专利名称：一种充电状态指示装置和充电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及充电装置，更具体地说，涉及一种充电器和充电器中使用的充电状态 指示装置
背景技术：
目前，一般在充电器上会使用充电状态指示装置来指示充电状态，公知的充电状 态指示装置采用的都是次级侧控制(SECONDARY CONTROL)模式，通过使用一个红绿双色共 阴LED 223、一个PNP三极管222、一个硅整流二极管220、电阻219、221、224来实现的(请 参看图1)。当VOUT输出电流Io与电阻219的乘积V 219 (即电阻219上的电压降)大于三极 管222的VBE (大约是0. 6V)时，即Io*R219 > 0. 6V,三极管222饱和导通，LED亮红色。由 于三极管222的饱和压降VCE大约是0. 3V，而LED 223中的红色LED导通压降大约是1. 6V, 两者之和大约是1. 9V，小于电阻219上压降0. 6V与LED 223中的绿色LED导通压降1. 7V 之和2. 3V,即VCE+VR < V219+VG，所以绿色不亮。当VOUT输出电流Io与电阻219的乘积V219 (即电阻219上的电压降)小于三极 管222的VBE (大约是0. 6V)时，即Io*R219 < 0. 6V，三极管222截止，LED亮绿色。但是此电路有以下缺陷，1、该电路在输出额定负载时，电容213上的电压比VOUT高0. 8V_ 1. OV，如果用初级 侧控制(PRIMARY CONTROL)模式，会造成输出端空载电压比额定负载电压高0. 8-1V，所以 该电路不能用在初级侧控制模式下，只能用在次级侧控制模式下；2、由于该电路检测的是电阻219和二极管220上流过充电电流时产生的压降，因 此造成电源效率低；3、该电路所用元器件较多，电源的成本较高、可靠性低。因此，需要一种具有可以应用于初级侧控制电路且简单可靠的充电状态指示装置 的充电器和这样的充电状态指示装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种具有可以应 用于初级侧控制电路且简单可靠的充电状态指示装置的充电器和这样的充电状态指示装 置本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种充电器，包括充电电源和充电状 态指示装置，所述充电状态指示装置包括连接在充电电源的变压器的初级绕组和地之间的 充电状态检测芯片和用于显示充电状态的显示模块，其中，所述充电状态检测芯片包括检测模块，用于检测充电电源的充电情况；比较模块，用于根据所述检测到的充电情况判断当前充电状态。在本发明所述的充电器中，所述充电状态检测芯片进一步包括显示驱动，用于根据所述当前充电状态驱动所述显示模块显示所述当前充电状态。在本发明所述的充电器中，所述检测模块包括频率获取模块，用于获取所述充电状态检测芯片的工作频率，其中所述工作频率 与所述充电电流成正比；频率-电信号转换器，用于所述工作频率转换成与所述充电电流成正比的电信号。在本发明所述的充电器中，所述检测模块包括采样保持电路，用于从所述变压器的初级辅助绕组采样电信号；误差放大器，用于将所述采样电信号与参考值进行比较并输出与充电电流成正比 的电信号。在本发明所述的充电器中，所述比较模块包括比较器和滤波器，其中所述比较器 的正向输入端连接到所述检测模块以获取与所述充电电流成正比的电信号，反向输入端连 接到基准电信号，输出端连接到所述滤波器的输入端，所述滤波器的输出端连接到所述显 示驱动以输出充电状态。在本发明所述的充电器中，所述显示驱动包括分别与所述滤波器的输出端连接的 用于驱动所述显示模块显示第一充电状态的第一驱动器和用于驱动所述显示模块显示第 二充电状态的第二驱动器。在本发明所述的充电器中，所述显示模块包括受所述第一驱动器驱动的第一 LED、 受所述第二驱动器驱动的第二 LED，以及连接到所述第一和第二 LED的阳极和电源之间的 限流电阻，其中，所述第一和第二 LED为共阳LED。在本发明所述的充电器中，所述显示模块包括受所述第一驱动器驱动的第一 LED、 受所述第二驱动器驱动的第二 LED，以及连接到所述第一和第二 LED的阴极和地之间的限 流电阻，其中，所述第一和第二 LED为共阴LED。在本发明所述的充电器中，所述显示驱动包括与所述滤波器的输出端连接的用于 驱动所述显示模块分别显示第一充电状态和第二充电状态的第三驱动器，所述显示模块包 括受所述第三驱动器驱动的第三LED，以及连接到所述第三LED的阳极和电源之间的限流 电阻。本发明解决其技术问题采用的又一技术方案是，构造一种充电状态指示装置，包 括连接在变压器的初级绕组和地之间的充电状态检测芯片和用于显示充电状态的显示模 块，其中，所述充电状态检测芯片包括检测模块，用于检测充电电源的充电情况；比较模块，用于根据所述检测到的充电情况判断当前充电状态。在本发明所述的充电状态指示装置，所述充电状态检测芯片进一步包括显示驱动，用于根据所述当前充电状态驱动所述显示模块显示所述当前充电状 态。在本发明所述的充电状态指示装置，所述检测模块包括频率获取模块，用于获取所述充电状态检测芯片的工作频率，其中所述工作频率 与所述充电电流成正比；频率-电信号转换器，用于所述工作频率转换成与所述充电电流成正比的电信号。在本发明所述的充电状态指示装置，所述检测模块包括采样保持电路，用于从所述变压器的初级辅助绕组采样电信号；误差放大器，用于将所述采样电信号与参考值进行比较并输出与充电电流成正比 的电信号。在本发明所述的充电状态指示装置，所述比较模块包括比较器和滤波器，其中所 述比较器的正向输入端连接到所述检测模块以获取与所述充电电流成正比的电信号，反向 输入端连接到基准电信号，输出端连接到所述滤波器的输入端，所述滤波器的输出端连接 到所述显示驱动以输出充电状态。在本发明所述的充电状态指示装置，所述显示驱动包括分别与所述滤波器的输出 端连接的用于驱动所述显示模块显示第一充电状态的第一驱动器和用于驱动所述显示模 块显示第二充电状态的第二驱动器。在本发明所述的充电状态指示装置，所述显示模块包括受所述第一驱动器驱动的 第一 LED、受所述第二驱动器驱动的第二 LED，以及连接到所述第一和第二 LED的阳极和电 源之间的限流电阻，其中，所述第一和第二 LED为共阳LED。在本发明所述的充电状态指示装置，所述显示模块包括受所述第一驱动器驱动的 第一 LED、受所述第二驱动器驱动的第二 LED，以及连接到所述第一和第二 LED的阴极和地 之间的限流电阻，其中，所述第一和第二 LED为共阴LED。在本发明所述的充电状态指示装置，所述显示驱动包括与所述滤波器的输出端连 接的用于驱动所述显示模块分别显示第一充电状态和第二充电状态的第三驱动器，所述显 示模块包括受所述第三驱动器驱动的第三LED，以及连接到所述第三LED的阳极和电源之 间的限流电阻。实施本发明的充电器和充电器中使用的充电状态指示装置，可以使用初级侧控制 模式，并且电路简单可靠，工作效率高、损耗小。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是现有技术的充电器的电路原理图；图2是本发明的充电器的第一实施例的电路原理图；图3是本发明的充电状态指示装置的状态指示部分的第一实施例的电路原理图；图4是本发明的充电状态指示装置的状态指示部分的第二实施例的电路原理图；图5是本发明的充电状态指示装置的状态指示部分的第三实施例的电路原理图；图6是本发明的充电状态指示装置的状态指示部分的第四实施例的电路原理图；图7是适用图3或4中状态指示部分的充电状态指示装置的第一实施例的原理框 图；图8是适用图3或4中状态指示部分的充电状态指示装置的第二实施例的原理框 图；图9是适用图5或6中状态指示部分的充电状态指示装置的第一实施例的原理框 图10是适用图5或6中状态指示部分的充电状态指示装置的第二实施例的原理 框图。
具体实施例方式如图2所示，本发明的充电器包括充电电源和充电状态指示装置。其中所述充电 状态指示装置包括连接在充电电源的变压器的初级绕组和地之间的充电状态检测芯片100 和用于显示充电状态的显示模块200。其中，所述充电状态检测芯片100包括用于检测充电 电源的充电情况的检测模块101和用于根据所述检测到的充电情况判断当前充电状态的 比较模块102。在图2示出的实施例中，该充电状态检测芯片100的FB端经电阻R217连接到二 极管D206的阳极，所述二极管D206的阴极经电容C205接地。所述二极管D206的阳极同 时连接到变压器的初级辅助绕组的一端，所述变压器的初级辅助绕组的另一端接地。该充 电状态检测芯片100的CS端连接到开关管209的源极、所述开关管209的门极连接到充电 状态检测芯片100的输出端Gate，所述开关管209的漏极连接到所述变压器的初级绕组的 一端，所述变压器的初级绕组的另一端连接到输入电压。在图2示出的实施例中，该充电状态检测芯片100还包括显示驱动103，用于根据 所述当前充电状态驱动所述显示模块200显示所述当前充电状态。如图2所示，该检测模 块101可检测充电电源的输出电流，从而监控充电电源的充电情况，并把该充电情况反馈 给比较模块102。比较模块102是充电情况的信息处理模块，其可用于将检测模块101反馈 的充电情况与标准充电情况进行比较，从而判断出现在充电器的充电情况，其中该标准充 电情况可以是人为设定的。本领域技术人员可按照实际情况进行设定。譬如，当检测模块 101获取的是次级侧输出电流时，比较模块将其与额定电流的1-/10-1/8进行比较，当次级 侧输出电流小于额定电流的1-/10-1/8时，判断当前充电状态为第一充电状态。显示驱动 103接收第一充电状态信号并驱动所述显示模块200显示第一充电状态。当次级侧输出电 流大于额定电流的1-/10-1/8时，判断当前充电状态为第二充电状态。显示驱动103接收 第二充电状态信号并驱动所述显示模块200显示第二充电状态。在本发明的又一简化实施 例中，显示模块可以直接接收充电状态进行显示，因此无需使用到驱动显示模块103。图3是本发明的充电状态指示装置的状态指示部分的第一实施例的电路原理图。 如图3所示，显示模块200包括绿LED、红LED，以及连接到所述绿和红LED的阳极和电源 Vcc之间的限流电阻R1，其中，红LED的阳极连接到显示驱动103的LED_R引脚，绿LED的 阳极连接到显示驱动103的LEDG引脚，所述红、绿LED的阳极经电阻R1接地。在该实施例 中，红、绿LED为共阴LED。在本实施例中，当比较模块102判断当前充电状态为第二充电状态，显示驱动103 的LEDR引脚输出高电平，红LED发光。当比较模块102判断当前充电状态为第一充电状态， 显示驱动103的LED_G引脚输出高电平，绿LED发光。图4是本发明的充电状态指示装置的状态指示部分的第二实施例的电路原理图。 如图所示，当芯片内部比较模块102输出第二充电状态时，“LED_R”脚输出低电平，1^_6脚 输出高电平，所以红LED亮，绿LED基本不亮或微亮；当芯片比较模块102输出第一充电状 态时，“LED_R”脚输出低电平，“LED_R”脚输出高电平，绿LED亮，红LED基本不亮或微亮。R1是LED的限流电阻，LED为共阳LED。如图4所示，所述充电状态指示芯片中进一步包括 用于为共阳LED提供启动高压的高压启动模块。图5是本发明的充电状态指示装置的状态指示部分的第三实施例的电路原理图。 如图5所示，当比较模块102判断当前充电状态为第二充电状态，显示驱动103的LED_R引 脚输出低电平，所以红绿LED—起亮；当芯片比较模块102输出第一充电状态时，“LED_R” 脚输出高电平，绿LED亮，红LED基本不亮或微亮，如图5所示，所述充电状态指示芯片中进 一步包括用于为共阳LED提供启动高压的高压启动模块。图6是本发明的充电状态指示装置的状态指示部分的第四实施例的电路原理图。 如图6所示，显示模块200包括一个LED，电阻R1，所述LED的阳极经电阻R1连接到电源 VCC、阴极连接到显示驱动103的LED脚。当比较模块102判断当前充电状态为第二充电状 态，显示驱动103的LED引脚输出低电平，LED灯亮，当比较模块102判断当前充电状态为第 一充电状态，显示驱动103的LED引脚输出高电平，LED不亮。在本发明的另一实施例中， 也可相反设置。在本发明的其他实施例中，可以是红绿色分别指示充电输出大电流(第二充电状 态)和小电流(第一充电状态)，也可以是一个单色的LED闪烁和不闪烁分别指示充电输出 大电流和小电流。图7是适用图3或4中状态指示部分的充电状态指示装置的第一实施例的原理框 图。在该实施例中，该充电状态指示装置应用在PWM控制充电系统。如图7所示，其中，所 述检测模块101包括采样保持电路203和误差放大器204。所述比较模块102包括比较器 207和滤波器208。显示驱动103包括第一驱动器209和第二驱动器210，所述第一驱动器 209连接到所述充电状态检测芯片的LED_G，所述第二驱动器210连接到所述充电状态检测 芯片的LED_R其中采样保持电路203用于从充电状态检测芯片100的反馈端FB获取采样电流。 误差放大器204用于将所述采样电流与预设参考值进行比较并输出与充电电流成正比的 电压。这是由于在PWM控制系统中，由于芯片的工作频率是不变的，因此，充电电源的充电 电流与误差放大器204的输出电压大致成正比。比较器207是电压比较器，其正向输入端连接到误差放大器204的输出端，反向输 入端连接到基准电压，进而用来将误差放大器204的输出电压与预设的基准电压值进行比 较。只要设定准确基准电压值，那么比较器207的输出结果就表示了当前充电状态。为了 保证比较器207的输出结果的准确性，滤波器208可用来对该输出结果进行低通滤波。在本发明的又一实施例中，采样保持电路203采样的也可是电压或是功率信号， 误差放大器204将其转换成与充电电流成正比的电压。本领域技术人员知悉，可以采用不 同的装置将不同的电信号转换成与充电电流成正比的电压、电流或功率信号，再送入比较 器进行比较。而相应的，也可适当选用电压、电流或其他电信号的比较器。当滤波器208的输出结果是第一充电状态时，显示驱动103的第一驱动器209接 收所述第一状态信号并驱动绿LED发绿光。当滤波器208的输出结果是第二充电状态时， 显示驱动103的第二驱动器215接收所述第二状态信号并驱动红LED发红光。在该实施例中，所述充电状态检测芯片进一步包括PWM控制单元，所述PWM控制单 元包括PWM比较器205和PWM输出驱动模块206。该P丽输出驱动模块206的输出端连接到所述开关管的门极，用于控制所述开关管的工作。图8是适用图3或4中状态指示部分的充电状态指示装置的第二实施例的原理框 图。在该实施例中，该充电状态指示装置应用在PFM控制充电系统中。其中检测模块101 包括频率获取模块213和频率-电信号转换器201。其中所述频率获取模块213用于获取 所述充电状态检测芯片100的工作频率，其中所述工作频率与所述充电电流成正比。本领 域技术人员熟悉各种可以获取工作频率的方法，并且各种方法都可以在此使用。频率-电 信号转换器201可用于所述工作频率转换成与所述充电电流成正比的电信号。由于在PFM 控制系统中，充电电流的大小与芯片本身的工作频率成正比的关系，因此，频率-电压转换 器201可用于将芯片的工作频率转换成与工作频率成比例的电压，而该电压又与充电电流 成正比，也就是说，频率-电压转换器201的输出电压越小代表工作频率越低，即充电电流 越小。比较器202是电压比较器，其正向输入端连接到频率-电压转换器201的输出端， 反向输入端连接到基准电压，进而用来将频率-电压转换器201的输出电压与预设的基准 电压值进行比较。只要设定准确基准电压值，那么比较器202的输出结果就表示了当前充 电状态。为了保证比较器202的输出结果的准确性，滤波器208可用来对该输出结果进行 低通滤波。当滤波器208的输出结果是第一充电状态时，显示驱动103的第一驱动器204接 收所述第一状态信号并驱动绿LED发绿光。当滤波器208的输出结果是第二充电状态时， 显示驱动103的第二驱动器205接收所述第二状态信号并驱动红LED发红光。虽然在该实施例中，是以红绿LED来表示第一充电状态和第二充电状态。但在本 发明的其他实施例中，可采用一个单色LED散烁和不散烁来表示第一充电状态和第二充电 状态。还可采用一个单色LED长亮或散烁来表示第一充电状态和第二充电状态。根据本发 明的教导，本领域技术人员还可以采用其他的方法来区分不同的充电状态，这些都落入本 发明的保护范围。在本发明的又一实施例中，所述检测模块101是频率_电流转换器，其可用来将与 充电电流成正比的充电状态检测芯片100的工作频率转换成与所述充电电流成正比的电 流。而此时，比较器202可相应地采用电流比较器，其正向输入端连接到频率-电流转换器 的输出端，反向输入端连接到基准电流，进而用来将频率_电流转换器的输出电流与预设 的基准电流值进行比较。只要设定准确基准电流值，那么比较器202的输出结果就表示了 当前充电状态。为了保证比较器202的输出结果的准确性，滤波器208可用来对该输出结 果进行低通滤波。在本发明的一个实施例中，所述基准电流可以是额定电流的1-/10-1/8。虽然，在本发明中的频率-电信号转换器分别是以频率-电压和频率-电流转换 器来进行说明的。但是根据本发明的教导，本领域技术人员可以知悉，也可采用其他的电信 号，比如平均功率、即时功率等与所述充电电流成正比的电信号，并设定相应的基准电信号 来进行判断。图9是适用图5或6中状态指示部分的充电状态指示装置的第一实施例的原理框 图。图10是适用图5或6中状态指示部分的充电状态指示装置的第二实施例的原理框图。 由图可见，图9和图8基本类似，其区别在于，图9的显示驱动中，只包括驱动器214，因此其 适用于图5或6中，只包括一个LED的显示模块。同理，图10和图7类似，其区别在于，图10的显示驱动中，只包括驱动219，因此其适用于图5或6中，只包括一个LED的显示模块。
根据本发明的教导，本领域技术人员可以将本发明的各个实施例相互组合，以满 足使用一个或多个LED来指示充电状态。虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领 域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等 同替代。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围 内的全部实施方式。
权利要求
一种充电器，包括充电电源和充电状态指示装置，其特征在于，所述充电状态指示装置包括连接在充电电源的变压器的初级绕组和地之间的充电状态检测芯片(100)和用于显示充电状态的显示模块(200)，其中，所述充电状态检测芯片(100)包括检测模块(101)，用于检测充电电源的充电情况；比较模块(102)，用于根据所述检测到的充电情况判断当前充电状态。
2.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述充电状态检测芯片(100)进一步包括显示驱动(103)，用于根据所述当前充电状态驱动所述显示模块(200)显示所述当前 充电状态。
3.根据权利要求2所述的充电器，其特征在于，所述检测模块(101)包括频率获取模块，用于获取所述充电状态检测芯片(100)的工作频率，其中所述工作频 率与所述充电电流成正比；频率-电信号转换器，用于所述工作频率转换成与所述充电电流成正比的电信号。
4.根据权利要求2所述的充电器，其特征在于，所述检测模块(101)包括 采样保持电路，用于从所述变压器的初级辅助绕组采样电信号；误差放大器，用于将所述采样电信号与参考值进行比较并输出与充电电流成正比的电 信号。
5.根据权利要求3或4所述的充电器，其特征在于，所述比较模块(102)包括比较器(202)和滤波器(203)，其中所述比较器(202)的正向输入端连接到所述检测模块(101)以 获取与所述充电电流成正比的电信号，反向输入端连接到基准电信号，输出端连接到所述 滤波器(203)的输入端，所述滤波器(203)的输出端连接到所述显示驱动(103)以输出充 电状态。
6.根据权利要求5所述的充电器，其特征在于，所述显示驱动(103)包括分别与所述滤 波器(203)的输出端连接的用于驱动所述显示模块(200)显示第一充电状态的第一驱动器 和用于驱动所述显示模块(200)显示第二充电状态的第二驱动器。
7.根据权利要求6所述的充电器，其特征在于，所述显示模块(103)包括受所述第一驱 动器驱动的第一 LED、受所述第二驱动器驱动的第二 LED，以及连接到所述第一和第二 LED 的阳极和电源之间的限流电阻，其中，所述第一和第二 LED为共阳LED。
8.根据权利要求6所述的充电器，其特征在于，所述显示模块(103)包括受所述第一驱 动器驱动的第一 LED、受所述第二驱动器驱动的第二 LED，以及连接到所述第一和第二 LED 的阴极和地之间的限流电阻，其中，所述第一和第二 LED为共阴LED。
9.根据权利要求5所述的充电器，其特征在于，所述显示驱动(103)包括与所述滤波器(203)的输出端连接的用于驱动所述显示模块(200)分别显示第一充电状态和第二充电状 态的第三驱动器，所述显示模块(103)包括受所述第三驱动器驱动的第三LED，以及连接到 所述第三LED的阳极和电源之间的限流电阻。
10.一种充电状态指示装置，其特征在于，包括连接在变压器的初级绕组和地之间的充 电状态检测芯片(100)和用于显示充电状态的显示模块(200)，其中，所述充电状态检测芯 片(100)包括检测模块(101)，用于检测充电电源的充电情况；比较模块(102)，用于根据所述检测到的充电情况判断当前充电状态。
全文摘要
本发明涉及一种充电器和充电器中使用的充电状态指示装置。所述充电器，包括充电电源和充电状态指示装置，其特征在于，所述充电状态指示装置包括连接在充电电源的变压器的初级绕组和地之间的充电状态检测芯片和用于显示充电状态的显示模块，其中，所述充电状态检测芯片包括检测模块，用于检测充电电源的充电情况；比较模块，用于根据所述检测到的充电情况判断当前充电状态。实施本发明的充电器和充电器中使用的充电状态指示装置，可以使用初级侧控制模式，并且电路简单可靠，工作效率高、损耗小。
文档编号G01R31/40GK101902054SQ20091010753
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月26日 优先权日2009年5月26日
发明者廖伟明, 谷文浩, 郑曰, 龙波 申请人:辉芒微电子(深圳)有限公司