一种电池充电装置的制作方法

1.本发明涉及电池充电装置领域，具体涉及一种应用功率元件对电池充电的充电装置。


背景技术：

2.随着科技的进步，电子产品迅速发展并日渐普及，甚至成为人们日常生活中不可或缺的一部分。而这些电子产品为了方便人们携带，通常以充电电池作为电源，以避免经常性替换电池之不便。因此电子装置通常设计有充电装置，以对充电电池进行充电。
3.现有的充电方式中，常以定电流切换定电压充电法对电池进行充电。在充电的初期，使用定电流充电法，当电池的电压达到设定的切换电压时，改以定电压充电法进行充电。
4.相较于定电压充电法，定电流充电法提供较大的充电电流，以致使电池的电压较快达到所设定的切换电压值。但在充电的过程中，较大的充电电流使电池产生较高的温度，容易对电池造成伤害，降低电池的寿命。而定电压充电法则是以较小的充电电流对电池充电，使电池不会有虚充的现象，借以提高电池充电的饱和度。但较小的充电电流通常花费较长的充电时间才能确保电池的饱和度。电池长时间以大电流充电以及长时间处于高温往往是造成电池寿命短缩的主因。


技术实现要素：

5.在一实施例中，一种电池充电装置包含电流产生模块、开关、功率元件、电池及控制单元。电流产生模块用以根据脉冲电压产生定电流。电流产生模块包含电感及电容，电容接收脉冲电压，并且电感用以根据电容产生定电流。开关耦接电流产生模块，并且用以接收定电流并输出充电电流。功率元件与电池并联耦接，以改变充电电流的波形，借以保护电池。控制单元用以比较电池的电压与预设电压以产生控制讯号，所述控制讯号用以控制开关，进而控制电池进行充电。
6.综上所述，根据本发明将功率元件应用于充电装置，并与电池并联耦接，用以改变由电流产生模块产生的定电流的波形，而相较于一般电容作为功率元件，根据本发明功率元件的电容量较大且具有较小阻抗，以所述功率元件进行稳压滤波，借以改变充电电流的波形，再根据此充电电流对电池进行充电，藉使充电时间缩短为原先充电时间的三分之一，并且电池温度不超过摄氏40度，以保护电池，延长电池的寿命。
附图说明
7.图1是本发明的结构方块图；
8.图2是图1中电流产生模块的电路图；
9.图3是图1中开关的电路图。
具体实施方式
10.为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
11.如图1所示，本发明提供一种电池充电装置用以根据脉冲电压v
p
产生充电电流i
ch
的分流i
bat
对电池40进行充电。电池充电装置1包含电流产生模块 10、功率元件20、开关30、电池40及控制单元50。电流产生模块10、开关 30及电池40依序串接并且控制单元50耦接开关30的控制端c，而功率元件 20与电池40并联耦接。
12.电流产生模块10根据脉冲电压v
p
产生定电流i
l
。开关30接收定电流i
l
并输出充电电流i
ch
。控制单元50用比较电池40的电压v
bat
与预设电压v
set
产生控制讯号ctrl，且控制讯号ctrl用来控制开关30的运作。
13.当控制讯号ctrl表示电池40的电压v
bat
小于预设电压v
set
时，电流产生模块10经由开关30传递定电流ii以产生充电电流i
ch
，以致使电池40进行充电；当控制讯号ctrl表示电池40的电压v
bat
等于或大于预设电压v
set
时，控制讯号 ctrl控制开关30关闭，定电流i
l
输出电流值为0de1充电电流i
ch
，电池40停止充电。例如，将预设电压v
set
设为欲进行充电的电池40的最大饱充电压4.2 伏特(v)，当电池40的电压v
bat
小于4.2v时，电池开始充电，当电池40的电压v
bat
等于或大于4.2v时，电池停止充电。
14.电流产生模块10耦接于前级电路(附图未示)及开关30之间。于此，前级电路例如一脉冲宽度调变器(pulse width modulation)，且其用来提供脉冲电压v
p
。脉冲电压v
p
包含复数个脉冲，其每一脉冲的宽度相同，各脉冲的宽度及大小与欲产生的定电流i
l
的大小有关，调整脉冲电压v
p
以符合欲产生的定电流i
l
。
15.图2是根据图1的电流产生模块10的一实施例的电路图。电流产生模块 10包含低压差线性稳压器120(low dropout regulator,ldo regulator)、电容100及电感110。电流产生模块10根据低压差线性稳压器120稳压后的脉冲电压v
p
产生定电流i
l
，而低压差线性稳压器120的详细运作为本领域相关技术人员所熟知，故在此不再多做赘述。电流产生模块10所使用的电容100可依据并联后的等效电容值对应承受的最大电压值进行调整。换言之，根据脉冲电压v
p
的最大值决定电容100并联的数量。本实施例以三个电容100为例，但本发明不以此为限，也可以是一个电容或二个电容，甚至超过三个电容。
16.电感110根据电容100产生定电流i
l
。定电流i
l
的升降与脉冲电压v
p
的变化有关，当脉冲电压v
p
由逻辑「0」上升逻辑「1」时，定电流i
l
由零逐渐上升，反之，定电流i
l
则逐渐下降。定电流i
l
的升降时间与电容100并联后的等效电容值有关。
17.图3为根据图1的开关30的一实施例的电路图。开关30可为场效功率晶体管(power mosfet)，在本实施例中，以nmos晶体管为例，但本发明不以此为限。开关30包含输入端i、控制端c及输出端o。开关30根据控制端c接收的值开启或关闭，以致使输出端o输出输入端i接收的讯号或讯号「0」。当控制端c接收的值为「1」时，开关30开启以致使输出端o输出输入端i接收的讯号，当控制端c接收的值为「0」时，开关30关闭以致使输出端o输出讯号「0」。
18.在本实施例中，控制端c耦接控制讯号ctrl。输入端i耦接电流产生模块 10的输出端，以接收定电流i
l
。于此，开关30根据控制讯号ctrl将定电流i
l
输出为电流i
ch
。例如，当控制讯号ctrl为「1」时，表示电池40需要被充电，开关30开启以致使输出端o输出充电电流i
ch
。
当控制讯号ctrl为「0」时，表示电池40不需要被充电，开关30关闭以致使输出端o输出电流值为0de1 充电电流ich。
19.功率元件20用以改变充电电流i
ch
的波形，在本实施例中，功率元件20以超级电容为例，相较于一般电容，超级电容的电容量较大，以超级电容作为电池充电装置1中稳压滤波的元件，借以改变电池充电装置1的等效电容值，使超级电容滤波后产生的电压波形较为稳定。因此，以超级电容进行大电流充放电时，定电流i
l
的波形较为稳定，以达到预期的定电流值。再者，超级电容具较小的阻抗，因此对应较小的电阻-电容延迟时间(rc delay)，根据功率元件 20产生的充电电流i
ch
的分流i
bat
的电流波型的升降时间较小。
20.电池40经由开关30接收充电电流i
ch
的分流i
bat
在一定时间内进行充电，其充电时间与充电电流i
ch
的分流i
bat
的大小及充电电流i
ch
升降的变化时间有关。因此，以功率元件20做为电池充电装置1中稳压滤波的元件，使电池40的充电时间缩短为原先充电时间的三分之一，并且电池温度不超过摄氏40度，借以保护电池，延长电池的寿命。
21.以电池容量3200毫安时(mah)的电池40为例，以超级电容作为稳压滤波的功率元件20并且以定电流3.2a对电池40进行充电，耗时60分钟完成充电；相较于一般电容，充电时间缩短为原先充电时间的三分之一。
22.综上所述，根据本发明提供的电池充电装置，将功率元件应用于充电装置，并与电池并联耦接，用以改变由电流产生模块产生的定电流的波形，而相较于以一般电容作为功率元件，根据本发明的功率元件的电容量较大且具有较小阻抗，以此功率元件作为电池充电装置中稳压滤波的元件，改变充电电流的波形，再根据此充电电流对电池进行充电，藉使充电时间缩短为原先充电时间的三分之一，并且电池温度不超过摄氏40度，以保护电池，延长电池的寿命。
23.以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。