TWI711373B

TWI711373B - 電源供應裝置

Info

Publication number: TWI711373B
Application number: TW108128488A
Authority: TW
Inventors: 劉德華
Original assignee: 奇源科技有限公司
Priority date: 2019-08-12
Filing date: 2019-08-12
Publication date: 2020-12-01
Also published as: TW202106162A

Abstract

一種電源供應裝置包含一電池單元、一防漏電單元，及一微控制單元。該電池單元根據一充電控制信號來決定是否以一直流輸入電壓進行充電，該防漏電單元接收一指示讀取該電池單元的一電池電壓的第一控制信號，並根據該第一控制信號產生一相關於該電池單元當前的該電池電壓的電壓信號，該微控制單元用於接收該直流輸入電壓及該電池單元的該電池電壓二者中的一者，並於接收到該直流輸入電壓時，產生並輸出該第一控制信號且接收該電壓信號，並根據該電壓信號及一預設參考電壓產生該充電控制信號，且將該充電控制信號輸出至該電池單元。

Description

電源供應裝置

本發明是有關於一種電源供應裝置，特別是指一種用於充電式電蚊拍的電源供應裝置。

現有充電式電蚊拍主要是包含一鉛酸電池來作為其內部電路的一電源供應裝置。然而，由於該鉛酸電池沒有充飽自動斷電的機制，造成該鉛酸電池在充電時容易發生過充，進而導致該鉛酸電池的使用壽命較短。因此，為了避免該鉛酸電池發生過充，該充電式電蚊拍的廠商通常建議使用者於該鉛酸電池用到快沒電時才進行充電。但是該充電式電蚊拍不具有顯示電池電量的功能，使得使用者難以判斷該鉛酸電池究竟何時才快沒電。此外，對該鉛酸電池而言，用到快沒電屬於深度放電，其實也會縮短該鉛酸電池的使用壽命。因此，現有充電式電蚊拍的電源供應裝置仍有改進的空間。

因此，本發明之目的，即在提供一種具有較長使用壽命的電源供應裝置。

於是，本發明電源供應裝置包含一電池單元、一防漏電單元及一微控制單元。

該電池單元具有一用於接收一直流輸入電壓及輸出一電池電壓二者中的一者的第一端，且還接收一充電控制信號，該電池單元根據該充電控制信號決定是否以該直流輸入電壓進行充電。

該防漏電單元電連接該電池單元，且接收一指示讀取該電池電壓的第一控制信號，並根據該第一控制信號產生一相關於該電池單元當前的該電池電壓的電壓信號。

該微控制單元電連接該電池單元及該防漏電單元，用於接收該直流輸入電壓及來自該電池單元的該第一端的該電池電壓二者中的一者，該微控制單元於接收到該直流輸入電壓時，產生並輸出該第一控制信號至該防漏電單元且接收來自該防漏電單元的該電壓信號，並根據該電壓信號及一預設參考電壓產生該充電控制信號，且將該充電控制信號輸出至該電池單元。

本發明之功效在於：利用該微控制單元根據該電壓信號及該預設參考電壓來產生該充電控制信號，以控制該電池單元是否根據該直流輸入電壓進行充電，可避免該電池單元發生過充，進而使本發明電源供應裝置相較於現有電源供應裝置具有較長的使用壽命。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明電源供應裝置的一實施例適用於一充電式電蚊拍(圖未示)，且可操作於一充電模式及一供電模式二者中的一者，當操作於該充電模式時，該電源供應裝置電連接至一外部電源(圖未示)以接收一直流輸入電壓Vi，並根據該直流輸入電壓Vi進行充電，當操作於該供電模式時(此時圖1中的該直流輸入電壓Vi需省略)，該電源供應裝置根據其自身所儲存的一電池電壓Vb提供一直流輸出電壓Vo，以供電給該充電式電蚊拍中的一電網100，且該電源供應裝置包含一電池單元1、一防漏電單元2、一微控制單元3、一電阻器4、一發光二極體5，及一高壓產生單元6。

該電池單元1具有一用於接收該直流輸入電壓Vi及輸出該電池電壓Vb二者中的一者的第一端Q1，且還接收一充電控制信號Cha。該電池單元1根據該充電控制信號Cha決定是否以該直流輸入電壓Vi進行充電。在此實施例中，該電池單元1包括一電晶體11、一二極體12、一電池13，及一開關14。

該電晶體11具有一電連接該電池單元1的該第一端Q1的第一端、一第二端，及一接收該充電控制信號Cha的控制端。該二極體12具有一電連接該電晶體11的該第二端的陽極，及一陰極。該電池13電連接在該二極體12的該陰極與地之間，用於根據該直流輸入電壓Vi進行充電且提供該電池電壓Vb。該開關14電連接在該電晶體11的該第一端與該二極體12的該陰極之間，並受一切換信號S1控制而導通或不導通。需注意的是，該開關14為，例如，一按鈕開關或彼此串聯的一按鈕開關與一滑動開關(滑動式)，該切換信號S1為相關於一使用者的輸入操作，但不限於此。

該防漏電單元2電連接該電池單元1的該電池13，且接收一指示讀取該電池電壓Vb的第一控制信號C1，並根據該第一控制信號C1產生一相關於該電池13當前的該電池電壓Vb的電壓信號Vs。在此實施例中，該防漏電單元2可避免該電池13的正極直接電連接該微控制單元3而發生漏電情況，且該防漏電單元2包括第一及第二電晶體21、22，及第一及第二電阻器23、24。

該第一電晶體21具有一電連接該電池單元1的該電池13的第一端、一提供該電壓信號Vs的第二端，及一控制端。該第一電阻器23電連接在該第一電晶體21的該第一端與該控制端之間。該第二電晶體22具有一電連接該第一電晶體21的該控制端的第一端、一接地的第二端，及一電連接該微控制單元3以接收該第一控制信號C1的控制端。該第二電阻器24電連接在該第二電晶體22的該第二端與該控制端之間。

該微控制單元3電連接該電池單元1及該防漏電單元2，用於接收該直流輸入電壓Vi及來自該電池單元1的該第一端Q1的該電池電壓Vb二者中的一者。該微控制單元3於接收到該直流輸入電壓Vi時，產生並輸出該第一控制信號C1至該防漏電單元2且接收來自該防漏電單元2的該電壓信號Vs，並根據該電壓信號Vs及一預設參考電壓產生該充電控制信號Cha，且將該充電控制信號Cha輸出至該電池單元1的該電晶體11的該控制端。該微控制單元3還根據該直流輸入電壓Vi及該電池電壓Vb二者中的一者產生一第二控制信號C2。

該電阻器4具有一電連接該微控制單元3的第一端，及一第二端。該發光二極體5具有一電連接該電阻器4的該第二端的陽極，及一接地的陰極。

該高壓產生單元6電連接該電池單元1的該第一端Q1及該微控制單元3以分別接收該電池電壓Vb(或該直流輸入電壓Vi)及該第二控制信號C2。該高壓產生單元6於接收到該電池電壓Vb時，根據該電池電壓Vb及該第二控制信號C2產生該直流輸出電壓Vo，並將該直流輸出電壓Vo輸出至該電網100。在此實施例中，該高壓產生單元6包括一變壓器61、一電容器62、一電晶體63，及一電壓倍增器64。

該變壓器61包括一初級繞組611及一次級繞組612，該等初級及次級繞組611、612中的每一者具有一第一端及一第二端。該初級繞組611的該第一端電連接該電池單元1的該第一端Q1，且用於接收該直流輸入電壓Vi及該電池電壓Vb二者中的一者。當該初級繞組611的該第一端接收到該電池電壓Vb時，該變壓器61根據該電池電壓Vb於該次級繞組612產生一高壓的輸出電壓。該電容器62電連接在該初級繞組611的該第一端與地之間。該電晶體63具有一電連接該初級繞組611的該第二端的第一端、一接地的第二端，及一電連接該微控制單元3以接收該第二控制信號C2的控制端。該電壓倍增器64電連接該次級繞組612的該等第一及第二端以接收該高壓的輸出電壓，並根據該高壓的輸出電壓產生該直流輸出電壓Vo。

詳細來說，當本發明電源供應裝置操作於該充電模式時，該開關14不導通，且該微控制單元3接收到該直流輸入電壓Vi並進行以下控制：(1)該微控制單元3根據該直流輸入電壓Vi所產生的該第二控制信號C2使該電晶體63不導通；(2)該微控制單元3先輸出該第一控制信號C1使該等第一及第二電晶體21、22導通，以接收來自該防漏電單元2的該電壓信號Vs，接著根據該電壓信號Vs及該預設參考電壓相比較所獲得的一比較結果來產生該充電控制信號Cha並輸出至該電晶體11，舉例來說，當該比較結果為該電壓信號Vs小於該預設參考電壓時，該電晶體11受該充電控制信號Cha控制而導通，且該電池13根據該直流輸入電壓Vi進行充電，當該比較結果為該電壓信號Vs不小於該預設參考電壓時(例如，該電池13充飽電)，該電晶體11受該充電控制信號Cha控制而不導通，以致該電池13不再繼續充電，進而避免該電池13過充；及(3)該微控制單元3根據該電壓信號Vs及該預設參考電壓相比較所獲得的該比較結果產生一第一驅動信號D1並輸出至該發光二極體5，以致該發光二極體5根據該第一驅動信號D1而閃爍發光。舉例來說，當該電池13在進行充電時，該發光二極體5受該第一驅動信號D1控制而以每2秒鐘閃爍一次的方式發光，當該電池13充飽電時，該發光二極體5受該第一驅動信號D1控制而以每0.5秒鐘閃爍一次的方式發光，但不限於此。需補充說明的是，該電晶體11通常操作在不導通，但可受該微控制單元3控制而導通。

此外，當本發明電源供應裝置操作於該供電模式時，該電晶體11不導通，該開關14導通，且該微控制單元3接收到該電池電壓Vb並進行以下控制：(1)該微控制單元3根據該電池電壓Vb調整該第二控制信號C2以使該電晶體63在導通與不導通間連續的切換，以致該高壓產生單元6根據該電池電壓Vb及該第二控制信號C2產生該直流輸出電壓Vo來供電予該電網100；(2)該微控制單元3調整該第一控制信號C1以使該第二電晶體22不導通；及(3)該微控制單元3根據該電池電壓Vb產生一第二驅動信號D2並輸出至該發光二極體5，以致該發光二極體5根據該第二驅動信號D2而持續發光。

需說明的是，在此實施例中，該電晶體11及該第一電晶體21各自為，例如，一P型金氧半場效電晶體，且該P型金氧半場效電晶體的源極、汲極及閘極分別為每一電晶體11、21的該第一端、該第二端及該控制端。該電晶體63及該第二電晶體22各自為，例如，一N型金氧半場效電晶體，且該N型金氧半場效電晶體的汲極、源極及閘極分別為每一電晶體63、22的該第一端、該第二端及該控制端。此外，採用 P型金氧半場效電晶體作為該電晶體11，可使得對該電池13充電的電流達70mA以上，如此可加快該電池13的充電速度。另外，該二極體12用來防止該電晶體11內部的二極體順向導通造成該電池13經由該微控制單元3形成迴路而漏電，但不限於此，例如，該電池單元1及該防漏電單元2的實施態樣並不限於圖1所示。

舉例來說，參閱圖2、3、4、5，圖2繪示該電池單元1的另一實施態樣，圖3繪示該電池單元1的又另一實施態樣，圖4繪示該防漏電單元2的另一實施態樣，及圖5繪示該防漏電單元2的又另一實施態樣。

參閱圖1與圖2，圖2的該電池單元1與圖1的該電池單元1的差異在於：以一電晶體15取代圖1的該電晶體11，及增加一電阻器16。該電晶體15具有一電連接該電池單元1的該第一端Q1的第一端、一第二端，及一電連接該微控制單元3以接收該充電控制信號Cha的控制端。該電阻器16具有一接收該充電控制信號Cha的第一端，及一電連接該電晶體15的該控制端的第二端。在此實施例中，該電晶體15為一PNP型雙極性電晶體，該PNP型雙極性電晶體的射極、集極及基極分別為該電晶體15的該第一端、該第二端及該控制端。

參閱圖1與圖3，圖3的該電池單元1與圖1的該電池單元1的差異在於：以一電晶體17取代圖1的該電晶體11、增加一電阻器18，及省略圖1的該二極體12。該電晶體17具有一電連接該電池單元1的該第一端Q1的第一端、一第二端，及一電連接該微控制單元3以接收該充電控制信號Cha的控制端。該電阻器18具有一接收該充電控制信號Cha的第一端，及一電連接該電晶體17的該控制端的第二端。該電池13電連接在該電晶體17的該第二端與地之間。該開關14電連接在該電晶體17的該等第一與第二端之間。在此實施例中，該電晶體17為一NPN型雙極性電晶體，該NPN型雙極性電晶體的集極、射極及基極分別為該電晶體17的該第一端、該第二端及該控制端。由於該電晶體17的射極及基極間為NP逆向，因此可省略圖1的該二極體12。

參閱圖1與圖4，圖4的該防漏電單元2與圖1的該防漏電單元2的差異在於：以第一及第二電晶體25、26分別取代圖1的該等第一及第二電晶體21、22，及增加一第三電阻器27。該第三電阻器27具有一電連接該微控制單元3以接收該第一控制信號C1的第一端，及一電連接該第二電晶體26的該控制端的第二端。在此實施例中，該第一電晶體25為一PNP型雙極性電晶體，該PNP型雙極性電晶體的射極、集極及基極分別為該第一電晶體25的該第一端、該第二端及該控制端。該第二電晶體26為一NPN型雙極性電晶體，該NPN型雙極性電晶體的集極、射極及基極分別為該第二電晶體26的該第一端、該第二端及該控制端。

參閱圖1與圖5，圖5以一防漏電單元2’ 取代圖1的該防漏電單元2。該防漏電單元2’ 包括一電阻器28，及一光電耦合器29。

該電阻器28具有一電連接該微控制單元3以接收該第一控制信號C1的第一端，及一第二端。該光電耦合器29包括一發光二極體291，及一光電晶體292。該發光二極體291電連接在該電阻器28的該第二端與地之間。該光電晶體292電連接在該電池單元1之該電池13與該微控制單元3之間，並提供該電壓信號Vs至該微控制單元3。

綜上所述，本發明電源供應裝置利用該微控制單元3根據該電壓信號Vs及該預設參考電壓來產生該充電控制信號Cha控制該電晶體11導通或不導通，使得該電池13於充飽電時不再繼續充電(即，充飽自動斷電)，進而可避免該電池13因過充而縮短該電池13的使用壽命，如此一來，本發明電源供應裝置相較於現有電源供應裝置具有較長的使用壽命。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100:電網 1:電池單元 11:電晶體 12:二極體 13:電池 14:開關 15:電晶體 16:電阻器 17:電晶體 18:電阻器 2、2’:防漏電單元 21:第一電晶體 22:第二電晶體 23:第一電阻器 24:第二電阻器 25:第一電晶體 26:第二電晶體 27:第三電阻器 28:電阻器 29:光電耦合器 291:發光二極體 292:光電晶體 3:微控制單元 4:電阻器 5:發光二極體 6:高壓產生單元 61:變壓器 611:初級繞組 612:次級繞組 62:電容器 63:電晶體 64:電壓倍增器 Cha:充電控制信號 C1:第一控制信號 C2:第二控制信號 D1:第一驅動信號 D2:第二驅動信號 Q1:第一端 S1:切換信號 Vb:電池電壓 Vi:直流輸入電壓 Vo:直流輸出電壓 Vs:電壓信號

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一電路方塊圖，說明本發明電源供應裝置之一實施例；圖2是一電路圖，說明該實施例的一電池單元的一實施態樣；圖3是一電路圖，說明該實施例的該電池單元的另一實施態樣；圖4是一電路圖，說明該實施例的一防漏電單元的一實施態樣；及圖5是一電路圖，說明該實施例的該防漏電單元的另一實施態樣。

100:電網

1:電池單元

11:電晶體

12:二極體

13:電池

14:開關

2:防漏電單元

21:第一電晶體

22:第二電晶體

23:第一電阻器

24:第二電阻器

3:微控制單元

4:電阻器

5:發光二極體

6:高壓產生單元

61:變壓器

611:初級繞組

612:次級繞組

62:電容器

63:電晶體

64:電壓倍增器

Cha:充電控制信號

C1:第一控制信號

C2:第二控制信號

D1:第一驅動信號

D2:第二驅動信號

Q1:第一端

S1:切換信號

Vb:電池電壓

Vi:直流輸入電壓

Vo:直流輸出電壓

Vs:電壓信號

Claims

一種電源供應裝置，包含：一電池單元，具有一用於接收一直流輸入電壓及輸出一電池電壓二者中的一者的第一端，且還接收一充電控制信號，該電池單元根據該充電控制信號決定是否以該直流輸入電壓進行充電；一防漏電單元，電連接該電池單元，且接收一指示讀取該電池電壓的第一控制信號，並根據該第一控制信號產生一相關於該電池單元當前的該電池電壓的電壓信號；及一微控制單元，電連接該電池單元及該防漏電單元，用於接收該直流輸入電壓及來自該電池單元的該第一端的該電池電壓二者中的一者，該微控制單元於接收到該直流輸入電壓時，產生並輸出該第一控制信號至該防漏電單元且接收來自該防漏電單元的該電壓信號，並根據該電壓信號及一預設參考電壓產生該充電控制信號，且將該充電控制信號輸出至該電池單元。
如請求項1所述的電源供應裝置，其中，該電池單元包括一電晶體，具有一電連接該電池單元的該第一端的第一端、一第二端，及一電連接該微控制單元以接收該充電控制信號的控制端，一二極體，具有一電連接該電晶體的該第二端的陽極，及一陰極，一電池，電連接在該二極體的該陰極與地之間，且提供該電池電壓，及一開關，電連接在該電晶體的該第一端與該二極體的該陰極之間，並受一切換信號控制而導通或不導通。
如請求項2所述的電源供應裝置，其中，該電晶體為一雙極性電晶體，且該電池單元還包括一電阻器，該電阻器具有一接收該充電控制信號的第一端，及一電連接該電晶體的該控制端的第二端。
如請求項1所述的電源供應裝置，其中，該電池單元包括一電晶體，具有一電連接該電池單元的該第一端的第一端、一第二端，及一控制端，一電阻器，具有一接收該充電控制信號的第一端，及一電連接該電晶體的該控制端的第二端，一電池，電連接在該電晶體的該第二端與地之間，且提供該電池電壓，及一開關，電連接在該電晶體的該等第一與第二端之間，並受一切換信號控制而導通或不導通。
如請求項1所述的電源供應裝置，其中，該防漏電單元包括一第一電晶體，具有一電連接該電池單元的第一端、一提供該電壓信號的第二端，及一控制端，一第一電阻器，電連接在該第一電晶體的該第一端與該控制端之間，一第二電晶體，具有一電連接該第一電晶體的該控制端的第一端、一接地的第二端，及一電連接該微控制單元以接收該第一控制信號的控制端，及一第二電阻器，電連接在該第二電晶體的該第二端與該控制端之間。
如請求項5所述的電源供應裝置，其中，該等第一及第二電晶體各自為一雙極性電晶體，且該防漏電單元還包括一第三電阻器，該第三電阻器具有一電連接該微控制單元以接收該第一控制信號的第一端，及一電連接該第二電晶體的該控制端的第二端。
如請求項1所述的電源供應裝置，其中，該防漏電單元包括一電阻器，具有一電連接該微控制單元以接收該第一控制信號的第一端，及一第二端，及一光電耦合器，包括一電連接在該電阻器的該第二端與地之間的發光二極體，及一電連接在該電池單元與該微控制單元之間並提供該電壓信號的光電晶體。
如請求項1所述的電源供應裝置，還包含：一電阻器，具有一電連接該微控制單元的第一端，及一第二端，及一發光二極體，具有一電連接該電阻器的該第二端的陽極，及一接地的陰極，當該微控制單元接收到該直流輸入電壓時，該微控制單元還根據該直流輸入電壓、該電壓信號及該預設參考電壓產生一第一驅動信號並輸出至該發光二極體，以致該發光二極體根據該第一驅動信號而閃爍發光。
如請求項8所述的電源供應裝置，其中，當該微控制單元接收到該電池電壓時，該微控制單元還根據該電池電壓產生一第二驅動信號並輸出至該發光二極體，以致該發光二極體根據該第二驅動信號而持續發光。
如請求項1所述的電源供應裝置，其中，該微控制單元還根據該直流輸入電壓及該電池電壓二者中的一者產生一第二控制信號，且該電源供應裝置還包含：一高壓產生單元，電連接該電池單元的該第一端及該微控制單元以分別接收該電池電壓及該第二控制信號，該高壓產生單元於接收到該電池電壓時，根據該電池電壓及該第二控制信號產生一直流輸出電壓，且包括一變壓器，包括一初級繞組及一次級繞組，該等初級及次級繞組中的每一者具有一第一端及一第二端，該初級繞組的該第一端電連接該電池單元的該第一端以接收該電池電壓，當該初級繞組的該第一端接收到該電池電壓時，該變壓器根據該電池電壓於該次級繞組產生一高壓的輸出電壓，一電容器，電連接在該初級繞組的該第一端與地之間，一電晶體，具有一電連接該初級繞組的該第二端的第一端、一接地的第二端，及一電連接該微控制單元以接收該第二控制信號的控制端，及一電壓倍增器，電連接該次級繞組的該等第一及第二端以接收該高壓的輸出電壓，並根據該高壓的輸出電壓產生該直流輸出電壓。