CN101079553B - 具有可充电电池的数字设备及其充电方法 - Google Patents

Abstract

一种能对可充电电池充电的数字设备，包括：消耗电流检测单元，用以检测输入给所述数字设备的消耗电流；控制单元；充电电流检测控制单元，用以检测对所述电池进行充电时的电池充电电流；以及充电控制单元，与从所述控制单元输出的控制信号和所述充电电流检测控制单元测得的电池充电电流成比例地调整流向所述可充电电池的消耗电流。

Description

具有可充电电池的数字设备及其充电方法

本申请系申请号为CN200310119590.1，申请日为2003.12.4，申请人为三星电子株式会社，并且题为《具有可充电电池的数字设备及其充电方法》的分案申请。上述在先申请要求优先权，所述优先权的—

    在先申请国     在先申请日     在先申请号

    韩国           2003.1.2       KR2003-112

技术领域

本发明涉及一种具有可充电电池的数字设备，具说体地，涉及一种数字设备及其方法，使所述数字设备不仅能够利用来自适配器的电源工作，而且能够同时对电池进行充电。

背景技术

通常，将比如手持PC等传统的便携式数字设备设计成在其移动时，由其中的电池通常为可充电电池提供电能，用以操作该设备。在对电池进行放电之后，通过适配器对电池充电一定的时间，可使该设备再次工作。

但是，在上面所参照的具有可充电电池的传统便携式数字设备中，存在的问题是，当通过适配器向这种数字设备供电时，应当将该设备的模式转换为对电池进行充电的充电模式。此外，存在的另一问题是，需要昂贵的集成电路(IC)独立地控制电池充电，这样就增加了产品的成本。

在具有充电和放电功能的传统便携式数字设备的显示装置中还存在一个问题。传统便携式数字设备具有简单的显示装置，用以显示充电或放电状态，使得在对电池进行充电或放电期间，不能向用户显示这一期间所发生的数字设备的多种状态。

发明内容

致力于解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有少量组件的、便宜的电池充电器。

另一方面，本发明包括一种能够对可充电电池进行充电的数字设备，包括：消耗电流检测单元，用于检测通过适配器输入给所述数字设备的消耗电流；控制单元；充电电流检测控制单元，在对所述电池进行充电时，检测电池充电电流；以及充电控制单元，按与如脉冲宽度调制控制信号等从控制单元输出的控制信号以及所述充电电流检测控制单元所检测到的电池充电电流成比例的方式，调整流向对所述可充电电池的消耗电流。

本发明的再一方面，提供一种用于控制可充电电池的充电电流的方法，包括如下步骤：确定是否通过适配器提供电能；如果是，检测流向所述可充电电池的消耗电流；根据流向所述可充电电池的消耗电流大小，输出信号，特别是输出脉冲宽度调制控制信号；以及检测消耗电流和电池充电电流。所述方法还包括步骤：根据作为提供电池充电电流的检测到的消耗电流，输出所述脉冲宽度调制控制信号；连续检测消耗电流和电池充电电流；并根据作为提供电池充电电流的检测的消耗电流大小，调整和输出所述脉冲宽度调制控制信号。用于控制可充电电池的充电电流的方法还包括步骤：确定所述充电电流是否等于设置电流；如果不等于，开始对消耗电流和电池充电电流进行检测，并调整和输出脉冲宽度调制控制信号的占空比；而且，如果充电电流不等于设置的电流，则显示充电完成消息。

本发明的再一方面，提供一种对可充电电池进行充电的方法，通过确定可充电电池电压是否大于5伏，如果是，则确定所述电池被部分放电，并根据数字设备的使用状态，执行充电操作。另外，如果所述方法确定所述电池电压小于或等于5V，则所述方法以大约80毫安的电流对所述电池充电约2秒钟，否则，执行快速充电或连续补充充电(trickle recharge)。

附图说明

通过以下结合附图，阅读对本发明优选实施例的描述，将使本发明的上述目的和特点变得更加清楚，其中：

图1是本发明优选实施例的能对电池进行充电的数字设备的方框图；

图2是详细表示图1所示数字设备的电路图；

图3是说明由本发明优选实施例的图2中微处理器对脉冲宽度调制器进行控制的方法流程图；

图4是说明对本发明优选实施例数字设备中的电池进行充电的方法流程图；

图5是表示根据消耗电流的变化，改变微处理器中PWM信号的占空比的曲线图。

具体实施方式

图1示意性地示出本发明优选实施例的电池充电单元100的方框图，它用于能对可充电电池进行充电的数字设备。电池充电单元100包括消耗电流检测单元10、控制单元20、充电控制单元30、充电电流检测单元40，以及数字设备的各种负载50，用以执行基本操作。

消耗电流检测单元10检测通过适配器输入给数字设备的消耗电流。

充电电流检测单元40检测对电池进行充电时的电池充电电流。

充电控制单元30与从控制单元20输出的脉冲宽度调制(PWM)信号以及充电电流检测单元40检测到的电池充电电流成比例地对流向可充电电池(电池)60(未示出)的消耗电流进行调整。

控制单元20向充电控制单元30输出PWM控制信号。PWM控制信号具有按照消耗电流检测单元10检测到的消耗电流调整过的占空比。

图2是详细表示图1中电池充电单元100的电路图。图2中以虚线围住的各个方框分别表示图1中的各功能块。

消耗电流检测单元10包括用于检测消耗电流的电流检测电阻R1，以及用于对电流检测电阻R1测得的消耗电流进行放大的运算放大器12。将来自电流检测电阻R1的两端的信号分别输入到运算放大器12的同向端(+)和反向端(-)，然后进行放大。

充电电流检测单元40包括用于检测电池充电电流的两个电流检测电阻R2和R3，以及用于对电流检测电阻R2和R3测得的电池充电电流进行放大的运算放大器42。运算放大器42对连接在电池60与地之间的电流检测电阻R2测得的信号及电流检测电阻R3测得的信号进行比较和放大。这里，将前一个信号输入到运算放大器42的同向端，而将后一个信号输入到运算放大器42的反向端。

充电控制单元30包括：积分器32，用以平滑PWM控制信号的；开关控制部分34，通过将来自积分器32的输出信号与电池充电电流相比较而输出开关控制信号；以及开关部分36，根据来自开关控制部分34的开关控制信号切换所接收到的消耗电流，并将其传送给电池60。所述开关控制部分34包括：用于放大信号的运算放大器34，其中同向端与从积分器32输出的PWM控制信号的转换直流(DC)信号相连，而反向端与充电电流检测单元40测得的电池充电电流相连(即运算放大器42的输出端)。此外，开关部分36包括晶体管(TR)，用以响应来自运算放大器34的输出信号。

所述电池充电单元100还包括显示装置70，用于显示电池60的充电状态。作为显示装置70，可以使用发光二极管(LED)70。也可将本领域技术人员公知的其他设备用作显示装置70。

微处理器20控制电池充电单元10的整个工作过程，具体地说，微处理器20向积分器32输出PWM控制信号，从而根据消耗电流对电池60的充电进行控制，并根据电池60的充电状态，操作LED70。

图3是用于详细说明图1和图2中微处理器的处理过程流程图。如果从适配器提供直流电源(S310)，则微处理器20首先通过来自对电流检测电阻R1的两端的信号进行放大的第一运算放大器12的输出信号，检测消耗电流(S320)。利用测得的消耗电流，微处理器20依照消耗电流向充电控制单元30输出PWM控制信号，从而向电池60提供充电电流(S330)。位于充电控制单元30内部的积分器32使PWM控制信号平滑并接收它，而且向运算放大器34输出直流信号。运算放大器34向晶体管TR的基极传送通过电阻R4产生的信号，然后，根据从运算放大器32输出的指令信号，晶体管TR将从适配器加给的消耗电流切换给电池60。随着消耗电流的增加/减少，根据初始消耗电流的大小，导通晶体管TR(步骤S340)，微处理器20再次(连续地)输出PWM信号，但根据所检测到的消耗电流的增加/减少，改变占空比(S350)。图5示出随着消耗电流的增加/减少，从微处理器输出的PWM信号占空比的变化。当微处理器20传送具有改变后的占空比的PWM控制信号时，晶体管TR按照与PWM控制信号的改变后的占空比成比例调整后的量，将消耗电流切换给电池60。

于是，随着将消耗电流提供给电池60，进行电池充电。与此同时，微处理器20利用电流检测电阻R2、R3和第三运算放大器42，检测对电池60进行充电时的电池充电电流(S340)。将表示电池充电电流与电流检测电阻R3测得的电流之间的比较信号输入到运算放大器34的反向端(-)，与从积分器32输出的直流信号一起，用于开关控制。微处理器20能够根据所检测到的电池充电电流识别电池充电容量。因此，当所检测到的电池充电电流达到预定电流电平时(确定步骤S360中的“是”)，微处理器20通过LED70显示电池充电完成的信息(S370)。但若充电电流不等于设置电流，则所述方法返回到步骤S340中，连续检测消耗电流和电池充电电流步骤(确定步骤S360中的“否”)。

图4是表示本发明实施例电池充电单元100对电池60进行充电的方法的优选实施例流程图。如果电池60的电压高于5V(确定步骤S410中的“是”)，微处理器20确定电池60被部分放电，并根据数字设备的使用状态，实行充电操作。为根据数字设备的状态实行充电操作，微处理器20检查消耗电流，并根据消耗电流输出PWM控制信号(S420)。接下去，向电池60提供与PWM控制信号有关的部分消耗电流，用以进行充电(S430)。应予说明的是，步骤S430包括步骤S432、S434和S436。在步骤S420中输出PWM控制信号之后，微处理器20在确定步骤S432中确定电池充电电流是否在1000mA～300mA之间。如果是，微处理器20闪烁LED70一次。

如果在作为预定最大充电时间的12小时内，充电电流达到0.3A，则在步骤S434中，微处理器20切换到第二充电模式(确定步骤S432中的“是”)。在步骤S434中，持续点亮LED70，并在对电池60充电1小时后，显示“充电完成”信息(S436)。当完成充电时，持续点亮LED70。在12小时内充电电流未达到0.3A的情况下(确定步骤S432中的“否”)，微处理器20检查电池电压(S442)。如果电池电压高于7.0V(确定步骤S442中的“是”)，持续点亮LED70，并在充电半小时之后，完成充电(S444)。但是，如果电池电压不高于7.0V(确定步骤S442中的“否”)，则显示错误通知，并终止充电操作(S480)。

返回确定步骤S410，如果电池电压小于或等于5V，微处理器20执行连续补充充电模式(S450)。在连续补充充电模式中，微处理器20向电池60提供80mA的电流半小时，而与数字设备的操作无关。如果在连续补充充电2秒钟之后，电池电压高于5V，则执行快速充电。否则，继续进行连续补充充电。当连续补充充电开始时(确定步骤S460)，微处理器20闪烁LED70。如果连续补充充电半小时之后，电池电压高于5V，则微处理器20执行步骤S420(确定步骤S460中的“是”)。如果在连续补充充电半小时之后，电池电压小于或等于5V，所述方法进到确定步骤S470。在确定步骤S470中，在连续补充充电期间，确定充电电流是否不大于30mA持续两秒钟。如果充电电流未大于30mA(确定步骤S470中的“是”)持续2秒钟，显示错误消息并终止充电操作(S480)。但是，如果在连续补充充电期间，充电电流大于30mA，或者小于30mA，并持续了不到2秒钟，所述方法继续在确定步骤S470中，重新检查连续补充充电的电流大小和持续时间。

上述数字设备的电池充电方法根据电池的剩余容量将电池充电模式分为两种模式：工作模式和连续补充充电模式(trickle mode)。如果电池剩余容量大于特定的标准，同时执行数字设备的操作及对其充电。否则，首先对电池60进行充电，以超过该标准，然后，同时执行数字设备的操作及对其充电。

上述实施例并不限定有关LED70的数量，点亮和闪烁的次数，以及在电池充电单元100中可以应用的设定时间的变化。因此，可以将多个LED70用于显示电池60的充电状态，而且可以采用不同的LED70闪烁次数，以及不同的设定时间。此外，通过LED70可以显示多种状态，如在电池充电期间，因过流、过压、电池缺陷和充电中止所引起的错误。

利用从适配器提供的电能，可以同时进行电池充电单元100的操作和电池60的充电。由于控制单元控制充电操作，而不用昂贵的IC，所以，本发明实施例可以减少材料成本和部件的数量。

此外，由于控制单元20控制充电操作，可以自由地在显示装置上显示比如过流、过压、电池缺陷、充电中止等错误和充电完成。因此，用户可以容易而且方便地识别电池60的充电状态。

尽管已经参照本发明的优选实施例示出和描述了本发明，但本领域的技术人员应能理解，可以进行形式和细节上的多种改变，而不致脱离所附权利要求限定的本发明精神和范围。

Claims (1)

1.一种能对可充电电池进行充电的数字设备，电源通过适配器提供给该数字设备，该数字设备包括：

消耗电流检测单元，用以检测通过所述适配器输入到所述数字设备的消耗电流；

充电电流检测单元，用以在对该数字设备的电池进行充电时，检测电池的充电电流；

LED显示单元(70)，用以根据充电电流检测单元的检测结果显示电池的充电状态；

微处理器(20)，控制数字设备的整个工作过程；以及

充电控制单元(30)，与从微处理器(20)输出的脉冲宽度调制PWM控制信号以及充电电流检测单元检测到的充电电流成比例地对流向电池的消耗电流进行调整；

其中该微处理器(20)向充电控制单元(30)输出所述PWM控制信号，该PWM控制信号具有按照消耗电流检测单元检测到的消耗电流调整过的占空比，并且该微处理器(20)根据电池的充电状态，操作所述LED显示单元。

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