專利名稱：可加速儲能元件反應速率的充放電電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及充放電電路，尤指一種可加速儲能元件反應速率的充放電電路，可借由一設于放電電路上的電容于充電過程中形成負電位，并于放電過程中導引放電電流通過放電電路，而達到迅速完成充放電效果。
現有技術利用半導體開關元件所形成的充放電路，如美國專利第4,754,175號，由Kobayashi et al.所揭露“SOLID STATE RELAY HAVING ATHYRSTOR SIDCHARGE CIRCUIT”，其充放電路主要由復數個二極管及電阻元件所構成，于其充電過程中，為使充電電流快速導引而減低漏電狀況，其電阻必須選用較大數值者；而當于放電過程時，卻因為較大的電阻無法讓放電電流快速導流，以致無法達到迅速放電的效果。反之，若選用數值較小的電阻，雖可達到迅速放電的功效，但在充電過程中，卻容易發生所謂的漏電現象而降低充電速度，故電阻材質的選用往往困擾電路設計。
另外，現有技術充放電路使用過多的元件組成，增加了制造的困難度。再者，由于其充放電路設計成以接地電位來作為放電時的最低電位，因此其放電速率有一定的限制，難以提升其放電效果。
為此，有另一種現有技術充放電路被予以應用，如
圖1所示，為美國專利第4,931,656號，由Ehalt et al.所揭露的“MEANS TO DYNAMCALLYDISCHARGE A CAPACTITI VELY CHARGED ELECTRICAL DEVICE”，其充放電電路主要由一電阻40、NPN三極管44及一感光二極管42所組成，利用感光二極管42來作為三極管44的開關控制，并借此以達到充放電電路的設計目的。
當發光二極管陣列20受到足夠電源驅動而產生光源時，將耦合感應另一邊的感光二極管陣列30以產生充電電流，此充電電流將依線路CI向儲能元件50方向流動(如頂段的虛線箭頭所示)，由于電阻40的阻隔作用而致使大部分充電電流將依線路C2繼續往儲能元件50(如本圖所示的場效晶體管)方向流動。在此同時，由于感光二極管42亦受到光耦合感應而產生的電流，并將依線路C3而流向至三極管44的射極端E，并致使三極管44形成斷路關閉狀態，因此充電電流亦無法經由三極管44路徑而造成漏電現象，因此可達到快速充電的目的。
而于放電過程中，感光二極管42因為無光源照射及停止產生電流，因此自場效晶體管50所產生的放電電流部分將依循通過電路D3及電阻46以到達三極管44的基極端B，并致使三極管44的基極B及射極E間導通而形成三極管44的集極C及射極E間成為開啟線路，因此大部分放電電流將可依循線路D1、三極管44及線路D2而接地達成放電目的。
雖然，上述第二種現有技術充放電電路具有快速充放電的功效，但是由于該現有技術充放電電路40還是存在有一電阻46，電阻46所產生的缺憾還是無法從根本上有效解決。另外該充放電電路還是以接地零電位為放電電路的最低電位，在放電過程中還是有其一定的速率限制。
為克服現有技術的上述缺陷，本發明的主要目的在于提供一種可加速儲能元件反應速率的充放電電路，可達到加快充放電過程完成速率。
本發明的另一目的在于提供一種可加速儲能元件反應速率的充放電電路，其可利用三極管及二極管的搭配以取代電阻元件于充放電電路中的功效，借此以改善電阻元件所形成的缺憾及設計困難度。
本發明是這樣實現的該電路包括有一第一二極管，其輸入端可連接于至少一外部感光二極管；一第一三極管，其第一接點連接于第一二極管的輸出端，而第二接點則可連接于該外部感光二極管；一第二三極管，其第一接點可連接于第一三極管的第二接點，而其第二接點可分別連接于該第一三極管的第三接點及一第二二極管的輸出端；一內部儲能元件，其一端連接于該第二三極管的第三接點，而其另一端則連接于至少一內部感光二極管。
本發明在放電電路上加設有一如電容的儲能元件，取代了現有技術中電阻的使用，因此從根本上有效解決了電阻所產生的缺憾；此外，本發明的充放電電路使用的元件較少，減少了制造的困難度；再者，其可在充電過程中通過一感光二極管的作用以形成負電位加大電壓差距，而不是設計成以接地電位來作為放電時的最低電位，從而可在放電過程中加速導引放電電流的正確流向，借此可達到加快放電過程完成速率。
以下為本發明的附圖圖1為一現有技術的充放電電路的構造圖；圖2為本發明的充放電電路的一較佳實施例的構造圖。
圖中元件參數說明20發光二極管陣列 30感光二極管陣列40充放電電路 42感光二極管44三極管 46電阻50儲能元件 70發光二極管72外部感光二極管 74外部儲能元件80充放電電路 82第一二極管83內部感光二極管 84第一三極管85內部儲能元件 86第二二極管88第二三極管 C1-C4、D1-D5線路下面結合附圖對本發明做一詳細說明請參閱圖2為本發明一較佳實施例的充放電電路構造圖；如圖所示，本發明的充放電電路80主要包括有一可連接于至少一外部感光二極管72的第一二極管82、一連接于第一二極管82輸出端的第一三極管84(如本實施例的PNP三極管)、一連接于至少一內部感光二極管83的內部儲能元件85(如本實拖例的電容)、一連接于內部儲能元件85的第二三極管88(如本實施例的NPN三極管)及第二二極管86。其中，PNP三極管84的射極端E連接于第一二極管82的輸出端，其基極端B可連接于外部感光二極管72及NPN三極管88的集極端C’，而集極端C則連接于NPN三極管88的基極端B’，電容85的一端除了可連接于NPN三極管88的射極端E’外，亦可連接于第二二極管86的輸入端，而第二二極管86的輸出端則連接于NPN三極管88的基極端B’。
于充電過程中，至少一發光二極管70受到足夠電源的供應而產生照射光源，并耦合外部感光二極管72形成一充電電流，充電電流將循線路CI往第一二極管82及線路C3流動，此時由于第一二極管82所造成的壓降效應，致使PNP三極管84的射極端E電位低于基極端B電位，因此形成PNP三極管84為斷路關閉狀態。于此同時，由于內部感光二極管83亦受到發光二極管70的光源照射形成一電流，并依循線路C4而流向可為電容、MOS場效晶體管、或絕緣閘雙極二極管(IGBT)所構成的內部儲能元件85，并致使電容85于連接NPN三極管88的一端形成比接地零電位還低的負電位。而NPN三極管88的基極端B’電位受到第二二極管86的壓降影響將形成比其射極端E’電位還低的現象，因此也致使NPN三極管88為斷路關閉狀態。在PNP三極管84及NPN三極管88同時斷路關閉的情況下，充電電流將繼續依循線路C2而迅速抵達外部儲能元件74，以完成未增加漏電路徑的情況下快速充電的目的。
反之，于放電過程中，外部儲能元件74所釋放出的放電電流受到第一二極管82的阻隔將依循線路D1流向PNP三極管84的射極端E，由于PNP三極管84的射極端E電位高于其基極端B電位，因此也將導通其射極E與基極B間的線路、集極C與基極B間的線路而致使PNP三極管84成為通路開啟狀態，并讓部分放電電流經由線路D3流向NPN三極管88的基極端B’。NPN三極管88受到放電電流的影響，基極端B’電位將高于射極端E’電位，因此將依序導通射極E’與基極B’間的線路、集極C’與基極B’間的線路而致使NPN三極管88亦成為通路開啟狀態。受到比接地零電位還低的電容85負電位影響，放電電流將可快速被導引通過PNP三極管84、線路D4、NPN三極管88及線路D5而至電容85，借此完成快速放電的目的。
由于，本發明于放電電路中所固設的內部儲能元件85負電位影響，其可讓放電電流流過的速率相較于現有技術以接地電位為放電電路最低電位的設計明顯有較佳的導引效果，因此其放電電流的放電功效可優于現有技術電路構造。
再者，本發明由于利用三極管及二極管的搭配設計完全舍棄現有技術電阻元件的應用，因此亦可避免電阻元件所帶來的設計缺憾。當然，本發明的內部儲能元件只是具有用來加速放電的功效，而在另一實施例中亦可舍棄內部儲能元件，完全以二極管及三極管的搭配，同樣亦可達到改善電阻元件使用的缺憾。
另外，外部感光二極管72及內部感光二極管83亦可作為同一感光二極管陣列，只是該感光二極管陣列分為上下二個不同驅動的方向陣列，上端的感光二極管在受光感應時將向上流動，而下端的感光二極管則在受光感應時向下流動。
綜上所述，本發明的可加速儲能元件反應速率的充放電電路，可借由一設于放電電路上的電容于充電過程中形成負電位，并于放電過程中以導引放電電流通過放電電路，而達到迅速完成效電效果。
雖然本發明已以兩較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明，任何熟知此技術的人士，在不脫離本發明的精神及范圍內，當可做更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當以權利要求書為準。
權利要求
1·一種可加速儲能元件反應速率的充放電電路，其特征是其包括有一第一二極管，其輸入端可連接于至少一外部感光二極管；一第一三極管，其第一接點連接于第一二極管的輸出端，而第二接點則可連接于該外部感光二極管；一第二三極管，其第一接點可連接于第一三極管的第二接點，而其第二接點可分別連接于該第一三極管的第三接點及一第二二極管的輸出端；一內部儲能元件，其一端連接于該第二三極管的第三接點，而其另一端則連接于至少一內部感光二極管。
2·如權利要求1所述的可加速儲能元件反應速率的充放電電路，其特征是其中該內部儲能元件可選擇電容、MOS場效晶體管、絕緣閘雙極三極管及其組合式的其中之一者。
3·如權利要求1所述的可加速儲能元件反應速率的充放電電路，其特征是其中該內部感光二極管及外部感光二極管可合而為一感光二極管陣列。
4·如權利要求1所述的可加速儲能元件反應速率的充放電電路，其特征是其中該第一三極管為一PNP三極管。
5·如權利要求4所述的可加速儲能元件反應速率的充放電電路，其特征是其中該PNP三極管的第一接點為射極端，第二接點為基極端，而第三接點則為集極端。
6·如權利要求1所述的可加速儲能元件反應速率的充放電電路，其特征是其中該第一三極管為一NPN三極管。
7·如權利要求6所述的可加速儲能元件反應速率的充放電電路，其特征是其中該NPN三極管的第一接點為集極端，第二接點為基極端，而第三接點則為射極端。
全文摘要
本發明公開了一種可加速儲能元件反應速率的充放電電路,其包括有一可借由一二極管控制其開關狀態的PNP三極管、一設于放電電路上并可借由至少一感光二極管控制其開關狀態的NPN三極管、及一設于感光二極管及NPN三極管間的電容;充電時,充電電流經二極管,并使三極管皆成斷路狀態以降低漏電現象而達到快速充電目的;同時感光二極管因受光源照射影響而使得電容累積一定量的負電荷以產生負電位,因此放電時,可比接地零電位更易導引放電電流通過放電電路,而達迅速放電的效果。
文檔編號H03K17/94GK1387292SQ0111818
公開日2002年12月25日 申請日期2001年5月18日 優先權日2001年5月18日
發明者方元瑞 申請人:光磊科技股份有限公司