專利名稱：帶有電池分離器的電源的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及設備電源領域，并具體地涉及既有外部電源又有具有電池充電能力的電池組件的便攜設備。
便攜設備常備有由一次電池或二次電池組成的電源。若設備所在處有固定的電源，設備可由外電源供電。在由外電源供電的同時，若在電源單元中設有二次電池，則也應對其充電。若在電源單元中裝有一次電池，則外部電源不應對其充電，這是因為若對一次電池充電的話，它們會受到不可修復的損壞，有時還會爆炸。
對此問題以往的解決辦法是，或者警告用戶在接上電源時不要裝上一次電池，或者采用機械互鎖的電源插座。這些機械互鎖的電源插座在將外電源與負載相連的同時，將電池與負載斷開。這種方法的問題，在于斷開機構會磨損且難以密封。若沒有適當的密封，便攜設備中的電路就會被損壞。此外，用此方法，若裝有二次電池，則它們就不會在外電源供電時同時被充電。
需要的是一種改進的便攜設備電源，它能以外部電源供電，同時對二次電池電力單元進行充電但卻能防止向一次電池電力單元充電。
帶有電池分離器的電源有包括充電端的電池電源終端裝置。電池電源終端裝置從一待提供的電池接受電池電力。此外，還有用于從待提供的外電源接收外部電力的外電源終端裝置。充電裝置在外電源終端裝置和充電端之間提供一充電通路。一選通電路有與外電源終端裝置連接的輸入端、與電池電源終端裝置連接的輸出端、及與外電源終端裝置連接的控制輸入端。選通電路的輸出端根據外電源與外電源終端的連接而與輸入端分離。電池電源終端裝置、外電源終端裝置、及選通電路的輸入端相結合，并經外電源終端裝置從外電源或經電池電源終端裝置及選通電路的輸入端從電池向負載提供電源，同時，根據外電源的連接，選通電路和充電裝置對與充電終端和電池電源終端裝置相連接的二次電池進行充電，且根據外電源的連接，選通電路阻止對與電池電源終端裝置相連的一次電池進行充電。
圖1是本發明的帶有電池分離器的電源的示意框圖;
圖2是進一步顯示圖1的示意框圖的細節的示意圖。
圖1顯示了電源的示意框圖，它帶有電池分離器并克服了先有技術的缺陷。如前所述，表為100的設備可由三個電源之一供電。這包括外電源115、一次電池111、或二次電池119。注意術語“一次電池裝置”表示不可再充電的電池，而術語“二次電池裝置”表示可再充電的電池。若裝有一次電池111，它應向負載101提供電源。若裝有二次電池119而不是一次電池111，它應向負載101提供電源。若連接并接通了外電源115，它應向負載101提供電源。注意，當外電源115被連上時，也就假定它被接通了;而且外電源115被分離亦等價于它被關斷。若裝有一次電池111或二次電池119之一，則它在連接了外電源115時必須與負載相分離并不向后者提供電源。此外，若裝有二次電池119，則它應被充電。注意這里假定外電源115的電壓高于二次電池119的電壓。若裝有一次電池111，它當然不能被充電。為此，對裝置100描述如下。
正電池端105與一次111或二次119電池的正端相連，在第一或正負載端129向負載101提供電源。負電池端109為一次111或二次119電池提供了負極通路，在第二或負負載端131向負載101提供電源。為二次電池119的充電連接提供了一第三或充電端121。還設有包括正外電源端107和負外電源端103的外電源終端，從外電源115向負載101提供電源。電阻137連接在負端103和充電端121之間，為二次電池119提供充電通路。選通電路113有連到負負載端131的輸入端123、連到負電池端109的輸出端125、及連到正外電源端107的控制輸入端127。根據外電源115與端103和107的電連接，輸入端123與輸出端125相分離。一半導體二極管117有連到正外電源端107的陽極133和連到負載101的正負載端129的陰極135。
若裝有一次電池111，且外電源115未連在端103和107之間，則一次電池111將向負載101提供電源。這是由于選通電路113在外電源115未連接時閉合，從而在負電池端109、輸出端125、輸入端123及負負載端131之間提供了連接。注意一次電池111是一兩終端裝置，它把一正端連到正電池端105，并把一負端連到負電池端109，它在設備100中占據單獨的電源單元位置。因此每次只能裝上并連接一個電池。
若外源115與端103和107相連，則選通電路113的控制輸入端127使輸入端123與輸出端125分離。這使一次電池111不再向負載101提供電源。由于一次電池111僅有兩個端，它不與充電端121相連，因而沒有充電通路。因此，沒有與充電端121的連接加上選通電路113的作用，阻止了對一次電池111的充電，并同時在沒有外電源115的情況下能向負載101提供電源。
若裝有二次電池119，而不一次電池111，且外電源115未連在端103和107之間，二次電池119將向負載101提供電源。這是由于在未連接外電源115時，選通電路113閉合，因而在負電池端109、輸出端125、輸入端123及負負載端131之間提供了連接。若外電源115與端103和107相連，則選通電路113的控制輸入端127使輸入端123與輸出端125分離。這使二次電池119不再向負載101提供電源。
二次電池119有與充電端121相連的第三端。由于這一連接，提供了經電阻137的充電通路。因而，充電端121加上選通電路113的作用，使得能對二次電池119進行充電，同時在沒有外電源115的情況下能由二次電池119向負載101提供電源。
若連上了外電源115，它將向負載101提供電源。電源是經過包括正外電源端107、二極管117、正負載端129、負負載端131及負外電源端103的通路提供的。二極管117阻止了一次電池111或二次電池119對選通電路113的控制輸入端127的控制。
圖2是顯示圖1示意框圖進一步細節的示意圖。特別地，選通電路113進一步包括晶體管205(最好為N溝道FET)、電阻207、NPN晶體管209、電阻211、及電阻213。電阻207的目的是在有一次電池111或二次電池119且未連有外電源115時，導通FET205并使之飽和。當FET205導通時，選通電路113閉合并在負電池端109、輸出端125、輸入端123及負負載端131間提供連接。若外電源115與端103和107相連，則NPN晶體管209在電阻211和213的作用下導通，從而把電壓從FET205分走，使FET205關斷或截止，并斷開選通電路113。這使輸入端123與輸出端125分離。一次電池111或二次電池119不再向負載101提供電源。
最后，整個裝置處于一封閉外殼中。正電池端、負電池端、充電端、正外電源端、及負外電源端均被插入鑄造到封閉外殼中，并且一部分露在封閉外殼之外。這些終端最好鍍金，以防止腐蝕。
當然，可以改變電路的極性，或代以其他等效的開關機構，并提供與所公布的裝置同樣的優點。這對本領域的技術人員是很明顯的。或者用一種裝置來代替電阻，以對二次電池119充電。
本發明的裝置100克服了先有技術的缺陷，因為它不受磨損且較易密封。這就能保護設備中的電路。此外，以此方法，若裝有二次電池119，它們能在外電源115向負載101提供電源的同時被充電。且同一電路，在裝有一次電池111而不是二次電池119時，阻止了對電池111的充電。若裝有二次電池119或一次電池111，且沒有外電源115時，則電池111、119將為負載101提供電源。
權利要求
1.一種帶有電池分離器的電源，包括包括充電端的電池電源終端裝置，用于從待設置的電池接收電池電力；外電源終端裝置，用于從待提供的外電源接收外部電力；充電裝置，用于在所述外電源終端裝置和所述電池電源終端裝置的充電端之間提供充電通路；具有輸入端、輸出端及控制輸入端的選通裝置，其中輸入端與所述外電源終端裝置相連接、輸出端與所述電池電源終端裝置相連接，且控制輸入端與所述外電源終端裝置相連接，且其中輸出端根據外電源與外電源終端裝置的連接而與輸入端相分離；用于將電池電源終端裝置、外電源終端裝置、及所述選通裝置的輸入端結合起來并用于經所述外電源終端裝置從外電源或經所述電池電源終端裝置及所述選通裝置的輸入端從電池向負載提供電源的裝置，其中所述選通裝置和所述充電裝置根據外電源的連接允許對與所述電池電源終端裝置相連接的二次電池進行充電，且所述選通裝置根據外電源的連接阻止對與所述電池電源終端裝置相連的一次電池進行充電。
2.根據權利要求1的裝置，其中用于結合的所述裝置包括用于將所述選通裝置的控制輸入端與所述電池電源終端裝置相隔離的裝置。
3.根據權利要求2的裝置，其中用于隔離的所述裝置包括半導體二極管。
4.根據權利要求1的裝置，其中所述選通裝置包括晶體管。
5.根據權利要求4的裝置，其中所述晶體管根據外電源的連接而截止，從而通過在電池電源終端裝置和負載之間提供一高電阻，而使選通裝置的輸入端與選通裝置的輸出端相分離并把電池電源終端裝置與負載相電分離。
6.根據權利要求1的裝置，它被包圍在封閉外殼中，其中，電池電源終端裝置和外電源終端裝置均設在所述封閉外殼之外。
7.一種帶有電池分離器的電源，包括第一終端裝置，用于從一待設置的電池接收正電池電力;第二終端裝置，用于從該電池接收負電池電力;與所述第一和第二終端裝置相電隔離的充電終端裝置，用于為電池提供充電連接;帶有正外電源終端和負外電源終端的外電源終端裝置，其中所述外電源終端裝置從一待提供的外電源接收電力;充電裝置，用于在所述外電源終端裝置的負外電源終端和充電終端裝置之間提供充電通路;具有輸入端、輸出端、及控制輸入端的選通裝置，其中輸入端與所述外電源終端裝置的負外電源終端相連接，輸出端與第二終端裝置連接，且控制輸入端與所述外電源終端裝置的正外電源終端相連接，其中輸出端根據外電源與外電源終端裝置的電連接而與輸入端分離，且其中輸出端根據外電源與外電源終端裝置的分離而與輸入端相連接;具有第一負載端和第二負載端的負載，其中第一負載端與第一終端裝置和所述外電源終端裝置的正外電源終端相連接，其中第二負載端與所述選通裝置的輸入端及所述外電源終端裝置的負外電源終端相連接，且其中所述負載經所述正外電源終端和所述負外電源終端從所述外電源或經所述第一終端裝置或所述選通裝置的輸入端從電池來接收電力，且其中所述選通裝置及所述充電裝置根據外電源的連接而允許對與所述第一終端裝置、所述第二終端裝置、及所述充電終端裝置相連接的二次電池進行充電，且所述選通裝置根據外電源的連接而阻止對與所述第一終端裝置和所述第二終端裝置相連的一次電池進行充電。
8.根據權利要求7的裝置，其中所述充電裝置包括電阻。
9.根據權利要求7的裝置，其中所述選通裝置包括晶體管。
10.根據權利要求9的裝置，其中所述晶體管根據外電源的分離而飽和并在第二終端裝置與所述負載的第二負載端之間提供一低電阻，從而把選通裝置的輸入端與選通裝置的輸出端相連接并把第二終端裝置與所述負載的第二負載端相電連接。
11.根據權利要求10的裝置，其中所述晶體管根據外電源的連接而截止，從而把選通裝置的輸入端與選通裝置的輸出端相分離，并通過在第一和第二終端裝置和所述負載之間提供一高電阻通路而把第二終端裝置與負載相電分離。
12.根據權利要求9的裝置，其中所述晶體管根據外電源的連接而截止，從而把選通裝置的輸入端與選通裝置的輸出端相分離，并通過在第一和第二終端裝置和所述負載間提供一高電阻通路而把第二終端裝置與負載相電分離。
13.根據權利要求7的裝置，它被包圍在封閉外殼中，其中，第一終端裝置、第二終端裝置、充電終端裝置、正外電源終端、及負外電源終端設在所述封閉外殼之外。
全文摘要
帶有電池分離器的電源，根據外電源(115)的連接，在向負載(101)提供電源的同時，或者阻止對一次電池(111)的充電，或者對二次電池(119)充電。
文檔編號H02J7/34GK1081791SQ9310808
公開日1994年2月9日 申請日期1993年7月5日 優先權日1992年7月6日
發明者肯尼思·S·哈欽森 申請人:莫托羅拉公司