 107中輸出電壓以后，還可以包括將所述輸出電壓與所述電池電壓進(jìn)行比對(duì)， 產(chǎn)生差別信息，再根據(jù)所述差別信息對(duì)所述變壓處理動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整，控制輸出電壓的大小的 步驟。利用上述充電方法，可通過(guò)在充電過(guò)程中根據(jù)電池的電壓以控制輸出電壓的大小，使 輸出電壓隨著電池電壓保持同步的變化調(diào)整，輸出電壓根據(jù)工作系統(tǒng)和電池的需要而變化， 減少了功耗和發(fā)熱量。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用 作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍之內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例所作的變化都落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種充電裝置，其包括交流輸入端、整流器、變壓器和直流輸出端，交流電源經(jīng)由所述交流輸入端傳送給所述整流器，所述整流器用于將交流電源轉(zhuǎn)化為直流電源并輸出給所述變壓器，所述變壓器用于對(duì)所述直流電源進(jìn)行變壓處理，產(chǎn)生輸出電壓并經(jīng)由所述直流輸出端輸出為電池充電，其特征在于所述充電裝置還包括控制器，用于根據(jù)所述電池兩端的電壓控制所述變壓器的輸出電壓，使所述輸出電壓隨著所述電池兩端的電壓變化而改變。
2.如權(quán)利要求l所述的充電裝置，其特征在于所述充電裝置還包括 電池電壓檢測(cè)器，用于檢測(cè)所述電池兩端的電壓并反饋給所述控制器。
3.如權(quán)利要求l所述的充電裝置，其特征在于所述變壓器為開(kāi)關(guān)變壓器。
4.如權(quán)利要求3所述的充電裝置，其特征在于所述控制器為脈沖寬 度調(diào)制器，其通過(guò)對(duì)電壓脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制控制所述開(kāi)關(guān)變壓器的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間，以控 制所述變壓器的輸出電壓。
5.如權(quán)利要求l所述的充電裝置，其特征在于所述充電裝置還包括 輸出電壓檢測(cè)器和比較器，所述輸出電壓檢測(cè)器用于檢測(cè)所述輸出電壓并傳送給所述比較器 ，所述比較器用于接收所述輸出電壓和所述電池兩端的電壓并進(jìn)行比較，得出差別信號(hào)并傳 送給所述控制器，所述控制器根據(jù)所述差別信號(hào)調(diào)節(jié)所述變壓器的輸出電壓大小。
6.如權(quán)利要求5所述的充電裝置，其特征在于所述充電裝置還包括 電池電壓檢測(cè)器，用于檢測(cè)電池兩端的電壓并反饋給所述比較器。
7.如權(quán)利要求5所述的充電裝置，其特征在于所述比較器為電壓比較器。
8.如權(quán)利要求l所述的充電裝置，其特征在于所述充電裝置還包括 充電電源管理器，用于將所述輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電池適合的充電電壓值。
9. 一種充電方法，包括如下步驟接收交流電源的輸入；對(duì)輸入的交流電源進(jìn)行整流，輸出直流電源； 檢測(cè)待充電電池兩端的電壓；根據(jù)所述電池兩端的電壓大小來(lái)對(duì)所述整流產(chǎn)生的直流電源進(jìn)行變壓處理，生成隨著 所述電池兩端的電壓變化而改變的輸出電壓；將所述輸出電壓調(diào)變?yōu)樗鲭姵厮璧某潆婋妷海焕盟龀潆婋妷簩?duì)所述電池進(jìn)行充電。
10.如權(quán)利要求9所述的充電方法，其特征在于所述根據(jù)電池兩端 的電壓大小來(lái)對(duì)所述整流產(chǎn)生的直流電源進(jìn)行變壓處理，生成與隨著所述電池兩端的電壓變 化而改變的輸出電壓之后還包括如下步驟將所述輸出電壓與所述電池兩端的電壓進(jìn)行比對(duì)，產(chǎn)生差別信息；根據(jù)所述差別信息對(duì)所述變壓處理動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整，以控制所述輸出電壓的大小。
全文摘要
一種充電裝置包括交流輸入端、整流器、變壓器和直流輸出端。交流電源經(jīng)由交流輸入端傳送給整流器。整流器用于將交流電源轉(zhuǎn)化為直流電源并輸出給變壓器。變壓器用于對(duì)直流電源進(jìn)行變壓處理，產(chǎn)生輸出電壓并經(jīng)由直流輸出端輸出為電池充電。充電裝置還包括控制器，用于根據(jù)電池兩端的電壓控制變壓器的輸出電壓，使所述輸出電壓隨著所述電池兩端的電壓變化而改變。本發(fā)明還提供一種充電方法。
文檔編號(hào)H02J7/04GK101227098SQ20071020007
公開(kāi)日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2007年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月19日
發(fā)明者丁林坤, 周享平, 莊宗仁, 翁世芳 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司