专利名称：充电和放电控制电路及充电型电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于蓄电池的充电和放电控制电路，该控制电路包括利用一个电容器的延迟电路，并且还涉及一种利用该充电和放电控制电路的充电型电源装置。
在图2中示出了一种常规的用于蓄电池的充电和放电控制电路，该控制电路包括利用一个电容器的延迟电路，和一种利用该充电和放电控制电路的充电型电源装置。通常，充电型电源装置作为在笔记本PCs、摄象集成VTRs等中使用的电池组件已投放市场。
一个充电器从外部与外部端子106和107连接，以便对一个蓄电池103进行充电。当在充电已经被进行之后蓄电池103处于一种过充电状态时，一个比较器被转换以致于延迟电路102开始对一个电容器104进行充电。当电容器达到一个规定的电压时，延迟电路102输出一个信号，该信号使一个开关元件101关断以便停止对蓄电池103的充电。
在图2中所示利用电容器的充电和放电的延迟电路会遇到下列问题。
在上述的延迟电路中，当电容器104损坏和并且变为短路状态时，一个与电容器104连接的端子108总是被固定到一个地电位。
在这种情况下，当蓄电池103开始被充电并且蓄电池被过充电时，电容器104必须开始被充电。然而，由于电容器104是故障状态，所以端子108上的电压处于地电位并且不上升。因此，延迟电路102不输出一个使开关元件101关断的信号。结果充电操作被继续进行，并且例如在锂离子蓄电池的情况下蓄电池103将着火。
通常，在一个设置用于保护或改进安全的电路中，即使故障发生也必须进行一些保护。也就是，必须进行所谓的“故障保险”。
为了解决上述的问题，根据本发明，在利用一个电容器的充电和放电操作以便设置一个延迟时间的延迟电路中，设置用于根据一个外部信号来监视电容器两端电压的装置，以便识别出电容器上的端电压是否是一个正常电压。
图1是一个表示根据本发明的利用一个充电和放电控制电路的充电型电源装置的电路图。
图2是一个表示利用一个充电和放电控制电路的常规充电型电源装置的电路图。
在图1中示出了本发明的一个实施例，外部端子106和107是用于从外部连接一个充电器的端子。外部端子106通过一个充电停止开关元件101与一个蓄电池103连接，然后与外部端子107连接。蓄电池103的正电压输入给一个充电和放电控制电路105。充电和放电控制电路105能够被形成到一个集成电路中。蓄电池103的正电压被输入给一个比较器109，该比较器109将蓄电池103的正电压与一个基准电压电路的基准电压Vref比较。比较器109的输出被提供给晶体管110的栅极以便使晶体管110导通/关断。晶体管110的一端与一个恒流源111连接。它们的节点A通过一个开关112与一个电容器104连接，并且也与一个微机或类似装置连接，电容器104连接到端子108。此外，节点A与一个比较器113连接，该比较器113将节点A的电压与基准电压电路的基准电压Vref比较以便控制开关元件101的导通/关断操作。另一方面，从一个微机或类似装置来的信号被提供给一个端子114并且通过一个逆变器、一个电阻器和一个开关115连接到端子108。同样，从一个微机或类似装置来的另一个信号被提供给一个端子116以便控制开关112和115的打开和关闭操作。
下面将描述这个实施例的操作。利用与外部端子106和107连接的充电器对蓄电池103进行充电。在这种情况下，开关元件101是导通的。随着充电的进行，当蓄电池103两端上的电压上升到电压达到一个充电停止电压时，也就是，一个过充电状态时，比较器109被转换到一个低电压。结果，晶体管110被关断。在这种状态下，开关112被闭合，并且由恒流源111来的电流开始对电容器104进行充电。这个充电允许在节点A上的电压上升，并且当该电压超过提供给比较器113的基准电压电路上的基准电压Vref时，比较器113被转换到一个高电压以便使开关元件101关断。比较器109被转换到低电压的时间周期和比较器113被转换到高电压的时间周期与一个延迟时间相对应。结果，对蓄电池103充电的操作停止。上面的描述适合于一种系统正常操作的情况。
然而，在由于一些原因使电容器104损坏和产生内部短路的情况下该系统不能正常地操作。换句话说，由于端子108接地，即使由恒流源111来的电流流过节点A，节点A上的电压也不能上升。这就使开关元件101不能被关断，由此继续对蓄电池103进行充电，这就导致了非常危险的情况。然而，在本发明中，从微机或类似装置来的并且输入给端子114和116的信号能够防止这种危险的情况。特别是，由端子116输入的信号使开关112关断并且使开关115导通。接着，由端子114输入的信号被设置成低电平信号，而高电平信号被提供给端子108。在这种情况下，如果由于内部短路使电容器104损坏，那么端子108维持低电压。这个低电压被提供给像微机这样的一个A/D变换器，由A/D变换器读出这个电压。由于微机把该低电平信号输出给端子114，所以在端子108上的电压预期是高电压。然而，由于短路的原因使在端子108上的电压是低电压，所以微机判断出电容器104损坏了。在这种情况下，微机能够通过一些装置采取报警，以致于充电操作被立即停止或停止使用该蓄电池。另一方面，甚至在端子108不正常地被短接到高电压，例如VDD的情况下，本发明也是有效的。也就是说，当微机把高电平信号输入给端子114时，虽然端子108应该变为低电压，但是由于一些异常性使高电压被提供给微机。微机判断出这是个异常，并且能够进行如上所述的相同处理。
在这个实施例中，利用比较器113来进行充电操作停止的判断。另外，利用由端子108提供给微机的一个信号也可以判断充电操作的停止。特别是，检测电容器104的端电压是否被提供给像微机这样的A/D变换器并且检测其是否变为一个规定的电压。如果端电压达到规定的电压，那么微机使充电器停止充电操作，或发出一个控制信号以致于使开关元件101被关断，不过在图1中没有示出它的连接。
该实施例利用一个例子来描述，在该例子中充电和放电控制电路105只有充电控制功能。然而，通常充电和放电控制电路105附加地提供对过电流的抑制功能或通过设置一个用于对过放电抑制的开关元件来提供一个过放电抑制功能。在这个例子中，与过充电抑制功能的情况一样，该实施例适合用在需要一个延迟电路的情况。
虽然上面描述了本发明，但是不管比较器的输入端和输出逻辑怎样变型或变化，本发明都能够被实现。
上述的实施例能够由一个半导体集成电路来构成。在这种情况下，在该集成电路中设置一个电容器并且电容器与外部连接是很困难的。因此，本发明的效果被显示出来。
如上所述，由于只外加一个简单电路就能够检测一个异常状态，在该异常状态中电容器内部被短路或端子被短接到电源电压的电位或地电位，所以本发明增加了整个装置的可靠性并且改进了安全性。
权利要求
1．一种充电和放电控制电路，用于控制一个蓄电池的充电和放电操作，该充电和放电控制电路包括用于检测蓄电池过充电、过放电和过电流状态的装置，用于延迟来自所述状态检测装置的信号的装置，和用于给一个开关元件提供一个延迟信号的装置，其特征是还包括用于检查所述延迟装置的功能是否在正常工作的装置。
2．一种充电型电源装置，包括一个通过一个开关元件与一个外部端子连接的蓄电池和一个用于控制所述开关元件的充电和放电控制电路，该充电和放电控制电路包括一个与所述蓄电池并联连接的延迟装置，其特征是还包括用于检查所述延迟装置的功能是否在正常工作的装置。
3．根据权利要求1所述充电和放电控制电路，其特征是所述用于检查所述延迟装置的功能是否在正常操作的所述装置从像一个微机这样的控制装置接收第一信号，以便响应该第一信号将第二信号输出给像一个微机这样的所述控制装置。
4．根据权利要求2所述充电型电源装置，其特征是所述用于检查所述延迟装置的功能是否在正常工作的所述装置从像一个微机这样的控制装置接收第一信号，以便响应该第一信号将二信号输出给像一个微机这样的所述控制装置。
全文摘要
在利用一个电容器的充电和放电以便设置一个延迟时间的延迟电路中,设置用于监视电容器两端电压的装置,并且利用一个外部信号能够识别出电容器上的端电压是否是一个正常电压。
文档编号H02J7/00GK1233100SQ9910722
公开日1999年10月27日 申请日期1999年4月17日 优先权日1998年4月17日
发明者下田贞之 申请人:精工电子工业株式会社