專利名稱：電池充電放電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電池充電放電器，其包括輸入端、輸出端、充電電路、二次電池和調(diào)整電路，其中，所述充電電路、所述二次電池和所述調(diào)整電路串聯(lián)連接，從而構(gòu)成電池充電放電支路。
背景技術(shù)：
近些年，隨著小尺寸便攜式電子設(shè)備的發(fā)展，二次電池已經(jīng)得到廣泛使用。一種使用最廣泛的二次電池是鋰電池。然而，鋰電池存在許多問題，例如因為過度充電或放電導致電池損壞退化等，由此縮短了電池的使用壽命。為了這些問題，已經(jīng)開發(fā)了各種充電/放電保護電路。這些充電/放電保護電路的大多具有這樣的電路結(jié)構(gòu)提供兩個串聯(lián)的MOSFET 作為充電/放電通路中的充電/放電控制開關(guān)器件，其中使用電池電壓作為電源的控制電路控制兩個MOSFET的柵極電壓，由此禁止充電或放電。圖3示出具有上述配置的傳統(tǒng)充電/放電保護電路(見JP 2872365B)。具體地說，充電/放電控制電路5在檢測到二次電池12的電池電壓增大到等于或大于預(yù)置電壓時，通過充電控制端子23斷開充電控制MOSFET 18，由此切斷充電電流。在充電電流切斷期間，放電電流流過充電控制MOSFET 18的寄生二極管。類似地，充電/放電控制電路5在檢測到二次電池12的電池電壓降低到小于等于預(yù)定電壓時，通過放電控制端子M斷開放電控制MOSFET 19，由此切斷放電電流。在放電電流切斷期間，放電電流流過放電控制MOSFET 19的寄生二極管。在上述電路結(jié)構(gòu)中，必須在外部提供兩個MOSFET給充電/放電控制電路 5，這增大了充電/放電保護電路的尺寸。因此，上述電路配置在成本以及便攜式設(shè)備中所需的覆蓋區(qū)中的空間節(jié)省方面存在問題。此外，還存在另一個問題，即設(shè)備本身容易退化， 因為電路具有這樣的模式充電/放電電流流過MOSFET的寄生二極管。為了解決那些問題，已經(jīng)提議了另一種充電/放電保護電路，其中只采用了單個充電/放電控制開關(guān)器件，并且充電/放電電流不流過寄生二極管。圖4示出了這種充電/放電保護電路的傳統(tǒng)實例，其中向充電/放電通路提供了雙擲半導體開關(guān)器件。雙擲半導體開關(guān)器件是沒有寄生二極管的單個器件，并具有雙擲特性(見 JP 2001-251772A)。具體地說，雙擲半導體開關(guān)器件1的漏極連接到二次電池12，源極連接到負載/充電器4，并且柵極連接到充電/放電控制電路5。充電/放電控制電路5根據(jù)二次電池12 的端子電壓來接通和斷開雙擲半導體開關(guān)器件1。上述電路僅僅包含雙擲半導體開關(guān)器件1作為充電/放電開關(guān)器件，由此實現(xiàn)了更簡單的電路配置。另外，雙擲半導體開關(guān)器件1在斷開時切斷了雙向電流，并因此電路沒有電流流過寄生二極管的情況，因此，不會引起設(shè)備本身的退化。然而，在使用雙擲半導體開關(guān)器件的傳統(tǒng)充電/放電保護電路中，充電/放電控制電路5不能檢測到負載和充電器中的哪一個連接到充電/放電保護電路。因此，存在一個問題一旦為了切斷充電電流而斷開雙擲半導體開關(guān)器件，則放電電流就被中斷，甚至在斷開充電電流后又連接負載之時仍然還是這樣。還存在一個類似問題一旦雙擲半導體開關(guān)器件斷開以便切斷放電電流，就不可能啟動充電。圖2示出了一種電池充電放電器，其包括輸入端、輸出端、充電電路、二次電池和調(diào)整電路，其中，所述充電電路、所述二次電池和所述調(diào)整電路串聯(lián)連接，從而構(gòu)成電池充電放電支路。該充電放電電路原理簡單功能可靠。但是與上述兩種實施方式一起，存在一個共性問題，即二次電池放電是都不可避免地經(jīng)過升壓電路(或者降壓電路)，也無法在對二次電池充電的同時，對負載進行放電。

實用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出了一種電池充電放電器，其包括輸入端、輸出端、充電電路、二次電池和調(diào)整電路，其中，所述充電電路、所述二次電池和所述調(diào)整電路串聯(lián)連接，從而構(gòu)成電池充電放電支路，其中，所述電池充電放電器還包括第一開關(guān)器件，所述第一開關(guān)器件設(shè)置在所述二次電池和所述調(diào)整電路之間，并且所述第一開關(guān)器件能夠根據(jù)來自所述輸入端的輸入電壓來控制通斷；直接放電電路，所述直接放電電路按照與所述電池充電放電支路并聯(lián)的方式直接連接在所述輸入端和所述輸出端之間。根據(jù)本實用新型的一個改進實施方式，所述直接放電電路包括第二開關(guān)器件，所述第二開關(guān)器件能夠根據(jù)來自所述輸入端的輸入電壓來控制通斷，其中，當所述第一開關(guān)器件接通時，所述第二開關(guān)器件斷開；而當所述第一開關(guān)器件斷開時，所述第二開關(guān)器件接
ο根據(jù)本實用新型的一個改進實施方式，所述第二開關(guān)器件是二極管或金屬氧化層半導體場效晶體管(MOSFET)，如N型MOS管。MOSFET又簡稱為金氧半場效晶體管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)，它是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管(field-effect transistor).在本實用新型中也可以采用其它開關(guān)器件。根據(jù)本實用新型的一個改進實施方式，所述第一開關(guān)器件是金屬氧化層半導體場效晶體管(MOSFET)，如P型MOS管。根據(jù)本實用新型的一個改進實施方式，所述調(diào)整電路是升壓電路或降壓電路。根據(jù)本實用新型的一個改進實施方式，在所述第一開關(guān)器件與所述二次電池之間設(shè)置有第三開關(guān)器件。根據(jù)本實用新型的一個改進實施方式，所述第三開關(guān)器件是二極管。根據(jù)本實用新型的一個改進實施方式，所述二極管是肖特基二極管。根據(jù)本實用新型的一個改進實施方式，所述二極管是肖特基二極管。根據(jù)本實用新型的一個改進實施方式，所述第一開關(guān)器件(P-MOS)是柵極串聯(lián)有反向器的N-MOS。根據(jù)本實用新型的電池充電放電器具有下列優(yōu)點其能夠依據(jù)需要在對電池充電的同時，對外部裝置放電，這種放電無需經(jīng)過調(diào)整電路，因而功率較高，同時發(fā)熱量較??；另外，也能夠根據(jù)需要隨時斷開各個電路部分，同時各個開關(guān)兼具反向保護功能；所采用的元件較少，結(jié)構(gòu)簡單，易于制造。
圖1示出本實用新型一個優(yōu)選實施方式； 圖2示出一種現(xiàn)有技術(shù)；圖3示出另一種現(xiàn)有技術(shù)；以及圖4示出再一種現(xiàn)有技術(shù)。
具體實施方式
圖1示出根據(jù)本實用新型的一種電池充電放電器。該電池充電放電器包括輸入端 IN、輸出端OUT、充電電路、二次電池和調(diào)整電路。充電電路、二次電池和調(diào)整電路彼此串聯(lián)連接，從而構(gòu)成電池充電放電支路L2，L2在圖中用虛線示出。該電池充電放電器還包括第一開關(guān)器件，圖中所示例如為P-M0S。第一開關(guān)器件 P-MOS設(shè)置在電池和調(diào)整電路之間，并且第一開關(guān)器件P-MOS能夠根據(jù)來自輸入端IN的輸入電壓來控制通斷。換言之，該第一開關(guān)器件受到電源電壓(圖中所示為電源Vin)的控制。 當加載電源電壓以便對電池(如鋰電池這樣的二次電池)進行充電時，第一開關(guān)器件處于截止狀態(tài)?？梢韵氲讲捎闷渌_關(guān)器件，如繼電器、各種晶間管、各種二極管、專用集成電路等，只要其受到電源電壓的控制。例如可以想到的是，柵極串聯(lián)有反向器的N-MOS來代替圖中的P-MOS。該電池充電放電器還包括直接放電電路L1，L1在圖1中也以虛線示出。該直接放電電路Ll按照與電池充電放電支路L2并聯(lián)的方式直接連接在輸入端IN和輸出端OUT之間。在第一開關(guān)器件截止之時，電源Vin仍然可以通過直接放電電路Ll對外部裝置直接供電。第一開關(guān)器件的通斷是根據(jù)輸入端IN的電壓來控制的。根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施方式，直接放電電路Ll可以在第一開關(guān)器件接通的情況下對外部裝置供電。根據(jù)本實用新型的另一個優(yōu)選實施方式，直接放電電路Ll可以在第一開關(guān)器件斷開的情況下對外部裝置供電。具體如何使用，應(yīng)當視具體應(yīng)用情況而定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到，針對各種應(yīng)用采用適當?shù)拈_關(guān)器件作為第一開關(guān)器件。根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施方式，直接放電電路Ll包括第二開關(guān)器件(圖中所示為SBD1)。第二開關(guān)器件能夠根據(jù)來自輸入端IN的輸入電壓來控制通斷。第二開關(guān)器件也可以為二極管，其正極與輸入端IN連接、負極與輸出端OUT連接。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，當?shù)谝婚_關(guān)器件接通時，第二開關(guān)器件斷開；而當?shù)谝婚_關(guān)器件斷開時，第二開關(guān)器件接通。根據(jù)另一個優(yōu)選實施方式，當?shù)谝婚_關(guān)器件斷開時，第二開關(guān)器件也斷開；而當?shù)谝婚_關(guān)器件接通時，第二開關(guān)器件也接通。具體如何使用，應(yīng)當視具體應(yīng)用情況而定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到，針對各種應(yīng)用采用適當?shù)拈_關(guān)器件作為第二開關(guān)器件。第二開關(guān)器件例如可以是繼電器、各種晶閘管、各種二極管、專用集成電路等。如圖1所示，調(diào)整電路可以是升壓電路或降壓電路。該調(diào)整電路可以是交流直流轉(zhuǎn)換電路，也可以是直流直流升壓電路。升壓電路可以采用各種現(xiàn)有技術(shù)中公開的技術(shù)方案，例如升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器、脈寬調(diào)制升壓電路等。如圖1所示，在第一開關(guān)器件與電池之間設(shè)置有第三開關(guān)器件。該第三開關(guān)器件繼電器、各種晶閘管、各種二極管、專用集成電路等。根據(jù)本實用新型的電池充電放電器具有下列優(yōu)點其能夠依據(jù)需要在對電池充電的同時，對外部裝置放電，這種放電無需經(jīng)過調(diào)整電路，因而功率較高，同時發(fā)熱量較小；另外，也能夠根據(jù)需要隨時斷開各個電路部分，同時各個開關(guān)兼具反向保護功能；所采用的元件較少，結(jié)構(gòu)簡單，易于制造。
權(quán)利要求1.一種電池充電放電器，其包括輸入端(IN)、輸出端(OUT)、充電電路、二次電池和調(diào)整電路，其中，所述充電電路、所述二次電池和所述調(diào)整電路串聯(lián)連接，從而構(gòu)成電池充電放電支路(L2)，其特征在于，所述電池充電放電器還包括第一開關(guān)器件(P-MOS)，所述第一開關(guān)器件(P-M0Q設(shè)置在所述二次電池和所述調(diào)整電路之間，并且所述第一開關(guān)器件(P-M0Q能夠根據(jù)來自所述輸入端(IN)的輸入電壓來控制通斷；直接放電電路(Li)，所述直接放電電路(Li)按照與所述電池充電放電支路(L2) 并聯(lián)的方式直接連接在所述輸入端(IN)和所述輸出端(OUT)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的電池充電放電器，其特征在于，所述直接放電電路(Li)包括第二開關(guān)器件(SBDl)，所述第二開關(guān)器件能夠根據(jù)來自所述輸入端(IN)的輸入電壓來控制通斷，其中，當所述第一開關(guān)器件(P-MOS)接通時，所述第二開關(guān)器件(SBDl)斷開；而當所述第一開關(guān)器件(P-MOS)斷開時，所述第二開關(guān)器件(SBDl)接通。
3.如權(quán)利要求2所述的電池充電放電器，其特征在于，所述第二開關(guān)器件(SBDl)是二極管或N-MOS。
4.如權(quán)利要求1所述的電池充電放電器，其特征在于，所述第一開關(guān)器件(P-MOS)是P 型MOS管。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的電池充電放電器，其特征在于，所述調(diào)整電路是升壓電路或降壓電路。
6.如權(quán)利要求1至4之一所述的電池充電放電器，其特征在于，在所述第一開關(guān)器件 (P-MOS)與所述二次電池之間設(shè)置有第三開關(guān)器件(SBD2)。
7.如權(quán)利要求6所述的電池充電放電器，其特征在于，所述第三開關(guān)器件(SBD2)是二極管。
8.如權(quán)利要求7所述的電池充電放電器，其特征在于，所述二極管是肖特基二極管。
9.如權(quán)利要求3所述的電池充電放電器，其特征在于，所述二極管是肖特基二極管。
10.如權(quán)利要求1所述的電池充電放電器，其特征在于，所述第一開關(guān)器件(P-MOS)是柵極串聯(lián)有反向器的N型MOS管。
專利摘要本實用新型涉及一種電池充電放電器，其包括輸入端、輸出端、充電電路、二次電池和調(diào)整電路，其中，所述充電電路、所述二次電池和所述調(diào)整電路串聯(lián)連接，從而構(gòu)成電池充電放電支路。根據(jù)本實用新型，所述電池充電放電器還包括第一開關(guān)器件(P-MOS)，所述第一開關(guān)器件(P-MOS)設(shè)置在所述二次電池和所述調(diào)整電路之間，并且所述第一開關(guān)器件(P-MOS)能夠根據(jù)來自所述輸入端(IN)的輸入電壓來控制通斷；直接放電電路(L1)，所述直接放電電路(L1)按照與所述電池充電放電支路(L2)并聯(lián)的方式直接連接在所述輸入端(IN)和所述輸出端(0UT)之間。該電池充電放電器可以對電池充電的同時，對外部裝置放電。
文檔編號H02J7/00GK202190108SQ20112033395
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者李婷, 王浩, 鄭保夏, 陳濱 申請人:北京中科聯(lián)眾科技股份有限公司