电池充电器电路的峰值电压与峰值斜率检测器制造技术

高分辨率的峰值电压和峰值斜率检测器电路在一个电池充电工序内检测电池电压。取样电池电压以消除因噪声引起的误差时，电池充电电路被阻塞。电池电压在取样计时器确定的预定的时段内按预定间隔取样。电压－频率变换器把一个电池电压转换成为一个信号，该信号的频率对应于该电池电压的幅度。在预定时段内计数器比较器计数ＶＦＣ输出的该脉冲数并与先前计数比较以确定峰值电压。取样计数小于先前取样计数时峰值电压发生，由第二计数器比较器确定峰值斜率。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电池充电器电路，特别涉及电池充电器电路的峰值电压与峰值斜率检测器电路。便携电子设备如CD播放机、蜂窝电话机或电力工具(powertool)是电池供电的。对于经常使用的电子系统而言，采用不可再充电的电池是不经济实惠的。可再充电电池是普遍流行和经济实惠的，可替代对多数类型的电子设备供电，目前供应了许多不同类型的可再充电电池，如碱性的、镍镉(NiCd)和镍金属氢化物(NiMH)电池。可再充电电池通常加上电压和电流一个预定的时间段来充电。不同的电池类型有不同的充电要求，但在不适当地充电时，大多数电池可被损坏或减少寿命。正确的充电过程需要有监视电池电压和电流的敏感电路。典型的是电池充电器电路，它被设计成在被充电的电池完全充电时能自动地断路，使该电池输出的功率最大化和使它们可再充电的次数最大化。据此，要是提供一种能精确地检测被充电电池的峰值电压或峰值斜率的电路以便精确地确定电池的最佳充电和保证电池的性能最佳和寿命最长，这是非常有益的。附图说明图1示出一种电池充电器的现有技术的峰值电压检测器电路；图2示出一种电池充电器的现有技术的峰值电压与峰值斜率检测器电路；图3示出两个普通的可再充电电池在一个电池充电工序期间充电轮廓的曲线图；图4示出根据本专利技术的峰值电压和峰值斜率检测电路的方框图；图5示出根据本专利技术的图4中的样值定时器所提供的输出信号的定时图6示出样值定时器的原理图，用于产生相应于图5的输出信号；图7示出根据本专利技术的计数器比较器的原理图，用于对应于图4的计数器比较器的峰值电压检测；图8示出根据本专利技术的计数器比较器原理图，用于对应于图4的计数器比较器的峰值斜率检测。为了电池寿命最长和功率输出最大化，充电可再充电电池需要有一种可在一个电池充电工序期间检测峰值电压或峰值斜率的电路。一个正充电的电池具有电压，该电压一直单调地增加到获得峰值电压或最大电压时为止。在峰值电压之后，进一步充电实际上使电池的输出电压下降。电池充电轮廓曲线中的峰值斜率是一个曲线区，在该区内电池电压具有最大的电压变化率。通常，在一个电池充电工序期间，峰值斜率发生在峰值电压之前。在选择一种再充电技术时，应用两个不同的学术思维。把电池充电到峰值电压保证了电池向负载输出最大功率一段最长的时段。在先取样的电压大于中间的电池电压时，检测峰值电压，借此，利用峰值电压检测可使电池充电器对该电池稍微过充电。利用这种技术，使可再充电电池的长寿命或电池可再充电的次数减少。峰值斜率检测保证了电池不过充电，因它发生在峰值电压之前。再充电期间，监视电池电压的变化率并检测峰值变化率。对峰值斜率检测优选地用于要求电池寿命最长的轻负载的电池。电池充电器电路的原始设备制造厂(Original Equipment Manufacturers简写为OEM)要求提供一个集成电路，它可配置用于峰值电压或峰值斜率检测。此外，对于性能而言，峰值电压或峰值斜率检测器电路的灵敏度是至关重要的。具有高分辨率的用于检测电压变化的检测器电路将提高功率输出，两次再充电之间的时间和电池的再充电寿命。设计检测器电路的另一个因素是费用，一种制造价廉且提供较好性能的检测器电路对于电池充电器的OEM是很有吸引力的。图1示出一种在电池充电器电路中使用的现有技术的“棘轮”(ratchet)数/模变换器(DAC)峰值电压检测器电路11的原理图。峰值电压检测器电路11只限于检测峰值电压而不检波峰值斜率。峰值电压检测器电路11包括一个DAC12、一个计数器13、一个比较器14、一个比较器15和逻辑电路16。一个输入端Vin耦合到比较器14的非反相输入端和偏移比较器15的反相输入端。峰值电压检测器电路11的输入端Vin耦合到被充电的电池或电池组，以便在一个电池充电工序期间检测电池电压。逻辑电路16具有一个输入端，耦合到比较器14的输出端；一个时钟输入端，用于接收时钟信号；以及一个输出端。计数器13具有一个输入端和多个输出端，该输入端耦合到逻辑电路16的输出端。计数器13提供一个数字输出，利用时钟信号使DAC12递增地增加。DAC12具有多个输入端，耦合到计数器13的多个输出端；及一个输出端，耦合到比较器14的反相输入端和偏移比较器15的非反相输入端。在偏移比较器15的输出Vout所提供的逻辑1电平指示出一个峰值电压被检测到和阻塞该电池充电工序。一个电池充电工序使电池电压一直单调地增加到峰值电压发生时为止，此后，电池电压下降。峰值电压检测器电路11将该电池电压与先前取样的电池电压(由DAC12提供)相比较。当电池电压小于DAC12的输出电压时，检测到峰值电压。例如，在一个电池充电工序计数器13复位为零计数之前。DAC12在来自计数器13的具有零计数数字输入时输出0V电压。比较器14把施加到输入端Vin的电池电压与DAC12的输出电压相比较。如果电池电压大于DAC12的输出电压，则比较器14输出逻辑1电平，以允许逻辑电路16向计数器13提供一个时钟信号，使计数器13递增，这又使DAC12输出电压递增LSB电压。比较器14和逻辑电路16继续允许时钟脉冲使计数器13递增，直到DAC12的输出电压大于电池电压时为止。每个时钟脉冲使DAC12的输出电压增加LSB电压。当DAC12的输出电压大于电池电压时，电池电压与DAC12的输出电压之间的电压差小于或等于DAC12的LSB电压。如果电池电压小于DAC12的输出电压，则比较器14输出逻辑0电平。比较器14输出的逻辑0电平阻塞逻辑电路16不致把时钟信号提供给计数器13。DAC12的输出电压保持恒定，直到由于该电池充电而使电池电压增加大于DAC12的输出电压时为止。在该电池充电工序期间，由于电池电压升高，而使编移比较器15输出一个逻辑0电平。偏移比较器15具有一个内置电压偏移，大于DAC12的LSB电压。当DAC12的输出电压大于电池电压但在电池电压的LSB电压范围内时，偏移电压允许偏移比较器15保持逻辑0电平输出。在该电池充电工序期间，电池电压在某一点上将达到峰值，并且由于电池过充电而使电池电压开始下降。当DAC12的输出电压与电池电压的电压差大于偏移比较器15的电压偏移时，偏移比较器15输出逻辑1电平。逻辑1电平表明电池充电过程结束。峰值电压检测电路11的精度受DAC12的分辨率和比较器15的偏移电压的限制。在峰值电压之后，如果比较器15的偏移电压下降，则利用具有较小LSB电压的DAC，将减少过充电量。峰值电压检测电路11也对耦合到输入端Vin的噪声敏感。一个电池充电工序在电池上产生电流和电压尖峰，这可导致比较器14和偏移比较器15的错误触发。有时在输入端Vin使用一个滤波器来减少噪声问题。图2示出一种现有技术的用于电池充电器的、基于微处理器或微控制器的、峰值电压和峰值斜率检测电路21的原理图。峰值电压和峰值斜率检测电路21包括一个模/数变换器(ADC)22和一个微处理器23。被充电的电池耦合到输入端Vin，以便检测电池电压。DAC22把模拟电压变换为一个对应的数字号码，耦合到微处理器23。典型的是，电池电压按预定的时间间隔取样。取样的电压值存储在微处理器的存储器中，以用于分析。微处理器23含有一个软件程序，用于分析取样的电池电压来确定出峰值电压或峰值斜率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电池充电器电路的峰值电压和峰值斜率检测器电路（４１），其特征在于，包括：一个电压－频率变换器（ＶＦＣ）（４２），响应电池电压，用于提供ＶＦＣ信号；一个第一计数器比较器（４１），响应所述ＶＦＣ（４２），用于在一个预定的时段期间产生所述ＶＦＣ信号的脉冲计数，其中，所述的脉冲计数对应于所述的电池电压的幅度，和其中所述的脉冲计数与先前的脉冲计数相比较，以确定峰值电压何时发生；和一个计时器电路（４６），用于在所述的预定时段选通所述ＶＦＣ信号传送给所述第一计数比较器（４４）。２、根据权利要求１的峰值电压和峰值斜率检测器电路（４１），其特征在于，所述的第一比较器包括：一个递增计数器（７２），用于计数所述ＶＦＣ信号的脉冲；一个递减计数器（７３）；和一个装入逻辑电路（７４），用于将所述的递增计数器（７２）耦合到所述递减计数器（７３）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯A萨莫维耶，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]